JP3099220B2 - 射出成形機の制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形機の制御方式に
関し、特にバリ、ヒケ、ソリ等の不良発生防止に有効
で、しかもオペレータの操作性を向上させることのでき
る制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂製品の射出成形は、樹脂の
可塑化→充填→保圧→冷却という工程で行われる。良品
質の成形品を得るためには、固定金型と可動金型とから
成る金型の温度や金型内樹脂温度、射出成形機の射出速
度、射出圧力等の制御に加えて、金型に対する型締力や
型開量、すなわち金型パーティング面間の制御や、充填
工程から保圧工程への切換え、すなわちＶ−Ｐ切換えの
タイミング設定が重要である。

【０００３】型締力の制御では、型締力の設定値Ｆ（ト
ン）は、Ｆ＝Ａ・Ｐ／１０００という式にもとづいて算
出されるのが一般的であり、これまでは充填工程と保圧
工程とを含む射出工程、冷却工程での型締力は一定に保
たれている。なお、Ａは成形品投影面積（受圧面積）
（ｃｍ² ）で、Ｐは金型の平均内圧（ｋｇ／ｃｍ² ）で
ある。ところが、このような制御方法において型締力が
高めに設定されていると、金型内に樹脂が充填される前
に金型内にある空気や溶融樹脂から発生するガスが射出
工程末期に金型から排出されずに金型内で圧縮されて残
留することにより、ショートショットやウェルドあるい
は焼け等の不良発生を引き起こす。この場合、オペレー
タは、金型内の空気やガスを排出しやすくするために、
型締力の設定値を下げるように操作するが、設定値を下
げすぎると今度はバリが発生し易くなるという問題が生
ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、充填工程から保
圧工程への切換えについて言えば、切換えの判断はオペ
レータの設定する加熱シリンダ内のスクリュ位置、樹脂
充填時間、スクリュを駆動する射出シリンダの圧力等に
もとづいて行っている。しかしながら、スクリュ位置や
充填時間で切換えを判断する方法では、可塑化された樹
脂の密度、温度がばらついているとスクリュが樹脂の計
量完了位置から保圧工程への切換え位置に移動するまで
の間の樹脂量にばらつきが生じ、金型内に充填される樹
脂量がばらつくという結果が生ずる。一方、射出シリン
ダの圧力で切換えを行う方法では、射出シリンダの圧力
から金型内圧までの間に種々の圧力損失があるために正
確な樹脂量の管理ができないという問題がある。

【０００５】いずれにしても、充填工程から保圧工程へ
の切換えタイミングは、オペレータの経験にもとづいて
設定されているが、この切換えタイミングは成形品の形
状や金型構造によっても変化するため、最適の切換えタ
イミングを設定するのは非常に困難である。

【０００６】次に、保圧工程におけるバリ発生防止対策
について説明する。通常、充填工程から保圧工程に切り
換わった直後から、金型内への樹脂充填はほぼ完了して
いるため、固定金型と可動金型のパーティング面間を開
かせようとする力が発生し、微小の型開量が発生する。
そして、射出圧力によってパーティング面間を開かせよ
うとする力が型締力よりも過大であれば型開量は大きく
なり、結果としてバリが発生する。そのため、オペレー
タは、型締力の設定値を上げたり、射出の条件を射出圧
力が過大にならないように設定値を変更する。

【０００７】ところが、前述したように型締力を射出工
程中一定に保つ方法の場合、むやみに型締力を増加させ
ることは、金型内の空気、ガス逃げを悪化させ、ショー
トショット、ウェルド、焼け等の不良発生の原因とな
る。また、射出の条件を変更する場合もオペレータの経
験に頼ることになり、条件出しに長時間を要することに
なる。更には、仮に良品の条件を見出した後も樹脂、金
型等の温度変動等により最適な射出と型締のバランスが
くずれて不良品を発生する場合もある。

【０００８】以上のような問題点を解決するために、本
発明の主たる課題は、これまでオペレータの経験にもと
づいて行われていた各種設定値の決定及び入力作業をで
きるだけ少なくすることのできる射出成形機の制御方式
を提供することにある。

【０００９】本発明の他の課題は、特に、保圧工程中の
制御を改善してバリやヒケ、ソリ等の不良発生防止に有
効な射出成形機の制御方式を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定プラテン
に取り付けた固定金型と、可動プラテンに取り付けた可
動金型と、前記可動プラテンを駆動して前記固定金型と
前記可動金型との開閉を行うと共に、型締を行う駆動源
とを有し、充填工程から保圧工程を経て一連の成形動作
を行う射出成形機において、前記二つのプラテンに設け
られてこれら二つのプラテンにおけるプラテン間距離Ｌ
を検出するための距離センサと、前記駆動源による締め
付け圧力を型締力として検出するための圧力センサと、
前記距離センサからの距離検出信号と前記圧力センサか
らの前記型締力を表す圧力検出信号等を用いて前記駆動
源を制御する制御部とを有し、該制御部は、樹脂の充填
が開始されると、保圧工程へ切り換えられるまでの間に
前記駆動源を前記プラテン間距離が一定値Ｌｏとなるよ
うに制御する第１のステップと、該第１のステップの終
了後、充填工程から保圧工程への切換え時点あるいはそ
の前後において、前記プラテン間距離が増加して第１の
値Ｌｓに達するまで型締力を所定値に維持するように前
記駆動源を制御する第２のステップと、樹脂充填が進む
結果、前記プラテン間距離が増加して前記第１の値Ｌｓ
に達すると、それ以降の前記プラテン間距離が第２の値
Ｌｅを到達点とする所定の変化パターンＬＰ１に追随す
るように前記駆動源を制御する第３のステップと、該第
３のステップの終了後、前記第２の値Ｌｅを維持するた
めの前記駆動源の制御が行われ、この間型締力の増加分
を監視し、型締力が前記ピーク値から減少し始める時を
検出してその時の型締力を維持するように前記駆動源を
制御する第４のステップとを実行することを特徴とす
る。

