JPH09248847A

JPH09248847A - 射出成形機のノズル温度制御方法

Info

Publication number: JPH09248847A
Application number: JP8571496A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takatsugi; 聡高次; Motohiro Hase; 元弘長谷; Hiroshi Watanabe; 広渡邊
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: JP3778988B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズル温度と金型温度との差が大きい場合に
生じる射出直前直後のノズル先端の温度差を解消し、射
出前の低温時に生じるノズル詰まりを防止する。【解決手段】型閉じ開始時点から保圧完了時点を限界
とする区間内にノズルヒータ１０２のＰＩＤ制御を全Ｏ
Ｎとする設定区間を設け、通常のＰＩＤ制御の時よりも
ノズル１００を強力に加熱することにより、射出前のノ
ズル先端部１００ａの温度低下を防止する。更に、常Ｏ
Ｎ制御を開始する型閉じ開始後の経過時間ｔ１および常
ＯＮ制御を終了してＰＩＤ制御を再開する射出開始後の
経過時間ｔ２を最適化することで、射出開始前の温度低
下を最小とし、かつ、ノズル温度の設定値に対するオー
バーシュートを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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】射出成形作業を開始するための段取り作
業では、射出シリンダを後退させてスプルーブレイクを
行った状態で射出シリンダのヒータとノズルヒータに電
源を投入して昇温を待ち、その後、パージ作業等を行っ
て射出シリンダやノズルおよび溶融樹脂の状態を整え
て、ノズルを金型のスプルーに当接させて射出成形作業
を開始するのが普通である。無論、ノズルを金型に当接
させたまま射出シリンダやノズルを昇温することも可能
ではあるが、昇温所要時間が著しく長くなってパージ作
業の開始が遅くなったり、昇温中に鼻タレが生じて樹脂
が金型に侵入したりする危険があるため、そのような操
作は一般には行われない。

【０００３】この結果、連続成形作業開始の初期段階、
つまり、射出シリンダのノズルを金型にタッチさせたば
かりの段階では、金型のスプルー部分と射出シリンダの
ノズルとの間に著しい温度差が生じる。

【０００４】このまま連続成形作業を続けて行けば金型
がノズルから熱を徐々に吸収し、最終的には、金型のス
プルー部分の温度とノズルの温度とが熱平衡の状態に達
して安定した成形作業を行うことができるようになるの
だが、熱平衡の状態に達するまでの段階、つまり、ノズ
ルの熱が金型に奪い取られている段階では、ノズル先端
の温度が相当に低下し、溶融樹脂が固化してノズル詰ま
り等の問題を生じて成形不能状態となるようなことが多
い。

【０００５】このような場合、連続成形作業の初期段階
では手動操作によってノズルの昇温目標値を高めに設定
しておいて様子を見ながらノズル先端の温度低下を防止
し、熱平衡の状態に達した段階でノズルの昇温目標値を
所期の設定値に戻す等の対策をとるのが普通であるが、
このような手動操作を行うと、その間オペレータが射出
成形機から離れられなくなるといった問題がある。

【０００６】そこで、従来は、このような問題に対し、
ノズルを複数の温度制御領域に分割し、各領域毎個別に
ノズルヒータを配備して各領域を個別に温度制御したり
（実公平５−１２０２０号公報，特公平７−１０８５４
４号公報，特公平７−１０８５４５号公報参照）のヒー
タ巻き数を基部側よりも稠密にしてノズル先端部に重点
的に熱を供給したりすることで対処していたが、前者の
方法では構成が複雑となってコストがかさみ、また、後
者の方法では連続成形が可能な温度に達してからもノズ
ル先端の温度が必要以上に高くなってしまうといった問
題がある。

【０００７】また、ノズルがノズルタッチ状態にあるか
スプルーブレイク状態にあるかによってノズルに供給す
る熱量を調整し、スプルーブレイク時におけるノズル温
度の上昇で生じる鼻タレを防止するようにした射出成形
機が既に提案されているが、このものは、熱平衡達成後
の連続成形作業時のノズル温度を安定させるためのもの
であり、熱平衡達成前の射出成形動作を安定させるため
のものではない。

