JP3366042B2 - サーボモータ駆動の射出成形機の射出制御方法およびサーボモータ駆動の射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも射出動作
（射出充填動作とこれに続く保圧動作）の駆動源として
サーボモータを用いるインラインスクリュー式の射出成
形機における射出制御方法、およびサーボモータを用い
るインラインスクリュー式の射出成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱シリンダ内のスクリューを前進させ
ることにより、溶融樹脂を金型内へ射出充填するインラ
インスクリュー式の射出成形機において、射出動作の駆
動源としてサーボモータを用いるサーボモータ駆動の射
出成形機は公知である。

【０００３】この従来のサーボモータ駆動の射出成形機
においては、可塑化・計量動作用のスクリュー回転サー
ボモータ（スクリュー回転専用のサーボモータ）とは別
個に、射出動作専用に射出サーボモータを設け、この射
出サーボモータの回転を、ボールネジ機構等の回転→直
線変換メカニズムを介して、スクリューに直線運動とし
て伝達するようにした構成を採っているのが一般的であ
った。

【０００４】図８は斯る従来のサーボモータ駆動の射出
成形機の構成を示す図である。同図において、５１は原
料樹脂の投入口５１ａを形成した支持部材、５２は支持
部材５１に保持された加熱シリンダ、５３は加熱シリン
ダ５２内に回転並びに進退可能であるように内蔵された
スクリュー、５４はスクリュー５３の後端と連結体５５
を介して結合された回転駆動軸、５６は回転駆動軸５４
のスプライン軸部５４ａとボールスプライン軸結合され
たギヤ、５７はギヤ５６と噛み合うピニオンギヤ、５８
はピニオンギヤ５７をその出力軸に固定したスクリュー
回転サーボモータである。また、５９は、ラジアルベア
リング６０及びスラストベアリング６１を介して前記連
結体５５にその端部を保持された軸方向駆動軸で、その
内部に前記回転駆動軸５４が回転可能なように内挿され
ている。６２は軸方向駆動軸５９のネジ部５９ａとネジ
−ナット結合されたナット部をもつギヤ、６３はギヤ６
２と噛み合うピニオンギヤ、６４はピニオンギヤ６３を
その出力軸に固定した射出サーボモータである。

【０００５】上記した構成において、可塑化・計量行程
時には、スクリュー回転サーボモータ５８が所定方向に
回転駆動されて、ピニオンギヤ５７，ギヤ５６を介して
回転駆動軸５４に回転が伝達され、回転駆動軸５４と共
に連結体５５，スクリュー５３が一体回転する。このス
クリュー５３の回転に伴いスクリュー前方側に混練・可
塑化された溶融樹脂が送り込まれるのに合わせて、射出
サーボモータ６４が射出時とは逆方向に低速で回転駆動
され、ピニオンギヤ６３，ギヤ６２から回転が直線運動
に変換されて軸方向駆動軸５９に伝えられ、これにより
軸方向駆動軸５９と共に回転駆動軸５４，連結体５５，
スクリュー５３が背圧を制御されつつ後退する。また、
射出充填行程（１次射出行程）においては、射出サーボ
モータ６４が所定方向に高速で回転駆動されて、ピニオ
ンギヤ６３，ギヤ６２から回転が直線運動に変換されて
軸方向駆動軸５９に伝えられ、これにより軸方向駆動軸
５９と共に回転駆動軸５４，連結体５５，スクリュー５
３が急速前進駆動され、スクリュー５３によって溶融樹
脂が金型のキャビティ内に射出充填される。この射出充
填行程に続く射出保圧行程では、引き続き射出サーボモ
ータ６４を同方向に低速で回転させ、これに伴うスクリ
ュー５３の前進力（保圧力）を金型内の樹脂に作用させ
るようにしている。

【０００６】すなわち、従来のサーボモータ駆動の射出
成形機では、射出充填行程（１次射出行程）及びこれに
引き続く保圧行程は射出サーボモータの駆動力を専ら用
い、可塑化・計量（スクリュー回転行程）はスクリュー
回転サーボモータの駆動力を専ら用い、射出と可塑化・
計量とはそれぞれ専用のサーボモータの駆動力のみを利
用するようになっていた。

【０００７】また、上述した射出充填行程（１次射出行
程）においては、射出サーボモータは、速度制御を重視
して、射出速度設定値に倣うように速度フィードバック
制御され、また、保圧行程においては、射出サーボモー
タは、圧力制御を重視して、保圧設定値に倣うように圧
力フィードバック制御されることが多かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述したよう
に、射出行程（射出充填行程並びに保圧行程）に専用の
射出サーボモータのみの駆動力を用い（１台のサーボモ
ータのみの駆動力を用い）、射出充填行程（１次射出行
程）を速度フィードバック制御で、保圧切替点以降の保
圧行程を圧力フィードバック制御で行うようにすると、
１台の射出サーボモータを、保圧切替点で速度フィード
バック制御から圧力フィードバック制御に急に切り替え
る必要がある。

