JPH07256722A - 射出成形機における射出成形制御方法 - Google Patents

射出成形機における射出成形制御方法

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JPH07256722A
JPH07256722A JP6076384A JP7638494A JPH07256722A JP H07256722 A JPH07256722 A JP H07256722A JP 6076384 A JP6076384 A JP 6076384A JP 7638494 A JP7638494 A JP 7638494A JP H07256722 A JPH07256722 A JP H07256722A
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mold
injection molding
mold clamping
start timing
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賢男 上口
Tatsuhiro Uchiyama
辰宏 内山
Yuichi Hosoya
祐一 細谷
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Fanuc Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス抜けの不具合による成形不良を防止し、
型締および射出工程に必要とされる総合的な所要時間を
短縮すると共に、バリやヒケの発生しにくい射出成形制
御方法を提供すること。 【構成】 金型キャビティのパーティング面に作用する
樹脂圧力の総和ΣＰがその時点で出力される型締め力Ｆ
を越えないように型締速度および射出開始タイミングＴ
を調整して射出成形機の型締と射出動作とを重複して行
わせる。金型タッチから型締完了までの型締力Ｆの弱い
期間に射出動作を開始させるので、金型にガスベントを
刻設しなくても金型キャビティからのガス抜けが容易で
あり、樹脂の充填不良や焼けが未然に防止される。ま
た、型締および射出動作が重複して行われるため、型締
および射出工程に必要とされる総合的な所要時間が全体
としてＴ′だけ短縮され、成形サイクルが高速化され
る。更に、型締完了後は金型が強力に圧着され、しか
も、ガスベントを必要としないので樹脂漏れの危険がな
く、強力な保圧圧力を加えて肉厚部のヒケを防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機における射
出成形制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形の分野では、型閉じ工程におけ
る型締動作を完了させ、保圧を含む射出の全工程に耐え
得るだけの型締力を予め金型に与えてから溶融樹脂の射
出動作を開始させるようにしている。この結果、可動側
および固定側の金型が射出の初期段階から強力に圧着さ
れ、金型キャビティからのガス抜けが悪く、溶融樹脂の
充填に支障を来したり焼け等の成形不良を引き起こすこ
とがあり、また、型締を完了させてから射出動作を開始
させる必要上、成形サイクルの高速化にも制限が伴って
いた。ガス抜けの不良による不都合は金型にガスベント
を刻設することによって概ね解消することができるが、
不用意にガスベントを刻設すると、高い保圧圧力を加え
た場合にバリが発生する恐れがあり、また、肉厚の厚い
製品の場合では高めの保圧圧力を設定しないとヒケが発
生し易いといったジレンマがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、ガス抜けの不具合による成形不良を防止し、同時
に、型締および射出工程に必要とされる総合的な所要時
間を短縮すると共に、バリやヒケの発生しにくい射出成
形制御方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の射出成形制御方
法は、型閉じ工程における金型タッチから型締完了まで
の期間において、金型キャビティのパーティング面に作
用する樹脂圧力の総和がその時点で出力される型締め力
を越えないように、射出開始タイミングおよび型締速度
を設定して型締および射出動作を行わせることにより前
記目的を達成した。
【０００５】また、射出開始タイミングおよび型締速度
に代えて、射出開始タイミングと射出圧力、もしくは、
射出開始タイミングと型締速度および射出圧力を調整し
て前記条件を満たすことにより同様の目的を達成した。
【０００６】実施態様としての射出成形制御方法では、
金型タッチからの経過時間、可動プラテンの繰出し量、
タイバーの伸び、または、型締力のいずれかにより前記
条件を満たすべく射出開始タイミングを設定する。
【０００７】
【作用】金型タッチから型締完了までの型締力の弱い期
間で射出動作が開始されるのでガスベントを刻設しなく
ても金型キャビティからのガス抜けが容易となり、樹脂
の充填不良や焼けが未然に防止される。また、型締およ
び射出動作が重複して行われるので、型締および射出工
程に必要とされる総合的な所要時間が短縮されて成形サ
イクルが高速化される。金型にガスベントを設ける必要
がなく、また、型締完了後は金型が強力に圧着されるの
で強力な保圧圧力を加えることが可能となり、肉厚部の
ヒケ等も防止される。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による射出成形制御方法を適用した
