JPH03143613A - 射出成形における固化時間の同定方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、射出成形における固化時間の同定方法及び装
置に関し、特に、金型に充填された溶融樹脂が、ゲート
部又はキャビティ部において固化する時間を、金型キャ
ビティに試験的に圧力を加える事により同定するための
全く新規な改良に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、ゲートシール時間又は固化時間とは、第２図に
おいて、溶融樹脂がランナ部２からゲート部３を通って
金型キャビティ部４に充填された後、ゲート部３の溶融
樹脂が冷却固化し、ランナ部２から金型キャビティ部４
への溶ｌｉｔ！樹脂補給が遮断される時間である。これ
を第４図で示すと、金型キャビティ部４に溶融樹脂が充
填完了した時刻ｔ、を起点として、ゲート部３が固化す
る時刻ｔｂまでの時間間隔ｔｂ−ｔａとして定義する。

同様に、キャビティ固化時間とは、金型キャビティ部４
の溶融樹脂が冷却固化し、ランナ部２からキャビティ部
４への溶融樹脂補給が遮断される時間である。これを第
４図で示すと、金型キャビティ部４に溶融樹脂が充填完
了した時刻ｔ、を起点として、金型キャビティ部４が固
化する時刻ｔｅまでの時間ｔゆ−ｔ、として定義する。

尚、第２図において、樹脂は固化層Ｘと溶融層Ｙに分か
れている。

一般に、ランナ部２、ゲート部３、金型キャビティ部４
を流動して金型キャビティ部４に充填される溶融樹脂は
、金型壁面５からの熱伝達により、金型壁面５に近い側
から冷却されて固化する。他方、前記溶融樹脂は、ラン
ナ部２、ゲート部３、金型キャビティ部４共、その断面
方向において、中心部を流動して金型キャビティ部４に
充填される。このため、中心部を流動する溶融樹脂は、
それ自身が有している熱量を金型壁面５方向に伝える。

この熱量は、前述の金型壁面５からの熱伝達とは反対に
、ランナ部２、ゲート部３、金型キャビティ部４の溶融
樹脂が冷却、固化するのをさまたげる様に作用する。

次に、第４図において、金型キャビティ部４に溶融樹脂
が充満するまでのいわゆる充填段階では、中心部を流動
する溶融樹脂が、その流動作用と、その有する熱量を金
型壁面５方向に伝えて冷却固化をさまたげる作用が支配
的であり、ランナ部２、ゲート部３、金型キャビティ部
４の溶融樹脂は殆どが流動状態にあり、冷却固化は進行
していない。

これに対して、金型キャビティ部４に溶融樹脂が充満し
た時刻ｔ、以降のいわゆる保圧段階では、中心部を流動
する溶融樹脂は微少であり、金型壁面５からの熱伝達に
より、溶融樹脂の金型壁面５に近い開から熱量をうばわ
れて、金型壁面５に近い側から中心部に向かって冷却さ
れ、固化が進行してゆく作用が支配的である。従って、
ゲート部３、金型キャビティ部４共、・各々の部位にお
ける冷却固化が顕著に進行してゆくのは、充填完了時刻
ｔａからであり、前記のように、ゲートシール時間、キ
ャビティ固化時間を充填完了時刻ｔ、を起点として考え
れば充分である。又、ゲートシール時間、キャビティ固
化時間共、溶融樹脂の断面方向の中心部が固化する時間
とする。

−ｍに、ビンゲートなどのように、成形品の厚さに比べ
てゲートの厚さが小さい場合は、第２図のように金型キ
ャビティ部４よりもゲート部３のほうが早く固化する。

すなわち、ゲートシール時間がキャビティ固化時間より
も小さくなる。一方、ダイレクトゲートなどのように、
成形品の厚さに比べてグー１〜部の厚さが大きいか、同
程度の場合には、第３図のようにゲート部３よりも金型
キャビティ部４のほうが早く固化する。すなわち、キャ
ビティ固化時間のほうがゲートシール時間よりも小さく
なる。どちらの場合においても、ゲート部３ないしは金
型キャビティ部４のどちらか一方が固化した後は、金型
キャビティ部４への溶融樹脂補給が遮断されるため、ゲ
ートシール時間とキャビティ部固化時間の内、小さいほ
うの時間において、金型キャビティ部４に存する材料の
成形品重量が確定することとなる。つまり、第４図にお
いて、時間ｔｂ−ｔ、、ｔｃ−ｔａの小さいほうが成形
品重量を確定させる時間となる。

