JPH0516195A - 射出成形の制御方法及び制御装置 - Google Patents
射出成形の制御方法及び制御装置Info
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- JPH0516195A JPH0516195A JP3201245A JP20124591A JPH0516195A JP H0516195 A JPH0516195 A JP H0516195A JP 3201245 A JP3201245 A JP 3201245A JP 20124591 A JP20124591 A JP 20124591A JP H0516195 A JPH0516195 A JP H0516195A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、成形品の重量安定性及び形
状安定性を向上させることができる射出成形の制御方法
及び射出成形の制御装置を提供することである。 【構成】 本発明では、プランジャ１２の位置に応じて
ゴム材９の体積弾性率Ｋが変化すると仮定し、ノズル８
から射出されるゴム材の実際の射出流量値ｑを算出し、
その値に基づき金型６内に充填されるゴム材の充填量を
制御する。
状安定性を向上させることができる射出成形の制御方法
及び射出成形の制御装置を提供することである。 【構成】 本発明では、プランジャ１２の位置に応じて
ゴム材９の体積弾性率Ｋが変化すると仮定し、ノズル８
から射出されるゴム材の実際の射出流量値ｑを算出し、
その値に基づき金型６内に充填されるゴム材の充填量を
制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成形品の重量安定性及
び形状安定性を向上させた射出成形の制御方法及び射出
成形の制御装置に関する。
び形状安定性を向上させた射出成形の制御方法及び射出
成形の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本来、射出成形の目的は金型のキャビテ
ィ形状を成形品に正確に転写するという点にある。これ
を実現するためには、射出工程において、金型のキャビ
ティ容積に対して過不足無く材料を充填することがまず
必要となる。これを達成するための従来の手法として、
射出プランジャの速度制御性を向上させるように、フィ
ードバックゲインを射出圧または金型内圧に応じて変化
させる手法や、充填完了時に射出プランジャの停止位置
精度を向上させる等の手法が採用されている。これらの
手法を代表する公知例として各々特開昭５８−１１１２
８号公報及び特開昭５７−１９１０３５号公報が挙げら
れる。
ィ形状を成形品に正確に転写するという点にある。これ
を実現するためには、射出工程において、金型のキャビ
ティ容積に対して過不足無く材料を充填することがまず
必要となる。これを達成するための従来の手法として、
射出プランジャの速度制御性を向上させるように、フィ
ードバックゲインを射出圧または金型内圧に応じて変化
させる手法や、充填完了時に射出プランジャの停止位置
精度を向上させる等の手法が採用されている。これらの
手法を代表する公知例として各々特開昭５８−１１１２
８号公報及び特開昭５７−１９１０３５号公報が挙げら
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
公報に開示してある二つの手法は、共通して、射出プラ
ンジャの位置または速度制御精度の向上を図った手法で
ある。したがって、例えばゴム材などの弾性を有する成
形用材料で射出成形する場合には、成形用材料に特有の
弾性による射出流量の変化を考慮していないため、充填
量の正確な制御を行うには、限界がある。つまり、充填
量の計量完了時点で、シリンダ内に供給されたゴム材等
の弾性を有する成形材料は、空気が混入することによ
り、見かけの体積弾性率が通常の樹脂材料に比べてかな
り小さい。このため、射出工程におけるプランジャの移
動距離に相当する容積が、そのまま射出量と等しくはな
らない。このような点が、上記２つの手法では考慮され
ていないことから、充填量の正確な制御が困難であると
言う問題点を有している。本発明は、このような実状に
鑑みてなされ、成形品の重量安定性及び形状安定性を向
上させることができる射出成形の制御方法及び射出成形
の制御装置を提供することを目的とする。
公報に開示してある二つの手法は、共通して、射出プラ
ンジャの位置または速度制御精度の向上を図った手法で
ある。したがって、例えばゴム材などの弾性を有する成
形用材料で射出成形する場合には、成形用材料に特有の
弾性による射出流量の変化を考慮していないため、充填
量の正確な制御を行うには、限界がある。つまり、充填
量の計量完了時点で、シリンダ内に供給されたゴム材等
の弾性を有する成形材料は、空気が混入することによ
り、見かけの体積弾性率が通常の樹脂材料に比べてかな
り小さい。このため、射出工程におけるプランジャの移
動距離に相当する容積が、そのまま射出量と等しくはな
らない。このような点が、上記２つの手法では考慮され
ていないことから、充填量の正確な制御が困難であると
言う問題点を有している。本発明は、このような実状に
鑑みてなされ、成形品の重量安定性及び形状安定性を向
上させることができる射出成形の制御方法及び射出成形
の制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、プランジャの位置に応じて成形
材料の体積弾性率が変化すると仮定し、ノズルから射出
される成形材料の実際の射出流量値を算出し、その値に
基づき金型内に充填される成形材料の充填量を制御す
る。
るために、本発明では、プランジャの位置に応じて成形
