JP2598747B2

JP2598747B2 - 射出成形機の射出速度設定方法

Info

Publication number: JP2598747B2
Application number: JP28570893A
Authority: JP
Inventors: 道明滝沢; 文男塩沢
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH07112466A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型データの不明な金型
を使用する場合等に用いて好適な射出成形機の射出速度
設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形機に使用する金型には
金型データが判明している場合と不明な場合がある。例
えば、製品を製造する際、金型設計を含む全ての製作工
程を社内に有している場合には、金型図面や模型等から
キャビティ容量等の金型データを知ることができる。し
かし、製造部門のみを有する製造会社等では、成形依託
を受けた際に、金型のみを渡される場合もあり、この場
合には金型データが不明であることも少なくない。

【０００３】ところで、成形条件として射出速度の大き
さを設定する場合、キャビティ容量等の金型データが判
明していれば、計量値等を含む成形条件を考慮して、あ
る程度の暫定的な初期条件を設定して成形できるが、金
型データが不明の場合には当該初期条件の設定が容易で
ない。このため、従来は、熟練したオペレータが金型の
キャビティ等を目視し、勘や経験に基づいて射出速度
（初期条件）を設定するとともに、最初は少なめの計量
値を設定して成形を行い、成形された成形品の充填状態
を見ながら徐々に計量値を大きくしつつ、成形を繰り返
すことにより、射出速度の大きさを試行錯誤的に設定し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の手法では熟練したオペレータの勘や経験に頼らざるを
得ないため、設定作業を行うオペレータにかなり熟練度
が要求され、設定を行うことができるオペレータが限ら
れてしまう。また、熟練したオペレータでも設定作業が
容易でないため、設定時間の長時間化、生産性低下及び
製造コスト上昇を招くとともに、無駄な資源及びエネル
ギの消費を伴う問題点があった。

【０００５】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、熟練度の低いオペレータで
あっても射出速度を容易かつ確実に設定でき、設定時間
の大幅短縮、生産性向上、製造コスト低減及び資源やエ
ネルギの節減を図ることができる射出成形機の射出速度
設定方法の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の射出速度設定方法は、初期条件として、少なくとも射
出圧力を低圧側の一圧値Ｐｄ、望ましくは、さらに、射
出速度を高速側の一速値Ｖｈに、スクリュの射出開始位
置を最後退位置Ｘｂにそれぞれ設定した所定の成形条件
により成形を行うとともに、成形した成形品の充填不良
に対応して射出圧力を大きくし、かつ良品を得たときの
スクリュの射出ストロークＳｉとこの射出ストロークＳ
ｉの期間における変化する射出速度Ｖから平均した射出
速度Ｖａを求め、得られた射出速度Ｖａを成形条件とし
て設定することを特徴とする。

【０００７】この場合、成形した成形品の充填不良の度
合に対応して射出圧力の大きさを予め設定した変更量だ
け変更し、変更した射出圧力により再成形する再成形サ
イクルを、良品を得るまで繰り返すことが望ましい。ま
た、射出ストロークＳｉは、良品を得たときの射出速度
Ｖ（又は射出圧力Ｐ）が予め設定した設定速度Ｖｓ以下
（又は設定圧力Ｐｓ以上）になったとき、具体的には、
射出速度Ｖ（又は射出圧力Ｐ）が設定速度Ｖｓ以下（又
は設定圧力Ｐｓ以上）になった後、予め設定した設定時
間Ｔｓを経過したときのスクリュの射出終了位置Ｘｆを
検出し、検出した射出終了位置Ｘｆと最後退位置Ｘｂの
差から求めることができる。

【０００８】

【作用】本発明に係る射出速度設定方法によれば、例え
ば、金型データの不明な金型を使用する射出成形機の射
出速度を設定するに際し、最初に、初期条件として一定
の成形条件、即ち、少なくとも射出圧力を低圧側の一圧
値Ｐｄに、さらに、射出速度を高速側の一速値Ｖｈに、
スクリュの射出開始位置を最後退位置Ｘｂにそれぞれ設
定して成形が行われる。

【０００９】また、成形した成形品の充填不良に対応し
て、良品を得るまで射出圧力を大きくする。具体的に
は、成形品の充填不良の度合に対応して射出圧力の大き
さを予め設定した変更量だけ変更し、変更した射出圧力
により再成形する再成形サイクルを、良品を得るまで繰
り返す。そして、良品を得たときの射出速度Ｖを監視す
るとともに、射出ストロークＳｉを求め、求めた射出ス
トロークＳｉとこの射出ストロークＳｉの期間における
変化する射出速度Ｖから平均した射出速度Ｖａを求め
る。