また、保圧段階においては、金型キャビティ部４に溜め
られた溶融樹脂が冷却固化する際に現れる体積収縮を補
うため、ランナ部２からゲート部３を通して金型キャビ
ティ部４に溶融樹脂を補給する、いわゆる保圧力を加え
るため、スクリュ１を押圧する。充填完了時刻ｔ、を起
点として、このスクリュ１を押圧する時間は通常、保圧
時間と呼ばれるものである。この保圧時間内において、
スクリュ１は継続的に押圧される為、金型キャビティ部
４にはその中の樹脂の冷却固化に伴う体積収縮に応じて
、それを補う溶融樹脂がゲート部３を通ってランナ部２
より供給される。従って、保圧時間が、ゲートシール時
間、キャビティ部固化時間の小さいほうよりも長ければ
、金型キャビティ部４への溶融樹脂補給流路が存続する
時間中は、保圧力により、樹脂補給が行われていること
になる。つまり、１ｂ−１１とｔｃ−ｔａの内の小さい
ほうよりも大なる保圧時間の場合に、金型キャビティ部
４への溶融樹脂補給流路の存続時間中、樹脂補給が行わ
れることになる。この保圧時間が、ゲートシール時間又
はキャビティ部固化時間の小さいほうよりも短いと、ラ
ンナ部２から、キャビティ部４への樹脂補給流路が存続
しているにもかかわらず、スクリュ１の押圧力が除去さ
れ、ランナ部２の溶融樹脂圧力が降下し、金型キャビテ
ィ部４の圧力よりも小さくなる為、金型キャビティ部４
からゲート部３を通ってランナ部２に向かう溶融樹脂の
流れ、すなわち逆流が発生する。この場合、金型キャビ
ティ部４の成形品には、充填不足、成形品表面及び中心
部へのヒケが生じる可能性が有る。これに反して、保圧
時間がゲートシール時間又はキャビティ部固化・時間の
小さいほうよりも長ずざると、過充填が分子配向度の高
い箇所に生じ、成形品の強度低下をきたす可能性がある
。

従って、充填不足、ヒケ、及び過充填を防ぎ、良好なる
成形品を得る為には、ゲートシール時間又はキャビティ
部固化時間に照らして、保圧時間を適切に設定する事が
必要になる。このためには、ゲートシール時間、又はキ
ャビティ部固化時間を知る事が必要になる。つまり、第
２図に示すごとくビンゲートの場合などのように、ゲー
ト部３が金型キャビティ部４よりも早く固化する場合は
、ゲートシール時間を知る事が必要となり、第３図に示
すごとく、ダイレクトゲートの場合などのように、金型
キャビティ部４がゲート部３よりも早く固化する場合は
、キャビティ部固化時間を知る事が必要である。

従来は、ゲートシール時間又はキャビティ部固化時間を
知るために、保圧時間を試行錯誤的に変化させ、成形品
重量が変化しなくなる保圧時間をゲートシール時間又は
キャビティ部固化時間と考えていた。つまり、第５Ａ図
及び第５Ｂ図において、充填完了時刻ｔ、を起点として
、スクリュ１を押圧する時間をｊ　ｎ　＋　＋　　・・
・、ｔ）ＩＮと変化させ、各々に対応して形式される成
形品重量Ｗ、ＷＮを計測する。この場合、成形品重量は
、Ｗ、Ｗ２．・・・　Ｗ　Ｗの順に徐々に増加する事が
予測される。この中で、成形品重量の増加が非常に小さ
くなる点、つまり、Ｗ、、、−Ｗ、が非常に小さくなる
点に対応する保圧時間ｔ　１１Ｍをゲートシール時間又
はキャビティ部固化時間と考えていた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の射出成形における固化時間の同定方法及び装置は
、以上のように構成されているため、次のような課題を
有していた。

すなわち、前述したように、保圧時間を試行錯誤的に変
化させるため、ゲートシール時間又は固化時間を知るた
めには複数ショットを必要とする。

さらに、実際の生産現場においてこれを知るためには、
同時に成形後の成形品重量を実際に測定をしてみなけれ
ばならない。また、こうして試行錯誤的に求めたゲート
シール時間又はキャビティ固化時間は、ある特定の金型
温度、樹脂温度におけるものであるが、連続生産中にお
いては、金型温度、樹脂温度は環境条件の影響を受けて
変動する為、これら変動の影響を受けてゲートシール時
間、キャビティ部固化時間共、変化する事が予測される
。従って、保圧時間は、環境変動に対する余裕をみこん
で、長めの時間にセットされるため、保圧時間が長すぎ
る事による前述の成形品強度低下を解消することはでき
なかった。

さらに、前述のことにより、成形後の成形品の品質、歩
留まりを向上させることが極めて困難であった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、１回の試験ショットにおいて、金型キャ
ビティ部に一定周期の振動波形状の試験圧力を加え、そ
の結果として肌測される金型キャビティ部の圧力波形を
計測し、計測された圧力波形からゲートシール時間又は
キャビティ部固化時間を推定するようにした射出成形に
おける固化時間の同定方法及び装置を提供することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明による射出成形における固化時間の同定方法は、
スクリュ前部に溜められた溶融樹脂をスクリュの前進に
よって金型のランナ部、ゲート部を通って金型キャビテ
ィ部に充填し、この金型キャビティ部に溶融樹脂が充満
した後は前記溶融樹脂が冷却され、固化収縮するのを補
うため、さらにつづけて所定の時間、スクリュを押圧す
るようにした射出保圧段階において、前記金型キャビテ
ィ内に溶融樹脂が充満した時点より、スクリュの押圧力
を周期的に変化させ、キャビティ内樹脂圧力において前
記周期的変化が消滅する時刻を検出し、前記周期的変化
の消滅する時刻をゲートシール時間又はキャビティ部固
化時間の推定値とするようにした方法である。

