JP2970374B2 - 射出成形制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形制御装置に係
り、特に、射出成形機から溶融樹脂を金型内に射出して
成形加工する射出成形装置を制御する制御装置の改良に
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
に射出して樹脂やガラス等の成形品を成形加工する射出
成形装置では、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
すと言った工程で成形加工するが、取り出し後に変形し
ないように所定の温度以下になってから成形品を金型か
ら取り出すのが一般的である。そして、金型内の成形品
の保圧冷却期間を決定する技術として、例えば特開平１
−２５５５１９号公報に示されているように、冷却終了
温度を予め設定しておき、金型内の成形品温度を検出し
てその設定温度と比較し、一致したとき冷却が終了した
として成形品を取り出す技術がある。

【０００３】また、金型内の成形品の成形適否を判別す
る技術として、良品を１回分だけ成形加工して温度と圧
力の関係を求めておき、実際の成形工程における成形品
の測定温度と圧力の関係をそれら良品の成形加工下にお
ける温度と圧力の関係と比較し、良否判別を行うものが
ある。その一例としては、特開平１−１３６７１２号公
報にあるように、圧力（Ｐ）および温度（Ｔ）を把握
し、それらの関係から得られる基準値と金型の成形品温
度や圧力とを比較し、成形の良否判別を行う技術があ
る。さらに、図示はしないが、他の例として、金型内に
充填された溶融樹脂が保圧冷却作用を受けて固化する際
に、圧力（Ｐ）、容積（Ｖ）および温度（Ｔ）の既存関
係データから保圧力を制御しているものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１の従来構成は、予め設定した設定温度に金型内の
樹脂温度が一致したとき成形品を金型から取り出すもの
であるが、使用する樹脂や金型内のキャビティー形状等
によってその設定温度を個別的かつ経験的に細かく変更
しなければならず、設定が煩雑であった。もし、設定温
度が高すぎて成形品の材質や形状に適切でない場合に
は、金型から成形品を取り出した後も変形が発生する一
方、設定温度が低すぎる場合には成形品が必要以上に冷
却されて取り出されることになり、１個当りの成形（シ
ョット）に時間がかかり過ぎ、いわゆるサイクルロスを
無視できない。

【０００５】さらに、成形加工品の一部が細いパイプ状
になっていると、内部を貫通するピン状の金型に収縮す
る樹脂が食いついて折れ易くなり、折れて金型内に残っ
た樹脂を取除く時間が必要となる等、信頼性や生産性を
低下させ易い難点がある。このように、成形品を金型か
ら取り出す温度の設定は重要である反面、不安定要素が
多く、従来から適切な値に設定することが困難であっ
た。

【０００６】また、上述した第２の従来構成では、圧力
（Ｐ）、容積（Ｖ）および温度（Ｔ）の関係が有効に作
用するのは、あくまでも溶融樹脂の温度が充分低下し、
樹脂収縮が進んでひけ発生に至る段階であり、保圧初期
のように温度が高い段階ではそれら圧力（Ｐ）、容積
（Ｖ）および温度（Ｔ）の関係が不安定となり易く、良
品成形を成形異常と誤判定する可能性もある。そして、
その比較期間についても、異常時の金型の破損を防止し
たり射出工程の無駄を省くために、可能な限り早期の判
定ができる構成が望まれていた。

【０００７】さらにまた、上述した第３の従来構成で
は、保圧が全段階に対して有効ではない難点がある。例
えば、成形過程には金型内に樹脂等を充填した直後の段
階と、成形品が収縮する段階があるが、圧力（Ｐ）、容
積（Ｖ）および温度（Ｔ）の関係データは、成形品の収
縮段階では有効であるが、充填直後に成形品の固化層が
形成され、成形品内部に十分圧力を加えて金型のキャビ
ティー形状への転写性を向上させる段階では、その関係
データは有効とは言えない。むしろ、単純に温度（Ｔ）
の関係から射出圧力をとらえた方が有効であり、そのよ
うな構成が望まれていた。

