JPH11512665A

JPH11512665A - 周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法

Info

Publication number: JPH11512665A
Application number: JP9513891A
Authority: JP
Inventors: ヘール、カルル; ヴィビトゥル、オリヴァー、カイ; ギールト、ミハエル、マンフレット; フート、ヨアヒム
Original assignee: アルブルクゲーエムベーハーウントコー．
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1999-11-02
Also published as: WO1997012740A3; US5945046A; EP0854778B1; CA2233650A1; WO1997012740A2; ATE183132T1; EP0854778A2; DE59602740D1; DE19536566C1

Abstract

(57)【要約】周期的に動作する機械のサイクルにおいて、当該サイクル中に工具（型）内圧を時間および／または搬送手段により前進される行程にわたって検出する。次に工具内圧経過を時間について、または行程について微分する。そして、前に求められた導関数を用い単調経過からの偏差が生じたか否かを検査する。生じていれば、後加圧時間または切換時点を、工具内圧曲線の単調経過が生じるまで変化する。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の名称］周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法関連出願への引照本出願は、１９９５年１０月２日に出願されたドイツ特許第１９５３６５６６．６号の優先権に基づくものであり、その開示内容はここにおいて本出願の対象とする。［技術分野］本発明は、請求項１，８および１４による、周期的に動作する機械の工具内圧制御方法に関する。本発明の方法は有利には、プラスチック加工産業および金属加工産業において例えばプラスチック射出成形機、ブロー成形機、加圧成形機、アルミニウム・加圧成形機と関連して使用することができる。しかし本発明の方法は、周期的なプロセスを実行する限りにおいて、プレス装置または溶接装置と関連して使用することもできる。従って以下、プロセス曲線経過について述べるとき、直接的に検出可能な経過だけでなく、検出して算出可能なプロセス曲線経過、例えばその導関数、積分等も含まれると理解すべきである。［従来の技術］ＥＰ−Ａ２３３５４８から、周期的に同期して液圧のプロセス曲線経過を検出することが公知である。型締（封鎖）と後加圧フェーズとの切換点制御を達成するために所定の基準が作成され、この基準が液圧経過に基づいて検査される。例えば、後加圧への切換のための圧力に１回だけ到達することや、圧力経過が過励振や圧力ピークを有していないことが検査されるが、この検査全体は工具の内圧に基づかずに行われる。しかしこの液圧に向けられた検査の欠点は、圧力が調整や機械に依存しており、評価するのが困難であることである。相応の基準も含めた後加圧時間の制御についてはそこには記載されていない。ＤＥ−Ａ３０２１９７８には、周期的に動作する機械の工具内圧経過を制御するための方法が記載されている。ここでは切換点検出のための判定基準として、工具内圧経過と液圧経過が監視される。射出フェーズから後加圧フェーズへ、および後加圧フェーズから凝固フェーズに圧力衝撃なしで切り替えるために、工具圧力の実際値が後加圧フェーズの開始目標値に達すると直ちに液圧が制御され、移行点で圧力の実際値が凝固フェーズの開始目標値として設定される。成る程このことによって、工具内圧を滑らかに移行させることができるが、調和的な連続的圧力経過は保証されない。［発明の概要］従来技術から出発して本発明の課題は、この種の機械において高品質の部材を得るために、周期（サイクル）を最適化し、かつ監視するように構成することである。この課題は請求項１，８および１４の構成によって解決される。工具内圧経過は微分計算によって検査される。そのために１周期の種々異なるフェーズ中に、この工具内圧経過が記録される。射出フェーズと後加圧フェーズとの間の最適切換点を得ることが目的であれば、単調勾配についての曲線の検査が請求項１または８に従って行われる。単調勾配経過が生じなければ、切換点までの時間または行程（ストローク）が最適の切換点が求められるまで変化される。鋳込み開始ロックまでの最適後加圧時間を得ることが目的であれば、曲線が請求項１４に従い、後加圧終了領域での一定した降下について、すなわち曲線において隣接するポイント間に屈曲部や勾配差がないかについて検査される。後加圧時間も最適化することができる。このことによって周期時間を、品質を損なうことなしに最適化することができる。［図面の簡単な説明］図１，２は、十分な後加圧時間と過度に短い後加圧時間での工具内圧経過と液圧経過を部分結晶材料の例で示す線図、図３，４は、アモルファス材料を使用した際の図１，２の経過を示す線図、図５，６は、工具内圧経過、渦巻き路並びに切換点を求めるための、時間についての工具内圧２次導関数の経過を、切換点が最適のの場合と過度に早い場合とで示す線図、図７は、最適後加圧時間を求めるための、ブロック図の形態のフローチャート、図８は、最適切換時点を求めるためのブロック図に基づくフローチャート、図９は、プラスチック射出成形機に設けられた要素の概略図、図１０は、品質制御についての概略的フローチャート、図１１は、工具内圧の、行程についての導関数経過を図５に従って示す線図である。