JPH08281755A - 射出成形機のノズル温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズル詰まり，樹脂焼け，樹脂の分解等の異
常と樹脂漏れの防止。 【構成】 金型５０から離間したノズル４４の放熱特性
に適合する第１のフィードバック制御パラメータB1i と
金型５０に当接したノズル４４の放熱特性に適合する第
２のフィードバック制御パラメータA1i とを予め記憶し
ておき、スプルーブレイク時においては第１のフィード
バック制御パラメータB1i によって、また、ノズルタッ
チ時においては第２のフィードバック制御パラメータA1
i によってノズル温度のフィードバック制御を行う。ノ
ズル４４の放熱特性の変化に応じて常に最適のフィード
バック制御パラメータで温度制御を行うことによりノズ
ルタッチ時の温度降下によるショートショットやノズル
詰まりを防止し、また、スプルーブレイク時の温度上昇
による樹脂焼けや樹脂の分解、および、粘性の低下によ
る樹脂漏れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機のノズル温
度制御方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機のノズル温度には金型の構造
や使用対象樹脂の種別に応じた適正温度というものがあ
り、ノズルを金型から離さないようにして、常にこの適
正温度を安定的に維持して連続的に射出成形作業を繰り
返すことが望ましいが、実際にはパージ作業や糸引き防
止のためのスプルーブレイク動作等が必要とされる場合
もあり、ノズルの適正温度を恒常的に保持するというの
は、必ずしも容易なことではない。

【０００３】まず、射出成形作業を新たに開始する場合
には、ノズルを金型から離間させた状態でパージ作業を
行う必要があるが、このときノズルの温度が適正になる
ように温度調節器のフィードバック制御パラメータを決
めておくと、パージ完了後、ノズルを金型に当接させた
段階で急激にノズル温度が降下してしまう場合がある。
これは、金型の設定温度がノズルの設定温度よりもかな
り低く、しかも、金型を形成している金属の比熱が大き
いため、この金型によってノズルの熱が奪われてしまう
ためである。

【０００４】このまま射出成形作業を開始してしまう
と、前述したノズルの温度低下のためにノズル詰まりや
ショートショット等のトラブルが発生する危険があるの
で、ノズルと金型との間で熱平衡が達成されるまでの相
当の時間に亘って射出成形作業の開始を待たなければな
らない。

【０００５】このような問題を解消するため、ノズルを
金型から離間させた状態で予めノズルの温度を高めに設
定しておくことで、ノズルと金型との接触によって生じ
るノズル温度の低下（適正温度を基準とする温度低下）
を防止するようにした温度制御方法が提案されている。
しかし、ノズルを金型から離間させた状態でノズルの温
度を必要以上に高く設定しておくと、ノズルに充填され
ている溶融樹脂に焼けや分解等の異常が生じる恐れがあ
り、また、高温化によって樹脂の粘性が通常よりも低く
なっている関係上、射出シリンダを前進させてノズルを
金型に接触させるまでの間にノズルから樹脂が漏れ出し
てしまうといった危険もある。溶融樹脂に焼けや分解等
の異常が生じれば正常な射出成形作業を行うことはでき
ない。また、ノズルを金型に接触させるまでの間にノズ
ルから漏れ出した樹脂が分解して固化したままノズルの
先端に付着してしまうと、ノズルタッチが不完全となっ
てノズルと金型スプルーとの間に間隙が生じるため、定
常的な樹脂漏れを生じる恐れがある。更に、固化した樹
脂が強力なノズルタッチ力によって挟み込まれるため、
ノズルやスプルーの当接面に凹状の傷が生じる場合があ
り、こうなってしまうと、これらの部品を交換しない限
り樹脂漏れを解消することはできなくなる。また、凹状
の傷を生じたまま射出成形機を使用すれば、樹脂漏れに
よるショートショットを原因とする成形不良が発生し、
場合によっては、漏れ出た樹脂が付着することによって
ノズル部分のバンドヒータおよび熱電対に破損等が生じ
る場合もある。

【０００６】また、連続成形作業に都合がいいように、
金型のスプルーにノズルを接触させた状態でノズルの温
度が適正になるように温度調節器のフィードバック制御
パラメータを決めておくと、パージ等の際にスプルーブ
レイク動作を行って金型からノズルを離間させたときに
ノズルの温度が上昇し、ノズルに充填されている溶融樹
脂に焼けや分解等の異常が生じる危険がある。

【０００７】スプルーブレイク時とノズルタッチ時とに
分けてノズル温度の設定値を変えることで各状態におけ
る最終的なノズル温度が適正値となるように制御する方
法もあるが、やはり、各々の状態でノズルの温度が安定
するまでには相当の時間を要し、問題が残る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を解消し、ノズル詰まり，樹脂焼け，樹
脂の分解等の異常を生じたり、スプルーブレイク動作中
にノズルから樹脂が漏れ出したりすることがなく、ノズ
ルタッチ時およびスプルーブレイ時の各々においてノズ
ルの温度を適正な値に安定的に保持することのできる射
出成形機のノズル温度制御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、金型から離間
したノズルの放熱特性に適合する第１のフィードバック
制御パラメータと、金型に当接したノズルの放熱特性に
適合する第２のフィードバック制御パラメータとを予め
記憶しておき、射出成形作業中のスプルーブレイク動作
およびノズルタッチ動作に応動して、前記第１のフィー
ドバック制御パラメータまたは前記第２のフィードバッ
ク制御パラメータの内、対応するフィードバック制御パ
ラメータを温度調節器に自動設定する構成により前記目
的を達成した。

