JP2000052396A - 射出成形制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形加工において成形良否を、速やかか
つ簡単に判別できるようにする。 【解決手段】 制御手段１０７は、操作手段１０２を介
して射出成形機１００および金型１０１を操作して成形
加工する。圧力測定手段１０４および温度測定手段１０
３は金型１０１内の成形品の型内圧力および温度を測定
する。積分演算手段１０５は射出成形開始から成形品の
温度ピークに至るまでの積分値を演算する。制御手段１
０７は、成形品の圧力積分値と予め設定された基準圧力
積分値とを比較する一方、温度ピーク検出以降の成形品
の温度と予め設定された基準温度とを比較し、それらが
基準圧力積分値や基準温度の許容範囲から外れるとき成
形異常と判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形制御装置お
よび制御方法に係り、特に、成形異常を判別できる射出
成形装置および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機から溶融樹脂を金型内
に射出して成形品を成形加工する射出成形装置では、そ
の金型内に充填した溶融樹脂をある期間保圧冷却して固
化させ、その後に成形品を金型から取り出す。このよう
な射出成形装置にあっては、成形異常時に発生し易い金
型破損を防止したり射出工程の無駄を省くために、成形
の正常や異常を早期に判別できることが必要である。

【０００３】さらに、金型から成形品を取り出す温度が
高いと取り出し後の成形品に変形が発生するし、その取
り出し温度が低すぎると１個当りの成形（ショット）に
時間がかかり過ぎることになり、成形品の金型取り出し
温度の設定も重要である。ところが、成形工程中の成形
異常を早期に把握するための要素や、成形品を金型から
取り出し決定要素には、次のような不安定要因が多くあ
る。

【０００４】すなわち、溶融樹脂の金型内への射出時間
や圧力、射出成形機のスクリュー位置やこれによる射出
圧力、そのスクリュー位置と型内圧との関係等である。
そして、射出成形工程の正常や異常を早期に判別するに
は、特に、溶融樹脂の金型内への射出時間や圧力、金型
内の成形品の温度や圧力の関係について、予め良品成形
時の値を基準値として記憶しておき、各射出成形時の値
がその基準値に対して任意に定められた好ましい範囲内
にあるか否かによっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た射出成形における成形正常や異常の判別において、例
えば、成形品の肉厚が厚いとその冷却時の樹脂温度が変
化する場合があり、圧力センサーで測定した圧力値自体
は正確であっても金型内の実際の成形品に「ひげ」等の
不良が出易く、測定した圧力値が金型内の成形品の状態
を適切に反映していなかった。

【０００６】他方、金型内の成形品の温度を測定する温
度センサーについても、赤外線温度センサ等のように
被測定体からの放射熱を介して温度を測定するセンサー
や、熱電対等のように熱転写によるセンサーがある
が、前者は色により感度が変わるとか受感温度領域が
狭く、絶対温度との誤差が大きいし、後者も熱転写形
であることから金型内で樹脂が満ぱいにならないと正確
な温度測定が困難である欠点がある。このように、上述
した射出成形における成形の正常や異常を迅速かつ正確
に判別するには、圧力センサーおよび温度センサーの使
い方について、特段の工夫が必要とされていた。

【０００７】本発明はそのような状況の下になされたも
ので、射出成形中の成形品について厚みが薄い成形品か
ら厚い成形品まで確実に成形良否の判別ができるうえ、
射出ゲート付近の不良、バリ、ひけ等があっても成形良
否を確実に判別できる射出成形制御装置および制御方法
の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明に係る射出成形制御装置は、図１に示す
ように、溶融樹脂を射出する射出成形機１００のその射
出操作および射出された溶融樹脂を成形加工する金型１
０１の開閉操作を行う操作手段１０２と、その金型１０
１内の成形品の温度を測定する温度測定手段１０３と、
その金型１０１内の成形品の型内圧力を測定する圧力測
定手段１０４と、測定されたその型内圧力の積分値を演
算する積分演算手段１０５と、少なくとも、その成形品
の成形過程における金型内の基準圧力積分値および基準
温度を予め記憶する記憶手段１０６と、その操作手段１
０２を介して射出成形機１００および金型１０１を制御
する制御手段１０７であって、演算されたその圧力積分
値および測定温度をそれら基準圧力積分値および基準温
度とを射出開始後に比較し、予め設定された圧力積分値
許容範囲および温度許容範囲からその型内圧力の積分値
および成形品の温度が外れるとき成形異常と判別する制
御手段１０７とを具備している。

【０００９】また、本発明は、測定温度に基づき金型１
０１内の成形品の温度ピークを検出する温度ピーク検出
手段１０８を有し、その温度ピーク検出まではその圧力
積分値が基準圧力積分値の許容範囲から外れるとき成形
異常と判別し、その温度ピーク検出以降は基準温度の許
容範囲からその測定温度が外れるとき成形異常と判別す
るよう制御手段１０７を形成することが可能である。

