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JP3404652B2 - 射出成形機の充填工程制御方法及び制御装置 - Google Patents

射出成形機の充填工程制御方法及び制御装置

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JP3404652B2
JP3404652B2 JP2000102087A JP2000102087A JP3404652B2 JP 3404652 B2 JP3404652 B2 JP 3404652B2 JP 2000102087 A JP2000102087 A JP 2000102087A JP 2000102087 A JP2000102087 A JP 2000102087A JP 3404652 B2 JP3404652 B2 JP 3404652B2
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screw
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filling
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祐史 大西
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の充填
工程制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形機の動作のうち、射出装置の動
作を中心に電動射出成形機の場合について簡単に説明す
る。
【０００３】（１）スクリュ回転駆動用のサーボモータ
によってスクリュを回転させることにより、ホッパから
スクリュ後部に落ちてきた樹脂を溶融させながら加熱シ
リンダの先端部に一定量送り込む。この時、加熱シリン
ダの先端部に溜まってゆく溶融樹脂の圧力を受けながら
スクリュは後退する。
【０００４】スクリュの後端部にはドライブシャフトが
直結されており、このドライブシャフトはベアリングを
介してプレッシャプレートに回転自在に支持されてい
る。このドライブシャフトはスクリュ回転駆動用のサー
ボモータによりタイミングベルトを介して駆動される。
プレッシャプレートは、ボールネジを介して射出用のサ
ーボモータによって駆動され、ガイドバーに沿って前後
進する。前述の溶融樹脂の圧力は、後述するように、ロ
ードセルによって検出し、閉ループで制御する。
【０００５】（２）次に、射出用のサーボモータの駆動
によってプレッシャプレートを前進させ、スクリュ先端
部をピストンにして、溶融樹脂を金型内に送り込む。
【０００６】（３）充填工程の終りで、溶融樹脂が金型
のキャビティ内に充満し、その時スクリュの前進運動
は、速度制御から圧力制御に切り替わる。速度制御から
圧力制御への切換えはＶ−Ｐ切換えと呼ばれている。
【０００７】（４）その後、金型のキャビティ内の樹脂
は設定された圧力のもとに冷却してゆく。樹脂圧は前述
した圧力制御と同様に閉ループで制御される。
【０００８】射出装置においては、（４）の工程以後、
（１）の工程に戻って次のサイクルに入る。一方、型締
装置においては（１）と並行して、金型を開いてエジェ
クタ機構によって冷却固化した成形品を取り出した後、
金型を閉じて（２）の工程に入る。
【０００９】次に、図５を参照して、電動射出成形機の
射出装置の一例を中心に説明する。射出装置は、ボール
ネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直動運動
に変換して溶融樹脂の充填を行う。図５において、射出
用のサーボモータ１０の回転はボールネジ１１に伝えら
れる。ボールネジ１１の回転により前後進するナット１
２はプレッシャプレート１３に固定され、プレッシャプ
レート１３はフレーム（図示せず）に固定された複数の
ガイドバー１４上を移動自在に取り付けられている。プ
レッシャプレート１３の前後進運動は、ロードセル１
５、ベアリング１６、ドライブシャフト１７を介してス
クリュ１８に伝えられる。ドライブシャフト１７はま
た、スクリュ回転駆動用のサーボモータ１９によりタイ
ミングベルト２０を介して回転駆動される。
【００１０】スクリュ回転駆動用のサーボモータ１９の
駆動によって加熱シリンダ２１の中をスクリュ１８が回
転しながら後退することにより、加熱シリンダ２１の先
端に溶融樹脂が貯えられる。そして、射出用のサーボモ
ータ１０の駆動によってスクリュ１８を前進させること
により貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧する
ことによって成形が行われる。この時樹脂を押す力がロ
ードセル１５により反力として検出され、ロードセルア
ンプ２２より増幅されてコントローラ２３に入力され
る。プレッシャプレート１３には、スクリュ１８の移動
量を検出するための位置検出器２４が取り付けられてお
り、この検出信号は増幅器２５により増幅されてコント
ローラ２３に入力される。コントローラ２３は、オペレ
ータの設定に応じて各々の工程に応じた電流（トルク）
指令をサーボアンプ２６、２７に出力し、サーボアンプ
２６、２７ではサーボモータ１０、１９の駆動電流を制
御してサーボモータ１０、１９の出力トルクを制御する
ようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のような射出装置
において、従来は、Ｖ−Ｐ切換え後は圧力制御に切り替
わるため応答が遅く、充填圧力から保圧力へ急激に圧力
を抜く必要のある成形品では、成形品の重量ばらつきや
オーバパック（過充填）の原因となっていた。
【００１２】図６は、Ｖ−Ｐ切換え前後の充填速度及び
樹脂の圧力の変化波形の一例を示す。この図から明らか
なように、従来技術ではＶ−Ｐ切換え後、圧力制御に切
り換わるため応答が遅く、急激な圧抜きが難しい。
【００１３】例えば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄ
ｅｏ Ｄｉｓｃ）やコネクタのような成形品では、保圧
工程が非常に短く、Ｖ−Ｐ切換え後の圧力の抜け方が成
形品に及ぼす影響が大きい。一方、高速の射出速度を必
要とする成形品では、圧力の変化が非常に早くなるた
め、圧力制御の応答では圧力を制御し切れない。
【００１４】上記の問題を解決するため、本発明は速度
制御から圧力制御に切換わる直前にスクリュを後退させ
ることにより、必要とする圧力波形を得て成形品の品質
の安定を図ることのできる充填工程制御方法を提供する
ことにある。
【００１５】本発明はまた、上記の充填工程制御方法に
適した制御装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、射出成
形の充填工程においてスクリュが前進して所定の位置に
到達したら、スクリュを設定位置まで設定速度で戻すこ
とにより、Ｖ−Ｐ切換え直前に圧抜きを行うことを特徴
とする射出成形機の充填工程制御方法が提供される。
【００１７】特に、前記スクリュを前記設定位置まで戻
すまでの制御は、射出モータを速度制御系により制御す
ることで行われ、前記スクリュが前記設定位置まで戻さ
れた後の制御は、前記射出モータを圧力制御系により制
御することで行われる。
【００１８】また、前記充填工程が充填速度をスクリュ
位置に応じて複数段切換える多段制御により行われてい
る場合、前記複数段の最終段の位置に到達後、前記設定
位置まで別に設定された設定速度で戻すようにされる。
【００１９】本発明によればまた、射出成形機の制御装
置において、少なくとも充填工程において駆動される射
出モータの制御系として速度制御系と圧力制御系とを有
し、前記速度制御系は、スクリュ位置を検出するための
位置検出手段からの検出値と、スクリュ位置の設定値を
与える位置設定手段からの設定値との差に基づいて前記
射出モータへの速度指令値を出力する第１のフィードバ
ック系を有し、前記圧力制御系は、樹脂の充填圧力を検
出するための圧力検出手段からの検出値と、充填圧力及
び保圧圧力の設定値を与える圧力設定手段からの設定値
との差に基づいて前記射出モータへの速度指令値を出力
する第２のフィードバック系を有し、前記第１のフィー
ドバック系の出力と前記第２のフィードバック系の出力
とを切換えて前記射出モータのドライバへ出力する切換
え手段を備え、充填工程において前記速度制御系により
制御している際に、スクリュが前進して所定の位置に到
達したら、前記速度制御系はスクリュを設定位置まで設
定速度で戻す制御動作を実行することによって、Ｖ−Ｐ
切換え直前にて圧抜きを行い、以後、前記切換え手段に
より前記第１のフィードバック系から前記第２のフィー
ドバック系への切換えが行われることを特徴とする射出
成形機の制御装置が提供される。
【００２０】なお、前記位置検出手段は、前記射出モー
タの回転速度を検出する速度センサと、該速度センサの
検出値を微分してスクリュ位置を算出する演算手段とを
含むことで実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明による電
動式射出成形機の制御装置の実施の形態について説明す