【０００９】しかしながら、保圧切替点において射出サ
ーボモータの制御を、速度フィードバック制御から圧力
フィードバック制御に急に切り替えると、保圧切り替え
した直後には、スクリューには前進慣性があるにもかか
わらず、圧力出力値を急速に保圧設定値に近づけるよう
に圧力フィードバック制御されるため、この保圧行程初
期の過渡的期間において速度（射出速度）出力値が大き
く変動しやすく、この射出速度の大きな変動が成形品品
質に悪影響を与えるという問題があった。

【００１０】図９は、上述した従来技術による制御手法
において、保圧切替点での圧力出力値Ｐ₁ と保圧設定値
の差が大きい場合の、速度出力値と圧力出力値との関係
を示す図である。同図に示すように、保圧切替点におい
て圧力出力値Ｐ₁ と保圧設定値の差が大きい場合には、
保圧行程の初期に、圧力出力値を短時間で急速に保圧設
定値まで立ち上げようとするも比較的時間がかかること
と、保圧切替点ではスクリューに前進慣性が付いている
こととが相俟って、保圧行程の初期に速度出力値が同図
中Ａで示すように異常上昇する（ピーク出力が出る）傾
向があった。このように保圧行程に入ってから速度の異
常上昇が生じると、成形品重量等にバラツキがでる上、
最悪の場合にはスクリュー先端等の破損を招来する。

【００１１】図１０は、上述した従来技術による制御手
法において、保圧切替点での圧力出力値Ｐ₂ と保圧設定
値の差が小さい場合の、速度出力値と圧力出力値との関
係を示す図である。同図に示すように、保圧切替点にお
いて圧力出力値Ｐ₂ と保圧設定値の差が小さい場合に
は、保圧行程の初期に、圧力出力値はごく短い時間で保
圧設定値まで立ち上った後、比較的大きくオーバーシュ
ートし、この反作用で保圧行程の初期に速度出力値が同
図中Ｂで示すようにマイナスになる場合があった。この
ように保圧行程に入ってから射出速度がマイナスになる
（スクリューが後退する）と、成形品重量等にバラツキ
がでる。

【００１２】斯様に、１台の射出サーボモータを保圧切
替点で速度フィードバック制御から圧力フィードバック
制御に切り替えるという従来技術による制御手法では、
保圧切替点で急に圧力フィードバック制御へと移行させ
ても、保圧行程初期の過渡期間での速度／圧力応答挙動
に余裕度が少なく（速度フィードバック制御から滑らか
に圧力フィードバック制御に受け渡すことが難しく）、
保圧行程の初期に速度出力値が大きな変動を示しやすい
という問題があった。

【００１３】また、速度フィードバック制御から圧力フ
ィードバック制御に切り替えるための保圧切替点の設定
も比較的に難しく、場合によっては何度もリトライ設定
作業を必要とする煩雑で経験の要する作業となっている
上、好適な保圧切替点の設定を行っても、可塑化・計量
行程時において貯えた１ショット分の溶融樹脂量にバラ
ツキがでると、製品重量等の成形品品質が劣化するとい
う問題もあった。

【００１４】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、保圧行程初期においても成形
品品質に悪影響を及ぼす速度変動が生じることなく、速
度フィードバック制御から滑らかに圧力フィードバック
制御に切り替えることが可能なサーボモータ駆動の射出
成形機を提供することにある。また、本発明の他の目的
とするところは、保圧切替点の設定が不要で、例え可塑
化・計量行程時において貯えた１ショット分の溶融樹脂
量に多少のバラツキが生じても、良品成形が可能な射出
成形機を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願による１つの発明で
は、上記目的を達成するため、少なくとも射出動作（射
出充填動作とこれに続く保圧動作）の駆動源としてサー
ボモータを用いるインラインスクリュー式の射出成形機
において、スクリューに前後進力を付与可能な第１のサ
ーボモータと、同じくスクリューに前後進力を付与可能
な第２のサーボモータとを設け、１次射出行程における
充填完了手前の予め設定された所定スクリュー前進位置
たる制御切替位置Ｓｃまでは、第１のサーボモータと前
記第２のサーボモータとを共に、射出速度設定値Ｖ_C に
従うように速度フィードバック制御によって駆動し、ス
クリューが上記制御切替位置に達した時点で、第１のサ
ーボモータを速度フィードバック制御から保圧設定値Ｐ
_C に従うように圧力フィードバック制御に切り替えると
共に、第２のサーボモータは射出速度設定値Ｖ_C に従う
ように速度フィードバック制御を続行させ、次に、第１
のサーボモータの回転数が０（零）もしくは０手前の所
定回転数となった時点を保圧切替点として、該保圧切替
点以降は、第１のサーボモータに保圧設定値Ｐ_C に従う
ように圧力フィードバック制御を続行させると共に、第
２のサーボモータは、１次射出行程とは異なるマイナス
（スクリューを後退させる方向）側の微小（低速）速度
設定値Ｖ_-Sに従うように速度フィードバック制御を継続
させるか、もしくは、第２のサーボモータの駆動を停止
させるように、される。