【００１１】本発明はまた、固定プラテンに取り付けた
固定金型と、可動プラテンに取り付けた可動金型と、前
記可動プラテンを駆動して前記固定金型と前記可動金型
との開閉を行うと共に、型締を行う駆動源とを有し、充
填工程から保圧工程を経て一連の成形動作を行う射出成
形機において、前記二つのプラテンに設けられてこれら
二つのプラテンにおけるプラテン間距離Ｌを検出する距
離センサと、前記駆動源による締め付け圧力を型締力と
して検出する圧力センサと、前記距離センサからの距離
検出信号と前記圧力センサからの前記型締力を表す圧力
検出信号等を用いて前記駆動源を制御する制御部とを有
し、該制御部は、樹脂の充填が開始されると、保圧工程
に切換えられるまでの間、前記駆動源を前記プラテン間
距離が一定値Ｌ_o となるように制御する第１のステップ
と、前記保圧工程への切換え直後、前記プラテン間距離
が前記一定値Ｌ_o から第２の値Ｌ_e を到達点とする所定
の変化パターンＬＰ２に追随するように前記駆動源を制
御する第２のステップと、前記プラテン間距離が前記第
２の値Ｌ_e に達してからの経過時間を監視し、該経過時
間が所定時間に達するまでの間、前記プラテン間距離が
前記第２の値Ｌ_e を維持するように前記駆動源を制御す
る第３のステップを実行することを特徴とする。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明が適用された射出成形機のうち射出
装置、型締装置の概略図を示している。射出装置におい
ては、ホッパ１１より投入された樹脂を加熱シリンダ１
２内で溶融しながらスクリュ１３で計量、混練し、溶融
樹脂をスクリュ１３の前方に貯留する。貯留された樹脂
は、射出シリンダ１４とピストン１５より成る油圧シリ
ンダ機構によりスクリュ１３を前方、すなわち金型側へ
移動させることによりノズル１６を通して固定金型１７
と可動金型１８とで形成されたキャビティ内に充填され
る。なお射出シリンダ１４には充填、保圧工程に応じて
流出入部１４−１を通して流量あるいは圧力を制御され
た駆動油が出入りする。

【００１３】一方、型締装置は、図示しないフレームに
固定され、固定金型１７を有する固定プラテン２１に対
してリアプラテン２２が４本のタイバー２３（図では２
本のみ図示）を介して固定支持されている。リアプラテ
ン２２に固定された油圧シリンダ２４中には油圧ピスト
ン２５が配設され、この油圧ピストン２５には可動金型
１８を固定された可動プラテン２６が連結されている。
可動プラテン２６は油圧ピストン２５の運動に伴ってタ
イバー２３上をスライド可能に構成されている。すなわ
ち、可動プラテン２６は、図示しない圧力制御弁を通し
て油圧シリンダ２４の流出入部２４−１から駆動油を注
入すると型閉方向に移動し、流出入部２４−２から駆動
油を注入すると型開方向に移動する。

【００１４】油圧シリンダ２４には油圧を型締力として
検出するための圧力センサ２７が設けられており、金型
を閉とした状態で流出入部２４−１側の油圧シリンダ内
の油圧力を、圧力センサ２７の検出値にもとづいて調整
することにより型締力を制御できる。また、固定プラテ
ン２１と可動プラテン２６には、プラテン間距離Ｌを検
出するための距離センサ２８が設けられており、固定金
型１７と可動金型１８の各パーティング面間の微妙な開
き量を測定できるようにしている。なお、ここで言うプ
ラテン間距離とは、上記パーティング面間の距離、いわ
ゆる型開量を含む金型厚または部分的金型厚を意味する
が、その挙動は型開量の挙動とほぼ同じである。

【００１５】なお、射出装置、型締装置は、図示してい
ないが、上記した圧力センサ２７、距離センサ２８の他
に、スクリュ位置を検出するためのスクリュ位置セン
サ、ノズル１６内あるいは金型内の樹脂圧を検出するた
めの樹脂圧センサ、射出シリンダ１４の油圧を検出する
ための射出圧センサ等の各種センサが設けられている。

【００１６】図２，図３はそれぞれ、レーザ方式、渦電
流方式の距離センサの例を示す。図２に示すレーザ方式
の距離センサは、固定プラテン２１に設けたレーザ送受
光用のレーザヘッド２８−１と可動プラテン２６に設け
たレーザ反射用のリフレクタ２８−２とから成り、レー
ザヘッド２８−１から後述する制御部へプラテン間距離
の検出信号が送出される。このようなレーザ方式による
ものは、測定スパンが長く、最大型開量まで測定可能で
あり、レーザヘッド２８−１、リフレクタ２８−２がそ
れぞれ固定金型１７、可動金型１８ではなく、固定プラ
テン２１、可動プラテン２６に設置されているので、金
型を交換したときでも距離センサの調整は不要である。

【００１７】一方、図３に示す渦電流方式のように測定
スパンが短いものであっても、センサ部３１をストロー
ク可変の取り付け台３０に取り付ければ、金型を交換し
た場合には、金型を閉じた状態でセンサ部３１が測定ス
パン内にあるように調節するだけでよい。