る。図１は図５で説明した射出用のサーボモータ１０の
駆動制御系を示している。本制御系は、速度制御系１と
圧力制御系５とを有する。これらの切換えは、後述する
ように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２により行われる。
【００２２】速度制御系１は、Ｖ−Ｐ切換え前の充填速
度制御を実行するためのもので、スクリュ位置を検出す
るための位置検出部からの検出値Ｓfbと、スクリュ位置
の設定値を与える位置設定部１−１からの設定値Ｓrfと
の差に基づいてサーボモータ１０への速度指令値を出力
する第１のフィードバック系を有する。なお、ここで
は、位置検出部としてサーボモータ１０の回転速度を検
出する速度センサ１−２と、速度センサ１−２の検出値
Ｖfbを積分してスクリュ位置Ｓfbを算出する演算部１−
３とで構成しているが、図５で説明した位置検出器２４
で実現されても良い。演算部１−３で算出されたスクリ
ュ位置Ｓfbを示す信号は演算器１−４に出力されて設定
値Ｓrfとの差が演算される。この差を示す信号は補償器
１−５に入力され、サーボモータ１０の速度指令値とし
て出力される。この速度指令値はまた、充填速度制御実
行中、すなわちスイッチＳＷ２がオンの場合、演算器１
−６において速度センサ１−２からの検出値Ｖfbとの間
の差が演算される。この差信号は、速度制限器２、補償
器３を経由してモータドライバ４に与えられ、モータド
ライバ４はサーボモータ１０を制御する。
【００２３】一方、圧力制御系５は、Ｖ−Ｐ切換え後の
圧力制御を実行するためのもので、樹脂の充填圧力を検
出するための圧力検出器５−１からの検出値Ｐfbと、充
填圧力の設定値を与える圧力設定部５−２からの設定値
Ｐrfとの差に基づいてサーボモータ１０への速度指令値
を出力する第２のフィードバック系を有する。圧力検出
器５−１は、図５で説明したロードセル１５で実現する
ことができる。この第２のフィードバック系において
は、圧力検出器５−１からの検出値Ｐfbと圧力設定部５
−２からの設定値Ｐrfとの差が演算器５−３で演算され
る。この差を示す信号は補償器５−４に入力され、サー
ボモータ１０の速度指令値として出力される。この速度
指令値はまた、圧力制御実行中、すなわちスイッチＳＷ
１がオンの場合、演算器１−６において速度センサ１−
２からの検出値との間の差が演算される。この差信号
は、速度制限器２、補償器３を経由してモータドライバ
４に与えられ、モータドライバ４はサーボモータ１０を
制御する。
【００２４】以上のような駆動制御系において、本形態
では射出成形の充填工程においてスクリュが前進して所
定の位置に到達したら、スクリュを設定位置まで設定速
度で戻すことにより、圧抜きを行って必要な圧力波形を
作ることができるようにした点に特徴を有する。
【００２５】具体的には、スクリュを前記設定位置まで
戻して圧抜きを行う制御を、スイッチＳＷ２がオンの間
に（スイッチＳＷ１はオフ）サーボモータ１０を速度制
御系１により制御することで行い、スクリュが前記設定
位置まで戻された後の制御を、スイッチＳＷ１をオン
（スイッチＳＷ２はオフ）とすることでサーボモータ１
０を圧力制御系５により制御することで行う。
【００２６】図２は、本形態におけるＶ−Ｐ切換え前後
の充填速度及び樹脂の圧力の変化波形の例を示す。本図
から明らかなように、スクリュが前進して所定の位置に
到達したかどうかを検出し、所定の位置に到達したら、
スクリュを設定位置まで設定速度で戻すことにより、Ｖ
−Ｐ切換えの直前に圧抜き制御を行って所望の圧力波形
を得ている。
【００２７】なお、図２、図６はいずれも簡略化のため
に充填速度が一段の場合について示している。実際に
は、本形態では、図３、図４に示されるように、充填工
程が、充填速度をスクリュの位置に応じて切換える多段
制御で実行され、その最終段に到達したことを確認後、
スクリュを別に設定された戻り設定位置まで別に設定さ
れた戻り設定速度で戻し、圧抜きを行う。
【００２８】図３はスクリュ位置−充填速度波形を示
し、図４は時間−充填速度及び圧力の設定及び実績波形
を示している。
【００２９】なお、本発明は電動式射出成形機のみなら
ず、油圧式射出成形機にも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明では、
スクリュが前進して所定の充填位置（設定値）に達した
ら、設定された位置まで設定された速度でスクリュを後
退させるようにしたことにより、スクリュが速度制御の
応答で動作できるため急激な圧抜きが可能となる。その
結果、必要とする圧力波形を任意に設定できることによ