【００１６】

【作用】１次射出行程が終わる手前（金型内への充填完
了手前）の所定のスクリュー前進位置、すなわち例え
ば、金型内に溶融樹脂がほぼ充填されて所定充填圧が立
つであろうと想定できるスクリュー前進位置（スクリュ
ー前進ストローク）を、制御切替位置Ｓｃとして予め定
めておく。射出開始のタイミングに至ると、第１と第２
のサーボモータは共に、スクリューを前進させる方向に
駆動され、且つ、射出充填行程（１次射出行程）におい
て定められた速度設定値（射出速度設定値）Ｖ_C に速度
出力値が一致するように、速度フィードバック制御され
る。これによって、スクリューが射出速度設定値Ｖ_C に
従うように前進駆動されて、溶融樹脂が金型キャビティ
内に射出充填される。

【００１７】射出充填が進行し、スクリューが上記した
制御切替位置Ｓｃに達すると、第１のサーボモータは、
速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御に
切り替えられて、保圧設定値Ｐ_C に圧力出力値を一致さ
せるように出力を制御する。また、スクリューが制御切
替位置Ｓｃに達しても、第２のサーボモータは、上記射
出速度設定値Ｖ_C に速度出力値を一致させるように速度
フィードバック制御を続行する。

【００１８】上記した速度フィードバック制御と圧力フ
ィードバック制御とが混在する期間（射出充填行程の終
期）においては、第１のサーボモータは、保圧設定値Ｐ
_C に圧力出力値を一致させるように出力を制御し、他方
第２のサーボモータは、射出速度設定値Ｖ_C に速度出力
値を一致させるように出力を制御する。このように射出
充填行程（１次射出行程）の終期には、第２のサーボモ
ータが射出速度設定値Ｖ_C に見合う速度出力値をむりや
り出力しようとして前進方向の回転を持続するが、いま
一方の第１のサーボモータは圧力フィードバック制御を
行っているため、第１のサーボモータの速度出力値、換
言するなら回転数は急速に低下する。

【００１９】そして、第１のサーボモータの回転数が、
例えば０（零）もしくは０手前の所定回転数として設定
された保圧切替回転数Ｒｃとなった時点を保圧切替点と
して、この保圧切替点以降は、第１のサーボモータに保
圧設定値Ｐ_C に圧力出力値を一致させる圧力フィードバ
ック制御を続行させると共に、第２のサーボモータは、
１次射出行程とは異なるマイナス（スクリューを後退さ
せる方向）側の微小（低速）速度設定値Ｖ_-Sに従うよう
に、同様に速度フィードバック制御が継続され、これに
よって保圧行程を実行させる。

【００２０】斯様に、保圧切替点の手前の射出充填行程
（１次射出行程）の終期に、速度フィードバック制御と
圧力フィードバック制御とを混在させた期間を設けるこ
とにより、保圧切替点以降の保圧行程を、第１のサーボ
モータによる主として圧力フィードバック制御で行う制
御（トータルで見て圧力フィードバック制御となる制
御）に切り替えしても、保圧切替点の前後の過渡期間で
の速度／圧力応答挙動の余裕度が大きくなって、保圧行
程の初期に速度出力値が急激な変化を起こすことが無く
なり（ピーク変動を生じることなく滑らかに速度出力値
が変化し）、速度出力値のピーク変動に起因する成形品
不良を一掃できる。

【００２１】また、第１のサーボモータの回転数が、保
圧切替回転数Ｒｃとして設定された０もしくは０手前の
所定回転数になった時点を保圧切替点とするようになせ
ば、つまり、圧力フィードバック制御を行っている第１
のサーボモータによる前進速度が殆ど無くなって充填完
了と見做せる時点を保圧切替点とすれば、例え可塑化・
計量行程時において貯えた１ショット分の溶融樹脂量に
多少のバラツキが生じても、１ショット分の溶融樹脂量
の変化により保圧切替点は変化するが、成形品品質は安
定し良品成形が可能となる上、難しい保圧切替点の設定
が不要となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を図１〜図７に示した１実施例
によって説明する。図１は本実施例に係る射出成形機の
射出系メカニズムの一部簡略化した断正面図、図２は同
平面図、図３は図１の要部拡大図、図４は図１〜３にお
いては断面では示されていない部分を拡大断面として示
す要部拡大断面図である。

