JP2011183707A

JP2011183707A - 射出成形機及び射出成形方法

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Publication number: JP2011183707A
Application number: JP2010052328A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Amano; 光昭天野; Keisuke Suzuki; 鈴木　　啓介
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: DE102011013379A1; CN102189657A; JP5575509B2

Abstract

【課題】ならし運転の条件設定が容易な射出成形機の提供。
【解決手段】量産移行までのならし運転時における樹脂の充填量を設定する射出成形機１であって、量産時の樹脂の充填量を入力する入力設定手段３５と、入力設定手段に入力される情報を入力パラメータとして、量産移行までのならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出するアルゴリズムを記憶する記憶部２６と、入力設定手段に入力された情報に基づいて、記憶部に記憶されたアルゴリズムを用いて、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出し、該算出した充填量に基づいて、ならし運転時の各ショットにおける金型に充填する樹脂の充填量を制御する制御手段２６とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、量産移行までのならし運転時における樹脂の充填量を設定する射出成形機に関する。

従来から、射出成形機における少なくとも材料替又は運転中断を経て運転を立上げる際の射出成形機の制御方法において、前記運転の立上げ後の成形に係わる成形条件に対応する動作条件を設定し、前記運転を立上げる際に、前記動作条件により加熱筒内の樹脂を外部に排出するパージ動作を所定のショット回数分だけ行う立上げパージ処理工程を設けたことを特徴とする射出成形機の制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２２３１８７号公報

ところで、ユーザは量産運転に移行するまでのならし運転の条件を設定する必要があるが、通常、慣らし運転の条件設定は、金型の保護等を考慮し量産条件まで段階的に都度設定される。しかしながら、この設定作業は煩雑であり、ユーザの負担が大きいものであった。

そこで、本発明は、ならし運転の条件設定が容易な射出成形機及び射出成形方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、量産移行までのならし運転時における樹脂の充填量を設定する射出成形機であって、
量産時の樹脂の充填量を入力する入力設定手段と、
前記入力設定手段に入力される情報を入力パラメータとしてならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出するアルゴリズムを記憶する記憶部と、
前記入力設定手段に入力された情報に基づいて、前記記憶部に記憶されたアルゴリズムを用いて、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出し、該算出した充填量に基づいて、ならし運転時の各ショットにおける金型に充填する樹脂の充填量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、射出成形機が提供される。

本発明のその他の一局面によれば、量産移行までのならし運転時における樹脂の充填量を設定する射出成形方法であって、
量産時の樹脂の充填量を入力する入力設定段階と、
前記入力設定段階で入力された情報に基づいて、所与のアルゴリズムを用いて、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出する充填量算出段階と、
前記充填量算出段階で算出された充填量に基づいて、ならし運転時の各ショットにおける金型に充填する樹脂の充填量を制御する制御段階とを備えることを特徴とする、射出成形方法が提供される。

本発明によれば、ならし運転の条件設定が容易な射出成形機及び射出成形方法が得られる。

本発明の一実施例による射出成形機１の要部構成を示す図である。充填量算出アルゴリズムの幾つかの例を説明する図である。ならし運転開始時において本実施例のコントローラ２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。図３のステップ３０６における射出工程及び保圧工程において本実施例のコントローラ２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の一実施例による射出成形機１の要部構成を示す図である。射出成形機１は、本例では電動式射出成形機であり、射出用のサーボモータ１１を備える。射出用のサーボモータ１１の回転はボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前後進するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前後進運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュ２０に伝えられる。スクリュ２０は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ２１におけるスクリュ２０の後部には、樹脂供給用のホッパ２２が設けられている。射出軸１９には、ベルトやプーリ等の連結部材２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用のサーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることにより、スクリュ２０が回転する。