また、本発明による射出成形における固化時間の同定装
置は、スクリュ前部に溜められた溶融樹脂をスクリュの
前進によって金型キャビティ部に充填し、溶融樹脂充填
後、所定の時間、スクリュを押圧するようにした射出成
形機において、前記金型キャビティ部に設けられた樹脂
圧力センサからのキャビティ内樹脂圧力信号を増幅器を
介して入力するための制御装置を有し、前記制御装置は
、前記キャビティ内樹脂圧力信号をデジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換器と、前記キャビティ内樹脂圧力信号
を予め設定された充填−保圧切換圧力設定値と比較し充
填−保圧切換信号を発する比較器と、前記比較器からの
充填−保圧切換信号を入力し保圧時間を計時する制御演
算部と前記制御演算部に接続され設定圧力信号を発生す
・るＩＩＩｍ信号発信号上生部圧時間設定値、保圧力、
充填−保圧切換圧力を設定する設定器と、前記キャビテ
ィ白兵に、前記キャビティ内樹脂圧力信号を入力して、
Ａ／Ｄ変換変換前記ＲＡＭデータメモリにストアするた
めの同定演算部と、前記同定演算部に接続された表示器
と、前記設定圧力信号に前記周期信号発生回路からの周
期圧力信号を加減算するための加減算部と、前記加減算
部からのアナログ電圧信号を入力するための電磁リリー
フ弁とを有し、前記保圧段階の終了時点よりストアされ
た前記キャビティ内樹脂圧力読み込みデータに対して、
前記同定演算部でＦＦＴ演算処理を行い、パワースペク
トルを前記表示器に表示するようにした構成である。

［作　用コ 本発明による射出成形における固化時間の同定方法及び
装置においては、金型キャビティ部に溶ｉ！樹脂が充満
した後の保圧段階において、金型キャビティ部の中の樹
脂圧力が予め設定された充填−保圧切換圧力に達したあ
たりから、スクリュ押圧力を周期的に変化させる。これ
を予め設定された時間継続する。一方、保圧段階におい
ては金型キャビティ部に溶融樹脂が充満した時点すなわ
ち保圧段階の開始時点から、金型キャビティ部の中のキ
ャビティ内樹脂圧力をＡ／Ｄ変換変速後連続的定演算部
に取り込み、Ａ／Ｄ変換された出力データを所定の記憶
エリアに記憶しておく。こうして記憶された圧力計測デ
ータは、保圧段階の終了と共に、解析処理され、その結
果として、ゲートシール時間又は成形品固化時間を判定
するデータが得られる。

一般に、金型キャビティ部内の圧力は、前述の様にスク
リュ押圧力を一定とすると、第４図のように現れ、この
波形からは、何ら、ゲートシール時間又は成形品固化時
間を判定する特徴は得られない。ただ現れるのは、キャ
ビティ内溶融樹脂の冷却固化収縮に伴う圧力の漸減だけ
である。しかし、スクリュ押圧力を周期的に与えると、
これに伴ってゲート部から金型キャビティ部に注入され
る溶融樹脂流量が周期的に変化するため、金型キャビテ
ィ部の圧力は、第６図のようにキャビティ内樹脂の固化
収縮に伴う漸減と共に、周期的な変化を示すことになる
。

このゲート部の樹脂の冷却固化が進行すると、ゲート部
を通過する溶融樹脂流量が減少し、このため、スクリュ
押圧力が周期的に変化しても、周期的な溶融樹脂流量変
化が金型キャビティ部内の圧力変化として現れにくくな
る。このため、金型キャビティ部内の樹脂圧力の周期的
変化における振幅は、第６図に示す様に徐々に減少し、
ついには全く周期的変化を示さなくなる。この全く周期
的変化を示さなくなった時間は、スクリュ押圧力が周期
的に変化し、ゲート部前の溶融樹脂圧力が周期的に変化
するのに伴う、ゲート部を通過する溶融樹脂流量が存在
しない事を示し、つまり、ゲート部の樹脂が固化して、
金型キャビティ部とランナ部の流路が３１！断された事
を示しており、従って、ゲートシール時間を示すもので
ある。

従って、スクリュ押圧力を周期的に変化させ、なおかつ
金型キャビティ部の圧力が周期的に変化しなくなる時間
がゲートシール時間と考えられる。

また、第３図で示すダイレクトゲート金型の場合のよう
に、ゲート部よりも金型キャビティ部の溶融樹脂が早く
固化する場合には、スクリュ押圧力を周期的に変化させ
、なおかつ、金型キャビティ部の圧力が周期的に変化し
なくなる時間は、金型キャビティ部の樹脂が固化するた
めに、たとえ、ゲート部の溶融樹脂が流動状態にあり、
スクリュ前部室との流路が形成されていても、金型キャ
ビティ部に溶融樹脂の注入がなされなくなるために、ス
クリュ前部圧力が周期的に変化しても、金型キャビティ
部の圧力が周期的変化を示さなくなるためと考えられる
。従って、スクリュ押圧力を周期的に変化させ、なおか
つ、金型キャビティ部の圧力が周期的に変化しなくなる
時間が金型キャビティ部の成形品の固化時間を示すと考
えられる。

従って、スクリュ押圧力を周期的に変化させ、金型キャ
ビティ部の樹脂圧力を計測し、樹脂圧力の計測値に周期
的な変化が無くなる時間を例えば、表示器で認識するこ
とにより、ゲートシール時間又は成形品固化時間を目で
認識することができ、従来のようにカットアンドトライ
ではなく、自動的に固化時間の同定を検出することがで
き保圧時間を合理的に設定できるため、品質の安定、歩
留まりの向上に大きく寄与することができる。

［実施例］ 以下、図面と共に本発明による射出成形における固化時
間の同定方法及び装置の好適な実施例について詳細に説
明する。

第１図は本発明に用いる装置の全体システム構成を示す
ブロック構成図である。

第１図において符号３０で示されるものは射出シリンダ
であり、この射出シリンダ３０には油圧シリンダ３１で
前後進されるスクリュ１が内設されており、この射出シ
リンダ３０のノズル部３０ａの前部側には、金型キャビ
ティ部４を有する二分割形の金型３２が配設されている
。