【００２３】図１，２において、１は原料樹脂の投入口
１ａを形成した支持部材（ヘッドストック）、２は支持
部材１にその後端側を保持された加熱シリンダ、３は加
熱シリンダ２の先端側に取り付けられたノズル、４は加
熱シリンダ２の外周に巻装されたバンドヒータ（図示の
都合上図２にのみ示す）、５は加熱シリンダ２内に回転
並びに進退可能であるように内蔵されたスクリューであ
る。６は後述する一方向クラッチを含む連結機構で、ス
クリュー５の後端側とモータ駆動される駆動軸７の先端
側とを連結しており、駆動軸７の前後進運動をスクリュ
ー５に伝達し、また駆動軸７の回転をスクリュー５に選
択的に伝達可能となっている。

【００２４】８は図示せぬ固定ベース上に固定された支
持部材で、第１のサーボモータ９及び第２のサーボモー
タ１０が取り付けられている。１１は支持部材８に回転
可能に保持された第１の駆動回転体で、第１のサーボモ
ータ９の出力軸に固着された出力プーリ１２とタイミン
グベルト１３を介してベルト結合されている。１４は支
持部材８に回転可能に保持された第２の駆動回転体で、
第２のサーボモータ１０の出力軸に固着された出力プー
リ１５とタイミングベルト１６を介してベルト結合され
ている。

【００２５】図３に示すように、前記第１の駆動回転体
１１は、ラジアルベアリング１７，１７を介して前記支
持部材８の所定位置において回転可能であるよう保持さ
れており、この第１の駆動回転体１１のプーリ部に前記
タイミングベルト１３が掛け回されている。この第１の
駆動回転体１１には前記駆動軸７のスプライン軸部７ａ
が挿通されていて、第１の駆動回転体１１と駆動軸７と
はスプライン軸結合（一体回転自在であるも軸方向には
相対スライド可能であるように結合）されている。な
お、このスプライン軸結合は任意の構成が採用可能であ
るが、本実施例では例えばボールスプライン軸結合機構
が用いられている。

【００２６】同じく図３に示すように、前記第２の駆動
回転体１４は、ラジアルベアリング１７及びスラストベ
アリング１８を介して前記支持部材８の所定位置におい
て回転可能であるよう保持されていると共に、スラスト
荷重にも耐え得るようになっており、この第２の駆動回
転体１４のプーリ部に前記タイミングベルト１６が掛け
回されている。この第２の駆動回転体１４の内周ナット
部には前記駆動軸７のネジ部７ｂが螺合されており、第
２の駆動回転体１４と駆動軸７とはネジ−ナット結合さ
れている。なお、このネジ−ナット結合も任意の構成が
採用可能であるが、本実施例では例えばボールネジ結合
機構が採用されている。

【００２７】図４は前記連結機構６の構成を示してい
る。同図において、１９は前記スクリュー５の後端部に
固着された連結軸で、該連結軸１９に前記駆動軸７の先
端部７ｃがラジアルベアリング１７を介して取り付けら
れていると共に、先端部７ｃと連結軸１９との間にはス
ラストベアリング１８が介装されていて、駆動軸７の前
後進運動を無理なく連結軸１９（すなわちスクリュー
５）に伝達できるように構成されている。上記駆動軸７
の先端部７ｃの先端面側と連結軸１９の外周との間に
は、一方向クラッチ手段２０が設けられており、駆動軸
７の正転時にはクラッチがＯＦＦし（回転伝達遮断状態
となり）、駆動軸７の逆転時にはクラッチがＯＮする
（回転伝達可能状態となる）ようになっている。従っ
て、駆動軸７が逆転して一方向クラッチ手段２０がＯＮ
状態にある時のみ、駆動軸７と連結軸１９（すなわちス
クリュー５）とが一体化回転するようになっている。

【００２８】次に、上記構成に基づく動作を説明する。 〈可塑化・計量行程〉可塑化・計量行程では、前記第１
のサーボモータ９が所定方向に回転駆動され、前記出力
プーリ１２，タイミングベルト１３，第１の駆動回転体
１１を介して、前記駆動軸７が逆転方向に回転する。こ
の駆動軸７の逆転時には前記一方向クラッチ手段２０が
ＯＮとなるので、駆動軸７の回転はクラッチ手段２０を
介して前記連結軸１９に伝えられ、連結軸１９と一体の
前記スクリュー５が所定方向に回転する。この際の駆動
軸７の回転方向は、前記したネジ−ナット結合メカニズ
ムにおいて駆動軸７を後退させる方向となっている。