一実施例のトグル式電動射出成形機の要部を示すブロッ
ク図で、符号１は射出成形機の射出シリンダ、符号２は
スクリューである。スクリュー２は、射出用サーボモー
タＭｓにより射出軸方向に駆動され、また、タイミング
ベルトおよび歯付プーリ等からなる動力伝達機構３を介
してスクリュー回転用サーボモータＭｒにより計量回転
される。スクリュー２の基部にはスクリュー２の軸方向
に作用する樹脂反力を検出する圧力検出器４が設けら
れ、射出保圧工程における射出保圧圧力や計量混練り工
程におけるスクリュー背圧等が検出されるようになって
いる。更に、射出用サーボモータＭｓにはスクリュー２
の位置や移動速度を検出するためのパルスコーダＰｓが
配備され、また、スクリュー回転用サーボモータＭｒに
は、スクリュー２の回転速度を検出するためのパルスコ
ーダＰｒが配備されている。
【０００９】射出成形機のベースにはフロントプラテン
６が固着され、フロントプラテン６とリアプラテンを締
結したタイバーに対して摺動可能に装着された可動プラ
テン５がリアプラテン側に配備された型締用サーボモー
タＭｃによりボール捩子機構およびトグル機構（共に図
示せず）を介して駆動される。型締用サーボモータＭｃ
は位置および速度検出のためのパルスコーダＰｃを備え
る。また、前述のリアプラテンには型厚調整機構が設け
られ、可動プラテン５に装着された可動側金型７および
フロントプラテン６に装着された固定側金型８の厚みに
応じ、最適位置での型開閉および型締動作が行えるよう
になっている。可動プラテン５に関する位置制御は前述
のトグル機構におけるクロスヘッド位置、即ち、型締用
サーボモータＭｃの回転量に基いて従来と同様の方法で
行われる。
【００１０】図５は型締用サーボモータＭｃの回転によ
り可動側金型７と固定側金型８とが接触する金型タッチ
位置からトグル機構がロックアップする型締完了位置ま
での区間を示してクロスヘッド位置Ｃと型締力Ｆとの関
係を例示する図である。ボール捩子機構を介して型締用
サーボモータＭｃにより駆動されるクロスヘッドの位置
Ｃは型締用サーボモータＭｃの回転量に比例して線形的
に変化する。従って、金型タッチからロックアップまで
の間で型締用サーボモータＭｃを定速回転させればクロ
スヘッド位置Ｃは金型タッチからの経過時間に比例して
図５に示されるように線形的に変化する。これに対し、
型締力Ｆはクロスヘッド位置Ｃの変化に対して非線形的
に連動するが、これは、金型タッチ位置からトグル機構
が伸びてロックアップ状態に接近するに従って〔可動プ
ラテンの繰出し量／クロスヘッドの繰出し量〕の比率が
減少するからである。つまり、金型タッチ位置近傍と型
締完了のロックアップ位置の近傍とでは、同じだけボー
ル捩子を回転させて同じだけクロスヘッドを移動させて
も、クロスヘッドの移動量に対する可動プラテン５の移
動量の割合、即ち、タイバーの伸び＝型締力Ｆの増加率
の割合が徐々に減衰するからである。なお、図５におい
てクロスヘッド位置Ｃの移動を示すグラフが右下がりの
直線となっているのはロックアップ完了時のクロスヘッ
ド位置を零と規定して固定プラテン６からクロスヘッド
が離間する方向の移動を正方向の移動として決めている
からであり、実際には、クロスヘッド位置の減少によっ
てリアプラテンを基準とするクロスヘッドの繰出し量の
増加、即ち、型締方向への移動が示されていることにな
る。
【００１１】図５に示す設定型締力Ｆｓはクロスヘッド
の繰出しによる型締が完了してトグル機構およびタイバ
ーが伸び切った時に生じる型締力の値であり、先に述べ
た型厚調整機構は、可動側金型７および固定側金型８の
型厚および所望する型締力Ｆｓに応じてリアプラテン位
置を変化させることにより、トグル機構のロックアップ
時に生じる型締力を調整するための機構である。
【００１２】型厚調整機構の構造やその制御方法に関し
ては既に公知であるので、ここでは特に説明しない。
【００１３】また、可動プラテン５には、可動側金型７
のキャビティ内にエジェクタピン等を突出させるための
突出用サーボモータＭｅが設けられ、サーボモータＭｅ
には、先に述べた各軸のサーボモータと同様、位置およ
び速度検出のためのパルスコーダＰｅが配備されてい
る。
【００１４】射出成形機の制御装置１０は、数値制御用
のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用ＣＰＵ１７、プロ
グラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサ
であるＰＭＣ用ＣＰＵ１６、サーボ制御用のマイクロプ
ロセッサであるサーボＣＰＵ１８、および、Ａ／Ｄ変換
器３４を介して射出保圧圧力やスクリュー背圧のサンプ
リング処理等を行うためのモニタ用ＣＰＵ３３を有し、
バス２８を介して相互の入出力を選択することにより各
マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっ
ている。
【００１５】ＰＭＣ用ＣＰＵ１６には、射出成形機のシ
ーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶
したＲＯＭ２０および演算データの一時記憶等に用いら
れるＲＡＭ２３が接続され、また、ＣＮＣ用ＣＰＵ１７
には射出成形機の各軸を制御するプログラム等を記憶し
たＲＯＭ２１および演算データの一時記憶等に用いられ
るＲＡＭ２７が接続されている。ＣＮＣ用ＣＰＵ１７に
接続された不揮発性メモリ２６は射出成形作業に関する
成形条件と各種設定値，パラメータ，マクロ変数等を記
憶するための成形データ保存用メモリであり、他のＣＰ