前記金型キャビティ部４には、ランナ部２及びゲート部
３が接続形成されており、この金型キャビティ部４の金
型壁面５には、型内圧力センサ６が設けられ、この型内
圧力センサ６の圧力信号６ａは増幅器７を介して制御装
置１９のＡ／Ｄ変換器８に入力されている。

このＡ／Ｄ変換器８の出力データ８ａは、充填保圧切換
圧力設定値１３ｂを出力する設定器１３が接続された比
較器９に入力されると共に、同時に、同定演算部１１に
入力されている。前記比較３つは、充填−保圧切換圧力
設定値１３ｂと前記出力データ８ａを比較し、この出力
データ８ａが充填−保圧切換圧力設定値１３ｂに達する
と充填−保圧切換信号９ａを発する。

前記比較器９から出力される充填−保圧切換信号９ａは
、前記保圧時間設定値１３ａが入力される制御演算部１
０及び前記同定演算部１１に入力され、この保圧時間設
定値１３ａも同時に前記同定演算部１１に入力されてい
る。

前記同定演算部１１はＲＡＭメモリ１２に接続されると
共に、その表示信号１１ａは表示器１６に入力され、そ
の指令信号１１ｂは周期信号発生回路１５に入力されて
いる。

前記制御演算部ＩＯの出力信号１０ａは、制御信号発生
部１４に入力され、この制御信号発生部１４からの設定
速度信号１４ａは、アナログ電流として、抽圧ポンプ２
３及び電動機２４からなり油圧タンク２６に接続された
油圧発生源２５にチエツク弁２２を介して接続された流
量制御弁２０に接続され、この流量制御弁２０は、油圧
回路２１を介して前記油圧シリンダ３１に接続されてい
る。

前記制御信号発生部１４からの設定圧力信号１４ｂは、
前記周期信号発生回路１５からの周期圧力信号１５ａが
入力される加減算部１８に入力されており、この加減算
部１８のアナログ電圧信号Ｖ。、は、前記チエツク弁２
２と油圧ポンプ２３間に接続された電磁リリーフ弁１７
に入力されている。

本発明による射出成形における固化時間の同定方法及び
装置は、以上のように構成されており、以下に、その動
作について説明する。

まず、全体の動作を概略的に述べると、金型キャビティ
部４に溶融樹脂が充満した後の保圧段階において、金型
キャビティ部４に溶融樹脂が充満し、金型キャビティ部
４の中の樹脂圧力が予め設定された充填−保圧切換圧力
に達したあたりから、スクリュ押圧力を周期的に変化さ
せる。これを予め設定された時間継続する。一方、保圧
段階においては金型キャビティ部４に溶融樹脂が充満し
た時点すなわち保圧段階の開始時点から、金型キャビテ
ィ部４の中の圧力をＡ／Ｄ変換変速後連続的定演算部１
１に取り込み、Ａ／Ｄ変換された出力データ８ａを所定
の記憶エリアに記憶しておく。

こうして記憶された圧力計測データは、保圧段階の終了
と共に、解析処理され、その結果として、ゲートシール
時間又は成形品固化時間を判定するデータが得られる。

一般に、金型キャビティ部４内の圧力は、前述の様にス
クリュ押圧力を一定とすると、第４図のように現れ、こ
の波形からは、何ら、ゲートシール時間又は成形品固化
時間を判定する特徴は得られない、ただ現れるのは、キ
ャビティ内溶融樹脂の冷却固化収縮に伴う圧力の漸減だ
けである。しかし、スクリュ押圧力を周期的に与えると
１、これに伴ってゲート部３から金型キャビティ部４に
注入される溶融樹脂流量が周期的に変化するため、金型
キャビティ部４の圧力は、第６図のようにキャビティ内
樹脂の固化収縮に伴う漸減と共に、周期的な変化を示す
ことになる。

このゲート部３の樹脂の冷却固化が進行すると、ゲート
部３を通過する溶融樹脂流量が減少し、このため、スク
リュ押圧力が周期的に変化しても、周期的な溶融樹脂流
量変化が金型キャビティ部４内の圧力変化として現れに
くくなる。このため、金型キャビティ部４内の樹脂圧力
の周期的変化における振幅は、第６図に示す様に徐々に
減少し、ついには全く周期的変化を示さなくなる。この
全く周期的変化を示さなくなった時間は、スクリュ押圧
力が周期的に変化し、ゲート部３前の溶融樹脂圧力が周
期的に変化するのに伴う、ゲート部３を通過する溶融樹
脂流量が存在しない事を示し、つまり、ゲート部３の樹
脂が固化して、金型キャビティ部４とランナ部２の流路
が遮断された事を示しており、つまり、ゲートシール時
間を示すものと考えられる。

従って、スクリュ押圧力を周期的に変化させ、なおかつ
金型キャビティ部４の圧力が周期的に変化しなくなる時
間がゲートシール時間と考えられる。

また、第３図で示すダイレクトゲート金型の場合のよう
に、ゲー、ト部３よりも金型キャビティ部４の溶融樹脂
が早く固化する場合には、スクリュ押圧力を周期的に変
化させ、なおかつ、金型キャビティ部４の圧力が周期的
に変化しなくなる時間は、金型キャビティ部４の樹脂が
固化するために、たとえ、ゲート部３の溶融樹脂が流動
状態にあり、スクリュ前部室３０Ａとの流路が形成され
ていても、金型キャビティ部４に溶融樹脂の注入がなさ
れなくなるために、スクリュ前部圧力が周期的に変化し
ても、金型キャビティ部４の圧力が周期的変化を示さな
くなるためと考えられる。従って、スクリュ押圧力を周
期的に変化させ、なおかつ、金型キャビティ部４の圧力
が周期的に変化しなくなる時間が金型キャビティ部４の
成形品の固化時間を示すと考えられる。