可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退することにより、スクリュ２０の前部、すなわち加熱シリンダ２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。射出工程においては、スクリュ２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力がロードセル１８により反力として検出される。つまり、スクリュ前部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセル増幅器２５により増幅され、制御手段として機能するコントローラ２６（制御装置）に入力される。また、保圧工程では、金型内に充填した樹脂が所定の圧力に保たれる。

プレッシャプレート１４には、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は増幅器２８により増幅されてコントローラ２６に入力される。この検出信号は、スクリュ２０の移動速度を検出するためにも使用されてもよい。

サーボモータ１１、２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。

サーボモータ４２は、型開閉用のサーボモータであり、サーボモータ４４は、成形品突出し（エジェクタ）用のサーボモータである。サーボモータ４２は、例えばトグルリンク（図示せず）を駆動して型開閉を実現する。また、サーボモータ４４は、例えばボールネジ機構を介してエジェクタロッド（図示せず）を移動させることで成形品突出しを実現する。サーボモータ４２、４４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ４３、４５が備えられている。エンコーダ４３、４５で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。

コントローラ２６は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。

コントローラ２６は、複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をサーボモータ１１，２４，４２，４４に送る。例えば、コントローラ２６は、サーボモータ２４の回転数を制御して可塑化／計量工程を実現する。また、コントローラ２６は、サーボモータ１１の回転数を制御して射出工程及び保圧工程を実現する。同様に、コントローラ２６は、サーボモータ４２の回転数を制御して型開工程及び型閉工程を実現する。コントローラ２６は、サーボモータ４４の回転数を制御して成形品突出し工程を実現する。

入力装置３５は、可塑化／計量工程や射出工程及び保圧工程等に対して、ユーザが各種条件を設定可能な入力部を備える。例えば、ユーザは、入力装置３５を介して、可塑化／計量工程や射出工程及び保圧工程等に対する量産条件を設定することができる。この量産条件は、量産時の樹脂の充填量（１ショットあたりの充填量）を含んでよい。

また、入力装置３５は、ユーザがならし運転の条件の自動設定（後述）のための情報を入力可能な入力部を備えてもよい。尚、ならし運転の条件が、入力された量産条件を利用して自動的に設定される場合（後述）は、かかる入力部が省略されてもよい。

コントローラ２６内のメモリ（例えばＲＯＭ）には、ならし運転の各ショットにおける樹脂の充填量（１ショットあたりの充填量）を算出するための充填量算出アルゴリズム（関数式）が記憶されている。尚、充填量算出アルゴリズムは、メーカー（設計者）により用意され、事前にＲＯＭに記憶されてもよい。また、充填量算出アルゴリズムは、ＲＯＭの書き換え等により事後的に更新されてもよいし、コントローラ２６に脱着可能に接続されるメモリ内からのダウンロードにより事後的に更新されてもよい。

図２は、充填量算出アルゴリズムの幾つかの例を説明する図である。図２では、横軸にショット数（ならし運転時の１回目のショット数を１としてカウントされるショット数）が示され、縦軸に、各ショットにおける充填量［％］が示されている。尚、充填量は、量産時の樹脂の充填量を１００％として相対的な量で示されている。但し、充填量は、容積等で規定されてもよい。

図２には、３種類の充填量算出アルゴリズムのパターンが例示されている。これら充填量算出アルゴリズムは、ならし運転開始時（ショット数１）からならし運転終了時のショット数Ｎ_ＶＰ、即ち、量産移行までのならし運転の各ショット（ショット数Ｎ_ＶＰ）における樹脂の充填量を決定する。

パターンＰ１は、第１の充填量算出アルゴリズムを示す。パターンＰ１によれば、ならし運転開始時からならし運転終了時までの各ショット（ショット数Ｎ_ＶＰ）における樹脂の充填量は、ならし運転開始時の充填量Ｆ_０から運転終了時（量産開始時）の充填量（＝１００％）まで比例的（線形的）に増加していく。Ｆ_０は、予め決定された所定値であってもよいし、若しくは、ならし運転の条件の自動設定のための情報として、ユーザが入力装置３５を介して入力してもよい。

