JPH0796249B2 - 射出制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、射出成形機の充填・保圧工程からなる射出工
程を射出速度及び射出圧力を制御することにより最適な
ものに制御する射出制御方法に関するものである。

（従来の技術） 第５図に従来の制御回路の一例を示す。同図において前
記制御回路による制御装置は、射出速度・射出圧力（油
圧）を設定する設定器10、射出圧力の設定値P_setと実行
圧力Ｐ_F/Bを常に比較する比較器11、射出速度の設定値V
_setと実行速度Ｖ_F/Bを常に比較する比較器13、これら比
較した結果を論理演算し、スイッチングを指令する論理
回路12、突合せ回路と演算回路を有する圧力及び速度フ
ィードバック制御器14,15、前記論理回路12で作動する
スイッチング回路17,18、及びサーボ弁電流アンプ16に
より構成されている。また、油圧回路及び検出回路は、
サーボ弁５、圧力センサ及びアンプ２、速度センサ及び
アンプ３により構成されている。

次にその作用を説明すると、金型内に樹脂を充填する充
填工程である射出速度制御区間で、射出圧力実行値Ｐ
_F/Bが設定値P_setより小さい場合（P_set≧Ｐ_F/B）は速度
制御を行なう。即ち、比較器11の結果を、論理回路12で
演算し、スイッチ（S₂）18をONさせ、スイッチ（S₁）17
をOFFさせる。これにより射出速度設定値V_setと実行値
Ｖ_F/Bを、速度フィードバック制御器15により偏差信号
を演算し、サーボ弁電流アンプ16で増巾してサーボ弁５
を駆動し、圧油を射出シリンダ１に供給して速度制御を
行なう。

次に射出圧力実行値Ｐ_F/Bが設定値P_setより大きくなる
と（P_set＜Ｐ_F/B）、直ちに射出圧力設定値P₁で圧力制
御を行なう。比較器11による比較の結果、P_set＜Ｐ_F/B
となると論理回路12で演算し、直ちにスイッチ（S₁）17
をONし、スイッチ（S₂）18をOFFする。これにより、射
出圧力設定値P_setと実行値Ｐ_F/Bを、圧力フィードバッ
ク制御器14により偏差信号を演算し、電流アンプ16で増
巾してサーボ弁５を駆動し、圧力制御を行なう。

また前記の制御中、射出速度実行値Ｖ_F/Bが、設定値V
_setより大きくなると（Ｖ_F/B＞V_set）、直ちに再度速度
制御に切換える。

以上のように、射出速度制御中は、射出圧力を設定値と
常に比較し、射出圧力が設定値より大きくなると、直ち
に圧力制御に切換え、射出圧力制御中は、逆に射出速度
を設定値と常に比較し、射出速度が設定値より大きくな
ると、直ちに速度制御に切換える。

次に、金型内に充填された樹脂を圧縮し、冷却による収
縮分を補充填する保圧工程である射出圧力制御区間で、
射出速度実行値Ｖ_F/Bが設定値V_setより小さい場合（V
_set≧Ｖ_F/B）は圧力制御を行なう。即ち、比較器13の結
果を論理回路12で演算し、スイッチ（S₁）17をON、スイ
ッチ（S₂）18をOFFする。これにより、射出圧力設定値P
_setと実行値Ｐ_F/Bを、圧力フィードバック制御器14によ
り偏差信号を演算し、サーボ弁電流アンプ16で増巾して
サーボ弁５を駆動し、圧油を射出シリンダ１に供給又は
射出シリンダ１の圧油をタンクに抜くことにより、圧力
制御を行なう。

また射出速度実行値Ｖ_F/Bが設定値V_setより大きくなる
と（V_set＜Ｖ_F/B）、直ちにこの区間の射出速度設定値V
_set＝V₄で速度制御を行なう。即ち、比較器13の結果がV
_set＜Ｖ_F/Bとなると、論理回路12で演算し、直ちにスイ
ッチ（S₂）18をONし、スイッチ（S₁）17をOFFする。こ
れにより、射出速度設定値V_setと実行値Ｖ_F/Bを、速度
フィードバック制御器15により偏差信号を演算し、サー
ボ弁電流アンプ16で増巾してサーボ弁５を駆動し、速度
制御を行なう。

また前記の制御中、射出圧力実行値Ｐ_F/Bが設定値P_set
より大きくなると（Ｐ_F/B＞P_set）、直ちに再度圧力制
御に切換える。なお、速度センサ及びアンプ３は、射出
速度実行値Ｖ_F/Bを検出するために、圧力センサ及びア
ンプ２は射出圧力実行値Ｐ_F/Bを検出するために使用さ
れる。