り成形品の品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出モータの駆動制御系の構成を
示したブロック図である。
【図２】本発明によるＶ−Ｐ切換え前後の充填速度及び
樹脂の圧力の変化波形の例を示した図である。
【図３】多段制御による充填工程のスクリュ位置−充填
速度波形を示した図である。
【図４】多段制御による充填工程における時間−充填速
度及び圧力の設定及び実績波形を示した図である。
【図５】本発明が適用される電動式射出成形機をその射
出装置を中心に示した構成図である。
【図６】従来のＶ−Ｐ切換え前後の充填速度及び樹脂の
圧力の変化波形の例を示した図である。
【符号の説明】
１ 速度制御系 １−１ 位置設定部 １−２ 速度センサ １−３ 演算部 １−４、１−６、５−３ 演算器 １−５、３、５−４ 補償器 ２ 速度制限器 ４ モータドライバ ５−１ 圧力検出器 ５−２ 圧力設定部 １０ 射出用のサーボモータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 射出成形の充填工程においてスクリュが
    前進して所定の位置に到達したら、スクリュを設定位置
    まで設定速度で戻すことにより、Ｖ−Ｐ切換え直前に圧
    抜きを行うことを特徴とする射出成形機の充填工程制御
    方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の充填工程制御方法におい
    て、前記スクリュを前記設定位置まで戻すまでの制御
    は、射出モータを速度制御系により制御することで行わ
    れ、前記スクリュが前記設定位置まで戻された後の制御
    は、前記射出モータを圧力制御系により制御することで
    行われることを特徴とする射出成形機の充填工程制御方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の充填工程制御
    方法において、前記充填工程は充填速度をスクリュ位置
    に応じて複数段切換える多段制御により行われており、
    前記複数段の最終段の位置に到達後、前記設定位置まで
    別に設定された設定速度で戻すことを特徴とする射出成
    形機の充填工程制御方法。
  4. 【請求項４】 射出成形機の制御装置において、 少なくとも充填工程において駆動される射出モータの制
    御系として速度制御系と圧力制御系とを有し、 前記速度制御系は、スクリュ位置を検出するための位置
    検出手段からの検出値と、スクリュ位置の設定値を与え
    る位置設定手段からの設定値との差に基づいて前記射出
    モータへの速度指令値を出力する第１のフィードバック
    系を有し、 前記圧力制御系は、樹脂の充填圧力を検出するための圧
    力検出手段からの検出値と、充填圧力及び保圧圧力の設
    定値を与える圧力設定手段からの設定値との差に基づい
    て前記射出モータへの速度指令値を出力する第２のフィ
    ードバック系を有し、 前記第１のフィードバック系の出力と前記第２のフィー
    ドバック系の出力とを切換えて前記射出モータのドライ
    バへ出力する切換え手段を備え、 充填工程において前記速度制御系により制御している際
    に、スクリュが前進して所定の位置に到達したら、前記
    速度制御系はスクリュを設定位置まで設定速度で戻す制
    御動作を実行することによって、Ｖ−Ｐ切換え直前にて
    圧抜きを行い、以後、前記切換え手段により前記第１の
    フィードバック系から前記第２のフィードバック系への
    切換えが行われることを特徴とする射出成形機の制御装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の制御装置において、前記
    充填工程は充填速度をスクリュ位置に応じて複数段切換
    える多段制御により行われており、前記複数段の最終段
    の位置に到達後、前記設定位置まで別に設定された設定
    速度で戻すことを特徴とする射出成形機の制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の制御装置において、前記
    位置検出手段は、前記射出モータの回転速度を検出する
    速度センサと、該速度センサの検出値を積分してスクリ
    ュ位置を算出する演算手段とを含むことを特徴とする射
    出成形機の制御装置。
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