JPH11129297A - 射出成形機の射出工程の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出後半のピーク圧力を抑えることができる
と共に、品質が一定した高品質の成形品を得ることがで
きる射出成形機の射出工程の制御方法を提供する。 【解決手段】少なくとも先端部に射出ノズル（３）が設
けられているシリンダ（２）と、このシリンダ（２）内
に回転方向と射出方向とに駆動されるように設けられて
いるスクリュ（７）とを備えた射出成形機を、射出の初
期には射出速度のフィードバック制御により制御し、射
出ノズル部（３）で直接的に検出される検出樹脂圧力が
設定圧力に達すると、射出速度のフィードバック制御か
ら射出圧力のフィードバック制御に切り換える。このと
き、設定圧力を、金型２０の検出温度と設定金型温度と
の温度差による、補正係数により補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも先端部
に射出ノズルが設けられているシリンダと、このシリン
ダ内に回転方向と射出方向とに駆動されるように設けら
れているスクリュとを備えた射出成形機を、射出の初期
には射出速度の制御により制御し、検出される射出圧力
が設定圧力に達すると、射出速度の制御から射出圧力の
フィードバック制御に切り換える、射出成形機の射出工
程の制御方法およびこの方法の実施に使用される制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機は、周知のように、概略的に
は先端部に射出ノズルが設けられているシリンダと、こ
のシリンダ内に回転方向と射出方向とに駆動されるよう
に設けられているスクリュとから構成されている。した
がって、スクリュを回転駆動して樹脂材料を計量し、軸
方向に駆動して金型へ射出し、そして保圧工程を経て冷
却して金型を開いて成形品を得ることができる。ところ
で、計量された溶融樹脂材料をスクリュを軸方向に駆動
して金型へ射出するときの射出速度の大小は、成形品の
成形不良、例えばバリ、ショート、樹脂焼け、寸法不良
等の原因にもなるので、射出速度が設定速度になるよう
に、速度のフィードバック制御により制御されている。
また、射出の後半あるいはその後の保圧工程も重要で、
保圧力の大小によりオーバーパックすなわち充填過剰、
バリ、離型不良、成形品のヒケ等の原因にもなる。そこ
で、射出の後半、保圧工程等においては、圧力が設定圧
力になるように、圧力のフィードバック制御により制御
されている。

