JP2009248438A - 射出成形機の圧力異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂圧力の予測精度をより向上し、射出工程中の射出圧力異常による金型や射出シリンダ・ノズルの破損を正確に防止可能とすること。
【解決手段】減速度Ａと機械固有の係数γを読み込む（Ｓ１００）。射出スクリュ３の位置Ｘｎと射出速度Ｖｎ、射出圧力Ｐｎを読取る（Ｓ１０２）。移動量δＸ（Ｓ１０３）と射出圧力変化量δＰ（Ｓ１０４）とから、圧力傾きαを算出する（Ｓ１０５）。減速度ＡとステップＳ１０２で読み取った当該周期での射出速度Ｖｎとに基づき、減速距離Ｄを算出する（ステップＳ１０８）。そして、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量（予測値）であるΔＰを、ΔＰ＝｛α／（γ＊Ｘｎ）｝＊Ｄ（Ｓ１０８）により算出し、当該周期での射出圧力Ｐｎに圧力変化量ΔＰを加算したものが限界圧力値Ｐmaxより大きいか否かを判断し、Ｐｎ＋ΔＰがＰmaxより大きければ射出スクリュ３を急減速させて停止させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、射出成形機において射出圧力の異常を検出する圧力異常検出装置に関する。

射出成形機においては、射出スクリュを前進させることによって、射出シリンダ内の溶融樹脂を型締された金型内に射出させ、その後、保圧、冷却、計量、型開き、成形品の取り出し、型閉じ、型締めの工程が続く。この射出工程において、樹脂温度等の影響により溶融樹脂が金型内や射出シリンダの先端に設けられたノズル部に詰まり、これによって、射出圧力が上昇することがある。

過度の圧力上昇は金型や射出シリンダ・ノズルの破損につながるため、異常（圧力上昇異常）を何らかの方法で検出し、射出動作を停止させる制御が従来から行われている。例えば、特許文献１では、射出工程中において、スクリュ移動距離に対する樹脂圧力の変化率と射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、該減速距離と前記圧力変化率とから射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、該圧力変化量に現時点での圧力を加えた結果があらかじめ設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させる技術が開示されている。

また、特許文献２には、計量樹脂量のバラツキの如何にかかわらず、充填完了時（保圧切替点）の圧力を安定化させ、良品成形を可能とするために、オペレータが射出成形機の自動運転前に、使用する樹脂の圧縮データを射出成形機に与え、ショットごとの計量樹脂量を算出して、この算出した計量樹脂量と樹脂の圧縮データに基づき、計量完了位置からスクリュストロークに対する圧力上昇カーブを求める技術が開示されている。

特開２００６−２３１７４９号公報 特開平８−２９０４４８号公報

背景技術で説明した特許文献１に開示される技術では、減速距離と圧力変化率とに基づいて圧力変化量を計算している。この圧力変化量の計算には、シリンダ内にある樹脂圧力が上昇した時のスクリュ位置については考慮されていない。

実際の樹脂圧力のピーク値は、図７や図８に示されるように樹脂圧力が上昇した時の射出スクリュ位置に応じて変動する場合があることが、特許文献２の図３にも記載されている。このような場合には、特許文献１に開示される技術では、予測した圧力変化量と実際の圧力変化量との間に乖離が生じる。

予測した圧力変化量と実際の圧力変化量との間の乖離が大きいと、樹脂詰まり発生時に圧力が限界値を超えてしまったり、逆に、樹脂詰まりは発生していないのに異常を誤検出してしまう恐れがあったりする。
特に、射出速度が高速となる射出成形の場合には、樹脂詰まりが発生していなくても圧力が急激に上昇するために、樹脂圧力の上昇が正常時のものであるのか異常時のものであるのかの判別が困難である。

そこで本発明の目的は、樹脂圧力の予測精度をより向上し、射出工程中の射出圧力異常による金型や射出シリンダ・ノズルの破損を正確に防止可能とすることである。

本願の請求項１に係る発明は、射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、前記求められた減速距離と、圧力傾きと、スクリュ位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力検出装置である。

請求項２に係る発明は、前記圧力変化量が、前記検出したスクリュ位置が大きくなるにつれて小さくなり、前記検出したスクリュ位置が小さくなるにつれて大きくなるように、前記求めた圧力傾きを前記検出したスクリュ位置に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の圧力検出装置である。

