JPH0516196A - 射出成形機のモニタ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂の可塑化状態をある程度反映した精度の
高い成形品の良否自動判定を可能とすること。 【構成】 キャビティ内に溶融樹脂を射出・充填する１
次射出行程の全区間、もしくは少なくとも１次射出行程
の終期区間を、射出シリンダ５のピストンロッド５ａの
前進位置に応じて設定された設定負荷圧に基づく負荷圧
制御弁６による圧力制御によって実行し、この圧力制御
による行程区間中の射出速度を実測して、マイコン８が
許容範囲値と対比し、良否判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出シリンダ（油圧シ
リンダ）を射出用アクチュエータとする射出成形機のモ
ニタ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】該種油圧駆動式の射出成形機において
は、型締シリンダ（油圧シリンダ）によって型締を行な
い、この後の適宜射出タイミングで、射出シリンダ（油
圧シリンダ）によって溶融樹脂を型締された金型内の成
形空間（キャビティ）ヘ射出・充填し、所定の冷却時間
をおいた後型開きを行って成形品を取り出すようにして
いる。

【０００３】近年このような射出成形機において、連続
運転時の各ショットごとに各種成形運転条件の実測デー
タを例えばマシン全体の制御を司るマイクロコンピュー
タ（マイコン）が取り込み、この取り込んだ各実測デー
タが予め設定された許容範囲内にあるか否かをマイコン
が判別して成形品の良否の自動判定を行うようにした、
モニタデータによって成形品の品質管理を行うマシンが
普及しつつある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したモニタリング
機能をもつマシン（射出成形機）において、前記成形運
転条件の実測データ（モニタデータ）として取り込まれ
るモニタ項目としては、例えば、時間監視項目，位置監
視項目，回転数監視項目，速度監視項目，圧力監視項
目，温度監視項目，電力監視項目が挙げられ、これらは
センサ等の技術革新で比較的精度の良いセンシングが可
能になってきている。しかしながら、射出成形機の分野
では、詳細な樹脂挙動メカニズムの完全な解析は現時点
では達成されてはおらず、この研究は進められてはいる
も、樹脂の可塑化状態はブラックボックスとされている
のが現状である。従って、この樹脂の可塑化状態をモニ
タリングするのが事実上困難で、樹脂の可塑化状態を反
映した精度の高い成形品の良否判定が可能なマシンの出
現が望まれている。

【０００５】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、樹脂の可塑化状態をある程度
反映した精度の高い成形品の良否判定が可能な射出成形
機のモニタ方法を提供することにある。

【０００６】

【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、油圧ポンプもしくはアキュームレータか
らの圧油を射出シリンダに供給して射出を行う射出成形
機のモニタ方法において、射出シリンダの前進用油室に
直結されて該前進用油室へ供給する油圧を制御する負荷
圧制御弁を設け、キャビティ内に溶融樹脂を射出・充填
する１次射出行程の全区間、もしくは少なくとも１次射
出行程の終期区間を、射出シリンダのピストンロッドの
前進位置に応じて設定された設定負荷圧に基づく前記負
荷圧制御弁による圧力制御によって実行し、この圧力制
御による行程区間中の射出速度を実測することにより状
態変化をモニタリングするようにされる。

【０００７】

【作用】射出シリンダの前進用油室に供給する油圧をコ
ントロールする電磁比例リリーフ弁よりなる負荷圧制御
弁を設け、１次射出行程（射出・充填行程）の全区間、
もしくは少なくとも１次射出行程の終期区間を、この負
荷圧制御弁によって、速度にかかわりなく、油圧シリン
ダのピストンロッドの前進位置に応じて設定された各設
定負荷圧に基づく圧力制御によって射出・充填行程を実
行する。これによって、圧力制御による射出・充填行程
区間においては、射出シリンダへ供給される油圧（負荷
圧）が、設定された負荷圧に一致するような制御が行わ
れ、射出速度は負荷圧に依存する形で間接的にコントロ
ールされる。すなわち、圧力制御による射出・充填行程
区間においては、射出速度は直接コントロールされない
ため、樹脂温度や金型温度変化に対応する樹脂の可塑化
状態変化に応じて変化し、樹脂温度や金型温度等が高く
なると溶融樹脂の粘度が低くなるので射出速度が基準値
よりも速くなり、樹脂温度や金型温度等が低くなると反
対に溶融樹脂の粘度が高くなるので射出速度が基準値よ
りも遅くなる。従って、圧力制御による射出・充填行程
区間における射出速度を計測して許容値と対比すること
により、樹脂の可塑化状態をある程度反映させた成形品
の良否判定が可能となり、より精度の高いモニタリング
機能をもつマシンを実現出来る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図１および図２に
よって説明する。図１は本実施例に係る射出成形機の射
出シリンダ系統の油圧回路と制御系とを示す説明図であ
り、図２は射出・充填行程時の負荷圧（射出シリンダ５
の前進用油室の圧力）と射出速度との関係を示すグラフ
図である。

