JP3560221B2 - 射出成形制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形制御装置および制御方法に係り、特に、成形異常を判別できる射出成形装置および制御方法に関する。
【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成形品を成形加工する射出成形装置では、その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。
このような射出成形装置にあっては、成形異常時に発生し易い金型破損を防止したり射出工程の無駄を省くために、成形の正常や異常を早期に判別できることが必要である。
【０００３】
さらに、金型から成形品を取り出す温度が高いと取り出し後の成形品に変形が発生するし、その取り出し温度が低すぎると１個当りの成形（ショット）に時間がかかり過ぎることになり、成形品の金型取り出し温度の設定も重要である。
ところが、成形工程中の成形異常を早期に把握するための要素や、成形品を金型から取り出し決定要素には、次のような不安定要因が多くある。
【０００４】
すなわち、溶融樹脂の金型内への射出時間や圧力、射出成形機のスクリュー位置やこれによる射出圧力、そのスクリュー位置と型内圧との関係等である。
そして、射出成形工程の正常や異常を早期に判別するには、特に、溶融樹脂の金型内への射出時間や圧力、金型内の成形品の温度や圧力の関係について、予め良品成形時の値を基準値として記憶しておき、各射出成形時の値がその基準値に対して任意に定められた好ましい範囲内にあるか否かによっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した射出成形における成形正常や異常の判別において、例えば、成形品の肉厚が厚いとその冷却時の樹脂温度が変化する場合があり、圧力センサーで測定した圧力値自体は正確であっても金型内の実際の成形品に「ひげ」等の不良が出易く、測定した圧力値が金型内の成形品の状態を適切に反映していなかった。
【０００６】
他方、金型内の成形品の温度を測定する温度センサーについても、（１）赤外線温度センサ等のように被測定体からの放射熱を介して温度を測定するセンサーや、（２）熱電対等のように熱転写によるセンサーがあるが、前者（１）は色により感度が変わるとか受感温度領域が狭く、絶対温度との誤差が大きいし、後者（２）も熱転写形であることから金型内で樹脂が満ぱいにならないと正確な温度測定が困難である欠点がある。
このように、上述した射出成形における成形の正常や異常を迅速かつ正確に判別するには、圧力センサーおよび温度センサーの使い方について、特段の工夫が必要とされていた。
【０００７】
本発明はそのような状況の下になされたもので、射出成形中の成形品について厚みが薄い成形品から厚い成形品まで確実に成形良否の判別ができるうえ、射出ゲート付近の不良、バリ、ひけ等があっても成形良否を確実に判別できる射出成形制御装置および制御方法の提供を目的とする。
【０００８】
【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に係る射出成形制御装置は、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射出された溶融樹脂を成形加工する金型１０１の開閉操作を行う操作手段１０２と、その金型１０１内の成形品の温度を測定する温度測定手段１０３と、その金型１０１内の成形品の型内圧力を測定する圧力測定手段１０４と、測定されたその型内圧力の積分値を演算する積分演算手段１０５と、少なくとも、その成形品の成形過程における金型内の基準圧力積分値および基準温度を予め記憶する記憶手段１０６と、その操作手段１０２を介して射出成形機１００および金型１０１を制御する制御手段１０７であって、演算されたその圧力積分値および測定温度をそれら基準圧力積分値および基準温度とを射出開始後に比較し、予め設定された圧力積分値許容範囲および温度許容範囲からその型内圧力の積分値および成形品の温度が外れるとき成形異常と判別する制御手段１０７とを具備している。
【０００９】
しかも、本発明は、測定温度に基づき金型１０１内の成形品の温度ピークを検出する温度ピーク検出手段１０８を有し、その温度ピーク検出まではその圧力積分値が基準圧力積分値の許容範囲から外れるとき成形異常と判別し、その温度ピーク検出以降は基準温度の許容範囲からその測定温度が外れるとき成形異常と判別するよう制御手段１０７が形成さ れている。
【００１０】
さらに、本発明は、測定温度の温度積分値を演算するよう上記積分演算手段１０５を形成し、成形過程における金型内の基準温度積分値を予め記憶するよう上記記憶手段１０６を形成し、その温度ピーク検出以降、温度積分値と基準温度積分値とを比較し、予め設定された温度積分値許容範囲からその温度積分値が外れるとき成形異常と判別するよう上記制御手段１０７を形成することも可能である。
【００１１】
そして、本発明に係る射出成形制御方法は、射出成形機から溶融樹脂を金型内へ射出開始後、所定の期間内におけるその金型内の型内圧力の積分値およびその金型内の成形品の温度を検出し、それら圧力積分値および測定温度を成形過程における金型内の基準圧力積分値および基準温度とを比較し、予め設定された圧力積分値許容範囲と温度許容範囲からそれら圧力積分値および測定温度が外れるとき成形異常と判別する構成である。
