JPH05245902A - 射出成形機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形に際し，充填工程の制御から保圧工
程の制御への切換を容易に適切な時期に行い得る様に
し，以て高品質の製品を容易に量産し得る様にする。 【構成】 充填工程から保圧工程への切換時における射
出スクリュの前進速度の変化又は充填圧力の変化を検出
し，速度又は圧力の変化に反転が有れば保圧制御の開始
を早くする様に切換圧力を若干下げ保圧制御開始からの
所定時間内に設定値へ到達しないときは保圧制御の開始
を遅くする様に切換圧力を若干上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，射出成形機の射出制御
に関し，尚詳しくは，充填工程から保圧工程への切換制
御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日，溶融樹脂などの射出成形にあって
は，横軸を位置１又は時間ｔとし，縦軸を射出スクリュ
の前進速度Ｖと圧力Ｐとした図４に示す様に，高速で金
型キャビティに溶融樹脂を充填する充填工程Ｌ１と，溶
融樹脂の充填後に圧力を加えて成形を整える保圧工程Ｌ
２とをもって射出成形され，多くの場合，充填工程Ｌ１
は，油圧回路の圧力調整弁を大きく開き，射出開始時か
らの経過時間又は射出スクリュ等の前進位置を基準に速
度を複数段に変化させる様に流量制御弁の開度を時間経
過と共に変化させる様に設定し，該流量制御弁の調整に
より射出シリンダのピストンひいては射出スクリュ等の
前進速度を制御し，以てキャビテイ内の樹脂が空気を巻
込まない程度に高速で溶融樹脂をキャビティに充填する
ものとし，溶融樹脂がキャビティに充填された後は流量
制御弁を開いた状態で固定し，圧力調整弁により油圧を
調整する保圧工程Ｌ２とし，この保圧工程Ｌ２は時間経
過に応じてキャビティに充填された溶融樹脂に所定の圧
力を加え得る様に圧力調整弁の開度を変化させ，以てキ
ャビティ内で溶融樹脂が冷却されることにより樹脂が収
縮し，製品の形状寸法がキャビティ形状の寸法に対して
誤差を生じさせることを防止すると共に製品内部に大き
な残留応力が生じない様にしている。

【０００３】ところで，充填工程から保圧工程への切換
に際し，この切換が遅れると，製品にバリが生じ，又，
切換が早いとひけやショートショットが生じる為，適切
な切換のタイミングが要求され，横軸を時間ｔ，縦軸を
圧力Ｐとした図５に示す様に，充填工程及び保圧工程に
おける油圧回路の充填圧力を検出することとしておき，
充填工程における溶融樹脂の充填完了によって油圧が上
昇することを検知し，油圧が所定値Ｐ０に達したときに
切換を行うこととする制御方法も採用されている。

【０００４】又，キャビティに溶融樹脂の充填が完了し
ていない状態において，外乱によって充填圧力が一時的
に上昇することにより油圧が所定値Ｐ０に油圧が達した
場合に誤って保圧制御への切換を行うことを防止する為
に，射出開始から一定時間後に油圧が所定値Ｐ０に達し
たときに切換える様に制御する方法や，又は射出スクリ
ュが所定位置まで前進した後に充填圧力の検出を行って
油圧が所定値Ｐ０に達したときに切換える様にするゾー
ン制御も採用されており，更に，溶融樹脂の射出圧力や
射出用油圧回路における圧油の圧力，又は固定金型と可
動金型との金型合わせ面の開きを検出し，これらの検出
値が所定の許容範囲を越えた場合には保圧工程の圧力を
修正する様に調整する制御方法もある（例えば，特公昭
５３−３９９０５号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の様に，充填圧力
に基いて速度制御から圧力制御への切換を行う従来の制
御方法では，充填圧力等が所定の設定値に達したことを
検出して切換制御を行い，更に圧力が異常値迄上昇する
場合は次回の射出成形に際して油圧の調整を行っている
けれども，内部応力を少なくし，製品に歪み等が生じな
い様にした高精度の製品を量産する為には未だ不充分な
射出制御であった。

