JPH03118132A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、射出成形機全体を統括制御するマイクロコン
ピュータよりなる演算制御装置を備えたインラインスク
リュー型の射出成形機に係り、特に、チャージ・計量行
程時のモニタリング精度の改善を図った射出成形機に関
する。

［従来の技術］ 近時、射出成形機はコンピュータ制御されるようになっ
てきており、予め作成されたプログラムと設定条件値と
に基づき、各種センサからの計測情報を参照して、マイ
クロコンピュータが、例えば、型開き・エジェクト・製
品取出し行程、型閉じ・増締行程、射出・保圧行程、チ
ャージ・計量行程などを制御するようになっている。ま
た、部の高級な機種においては、射出成形機の各部に配
設された前記各センサからの計測情報を用いて、予め設
定されたモニタリング項目を常時監視し、成形条件が定
められた許容範囲から外れると、そのショットによる製
品（成形品）を不良品として。

良品とは別異の箇所に取出すようにした、所謂自動監視
（自動モニタリング）機能が具備されている。

ところで、前記したチャージ・計量行程（加熱シリンダ
内のスクリューの回転によって樹脂材料を混線・可塑化
してスクリューの先端部前方側に溶融樹脂を送り込むと
共に、スクリューの先端部前方側に溶融樹脂が貯えられ
るに従って背圧を制御しつつスクリューを後退させ、ス
クリューの先端部前方側に貯えられた溶融樹脂が１ショ
ット分の分量に達した時点でスクリューの回転を停止さ
せる行程）におけるモニタリング項目としては。

現状では、 ■加熱シリンダの各部やノズルの温度［’Ｃ］。

または、スクリュー先端部に貯えられた溶融樹脂温ｃ℃
コ。

■射出ストロークセンサの計測情報に基づくチャージ完
了位置［ｍｍ］　。

■計時手段からの情報に基づくチャージ時間［ｓｅｃ］
。

■射出力センサによるスクリュー後退時の背圧［ｋｇ−
ｆ／ｃ（コ　。

■スクリュー回転軸に取付けられたスリット板とフォト
インタラプタとからなるスクリュー回転センサの計測情
報に基づくチャージ回転速度［ｒｐｍ］。

などが用いられており、上記■、■の背圧、チャージ回
転速度は、スクリューの後退領域を複数に分割して、各
分割領域の区切り位置において計測されるようになって
おり、これによってチャージ計量行程条件をきめ細かく
モニタリングするようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、インラインスクリュー型の射出成形機におけ
る樹脂材料の可塑化・溶融メカニズムの詳細は、現在の
ところ厳密に解明されておらず、また、スクリューの各
部（メータリングゾーン、コンプレッションゾーン、フ
ィードゾーン）における樹脂挙動は突発的、流動的に変
化し易い。

この樹脂挙動に密接に関連するものとして、加熱シリン
ダ内の各部における樹脂温が先ず挙げられるが、前記し
た■のモニタリング項目は、金属外筒の温度を測定して
いるものであって、実際の樹脂温を正確に反映している
とは言いがたい。スクリュー先端部に貯えられた溶融樹
脂温が測定できればよいが、このためにはセンサは溶融
樹脂通路に挿入されなければならず、相当複雑で高価な
ものとなる上、樹脂の流れに滞留を生じる心配もある。

また、前記■、■のモニタリング項目は比較的に正確に
計測可能であるが、■、■のチャージ完了位置やチャー
ジ時間は、樹脂量（計量）や実サイクル時間制御に関連
するモニタリング項目で、行程途上各時点での樹脂挙動
と密接に関連したものとは言いがたい。

一方、前記■、■の背圧やチャージ回転速度は、樹脂の
抵抗（粘度や密度）に密接に関連し、樹脂挙動の監視に
大いに寄与するモニタリング項目と考えられ、これらは
、所定の各位置で設定運転条件値（モニタリング設定値
）と対比されるようになっている。しかしながら、この
背圧やチャージ回転速度をもってしても、偶発的、流動
的に変化する樹脂挙動を正確に把握してチャージ・計量
行程時のモニタリング精度を向上させるには、なお限界
があることが指摘されていた。

