JP2003025395A - 射出成形機におけるスクリュ前進速度の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形機において、射出バレル内に貯えら
れた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む
際、金型内での過大な圧力の発生を防止する。 【解決手段】 スクリュが減速開始位置ＬＳ４Ｂに到達
するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスク
リュの前進速度を制御する。スクリュが減速開始位置Ｌ
Ｓ４Ｂに到達した後（減圧工程）、金型内の複数箇所の
圧力を検出し、その最大値が予め設定された目標圧力に
到達するようにスクリュの前進速度をフィードバック制
御する。スクリュが保圧開始位置ＬＳ４（または、保圧
開始時間ＴＲ２）に到達した後（保圧工程）、金型内の
上記複数箇所の圧力を検出し、その最大値が予め設定さ
れたパターンで経過時間に対して変化するように、プロ
グラム制御方式に基づきスクリュの前進速度をフィード
バック制御する。なお、減速工程から保圧工程へ移行す
る際、ＰＩＤ演算式の中の各係数を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機におい
て、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前
進させて金型内に送り込む際のスクリュの前進動作の制
御方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機において、射出バレル内に貯
えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り
込む際、従来、次のような制御方法が用いられていた。

【０００３】即ち、スクリュが、予め設定された制御モ
ード切り替え位置（以下、「減速開始位置」と呼ぶ）に
到達するまでは、予め設定された速度パターンに従っ
て、スクリュの前進速度を制御する。スクリュが上記の
減速開始位置に到達した後は、スクリュの前進速度を徐
々に減速させながら、スクリュを駆動する油圧シリンダ
（射出シリンダ）内の圧力が予め設定された目標圧力
（金型内の圧力の目標値に対応して設定される）に到達
するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御
する。次いで、スクリュが予め設定された位置（「保圧
開始位置」と呼ばれる）に到達した後は（あるいは、ス
クリュの前進開始からの経過時間が予め設定された時間
（「保圧開始時間」と呼ばれる）に到達した後は）、油
圧シリンダ内の圧力が上記の目標圧力で維持されるよう
に、その圧力をフィードバック制御する。

【０００４】なお、スクリュが上記の保圧開始位置に到
達するまで（あるいは、スクリュの前進開始からの経過
時間が上記の保圧開始時間に到達するまで）の工程は、
「充填工程」と呼ばれ、保圧開始位置（または、保圧開
始時間）に到達した後の工程は、「保圧工程」と呼ばれ
ている。

【０００５】しかし、上記のような制御方法を使用した
場合、前記保圧工程において金型内での溶融樹脂の流れ
に伴う圧損の影響で、射出シリンダ内の圧力が金型のキ
ャビティ内の圧力と必ずしも一致しないので、金型のキ
ャビティ内の圧力を正確に制御することができない。そ
の結果、製品の品質または歩留りに限界があった。

【０００６】これに対して、例えば、特許公報第２７５
６０７７号には、保圧工程において、金型のキャビティ
内の圧力を検知し、その圧力が予め設定された基準値と
なるようにスクリュの前進速度をフィードバック制御に
よって操作することが開示されている。但し、この制御
方法では、キャビティ内の圧力を一箇所のみで検出して
いる。このため、キャビティ内の圧力検出点以外の箇所
で、異常な過大圧力が発生した場合に、その周囲で成形
不良が発生することがあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、射出成形機
における上記のような従来のスクリュ前進速度の制御方
法の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、金
型内での過大な圧力の発生を防止することによって、製
品の品質及び歩留りを向上させることができるスクリュ
前進速度の制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、射出成形機に
おいて、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュ
を前進させて金型内に送り込む際、スクリュが予め設定
された減速開始位置に到達するまでは、予め設定された
速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御し、ス
クリュが前記減速開始位置に到達した後は、金型内の圧
力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリ
ュの前進速度をフィードバック制御するスクリュ前進速
度の制御方法において、スクリュが前記減速開始位置か
ら、予め設定された保圧開始位置に到達するまでは、金
型内の複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の
最大値が予め設定された第一の目標圧力に到達するよう
に、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ演算係数を用い
てフィードバック制御し、スクリュが前記保圧開始位置
に到達した後は、金型内の前記複数箇所で圧力を検出
し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第二
の目標圧力で維持されるように、スクリュの前進速度を
第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御する
こと、を特徴とする。

【０００９】本発明のスクリュ前進速度の制御方法によ
れば、スクリュが前記減速開始位置に到達した以降、金
型内の複数箇所の圧力を検出し、それらの圧力の内の最
大値が前記目標圧力に一致するようにスクリュ前進速度
を制御するので、金型内での過大な圧力の発生を防止す
ることができる。