【００１０】また、スプルーブレイク状態およびノズル
タッチ状態でフィードバック制御パラメータをオートチ
ューニングすることで前記第１のフィードバック制御パ
ラメータおよび前記第２のフィードバック制御パラメー
タを求めることにより、金型から離間したノズルの放熱
特性や金型に当接したノズルの放熱特性に適合する第
１，第２のフィードバック制御パラメータを適確に決め
られるようにした。

【００１１】更に、金型の設定温度または金型の設定温
度とノズルの設定温度との差に対応して前記第１のフィ
ードバック制御パラメータおよび前記第２のフィードバ
ック制御パラメータを複数記憶し、金型の設定温度また
は金型の設定温度とノズルの設定温度との差に対応して
前記第１のフィードバック制御パラメータおよび前記第
２のフィードバック制御パラメータを選択することによ
り、金型およびノズルの設定温度に応じた最適なフィー
ドバック制御を行えるようにした。

【００１２】

【作用】金型，射出シリンダ，ノズルの各ヒータを設定
温度に加熱した後、スプルーブレイク状態でオートチュ
ーニングを行い、金型から離間したノズルの放熱特性に
適合するフィードバック制御パラメータを求め、この値
を第１のフィードバック制御パラメータとして記憶す
る。同様に、ノズルタッチ状態でオートチューニングを
行い、金型に当接したノズルの放熱特性に適合するフィ
ードバック制御パラメータを求め、この値を第２のフィ
ードバック制御パラメータとして記憶する。

【００１３】更に、金型の設定温度または金型の設定温
度とノズルの設定温度との差の条件が複数ある場合に
は、前記と同様にして各条件毎に第１のフィードバック
制御パラメータと第２のフィードバック制御パラメータ
とを求め、各条件つまり金型の設定温度または金型の設
定温度とノズルの設定温度との差に対応させて、第１，
第２のフィードバック制御パラメータを記憶する。

【００１４】温度調節器は、金型の設定温度または金型
の設定温度とノズルの設定温度との差に対応して前記第
１のフィードバック制御パラメータおよび前記第２のフ
ィードバック制御パラメータを選択し、スプルーブレイ
ク動作中は前記第１のフィードバック制御パラメータに
よって、また、ノズルタッチ動作中は前記第２のフィー
ドバック制御パラメータによってノズル温度をフィード
バック制御する。

【００１５】スプルーブレイク動作中は金型から離間し
たノズルの放熱特性に適合するパラメータによってノズ
ル温度のフィードバック制御が行われ、また、ノズルタ
ッチ動作中は金型に当接したノズルの放熱特性に適合す
るパラメータによってノズル温度のフィードバック制御
が行われるようになるので、ノズルがスプルーから離間
している時もノズルがスプルーに接触している時も、ア
ンダーシュートやオーバーシュートを生じることなく、
ノズル温度を設定温度に安定的に保持することができ
る。

【００１６】また、金型から離間したノズルの放熱特性
に適合した第１のフィードバック制御パラメータと金型
に当接したノズルの放熱特性に適合した第２のフィード
バック制御パラメータとによりノズルの放熱特性に応じ
た温度制御が行われるので、ノズルがスプルーブレイク
状態からノズルタッチ状態に移行して放熱量が増大した
場合であってもノズルの温度が急激に下降してノズル詰
まりが発生するといった心配がなく、また、ノズルタッ
チ状態からスプルーブレイク状態に移行して放熱量が減
少した場合であってもノズルの温度が必要以上に上昇し
て樹脂焼けや樹脂の分解、および、粘性の低下による樹
脂の漏れ出しが発生しない。この結果、ノズルの先端は
常に清浄に保たれ、分解固化した樹脂の付着によるノズ
ルやスプルーの損傷、および、これを原因とする樹脂漏
れによるバンドヒータおよび熱電対の破損等も未然に防
止される。

【００１７】

【実施例】図１は本発明を適用した一実施例の射出成形
機の要部を示すブロック図である。図１において、符号
３３は固定プラテン，符号３２は可動プラテン，符号３
９は射出シリンダ，符号３８はスクリューであり、射出
シリンダ３９にはバンドヒータ３４および温度検出手段
としての熱電対３７が設けられている。バンドヒータ３
４および熱電対３７は射出シリンダ３９の各部を個別に
温度制御すべく長手方向に複数組設けられ、射出シリン
ダ３９先端のノズル４４にも同様にしてバンドヒータ３
５および熱電対３６が設けられている。図１ではノズル
４４のバンドヒータ３５の温度をＰ（比例），Ｉ（積
分），Ｄ（微分）フィードバック制御する温度調節器４
３についてのみ示しているが、射出シリンダ３９各部の
バンドヒータ３４および熱電対３７や金型５０に設けら
れた棒ヒータおよび熱電対に対しても同様の温度調節器
４３が各々個別に配備されている。

【００１８】可動プラテン３２は型締用サーボモータＭ
１の軸出力により、ボールナット＆スクリューやトグル
機構等によって構成される駆動変換装置３１を介してタ
イバー（図示せず）に沿って移動される。また、スクリ
ュー３８はボールナット＆スクリューおよびボス＆セレ
ーション等によって構成される駆動変換装置４１や射出
用サーボモータＭ２により軸方向に移動される一方、歯
車機構４２や計量回転用サーボモータＭ３で構成される
駆動機構により、軸方向の移動と独立して計量混練のた
めの回転運動が行われる。

【００１９】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ＣＰＵ２５，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ＣＰＵ１８，サーボ制御用のマイクロプ
ロセッサであるサーボＣＰＵ２０および射出保圧圧力や
スクリュー背圧のサンプリング処理を行うための圧力モ
ニタ用ＣＰＵ１７を有し、バス２２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。