【０００８】そこで、本発明者は、成形品の変形やバリ
発生を防止する観点から、金型に接する成形品の固化層
の厚みが保圧力の上限を決定しており、その固化層の厚
みが単純に成形品および金型の温度に起因する点、更に
は金型の温度が連続成形中にほとんど一定的に把握され
るとともにほぼ安定している点に着目し、少なくとも成
形品の温度で成形品の保圧パターンを決定できるような
構成を見出した。なお、金型に溶融樹脂を充填するまで
を射出圧力とするとともに金型のキャビティ内が溶融樹
脂で充満した後の射出圧力を保圧力と呼ぶ例が多いが、
便宜上、本明細書ではその保圧力を射出圧力と呼ぶ。以
下同じ。

【０００９】本発明はそのような従来の欠点を解決する
ためになされたもので、射出成形中の成形品について速
やかかつ確実に成形良否の判別ができる射出成形制御装
置の提供を目的とする。また、本発明は、適切な射出圧
力および冷却期間の得られる射出成形制御装置の提供を
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の第１の構成は、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
び金型１０１の開閉操作を行う操作手段１０２と、測定
部をその金型１０１のキャビティ内に向けて配置された
温度センサからの測定信号からその金型１０１内の成形
品の外皮温度を測定する測定手段１０３と、その成形品
の成形過程における温度パターンを記憶する記憶手段１
０４と、その操作手段１０２を介して前記射出成形機１
００および金型１０１の成形加工操作を制御する制御手
段１０５と、その金型内に溶融樹脂が満たされてから成
形品の外皮の固化層形成に至らない期間を温度比較期間
として設定する設定手段１０６とを有している。

【００１１】しかも、その制御手段１０５は、複数回に
わたる予備的な成形加工操作によって上記測定手段１０
３から得られた成形品の外皮測定温度に基づく許容温度
パターンを上記温度パターンとして記憶手段１０４に格
納するとともに、予備操作後の成形加工操作によって上
記測定手段１０３から得られた測定温度と許容温度パタ
ーンとをその温度比較期間内について比較し、その測定
温度が許容温度パターン内にあるとき正常と判定してそ
れら射出成形機および金型の成形加工の正常時制御を行
い、その測定温度が許容温度パターンから外れるとき成
形異常と判定するものである。

【００１２】また、本発明に係る第２の構成は、図１を
用いれば、溶融樹脂を射出する射出成形機１００のその
射出操作および金型１０１の開閉操作を行う操作手段１
０２と、測定部をその金型１０１のキャビティ内に向け
て配置されたセンサからの測定信号からその金型１０１
内の成形品の外皮温度および射出成形機の射出圧力を測
定する測定手段１０３と、その測定温度および測定射出
圧力を記憶する記憶手段１０４と、その金型１０１内で
その成形品の外皮の固化層形成温度およびゲート部固化
温度を設定する設定手段１０６と、その測定手段１０３
からの測定温度が固化層形成温度に達したとき、その操
作手段１０２を介して金型１０１への射出圧力を上昇制
御してからゲート部固化温度までの間の温度変化傾向に
沿ってその操作手段１０２を介して金型１０１への射出
圧力を減圧制御する制御手段１０５とを有している。

【００１３】さらにまた、この第２の構成において、成
形品の完全固化時の温度低下勾配を設定可能に上記設定
手段１０６を形成し、測定温度変化が成形品の完全固化
時の温度低下勾配に達したとき上記金型１０１による成
形品の冷却を終了してその金型１０１の型開きを制御す
るよう上記制御手段１０５を形成すると良い。