【００１０】また、スクリュの前進速度を制御する際、
フィードバックループ内のＰＩＤ演算式の中の各係数
を、前記保圧開始位置に到達した前後で切り換えること
によって、金型内の圧力を滑らかな曲線で変化させるこ
とができる。

【００１１】好ましくは、スクリュが前記保圧開始位置
に到達した後は、金型内の前記複数箇所で検出された圧
力の内の最大値が予め設定されたパターンで経過時間に
対して変化するように、プログラム制御方式に基づきス
クリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィ
ードバック制御する。

【００１２】なお、上記の制御方法の変形として、スク
リュの前進開始からの経過時間が予め設定された時間
（保圧開始時間と呼ばれる）に到達した時に、保圧工程
を開始することもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくスクリュ
前進速度の制御方法が適用される射出成形機の主要部の
断面図を示す。

【００１４】金型１は、固定型２及び移動型３から構成
される。固定型２と移動型３の間には、溶融樹脂が充填
されるキャビティ４が形成されている。固定型２の背面
には、溶融樹脂導入用のゲート５が設けられている。射
出バレル７の先端は、固定型２の背面でゲート５に接続
されている。射出バレル７の内部には、スクリュ８が収
容されている。射出バレル７の内部に樹脂を導入して溶
融した後、スクリュ８を前進させて、溶融樹脂９をキャ
ビティ４内に充填する。

【００１５】キャビティ４の型面の複数箇所には、キャ
ビティ４内の溶融樹脂９の圧力分布を測定するため、そ
れぞれ圧力検出器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が埋め込まれてい
る。射出シリンダ１０の近傍には、シリンダ内の油圧圧
力を測定するための射出シリンダ油圧圧力検出器Ｐ０が
配置されている。

【００１６】図２に、本発明に基づくスクリュ前進速度
の制御方法の一例を示す。

【００１７】この図において、横軸は、右端からＬＳ４
までがスクリュ８の位置を表し、ＬＳ４から左端までが
時間を表している。上段側に表示されたデータは、金型
のキャビティ４内の圧力であり、下段側に表示されたデ
ータは、スクリュ８の前進速度である。金型１のキャビ
ティ４内へ溶融樹脂を射出する動作は、横軸の右端から
左に向かって進行する。

【００１８】先ず、充填工程では、射出動作の開始か
ら、スクリュが減速開始位置ＬＳ４Ｂに到達するまで、
予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速
度を制御する。この例では、スクリュの前進速度を二段
階（Ｖｉ１、Ｖｉ２）で切り替えている。

【００１９】次に、スクリュが減速開始位置ＬＳ４Ｂに
到達したところで、減速工程に移る。減速工程では、図
３に示すように、金型のキャビティ内の複数箇所に配置
された圧力検出器Ｐ１〜Ｐ３によって検出された各圧力
を監視し、それらの内の最大値を制御変数としスクリュ
の前進速度を操作変数として、この最大値が予め設定さ
れた目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を
フィードバック制御する。

【００２０】ここで、充填工程から減速工程へ移行する
際、フィードバック制御ループ内のＰＩＤ演算式の中の
積分項の初期値を非零の適切な値に設定することによっ
て、スクリュの前進速度を徐々に減速させることができ
る。この例では、ＰＩＤ演算の結果得られる指令速度が
移行時点での速度（Ｖｉ２）に一致するように、上記積
分項の初期値を金型のキャビティ内の圧力の実測値を用
いて逆算し、そのようにして求められた初期値をＰＩＤ
演算式の中に自動的に設定している。

【００２１】次に、スクリュが保圧開始位置ＬＳ４に到
達したところで、保圧工程に移る。保圧工程では、金型
のキャビティ内の複数箇所に配置された圧力検出器Ｐ１
〜Ｐ３によって検出された各圧力を監視し、それらの内
の最大値を制御変数としスクリュの前進速度を操作変数
として、この最大値の圧力が予め設定された目標圧力に
一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック
制御する。

【００２２】なお、この例では、図２に示すように、保
圧工程における目標圧力を時間の関数とし、プログラム
制御方式に基づき、スクリュが保圧開始位置ＬＳ４に到
達した時点からの経過時間に従ってステップ状に多段階
で切り替えている。