請求項３に係る発明は、前記圧力変化量は、前記求めた圧力傾きを前記検出したスクリュ位置で除算し前記減速距離との積を演算して求めることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の圧力異常検出装置である。

請求項４に係る発明は、射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、射出開始時点のスクリュ位置を射出開始位置として記憶し、射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と前記射出開始位置とに基づいてスクリュの正規化位置を求め、前記減速距離と、圧力傾きと、スクリュの正規化位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力検出装置である。

請求項５に係る発明は、射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、計量完了位置を記憶し、射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と前記計量完了位置とに基づいてスクリュの正規化位置を求め、前記減速距離と、圧力傾きと、スクリュの正規化位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力検出装置である。

請求項６に係る発明は、前記圧力変化量が、前記求めたスクリュの正規化位置が大きくなるにつれて小さくなり、前記求めたスクリュの正規化位置が小さくなるにつれて大きくなるように、前記求めた圧力傾きを前記前記求めたスクリュの正規化位置に基づいて補正することを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形機の圧力異常検出装置である。

請求項７に係る発明は、前記圧力変化量は、前記求めた圧力傾きを前記求めたスクリュの正規化位置で除算し前記減速距離との積を演算して求めることを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形機の圧力異常検出装置である。

本発明により、樹脂量の多寡に応じた圧力変化量を予測でき、樹脂圧力の予測精度が向上し、射出工程中の射出圧力異常による金型や射出シリンダ・ノズルの破損を正確に防止することが可能となった。

以下、本発明の実施形態について図面と共に説明する。
図１は、本発明を電動式射出成形機に適用した場合の一実施形態の要部ブロック図である。
射出シリンダ１の先端にノズル部２が取り付けられ、射出シリンダ１内には射出スクリュ３が挿通されている。射出スクリュ３には、射出シリンダ１内の樹脂圧力を測定するために射出スクリュ３にかかる圧力を検出するロードセル等の圧力センサ５が設けられている。
射出スクリュ３は、スクリュ回転用サーボモータＭ２により、プーリやベルト等で構成された伝動手段６を介して回転させられる。また、射出スクリュ３は、射出用サーボモータＭ１によって、プーリ、ベルト、ボールネジ／ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段７を介して駆動され、該射出スクリュ３の軸方向に移動させられる。
符号Ｐenc１は、サーボモータＭ１の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ３の軸方向の位置、速度を検出する位置・速度検出器であって、符号Ｐenc２は、サーボモータＭ２の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ３の回転位置（回転角度）、回転速度を検出する位置・速度検出器である。また、符号４は、射出シリンダ１に樹脂材料を供給するホッパである。

本発明の圧力異常検出装置を備えた射出成形機の制御装置１０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２０、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ＰＭＣＣＰＵ１７、及び、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ１５を有し、バス２６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情報伝達が行なえる。

サーボＣＰＵ１５には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を実行するサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。また、サーボＣＰＵ１５は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６を介して、射出成形機本体側に設けられた射出圧力等の各種圧力を検出する圧力センサ５からの圧力信号を検出できるように接続されている。

更に、サーボＣＰＵ１５には、サーボＣＰＵ１５からの指令に基づいて、射出軸、スクリュ回転軸に接続された射出用、スクリュ回転用のサーボモータＭ１，Ｍ２を駆動するサーボアンプ１１，１２が接続されている。そして、各サーボモータＭ１，Ｍ２には位置・速度検出器Ｐenc１，Ｐenc２が取り付けられており、この位置・速度検出器Ｐenc１，Ｐenc２からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還される。

各サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置は、位置・速度検出器Ｐenc１，Ｐenc２からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。

図１においては、射出軸、スクリュ回転軸を駆動するサーボモータＭ１，Ｍ２、サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置、速度を検出する位置・速度検出器Ｐenc１，Ｐenc２及びサーボアンプ１１，１２についてのみ示している。金型の型締めを行なう型締軸や成形品を金型から取り出すエジェクタ軸等の各軸の構成は皆これと同様であり、図１では記載を省略している。

ＰＭＣＣＰＵ１７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ＲＯＭ１８及び演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２０には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム、本発明に関係した、射出圧力を予測し、圧力異常の場合に非常停止させる非常停止処理プログラム等を記憶したＲＯＭ２１、及び、演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。

不揮発性メモリで構成される成形データ保存用ＲＡＭ２３は、射出成形作業に関する成形条件と各種設定値、パラメータ、マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。