【００１２】
しかも、本発明の制御方法は、上記金型内の成形品の温度の温度ピーク検出までは、その圧力積分値が基準圧力積分値の許容範囲から外れるとき成形異常と判別し、その温度ピーク検出以降は、その測定温度がその基準温度の許容範囲から外れるとき成形異常と判別する構成である。
【００１３】
さらに、本発明の制御方法は、上記金型内の成形品の温度の温度ピーク検出以降、成形品の温度の積分値を検出して成形品の成形過程における金型内の基準温度積分値を比較し、予め設定された温度積分値許容範囲からこの温度積分値が外れるとき成形異常と判別する構成も可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明に係る射出成形制御装置を説明する前に、この射出成形制御装置を含めた射出成形装置を説明し、この射出成形制御装置を説明する過程で本発明に係る射出制御方法も説明する。
【００１５】
図２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る。
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。
【００１６】
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で実施でき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。
【００１７】
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の外周にはホッパ１５が配置されており、このホッパ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の前進によってその溶融樹脂がノズル５から金型１０１へ加圧射出されるようになっている。
【００１８】
金型１０１は固定型１７と可動型１９から形成されており、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が形成されており、固定型１７に設けたスプルー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。
【００１９】
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内の成形品の表面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へ出力する型内圧力センサ２９が、測定部をキャビティ２１内に向けて配置されている。
【００２０】
図２では、便宜上、成形品温度センサ２７や型内圧力センサ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。
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いる。
【００２１】
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。
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および型締めシリンダ２３を操作して射出操作、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、本発明に係る射出成形制御装置１１を説明する。
図３は本発明に係る射出成形制御装置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、検出、比較、表示および操作の主要部をなすもので、ＣＰＵ３１ａ、このＣＰＵ３１ａ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／Ｏ（入出力部）３１ｃを有するマイクロコンピュータからなり、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り、上述した図１の温度測定手段１０３に相当する。
例えば、図２の成形品温度センサ２７からの成形品温度を２０ｍｓ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、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、上述した図１中の圧力測定手段１０４に相当する。
例えば、図２の型内圧力センサ２９および射出圧力センサ１３からの圧力測定信号を２０ｍｓ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、後述する基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）等の基準データを決定するために、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る。
基準圧力積分値は、良品としての成形品の成形過程において得られる金型内の成形品圧力の積分値であり、例えば後述する図４のように射出開始点から温度ピークＡまでの値である。
【００２７】
温度ピークＡは、成形品の成形過程において得られる成形品の温度ピークＡ（最高温度）であり、例えば図４中のＡ点における温度である。なお、図４中の曲線は良品としての成形品の表面温度変化を示しており、同図中のＡ点は良品成形時のピーク温度である。