【００２９】上記スクリュー５の回転に伴いスクリュー
前方側に混練・可塑化された溶融樹脂が送り込まれるの
に合わせて、前記第２のサーボモータ１０が所定方向に
回転駆動される。第２のサーボモータ１０の回転は、前
記出力プーリ１５，タイミングベルト１６を介して前記
第２の駆動回転体１４に伝えられ、この第２の駆動回転
体１４の回転は、前記したネジ−ナット結合メカニズム
によって直線運動に変換されて前記駆動軸７に伝えられ
る。この際の第２の駆動回転体１４の回転方向は、第１
の駆動回転体１１の回転方向と同一方向（すなわち図４
で示す逆転方向）とされて、駆動軸７及びこれと前記連
結機構６を介して連結されたスクリュー５の後退を適正
量だけ遅らせる力として働く。すなわち、第２の駆動回
転体１４の回転数は第１の駆動回転体１１の回転数より
もやや小さくされ、これによってスクリュー２が背圧を
制御されつつ後退する。

【００３０】〈射出充填行程〉射出行程中の射出充填行
程（１次射出行程）の当初においては、前記第１のサー
ボモータ９と前記第２のサーボモータ１０とが同時に速
度フィードバック制御で回転駆動される。この際、第１
のサーボモータ９は可塑化・計量行程時とは逆方向に回
転駆動され、出力プーリ１２，タイミングベルト１３，
第１の駆動回転体１１を介して、駆動軸７が正転方向に
回転する。この駆動軸７の正転時には前記一方向クラッ
チ手段２０がＯＦＦとなるので、駆動軸７の回転は連結
軸１９に伝えられない。回転する駆動軸７は、第２の駆
動回転体１４と前記したようにネジ−ナット結合されて
いるので、このネジ−ナット結合メカニズムによって駆
動軸７は正転方向に回転しつつ前進する。

【００３１】またこの際には、第２のサーボモータ１０
が可塑化・計量行程と同一方向に回転駆動されて、第２
のサーボモータ１０の回転は、出力プーリ１５，タイミ
ングベルト１６を介して第２の駆動回転体１４に伝えら
れ、第２の駆動回転体１４は第１の駆動回転体１１（す
なわち駆動軸７）の回転方向と逆方向に回転する。この
第２の駆動回転体１４の回転は、前記したネジ−ナット
結合メカニズムによって直線運動に変換されて駆動軸７
に伝えられ、駆動軸７が前進する。

【００３２】すなわち、第１のサーボモータ９の回転力
と第２のサーボモータ１０の回転力とが共に駆動軸７の
前進力に変換され、２つのサーボモータ９，１０の駆動
力が足し合わされて駆動軸７が前進駆動され、これによ
ってスクリュー５が急速に前進駆動される（勿論、この
際には一方向クラッチ手段２０がＯＦＦとなっているの
でスクリュー５が回転することはない）。

【００３３】ところで、本実施例においては、１次射出
行程が終わる手前（金型キャビティ内への充填完了手
前）の所定のスクリュー前進位置、すなわち、金型内に
溶融樹脂がほぼ充填されて所定充填圧が立つであろうと
想定できるスクリュー前進位置（スクリュー前進ストロ
ーク）を、制御切替位置Ｓｃとして予め定めてある。そ
して、射出開始から上記制御切替位置Ｓｃまでは、第１
のサーボモータ９と第２のサーボモータ１０は共に、予
め設定された速度設定値（射出速度設定値Ｖ_C ）に速度
出力値が一致するように、速度フィードバック制御され
る。これによって、前記スクリュー５が射出速度設定値
Ｖ_C に従って前進駆動されて、溶融樹脂が金型のキャビ
ティ内に射出充填される。

【００３４】そして、射出充填が進行し、スクリュー５
が上記した制御切替位置Ｓｃに達すると、第１のサーボ
モータ９は、速度フィードバック制御から圧力フィード
バック制御に切り替えられて、保圧設定値Ｐ_C に圧力出
力値を一致させるように出力を制御する。また、スクリ
ュー５が上記した制御切替位置Ｓｃに達しても、第２の
サーボモータ１０は、射出速度設定値Ｖ_C に速度出力値
を一致させるように速度フィードバック制御を続行す
る。