【０００８】結果的に、いずれの方法を適用しても、熱
平衡達成前のノズル先端温度を安定させることは困難で
あり、特に、連続成形作業開始直後のノズル温度と金型
のスプルー部分の温度との差が大きい状態、要するに、
スプルー部分の温度が低くノズル先端の熱が金型側に強
力に吸収されているような状態においては、ノズルやス
プルーを流れて金型に流入する溶融樹脂がもたらす温度
の一時的な上昇やその反動としての相対的な温度低下と
いった問題もあり、シリンダ先端部の温度の安定を図る
ことが非常に困難である。

【０００９】ノズルの先端部に熱電対等の温度検出手段
を設けてＰＩＤ（比例，積分，微分）制御を行いノズル
ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うといった方法も考えら
れるが、図１に示す通り、ノズル１００の先端部１００
ａはスプルー１０１側の窪み部分に密着するよう相当に
大きなテーパをつけて縮径化されているので、この部分
にノズルヒータ１０２を巻き付けることは困難であり、
また、この部分に熱電対１０３を埋設するのも難しい。
結果的に、ノズル１００の先端部１００ａから基部１０
０ｂ側に向けてかなりずれた位置に熱電対１０３および
ノズルヒータ１０２を設けなければならず、実際に温度
を知りたい部分（先端部１００ａ）から離れた位置に設
けられた熱電対１０３に頼るだけでは、十分な温度制御
を行うことはできない。

【００１０】また、射出シリンダに直に接してある程度
の熱量を貯溜するノズル１００の基部１００ｂの側に比
べ、金型のスプルー１０１によって熱を吸収される先端
部１００ａの側の方が溶融樹脂の流れ等によって生じる
温度変化に対して敏感に反応することはいうまでもな
く、このような見地からしても、ノズル１００の基部１
００ｂ側に設けられた熱電対１０３をそのまま先端部１
００ａのための温度検出手段として用いることには無理
がある。

【００１１】更に、射出時の溶融樹脂の流れによる加熱
や金型によるノズルの急激な冷却等によって生じる温度
変化、つまり、１成形サイクルといった比較的短い時間
内に発生する温度変化に対して目標温度にすばやく達す
るように応答性を良くするには、Ｐ（比例）動作の比例
帯を狭くすれば良いが、比例帯を狭くすると、オーバシ
ュートやハンチングの原因となる。そのため、比例帯を
大きくせねばならず、その結果、温度偏差（目標温度と
検出温度との差）がかなり大きい段階でノズルヒータの
ＯＮ／ＯＦＦ制御が開始されることになり、応答性は悪
くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金型
温度とノズル温度の熱平衡状態が達成されていない連続
成形作業の初期段階においてもノズル先端部の温度が極
端に低下してノズル詰まり等が発生することなく、しか
も、１成形サイクル中における樹脂の流れによる温度変
化等に対しても安定してノズル先端の温度を維持するこ
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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１中の実線で示すグラ
フは、通常のＰＩＤ制御でノズル１００の温度制御を行
ったときにノズル１００周辺の各部に生じる温度変化
を、射出直前および射出直後の２つの時点でサンプリン
グして概念的に示したものである。横軸が射出軸方向の
位置を示し、また、縦軸は射出軸方向の各位置における
ノズル１００および金型各部（図示せず）の温度を示し
ている。サンプリングを実施したのは連続成形作業開始
直後の段階、つまり、ノズル１００の温度と金型本体お
よびスプルー１０１との間に大きな温度差があるときで
ある。

【００１４】図１に示す通り、ノズル１００の先端部１
００ａを挟んでノズル１００の基部１００ｂ側では温度
が高く且つ射出軸方向の位置に殆ど関わりなく安定して
おり、また、ノズル１００の先端部１００ａを挟んで金
型側では温度が低く且つ射出軸方向の位置に殆ど関わり
なく安定しているのに対し、ノズル１００の先端部１０
０ａの部分では、その最先端部から大径部の側に向けて
温度が急激に上昇している。

【００１５】ノズル１００の基部１００ｂ側の温度が高
く且つ安定しているのは、ある程度その直径が大きく熱
容量（体積）も大きなノズル本体にノズルヒータ１０２
の熱が直に伝達されて蓄えられているからであり、ま
た、金型側の温度が低く且つ安定しているのは金型自体
の熱容量（体積）が極端に大きいからである。当然、ノ
ズル１００の先端部１００ａには、温度を安定させるた
めのノズルヒータ１０２がなく、しかも、熱容量（体
積）も小さいので、この部分１００ａでは射出軸方向の
位置によって温度が著しく変化することになる。この現
象は射出直前であっても、また、射出直後であっても全
く同じである。