【０００３】このような射出工程時の制御方法を、本出
願人は特公平８ー９１８９号により提案している。本出
願人が提案している制御方法は、充填初期には射出速度
のフィードバック制御により制御し、このように速度の
フィードバック制御により制御しているときも、スクリ
ュを射出方向に駆動する作動油の圧力を検出し、この検
出される圧力が設定圧力に達すると、この時から設定圧
力による圧力のフィードバック制御が行われるように構
成されている。また、文献としては示していないが、溶
融樹脂を金型へ射出し、そして冷却して成形品を得ると
きの金型の温度は一定に保つことが重要であり、そのた
めに金型の温度は金型温調器により温度コントロールさ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、本出願
人が提案している制御方法によると、射出速度のフィー
ドバック制御により制御しているとき、スクリュを射出
方向に駆動している作動油の圧力が設定圧力に達する
と、圧力のフィードバック制御に切り換えられるので、
射出後半のピーク圧力を抑えることができ、金型キャビ
テイへの過充填による金型の破損を未然に防ぐことがで
きるという優れた効果が得られる。また、射出開始位置
や金型温度および溶融樹脂温度等のバラツキに起因して
ピーク圧力もバラつくが、このバラツキを一定に保つこ
とができる効果も得られ、実用上格別問題はない。しか
しながら、改良すべき点も認められる。すなわち、射出
中には樹脂温度のバラツキ、摺動抵抗のバラツキ等は避
けられないが、これらのバラツキはスクリュを軸方向に
駆動する作動油の圧力にも影響を与えている。先に示し
た特公平８ー９１８９号の発明は、この影響をもろに受
けている圧力を設定圧力値と比較して圧力のフィードバ
ック制御により制御するようになっているので、成形品
の品質に大きな影響を与える樹脂圧がバラツキ、成形品
の品質が一定しないこともある。また、金型は金型温調
器により温度コントロールされてはいるが、ショット毎
に高温の溶融樹脂が充填され、そして冷却されるので、
金型の温度はバラツキやすく、さらには外気温の変化に
よってもバラツキが発生するので、成形品の品質が不安
定になる。本発明は、前述した射出工程の制御方法をさ
らに改良した射出工程の制御方法および制御装置を提供
することを目的とし、具体的には射出後半のピーク圧力
を抑えることができると共に、品質が一定した高品質の
成形品を得ることができる射出成形機の射出工程の制御
方法およびこの方法の実施に使用される射出工程の制御
装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、金
型に最も近く、しかも測定し易い射出ノズル部の樹脂圧
力を直接検出して、設定圧力と比較するように構成する
ことにより達成される。また、他の発明は設定圧力を金
型の温度により修正することにより達成される。すなわ
ち、本発明は上記目的を達成するために、少なくとも先
端部に射出ノズルが設けられているシリンダと、このシ
リンダ内に回転方向と射出方向とに駆動されるように設
けられているスクリュとを備えた射出成形機を、射出の
初期には射出速度の制御により制御し、検出される射出
圧力が設定圧力に達すると、射出速度の制御から射出圧
力のフィードバック制御に切り換える射出工程の制御方
法であって、前記射出圧力は、前記射出成形機の射出ノ
ズル部で直接的に検出される検出樹脂圧力であるように
構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の設定圧力が、金型の検出温度により補正された補正設
定圧力であるように構成される。請求項３に記載の発明
は、少なくとも先端部に射出ノズルが設けられているシ
リンダと、このシリンダ内に回転方向と射出方向とに駆
動されるように設けられているスクリュとを備えた射出
成形機の射出工程を制御する制御装置であって、前記制
御装置は、主フィードバック量である検出射出速度と速
度設定器で設定される設定速度とが入力される速度比較
器と、主フィードバック量である検出射出圧力と圧力設
定器で設定される設定圧力とが入力される圧力比較器
と、前記スクリュを軸方向に駆動するサーボ本体への動
作信号を前記速度比較器と前記圧力比較器とから出力さ
れる動作信号のいずれか一方に切り換える動作信号切換
器とからなり、前記動作信号切換器は、射出工程中に検
出射出圧力が設定圧力に達すると、前記圧力比較器から
出力される動作信号をサーボ本体に印加すると共に、前
記圧力比較器には、前記射出ノズル部に設けられている
樹脂圧力検出器で直接的に検出される検出樹脂圧力が検
出射出圧力として入力されるように構成される。請求項
４に記載の発明は、請求項３に記載の圧力設定器と圧力
比較器との間には、前記圧力設定器で設定される設定圧
力を、金型の検出温度により補正する圧力補正器が介装
されている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図１により本発明の実施の
形態を油圧式射出成形機に適用した例について説明す
る。本発明の実施の形態に係わる油圧式射出成形機Ａ
は、射出シリンダ装置１、この射出シリンダ装置１によ
り計量される溶融樹脂が射出される金型装置２０、射出
シリンダ装置１を駆動する油圧回路３０、射出工程を制
御する制御装置５０等から構成されている。なお、計量
時にスクリュを回転駆動する油圧モータ等の制御装置
は、図１には示されていない。

【０００７】射出シリンダ装置１は、従来周知のよう
に、その先端部に射出ノズル３が設けらているシリンダ
２を備えている。そして、本発明の実施の形態による
と、この射出ノズル３に樹脂圧力検出器４が、射出され
る樹脂圧力を金型装置２０の直前で直接的に検出できる
位置に取り付けられている。

【０００８】シリンダ２の後方寄りには、材料ホッパ６
が取り付けられ、その後方端に油圧射出駆動装置１０が
設けられている。油圧射出駆動装置１０は、従来周知の
ように、油圧モータ１１と、油圧ピストン・シリンダユ
ニットとから構成されている。油圧モータ１１の出力軸
１３は、シリンダ２の内部に回転方向と軸方向とに駆動
可能に設けられているスクリュ７の端部に接続されてい
る。したがって、油圧モータ１１によりスクリュ７を回
転駆動して、樹脂材料を計量することができる。また、
射出シリンダ１２にはピストン１４が設けられ、このピ
ストン１４も従来周知の態様でスクリュ７に接続されて
いる。したがって、射出シリンダ１２のシリンダヘッド
側に作動油を供給して、スクリュ７を軸方向に駆動して
射出することができる。そして、溶融樹脂の射出速度を
検出するために、射出速度検出器１５がスクリュ７に関
連して設けられている。