ＬＣＤ付手動入力装置（ＬＣＤ／ＭＤＩ）２５はＬＣＤ表示回路２４を介してバス２６に接続され、数値データの入力用のテンキーや各種のファンクションキーが設けられ、グラフ表示画面や機能メニューの選択、及び、各種データの入力操作を行なえるようになっている。

以上の構成により、ＰＭＣＣＰＵ１７が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣＣＰＵ２０がＲＯＭ２１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ２３に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボＣＰＵ１５は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器Ｐenc１，Ｐenc２で検出された位置および速度のフィードバック信号に基づいて、従来技術と同様に位置ループ制御、速度ループ制御、更には、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し、サーボモータＭ１，Ｍ２を駆動制御する。

上記構成は従来の電動式射出成形機の制御と変わりなく、本発明の圧力異常検出装置は、この制御装置１０によって構成されている。そして、従来の電動式射出成形機の制御装置と異なる点は、ＲＯＭ２１に射出圧力を予測し圧力異常の場合に非常停止させる非常用停止処理プログラムが格納され、ＣＮＣＣＰＵ２０がこの非常停止処理プログラムを実行することによって、射出成形機に備えられる圧力異常検出装置を構成している点である。

図２は、本発明の動作原理を説明する図である。図２において、横軸は射出スクリュ位置Ｘ、縦軸は射出速度Ｖと射出圧力Ｐである。射出を開始し、金型内に樹脂が充填されるに従って射出圧力Ｐは増大する。なお、本明細書では、射出スクリュ位置Ｘが図３に示されるように、ノズル部から遠ざかる方向に増加する座標系としている。

図２に示されるあるサンプリング時における位置・速度検出器Ｐenc１で検出される射出スクリュ位置をＸｎ、射出速度（射出スクリュ軸方向移動速度）をＶｎ、圧力センサで検出されるその時の射出圧力をＰｎとする。また、このサンプリング時より１つ前のサンプリング時における射出スクリュ位置をＸｎ-1、射出速度をＶn-1、射出圧力をＰn-1とすると、このサンプリング時における射出スクリュ位置に対する射出圧力の傾きは、（Ｐn−Ｐn-1）／（Ｘn-1−Ｘn）で表すことができる。なお、本発明では、射出にともないスクリュ位置が減少する方向にスクリュ位置の座標系を定義しているので、サンプリング周期間のスクリュ移動量は（Ｘn-1−Ｘn）で表される。

本発明は、射出スクリュ３が停止するまでの減速距離と、圧力傾きと、射出スクリュ３の位置とに基づいて、射出スクリュ３が停止するまでの圧力変化量を逐次求めることを特徴としている。

より具体的に説明すると、本発明は、逐次検出した時点の圧力傾き（実測値）に対して、その後の減速工程において射出スクリュ３が停止するまでの圧力傾きの推移が射出シリンダ１内にある射出スクリュ３の位置によって変動することを考慮し、前記検出した圧力傾きを射出スクリュ３の位置に基づいて補正し、該補正した圧力傾きと減速距離との積を演算することにより、射出スクリュ３が停止するまでの圧力変化量を求めるものである。

まず、上記本発明の動作原理に基づき、圧力変化量を求める第１の実施形態について説明する。
ここで、前述の「減速距離」（Ｄ）、及び「圧力傾き」（α）の求め方について説明する。
＜減速距離Ｄの求め方＞
図４はこの減速距離Ｄを求める方法の説明図である。図４で横軸は時間Ｔ、縦軸は射出速度Ｖを表している。また、符号Ａは減速方向の加速度（以下、「減速度」という）の絶対値であり、射出成形機の固有の値として予め求めておくものである。射出速度Ｖａから急減速を開始し、速度が０になるまでの時間をＴｄとすると、
Ｄ＝Ｔｄ＊Ｖａ／２ （数１）
Ａ＝Ｖａ／Ｔｄ （数２）
ここで、数３式からＴｄをＡとＶａとで表し、数２式のＴｄに代入すると、
Ｄ＝Ｖａ²／２Ａ （数３）
として、減速距離Ｄを求めることができる。なお、「＊」は乗算を表す。