【００１６】一方、ノズル１００の先端部１００ａの部
分のみに関して見ると、図１から明らかなように、射出
開始直前と射出完了直後とでは両者の温度に著しい相違
がある。これは、既に述べた通り、スプルー部分の温度
が低くノズル先端１００ａの熱が金型側に強力に吸収さ
れているような状態においては、ノズル１００やスプル
ー１０１を流れて金型に流入する溶融樹脂がもたらす温
度の一時的な上昇やその反動としての相対的な温度低下
が生じるためである。つまり、射出完了直後の段階で
は、その直前の射出動作でノズル１００やスプルー１０
１を通って金型に流れ込んだ高温の溶融樹脂の熱を吸収
してノズル１００やスプルー１０１の温度が上昇する
が、冷却や計量および型開きやエジェクトおよび型閉じ
動作が行われる間にノズル１００やスプルー１０１およ
びその中の樹脂の熱が金型や外気によって冷却され、次
の射出開始直前の段階でノズル１００やスプルー１０１
の温度が最も低くなるということであり、この段階でノ
ズル詰まり等の問題が発生する可能性が大きい。なお、
ここでいう射出とは、樹脂の充填作業を射出工程と保圧
工程とに分けた場合の射出工程と保圧工程を含むもので
ある。

【００１７】更に、通常のＰＩＤ制御を行った場合につ
いてノズル１００の先端部１００ａの部分のみに関して
１成形サイクル中の温度変化を見ると、定性的に図２に
実線で示すような温度変化が検出される。図２に示す通
り、ノズル１００の先端部１００ａの温度は、射出完了
直後の時点、つまり、保圧完了／計量開始前の段階で最
も高く、また、射出開始直前の時点、つまり、型閉じ完
了／射出開始前の段階で最も低い。そして、射出が開始
されると徐々に先端部１００ａの温度が上昇して射出完
了直後の時点で最高値に達し、この時点から直ちに冷却
が開始されて次の射出開始直前の時点で最低値となる。

【００１８】当然、ノズル１００の温度はＰＩＤ制御さ
れているのだが、既に述べた通り、ノズル１００の基部
１００ｂ側では温度が比較的安定しており熱電対１０３
に先端部１００ａの温度変化が反映されないことや、温
度変化の周期が比較的短くＰＩＤ制御の追従に難がある
といった問題があり、結果的に、ノズル先端部１００ａ
に図２で実線に示すような温度変化が生じてしまうこと
になる。

【００１９】そこで、本発明は、ノズル先端の温度を推
定できる射出成形機の状態変量を検出し、この検出値が
ノズル先端温度の低下を示す設定許容範囲外になってい
ると、型閉じ開始時点から保圧完了時点を限界とする区
間内に設定された望ましい設定区間の間だけ、前記ノズ
ルヒータの通電時間を増大してノズル先端部の温度の低
下を防止することにより前記目的を達成した。計量中に
ノズルヒータの通電時間を増大しないのは、保圧完了時
のゲートシールを維持するためであり、また、型開き中
にノズルヒータの通電時間を増大しないのは鼻タレの発
生を防ぐためである。

【００２０】ノズル先端の温度を推定する状態変量とし
ては、最大射出圧力，射出開始後所定時間経過後の射出
圧力，型開き完了時のノズル基部の温度，連続成形作業
開始後のショット数や経過時間等を適用することがで
き、状態変量として最大射出圧力や射出開始後所定時間
経過後の射出圧力を適用する場合には状態変量がノズル
先端温度の低下を示す設定許容範囲を上回っている場
合、また、型開き完了時のノズル基部の温度や連続成形
作業開始後のショット数や経過時間を適用する場合には
状態変量がノズル先端温度の低下を示す設定許容範囲を
下回っている場合を以てノズル先端部の温度低下として
判定する。

【００２１】また、最大射出圧力，射出開始後所定時間
経過後の射出圧力，型開き完了時のノズル基部の温度，
連続成形作業開始後のショット数や経過時間等の状態変
量のうち少なくとも１つの検出値がノズル先端温度の低
下を示す設定許容範囲外になっている場合にノズル先端
部の温度低下として判定するようにしてもよい。