何となれば、前記■、■の項目は、時々刻々変化する樹
脂性状を監視せんがために設けられているが、■の背圧
は、実際には射出用油圧シリンダなどの油圧駆動源の圧
力が測定されることが多く、スクリューの先端側に貯え
られた樹脂圧を実際に測定しているものでないので、測
定精度に問題がある。また、■のチャージ回転速度も、
スクリューの所定後退位置毎に、所定サンプリング時間
（例えば、０．５ｓｅｃ）内のパルス数をカウントして
これにより回転速度を算出するものであるため、これま
た、測定精度の点で若干問題をもち、さらに、全チャー
ジ・計量行程にわたって切れ目なく連続的に回転状態を
監視できるものではなかった。

よって、チャージ・計量行程時におけるモニタリング精
度の向上のため、他の監視ファクターが付加されること
が望まれており、特に、全チャージ・計量行程にわたっ
て切れ目なく連続的にスクリューの回転状態を監視する
に有意なモニタリング項目の付加が望まれていた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、より精度の良いチャージ・計量行程のモニ
タリングが可能な射出成形機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため、射出成形機全体
の制御を司どるマイクロコンピュータよりなる演算制御
装置を備え、モニタリング機能を具備したインラインス
クリュー型の射出成形機において、演算制御装置は、ス
クリューの回転開始時点からのスクリュー回転量を累積
演算し、このスクリュー回転量をチャージ・計量行程時
のモニタリング項目の１つとして用いるようにされる。

［作　用］ チャージ・計量行程時には、演算制御装置は、前記した
各部の温度、チャージ完了位置、チャージ時間、各測定
位置毎の背圧、チャージ回転速度に加えて、スクリュー
の回転開始時点からのスクリュー回転量を累積演算し、
このスクリュー回転量もモニタリング項目として使用す
る。このスクリュー回転量は、チャージ回転速度検出用
のスクリュー回転センサの発生パルス数をカウンタ手段
で累積することによって容易に計測演算でき、かつ前記
した回転速度の測定精度よりも格段に測定精度は向上す
る。さらにまた、スクリュー回転量は、スクリューの回
転開始時点（チャージ開始時点）から回転を連続的に切
れ目なく計数しているものであるので、スクリュー回転
状態を連続的に監視する項目として極めて有意である。

上記スクリューの回転量は、スクリューの回転開始位置
（チャージ開始位置であって、通常はスクリューの射出
完了位置と一致）からのチャージ・計量行程におけるス
クリューの最後退位置までの間を複数に区切って、この
各区切り位置並びに上記最後退位置のそれぞれにおいて
設定値が設けられており、各位置において計測データが
設定された範囲内にあるか否かが前記演算制御装置で判
断される。

発明者らの実験によれば、１サイクルのスクリューの総
回転量は、樹脂温、スクリューの後退速度、背圧などに
よっても左右されるが、同一樹脂材料であれば、樹脂温
が高いほど樹脂の粘度（抵抗）が小さくなって、スクリ
ューの総回転量が大きくなり、樹脂温が低いほど樹脂の
粘度（抵抗）が大きくなってスクリューの総回転量は小
さくなることが確認された。また、スクリューの後退速
度が大きい場合には、スクリューの総回転量は小さくな
り、後退速度が小さい場合には、スクリューの総回転量
は大きくなることが確認された。さらにまた、背圧が大
きい場合には、後退速度が小さくなってスクリューの総
回転量は大きくなり、背圧が小さい場合には、後退速度
が大きくなって、スクリューの総回転量は小さくなるこ
とが確認された。

よって、スクリューの回転量は、樹脂の混線・可塑化状
態、樹脂のつまり具合（密度）などをモニタリングする
に有効なファクターで、良品成形時に予めケーススタデ
イされたスクリュー回転量データと、実サイクルにおい
てスクリューの各後退位置で正確に計数される回転量（
センサの発生パルス累計数）とを対比することによって
、チャージ・計量行程時のモニタリング精度が大きく向
上する６ ［実施例］ 以下、本発明を第１図〜第３図に示した１実施例によっ
て説明する。