【０００６】又，ゾーン制御を採用する場合は，ゾーン
の範囲設定や圧力の設定値Ｐ０を定めるには熟練を要
し，又，金型キャビテイの形状や大きさ，更には樹脂の
種類等によっても設定値Ｐ０が異なる為，初期設定等の
射出準備を複雑困難なものとしていた。本発明は，この
様な欠点を排し，比較的容易に切換制御の設定を行い，
且つ，高精度の製品を容易に量産することができる様に
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は，射出時の射出
圧力が所定の切換設定圧力に達したとき，又は射出スク
リュ等が所定の範囲位置に達し，且つ，射出圧力が所定
の切換設定圧力に達したときに充填速度制御から保圧制
御に切換えることとし，この切換直後におけるスクリュ
充填速度又は充填圧力の変化を検出し，速度又は圧力が
保圧時の目標値を一旦越えて速度変化又は圧力変化に反
転が生じたときは次回の射出において切換のタイミング
を早くする様に切換設定圧力を下げ，切換後の所要時間
内に速度又は圧力が保圧時の目標値に達しないときは切
換のタイミングを遅くする様に切換設定圧力を上げる様
に修正を行う。

【０００８】

【作用】本発明は，射出の射出圧力が所定の圧力に達し
たときに保圧制御に切換えて保圧を開始する方法におい
て，切換直後の射出スクリュの前進速度や充填圧力等を
検出し，この速度や圧力の変化に反転が生じたときは次
回の切換タイミングを早くする故，オーバシュートを防
止する修正を行うことができ，所定時間内に速度や圧力
が目標値に達しないときは次回の切換タイミングを遅く
する故，ショートショットを防止する修正を行うことが
できる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例としては，射出スクリュの位
置を検出するマグネットスケールを設けたスクリュイン
ライン式の射出装置を有する射出成形機の射出制御を行
うものである。この制御による射出成形は，キャビティ
の大きさに合わせて射出スクリュの後退限位置を定めて
必要な溶融樹脂の量を規制し，圧力制御弁や流量調整弁
の開度制御は，図２に示す様に，キャビティの大きさや
形状及び樹脂の種類や射出温度等に基いて射出開始から
溶融樹脂をキャビティに充填する充填工程Ｌ１における
射出速度を数段に変化させる様に射出スクリュの位置に
応じて流量制御弁の開度を設定し，キャビティに溶融樹
脂が充分に充填される位置に射出スクリュが達した後は
圧力調整弁の開度を調整変更して保圧工程Ｌ２の圧力を
調整し得る様に設定し，充填及び保圧に際しては，例え
ば，０．１ミリメートル単位で射出スクリュの位置検出
を行い，制御用コンピュータにより射出速度を算出して
射出成形に際する射出スクリュの速度を検知し得る様に
するものである。

【００１０】この射出成形に際する充填速度は，上記流
量制御弁の開度設定に応じて低速充填速度及びキャビテ
ィ形状に応じて変化させる様に設定された弁開度に対応
した高速充填速度とされて溶融樹脂をキャビティに充填
し，キャビティに溶融樹脂の必要量が充填された後は充
填速度が急激に低下し，横軸を時間軸とし，縦軸を前進
速度とした図１におけるＡの曲線に示す様に，キャビテ
ィ内の溶融樹脂が冷却されて収縮する量を補充する様に
射出スクリュが超微速で前進するものである。

【００１１】しかし，微妙な溶融樹脂の圧縮状態や熱膨
張等により，射出スクリュが所定位置に達したときに保
圧制御に切換えて保圧を開始しても，キャビティへの充
填量が僅かに不足していて，充填圧力又はキャビティ内
の樹脂圧力が小さい場合や，保圧制御に切換える前にキ
ャビティが溶融樹脂により充満されていて，充填圧力又
はキャビティ内の樹脂圧力が上がりすぎる場合が生じる
こともある。この充填量が僅かに不足し，圧力が小さい
場合は，保圧制御に切換えた後における射出スクリュの
前進速度は，図１におけるＣの曲線に示す様に，溶融樹
脂の冷却収縮を補充する様に射出スクリュが前進し且つ
溶融樹脂の不足分を補充する為の射出スクリュの前進と
が合わされ，前記Ａのグラフに比較して保圧制御が開始
される切換直後における前進速度が大きくなり，冷却に
よる樹脂の収縮を補充する為の超微速への到達安定が遅
くなるものであり，又，保圧制御への切換直前にキャビ
ティが溶融樹脂で充満された場合は，溶融樹脂が瞬間的
には過圧縮状態となり，射出スクリュの前進速度は急激
に低下し，溶融樹脂が適正な圧縮状態に戻った後に冷却
収縮を補充する所定の微速で前進することとなり，図１
の曲線Ｂに示す様に，射出速度は急激に低下して所定の
速度よりも遅くなった後，速度を速くする様に一旦速度
を増大させた後に所定の速度で前進する様に変化するこ
ととなる。