基準温度積分値は、良品としての成形品の成形過程における、金型１０１内の成形品の温度の積分値であり、例えば図４中において温度ピークＡから基準冷却温度ＴＢまでの基準積分値である。
【００２８】
区間点基準温度は、図４に示すように、温度ピークＡ点経過後の冷却過程において、所定の区間点毎ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４〜ｔｎ＋１……における良品としての成形品温度である。
基準温度低下勾配（ΔＴ）は、成形品や金型１０１の形状や材料等によって左右されない成形品取り出し可能な上限温度である基準冷却温度（図４中の符号ＴＢ）を経過した後、良品としての成形品の温度低下勾配である。
【００２９】
なお、基準冷却温度ＴＢは、金型内の成形品の収縮分を補給して溶融樹脂の充填を良好するために加える保圧の完了点（保圧完了点）から、金型内の成形品が完全に固化するまでの完全固化点までの期間が好ましい。
【００３０】
これらの基準データは、上述した予備成形において型内圧力センサ２９や成形品温度センサ２７を介して得られた測定圧力や測定温度の変化に基づき、後述する制御部３１によって検出される。
【００３１】
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予め格納して実行可能に構成しても良いが、良品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。
【００３２】
学習データ記憶部３９は、制御部３１の管理下で、上述した基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）を記憶する他、圧力積分値許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却温度を記憶するもので、図１中の記憶手段１０６に対応する。
ここで、圧力積分値許容範囲は、実際の本成形加工時の金型１０１内の成形品の圧力積分値と上述した基準圧力積分値との許容偏差や許容比であり、正常な成形加工の得られる範囲を示すものである。
【００３３】
温度積分値許容範囲は、実際の本成形加工時の金型１０１内の成形品の温度積分値と基準温度積分値との許容偏差や許容比であり、正常な成形加工の得られる範囲を示すものである。
さらに、冷却温度許容範囲は、実際の本成形加工時の金型１０１内の成形品の測定温度と区間点基準温度との許容偏差や許容比であり、正常な成形加工の得られる範囲を示すものである。
【００３４】
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、上述した圧力積分値許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却温度の他、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１１０に対応する。
【００３５】
表示部４３は、学習データ記憶部３９に格納された基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）、圧力積分値許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却温度、温度測定部３３や圧力測定部３５からの測定温度や測定圧力、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１１１に対応する。
【００３６】
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１０１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。
射出操作部４７は、図２中の射出成形機１００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や型締めシリンダ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４７および駆動部９、２５が図１中の操作手段１０２に相当する。
【００３７】
警報出力部４９は、後述するように制御部３１が成形異常と判別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き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。
【００３８】
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へ出力して、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および型締めシリンダ２３を操作し、射出圧力や型締め型開きを制御するもので、射出操作や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。
【００３９】
