JPH03211031A - 射出成形機の樹脂流量制御装置 - Google Patents

射出成形機の樹脂流量制御装置

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JPH03211031A
JPH03211031A JP444690A JP444690A JPH03211031A JP H03211031 A JPH03211031 A JP H03211031A JP 444690 A JP444690 A JP 444690A JP 444690 A JP444690 A JP 444690A JP H03211031 A JPH03211031 A JP H03211031A
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resin
mold
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temperature
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JP444690A
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Inventor
Tomoyuki Akashi
友行 明石
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

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、射出成形機の射出プロセスにおいて金型に充
填する樹脂の流量を制御する装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、この種の射出成形機の制御装置として。
加熱シリンダの内部に回転および往復動自在に配置され
たスクリューと、このスクリューを回転させる回転駆動
手段と、スクリューを往復動させる往復駆動手段とを具
備してなり、前記スクリューを往動して加熱シリンダ内
の樹脂を金型内に充填する場合におけるスクリューの移
動速度(射出速度)を制御量とするものが知られている
[発明が解決しようとする課題] しかし、この射出成形機の制御装置は、金型の温度や樹
脂の温度などが変わると、スクリューの移動速度が同一
であっても、金型内における樹脂流量が異なるから、成
形品の寸法が変化し、また。
成形品にそりが生じるなどの問題がある。
本発明の課題は、金型の温度や樹脂の温度などが変わり
でも、金型内における樹脂流量を最適値に維持すること
ができる射出成形機の樹脂流量制御装置を提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、金型の内部に連通している加熱シリン
ダの内部に回転および往復動自在に配置され 加熱シリ
ンダ内の樹脂を撹拌すると共に可塑化した樹脂を金型内
に充填させるためのスクリューとこのスクリューを回転
させる回転駆動手段と、前記スクリューを往復駆動手段
とを具備してなる射出成形機において、予め前記金型内
に充填する樹脂の流量の1射出サイクルにおける最適値
を求めて樹脂流量目標値曲線を決定しておき、前記加熱
シリンダ内の樹脂を金型内に充填するためにスクリュー
を往動させる場合における往復駆動手段の操作電流の値
に基いて金型内に充填する樹脂流量の1射出サイクルに
おける値を計算して樹脂流量曲線を求め1 この樹脂流
量曲線と前記樹脂流量値目標値曲線とで囲む偏差面積を
計算し、前記金型または加熱シリンダのリザーバ内の樹
脂の温度を検出し、かつ、この検出した温度と前記偏差
面積とに基いて経験則により決められる簡単な関数によ
り前記往復駆動手段の操作量の補正量を求めることを特
徴とする射出成形機の樹脂流量制御装置が得られる。
また本発明によれば、金型の内部に連通している加熱シ
リンダの内部に回転および往復動自在に配置され、加熱
シリンダ内の樹脂を撹拌すると共に可塑化した樹脂を金
型内に充填させるためのスクリ −と、このスクリュー
を回転させる回転駆動手段、と、前記スクリューを往復
動させる往復駆動手段とを具備してなる射出成形機にお
いて、予め前記金型内に充填する樹脂の流量の1射出サ
イクルにおける最適値を求めて樹脂流量目標値曲線を決
定しておき、金型の温度、金型内の樹脂の温度、金型内
の樹脂の圧力、加熱シリンダのリザーバ内の樹脂の温度
および樹脂の射出速度などの検出器がらの検出値と、前
記加熱シリンダ内の樹脂を金型内に充填するためにスク
リューを往動させる場合における往復駆動手段の操作電
流の値とに基いて金型内に充填する樹脂流量の1射出サ