【００１０】さらに、本発明は、測定温度の温度積分値
を演算するよう上記積分演算手段１０５を形成し、成形
過程における金型内の基準温度積分値を予め記憶するよ
う上記記憶手段１０６を形成し、その温度ピーク検出以
降、温度積分値と基準温度積分値とを比較し、予め設定
された温度積分値許容範囲からその温度積分値が外れる
とき成形異常と判別するよう上記制御手段１０７を形成
することも可能である。

【００１１】そして、本発明に係る射出成形制御方法
は、射出成形機から溶融樹脂を金型内へ射出開始後、所
定の期間内におけるその金型内の型内圧力の積分値およ
びその金型内の成形品の温度を検出し、それら圧力積分
値および測定温度を成形過程における金型内の基準圧力
積分値および基準温度とを比較し、予め設定された圧力
積分値許容範囲と温度許容範囲からそれら圧力積分値お
よび測定温度が外れるとき成形異常と判別する構成であ
る。

【００１２】また、本発明の制御方法は、上記金型内の
成形品の温度の温度ピーク検出までは、その圧力積分値
が基準圧力積分値の許容範囲から外れるとき成形異常と
判別し、その温度ピーク検出以降は、その測定温度がそ
の基準温度の許容範囲から外れるとき成形異常と判別す
る構成である。

【００１３】さらに、本発明の制御方法は、上記金型内
の成形品の温度の温度ピーク検出以降、成形品の温度の
積分値を検出して成形品の成形過程における金型内の基
準温度積分値を比較し、予め設定された温度積分値許容
範囲からこの温度積分値が外れるとき成形異常と判別す
る構成も可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明に係る射出成形制御装置を
説明する前に、この射出成形制御装置を含めた射出成形
装置を説明し、この射出成形制御装置を説明する過程で
本発明に係る射出制御方法も説明する。

【００１５】図２は本発明に係る射出成形制御装置を含
む射出成形装置を示す概略図である。図２において、射
出成形機１００は、本体部分である加熱シリンダ１と、
この加熱シリンダ１の内部に挿入されたスクリュー３と
を有するインラインスクリュー型となっており、加熱シ
リンダ１の先端部がノズル５となっている。

【００１６】射出成形機１００としてはインラインスク
リュー型以外に種々の構成で実施できることは言うまで
もない。スクリュー３は、射出シリンダ７から加熱シリ
ンダ１内にノズル５方向に向けて挿入するように延びて
おり、図示しないモータ等によって回転駆動されるとと
もに、駆動部９による射出シリンダ７の進退駆動によっ
て加熱シリンダ１内を前進又は後退するようになってい
る。

【００１７】射出シリンダ７には、射出圧力を測定した
測定信号を射出成形制御装置１１へ出力する射出圧力セ
ンサ１３が配置されている。加熱シリンダ１の外周には
ホッパ１５が配置されており、このホッパ１５から供給
された成形樹脂材料が加熱シリンダ１内で加熱溶融さ
れ、スクリュー３の前進によってその溶融樹脂がノズル
５から金型１０１へ加圧射出されるようになっている。

【００１８】金型１０１は固定型１７と可動型１９から
形成されており、これら固定型１７と可動型１９によっ
て成形品の外形に相当するキャビティ２１が形成されて
おり、固定型１７に設けたスプルー１７ａを介してノズ
ル５から溶融樹脂が射出注入されるようになっている。

【００１９】可動型１９は型締めシリンダ２３に連結さ
れており、駆動部２５による進退動作によって変移し、
型締めおよび型開き可能になっている。金型１０１は、
キャビティ２１内の成形品の表面温度を測定して測定信
号を射出成形制御装置１１へ出力する成形品温度センサ
２７や、金型１０１の型内圧力を測定して測定信号を射
出成形制御装置１１へ出力する型内圧力センサ２９が、
測定部をキャビティ２１内に向けて配置されている。

【００２０】図２では、便宜上、成形品温度センサ２７
や型内圧力センサ２９は、金型１０１から外部へ取り出
した状態で図示されている。加熱シリンダ１の周辺に
は、これを加熱するためのバンドヒータ等の加熱手段や
冷却媒体によって冷却を行う冷却装置があり、加熱シリ
ンダ１には内部溶融樹脂の温度を測定する温度センサ等
が配置されている。

【００２１】ノズル５にも加熱シリンダ１から射出され
る溶融樹脂の温度や圧力を測定する温度センサおよび圧
力センサが配置されているが、本発明の要部ではないか
ら図示を省略する。金型１０１にもヒータ等の加熱装
置、冷却媒体による冷却装置および温度検出用の温度セ
ンサが配置されているが、同様に図示を省略する。

【００２２】射出成形制御装置１１は、加熱シリンダ
１、ノズル５、金型１０１および金型１０１内の成形品
の各温度を温度測定信号として入力する機能、射出シリ
ンダ７、ノズル５および金型１０１内の圧力を圧力測定
信号として入力する機能、加熱手段や冷却手段を介して
加熱シリンダ１や金型１０１を温度調節する機能、駆動
部９、２５を介して射出シリンダ７および型締めシリン
ダ２３を操作して射出操作、型締め又は型開き制御する
機能を有するとともに、後述するように本発明に係る主
要な機能を有している。