【００３５】図５は、射出（１次射出と保圧）行程中に
おける第１のサーボモータ９の速度出力値と圧力出力値
を示す図であり、図６は、射出（１次射出と保圧）行程
中における第２のサーボモータ１０の速度出力値と圧力
出力値を示す図である。図５，６に示すように、射出開
始から制御切替位置Ｓｃまでは、第１，第２のサーボモ
ータ９，１０は、射出速度設定値Ｖ_C に速度出力値を一
致させるような制御を実行する。また、制御切替位置Ｓ
ｃから後述する保圧切替点までの射出充填行程の終期期
間は、上述したように、速度フィードバック制御と圧力
フィードバック制御とが混在した期間とされ、図５に示
すように、第１のサーボモータ９は、保圧設定値Ｐ_C に
圧力出力値を一致させるように出力を制御し、他方、図
６に示すように、第２のサーボモータ１０は、射出速度
設定値Ｖ_C に速度出力値を一致させるように出力を制御
する。このように、射出充填行程（１次射出行程）の終
期には、第２のサーボモータ１０が射出速度設定値Ｖ_C
に見合う速度出力値をむりやり出力しようとして前進方
向の回転を持続するが、いま一方の第１のサーボモータ
９は圧力フィードバック制御を行っているため、図６に
示すように、第１のサーボモータ９の速度出力値、換言
するなら回転数は急速に低下する。

【００３６】図７は、射出（１次射出と保圧）行程中に
おける第１のサーボモータ９と第２のサーボモータ１０
の回転数の関係を示す図であり、前記制御切替位置Ｓｃ
以降は、第２のサーボモータ１０は速度出力値を射出速
度設定値Ｖ_C に一致させるために、前進回転方向に依然
として高い回転数で回転しているも、第１のサーボモー
タ９の回転数は急速に低下している。

【００３７】〈保圧行程〉本実施例においては、上記の
ように第１のサーボモータ９の回転数が低下し、この第
１のサーボモータ９の回転数が保圧切替回転数Ｒｃに達
した時点を保圧切替点とするようになっている。上記保
圧切替回転数Ｒｃは、０（零）もしくは０手前の所定回
転数として設定されており（図７においては、０手前の
所定回転数を保圧切替回転数Ｒｃとしている）、圧力フ
ィードバック制御を行っている第１のサーボモータ９に
よる前進速度が殆ど無くなって充填完了と見做せる時点
の第１のサーボモータ９の回転数を、保圧切替回転数Ｒ
ｃとしてある。

【００３８】そして、上記した保圧切替回転数Ｒｃに第
１のサーボモータ９の回転数が達した時点で、保圧行程
に切り替えられ、これ以降は、第１のサーボモータ９に
保圧設定値Ｐ_C に圧力出力値を一致させる圧力フィード
バック制御を続行させると共に、第２のサーボモータ１
０は依然として速度フィードバックを継続されるも、速
度制御目標値は、マイナス（スクリュー５を後退させる
方向）側の微小（低速）速度設定値Ｖ_-Sに切り替えられ
る。

【００３９】なおこの保圧行程では、通常は、第１のサ
ーボモータ９はスクリュー５を前進させる方向に回転さ
れ、第２のサーボモータ１０はスクリュー５を後退させ
る方向に回転されるも、第２のサーボモータ１０のサー
ボ目標値（Ｖ_-S）はごく小さい値であり、これに比し第
１のサーボモータ９のサーボ目標値（Ｐ_C ）は大きいた
め、トータル的に見れば保圧行程は圧力フィードバック
制御期間となっており、第１のサーボモータ９の回転に
よって前述したメカニズムを介してスクリュー５に前進
力を与えて、これにより金型内の樹脂に所定の保圧力を
加えることとなる。なおまた、第１のサーボモータ９は
保圧切替点以前から圧力フィードバック制御されている
ことから、保圧切替点以降にスクリュー５が前進慣性に
より大きく前進しようとしても、これをキャンセルする
ように、第１のサーボモータ９はスクリュー５を後退さ
せる方向に回転する余裕があり（図７参照）、従って、
前記した従来例のように保圧行程の初期に速度出力値が
異常ピークを示す虞は一切無くなる。

【００４０】なお、本実施例では、保圧行程時に第１，
第２のサーボモータ９，１０の両者を駆動制御するよう
にしているが、保圧行程においては、第１のサーボモー
タ９のみを圧力フィードバック制御し、第２のサーボモ
ータ１０は停止させるようにしても良い。

