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技術 スクリュあるいはスクリュヘッドの過負荷検出装置

出願人 ファナック株式会社
発明者 渡辺広高次聡白石亘
出願日 1999年9月16日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 2000-298567
公開日 2001年3月27日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2001-079914
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 設定移動量 設定温度幅 検出回転量 設定速 過負荷検出装置 監視幅 駆動変換装置 前後進動作
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年3月27日)のものです。
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図面 (8)

課題

加熱シリンダ残留する樹脂の未溶融によるスクリュに加わる過負荷状態を確実に検出する。

解決手段

スクリュ回転用サーボモータトルクリミットをかけ(S17)、所定方向に、所定移動量、所定速度で移動指令を出力する(S19)。同時にタイマT1をスタートさせる(S20)。監視時間内にスクリュが指令所定量回転すれば(S23)、同一の動作を繰り返し設定回数行う(S25、S26,S27)。監視時間内に指令所定量回転回転できないとき(S21)、及び位置偏差監視値を越えたとき(S22)には、樹脂未溶融としてアラームを出力する(S24)。スクリュが回転しないとき、及び回転しても位置偏差が大きく監視値を越えるような場合にアラームを出力することにより正確で確実に樹脂の未溶融状態を検出できる。

概要

背景

図5は、射出成形機加熱シリンダ内樹脂溶融を説明する説明図である。図5中、符号1は先端にノズル2が取り付けられた加熱シリンダであり、該加熱シリンダ1内には、射出スクリュ(以下単にスクリュという)3が遊嵌されている。ノズル2及び加熱シリンダ1の外周にはバンドヒータ等の加熱手段5が設置されている。樹脂7は、ホッパ6から加熱シリンダ1内に供給される。加熱手段5によって加熱されたシリンダの温度と、スクリュ3を回転させることによる混練り作用により発生する摩擦熱により、樹脂は溶融され、シリンダ先端にたまる。この溶融樹脂をスクリュ3を前進させて金型内に溶融樹脂を射出するものである。

図5において、シリンダ先端部の薄い塗りつぶしを施した部分が溶融した樹脂7aを示しホッパ6側の濃い塗りつぶし部分はまだ溶融していない樹脂ペレット7bの部分を示す。

成形作業を終了し、射出成形機の稼働を停止した際、加熱シリンダ1内に溶融樹脂7aが残っていると、この溶融樹脂7aは温度の低下により固化する。次に成形を開始する際に、このシリンダ先端の固化した樹脂が再溶融しない状態で、スクリュ3を駆動すると、スクリュに大きな負荷がかかり破損させる恐れがある。

そこで、射出成形機を稼働させる際、スクリュ3を通常の成形動作の駆動(射出動作等の前後進移動や回転等)が可能か否かの判断が必要であるが、従来は、加熱シリンダ1の温度が所定値まで昇温しているかを確認するのみであった。加熱シリンダ1内に残留樹脂7aが有り、該残留樹脂7aが固化した状態で、加熱シリンダ1とスクリュ3がこの固化した樹脂7aで固着されているような場合、スクリュ3を前後進又は回転させると、スクリュ3やスクリュヘッドに無理な応力が加わり、該スクリュ3やスクリュヘッドを破損させる恐れがある。そのため、樹脂が溶融する温度まで、加熱シリンダ1の温度が昇温しているかを確認し、スクリュを駆動開始している。スクリュ3に加わる負荷は加熱シリンダ3の温度によって間接的に把握するのみであった。

しかし、加熱シリンダ1の温度が設定温度まで昇温していても、実際の樹脂7aはまだ溶融されず固化のままの状態や溶融していても樹脂粘度が高く、スクリュ・スクリュヘッドに過大な負荷がかかる場合がある。オペレータは、加熱シリンダ1の温度にのみ注意を働かせ、実際のスクリュの負荷を検出判断することはないので、スクリュ3を動作させたとき、加熱シリンダ内の樹脂が未だ溶融しておらず、固化状態のときや溶融していても粘度が高くスクリュ3にかかる負荷が過大の状態であると、スクリュ3を駆動するモータはスクリュ3を大きなトルクで駆動することになり、大きな引っ張り応力圧縮応力ねじり応力がスクリュ・スクリュヘッドに発生し、短期間で疲労破壊による折損を起こしてしまう場合があった。