［有利な実施例の詳細な説明］本発明を以下、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例は単なる例であり、本発明の概念を特定の物理的構成に限定するものではない。本発明の方法およびそのために必要な装置を以下、射出成形機、有利にはプラスチックのような可塑性物質または粉状物質を処理するための射出成形機に基づいて説明する。しかし本発明の方法は冒頭に述べたように問題なしに、周期的に経過するプロセスが製品の製造（焼結、鋳造）または処理（変形）のために使用される他の領域でも適用することができる。本発明の方法は、周期的に動作する機械の工具内圧経過を制御するために用いられる。このことは、工具内圧Ｐｗｉは最適品質で高価値製品を製造すべき場合に矛盾を指示するのに最適であるという判明した事実に基づくものである。これらの機械では製品の製造経過は後でプラスチック射出成形機に対して詳細に説明する経過にほぼ等しい形態となる。射出成形機の射出手段３１、例えばウォームコンベヤまたは射出ピストンは、工具閉鎖（型締）ユニット３３にある射出成形型（金型）３４の型中空空間３２に材料を射出する。この装置は例えば工具内圧センサ１１のようなセンサ手段と温度センサ１２を射出型ユニットの領域に有する。搬送手段が運動するときまず、型中空空間がゆっくりと充填される。その際、図１に示すように工具（型）内圧はまず非常に緩慢に上昇する。工具内圧センサが鋳込み（注入）部近傍に配置されていなければ、プロセス曲線経過が遅れて始まることもある。このことは図５と図６に示されている。しかし有利には工具内圧センサ１１を鋳込み部近傍に配置する。なぜならそのようにしないと少なくとも薄壁部材の場合に工具内圧Ｐｗｉの検出の点で問題が生じ得るからである。工具内圧曲線Ｐｗｉの屈曲部Ｋのレベルで型中空空間は満たされている。しかし搬送手段はさらに動作し、さらに多くの材料が型中空空間に加圧フェーズで加圧充填される。この時点で搬送手段３１は、形中空空間方向へのそれ以上の前進運動が不可能であるポイントに達する。その結果、行程制御または速度制御を行うことができなくなる。切換時点ｔumで圧力制御に切り替えられ、後加圧制御が図５の領域Ｃとほぼ同時に開始する。機械で調整される切換時点は、例えばいつ速度制御の射出から圧力制御の後加圧領域に切り替えるかを定める。切換時点はできるだけ型中空空間３２の容量分析充填物と調和すべきである。なぜなら型中空空間には所定の速度で充填すべきだからである。しかし後加圧フェーズで発生する変動は所定の圧力プロフィールによって補正しなければならない。しかし圧力変動および圧力ピークは切換時点で可能ならば回避すべきである。これは射出フェーズから後加圧フェーズへの安定したかつ調和的な移行を得るためであり、これによって負の影響が成形部材の品質に及ぼされることがない。後加圧領域Ｃでは、工具内圧Ｐｗｉの最大Ｍａｘ（Ｐｗｉ）が発生する。最大を越えると圧力は成形部材の冷却中に低下する。ここではいつ成形部材の封鎖が工具（型）で行われるかという重要な検出が行われる。この時点は最適後加圧時間と同じにすべきである。後加圧時間が過度に長く調整されていると、この時間が周期時間を定めるパラメータとなり、ひいては生産性やプロセスの経済性を低減する。しかしこの時間が過度に短ければ、成形部材（型）は（型締）封鎖されず、溶融体が工具（型）から流出する。この質量損失は部材品質やその再生産性を損なう。図１と２は、図３と４とは次の点で異なる。すなわち、図３，４ではアモルファス材料が処理されるのに対し、図１，２では部分的結晶性材料が処理されるのである。アモルファス材料では製品の成形に比較的長時間が必要であるので、そこでは工具内圧Ｐｗｉも比較的長時間維持しなければならない。図１から４にはまた液圧Ｐｈｙもプロットされている。この液圧を液圧装置では工具内圧に対する調整量として使用できることがわかる。しかし他の駆動形式、例えば電動駆動を用いる際には類似の経過が生じ、この場合は液圧Ｐｈｙは力経過に置き換えられる。液圧は充填フェーズの開始時には高い。これはできるだけ迅速に型中空空間３１の充填を達成するためである。後加圧フェーズでは液圧はレベルＰ１である。このレベルから液圧は後加圧時間の終了時にレベルＰ２まで低下する。ここまで説明したプロセス曲線経過は図５と図６に示されており、ステップＳ１の射出サイクルの実行中に少なくとも時間ｔにわたり、および／または搬送手段３１の進む行程ｓにわたり、ステップＳ２で検出される。微分計算手段によりステップＳ３でプロセス曲線経過、実質的には工具内圧経過が時間ｔまたは行程ｓについて微分される。次にステップＳ４で、検出された１次、２次および３次の導関数に基づき単調ないしは一定の勾配が検出されるか否かについて検査される。最適に達していなければ、図７に示した後加圧時間制御に対する例ではステップＳ５で、一定の勾配が存在しないか、すなわち例えば屈曲部が存在するか否か検査される。この屈曲部は例えば図２と図４に示されている。一定の勾配が存在しなければ、正確に言えば一定の下降がなければ、図７の例では後加圧時間ｔ nがｔn+1＝ｔn＋σｔに高められる。これによって、後加圧が過度に早期に終了されることにより生じる工具（型）内圧の降下が、材料が次の射出サイクルでは流出することにより回避される（ステップＳ６）。変更された後加圧時間ｔnにより次の射出サイクルが実行され、すでに最適が得られている場合には以下ステップＳ１〜Ｓ４だけが実行される。しかしこの領域の一定した下降経過は後加圧時間が過度に長く選択された場合にも生じる。この理由からステップＳ５で一定した勾配が存在する場合にさらに後加圧時間ｔnを変化させる制御を行うこともできる。この場合、後加圧時間ｔn はＳ７に従ってｔn+1＝ｔn−σｔに変化される。すなわち後加圧時間は短縮され、次の射出サイクルが実行される。