【００２３】次に、本発明に係る射出成形制御装置１１
を説明する。図３は本発明に係る射出成形制御装置１１
を示すブロック図である。図３において、制御部３１
は、射出成形制御装置１１の演算、検出、比較、表示お
よび操作の主要部をなすもので、ＣＰＵ３１ａ、このＣ
ＰＵ３１ａの動作プログラムを格納したＲＯＭ３１ｂお
よびインターフェースとしてのＩ／Ｏ（入出力部）３１
ｃを有するマイクロコンピュータからなり、温度測定部
３３、圧力測定部３５、学習スタート設定部３７、学習
データ記憶部３９、設定部４１、表示部４３、温度操作
部４５、射出操作部４７および警報出力部４９に接続さ
れ、これらを制御している。

【００２４】温度測定部３３は、例えばマルチプレク
サ、増幅器およびＡ／Ｄ変換器から形成されており、制
御部３１からの切換信号によって複数の温度センサから
の入力を切換え選択して制御部３１へ出力するものであ
り、上述した図１の温度測定手段１０３に相当する。例
えば、図２の成形品温度センサ２７からの成形品温度を
２０ｍｓ毎に取り込み、制御部３１へデジタル信号とし
て出力する機能を有する。他の温度測定信号についても
同様であるが、本発明の要部ではないので説明を省略す
る。

【００２５】圧力測定部３５は、温度測定部３３と同様
にマルチプレクサ、増幅器およびＡ／Ｄ変換器からな
り、制御部３１からの切換信号によって複数の圧力セン
サからの入力を切換え選択して制御部３１へ出力するも
のであり、上述した図１中の圧力測定手段１０４に相当
する。例えば、図２の型内圧力センサ２９および射出圧
力センサ１３からの圧力測定信号を２０ｍｓ毎に交互に
取り込み、制御部３１へデジタル信号として出力する機
能を有する。

【００２６】学習スタート設定部３７は、操作キー等の
機械的な操作手段や外部からのオンラインによる電子的
な設定手段であり、後述する基準圧力積分値、基準温度
積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）等
の基準データを決定するために、良品を予備成形する成
形工程の開始又は終了を外部から制御部３１へ指示する
ものである。基準圧力積分値は、良品としての成形品の
成形過程において得られる金型内の成形品圧力の積分値
であり、例えば後述する図４のように射出開始点から温
度ピークＡまでの値である。

【００２７】温度ピークＡは、成形品の成形過程におい
て得られる成形品の温度ピークＡ（最高温度）であり、
例えば図４中のＡ点における温度である。なお、図４中
の曲線は良品としての成形品の表面温度変化を示してお
り、同図中のＡ点は良品成形時のピーク温度である。基
準温度積分値は、良品としての成形品の成形過程におけ
る、金型１０１内の成形品の温度の積分値であり、例え
ば図４中において温度ピークＡから基準冷却温度ＴＢま
での基準積分値である。

【００２８】区間点基準温度は、図４に示すように、温
度ピークＡ点経過後の冷却過程において、所定の区間点
毎ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４〜ｔｎ＋１……における良品
としての成形品温度である。基準温度低下勾配（ΔＴ）
は、成形品や金型１０１の形状や材料等によって左右さ
れない成形品取り出し可能な上限温度である基準冷却温
度（図４中の符号ＴＢ）を経過した後、良品としての成
形品の温度低下勾配である。

【００２９】なお、基準冷却温度ＴＢは、金型内の成形
品の収縮分を補給して溶融樹脂の充填を良好するために
加える保圧の完了点（保圧完了点）から、金型内の成形
品が完全に固化するまでの完全固化点までの期間が好ま
しい。

【００３０】これらの基準データは、上述した予備成形
において型内圧力センサ２９や成形品温度センサ２７を
介して得られた測定圧力や測定温度の変化に基づき、後
述する制御部３１によって検出される。

【００３１】予備成形回数は、設定部４１から入力指示
する以外に、上述した制御部３１内のＲＯＭ３１ｂに予
備成形回数を動作プログラムとして予め格納して実行可
能に構成しても良いが、良品状態をオペレータが確認し
ながら予備成形を行った方が確実であると言った理由か
ら、学習スタート設定部３７の操作によって開始又は終
了をその都度指示した方が実用上好ましい。

【００３２】学習データ記憶部３９は、制御部３１の管
理下で、上述した基準圧力積分値、基準温度積分値、区
間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）を記憶する
他、圧力積分値許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温
度許容範囲、基準冷却温度を記憶するもので、図１中の
記憶手段１０６に対応する。ここで、圧力積分値許容範
囲は、実際の本成形加工時の金型１０１内の成形品の圧
力積分値と上述した基準圧力積分値との許容偏差や許容
比であり、正常な成形加工の得られる範囲を示すもので
ある。

【００３３】温度積分値許容範囲は、実際の本成形加工
時の金型１０１内の成形品の温度積分値と基準温度積分
値との許容偏差や許容比であり、正常な成形加工の得ら
れる範囲を示すものである。さらに、冷却温度許容範囲
は、実際の本成形加工時の金型１０１内の成形品の測定
温度と区間点基準温度との許容偏差や許容比であり、正
常な成形加工の得られる範囲を示すものである。