【００１４】

【作用】このような手段を備えた第１の構成では、制御
手段１０５が操作手段１０２を介して射出成形機１００
および金型１０１を予備成形加工操作すると、測定手段
１０３がその金型１０１内の成形品温度を測定し、制御
手段１０５がその外皮の測定温度に基づく許容温度パタ
ーンを作成して記憶手段１０４に格納し、制御手段１０
５による予備成形加工後の成形加工によって得られた成
形品の外皮の測定温度を制御手段１０５が温度比較期間
について許容温度パターンと比較し、その測定温度が許
容温度パターン内にあるとき正常と判定して制御手段１
０５が成形加工操作の正常時制御を可能とし、その測定
温度が許容温度パターンから外れるとき成形異常と判別
する。

【００１５】本発明に係る第２の構成では、制御手段１
０５から操作手段１０２を介して射出成形機１００およ
び金型１０１を成形加工操作すると、測定手段１０３が
その金型１０１内の成形品の外皮温度や射出成形機の射
出圧力を測定し、記憶手段１０４に記憶され、設定手段
１０６で設定された成形品の外皮の固化層形成温度に達
したと制御部１０５が判断すると、制御部１０５から操
作手段１０２を介して金型１０１の射出圧力が上昇制御
されて射出圧力が有効に作用し、その後ゲート部固化温
度までの間の温度変化傾向に沿ってその操作手段１０２
を介して金型１０１への射出圧力が滑らかに減圧され
る。

【００１６】さらにまた、この第２の構成において、成
形品の測定温度変化が完全固化時の温度低下勾配に達し
たとき、上記金型１０１による冷却終了して型開き制御
する構成では、温度低下勾配を介して成形品の種類や形
状にほとんど関係なく冷却終了を検知し、冷却不足や過
冷却を抑えて適切な時点で成形品を金型１０１から取出
せる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、本発明に係る射出成形制御装置を説明する
前に、この成形制御装置を含めた射出成形装置を説明す
る。

【００１８】第２図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り、図１と共通する
部分には同一の符号を付す。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。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がある
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。

【００１９】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の外周にお
いて、軸方向中央部には内部へ連通するホッパ１５が配
置されており、このホッパー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を前進させることによってその溶融樹脂をノズル５か
ら金型１０１へ加圧射出するようになっている。金型１
０１は固定型１７と可動型１９を合せて形成されてお
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を形成しており、固定型１
７に設けたゲート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。

【００２０】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内の成形品の外皮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。便宜
上、成形品温度センサ２７や型内圧センサ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。

【００２１】なお、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
ており、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測定センサおよび圧
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。さらに、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および型締シリンダ
２３を操作して射出圧力や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、本発明の射出成形制御装置１１に係
る第１の構成を説明する。図３は本発明の射出成形制御
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の演算主要部および表
示や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／０（入出力部）３１
ｃを有するマイクロコンピュータからなる図１の主に制
御手段に相当し、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
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１００ｍｓ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
にマルチプレクサや増幅器および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、上述した温度測定部３３とともに図１中の測
定手段１０３に相当する。例えば、図２の型内圧センサ
２９および射出圧力センサ１３からの測定信号を１００
ｍｓ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、後述する許容温度パターンを決定す
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り、この予備
成形において成形品温度センサ２７を介して得られた温
度の変化に基づいて許容温度パターンが決定される。詳
細は後述する。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格納して実行可能
に構成しても良いが、良品の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。

【００２７】学習データ記憶部３９は、制御部３１の管
理下で、その許容温度パターンおよび圧力測定部３５か
ら取込んだ射出圧力を記憶するもので、図１中の記憶手
段１０４に対応する。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、許容
温度パターンと金型１０１内の温度変化とを比較する温
度比較期間、許容温度パターンの補正値や補正関数、成
形品の外皮の固化層形成温度（Ｔ１）、成形品における
ゲート１７ａ近傍の固化温度であるゲート部固化温度
（Ｔ２）、成形品の完全固化時における温度低下勾配
（ΔＴ）の他、設定値ＳＶ等の調節計の基本的設定値を
制御部３１へ設定出力したり、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１０６に対応する。