以上に述べたように、スクリュ押圧力を周期的に変化さ
せ、金型キャビティ部４の樹脂圧力を計測し、樹脂圧力
の計測値に周期的な変化が無くなる時間を認識すること
により、ゲートシール時間又は成形品固化時間を認識す
ることが可能となる。

次に、本発明における具体的な制御動作について具体的
に説明する。

まず、スクリュ前部３０Ａに溜められた溶融樹脂は、ス
クリュ１の前進によって、金型３２のランナ部２、ゲー
ト部３を通過して金型キャビティ部４に充填される。こ
のスクリュ１が前進を開始して金型キャビティ部４を充
填するまでを充填段階、溶融樹脂が金型キャビティ部４
を充満してがら、金型キャビティ部４の溶融樹脂が冷却
され、固ｆヒ収縮するのを補うために予め設定された時
間の間スクリュ１を押圧する段階を保圧段階とする。

この溶融樹脂が金型キャビティ部４を充満した時刻、つ
まり充填段階から保圧段階に切換わる時刻は、金型キャ
ビティ部４の圧力が予め設定した充填−保圧切換圧力１
３ｂに達したことにより判定するものとする。

このスクリュ１が油圧シリンダ３１の作用により前進を
開始し、金型キャビティ部４への溶融樹脂の充填が開始
されるとともに、金型キャビティ部４に取付けた圧力セ
ンサ６により検出される樹脂圧力信号６ａは、増幅器７
を介して制御装置１つに取りこまれる。この取りこまれ
た樹脂圧力信号６ａは、Ａ／Ｄ変換器８によりアナログ
信号がデジタル信号に変換され、比較器９、同定演算部
１１に入力される。前記スクリュ１が前進をしている間
、こうして取りこまれた樹脂圧力信号６ａは、比較器９
により、予め設定器１３を通して設定された充填−保圧
切換圧力１３ｂと比較される。この樹脂圧力信号８ａが
充填−保圧切換圧力１３ｂに達すると、比較器１３は同
定演算部１１、制御演算部１０に充填−保圧切換信号９
ａを出力する。これを受けて、この制御演算部１ｏは、
充填段階では、予め設定器１３にて設定されたスクリュ
前進速度に応じた設定速度信号１４ａを流量制御弁２０
に出力し、速度の制御を行っていた状態から、この設定
速度信号１４ａを前記流量制御弁２０を全開の状態にす
る様な信号に設定する。

これと同時に、前記制御演算部１０は、設定器１３を通
して予め設定された保圧力設定値に対応する設定圧力信
号１４ｂをアナログ電圧信号Ｖｏｅとして電磁リリーフ
弁１７に出力すると共に、さらに、充填−保圧切換時を
起点として、保圧時間の計時を開始する。つまり、所定
のスクリュ押圧力によりスクリュ１を押圧する保圧段階
が開始され、計時の保圧時間が、予め設定器１３で設定
された保圧時間設定値１３ａに達すると、設定圧力信号
１４ｂの出力を完了し、保圧段階を終了する。

また、充填−保圧切換信号９ａを受けた同定演算部１１
は、Ａ／Ｄ変換器８を通して入力される樹脂圧力信号６
ａを読みこんで、連続的にＲＡＭデ−タメモリ部■２に
ストアすると共に、さらに、１１ｂを出力する。これを
受けて周期信号発生回路１５は、予め設定されている周
波数、振幅の周期状の周期圧力信号１５ａを設定圧力信
号１４ｂに加算又は減算する。これによって、電磁リリ
ーフ弁１７には、保圧力設定値に対応する設定圧力信号
１４ｂに、周期圧力信号１５ａが加算又は減算されたア
ナログ宅圧信号Ｖｏｅが印加されることになる。この結
果、金型キャビティ部４の樹脂圧力は、第６図に示すよ
うに、漸減し、かつ、周期的な変動を有する波形となる
。この場合、計時の保圧時間が、予め設定器１３で設定
された保圧時間設定値１３ａに達すると、同定演算部１
１は周期信号発生回路１５に出力している指令信号１１
ｂをオフとし、これをうけた周期信号発生回路１５は周
期圧力信号１５ａの出力を中止する。

これと共に、同定演算部１１は、保圧段階において、充
填−保圧切換時刻から保圧時間設定値１３ａの間の時間
に読みこみ、ＲＡＭデータメモリ１２にストアしたキャ
ビティ内樹脂圧力データ１２ａに処理を加えて、その結
果を表示器１６に表示する。

次に、前記キャビティ樹脂圧力データ１２ａにどのよう
な処理を加えるかについて説明する。

一般に、金型キャビティ４内の樹脂圧力は、第４図に示
すように、金型キャビティ４内のキャビティ内樹脂の冷
却によって固化収縮し、徐々に減少して傾斜状に変化す
る。これに対して、前記のように、スクリュ押圧力に周
期信号を加えると、キャビティ内の樹脂圧力には、徐々
に減少して傾斜状に変化するとともに、周期的な変動が
含まれてくる。