材料の体積弾性率が変化すると仮定し、ノズルから射出
される成形材料の実際の射出流量値を算出し、その値に
基づき金型内に充填される成形材料の充填量を制御す
る。
【０００５】
【作用】ゴム材等の成形材料の体積弾性率は、成形材料
中に混入している空気が成形材料の圧縮と共に圧縮さ
れ、シリンダ内での成形材料の充填状態が疎から密へ変
化するという理由から、プランジャの移動に伴い変化す
ることが本発明者によって見い出されている。本発明で
は、このような考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。
中に混入している空気が成形材料の圧縮と共に圧縮さ
れ、シリンダ内での成形材料の充填状態が疎から密へ変
化するという理由から、プランジャの移動に伴い変化す
ることが本発明者によって見い出されている。本発明で
は、このような考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づき説
明する。図１は本発明の一実施例に係る射出成形の制御
装置の概略構成図、図２は本発明の一実施例に係る制御
方法で制御された場合の射出流量と充填量の関係を示す
グラフ、図３は図１に示す装置をさらに具体化した場合
の概略構成図、図４は射出成形装置の要部を示す断面
図、図５は本発明の制御方法の効果を示すグラフであ
る。図４に示すように、射出成形装置２は、キャビティ
４が形成してある金型６と、金型のキャビティ４内にノ
ズル８から成形材料としてのゴム材９を射出する射出機
１０とを有する。射出機１０には、ゴム材９をノズルか
ら射出させるためのプランジャ１２を有する。プランジ
ャ１２は、例えば圧力シリンダ１４で駆動される。圧力
シリンダ１４内には、油圧などの流体圧が導入され、プ
ランジャ１２を駆動するようになっている。
明する。図１は本発明の一実施例に係る射出成形の制御
装置の概略構成図、図２は本発明の一実施例に係る制御
方法で制御された場合の射出流量と充填量の関係を示す
グラフ、図３は図１に示す装置をさらに具体化した場合
の概略構成図、図４は射出成形装置の要部を示す断面
図、図５は本発明の制御方法の効果を示すグラフであ
る。図４に示すように、射出成形装置２は、キャビティ
４が形成してある金型６と、金型のキャビティ４内にノ
ズル８から成形材料としてのゴム材９を射出する射出機
１０とを有する。射出機１０には、ゴム材９をノズルか
ら射出させるためのプランジャ１２を有する。プランジ
ャ１２は、例えば圧力シリンダ１４で駆動される。圧力
シリンダ１４内には、油圧などの流体圧が導入され、プ
ランジャ１２を駆動するようになっている。
【０００７】次に、このような射出成形装置２を用いて
行われる本発明の一実施例に係る射出成形の制御方法に
ついて説明する。本実施例の制御方法では、ゴム材９の
射出流量（dq/dt）は、プランジャ１２の移動速度（dz/
dt）と、ゴム材９の弾性による体積収縮を考慮して、マ
クロ的に下記の数式Ａで表現している。
行われる本発明の一実施例に係る射出成形の制御方法に
ついて説明する。本実施例の制御方法では、ゴム材９の
射出流量（dq/dt）は、プランジャ１２の移動速度（dz/
dt）と、ゴム材９の弾性による体積収縮を考慮して、マ
クロ的に下記の数式Ａで表現している。
【数１】
上記式において、ゴム材９の見かけの体積弾性率Ｋは、
数式Ｄに示すように、プランジャ位置Ｚの関数として表
した。これは、プランジャ１２の移動に伴って、ゴム材
中に混入している空気が圧縮される過程でＫが変化する
という考え方に基づく。また、この体積弾性率Ｋは、式
Ｄに示す通り、Ｚに関する２次式で近似するが、式中の
定数Ａ、Ｂ、Ｃは、ノズル８を閉じた状態で、短いスト
ロークの圧縮を、実際に用いる射出機１０で行い、オン
ラインでゴム材９の圧力Ｐ及び体積Ｖをサンプリング検
出し、数式Ｂ，Ｄを用いて最小２乗近似することにより
求められる。なお、体積弾性率Ｋは、ゴム材９の種類に
より異なることはもちろん、同一材料であっても成形材
料の混練の状態、空気の含有率によっても異なるため、
実際に用いる射出機１０により決定することが望まし
い。このように成形材料としてのゴム材の体積弾性率が
プランジャ位置に応じて変化し、その変化した体積弾性
率を用いて実際の射出流量を算出すると言う考えに基づ
き、射出成形の制御を行うための制御装置の概略を図１
に示す。図１に示す制御装置２０では、射出機１０内の
ゴム材９の成形圧力Ｐを検出するための圧力センサ２２
と、プランジャ１２の押し出し位置を検出する位置セン
サ２４とを有する。これらセンサ２２，２４でサンプリ
ング検出された検出値は、射出流量算出用回路２６，２
８へ送られ、現時点での実際の射出流量（dq/dt）が算
出される。この実際の射出流量（dq/dt）は、目標とす
る射出流量（dqd/dt）と比較回路３０で比較される。比
較回路３０で比較された比較値は、コントローラ３２へ
送られる。コントローラ３２は、その比較値に基づき、
圧力シリンダ１４へ送られる油圧を制御するサーボバル
ブ３４をフィードバック制御する。
数式Ｄに示すように、プランジャ位置Ｚの関数として表
した。これは、プランジャ１２の移動に伴って、ゴム材
中に混入している空気が圧縮される過程でＫが変化する
という考え方に基づく。また、この体積弾性率Ｋは、式
Ｄに示す通り、Ｚに関する２次式で近似するが、式中の
定数Ａ、Ｂ、Ｃは、ノズル８を閉じた状態で、短いスト
ロークの圧縮を、実際に用いる射出機１０で行い、オン
ラインでゴム材９の圧力Ｐ及び体積Ｖをサンプリング検
出し、数式Ｂ，Ｄを用いて最小２乗近似することにより
求められる。なお、体積弾性率Ｋは、ゴム材９の種類に
より異なることはもちろん、同一材料であっても成形材
料の混練の状態、空気の含有率によっても異なるため、