パターンＰ２は、第２の充填量算出アルゴリズムを示す。パターンＰ２によれば、ならし運転開始時からならし運転終了時までの各ショット（ショット数Ｎ_ＶＰ）における樹脂の充填量は、ならし運転開始時の充填量Ｆ_０から運転終了時の充填量（＝１００％）まで上に凸の関数で増加していく。上に凸の関数は、任意であるが、例えばｙ＝ｋ√ｘ＋Ｆ_０であってよい。この場合、ｘはショット数であり、ｙは充填量であり、ｋは適切な係数である。Ｆ_０は、予め決定された所定値であってもよいし、若しくは、ならし運転の条件の自動設定のための情報として、ユーザが入力装置３５を介して入力してもよい。

パターンＰ３は、第３の充填量算出アルゴリズムを示す。パターンＰ３によれば、ならし運転開始時からならし運転終了時までの各ショット（ショット数Ｎ_ＶＰ）における樹脂の充填量は、ならし運転開始時の充填量Ｆ_０から運転終了時の充填量（＝１００％）まで下に凸の関数で増加していく。下に凸の関数は、任意であるが、例えばｙ＝ｋ・ｘ^２＋Ｆ_０であってよい。この場合、ｘはショット数であり、ｙは充填量であり、ｋは適切な係数である。Ｆ_０は、予め決定された所定値であってもよいし、若しくは、ならし運転の条件の自動設定のための情報として、ユーザが入力装置３５を介して入力してもよい。

図３は、ならし運転開始時において本実施例のコントローラ２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ３０２では、コントローラ２６は、入力装置３５を介してユーザにより入力された情報であって、充填量算出アルゴリズムの入力パラメータに関する情報を取得する。この情報は、量産時の樹脂の充填量又はこれを算出するための情報であってよい。量産時の樹脂の充填量は、射出工程におけるスクリュ２０の充填前位置からＶ／Ｐ切換位置までの距離により算出されてもよい。このスクリュ２０の充填前位置とＶ／Ｐ切換位置は、量産条件として入力装置３５を介してユーザにより入力された情報が用いられてもよい。この算出に用いられるアルゴリズムは、充填量算出アルゴリズムと同様、予め用意されＲＯＭ等に記憶されていてよい。また、量産移行までのならし運転のショット数Ｎ_ＶＰは、ユーザにより適宜決定されてもよい。この場合、量産移行までのならし運転のショット数Ｎ_ＶＰは、入力装置３５を介してユーザにより入力されてよい。また、量産移行までのならし運転のショット数Ｎ_ＶＰは、予め設定された数（デフォルト値）であってもよい。

ステップ３０４では、コントローラ２６は、充填量算出アルゴリズム（図２参照）を使用して、ならし運転開始時からならし運転終了時までの各ショット（ショット数Ｎ_ＶＰ）における樹脂の充填量を算出する。例えば、運転終了時のショット数Ｎ_ＶＰが３０である場合は、コントローラ２６は、１〜３０までの各ショットにおける樹脂の充填量をそれぞれ算出する。

ステップ３０６では、コントローラ２６は、ならし運転時の射出成形を実行する。尚、ならし運転時の射出成形は、以下で説明する充填量を除いて、実質的に量産時の射出成形と同様の態様であってよい。例えば、ならし運転時の射出成形は、典型的には、金型（図示せず）を閉じる型閉工程と、金型を締め付ける型締め工程と、金型のスプルにノズルを押しつけるノズルタッチ工程と、加熱シリンダ２１内のスクリュ２０を前進させて、スクリュ前方に溜まった溶融材料を金型キャビティ（図示せず）内に射出（充填）する射出工程（充填工程）と、その後、気泡、ヒケの発生を抑制するために保持圧力をしばらくかける保圧工程と、金型キャビティ内に充填された溶融材料が冷却されて固まるまでの間の時間に次のサイクルのために、スクリュ２０を回転させて、樹脂を溶融しながら加熱シリンダ２１の前方にため込む可塑化／計量工程と、固化された成形品を金型から取り出すために、金型を開く型開工程と、成形品を金型に設けられた突出しピンによって押し出す成形品突出し工程とからなる。

