(57)【要約】【課題】実質的な可塑化を計量完了位置の所定距離手前の切換位置で終了させ、切換位置から計量完了位置までにスクリュ回転を時定数に基づいて滑らかに停止させるとともに、スクリュを計量完了位置に位置決めさせる射出成形機の制御方法の提供を目的とする。【解決手段】樹脂材料を溶融樹脂７にする可塑化行程中、制御装置４は、スクリュ６が可塑化開始から計量完了位置Ｐ２の所定距離Ｂ手前の切換位置Ｐ１に達するまでスクリュ６の回転速度を制御し、スクリュ６が前記切換位置Ｐ１に到達したときスクリュ６の回転を所定の時定数をもって停止させるとともに、前記切換位置Ｐ１から計量完了位置Ｐ２までの所定距離Ｂの間スクリュ６を所定速度により位置決め制御する。【選択図】                図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を可塑化溶融した溶融樹脂を金型へ射出する射出装置と射出装置を制御する制御装置を備えた射出成形機の制御方法において、
樹脂材料を可塑化溶融する可塑化行程中、制御装置は、スクリュが可塑化開始から計量完了位置の所定距離手前の切換位置に達するまでスクリュの回転速度を制御し、スクリュが前記切換位置に到達したときスクリュの回転を所定の時定数をもって停止させるとともに、前記切換位置から計量完了位置までの所定距離の間スクリュを所定速度により位置決め制御することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】
前記所定距離は、スクリュの回転速度と係数に比例した値であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御方法。
【請求項３】
前記時定数と前記係数との組合せに基づく複数の制御パターンを予め制御装置に記憶させ、可塑化の条件に応じて前記制御パターンの一を選択しそれに基づいて可塑化の制御をすることを特徴とする請求項２に記載の射出成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の制御方法特には可塑化行程の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の射出成形機の計量制御方法としては、スクリュを回転して成形材料を溶融・混練し、溶融樹脂を背圧に抗してスクリュの先端部に供給し、スクリュが後退して設定計量完了位置を越えた時にスクリュ回転を停止させるものがある（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−４３７７５号公報（特許請求の範囲１、第４図）
【特許文献２】
特公平６−７３８８３号公報（特許請求の範囲１、第４図）
【０００４】
しかしながら、この制御方法によれば、スクリュが設定計量完了位置を越えたときに急にスクリュ回転を停止させるので衝撃が大きく、スクリュ背圧が残留することもあって、実際にスクリュが停止するのは設定計量完了位置を行き過ぎた位置となる。また、この行き過ぎた量は、停止する前のスクリュ回転速度、スクリュ背圧値、溶融樹脂の粘度などの条件に影響されて変化するため、溶融樹脂が精密に計量できず、その溶融樹脂を金型に射出充填したときに成形品の精度が低下するのである。
【０００５】
また、設定計量完了位置より僅か手前に設定された位置を越えた時にスクリュ回転を減速させて微速にし、設定計量完了位置を越えた時にスクリュ回転を停止させるものがある（例えば、特許文献３。）。
【０００６】
【特許文献３】
特公平４−６５３５号公報（特許請求の範囲１、第３−４図）
【０００７】
この制御方法においては、スクリュ回転の減速開始点とスクリュ回転の微速の設定が、スクリュ回転速度、スクリュ背圧値、溶融樹脂の粘度などの条件によって影響されるため、最適な設定をすることは困難である。最適な設定が行われないときには、スクリュ回転が減速された位置からスクリュが後退せず、計量行程の時間がばらついたり計量が終了しないなどの不具合があった。
【０００８】
この問題を解決するため、射出成形機の計量工程において、スクリュ位置とスクリュ速度と停止減速時間から停止予測位置を演算し、該停止予測位置と設定計量完了位置とを比較し、停止予測位置が設定計量完了位置を越えた場合は、背圧制御を停止制御に切換えてスクリュ速度を前記停止減速時間で減速し、同時に回転制御を減速制御に切換えてスクリュ回転を前記停止減速時間で減速し、設定計量完了位置で停止させるものがある（特許文献４）。
【０００９】
【特許文献４】
特開平８−２７６４７３（特許請求の範囲１、第３図）
【００１０】