【００４１】以上のように本実施例では、保圧切替点の
手前の射出充填行程（１次射出行程）の終期に、速度フ
ィードバック制御と圧力フィードバック制御とを混在さ
せた期間を設けているので、保圧切替点以降の保圧行程
をトータルで見て圧力フィードバック制御で行う制御に
切り替えしても、保圧切替点の前後の過渡期間での速度
／圧力応答挙動の余裕度が大きくなって、保圧行程の初
期に速度出力値が急激な変化を起こすことが無くなり
（ピーク変動を生じることなく滑らかに速度出力値が変
化し）、速度出力値のピーク変動に起因する成形品不良
を一掃できる。

【００４２】また、第１のサーボモータ９の回転数が、
保圧切替回転数Ｒｃとして設定された０もしくは０手前
の所定回転数になった時点を保圧切替点とするようにし
ているので、つまり、圧力フィードバック制御を行って
いる第１のサーボモータ９による前進速度が殆ど無くな
って充填完了と見做せる時点を保圧切替点としているの
で、例え可塑化・計量行程時において貯えた１ショット
分の溶融樹脂量に多少のバラツキが生じても、１ショッ
ト分の溶融樹脂量の変化により保圧切替点は変化する
が、成形品品質は安定して良品成形が可能となる上、難
しい保圧切替点の設定が不要となる。

【００４３】また、保圧行程においても、第１，第２の
サーボモータ９，１０を互いに逆推進方向に回転させる
ことにより、第２のサーボモータ１０に回転を発生させ
ながら（第２のサーボモータ１０が回転することを許容
されて無用の停止トルクを発生させることなく）圧力制
御を行うことができる。

【００４４】

【発明の効果】叙上のように本発明によれば、保圧行程
初期においても成形品品質に悪影響を及ぼす速度変動が
生じることなく、速度フィードバック制御から滑らかに
圧力フィードバック制御に切り替えることが可能なサー
ボモータ駆動の射出成形機が提供できる。また、保圧切
替点の設定が不要で、例え可塑化・計量行程時において
貯えた１ショット分の溶融樹脂量に多少のバラツキが生
じても、良品成形が可能な射出成形機が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る射出成形機の射出系メ
カニズムの一部簡略化した断正面図である。

【図２】本発明の１実施例に係る射出成形機の射出系メ
カニズムの一部簡略化した平面図である。

【図３】図１の要部拡大図である。

【図４】図１の連結機構部分の拡大断面図である。

【図５】本発明の１実施例による射出（１次射出と保
圧）行程中の第１のサーボモータの速度出力値と圧力出
力値を示す説明図である。

【図６】本発明の１実施例による射出（１次射出と保
圧）行程中の第２のサーボモータの速度出力値と圧力出
力値を示す説明図である。

【図７】本発明の１実施例による射出（１次射出と保
圧）行程中の第１のサーボモータと第２のサーボモータ
の回転数を示す説明図である。

【図８】従来技術によるサーボモータ駆動の射出成形機
の射出系メカニズムの要部断正面図である。

【図９】従来技術による射出（１次射出と保圧）行程中
の射出サーボモータの速度出力値と圧力出力値を示す説
明図である。

【図１０】従来技術による射出（１次射出と保圧）行程
中の射出サーボモータの速度出力値と圧力出力値を示す
説明図である。

【符号の説明】

５ スクリュー ９ 第１のサーボモータ １０ 第２のサーボモータ Ｓｃ 制御切替位置 Ｒｃ 保圧切替回転数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−125618（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−23812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−244520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−42826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−128724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/50 B29C 45/57 B29C 45/77