【００２０】ＰＭＣ用ＣＰＵ１８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ＲＯＭ１３および演算データの一時記憶等に用いられ
るＲＡＭ１４が接続され、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５には、射
出成形機を全体的に制御するプログラム等を記憶したＲ
ＯＭ２７および演算データの一時記憶等に用いられるＲ
ＡＭ２８が接続されている。

【００２１】サーボＣＰＵ２０および圧力モニタ用ＣＰ
Ｕ１７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ＲＯＭ２１やデータの一時記憶に用いられるＲ
ＡＭ１９、および、成形データのサンプリング処理等に
関する制御プログラムを格納したＲＯＭ１１やデータの
一時記憶に用いられるＲＡＭ１２が接続されている。

【００２２】そして、サーボＣＰＵ２０には、該ＣＰＵ
２０からの指令に基いてエジェクタ用，スプルーブレイ
ク用（以上、図示せず）および型締用，射出用，スクリ
ュー回転用等の各軸のサーボモータを駆動するサーボア
ンプ１５が接続され、型締用サーボモータＭ１に配備し
たパルスコーダＰ１および射出用サーボモータＭ２に配
備したパルスコーダＰ２等からの出力の各々がサーボＣ
ＰＵ２０に帰還され、パルスコーダＰ１からのフィード
バックパルスに基いてサーボＣＰＵ２０により算出され
た可動プラテン３２の現在位置やパルスコーダＰ２から
のフィードバックパルスに基いて算出されたスクリュー
３８の現在位置および現在速度等がＲＡＭ１９の現在位
置記憶レジスタおよび現在速度記憶レジスタの各々に記
憶されるようになっている。

【００２３】圧力モニタ用ＣＰＵ１７は、スクリュー３
８の基部に設けられた圧力検出器４０およびＡ／Ｄ変換
器１６を介して射出保圧圧力やスクリュー背圧のサンプ
リング処理を行う。

【００２４】不揮発性メモリ（ＲＡＭ）２４は射出成形
作業に関する成形条件（射出保圧条件，計量条件等）と
各種設定値，マクロ変数等を従来と同様にして記憶する
成形データ保存用のメモリであり、更に、本実施例にお
いては、スプルーブレイク状態におけるノズル４４の放
熱特性に適合する第１のフィードバック制御パラメータ
（Ｐ，Ｉ，Ｄの各ゲイン）やノズルタッチ状態における
ノズル４４の放熱特性に適合する第２のフィードバック
制御パラメータ（Ｐ，Ｉ，Ｄの各ゲイン）が該不揮発性
メモリ２４のファイルに記憶されるようになっている。

【００２５】図５に示すのは金型５０の設定温度に対応
して第１，第２のフィードバック制御パラメータを記憶
させた場合の例で、例えば、ａ℃未満の金型設定温度に
対しては第１のフィードバック制御のゲイン等のパラメ
ータＢ１１と第２のフィードバック制御のゲイン等のパ
ラメータＡ１１が、また、ａ℃以上ｂ℃未満の金型設定
温度に対しては第１のフィードバック制御パラメータＢ
１２と第２のフィードバック制御パラメータＡ１２が対
応するようになっている。一方、図６は金型５０の設定
温度とノズル４４の設定温度との差に対応して第１，第
２のフィードバック制御パラメータを記憶させた場合の
例で、例えば、Δａ℃未満の差に対しては第１のフィー
ドバック制御パラメータＢ２１と第２のフィードバック
制御パラメータＡ２１が、また、Δａ℃以上Δｂ℃未満
の差に対しては第１のフィードバック制御パラメータＢ
２２と第２のフィードバック制御パラメータＡ２２が対
応するようになっている。なお、図５および図６に示す
ファイルは同一の金型５０に対して使用対象樹脂の種類
を変えて射出成形作業を行う場合に生じる適正金型温度
もしくは適正金型温度と適正ノズル温度との差の変化に
対処するためのものであって、構造および大きさ（質
量）や材質の異なる金型５０に対処するためのものでは
ない。構造および大きさ（質量）や材質の異なる複数の
金型５０に対処する場合には、図５または図６に示すよ
うなファイルが金型５０の数だけ必要である。但し、構
造および大きさ（質量）や材質が異なる金型５０であっ
ても、例えば、比熱は大きいが大きさ（質量は）は小さ
いというように、様々な相殺的効果によって最終的な放
熱特性が類似するものであれば、同じファイルを利用す
ることも可能である。

【００２６】ディスプレイ付手動データ入力装置２９は
ＣＲＴ表示回路２６を介してバス２２に接続され、各種
設定画面の表示やデータの入力操作等が各種ファンクシ
ョンキーやテンキーおよびカーソル移動キー等によって
行われるようになっている。

【００２７】そして、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８が射出成形機
各軸のシーケンス制御を行う一方、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５
がＲＯＭ２７の制御プログラム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ＣＰＵ２０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Ｐ
１，Ｐ２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。また、射出成形機の本体に設けら
れた手動操作盤（図示せず）からの指令により前述の各
軸、および、射出シリンダ３９を固設したエクストルー
ダーベースのスプルーブレイク用モータを制御し、各軸
を独立して駆動する。

【００２８】バンドヒータ３５，３４によるノズル４４
および射出シリンダ３９各部の温度制御は、各部の熱電
対３６および３７でフィードバックされるノズル４４お
よび射出シリンダ３９各部の実温度とＰＭＣ用ＣＰＵ１
８により入出力回路２３を介して温度調節器４３毎に設
定された不揮発性メモリ２４の設定目標温度との関係に
基き、各々の温度調節器４３がＰＩＤフィードバック制
御を行うことにより従来と同様にして実現される。ま
た、各部の熱電対３６および３７で検出されるノズル４
４および射出シリンダ３９各部の実温度は入出力回路２
３を介してＰＭＣ用ＣＰＵ１８に読み込まれるようにな
っている。棒ヒータおよび熱電対による金型５０の温度
制御も、これと同様である。