【００３４】設定部４１は、学習スタート設定部３７と
同様に、操作キー等の機械的な操作手段や外部からのオ
ンラインによる電子的な設定手段であり、上述した圧力
積分値許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範
囲、基準冷却温度の他、設定値ＳＶ等の調節計の基本的
設定値を制御部３１へ設定したり、それらをＲＡＭ等に
記憶する機能を有しており、学習スタート設定部３７と
ともに図１中の設定手段１１０に対応する。

【００３５】表示部４３は、学習データ記憶部３９に格
納された基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準
温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）、圧力積分値許容範
囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却
温度、温度測定部３３や圧力測定部３５からの測定温度
や測定圧力、金型１０１の型締め型開き温度の他、制御
部３１における通常の調節計動作に係る測定値や演算値
を表示する電子的ディスプレイ装置であり、図１中の表
示手段１１１に対応する。

【００３６】温度操作部４５は、制御部３１からの操作
量ＭＶに基づき、図１中の加熱シリンダ１や金型１０１
の各加熱冷却装置を操作してそれらを温度制御するもの
である。射出操作部４７は、図２中の射出成形機１００
や金型１０１を駆動する駆動部９、２５を操作するもの
であり、射出操作部４７からの指示に基づき駆動部９、
２５が例えば油圧系の給油ポンプやサーボバルブを開閉
操作して射出シリンダ７や型締めシリンダ２３を進退動
作させる。主にそれら温度操作部４５、射出操作部４７
および駆動部９、２５が図１中の操作手段１０２に相当
する。

【００３７】警報出力部４９は、後述するように制御部
３１が成形異常と判別したときに警報信号を出力するも
のであり、この警報信号に基づき図示しない外部のブザ
ーやランプを発音又は点灯動作される。なお、成形品異
常の他に射出成形機１００や射出成形制御装置１１自体
の異常時にこの警報信号が出力される。

【００３８】制御部３１は、温度測定部３３からの温度
測定値ＰＶと設定部４１からの設定値ＳＶとの偏差から
例えばＰＩＤ演算して操作量ＭＶを温度操作部４５へ出
力して、加熱シリンダ１や金型１０１を温度調節する機
能を有するとともに、それら測定値ＰＶ又は設定値ＳＶ
等を表示部４３に表示制御したり、射出操作部４７から
駆動部９、２５を介して射出シリンダ７および型締めシ
リンダ２３を操作し、射出圧力や型締め型開きを制御す
るもので、射出操作や成形加工動作の基本的制御機能の
他、次のような機能を有している。

【００３９】すなわち、制御部３１は、学習スタート設
定部３７からの指示により、射出操作部４７を介して図
２中の射出成形機１００や金型１０１を１回又は任意の
回数予備操作し、温度測定部３３や圧力測定部３５から
の測定温度や測定圧力に基づき、良品成形時の基準圧力
積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低
下勾配（ΔＴ）を検出（演算）して学習データ記憶部３
９へ格納したり読み出す機能の他、設定部４１から設定
された圧力積分値許容範囲、温度許容範囲、温度積分値
許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却温度を学習デー
タ記憶部３９へ格納したり読み出す機能を有し、図１中
の制御手段１０７に相当する。

【００４０】また、これら圧力積分値許容範囲、温度許
容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準
冷却温度は、設定部４１からの設定の他、予備成形によ
って得られた基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点
基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）から求めることも
可能である。

【００４１】例えば、良品の予備成形時において時間経
過に伴って変化する個々の測定圧力や測定温度の最大値
と最小値や、これら最大値および最小値に対して設定部
４１から予め設定したプラス又はマイナスの補正値又は
補正関数で補正した値から許容範囲を形成することも可
能である。

【００４２】これ以外にも平均値を求めそれに対してあ
る幅、例えば圧力については±０．８ＭＰａ、温度につ
いては±５℃を加減して設定しても良いし、更に統計的
に３シグマ値を用いて許容幅を決定する手法もある。い
ずれも、制御部３１によって自動的に演算すれば良い。

【００４３】制御部３１は、射出操作部４７を介して図
２中の射出成形機１００や金型１０１を本成形操作した
とき、温度測定部３３から得られた測定温度から温度ピ
ークＡを検出し、圧力測定部３５から得られた測定圧力
を射出開始点から積分し、温度ピークＡを検出したとき
の圧力積分値を学習データ記憶部３９に格納された基準
圧力積分値と比較し、金型１０１内の成形品の圧力積分
値が許容範囲内にあるとき、成形加工操作の正常制御を
行う一方、その許容範囲を超えて外れるとき、成形品が
異常品であると判別して警報出力部４９から警報信号を
出力する機能を有している。

【００４４】すなわち、制御部３１は図１中の温度ピー
ク検出装置１０８および積分演算手段１０５としても機
能する。なお、本成形時の温度ピークは図４のＡ点（良
品時の温度ピーク）とは一致しない場合があることはい
うまでもない。また、制御部３１は、それら成形品の成
形異常を判別したとき、射出操作部４７を介して図２の
駆動部９を操作し、ノズル５からの射出圧力を安全域に
変更する機能を有している。この安全域としては、極端
に短いショットがでない通常の射出圧力の１／２〜１／
３程度の減圧幅が好ましい。