この後加圧時間の短縮は再び一定した勾配がなくなるまで行われる。そして後加圧時間がわずかに高められると最適の後加圧時間ｔnが得られる。この後加圧時間ｔnの制御はまず次のようにして行われる。すなわち、多数のポイントを工具内圧経過に沿って検査し、一定した勾配が発生しないときには閉制御ループで後加圧時間ｔnを一定した勾配がちょうど発生しなくなる値に制御するのである。検査のために工具内圧経過Ｐｗｉは一度時間ｔについて微分され、ポイントｔnの前の領域Ｂ１における勾配の値Ｓ１と、このポイントの後の領域Ｂ２における値Ｓ２が検出される。値Ｓ１を値Ｓ２により割り算して、商が約１であれば一定性が存在している。しかし検査を例えば図２のデジタル信号“後加圧終了”１０の発生する時点に基づいて行えば、屈曲Ｕｎの発生を探索するアルゴリズムを速くすることができる。或いはまた、デジタル信号“後加圧終了”に対して、後加圧終了時における液圧Ｐｈｙの負の下降縁（立下りフランク）を使用することもできる。液圧Ｐｈｙは後加圧終了時に、高いレベルＰ１から低いレベルＰ２に低下する。この手法の欠点は、２つの圧力レベルが調整および機械に依存しており、従って評価するのが困難なことである。或いはまた、デジタル信号“後加圧終了”をデジタル信号“工具（型）開放”と機械調整量“残り冷却時間”の値により求めることができる。なぜなら後加圧終了時点は、時点“工具（型）開放”から残り冷却時間を引いたものに相当するからである。後加圧時間は従って次の制御式に従って制御される： Δｔn＝−（（Ｓ１／Ｓ２）−目標値）×増幅係数類似のアルゴリズムにより切換点の制御も可能である。これについては以下、図５，６と図８を参照する。図５と図６には、工具（型）内圧Ｐｗｉとその２次導関数（２回微分）がそれぞれ時間についてプロットされている。工具内圧の微分は搬送手段３１の前進した行程（ストローク）について行うこともできるから、このことは図５との比較で図１１に示されている。以下ではその他の点では同じ制御アルゴリズムを時間に依存する微分に基づいて説明する。図５には正しい切り換えが示されており、この切り換えでは切換点ｔumの領域で工具内圧曲線が単調増加経過または厳格な単調増加経過を示す。別の特性が図６に示されており、ここでは過度に早期に切り換えが行われ、圧力急落が生じる。この圧力急落は極値、すなわち導関数の最大値または最小値に現れている。ふつう切換点が不適当な場合は、内圧の２次導関数（２回微分）に明瞭な局所的最大値と所属の局所的最小値が生じる。基準は、２次導関数が１つの極値を有するか否かである。制御されるのは完全ではない切り換えの状態である。切り換えがわずかに早過ぎるという誤差が必要である。なぜならそのような誤差がないと、切り換えが遅すぎた場合を検出するための基準がないからである。工具内圧の２次導関数を使用することにより、切り換えの際に非常に小さな誤差があれば、わずかな遅れを十分に検出できるようになり、ウォームコンベヤの停止には至らない。同じことを工具内圧の１次導関数で試みたとすれば、特徴的値としてゼロ通過しか使用できないこととなる。しかしこのことは圧力急落を前提する。すなわち、圧力上昇の一時的な緩慢化だけではないことを前提とする。しかし通常は成形部分に影響は及ぼさない。２次導関数が１次導関数に対してなぜ有利であるかは冒頭ですでに説明した。ステップＳ８の検査で、最適がこれまでに得られていなければ、このことは少なくとも２つの射出サイクル後に、（ｄｐｗｉ／ｄｔ）²≒０であるか否かの比較により初めて検出可能である。このことが当てはまらなければ、切換点ｔumはステップＳ１０でσｔだけ高められる。しかしすでに値がゼロのオーダーにあれば、上で後加圧時間制御についてすでに説明したように切換時点はσｔだけ減少される。これは最適の切換時間が存在する時点を見つけだすためであり、このことは高位品質の部材の製造に寄与するだけでなくサイクル時間の短縮にも役立つ。目的は、２次導関数の極値がちょうど発生しなくなる箇所に切換点ｔumが来るように制御することである。ここにも探索アルゴリズムを、工具内圧経過の各個々のポイント見つけだして検査する必要はないように、促進する基準がある。最大値または最小値、すなわち極値Ｍａｘ（ｄｐｗｉ／ｄｔ）²は、機械で調整された切換点ｔumと、工具内圧の第１の最大値Ｍａｘ（Ｐｗｉ）が後加圧フェーズで発生した時点ｔmとの間で探索される。探索を開始することのできる探索基準として通常は、ウォームコンベヤ位置の閾値または固定の時点があげられる。基準は工具内圧閾値または液圧閾値とすることもできる。ここにおいて制御式は時間ｔまたはウォームコンベヤ位置の関数として次のようになる：ｓ＝（Ｍｉｎ）Ｍａｘ（（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²−目標値）×増幅係数×Ｓ係数Ｓ係数は尺度係数であり、機械で調整量として使用される、例えばウォームコンベヤ行程、射出容積または時間の値スケールへの適合に用いる。値ｓは非常に大きな値をとることができ、従ってこれを調整量としては直接評価しない。求められた値から単に符号だけを用い、固定的に設定された小さな調整単位と乗算される。これは有意義な調整を得るためである。後加圧時間制御および切換点制御は、製造される形態の品質制御のためのマルチパラメータ制御の一部とすることができる。このことは先行ドイツ特許出願Ｐ４４３４６５３．０および所属の１９９５年９月２８日提出のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＤＥ９５／０１３４５に説明されている。これら出願の開示内容はここにおいて本出願の開示内容とする。これの要約は図９と図１０に示されている。センサ手段、例えば工具内圧センサ１１と温度センサ１２を介して、多数のプロセスパラメータが各プロセス中に検出される。