【０００９】図１において、１は油圧ポンプ、２は該油
圧ポンプ１から吐出される圧油の上限値を規制する圧力
制御弁（電磁比例リリーフ弁）、３はその弁開度を調整
することにより流量を制御する流量制御弁、４は射出シ
リンダのピストンロッドの移動方向を制御する方向切替
弁、５は射出シリンダ（油圧シリンダ）、５ａは図示せ
ね加熱筒内のスクリューの根本部と適宜手段を解して連
結された射出シリンダのピストンロッド、６は流量制御
弁３と射出シリンダ５の前進用油室との間の油路（流量
制御弁３から見た下流側の油路）に設置された負荷圧制
御弁（電磁比例リリーフ弁）、７はピストンロッド５ａ
の位置を検出する射出ストローク検出センサ（例えばエ
ンコーダ）である。

【００１０】８はマシン全体の制御を司るマイクロコン
ピュータ（マイコン）で、成形運転条件設定記憶部９、
成形プロセス制御部１０、実測データ記憶部１１、許容
範囲設定記憶部１２、成形品良否判定部１３等を具備し
ている。そして、成形運転条件設定記憶部９に予め格納
・設定された各種運転条件の設定値、及び実測データ記
憶部１１に取り込まれた現在のショットの各種運転条件
の実測データを参照しつつ、成形プロセス制御部１０が
予め作成された成形運転制御プログラムに基づき、電磁
制御弁群を含む油圧系制御対象や、電磁モータやヒータ
等を含む電気制御対象などを図示せぬドライバ回路群を
介して駆動制御し、マシンに一連の成形運転を行わせる
ようになっている。すなわち、前記電磁制御弁群２，
３，４，６は、マイコン８によって、それぞれ図示せぬ
適宜ドライバ回路を介して独立してコントロール可能に
なっており、マイコン８の指令に応じて、流量制御弁３
よる速度（速度に対応する流量）や圧力制御弁２，６に
よる油圧上限規制値を可変設定できるようになってお
り、また、方向切替弁４の切替え位置が選択できるよう
になっている。

【００１１】マイコン８の前記実測データ記憶部１１に
は、前記射出ストローク検出センサ７からの計測情報Ｓ
１やマシンの各部に配設された図示せぬ各種センサ群か
らの計測情報Ｓ２〜ＳＮが必要に応じ適宜変換処理を施
されて取り込まれるようになっており、これによって、
マイコン８は、位置，圧力，回転数，温度，電力等の実
測情報を把握し、さらに自身に内蔵したクロック機能に
よって時間を計測すると共に、位置情報と時間情報から
速度を算出して速度の実測情報も実測データ記憶部１１
に格納するようになっている。すなわち、前記射出スト
ローク検出センサ７による計測データは、マイコン８に
取り込まれて射出ストローク（位置）として認知される
と共に、射出速度も算出・認知されるようになってい
る。

【００１２】マイコン８の前記許容範囲設定記憶部１２
には、上記のように実測データ記憶部１１に取り込まれ
た実測データのうち、モニタ項目として定められた各項
目に対応する予めケーススタディして設定された許容範
囲データが格納されており、前記成形品良否判定部１３
が、前記実測データ記憶部１１中のモニタリング用の実
測データと許容範囲設定記憶部１２の許容範囲データと
を対比することにより、成形品の良否を１ショットごと
に成形品取り出し行程前に自動判定するようになってい
る。そして、成形品良否判定部１３が良品判定を下した
場合はこの旨を前記成形プロセス制御部１０に知らせ
て、図示せぬ成形品取り出しメカニズムで取り出した成
形品を良品載置箇所に載置させ、また、成形品良否判定
部１３が不良品判定を下した場合はこの旨を同じく前記
成形プロセス制御部１０に知らせて、図示せぬ成形品取
り出しメカニズムで取り出した成形品を不良品溜めに置
くようになっている。