【００４５】一般的に、成形品のスプルー部が固化しな
い温度下で射出圧力をゼロにすると、成形品のショート
が強すぎて成形品の一部分がキャビティ２１内に残り易
く、その取り出しに苦労するといったトラブルがあるか
ら、スプルー部が固化した後に射出圧力をゼロにすれば
良い。

【００４６】また、制御部３１は、温度ピークＡ検出以
降において、金型１０１を順次冷却制御する一方、金型
１０１内の成形品の測定温度につき所定区間点毎ｔ１〜
ｔｎ＋１……に区間点基準温度と比較し、測定温度が冷
却温度許容範囲内にあれば正常な成形加工制御し、測定
温度が冷却温度許容範囲から外れれば成形品が異常であ
ると判別して、警報出力部４９から警報信号を出力する
機能を有している。

【００４７】制御部３１は、温度ピークＡ検出時から金
型１０１内の成形品の測定温度を積分し、例えば基準冷
却温度ＴＢ点において学習データ記憶部３９に格納され
た基準温度積分値とを比較し、温度積分値が許容範囲内
にあるとき、成形加工操作の正常制御を行う一方、許容
範囲を超えて外れるとき、成形品が異常品であると判別
する機能を有している。制御部３１は測定温度の積分演
算手段１０５としても機能する。

【００４８】制御部３１は、基準冷却温度ＴＢへの到達
以降において、区間点毎に金型１０１内の成形品の測定
温度につき温度低下勾配（Δｔ）を算出して基準温度低
下勾配（ΔＴ）と比較し、温度低下勾配（Δｔ）が基準
温度低下勾配（ΔＴ）に達して低下した区間点で、金型
１０１における成形品の冷却が終了したと判別して冷却
終了信号を出力し、射出操作部４７を介して駆動部２５
で型締めシリンダ２３を操作し、可動型１９を変移させ
て金型１０１を型開き制御する機能を有している。すな
わち制御部３１は図１の温度勾配算出手段１０９として
も機能する。

【００４９】次に、このような本発明に係る射出成形制
御装置の動作を図４を用いて簡単に説明する。図４は、
本発明に係る射出成形制御装置における動作特性図であ
り、縦軸が金型１０１内の成形品の圧力および温度を、
横軸が時間を示しており、実曲線が良品としての成形品
の温度推移を示している。

【００５０】図３の学習スタート設定部３７の操作によ
って制御部３１が射出操作部４７を介して図２の射出成
形機１００や金型１０１を所定回数だけ操作すると、予
備成形加工に応じて温度測定部３３や圧力測定部３５か
ら測定温度や測定圧力が得られるので、これらの測定温
度や測定圧力に基づき制御部３１が基準圧力積分値、基
準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（Δ
Ｔ）を検出して学習データ記憶部３９へ格納する。

【００５１】なお、圧力積分値許容範囲、温度許容範
囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲および基準
冷却温度は、予め設定して学習データ記憶部３９へ格納
しておく。その後、設定部４１等から本成形加工の指示
がなされると、制御部３１が射出操作部４７を介して射
出成形機１００や金型１０１を本成形加工操作し、温度
測定部３３や圧力測定部３５を介して得られた測定温度
や測定圧力が制御部３１へ取込まれる。

【００５２】制御部３１はこれら測定温度に基づき温度
ピークＡを検出するとともに、金型内の圧力積分値を射
出開始点から温度ピークＡ検出時まで演算し、圧力積分
値と学習データ記憶部３９に格納された基準圧力積分値
とを温度ピークＡ検出時点で比較し、圧力積分値がその
許容範囲内にあるとき、制御部３１が成形加工操作の正
常制御を行い、許容範囲を超えて外れていれば、制御部
３１が成形品が異常と判別して警報出力部４９から警報
信号を出力する。

【００５３】すなわち、温度ピークＡ検出時では測定圧
力の積分値に基づき成形異常を判別する。制御部３１
は、それら異常成形を判別すると、射出操作部４７を介
して図２中の駆動部９を制御して金型１０１内の射出圧
力を減圧して安全域に変更制御する。

【００５４】制御部３１は、温度ピークＡ到達から基準
冷却温度ＴＢまでの間において、金型１０１内の成形品
の測定温度につき所定区間点毎ｔ１〜ｔ３に測定温度に
ついて学習データ記憶部３９に格納された区間点基準温
度と比較し、その測定温度が同じく学習データ記憶部３
９に格納された冷却温度許容範囲内にあれば正常な成形
加工制御し、測定温度が冷却温度許容範囲から外れれば
異常な成形加工として判別し、警報出力部４９から警報
信号を出力する。すなわち、温度ピーク以降は、測定温
度に基づく成形異常を判別するものである。

【００５５】制御部３１は、温度ピークＡ検出時から、
基準冷却温度ＴＢまで測定温度を積分演算し、この積分
値と学習データ記憶部３９に格納された温度積分値許容
範囲とを比較し、それが許容範囲内であれば正常な成形
加工と判別し、許容範囲から外れれば異常な成形加工と
判別する。