イクルにおける値を計算して樹脂流量曲線を求め、この
樹脂流量曲線と前記樹脂流量目標値曲線とて囲む偏差面
積を計算し、前記金型または加熱シリンダのリザーバ内
の樹脂の温度を検出し、かつ、この検出した温度と前記
偏差面積とに基いて経験則により決められる簡単な関数
に゛り前記往動駆動手段の操作量の補正量を求めること
を特徴とする射出成形機の樹脂流量制御装置が得られる
[作用] 本発明は、金型の温度や樹脂の温度などが変わっても、
これらの変化に対応してスクリューの移動速度を制御し
て、金型内における樹脂流量を最適値に維持することが
できる。
[実施例] 次に本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。
第1図には射出成形機の一実施例の概略が示されている
。この射出成形機は、金型1と、この金型1内に溶融し
た樹脂を射出して充填させる射出装置2と、金型1の温
度を制御する金型温度制御装置3と、射出成形機の全体
を制御する主制御装置4および金型]の内部の樹脂の流
量を制御する樹脂流量制御装置5を具備している。射出
成形は可塑化プロセス、射出プロセス、保圧プロセスお
よび冷却プロセスとからなる。
射出装置2は、樹脂を収容する加熱シリンダ2aと こ
れを加熱するバンドヒータ2bと、これの温度を制御す
るシリンダ温度制御装置2Cと。
加熱シリンダ2aに樹脂を入れるためのホ・ソノクー2
6、加熱シリンダ2aの後部に設けられた射出シリンダ
2eと、加熱シリンダ2aおよび射出シリンダ2eに収
容されたスクリュー2fと、射出シリンダ2eの後部に
設けられ、スクリュー2fを回転させる油圧モータ2g
と、油圧モータ2gを制御するサーボバルブ2hと、射
出シリンダ2eに収容されている作動油の量を制御して
スクリュー2fに背圧を加えて摺動させるサーボノくル
ブ21と これらのサーボバルブ2h、2iを介して油
圧モータ2gおよび射出シリ〉ダ2eに作動油を給油す
るポンプ2jとを具備7ている。サーボバルブ21は、
樹脂流量制御装置5により制御される。シリンダ温度制
御装置2C,サーボバルブ2hおよび金型温度制御装置
3は主制御装置4により制御される。
金型1には、スプルーの樹脂の圧力p1を検出するスプ
ルー樹脂圧力検出器6と、スプルーの樹脂の温度θ1を
検出するスプルー樹脂温度検出器7と キャビティの成
形部でない部の樹脂の圧力p2 を検出するキャビティ
非成形部樹脂圧力検出器8と、キャビティの成形部でな
い部の樹脂の温度θ2′を検出するキャビティ非成形部
樹脂温度検出器つと、キャビティの成形部の樹脂の圧力
p2を検出するキャビティ樹脂圧力検出器]0とキャビ
ティの成形部の樹脂の温度θ2を検出するキャビティ樹
脂温度検出器11および金型1の温度を検出する金型温
度検出器12が設けられている。
射出装置2には、加熱シリンダ2aにこれのリザーバ内
の樹脂の圧力p。を検出するリザーバ樹脂圧力検出器1
3と、リザーバ内の樹脂の温度θ。を検出するリザーバ
樹脂温度検出器14と、射出シリンダ2eの作動油の圧
力を検出する油圧力検出器]5と、スクリュー2fの回
転速度を検出する回転速度検出器16およびスクリュー
2fの金型1方向への速度を検出する射出速度検出器1
7が設けられている。
リザーバ樹脂圧力検出器13.リザーバ樹脂温度検出器
14.スプルー樹脂圧力検出器6.スプルー樹脂温度検
出器7.キャビティ非成形部樹脂圧力検出器8.キャビ
ティ非成形部樹脂温度検出器9.キャビティ樹脂圧力検
出器10.キャビティ樹脂温度検出器11.油圧力検出
器15.金型温度検出器121回転速度検出器16およ
び射出速度検出器17の出力値p。、θO+  pl+
  θ1゜p2.02′・ p2・ θ2・ θ−・ 
p・・ 0・2は樹脂流量制御装置5に与えられる。金
型温度検出器12およびリザーバ樹脂温度検出器14の
出力値θ、、θ。は、それぞれ金型温度制御装置3およ
びシリンダ温度制御装置2Cにも与えられる。
第3図に樹脂流量制御装置5の実施例が示されているの
で1次にこれを説明する。
樹脂流量制御装置5は、A/D変換器18と。
q計算部19と、q目標値曲線記憶部20と、成形条件
入力部21と、q偏差積分演算部22と関数演算部23
と、プロセス判別部24と、操作補正量演算部25と、
操作量演算部26およびD/A変換器27とからなる。
樹脂流量制御装置5はマイクロコンピータで構成されて
いる。
成形条件入力部21には、コンソール28に入力される
情報が記憶される。コンソール28は。
射出速度の目標値i、樹脂の圧力、樹脂の温度などの初
期設定値、成形品の形状および樹脂の種類などの情報が
入力される。
前記各種の検出器の出力値p。、θ。、pl。
θI+p2  +  θ2  +  p2+  θ2.