第１図は射出成形機の概要を示す説明図である。

第１図において、ｌはベースで、該ベース１上に設置さ
れた固定ダイプレート２と支持盤３との間には複数本の
タイバー４が配設され、タイバー４には摺動自在に可動
ダイプレート５が嵌挿されている。上記支持盤３には型
締シリンダ６が固設され、そのピストンロッド６ａがト
グルリンク機構７を介して前記可動ダイプレート５に連
結されていて、ピストンロッド６ａの前後動によって可
動ダイプレート５が前記固定ダイプレート２に対して前
進もしくは後退するようになっている。なお、８は固定
ダイプレート２に取付けられた固定側金型、９は可動ダ
イプレート５に取付けられた可動側金型である。

１０は加熱シリンダ、１１は該加熱シリンダ１０内に回
転並びに前後進可能に配設されたスクリニー、１２は樹
脂材料を供給するためのホッパー１３はスクリュー１１
を回転駆動させるためのモータ、１４はスクリュー１１
の前後進を制御する射出シリンダ（油圧シリンダ）であ
る。

公知のように、前記ホッパー１２から前記スクリュー１
１の後端部に供給された樹脂材料はスクリュー１１の回
転によって混線・可塑化されつつ前方に移送され、スク
リュー１１の先端部側に。

送り込まれた溶融樹脂が貯えられるに従ってスクリュー
１１が背圧を制御されつつ後退し、スクリュー１１の先
端部側に貯えられた溶融樹脂が１ショット分の分量に達
した時点でスクリュー１１の回転が停止される。そして
、この後所定秒時を経た射出開始タイミングでスクリュ
ー１１が前進駆動されて、溶融樹脂が型閉じ（型締め）
された前記両全型８，９で形成されるキャビティ内へ射
出され、続いて所定秒時の間係圧されるようになってい
る。然る後、金型内に射出された樹脂が冷却・固化され
た状態で型開きが行われ、製品（成形品）が必要に応じ
て付設される取出機１５などによって取出される。

２０は前記スクリュー１１と共に前後動する部材に付設
されたエンコーダなどよりなる射出ストロークセンサ、
２１はスクリュー回転センサ、２２は前記射出シリンダ
】４に付設されたロードセルなどよりなる射出力センサ
、２３は前記型締シリンダ２３のピストンロンドなどに
付設された型開閉ストロークセンサ、２４は金型に被着
した製品を押出すためのエジェクト機構に付設されたエ
ジェクト検出センサ、２５は前記取出機１５に付設され
た放出機動作検出センサ、２６は加熱シリンダ温度セン
サで、これ等各センサ２０〜２６、及び図示せぬ他の各
センサからの計測情報が、後記する演算制御装置に必要
に応じ適宜入力変換回路を介して送出される。なお、前
記スクリュー回転センサ２１は、スクリュー１１と同期
回転するスリット円板とスリットを検出するフォトイン
タラプタ（発光素子と受光素子との組合せユニット）と
からなっており１本実施例においてはスクリュー１１の
１回転当り５０パルスの検出信号を発生するようになっ
ている。また、前記温度センサ２６は、前記加熱シリン
ダ１０の各部やノズルに配設された熱雷対などからなり
、図示の都合上温度センサ２６は１個のみを描いである
が、実際には複数個が存在する。

３０は射出成形機全体の制御を司どるマイクロコンピュ
ータを主体とする演算制御装置、３１は演算制御装置３
０に各種指令を入力するためのキー人力装置、３２は、
演算制御装置３０による処理結果や予め作成された表示
パターンなどを表示する例えばカラーＣＲＴデイスプレ
ィよりなる表示装置、３３は演算制御装置３０による処
理結果などをプリントアウトするためのプリンタである
。

前記演算制御装置３０は、入力処理部３４．出力処理部
３５、成形シーケンス＃御部３６、モニタリング制御部
３７等々を具備しており、射出成形機の自動運転や自動
モニタリング動作を制御したり、各種表示モードの画面
を前記表示装置３２に表示させたり、あるいは前記プリ
ンタ３３に所望のデータなどをプリントアウトさせるよ
うになっている。演算制御装置３０は、前述したように
マイクロコンピュータを主体としたものとなっており、
実際には、各種Ｉ１０インターフェイス、主プログラム
並びに固定データなどを格納したＲＯＭ、計測データや
各種フラグなどを読み書きするＲＡＭ、クロック、全体
の制御を司どるＭＰＵ等を具備しており、必要に応じク
ロックや主要メモリをバッテリでバックアップされてい
る。そして、演算制御装置３０は、予め作成された各種
プログラムに基づき、射出成形機の自動運転、モニタリ
ング動作などを制御実行するようになっている。