【００２９】温度調節器４３のうち、少なくとも、ノズ
ル４４の温度を制御する温度調節器４３は、Ｐ（比
例），Ｉ（積分），Ｄ（微分）の各動作のゲイン等のパ
ラメータの値を自動的にチューニングするいわゆるオー
トチューニング機能を有しており、指令手段としてのＰ
ＭＣ用ＣＰＵ１８から入出力回路２３を介して与えられ
るオートチューニング指令により、この機能が自動的に
起動されるようになっている。温度調節器４３のオート
チューニングに用いる方式はどのようなものであっても
よいが、例えば、ジーグラ・ニコルスにより提案されて
いる調整則を適用したステップ応答法を利用することが
できる。この方式によれば、操作量１００％の立上り
時、若しくは、０％の立下り時に検出される応答波形の
傾きの最大値によりプリ設定値が自動的に決定されるの
で、オートチューニングの実行に際してＰＭＣ用ＣＰＵ
１８の側で行わければならない処理というものはなく、
ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、単に、温度調節器４３に対して
オートチューニング指令を出力するだけでよい。

【００３０】前述した第１，第２のフィードバック制御
パラメータは、温度調節器４３のオートチューニング機
能を利用することにより、極めて簡単かつ確実に求める
ことができる。つまり、前述の温度制御により、ノズル
４４および射出シリンダ３９の各部と金型５０の温度
を、不揮発性メモリ２４に成形条件として記憶されてい
る各々の設定温度に一致させ、その後、スプルーブレイ
ク状態でノズル４４の温度調節器４３に対してオートチ
ューニング指令を出力してＰＩＤ制御のパラメータを自
動調整させ、その結果を、金型５０から離間したノズル
４４の放熱特性に適合した第１のフィードバック制御パ
ラメータとして不揮発性メモリ２４のファイルに記憶さ
せるのである。同様に、金型５０に当接したノズル４４
の放熱特性に適合した第２のフィードバック制御パラメ
ータを求める際には、ノズルタッチ状態で温度調節器４
３に対してオートチューニング指令を出力してＰＩＤ制
御のパラメータを自動調整させ、その結果を、第２のフ
ィードバック制御パラメータとして不揮発性メモリ２４
のファイルに記憶させればよいのである。

【００３１】なお、図５のファイルからも明らかなよう
に、金型５０の温度の高低によって放熱特性に適合した
第１，第２のフィードバック制御パラメータの値は変わ
るものであるから、これらのパラメータを求める際には
金型５０やシリンダ３９の温度を適確に制御して設定温
度を再現するようにしなければならない。また、金型５
０に棒ヒータや熱電対等が設けられていない場合では金
型５０の温度を積極的に制御することはできない。従っ
て、このような場合には、ノズル４４および射出シリン
ダ３９各部の温度を設定温度に制御して相当の時間に亘
り射出成形作業を連続的に行うことにより金型５０の温
度を熱平衡の状態に維持し、その時の金型５０の温度を
測定して金型温度の設定温度として記憶し、前記と同様
の作業を行って金型設定温度に対する第１，第２のフィ
ードバック制御パラメータの値を求めることになる。

【００３２】更に、金型５０の設定温度の幅毎に第１，
第２のフィードバック制御パラメータの値を求める場合
（図５の例）、または、金型５０の設定温度とノズル４
４の設定温度との差の幅毎に第１，第２のフィードバッ
ク制御パラメータの値を求める場合（図６の例）では、
金型５０の温度やノズル４４の温度を各々の条件に見合
った状態に保持して前記と同様に第１，第２のフィード
バック制御パラメータの値を求め、各々の条件、つま
り、金型５０の設定温度の幅や金型５０の設定温度とノ
ズル４４の設定温度との差の幅に対応させて第１，第２
のフィードバック制御パラメータの値を不揮発性メモリ
２４のファイルに記憶させる。

【００３３】なお、手動で実験的に第１，第２のフィー
ドバック制御パラメータを求めることができるのであれ
ば、必ずしもオートチューニングは必要としない。

【００３４】図２はＰＭＣ用ＣＰＵ１８によるシーケン
ス制御の概略を１成形サイクルに亘って示すフローチャ
ートである。次に、ノズル４４および金型５０と射出シ
リンダ３９の各部がバンドヒータ３４および３５等の加
熱操作により既に成形可能温度にまで加熱され、１サイ
クルの半自動運転もしくは連続運転が開始されているも
のとして、本実施例におけるノズル４４の温度制御につ
いて説明する。

【００３５】１成形サイクルのシーケンス制御を開始し
たＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、まず、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５に
型閉指令を出力し、型締用サーボモータＭ１を駆動制御
させて従来と同様の型閉および型締の工程を行わせた後
（ステップＡ１）、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５にノズルタッチ
指令を出力して図示しないスプレーブレイク用モータを
駆動させ、射出シリンダ３９の前進を開始させる（ステ
ップＡ２）。そして、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、不揮発性
メモリ２４に実行対象として記憶されている成形条件か
ら設定金型温度を読み込み、この金型温度に対応する第
２のフィードバック制御パラメータＡ１ｉを図５のファ
イルから読み出し、入出力回路２３を介してノズル制御
用の温度調節器４３にセットする（ステップＡ３）。こ
れにより、温度調節器４３のＰＩＤパラメータは、金型
５０から離間したノズル４４の放熱特性に適合した第１
のフィードバック制御パラメータＢ１ｉから、金型５０
に当接したノズル４４の放熱特性に適合した第２のフィ
ードバック制御パラメータＡ１ｉへと自動的に切り替え
られることになる。