【０００９】金型装置２０も、従来周知のように、固定
盤２１に取り付けられている固定金型２２、可動盤２３
に取り付けられている可動金型２４等から構成されてい
る。そして、これらの金型２２、２４には、成形品を成
形するためのキャビテイ２５が形成されている。

【００１０】油圧回路３０は、油圧ポンプ３１を備えて
いる。そして、この油圧ポンプ３１の吐出管３２は、リ
リーフバルブ３３、逆止弁３４、アキュムレータ３５、
電磁開閉弁３６、詳しくは後述するサーボ本体３７等が
介装されて、射出シリンダ１２のシリンダヘッド側に接
続されている。

【００１１】射出工程を制御する制御装置５０は、速度
制御切換器５１、射出速度のフィードバック量すなわち
検出射出速度と設定速度とが加えられる速度比較器５
２、射出圧力のフィードバック量すなわち検出樹脂圧力
と設定圧力とが加えられる圧力比較器５３、圧力制御切
換器５４、動作信号切換器５５、金型２０の温度変化に
よって射出圧力および保圧力を補正する圧力補正器５９
等から構成されている。速度制御切換器５１は、射出速
度検出器１５と信号ラインａで接続され、速度設定器５
６とは信号ラインｂで接続されている。そして、この速
度制御切換器５１の出力端は、信号ラインｃにより動作
信号切換器５５に接続されている。射出の初期は、速度
制御切換器５１からの信号が動作信号切換器５５に出力
され、動作信号切換器５５は、図１に示されている速度
側に切り変わっている。したがって、このときは、成形
例の箇所で説明するように、射出速度のフィードバック
制御が行われることになる。

【００１２】速度比較器５２も、射出速度検出器１５と
は共通の信号ラインａで接続され、速度設定器５６とも
同様に信号ラインｂで接続されている。そして、速度比
較器５２で得られる速度に関する動作信号は、信号ライ
ンｅにより動作信号切換器５５の一方の入力端子に出力
されるようになっている。圧力比較器５３と樹脂圧力検
出器５は、信号ラインｆで接続され、圧力補正器５９と
は信号ラインｇにより、それぞれ接続されており、圧力
補正器５９は、信号ラインｍで圧力設定器５７に、信号
ラインｎで圧力補正係数設定器５８に、信号ラインｋで
金型２０に取り付けられている温度検出器８に接続され
ている。そして、この圧力比較器５３で得られる圧力に
関する動作信号は、信号ラインｈにより動作信号切換器
５５の他方の入力端子に出力されるようになっている。

【００１３】圧力制御切換器５４は、樹脂圧力検出器５
とは、共通の信号ラインｆで接続され、圧力設定器５７
とも圧力補正器５９を介して共通の信号ラインｇで接続
されている。そして、この圧力制御切換器５４の出力端
は、信号ラインｉにより動作信号切換器５５に接続され
ている。樹脂圧力検出器５で検出される検出樹脂圧力
が、圧力設定器５７で設定され、圧力補正器５９で補正
された補正設定圧力になると、この圧力制御切換器５４
から信号が動作信号切換器５５の他方の入力端子に出力
され、動作信号切換器５５は、今度は圧力側に切り変わ
る。したがって、以降は、射出圧力のフィードバック制
御が行われることになる。

【００１４】サーボ本体３７は、動作信号切換器５５か
ら出力される動作信号を調節する制御器３８と、サーボ
弁３９とから構成されている。そして、動作信号切換器
５５と制御器３８は、信号ラインｊで接続されている。
サーボ弁３９は、制御器３８から出力される操作信号に
より、射出シリンダ１２のシリンダヘッド側に供給され
る作動油の量と、作動油の圧力とを調節するようになっ
ている。

【００１５】次に、上記油圧式射出成形機Ａにより成形
品を成形する例について説明する。油圧モータ１１によ
りスクリュ７を回転駆動し、材料ホッパ６から樹脂材料
を供給する。これにより、従来周知のようにして樹脂材
料は計量される。速度設定器５６により射出速度を設定
する。同様に、圧力設定器５７により射出圧力を設定す
る。そうして、射出を開始する。電磁開閉弁３６が開
き、詳しくは後述するように、サーボ本体３７により制
御された量の作動油あるいは制御された圧力の作動油が
アキュムレータ３５から射出シリンダ１２のシリンダヘ
ッド側に供給される。スクリュ７が軸方向に駆動され、
計量された溶融樹脂材料は金型２２、２４のキャビテイ
２５に射出される。