【００１０】射出速度は初期条件により、高速側の一速
値Ｖｈに設定されているが、実際の成形時における射出
速度Ｖはこれよりもはるかに小さくなるため、平均した
射出速度Ｖａを求める。この場合、平均した射出速度Ｖ
ａは一定の短時間置きにサンプリングした射出速度Ｖ…
を、サンプリング回数で割る等により求めることができ
る。そして、得られた射出速度Ｖａが成形条件として設
定される。

【００１１】なお、射出ストロークＳｉは、例えば、良
品を得たときの射出速度Ｖが予め設定した設定速度Ｖｓ
以下になった後、予め設定した設定時間Ｔｓを経過した
ときのスクリュの射出終了位置Ｘｆを検出し、検出した
射出終了位置Ｘｆと最後退位置Ｘｂの差から求めること
ができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１３】まず、本発明に係る射出速度設定方法を実
施できる射出成形機１の概略構成について、図８を参照
して説明する。

【００１４】射出成形機１は機台３を備え、この機台３
の上面一側には射出装置４を備えるとともに、上面他側
には安全カバー６で覆われた金型データの不明な金型５
を備える。この場合、金型５は図に現れない型締装置に
より支持されるとともに、射出装置４は進退移動装置７
により進退移動する。射出装置４は先端に射出ノズル９
を、後部にホッパー１０をそれぞれ有する加熱筒８を備
え、この加熱筒８にはスクリュを内蔵する。他方、加熱
筒８の後端にはスクリュを回転及び進退移動させるスク
リュ駆動装置１１を備える。スクリュ駆動装置１１とし
てはサーボモータを利用した電動駆動式、油圧回路を利
用した油圧駆動式が知られている。

【００１５】一方、図８中、１２は前記機台３に内蔵
し、かつ射出成形機１全体の制御を司るコントローラで
ある。また、１３は機台３の側面パネル３ｐに取付けた
入力装置（キーボード）であり、コントローラ１２に接
続する。入力装置１３とコントローラ１２は各種条件を
設定する設定機能を備えるとともに、特に、本発明に従
って、成形品の充填不良の度合に対する複数のランクと
各ランクに対応して充填不良を無くする方向に射出圧力
の大きさを変更する複数の変更量を設定する機能を備え
る。このため、入力装置１３には、充填不良の種類及び
各充填不良の度合に対するランクを選択できる選択キー
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を設けるとともに、コントローラ１２
には充填不良を無くする方向に射出圧力を変更するため
の各ランクに対応した複数の変更量を設定する。さら
に、コントローラ１２には選択したランクに対応する変
更量により成形条件を変更する制御機能及び良品を成形
したときの成形条件の大きさを用いて成形条件を設定す
る機能を備える。

【００１６】この場合、成形品の充填不良の度合に対す
る複数のランクと各ランクに対応して充填不良を無くす
る方向に射出圧力の大きさを変更する複数の変更量は、
次のように設定される。

【００１７】例えば、充填不良がショートショットの場
合には、図６に示すように、ショートショットの度合を
「大」、「中」、「小」の三段階にランク分けし、
「大」のときは圧力変更率（変更量）を「＋２０％」、
「中」のときは圧力変更率を「＋１０％」、「小」のと
きは圧力変更率を「＋５％」にそれぞれ設定する。な
お、ランクは「大」、「中」、「小」としたが勿論数値
化してもよい。また、変更量として圧力変更率を用いた
が、この理由は、通常、射出圧力は最高圧力に対する比
率で設定されるためである。よって、例えば、ショート
ショットの度合として「大」を選択したなら、圧力変更
率「＋２０％」が選択され、設定されている射出圧力の
比率に２０％が加算される。このように、変更量は絶対
量又は比率で設定してもよいし、射出圧力の対して加減
算又は乗除算により変更してもよい。

【００１８】また、同様に、過充填の場合には、図７に
示すように、過充填の度合を「小」、「中」、「大」の
三段階にランク分けし、「小」のときは圧力変更率を
「−２％」、「中」のときは圧力変更率を「−５％」、
「大」のときは圧力変更率を「−１０％」にそれぞれ設
定する。このように、いずれの場合も圧力変更率は充填
不良の度合の大きいランクに対応して大きくなるように
設定する。