しかしながら、この方法によれば、可塑化状況によっては不安定となる現在スクリュ速度を停止予測位置の基準としているので、停止予測位置が変動して溶融樹脂の計量が変化するという問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術における問題を解決するために提案されたものであり、実質的な可塑化を計量完了位置の所定距離手前の切換位置で終了させ、切換位置から計量完了位置までにスクリュ回転を時定数に基づいて滑らかに停止させるとともに、スクリュを計量完了位置に位置決めさせることにより、可塑化の諸条件に対応可能でありかつ高精度な計量完了位置を得ることのできる射出成形機の制御方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、樹脂原料を可塑化溶融した溶融樹脂を金型へ射出する射出装置と射出装置を制御する制御装置を備えた射出成形機の制御方法において、  樹脂原料を可塑化溶融する可塑化行程中、制御装置は、スクリュが可塑化開始から計量完了位置の所定距離手前の切換位置に達するまでスクリュの回転速度を制御し、スクリュが前記切換位置に到達したときスクリュの回転を所定の時定数をもって停止させるとともに、前記切換位置から計量完了位置までの所定距離の間スクリュを所定速度により位置決め制御することを特徴とする射出成形機の制御方法に係る。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１において、前記所定距離は、スクリュの回転速度と係数に比例した値であることを特徴とする射出成形機の制御方法に係る。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１において、前記時定数と前記係数との組合せに基づく複数の制御パターンを予め制御装置に記憶させ、可塑化の条件に応じて前記制御パターンの一を選択しそれに基づいて可塑化の制御をすることを特徴とする射出成形機の制御方法に係る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を実施する射出成形機の要部概要を示す部分断面図である。図２は、スクリュの位置に対するスクリュ回転速度の変化を示すグラフである。図３は、本発明の制御方式を示す流れ図である。
【００１６】
射出成形機１は、射出装置２と、射出装置２から射出される溶融樹脂７を充填する金型３を接離または圧締する型締装置（図示せず。）と、射出装置２および型締装置を制御する制御装置４とからなる。
【００１７】
射出装置２は、ハウジング９に取付けられ金型３に当接・押圧する加熱筒５と、加熱筒５の中心内孔に回転往復動自在に嵌挿したスクリュ６と、スクリュ６の延長軸を回転自在に保持しボールナット１４を固着する可動盤１０と、可動盤１０の反加熱筒側に取付けられスクリュ６を回転駆動するスクリュ回転用サーボモータ１２と、ハウジングの両端部に回転自在に取付けられボールナット１４と螺合するボールネジ１３と、ハウジングの加熱筒５取付け側両端部に固着されボールネジ１３を駆動してスクリュ６を前後進させる射出用サーボモータ１１とからなる。
【００１８】
制御装置４は、射出成形機１における型締装置と射出装置２のシーケンス制御や、射出用サーボモータ１１、スクリュ回転用サーボモータ１２等のアクチュエータの速度制御、力制御、または位置決め制御や、加熱筒５を加熱するバンドヒータ等の温度制御等を実行する。この制御装置４はマイクロプロセッサに基づいた公知の構成を有し、液晶の表示器からなる表示部、表示部の表面に設けたタッチパネルからなる設定部、ＲＡＭ・ＲＯＭからなり設定値や制御プログラムを格納する記憶部、エンコーダ１５等の各種センサからの信号を入力する入力部およびアクチュエータへ信号を出力する出力部を含む。エンコーダ１５は、射出用サーボモータ１１の回転軸に接続され射出用サーボモータ１１の回転角度を検出するので、スクリュ６の位置が検出可能であるが、可動盤１０に別途取付けた位置センサによってスクリュ６の位置を検出してもよい。
【００１９】
射出装置２における可塑化行程について説明する。ハウジング９の上面から貫通孔を通じて加熱筒５内へ供給される樹脂材料は、スクリュ６の外周に刻設された螺子状のフライトによりスクリュ６の回転に伴って前方へ移送される。加熱筒５内を移送される樹脂材料は、ヒータで温調された加熱筒５の熱量で可塑化・溶融されかつスクリュ６で混練されつつスクリュ６の前方の加熱筒５内孔に溶融樹脂７として蓄積される。
【００２０】
加熱筒５は金型３に当接・押圧され、金型３のキャビティ８には前の成形サイクルで射出され冷却しつつある溶融樹脂７が充填されているので、スクリュ６の前方に蓄積される可塑化中の溶融樹脂７の圧力は上昇し、スクリュ背圧となってスクリュ６を後方に押すスクリュ背圧力が発生する。スクリュ背圧力は射出用サーボモータ１１により所定の値に制御される。この制御行程でスクリュ６は、図２に示すように、回転しながら後退移動することになり、成形品であるキャビティ８の容積に相当する溶融樹脂７が蓄積される計量完了位置Ｐ２まで後退して停止する。このようにして計量された溶融樹脂７は、金型３が開いてキャビティ８内の成形品が取出された後における次の成形サイクルで、射出用サーボモータ１１によるスクリュ６の前進移動でキャビティ８に射出され射出行程が実行される。
【００２１】
次に、図２および図３に基づいて本発明の制御方法を詳細に説明する。制御装置４は射出行程の後、可塑化行程を開始する（Ｓ１）。スクリュ６は所定の設定値に基づいて速度制御されるスクリュ回転用サーボモータ１２により回転駆動され、射出行程の終了時における溶融樹脂７の押残し位置であるクッション位置Ｐ０から後退し始める（Ｓ２）。制御装置４は、スクリュ６の位置が計量完了位置Ｐ２の所定距離Ｂ手前の切換位置Ｐ１に達したか否かを比較演算し（Ｓ３）、Ｐ１に達するまでＳ２でスクリュ６の回転を継続させる。スクリュ６の位置が計量完了位置Ｐ２の所定距離Ｂ手前の切換位置Ｐ１に達したときには、制御装置４は所定の時定数をもってスクリュ回転を停止させる（Ｓ４）。