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱シリンダ内のスクリューを回転させ
   つつ後退させて樹脂の可塑化・計量を行い、前記スクリ
   ューを前進させることにより溶融樹脂の金型内への射出
   充填を行うインラインスクリュー式の射出成形機におい
   て、 前記スクリューに前後進力を付与可能な第１のサーボモ
   ータと、同じく前記スクリューに前後進力を付与可能な
   第２のサーボモータとを設け、 １次射出行程における充填完了手前の予め設定された所
   定スクリュー前進位置たる制御切替位置までは、前記第
   １のサーボモータと前記第２のサーボモータとを共に速
   度フィードバック制御によって駆動し、 前記スクリューが前記制御切替位置に達した時点で、前
   記第１のサーボモータを速度フィードバック制御から圧
   力フィードバック制御に切り替えると共に、前記第２の
   サーボモータは速度フィードバック制御を続行させ、 次に、前記第１のサーボモータの回転数が０（零）もし
   くは０手前の所定回転数となった時点を保圧切替点とし
   て、該保圧切替点以降は、前記第１のサーボモータに圧
   力フィードバック制御を続行させると共に、前記第２の
   サーボモータは速度フィードバック制御を継続、もしく
   は、前記第２のサーボモータを停止させるようにした、 ことを特徴とするサーボモータ駆動の射出成形機の射出
   制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 １次射出行程期間における前記速度フィードバック制御
   のための目標値は、射出速度設定値とされ、保圧行程期
   間における前記速度フィードバック制御のための目標値
   は、マイナス（スクリューを後退させる方向）側の微小
   （低速）速度設定値とされたことを特徴とするサーボモ
   ータ駆動の射出成形機の射出制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載において、 前記スクリューの後端側と一方向クラッチを介して連結
   され前後進並びに正逆回転可能な駆動軸と、前記第１の
   サーボモータで正逆回転され前記駆動軸とスプライン軸
   結合された第１の駆動回転体と、前記第２のサーボモー
   タで正逆回転され前記駆動軸のネジ部とネジ−ナット結
   合された第２の駆動回転体とを備え、射出充填時には、
   回転しながら前進する前記駆動軸の回転を、前記一方向
   クラッチで遮断して駆動軸の前進力のみを前記スクリュ
   ーに伝達するようになし、また、この射出充填時には、
   前記第１の駆動回転体を所定方向に回転させ、この第１
   の駆動回転体による回転力を固定位置にある前記第２の
   駆動回転体と前記駆動軸のネジ−ナット結合を利用して
   駆動軸の前進力に変換すると共に、前記第２の駆動回転
   体を第１の駆動回転体とは逆方向に回転させ、固定位置
   で回転するこの第２の駆動回転体の回転力を前記駆動軸
   の前進力に変換し、前記第１，第２の駆動回転体の回転
   力をそれぞれ前記駆動軸の前進力として足し合わせて活
   用するようにしたことを特徴とするサーボモータ駆動の
   射出成形機の射出制御方法。
4. 【請求項４】 加熱シリンダ内のスクリューを回転させ
   つつ後退させて樹脂の可塑化・計量を行い、前記スクリ
   ューを前進させることにより溶融樹脂の金型内への射出
   充填を行うインラインスクリュー式の射出成形機におい
   て、 前記スクリューに前後進力を付与可能な第１のサーボモ
   ータと、同じく前記スクリューに前後進力を付与可能な
   第２のサーボモータとを設け、 １次射出行程における充填完了手前の予め設定された所
   定スクリュー前進位置たる制御切替位置までは、前記第
   １のサーボモータと前記第２のサーボモータとを共に速
   度フィードバック制御によって駆動する手段と、 前記スクリューが前記制御切替位置に達した時点で、前
   記第１のサーボモータを速度フィードバック制御から圧
   力フィードバック制御に切り替えると共に、前記第２の
   サーボモータは速度フィードバック制御を続行させる手
   段と、 次に、前記第１のサーボモータの回転数が０（零）もし
   くは０手前の所定回転数となった時点を保圧切替点とし
   て、該保圧切替点以降は、前記第１のサーボモータに圧
   力フィードバック制御を続行させると共に、前記第２の
   サーボモータは速度フィードバック制御を継続、もしく
   は、前記第２のサーボモータを停止させる手段とを、 有することを特徴とするサーボモータ駆動の射出成形
   機。
5. 【請求項５】 請求項４記載において、 １次射出行程期間における前記速度フィードバック制御
   のための目標値は、射出速度設定値とされ、保圧行程期
   間における前記速度フィードバック制御のための目標値
   は、マイナス（スクリューを後退させる方向）側の微小
   （低速）速度設 定値とされたことを特徴とするサーボモ
   ータ駆動の射出成形機。
6. 【請求項６】 請求項４記載において、 前記スクリューの後端側と一方向クラッチを介して連結
   され前後進並びに正逆回転可能な駆動軸と、前記第１の
   サーボモータで正逆回転され前記駆動軸とスプライン軸
   結合された第１の駆動回転体と、前記第２のサーボモー
   タで正逆回転され前記駆動軸のネジ部とネジ−ナット結
   合された第２の駆動回転体とを備え、射出充填時には、
   回転しながら前進する前記駆動軸の回転を、前記一方向
   クラッチで遮断して駆動軸の前進力のみを前記スクリュ
   ーに伝達するようになし、また、この射出充填時には、
   前記第１の駆動回転体を所定方向に回転させ、この第１
   の駆動回転体による回転力を固定位置にある前記第２の
   駆動回転体と前記駆動軸のネジ−ナット結合を利用して
   駆動軸の前進力に変換すると共に、前記第２の駆動回転
   体を第１の駆動回転体とは逆方向に回転させ、固定位置
   で回転するこの第２の駆動回転体の回転力を前記駆動軸
   の前進力に変換し、前記第１，第２の駆動回転体の回転
   力をそれぞれ前記駆動軸の前進力として足し合わせて活
   用するようにしたことを特徴とするサーボモータ駆動の
   射出成形機。