保圧段階においてゲート部３の樹脂は冷却にＣＩ？つて
固化し、ランナ部２からゲート部３を通って金型キャビ
ティ部４に到る樹脂流路は徐々にせばめられるため、ス
クリュ押圧力に加えられた周期信号が金型キャビティ部
４の樹脂に及ぼす影響は徐々に小さくなる。第３図に示
すダイレクトゲートの場合のようにゲート部３よりも金
型キャビティ部４が早く固化する場合は、同様に、金型
キャビティ部４の樹脂が冷却固化するに伴って、金型キ
ャビティ部４の樹脂にランナ部２を通って加えられるス
クリュ押圧力の周期変ｆヒの影響が徐々に小さくなる。

このため、金型キャビティ部４の樹脂圧力に現れる周期
的変ｆヒの波形の振幅は徐々に小さくなり、最後には消
滅するに至る。この振幅の消滅する時間が、ゲートシー
ル時間〈ゲート部３が金型キャビティ部４よりも早く固
ｆヒする場合）、又はキャビティ部成形品の固化時間〈
金型キャビティ部４がゲート部３よりも早く固化する場
合）を示すと考える。この振幅の消滅する時間を認識す
るために、前記ＲＡＭデータメモリ１２にストアされて
いる保圧開始から保圧時間終了までのキャビティ内樹脂
圧力データ１２ａに対して次の様な処理を加える。この
キャビティ内樹、脂圧力の傾斜状に減少しながら周期的
振動が減衰していく波形は、第６図に示す様になる。す
なわち、スクリュ押圧力に加えた周期圧力信号１５ａと
ほぼ同一の周期を持つ周期振動波形が徐々に減衰を示し
、また波形の全体的な形としては傾斜状に減少していく
、ここで第６図に示す如く、スクリュ押圧力に加えた周
期圧力信号１５ａと同一の周期を１つの演算区間とし、
この区間のキャビティ内樹脂圧力に対して高速フーリエ
変換処理（ＦＦＴ）を行う。前記ＦＦＴとは、信号波形
に含まれる各周波数成分を高速で抽出する数学的手法で
ある。

実時間波形をｆ（ｔ）とし、そのデジタルサンプルを（
ｆ、、・・・ｒｌ、）とすると、サンプリング間隔をΔ
ｔとして、Ｎ・Δｔが波形の計測時間である。

ＦＦＴでは、デジタルサンプルｆ（ｔ）を周期Ｎ・Δｔ
の周期波形とみなし、波形を次の様に分解して解釈する
。

ｒｒ＝ΣＣう已　　　　　　　　・・・（１）（旦、　
［＝　　（ｆｏ、Ｌ、＝・ｆｗ−＋）已＝（ＬｅＪＨｗ
、　ｅＪ２ｋｌｋｗ、、、、ｅ４ｎｌ−１１に′″ｗ）
つまり、波形ｒ（ｔ）のデジタルサンプルｒＣを、直流
成分波形 と、周期Ｎ・Δｔから周期Δｔまでの正弦波、余弦波の
和として表わすことである。

この時、ＣＩは波形「（ｔ）に含まれる周期Ｎ・ΔＬの
正弦波、余弦波の構成の割合を示す複素数である。特に
ＩＣう１を振幅スペクトル、＋Ｃ，１２をパワースベク
Ｉ・ルと呼んでおり、対象としている信号波形ｆ（ｔ）
の中に、各周波数の成分がどのくらい含まれているかを
示す。

以上より、第１次高調波底分（Ｋ＝１）のパワースペク
トルＩｃ、　＋２は、対象とする演算区間Ｎ・Δｔに対
する、キャビティ内樹脂圧力波形に、周期Ｎ　Δｔの信
号波形成分がどれ位含まれるかを示し、従って、該演算
区間の平均的な傾斜を示すことになる。

次に、第７図において、スクリュ押圧力に加える周期圧
力信号１５ａの周期を第１ＦＦＴ演算区間■とし、該区
間■のキャビティ内樹脂圧力データ１２ａに対して前述
のＦＦＴ処理を行えば、例えばその第１次高調波底分波
形Ｃ１１の正弦波は点線Ａの如くになり、その振幅スペ
クトルＩｃ、　ｌの２倍が２ＸＩＣ，ｌとして、図に示
した振幅Ｂに現れる。これに続いて、第１ＦＦＴ演算区
間のから、演算区間■にて同様にＦＦＴ処理を行えば、
第１次高調武威分０１１′の正弦波は点線Ｃの如くとな
り、振幅スペクトルｌｃ、Ｉの２＠が２×ＩＣ１′とし
て図に示した振幅りに現れる。このように、演算区間の
半周期分ずらしてＦＦＴ演算を行う事は、各々の演算区
間の、■に対して行ったＦＦＴ処理により得られる第１
次高調波底分の振幅スペクトルの差異が最大となり、キ
ャビティ内樹脂圧力波形に含まれる周期変動を認識し、
周期振動成分が消滅したか否かを判定するための基礎デ
ータとなる。すなわち、保圧段階の開始から、保圧段階
の終了までの間にＲＡＭデータメモリ１２にスＩ〜アさ
れたキャビティ内樹脂圧力１２ａを示すキャビティ内樹
脂圧力波形に対して、第６図に示す様に、保圧段階の開
始から、スクリュ押圧力に加えた周期圧力信号１５ａと
同一の周期を１つの演算区間をスライドさせながら、各
演算区間■、■の第１次高調波数分Ｃ１＋のパワースペ
クトルＣ，１２を求める。