Ｕからのアクセスも可能である。
【００１６】そして、サーボＣＰＵ１８およびモニタ用
ＣＰＵ３３の各々には、サーボ制御専用の制御プログラ
ムを格納したＲＯＭ２２やデータの一時記憶に用いられ
るＲＡＭ２４、および、圧力データ等を得るためのサン
プリング処理に関する制御プログラムを格納したＲＯＭ
３１やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ３２が接続
されている。更に、サーボＣＰＵ１８には、該ＣＰＵ１
８からの指令に基いて突出用，型締め用，スクリュー回
転用，射出用等の各軸のサーボモータを駆動するサーボ
アンプ１１〜１４がサーボインターフェイス１５を介し
て接続されている。また、各軸のサーボモータに配備し
たパルスコーダＰｅ〜Ｐｓからの出力の各々がサーボイ
ンターフェイス１５を介してサーボＣＰＵ１８に帰還さ
れ、パルスコーダのフィードバックパルスに基いてサー
ボＣＰＵ１８により算出されたエジェクタピンの突出位
置やクロスヘッド位置およびその移動速度やスクリュー
２の現在位置およびその移動速度や回転速度の値が、Ｒ
ＡＭ２４の現在位置記憶レジスタ、現在速度記憶レジス
タの各々に記憶される。
【００１７】入出力回路２９は射出成形機の各部に配備
したリミットスイッチや操作盤からの信号を受信したり
射出成形機の周辺機器等に各種の指令を伝達したりする
ための入出力インターフェイスであり、また、通信イン
ターフェイス３０はホストコンピュータやセルコントロ
ーラとの間でデータ伝送を行うための入出力インターフ
ェイスである。ディスプレイ付手動データ入力装置１９
はＣＲＴ表示回路２５を介してバス２８に接続され、モ
ニタ表示画面や機能メニューの選択および各種データの
入力操作等が行えるようになっており、数値データ入力
用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設け
られている。
【００１８】以上の構成により、ＣＮＣ用ＣＰＵ１７が
ＲＯＭ２１の制御プログラムおよび各種設定値に基いて
各軸のサーボモータに対してパルス分配を行い、サーボ
ＣＰＵ１８は各軸に対してパルス分配された移動指令と
パルスコーダＰｅ〜Ｐｓ等の検出器で検出された位置の
フィードバック信号および速度のフィードバック信号に
基いて、従来と同様に位置ループ制御，速度ループ制御
さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆ
るディジタルサーボ処理を実行する。
【００１９】モニタＣＰＵ３３は従来と同様のサンプリ
ング処理機能を有したＣＰＵであり、成形実行時にＡ／
Ｄ変換器３４を介して圧力検出器４から入力されるサン
プリングデータに基き、射出保圧工程における射出保圧
圧力等の変化を射出開始後の経過時間を基準として１成
形サイクル毎にＲＡＭ３２に更新記憶させる。
【００２０】また、射出開始の時点から可動側金型７に
作用する型開き力、即ち、金型キャビティのパーティン
グ面に作用する樹脂圧力の総和ΣＰは、良品成形時にお
ける理想的な射出保圧圧力のサンプリングデータ（Ｋｇ
／ｃｍ2 ）に可動側金型７におけるキャビティ部の全投
影面積（ｃｍ2 ）を乗じることにより求めることができ
る。スクリュー２の基部に設けられた圧力検出器４また
は金型内に設けられた圧力センサを用いたサンプリング
処理で得られるデータに基いて金型キャビィ内に樹脂が
完全に充填される以前の型開き力ΣＰを求めることは樹
脂圧が作用するキャビティ面積を知ることができないた
め困難ではあるが、最初に樹脂が充填されるランナー部
分の投影面積が小さな点、および、空気の圧縮が容易な
点や樹脂がゲートを通過する際のサージ圧の上昇が瞬間
的である点からして、射出開始から樹脂の充填が完了す
るまでの期間における型開き力ΣＰを零として扱っても
問題はない。また、ある程度の安全をみて、射出開始の
時点から金型キャビティ部の全投影面積に対して射出圧
力が作用するものと仮定し、前述の方法で樹脂圧力の総
和ΣＰを求めて金型キャビィ内に樹脂が完全に充填され
る以前の型開き力を推定するようにしてもよい。また金
型の構造上問題がなければ、キャビティ内で最後に樹脂
が充填される部位にキャビティ圧センサを設けここでモ
ニタされるキャビティ圧に全投影面積を乗じたものをΣ
Ｐとしてもよい。射出開始後の経過時間と型開き力ΣＰ
との関係の一例を図５に示す。このようにして作成され
た型開き力ΣＰのデータは不揮発性メモリ２６のファイ
ルに登録して保存する。なお、射出開始から樹脂の充填
完了までに必要とされる所要時間は、成形条件として設
定された射出速度（ｍｍ／ｓ）とスクリュー断面積（ｃ
ｍ2 ）およびキャビティ容量（ｃｍ3 ）により求めるこ
とができ、樹脂の充填が完了するまでの型開き力ΣＰを
零として扱う場合には、この区間におけるΣＰの値を零
として設定するが、それ以降の型開き力ΣＰの値に関し
ては概ね正確である。
【００２１】射出工程におけるゲートシールが完了すれ
ば、充填完了前と同様、スクリュー２の基部に設けられ
た圧力検出器４等からのサンプリングデータでパーティ
ング面に作用する樹脂圧力の総和ΣＰを求めることは不
可能であるが、本発明による射出成形制御方法は主に射
出の初期段階の動作を型締と並行して行わせるものであ
り、この点に関しては問題とならない。
【００２２】なお、型開き力ΣＰを射出の初期段階を含
む全工程に亘って厳密に検出する必要があれば、可動側
金型７と可動プラテン５もしくはトグル機構と可動プラ
テン５との間等にロードセル等からなる型開き力検出専