【００１９】他方、１４はスクリュ位置検出器であり、
例えば、電動駆動式の場合にはサーボモータの回転数を
検出するロータリエンコーダ、油圧駆動式の場合にはス
クリュ位置を直接検出するリニアスケール等を利用でき
る。スクリュ位置検出器１４は直接コントローラ１２に
接続するとともに、速度変換器１５を介してコントロー
ラ１２に接続する。速度変換器１５はスクリュ位置検出
器１４からの位置信号を微分してスクリュの速度信号に
変換する機能を備える。

【００２０】また、１６は射出圧力検出器であり、例え
ば、電動駆動式の場合にはスクリュの後端の背圧を検出
するロードセル、油圧駆動式の場合には油圧シリンダの
油圧を検出する油圧センサ等を利用できる。なお、１７
は側面パネル３ｐに取付けたディスプレイであり、各種
表示を行うとともに、前記入力装置１３の補助装置とし
て用いられる。また、コントローラ１２は光通信方式
（無線方式）等によりシステムコンピュータ１８に接続
する。

【００２１】次に、本発明に係る射出速度設定方法を含
む成形条件の全体的な設定手順について、図１〜図８を
参照して説明する。

【００２２】図３には成形条件（射出速度）の設定手順
をフローチャートで示す。成形条件の設定に際しては、
入力装置１３、さらにディスプレイ１７を利用して、成
形材料、仕様スクリュ等に関する既知データを入力す
る。コントローラ１２には材料特性、成形機性能仕様、
基本成形条件等に関するデータベースが格納されてお
り、コントローラ１２は入力した既知データと格納され
ているデータベースによって温度に関する成形条件、ス
クリュの最大ストローク等の基本的な成形条件を求めて
コントローラ１２に設定する。なお、温度に関する成形
条件、即ち、加熱筒温度及び金型温度は成形材料の種類
に基づいて自動設定される。

【００２３】一方、入力装置１３における選択キーＫｓ
を押すことにより初期条件設定モードを選択し、初期条
件の設定を行う（ステップ２１、２２）。初期条件の設
定は図４に示すフローチャートに従って行う。

【００２４】まず、射出条件として、射出速度を高速側
の一速値Ｖｈに設定する（ステップ４１）。この場合、
高速側の一速値Ｖｈとは使用する射出成形機における設
定レンジの中間点よりも高速側であり、望ましくは最大
速度に対して９０％以上の値を選定する。また、スクリ
ュの射出開始位置を最後退位置Ｘｂに設定する（ステッ
プ４２）。この場合、最後退位置Ｘｂとは完全な後端を
意味するものではなく、金型５の容積に対して十分な樹
脂を計量可能な任意の後方位置を含む概念である。さら
にまた、射出圧力は低圧側の一圧値Ｐｄに設定する（ス
テップ４３）。この場合、低圧側の一圧値Ｐｄとは使用
する射出成形機における設定レンジの中間点よりも低圧
側であり、望ましくは最大圧力に対して３０％以下の値
に選定する。以上の設定の他、初期条件の設定では保圧
切換位置、背圧、冷却時間、スクリュ回転速度等の各種
成形条件を設定する（ステップ４４）。

【００２５】また、スクリュの射出終了位置Ｘｆを検出
するための設定速度Ｖｓと設定時間Ｔｓを設定する。設
定速度Ｖｓは金型５に対する樹脂の充填終了を検出する
ための射出速度Ｖに対するしきい値であり、ほぼ停止状
態に近い数ｍ／秒程度を設定できる。設定時間Ｔｓは設
定速度Ｖｓ以下になった後、より確実な充填を確保する
ための時間であり、例えば、数秒程度に設定できる。

【００２６】次に、背圧をオフ（零）にし、無背圧で計
量を行う（ステップ２３）。この際、スクリュは最後退
位置Ｘｂまで後退する。そして、半自動成形モードを選
択することにより、射出装置４（射出ノズル９）が前進
する（ステップ２４、２５）。一方、ノズルタッチによ
り射出が開始する。即ち、設定された初期条件によりス
クリュが前進し、金型５に樹脂が射出充填される（ステ
ップ２６）。この際、コントローラ１２は速度変換器１
５から得る充填時の射出速度Ｖを監視する。射出速度Ｖ
は金型５に樹脂が充填途中であれば、設定速度Ｖｓより
もはるかに大きくなり、樹脂の充填が終了すれば、急速
に低下して設定速度Ｖｓ以下になる。したがって、射出
速度Ｖを監視し、射出速度Ｖが設定速度Ｖｓ以下になっ
た時に、設定時間Ｔｓを計時する（ステップ２７、２
８）。そして、設定時間Ｔｓを経過したなら、スクリュ
の射出終了位置Ｘｆをモニタする（ステップ２９、３
０）。この場合、しきい値として設定圧力Ｐｓを設定す
ることにより、射出圧力検出器１６から得る射出圧力Ｐ
を監視してもよい。即ち、射出圧力Ｐは金型５に樹脂が
充填途中であれば、設定圧力Ｐｓよりもはるかに小さく
なるが、樹脂の充填が終了すれば、急激に上昇して設定
圧力Ｐｓ以上となる。したがって、射出圧力Ｐが設定圧
力Ｐｓになったことに基づいて、上記同様にスクリュの
射出終了位置Ｘｆを検出できる。