この減速距離Ｄを求めるにあたり、減速度Ａをあらかじめ設定しておくが、この減速度Ａは機械固有の値であり、射出成形機の射出機構が決まれば理論的に算出し、設定することができる。しかし、簡単に求めるには、射出シリンダ１内に樹脂が無い状態で射出動作を行い、その途中で、射出動作を中断しこの中断時の射出速度をＶａ、速度が０になるまでの経過時間Ｔｄを測定する。この射出速度Ｖａと時間Ｔｄとにより、上記数式２の演算により減速度Ａを求めることができる。

本発明においては、数式３のＶａを変数として、射出工程において射出速度と機械固有の減速度に基づいて、数式４の演算により射出スクリュが停止するまでの減速距離（以下、「減速距離」という）を逐次（例えば、第１の所定周期毎）求める。
Ｄ＝Ｖ²／２Ａ （数４）
数式４で、「Ｄ」は射出スクリュが停止するまでの減速距離、「Ｖ」はスクリュ速度、「Ａ」は機械固有の減速度を表わす。

＜圧力傾きの計測＞について説明する。
射出スクリュ３のスクリュ位置と圧力とを逐次検出し、前記検出したスクリュ位置と圧力とに基づいて、圧力傾きを逐次（例えば、第２の所定周期毎）に求める。
α＝（Ｐn−Ｐn-1）／（Ｘn-1−Ｘn） （数５）
数式５で、「α」は圧力傾き、「Ｘn」はｎサンプル目のスクリュ位置、「Ｐｎ」はｎサンプル目の圧力である。

上記のようにして求めた、「減速距離」（Ｄ）、及び「圧力傾き」（α）を用いて、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量（予測値）であるΔＰを算出することができる。
ΔＰ＝｛α／（γ＊Ｘｎ）｝＊Ｄ （数６）
数式６で、「ΔＰ」は射出スクリュが停止するまでの圧力変化量（予測値）、「γは機械固有の係数」を表している。数式６について説明すると、数式５により求めた圧力傾きαを機械固有の係数γに基づいて補正し、該補正した圧力傾きαと減速距離Ｄとに基づいて、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量（予測値）ΔＰを逐次（例えば、第３の所定周期毎）求める。

数式６で、射出スクリュ３のスクリュ位置の情報が分母にあることで、スクリュ位置が大きいときには圧力変化量が小さくなり、スクリュ位置が小さいときには圧力変化量が大きくなるように圧力傾きαが調整される。なお、背景技術で説明した特許文献１の技術では、スクリュ位置での補正や係数γによる補正が考慮されていなかった。

機械固有の係数γは、実験によって求めることができる。所定の計量完了位置で計量した後、樹脂詰まりが発生した状態において射出動作を行い、異常を検出して射出スクリュを停止させる。その時の圧力変化量の予測値と実測値とが一致するように、機械固有の係数γを調整する。一旦、機械固有の係数γが決まれば、その後は計量完了位置が変動しても、圧力変化量を正確に予測できる。

そして、現時点での射出圧力Ｐに前記求めた圧力変化量（予測値）ΔＰを加えた結果が、予め設定された限界圧力Ｐmaxを超えた場合には射出スクリュ３を停止させる。数式で表すと、数７式および数８式により、射出スクリュを停止するかしないかを判断する。
Ｐ＋ΔＰ＞Ｐmax → スクリュ停止 （数７）
Ｐ＋ΔＰ≦Ｐmax → スクリュ停止しない （数８）
数式７，数式８で、「Ｐ」は現時点での圧力、「Ｐmax」は限界圧力である。

前記、第１の所定周期と第２の所定周期と第３の所定周期は、それぞれ同じ周期でもよいし、異なる周期でもよい。また、第１の所定周期と第２の所定周期と第３の所定周期を時間を基準としたものに代えて、距離を基準として、射出スクリュが第１の所定距離進む毎、第２の所定距離進む毎、第３の所定距離進む毎に上記処理を実行するようにしてもよい。

次に、圧力変化量を求める第２の実施形態について説明する。
上記の第１の実施形態では、射出スクリュ３のスクリュ位置に基づいて圧力変化量を補正したが、第２の実施形態ではスクリュ位置にノズル部２内の樹脂滞留量に相当する射出スクリュのストローク量を加算した値に基づいて圧力変化量を補正する。前記数式６でスクリュ位置Ｘｎに替えて、スクリュ位置Ｘｎにノズル部２内の樹脂滞留量に相当する射出スクリュのストローク量Ｌを加算した値を用いる。該Ｌは、ノズル部２内の樹脂充填量を射出シリンダの内径で除算して求めた値である。そうすると、射出スクリュ３が停止するまでの圧力変化量（予測値）は数式９により求めることができる。
ΔＰ^*＝｛α／（γ＊（Ｘｎ＋Ｌ）｝＊Ｄ （数９）
数式９で、ΔＰ^*はノズル部に滞留する樹脂量に相当するストローク量に基づいて補正した圧力変化量、Ｌはノズル部内の樹脂滞留量に相当するスクリュストロークである。