すなわち、制御部３１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１０１を１回又は任意の回数予備操作し、温度測定部３３や圧力測定部３５からの測定温度や測定圧力に基づき、良品成形時の基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）を検出（演算）して学習データ記憶部３９へ格納したり読み出す機能の他、設定部４１から設定された圧力積分値許容範囲、温度許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却温度を学習データ記憶部３９へ格納したり読み出す機能を有し、図１中の制御手段１０７に相当する。
【００４０】
また、これら圧力積分値許容範囲、温度許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲、基準冷却温度は、設定部４１からの設定の他、予備成形によって得られた基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）から求めることも可能である。
【００４１】
例えば、良品の予備成形時において時間経過に伴って変化する個々の測定圧力や測定温度の最大値と最小値や、これら最大値および最小値に対して設定部４１から予め設定したプラス又はマイナスの補正値又は補正関数で補正した値から許容範囲を形成することも可能である。
【００４２】
これ以外にも平均値を求めそれに対してある幅、例えば圧力については±０．８ＭＰａ、温度については±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幅を決定する手法もある。いずれも、制御部３１によって自動的に演算すれば良い。
【００４３】
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を本成形操作したとき、温度測定部３３から得られた測定温度から温度ピークＡを検出し、圧力測定部３５から得られた測定圧力を射出開始点から積分し、温度ピークＡを検出したときの圧力積分値を学習データ記憶部３９に格納された基準圧力積分値と比較し、金型１０１内の成形品の圧力積分値が許容範囲内にあるとき、成形加工操作の正常制御を行う一方、その許容範囲を超えて外れるとき、成形品が異常品であると判別して警報出力部４９から警報信号を出力する機能を有している。
【００４４】
すなわち、制御部３１は図１中の温度ピーク検出装置１０８および積分演算手段１０５としても機能する。なお、本成形時の温度ピークは図４のＡ点（良品時の温度ピーク）とは一致しない場合があることはいうまでもない。
また、制御部３１は、それら成形品の成形異常を判別したとき、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。
【００４５】
一般的に、成形品のスプルー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から、スプルー部が固化した後に射出圧力をゼロにすれば良い。
【００４６】
また、制御部３１は、温度ピークＡ検出以降において、金型１０１を順次冷却制御する一方、金型１０１内の成形品の測定温度につき所定区間点毎ｔ１〜ｔｎ＋１……に区間点基準温度と比較し、測定温度が冷却温度許容範囲内にあれば正常な成形加工制御し、測定温度が冷却温度許容範囲から外れれば成形品が異常であると判別して、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。
【００４７】
制御部３１は、温度ピークＡ検出時から金型１０１内の成形品の測定温度を積分し、例えば基準冷却温度ＴＢ点において学習データ記憶部３９に格納された基準温度積分値とを比較し、温度積分値が許容範囲内にあるとき、成形加工操作の正常制御を行う一方、許容範囲を超えて外れるとき、成形品が異常品であると判別する機能を有している。制御部３１は測定温度の積分演算手段１０５としても機能する。
【００４８】
制御部３１は、基準冷却温度ＴＢへの到達以降において、区間点毎に金型１０１内の成形品の測定温度につき温度低下勾配（Δｔ）を算出して基準温度低下勾配（ΔＴ）と比較し、温度低下勾配（Δｔ）が基準温度低下勾配（ΔＴ）に達して低下した区間点で、金型１０１における成形品の冷却が終了したと判別して冷却終了信号を出力し、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。すなわち制御部３１は図１の温度勾配算出手段１０９としても機能する。
【００４９】
次に、このような本発明に係る射出成形制御装置の動作を図４を用いて簡単に説明する。
図４は、本発明に係る射出成形制御装置における動作特性図であり、縦軸が金型１０１内の成形品の圧力および温度を、横軸が時間を示しており、実曲線が良品としての成形品の温度推移を示している。
【００５０】
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、予備成形加工に応じて温度測定部３３や圧力測定部３５から測定温度や測定圧力が得られるので、これらの測定温度や測定圧力に基づき制御部３１が基準圧力積分値、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）を検出して学習データ記憶部３９へ格納する。
【００５１】
なお、圧力積分値許容範囲、温度許容範囲、温度積分値許容範囲、冷却温度許容範囲および基準冷却温度は、予め設定して学習データ記憶部３９へ格納しておく。
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へ取込まれる。