そのため、加熱シリンダが設定温度幅内に達しても、安全を見込んでシリンダ内内部温度目標温度に達するまで所定時間待って、スクリュの動作開始を行うようにする方法が採用されている。又、特許第2597922号公報に示されるように、スクリュを所定時間、低速低トルク後退反射出方向)させその間に指令位置と実際の位置の差である位置偏差が所定値よりも大きくなったか否かにより、樹脂の溶融度すなわちスクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷を判断する方法が提案されている。スクリュを駆動するモータを低速低トルクで駆動したとき、樹脂が溶融しておらずスクリュに加わる負荷が大きいと、モータは指令速度で回転せず指令位置と実際の位置のずれが大きくなり位置偏差が大きくなる。これによりスクリュに加わる負荷を判断するもので、位置偏差が所定値を越えない場合は、樹脂が適正粘度まで溶融しているものとして、スクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷を判断している。

概要

加熱シリンダに残留する樹脂の未溶融によるスクリュに加わる過負荷状態を確実に検出する。

スクリュ回転用サーボモータトルクリミットをかけ(S17)、所定方向に、所定移動量、所定速度で移動指令を出力する(S19)。同時にタイマT1をスタートさせる(S20)。監視時間内にスクリュが指令所定量回転すれば(S23)、同一の動作を繰り返し設定回数行う(S25、S26,S27)。監視時間内に指令所定量回転回転できないとき(S21)、及び位置偏差が監視値を越えたとき(S22)には、樹脂未溶融としてアラームを出力する(S24)。スクリュが回転しないとき、及び回転しても位置偏差が大きく監視値を越えるような場合にアラームを出力することにより正確で確実に樹脂の未溶融状態を検出できる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

スクリュ回転用サーボモータ駆動力を制限する手段と、該サーボモータを所定移動速度で所定時間駆動する手段と、該駆動時間内のサーボモータもしくはスクリュの回転量を検出する手段と、該検出回転量の場合及び設定所定量以下の回転の場合に異常信号を出力する手段と、を備えたスクリュあるいはスクリュヘッド過負荷検出装置

請求項2

スクリュ回転用モータを所定の駆動力で所定時間駆動する手段と、該駆動時間内のモータもしくはスクリュの回転量を計測する手段と、該計測回転量が零の場合及び設定所定量以下の回転の場合に異常信号を出力する手段と、を備えたスクリュあるいはスクリュヘッドの過負荷検出装置。

技術分野

0001

本発明は、射出成形機に関し、特に、樹脂の未溶融時のスクリュ移動によるスクリュにかかる過負荷を検出する過負荷検出装置に関する。

背景技術

0002

図5は、射出成形機の加熱シリンダ内の樹脂の溶融を説明する説明図である。図5中、符号1は先端にノズル2が取り付けられた加熱シリンダであり、該加熱シリンダ1内には、射出スクリュ(以下単にスクリュという)3が遊嵌されている。ノズル2及び加熱シリンダ1の外周にはバンドヒータ等の加熱手段5が設置されている。樹脂7は、ホッパ6から加熱シリンダ1内に供給される。加熱手段5によって加熱されたシリンダの温度と、スクリュ3を回転させることによる混練り作用により発生する摩擦熱により、樹脂は溶融され、シリンダ先端にたまる。この溶融樹脂をスクリュ3を前進させて金型内に溶融樹脂を射出するものである。

0003

図5において、シリンダ先端部の薄い塗りつぶしを施した部分が溶融した樹脂7aを示しホッパ6側の濃い塗りつぶし部分はまだ溶融していない樹脂ペレット7bの部分を示す。

0004

成形作業を終了し、射出成形機の稼働を停止した際、加熱シリンダ1内に溶融樹脂7aが残っていると、この溶融樹脂7aは温度の低下により固化する。次に成形を開始する際に、このシリンダ先端の固化した樹脂が再溶融しない状態で、スクリュ3を駆動すると、スクリュに大きな負荷がかかり破損させる恐れがある。