【００２８】設定部４１で設定する温度比較期間は、例
えば図４に示すように、任意点Ａ点およびＢ点間であ
り、許容温度パターンと実際の本成形加工時の測定温度
とを比較する期間である。図４の説明は後述する温度比
較期間のＡ点は、射出成形開始後であって金型１０１に
溶融樹脂が満杯に充填された以降の任意時点又は状態が
好ましく、Ｂ点はＡ点以降にあって成形品の外皮測定温
度がその固化層形成温度（Ｔ１）に至らない時点または
状態が好ましい。

【００２９】表示部４３は、学習データ記憶部３９に格
納された許容温度パターンや、温度測定部３３や圧力測
定部３５からの測定温度や圧力、成形品の冷却終了温度
又は金型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１
０７に対応する。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１
０１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。

【００３０】射出操作部４７は、図２中の射出成形機１
００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４
７および駆動部９、２５が図１中の操作手段１０２に相
当する。警報出力部４９は、後述するように制御部３１
が成形品を異常と判定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いて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。

【００３１】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に出
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および型締シリ
ンダ２３を操作し、射出圧力や型締め型開きを制御し、
射出操作装置による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。すなわち、制御部３
１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１
０１を所定回数だけ予備操作し、温度測定部３３から得
られた成形品の外皮測定温度の変化に基づき許容温度パ
ターンを形成して学習データ記憶部３９へ格納する機能
を有している。

【００３２】この許容温度パターンは、射出開始後又は
射出中の時間経過に関連して成形品の温度変化につい
て、例えば１０回以上のショットから時間−成形品温度
変化を記憶し、良品の成形時における時間経過に対して
許容される温度幅を許容温度パターンとするものであ
る。この温度幅は、良品の成形時において時間経過に伴
って変化する個々の測定温度の最大値と最小値のパター
ンが良いが、最大値および最小値のパターンに対して設
定部４１から予めプラス又はマイナスの補正値又は補正
関数を入力して補正した値から許容温度パターンを形成
して学習データ記憶部３９に記憶する構成が好ましい。
この構成では、例えば最大値に対して＋２℃、最小値に
対して−１℃修正した温度から許容温度パターンを形成
することができる。

【００３３】さらに、これ以外にも平均値を求めそれに
対してある幅例えば±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される温度幅
を決定する手法もある。また、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
を本操作したとき、温度測定部３３から得られた外皮測
定温度と、学習データ記憶部３９に格納された許容温度
パターンとを比較し、金型１０１内の成形品の外皮測定
温度が温度比較期間についてその許容温度パターン内に
あるとき、成形加工操作の正常制御を行う一方、その許
容温度パターンを超えて外れると、成形品が異常品であ
ると判定して警報出力部４９から警報信号を出力する機
能を有している。

【００３４】しかも、制御部３１は、成形品の成形異常
を判定したとき、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。一般的に、成形品のゲート部が固
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。これを防ぐために、射出圧力を通常の１／２〜１
／３程度に減圧することが好ましく、ゲート部が固化し
た後には射出圧力をゼロにすれば良い。

【００３５】次に、このような第１の構成の動作を図４
を用いて簡単に説明する。図４は、本発明の第１の構成
における動作特性図であり、縦軸が成形品温度および射
出圧力を、横軸が時間を示しており、一点鎖線が許容温
度パターンを、実線が成形品温度を、そして破線が成形
異常時の射出圧力の推移を示している。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、予備成形加工回数に応じて温度
測定部３３から測定温度が得られるので、この測定温度
に基づき制御部３１が図４の一点鎖線のような許容温度
パターンを作成して学習データ記憶部３９へ格納する。