θ□、p、。
n、zおよびサーボバルブ21の操作電流i、の値は、
A/D変換器18を介してq計算部19に与えられる。
このq計算部18は、i、またはiと検出することがで
きるp。、θ。、pl、θ1+  p2’+  θ2 
1  p21  θ2.θ□、p、。
n、zのいずれかの値とに基いて、金型1内に充填する
樹脂流量qの1射出サイクルにおける値を計算する。こ
の樹脂流量qの値はq偏差積分演算部22に与えられる
q目標値曲線記憶部20には、予め複数の成形1 条件に対応したq目標値曲線の情報が記憶されている。
q目標値曲線とは、金型1内において最も良い成形品を
作るための1射出サイクルの樹脂量qの最適値(目標値
)を示すものである。成形条件入力部21に与えられた
情報に対応したq目標値曲線記憶部20のq目標値曲線
の情報がq偏差積分演算部22に与えられる。
q偏差積分演算部22は、q目標値曲線記憶部20から
のq目標値曲線の情報と、q計算部19からの樹脂流、
ff1qの値とに基いて、q目標値曲線と、q計算部1
9からの出力値に基いて計算される樹脂流量曲線とで包
囲する偏差面積Sを求める。
例えば第4図に示すように、q目標曲線をAとした場合
、樹脂流量曲線をBまたはCとすると、偏差面積Sは1
曲線AとBとで包囲する面積または曲線AとCとで包囲
する面積となる。q偏差積分演算部22により求められ
た偏差面積Sの値は操作補正量演算部25に与えられる
プロセス判別部24は、主制御装置4からの射出プロセ
ス開始信号および保圧プロセス開始信号 2 を受けて、現時点が射出成形のどのプロセスにあるかを
判別する。プロセス判別部24は、プロセス判別信号を
q計算部19とq偏差積分演算一部22および関数演算
部23に与えて、これらを射出プロセス時にのみON状
態とする。
関数演算部23は、成形条件入力部21からの情報と、
スプルー樹脂温度検出器7からの出力値θ1および射出
成形機のエキスパートの経験則に基いて、簡単な関数を
演算する。関数演算部23の出力値は操作補正量演算部
25に与えられる。
操作補正量演算部25は、金型1または加熱シリンダ2
a内の樹脂の温度たとえばスプルー樹脂温度検出器7か
らの出力値θ1と偏差面積Sの値をエキスパートの経験
則により決められる簡単な関数に基いて、スクリュー2
fの操作量である射出速度2の補正量Δ2に変換する。
操作補正量演算部25の補正量Δ2は操作量演算部26
に与えられる。
操作補正量演算部26には、補正量へ2に基いて、サー
ボバルブ21の操作電流i、の補正量Δi、を演算する
。また、操作補正量演算部26は。
成形条件入力部21からの情報を受けて、サーボバルブ
21の操作電流i、の初期設定値も演算する。操作補正
量演算部26からの操作電流i、は。
D/A変換器27を介して、サーボバルブ21に与えら
れる。
次に樹脂流量制御装置5による制御の具体的な例を図面
に基いて詳細に説明する。
射出プロセスにおける変数の相互関係は次の式%式% 樹脂を射出するための射出シリンダ2eおよびスクリュ
ー2fまでの駆動系の動特性は次のように表わす。第1
図で示すように射出シリンダ2eの動作油はサーボバル
ブ21で制御され、射出シリンダ2eの押圧pat(P
、)と作動油の体積流量q、(rrr/s)とサーボバ
ルブ21の操作電流i、(A)の関係は次の式で近似さ
れる。
q s −に+  t a  K2 p a     
・・・(1)ただし、に+  (m3/s φA)はサ
ーボバルブ21の流量ゲインに2  (m3/S、pg
 )はサ−ボバルブ21の圧力ゲインである。
また、スクリュー2fと射出シリンダ2eに関する運動
方程式は1次の式で表わされる。
M M ′i+ B m 乏+A、p0=A、p、・・
・(2)ここで z (m/s)はスクリュー2fの射