すなわち、前記演算制御装置３０の成形シーケンス制御
部３６は、予め作成された成形シーケンス制御プログラ
ム、設定条件値に基づき、前記した各センサからの出力
を前記入力処理部３４から取込んで参照しつつ、例えば
、型開き・エジェクト・製品取出し行程、型閉じ・増締
行程、射出・保圧行程、チャージ・計量行程などを制御
実行させ、前記出力処理部３５からドライバ回路３８に
送出される出力制御信号によって射出成形機の各部の駆
動源を制御する。

また、前記演算制御装置３０のモニタリング制御部３７
は、予め作成されたモニタリング制御プログラムに基づ
き、多数のモニタリング項目毎に予め設定された設定値
（及び上下限値）と、前記入力処理部３４を介して取込
み・変換処理した前記各センサによる計測データとを対
比し、計測データが許容範囲を外れた場合には、これを
不良品と見なして、この旨を前記成形シーケンス制御部
３６に認知させる。そして、成形シーケンス制御部３６
は、モニタリング制御部３７からの不良発生信号を受け
ると、前記取出機１５による製品取出し行程時に、不良
判断をされた製品を、良品を載置する場所とは別の例え
ばスクラップ堆積場所に搬送するようになっている。

ここで、上記したモニタリング項目は、型開き・エジェ
クト・製品取出し行程、型閉じ・増締行程。

射出・保圧行程、チャージ・計量行程などに対応して、
それぞれに複数個のモニタリング項目と。

各モニタリング項目毎の設定値と許容範囲（上下限値）
がケーススタデイされて設定されている。

なお、このモニタリング項目の上下限値は自動設定する
ことも可能で、この自動設定手法や射出・保圧行程時の
モニタリング項目の詳細などについては、必要があれば
１本願出願人が先に出願した特願平１−１６９９９３号
を参照されたい。

ところで１本実施例においては、前記チャージ・計量行
程におけるモニタリング項目として。

■前記温度センサ２６による加熱シリンダ１０の各部や
ノズルの温度ｃ℃］。

■前記射出ストロークセンサ２０の計測情報に基づくチ
ャージ完了位置［ＩｍＷ］。すなわち、第２図に示すよ
うに、スクリュー１１の最前進位置（射出・保圧完了位
置）Ｐｏを基準とした時のスクリュー１１の最後退位置
（計量終了位置）Ｐ４までの距離。

■前記演算制御装置３０に内蔵された計時手段によるチ
ャージ時間（チャージ開始から計量終了までの時間）　
　［ｇｅｃ］　。

■前記射出圧カセンサ２２の計測情報に基づく、スクリ
ュー１１の所定各後退位置毎の背圧［ｋｇ・ｆ／ａ！コ
。すなわち、第２図に示したように、スクリュー１１の
最前進位置Ｐｏからスクリュー１１の最後退位置Ｐ４ま
での間の、所定位置Ｐ１〜Ｐ３及び最後退位置Ｐ４にお
ける背圧。

■前記スクリュー回転センサ２１の発生パルスをサンプ
リングして速度換算したスクリュー１１の所定各後退位
置毎のチャージ回転速度（スクリュー回転速度）［ｒｐ
ｍ］。すなわち、第２図における位置Ｐ１〜Ｐ４におけ
るチャージ回転速度。

■前記スクリュー回転センサ２１の発生パルスを、スク
リュー回転開始時点からスクリューの所定各後退位置ま
で累積演算してなるスクリュー回転量［パルス数］。す
なわち、スクリューの回転開始時点から第２図の各位＠
Ｐ　Ｉ−Ｐ　４における回転累積量。

を採用している。

第３図は、上述のモニタリング項目のうちの背圧、チャ
ージ回転速度、スクリュー回転（累積）量のモニタリン
グ設定値の１例を示している。これらモニタリング設定
値及び上下限値は、良品成形時のデータをそれぞれ予め
ケーススタデイすることによって、前記演算制御装置３
０内の所定記憶エリアに設定・格納されており１例えば
、良品成形時の５０〜１００シヨツトのデータの平均値
やバラツキ範囲などを勘案して設定される。この設定作
業は、前述した先願（特願平１−１６９９９３号）の如
く自動設定するようことも出来るし。

