JPH04339631A - 射出成形機の射出制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、射出成形機の制御方
法に関するもので、射出工程における充填工程から保圧
工程への移行時の射出プランジャないしスクリュの制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出工程は、プランジャ（スクリュイン
ライン式の場合のスクリュを含む。以下同じ。）のスト
ローク位置を基準に射出速度を制御する充填工程と、経
過時間を基準に射出圧力を制御する保圧工程よりなって
いる。そして充填完了直前にプランジャの速度が減少す
るように減速区間を設けておき、充填完了によって射出
圧力が急上昇し始めた時点または予め設定した充填完了
位置にプランジャが達した時点で保圧工程に切り換える
。後者の位置を基準とした切り換えの場合は、射出圧力
の監視あるいは射出圧力を基準とした切り換えを併用す
るのが普通である。このような減速区間を設けるのは、
高速のまま最後までストロークすると充填完了時に高い
ピーク圧が発生し、キャビティのパーティング面に溶融
樹脂が溢れ出てバリが発生するからである。

【０００３】しかし上記の方法を採用してオーバーパッ
クに過剰に対応しすぎると、キャビティの形状が複雑で
樹脂流路の長い金型では、別の不良成形品が生じやすい
。これは、上記減速区間の速度を低く設定しすぎたり、
減速区間を必要以上に長く設定したりして、キャビティ
に流入する樹脂の先端部の速度が遅くなって温度が低下
し、樹脂がキャビティの先端に達しにくくなってショー
トショットが起こったり、金型内をまわり込んだ樹脂の
先端同士が充分に接合しないでウェルドラインが発生す
るためである。

【０００４】このような不良成形品の発生をさけるため
には、最適な減速区間を設定して充填工程のプランジャ
の移動速度をできるだけ高速に保ちながら充填完了時に
ピーク圧を発生させないようにして、充填工程から保圧
工程へ切り換えることが重要である。このためたとえば
射出動作を油圧で行うものでは、射出シリンダの油圧回
路の切り換え弁として、応答性が速く閉ループ制御に好
適なサーボ弁や高応答型比例電磁式方向流路制御弁をク
ローズド制御の三方弁として用い、速度制御と圧力制御
の両方を１個の弁で行うようにしたものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、充填工程
と保圧工程の間での減速区間は不可欠であるが、そのわ
ずかな設定ミスや成形途中の樹脂粘度の変化等によって
ピーク圧が発生してバリが生じやすくなったり、充填不
足によるショートショットやウェルドラインが生じやす
くなったりするといった調整の難しさがあり、実作業時
における適正な減速区間の設定は、長年の経験に基づく
勘をもとに何回かの試行成形を行って決定されていた。

【０００６】そこでこの発明は、この減速区間が自動的
に最適な状態に設定されるようにすることにより、バリ
やウェルドラインなどの発生を防止することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明では、充填完了
時の射出圧力を検出し、これが予め設定した許容範囲Δ
を外れたときに減速区間の設定条件、すなわち減速区間
の長さＬおよび／又は減速区間のプランジャ速度Ｖある
いはプランジャの減速率βの設定値を変更することによ
って、充填工程から保圧工程への切り換え時に予め設定
した範囲を越えるようなピーク圧や圧力降下を生じさせ
ることなく速度制御から圧力制御に円滑に移行させるよ
うにしたものである。

【０００８】上記減速区間の長さＬおよび減速区間のプ
ランジャ速度Ｖや減速率βは、充填完了時の射出圧力が
予め設定した許容範囲Δを下回ったときには、予め設定
したある調整量αだけ減速区間の長さＬを短くし、減速
区間中のプランジャ速度Ｖを高め、あるいはその減速率
βを小さくする方向に変化させ、一方充填完了時の射出
圧力が設定した許容範囲Δを上回ったときには、減速区
間の長さＬを長くし、減速区間中のプランジャ速度Ｖを
遅くし、あるいはその減速率βを大きくする方向に変化
させる。以上の設定条件Ｌ、Ｖ、βの変更は、各条件を
単独に変更する方法でも、組み合わせて変更する方法で
あっても良い。

【０００９】

【作用】減速区間の長さＬ、プランジャ速度Ｖ、その減
速率βなどの設定条件に設定ミスがあった場合、あるい
は樹脂粘度の変化等によって減速区間の設定条件が現実
の成形条件と合わなくなった場合には、前述したように
、オーバーパックによるバリの発生やショートショット
によるウェルドラインの発生等の成形不良が生じやすく
なる。当然のことながら、オーバーパックは、充填完了
時の射出圧力が異常に高くなったときに発生し、ショー
トショットは、充填完了時の射出圧力が低くなったとき
に発生する。従って、射出完了時の射出圧力が許容され
る範囲Δを外れたときに、それを打ち消す方向に減速区
間の設定条件を変更してやれば、設定ミスや成形条件の
変化によるオーバーパックやショートショットが回避さ
れ、常に最適な条件で成形を行うことが可能になる。