【００５２】
制御部３１はこれら測定温度に基づき温度ピークＡを検出するとともに、金型内の圧力積分値を射出開始点から温度ピークＡ検出時まで演算し、圧力積分値と学習データ記憶部３９に格納された基準圧力積分値とを温度ピークＡ検出時点で比較し、圧力積分値がその許容範囲内にあるとき、制御部３１が成形加工操作の正常制御を行い、許容範囲を超えて外れていれば、制御部３１が成形品が異常と判別して警報出力部４９から警報信号を出力する。
【００５３】
すなわち、温度ピークＡ検出時では測定圧力の積分値に基づき成形異常を判別する。
制御部３１は、それら異常成形を判別すると、射出操作部４７を介して図２中の駆動部９を制御して金型１０１内の射出圧力を減圧して安全域に変更制御する。
【００５４】
制御部３１は、温度ピークＡ到達から基準冷却温度ＴＢまでの間において、金型１０１内の成形品の測定温度につき所定区間点毎ｔ１〜ｔ３に測定温度について学習データ記憶部３９に格納された区間点基準温度と比較し、その測定温度が同じく学習データ記憶部３９に格納された冷却温度許容範囲内にあれば正常な成形加工制御し、測定温度が冷却温度許容範囲から外れれば異常な成形加工として判別し、警報出力部４９から警報信号を出力する。すなわち、温度ピーク以降は、測定温度に基づく成形異常を判別するものである。
【００５５】
制御部３１は、温度ピークＡ検出時から、基準冷却温度ＴＢまで測定温度を積分演算し、この積分値と学習データ記憶部３９に格納された温度積分値許容範囲とを比較し、それが許容範囲内であれば正常な成形加工と判別し、許容範囲から外れれば異常な成形加工と判別する。
【００５６】
さらにまた、制御部３１は、基準冷却温度ＴＢへの到達以降において、金型１０１内の成形品の測定温度につき、上述した区間点毎に温度低下勾配（Δｔｎ−２、Δｔｎ−１、Δｔｎ）を算出して各々基準温度低下勾配（ΔＴ）と比較し、それが基準温度低下勾配（ΔＴ）に達して低下したとき、金型１０１における成形品の冷却が終了したと判別して冷却終了信号を出力するとともに、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。
【００５７】
このように本発明の射出成形制御装置では、本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の圧力および温度に基づき、射出開始点からの圧力積分値を演算して温度ピークＡ検出時点すなわち金型１０１内の満ぱい時点で基準圧力積分値と比較し、それが圧力積分値許容範囲から外れるとき成形異常と判別するので、予め適当な良品についての基準圧力積分値および圧力積分値許容範囲を設定しておけば、本成形加工時の溶融樹脂の充填後、当該ショットの過程で速く、確実に成形品の良否判別が可能となり、不良品の発生を低く抑えることができる。
【００５８】
また、金型１０１内の成形品の圧力の積分値を演算して判別するから、例えば型内圧力センサ２９の測定圧力をある程度の期間的要因として使用するので、圧力積分値が金型１０１内の成形品の状態変化と一致し易くなり、個々のショットにおける測定圧力値を適切に反映した異常判別が可能となる。
ところで、上述した金型１０１内の成形品の温度ピークＡは、連続する複数の測定温度点から検出し、ノイズ等による誤検出を防ぐことが好ましい。
【００５９】
また、温度ピークＡ検出以降については、本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の温度を区間点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……毎にその基準温度と比較し、それが冷却温度許容範囲から外れるとき成形異常と判別するので、各区間点について予め適当な良品についての基準温度および温度許容範囲を設定すれば、たとえ成形品温度センサ２７の測定感度が多少ばらついても射出過程に比べてある程度時間的経過があるし、成形品温度センサ２７が金型１０１内で成形品に確実に接触するから、本成形加工時に温度ピークＡに達した直後の金型１０１内の成形品の冷え方の不良を確実かつ速く判別できる。
【００６０】
しかも、金型１０１内の成形品の温度について、温度ピークＡに達してから、所定区間点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……毎に基準温度と比較するから、基準値としての区間点基準温度データ量が少なく、学習データ記憶部３９の容量が小さくて済むうえ、制御部３１の処理も高速となる。
特に、成形品の温度が温度ピークＡに達してから保圧完了点、例えば２秒間ぐらいの形成品温度が成形の良否に大きく影響するから、この期間を所定の区間点毎に基準温度データと比較することにより、成形異常を速く検出できる。
【００６１】
さらに、温度ピークＡ検出以降について、本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品の温度につき、基準温度積分値を基準冷却温度ＴＢにおいて温度積分値許容範囲と比較し、それが許容範囲から外れるとき成形異常と判別するので、たとえ温度ピークＡ検出以降に金型１０１内の溶融樹脂に流動性が残って型内圧力にばらきつが生じても、良品成形加工時の温度積分値許容範囲と比較することにより、温度ピークＡ以降の冷却過程における成形異常を速くかつ確実に判別できる利点がある。