【００１８】いずれの方式にしても、センサを金型に直
接取り付ける方法に比べて、金型をセンサ設置のために
特別な構造にする必要が無く、センサを取り付ける構造
を持たない既存の金型でもそのまま使用できるので、金
型交換の作業性が向上し、金型のコストも安くできる。

【００１９】図４は本発明による制御方式を実行するた
めに必要な制御系の構成を示す。この制御系は、プラテ
ン間距離、型締力等を入力するための設定器４１からの
設定信号、圧力センサ２７からの圧力検出信号、距離セ
ンサ２８からのプラテン間距離検出信号、更に前述した
各種センサからの検出信号等にもとづいて射出成形機の
シーケンス処理や関数パターン発生、油圧シリンダ２４
用の圧力制御弁４２への指令値出力等を行うマイクロプ
ロセッシングユニット４３、プラテン間距離、型締力等
のデータを記憶するためのメモリ４４等を有する。な
お、マイクロプロセッシングユニット４３は、タイマに
よる時間監視機能をも有する。

【００２０】図５，図６は図４に示した制御系で実行さ
れる型閉から保圧完了までの制御動作の流れを示すフロ
ーチャート図であり、その間のプラテン間距離Ｌ、型締
力Ｐ、射出速度及び圧力の変化を示す図７をも参照して
制御動作を説明する。

【００２１】ステップＳ１では、成形を開始する前の型
閉動作を行う。ステップＳ２では、従来行われているよ
うに型閉動作を行い、可動プラテン２６の位置の測定、
あるいは圧力センサ２７の検出信号より金型が閉じられ
たことを判断する。この時、固定金型１７、可動金型１
８同士は、これらを閉じるために必要な最低の型締力Ｐ
１しか受けていない。

【００２２】ステップＳ３では、金型が閉じられたとき
のプラテン間距離Ｌをマイクロプロセッシングユニット
４３が初期プラテン間距離Ｌ_o としてメモリ４４に記憶
する。ステップＳ４では樹脂の充填を開始する。

【００２３】充填が始まると、ステップＳ５では、マイ
クロプロセッシングユニット４３が初期プラテン間距離
Ｌ_o を目標値としてこれを維持するように、距離センサ
２８で検出されるプラテン間距離Ｌに応じて圧力制御弁
４２を制御し、これに応じて型締力Ｐが変化する。この
ように、型締力Ｐを変化させてプラテン間距離を初期プ
ラテン間距離Ｌ_o を維持しながら充填を行うと、金型は
閉じるために必要な最低の型締力しか受けていないの
で、金型内に残留していた空気、樹脂により発生するガ
スが排出されやすくなり、しかも初期プラテン間距離Ｌ
_o を目標値としているため、樹脂の充填圧力を受けても
固定金型１７、可動金型１８のパーティング面間が開く
ことは無く、バリの発生はない。このように充填圧力に
応じて型締力Ｐを適宜変化させると、可動金型１８は固
定金型１７に対して、いわばソフトタッチの状態で押し
つけられることとなり、金型から空気、ガスを排出しや
すくしながら、しかもバリの発生を防止することが出来
るという効果が得られる。

【００２４】なお、ステップＳ５に代えて、図８に示す
ステップを実行しても良い。図９をも参照して、ステッ
プＳ４に続いて、樹脂の充填が開始されてから、あらか
じめ定められた型締力Ｐ１を維持するように圧力制御弁
４２を制御する（ステップＳ５−１）。そして、プラテ
ン間距離Ｌを監視し（ステップＳ５−２）、樹脂充填が
進む結果、プラテン間距離Ｌが増加して後述するあらか
じめ定められたプラテン間距離Ｌ_a （但し、Ｌ_a ＞
Ｌ_o ）に達した時に、ステップＳ５−３に移行して該プ
ラテン間距離Ｌ_a を維持するように圧力制御弁４２を制
御しても良い。ステップＳ５−３は、図５のステップＳ
６に続く。

【００２５】また、ステップＳ５は、次のステップでも
良い。樹脂の充填が開始されてから、スクリュの位置を
監視しながら該スクリュがあらかじめ定められた位置に
到達するまで型締力Ｐ１を維持するように圧力制御弁４
２を制御する。そして、前記スクリュがあらかじめ定め
られた位置（第１の位置）に到達するとプラテン間距離
Ｌを監視し、プラテン間距離Ｌがプラテン間距離Ｌ_a に
達すると、このプラテン間距離Ｌ_a を維持するように圧
力制御弁４２を制御しても良い。

【００２６】ステップＳ６では、マイクロプロセッシン
グユニット４３はスクリュ位置センサからの検出信号を
監視し、スクリュが前記第１の位置よりも進んだ所定位
置（第２の位置）まで移動したかどうかの判定動作を行
う。そして、スクリュが所定位置に到達すると、ステッ
プＳ７に移行して、充填工程から保圧工程への切り換え
を行う。ステップＳ８では保圧工程に切り換えられた時
点での型締力Ｐ２をメモリ４４に記憶する。続いて、ス
テップＳ９では、マイクロプロセッシングユニット４３
は記憶された型締力Ｐ２を目標値として圧力制御弁４２
を制御することにより、型締力Ｐを目標値Ｐ２に維持す
る動作を行う。この状態では、金型内への樹脂の充填が
進み、充填工程の終了直前で金型内には更に樹脂が充填
されるため、金型内の圧力が増加して金型は開こうとす
る。これに対して型締力を目標値Ｐ２に維持することに
より、図７に示すように意図的に金型を開かせ、金型内
に充填される樹脂の流動の急激な変化を緩和して、成形
品への歪み等の悪影響を防ぐ、いわばクッション効果が
得られる。