【００１６】射出工程の初期は、射出圧力は設定圧力よ
りも小さく、速度制御切換器５１からの信号が動作信号
切換器５５に印加され、動作信号切換器５５は、図１に
示されているように速度側に切り変わっている。したが
って、 射出工程の初期は、射出速度のフィードバック
制御が行われる。速度比較器５２において、射出速度検
出器１５で検出される射出速度と、速度設定器５６で設
定された設定速度とから速度に関する動作信号が得られ
る。この動作信号は、動作信号切換器５５を介して制御
器３８に出力される。制御器３８において、動作信号が
調節され、操作量がサーボ弁３９に出力される。サーボ
弁３９は、射出速度検出器１５で検出される検出速度
が、速度設定器５６で設定された設定速度に一致するよ
うに制御される。これにより、射出速度のフィードバッ
ク制御により射出工程が実行される。

【００１７】このように、射出速度のフィードバック制
御が行われている時も、樹脂圧力検出器５で検出される
検出樹脂圧力は、圧力制御切換器５４と圧力比較器５３
とに入力されている。また、圧力設定器５７で設定さ
れ、圧力補正器５９で補正された補正設定圧力も、同様
に入力されている。なお、この補正設定圧力は、圧力補
正係数設定器５８により金型２０の温度等の射出条件を
変えて試し成形などにより補正係数が求められ、この補
正係数が圧力補正器５９で設定圧力に乗じる等の演算が
なされて求められる。今、樹脂圧力検出器５で検出され
る検出樹脂圧力が、補正設定圧力に達すると、あるいは
一致すると、圧力制御切換器５４から動作信号切換器５
５に信号が優先的に印加され、動作信号切換器５５は、
今度は圧力側に切り替わる。したがって、以降は射出圧
力のフィードバック制御が行われることになる。すなわ
ち、圧力比較器５３において、樹脂圧力検出器５で検出
される検出樹脂圧力と、圧力設定器５７で設定され、圧
力補正器５９で補正された補正設定圧力とから圧力に関
する動作信号が得られ、この圧力に関する動作信号が、
動作信号切換器５５を介して調節操作器３８に出力され
る。調節操作器３８からサーボ弁３９に操作量が出力さ
れ、サーボ弁３９は、樹脂圧力検出器５で検出される検
出樹脂圧力が、補正設定圧力に一致するように制御され
る。これにより、射出圧力のフィードバック制御が行わ
れる。

【００１８】本発明は、上記の実施の形態に限定される
ことなく、色々な形で実施できる。例えば、圧力制御切
換器５４には、検出樹脂圧力と圧力設定器５７で設定さ
れる設定圧力とが入力され、検出樹脂圧力が設定圧力に
なると、射出圧力のフィードバック制御が行われるよう
になっているが、速度制御切換器５１あるいは圧力制御
切換器５４に外部から強制的に信号を加えて、射出速度
のフィードバック制御と射出圧力のフィードバック制御
のいずれか一方を優先させることができることも明らか
である。また、図には具体的な実施の形態は示されてい
ないが、射出速度はフィードバック制御に代えてオープ
ン制御でも実施できることも明らかである。また、温度
検出器８は、図１に示されている実施の形態では金型２
２の表面に取り付けられているが、金型２２内の樹脂温
度、射出ノズル３の温度あるいは射出ノズル３内の樹脂
温度等を検出できる位置に取り付けることもできる。し
たがって、特許請求の範囲の「金型の検出温度」の中に
はこれらの箇所で検出される温度も含まれることにな
る。