【００３６】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を介して得られた外皮測定温度が制御部３
１へ取込まれ、この測定温度が制御部３１で図４の温度
比較期間（Ａ点−Ｂ点）について学習データ記憶部３９
に格納された許容温度パターンと比較され、本操作時の
外皮測定温度が許容温度パターン内にあるとき制御部３
１が成形加工操作の正常制御を行い、本操作時の測定温
度が許容温度パターンを超えて外れると、制御部３１は
成形品が異常品と判定して警報出力部４９から警報信号
を出力する。さらに、制御部３１は、異常成形を判定す
ると、射出操作部４７を介して図２中の駆動部９を制御
して図４中の破線のように金型１０１内の射出圧力を減
圧して安全域に変更制御する。

【００３７】このように本発明の射出成形制御装置に係
る第１の構成では、制御部３１が射出操作部４７を介し
て射出成形機１００および金型１０１を操作して複数回
の予備成形加工を実施し、この予備成形加工における金
型１０１内の成形品温度を制御部３１が取込んでその変
化を許容温度パターンとして記憶格納し、予備成形加工
以降の成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の外
皮測定温度につき、金型１０１内に溶融樹脂が満たされ
てから固化層の形成に至らない温度比較期間内について
制御部３１が許容温度パターンと比較し、それが許容温
度パターン内にあるとき成形加工操作の正常時操作を行
い、成形品の外皮測定温度が許容温度パターンから外れ
るとき成形異常と判定するうえ、測定部をその金型１０
１のキャビティ２１内に向けて配置された成形品温度セ
ンサ２７からの測定信号を用いるから、予め適当な良品
を予備的に複数回成形加工するだけで、その良品に係る
温度変化パターンが設定され、本成形加工時の溶融樹脂
の充填後、成形品の外皮表面温度から速やか、確実かつ
安定して成形品の良否判別が可能となり、不良品の発生
を抑えることができる。

【００３８】特に、この構成は、成形開始直後又は成形
中断後に流入した溶融樹脂や金型１０１の細部の温度
が、正常状態と比較して大幅に異なる場合等に有用であ
る。従って、射出成形制御の因子として成形品温度を使
用し、その溶融樹脂の充填後のある定められた間で、そ
の成形品の外皮測定温度が正常か異常かを判断し、正常
なショットの成形品のみ成形加工制御に使用すること
で、不良混入の防止が図れるとともに射出工程の無駄が
省ける。さらに、制御部３１は、成形異常と判定する
と、射出操作部４７、駆動部９を介して射出シリンダ７
を操作し、金型１０１の射出圧力を安全域に減圧するか
ら、金型１０１を破損したり、金型１０１内に成形品が
残ってそれを取り出す無駄時間がなくなり、信頼性や成
形効率が高い。

【００３９】ところで、上述した本発明における温度比
較期間Ａ点〜Ｂ点間は、溶融樹脂が金型１０１内に満杯
に充填されてから外皮固化層形成に至らない期間内の任
意点であれば、例えば成形品の温度又は射出圧力がある
一定値以上になってからの経過時間でもよいし、Ａ点か
らのある経過時間をＢ点としても良い。さらに、Ａ点お
よびＢ点は、溶融樹脂が満杯充填されてから外皮固化層
形成に至らない期間内であれば、時間設定の基準点から
の経過時間だけでなく、成形品の温度、型内圧又は射出
圧力がある一定値以上になった点、型内圧や射出圧力の
変化量がある一定値以下になった点でも良く、更にこれ
らの組み合わせでも良い。

【００４０】次に、本発明の射出成形制御装置に係る第
２の構成を上述した図３を用いて説明する。図３におい
て、設定部４１は、上述した機能に加え、金型１０１内
における溶融樹脂の部分的固化温度、すなわち成形品の
外皮の固化層形成温度（Ｔ１）およびゲート部固化温度
（Ｔ２）を設定する機能を有している。制御部３１は、
上述した機能に加え、当該成形品の完全固化時における
温度低下勾配（ΔＴ）を演算する機能の他、以下の機能
を有している。なお、温度低下勾配（ΔＴ）を演算する
ためのデータは、例えば上述した設定部４１から設定記
憶される。