0005

そこで、射出成形機を稼働させる際、スクリュ3を通常の成形動作の駆動(射出動作等の前後進移動や回転等)が可能か否かの判断が必要であるが、従来は、加熱シリンダ1の温度が所定値まで昇温しているかを確認するのみであった。加熱シリンダ1内に残留樹脂7aが有り、該残留樹脂7aが固化した状態で、加熱シリンダ1とスクリュ3がこの固化した樹脂7aで固着されているような場合、スクリュ3を前後進又は回転させると、スクリュ3やスクリュヘッドに無理な応力が加わり、該スクリュ3やスクリュヘッドを破損させる恐れがある。そのため、樹脂が溶融する温度まで、加熱シリンダ1の温度が昇温しているかを確認し、スクリュを駆動開始している。スクリュ3に加わる負荷は加熱シリンダ3の温度によって間接的に把握するのみであった。

0006

しかし、加熱シリンダ1の温度が設定温度まで昇温していても、実際の樹脂7aはまだ溶融されず固化のままの状態や溶融していても樹脂粘度が高く、スクリュ・スクリュヘッドに過大な負荷がかかる場合がある。オペレータは、加熱シリンダ1の温度にのみ注意を働かせ、実際のスクリュの負荷を検出判断することはないので、スクリュ3を動作させたとき、加熱シリンダ内の樹脂が未だ溶融しておらず、固化状態のときや溶融していても粘度が高くスクリュ3にかかる負荷が過大の状態であると、スクリュ3を駆動するモータはスクリュ3を大きなトルクで駆動することになり、大きな引っ張り応力圧縮応力ねじり応力がスクリュ・スクリュヘッドに発生し、短期間で疲労破壊による折損を起こしてしまう場合があった。

0007

そのため、加熱シリンダが設定温度幅内に達しても、安全を見込んでシリンダ内内部温度目標温度に達するまで所定時間待って、スクリュの動作開始を行うようにする方法が採用されている。又、特許第2597922号公報に示されるように、スクリュを所定時間、低速低トルク後退反射出方向)させその間に指令位置と実際の位置の差である位置偏差が所定値よりも大きくなったか否かにより、樹脂の溶融度すなわちスクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷を判断する方法が提案されている。スクリュを駆動するモータを低速低トルクで駆動したとき、樹脂が溶融しておらずスクリュに加わる負荷が大きいと、モータは指令速度で回転せず指令位置と実際の位置のずれが大きくなり位置偏差が大きくなる。これによりスクリュに加わる負荷を判断するもので、位置偏差が所定値を越えない場合は、樹脂が適正粘度まで溶融しているものとして、スクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷を判断している。

発明が解決しようとする課題

0008

加熱シリンダ1が設定温度幅内に達した後、所定時間待って、スクリュを動作開始させる方法でも、スクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷を直接検出するのではなく間接的に検出しているものにすぎない。スクリュに過大な負荷がかからないという保証はない。所定時間待ったとしても実際の樹脂温度、樹脂の溶融度は、周囲温度湿度によって左右される。又、加熱シリンダ温度を検出するセンサ故障等によって適切な温度を検出できないという場合もあり、樹脂粘度が高い状態でスクリュを駆動する結果となる場合がある。

0009

又、特許第2597922号公報に示されスクリュを後退させてスクリュに加わる負荷を判別する方法でも、樹脂層が厚く再溶融に時間のかかるスクリュヘッド部分の樹脂流路構内に溶融未溶融の樹脂があった場合、これを検出できないという問題がある。

0010

図6図7は、この説明図で、シリンダ1の先端部を図示している。図7図6のA−A断面説明図である。シリンダ1の先端部、スクリュヘッド部分の樹脂流路構、及びノズル2の部分に溜まる溶融樹脂は樹脂層が厚い。そのため、固化したこの部分の樹脂を再溶融するには時間がかかり、射出成形機の成形動作を再開する際に、スクリュに加わる負荷はこのシリンダ先端部分の未溶融による負荷の影響が一番大きい。スクリュヘッド4の樹脂流路構内の未溶融樹脂により、スクリュヘッド4及びスクリュ3がロックされが、完全にロックされているのであれば、スクリュを後退(図6右方向)方向に駆動してもスクリュ3は移動せず、樹脂の未溶融、スクリュにかかる過大負荷を検出できる。しかし、樹脂がある程度溶融してその粘性がある程度低下した状態では、スクリュは後退することができ、樹脂は溶融していると判断される恐れがある。スクリュ3を前進させてノズル2から溶融樹脂を射出するように動作させた場合には、ノズル2の先端の射出孔より樹脂を射出するものであるから、樹脂の粘度が高いと、スクリュ3・スクリュヘッド4には樹脂と、ノズル2及びシリンダ1との接触面での抵抗及びノズル先端の射出孔を通過する際の抵抗が大きくなり、スクリュ・スクリュヘッドに大きな負荷がかかることになる。すなわち、スクリュを前進させるときと後退させるときでは、スクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷には大きな差異があり、スクリュ3を前進させる際には大きな負荷がかかり破損させる恐れがあるような樹脂の溶融度であるにもかかわらず、スクリュ3を後退させる方法によって樹脂の溶融度を測定する方法では、このスクリュ前進方向への駆動時の過大な負荷がかかることを検出できないという問題がある。