【００３６】なお、図６のように金型５０の設定温度と
ノズル４４の設定温度との差に対応して第１，第２のフ
ィードバック制御パラメータを記憶させたファイルを利
用する場合では、金型５０の設定温度とノズル４４の設
定温度との差を予め実行対象となる成形条件の一部とし
て不揮発性メモリ２４に記憶させておき、この値に基い
て図６のファイルを検索して第２のフィードバック制御
パラメータＡ２ｉを求めて温度調節器４３にセットする
か、または、実行対象となる成形条件として記憶されて
いる金型５０の設定温度とノズル４４の設定温度とから
その差を改めて求め、この差に基いて図６のファイルを
検索して第２のフィードバック制御パラメータＡ２ｉを
温度調節器４３にセットすることになる（以上、図６の
ファイルを利用した場合におけるステップＡ３の処
理）。

【００３７】フィードバック制御パラメータの切り替え
が実際の温度制御に影響を与えるようになるまでの間に
はある程度の時間が必要とされるが、フィードバック制
御パラメータの切り替えは既にノズルタッチ指令の出力
直後に行われているので、ノズルタッチが完了するまで
の間には、フィードバック制御パラメータの切り替えに
よる効果が十分に現れることになる（ステップＡ４）。
従って、ノズル４４が金型５０のスプルーに実際に当接
する段階では放熱量の増大に適応したフィードバック制
御が既に開始されており、金型５０との接触によってノ
ズル４４の温度が不用意に低下することはない。これに
より、ノズル詰まりやショートショットの発生といった
事故が未然に防止される。

【００３８】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、ＣＮＣ用
ＣＰＵ２５に射出指令を出力して射出用サーボモータＭ
２を駆動制御させ、従来と同様の射出および保圧工程の
処理を行わせた後（ステップＡ５，ステップＡ６）、射
出用サーボモータＭ２で樹脂に所定の背圧を印加させた
状態でスクリュー回転用サーボモータＭ３によりスクリ
ュー３８を回転させ、従来と同様の計量混練動作を行わ
せた後（ステップＡ７）、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５にスプル
ーブレイク指令を出力して図示しないスプルーブレイク
用モータを駆動させ、射出シリンダ３９の後退を開始さ
せる（ステップＡ８）。そして、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８
は、不揮発性メモリ２４に実行対象として記憶されてい
る成形条件から設定金型温度を読み込み、この金型温度
に対応する第１のフィードバック制御パラメータＢ１ｉ
を図５のファイルから読み出し、入出力回路２３を介し
てノズル制御用の温度調節器４３にセットする（ステッ
プＡ９）。これにより、温度調節器４３のＰＩＤパラメ
ータは、金型５０に当接したノズル４４の放熱特性に適
合した第２のフィードバック制御パラメータＡ１ｉから
金型５０と離間したノズル４４の放熱特性に適合した第
１のフィードバック制御パラメータＢ１ｉへと自動的に
切り替えられることになる。

【００３９】スプルーブレイクの際にも前述したノズル
タッチの場合と同様、図６のようなファイルを利用して
いる場合では、金型５０の設定温度とノズル４４の設定
温度との差を予め不揮発性メモリ２４に成形条件として
記憶させておき、この値に基いて図６のファイルを検索
して第１のフィードバック制御パラメータＢ２ｉを求め
て温度調節器４３にセットするか、または、実行対象と
なる成形条件として記憶されている金型５０の設定温度
とノズル４４の設定温度とからその差を改めて求め、こ
の差に基いて図６のファイルを検索して第１のフィード
バック制御パラメータＢ２ｉを温度調節器４３にセット
することになる（以上、図６のファイルを利用した場合
におけるステップＡ９の処理）。

【００４０】前述した通り、フィードバック制御パラメ
ータの切り替えが実際の温度制御に影響を与えるように
なるまでの間にはある程度の時間が必要とされるが、フ
ィードバック制御パラメータの切り替えは既にスプルー
ブレイク指令の出力直後に行われているので、実際に金
型５０からノズル４４が離間するするまでの間には、フ
ィードバック制御パラメータの切り替えによる効果が十
分に現れることになる（ステップＡ１０）。従って、ノ
ズル４４が金型５０のスプルーから実際に離間する段階
では放熱量の減少に適応したフィードバック制御が既に
開始されており、金型５０との離間によってノズル４４
の温度が不用意に上昇することはない。これにより、ノ
ズル４４部分の樹脂焼けや分解、および、粘性の低下に
よる樹脂漏れの発生といった事故が未然に防止される。

【００４１】なお、スプルーブレイク用モータを駆動さ
せても直ちに射出シリンダ３９が後退しないのは、射出
シリンダ３９の取付け枠となるエクストルーダーベース
とスプルーブレイク用モータを駆動源としてエクストル
ーダーベースを前後退させる直線駆動軸の押圧板との間
にコイルスプリング等の蓄勢手段が設けられているから
である。つまり、スプルーブレイク用モータを駆動させ
て押圧板を後退させても、コイルスプリング等が自然長
に復帰して蓄勢手段の蓄勢が解除されるまで、要する
に、押圧板が所定量後退するまでの間はエクストルーダ
ーベースおよび射出シリンダ３９が後退しないからであ
る（必要とあらば特開平６−２８５９０９等の構成を参
照のこと）。