【００１２】尚，この保圧工程時における所定の前進速
度は，キャビティの大きさ，樹脂の種類，冷却速度，射
出スクリュの直径等により予め算出することができるも
のである。従って，本実施例では前記保圧時における所
定の前進速度を予め制御用コンピュータに登録して設定
値とし，充填完了後の速度制御から圧力制御へ切換った
直後の圧力挙動が図１におけるＢの曲線として示した様
に，射出速度が一旦遅くなる様に速度変化に反転を生じ
させた後に所定の速度に落ち着く様にして設定値に達す
る場合は，圧力調整弁や流量制御弁を保圧用に切換えて
保圧制御を開始するタイミングを早くするものとし，保
圧工程に切換える為に設定したキャビティ内の樹脂圧力
を含む射出時の射出圧力を僅かに下げる様に制御用コン
ピュータに記憶された設定値を修正して次回の射出を行
わせる様にし，他方，当該射出における保圧工程に切換
えた直後の射出スクリュの速度検出において，射出スク
リュの前進速度が順次低下して所定の速度に達し，速度
変化において反転が生じない場合は所要時間内に設定速
度に達するか否かを判別し，所要時間内に設定速度に達
しない場合は保圧制御を開始するタイミングを遅くする
ものとし，保圧工程へ切換える為に設定したキャビティ
内の樹脂圧力を含む射出時の射出圧力を僅かに大きくす
る様に設定値を修正し，次回の射出においては射出スク
リュが当該設定位置よりも僅かに前進限位置まで前進し
た位置で保圧工程に切換えることと同じ様にする。尚，
切換圧力は，例えば，１回の射出で０．５〜１．０ｋｇ
／ｃｍ^２ずつ変え得る様にし，最大で５ｋｇ／ｃｍ^２変
え得る様にしておく。

【００１３】本実施例は，この様にキャビティの容積な
いしは樹脂圧力に応じて保圧制御を開始する切換射出圧
力を定めて制御用コンピュータに登録し，保圧制御開始
直後における射出スクリュの速度変化を検出し，射出速
度が急激に低下し，一旦設定速度よりも低くなった後に
反転して設定速度に達する場合は保圧制御に切換える切
換射出圧力を若干下げる様に変更して過充填を無くす様
にし，保圧制御開始直後における射出速度の変化が緩
く，所定時間内に射出速度が設定速度に達しない場合は
保圧制御に切換える切換射出圧力を若干上げる様に変更
して充填不足を無くす様に修正する故，保圧制御への切
換時を適切な切換圧力に収束決定させることが極めて容
易に可能であり，容易に高精度の製品を量産し得る切換
制御を行うことができるものである。

【００１４】又，上記速度の反転は，保圧制御開始直後
の速度を連続的に検出し，新たな検出値を前回の検出値
と比較し，新たな検出値が前回の検出値よりも小さくな
ったときに反転を検知するものとすれば，速度反転を容
易に検知することができるものである。更に，上記実施
例は，射出スクリュの前進速度を検出して保圧制御の開
始時を修正しているけれども，金型内の樹脂圧力を検出
して修正を行うこともできる。

【００１５】この樹脂圧力は，横軸を時間軸，縦軸を圧
力Ｐとした図３に示す様に，溶融樹脂をキャビティに充
填するに際して溶融樹脂の充填が完了する前は圧力が低
く，充填完了後は所定の設定圧に維持されて該溶融樹脂
を冷却固化させるものであり，適切な切換制御が行われ
た場合は図３の曲線Ａに示す様に滑らかに設定圧に到達
するけれども，保圧制御への切換が早い場合は，図３の
曲線Ｃに示す様に設定圧への到達が遅れ，又，切換が遅
れた場合には図３の曲線Ｂに示す様に設定圧を越えるピ
ーク圧が一旦生じることになる。

【００１６】尚従来は，この様なピーク圧のピーク値を
検出して該ピーク値が許容設定値を越える異常高圧であ
るときは充填圧力や充填速度又は保圧力を修正して異常
高圧の発生を防止する様に制御していたものであるけれ
ども，本実施例は前記充填速度の検出と同様に，保圧制
御開始直後の圧力変化を検出して圧力に反転降下が生じ
たときは次回からの切換タイミングを早くし，又，設定
値への圧力上昇が遅れることにより保圧制御開始から所
定時間内に設定値に到達しないときは次回からの切換タ
イミングを遅くする修正を行うこととし，以て前記充填
速度の変化を検出する場合と同様に充填速度制御から保
圧制御への切換制御を行うものである。