以上説明した第５図の例では、射出速度制御区間中の圧
力設定は１段、射出圧力制御区間中の速度設定は１段と
なっているが、第６図には第１図の設定器10に代る設定
器10′の例を示し、各区間各々に速度・圧力共数段設定
できるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） 射出工程は射出開始から樹脂が金型内にほぼ充満するま
での充填工程と、金型内に充満した樹脂を圧縮し、圧縮
充填した溶融樹脂の冷却による収縮分を補充填するた
め、又は再圧縮するため、或いは樹脂の機械ノズル側へ
の逆流をとめるため等の保圧工程に分割して考えること
ができる。しかしながら、その分割点を見い出すことは
すこぶる困難なことである。

第７図には、充填完了以前に保圧工程制御に切換える設
定を行った場合の射出速度及び射出圧力の設定値、実行
値の一例を示す。充填工程から保圧工程へ制御方法を切
換える保圧切換位置を設定する際に、その切換位置が金
型内に充填が完了する以前の位置である場合には、射出
圧力実行値は設定値に対し低目になることがある。

こうした射出圧力の実行値が設定値より低目のときに保
圧工程に切換わって圧力制御がなされ、圧力実行値Ｐ
_F/Bと同設定値P_setの偏差による圧力フィードバック制
御が行なわれると、サーボ弁５の開度が大きくなり速度
が上昇することになるが、速度実行値Ｖ_F/Bが速度設定
値V_setより高いので論理回路12により、短時間で速度制
御に切換えられてしまう。これにより第７図にＡ部で示
す如き射出速度のオーバシュートが生ずる。充填が完了
すると、射出圧力実行値が上昇し射出圧力設定値を上回
り圧力制御に切換わる（Ｂ点）。

以後、スクリュは充填が完了しているため、これ以上前
進できないので、射出速度実行値は零にむかって減少す
ることにより圧力制御が続行される。このとき圧力制御
のステップは、保圧切換後の時間t₁,t₂,t₃により切換え
られる。

ところで、充填完了直前に射出速度のオーバシュートが
生ずると、ショート、バリ、表面不良等の成形不良が生
じる。これを防止するためには、充填が完了する位置に
保圧切換位置を設定する必要があるが、前述のように充
填完了位置を見い出すのは困難であるため、適正な成形
条件出しをすることが難しいという問題があった。

本発明はこうした点を解決すべくなされたもので、保圧
工程への切換位置が充填完了位置より多少ずれて設定さ
れていても、適切な射出制御を可能にし、従って成形条
件出しを容易にする射出制御方法とそのための装置を提
供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） このため本発明は、サーボ弁を用いた射出速度及び射出
圧力の制御回路により充填工程と保圧工程からなる射出
工程を制御する射出制御装置において、予め設定された
射出速度のパターンに従う速度設定値とその実行値、並
びに前記射出速度のパターンに対応して設定された射出
圧力上限値とその実行値を演算器でそれぞれ演算処理を
行うと共に、同演算器からの前記処理信号を受けて通常
は前記射出速度のパターンに従う速度制御を優先させて
行い、射出圧力の実行値がその上限値に近づいて、その
差が予め設定された値以下になった時圧力制御に切換え
て射出速度を減少させるようにしてなるもので、これを
課題解決のための手段とするものである。

（作用） 射出工程が開始されると、予め設定された速度・パター
ンに従って射出速度制御が行なわれ充填工程が進行す
る。この間、何らかの原因で負荷圧が増加し、射出圧力
の実行値が予め設定されている圧力上限値に或る範囲で
近づくと、射出速度を減少させると共に圧力制御に切換
わるが、射出速度が減少し圧力が減少し始めると、圧力
制御を行なっているためサーボ弁を開いて圧力を上限値
に保持しようとして射出速度が上昇する。射出速度が上
昇し設定値を越えようとすると、再び速度制御に切換え
られて射出実行速度を設定値に沿わせるべく速度制御が
実行される。

金型内の充填がほぼ完了して保圧工程に移行する段階で
も、上記制御が続けられるが、このときスクリュは殆ん
ど前進せず停止状態となるため、僅かな速度変化に対し
ても圧力上昇が大きく、その上限値に近づく。そのた
め、射出速度を減少させると共に圧力制御に切換わる
が、ここでスクリュが停止し、速度制御が行なわれない
ままに設定された圧力上限値を越えないための圧力制御
が続けられて保圧工程を終え射出が完了する。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の代表的な実施例である射出速度と射出
圧力の制御回路を示す。

同図において、第５図と異なる点はスイッチング回路1
7,18をON、OFFする従来の論理回路12とそこに信号を送
っている比較器11,13がなくなり、代わって射出圧力の
設定値（本発明ではその制御方法の理解を助けるため、
圧力上限値の設定値と呼ぶ）P_setと実行圧力Ｐ_F/B、射
出速度の設定値V_setと実行速度Ｖ_F/Bをそれぞれ入力
し、内部で演算処理してスイッチング回路17,18をON、O
FFさせる信号を出力する演算器20を設置している点であ
る。