【００２７】このように、スクリュの位置を監視して充
填工程から保圧工程に切換えられたときの型締力を保持
することにより、金型内に入る樹脂の量に応じて型締力
を保持するタイミングを決めることができる。すなわち
樹脂の種類、成形品の形状等によって成形品の不良発生
を防止できる最適なタイミングを探すことができるので
ある。

【００２８】なお、Ｖ−Ｐ切換え動作は、マイクロプロ
セッシングユニット４３において前述した樹脂圧センサ
あるいは射出圧センサの検出信号を監視することにより
行うこともできる。すなわち、充填を開始してからノズ
ル１６内あるいは金型内の樹脂圧が所定値に達したかど
うかをマイクロプロセッシングユニット４３で判定し
て、所定値に達した時にＶ−Ｐ切換えを行う。あるい
は、射出シリンダ１４内の油圧が所定油圧まで上昇した
かどうかを監視して、所定油圧に達した時にＶ−Ｐ切換
えを行うようにしても良い。更に、マイクロプロセッシ
ングユニット４３の持つタイマによる時間監視機能によ
り、充填開始からあらかじめ定められた時間が経過した
ことをもってＶ−Ｐ切換えを行うようにしても良い。加
えて、充填を開始してから型締力を監視してこの型締力
が所定値に達した時に、Ｖ−Ｐ切換えを行うようにして
も良いし、充填を開始してから型締力の変化の微分値を
監視してこの微分値が所定値に達した時に、Ｖ−Ｐ切換
えを行うようにしても良い。

【００２９】ステップＳ８、Ｓ９のように、充填工程か
ら保圧工程に切り換えられた時点の型締力Ｐ２を保持す
る方法に代えて、次の方法を採用しても良い。第１には
スクリュ位置センサの信号でスクリュの位置を監視して
所定位置に到達した時の型締力を保持する。第２には射
出センサの信号で射出シリンダ１４の油圧を監視して、
油圧力が所定値に達した時の型締力を保持する。第３に
は樹脂圧センサの信号でノズル１６あるいは金型の内圧
を監視し、この圧力が所定値に達した時の型締力を保持
する。第４にはマイクロプロセッシングユニット４３の
持つタイマによる時間監視機能により、ステップＳ４に
おける充填開始からの時間経過を監視し、所定時間に達
した時点の型締力を保持する。なお、これらの型締力の
保持はいずれも充填工程から保圧工程に切り換えられる
前に行われる点でステップＳ８、Ｓ９とは異なるが、金
型内にはいる樹脂量に応じて型締力を保持するタイミン
グを決めることができる方法であり、成形品の不良発生
防止に効果がある。また、上記の型締力の保持タイミン
グを決めるためのスクリュの位置、射出シリンダ１４の
油圧、ノズル１６あるいは金型の内圧、タイマによる時
間はそれぞれ、ステップＳ６、Ｓ７で説明した充填工程
から保圧工程への切り換えタイミングを決めるためのス
クリュの位置、射出シリンダ１４の油圧、ノズル１６あ
るいは金型の内圧、タイマによる時間とは異なることは
言うまでも無い。

【００３０】更に、型締力の保持タイミングの設定方法
は、Ｖ−Ｐ切換えを行った後に保圧工程開始からの時間
を監視して、所定時間経過時の型締力を保持するように
しても良い。

【００３１】ステップＳ１０では、樹脂の充填が行われ
ているので金型が開こうとしてプラテン間距離Ｌが増加
する。マイクロプロセッシングユニット４３は、プラテ
ン間距離Ｌがあらかじめ設定されたプラテン間距離の制
御を開始すべき制御開始プラテン間距離Ｌ_s と一致する
かどうかの判定動作を行い、一致するとステップＳ１１
に移行する。

【００３２】ステップＳ１１では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３は、制御開始プラテン間距離Ｌ_s から
あらかじめ定められた制御終了プラテン間距離Ｌ_e まで
その形状が滑らかな関数パターンＬＰ１を発生する。そ
して、この関数パターンＬＰ１で規定される値を目標値
としてプラテン間距離Ｌが関数パターンＬＰ１に追従す
るように圧力制御弁４２を制御して型締力Ｐを調整す
る。

【００３３】関数パターンＬＰ１としては、図１０に実
線で示すようにＬ_e ＞Ｌ_s とする場合には、例えば一次
遅れ関数とし、破線で示すようにＬ_e ＜Ｌ_s とする場合
には、例えば指数関数とする。このように、ステップＳ
１１ではバリが発生しない最大のプラテン間距離を制限
することが設定により可能であるので、バリの発生防止
を実現できる。また、滑らかな変化のパターンで金型内
の樹脂流動の急激な変化を抑制しながらプラテン間距離
を制御するため、金型内のゲート近傍領域とゲートから
離れた遠方領域との圧力差を小さくし、ヒケ、ソリ等の
不良発生を防止することが出来る。