用の圧力検出器を設ければよい。その場合、射出により
可動側金型７に作用する型開き力を射出開始後の経過時
間を基準として１成形サイクル毎にＲＡＭ３２に更新記
憶させ、最終的に、良品成形時におけるΣＰの変化を不
揮発性メモリ２６のファイルに登録させる。このように
して実際に作用する型開き力を検出する場合には、ロー
ドセル等の圧力検出器で検出された力から設定型締力を
減算した値を型開き力として記憶する等の工夫が必要で
ある。
【００２３】次に、本実施例における射出開始タイミン
グの設定方法について説明する。射出開始タイミングや
型締速度等を設定する場合、オペレータは、まず、金型
タッチからの経過時間を基準とする射出開始タイミング
およびクロスヘッドの移動速度を基準とする型締速度を
適当に仮設定した後、ディスプレイ付手動データ入力装
置１９によりタイミング設定画面を選択する。
【００２４】すると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１６は、不揮発性
メモリ２６のファイルから射出開始後の経過時間と型開
き力ΣＰのデータの組を順次読み込んで、仮設定された
射出開始タイミングの設定時間に射出開始後の経過時間
零を一致させ、横軸を時間また縦軸を型開き力とする座
標系に金型タッチからの経過時間と型開き力ΣＰとの関
係を示すグラフを図５に示すようにして表示する。従っ
て、例えば、仮設定された射出開始タイミングの設定時
間がＴであるとするなら、ファイルにおいて射出開始後
の経過時間零に対応する型開き力ΣＰ０のデータは、図
５の座標系（Ｔ，ΣＰ０）の位置に表示され、また、フ
ァイルにおいて射出開始後の経過時間ΔＴに対応する型
開き力ΣＰΔＴのデータは図５の座標系（Ｔ＋ΔＴ，Σ
ＰΔＴ）の位置に表示されることになる。なお、射出開
始から樹脂の充填が完了するまでの型開き力ΣＰを零と
して取り扱っている場合では、射出開始から充填完了ま
での区間でΣＰの値が零になるため、この区間のデータ
は実質的に表示されない。しかし、最初に表示されるデ
ータ、つまり、充填完了時点の型開き力のプロット位置
は、仮設定された射出開始タイミングとの間に充填所要
時間に対応するオフセットを有するので、全体的なグラ
フの表示位置は図５に示される例と全く同一である。
【００２５】金型タッチからの経過時間と型開き力ΣＰ
との関係を示すグラフを表示したＰＭＣ用ＣＰＵ１６
は、次に、仮設定された型締速度と金型タッチ位置に対
応するクロスヘッド位置のデータとに基いて金型タッチ
からの経過時間とクロスヘッド位置との関係を示す関数
Ｃを求め、更に、クロスヘッド位置を可動プラテン５の
位置に対応させる特開昭６２−１６０２１９号等の従来
公知の演算式に適当な刻み幅で各時点における関数Ｃの
クロスヘッド位置の値を代入して、金型タッチ点を零基
準とする可動プラテン５の位置、即ち、タイバーの伸び
を求め、更に、タイバーの伸びに所定の係数を乗じて型
締力Ｆを算出し、金型タッチ後の経過時間と型締力との
関係を示す各組のデータを自由曲線で結んで、横軸を時
間また縦軸を型締力とする座標系に、金型タッチからの
経過時間と各時点において出力される型締力Ｆとの関係
を示すグラフを図５に示すようにして表示する。この座
標系は型開き力ΣＰを表示したものと共通のものを用
い、時間および力に関しても同一のスケールを適用す
る。
【００２６】なお、図５に示されるグラフＣは金型タッ
チからの経過時間とクロスヘッド位置との関係を示す関
数で、縦軸の切片が金型タッチ位置に対応するクロスヘ
ッド位置、また、この関数の直線の傾き（距離／時間）
が仮設定されたクロスヘッドの移動速度に当り、クロス
ヘッド位置が距離零となった時点でトグル機構のロック
アップ、即ち、型締が完了する。金型タッチ位置は所望
される型締力Ｆｓの値と型厚との関係により型厚の自動
調整段階で予め定まっているので、ＰＭＣ用ＣＰＵ１６
は、仮設定の型締速度を与えられることにより関数Ｃを
求めることができる。関数Ｃの値は金型タッチ後の各時
点におけるクロスヘッド位置であるから、クロスヘッド
位置から可動プラテン５の位置を求めるための演算式、
要するに、タイバーの伸びを求めるための演算式に、適
当な時間間隔で関数Ｃの値を代入してその時点における
タイバーの伸びを求め、更に、その値に係数を乗じてタ
イバーにより与えられる型締力を求めて幾つかのデータ
を自由曲線で結ぶようにすれば、図５に示されるような
型締力のグラフＦを得ることができる。
【００２７】そこで、オペレータは図５のグラフを参照
し、金型タッチからの経過時間と型開き力との関係を示
すグラフΣＰが、金型タッチからの経過時間と型締力と
の関係を示すグラフＦよりも常に下側に位置するか否か
を目視確認する。この条件が満たされれば、型締過程で
型開き力が型締力を上回ることはないので、少なくと
も、射出による不本意な型開きやバリの発生は未然に防
止される。また、グラフΣＰがグラフＦよりも相当の余
裕をもって下側に位置する図７のような状態を呈してい
れば、金型タッチ後、予め仮設定した射出開始タイミン
グよりも更に早い時期に射出動作を開始しても型開きや
バリ等の支障を生じないことが保証されているので、オ
ペレータは、改めてより早い射出開始タイミングを仮設
定してＰＭＣ用ＣＰＵ１６に前述の処理を行わせ、前記
と同様、ディスプレイ画面を参照して、そのタイミング
の設定の適不適、つまり、グラフΣＰがグラフＦよりも
常に下側に位置するか否かを判断する。不本意な型開き
やバリ等の問題が生じない限り射出開始タイミングを如
何に早くしても実質的な成形条件には全く影響が及ばな