【００４１】制御部３１は、成形品の外皮測定温度が固
化層形成温度（Ｔ１）に達したとき、射出操作部４７を
介して駆動部９を制御して射出シリンダ７の射出圧力を
予め定められた値になるよう変更制御して金型１０１内
の型内圧力を高めた後、ゲート部固化温度（Ｔ２）いわ
ゆるゲートシールにかけて、同様に射出操作部４７を介
して駆動部９を制御し、射出シリンダ７の射出圧力を温
度変化傾向に沿って低下制御する機能を有している。

【００４２】この低下制御の程度は、制御部３１におい
て次の（１）式を用いて演算される。 Ｐ_Z ＝Ｐ×［（Ｔ_Z −Ｔ２）／（Ｔ１−Ｔ２）］×Ｆ（ｔ） ………（１） なお、（１）式において各符号は次の通りであり、設定
部４１から設定記憶される。 Ｐ_Z ：求める任意時点の射出圧力 Ｐ ：成形品の固化層形成温度（Ｔ１）時の射出圧力 Ｔ_Z ：求める任意時点の測定温度 Ｔ１：成形品の固化層形成温度 設定値 （Ｔ１にはセンサの遅れ時間による温度変化量を含
む。） Ｔ２：成形品のゲート部固化温度 設定値 （Ｔ２にはゲートシールを完全にする余裕温度およびセ
ンサの遅れ時間による温度変化量を含む。） Ｆ（ｔ）：圧力補正係数（時間の関数で、０〜１の値を
とる）

【００４３】さらに、制御部３１は、測定温度の変化が
型開き温度時における温度低下勾配（ΔＴ）より低下し
たとき、金型１０１における成形品の冷却が終了したと
判断して冷却終了を出力する等の冷却終了制御し、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。

【００４４】次に、この第２の構成に係る動作を図５を
参照して簡単に説明する。図５は、第２の構成の動作を
説明する特性図であり、縦軸は成形品温度、射出圧力お
よび型内圧を、横軸は時間を、一点鎖線は型内圧力を、
実線は成形品温度を、点線は射出圧力の推移を示してい
る。この図５において、設定部４１からの成形加工の指
示が出されると、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、制御部３１は外皮
測定温度が固化層形成温度（Ｔ１）に達したと判定する
と射出操作部４７を介して駆動部９を制御し、射出シリ
ンダ７の射出圧力を予め定められた値に上昇制御する。

【００４５】なお、制御部３１が射出圧力を変更すると
きには圧力測定部３５からの測定圧力を参考にして変更
制御する。また、制御部３１は、上記上昇制御後、成形
品のゲート部固化温度（Ｔ２）にかけて射出操作部４７
を介して駆動部９を制御し、射出シリンダ７の射出圧力
を測定温度の低下に沿って減圧制御する。そのため、型
内圧力が固化層形成温度（Ｔ１）時点で上昇した後に低
下する。なお、射出圧力の変化は測定温度の低下に正比
例させる必要はない。

【００４６】さらに、成形品の測定温度変化が完全固化
時の温度低下勾配（ΔＴ）に達すると、制御部３１が成
形品の冷却工程を終了制御し、射出操作部４７を介して
駆動部２５を制御するとともに、型締めシリンダ２３を
型開き制御して成形品の取り出しが可能となる。このよ
うに第２の構成では、成形品の外皮測定温度が固化層形
成温度（Ｔ１）より下がったとき、制御部３１が金型１
０１内の射出圧力を予め定めた圧力に上昇制御するか
ら、固化層によって成形品にバリが発生し難くなり、品
質の良好な成形品を成形加工できる。