【００４２】スプルーブレイク動作の完了後、ＰＭＣ用
ＣＰＵ１８はＣＮＣ用ＣＰＵ２５に型開指令を出力して
型締用サーボモータＭ１を駆動制御して従来と同様の型
開工程を開始させた後（ステップＡ１１）、型開動作と
適宜関連させてエジェクタ用のサーボモータを駆動して
製品の離型操作を行わせる（ステップＡ１２）。その
後、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、この成形サイクルが半自動
運転のものであるか自動運転のものであるかを判定し
（ステップＡ１３）、自動運転であれば再びステップＡ
１に復帰して前記と同様の成形サイクルのシーケンスを
繰り返し実行し、また、半自動運転であれば、成形運転
に関する処理を終了することになる。

【００４３】上述の実施例では、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８か
らのノズルタッチ指令やスプルーブレイク指令の出力を
検出することにより、実際のノズルタッチやスプルーブ
レイクの完了前にフィードバック制御パラメータの切り
替えを行うようにしたものを例に挙げて説明したが、ノ
ズルタッチの完了を検知してＯＮ（またはＯＦＦ）とな
るリミットスイッチ等を設けてＰＭＣ用ＣＰＵ１８によ
り所定周期毎にリミットスイッチ等のＯＮ／ＯＦＦを検
出し、このリミットスイッチ等がＯＮ（またはＯＦＦ）
である間は温度調節器４３に第２のフィードバック制御
パラメータをセットし、また、ＯＦＦ（またはＯＮ）で
ある間は第１のフィードバック制御パラメータをセット
するようにしてもよい。なお、設定金型温度や設定金型
温度とノズル４４の設定温度との差に対応して第１，第
２のフィードバック制御のパラメータを選択する点は前
記と同様である。

【００４４】また、パージ等を実施する場合には射出成
形機の手動操作盤に設けられた手動操作スイッチにより
射出シリンダ３９を前後退させてノズルタッチやスプル
ーブレイク動作を行わせることになるが、この手動操作
スイッチはオペレータによってスイッチが操作される間
だけスプルーブレイク用モータを駆動して射出シリンダ
３９を前後退させるものに過ぎず、従って、手動操作ス
イッチからのシリンダ前進指令やシリンダ後退指令のみ
に基いて第１，第２のフィードバック制御パラメータを
選択することはできない。これは、シリンダ前進用の手
動操作スイッチが操作されたからといっても、必ずしも
ノズル４４が金型５０のスプルーに当接するまでこのス
イッチが操作され続けるとは限らないからである。例え
ば、シリンダ後退用の手動操作スイッチを操作して射出
シリンダ３９を限界位置まで後退させてからシリンダ前
進用の手動操作スイッチを操作し、射出シリンダ３９を
後退限度から或る程度前進させた状態でそのまま放置す
るといったことがあるが、このような場合、シリンダ前
進用の手動操作スイッチの操作を検出して自動的にフィ
ードバック制御パラメータを第１のフィードバック制御
パラメータから第２のフィードバック制御パラメータに
切り替えるようにしてしまうと、ノズル４４の放熱が実
際には少ないにも関わらず放熱が多い場合の状態に対処
するためのフィードバック制御が行われてしまうことに
なるので、樹脂焼けや分解および樹脂漏れ等が発生する
危険がある。

【００４５】そこで、本実施例においては、前述のリミ
ットスイッチによる機構を利用することにより、半自動
運転および自動運転以外のモード、つまり、手動操作の
モードにおいては、ノズルタッチの完了を検知してＯＮ
となるリミットスイッチからの信号を検出し、その態様
に基いて第１，第２のフィードバック制御パラメータを
選択するようにしている。

【００４６】図３に示すのが、手動運転モードにおいて
ＰＭＣ用ＣＰＵ１８が所定周期毎に繰り返し実施する処
理の概略である。手動運転モードへの切り替えを検出し
てこの処理を開始したＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、まず、リ
ミットスイッチがＯＮとなっているか否か、つまり、ノ
ズル４４が金型５０のスプルーに接触しているか否かを
判別する（ステップＢ１）。リミットスイッチがＯＮと
なっていれば、更に、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、第２パラ
メータ選択フラグＦがセットされているか否か、つま
り、ノズル４４の温度調節器４３に第２のフィードバッ
ク制御パラメータがセットされているか否かを判別する
（ステップＢ２）。ここで、フラグＦがセットされてい
れば、温度調節器４３には、既に、大きな放熱に適した
第２のフィードバック制御パラメータがセットされてい
るのでこのままでよいが、フラグＦがセットされていな
ければ、フィードバック制御パラメータの切り替えが行
われていないことを意味するので、図３に示すステップ
Ａ３と同様の処理を行って、金型温度（または温度差）
に対応する第２のフィードバック制御パラメータＡ１ｉ
（またはＡ２ｉ）を入出力回路２３を介して温度調節器
４３にセットし（ステッブＢ３）、第２パラメータ選択
フラグＦをセットする（ステップＢ４）。

【００４７】また、ステップＢ１の判別結果が偽となっ
た場合、つまり、リミットスイッチがＯＦＦとなってお
りノズル４４が金型５０のスプルーから離れていること
が確認された場合には、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、第２パ
ラメータ選択フラグＦがリセットされているか否かを判
別する（ステップＢ５）。ここで、フラグＦが既にリセ
ットされていれば、ノズル４４の温度調節器４３には、
既に、僅かな放熱に適した第１のフィードバック制御パ
ラメータがセットされているのでこのままでよいが、フ
ラグＦがリセットされていなければ、フィードバック制
御パラメータの切り替えが行われていないことを意味す
るので、図３に示すステップＡ９と同様の処理を行っ
て、金型温度（または温度差）に対応する第１のフィー
ドバック制御パラメータＢ１ｉ（またはＢ２ｉ）を入出
力回路２３を介してノズル制御用の温度調節器４３にセ
ットし（ステッブＢ６）、第２パラメータ選択フラグＦ
をリセットする（ステップＢ７）。