【００５６】さらにまた、制御部３１は、基準冷却温度
ＴＢへの到達以降において、金型１０１内の成形品の測
定温度につき、上述した区間点毎に温度低下勾配（Δｔ
ｎ−２、Δｔｎ−１、Δｔｎ）を算出して各々基準温度
低下勾配（ΔＴ）と比較し、それが基準温度低下勾配
（ΔＴ）に達して低下したとき、金型１０１における成
形品の冷却が終了したと判別して冷却終了信号を出力す
るとともに、射出操作部４７を介して駆動部２５で型締
めシリンダ２３を操作し、可動型１９を変移させて金型
１０１を型開き制御する。

【００５７】このように本発明の射出成形制御装置で
は、本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の圧
力および温度に基づき、射出開始点からの圧力積分値を
演算して温度ピークＡ検出時点すなわち金型１０１内の
満ぱい時点で基準圧力積分値と比較し、それが圧力積分
値許容範囲から外れるとき成形異常と判別するので、予
め適当な良品についての基準圧力積分値および圧力積分
値許容範囲を設定しておけば、本成形加工時の溶融樹脂
の充填後、当該ショットの過程で速く、確実に成形品の
良否判別が可能となり、不良品の発生を低く抑えること
ができる。

【００５８】また、金型１０１内の成形品の圧力の積分
値を演算して判別するから、例えば型内圧力センサ２９
の測定圧力をある程度の期間的要因として使用するの
で、圧力積分値が金型１０１内の成形品の状態変化と一
致し易くなり、個々のショットにおける測定圧力値を適
切に反映した異常判別が可能となる。ところで、上述し
た金型１０１内の成形品の温度ピークＡは、連続する複
数の測定温度点から検出し、ノイズ等による誤検出を防
ぐことが好ましい。

【００５９】また、温度ピークＡ検出以降については、
本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の温度を
区間点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……毎にその基準温度と
比較し、それが冷却温度許容範囲から外れるとき成形異
常と判別するので、各区間点について予め適当な良品に
ついての基準温度および温度許容範囲を設定すれば、た
とえ成形品温度センサ２７の測定感度が多少ばらついて
も射出過程に比べてある程度時間的経過があるし、成形
品温度センサ２７が金型１０１内で成形品に確実に接触
するから、本成形加工時に温度ピークＡに達した直後の
金型１０１内の成形品の冷え方の不良を確実かつ速く判
別できる。

【００６０】しかも、金型１０１内の成形品の温度につ
いて、温度ピークＡに達してから、所定区間点ｔ１、ｔ
２、ｔ３、ｔ４……毎に基準温度と比較するから、基準
値としての区間点基準温度データ量が少なく、学習デー
タ記憶部３９の容量が小さくて済むうえ、制御部３１の
処理も高速となる。特に、成形品の温度が温度ピークＡ
に達してから保圧完了点、例えば２秒間ぐらいの形成品
温度が成形の良否に大きく影響するから、この期間を所
定の区間点毎に基準温度データと比較することにより、
成形異常を速く検出できる。

【００６１】さらに、温度ピークＡ検出以降について、
本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の温度に
つき、基準温度積分値を基準冷却温度ＴＢにおいて温度
積分値許容範囲と比較し、それが許容範囲から外れると
き成形異常と判別するので、たとえ温度ピークＡ検出以
降に金型１０１内の溶融樹脂に流動性が残って型内圧力
にばらきつが生じても、良品成形加工時の温度積分値許
容範囲と比較することにより、温度ピークＡ以降の冷却
過程における成形異常を速くかつ確実に判別できる利点
がある。

【００６２】さらにまた、上述した射出成形制御装置で
は、本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品温度
につき、基準冷却温度ＴＢへの到達以降において、金型
１０１内の成形品の区間毎の温度低下勾配（Δｔｎ−
２、Δｔｎ−１、Δｔｎ）を算出して基準温度低下勾配
（ΔＴ）と比較し、これが基準温度低下勾配（ΔＴ）に
達したとき、金型１０１における成形品の冷却が終了し
たと判別して金型１０１の型開きを制御するから、何等
かの理由によって基準冷却温度ＴＢへの到達前におい
て、成形品の温度低下勾配（Δｔ）が基準温度低下勾配
（ΔＴ）に達したとしても、金型１０１における成形品
の冷却が終了したと判別されず、金型１０１の型開き誤
動作を回避できる。

【００６３】しかも、基準冷却温度ＴＢへの到達以降に
おいて、基準温度低下勾配（ΔＴ）に達してから、制御
部３１が冷却終了を判別して型締めシリンダ２３を型開
き制御するから、成形品の材料や金型１０１に拘わりな
く、かつ冷却不足や過冷却することなく適切な時点で成
形品を金型１０１から取り出せることとなり、金型１０
１内に成形品を無駄に残すことがなくなり、サイクルタ
イムロスを減少できる。

【００６４】なお、基準冷却温度ＴＢは、成形品の固化
層成形温度等に基づき簡単に設定できるし、成形品の完
全固化時の基準温度低下勾配（ΔＴ）は、成形品の形状
等によってある程度定まっており、成形品の材料に依存
するところが大きいから、金型１０１の適切な型開きタ
イミングを比較的簡単かつ確実に設定できる。