出速度、 M、  (kg)はスクリュー2fと射出シ
リンダ2eの可動部を合わせた質量+Ba(N−s/m
)は(射出シリンダ2eのパツキンと外壁の間の粘性抵
抗)+(スクリュー2fと加熱シリンダ2aの間の抵抗
)であり、 A、  (rrf)は射出シリンダ2eの
受圧部の面積である。
また、射出シリンダ2eの内部の作動油の圧縮性を考え
ると2次の式が成り立つ。
ここで、に、(N/m2)は作動油の体積弾性係数、V
、(m3)は射出シリンダ2eおよび配管の作動油の体
積である。
前記(1)(2)(3)の式からq、を消去すると2次
の式が得られる。
 5 M、     M、        M。
ただし、C,−V、/に、としである。
次に、加熱シリンダ2aのノズルから金型1のキャビテ
ィまでの樹脂の流量と圧力の関係を求めると次のように
なる。
キャビティをNブロックに分割し、第jブロックと第(
j+1)ブロックの間を流れる樹脂の体積流量ql(m
3/s)と圧力pI (P−)の関係は近似的に次の式
で表わされる。
qI″″δ+(p+  1)+++) (j−0,1,2,・・・N−1)    ・・・(6
)ただし、j=0は加熱シリンダ2aのリザーバ部を示
し、δ、(m5/N−8)は次の関係から近似的に決ま
る。
δ +−Q  。  6Xp   [η  (θ 、 
 −〇 、  )  コ  ・・・  (7)ここで、
Qo  (m3/s)は基準温度θ、(℃) 6 基準圧力pm  (P、)のとき一定の断面を流れる樹
脂の体積流量、ηは樹脂の体積流量の温度係数で無次元
量であり、θ、(℃)はブロックjの樹脂温度である。
さらに、リザーバおよびキャビティの内部の各ブロック
ごとに樹脂の圧縮性を次の2式で示す。
・・・ (8) V+    dp I      dp Jql−+ 
   Q+−−□ −ε j 7−−に4    d 
+        J  d tに j ・・・ (9) ただしI A s  (m 3)はスクリュー2fの断
面積、Vl(m3)はブロックjにおける樹脂の体積で
あるに、(N/m2)はブロックjにおける樹脂の体積
弾性係数を示す。
に3.θ、などから決まるパラメータεj、δ、は温度
と圧力の関数であるからキャビティでの樹脂の肉厚が薄
く温度変化が激しい成形品では分割を細くしてこれらの
値が一定とみなせる単位で変化する。
始めに成形条件を決める段階で良品が得られる射出速度
ンの初期設定値2.。を求めておく。この場合のサーボ
バルブ21への操作電流i、のみを樹脂流量制御装置5
に入力して、前述の式を用いて樹脂流量qの値を計算し
てもよい。
また、リザーバ樹脂圧力検出器13.リザーバ樹脂温度
検出器14.スプルー樹脂圧力検出器6゜スプルー樹脂
温度検出器7.キャビティ樹脂検出器10.キャビティ
樹脂温度検出器11.油圧力検出器15.金型温度検出
器129回転速度検出器16および射出速度検出器17
を実装して、これらの検出器の出力値を用いた方が一層
実現象に近い樹脂流ff1qを計算することができる。
なお。
成形品によってはキャビティ樹脂圧力検出器10および
キャビティ樹脂温度検出器11を実装することができな
い場合があるが、この場合にはキャビティ非成形部樹脂
圧力検出器8およびキャビティ樹脂温度検出器9を実装
して、これらの検出値p2′、θ2 を用いればよい。
ここまでの計算による樹脂流量qは1体積流量であるの
で、これを次式によって質量流量q++++に変換する
q m 、 wρ+Q           ’・・(
10)ここで、ρ1は樹脂の密度であり、比容積Vの逆
数である。また、■は圧力pと温度θ1とに対し次の式
のような関係にある。
(p+π)  (v−ω)’=R(θ、 +273)・
・・(11) ただし、π、ω、Rは樹脂ごとに定まるパラメータであ
る。
いま、最も良い成形品を作る場合におけるq□1の値を