課題を解決するための手段

0011

上述した課題を解決するために、本願請求項1に係わる発明は、スクリュ回転用サーボモータ駆動力を制限する手段と、該サーボモータを所定移動速度で所定時間駆動する手段と、該駆動間のサーボモータもしくはスクリュの回転量を検出する手段と、該検出回転量の場合及び設定所定量以下の回転の場合に異常信号を出力する手段とを設け、検出回転量が零の場合及び設定所定量以下の回転の場合は、樹脂の粘性が高くスクリュに加わる負荷が大きいことを意味するから、この場合には異常信号を出力して樹脂未溶融を通知する。

0012

又、請求項2に係わる発明は、スクリュ回転用モータを所定の駆動力で所定時間駆動する手段と、該駆動時間内のモータもしくはスクリュの回転量を計測する手段と、該計測回転量が零の場合及び設定所定量以下の回転の場合に異常信号を出力する手段とを設け、計測回転量が零の場合及び設定所定量以下の回転の場合は、樹脂の粘性が高くスクリュに加わる負荷が大きいことを意味するから、この場合には異常信号を出力して樹脂未溶融を通知する。

発明を実施するための最良の形態

0013

図1は本発明を適用した一実施形態の電動式射出成形機の要部を示すブロック図である。図1において、符号1は射出シリンダ,符号3はスクリューであり、射出シリンダ1にはバンドヒータ等の加熱手段5および温度検出手段としての熱電対等の温度センサ(図示せず)が設けられている。加熱手段5および温度センサは射出シリンダ3の各部を個別に温度制御すべく射出軸方向複数組設けられ、射出シリンダ3先端のノズル2にも同様にノズルヒータ等の加熱手段5、温度センサが設けられている。符号17は温度調節器でノズル2及び射出シリンダ1の各部の加熱手段5の温度をPID制御して、ノズル2、加熱シリンダ1の温度を制御する。

0014

符号15は固定プラテン,符号14は可動プラテン金型16が取り付けられている。可動プラテン14は型締用サーボモータM3の出力により、ボールナット&スクリューやトグル機構等によって構成される駆動変換装置13を介しタイバー(図示せず)に沿って移動するよう駆動される。また、スクリュ3はスクリュ前後進用サーボモータM2によってボールナット&スクリューおよびボスセレーション等によって構成される駆動変換装置10を介して軸方向に駆動される。又、回転用サーボモータM2により歯車機構11,12を介して軸方向の移動と独立して計量混練のためにスクリュ3が回転駆動される。なお、P1,P2,P3は各サーボモータM1,M2,M3に取り付けられたパルスコーダ等の位置速度検出器であり、各サーボモータの回転位置、速度を検出することによりスクリュの前後進位置・速度、スクリュの回転位置・速度、可動プラテン14(可動金型)の位置・速度を検出するものである。

0015

射出成形機を駆動制御する制御装置20は、数値制御用のマイクロプロセッサであるCNC用CPU35,プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるPMC用CPU28,サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボ用CPU29および射出保圧圧力やスクリュー背圧サンプリング処理等を行うための圧力モニタ用CPU27を有し、バス32を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっている。

0016

PMC用CPU28には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したROM23および演算データの一時記憶等に用いられるRAM24が接続され、CNC用CPU35には、射出成形機を全体的に制御するプログラム等を記憶したROM37および演算データの一時記憶等に用いられるRAM38が接続されている。