【００３４】更には、制御開始プラテン間距離Ｌ_s 、制
御終了プラテン間距離Ｌ_e 、関数パターンＬＰ１を規定
する時定数Ｔ１の設定次第で関数パターンＬＰ１の形状
を任意に変更することができるので、成形品の肉厚、樹
脂の種類（粘度、温度特性、固化速度等）に応じてオペ
レータが最適な条件を設定することができる。例えば、
樹脂は圧縮性を持っているので、成形品の肉厚が厚い場
合、プラテン間距離Ｌが制御開始プラテン間距離Ｌ_s に
達した後も樹脂は充填されており、Ｌ_e ＞Ｌ_sとして金
型を徐々に開かせる方法をとることができる。逆に、肉
厚が薄いものに対しては、プラテン間距離Ｌが制御開始
プラテン間距離Ｌ_s に達した後の充填は少ないので、Ｌ
_e ＜Ｌ_s として金型を徐々に閉じる方法をとることがで
きる。

【００３５】なお、ΔＬ＝Ｌ_s −Ｌ_e 、時定数Ｔ１の設
定値を複数種類だけ固定値として設定してメモリ４４に
記憶しておき、オペレータは制御開始プラテン間距離Ｌ
_s を設定すると共に、これらの値の中から最適な値を選
択して最適パターンを選定できるようにしても良い。

【００３６】ステップＳ１２では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３が関数パターンＬＰ１で規定された値
が制御終了プラテン間距離Ｌ_e に一致するかどうかの判
定動作を行い、一致すると関数パターンＬＰ１の発生を
終了してステップＳ１３に移行する。

【００３７】なお、ステップＳ５からステップＳ１１
は、次のステップで置き換えられても良い。すなわち、
充填を開始してから保圧工程に切換えられるまでの初期
プラテン間距離Ｌ_o を維持するようにし、充填工程から
保圧工程への切り換え時点で初期プラテン間距離Ｌ_o か
らあらかじめ定められた制御終了プラテン間距離Ｌ_e ま
でその形状が滑らかな関数パターンを発生する。そし
て、この関数パターンで規定される値を目標値としてプ
ラテン間距離Ｌが関数パターンに追従するように圧力制
御弁４２を制御して型締力Ｐを調整する。

【００３８】ステップＳ１３では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３が関数パターンＬＰ１の発生終了時点
から制御終了プラテン間距離Ｌ_e を目標値としてこれを
維持するように、圧力制御弁４２を制御する。この時型
締力Ｐは増加している。

【００３９】ステップＳ１４では、保圧が進むにつれて
金型のゲートシール化が進むので金型内への樹脂の充填
は少なくなり、加えて金型内の樹脂の冷却、固化による
収縮作用により、型締力の増加分△Ｐが徐々に小さくな
り最後にはピーク値に達して減少し始める。その間、マ
イクロプロセッシングユニット４３は、型締力の増加分
△Ｐを監視する。ステップＳ１５では、型締力の増加分
△Ｐがピーク値に達してから負になったかどうかを監視
し、△Ｐが負になったことを検出するとステップＳ１６
に移行する。

【００４０】ステップＳ１６では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３はΔＰが負になった時点の型締力Ｐ３
を測定してメモリ４４に記憶する。ステップＳ１７で
は、型締力Ｐ３を目標値として圧力制御弁４２を制御す
ることにより、型締力をＰ３に維持する制御動作を実行
する。この時、プラテン間距離Ｌは徐々に減少する。

【００４１】ステップＳ１８では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３は、ステップＳ１５でΔＰ＜０を検出
してから所定時間ｔ１が経過したかどうかを監視し、所
定時間ｔ１経過した時点でステップＳ１９に進んで型締
力を上げて射出圧縮を開始する。

【００４２】ところで、最適な射出圧縮開始のタイミン
グについて言えば、そもそも射出圧縮の目的は、成形品
の樹脂の収縮を型締側で補うことにある。この場合、圧
縮のタイミングが早過ぎると樹脂の温度が高く、金型の
ゲートからノズル側への樹脂の逆流が発生したり、金型
内の樹脂が移動することによってヒケが発生する等して
圧縮効果を期待できない。一方、圧縮のタイミングが遅
すぎると、金型内の成形品の表面で固化が進むため全体
に均一な圧力を加えることができない。すなわち、圧縮
力が低いときは固化が進んでいない箇所には圧縮力を伝
達することができず、圧縮力が高いときには固化が進ん
でいる箇所に圧力がかかりすぎて歪みを生ずる。

【００４３】ステップＳ１９では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３が現在の型締力Ｐ３からあらかじめ設
定された最大型締力Ｐ_m までを目標とする一時遅れ関数
パターンＰ_p を発生し、型締力がこの関数パターンＰ_p
に追従するように圧力制御弁４２を制御する。この関数
パターンＰ_p も、前述した関数パターンＬＰ１と同様
に、これを規定している時定数Ｔ_p をオペレータが変更
することで任意に設定することができるし、時定数Ｔ_p
の設定値を複数個固定値としてメモリ４４に記憶させて
おき、オペレータが樹脂の固化強度、成形品の形状等に
応じて最適なパターンとなるように選定できるようにし
ても良い。あるいは、この関数パターンＰ_p は、マイク
ロプロセッシングユニット４３の処理能力次第では、も
っと単純な関数、例えば一次関数でも良い。

【００４４】このようにして、本発明による射出圧縮で
は、駆動源の追随しやすい上昇パターンにしたがって型
締力が変化するように制御され、樹脂の冷却、固化に伴
う収縮分を圧縮動作により理想的に補うことができる。
しかも、上昇パターンは、成形品の形状や固化速度に応
じて任意に設定変更可能である。

【００４５】ステップＳ２０では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３は、型締力Ｐが関数パターンＰ_p で規
定された値Ｐ_m と一致するかどうか監視し、一致すると
ステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１では、型締
力Ｐ_m を目標値として圧力制御弁４２を制御することに
より、保圧工程、冷却工程が終了するまで型締力をＰ_m
に維持する制御動作を実行する。以上で１回の成形サイ
クルが終了する。