しかし検出は、機械調整量ＭＧがシステマチックに変化される検査フェーズＴでまず行われる。各変化時に製造される製品の品質特徴ＱＭが、ここで調整される機械調整量（ステップＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’）と同じように検出される。手段１３を介してプロセス曲線経過ＰＫＶがプロセス中に検出される。入力手段１４を介してとりわけ品質特徴ＱＭを入力することができる。この品質特徴は従来の方法により、また機械から直接的にも検出することができる。ステップＳ４’で、プロセス曲線経過が通常は自動的にプロセスフェーズＰＰＨで分析される。この分析は機械の信号入力に基づいて自動的に設定される。ここでは種々異なるプロセス曲線経過の種々の信号を、意味のあるプロセスフェーズＰＰＨを確定するために相互に関連付けることができる。このプロセスフェーズでは次に、プロセスフェーズを表すプロセス識別ナンバーＰＫＺが形成される（ステップＳ５’）。このプロセス識別ナンバーにより、機械調整量と品質特徴ＱＭとの関連が求められる。相応する式がステップＳ６’に示されている。これらの関係は手段１５によって求められる。通常は品質特徴も機械調整量も相互に線形の独立関係にはない。ステップＳ１０’で品質特徴ＱＭおよび機械調整量ＭＧに対する目標値ＱＭsoll、ＭＧsollが夫々設定される。製造フェーズＰの間に、検査フェーズですでに実行されたのと同じステップが実行される。シリアルプロセス曲線経過ＳＰＫＶが求められ（ステップＳ７’）、これがシリアルプロセスフェーズＳＰＰＨで分析され（ステップＳ８’）、シリアルプロセス識別ナンバーＳＰＫＺにより表される（ステップＳ９’）。このシリアルプロセス識別ナンバーに基づいてステップＳ１１’で製造すべき部材の品質監視と品質制御を実行することができる。そのために検査フェーズで求められた関係が記憶手段１６に記憶される。この場合機械調整量は例えば調整装置１７，１８を介して制御することができる。比較器２１で差値△ＱＭ、△ＰＫＺ、△ＭＧ、が得られ、この差値を制御器１９により後制御を行うために評価することができる。図１１は、求められた工具（型）内圧と、搬送手段の行程Ｓについてのその２次（階）微分導関数（ｄＰｗｉ／ｄｓ）²を時間上に示す。時間領域は射出成形機の１射出サイクルで、切り換え前０．３ｓから切り換え後約０．７ｓの領域である。２次導関数が所定の時間領域でほぼ変動しないのが正しい切換点である。これに対して切り換えが過度に遅ければ２次導関数は顕著な最小値を示す。もっとも過度に早期に切り換えられた場合には正しい切り換えの場合に対する相違が現れない。この理由から、圧力上昇は２次導関数の小さな極値に相応して緩やかな緩和のみが調整されるよう制御される。これにより可及的最適な切換点が得られる。本発明は、従属請求項に等価の範囲内で種々の変形、変更および適合が可能であることは自明である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１０月１日【補正内容】明細書（補正分）［発明の名称］周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法関連出願への引照本出願は、１９９５年１０月２日に出願されたドイツ特許第１９５３６５６６．６号の優先権に基づくものであり、その開示内容はここにおいて本出願の対象とする。［技術分野］本発明は、請求項１，６，１０による、周期的に動作する機械の工具内圧制御方法に関する。本発明の方法は有利には、プラスチック加工産業および金属加工産業において例えばプラスチック射出成形機、ブロー成形機、加圧成形機、アルミニウム・加圧成形機と関連して使用することができる。しかし本発明の方法は、周期的なプロセスを実行する限りにおいて、プレス装置または溶接装置と関連して使用することもできる。従って以下、プロセス曲線経過について述べるとき、直接的に検出可能な経過だけでなく、検出して算出可能なプロセス曲線経過、例えばその導関数、積分等も含まれると理解すべきである。［従来の技術］ＥＰ−Ａ２３３５４８から、周期的に同期して液圧のプロセス曲線経過を検出することが公知である。型締（封鎖）と後加圧フェーズとの切換点制御を達成するために所定の基準が作成され、この基準が液圧経過に基づいて検査される。例えば、後加圧への切換のための圧力に１回だけ到達することや、圧力経過が過励振や圧力ピークを有していないことが検査されるが、この検査全体は工具の内圧に基づかずに行われる。しかしこの液圧に向けられた検査の欠点は、圧力が調整や機械に依存しており、評価するのが困難であることである。相応の基準も含めた後加圧時間の制御についてはそこには記載されていない。ＤＥ−Ａ３０２１９７８には、周期的に動作する機械の工具内圧経過を制御するための方法が記載されている。ここでは切換点検出のための判定基準として、工具内圧経過と液圧経過が監視される。射出フェーズから後加圧フェーズへ、および後加圧フェーズから凝固フェーズに圧力衝撃なしで切り替えるために、工具圧力の実際値が後加圧フェーズの開始目標値に達すると直ちに液圧が制御され、移行点で圧力の実際値が凝固フェーズの開始目標値として設定される。成る程このことによって、工具内圧を滑らかに移行させることができるが、調和的な連続的圧力経過は保証されない。「合成樹脂」“Kunststoffe”,Band77,１２月８７年,Carl Hanser Verlag M n chen,1232〜1236頁から、“後加圧への改善された切り換えによる射出成型時の圧力伝達”についての研究が公知である。この研究には、液圧系における圧力ピークはこれが工具に伝達されないように回避すべきであることが記載されており、ここで調整量として速度制御の枠内で時間または行程があげられている。