いので、成形サイクルを高速化するためには、前述の条
件が満たされる範囲で射出開始タイミングをできるだけ
早く設定し、型締と射出の重複動作時間Ｔ′をできるだ
け長くして型締および射出工程に必要とされる総合的な
所要時間を短縮することが望ましい。
【００２８】しかし、グラフΣＰがグラフＦよりも上側
に突出するような図５のような状態では、型締過程で型
開き力が型締力を上回って不本意な型開きやバリの発生
等が予想されるので、射出開始タイミングや型締速度も
しくはその両方を調整して前述の条件を満たしてやる必
要がある。
【００２９】まず、安定した成形作業や金型の安全等の
点から見て最も望ましい調整方法は射出開始タイミング
のみを遅らせる方法である。例えば、図５に例示した射
出開始タイミングを図６に示されるような時点まで遅ら
せれば、金型の安全に関連する型締速度および成形条件
としての射出速度や射出圧力の設定を変えなくても前述
の条件をクリアすることができる。
【００３０】このとき、射出開始タイミングを設定する
ための方法としては、前述したように金型タッチからの
経過時間を基準として直接的に射出開始タイミングを時
間指定する方法の他、可動プラテン５の繰出し量（厳密
にはクロスヘッドの繰出し量）によってタイミングを指
定する方法、タイバーの伸びによってタイミングを指定
する方法、および、型締力によりタイミングを指定する
方法がある。しかし、いずれの方法も型締と射出の重複
動作工程において型開き力が型締力を上回らないように
するための設定操作であり、最終的には、型開き力の変
化を示すグラフΣＰを時間軸に沿ってどの位置まで移動
させるかによって前述の条件が満たされるか否かが決ま
る。つまり、金型タッチからの経過時間に対し、可動プ
ラテンの繰出し量、タイバーの伸び、型締力の全てが一
対一に対応するので、その中から任意の変量を選択して
射出開始のタイミングを設定すればよいわけで、いずれ
の変量を選択すべきかは、単に、射出成形機に設けられ
た検出手段等の構成に応じて特定されるに過ぎない。
【００３１】例えば、図６に示されるように金型タッチ
後の経過時間がＴとなる時点で射出を開始させようとす
るなら、型締工程でクロスヘッド位置を逐次検出し、ク
ロスヘッド位置Ｃが設定値Ｄまで減少した時点で射出を
開始させても、また、タイバーにストレインゲージ等を
貼着し、このストレインゲージ等によって検出されるタ
イバーの伸びがΔに達した時点で射出を開始させても、
更に、可動側金型７と可動プラテン５もしくはトグル機
構と可動プラテン５との間等に配備されたロードセル等
により検出される型締力Ｆの値が設定値Ｗに達した時点
で射出を開始させたとしても、全く同じタイミングＴで
射出を開始させることができる。
【００３２】射出開始タイミングを調整した場合、オペ
レータは、射出開始タイミングを再び仮設定してＰＭＣ
用ＣＰＵ１６に前述の処理を行わせ、前記と同様、ディ
スプレイ画面を参照して、そのタイミングの設定の適不
適を判断する。図５に示される仮設定の射出開始タイミ
ングを図６のタイミングに遅らせて設定変更したとして
も、型締を完全に終わらせてから射出動作を開始させる
従来の方法に比べれば図６におけるＴ′の時間が各射出
工程毎に節約されることになる。型締速度を変更せずに
射出開始タイミングのみを調整する方法は、型締および
射出工程に必要とされる総合的な所要時間の短縮、およ
び、金型の安全や安定成形に対して有効である。
【００３３】また、金型の安全等の点から見ると型締速
度の不用意な高速化は余り好ましくはないが、射出開始
タイミングを調整せずに、型締速度のみを調整すること
により前述の条件をクリアしてやる方法もある。無論、
型締を完全に終わらせてから射出動作を開始させる従来
の方法においても型締速度の高速化は型締および射出工
程に必要とされる総合的な所要時間を短縮する結果を必
然的にもたらすが、本実施例によれば型締と射出の動作
が重複して行われるので、単に型締速度のみを高速化す
る従来の方法に比べ、総合的な所要時間の短縮には大き
な効果がある。そして、型締速度を高速化すれば型締力
を示すグラフＦの立上りが一層急激になるので、前述の
タイミング設定方法を利用して射出開始タイミングをよ
り金型タッチ時点寄りに接近させることが可能となり、
金型の安全等さえ問題にしなければ、型締および射出工
程に必要とされる総合的な所要時間を大幅に短縮するこ
とができる。もし、型開き力の変化ΣＰを図５と同じ条
件にして同じ射出圧力で射出動作を行わせるとするな
ら、射出開始タイミングＴの設定のみを修正して前述の
条件をクリアした図６の例に比べ、型締速度を高速化し
た図７の例の方が遥かに時間の節約ができる。図５の例
を基準に考えれば、型締速度を図７の例のように再設定
するだけで前述の条件をクリアすることが可能となる
が、既に述べた通り、不本意な型開きやバリ等の問題が
生じない限り射出開始タイミングを如何に早くしても実
質的な成形条件には全く影響が及ばないので、成形サイ
クルの高速化のため、射出開始タイミングは可能な限り
金型タッチ時点寄りに接近させるべきである。型締速度
を調整することにより前述の条件をクリアする方法は、
特に、型締および射出工程に必要とされる総合的な所要
時間の短縮と安定成形に対して有効であり、これに加え
て射出開始タイミングを調整する方法を併用しても、新
たな障害が生じることは全くない。
【００３４】型締速度もしくは型締速度および射出開始
タイミングを調整した場合、オペレータは、型締速度や
射出開始タイミングを再び仮設定してＰＭＣ用ＣＰＵ１
６に前述の処理を行わせ、前記と同様、ディスプレイ画