実際に用いる射出機１０により決定することが望まし
い。このように成形材料としてのゴム材の体積弾性率が
プランジャ位置に応じて変化し、その変化した体積弾性
率を用いて実際の射出流量を算出すると言う考えに基づ
き、射出成形の制御を行うための制御装置の概略を図１
に示す。図１に示す制御装置２０では、射出機１０内の
ゴム材９の成形圧力Ｐを検出するための圧力センサ２２
と、プランジャ１２の押し出し位置を検出する位置セン
サ２４とを有する。これらセンサ２２，２４でサンプリ
ング検出された検出値は、射出流量算出用回路２６，２
８へ送られ、現時点での実際の射出流量（dq/dt）が算
出される。この実際の射出流量（dq/dt）は、目標とす
る射出流量（dqd/dt）と比較回路３０で比較される。比
較回路３０で比較された比較値は、コントローラ３２へ
送られる。コントローラ３２は、その比較値に基づき、
圧力シリンダ１４へ送られる油圧を制御するサーボバル
ブ３４をフィードバック制御する。
【０００７】本実施例では、コントローラ３２は、ＰＤ
コントローラであり、図中の符号Ｋｄは、微分ゲインで
あり、Ｋｐは比例ゲインである。各リアルタイムでの制
御目標値としての射出流量ｄqd／ｄtは、例えば図２に
示すように、総射出流量、すなわち充填量をＱとした場
合に、目標の充填量Ｑが射出流量の時間積分として得ら
れるように、決定される。図２に示す例では、射出開始
時と完了時に低速で射出を行うように計画した例である
が、本発明方法によれば、キャビティ４の形状を考慮し
て任意のパターンに設計することも可能である。
コントローラであり、図中の符号Ｋｄは、微分ゲインで
あり、Ｋｐは比例ゲインである。各リアルタイムでの制
御目標値としての射出流量ｄqd／ｄtは、例えば図２に
示すように、総射出流量、すなわち充填量をＱとした場
合に、目標の充填量Ｑが射出流量の時間積分として得ら
れるように、決定される。図２に示す例では、射出開始
時と完了時に低速で射出を行うように計画した例である
が、本発明方法によれば、キャビティ４の形状を考慮し
て任意のパターンに設計することも可能である。
【０００８】次に、上記制御系を実現するためのハード
ウエア及びソフトウエア構成の概略を図３に基づき説明
する。図に示すように、射出流量の制御は、サーボバル
ブ３４で油圧ポンプ３６からの油圧をコントロールする
ことにより、プランジャ１２を駆動して行う。この油圧
制御系のサーボループは、約１０ｍｓｅｃ以下の周期が
望ましいため、制御のためのコントローラは、高速性を
考慮し、ＶＭＥバスで連結されたマルチＣＰＵ構成とす
る。すなわち、ＣＰＵ＃２において、油圧のサーボ制御
を分担している。また、ＣＰＵ＃１では、目標流量ｑd
の算出と、Ａ／Ｄコンバータ３８、Ｄ／Ａコンバータ４
０及びカウンタ４２での入出力の処理を分担している。
なお、ＣＰＵ＃１及び＃２は、約１ＭＦＬＯＰＳのパフ
ォーマンスのＣＰＵカードを使用することができる。こ
のように、処理別にＣＰＵを割り当て、分散処理を行う
ことにより、効率の良い、またＩ／Ｏの拡張性に富んだ
システムを構築することが可能となる。なお、図３に示
すように、Ａ／Ｄコンバータ３８は、アンプ４４を介し
て圧力センサ２２に接続してある。また、Ｄ／Ａコンバ
ータ４０は、アンプ４６を介してサーボバルブ３４に接
続してある。カウンタ４２は、位置センサ２４に接続し
てある。また、油圧ポンプ３６の吐出配管系には、リリ
ーフバルブ４８が連結してある。
ウエア及びソフトウエア構成の概略を図３に基づき説明
する。図に示すように、射出流量の制御は、サーボバル
ブ３４で油圧ポンプ３６からの油圧をコントロールする
ことにより、プランジャ１２を駆動して行う。この油圧
制御系のサーボループは、約１０ｍｓｅｃ以下の周期が
望ましいため、制御のためのコントローラは、高速性を
考慮し、ＶＭＥバスで連結されたマルチＣＰＵ構成とす
る。すなわち、ＣＰＵ＃２において、油圧のサーボ制御
を分担している。また、ＣＰＵ＃１では、目標流量ｑd
の算出と、Ａ／Ｄコンバータ３８、Ｄ／Ａコンバータ４
０及びカウンタ４２での入出力の処理を分担している。
なお、ＣＰＵ＃１及び＃２は、約１ＭＦＬＯＰＳのパフ
ォーマンスのＣＰＵカードを使用することができる。こ
のように、処理別にＣＰＵを割り当て、分散処理を行う
ことにより、効率の良い、またＩ／Ｏの拡張性に富んだ
システムを構築することが可能となる。なお、図３に示
すように、Ａ／Ｄコンバータ３８は、アンプ４４を介し
て圧力センサ２２に接続してある。また、Ｄ／Ａコンバ
ータ４０は、アンプ４６を介してサーボバルブ３４に接
続してある。カウンタ４２は、位置センサ２４に接続し
てある。また、油圧ポンプ３６の吐出配管系には、リリ
ーフバルブ４８が連結してある。
【０００９】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内で種々に改変することが可
能である。例えば、上述し実施例では、成形材料とし
て、ゴム材を用いるようにしたが、これに限らず、プラ
ンジャの移動により体積弾性率が変化する全ての成形材
料に本発明の方法及び装置を適用して用いることが可能
である。
のではなく、本発明の範囲内で種々に改変することが可
能である。例えば、上述し実施例では、成形材料とし
て、ゴム材を用いるようにしたが、これに限らず、プラ
ンジャの移動により体積弾性率が変化する全ての成形材
料に本発明の方法及び装置を適用して用いることが可能
である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、プランジャの位置に応じて成形材料の体積弾性率が
変化するという考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。したがって、バリやヒケのない成形品を成形するこ