【００４６】なお、図１１に示すように、ステップＳ１
２においてプラテン間距離Ｌが制御終了プラテン間距離
Ｌ_e に達してから、所定時間ｔ２だけ制御終了プラテン
間距離Ｌ_e を維持する制御動作を実行して終了するよう
にしても良い。

【００４７】また、図１２に示すように、ステップＳ１
５において型締力の増加分ΔＰがピーク値に達してから
負になったことを検出した後、型締力を監視しながら制
御終了プラテン間距離Ｌ_e を維持する動作を続け、型締
力がＰ３よりも低いＰ４まで低下した時にこの型締力Ｐ
４を保持する制御動作を実行して終了するようにしても
良い。

【００４８】図１３、図１４を参照して、本発明の第２
の実施例について説明する。図１３において、ステップ
Ｓ１〜ステップＳ７までは、実質上、図５と同じなので
説明は省略する。

【００４９】ステップＳ８´では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３は、充填工程から保圧工程への切り換
えが行われると、制御開始プラテン間距離Ｌ_o から制御
終了プラテン間距離Ｌ_e までその形状が滑らかな関数パ
ターンＬＰ２を発生する。そして、この関数パターンＬ
Ｐ２で規定される値を目標値としてプラテン間距離Ｌが
関数パターンＬＰ２に追従するように圧力制御弁４２を
制御して型締力Ｐを調整する。この時、金型内に残留し
ている空気や樹脂から発生するガスを積極的に排出する
ために、型締力Ｐは急激に減少する。

【００５０】関数パターンＬＰ２は、図１０で説明した
のと同様に設定すれば良い。前述したように、制御開始
プラテン間距離Ｌ_o 、制御終了プラテン間距離Ｌ_e 、関
数パターンＬＰ２を規定する時定数Ｔ２の設定次第で関
数パターンＬＰ２の形状を任意に変更することができる
ので、成形品の肉厚、樹脂の種類（粘土、温度特性、固
化速度等）に応じてオペレータが最適な条件を設定する
ことができる。例えば、成形品の肉厚が厚い場合や金型
内に樹脂を充填する速度が遅い場合、金型内に残留して
いる空気や樹脂から発生するガスは逃げやすいので、図
１５（ａ）に示すように、時定数Ｔ２を長くして金型を
ゆっくり開かせる方法をとることができる。逆に、成形
品の肉厚が薄い場合や金型内に樹脂を充填する速度が速
い場合、金型内に残留している空気や樹脂から発生する
ガスは逃げにくいので、図１５（ｂ）に示すように、時
定数Ｔ２を短くして金型を速く開かせる方法をとること
ができる。

【００５１】ステップＳ９´では、マイクロプロセッシ
ングユニット４３が関数パターンＬＰ２で規定された値
が制御終了プラテン間距離Ｌ_e に一致するかどうかの判
定動作を行い、一致すると関数パターンＬＰ２の発生を
終了してステップＳ１０´に移行する。

【００５２】ステップＳ１０´では、マイクロプロセッ
シングユニット４３が関数パターンＬＰ２の発生終了時
点から制御終了プラテン間距離Ｌ_e を目標値としてこれ
を維持するように、圧力制御弁４２を制御する。

【００５３】ステップＳ１０´では、金型内の樹脂圧に
応じて型締力が増加あるいは減少する。すなわち、ステ
ップＳ１０´で金型内の樹脂圧が高まるような保圧の設
定をすれば、金型が開く力が発生するので制御終了プラ
テン間距離Ｌ_e を維持するために型締力は増加する。逆
に、金型内の樹脂圧が高くなるような設定をしなけれ
ば、金型のゲートシール化が進むので金型内への樹脂の
充填は少なくなり、加えて金型内の樹脂の冷却、固化に
よる収縮作用により型締力は減少する。その間、ステッ
プＳ１１´では、マイクロプロセッシングユニット４３
がステップＳ９´のＬ_e ＝ＬＰ２の時点でタイマ動作を
開始してから所定時間ｔ３が経過したかどうかを監視
し、所定時間ｔ３が経過した時点でステップＳ１２´に
移行する。

【００５４】ステップＳ１２´では、マイクロプロセッ
シングユニット４３は所定時間ｔ３経過時点の型締力Ｐ
５を測定してメモリ４４に記憶する。ステップＳ１３´
では、型締力Ｐ５を目標値として圧力制御弁４２を制御
することにより、型締力をＰ５に維持する制御動作を実
行する。以上で１回の成形サイクルが終了する。この実
施例でも、第１の実施例と同様に、ステップＳ１０´以
降は、保圧工程が進むにつれて増加する型締力の増加分
を監視し、型締力がピーク値から減少し始める時を検出
してその時の型締力を維持するようにしても良い。ま
た、保圧工程が進むにつれて変化する型締力を監視し、
該型締力がピーク値に達してから減少し始めて、所定値
まで減少した時にその時の型締力を維持するようにして
も良い。

【００５５】なお、本例では油圧式成形機の例を示して
いるが、本発明はディスク成形機や電動成形機にも応用
可能であり、電動式の場合には制御すべき因子を、圧力
だけでなく、圧力を電流やトルクに対応させることで制
御可能であることは言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば次のような効果が得られる。距離センサを、金型では
なく固定プラテン、可動プラテンに設置したことによ
り、金型交換の作業性を向上させることが出来るだけで
なく、金型の構造を単純にすることができ、しかも金型
にかかるコストを低減化できる。