【００１７】即ち，射出成形機の射出制御において，射
出時の射出圧力が所定の設定の圧力に達したときに速度
制御から圧力制御に切換えることとし，この切換直後に
おいて金型内に設けた圧力センサにより溶融樹脂圧力を
検出し，検出した樹脂圧力の変化が保圧整定圧力を一旦
上廻った後に保圧整定圧力に整定することを検出したと
き，次回の射出に際して保圧制御への前記切換設定圧力
を下げる方向に修正し，保圧制御の開始から所定時間内
に樹脂圧力が保圧整定圧力に達しないときには，次回の
射出に際して保圧制御への前記切換設定圧力を上げる方
向に修正するものである。

【００１８】尚，溶融樹脂の圧力検出は，金型内で測定
する場合に限るものでなく，バレル先端等において樹脂
の射出圧力を検出することも可能であり，又，樹脂の射
出圧力を検出するに際し，射出シリンダへの圧油の圧力
を検出して間接的に樹脂の充填圧力を検知し，以て速度
制御から保圧制御への切換のタイミングを修正すること
もできる。

【００１９】又，前記速度検出や圧力検出により充填工
程における速度制御から保圧工程における圧力制御に切
換えるに際し，キャビティの形状や容積等に基いて切換
設定位置を求め，その後，切換設定位置における射出ス
クリュ等の制御圧力を検出し，以後，該圧力値を速度制
御から圧力制御への切換設定圧力として切換制御を行う
様にすることもある。

【００２０】更に，当該射出制御は，スクリュインライ
ン式の射出装置に限らず，各種の射出装置を有する射出
成形機の射出制御を行う様に実施し得るものである。

【００２１】

【発明の効果】本発明は，充填工程における速度制御か
ら保圧工程における圧力制御に切換えるに際し，射出速
度の変化又は射出圧力の変化を検出し，保圧制御切換直
後に速度変化又は圧力変化に反転が生じたときは切換を
早くするために切換圧力を下げる様に修正し，且つ，保
圧制御切換後所定時間内に設定速度に又は設定圧力に到
達しないときは切換を遅くするために切換圧力を上げる
様に修正する故，溶融樹脂のキャビティへの充填が完了
した適切なタイミングで速度制御から保圧制御に切換え
ることができ，切換のタイミング設定を極めて容易とし
て，外観も良く，そりも少なく，製品重量も均一で，製
品の物性値も良好な高品質の製品を射出成形することが
できる射出成形機の射出制御方法である。

【００２２】尚，同じ射出成形機で，以前使用したこと
のある旧金型を再度用いて射出成形する場合は，旧金型
使用時のベストの成形条件が予め保管されているので，
そのベストの成形条件になる様に保圧への切換圧力等を
設定して制御すれば良い。但し，旧金型を使用する場合
でも，樹脂の可塑化条件，即ち，温度や材料供給量等が
変わり，材料の性質が若干変わるので，やはり，本発明
の様に，保圧切替時の射出速度や射出圧力の挙動を見
て，それに応じて切換圧力を切換える様にするのが良
い。勿論，新しい金型を用いる場合でも，本発明は有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形における射出速度の一例
を示すグラフである。

【図２】本発明に係る射出成形における保圧制御開始時
の射出速度の変化を示すグラフである。

【図３】本発明に係る射出成形における保圧制御開始時
の圧力変化を示すグラフである。

【図４】射出成形に際する速度制御及び圧力制御の一例
を示すグラフである。

【図５】従来の切換制御を説明するグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機の射出制御において，射出時
   の射出圧力が所定の切換設定圧力に達したとき，又は射
   出スクリュ等が予め設定された制御切換位置許容値内に
   達し且つ射出圧力が所定の切換設定圧力に達したときに
   射出速度制御から保圧制御に切換えることとし，該切換
   直後のスクリュ充填速度又は充填圧力を検出し，速度変
   化又は圧力変化に反転が生じたことを検出したときは次
   回の射出に際して保圧制御への前記切換設定圧力を下げ
   る様に修正し，又，保圧制御の開始から所定時間内に速
   度又は圧力が設定値に達しないときは次回の射出に際し
   て保圧制御への前記切換設定圧力を上げる様に修正する
   ことを特徴とする射出成形機の制御方法。