【００６５】また、この基準温度低下勾配（ΔＴ）によ
る型開きの判別については、射出後ある時間以上経過し
たとき、又はある温度以下まで成形品温度が低下したと
きから、比較判別するという機能を付加しても良いし、
基準温度低下勾配（ΔＴ）との比較動作が不確実になる
場合を想定して、タイムアップ時間を付加してもよい。

【００６６】この基準温度低下勾配（ΔＴ）の判別は、
ノイズ等による誤動作を防止するため成形品の温度測定
温度の所定の複数の測定点について連続して下がった場
合のみ成形品の冷却終了として動作するように構成して
もよい。ところで、本発明に係る射出成形制御装置で
は、上述した各構成を独立して実施しても良いし、個々
の構成を任意に組合せて実施することも可能である。

【００６７】そして、金型１０１内の圧力積分値は、成
形品の温度ピークＡ検出以前であれば任意の期間で圧力
積分値を演算して基準圧力積分値と比較し、その許容範
囲から外れたとき成形異常判別しても本発明の目的達成
が可能である。もっとも、成形品の温度ピークＡ検出時
に基準圧力積分値と比較した方がより一層確実かつ高精
度で判別可能となる。

【００６８】さらに、温度ピークＡ検出以降において
も、所定区間点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……毎に区間点
基準温度と比較する構成に限定されず、任意の期間にお
いてより細かいサンプリング期間毎に基準温度と比較
し、それが温度許容範囲から外れるとき成形異常と判別
する構成も可能である。しかも、射出開始点からの圧力
積分値を温度ピークＡ検出時点でその許容範囲と比較し
て成形異常を判別し、成形品の温度ピークＡ以降につい
ては、自動的に成形品の測定温度について温度許容範囲
と比較して成形異常と判別する構成にした方が好まし
い。

【００６９】その理由としては、成形の充填工程すなわ
ち樹脂が金型内に満杯になるまでの樹脂流動の不安定な
期間を圧力積分して、充填工程の仕事量の変動をとらえ
ることが可能となる一方、温度ピーク以降の満杯後の樹
脂流動が安定した期間では、温度の変動をとらえること
が可能となり、不良判別を早期に正確に行うことができ
るうえ、成形機からの特別な切換信号も必要ない利点が
あるからである。

【００７０】そして、上述した各実施の形態では、予備
的な成形加工から基準圧力積分値、基準温度ピーク、基
準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（Δ
Ｔ）を求めて学習データ記憶部３９へ格納する例を説明
したが、本発明の射出成形制御装置においては設定部４
１を介して手動又はオンラインで設定することも可能で
ある。

【００７１】ところで、本発明に係る制御方法を、例え
ば図１を参照して説明すると次のようになり、上述した
種々の効果に加えて、正常成形と判別された成形品につ
いて適切な冷却期間を経て金型１０１から取り出すこと
が可能となり、成形品の品質および生産性の向上を図る
ことができる。

【００７２】すなわち、本発明に係る射出成形制御方法
は、操作手段１０２の操作を介して射出成形機１００か
ら溶融樹脂を金型１０１内へ射出開始後に、所定期間内
における金型１０１内の成形品の型内圧力積分値および
温度を積分演算手段１０５および温度測定手段１０３で
演算又は測定し、これら圧力積分値および測定温度を成
形品の成形過程における金型１０１内の基準圧力積分値
および基準温度とを制御手段１０７で比較し、その圧力
積分値および測定温度が許容範囲から外れるとき制御手
段１０７が成形異常と判別するものである。

【００７３】そして、この射出成形制御方法において、
金型１０１内の成形品温度の温度ピーク検出までは、そ
の圧力積分値が許容範囲から外れるとき制御手段１０７
が成形異常と判別するとともに、その温度ピーク検出以
降は、例えば所定区間毎に測定温度を温度測定手段１０
３で測定し、その区間点温度と予め設定された区間点基
準温度とを各区間点毎に制御手段１０７で自動的に切替
え比較し、区間点温度が区間点基準温度に対して予め設
定された許容範囲から外れるとき制御手段１０７が成形
異常と判別するよう構成すると良い。

【００７４】さらに、その射出成形制御方法において、
上記金型１０１内の成形品温度の温度ピーク検出以降、
その成形品の温度の積分値を積分演算手段１０５で検出
し、成形品の成形過程における金型１０１内の基準温度
積分値とを比較し、その温度積分値が予め設定された温
度積分値許容範囲から外れるとき制御手段１０７が成形
異常と判別するよう構成しても良い。なお、これらの射
出成形制御方法を任意に組合せて実施できることは言う
までもない。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の射出成形制
御装置および制御方法では、金型内の成形品の圧力およ
び表面温度に着目し、射出成形中のその成形品の圧力お
よび温度を測定し、その圧力積分値、温度ピーク、温度
積分値等から成形品の成形異常を判別するので、圧力セ
ンサの測定圧力が適切に生かされるし、金型内の成形品
に接触した状態の温度センサから温度測定可能となり、
温度センサの感度に多少問題があっても、溶融樹脂の充
填段階から金型内が満ぱいになった後の冷却収縮過程ま
での時系列的な工程において圧力および温度の複数の要
因に基づき、成形異常の判別処理速度が良好かつ確実と
なるうえ、適切な冷却期間によって射出成形サイクルを
短縮化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形制御装置の概略を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の射出成形制御装置を用いた射出成形装
置を示す概略図である。