【００２７】次に、射出圧力の変更処理を行う（ステッ
プ３１）。この変更処理は初期条件として低圧側に設定
した射出圧力（一圧値Ｐｄ）を必要な大きさまで上昇さ
せ、最終的に成形条件に利用できるようにするためであ
り、図５に変更処理手順をフローチャートで示す。

【００２８】この際、まず、背圧をオンにし、背圧を付
与した状態で計量を行うとともに、射出装置４（射出ノ
ズル９）を後退させ、金型５の型開を行う（ステップ５
１、５２、５３）。そして、取出した成形品に対する充
填不良の判断を行うとともに、必要なデータ収集、例え
ば、肉厚、ゲート圧等のデータ収集を行う（ステップ５
４）。この際、収集した肉厚及びゲート圧に関するデー
タから冷却時間を自動で算出する。

【００２９】一方、成形した成形品を目視し、充填不良
が発生していないかどうか確認し、充填不足によるショ
ートショットが発生していたなら、射出圧力を増加させ
る処理を行う（ステップ５５、５６）。即ち、ショート
ショットの度合を判断し、例えば、度合が「大」であれ
ば、入力装置１３における対応する選択キーＫ１を押せ
ばよい。この場合、射出圧力は初期条件として低圧側の
一圧値Ｐｄに設定されているため、一圧値Ｐｄが２０％
に設定されていれば、コントローラ１２は射出圧力２０
％に対して圧力変更率の２０％を加算することにより、
射出圧力を４０％に変更する。そして、変更（増加）し
た射出圧力により再成形、即ち、図３に示すステップ２
５〜３１及び図５に示すステップ５１〜５４の工程であ
る再成形サイクルを実行する（ステップ５７）。そし
て、成形した成形品に、さらに、ショートショットが発
生していたなら、再度、射出圧力を増加させる処理を行
う。この場合、例えば、ショートショットの度合が
「中」になっていれば、射出圧力に対して圧力変更率の
１０％を加算して、再成形サイクルを実行する。各圧力
変更率の大きさはそれぞれ異なるとともに、充填不良の
度合の大きいランクに対応して大きく設定されているた
め、このような射出圧力を変更した後の再成形サイクル
を繰り返せば、選択するランクは次第に小さくなるとと
もに、最終的に良品を得ることができる（ステップ５
８）。

【００３０】他方、成形した成形品を目視した際に、過
充填によるバリ等の充填不良が生じていたなら、射出圧
力を減少させる処理を行う（ステップ５９、６０）。こ
の場合、過充填の度合を判断し、例えば、度合が「小」
であれば、入力装置１３における選択キーを押すことに
より、コントローラ１２は設定されている射出圧力の大
きさから、圧力変更率の２％を減算する。そして、変更
（減少）した射出圧力による再成形、即ち、再成形サイ
クルを良品が得れるまで繰り返す（ステップ６１、６
２）。

【００３１】よって、最終的に良品が得られれば、コン
トローラ１２はスクリュ位置検出器１４から得るそのと
きの射出終了位置Ｘｆを取込み、得られた射出終了位置
Ｘｆと最後退位置Ｘｂから、射出ストロークＳｉ（＝Ｘ
ｂ−Ｘｆ）を算出するとともに、予め設定したクッショ
ンストロークＳｃを加えて計量値Ｍｄを求める。そし
て、この計量値Ｍｄを成形条件としてコントローラ１２
に設定する。