【００５７】射出工程中のプラテン間距離の制御、型締
力の制御により、充填工程、保圧工程の設定を単純化で
き、オペレータの経験に頼ることなく良品のための条件
出しを実現でき、そのための時間も短縮できる。

【００５８】成形品のバリ、ヒケ、ソリ、歪等の不良発
生を無くすることができる。

【００５９】毎ショット安定した型開量、型締力の挙動
を実現でき、成形品のショット間ばらつきを少なくする
ことができる。樹脂、金型温度、油圧シリンダの駆動油
温度の変動による成形品への影響を少なくすることがで
きる。良品を得るための最低の射出圧力、及び型締力を
実現できるので、エネルギー消費を少なくできる。

【００６０】成形品にとって最適な圧力で成形できるの
で、成形機、金型の寿命が延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された射出成形機の内射出装置、
型締装置の概略構成を示した図である。

【図２】本発明で使用される距離センサの一例を説明す
るための図である。

【図３】本発明で使用される距離センサの他の例を説明
するための図である。

【図４】本発明による制御系の概略構成を示したブロッ
ク図である。

【図５】本発明の第１の実施例による制御動作の前半部
分を説明するためのフローチャート図である。

【図６】本発明の第１の実施例による制御動作の後半部
分を説明するためのフローチャート図である。

【図７】本発明の第１の実施例による制御動作の過程に
おけるプラテン間距離、型締力、射出速度・圧力の変化
を示した図である。

【図８】本発明による制御動作の前半部分の一部の変形
例を説明するためのフローチャート図である。

【図９】図８に示された変形例における制御動作の過程
におけるプラテン間距離、型締力、射出速度・圧力の変
化を部分的に示した図である。

【図１０】本発明により発生されるプラテン間距離規定
のための関数パターンＬＰ１の例を示した図である。

【図１１】本発明の変形例における制御動作の過程にお
けるプラテン間距離、型締力、射出速度・圧力の変化を
部分的に示した図である。

【図１２】本発明の他の変形例における制御動作の過程
におけるプラテン間距離、型締力、射出速度・圧力の変
化を部分的に示した図である。

【図１３】本発明の第２の実施例による制御動作を説明
するためのフローチャート図である。

【図１４】本発明の第２の実施例による制御動作の過程
におけるプラテン間距離、型締力、射出速度・圧力の変
化を示した図である。

【図１５】本発明により発生されるプラテン間距離規定
のための関数パターンＬＰ２の例を示した図である。

【符号の説明】

１１ ホッパ １２ 加熱シリンダ １３ スクリュ １４ 射出シリンダ １５ ピストン １６ ノズル １７ 固定金型 １８ 可動金型 ２１ 固定プラテン ２２ リアプラテン ２３ タイバー ２４ 油圧シリンダ ２５ 油圧ピストン ２６ 可動プラテン ２７ 圧力センサ ２８ 距離センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−100894（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−205235（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−216205（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定プラテンに取り付けた固定金型と、
   可動プラテンに取り付けた可動金型と、前記可動プラテ
   ンを駆動して前記固定金型と前記可動金型との開閉を行
   うと共に、型締を行う駆動源とを有し、充填工程から保
   圧工程を経て一連の成形動作を行う射出成形機におい
   て、 前記二つのプラテンに設けられてこれら二つのプラテン
   におけるプラテン間距離Ｌを検出するための距離センサ
   と、 前記駆動源による締め付け圧力を型締力として検出する
   ための圧力センサと、 前記距離センサからの距離検出信号と前記圧力センサか
   らの前記型締力を表す圧力検出信号等を用いて前記駆動
   源を制御する制御部とを有し、該制御部は、 樹脂の充填が開始されると、保圧工程へ切り換えられる
   までの間に前記駆動源を前記プラテン間距離が一定値Ｌ
   ｏとなるように制御する第１のステップと、 該第１のステップの終了後、充填工程から保圧工程への
   切換え時点あるいはその前後において、前記プラテン間
   距離が増加して第１の値Ｌｓに達するまで型締力を所定
   値に維持するように前記駆動源を制御する第２のステッ
   プと、 樹脂充填が進む結果、前記プラテン間距離が増加して前
   記第１の値Ｌｓに達すると、それ以降の前記プラテン間
   距離が第２の値Ｌｅを到達点とする所定の変化パターン
   ＬＰ１に追随するように前記駆動源を制御する第３のス
   テップと、 該第３のステップの終了後、前記第２の値Ｌｅを維持す
   るための前記駆動源の制御が行われ、この間型締力の増
   加分を監視し、型締力が前記ピーク値から減少し始める
   時を検出してその時の型締力を維持するように前記駆動
   源を制御する第４のステップとを実行することを特徴と
   する射出成形機の制御方式。
2. 【請求項２】 請求項１記載の射出成形機の制御方式に
   おいて、前記第４のステップに代えて、前記プラテン間
   距離が前記第２の値Ｌｅに達してからの経過時間を監視
   し、該経過時間が所定時間に達するまでの間、前記プラ
   テン間距離が前記第２の値Leを維持するように前記駆動
   源を制御するステップを実行することを特徴とする射出
   成形機の制御方式。