【００１０】

【実施例】次に図面に示す実施例について説明する。図
１はこの発明の方法を実施するための制御装置のブロッ
ク図で、スクリュインライン式の射出ユニットを模式的
に示してある。図中、１はスクリュバレル、２はスクリ
ュ（プランジャ）、３はホッパ、４は射出シリンダ、５
はスクリュ２のストローク位置を検出する位置検出器、
６は油圧ポンプ、７は油タンク、８は射出シリンダ４に
供給される油圧の流量と圧力とを制御している比例電磁
式方向流量制御弁、９は圧力センサである。位置検出器
５は、たとえばラックピニオン機構によってロータリエ
ンコーダを回転させてそのパルスをカウントすることに
よってスクリュ２のストローク位置を検出する。

【００１１】位置検出器５の検出信号は、カウンタ１１
を経てドライバ１２と演算制御装置１３にフィードバッ
クされ、圧力センサ９の検出値は、ＡＤ変換器１４を経
てドライバ１２と演算制御装置１３にフィードバックさ
れている。演算制御装置１３は現実的にはマイクロコン
ピュータが用いられ、入力装置１５から各種の設定値が
入力され、表示装置１６に成形条件や制御条件が文字や
グラフによって表示される。演算制御装置１３から出力
された制御信号は、ドライバ１２を経て制御弁８に与え
られる。図１のブロック図では、検出されたスクリュの
ストローク位置および射出圧力をドライバ１２にも入力
して、ドライバ１２に与えられている設定値に対するフ
ィードバック制御も行っているが、この部分のフィード
バックは省略することも可能である。

【００１２】図３は射出時のプランジャの速度および射
出圧力を示したグラフで、横軸中央のｄ点から右が充填
工程、左が保圧工程であり、充填工程は横軸にストロー
ク位置をとって、保圧工程は横軸に時間をとって射出速
度および射出圧力を図示したものである。一点鎖線Ｓは
射出速度の設定値であり、点線Ｔは実際のプランジャ速
度である。射出速度は例えば３段階に切り換えられてお
り、ｃ点とｄ点の間に長さＬの減速区間がとられ、この
区間での射出速度がＶに設定されている。二点鎖線Ｐは
保圧工程における射出圧力の設定値であり、時間の経過
に従って３段階に低減させている。実線Ｑは充填開始か
ら保圧完了までの間の実際の射出圧力の変化を示したも
のである。もちろん、これらの射出速度制御や保圧力制
御のパターンは、成形品の材料や形状により異なるパタ
ーンとなることもある。

【００１３】図３に示されたものでは、減速区間Ｌでは
プランジャ速度Ｔの低下に伴って射出圧力Ｑが低下して
おり、充填完了時の射出圧力Ｐｄは、保圧工程の射出圧
力（保圧力）の初期値Ｐｅより若干低く、わずかなピー
ク圧の発生の後、保圧力Ｐｅに収束している。Δは充填
完了時の射出圧力Ｐｄの許容範囲として設定された範囲
である。充填完了時の圧力Ｐｄの値は、減速区間Ｌを長
くするか、減速区間での設定速度Ｖを低くすれば低下し
、逆にすれば高くなる。

【００１４】図４は減速区間の長さＬが必要以上に長い
ために、また図５は減速区間における射出速度の設定値
Ｖが低すぎるために、充填完了時の圧力Ｐｄが低くなっ
た状態を示したもので、このようなときにはショートシ
ョットやウェルドラインが発生しやすくなる。また図６
は減速区間の長さＬが短かすぎるために、また図７は減
速区間における射出速度の設定値Ｖが高すぎるために、
充填完了時の圧力Ｐｄが高くなった状態を示したもので
、このような場合には、オーバーパックによるバリが発
生しやすくなる。

【００１５】以上の例は、減速区間の射出速度の設定値
Ｖを一定値に設定した例であるが、この減速区間の射出
速度は、図８に示すように、減速率をβとしてＶａ−β
ｔ（Ｖａは減速開始直前の射出速度、ｔは減速開始後の
経過時間）のような時間の関数として設定することもで
きる。この場合には例えば減速率βが大きすぎると、図
９に示すように充填完了時の射出圧力Ｐｄが低下し、β
が小さすぎると、第１０図に示すように充填完了時の射
出圧力が高くなる。