次に、圧力変化量を求める第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、射出スクリュ３のスクリュ位置と射出開始位置とに基づいてスクリュ位置の位置を正規化した情報（以下、「正規化位置」βという）を求め、圧力変化量を補正する。

この実施形態では、射出開始時点の射出スクリュ３のスクリュ位置を射出開始位置として記憶する。射出開始位置をＸinjectで表すと、前記位置正規化情報は数式１０で表すことができる。
β＝Ｘｎ／Ｘinject （数１０）
上記の実施形態１では、射出スクリュ３のスクリュ位置に基づいて圧力変化量を補正したが、実施形態３では前記数式６でスクリュ位置Ｘｎに替えて「正規化位置」βを用いる。そうすると、スクリュが停止するまでの圧力変化量（予測値）は数式１１により求めることができる。

ΔＰ^**＝｛α／（γ＊β）｝＊Ｄ （数１１）
数式１１で、ΔＰ^**は正規化位置βに基づいて補正した圧力変化量である。

次に、圧力変化量を求める第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、位置正規化情報βを、射出開始位置にスクリュ位置にノズル部内の樹脂滞留量に相当するスクリュストロークを加算した値に基づいて求めてもよい。
β^*＝（Ｘｎ＋Ｌ）／（Ｘinject＋Ｌ） （数１２）
本発明により、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量を正確に予測して求めることが可能となるため、射出速度が高速で、正常時と異常時との判別が難しい成形条件においても、正確に樹脂詰まりを検知することができる。また、射出シリンダ内部にある樹脂量の多少に影響されることなく、正確な樹脂詰まりを検知することができる。

図５は、射出圧力を予測し、該射出圧力に基いて射出動作を非常停止させるアルゴリズムを示すフローチャートであり、本発明の射出成形機の異常検出装置におけるＣＮＣＣＰＵ２０が所定周期毎に実施するものである。以下、各ステップに従って説明する。

ＣＮＣＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１あるいは電源バックアップされたＲＡＭ２２にあらかじめ記憶させた機械固有の係数γと減速度Ａを読み込む（ステップＳ１００）。

次に、ＣＮＣＣＰＵ２０は、射出中であるか否かを判断し（射出が開始されると別の射出処理プログラムによって射出中を示すフラグが揚げられ、射出工程が終了するとフラグが下ろされるので、このフラグによって射出中であるか否かを判断する）、射出中でなければ、当該周期での処理を終了する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１で射出中と判断されると、次に、位置・速度検出器Ｐenc１で検出される射出スクリュ３の位置Ｘｎと射出速度Ｖｎ、及び、圧力センサ５で検出されＡ／Ｄ変換器１６を介して入力される射出圧力Ｐｎを読取る（ステップＳ１０２）。

次に、当該周期で求めたスクリュ位置Ｘn，射出圧力Ｐnから、レジスタＲ（Ｘ）に記憶する前周期で検出したスクリュ位置Ｘn-1、レジスタＲ（Ｐ）に記憶する前周期で検出した射出圧力Ｐn-1をそれぞれ減じて、このサンプリング周期における射出スクリュ３の移動量δＸと射出圧力変化量δＰを算出する（ステップＳ１０３、ステップＳ１０４）。移動量δＸと射出圧力変化量δＰとを算出した後、ステップＳ１０３で求めた移動量δＸとステップＳ１０４で求めた射出圧力変化量δＰとから、圧力傾きαを算出する（ステップＳ１０５）。

そして、レジスタＲ（Ｘ）、レジスタＲ（Ｐ）に格納されている前周期で検出し記憶したデータを、当該周期で検出したスクリュ位置Ｘｎ、射出圧力Ｐｎのデータに置き換える（ステップＳ１０６）。

なお、前記レジスタには、射出開始時に初期設定として、射出開始時の位置Ｘ、射出圧力Ｐが設定されている。その後、レジスタＲ（Ｘ）とレジスタＲ（Ｐ）にそれぞれステップＳ１０２で読み取った当該周期での射出スクリュ位置Ｘｎと射出圧力Ｐｎを格納する。