【００２２】既に述べた通り、計量時や型開き中を除き
ノズルヒータの通電を常ＯＮとすることが可能である
が、金型の大きさや成形条件等の相違、つまり、通常の
ＰＩＤ制御を行った場合における１成形サイクルのノズ
ル先端温度の変化特性に応じてノズルヒータの通電時間
を調整するため、タイマの設定により、型閉じ開始後所
定時間経過後の時点から射出開始後所定時間が経過する
までの時間区間でノズルヒータの通電時間を増大する時
間区間を設定できるようにした。

【００２３】更に、型閉じ開始後所定時間が経過するか
もしくは型閉じが完了するとノズルヒータの通電時間を
増大し、射出開始後所定時間が経過するかもしくは保圧
が完了するとノズルヒータのＰＩＤ制御を再開すること
により、成形サイクルにおける各工程の処理に時間的な
ばらつきが生じた場合でも、ノズルヒータの通電時間の
増大による強制加熱の効果と、計量時や型開き中におけ
る不用意な加熱による鼻タレの防止を同時に達成できる
ようにした。

【００２４】

【発明の実施の形態】図３は本発明を適用した一実施形
態の電動式射出成形機３０の要部を示すブロック図であ
る。図３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３９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３４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射出軸方向に複
数組設けられ、射出シリンダ３９先端のノズル１００に
も同様にしてノズルヒータ１０２および熱電対１０３が
設けられている。ノズル１００およびノズルヒータ１０
２やその周辺部の構造に関しては図１に示した従来例と
全く同様である。図３ではノズル１００のノズルヒータ
１０２の温度をＰＩＤ制御する温度調節器４３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に対しても同様の温度調節器が
個別に配備されている。

【００２５】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。なお、符号５０は固定プラテン
３３および可動プラテン３２に装着された金型である。

【００２６】射出成形機を駆動制御する制御装置１０
は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用Ｃ
ＰＵ２５，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等を
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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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（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ＣＰＵ２０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。

【００３０】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。

【００３１】不揮発性メモリ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，ノズル１００や
射出シリンダ３９の各部の温度等）と各種設定値，パラ
メータ，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、本実施形態におい
ては、射出成形機の状態変量の許容範囲となる最大射出
圧力の許容最大値Ａ，射出開始後所定時間経過後の射出
圧力の許容最大値Ｂ，型開き完了時のノズル基部の温度
の許容最小値Ｃ，連続成形作業開始後のショット数の許
容最小値Ｄの各設定値が記憶されるようになっている。
また、ノズルヒータ１０２の常ＯＮ制御を開始するため
の設定時間ｔ１や常ＯＮ制御を切り上げて通常のＰＩＤ
制御に復帰するための設定時間ｔ２も、この不揮発性メ
モリ２４に記憶されるようになっている。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】バンドヒータ３４およびノズルヒータ１０
２による射出シリンダ３９各部やノズル１００の温度制
御は、熱電対３７および１０３でフィードバックされる
各部の実温度とＰＭＣ用ＣＰＵ１８により入出力回路２
３を介して温度調節器４３毎に設定される不揮発性メモ
リ２４の設定目標温度との関係に基き、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３７および１
０３で検出される射出シリンダ３９各部およびノズル１
００の実温度は入出力回路２３を介してＰＭＣ用ＣＰＵ
１８に読み込まれるようになっている。このうち、ノズ
ル１００の温度調整器４３は、ＰＭＣ用１８から入力さ
れる常ＯＮ信号により、その時の設定目標温度や検出温
度に関わりなく、ノズルヒータ１０２の通電状態を常Ｏ
Ｎにすることができるように構成されている。

【００３５】図４および図５はＰＭＣ用ＣＰＵ１８によ
る１成形サイクル分の温度制御処理の概略を示すフロー
チャートであり、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８による射出成形機
各軸のシーケンス制御と共に繰り返し実行されるように
なっている。

【００３６】なお、図４および図５では各処理のステッ
プをそれが実行される時系列に沿って連続的に示してい
るが、実際には、射出成形機各軸のシーケンス制御と同
様、所定周期毎の処理で繰り返し実行されるものであっ
て、各ステップの処理が待機状態にある間、ＰＭＣ用Ｃ
ＰＵ１８が各軸のシーケンス制御を初めとする他の処理
を実行しないという意味ではない。例えば、ステップＳ
３の型閉じ開始を待つ処理を行う間に１処理周期分の時
間が経過してしまったとすると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は
この処理を切り上げた時点で実行していた処理、つま
り、この場合ではステップＳ３の処理を次の処理周期で
実行すべき最初の処理として記憶し、次の処理周期では
ステップＳ１とステップＳ２の処理を非実行として再び
ステップＳ３の判別処理から処理を再開するのである。