【００４８】結果的に、ノズル４４が金型５０のスプル
ーに接触していれば温度調節器４３には大きな放熱に適
した第２のフィードバック制御パラメータＡ１ｉ（また
はＡ２ｉ）がセットされ、また、ノズル４４が金型５０
のスプルーから離れていれば温度調節器４３には小さな
放熱に適した第１のフィードバック制御パラメータＢ１
ｉ（またはＢ２ｉ）がセットされることになる。実際の
ノズルタッチやスプルーブレイクの完了に先んじてフィ
ードバック制御パラメータの切り替えを行うことによっ
て生じる効果は失われるが、図３に示した処理を半自動
運転時および自動運転時のＰＭＣ用ＣＰＵ１８の背景処
理として従来のシーケンス制御と同時に実施することに
より、図２に示した実施例と略同等の作用効果を得るこ
とができる。なお、ここでいう従来のシーケンス制御と
は図２の処理からステップＡ３およびステップＡ９の処
理を取り除いたものと同じである。

【００４９】以上の実施例では、図５もしくは図６に示
すようなファイルに金型５０やノズル４４の設定温度に
応じた第１，第２のフィードバック制御パラメータを複
数記憶させ、成形条件として記憶された各部の温度に従
って第１，第２のフィードバック制御パラメータを選択
するようにした例について述べたが、射出成形作業の開
始に先立ってその都度第１，第２のフィードバック制御
パラメータを求めるようにするならば、これらのファイ
ルは必要ない。図５に示すのがその場合の処理の概略を
示すフローチャートである。

【００５０】この場合、射出成形作業の開始に先立ち、
オペレータは、まず、ノズル４４および射出シリンダ３
９の各部と金型５０のヒータに電源を投入してその温度
を射出成形作業に見合った温度に安定させる。その後、
射出成形機の手動操作盤に設けられた手動操作スイッチ
を操作して射出シリンダ３９を移動させ、ノズル４４を
スプルーブレイク状態もしくはノズルタッチ状態とし、
ディスプレイ付手動データ入力装置２９のファンクショ
ンキーを操作してＰＭＣ用ＣＰＵ１８に図４に示すよう
な適正パラメータ設定処理を開始させることになる。

【００５１】適正パラメータ設定処理を開始したＰＭＣ
用ＣＰＵ１８は、まず、ノズル４４用の温度調節器４３
にオートチューニング指令を出力して温度調節器４３に
ＰＩＤ制御に関するパラメータの自動調整作業を開始さ
せ（ステップＣ１）、その後、温度調節器４３からのオ
ートチューニング完了信号の入力を待つ待機状態に入る
（ステップＣ２）。そして、パラメータの自動調整を完
了した温度調節器４３がオートチューニング完了信号を
出力すると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８はステップＣ２の判別
処理でこれを検出し、前述のオートチューニング処理に
より温度調節器４３に自動設定されたパラメータの値を
入出力回路２３を介して読み込む（ステップＣ３）。そ
して、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、ノズル４４がスプルーブ
レイク状態にあるかノズルタッチ状態にあるかを判別し
（ステップＣ４）、スプルーブレイク状態であれば、今
回読み込んだＰＩＤ制御パラメータを第１のフィードバ
ック制御パラメータとしてレジスタＢに格納し（ステッ
プＣ６）、また、ノズルタッチ状態であれば、今回読み
込んだＰＩＤ制御パラメータを第２のフィードバック制
御パラメータとしてレジスタＡに格納する（ステップＣ
５）。

【００５２】ノズル４４がスプルーブレイク状態にある
かノズルタッチ状態にあるかは、前述したノズルタッチ
検知用のリミットスイッチ等によりＰＭＣ用ＣＰＵ１８
の側で自動的に検出することができる。また、最初の操
作でノズル４４をスプルーブレイク状態もしくはノズル
タッチ状態としたオペレータ自らが、適正パラメータ設
定処理の開始に先立ってレジスタＡまたはレジスタＢの
いずれか一方をＰＭＣ用ＣＰＵ１８に手動で指定するよ
うにしてもよい。

【００５３】以上のようにしてスプルーブレイク状態ま
たはノズルタッチ状態のいずれか一方を選択してこれに
適したフィードバック制御パラメータをレジスタＢまた
はレジスタＡに記憶させた後、オペレータは再び手動操
作盤の手動操作スイッチを操作して射出シリンダ３９を
移動させ、ノズル４４をノズルタッチ状態もしくはスプ
ルーブレイク状態とし（前記と逆の態様を選択する）、
前記と同様にしてＰＭＣ用ＣＰＵ１８に適正パラメータ
設定処理を実行させ、得られたフィードバック制御パラ
メータをレジスタＡまたはレジスタＢに記憶させる。