q、、とし、q□1を前述の計算式により求められた値
とする。
q myとq+、、+との偏差eは次式によって計算さ
れる。
e=q□r   Qml              
・・・ (12)このeを1射出サイクルの区間1=1
.−1゜で積分すると、その積分値Sは次の式で表わさ
れる。
このSが前記偏差面積であって1例えば第4図の斜線で
示す面積である。
この偏差面積Sを最小にするために次のようにスクリュ
ー2fをを往復動させる往復駆動装置の操作量の補正量
6士を求める。
偏差面積Sは、ρ1.δ1.と関係があり、かつ、ρ1
.δ1は温度の関数であって簡単な関係式で表わすこと
ができない。そこで、エキスパートの経験則により、樹
脂の温度θ、および偏差面積Sに基いて前記往復駆動装
置の操作量の補正量Δ二を次のように求める。
エキスパートの経験則により1次のことがわかっている
「樹脂の温度θ、が上昇した場合に、射出速度 0 2を減らす。」・・・[II 「樹脂の温度θ1が下降した場合に、射出速度五を増や
す。」・・・[II] 「樹脂流量q□1が目標値より増加した場合(この場合
の偏差面積Sを正とする)に、射出速度2を減らす。」
・・・[II[] 「樹脂流量qn++が目標値より減少した場合(この場
合の偏差面積Sを負とする)に、射出速度2を増やす。
」・・・[■コ 前記[II  [II]  [m]  [IV]の文章
をそれぞれ第5図(a)〜(d)で示すように簡単な関
数μm〜μ4.λ1〜λ4で定星化する。
第5図(a)(b)に示すように、樹脂の温度θ1を検
出すると、この温度θ1に対応した関数μ3.μ2の値
N、、N2を求め1次にこれらのN、、N2と対応した
関数λ1〜λ2の値M1゜N2を求め、かつ、これらの
M、、N2に対応した補正量Δ2の値6士8.Δシ、を
求めると共に斜線で示した台形部分り、、D2を求める
同様に第5図(c)(d)に示すように、偏差面積Sが
求められると、この偏差面積Sの値に対応関数μ3.μ
4の値N3.N4を求め1次にこれらのN3.N4と対
応した関数λ3〜λ4の値M3.M4を求め、かつ、こ
れらのN3.N4と対応した補正量Δ−の値Δ23.Δ
24を求めると共にに斜線で示した台形部分D3.D、
を求める。
次に第5図(e)に示すように、前記台形部分D+ 、
D2 、D3 、D4を合わせて斜線で示した合成図形
D5を求め、この合成図形り、の重心Gを求め、かつ、
この重心Gに対応した補正量Δ2の値Δi5を求める。
次に、この射出速度士の補正量Δ′7.5に対応したサ
ーボバルブ21の操作電流18の補正量Δia5を求め
、かつ、この補正量Δ1..に基いてサーボバルブ21
を操作する。射出速度2の補正量Δ2とサーボバルブi
、の補正量Δi、との対応関係は、簡単な式で表わすこ
とができる。
[発明の効果] 本発明によれば、金型の温度や樹脂の温度などが変わっ
ても、金型内における樹脂流量を最適値に維持すること
かできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する射出成形機の概略を示す概略
図、第2図は同上射出形成機の一部を拡大して示す一部
拡大断面図、第3図は本発明の構成を示すブロック図、
第4図は同上射出成形の金型における樹脂流量を説明す
るだめの図および第5図は本発明に用いる関数を説明す
るための図である。 1・・・金型12・・・射出装置、2a・・・加熱シリ
ンダ。 5・・・樹脂流量制御装置、19・・・q計算部、20
・・・q目標値曲線記憶部、22・・・q偏差積分演算
部。 23・・・関数演算部、24・・・操作補正演算部、2
6・・・操作量演算部。 第4図 (a) (b) 特開平3 211031(10) 一針−6 o、□3oヤ  ′ 1キ“  。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金型の内部に連通している加熱シリンダの内部に