【００４７】これに対して、成形品の固化層形成温度
（Ｔ１）到達以前に射出圧力を上げると、固化層が形成
されていない状態で加圧されるから、バリが発生し易
い。また、制御部３１が、射出圧力を上昇制御後、ゲー
ト部固化温度（Ｔ２）のゲートシールにかけての射出圧
力を温度変化に沿って低下させるから、肉厚が均一で品
質の良好な成形品が得られる。一般に、ゲート部固化時
点では射出圧力があっても意味がないため、射出圧力を
ゼロまたは非常に小さな値まで下げる訳であるが、本発
明のように射出圧力を一度上昇させて最大の時点からゲ
ート部固化時点まで滑らかに減圧することにより、局部
的な肉厚不揃の発生を抑えることが可能となり、この点
からも品質の良好な形品を成形加工できる。

【００４８】さらに、測定温度変化が成形品の完全固化
時の温度低下勾配（ΔＴ）に達して低下したときに、制
御部３１が冷却の終了を判別して型締シリンダ２３を型
開き制御するから、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。もっと
も、成形品の取り出しは、加熱シリンダ１内の樹脂の可
塑化が終了し、成形品の冷却工程が終了した時金型を型
開きして行うのが一般的である。

【００４９】成形品の完全固化時の温度低下勾配（Δ
Ｔ）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。なお、この温度低下勾配（ΔＴ）による
型開きの判断については、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、比較判断するという機能を付加しても良いし、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。

【００５０】さらに、この温度低下勾配（ΔＴ）の判断
は、ノイズ等による誤動作を防止するため成形品温度測
定値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。また、この第２の構成では、成形品の温度が固
化層形成温度（Ｔ１）に達したとき、射出圧力を上昇さ
せる構成であったが、そりや変形が重要視される特殊な
場合には、射出圧力を上昇させずに一度減圧させる場合
もあり、これにあうように制御部３１を形成すればよ
い。

【００５１】ところで、本発明では、上述した第１の構
成又は第２の構成を独立して実施しても良いし、第１お
よび第２の構成を合わせて実施することも可能である。
第１の構成のように予備成形加工による許容温度パター
ンと実際の成形加工時の測定温度との比較から成形品の
良否判定を行い、良品判定された成形品のみ第２の構成
を実施すると良い。この点を制御方法によって説明する
と次のようになり、上述した種々の効果に加えて、正常
成形と判定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。

【００５２】すなわち、射出成形機１００から溶融樹脂
を金型１０１に射出して複数回の予備成形加工を行い、
この予備成形加工における金型１０１内の成形品の温度
変化を測定して許容温度パターンを作成記憶する一方、
上述した温度比較期間および金型内での溶融樹脂の部分
固化温度を予め設定しておき、射出成形機１００および
金型１０１によって本成形加工を行い、この本成形加工
過程における金型１０１内の成形品の温度変化を測定
し、この測定温度を温度比較期間内について許容温度パ
ターンと比較し、その測定温度が許容温度パターン内に
あるとき正常成形と判定し、この正常成形品がその部分
的固化温度に達したとき金型１０１内の射出圧を変更さ
せてから減圧するものである。

【００５３】しかも、この制御方法においても、部分的
な固化温度として成形品の固化層形成温度又は金型１０
１内の成形品のゲート部固化温度とすることが可能であ
り、更に、成形品の温度変化が小さくなって成形品の完
全固化時の温度勾配に達したとき、金型１０１による成
形品の冷却終了とすると良い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の構成
では、測定部を金型のキャビティ内に向けて配置された
温度センサからの測定信号を用い、数〜十回程度良品を
予備成形加工してその温度−時間パターンから許容温度
パターンを形成し、本成形加工（ショット）時における
溶融樹脂の充填後の成形品の外皮測定温度とその許容温
度パターンとを、金型内に溶融樹脂が満たされてからそ
の外皮固化層形成に至らない期間で比較するだけで成形
の良否判別が可能となり、正常なショットの成形品のみ
成形加工制御に使用することで、不良成形品を簡単かつ
確実に排除できる。また、この第１の構成において、成
形異常を判定したときその金型への射出圧力を低下制御
するよう構成すると、金型の破損を回避し、金型内に成
形品が残ることが少なくなり、信頼性や成形効率を高め
ることができる。また、本発明に係る第２の構成は、従
来経験的要素や代用関連因子により複雑に決定していた
射出圧力を金型内の成形品の温度変化に合せて適切な保
圧や冷却制御ができることになり、成形品の品質が安定
かつ向上する。特に、第２の構成において、金型内の成
形品の外皮測定温度がこの固化層形成温度に達したと
き、射出圧力を上昇制御してからゲート部固化温度まで
の間の温度変化傾向に沿ってその射出圧力を減圧制御す
るので、バリ等のない品質の良好な成形加工ができる
し、肉厚が均一で品質の良好な成形品が得られる。さら
にまた、この第２の構成において、成形品の測定温度変
化が成形品の完全固化時の温度低下勾配に達したとき上
記金型による成形品の冷却終了して型開き制御する構成
にすれば、適切な冷却期間を経て成形品を取り出すこと
が可能となり、サイクルロスが減少して生産能率が向上
する。そして、第１の構成と第２の構成の複合構成によ
れば、上述した個々の効果に加えて、品質の良好な成形
品を連続的かつ高能率で生産できる。