さらに液圧変動は工具内圧および圧力自体の勾配変動につながることが示されている。しかしそこには、当業者が切換点を効果的に変化させてこの変動を発生しないようにするにはどうすればよいかは記載されていない。特許抄録ＪＰ５７−１４２３３７Ａから、閉鎖点を工具内圧検査の枠内で比較的に正確に観察する方法が公知である。閉鎖点を求めるための基準として、工具内圧の２次導関数のゼロ通過が使用される。この時点に対して工具内圧の実際値に対する目標値がセットされる。閉鎖時点で工具内圧が目標値よりも小さければ、後続のサイクルに対して後加圧レベルが高められる。閉鎖時点で内圧が目標値よりも大きければ、後続のサイクルに対して後加圧レベルが低下される。この方法の目的は、工具内圧経過の特徴的時点で所定の圧力基準値から偏差する場合に、測定時点での圧力値がサイクル毎に変化するのを低減するため後加圧レベルを適合することである。ここでは調整量は後加圧レベルである。後加圧時間の制御は行われていない。充填フェーズと後加圧フェーズとの切換時点の制御とは、この方法は関係ない。［発明の概要］従来技術から出発して本発明の課題は、この種の機械において高品質の部材を得るために、周期を最適化し、かつ監視するように構成することである。この課題は請求項１，６，１０の構成によって解決される。工具内圧経過は微分計算によって検査される。そのために１周期の種々異なるフェーズ中に、この工具内圧経過が記録される。射出フェーズと後加圧フェーズとの間の最適切換点を得ることが目的であれば、単調勾配についての曲線の検査が請求項１または６に従って行われる。単調勾配経過が生じなければ、切換点までの時間または行程（ストローク）が最適の切換点が求められるまで変化される。鋳込み開始ロックまでの最適後加圧時間を得ることが目的であれば、曲線が請求項１４に従い、後加圧終了領域での一定した降下について、すなわち曲線において隣接するポイント間に屈曲部や勾配差がないかについて検査される。後加圧時間も最適化することができる。このことによって周期時間を、品質を損なうことなしに最適化することができる。［図面の簡単な説明］図１，２は、十分な後加圧時間と過度に短い後加圧時間での工具内圧経過と液圧経過を部分結晶材料の例で示す線図、図３，４は、アモルファス材料を使用した際の図１，２の経過を示す線図、図５，６は、工具内圧経過、渦巻き路並びに切換点を求めるための、時間についての工具内圧２次導関数の経過を、切換点が最適のの場合と過度に早い場合とで示す線図、図７は、最適後加圧時間を求めるための、ブロック図の形態のフローチャート、図８は、最適切換時点を求めるためのブロック図に基づくフローチャート、図９は、プラスチック射出成形機に設けられた要素の概略図、図１０は、品質制御についての概略的フローチャート、図１１は、工具内圧の、行程についての導関数経過を図５に従って示す線図である。［有利な実施例の詳細な説明］請求の範囲（補正分）１．周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法において、ａ）型中空空間（３２）に搬送可能な材料を搬送手段（３１）により充填するステップと、ｂ）搬送された材料を圧縮するため型中空空間（３２）にさらに充填しながら圧力を付与するステップと、ｃ）型中空空間内で製品を成型する間、後加圧を付与するステップと、ｄ）圧力を減少し、製品を取り出すステップと、ｅ）前記ステップａ）からｄ）で、圧力により発生する工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を少なくとも時間（ｔ）にわたって検出するステップと、ｆ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を１次及び２次導関数を求めるため時間（ｔ）について少なくとも２回微分するステップと、ｇ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を、前記ステップｆ）で求められた導関数を用いて、少なくともステップｂ）からｃ）に相応する当該工具内圧経過の移行領域（Ｂ、Ｃ）において２次導関数の極値の存在について検査するステップと、ｈ）前記ステップｇ）で極値（Ｍａｘ（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²）が存在する場合、ステップｂ）からｃ）への移行としての切換時点（ｔum）までの時間を変化するステップと、ｉ）前記ステップａ）からｈ）を、切換時点の領域で２次導関数が極値を有しなくなるまで繰り返すステップ、とを含むことを特徴とする、工具内圧経過制御方法。２．２次導関数がほぼゼロである場合、切換時点（ｔ_um）を遅らせ、先行するステップを、切換時点の領域で２次導関数が極値を有するまで繰り返し、切換時点（ｔ_um）を、極値がちょうど発生しなくなるまでわずかに遅らせる、請求項１記載の方法。３．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を連続的に検出し、切換時点を閉制御ループで、極値がちょうど発生しない値に制御する、請求項１記載の方法。４．極値（Ｍａｘ（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²）を、機械で調整された切換時点（ｔ_um）と、後加圧フェーズ（Ｃ）において工具内圧の最初の最大値（Ｍａｘ（Ｐｗｉ））が発生する時点（ｔm）との間で検出する、請求項１記載の方法。５．ステップｂ）とｃ）との間の、機械で調整される切り換え基準として以下の基準の少なくとも１つを用い： −搬送手段が所定行程（ｓ）に達したこと −所定の時点に達したこと −所定の工具内圧に達したこと −所定の液圧に達したこと、これに基づいて方法ステップを実行する、請求項１記載の方法。