    回転および往復動自在に配置され、加熱シリンダ内の樹
    脂を撹拌すると共に可塑化した樹脂を金型内に充填させ
    るためのスクリューと、このスクリューを回転させる回
    転駆動手段と、前記スクリューを往復動させる往復駆動
    手段とを具備してなる射出成形機において、予め前記金
    型内に充填する樹脂の流量の1射出サイクルにおける最
    適値を求めて樹脂流量目標値曲線を決定しておき、前記
    加熱シリンダ内の樹脂を金型内に充填するためにスクリ
    ューを往動させる場合における往復駆動手段の操作電流
    の値に基いて金型内に充填する樹脂流量の1射出サイク
    ルにおける値を計算して樹脂流量曲線を求め、この樹脂
    流量曲線と前記樹脂流量目標値曲線とで囲む偏差面積を
    計算し、前記金型または加熱シリンダのリザーバ内の樹
    脂の温度を検出し、かつ、この検出した温度と前記偏差
    面積とに基いて経験則により決められる簡単な関数によ
    り前記往復駆動手段の操作量の補正量を求めることを特
    徴とする射出成形機の樹脂流量制御装置。
  2. (2)金型の内部に連通している加熱シリンダの内部に
    回転および往復動自在に配置され、加熱シリンダ内の樹
    脂を撹拌すると共に可塑化した樹脂を金型内に充填させ
    るためのスクリューと、このスクリューを回転させる回
    転駆動手段と、前記スクリューを往復動させる往復駆動
    手段とを具備してなる射出成形機において、予め前記金
    型内に充填する樹脂の流量の1射出サイクルにおける最
    適値を求めて樹脂流量目標値曲線を決定しておき、金型
    の温度、金型内の樹脂の温度、金型内の樹脂の圧力、加
    熱シリンダのリザーバ内の樹脂の温度および樹脂の射出
    速度などの検出器からの検出値と、前記加熱シリンダ内
    の樹脂を金型内に充填するためにスクリューを往動させ
    る場合における往復駆動手段の操作電流の値とに基いて
    金型内に充填する樹脂流量の1射出サイクルにおける値
    を計算して樹脂流量曲線を求め、この樹脂流量曲線と前
    記樹脂流量目標値曲線とで囲む偏差面積を計算し、前記
    金型または加熱シリンダのリザーバ内の樹脂の温度を検
    出し、かつ、この検出した温度と前記偏差面積とに基い
    て経験則により決められる簡単な関数により前記往動駆
    動手段の操作量の補正量を求めることを特徴とする射出
    成形機の樹脂流量制御装置。
JP444690A 1990-01-16 1990-01-16 射出成形機の樹脂流量制御装置 Pending JPH03211031A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002081176A1 (de) * 2001-04-05 2002-10-17 Priamus System Technologies Ag Verfahren zum herstellen eines formteiles in einem formwerkzeug
JP2018529557A (ja) * 2015-10-09 2018-10-11 クラウスマッファイ テクノロジーズ ゲーエムベーハーKraussMaffei Technologies GmbH 射出成形プロセスにおいて射出成形可能な材料の実体積を求めるための方法
JPWO2022163098A1 (ja) * 2021-02-01 2022-08-04

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