次に、こうして求まった各演算区間の、■のパワースペ
クトルｌｃ＋’１２（ｉ　＝　１・・・Ｍ、演算区間番
号）を表示器１６に表示する。

このようにして、パワースペクトルｌｃ、’＋２の対数
を表示すると、第８図のようになる。但し、演算区間番
号ｉは、保圧開始時点を０ｓｅｃ、として、時間に換算
すれば次式のｔに相当する。

但し、Ｔは、スクリュ押圧力に加えた周期圧力る演算区
間番号ｉ、ｉ＋１のパワースペクトルＩＣＩＣ＋“川１
２の差異を認識し、１１ｃ＋’１２−　ｌｃ＋”’１２
１が予め設定した収束範囲ａｌよりも小さい、つまりＣ
，’ｌ”−ＩＣ，’″’１２１＜ａｌが成立した演算区
間番号−ル時間又は成形品キャビティ部の固ｆヒ時間と
考える。あるいは、表示器１６に表示された第８図のパ
ワースペクトルの対数をとったグラフから、パワースペ
クトルの変動が小さくなった演算区間をオペレータが目
視で判断し、対応する時間をゲートシール時間又は成形
品キャビティ部の固化時間と考える。

次に、本発明における前述の動作を、第９図のフローチ
ャートに沿って説明する。まず、制御装置１つに入力さ
れた樹脂圧力信号６ａはＡ／Ｄ変換器８によりアナログ
信号からデジタル信号に変換され、比較器９、同定演算
部１１に入力される。

この比較器９は、予め設定器１３を通して設定さ８ａを
比較し、樹脂圧力が充填−保圧切換圧力に達する（第ニ
ステップ４０）と保圧段階に入る。

この保圧段階に入ると、設定器１３を通して予め設定さ
れた保圧力１３ｃに対応する設定圧力信号１４ｂを制御
信号発生部１４が電磁リリーフ弁１７に出力する。また
、制御演算部１０、同定演算部１１は、保圧時間の計時
を開始する（第２ステツプ４１）。この保圧時間の計時
が予め設定器１３で設定された保圧時間に達すると、制
御演算部１０は制御信号発生部１４が出力する設定圧力
信号１４ｂをＯＦＦとするように指令し、保圧段階を終
了する。一方、同定演算部１１は、保圧段階の開始にと
もなって、キャビティ樹脂圧力信号６ａをＲＡＭデータ
メモリー１２に連続的にストアしく第３ステツプ４２）
、かつ、周期信号発生回路１５に指令信号１１ｂを出力
する。これを受けて周期信号発生回路１５は予め設定さ
れている周波数、振幅の周期状の同期圧力信号１５ａを
設定圧力信号１４ｂに加算又は減算する（第４ステツプ
４３）。これによって電磁リリーフ弁１７には、設定圧
力信号１４ｂに、周期圧力信号１５ａが加算又は減算さ
れたアナログ電圧信号Ｖｏｅが印加されることになる。

この結果、キャビティ樹脂圧力６ａは第６図に示すよう
に漸減し、かつ周期的変化を有する波形となる。計時の
保圧時間が予め設定器１３で設定された保圧時間設定値
１３ａに達するとく第５ステツプ４４）、同定演算部１
１は周期信号発生回路１５に出力している指令信号 １１、ｂをオフにし、周期信号発生回路１５は周期圧力
信号１５ａの出力を停止する（第６ステツプ４５）。こ
れと共に、同定演算部１１はＲＡＭデータメモリー１２
にストアしたキャビティ内樹脂圧力データに対して、保
圧開始から保圧終了まで、周期圧力信号↓５ａと同一の
周期を１つの演算部つ時間方向にスライドさせながら各
演算区間■■におけるＦＦＴ処理（第７ステツプ４６）
を行い、第１次高調波底分のパワースペクトルを算出し
く第８ステツプ４７）、これを表示器１６を通して表示
する〈第９ステツプ４８）。こうして表示されたパワー
スペクトルから、その変化が小さくなる時間を読み取っ
て、ゲートシール時間又はキャビティ部成形品の固化時
間を判断する。尚、第８図はゲートシール時間を求める
ため、パワースペクトルを求め、表示器１６に表示した
実施例を示しており、ゲートシール時間の推定値が目視
によって確認できるように表示されている。

［発明の効果］ 本発明による射出成形における固化時間の同定方法及び
装置は、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、わずか１シヨツト
でゲートシール時間又は成形品固化時間を推定できるた
め、これらを求めるための時間と労力を削減できる。ま
た、こうして推定した時間と、金型温度、樹脂温度の計
測結果と、熱伝導解析の手法をくみ合わせることにより
、金型温度、樹脂温度の変動下において、ゲートシール
時間、又は成形品固化時間を求める事が可能となる。