【図３】本発明に係る射出成形制御装置の実施の形態を
示すブロック図である。

【図４】本発明に係る射出成形制御装置の動作を説明す
る動作特性図である。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダ ３ スクリュー ５ ノズル ７ 射出シリンダ ９、２５ 駆動部 １１ 射出成形制御装置 １３ 射出圧力センサ １５ ホッパ １７ 固定型 １７ａ スプルー １９ 可動型 ２１ キャビティ ２３ 型締めシリンダ ２７ 成形品温度センサ ２９ 型内圧力センサ ３１ 制御部（制御手段） ３１ａ ＣＰＵ ３１ｂ ＲＯＭ ３１ｃ インターフェース（Ｉ／Ｏ） ３３ 温度測定部（温度測定手段） ３５ 圧力測定部（圧力測定手段） ３７ 学習スタート設定部（設定手段） ３９ 学習データ記憶部（記憶手段） ４１ 設定部（設定手段） ４３ 表示部（表示手段） ４５ 温度操作部（操作手段） ４７ 射出操作部（操作手段） ４９ 警報出力部 １００ 射出成形機 １０１ 金型 １０２ 操作手段 １０３ 温度測定手段 １０４ 圧力測定手段 １０５ 積分演算手段 １０６ 記憶手段 １０７ 制御手段 １０８ 温度ピーク検出手段 １０９ 温度勾配算出手段 １１０ 設定手段 １１１ 表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱野 實 茨城県結城郡八千代町佐野1164 理化工業 株式会社茨城事業所内 Ｆターム(参考） 4F206 AM32 AP025 AP054 AR024 AR064 JA07 JP11 JP13 JP15 JQ81 JQ83

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融樹脂を射出する射出成形機のその射
   出操作および射出された前記溶融樹脂を成形加工する金
   型の開閉操作を行う操作手段と、 前記金型内の成形品の温度を測定する温度測定手段と、 前記金型内の成形品の型内圧力を測定する圧力測定手段
   と、 測定された前記型内圧力の積分値を演算する積分演算手
   段と、 少なくとも、前記成形品の成形過程における金型内の基
   準圧力積分値および基準温度を予め記憶する記憶手段
   と、 前記操作手段を介して前記射出成形機および金型を制御
   する制御手段であって、演算された前記圧力積分値およ
   び前記測定温度を前記基準圧力積分値および基準温度と
   を射出開始後に比較し、予め設定された圧力積分値許容
   範囲および温度許容範囲から前記型内圧力の積分値およ
   び成形品の温度が外れるとき成形異常と判別する制御手
   段と、 を具備することを特徴とする射出成形制御装置。
2. 【請求項２】 前記測定温度に基づき前記金型内の成形
   品の温度ピークを検出する温度ピーク検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記温度ピーク検出までは前記圧力積
   分値が前記基準圧力積分値の許容範囲から外れるとき成
   形異常と判別し、前記温度ピーク検出以降は前記基準温
   度の許容範囲から前記測定温度が外れるとき成形異常と
   判別するものである請求項１記載の射出成形制御装置。
3. 【請求項３】 前記積分演算手段は前記測定温度の積分
   値を演算するものであり、前記記憶手段は成形過程にお
   ける金型内の基準温度積分値を予め記憶するものであ
   り、前記制御手段は、前記温度ピーク検出以降、前記温
   度積分値と基準温度積分値とを比較し、予め設定された
   温度積分値許容範囲から前記温度積分値が外れるとき成
   形異常と判別する請求項２記載の射出成形制御装置。
4. 【請求項４】 射出成形機から溶融樹脂を金型内へ射出
   開始後、所定の期間内における前記金型内の型内圧力の
   積分値および前記金型内の成形品の温度を検出し、 これら圧力積分値および測定温度を前記成形品の成形過
   程における金型内の基準圧力積分値および基準温度と比
   較し、予め設定された圧力積分値許容範囲および温度許
   容範囲から前記圧力積分値および測定温度が外れるとき
   成形異常と判別する、 ことを特徴とする射出成形制御方法。
5. 【請求項５】 前記金型内の成形品の温度の温度ピーク
   検出までは、前記圧力積分値が前記基準圧力積分値の許
   容範囲から外れるとき成形異常と判別し、前記温度ピー
   ク検出以降は、前記測定温度が前記基準温度の許容範囲
   から外れるとき成形異常と判別する請求項４記載の射出
   成形制御方法。
6. 【請求項６】 前記金型内の成形品の温度の温度ピーク
   検出以降、前記成形品の温度の積分値を検出して前記成
   形品の成形過程における前期金型内の基準温度積分値と
   を比較し、予め設定された温度積分値許容範囲から前期
   温度積分値が外れるとき成形異常と判別する請求項５記
   載の射出成形制御方法。