第２図は、同演算器20の構成を示すブロック図である。
同演算器20は、射出速度・圧力に関する上記各入力信号
をCPU23からのサンプリングのタイミング指令により選
択してA/D変換器22へ出力するマルチプレクサ21、及びC
PU23の指令によりスイッチング回路17,18をON、OFFさせ
る信号を出力するインタフェース24、プログラムとデー
タを記憶するメモリ25から構成される。

次に、以上の構成による作用について述べると、射出工
程にあって樹脂が金型内にほぼ充填するまでの充填工程
と、充填した樹脂を圧縮し、冷却による収縮分を補充填
するための保圧工程において、本実施例では、保圧工程
でも圧力制御は行なわず、充填工程から保圧工程まで一
貫して射出速度制御を優先させて行ない、金型内の流路
抵抗や充填完了による圧縮開始によって生ずる負荷圧と
しての射出圧力が、設定された射出圧力上限値に到達す
ると、それを越えないようにサーボ弁の開度を小さくし
て射出速度を減少させる。

一方、充填工程において金型の一部流路が狭くなってい
るところへ樹脂が流入し、負荷圧が圧力上限値に到達し
たときは、上記と同様に射出速度を減少させて圧力上限
値の圧力制御を行なう。樹脂がその狭くなっている部分
を通過すると、負荷圧が減少し始めるため圧力制御によ
り圧力上限値を維持しようとしてサーボ弁の開度が大き
くなり、射出速度実行値が増加する。このとき、射出速
度実行値が速度設定値に到達すると再び速度制御に切換
えられる。

充填完了後においては、樹脂が金型内に充満しているた
めいわばブロック状態となり、僅かな射出速度で射出圧
力が上昇する。従って、このとき圧力上限値に到達して
自動的に圧力制御に切換ったとしても、以降は負荷圧が
減少することはないため、圧力制御が射出工程の終了ま
で続くことになる。

充填工程では従来どおり射出速度の設定値はスクリュ位
置による多段又は折れ線関数によって多段に設定され、
射出圧力の上限値は１段に設定される。また、保圧工程
では殆んどスクリュが前進することがないので、保圧工
程での射出速度は１段に、圧力上限値は保圧工程切換後
から開始する時間による多段又は折れ線関数によって設
定される。

本実施例による制御回路を用いて射出工程を行なったと
きの射出圧力実行値、射出速度実行ちを第７図に示すパ
ターンに対応させて第４図に示す。同図により明らかな
様に、保圧工程に切換わっても速度制御のままなので、
第７図にＡ点で示すオーバシュートを生ぜず、充填完了
と共に生ずる金型内樹脂の圧縮により上昇する射出圧力
が圧力上限値に到達するＢ点より初めて本格的な圧力制
御に切換えられ、それ以降は充填完了のために射出速度
はほぼ零であるため速度制御には切換わらず、時間t₁,t
₂,t₃による圧力上限値のパターンで圧力制御され射出工
程が完了する。

次に、上記演算器20の作用について説明する。

第３図はCPU23のソフトウェアを示すフローチャートで
ある。

CPUが作動すると圧力制御のためのスイッチング回
路17をOFFさせ、速度制御のためのスイッチング回路18
をONさせる。

メモリ25のCFLAGと定義して割り付けられたアドレ
スに速度制御状態を示すデータを書き込む。これは状態
を判別するだけのものであるから、ここでは簡便に説明
するためVeloというデータを書き込んだとする。又は後
述の様に圧力制御状態を示すデータとしてPressとす
る。（実際上は、フログラムを作る際の取り決めとし
て、例えばVelo＝１、Press＝０という様に取決めるだ
けのものである。） ここで、特にCFLAG＝Veloとするのは、射出開始時は必
ず射出速度制御のためである。

射出が開始されると、マルチプレクサ21を作動させ
て所定のサンプリング周期Δｔごとに射出圧力上限設定
値P_set、実行値Ｐ_F/B、射出速度設定値V_set、実行値Ｖ
_F/Bを入力する。

メモリ25上のアドレスCFLAGのデータを読み取り、
これがVeloかどうか、すなわち速度制御状態にあるかど
うかの判別を行なう。

圧力実行値Ｐ_F/Bからサンプリング周期Δｔ前の圧
力実行値P_oの差をとり、これをサンプリング周期Δｔで
割って圧力の微分の近似値dP/dtを演算する。

dP/dt＞０で、かつP_set−ε_ｐ＜Ｐ_F/B≦P_setの時
のみ以下の及びの処理を行なう。

ここで、ε_ｐは圧力上限で制御する区間の巾を設定する
パラメータである。すなわち、射出速度制御において負
荷圧となる圧力実行値Ｐ_F/Bが、金型内の流路抵抗の増
加により上昇して（dP/dt＞０）、圧力上限値P_setに接
近したことを検知することを示す。