0017

サーボCPU29には、サーボ制御専用の制御プログラムを格納したROM30やデータの一時記憶に用いられるRAM31が接続されており、圧力モニタ用CPU27にも成形データのサンプリング処理等に関する制御プログラムを格納したROM21、データの一時記憶に用いられるRAM22が接続されている。

0018

そして、サーボCPU29には、該CPU29からの指令に基いておよび,スクリュ前後進用,スクリュー回転用、型締用、エジェクタ用(図示せず)等の各軸のサーボモータM1,M2,M3を駆動するサーボアンプ25が接続され、各サーボモータM1、M2,M3に配備された位置・速度検出器P1、P2,P3等からの出力がサーボCPU29に帰還され、各サーボモータの位置・速度のフィードバック制御が該サーボCPU29で実行される。さらに、サーボアンプ25から出力される各サーボモータへの駆動電流フィードバックされ、電流(トルク)のフィードバック制御もこのサーボCPU29で実行される。圧力モニタ用CPU27は、スクリュー3の基部に設けられたロードセル等の圧力検出器18からの信号をA/D変換器26を介して受け取り、射出保圧圧力やスクリュー背圧のサンプリング処理を行う。

0019

不揮発性メモリ34は射出成形作業に関する成形条件(射出保圧条件,計量条件,ノズル2や加熱シリンダ3の各部の温度等)と各種設定値パラメータマクロ変数等を従来と同様にして記憶する成形データ保存用メモリである。

0020

RT液晶等の表示装置手動データ入力装置36は各種設定画面の表示やデータの入力操作等が各種ファンクションキーテンキーおよびカーソル移動キー等によって行われるようになっている。

0021

そして、PMC用CPU28が射出成形機各軸のシーケンス制御を行う一方、CNC用CPU35がROM37の制御プログラムに基いて各軸のサーボモータに対して移動指令分配を行い、サーボCPU29は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器P1,P2,P3等で検出された位置のフィードバック信号および速度のフィードバック信号に基いて、従来と同様に後述する位置ループ制御,速度ループ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行する。

0022

PMC用CPU28は不揮発性メモリ34に設定記憶された各部の設定目標温度入出力回路33を介して、温度調節器17に出力設定する。該温度調節器17は、図示しない温度センサからフィードバックされる各部の実温度と設定される目標温度によりPIDフィードバック制御を行うことにより従来と同様、加熱手段5による加熱シリンダ3各部やノズル2の温度制御を行う。また、各部の温度センサで検出される加熱シリンダ3の各部およびノズル2の実温度は入出力回路33を介してPMC用CPU28に読み込まれるようになっている。

0023

図4は、前記サーボCPU29が実行するサーボ制御のブロック図であり、スクリュ前後進用サーボモータの制御を例にとって示しており、他のサーボモータM2,M3等のサーボ制御も同様の制御がなされるものである。位置制御部41でCNC用CPU35から所定周期毎送られてくる移動指令と位置・速度検出器P1からのフィードバックされる位置(所定周期内の移動量)を減じて位置偏差を求め、該位置偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令を求める位置のフィードバック制御がなされる。速度制御部42では、位置制御部41のから出力される速度指令と位置・速度検出器P1からフィードバックされる実速度により速度偏差を求め、該速度偏差に基づいて比例積分等の速度フィードバック制御を行いトルク指令を求める。このこのトルク指令に対して、トルク制限手段43によって、設定されたトルクリミット値によりトルク制限を行い出力する。前記速度制御部42の出力がこのトルクリミット値以上であれば、このトルクリミット値をトルク制限手段43の出力とし、速度制御部42の出力がこのトルクリミット値未満であれば、速度制御部42の出力をそのままトルク制限手段43の出力として、次の電流制御部44へのトルク指令とする。

0024

電流制御部44では、トルク制限手段43から出力されたトルク指令(電流指令)と電流検出器45からフィードバックされる実電流より電流フィードバック制御を行い、PWM制御等を行うサーボアンプ25への各相電圧指令を求めサーボアンプ25に出力する。上述したサーボ制御は、サーボCPU29によってソフトウエア制御で行われる。このソフトウエア制御はすでに公知であるので詳細は省略する。なお、図4において、破線で示したトルク指令は、本発明の別の実施形態であり、これについては後述する。