【００３７】そこでまず、連続成形作業における最初の
成形サイクルの温度制御処理を開始したＰＭＣ用ＣＰＵ
１８は、ショット数カウンタＳの値を０に初期化し（ス
テップＳ１）、ノズルヒータ１０２の常ＯＮ制御の実行
を記憶する強制加熱フラグＦをセットする（ステップＳ
２）。つまり、連続成形作業の開始時点ではノズル１０
０と金型との間に既に大きな温度差が生じているという
前提に基いて、強制加熱フラグＦを初めからセットして
おくのである。なお、連続成形作業は射出シリンダ３９
やノズル１００の昇温やパージ作業に引き続いて行われ
るものであるから、この時点では射出シリンダ３９やノ
ズル１００の昇温開始時点から行われている通常のＰＤ
Ｉ制御によるノズル１００やシリンダ３９の温度制御が
継続して行われていることになる。

【００３８】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は型閉じのシ
ーケンスが開始されているか否かを判別するが（ステッ
プＳ３）、型閉じのシーケンスが開始されていなけれ
ば、そのまま待機する。既に述べた通り、同一処理周期
内で待機するという意味ではない。次いで、型閉じのシ
ーケンスが開始されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は強制加
熱フラグＦがセットされているか否かを判別するが（ス
テップＳ４）、連続成形開始直後の現段階ではフラグＦ
がセットされているので、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は型閉じ
開始後の経過時間を計測するタイマＴ１に設定値ｔ１を
セットして計時を開始する（ステップＳ５）。既に述べ
た通り、この設定値ｔ１は型閉じ動作開始後何秒後にノ
ズルヒータ１０２の常ＯＮ制御を開始するかを決めるた
めの設定値であり、金型の大きさや成形条件等の相違に
より各々最適な値がある。

【００３９】型閉じ開始後の経過時間の計測を開始した
ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、タイマＴ１が設定値ｔ１の計時
を完了するか（ステップＳ６）、または、型閉じのシー
ケンスが完了するまで待機する（ステップＳ７）。そし
て、タイマＴ１が設定値ｔ１の計時を完了する前に型閉
じのシーケンスが完了した場合では、型閉じシーケンス
の完了と同時にノズルヒータ１０２の温度調節器４３に
常ＯＮ指令を出力してノズル１００の連続加熱を開始し
（ステップＳ８）、また、型閉じのシーケンスが完了す
る前にタイマＴ１が設定値ｔ１の計時を完了した場合で
は、計時完了と同時にノズルヒータ１０２の温度調節器
４３に常ＯＮ指令を出力してノズル１００の連続加熱を
開始し（ステップＳ９）、そのまま型閉じシーケンスの
完了を待機する（ステップＳ１０）。

【００４０】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は射出のシー
ケンスが開始されているか否かを判別するが（ステップ
Ｓ１１）、射出のシーケンスが開始されていなければ、
そのまま待機し、射出シーケンスの開始が確認された段
階で、射出開始後の経過時間を計測するタイマＴ２に設
定値ｔ２をセットして計時を開始する（ステップＳ１
２）。この設定値ｔ２は射出動作開始後何秒後にノズル
ヒータ１０２の常ＯＮ制御を終了させて通常のＰＩＤ制
御を開始させるかを決めるための設定値であり、前記設
定値ｔ１と同様、金型の大きさや成形条件等の相違によ
り各々最適な値がある。

【００４１】射出開始後の経過時間の計測を開始したＰ
ＭＣ用ＣＰＵ１８は、タイマＴ２が設定値ｔ２の計時を
完了するか（ステップＳ１３）、または、保圧のシーケ
ンスが完了するまで待機する（ステップＳ１４）。そし
て、タイマＴ２が設定値ｔ２の計時を完了する前に保圧
のシーケンスが完了した場合では、保圧シーケンスの完
了と同時にノズルヒータ１０２の温度調節器４３にＰＩ
Ｄ制御再開指令を出力してヒータ１０２の常ＯＮ制御を
通常のＰＩＤ制御に切り替え（ステップＳ１５）、ま
た、保圧のシーケンスが完了する前にタイマＴ２が設定
値ｔ２の計時を完了した場合では、計時完了と同時にノ
ズルヒータ１０２の温度制御を通常のＰＩＤ制御に切り
替え（ステップＳ１６）、そのまま保圧シーケンスの完
了を待機する（ステップＳ１７）。