メモリ25のアドレスCFLAGにデータPressを書き込
む。これ以降は圧力制御状態になっていることを記録す
るためである。

スイッチング回路17をON、スイッチング回路18をOF
Fとする指令をインタフェース24に出力して圧力制御に
切換える。これ以降、インタフェース24はラッチ回路と
なるため新たにCPU23から切換指令が来るまでそのまま
の状態を保持する。これにより射出圧力を減少させ圧力
実行値を圧力上限値に等しくする制御を行なうため、射
出速度の実行値も減少する。

の処理が終わると、圧力実行値Ｐ_F/Bと速度実行
値Ｖ_F/Bをサンプリング周期Δｔ前のデータと定義して
いる変数P_o、V_oに書き込み、の処理前に戻す。

次にこうして圧力制御状態のままでの処理前に戻った
場合について説明する。

の処理が済むと、圧力制御状態にあるための処理
へと進む。

速度実行値Ｖ_F/Bからサンプリング周期Δｔ前の速
度実行値V_oの差をとり、これをサンプリング周期Δｔで
割って速度の微分の近似値dv/dtを演算する。

dv/dt＞０、すなわち射出速度が上昇し、かつV
_set−ε_ｖ＜Ｖ_F/B≦V_setの時、即ち射出速度設定値に近
づいたときのみの処理を行なう。

ここで、ε_ｖは圧力制御において速度制御に切換える区
間の巾を設定するパラメータである。

すなわち、本実施例では圧力制御を実施するのは速度制
御において負荷圧となる射出圧力が圧力上限を越えよう
とするときであり、速度制御から圧力制御に切換え、こ
のとき結果的に速度を減少させることにより圧力を圧力
上限に一致させるが、金型の流路抵抗が減少していくと
圧力制御において圧力を維持するように圧力フィードバ
ック制御器が作用し、射出速度実行値が上昇して（dv/d
t＞０）、速度設定値に接近してくる。これは、敢えて
圧力を出すために速度を設定値から増加させようとする
作用を早期に検知するために行なう。

メモリ25のアドレスCFLAGにデータVeloを書き込
み、これ以降は速度制御状態に戻ったことを記録する。

スイッチング回路17をOFF、スイッチング回路18をO
Nとする指令をインタフェース24に出力し、圧力制御を
速度制御に切換える。

以上説明したように本制御回路は、射出速度制御におい
て、例えば金型内の流路抵抗の増加等の原因により負荷
圧となる射出圧力が増加して圧力上限値に接近すると、
圧力が上限を越えない様に一時的に圧力制御に切換え
る。このとき射出速度が設定値より減少する。流路抵抗
が減少してくると、速度の減少量が減り、速度設定値に
近付くと再び速度制御に切換えて、実行速度が設定値を
越えないように制御する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、射出工程に
おける充填工程と保圧工程の分割点が充填完了前に設定
されてあっても、充填速度の異常な変動が生じないため
成形不良を防止できる。

従って、本発明によれば充填完了位置を厳密に設定する
必要がなくなるので成形条件出しが容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す射出制御回路図、第２
図は本発明で用いる演算器の構成例を示すブロック図、
第３図は本発明のソフトウェアを説明するフローチャー
ト、第４図は本発明の制御方法による射出速度と射出圧
力の各設定値と実行値の対応波形図、第５図は従来の射
出制御回路図、第６図は同制御回路に用いられた設定器
の構成図、第７図は従来の制御方法による射出速度と射
出圧力の各設定値と実行値の対応波形図である。 図の主要部分の説明 ２……圧力センサ及びアンプ ３……速度センサ及びアンプ ５……サーボ弁 10……設定器 14……圧力フィードバック制御器 15……速度フィードバック制御器 20……演算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボ弁を用いた射出速度及び射出圧力の
   制御回路により充填工程と保圧工程からなる射出工程を
   制御する射出制御装置において、予め設定された射出速
   度のパターンに従う速度設定値とその実行値、並びに前
   記射出速度のパターンに対応して設定された射出圧力上
   限値とその実行値を演算器でそれぞれ演算処理を行うと
   共に、同演算器からの前記処理信号を受けて通常は前記
   射出速度のパターンに従う速度制御を優先させて行い、
   射出圧力の実行値がその上限値に近づいて、その差が予
   め設定された値以下になった時圧力制御に切換えて射出
   速度を減少させることを特徴とする射出制御方法。