次に、ステップＳ１００で読み込んだ予め設定されてある減速度ＡとステップＳ１０２で読み取った当該周期での射出速度Ｖｎとに基づき、減速距離Ｄを算出する（ステップＳ１０７）。

そして、射出スクリュ３が停止するまでの圧力変化量（予測値）であるΔＰを、前記数式６である、ΔＰ＝｛α／（γ＊Ｘｎ）｝＊Ｄにより算出し、ステップＳ１０２で読み取った当該周期での射出圧力ＰｎにステップＳ１０８で算出した圧力変化量ΔＰを加算した値である「Ｐｎ＋ΔＰ」が、限界圧力であるＰmaxより大きいか否かを判断し、Ｐｎ＋ΔＰがＰmaxを超えていなければ、このまま当該周期の処理を終了し、Ｐｎ＋ΔＰがＰmaxより大きければ、射出動作を停止させ、射出スクリュ３を急減速させて停止させる（ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０）。

なお、第２の実施形態では、ステップＳ１００でノズル部内に滞留する樹脂滞留量に相当するスクリュストロークＬを更に読み込み、ステップＳ１０８でスクリュ位置Ｘｎに替えてＸｎ＋Ｌを用いるようにフローチャートを変更した処理を実施する。

図６は、第３の実施形態である、本発明の圧力異常検出装置で実行される圧力異常検出のためのアルゴリズムで、スクリュ位置を正規化位置として処理するフローチャートである。
図６は、射出圧力を予測し、該射出圧力に基いて射出動作を非常停止させるアルゴリズムを示すフローチャートであり、本発明の射出成形機の異常検出装置におけるＣＮＣＣＰＵ２０が所定周期毎に実施するものである。以下、各ステップに従って説明する。

ＣＮＣＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１あるいは電源バックアップされたＲＡＭ２２にあらかじめ記憶させた機械固有の係数γと減速度Ａと射出開始位置Ｘinjectを読み込む（ステップＴ１００）。

次に、ＣＮＣＣＰＵ２０は、射出中であるか否かを判断し（射出が開始されると別の射出処理プログラムによって射出中を示すフラグが揚げられ、射出工程が終了するとフラグが下ろされるので、このフラグによって射出中であるか否かを判断する）、射出中でなければ、当該周期での処理を終了する（ステップＴ１０１）。

ステップＴ１０１で射出中と判断されると、次に、位置・速度検出器Ｐenc１で検出される射出スクリュ３の位置Ｘｎと射出速度Ｖｎ、及び、圧力センサ５で検出されＡ／Ｄ変換器１６を介して入力される射出圧力Ｐｎを読取る（ステップＴ１０２）。

次に、当該周期で求めたスクリュ位置Ｘn，射出圧力Ｐnから、レジスタＲ（Ｘ）に記憶する前周期で検出したスクリュ位置Ｘn-1、レジスタＲ（Ｐ）に記憶する前周期で検出した射出圧力Ｐn-1をそれぞれ減じて、このサンプリング周期における射出スクリュ３の移動量δＸと射出圧力変化量δＰを算出する（ステップＴ１０３、ステップＴ１０４）。移動量δＸと射出圧力変化量δＰとを算出した後、ステップＴ１０３で求めた移動量δＸとステップＴ１０４で求めた射出圧力変化量δＰとから、圧力傾きαを算出し（ステップＴ１０５）する。次に、スクリュ位置を正規化した位置正規化情報βを算出する（ステップＴ１０６）。

そして、レジスタＲ（Ｘ）、レジスタＲ（Ｐ）に格納されている前周期で検出し記憶したデータを、当該周期で検出したスクリュ位置Ｘｎ、射出圧力Ｐｎのデータに置き換える（ステップＴ１０７）。なお、前記レジスタには、射出開始時に初期設定として、射出開始時の位置Ｘ、射出圧力Ｐが設定されている。

次に、ステップＴ１００で読み込んだ予め設定されてある減速度ＡとステップＴ１０２で読み取った当該周期での射出速度Ｖｎとに基づき、減速距離Ｄを算出する（ステップＴ１０８）。