【００６２】
さらにまた、上述した射出成形制御装置では、本成形加工時に取込んだ金型１０１内の成形品温度につき、基準冷却温度ＴＢへの到達以降において、金型１０１内の成形品の区間毎の温度低下勾配（Δｔｎ−２、Δｔｎ−１、Δｔｎ）を算出して基準温度低下勾配（ΔＴ）と比較し、これが基準温度低下勾配（ΔＴ）に達したとき、金型１０１における成形品の冷却が終了したと判別して金型１０１の型開きを制御するから、何等かの理由によって基準冷却温度ＴＢへの到達前において、成形品の温度低下勾配（Δｔ）が基準温度低下勾配（ΔＴ）に達したとしても、金型１０１における成形品の冷却が終了したと判別されず、金型１０１の型開き誤動作を回避できる。
【００６３】
しかも、基準冷却温度ＴＢへの到達以降において、基準温度低下勾配（ΔＴ）に達してから、制御部３１が冷却終了を判別して型締めシリンダ２３を型開き制御するから、成形品の材料や金型１０１に拘わりなく、かつ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から取り出せることとなり、金型１０１内に成形品を無駄に残すことがなくなり、サイクルタイムロスを減少できる。
【００６４】
なお、基準冷却温度ＴＢは、成形品の固化層成形温度等に基づき簡単に設定できるし、成形品の完全固化時の基準温度低下勾配（ΔＴ）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。
【００６５】
また、この基準温度低下勾配（ΔＴ）による型開きの判別については、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、比較判別するという機能を付加しても良いし、基準温度低下勾配（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。
【００６６】
この基準温度低下勾配（ΔＴ）の判別は、ノイズ等による誤動作を防止するため成形品の温度測定温度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。
ところで、本発明に係る射出成形制御装置では、上述した各構成を独立して実施しても良いし、個々の構成を任意に組合せて実施することも可能である。
【００６７】
そして、金型１０１内の圧力積分値は、成形品の温度ピークＡ検出以前であれば任意の期間で圧力積分値を演算して基準圧力積分値と比較し、その許容範囲から外れたとき成形異常判別しても本発明の目的達成が可能である。
もっとも、成形品の温度ピークＡ検出時に基準圧力積分値と比較した方がより一層確実かつ高精度で判別可能となる。
【００６８】
さらに、温度ピークＡ検出以降においても、所定区間点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……毎に区間点基準温度と比較する構成に限定されず、任意の期間においてより細かいサンプリング期間毎に基準温度と比較し、それが温度許容範囲から外れるとき成形異常と判別する構成も可能である。
しかも、射出開始点からの圧力積分値を温度ピークＡ検出時点でその許容範囲と比較して成形異常を判別し、成形品の温度ピークＡ以降については、自動的に成形品の測定温度について温度許容範囲と比較して成形異常と判別する構成にした方が好ましい。
【００６９】
その理由としては、成形の充填工程すなわち樹脂が金型内に満杯になるまでの樹脂流動の不安定な期間を圧力積分して、充填工程の仕事量の変動をとらえることが可能となる一方、温度ピーク以降の満杯後の樹脂流動が安定した期間では、温度の変動をとらえることが可能となり、不良判別を早期に正確に行うことができるうえ、成形機からの特別な切換信号も必要ない利点があるからである。
【００７０】
そして、上述した各実施の形態では、予備的な成形加工から基準圧力積分値、基準温度ピーク、基準温度積分値、区間点基準温度、基準温度低下勾配（ΔＴ）を求めて学習データ記憶部３９へ格納する例を説明したが、本発明の射出成形制御装置においては設定部４１を介して手動又はオンラインで設定することも可能である。
【００７１】
ところで、本発明に係る制御方法を、例えば図１を参照し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、正常成形と判別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。
【００７２】
すなわち、本発明に係る射出成形制御方法は、操作手段１０２の操作を介して射出成形機１００から溶融樹脂を金型１０１内へ射出開始後に、所定期間内における金型１０１内の成形品の型内圧力積分値および温度を積分演算手段１０５および温度測定手段１０３で演算又は測定し、これら圧力積分値および測定温度を成形品の成形過程における金型１０１内の基準圧力積分値および基準温度とを制御手段１０７で比較し、その圧力積分値および測定温度が許容範囲から外れるとき制御手段１０７が成形異常と判別するものである。
【００７３】
そして、この射出成形制御方法において、金型１０１内の成形品温度の温度ピーク検出までは、その圧力積分値が許容範囲から外れるとき制御手段１０７が成形異常と判別するとともに、その温度ピーク検出以降は、例えば所定区間毎に測定温度を温度測定手段１０３で測定し、その区間点温度と予め設定された区間点基準温度とを各区間点毎に制御手段１０７で自動的に切替え比較し、区間点温度が区間点基準温度に対して予め設定された許容範囲から外れるとき制御手段１０７が成形異常と判別するよう構成すると良い。