また、こうして、容易にゲートシール時間が求められる
ことにより、保圧時間を適切に設定でき、保圧時間を過
大に設定することによるゲート部の過大応力が防止でき
、従って、成形品の強度低下を防止でき、なおかつ、成
形サイクル時間の短縮につながるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による射出成形における固化時間の同定
方法及び装置の全体構成を示す一部断面を有するブロッ
ク図、第２図は従来及び本発明のサイドゲート金型の断
面図、第３図は従来及び本発明のダイレクト金型の断面
図、第４図は従来及び本発明のキャビティ内樹脂圧力と
スクリュ押圧力の関係を示す変化特性図、第５Ａ図及び
第５Ｂ図は、本発明における保圧時間設定値ｔ、ｌｔ、
ｌ、Ｉ、スクリュ押圧力、キャビティ内樹脂圧力及び成
形品重量の関係を示す特性図、第６図は、本発明におけ
る保圧段階において、スクリュ押圧力に周期圧力信号を
減算することにより、スクリュ押圧力を周期波形状に加
えた場合のスクリュ押圧力、キャビティ内樹脂圧力の状
態を示す特性図、第７図は、本発明における周期圧力信
号を加えた時のキャビティ内樹脂圧力波形が傾斜状に減
少しつつ、且つ、周期的に変化している状態を示すと共
に、ＦＦＴ演算区間とこの演算区間に対しＦＦＴ演算を
行った場合の第１次高調波底分の正弦波とその振幅スペ
クトルｌｃ、Ｉ、　Ｉｃ１１がどのような意味を有する
かを示す特性図、第８図は、本発明における保圧段階に
おけるキャビティ内樹脂圧力波形のパワースベクｌ〜ル
が周期圧力信号を加えた時に、ゲートシール時間の推定
値が表示器で示された状態を示す特性図、第９図は、本
発明における保圧段階における主に同定演算部のフロー
を示すチャート図である。 １はスクリュ、２はランナ部、３はゲート部、６は樹脂
圧力センサ、６ａはキャビティ内樹脂圧力信号、１０は
制御演算部、１１は同定演算部、１１ｂは指令信号、１
２はＲＡＭデータメモリ、１３は設定器、１３ａｃｉ保
圧時間設定値、１３ｂは充填−保圧切換圧力設定値、１
３ｃは保圧力設定値、１４は制御信号発生部、１４ｂは
設定圧力信号、１５は周期信号発生回路、・１５ａは周
期圧力信号、１６は表示器、１７は電磁リリーフ弁、Ｖ
ｏｅはアナログ電圧信号、１８は加減算部である。 第２図 第３図 第７図 隼嘗フ連「寓■

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、スクリュ前部（３０Ａ）に溜められた溶融樹脂
   をスクリュ（１）の前進によって金型（３２）のランナ
   部（２）、ゲート部（３）を通って金型キャビティ部（
   ４）に充填し、この金型キャビティ部（４）に溶融樹脂
   が充満した後は、前記溶融樹脂が冷却され、固化収縮す
   るのを補うため、さらにつづけて所定の時間、スクリュ
   （１）を押圧するようにした射出保圧段階において、前
   記金型キャビティ部（４）内に溶融樹脂が充満した時点
   より、スクリュ（１）の押圧力を周期的に変化させ、前
   記キャビティ内樹脂圧力の周期的変化が消滅する時刻を
   検出し、前記周期的変化の消滅する時刻をゲートシール
   時間又はキャビティ部固化時間の推定値とするようにし
   たことを特徴とする射出成形における固化時間の同定方
   法。
2. （２）、スクリュ前部（３０Ａ）に溜められた溶融樹脂
   をスクリュ（１）の前進によつて金型キャビティ部（４
   ）に充填し、溶融樹脂充填後、所定の時間、スクリュ（
   １）を押圧するようにした射出成形機において、前記金
   型キャビティ部（４）に設けられた樹脂圧力センサ（６
   ）からのキャビティ内樹脂圧力信号（６ａ）を増幅器（
   ７）を介して入力するための制御装置（１９）を有し、
   前記制御装置（１９）は、前記キャビティ内樹脂圧力信
   号（６ａ）をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器（
   ８）と、前記キャビティ内樹脂圧力信号（６ａ）を予め
   設定された充填−保圧切換圧力設定値（１３ｂ）と比較
   し、充填−保圧切換信号（９ａ）を発する比較器（９）
   と、前記比較器（９）からの充填−保圧切換信号（９ａ
   ）を入力し保圧時間を計時する制御演算部（１０）と、
   前記制御演算部（１０）に接続され設定圧力信号（１４
   ｂ）を発生する制御信号発生部（１４）と、保圧時間設
   定値（１３ａ）、保圧力（１３ｃ）、充填−保圧切換圧
   力（１３ｂ）を設定する設定器（１３）と、前記キャビ
   ティ内樹脂圧力信号（６ａ）を記憶するためのＲＡＭデ
   ータメモリ（１２）と、前記充填−保圧切換信号（９ａ
   ）を受けると同時に周期信号発生回路（１５）に指令信
   号（１１ｂ）を出力すると共に、前記キャビティ内樹脂
   圧力信号（６ａ）を入力して、前記ＲＡＭデータメモリ
   （１２）にストアするための同定演算部（１１）と、前
   記同定演算部（１１）に接続された表示器（１６）と、
   前記設定圧力信号（１４ｂ）に前記周期信号発生回路（
   １５）からの周期圧力信号（１５ａ）を加減算するため
   の加減算部（１８）と、前記加減算部（１８）からのア
   ナログ電圧信号（Ｖｏｅ）を入力するための電磁リリー
   フ弁（１７）とを有し、前記保圧段階の終了時点よりス
   トアされた前記キャビティ内樹脂圧力読み込みデータに
   対して、前記同定演算部（１１）でＦＦＴ演算処理を行
   い、パワースペクトルを前記表示器（１６）に表示する
   ようにしたことを特徴とする射出成形における固化時間
   の同定装置。