【００３２】また、最終的に良品を得たときの射出圧力
と射出速度を利用して成形条件を求め、求めた成形条件
をコントローラ１２に設定する。

【００３３】まず、射出速度は本発明に従って、良品を
得たときの射出ストロークＳｉの期間における平均した
射出速度Ｖａを求める。射出速度は初期条件により、高
速側の一速値Ｖｈに設定されているが、図１に示すよう
に、実際の成形時における射出速度Ｖはこれよりもはる
かに小さくなるため、平均した射出速度Ｖａを求め、求
めた射出速度Ｖａを成形条件としてコントローラ１２に
設定する。この場合、平均した射出速度Ｖａは一定の短
時間置きにサンプリングした射出速度Ｖ…を、サンプリ
ング回数で割って求めてもよいし、スクリュ３の位置に
対する速度特性の面積を求め、この面積を位置で割って
平均化してもよい（ステップ３２）。

【００３４】一方、射出圧力は一定の大きさの補正圧力
を加算して設定する。射出速度は初期条件により、高速
側の一速値に設定され、上述したように平均化した後に
設定されることから、平均した射出速度Ｖａは初期条件
の一速値Ｖｈよりも小さくなる。このため、小さくなっ
た射出速度Ｖａの安定化を図るために、図２に示す比例
ポンプ等のオーバライド特性Ｆによる変動圧力を考慮
し、射出圧力に対し一定のオーバライド圧力を補正圧力
として加算して設定する。なお、油圧駆動式に用いる比
例ポンプの場合には、通常、１０％前後の値を加算する
ことができる。

【００３５】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、金型データの不明な金型を使用する例として、
射出速度を高速側の一速値に、スクリュの射出開始位置
を最後退位置に、射出圧力を低圧側の一圧値にそれぞれ
初期設定したが、金型データが判明している場合等には
他の設定を行ってもよい。その他、細部の構成、手法等
において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更
できる。

【００３６】

【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
射出速度設定方法は、初期条件として、少なくとも射出
圧力を低圧側の一圧値に設定した所定の成形条件により
成形を行うとともに、成形した成形品の充填不良に対応
して射出圧力を大きくし、かつ良品を得たときのスクリ
ュの射出ストロークとこの射出ストロークの期間におけ
る変化する射出速度から平均した射出速度を求め、得ら
れた射出速度を成形条件として設定するようにしたた
め、熟練度の低いオペレータであっても射出速度を容易
かつ確実に設定でき、設定時間の大幅短縮、生産性向
上、製造コスト低減、資源やエネルギの節減を図ること
ができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出速度設定方法を説明するため
の射出速度の特性図、

【図２】同射出速度設定方法を説明するためのポンプの
オーバライド特性図、

【図３】同射出速度設定方法による射出速度の設定手順
を示すフローチャート、

【図４】同射出速度設定方法による初期条件の設定手順
を示すフローチャート、

【図５】同射出速度設定方法による射出圧力の変更手順
を示すフローチャート、

【図６】同射出速度設定方法による射出圧力の変更方法
説明用の原理説明図、

【図７】同射出速度設定方法による射出圧力の変更方法
説明用の他の原理説明図、

【図８】同射出速度設定方法を実施できる射出成形機の
概略構成図、

【符号の説明】

１射出成形機Ｓｉ射出ストロークＶ射出速度Ｖａ平均した射出速度

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】初期条件として、少なくとも射出圧力を
低圧側の一圧値に設定した所定の成形条件により成形を
行うとともに、成形した成形品の充填不良に対応して射
出圧力を大きくし、かつ良品を得たときのスクリュの射
出ストロークとこの射出ストロークの期間における変化
する射出速度から平均した射出速度を求め、得られた射
出速度を成形条件として設定することを特徴とする射出
成形機の射出速度設定方法。
【請求項２】初期条件として、さらに、射出速度を高
速側の一速値に、スクリュの射出開始位置を最後退位置
にそれぞれ設定することを特徴とする請求項１記載の射
出成形機の射出速度設定方法。
【請求項３】成形した成形品の充填不良の度合に対応
して射出圧力の大きさを予め設定した変更量だけ変更
し、変更した射出圧力により再成形する再成形サイクル
を、良品を得るまで繰り返すことを特徴とする請求項１
又は２記載の射出成形機の射出速度設定方法。
【請求項４】射出ストロークは、良品を得たときの射
出速度（又は射出圧力）が予め設定した設定速度以下
（又は設定圧力以上）になったときのスクリュの射出終
了位置を検出し、検出したスクリュの射出終了位置と最
後退位置の差から求めることを特徴とする請求項１、２
又は３記載の射出成形機の射出速度設定方法。
【請求項５】射出終了位置は、射出速度（又は射出圧
力）が設定速度以下（又は設定圧力以上）になった後、
予め設定した設定時間を経過したときに検出することを
特徴とする請求項４記載の射出成形機の射出速度設定方
法。