６．周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法において、ａ）型中空空間（３２）に搬送可能な材料を搬送手段（３１）により充填するステップと、ｂ）搬送された材料を圧縮するため型中空空間（３２）にさらに充填しながら圧力を付与するステップと、ｃ）型中空空間内で製品を成形する間、後加圧を付与するステップと、ｄ）圧力を減少し、製品を取り出すステップと、ｅ）前記ステップａ）からｄ）で、圧力により発生する工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を少なくとも搬送手段（３１）により前進される行程（ｓ）にわたって検出するステップと、ｆ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を行程（ｓ）について１次及び２次導関数を求めるため少なくとも２回微分し、１次および２次の導関数を求めるステップと、ｇ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を、前記ステップｆ）で求められた導関数を用いて、少なくともステップｂ）からｃ）に相応する当該工具内圧経過の領域（Ｂ、Ｃ）において２次導関数の極値の存在について検査するステップと、ｈ）極値（Ｍａｘ（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²）が発生する場合、搬送手段（３１）によりステップｂ）からｃ）への切換点までに前進される行程（ｓ）を変化するステップと、ｉ）先行するステップを、切換点の領域に２次導関数が極値を有しなくなるまで繰り返すステップ、とを含むことを特徴とする、工具内圧経過制御方法。７．２次導関数がほぼゼロである場合には、搬送手段（３１）により切換時点までに前進される行程（ｓ）を短縮し、先行するステップを、切換時点の領域で２次導関数が極値を有しなくなるまで繰り返し、搬送手段（３１）により前進される行程を、ちょうど極値が発生しなくなるまでわずかに延長する、請求項６記載の方法。８．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を連続的に検出し、切換点までの行程を閉制御ループで、最大値がちょうど発生しなくなる値に制御する、請求項６記載の方法。９．機械で調整される切り換え基準として以下の基準の少なくとも１つを用い： −搬送手段が所定の行程（ｓ）に達したこと −所定の時点に達したこと −所定の工具内圧に達したこと −所定の液圧に達したこと、これに基づいて方法ステップを実行する、請求項６記載の方法。１０．周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法において、ａ）型中空空間（３２）に搬送可能な材料を搬送手段（３１）により充填するステップと、ｂ）搬送された材料を圧縮するため型中空空間（３２）にさらに充填しながら圧力を付与するステップと、ｃ）型中空空間内で製品を成形する間、後加圧を付与するステップと、ｄ）圧力を減少し、製品を取り出すステップと、ｅ）前記ステップａ）からｄ）で、圧力により発生する工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を少なくとも時間（ｔ）にわたって検出するステップと、ｆ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を時間（ｔ）について少なくとも１回微分するステップと、ｇ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を、前記ステップｆ）で求められた導関数を用いて、少なくともステップｃ）からｄ）に相応する領域（Ｃ、Ｄ）において当該工具内圧経過の一定の勾配の存在について検査するステップと、ｈ）前記ステップｇ）で一定の下降経過が存在しない場合、時間（ｔn）をステップｃ）からｄ）への移行点まで変化するステップと、ｉ）前記ステップａ）からｈ）を、前記ステップｆ）で一定の下降経過が得られるまで繰り返すステップ、とを含むことを特徴とする、工具内圧経過制御方法。１１．ステップｇ）で、少なくとも１つのポイントを、ステップｃ）とｄ）に相応する工具内圧（Ｐｗｉ）経過の領域（Ｃ、Ｄ）の多数のポイントから選択し、各ポイントの前後の領域（Ｂ１，Ｂ２）で一定の勾配が存在していないかどうかについて検査し、一定の勾配が存在していなければ、ステップｂ）とｃ）との間の移行点から測定した後加圧時間（ｔn）を延長し、先行するステップを、一定の勾配が検出されるまで繰り返す、請求項１０記載の方法。１２．ステップｇ）で、ステップｃ）とｄ）に相応する工具内圧経過（Ｐｗｉ）の領域（Ｃ，Ｄ）にある多数のポイントを選択し、各ポイントの前後の領域で、一定の勾配が存在していないかどうかについて検査し、一定の勾配が存在する場合には、ステップｂ）とｃ）との移行点から測定した後加圧時間（ｔn）を短縮し、先行するステップを、一定の勾配が検出されなくなるまで繰り返し、後加圧時間（ｔｎ）を、ちょうど一定の勾配が存在するまでわずかに延長する、請求項１０記載の方法。１３．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を連続的に検出し、後加圧時間（ｔｎ）を閉ループ制御で、一定の勾配がちょうどまだ発生する値に制御する、請求項１０記載の方法。１４．ステップｇ）による検査を、工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を１回、時間（ｔ）について微分することによって行い、ポイント（ｔｎ）の前の領域（Ｂ１）における微分曲線の値（Ｓ１）と、ポイントの後の領域（Ｂ２）における微分曲線の値（Ｓ２）とを検出し、ポイント前の値（Ｓ１）をポイント後の値（Ｓ２）により割り算した商が約１であるか否かを検査する、請求項１０記載の方法。