面を参照して、そのタイミングの設定の適不適、つま
り、前述の条件が満たされているか否かを改めて判断す
る。
【００３５】また、成形条件を決める条件出しの段階で
射出の初期段階における射出圧力を低く抑えて良品が得
られるのであれば、射出速度に制限を加え、射出圧力を
低く抑えた状態で適切な成形条件を得るべきである。射
出圧力を低く押さえれば樹脂の充填に必要とされる所要
時間が長くなることは避けられないが、型開き力の変化
ΣＰの立上りが鈍くなるので射出開始タイミングを更に
金型タッチ時点寄りに設定することができ、この結果、
型締と射出の重複動作時間Ｔ′が長くなり型締および射
出工程に必要とされる総合的な所要時間を短縮すること
が可能である。例えば、射出圧力を低く抑えることによ
り射出の初期段階における型開き力の変化ΣＰを図５に
示すような状態から図８に示されるような状態にまで引
き下げることができるとするなら、図５および図８に示
されるような射出開始タイミングで射出を開始させて
も、型締過程で型開き力が型締力を上回ることはないの
で、少なくとも、射出による不本意な型開きやバリの発
生は未然に防止される。
【００３６】成形サイクルの高速化を目的として、既に
条件出しで得られている成形条件に対して制限を加える
こと、例えば、射出工程の初期段階で射出圧力にトルク
リミットを設定して射出動作を行わせる方法や、射出速
度を制御して射出圧力を制御する方法によっても射出開
始タイミングを金型タッチ時点よりにシフトして設定す
ることが可能となるが、条件出しにより保証された成形
条件で射出制御を行うことにはならないので、必ずしも
良品が得られるとは限らず、専ら、成形条件の変動によ
る影響が少ない製品に対して適用すべきである。図８
に、条件出しによって得られた成形条件に対応する型開
き力ΣＰ（細い一点鎖線）と射出の初期段階にトルクリ
ミットを設定することで強制的に引き下げられた型開き
力ΣＰ（太い一点鎖線）との関係を一例として示す。つ
まり、図５に示されるような不適条件を解消するために
射出開始タイミングを遅く設定したり型締速度を早く設
定したりする代わりに、射出の初期段階の射出圧力を規
制することによっても不用意な型開きを防止することが
できるということである。一般に、射出速度や射出圧力
を低めに規制してしまうと樹脂の充填に支障を来たすこ
とが多いが、本実施例における射出成形制御方法では射
出の初期段階における型締力が弱くガス抜けが容易であ
るため、射出圧力に低めのトルクリミットを設定するこ
とにより生じる弊害は少ない。
【００３７】以上に述べた通り、型締と射出の動作を重
複させて行うことにより成形サイクルを高速化する場合
には、型締過程で射出圧力によって生じる型開き力がそ
の時点で出力される型締力を上回らないようにすること
が必要で、これを実現するためには、射出開始タイミン
グを調整する方法、型締速度を調整する方法、射出の初
期段階の射出圧力が高くならないような成形条件を用い
て条件出しを行う方法（もしくは、トルクリミット等の
設定により射出の初期段階の射出圧力を強制的に規制す
る方法）の３種があり、更に、これらを任意に組合わせ
て前述の条件を満たす方法がある。どのようにしてこれ
を実現するかは、金型の構造や強度および製品に要求さ
れる精度や成形作業の高速化に関する要求を考慮して決
めるべきものであって、一概には論じられない。
【００３８】前述の仮設定操作および条件の確認作業に
より型締速度や射出開始タイミングを決定したオペレー
タは、ディスプレイ付手動データ入力装置１９により型
動作設定画面を選択してディスプレイ画面に図４に示さ
れるような対話画面を表示させ、先の作業で確定した型
締速度や射出開始タイミングを制御装置１０、より厳密
には、不揮発性メモリ２６に記憶させる。図４では射出
開始タイミングを金型タッチからの経過時間により設定
する例について例示しているが、既に述べたように、可
動プラテン５の繰出し量によってタイミングを指定する
方法、タイバーの伸びによってタイミングを指定する方
法、および、型締力によりタイミングを指定する方法に
対処するように構成することも可能である。
【００３９】図２は射出開始タイミングを金型タッチか
らの経過時間により設定して型締と射出の動作を重複さ
せて行う場合の処理の概略を示すフローチャートであ
り、以下、図２を参照して本実施例の射出成形制御方法
の処理動作を説明する。なお、計量、冷却、型開き、製
品の突出しに関する各工程に関しては従来と同様である
のでフローチャートの記載および処理動作に関する説明
を省略する。
【００４０】型締工程に関する処理を開始したＰＭＣ用
ＣＰＵ１６は、まず、不揮発性メモリ２６に記憶された
型動作条件に基いて、型閉じ指令および型閉じ速度指令
を出力してＣＮＣ用ＣＰＵ１７により型締用サーボモー
タＭｃを駆動制御させ（ステップａ１）、ボール捩子機
構およびトグル機構を介して可動プラテン５の型閉じ方
向への移動を開始させる。
【００４１】そして、ＰＭＣ用ＣＰＵ１６は型締用サー
ボモータＭｃに対応する現在位置記憶レジスタによりト
グル機構におけるクロスヘッド位置Ｃを逐次検出し（ス
テップａ２，ステップａ３）、クロスヘッド位置Ｃが不
揮発性メモリ２６に記憶された型閉じ変速位置に達する
まで待機した後、型閉じ速度の指令を不揮発性メモリ２
６の型動作条件に基いて変更して（ステップａ４）、再
び、クロスヘッド位置Ｃの逐次検出を再開する（ステッ
プａ５，ステップａ６）。
【００４２】そして、クロスヘッド位置Ｃが不揮発性メ
モリ２６に記憶された金型保護開始位置に達したことが