3. 【請求項３】 請求項１記載の射出成形機の制御方式に
   おいて、前記第４のステップに代えて、前記第３のステ
   ップの終了後、前記第２の値Leを維持するための前記駆
   動源の制御が行われ、この間型締力を監視し、該型締力
   が前記ピーク値に達してから減少し始めて、所定値まで
   減少した時にその時の型締力を維持するように前記駆動
   源を制御するステップを実行することを特徴とする射出
   成形機の制御方式。
4. 【請求項４】 固定プラテンに取り付けた固定金型と、
   可動プラテンに取り付けた可動金型と、前記可動プラテ
   ンを駆動して前記固定金型と前記可動金型との開閉を行
   うと共に、型締を行う駆動源とを有し、充填工程から保
   圧工程を経て一連の成形動作を行う射出成形機におい
   て、 前記二つのプラテンに設けられてこれら二つのプラテン
   におけるプラテン間距離Ｌを検出する距離センサと、 前記駆動源による締め付け圧力を型締力として検出する
   圧力センサと、 前記距離センサからの距離検出信号と前記圧力センサか
   らの前記型締力を表す圧力検出信号等を用いて前記駆動
   源を制御する制御部とを有し、該制御部は、 樹脂の充填が開始されると、保圧工程に切換えられるま
   での間、前記駆動源を前記プラテン間距離が一定値Ｌｏ
   となるように制御する第１のステップと、 前記保圧工程への切換え直後、前記プラテン間距離が前
   記一定値Loから第２の値Ｌｅを到達点とする所定の変化
   パターンＬＰ２に追随するように前記駆動源を制御する
   第２のステップと、 前記プラテン間距離が前記第２の値Ｌｅに達してからの
   経過時間を監視し、該経過時間が所定時間に達するまで
   の間、前記プラテン間距離が前記第２の値Ｌｅを維持す
   るように前記駆動源を制御する第３のステップを実行す
   ることを特徴とする射出成形機の制御方式。
5. 【請求項５】 固定プラテンに取り付けた固定金型と、
   可動プラテンに取り付けた可動金型と、前記可動プラテ
   ンを駆動して前記固定金型と前記可動金型との開閉を行
   うと共に、型締を行う駆動源とを有し、充填工程から保
   圧工程を経て一連の成形動作を行う射出成形機におい
   て、 前記二つのプラテンに設けられてこれら二つのプラテン
   におけるプラテン間距離Ｌを検出するための距離センサ
   と、 前記駆動源による締め付け圧力を型締力として検出する
   ための圧力センサと、スクリュ位置を検出するためのス
   クリュ位置センサと、 前記距離センサからの距離検出信号と前記圧力センサか
   らの前記型締力を表す圧力検出信号、前記スクリュ位置
   センサからの位置検出信号等を用いて前記駆動源を制御
   する制御部とを有し、該制御部は、 樹脂の充填が開始されると、型締力をあらかじめ定めら
   れた値に維持するように前記駆動源を制御すると共に、
   前記プラテン間距離を監視してあらかじめ定められたプ
   ラテン間距離Ｌａに達するとスクリュ位置が所定位置に
   達するまで該プラテン間距離Ｌａを維持するように前記
   駆動源を制御する第１のステップと、 前記スクリュ位置が前記所定位置に達すると充填工程か
   ら保圧工程への切換えを行うと共に、前記プラテン間距
   離Laを維持する制御から型締力の制御に切換え、前記プ
   ラテン間距離が増加して第１の値Ｌｓに達するまで型締
   力を所定値に維持するように前記駆動源を制御する第２
   のステップと、 樹脂充填が進む結果、前記プラテン間距離が増加して前
   記第１の値Ｌｓに達すると、それ以降の前記プラテン間
   距離が第２の値Ｌｅを到達点とする所定の変化パターン
   ＬＰ１に追随するように前記駆動源を制御する第３のス
   テップと、 該第３のステップの終了後、前記第２の値Ｌｅを維持す
   るための前記駆動源の制御が行われ、この間型締力の増
   加分を監視し、型締力が前記ピーク値から減少し始める
   時を検出してその時の型締力を維持するように前記駆動
   源を制御する第４のステップとを実行することを特徴と
   する射出成形機の制御方式。
6. 【請求項６】 請求項５記載の射出成形機の制御方式に
   おいて、前記第１のステップに代えて、樹脂の充填が開
   始されると、スクリュの位置を監視しながら該スクリュ
   の位置があらかじめ定められた位置に到達するまで一定
   の型締力を維持するように前記駆動源を制御し、前記ス
   クリュがあらかじめ定められた値に到達すると前記プラ
   テン間距離を監視してあらかじめ定められたプラテン間
   距離Ｌａに達するとスクリュ位置が所定位置に達するま
   で該プラテン間距離Ｌａを維持するように前記駆動源を
   制御するステップを実行することを特徴とする射出成形
   機の制御方式。
7. 【請求項７】 請求項５あるいは６記載の射出成形機の
   制御方式において、前記第４のステップに代えて、前記
   プラテン間距離が前記第２の値Ｌｅに達してからの経過
   時間を監視し、該経過時間が所定時間に達するまでの
   間、前記プラテン間距離が前記第２の値Leを維持するよ
   うに前記駆動源を制御するステップを実行することを特
   徴とする射出成形機の制御方式。
8. 【請求項８】 請求項５あるいは６記載の射出成形機の
   制御方式において、前記第４のステップに代えて、前記
   第３のステップの終了後、前記第２の値Leを維持するた
   めの前記駆動源の制御が行われ、この間型締力を監視
   し、該型締力が前記ピーク値に達してから減少し始め
   て、所定値まで減少した時にその時の型締力を維持する
   ように前記駆動源を制御するステップを実行することを
   特徴とする射出成形機の制御方式。