【００４２】設定値ｔ２の設定を誤って長く設定したよ
うな場合であっても、保圧完了と同時にノズルヒータ１
０２の常ＯＮ制御が強制的に終了して通常のＰＩＤ制御
に復帰するので、保圧完了後の過剰な加熱が不用意に行
われてゲートシールが破れる等という問題は生じない。
また、設定値ｔ１を誤って長く設定した場合であっても
型閉じのシーケンスが完了した段階でノズルヒータ１０
２の常ＯＮ制御が強制的に開始されるので、どのような
設定を行った場合でも、少なくとも、型閉じ完了からｔ
２秒の間、または、型閉じ完了から保圧完了までの間で
ノズルヒータ１０２の常ＯＮ制御を行うことができる。
無論、設定値ｔ１，ｔ２を調整することで最適の温度制
御を行うことが望ましい。

【００４３】既に述べた通り、設定値ｔ１，ｔ２は金型
の大きさや成形条件等の相違により各々最適な値があ
り、例えば、図２に示すようにノズル１００の先端部１
００ａの温度が設定目標値をオーバーシュートすること
なく、且つ、型閉じおよび射出動作中における先端部１
００ａの温度低下ができるだけ少なくなるように設定す
ることが望ましい。図２にドットで示すような温度変化
が得られるような設定が最適といえる。

【００４４】その後、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は１成形サイ
クルのシーケンス、つまり、型開き動作が完了するまで
待機し（ステップＳ１８）、この間に、ＰＭＣ用ＣＰＵ
１８によるもう１つのタスク処理で計量および型開きや
エジェクト等の各軸の駆動制御が行われることになる。

【００４５】そして、１成形サイクルのシーケンス動作
が完了すると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は射出保圧圧力のサ
ンプリングファイルを参照し、当該成形サイクルにおけ
る最大射出圧力を検出してレジスタＰに一時記憶すると
共に（ステップＳ１９）、同サンプリングファイルから
射出開始後設定所定時間経過後（圧力判断点）の時点に
対応する射出圧力を検出してレジスタＲに一時記憶し
（ステップＳ２０）、更に、熱電対１０３で検出されて
いるノズル１００（大径部）の現在温度、つまり、型開
き完了時のノズル１００の温度をレジスタＮに一時記し
て（ステップＳ２１）、ショット数カウンタＳの値を１
インクリメントし、連続成形作業のショット数を更新す
る（ステップＳ２２）。

【００４６】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、この成形
サイクルで検出された最大射出圧力Ｐが最大射出圧力の
許容最大値Ａを越えていないか（ステップＳ２３）、射
出開始後設定所定時間経過後の射出圧力Ｒが同射出圧力
の許容最大値Ｂを越えていないか（ステップＳ２４）、
型開き完了時のノズル１００の温度Ｎが型開き完了時の
ノズル温度の許容最小値Ｃを下回っていないか（ステッ
プＳ２５）、現時点のショット数Ｓがショット数の許容
最小値Ｄを下回っていないか（ステップＳ２６）を判別
し、このうち判別結果が１つでも真となれば強制加熱フ
ラグＦをセットする一方（ステップＳ２８）、全ての判
別結果が偽となった場合に限り、強制加熱フラグＦをリ
セットする（ステップＳ２７）。

【００４７】つまり、最大射出圧力Ｐが最大射出圧力の
許容最大値Ａを上回っている場合、および、射出開始後
設定所定時間経過後の射出圧力Ｒが射出圧力の許容最大
値Ｂを上回っている場合は、溶融樹脂の温度、つまり、
ノズル１００の先端部１００ａの温度が低下して樹脂の
粘性が増しているという証左であり、ノズル１００の強
制加熱の必要があるということである。