モニタ項目設定モードを選択して前記表示装置３２の設
定モード画面上で、前記キー人力袋［３１により手動設
定することも可能である。

そして、演算制御装置３０の成形シーケンス制御部３６
は、実サイクルにおけるチャージ・計量行程時には、上
述したモニタリング項目毎に設定値（許容範囲）と計測
データとを対比して、計測（実測）データが許容範囲か
ら外れたか否かを判定し、外れた場合には前述したよう
に当該サイクルの製品を不良品として除外し、また、必
要に応じ総べての計測データを所定の記録エリアに一時
格納させ、これをプリントアウト可能にする。

本実施例おいては、前述したように実成形サイクルにお
けるチャージ・計量行程時に、従来用いていた他のモニ
タリング項目に加えて、スクリューの回転開始時点から
第２図の各後退位置Ｐ＋〜Ｐ４におけるスクリューの回
転量をパルス数として累積演算してモニタリング項目と
している。このスクリュー回転量は、単にパルス数を計
数するだけであるので際めで測定精度が高く、且つ簡易
なカウンタ手段でこれを実現できる上、スクリューの回
転開始時点（チャージ開始時点）から回転を切れ目なく
計数しているものであるから、スクリュー回転状態を連
続的に切れ目なく監視できる。

本願発明者らの実験によれば、スクリュー回転量をチャ
ージ・計量行程時のモニタリング項目とすることにより
、均一な可塑化を達成して高い寸法精度が要求される、
例えば光学用プラスチック製品などにおいて、モニタリ
ング精度が大幅に向上して効果的に不良品が摘出できる
ことが確認された。

なお、実施例においては、スクリューの回転量を前記各
後退位置Ｐ＋　＝Ｐ４においてモニタリングしているが
、最後退位置Ｐ４のみ、すなわちトータルのスクリュー
回転量をモニタリングするだけでも、充分にモニタリン
グ精度の向上を図り得る。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、スクリューの回転開始時
点（チャージ開始時点）からのスクリュー回転量をモニ
タリング項目として付加することにより、チャージ・計
量行程におけるスクリュー回転状態の連続的な監視に有
意で、また、測定精度も高い、より精度の良好なモニタ
リングが可能な射出成形機が提供でき、該種自動モニタ
リング機能をもつ射出成形機にあってその価値は顕著で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の１実施例に係り、第１図は射出成
形機の概要を示す説明図、第２図はチャージ・計測行程
時の回転量などの計測ポイントを示す説明図、第３図は
モニタリング項目の１例を示す表図である。 １・・・・・・ベース、２・・・・・・固定ダイプレー
ト、３・・・・・支持盤、４・・・・・・タイバー、５
・・・・・・可動ダイプレート、６・・・・・・型締シ
リンダ、６ａ・・・・・・ピストンロッド、７・・・・
・・トグルリンク機構、８・・・・・・固定側金型、９
・・・・・・可動側金型、１０・・・・・・加熱シリン
ダ、１１・・・・・・スクリュー、１２・・・・・・ホ
ッパー、１３・・・・・・モータ、１４・・・・・・射
出シリンダ、１５・・・・・・取出機、２０・・・・・
・射出ストロークセンサ、２１・・・・・・スクリュー
回転センサ、２２・・・・・・射出圧力センサ、２３・
・・・・・型開閉ストロークセンサ、２４・・・・・・
エジェクト検出センサ、２５・・・・・・取出様動作検
出センサ、２６・・・・・・温度センサ、３０・・・・
・・演算制御装置。 ３１・・・・・・キー人力装置、３２・・・・・・表示
装置、３３・・・・・・プリンタ、３４・・・・・・入
力処理部、３５・・・・・・出力処理部、３６・・・・
・・成形シーケンス制御部、３７第 図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 射出成形機全体の制御を司どる演算制御装置を備え、該
   演算制御装置が、射出成形機の各部に配設されたセンサ
   の計測情報などから、予め設定された各モニタリング項
   目に対応する計測データが許容範囲にあるか否かを判定
   してモニタリングを行う射出成形機において、前記演算
   制御装置は、前記スクリューの回転開始時点からのスク
   リュー回転量を累積演算し、このスクリュー回転量をチ
   ャージ・計量行程時のモニタリング項目の１つとして用
   いることを特徴とする射出成形機。