【００２３】更に、減速工程から保圧工程へ移行する
際、フィードバック制御ループ内のＰＩＤ演算式の中の
各係数を、減速工程中とは異なる値に切り換える。

【００２４】スクリュが保圧開始位置ＬＳ４に到達した
時点から、予め設定された保圧時間Ｔｏｕｔが経過した
ところで、保圧工程を終了させる。

【００２５】なお、各段階の目標圧力の値、その切り替
えのタイミング、及びＰＩＤ演算式の中の各係数の値
は、予め試験成形を実施し、その結果に基づいて決定さ
れる。

【００２６】図４に、本発明に基づくスクリュ前進速度
の制御方法の他の例を示す。この図において、第一の横
軸は、射出動作の開始からの経過時間を表わし、その下
側の第二の横軸はスクリュ８の位置を表す。この例は、
先の例に示した制御方法の変形版であって、減速工程か
ら保圧工程への移行のポイントを、スクリュの位置を用
いて設定する代わりに、スクリュの前進開始からの経過
時間を用いて設定している。即ち、スクリュが前進を開
始した時から、予め設定された時間（保圧開始時間：Ｔ
Ｒ２）が経過した時に、保圧工程が開始される。その以
外の制御内容については、先の例と共通である。

【００２７】なお、本発明は、電動射出成形機において
も好適に適用される。

【００２８】

【発明の効果】本発明のスクリュ前進速度の制御方法に
よれば、金型内での過大な圧力の発生が防止されるの
で、製品の品質及び歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法が
使用される射出成形機の主要部の断面図。

【図２】本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法の
一例を示す図。

【図３】本発明に基づく保圧工程におけるフィードバッ
ク制御系の概略構成を示す図。

【図４】本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法の
他の例を示す図。

【符号の説明】

１・・・金型、 ２・・・固定型、 ３・・・移動型、 ４・・・キャビティ、 ５・・・ゲート、 ７・・・射出バレル、 ８・・・スクリュ、 ９・・・溶融樹脂、 Ｐ１〜Ｐ３・・・キャビティ内の圧力検出器、 Ｐ０・・・射出シリンダ油圧圧力検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 弘 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 杉山 恭正 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 舘山 弘文 福島県福島市蓬莱町１丁目11番１号 東北 ムネカタ株式会社内 (72)発明者 牛坂 和行 福島県福島市蓬莱町１丁目11番１号 東北 ムネカタ株式会社内 (72)発明者 鈴木 淳広 福島県福島市蓬莱町１丁目11番１号 東北 ムネカタ株式会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AP024 AP06 AR082 JA07 JD03 JM04 JM05 JM16 JP13 JQ11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機において、射出バレル内に貯
   えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り
   込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達
   するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスク
   リュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置
   に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧
   力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバ
   ック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、 スクリュが前記減速開始位置から、予め設定された保圧
   開始位置に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を
   検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された
   第一の目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度
   を第一のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御
   し、 スクリュが前記保圧開始位置に到達した後は、金型内の
   前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最
   大値が予め設定された第二の目標圧力で維持されるよう
   に、スクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用い
   てフィードバック制御すること、 を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制
   御方法。
2. 【請求項２】 射出成形機において、射出バレル内に
   貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送
   り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到
   達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってス
   クリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位
   置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標
   圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィード
   バック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、 スクリュが前記減速開始位置から、予め設定された保圧
   開始位置に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を
   検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された
   目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一
   のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、 スクリュが前記保圧開始位置に到達した後は、金型内の
   前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最
   大値が予め設定されたパターンで経過時間に対して変化
   するように、プログラム制御方式に基づきスクリュの前
   進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック
   制御すること、 を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制
   御方法。
3. 【請求項３】 射出成形機において、射出バレル内に貯
   えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り
   込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達
   するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスク
   リュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置
   に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧
   力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバ
   ック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、 スクリュが前記減速開始位置に到達した後、スクリュの
   前進開始からの経過時間が予め設定された保圧開始時間
   に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、
   検出された圧力の内の最大値が予め設定された第一の目
   標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一の
   ＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、 前記保圧開始時間に到達した後は、金型内の前記複数箇
   所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め
   設定された第二の目標圧力で維持されるように、スクリ
   ュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィード
   バック制御すること、 を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制
   御方法。
4. 【請求項４】 射出成形機において、射出バレル内に
   貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送
   り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到
   達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってス
   クリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位
   置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標
   圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィード
   バック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、 スクリュが前記減速開始位置に到達した後、スクリュの
   前進開始からの経過時間が予め設定された保圧開始時間
   に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、
   検出された圧力の内の最大値が予め設定された目標圧力
   に到達するように、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ
   演算係数を用いてフィードバック制御し、 前記保圧開始時間に到達した後は、金型内の前記複数箇
   所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め
   設定されたパターンで経過時間に対して変化するよう
   に、プログラム制御方式に基づきスクリュの前進速度を
   第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御する
   こと、 を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制
   御方法。