１５．ステップｇ）による検査に対する出発点としてデジタル信号“後加圧終了”（１０）を用いる、請求項１０記載の方法。１６．ステップｇ）による検査に対する出発点として、液圧（Ｐｈｙ）が高いレベル（Ｐ１）から低いレベル（Ｐ２）へ降下する時点に基づいて検査する、請求項１０記載の方法。１７．後加圧時間（ｔｎ）を制御式 Δｔ＝−（Ｓ１／Ｓ２−目標値）×増幅係数に従って制御する、請求項１０記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ギールト、ミハエル、マンフレットドイツ連邦共和国、Ｄ−52064 アーヘン、アンナシュトラーセ 17 (72)発明者フート、ヨアヒムドイツ連邦共和国、Ｄ−42655 ゾリンゲン、クレメンス−ホルン−シュトラーセ 24

Claims

【特許請求の範囲】１．周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法において、ａ）型中空空間（３２）に搬送可能な材料を搬送手段（３１）により充填するステップと、ｂ）搬送された材料を圧縮するため型中空空間（３２）にさらに充填しながら圧力を付与するステップと、ｃ）型中空空間内で製品を成形する間、後加圧を付与するステップと、ｄ）圧力を減少し、製品を取り出すステップと、ｅ）前記ステップａ）からｄ）で、圧力により発生する工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を少なくとも時間（ｔ）にわたって検出するステップと、ｆ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を時間（ｔ）について少なくとも１回微分するステップと、ｇ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を、前記ステップｆ）で求められた導関数を用いて、少なくともステップｂ）からｃ）に相応する領域（Ｂ、Ｃ）において当該工具内圧経過の単調増加の存在について検査するステップと、ｈ）前記ステップｇ）で単調上昇経過が存在しない場合、時間（ｔｕｍ）をステップｂ）からｃ）への移行点まで変化するステップと、ｉ）前記ステップａ）からｈ）を、前記ステップｆ）で単調上昇経過が得られるまで繰り返すステップ、とを含むことを特徴とする、工具内圧経過制御方法。２．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過をステップｆ）で少なくとも２回、時間（ｔ）について微分し、２次導関数を求め、前記ステップｂ）とｃ）に相応する、工具内圧（Ｐｗｉ）経過の領域（Ｂ、Ｃ）で２次導関数の極値を検出し、極値（Ｍａｘ（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²）が発生する場合には、切換時点（ｔ_um）をステップｂ）とｃ）との間で変化させ、先行するステップを、切換時点の領域で２次導関数が極値を有しなくなるまで繰り返す、請求項１記載の方法。３．２次導関数がほぼゼロである場合、切換時点（ｔ_um）を遅らせ、先行するステップを、切換時点の領域で２次導関数が極値を有するまで繰り返し、切換時点（ｔ_um）を、極値がちょうど発生しなくなるまでわずかに遅らせる、請求項２記載の方法。４．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を連続的に検出し、切換時点を閉制御ループで、極値がちょうど発生しない値に制御する、請求項２記載の方法。５．極値（Ｍａｘ（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²）を、機械で調整された切換時点（ｔ_um）と、後加圧フェーズ（Ｃ）において工具内圧の最初の最大値（Ｍａｘ（Ｐｗｉ））が発生する時点（ｔm）との間で検出する、請求項２記載の方法。６．ステップｂ）とｃ）との間の、機械で調整される切り換え基準として以下の基準の少なくとも１つを用い： −搬送手段が所定行程（ｓ）に達したこと −所定の時点に達したこと −所定の工具内圧に達したこと −所定の液圧に達したこと、これに基づいて方法ステップを実行する、請求項１記載の方法。７．方法ステップをプラスチック射出成形機で実行し、ステップａ）とｂ）は速度制御し、ステップｃ）とｄ）は圧力制御する、請求項１記載の方法。８．周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法において、ａ）型中空空間（３２）に搬送可能な材料を搬送手段（３１）により充填するステップと、ｂ）搬送された材料を圧縮するため型中空空間（３２）にさらに充填しながら圧力を付与するステップと、ｃ）型中空空間内で製品を成形する間、後加圧を付与するステップと、ｄ）圧力を減少し、製品を取り出すステップと、ｅ）前記ステップａ）からｄ）で、圧力により発生する工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を少なくとも搬送手段（３１）により前進される行程（ｓ）にわたって検出するステップと、ｆ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を行程（ｓ）について微分するステップと、ｇ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を、前記ステップｆ）で求められた導関数を用いて、少なくともステップｂ）からｃ）に相応する領域（Ｂ、Ｃ）において当該工具内圧経過の単調増加の存在について検査するステップと、ｈ）前記ステップｇ）で単調上昇経過が存在しない場合、行程（ｓ）をステップｂ）からｃ）への移行点まで変化するステップと、ｉ）前記ステップａ）からｈ）を、前記ステップｆ）で単調上昇経過が得られるまで繰り返すステップ、とを含むことを特徴とする、工具内圧経過制御方法。