確認されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１６は型閉じ速度の指令
を不揮発性メモリ２６の型動作条件に基いて再び変更す
ると共に、型締用サーボモータＭｃに対して所定のトル
クリミットを設定して金型保護機能を作動させ（ステッ
プａ７）、クロスヘッド位置Ｃが不揮発性メモリ２６に
記憶された金型タッチ位置に達するまで、クロスヘッド
位置Ｃの逐次検出を継続して行う（ステップａ８，ステ
ップａ９）。
【００４３】なお、図４の設定例に従えば、クロスヘッ
ド位置Ｃ＝３００ｍｍの型開き完了位置からＣ＝２００
ｍｍの型閉じ変速位置までの型閉じ速度が３００ｍｍ／
ｓ、型閉じ変速位置からＣ＝１００ｍｍの金型保護開始
位置までの型閉じ速度が６００ｍｍ／ｓ、金型保護開始
位置からＣ＝５０ｍｍの金型タッチ位置までの型閉じ速
度が４００ｍｍ／ｓ、それ以降の型閉じ速度（＝型締速
度）が５００ｍｍ／ｓである。
【００４４】そして、クロスヘッド位置Ｃが不揮発性メ
モリ２６に記憶された金型タッチ位置に達し、可動プラ
テン５の可動側金型７がフロントプラテン６の固定側金
型８に当接したことが確認されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１
６は型閉じ速度の指令を不揮発性メモリ２６の型動作条
件に基いて型締速度に変更すると共に、型締用サーボモ
ータＭｃに対するトルクリミットを解除して金型保護を
終了させ、金型タッチからの経過時間を計測するタイマ
をスタートさせる（ステップａ１０）。なお、この時点
が図６〜図８における時間零の状態である。
【００４５】そして、ＰＭＣ用ＣＰＵ１６はタイマの計
時が不揮発性メモリ２６に記憶された射出開始タイミン
グの設定時間に達するまで待機し（ステップａ１１）、
この間にＣＮＣ用ＣＰＵ１７が型締用サーボモータを駆
動制御し、型締完了に向かってクロスヘッドを移動させ
るのでタイバーが徐々に引き延ばされて、型締力Ｆが非
線形的に上昇してゆく。
【００４６】次いで、タイマの計時が射出開始タイミン
グの設定時間に達したことが確認されると、ＰＭＣ用Ｃ
ＰＵ１６はＣＮＣ用ＣＰＵ１７に対して射出開始指令を
出力し（ステップａ１２）、予め不揮発性メモリ２６に
設定されている射出保圧条件に基いてＣＮＣ用ＣＰＵ１
７に射出用サーボモータＭｓを駆動制御させ、型締用サ
ーボモータＭｃによる型締動作と射出用サーボモータＭ
ｓによる射出動作を公知の軸補間処理により並列して行
わせる。
【００４７】既に説明した通り、型締と射出の動作を重
複させて行わせても射出によって生じる型開き力ΣＰが
型締力Ｆを越えることがないように型締速度や射出開始
タイミングおよび射出圧力等が設定されているので、不
用意な型開きによる樹脂の吹き出しやバリ等の発生が未
然に防止される。また、型締力Ｆが増大して金型が強力
に圧接される前の段階で射出動作が開始されるのでガス
抜けが容易であり、ガスや空気の圧縮による温度上昇で
製品に焼けが生じることもない。
【００４８】ＰＭＣ用ＣＰＵ１６はクロスヘッド位置Ｃ
が型締完了位置零に達するまで待機し、トグル機構のロ
ックアップを確認して型閉じ工程に関する主な処理を終
了し（ステップａ１３，ステップａ１４）、以下、ＣＮ
Ｃ用ＣＰＵ１７からの射出完了信号を受けて従来と同様
のシーケンス制御を継続して行う。
【００４９】図３は、射出開始タイミングを可動プラテ
ン５の繰出し量に対応するクロスヘッド位置により設定
して型締と射出の動作を重複させて行う場合の処理の概
略を示すフローチャートであるが、その主要部は前述し
た図２の例とほぼ同様であり、タイマによる計時に代
え、クロスヘッドの現在位置が射出開始位置に達したと
きに射出開始指令を出力する点（ステップｂ１１，ステ
ップｂ１２）のみが異なる。ステップｂ１２における射
出開始位置とは、要するに、図６におけるＤの値であ
る。ステップｂ１１の処理に代えてストレインゲージ等
でタイバーの伸びを検出し、また、ステップｂ１２の処
理に代えてその伸びがΔに達したか否かを判別するよう
にしてもよい。また、ステップｂ１１の処理に代え、可
動側金型７と可動プラテン５もしくはトグル機構と可動
プラテン５との間等に配備されたロードセル等により型
締力Ｆを検出し、ステップｂ１２の処理に代えてその値
が設定値Ｗに達したか否かを判別するようにしても、実
質的に前記と同一の制御を行うことができる。
【００５０】以上の実施例では型締にトグル機構を採用
した電動式射出成形機を例にとって説明したが、直圧式
の型締機構を有する射出成形機に対しても前記各実施例
における射出タイミングの設定方法および射出タイミン
グの制御方法をそのまま適用することができる。つま
り、トグル式の型締機構を有する射出成形機では型締力
の変化を示す関数Ｆが非線形的な単純増加関数となるの
に対し、直圧式の型締機構を有する射出成形機の場合で
は型締力の変化を示す関数Ｆが線形的な単純増加関数と
なるだけのことであり、射出開始タイミングおよび型締
速度の設定に関する操作や、型締力と型開き力との関係
の確認作業等に関しては前記と全く同様である。
【００５１】
【発明の効果】本発明の射出成形制御方法は、金型キャ
ビティのパーティング面に作用する樹脂圧力の総和がそ
の時点で出力される型締め力を越えないようにして射出
成形機の型締と射出動作とを重複して行わせるようにし
たので、金型タッチから型締完了までの型締力の弱い期
間に射出動作を開始させることができ、金型にガスベン
トを刻設しなくても金型キャビティからのガス抜けが容
易となって樹脂の充填不良や焼けが未然に防止される。