【００４８】また、現時点のショット数Ｓがショット数
の許容最小値Ｄを下回っている場合は、連続成形開始後
間もない状態にあってノズル１００の熱が金型側に強力
に吸引されていることを意味するので、通常のＰＩＤ制
御では射出開始直前のノズル先端温度と射出完了直後の
ノズル先端温度との間に図１に示されるような大きな温
度変化が発生する可能性があり、これを解消するため、
本実施形態で示した強制加熱を行う必要がある。この場
合は、要するに、連続成形開始後の経過時間が分かれば
よいので、ショット数Ｓとショット数の許容最小値Ｄと
の比較に代えて、連続成形開始後の経過時間（タイマで
測定する状態変量）と許容最小経過時間（設定値）との
比較を用いるようにしてもよい。

【００４９】また、型開き完了時のノズル１００の温度
Ｎが許容最小値Ｃを下回っている場合も同様で、現状で
ノズル１００の温度が異常に低下しているということ、
つまり、ノズル１００の熱が金型側に強力に吸引されて
いる連続成形開始直後の状態にあることを意味するの
で、前記と同様、ノズル１００の強制加熱を行う必要が
ある。なお、ノズル１００の基部側に設けた熱電対でノ
ズル温度を検出してフィードバック制御を行おうとする
技術思想は従来からあるが、本実施形態は、ノズル１０
０の基部側に設けた熱電対により検出される温度の低下
で金型とノズル１００との間に大きな温度差があること
を推定し、ノズルヒータ１０２の常ＯＮ制御によって通
常のＰＩＤ制御を行わず強制的に加熱しようとするもの
で、従来のフィードバック制御とでは構成が異なる。本
実施形態においては、常ＯＮ制御時における温度目標値
というものは存在しない。

【００５０】結果的に、ステップＳ２３ないしステップ
Ｓ２６の判別結果が全て偽となってノズル先端部の温度
の安定が保証されている場合に限って強制加熱フラグＦ
がリセットされ、それ以外の場合では強制加熱フラグＦ
のセットアップ状態が維持されるということである。

【００５１】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、必要な成
形作業が完了しているか否か、つまり、ショット数カウ
ンタＳの値が目標値に達しているか否かを判別し（ステ
ップＳ２９）、ショット数カウンタＳの値が目標値に達
していれば、この段階で連続成形作業を終了させる一
方、ショット数カウンタＳの値が目標値に達していなけ
れば、前記と同様にしてステップＳ３以降の処理を繰り
返し実行させる。

【００５２】連続成形作業を繰り返す場合、その直前の
成形サイクルで強制加熱フラグＦがリセットされていれ
ば、ステップＳ４の判別結果が偽となってノズル１００
の先端温度が安定していることを意味するので、ステッ
プＳ５ないしステップＳ１７の処理は非実行とされ、直
前の成形サイクルのステップＳ１６の処理で開始された
通常のＰＤＩ制御によってノズルヒータ１０２の温度制
御が行われ、また、強制加熱フラグＦがセットされたま
まであれば、前記と全く同様にしてステップＳ５ないし
ステップＳ１７の処理が実行されて、ＰＩＤ制御に代わ
る常ＯＮの強制加熱制御が行われることになる。

【００５３】これに対し、ステップＳ１８ないしステッ
プＳ２９の処理は、強制加熱フラグＦがリセットされて
いるか否かに関わりなく各成形サイクル毎に実施される
ので、一旦強制加熱フラグＦがリセットされた場合であ
っても、その後、ステップＳ２３ないしステップＳ２６
の判別結果の内の１つでも真となってノズル先端温度の
異常に対応する状態変量の変化が検出されれば、再び強
制加熱フラグＦがセットされて、ノズルヒータ１０２の
常ＯＮ制御による強制加熱が行われることになる。

【００５４】従って、連続成形作業中に金型のコア折れ
等の損傷が生じて成形作業を中断し、ノズル１００を金
型から退避させて修復作業を行うなどして作業中に金型
の温度が低下したような場合であっても、連続成形作業
の開始時の場合と同様、前述の温度制御処理によってノ
ズル先端部の温度を安定させることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、金型温度とノズル温度
の熱平衡状態が達成されていない連続成形作業の初期段
階においてもノズル先端部の温度が極端に低下してノズ
ル詰まり等が発生することなく、しかも、１成形サイク
ル中における樹脂の流れによる温度変化等に対しても安
定してノズル先端の温度を維持することができる。