【００１３】ここで本実施例においては、図１に示すよ
うに、前記負荷圧制御弁６が、流量制御弁３よりも下流
側の油路で射出シリンダ５の前進用油室と直結する形で
付加・設置されているので、流量制御弁３による速度を
優先した射出・充填制御を行わない時には、圧力制御弁
２を最大圧力、流量制御弁３を最大流量に設定すること
により、負荷圧制御弁６で可変設定される油圧上限規制
値に従った油圧（負荷圧）を優先した射出・充填（１次
射出）制御を行うことが可能になっている。そして、以
下に述べる圧力制御による射出・充填動作時には、前記
マイコン８によって、圧力制御弁２は最大圧力、流量制
御弁３は最大流量にそれぞれ設定された状態におかれ
る。

【００１４】上記した構成において、型締完了後の所定
秒時をおいたタイミングで、前記方向切替弁４が中立位
置から左位置に切替えられて、前記油圧ポンプ１からの
圧油が射出シリンダ５の前進用油室に供給され、これに
よって、前記ピストンロッド５ａと共に図示せぬスクリ
ューが一体となって前進し、溶融樹脂が同じく図示せぬ
加熱シリンダ先端のノズルから型締された金型間のキャ
ビティ（成形空間）に射出・充填され始める。この射出
・充填行程（１次射出行程）時には、図２に示すように
射出・充填区間（射出ストローク）を任意に分割した各
ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとで予め設定された設定負荷圧
と、前記射出ストローク検出センサ７による前進位置検
出情報とに基づき、前記したマイコン８の指令で負荷圧
制御弁６による上限規制値が可変制御され、これによっ
て負荷圧（射出圧力たる充填圧）を制御することによる
射出・充填行程が実行される。すなわち、図２に示すよ
うに射出・充填行程（１次射出行程）区間では、射出速
度にかかわりなく、設定負荷圧にほぼ倣うような圧力制
御によって射出・充填行程を実行させ、これにより射出
・充填行程（１次射出行程）中には、負荷圧を設定負荷
圧に一致させて安定した充填圧を維持するようになって
いる。なお、設定された負荷圧に一致するような圧力制
御に基づく射出・充填を行うと、射出速度は負荷圧に依
存する形で間接的にコントロールされる。よって、設定
負荷圧を任意の特性線に設定することによって、正確で
はないが或る程度所望の射出速度カーブを得ることがで
きる。そして、前記ピストンロッド５ａが射出・充填行
程区間の終端位置に至ったこと（保圧切替え点に至った
こと）が、前記射出ストローク検出センサ７の計測情報
によって認知されると、前記マイコン８は、時間による
圧力制御を行う保圧行程に入り、負荷圧制御弁６の上限
制限値を保圧設定値に制御して所定時間の保圧行程が実
行される。

【００１５】ここで、前記射出・充填行程（１次射出行
程）区間における実測射出速度データが、例えば図２の
実線で示される時に良品成形が保証されるものとする
と、樹脂温度や金型温度等が高くなると溶融樹脂の粘度
が低くなるので実測射出速度データは図２の２点鎖線で
示すように基準値（図２の実線データ）よりも速くな
り、反対に樹脂温度や金型温度等が低くなると溶融樹脂
の粘度が高くなるので実測射出速度データは図２の１点
鎖線で示すように基準値（図２の実線データ）よりも遅
くなる。本実施例では、斯様な圧力制御に基づく射出・
充填行程時の実測射出速度データを前記マイコン８の実
測値データ記憶部１１が取り込み、この実測射出速度デ
ータと許容範囲設定記憶部１２に格納された許容範囲デ
ータとを、成形品良否判定部１３が対比して良否判定の
ためのモニタリング項目の１つとしているので、樹脂の
可塑化状態をある程度反映させた成形品の良否判定が可
能となり、より精度の高いモニタリング機能をもつマシ
ンを実現出来る。