【００５４】つまり、この適正パラメータ設定処理は温
度調節器４３のオートチューニング機能を利用して第
１，第２のフィードバック制御パラメータを求めるため
のものであり、当然、最初に説明した実施例において金
型５０の設定温度の幅毎または金型５０の設定温度とノ
ズル４４の設定温度との差の幅毎にファイルを作成する
際にも利用することができる。なお、本実施例において
は射出成形作業の開始に先立ってその都度第１，第２の
フィードバック制御パラメータを求めるようにしている
ので、図５または図６に示すようなファイルは必要な
く、レジスタＡおよびレジスタＢのみで十分である。射
出成形作業の開始に先立ってその都度第１，第２のフィ
ードバック制御パラメータを求めるようにした場合であ
っても、半自動運転時および自動運転時のノズル４４の
温度制御に関しては図２に示したフローチャートをその
まま利用することができ、また、パージ作業等の際の手
動運転に際しては図３に示すようなフローチャートをそ
のまま利用することができる。但し、この場合に使用さ
れる第１，第２のフィードバック制御パラメータは１組
のみであるから、ステップＡ３およびステップＢ３では
第２のフィードバック制御パラメータを記憶したレジス
タＡの値が、また、ステップＡ９およびステップＢ６で
は第１のフィードバック制御パラメータを記憶したレジ
スタＢの値が利用されることになる。

【００５５】

【発明の効果】本発明による射出成形機のノズル温度制
御方法は、金型から離間したノズルの放熱特性に適合す
る第１のフィードバック制御パラメータと、金型に当接
したノズルの放熱特性に適合する第２のフィードバック
制御パラメータとを予め記憶しておき、スプルーブレイ
ク動作中は金型から離間したノズルの放熱特性に適合し
た第１のフィードバック制御パラメータによって、ま
た、ノズルタッチ動作中は金型に当接したノズルの放熱
特性に適合した第２のフィードバック制御パラメータに
よってノズル温度をフィードバック制御するようにした
ので、ノズルがスプルーから離間している時もノズルが
スプルーに接触している時も、アンダーシュートやオー
バーシュートを生じることなく、ノズル温度を設定温度
に安定的に保持することができる。また、ノズルがスプ
ルーブレイク状態からノズルタッチ状態に移行して放熱
量が増大したり、ノズルタッチ状態からスプルーブレイ
ク状態に移行して放熱量が減少した場合であっても、ノ
ズルの温度が急激に下降してショートショットやノズル
詰まりが発生したり、ノズルの温度が必要以上に上昇し
て樹脂焼けや樹脂の分解、および、粘性の低下による樹
脂の漏れ出し等が発生したりすることがないので、ノズ
ルの先端は常に清浄に保たれ、分解固化した樹脂の付着
によるノズルやスプルーの損傷、および、これを原因と
する樹脂漏れによるバンドヒータおよび熱電対の破損等
も未然に防止される。

【００５６】また、実際にノズルをスプルーブレイクさ
せた状態とノズルを金型に接触させた状態でフィードバ
ック制御パラメータをオートチューニングすることによ
って第１，第２のフィードバック制御パラメータを求め
るようにしているので、スプルーブレイク時の放熱特性
やノズルタッチ時の放熱特性に適合する第１，第２のフ
ィードバック制御パラメータを簡単かつ確実に得ること
ができる。

【００５７】更に、金型の設定温度または金型の設定温
度とノズルの設定温度との差に対応して第１，第２のフ
ィードバック制御パラメータを複数記憶し、金型の設定
温度または金型の設定温度とノズルの設定温度との差に
対応して第１，第２のフィードバック制御パラメータを
選択するようにしているので、金型やノズルの設定温度
に応じた最適なフィードバック制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノズル温度制御方法を適用した一実施
例の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の制御装置によるシーケ
ンス制御の概略を１成形サイクルに亘って示すフローチ
ャートである。

【図３】リミットスイッチからの信号によってフィード
バック制御パラメータを選択する場合の処理の概略を示
すフローチャートである。

【図４】射出成形作業の都度第１，第２のフィードバッ
ク制御パラメータを求める場合の処理の概略を示すフロ
ーチャートである。

【図５】金型の設定温度に対応して第１，第２のフィー
ドバック制御パラメータを記憶させたファイルを示す概
念図である。

【図６】金型の設定温度とノズルの設定温度との差に対
応して第１，第２のフィードバック制御パラメータを記
憶させたファイルを示す概念図である。

【符号の説明】

１８ ＰＭＣ用ＣＰＵ ２３ 入出力回路 ２４ 不揮発性メモリ ３４ バンドヒータ ３５ バンドヒータ ３６ 熱電対 ３７ 熱電対 ３９ 射出シリンダ ４３ 温度調節器 ４４ ノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル温度が設定温度に一致するように
   温度調節器でフィードバック制御する射出成形機のノズ
   ル温度制御方法において、金型から離間したノズルの放
   熱特性に適合する第１のフィードバック制御パラメータ
   と、金型に当接したノズルの放熱特性に適合する第２の
   フィードバック制御パラメータとを予め記憶しておき、
   射出成形作業中のスプルーブレイク動作およびノズルタ
   ッチ動作に応動して、前記第１のフィードバック制御パ
   ラメータまたは前記第２のフィードバック制御パラメー
   タの内、対応するフィードバック制御パラメータを前記
   温度調節器に自動設定するようにしたことを特徴とする
   射出成形機のノズル温度制御方法。
2. 【請求項２】 スプルーブレイク状態およびノズルタッ
   チ状態でフィードバック制御パラメータをオートチュー
   ニングすることによって前記第１のフィードバック制御
   パラメータおよび前記第２のフィードバック制御パラメ
   ータを求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の射出成形機のノズル温度制御方法。
3. 【請求項３】 金型の設定温度または金型の設定温度と
   ノズルの設定温度との差に対応して前記第１のフィード
   バック制御パラメータおよび前記第２のフィードバック
   制御パラメータを複数記憶しておき、射出成形作業中の
   金型の設定温度または金型の設定温度とノズルの設定温
   度との差に対応して、前記第１のフィードバック制御パ
   ラメータおよび前記第２のフィードバック制御パラメー
   タを選択するようにしたことを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の射出成形機のノズル温度制御方法。