【００５６】また、ノズル先端の温度低下を防止するた
めのノズルヒータの通電時間増大区間をタイマで設定す
るようにしているので、金型や成形条件の特性に応じて
ノズルの加熱特性を調整することができる。

【００５７】また、誤ってタイマを設定した場合であっ
ても、保圧が完了すればノズルヒータの通電時間の増大
制御が強制的に終了して通常のＰＩＤ制御が再開される
ので、不用意な加熱によるゲートシールの破壊や計量時
および型開き時における鼻タレの発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】射出成形機におけるノズル周辺の構造を示す断
面図、および、ノズル近傍の温度のばらつきを示したグ
ラフである。

【図２】通常のＰＩＤ制御におけるノズル先端部の温度
変化と本発明の一実施形態を適用した場合のノズル先端
部の温度変化を示したグラフである。

【図３】本発明の方法を適用した一実施形態の電動式射
出成形機の要部を示すブロック図である。

【図４】本発明の方法を適用した一実施形態の温度制御
処理の概略を示すフローチャートである。

【図５】温度制御処理の概略を示すフローチャートの続
きである。

【符号の説明】

１０制御装置１１ＲＯＭ１２ＲＡＭ１３ＲＯＭ１４ＲＡＭ１５サーボアンプ１６Ａ／Ｄ変換器１７圧力モニタ用ＣＰＵ１８ＰＭＣ用ＣＰＵ１９ＲＡＭ２０サーボＣＰＵ２１ＲＯＭ２２バス２３入出力回路２４不揮発性メモリ２５ＣＮＣ用ＣＰＵ２６ＣＲＴ表示回路２７ＲＯＭ２８ＲＡＭ２９ディスプレイ付手動データ入力装置３０電動式射出成形機３１駆動変換装置３２可動プラテン３３固定プラテン３４バンドヒータ３７熱電対３８スクリュー３９射出シリンダ４０圧力検出器４１駆動変換装置４２歯車機構４３温度調節器５０金型１００ノズル１００ａ先端部１００ｂ基部１０１スプルー１０２ノズルヒータ１０３熱電対Ｍ１型締用サーボモータＭ２射出用サーボモータＭ３計量回転用サーボモータＰ１パルスコーダＰ２パルスコーダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルの温度を検出し、該検出温度が設
定温度に一致するようにＰＩＤ制御してノズルヒータを
ＯＮ／ＯＦＦ制御する射出成形機のノズル温度制御方法
において、ノズル先端の温度を推定できる射出成形機の
状態変量を検出し、この検出値がノズル先端温度の低下
を示す設定許容範囲外になっていると、型閉じ開始時点
から保圧完了時点を限界とする区間内に設定された設定
区間の間だけ、前記ノズルヒータの通電時間を増大させ
ることを特徴とした射出成形機のノズル温度制御方法。
【請求項２】前記状態変量は最大射出圧力である請求
項１記載の射出成形機のノズル温度制御方法。
【請求項３】前記状態変量は射出開始後所定時間経過
後の射出圧力である請求項１記載の射出成形機のノズル
温度制御方法。
【請求項４】前記状態変量は型開き完了時のノズル基
部の温度である請求項１記載の射出成形機のノズル温度
制御方法。
【請求項５】前記状態変量は連続成形作業開始後のシ
ョット数である請求項１記載の射出成形機のノズル温度
制御方法。
【請求項６】前記状態変量は最大射出圧力と射出開始
後所定時間経過後の射出圧力と型開き完了時のノズル検
出温度と連続成形作業開始後のショット数であり、その
うち少なくとも１つの検出値がノズル先端温度の低下を
示す設定許容範囲外になっていると、型閉じ開始時点か
ら保圧完了時点を限界とする区間内に設定された設定区
間の間だけ、前記ノズルヒータの通電時間を増大させる
ことを特徴とした請求項１記載の射出成形機のノズル温
度制御方法。
【請求項７】タイマの設定により、型閉じ開始後所定
時間経過後の時点から射出開始後所定時間が経過するま
での時間区間を前記設定区間とすることを特徴とする請
求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の射出成形
機のノズル温度制御方法。
【請求項８】型閉じ開始後所定時間が経過するかもし
くは型閉じが完了すると前記ノズルヒータの通電を常に
ＯＮにし、射出開始後所定時間が経過するかもしくは保
圧が完了するとＰＩＤ制御を再開することを特徴とする
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の射出成
形機のノズル温度制御方法。