本ステップ３０６において、コントローラ２６は、上記のステップ３０４にて決定（算出）された各ショットにおける樹脂の充填量に基づいて、射出工程を制御する。この制御方法の一例は、図４を参照して後述する。

ステップ３０８では、コントローラ２６は、ならし運転が終了したか否か、即ちならし運転開始時からカウントしているショット数がならし運転終了時のショット数Ｎ_ＶＰに到達したか否かを判定する。ならし運転が終了した場合は、ステップ３１０に進み、次回のサイクルから、量産条件で量産時の射出成形を実施する。他方、ならし運転が終了していない場合は、次のサイクル（ショット）のために、ステップ３０６に戻り、次のサイクルを実施する。次のサイクルでは、コントローラ２６は、上記のステップ３０４にて決定（算出）された次のサイクルのショットにおける樹脂の充填量に基づいて、当該次のサイクルにおける射出工程を制御する。

図４は、図３のステップ３０６における射出工程及び保圧工程において本実施例のコントローラ２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ４００では、コントローラ２６は、射出工程を開始する。

ステップ４０２では、コントローラ２６は、スクリュ２０の前進速度が所定の設定速度となるようにサーボモータ１１を制御する。即ち、コントローラ２６は、設定速度による速度制御を実施する。設定速度は、量産条件と同様であってよく、入力装置３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定速度は、充填末期に設定速度が低下するように、可変する態様（例えば２段階で可変する態様）で設定されてよい。速度制御は、例えばフィードバック制御の態様であってよい。即ち、コントローラ２６は、位置検出器２７の検出信号から算出されるスクリュ２０の移動速度と設定速度との偏差に応じてサーボモータ１１を制御してよい。コントローラ２６は、設定速度による速度制御を実施している間、位置検出器２７の検出信号に基づいて、スクリュ２０の位置を監視する。

ステップ４０４では、コントローラ２６は、位置検出器２７の検出信号に基づいて、スクリュ２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達したか否かを判定する。Ｖ／Ｐ切換位置は、上述の図３のステップ３０４にて決定（算出）された各ショットにおける樹脂の充填量に応じて決定される。例えば、あるショットに対して算出された樹脂の充填量が８０％である場合、Ｖ／Ｐ切換位置は、量産時のＶ／Ｐ切換位置（典型的には、固定位置）よりも２０％手前の位置（即ち、充填前位置からＶ／Ｐ切換位置までの距離が量産時の８０％となる位置）に決定される。このようにして、コントローラ２６は、ならし運転中、ショット毎に算出（決定）されたＶ／Ｐ切換位置に基づいて、Ｖ／Ｐ切換タイミングを可変する。スクリュ２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達した場合は、ステップ４０６に進み、スクリュ２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達していない場合は、ステップ４０２の処理が繰り返される。

ステップ４０６では、コントローラ２６は、保圧工程を開始する。即ち、コントローラ２６は、スクリュ２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達した時点にて、射出工程から保圧工程に切り換える。

ステップ４０８では、コントローラ２６は、スクリュ前部における樹脂圧力が保圧用設定圧に保たれるようにサーボモータ１１を制御する。即ち、コントローラ２６は、保圧用設定圧による圧力制御を実施する。保圧工程開始時の保圧用設定圧は、量産条件と同様であってよく、入力装置３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。

ステップ４１０では、コントローラ２６は、保圧工程開始後からのタイマの計時時間に基づいて、設定保圧時間が経過したか否かを判定する。設定保圧時間は、入力装置３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定保圧時間が経過した場合は、ステップ４１２に進み、設定保圧時間が経過していない場合は、ステップ４０８の処理が繰り返される。