0025

次に、本実施形態におけるスクリュ、スクリュヘッドの過負荷検出方法について説明する。図2図3は、PMC用CPU28が実行する樹脂溶融状態を確認するスクリュ・スクリュヘッドの過負荷検出処理フローチャートである。加熱シリンダ1内に残留する樹脂によるスクリュ3、スクリュヘッド4の加わる負荷を検出し、スクリュ3の通常動作の駆動ができるか否かの判断は、パージが実行されるときに必要である。そのため、この図2図3に示したスクリュ、スクリュヘッドの過負荷検出処理を自動パージシーケンス直前に組み込み、自動パージが起動されると、実際の自動パージの前にこの樹脂溶融状態を確認するスクリュ、スクリュヘッドの過負荷検出処理を実行するようにする。

0026

表示装置付きMDI36等から自動パージ指令が入力されると、PMC用CPU28は、図2図3にフローチャートで示す処理を開始し、まず、スクリュ・スクリュヘッド4の過負荷検出のために予め設定されているトルクリミット値をトルク制限値として設定する(図4に示すトルク制限手段にトルクリミット値を設定する)(ステップS1)。次にスクリュを前後進させるための繰り返し数カウントする繰り返しカウンタNTを「0」にクリアし、スクリュの駆動方向を決める方向フラグFを「0」にセットする(ステップS2、S3)。

0027

次に、方向フラグFが「0」か判断し、「0」であれば、スクリュを前進方向に設定された移動量だけ設定速度(低速度)で移動させ位置決めするようCNC用CPU35に指令する(ステップS5)。又、方向フラグFが「0」でなければ、スクリュを逆方向(後退方向)に、設定速度(低速度)で設定移動量だけ移動させて位置決めするようにCNC用CPU35に指令する(ステップS6)。このCNC用CPU35への指令と共に、タイマT1をスタートさせる(ステップS7)。なお、この過負荷検出処理の開始は、スクリュを前進方向に駆動する処理から開始される。

0028

CNC用CPU35は、スクリュ前後進用サーボモータM1に対して、指令された方向に設定移動量で設定速度の移動指令の分配をサーボCPU29に出力する。サーボCPU29はこの移動指令を受けて図4に示す処理、すなわち分配された移動量と位置フィードバック信号により位置偏差を求め位置のフィードバック処理をして速度指令を求め、かつ、この速度指令と速度フィードバック信号に基づいて速度のフィードバック処理を行いトルク指令を求める。さらに、このトルク指令が、ステップS1で設定されたトルクリミット値以下であればそのままトルク指令として出力し、越えていればトルクリミット値をトルク指令として出力する。このトルク指令により電流フィードバック処理を行い、スクリュ前後進用サーボモータM1を駆動する。

0029

一方、PMC用CPU28は、タイマT1が設定された監視時間を経過したか(ステップS8)、サーボCPU29の位置フィードバック処理によって求められる位置偏差を読み取り、該位置偏差が設定監視値を越えたか(ステップS9)、又、サーボCPU29からスクリュ位置到達信号(CNC用CPU35から設定された移動量が全て出力され、位置偏差が所定幅インポジション幅)内に達し、サーボモータM1の位置が目標位置決め位置に達したときに出される信号)が出力されたか(ステップS10)を繰り返し判断する。

0030

加熱シリンダ1内の残留樹脂が十分に溶融し、スクリュ3に加わる負荷が小さく、監視時間内に位置偏差が設定監視値を越えることなく、スクリュ3が指令位置決め位置に到達したときは、タイマT1をリセツトし(ステップS12)、繰り返しカウンタCNTを「1」インクリメントし(ステップS13)、該繰り返しカウンタCNTが設定繰り返し数に達したか判断し(ステップS14)、達してなければ、方向フラグFを反転させ(「0」ならば「1」に、「1」ならば「0」切り換える)(ステップS15)、ステップS4に戻り前述したステップS4以下の処理を実行する。

0031

スクリュ3を前後進させるサーボモータM1の出力トルクがトルクリミット値に制限された状態でスクリュは駆動されているから、加熱シリンダ1内の樹脂が十分に溶融されておらず粘性が高い場合には、設定監視時間内にスクリュが指令目標位置まで移動できないとき(ステップS8)、又は、トルク制限されたサーボモータM1の出力トルクでは指令速度で移動できなく、位置偏差が増大したとき(ステップS9)、PMC用CPU28は、異常信号であるアラーム信号を出力し樹脂未溶融として射出成形機の動作を停止させる(ステップS11)。