【００１６】図２は、図１の演算制御装置１３で実行さ
れる制御の手順を示すフローチャートで、充填完了時の
射出圧力Ｐｄが予め設定された許容範囲Δを上回るか下
回るかした回数ｎａ　またはｎｂ　が予め設定された回
数ｎ０　となったときに、減速区間の長さＬや射出速度
Ｖの設定値を補正するように制御している。減速区間の
長さＬと射出速度Ｖとは、その一方のみを補正すること
によって制御することも、両者を補正することによって
制御することもできる。また図８のように減速区間にお
ける射出速度を減速率βで設定するときは、射出速度の
補正は減速率βの補正によって行われる。図２には、図
８の場合はＶの制御の代わりにβの制御が行われること
を括弧書きで示してある。また図２の制御では、０．１
とか０．０５というような値に設定される補正係数αを
予め設定しておいて、その補正係数で示される割合だけ
設定値を変更する制御方法を採用している。

【００１７】図２において、成形動作が開始されると、
設定値Ｌ、Ｖ（β）にそれぞれの初期値Ｌ０　、Ｖ０　
（β０　）が代入される（ステップ２１）。そして成形
サイクルが実行されて充填工程が完了したときに、成形
中に検出された充填完了時の射出圧力Ｐｄが呼び出され
る（ステップ２２）。そしてステップ２３および２４で
この射出圧力Ｐｄが許容範囲にあるかどうかが判定され
、許容範囲内であれば、そのまま次の成形サイクルに入
っていく。充填完了時の射出圧力Ｐｄが許容範囲から外
れたときは、高い方に外れたか、低い方に外れたかによ
ってステップ２３または２４で分岐し、ステップ２５お
よび２６で許容範囲を上回った回数ｎａ　、および許容
範囲を下回った回数ｎｂ　がカウントされる。そしてｎ
ａ　およびｎｂ　が設定された回数に達していなければ
、設定値を変更することなく次の成形サイクルに入る。

【００１８】充填完了時の圧力Ｐｄが許容範囲を上回っ
た回数ｎａ　が設定回数ｎ０　に達したときは、ステッ
プ２７で予め設定したある調整量αだけ減速区間の長さ
Ｌを長くするか、減速区間における射出速度Ｖを低くす
るか、あるいは減速区間における射出速度の減速率βを
大きくする。そしてカウント値ｎａ　をリセットして、
次の成形サイクルに入る。逆に充填完了時の圧力Ｐｄが
許容範囲を下回った回数ｎｂ　が設定回数ｎ０　に達し
たときには、ステップ２８で調整量αだけ減速区間の長
さＬを短くするか、減速区間における射出速度Ｖを速く
するか、あるいは減速区間における射出速度の減速率β
を小さくし、カウント値ｎｂ　をリセットして次の成形
サイクルに入る。

【００１９】上記のものでは、制御がステップ２７また
は２８を通過する毎に減速区間の設定条件Ｌ、Ｖまたは
βが補正されることとなる。減速区間の長さＬの場合に
ついて、繰り返し補正が行われたときにその設定値がど
のように変化するかを例示すると、射出圧力Ｐｄが高い
方に外れるときには、最初の設定値はＬ＝Ｌ０　、第１
回の補正後の設定値はＬ＝（１＋α）Ｌ０　、２回目の
補正後の設定値はＬ＝（１＋α）２　Ｌ０　というよう
に等比級数的に変化する。２回目の補正後、射出圧力が
低い方に外れるようになったときは、逆方向の補正が入
って、第３回目の補正後の設定値はＬ＝（１＋α）２　
（１−α）Ｌ０　となる。このようにして減速区間の長
さＬの設定値は、等比級数的に補正されつつ最適条件に
収斂していくこととなる。このことは射出速度Ｖまたは
その減速率βの補正の場合も同様である。

【００２０】このようにこの発明の方法によれば、減速
区間の長さＬや射出速度Ｖあるいはその減速率βが最適
値に収斂してゆくので、成形開始時に成形条件の自動設
定を行わせることが可能である。このような場合には、
成形開始時の条件出し時と定常状態に入った後の実成形
作業時とでは、調整値αなどの設定を若干変えることが
好ましい。即ち、成形開始時においては、早期に最適減
速条件に達するように回数ｎ０　を最小値１とし、必要
に応じてαも大きく設定する。一方、実成形作業時は、
突発的異常に影響されないように、ｎ０　を大きめにし
、αは小さめに設定すればよい。

【００２１】充填完了時の射出圧力Ｐｄの許容範囲Δは
、通常はその上限を第１段目の保圧力Ｐｅとほぼ一致し
た圧力にして、充填完了時にピーク圧が立たないように
して保圧工程に移行させる。しかし成形品が単純形状で
肉厚の厚いものである場合には、許容範囲をこれより低
めに設定するのがよい。また成形品の形状が複雑で、特
に金型のキャビティの先端部分が狭くて樹脂が到達しに
くい場合やウェルド部分があるような場合には、許容圧
力を全体的に高めに設定して充填完了時に若干ピーク圧
を立たせ、そのピーク圧によって樹脂を金型の先端部に
まで着実に充填するようにする。