とが可能になると共に、成形品の重量安定性や形状安定
性が大幅に向上する。図１，３に示すような制御装置を
用いて実際に射出成形を行い、直径５０mmのリング板状
のゴム成形品をサンプルとして２０個成形したところ、
本発明の方法及び装置では、図５（Ｂ）に示すように、
成形品の重量のばらつきの平均は、約１．２％であっ
た。これに対し、比較例として、従来の方法及び装置で
同じような条件で重量のばらつきを調べたところ、ばら
つきの平均は、約７．６％であった。さらに、形状寸法
安定性についても比較を行ったところ、本発明では、外
形寸法のばらつきが±０．７％であるのに対し、比較例
では、±４．１％であった。上述した実験結果から、本
発明の有用性が確かめられた。
ば、プランジャの位置に応じて成形材料の体積弾性率が
変化するという考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。したがって、バリやヒケのない成形品を成形するこ
とが可能になると共に、成形品の重量安定性や形状安定
性が大幅に向上する。図１，３に示すような制御装置を
用いて実際に射出成形を行い、直径５０mmのリング板状
のゴム成形品をサンプルとして２０個成形したところ、
本発明の方法及び装置では、図５（Ｂ）に示すように、
成形品の重量のばらつきの平均は、約１．２％であっ
た。これに対し、比較例として、従来の方法及び装置で
同じような条件で重量のばらつきを調べたところ、ばら
つきの平均は、約７．６％であった。さらに、形状寸法
安定性についても比較を行ったところ、本発明では、外
形寸法のばらつきが±０．７％であるのに対し、比較例
では、±４．１％であった。上述した実験結果から、本
発明の有用性が確かめられた。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る射出成形の制御
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
【図２】図２は本発明の一実施例に係る制御方法で制御
された場合の射出流量と充填量の関係を示すグラフであ
る。
された場合の射出流量と充填量の関係を示すグラフであ
る。
【図３】図３は図１に示す装置をさらに具体化した場合
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図４】図４は射出成形装置の要部を示す断面図であ
る。
る。
【図５】図５は本発明の制御方法の効果を示すグラフで
ある。
ある。
４ キャビティ
６ 金型
８ ノズル
９ ゴム材（成形材料）
１０ 射出機
１２ プランジャ
２０ 射出成形装置
２２ 圧力センサ
２４ 位置センサ
ｑ 射出流量
Ａｓ スクリュ断面積
Ｚ プランジャ位置
Ｖｏ 軽量完了時の見かけのゴム材の体積
Ａ、Ｂ、Ｃ 定数
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 射出成形の制御方法及び制御装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成形品の重量安定性及
び形状安定性を向上させた射出成形の制御方法及び射出
成形の制御装置に関する。
び形状安定性を向上させた射出成形の制御方法及び射出
成形の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本来、射出成形の目的は金型のキャビテ
ィ形状を成形品に正確に転写するという点にある。これ
を実現するためには、射出工程において、金型のキャビ
ティ容積に対して過不足無く材料を充填することがまず
必要となる。これを達成するための従来の手法として、
射出プランジャの速度制御性を向上させるように、フィ
ードバックゲインを射出圧または金型内圧に応じて変化
させる手法や、充填完了時に射出プランジャの停止位置
精度を向上させる等の手法が採用されている。これらの
手法を代表する公知例として各々特開昭５８−１１１２
８号公報及び特開昭５７−１９１０３５号公報が挙げら
れる。
ィ形状を成形品に正確に転写するという点にある。これ
を実現するためには、射出工程において、金型のキャビ
ティ容積に対して過不足無く材料を充填することがまず
必要となる。これを達成するための従来の手法として、
射出プランジャの速度制御性を向上させるように、フィ
ードバックゲインを射出圧または金型内圧に応じて変化
させる手法や、充填完了時に射出プランジャの停止位置
精度を向上させる等の手法が採用されている。これらの
手法を代表する公知例として各々特開昭５８−１１１２
８号公報及び特開昭５７−１９１０３５号公報が挙げら
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
公報に開示してある二つの手法は、共通して、射出プラ
ンジャの位置または速度制御精度の向上を図った手法で
ある。したがって、例えばゴム材などの弾性を有する成
形用材料で射出成形する場合には、成形用材料に特有の
弾性による射出流量の変化を考慮していないため、充填
量の正確な制御を行うには、限界がある。つまり、充填
量の計量完了時点で、シリンダ内に供給されたゴム材等
の弾性を有する成形材料は、空気が混入することによ
り、見かけの体積弾性率が通常の樹脂材料に比べてかな
り小さい。このため、射出工程におけるプランジャの移
動距離に相当する容積が、そのまま射出量と等しくはな
らない。このような点が、上記２つの手法では考慮され
ていないことから、充填量の正確な制御が困難であると
言う問題点を有している。本発明は、このような実状に
鑑みてなされ、成形品の重量安定性及び形状安定性を向
上させることができる射出成形の制御方法及び射出成形
の制御装置を提供することを目的とする。