そして、射出スクリュ３が停止するまでの圧力変化量（予測値）であるΔＰを、前記数式６である、ΔＰ＝｛α／（γ＊β）｝＊Ｄにより算出し、ステップＴ１０２で読み取った当該周期での射出圧力ＰｎにステップＴ１０９で算出した圧力変化量ΔＰを加算した値である「Ｐｎ＋ΔＰ」が、限界圧力であるＰmaxより大きいか否かを判断し、Ｐｎ＋ΔＰがＰmaxを超えていなければ、このまま当該周期の処理を終了し、Ｐｎ＋ΔＰがＰmaxより大きければ、射出動作を停止させ、射出スクリュ３を急減速させて停止させる（ステップＴ１０９〜ステップＴ１１１）。

第４の実施形態では、図６に示されるフローチャートで、射出開始位置Ｘinjectとノズル部内に滞留する樹脂滞留量に相当するスクリュストロークＬとを更に読み込み（ステップＴ１００）、位置正規化情報を数式１２により算出する（ステップＴ１０９）ように変更した処理を行なう。第３、第４の実施形態で射出開始位置Ｘinjectを用いたが、射出開始位置を用いる代わりに計量完了位置を用いるようにしてもよい。

機械固有の係数γによる補正は、圧力変化量をより正確に行うために、圧力変化量の予
測値と実測値とが一致するように補正する値である。この係数による補正分は、樹脂量の
指標による補正より少なくてよいことから、機械固有の係数γによる補正は行わなくてもよいし、またはγ＝１として計算処理を行うようにしてもよい。

この結果、本発明により、樹脂量の多寡に応じた圧力変化量を予測でき、樹脂圧力の予測精度が向上し、射出工程中の射出圧力異常による金型や射出シリンダ・ノズルの破損を正確に防止することが可能となった。

本発明の一実施形態の要部ブロック図である。 本発明の動作原理を説明する図である。 射出シリンダ内の射出スクリュ位置を示す図である。 本発明の圧力異常検出装置で使用される減速距離を求める説明図である。 本発明の圧力異常検出装置で実行される圧力異常検出のためのアルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明の圧力異常検出装置で実行される圧力異常検出のためのアルゴリズムで、スクリュ位置を正規化位置で処理するフローチャートである。 スクリュ位置が小さい場合の樹脂圧力の上昇傾向を示す図である。 スクリュ位置が大きい場合の樹脂圧力の上昇傾向を示す図である。

符号の説明

１ 射出シリンダ
２ ノズル部
３ 射出スクリュ
４ ホッパ
５ 圧力センサ
６，７ 伝動手段
Ｍ１ 射出用サーボモータ
Ｍ２ スクリュ回転用サーボモータ
Ｐenc１，Ｐenc２ 位置・速度検出器
１０ 圧力異常検出装置を備えた射出成形機の制御装置
２６ バス
Ａ 減速度
Ｄ 減速距離
α 圧力傾き
γ 機械固有の係数
ΔＰ 圧力変化量

Claims (7)

1. 射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、
   射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、
   位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
   前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
   前記求められた減速距離と、圧力傾きと、スクリュ位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
   該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力異常検出装置。
2. 前記圧力変化量が、前記検出したスクリュ位置が大きくなるにつれて小さくなり、前記検出したスクリュ位置が小さくなるにつれて大きくなるように、前記求めた圧力傾きを前記検出したスクリュ位置に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
3. 前記圧力変化量は、前記求めた圧力傾きを前記検出したスクリュ位置で除算し前記減速距離との積を演算して求めることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
4. 射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、
   射出開始時点のスクリュ位置を射出開始位置として記憶し、
   射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、
   前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
   前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と前記射出開始位置とに基づいてスクリュの正規化位置を求め、
   前記減速距離と、圧力傾きと、スクリュの正規化位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
   該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力異常検出装置。
5. 射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、
   計量完了位置を記憶し、
   射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、
   前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
   前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と前記計量完了位置とに基づいてスクリュの正規化位置を求め、
   前記減速距離と、圧力傾きと、スクリュの正規化位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
   該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力異常検出装置。
6. 前記圧力変化量が、前記求めたスクリュの正規化位置が大きくなるにつれて小さくなり、前記求めたスクリュの正規化位置が小さくなるにつれて大きくなるように、前記求めた圧力傾きを前記求めたスクリュの正規化位置に基づいて補正することを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
7. 前記圧力変化量は、前記求めた圧力傾きを前記求めたスクリュの正規化位置で除算し前記減速距離との積を演算して求めることを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。

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