９．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過をステップｆ）で少なくとも２回、時間（ｔ）について微分して、２次導関数を求め、前記ステップｂ）とｃ）に相応する、工具内圧（Ｐｗｉ）経過の領域（Ｂ、Ｃ）で２次導関数の極値を検出し、極値（Ｍａｘ（ｄＰｗｉ／ｄｔ）²）が発生する場合には、ステップｂ）とｃ）との間の切換時点までに搬送手段（３１）により前進される行程（ｓ）を変化させ、先行するステップを、切換時点の領域で２次導関数が極値を有しなくなるまで繰り返す、請求項８記載の方法。１０．２次導関数がほぼゼロである場合には、搬送手段（３１）により切換時点までに前進される行程（ｓ）を短縮し、先行するステップを、切換時点の領域で２次導関数が極値を有しなくなるまで繰り返し、搬送手段（３１）により前進される行程を、ちょうど極値が発生しなくなるまでわずかに延長する、請求項９記載の方法。１１．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を連続的に検出し、切換点までの行程を閉制御ループで、最大値がちょうど発生しなくなる値に制御する、請求項９記載の方法。１２．機械で調整される切り換え基準として以下の基準の少なくとも１つを用い： −搬送手段が所定の行程（ｓ）に達したこと −所定の時点に達したこと −所定の工具内圧に達したこと −所定の液圧に達したこと、これに基づいて方法ステップを実行する、請求項８記載の方法。１３．方法ステップをプラスチック射出成形機で実行し、ステップａ）とｂ）を速度制御し、ステップｃ）とｄ）を圧力制御する、請求項８記載の方法。１４．周期的に動作する機械の工具内圧経過制御方法において、ａ）型中空空間（３２）に搬送可能な材料を搬送手段（３１）により充填するステップと、ｂ）搬送された材料を圧縮するため型中空空間（３２）にさらに充填しながら圧力を付与するステップと、ｃ）型中空空間内で製品を成形する間、後加圧を付与するステップと、ｄ）圧力を減少し、製品を取り出すステップと、ｅ）前記ステップａ）からｄ）で、圧力により発生する工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を少なくとも時間（ｔ）にわたって検出するステップと、ｆ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を時間（ｔ）について少なくとも１回微分するステップと、ｇ）工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を、前記ステップｆ）で求められた導関数を用いて、少なくともステップｃ）からｄ）に相応する領域（Ｃ、Ｄ）において当該工具内圧経過の一定の勾配の存在について検査するステップと、ｈ）前記ステップｇ）で一定の下降経過が存在しない場合、時間（ｔn）をステップｃ）からｄ）への移行点まで変化するステップと、ｉ）前記ステップａ）からｈ）を、前記ステップｆ）で一定の下降経過が得られるまで繰り返すステップ、とを含むことを特徴とする、工具内圧経過制御方法。１５．ステップｇ）で、少なくとも１つのポイントを、ステップｃ）とｄ）に相応する工具内圧（Ｐｗｉ）経過の領域（Ｃ、Ｄ）の多数のポイントから選択し、各ポイントの前後の領域（Ｂ１，Ｂ２）で一定の勾配が存在していないかどうかについて検査し、一定の勾配が存在していなければ、ステップｂ）とｃ）との間の移行点から測定した後加圧時間（ｔn）を延長し、先行するステップを、一定の勾配が検出されるまで繰り返す、請求項１４記載の方法。１６．ステップｇ）で、ステップｃ）とｄ）に相応する工具内圧経過（Ｐｗｉ）の領域（Ｃ、Ｄ）にある多数のポイントを選択し、各ポイントの前後の領域で、一定の勾配が存在していないかどうかについて検査し、一定の勾配が存在する場合には、ステップｂ）とｃ）との移行点から測定した後加圧時間（ｔn）を短縮し、先行するステップを、一定の勾配が検出されなくなるまで繰り返し、後加圧時間（ｔｎ）を、ちょうど一定の勾配が存在するまでわずかに延長する、請求項１４記載の方法。１７．工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を連続的に検出し、後加圧時間（ｔｎ）を閉ループ制御で、一定の勾配がちょうどまだ発生する値に制御する、請求項１４記載の方法。１８．ステップｇ）による検査を、工具内圧（Ｐｗｉ）の経過を１回、時間（ｔ）について微分することによって行い、ポイント（ｔｎ）の前の領域（Ｂ１）における微分曲線の値（Ｓ１）と、ポイントの後の領域（Ｂ２）における微分曲線の値（Ｓ２）とを検出し、ポイント前の値（Ｓ１）をポイント後の値（Ｓ２）により割り算した商が約１であるか否かを検査する、請求項１４記載の方法。１９．ステップｇ）による検査に対する出発点としてデジタル信号“後加圧終了”（１０）を用いる、請求項１４記載の方法。２０．ステップｇ）による検査に対する出発点として、液圧（Ｐｈｙ）が高いレベル（Ｐ１）から低いレベル（Ｐ２）へ降下する時点に基づいて検査する、請求項１４記載の方法。２１．後加圧時間（ｔｎ）を制御式 Δｔ＝−（Ｓ１／Ｓ２−目標値）×増幅係数に従って制御する、請求項１４記載の方法。２２．方法ステップをプラスチック射出成形機で実行し、ステップａ）とｂ）を速度制御し、ステップｃ）とｄ）を圧力制御する、請求項１４記載の方法。