0032

スクリュを前進(ステップS5)及び後退(ステップS6)を交互に実行し、その間アラーム信号が発生せず、繰り返しカウンタCNTが設定繰り返し数に達したとき(ステップS14)には、該カウンタCNTを「0」にクリアし、ステップS17に移行する。

0033

なお、この設定繰り返し数は1回でもよい。この場合、スクリュを前進方向に移動させてアラーム信号が発生しなければ、ステップS16に移行することになる。又この1回のスクリュ前進動作のみで、スクリュ過負荷検出(樹脂溶融状態の確認)を行う場合では、ステップS2、S3、S4、S6、S13〜S16の処理を省略してもよい。すなわち、ステップS1からステップS5に進み、ステップS12からステップS17に進むようにしてもよい。

0034

スクリュ3を設定繰り返し数だけ前進又は後退させてアラームが発生しなければ、ステップS17以下の処理で、スクリュ3を回転させて、スクリュ過負荷検出(樹脂溶融状態の確認)を行う。このスクリュ3の回転によるスクリュ過負荷検出は、スクリュの前後進による過負荷検出処理とほぼ同一処理であり、相違する点は、駆動するモータが、スクリュ前後進用サーボモータM1の代わりにスクリュ回転用サーボモータM2である点、又一方向に回転させる点である。

0035

すなわち、スクリュ回転用サーボモータの出力トルクを制限するトルクリミット値を設定し、繰り返しカウンタCNTを「0」にセットし(ステップS17、S18)、所定方向にスクリュ回転用サーボモータを設定速度で設定移動量回転させて位置決めするように指令し、サーボモータM2を駆動すると共にタイマT1をスタートし(ステップS19,S20)、該タイマが設定監視時間を計時する前で、かつ位置偏差が監視値を越えずにスクリュ3(回転用サーボモータM2)が指令位置まで達したならば(ステップS21〜S23)、タイマT1をリセットしカウンタCNTを「1」インクリメントし、該カウンタCNTが設定繰り返し数に達してなければ(ステップS25〜S27)、ステップS19に戻る。

0036

又、スクリュ(回転用サーボモータM2)が指令位置に達する前に、タイマT1か設定監視時間を計時したとき(ステップS21)、もしくは位置偏差が監視幅を超えたとき(ステップS22)には、アラーム(異常信号)を出力し樹脂の未溶融を知らせる(ステップS24)。

0037

しかし、アラームが発生せず、カウンタCNTの値が、設定繰り返し数に達したときには(ステップS27)、スクリュ前後進用のサーボモータM1、スクリュ回転用サーボモータM2のトルクリミット解除し(ステップS28)、自動パージ処理に移行する(ステップS29)。

0038

上述したように、本実施形態では、まず、スクリュ3を前後進させてスクリュ3に過大負荷がかからないかを検出し、過大負荷が加わらなければ、スクリュを正、逆に回転させて同様にスクリュ3に過大負荷がかからないかを検出し、スクリュを前後進させても、さらにはスクリュを回転させても、過大負荷が検出されなければ、加熱シリンダ1内の残留樹脂は十分に溶融され、スクリュ3を通常に動作させても、不具合は生ぜず安全であるので、次の工程の自動パージ処理に移行するようにしている。

0039

しかし、スクリュ3の前後進動作による過負荷検出処理のみで、すなわちステップS1〜ステップS16の処理のみで、加熱シリンダ内の残留樹脂の溶融度を確認するだけでもよい。又は、ステップS17〜ステップS29のスクリュの回転のみでスクリュ3にかかる過負荷を検出すようにしてもよい。

0040

又、スクリュに加わる過負荷を上述した実施形態では、ステップS9,S22で位置偏差が設定監視値を越えたか否かで判断したが、この位置偏差による過負荷の検出に代えて、圧力検出器18で検出される圧力が設定圧力異常に達したときアラームを発生するようにしてもよい。