公報に開示してある二つの手法は、共通して、射出プラ
ンジャの位置または速度制御精度の向上を図った手法で
ある。したがって、例えばゴム材などの弾性を有する成
形用材料で射出成形する場合には、成形用材料に特有の
弾性による射出流量の変化を考慮していないため、充填
量の正確な制御を行うには、限界がある。つまり、充填
量の計量完了時点で、シリンダ内に供給されたゴム材等
の弾性を有する成形材料は、空気が混入することによ
り、見かけの体積弾性率が通常の樹脂材料に比べてかな
り小さい。このため、射出工程におけるプランジャの移
動距離に相当する容積が、そのまま射出量と等しくはな
らない。このような点が、上記２つの手法では考慮され
ていないことから、充填量の正確な制御が困難であると
言う問題点を有している。本発明は、このような実状に
鑑みてなされ、成形品の重量安定性及び形状安定性を向
上させることができる射出成形の制御方法及び射出成形
の制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、プランジャの位置に応じて成形
材料の体積弾性率が変化すると仮定し、ノズルから射出
される成形材料の実際の射出流量値を算出し、その値に
基づき金型内に充填される成形材料の充填量を制御す
る。
るために、本発明では、プランジャの位置に応じて成形
材料の体積弾性率が変化すると仮定し、ノズルから射出
される成形材料の実際の射出流量値を算出し、その値に
基づき金型内に充填される成形材料の充填量を制御す
る。
【０００５】
【作用】ゴム材等の成形材料の体積弾性率は、成形材料
中に混入している空気が成形材料の圧縮と共に圧縮さ
れ、シリンダ内での成形材料の充填状態が疎から密へ変
化するという理由から、プランジャの移動に伴い変化す
ることが本発明者によって見い出されている。本発明で
は、このような考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。
中に混入している空気が成形材料の圧縮と共に圧縮さ
れ、シリンダ内での成形材料の充填状態が疎から密へ変
化するという理由から、プランジャの移動に伴い変化す
ることが本発明者によって見い出されている。本発明で
は、このような考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づき説
明する。図１は本発明の一実施例に係る射出成形の制御
装置の概略構成図、図２は本発明の一実施例に係る制御
方法で制御された場合の射出流量と充填量の関係を示す
グラフ、図３は図１に示す装置をさらに具体化した場合
の概略構成図、図４は射出成形装置の要部を示す断面
図、図５は本発明の制御方法の効果を示すグラフであ
る。図４に示すように、射出成形装置２は、キャビティ
４が形成してある金型６と、金型のキャビティ４内にノ
ズル８から成形材料としてのゴム材９を射出する射出機
１０とを有する。射出機１０には、ゴム材９をノズルか
ら射出させるためのプランジャ１２を有する。プランジ
ャ１２は、例えば圧力シリンダ１４で駆動される。圧力
シリンダ１４内には、油圧などの流体圧が導入され、プ
ランジャ１２を駆動するようになっている。
明する。図１は本発明の一実施例に係る射出成形の制御
装置の概略構成図、図２は本発明の一実施例に係る制御
方法で制御された場合の射出流量と充填量の関係を示す
グラフ、図３は図１に示す装置をさらに具体化した場合
の概略構成図、図４は射出成形装置の要部を示す断面
図、図５は本発明の制御方法の効果を示すグラフであ
る。図４に示すように、射出成形装置２は、キャビティ
４が形成してある金型６と、金型のキャビティ４内にノ
ズル８から成形材料としてのゴム材９を射出する射出機
１０とを有する。射出機１０には、ゴム材９をノズルか
ら射出させるためのプランジャ１２を有する。プランジ
ャ１２は、例えば圧力シリンダ１４で駆動される。圧力
シリンダ１４内には、油圧などの流体圧が導入され、プ
ランジャ１２を駆動するようになっている。
【０００７】次に、このような射出成形装置２を用いて
行われる本発明の一実施例に係る射出成形の制御方法に
ついて説明する。本実施例の制御方法では、ゴム材９の
射出流量（ｄｑ／ｄｔ）は、プランジャ１２の移動速度
（ｄｚ／ｄｔ）と、ゴム材９の弾性による体積収縮を考
慮して、マクロ的に下記の数式Ａで表現している。
行われる本発明の一実施例に係る射出成形の制御方法に
ついて説明する。本実施例の制御方法では、ゴム材９の
射出流量（ｄｑ／ｄｔ）は、プランジャ１２の移動速度
（ｄｚ／ｄｔ）と、ゴム材９の弾性による体積収縮を考
慮して、マクロ的に下記の数式Ａで表現している。
【数１】
上記式において、ゴム材９の見かけの体積弾性率Ｋは、
数式Ｄに示すように、プランジャ位置Ｚの関数として表
した。これは、プランジャ１２の移動に伴って、ゴム材
中に混入している空気が圧縮される過程でＫが変化する
という考え方に基づく。また、この体積弾性率Ｋは、式
Ｄに示す通り、Ｚに関する２次式で近似するが、式中の
定数Ａ、Ｂ、Ｃは、ノズル８を閉じた状態で、短いスト
ロークの圧縮を、実際に用いる射出機１０で行い、オン
ラインでゴム材９の圧力Ｐ及び体積Ｖをサンプリング検
出し、数式Ｂ，Ｄを用いて最小２乗近似することにより
求められる。なお、体積弾性率Ｋは、ゴム材９の種類に
より異なることはもちろん、同一材料であっても成形材
料の混練の状態、空気の含有率によっても異なるため、
実際に用いる射出機１０により決定することが望まし
い。このように成形材料としてのゴム材の体積弾性率が
プランジャ位置に応じて変化し、その変化した体積弾性
率を用いて実際の射出流量を算出すると言う考えに基づ
き、射出成形の制御を行うための制御装置の概略を図１
に示す。図１に示す制御装置２０では、射出機１０内の