ステップ４１２では、コントローラ２６は、保圧工程を終了する。

以上説明した本実施例の射出成形機１によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

本実施例の射出成形機１によれば、上述の如く、ならし運転時における各ショットでの充填量が、入力量の少ない所定の入力情報（上記の例では、量産時の樹脂の充填量、及び、必要な場合は、ならし運転終了時のショット数Ｎ_ＶＰ）に基づいて、充填量算出アルゴリズムにより自動的に算出・設定される。これにより、ならし運転時における各ショットでの充填量をユーザが手動で入力する場合に比べて、大幅にユーザに負担を軽減することができ、また、ならし運転時に生じやすい金型の破損等を防止して金型の保護を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、充填量算出アルゴリズムは、ユーザにより調整（修正）することが可能とされてもよい。例えば、上述の第２又は第３の充填量算出アルゴリズム（図２のＰ２，Ｐ３参照）において、係数ｋがユーザにより適合されてもよい。

また、上述の実施例において、充填量算出アルゴリズムにより算出された各ショットにおける樹脂の充填量は、ユーザが確認できるように、表示装置に表示されてもよい。また、充填量算出アルゴリズムにより算出された各ショットにおける樹脂の充填量は、ユーザにより承認を得ることを条件として（例えば、確定ボタンの入力）、有効化されてもよい。また、充填量算出アルゴリズムにより算出された各ショットにおける樹脂の充填量は、入力装置３５を介してユーザに調整（変更）可能とされてもよい。

また、上述の実施例において、図４に示す処理では、樹脂の充填量がスクリュ２０のＶ／Ｐ切換位置に依存することから、ならし運転時の各ショットにおけるＶ／Ｐ切換位置が変更されているが、他の制御態様では、それに応じて他のパラメータが変更されてもよい。例えば、Ｖ／Ｐ切換を樹脂の圧力に基づいて実行する制御態様では、樹脂の充填量に直接関係するスクリュ２０の射出終了位置が、ならし運転時のショット毎に変更されてもよい。

１射出成形機
１１サーボモータ
１２ボールネジ
１３ナット
１４プレッシャプレート
１５，１６ガイドバー
１７ベアリング
１８ロードセル
１９射出軸
２０スクリュ
２１加熱シリンダ
２２ホッパ
２３連結部材
２４サーボモータ
２６コントローラ
２７位置検出器
２８増幅器
３１，３２エンコーダ
３５入力装置
４２サーボモータ
４４サーボモータ
４３，４５エンコーダ

Claims

量産移行までのならし運転時における樹脂の充填量を設定する射出成形機であって、
量産時の樹脂の充填量を入力する入力設定手段と、
前記入力設定手段に入力される情報を入力パラメータとしてならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出するアルゴリズムを記憶する記憶部と、
前記入力設定手段に入力された情報に基づいて、前記記憶部に記憶されたアルゴリズムを用いて、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出し、該算出した充填量に基づいて、ならし運転時の各ショットにおける金型に充填する樹脂の充填量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、射出成形機。
前記アルゴリズムは、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量が量産時の樹脂の充填量に向けて徐々に増加する態様で、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量が算出されるアルゴリズムである、請求項１に記載の射出成形機。
量産移行までのならし運転時における樹脂の充填量を設定する射出成形方法であって、
量産時の樹脂の充填量を入力する入力設定段階と、
前記入力設定段階で入力された情報に基づいて、所与のアルゴリズムを用いて、ならし運転時の各ショットにおける樹脂の充填量を算出する充填量算出段階と、
前記充填量算出段階で算出された充填量に基づいて、ならし運転時の各ショットにおける金型に充填する樹脂の充填量を制御する制御段階とを備えることを特徴とする、射出成形方法。