【００１６】図３は、図１の構成で実行される射出・充
填行程（１次射出行程）の別制御手法による射出・充填
行程時の負荷圧（射出シリンダ５の前進用油室の圧力）
と射出速度との関係を示すグラフ図である。図３に示し
た例では、射出・充填行程区間（１次射出行程区間）
を、第１の射出・充填行程区間とこれに続く第２の射出
・充填区間とに分け、第１の射出・充填行程区間におい
ては負荷圧にかかわりなく、前記射出シリンダ５のピス
トンロッド５ａの前進位置に応じて設定された速度に基
づく前記流量制御弁３による速度制御によって射出・充
填行程を実行し、第２の射出・充填区間においては速度
にかかわりなく、前記ピストンロッド５ａの前進位置に
応じて設定された好適充填圧に基づく前記と同様な負荷
圧制御弁６による圧力制御によって射出・充填行程を実
行するようになっている。このように、射出・充填行程
（１次射出行程）の終期区間においてのみ圧力制御によ
って射出・充填行程を実行する場合であっても、図３に
示すように、樹脂温度や金型温度等が高くなると溶融樹
脂の粘度が低くなるので実測射出速度データは図３の２
点鎖線で示すように基準値（図３の実線データ）よりも
大きくなり、反対に樹脂温度や金型温度等が低くなると
溶融樹脂の粘度が高くなるので実測射出速度データは図
３の１点鎖線で示すように基準値（図３の実線データ）
よりも小さくなる。従って、射出・充填行程（１次射出
行程）の終期区間の実測射出速度データをモニタリング
することによって、同様に樹脂の可塑化状態をある程度
反映させた成形品の良否自動判定が可能となる。

【００１７】なお、上記した実施例においては、射出用
の圧油供給源として油圧ポンプを用いているが、これを
図４に示すように、射出専用の圧油供給源としての高速
射出に適したアキュームレータ１４に代替可能であるこ
と勿論で、１次射出行程の全区間を図２のように圧力制
御に基づいて実行させる場合には、このような射出専用
の油圧回路を設けた構成としても良い。ここで、図４に
おいて、１５は切替え弁である。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、樹脂の可
塑化状態をある程度反映した精度の高い成形品の良否判
定が可能な射出成形機のモニタ方法が提供でき、その価
値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る射出成形機の射出シリ
ンダ系統の油圧回路と制御系とを示す要部説明図であ
る。

【図２】本発明の１実施例による第１の制御形態をとっ
た際の射出・充填行程時の負荷圧と射出速度を示すグラ
フ図である。

【図３】本発明の１実施例による第２の制御形態をとっ
た際の射出・充填行程時の負荷圧と射出速度を示すグラ
フ図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る射出成形機の射出シ
リンダ系統の油圧回路を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 圧力制御弁 ３ 流量制御弁 ４ 方向切替弁 ５ 射出シリンダ ５ａ ピストンロッド ６ 負荷圧制御弁 ７ 射出ストローク検出センサ ８ マイクロコンピュータ（マイコン） ９ 成形運転条件設定記憶部 １０ 成形プロセス制御部 １１ 実測データ記憶部 １２ 許容範囲設定記憶部 １３ 成形品良否判定部 １４ アキュームレータ １５ 切替え弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 油圧ポンプもしくはアキュームレータか
   らの圧油を射出シリンダに供給して射出を行う射出成形
   機において、 前記射出シリンダの前進用油室に直結されて該前進用油
   室へ供給する油圧を制御する負荷圧制御弁を設け、キャ
   ビティ内に溶融樹脂を射出・充填する１次射出行程の全
   区間、もしくは少なくとも１次射出行程の終期区間を、
   前記射出シリンダのピストンロッドの前進位置に応じて
   設定された設定負荷圧に基づく前記負荷圧制御弁による
   圧力制御によって実行し、この圧力制御による行程区間
   中の射出速度を実測することにより状態変化をモニタリ
   ングするようにしたことを特徴とする射出成形機のモニ
   タ方法。