ゴム材９の成形圧力Ｐを検出するための圧力センサ２２
と、プランジャ１２の押し出し位置を検出する位置セン
サ２４とを有する。これらセンサ２２，２４でサンプリ
ング検出された検出値は、射出流量算出部２６，２８へ
送られ、現時点での実際の射出流量（ｄｑ／ｄｔ）が算
出される。次に、この実際の射出流量（ｄｑ／ｄｔ）と
目標とする射出流量（ｄｑｄ／ｄｔ）との偏差を算出す
る。この偏差はコントローラ３２へ送られる。コントロ
ーラ３２は、その偏差に基づき、圧力シリンダ１４へ送
られる油圧を制御するサーボバルブ３４をフィードバッ
ク制御する。
数式Ｄに示すように、プランジャ位置Ｚの関数として表
した。これは、プランジャ１２の移動に伴って、ゴム材
中に混入している空気が圧縮される過程でＫが変化する
という考え方に基づく。また、この体積弾性率Ｋは、式
Ｄに示す通り、Ｚに関する２次式で近似するが、式中の
定数Ａ、Ｂ、Ｃは、ノズル８を閉じた状態で、短いスト
ロークの圧縮を、実際に用いる射出機１０で行い、オン
ラインでゴム材９の圧力Ｐ及び体積Ｖをサンプリング検
出し、数式Ｂ，Ｄを用いて最小２乗近似することにより
求められる。なお、体積弾性率Ｋは、ゴム材９の種類に
より異なることはもちろん、同一材料であっても成形材
料の混練の状態、空気の含有率によっても異なるため、
実際に用いる射出機１０により決定することが望まし
い。このように成形材料としてのゴム材の体積弾性率が
プランジャ位置に応じて変化し、その変化した体積弾性
率を用いて実際の射出流量を算出すると言う考えに基づ
き、射出成形の制御を行うための制御装置の概略を図１
に示す。図１に示す制御装置２０では、射出機１０内の
ゴム材９の成形圧力Ｐを検出するための圧力センサ２２
と、プランジャ１２の押し出し位置を検出する位置セン
サ２４とを有する。これらセンサ２２，２４でサンプリ
ング検出された検出値は、射出流量算出部２６，２８へ
送られ、現時点での実際の射出流量（ｄｑ／ｄｔ）が算
出される。次に、この実際の射出流量（ｄｑ／ｄｔ）と
目標とする射出流量（ｄｑｄ／ｄｔ）との偏差を算出す
る。この偏差はコントローラ３２へ送られる。コントロ
ーラ３２は、その偏差に基づき、圧力シリンダ１４へ送
られる油圧を制御するサーボバルブ３４をフィードバッ
ク制御する。
【０００８】本実施例では、コントローラ３２は、ＰＤ
コントローラであり、図中の符号Ｋｄは、微分ゲインで
あり、Ｋｐは比例ゲインである。各リアルタイムでの制
御目標値としての射出流量ｄｑｄ／ｄｔは、例えば図２
に示すように、総射出流量、すなわち充填量をＱとした
場合に、目標の充填量Ｑが射出流量の時間積分として得
られるように、決定される。図２に示す例では、射出開
始時と完了時に低速で射出を行うように計画した例であ
るが、本発明方法によれば、キャビティ４の形状を考慮
して任意のパターンに設計することも可能である。
コントローラであり、図中の符号Ｋｄは、微分ゲインで
あり、Ｋｐは比例ゲインである。各リアルタイムでの制
御目標値としての射出流量ｄｑｄ／ｄｔは、例えば図２
に示すように、総射出流量、すなわち充填量をＱとした
場合に、目標の充填量Ｑが射出流量の時間積分として得
られるように、決定される。図２に示す例では、射出開
始時と完了時に低速で射出を行うように計画した例であ
るが、本発明方法によれば、キャビティ４の形状を考慮
して任意のパターンに設計することも可能である。
【０００９】次に、上記制御系を実現するためのハード
ウエア及びソフトウエア構成の概略を図３に基づき説明
する。図に示すように、射出流量の制御は、サーボバル
ブ３４で油圧ポンプ３６からの油圧をコントロールする
ことにより、プランジャ１２を駆動して行う。この油圧
制御系のサーボループは、約１０ｍｓｅｃ以下の周期が
望ましいため、制御のためのコントローラは、高速性を
考慮し、ＶＭＥバスで連結されたマルチＣＰＵ構成とす
る。すなわち、ＣＰＵ＃２において、油圧のサーボ制御
を分担している。また、ＣＰＵ＃１では、目標流量ｑｄ
の算出と、Ａ／Ｄコンバータ３８、Ｄ／Ａコンバータ４
０及びカウンタ４２での入出力の処理を分担している。
なお、ＣＰＵ＃１及び＃２は、約１ＭＦＬＯＰＳのパフ
ォーマンスのＣＰＵカードを使用するのが適当である。
このように、処理別にＣＰＵを割り当て、分散処理を行
うことにより、効率の良い、またＩ／Ｏの拡張性に富ん
だシステムを構築することが可能となる。なお、図３に
示すように、Ａ／Ｄコンバータ３８は、アンプ４４を介
して圧力センサ２２に接続してある。また、Ｄ／Ａコン
バータ４０は、アンプ４６を介してサーボバルブ３４に
接続してある。カウンタ４２は、位置センサ２４に接続
してある。また、油圧ポンプ３６の吐出配管系には、リ
リーフバルブ４８が連結してある。
ウエア及びソフトウエア構成の概略を図３に基づき説明
する。図に示すように、射出流量の制御は、サーボバル
ブ３４で油圧ポンプ３６からの油圧をコントロールする
ことにより、プランジャ１２を駆動して行う。この油圧
制御系のサーボループは、約１０ｍｓｅｃ以下の周期が
望ましいため、制御のためのコントローラは、高速性を
考慮し、ＶＭＥバスで連結されたマルチＣＰＵ構成とす
る。すなわち、ＣＰＵ＃２において、油圧のサーボ制御
を分担している。また、ＣＰＵ＃１では、目標流量ｑｄ
の算出と、Ａ／Ｄコンバータ３８、Ｄ／Ａコンバータ４
０及びカウンタ４２での入出力の処理を分担している。
なお、ＣＰＵ＃１及び＃２は、約１ＭＦＬＯＰＳのパフ
ォーマンスのＣＰＵカードを使用するのが適当である。
このように、処理別にＣＰＵを割り当て、分散処理を行
うことにより、効率の良い、またＩ／Ｏの拡張性に富ん
だシステムを構築することが可能となる。なお、図３に
示すように、Ａ／Ｄコンバータ３８は、アンプ４４を介