【００１９】また、本発明は油圧式射出成形機に限定さ
れることなく、電動式射出成形機においても同様にして
実施できる。このときは、例えば射出速度はスクリュを
軸方向に駆動する電動モータの回転数を制御をする。ま
た、射出ノズル３に設けられている樹脂圧力検出器５に
より検出される検出樹脂圧力が、設定圧力になるよう
に、スクリュを軸方向に駆動する電動モータのトルクを
制御することにより射出圧力のフィードバック制御をす
る。これにより、前述した油圧式射出成形機と同様に電
動式射出成形機においても射出工程が制御できる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、少なく
とも先端部に射出ノズルが設けられているシリンダと、
このシリンダ内に回転方向と射出方向とに駆動されるよ
うに設けられているスクリュとを備えた射出成形機を、
射出の初期には射出速度の制御により制御し、検出され
る射出圧力が設定圧力に達すると、射出速度の制御から
射出圧力のフィードバック制御に切り換えるので、射出
工程の後半のピーク圧力を抑えることができ、金型キャ
ビティへの過充填による金型の破損を未然に防ぐことが
できる。また、射出開始位置、金型温度、溶融樹脂温度
等のバラツキに起因してピーク圧力もバラつくが、この
バラツキを一定に保つことができる効果も得られる。し
かも、本発明によると、樹脂温度のバラツキ、摺動抵抗
のバラツキ等があっても、検出射出圧力は、射出ノズル
部で直接的に検出される検出樹脂圧力であるので、これ
らのバラツキの影響は受け難く、品質が一定した高品質
の成形品を得ることができるという、本発明特有の効果
がえられる。また、他の発明によると、金型の温度変化
により発生する金型内樹脂圧力のバラツキと冷却収縮の
バラツキ等を射出圧力と保圧力で補正するので、金型の
温度変化による品質のバラツキが改善される効果がさら
に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を一部断面にして示す模
式図である。

【符号の説明】

１ 射出シリンダ装置 ２ シ
リンダ ３ 射出ノズル ５ 樹
脂圧力検出器 ８ 温度検出器 １２ 射
出シリンダ １５ 射出速度検出器 ２０
金型装置 ３０ 油圧回路 ３７
サーボ本体 ５０ 射出工程制御装置 ５２
速度比較器 ５３ 圧力比較器 ５５
動作信号切換器 ５６ 速度設定器 ５７
圧力設定器 ５９ 圧力補正器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも先端部に射出ノズル（３）が設
   けられているシリンダ（２）と、このシリンダ（２）内
   に回転方向と射出方向とに駆動されるように設けられて
   いるスクリュ（７）とを備えた射出成形機を、射出の初
   期には射出速度の制御により制御し、検出される射出圧
   力が設定圧力に達すると、射出速度の制御から射出圧力
   のフィードバック制御に切り換える射出工程の制御方法
   であって、 前記射出圧力は、前記射出成形機の射出ノズル部（３）
   で直接的に検出される検出樹脂圧力であることを特徴と
   する射出成形機の射出工程の制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の設定圧力が、金型の検
   出温度により補正された補正設定圧力である、射出成形
   機の射出工程の制御方法。
3. 【請求項３】 少なくとも先端部に射出ノズル（３）が
   設けられているシリンダ（２）と、このシリンダ（２）
   内に回転方向と射出方向とに駆動されるように設けられ
   ているスクリュ（７）とを備えた射出成形機の射出工程
   を制御する制御装置（５０）であって、 前記制御装置（５０）は、主フィードバック量である検
   出射出速度と速度設定器（５６）で設定される設定速度
   とが入力される速度比較器（５２）と、主フィードバッ
   ク量である検出射出圧力と圧力設定器（５７）で設定さ
   れる設定圧力とが入力される圧力比較器（５３）と、前
   記スクリュ（７）を軸方向に駆動するサーボ本体（３
   ７）への動作信号を前記速度比較器（５２）と前記圧力
   比較器（５３）とから出力される動作信号のいずれか一
   方に切り換える動作信号切換器（５５）とからなり、 前記動作信号切換器（５５）は、射出工程中に検出射出
   圧力が設定圧力に達すると、前記圧力比較器（５３）か
   ら出力される動作信号をサーボ本体（３７）に印加する
   と共に、前記圧力比較器（５３）には、前記射出ノズル
   部（３）に設けられている樹脂圧力検出器（５）で直接
   的に検出される検出樹脂圧力が検出射出圧力として入力
   されるようになっている、ことを特徴とする射出成形機
   の射出工程の制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の圧力設定器（５７）と
   圧力比較器（５３）との間には、前記圧力設定器（５
   ７）で設定される設定圧力を、金型の検出温度により補
   正する圧力補正器（５９）が介装されている、射出成形
   機の射出工程の制御装置。