【００２２】また上記実施例においては、油圧式の射出
装置について説明したが、電動サーボモータの回転をボ
ールスクリュを介して直線運動に変換して射出動作を行
わせる電動式の射出装置であっても同様な制御を行うこ
とが可能であり、この発明の射出制御方法は、駆動源の
種類を問わずに採用することができるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したこの発明の制御方法によれ
ば、射出圧の急激な変動を生じることなく充填工程から
保圧工程へとスムーズに移行させることができるので、
充填工程完了時に過大なピーク圧が発生して、成形品に
オーバーパックによるバリが発生する危険や、充填完了
時の圧力が低すぎるために、ショートショットやウェル
ドラインが発生する危険を未然に回避することができる
。そして成形中の樹脂粘度の変化等にも追従して設定条
件が補正されるので、成形作業中の成形条件の変化に起
因する不良品の発生も回避でき、また成形開始時の試行
運転中に減速条件を自動設定させることも可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】射出装置の制御系を模式的に示すブロック図。

【図２】制御手順を示すフローチャート。

【図３】射出工程における射出速度と射出圧力の変化を
示すグラフ。

【図４】減速区間が長くなったときの圧力変化を示すグ
ラフ。

【図５】減速区間の射出速度が遅いときの圧力変化を示
すグラフ。

【図６】減速区間が短いときの射出圧力の変化を示すグ
ラフ。

【図７】減速区間の射出速度が高いときの圧力変化を示
すグラフ。

【図８】減速区間の速度設定の他の例を示すグラフ。

【図９】減速区間の減速率が大きいときの圧力変化を示
すグラフ。

【図１０】減速区間の減速率が小さいときの圧力変化を
示すグラフ。

【符号の説明】

２　　射出プランジャまたはスクリュ Ｐｄ充填完了時の射出圧力 Δ　　充填完了時の射出圧力の許容範囲Ｌ　　減速区間
の長さ ｃ　　減速区間の開始点 ｄ　　充填完了点 Ｖ　　減速区間の射出速度 β　　充填区間の射出速度の減速率

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　充填工程では射出プランジャないしス
   クリュ（２）の前進速度をその位置の関数としてプログ
   ラム制御し、保圧工程では射出プランジャないしスクリ
   ュ（２）に与える保圧力を経過時間の関数としてプログ
   ラム制御し、充填工程の終期に減速区間を設けて保圧工
   程へと移行させる射出成形機の射出制御方法において、
   一または複数の射出サイクルにおける充填完了時の射出
   圧力（Ｐｄ）を検出し、この検出値（Ｐｄ）と予め設定
   した許容範囲（Δ）とを比較し、検出値（Ｐｄ）が許容
   範囲（Δ）を下回ったときには、減速区間の長さ（Ｌ）
   を短くする方向および／または減速区間における射出プ
   ランジャないしスクリュ（２）の前進速度（Ｖ）を高め
   る方向に設定値を変化させ、一方検出値（Ｐｄ）が許容
   範囲（Δ）を上回ったときには、減速区間の長さ（Ｌ）
   を長くする方向および／または減速区間における射出プ
   ランジャないしスクリュ（２）の前進速度（Ｖ）を低く
   する方向に設定値を変化させ、ついで後続の射出サイク
   ルを実行することを特徴とする、射出成形機の射出制御
   方法。
2. 【請求項２】　　充填工程では射出プランジャないしス
   クリュ（２）の前進速度をその位置の関数としてプログ
   ラム制御し、保圧工程では射出プランジャないしスクリ
   ュ（２）に与える保圧力を経過時間の関数としてプログ
   ラム制御し、充填工程の終期に減速区間を設けて保圧工
   程へと移行させる射出成形機の射出制御方法において、
   一または複数の射出サイクルにおける充填完了時の射出
   圧力（Ｐｄ）を検出し、この検出値（Ｐｄ）と予め設定
   した許容範囲（Δ）とを比較し、検出値（Ｐｄ）が許容
   範囲（Δ）を下回ったときには、減速区間における射出
   プランジャないしスクリュ（２）の減速率（β）を小さ
   くするかまたはこれと共に減速区間の長さ（Ｌ）を短く
   する方向に設定値を変化させ、一方検出値（Ｐｄ）が許
   容範囲（Δ）を上回ったときには、減速区間における射
   出プランジャないしスクリュ（２）の減速率（β）を大
   きくするかまたはこれと共に減速区間の長さ（Ｌ）を長
   くする方向に設定値を変化させ、ついで後続の射出サイ
   クルを実行することを特徴とする、射出成形機の射出制
   御方法。