して圧力センサ２２に接続してある。また、Ｄ／Ａコン
バータ４０は、アンプ４６を介してサーボバルブ３４に
接続してある。カウンタ４２は、位置センサ２４に接続
してある。また、油圧ポンプ３６の吐出配管系には、リ
リーフバルブ４８が連結してある。
【００１０】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内で種々に改変することが可
能である。例えば、上述し実施例では、成形材料とし
て、ゴム材を用いるようにしたが、これに限らず、プラ
ンジャの移動により体積弾性率が変化する全ての成形材
料に本発明の方法及び装置を適用して用いることが可能
である。
のではなく、本発明の範囲内で種々に改変することが可
能である。例えば、上述し実施例では、成形材料とし
て、ゴム材を用いるようにしたが、これに限らず、プラ
ンジャの移動により体積弾性率が変化する全ての成形材
料に本発明の方法及び装置を適用して用いることが可能
である。
【００１１】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、プランジャの位置に応じて成形材料の体積弾性率が
変化するという考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。したがって、バリやヒケのない成形品を成形するこ
とが可能になると共に、成形品の重量安定性や形状安定
性が大幅に向上する。図１，３に示すような制御装置を
用いて実際に射出成形を行い、直径５０ｍｍのリング板
状のゴム成形品をサンプルとして２０個成形したとこ
ろ、本発明の方法及び装置では、図５（Ｂ）に示すよう
に、成形品の重量のばらつきの平均は、約１．２％であ
った。これに対し、比較例として、従来の方法及び装置
で同じような条件で重量のばらつきを調べたところ、ば
らつきの平均は、約７．６％であった。さらに、形状寸
法安定性についても比較を行ったところ、本発明では、
外形寸法のばらつきが±０．７％であるのに対し、比較
例では、±４．１％であった。上述した実験結果から、
本発明の有用性が確かめられた。
ば、プランジャの位置に応じて成形材料の体積弾性率が
変化するという考えに基づき、射出成形時の射出流量を
制御しているので、金型への充填量を正確に制御するこ
とが可能となる。また、射出流量を時間の関数として任
意に設定できるので、金型内部のキャビティ各部の成形
材料の流れ場をある程度制御することが可能となり、成
形材料中のミクロな粒子の配向形成に良好な影響を及ぼ
す。したがって、バリやヒケのない成形品を成形するこ
とが可能になると共に、成形品の重量安定性や形状安定
性が大幅に向上する。図１，３に示すような制御装置を
用いて実際に射出成形を行い、直径５０ｍｍのリング板
状のゴム成形品をサンプルとして２０個成形したとこ
ろ、本発明の方法及び装置では、図５（Ｂ）に示すよう
に、成形品の重量のばらつきの平均は、約１．２％であ
った。これに対し、比較例として、従来の方法及び装置
で同じような条件で重量のばらつきを調べたところ、ば
らつきの平均は、約７．６％であった。さらに、形状寸
法安定性についても比較を行ったところ、本発明では、
外形寸法のばらつきが±０．７％であるのに対し、比較
例では、±４．１％であった。上述した実験結果から、
本発明の有用性が確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る射出成形の制御
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
【図２】図２は本発明の一実施例に係る制御方法で制御
された場合の射出流量と充填量の関係を示すグラフであ
る。
された場合の射出流量と充填量の関係を示すグラフであ
る。
【図３】図３は図１に示す装置をさらに具体化した場合
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図４】図４は射出成形装置の要部を示す断面図であ
る。
る。
【図５】図５は本発明の制御方法の効果を示すグラフで
ある。
ある。
【符号の説明】
４ キャビティ
６ 金型
８ ノズル
９ ゴム材（成形材料）
１０ 射出機
１２ プランジャ
２０ 射出成形装置
２２ 圧力センサ
２４ 位置センサ
ｑ 射出流量
Ａｓ スクリュ断面積
Ｚ プランジャ位置
Ｖｏ 軽量完了時の見かけのゴム材の体積
Ａ、Ｂ、Ｃ 定数
Claims (2)
- 【請求項１】 ゴム等の弾性を有する成形材料を射出機
のノズルから金型内にプランジャで押し出して射出成形
を行うに際して、金型内に充填される成形材料の充填量
を制御する射出成形の制御方法において、 上記プランジャの位置に応じて成形材料の体積弾性率が
変化すると仮定し、ノズルから射出される成形材料の実
際の射出流量値を算出し、その値に基づき金型内に充填
される成形材料の充填量を制御することを特徴とする射
出成形の制御方法。 - 【請求項２】 ゴム等の弾性を有する成形材料を射出機
のノズルから金型内にプランジャで押し出して射出成形
を行うに際して、金型内に充填される成形材料の充填量
を制御する射出成形の制御装置において、 射出機内の成形材料の圧力を検出する圧力検出手段と、 上記プランジャの押し出し位置を検出する位置検出手段
と、 上記プランジャの位置に応じて成形材料の体積弾性率が
変化すると仮定し、上記圧力検出手段及び位置検出手段
で逐次検出される検出値に基づき、ノズルから射出され
る成形材料の実際の射出流量値を算出し、その算出値に
基づき金型内に充填される成形材料の充填量を制御する