0041

さらに、上記実施形態では、スクリュ前後進用サーボモータM1、スクリュ回転用サーボモータM2の出力トルクを制限して、スクリュを駆動して、スクリュにかかる過負荷を検出するようにしたが、図4に破線で示すように位置、速度の制御は行わず、直接設定トルク指令を電流制御部44に与え、この設定トルクでスクリュ前後進用サーボモータM1、スクリュ回転用サーボモータM2を駆動し、設定時間内に、設定移動量以上移動したかを判断し、設定移動量移動していなければ、樹脂未溶融として、アラームを出力するようにしてもよい。

0042

この場合、ステップS1、S17の処理はなく、ステップS5では、プラス方向(前進方向)の設定トルク指令の出力となり、ステップS6では負方向の設定トルク指令となる。又、ステップS8〜S10又はステップS21〜S23の処理に代えて、タイマが設定時間を計時したとき、スクリュ前後進用サーボモータM1,スクリュ回転用サーボモータM2の回転移動量を読み取ると共にトルク指令を停止し、読みとった移動量が設定値を超えているとアラームを出力するようにし、設定値を超えていなければステップS12〜S15もしくはステップS28〜S27の処理を行いステップS4又はステップS19に戻るようにする。

0043

さらには又、図4の破線のようにトルク指令を電流制御部に出力すると共に時間の計測を開始し、スクリュ前後進用サーボモータM1,スクリュ回転用サーボモータM2の回転移動量を読み取り、この移動量が設定値に達したときの計測時間を読みとって、この計測時間が設定時間よりも長い場合にはアラームを出すようにしてもよい。

0044

なお、上述した実施形態では、スクリュ前後進サーボモータを正、逆に交互に駆動するようにしたが、一方向への1回の駆動のみでアラームが発生するか否かでスクリュに加わる負荷状態を判別するようにしてもよい。この場合、スクリュ前後進用サーボモータはスクリュを前進させる向きに駆動させる必要がある。

0045

本発明は、スクリュ前後進用サーボモータを駆動して樹脂の未溶融による過負荷を検出する際に、まず、スクリュを前進させる方向(射出する方向)に駆動して、過負荷が検出されるか否かを判断した。この場合スクリュの前進で、ノズル2の先端の射出孔より樹脂を押し出そうとする。樹脂の粘度が高いと、スクリュ3・スクリュヘッド4には樹脂とノズル及びシリンダとの接触面での抵抗及びノズル先端の射出孔を通過する際の抵抗が大きくなり、スクリュ・スクリュヘッドに大きな負荷がかかることになる。これに対してスクリュを後退させるときは、スクリュヘッド部がこの部分で接する粘度の高い未溶融樹脂を引き延ばして後退することになり、負荷過大として検出できない場合がある。すなわち、前述したように、スクリュを前進させるときと後退させるときでは、スクリュ・スクリュヘッドに加わる負荷には大きな差異があり、前進時の方が大きな負荷がかかる。従来のスクリュを後退させる方法では、スクリュを前進させる際には大きな負荷がかかり破損させる恐れがあるような樹脂の溶融度であるにもかかわらず、これを検出できない場合がある。しかし、本発明ではまずスクリュを前進させることから、樹脂が未溶融状態で粘度が高い場合には、確実にこれを検出することができる。

発明の効果

0046

本発明は、加熱シリンダの温度等によって加熱シリンダ内に残留する樹脂の溶融状態によるスクリュに加わる負荷を間接的に推定するのではなく、スクリュに加わる負荷によって、直接的に検出するのでより正確にかつ安全に残留樹脂によるスクリュに加わる負荷を検出することができる。

図面の簡単な説明

0047

図1本発明を実施する一実施形態の電動式射出成形機の要部ブロック図である。
図2同実施形態におけるスクリュ・スクリュヘッドの過負荷検出処理のフローチャートである。
図3図2のフローチャートの続きである。
図4同実施形態におけるサーボ処理のブロック図である。
図5加熱シリンダ等の内部における樹脂の状態を説明する説明図である。
図6ノズル、加熱シリンダの先端部におけるスクリュヘッドとの未溶融樹脂との固着状態の説明図である。
図7図6のA−A断面図である。

--

0048

1加熱シリンダ
2ノズル
3スクリュ
4スクリュヘッド
5 加熱手段
7樹脂
7a 未溶融の樹脂ペレット
7b溶融樹脂
17温度調節器
M1 スクリュ前後進用サーボモータ
M2スクリュ回転用サーボモータ
P1、P2 位置・速度検出器
20 制御装置

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