【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射出成形装置とと
もに示す概略図である。

【図３】本発明に係る射出成形制御装置の実施例を示す
ブロック図である。

【図４】本発明の射出成形制御装置に係る第１の構成に
おける動作を説明する動作特性図である。

【図５】本発明の射出成形制御装置に係る第２の構成に
おける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 ゲート 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／０） ３３ 温度測定部（測定手段） ３５ 圧力測定部（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 測定手段 １０４ 記憶手段 １０５ 制御手段 １０６ 設定手段 １０７ 表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/76 - 45/78 B29C 45/46 - 45/57 B29C 45/70

Claims (3)

(57)【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、 測定部を前記金型のキャビティ内に向けて配置された温
   度センサからの測定信号から前記金型内の成形品の外皮
   温度を測定する測定手段と、 前記成形品の成形過程における温度パターンを記憶する
   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の成形
   加工操作を制御する制御手段と、 を具備する射出成形制御装置であり、 前記金型内に溶融樹脂が満たされてから前記成形品の外
   皮の固化層形成に至らない期間を温度比較期間として設
   定する設定手段を有し、 前記制御手段は、複数回にわたる予備的な前記成形加工
   操作によって前記測定手段から得られた成形品の外皮測
   定温度に基づく許容温度パターンを前記温度パターンと
   して前記記憶手段に格納するとともに、前記予備操作後
   の成形加工操作によって前記測定手段から得られた測定
   温度と前記許容温度パターンとを前記温度比較期間内に
   ついて比較し、前記測定温度が前記許容温度パターン内
   にあるとき正常と判定して前記射出成形機および金型の
   成形加工の正常時制御を行い、前記測定温度が前記許容
   温度パターンから外れるとき成形異常と判定するもので
   ある、ことを特徴とする射出成形制御装置。
2. 【請求項２】 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、 測定部を前記金型のキャビティ内に向けて配置されたセ
   ンサからの測定信号から前記金型内の成形品の外皮温度
   および前記射出成形機の射出圧力を測定する測定手段
   と、 前記測定温度および測定射出圧力を記憶する記憶手段
   と、 前記金型内で前記成形品の外皮の固化層形成温度および
   ゲート部固化温度を設定する設定手段と、 前記測定手段からの前記測定温度が前記固化層形成温度
   に達したとき、前記操作手段を介して前記金型への射出
   圧力を上昇制御してから前記ゲート部固化温度までの間
   の温度変化傾向に沿って前記金型への射出圧力を減圧制
   御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。
3. 【請求項３】 前記設定手段は前記成形品の完全固化時
   の温度低下勾配を設定するものであり、前記制御手段は
   前記測定温度の変化が前記温度低下勾配に達したとき前
   記金型による前記成形品の冷却を終了して前記金型の型
   開きを制御するものである請求項２記載の射出成形制御
   装置。