制御手段とを有する射出成形の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201245A JPH0516195A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 射出成形の制御方法及び制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201245A JPH0516195A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 射出成形の制御方法及び制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516195A true JPH0516195A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=16437747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201245A Pending JPH0516195A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 射出成形の制御方法及び制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0516195A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006006625A1 (ja) * | 2004-07-13 | 2008-05-01 | 明新工業株式会社 | 濁水浄化装置及び凝集剤添加設備 |
| 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 |
| CN115139480A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 丰田自动车株式会社 | 注射成型机、层叠造型装置及移动速度控制方法 |
| EP4067044A1 (en) | 2021-03-30 | 2022-10-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Injection molding machine, additive manufacturing apparatus, and pressure control method |
| EP4098424A1 (en) | 2021-03-30 | 2022-12-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Three-dimensionally laminated object modeling apparatus and three-dimensionally laminated object modeling method |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP3201245A patent/JPH0516195A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006006625A1 (ja) * | 2004-07-13 | 2008-05-01 | 明新工業株式会社 | 濁水浄化装置及び凝集剤添加設備 |
| 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 |
| CN115139480A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 丰田自动车株式会社 | 注射成型机、层叠造型装置及移动速度控制方法 |
| EP4067044A1 (en) | 2021-03-30 | 2022-10-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Injection molding machine, additive manufacturing apparatus, and pressure control method |
| EP4098424A1 (en) | 2021-03-30 | 2022-12-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Three-dimensionally laminated object modeling apparatus and three-dimensionally laminated object modeling method |
| US11911947B2 (en) | 2021-03-30 | 2024-02-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Injection molding machine, additive manufacturing apparatus, and pressure control method |
| US11931968B2 (en) | 2021-03-30 | 2024-03-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Three-dimensionally laminated object modeling apparatus and three-dimensionally laminated object modeling method |
| CN115139480B (zh) * | 2021-03-30 | 2024-07-09 | 丰田自动车株式会社 | 注射成型机、层叠造型装置及移动速度控制方法 |
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