【００２２】
前記所定距離Ｂは、次式により、予め制御装置４で演算され記憶部に格納される。
Ｂ＝（ｒ／Ｒ）×Ａ
ここで、ｒはスクリュ回転速度の設定値（ｒｐｍ）であり、可塑化の条件として成形材料の種類や成形品に応じて設定部で適宜設定入力される。Ｒは設定可能な最大のスクリュ回転速度の設定値（ｒｐｍ）であり、射出成形機に固有の値として予め固定的に記憶部に格納されている。Ａは係数（ｍｍ）であり、最大のスクリュ回転速度の設定値のときスクリュ６が回転停止行程中に後退し停止するまでに要する距離を基準として、時定数とともに設定部で適宜設定入力される。
【００２３】
また、前記時定数はスクリュ６の位置が切換位置Ｐ１に達したとき作用し始め、制御装置４はスクリュ回転用サーボモータ１２をこの所定の時定数による時間あたりの回転数の変化に従って減速させる。通常使用する時定数の値は、０．０５〜０．５秒である。
【００２４】
係数Ａと時定数は任意の値に設定可能である。しかしながら、係数Ａと時定数を組合わせた結果得られる、切換位置Ｐ１から計量完了位置Ｐ２に至るスクリュ回転速度の減速制御パターンは極めて多種類になり、設定の自由度は増すが設定が極めて困難となる。そのため、各種樹脂材料やスクリュ背圧設定に対応可能な制御パターンを１０種類程度予め用意して記憶部に格納しておき、実際の可塑化条件に応じてそのうちの一を選択し、それにより制御装置４はスクリュ回転の停止に至る減速を制御する。なお、計量完了位置Ｐ２においてスクリュ回転速度が零となるような制御パターンを選択すれば、計量完了位置Ｐ２で背圧が零となり最も好ましい。また、時定数が係数Ａに対して比較的大きい制御パターンを選択すれば、計量完了位置Ｐ２においてスクリュ回転速度が零とならず背圧が若干残留したまま可塑化行程が終了する場合があるが、このほうが溶融樹脂の状態が安定することもある。
【００２５】
スクリュ６が切換位置Ｐ１に到達したとき、Ｓ４の処理とともにＳ５として、制御装置４はスクリュ６の後退位置の位置決め制御を切換位置Ｐ１から計量完了位置Ｐ２に至る所定距離Ｂの間で実施する。この位置決め制御は射出用サーボモータ１１のクローズドループ制御により行われる。このときのスクリュ６の後退速度は、スクリュ６が切換位置Ｐ１に到達する前の可塑化による後退速度とし、制御装置４は可塑化中に後退速度を記憶部に記憶させておき、その平均値等を設定値にしてスクリュ６の後退速度を制御する。
【００２６】
位置決め制御はスクリュ位置が計量完了位置Ｐ２と一致するまで継続され（Ｓ６）、スクリュ位置が計量完了位置Ｐ２と一致したとき可塑化は終了する（Ｓ７）とともに、そのスクリュ位置を維持する。
【００２７】
なお、本発明は以上図示し説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、スクリュ背圧とスクリュの位置決め制御は射出用サーボモータで実行するように記載したが、サーボバルブ等の油圧機器で実行してもよい。また、スクリュ回転用サーボモータもインバータによる誘導電動機や油圧モータに置き換えることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、実質的な可塑化を計量完了位置の所定距離手前の切換位置で終了させ、切換位置から計量完了位置までにスクリュ回転を時定数に基づいて滑らかに停止させるとともに、スクリュを計量完了位置に位置決めさせるので、残留するスクリュ背圧やスクリュ回転速度に影響されず高精度な計量完了位置を得ることができ、精度が高く安定した成形品を生産できる。さらに、切換位置から計量完了位置に至る制御を複数のパターンから選択できるので、可塑化の諸条件に容易な設定によって対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する射出成形機の要部概要を示す部分断面図である。
【図２】スクリュの位置に対するスクリュ回転速度の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の制御方式を示す流れ図である。
【符号の説明】
１  ………  射出成形機
２  ………  射出装置
３  ………  金型
４  ………  制御装置
５  ………  加熱筒
６  ………  スクリュ
７  ………  溶融樹脂
８  ………  キャビティ
９  ………  ハウジング
１０  ……  可動盤
１１  ……  射出用サーボモータ
１２  ……  スクリュ回転用サーボモータ
１３  ……  ボールネジ
１４  ……  ボールナット
１５  ……  エンコーダ
Ｂ      ……  所定距離
Ｐ０  ……  クッション位置
Ｐ１  ……  切換位置
Ｐ２  ……  計量完了位置
【図１】
2004160707.tif 000003
【図２】
2004160707.tif 000004
【図３】
2004160707.tif 000005