【００５２】また、型締および射出動作が重複して行わ
れるので、型締および射出工程に必要とされる総合的な
所要時間が短縮されて成形サイクルが高速化される。
【００５３】更に、金型にガスベントを設ける必要がな
く、しかも、型締完了後は金型が強力に圧着されるので
樹脂漏れの危険がなく、強力な保圧圧力を加えて肉厚部
のヒケを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出成形制御方法を適用した一実
施例の電動射出成形機の要部を示すブロック図である。
【図２】同実施例の射出成形機による射出開始成形制御
の一例を示すフローチャートである。
【図３】射出開始タイミング制御の他の一例を示すフロ
ーチャートである。
【図４】同実施例の射出成形機における型動作設定画面
を示す概念図である。
【図５】同実施例の射出成形機におけるタイミング設定
画面の表示内容を例示する概念図である。
【図６】同実施例の射出成形機におけるタイミング設定
画面の表示内容を例示する概念図である。
【図７】同実施例の射出成形機におけるタイミング設定
画面の表示内容を例示する概念図である。
【図８】同実施例の射出成形機におけるタイミング設定
画面の表示内容を例示する概念図である。
【符号の説明】
１ 射出シリンダ ２ スクリュー ４ 圧力検出器 ５ 可動プラテン ６ フロントプラテン ７ 可動側金型 ８ 固定側金型 １０ 制御装置 １６ ＰＭＣ用ＣＰＵ １７ ＣＮＣ用ＣＰＵ １９ ディスプレイ付手動データ入力装置 ２６ 不揮発性メモリ ３３ モニタ用ＣＰＵ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 型閉じ工程における金型タッチから型締
    完了までの期間において、金型キャビティのパーティン
    グ面に作用する樹脂圧力の総和がその時点で出力される
    型締め力を越えないように、射出開始タイミングおよび
    型締速度を設定して型締および射出動作を行わせるよう
    にした射出成形機における射出成形制御方法。
  2. 【請求項２】 前記射出開始タイミングを金型タッチか
    らの経過時間により設定するようにした請求項１記載の
    射出成形機における射出成形制御方法。
  3. 【請求項３】 前記射出開始タイミングを可動プラテン
    の繰出し量により設定するようにした請求項１記載の射
    出成形機における射出成形制御方法。
  4. 【請求項４】 前記射出開始タイミングをタイバーの伸
    びにより設定するようにした請求項１記載の射出成形機
    における射出成形制御方法。
  5. 【請求項５】 前記射出開始タイミングを型締力により
    設定するようにした請求項１記載の射出成形機における
    射出成形制御方法。
  6. 【請求項６】 型閉じ工程における金型タッチから型締
    完了までの期間において、金型キャビティのパーティン
    グ面に作用する樹脂圧力の総和がその時点で出力される
    型締め力を越えないように、射出開始タイミングおよび
    射出圧力または射出速度のいずれか一方を設定して型締
    および射出動作を行わせるようにした射出成形機におけ
    る射出成形制御方法。
  7. 【請求項７】 前記射出開始タイミングを金型タッチか
    らの経過時間により設定するようにした請求項６記載の
    射出成形機における射出成形制御方法。
  8. 【請求項８】 前記射出開始タイミングを可動プラテン
    の繰出し量により設定するようにした請求項６記載の射
    出成形機における射出成形制御方法。
  9. 【請求項９】 前記射出開始タイミングをタイバーの伸
    びにより設定するようにした請求項６記載の射出成形機
    における射出成形制御方法。
  10. 【請求項１０】 前記射出開始タイミングを型締力によ
    り設定するようにした請求項６記載の射出成形機におけ
    る射出成形制御方法。
  11. 【請求項１１】 型閉じ工程における金型タッチから型
    締完了までの期間において、金型キャビティのパーティ
    ング面に作用する樹脂圧力の総和がその時点で出力され
    る型締め力を越えないように、射出開始タイミング，型
    締速度および射出圧力または射出速度のいずれか一方を
    設定して型締および射出動作を行わせるようにした射出
    成形機における射出成形制御方法。
  12. 【請求項１２】 前記射出開始タイミングを金型タッチ
    からの経過時間により設定するようにした請求項１１記
    載の射出成形機における射出成形制御方法。
  13. 【請求項１３】 前記射出開始タイミングを可動プラテ
    ンの繰出し量により設定するようにした請求項１１記載
    の射出成形機における射出成形制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記射出開始タイミングをタイバーの
    伸びにより設定するようにした請求項１１記載の射出成
    形機における射出成形制御方法。
  15. 【請求項１５】 前記射出開始タイミングを型締力によ
    り設定するようにした請求項１１記載の射出成形機にお
    ける射出成形制御方法。
JP6076384A 1994-03-24 1994-03-24 射出成形機における射出成形制御方法 Pending JPH07256722A (ja)

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