【００７４】
さらに、その射出成形制御方法において、上記金型１０１内の成形品温度の温度ピーク検出以降、その成形品の温度の積分値を積分演算手段１０５で検出し、成形品の成形過程における金型１０１内の基準温度積分値とを比較し、その温度積分値が予め設定された温度積分値許容範囲から外れるとき制御手段１０７が成形異常と判別するよう構成しても良い。
なお、これらの射出成形制御方法を任意に組合せて実施できることは言うまでもない。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の射出成形制御装置および制御方法では、金型内の成形品の圧力および表面温度に着目し、射出成形中のその成形品の圧力および温度を測定し、その温度ピーク検出まではその圧力積分値によって、その温度ピーク検出以降は測定温度や温度積分値等から成形品の成形異常を判別するので、圧力センサの測定圧力が適切に生かされるし、金型内の成形品に接触した状態の温度センサから温度測定可能となり、温度センサの感度に多少問題があっても、溶融樹脂の充填段階から金型内が満ぱいになった後の冷却収縮過程までの時系列的な工程において圧力および温度の複数の要因に基づき、成形異常の判別処理速度が良好かつ確実となるうえ、適切な冷却期間によって射出成形サイクルを短縮化できる。
【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用いた射出成形装置を示す概略図である。
【図３】本発明に係る射出成形制御装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る射出成形制御装置の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 スプルー
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 型内圧力センサ
３１ 制御部（制御手段）
３１ａ ＣＰＵ
３１ｂ ＲＯＭ
３１ｃ インターフェース（Ｉ／Ｏ）
３３ 温度測定部（温度測定手段）
３５ 圧力測定部（圧力測定手段）
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 温度測定手段
１０４ 圧力測定手段
１０５ 積分演算手段
１０６ 記憶手段
１０７ 制御手段
１０８ 温度ピーク検出手段
１０９ 温度勾配算出手段
１１０ 設定手段
１１１ 表示手段

Claims (4)

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、
   前記金型内の成形品の温度を測定する温度測定手段と、
   前記金型内の成形品の型内圧力を測定する圧力測定手段と、
   測定された前記型内圧力の積分値を演算する積分演算手段と、
   少なくとも、前記成形品の成形過程における金型内の基準圧力積分値および基準温度を予め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を制御する制御手段であって、演算された前記圧力積分値および前記測定温度を前記基準圧力積分値および基準温度とを射出開始後に比較し、予め設定された圧力積分値許容範囲および温度許容範囲から前記型内圧力の積分値および成形品の温度が外れるとき成形異常と判別する制御手段と、
   前記測定温度に基づき前記金型内の成形品の温度ピークを検出する温度ピーク検出手段と、
   を具備し、
   前記制御手段は、前記温度ピーク検出までは前記圧力積分値が前記基準圧力積分値の許容範囲から外れるとき成形異常と判別し、前記温度ピーク検出以降は前記基準温度の許容範囲から前記測定温度が外れるとき前記成形異常と判別するものであることを特徴とする射出成形制御装置。
2. 前記積分演算手段は前記測定温度の積分値を演算するものであり、前記記憶手段は成形過程における金型内の基準温度積分値を予め記憶するものであり、前記制御手段は、前記温度ピーク検出以降、前記温度積分値と基準温度積分値とを比較し、予め設定された温度積分値許容範囲から前記温度積分値が外れるとき前記成形異常と判別する請求項１記載の射出成形制御装置。
3. 射出成形機から溶融樹脂を金型内へ射出開始後、所定の期間内における前記金型内の型内圧力の積分値および前記金型内の成形品の温度を検出し、
   これら圧力積分値および測定温度を前記成形品の成形過程における金型内の基準圧力積分値および基準温度と比較し、前記金型内の成形品の温度の温度ピーク検出までは、予め設定された前記基準圧力積分値の許容範囲から前記圧力積分値が外れるとき成形異常と判別し、前記温度ピーク検出以降は、予め設定された前記基準温度の許容範囲から前記測定温度が外れるとき成形異常と判別することを特徴とする射出成形制御方法。
4. 前記金型内の成形品の温度の温度ピーク検出以降、前記成形品の温度の積分値を検出して前記成形品の成形過程における前期金型内の基準温度積分値とを比較し、予め設定された温度積分値許容範囲から前期温度積分値が外れるとき成形異常と判別する請求項３記載の射出成形制御方法。

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