JPS6324452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、射出成形の自動制御方法及び装置に
関する。くわしくは、射出成形においてシヨツト
毎の寸法バラツキを自動的に補正し、バラツキの
少ない成形品を得るための射出成形の自動制御方
法及び装置である。

射出成形は典型的なバツチプロセスであり、シ
ヨツト間のバラツキ、特に成形品の寸法バラツキ
を押えることが製造技術上、非常に重要な問題で
ある。このために、成形機、金型、成形条件、成
形材料などから多様なアプローチがなされてお
り、それなりの成果を収めている。

特に成形条件においては、条件の絶対値をバラ
ツキの小さい所へ設定することもさることなが
ら、一たん設定した成形条件が成形機内外の諸要
因によつて変動しないよう、実行値を検出し、条
件へフイードバツクして補正するいわゆるクロー
ズドループ制御が試みられている。

又、あらかじめ成形品の品質と成形条件との間
の相関関係を知つておき、成形品の特性ないしは
その代用値を測定し、その関数関係にしたがつ
て、成形条件を変えると言う、アダプテイブ制御
も一部では試みられている。

従来行なわれていたクローズドループ制御は検
出している実行値の項目や、タイミングが適正で
なかつたり、フイードバツクさせる条件設定部の
応答速度が遅れたりするため、必ずしも十分な再
現性を得ることが出来ない。特に射出成形の場合
は、成形品品質に寄与する条件が非常に多く、し
かも条件同士が微妙に干渉しながら成形品に影響
を与えるため、限られた数の条件をクローズドル
ープ制御しても成形品のバラツキを減少させるこ
とは非常にむずかしい。

一方、従来行なわれてきたアダプテイブ制御
は、成形中に成形品品質又はそれに代わる値を測
定することがむずかしい上、成形条件と成形品品
質との関数関係が極めてせまい範囲でしか成立し
ない事が多いため、実効をあげている例は少な
い。又、クローズドループ制御と同じように条件
量が極めて多いこともアダプテイブ制御を困難に
している。

本発明は、一種のアダプテイブ制御であり、成
形品品質の代表値として、ゲートシール時のキヤ
ビテイ内圧力を採用した。ゲートシール時のキヤ
ビテイ内圧力は、あらかじめ設定された基準値と
比較され、保圧時の射出成形機の油圧にフイード
バツクされる。

すなわち、測定されたゲートシール時のキヤビ
テイ内圧力が設定値より大きい場合は保圧工程
で、油圧バルブを開き方向に調整し加圧力を大き
くする。小さい場合はその逆の調整を行なうよう
にする。本発明では、ゲートシール時に実行値を
検出しているため制御は次のシヨツト以後に行な
われる。

ゲートシール時のキヤビテイ内圧力を検出する
ことが必要となるが、その１例として本発明では
キヤビテイ内圧力の変化から、ゲートシール時間
を検出し、この時のキヤビテイ内圧力を測定する
方法を採つている。すなわち、キヤビテイ内圧力
が最大値をとつた後減少してゆく時、この経時減
少率が加速傾向（すなわち、時間が経つにしたが
つて減少率が大きくなる）から、減少傾向（時間
が経つにしたがつて減少率が小さくなる）に変化
する時点がゲートシールに相当することを利用
し、この時の圧力を検出し、保圧力を調整するよ
うにしたものである。

これを更に具体的に説明すると次のようであ
る。

従来、ゲートシール時を知るためには、重量法
が用いられてきた。すなわち、冷却時間ｔを変え
て成形を行ない、各成形品の重量Wtを求め、第
１図のようにプロツトし、冷却時間による重量変
化が急激に小さくなる点、すなわち、第１図Ｘを
もつてゲートシールとし、これに対応する冷却時
間t_xをもつてゲートシール時としている。

この方式ではゲートシール時を測定するために
何回か（通常20シヨツト以上）成形してみる必要
があるため、手軽に測定出来ない上、重量を測定
する必要があるため、シヨツト毎にゲートシール
が完了しているかどうかを知つて自動制御に役立
てることは出来ない。そこで本発明では冷却工程
におけるキヤビテイ内の圧力の変化からゲートシ
ール時を知る方法を採用したものである。すなわ
ち、第２図は、一般的な射出成形におけるキヤビ
テイ内圧力の経時変化を示している。第２図にお
いてt₀は樹脂充填（すなわち射出）の開始時点で
あり、t₁は樹脂充填工程から保圧工程に切替えら
れる点である。たゞし、いずれの点でも第２図で
は油圧回路に指示信号が発せられる時点を示して
いるため、キヤビテイ内圧の変化はおくれてい
る。

保圧工程で、キヤビテイ内圧が最大値を示す点
（第２図t_n）以後のキヤビテイ内圧の経時変化と
ゲートシールの関係を慎重に検討した所、ゲート
シール前とゲートシール後ではキヤビテイ内圧の
変化の状態に差があることを見出した。即ち、第
２図において、はじめのうちは、圧力の変化が上
に凸（キヤビテイ内圧力の減少が加速傾向にあ
る）の変化をするが、ある時間を経ると下に凸
（キヤビテイ内圧力の減少が減速傾向になる）に
なる。この加速傾向から減速傾向への転移点（第
２図ｘ）が従来法で求めたゲートシール時間と極
めて良く一致する。この理由については良く分か
らないが、次のような事が考えられる。

保圧工程において、時間が経つにしたがつてキ
ヤビテイ内圧力が減少するのはキヤビテイ内の溶
融樹脂が冷却固化することにより、収縮し、キヤ
ビテイ内の圧力が下がることゝ、成形機からの油
圧がゲートを通してキヤビテイに伝播する経路が
樹脂の冷却固化にしたがつて圧力損失が大きくな
るためである。又ゲートシールによつて、成形機
の圧力が遮断され、キヤビテイ内圧力の低下要素
の１つがなくなるためキヤビテイ内圧力の減少挙
動に変化がおこるものと考えられる。

以上のようなことから本発明ではキヤビテイ内
圧力を第２図のように連続記録し、それから求め
る方法を採用した。

しかし、精度良く、簡単に、確実にゲートシー
ル時間を測定しようとするには、圧力信号を微分
すると良い。第３図は、第２図の圧力変化を１度
微分したものであるが、ゲートシール時点Ｘは変
曲点としてあらわれるため、大変分かりやすくな
る。

又第４図は第２図の圧力信号を２回微分したも
のである。今度はゲートシール時点Ｘは、値が零
となる。

以上何れにしても本発明は射出成形の最大保圧
力到達後のキヤビテイ内圧の経時減少率が加速傾
向から減速傾向に変化する時点をもつて、ゲート
シール時としてその時点でのキヤビテイ内圧力が
一定となるように射出成形機の保圧力を制御する
ことを特徴とするもので、これを実施するための
射出成形の自動制御装置として保圧時のキヤビテ
イ内圧力を経時的に測定できる測定装置と、該測
定装置で検出された圧力信号を２回微分するため
の直列に配置された２つの微分回路と、該微分回
路で前記圧力信号を２回微分した信号が零になつ
た時にキヤビテイ内圧を取り込むゲート回路と、
該ゲート回路が取り入れた信号を予め設定された
信号と比較する比較器と、該比較器による比較結
果により設定値より大きい場合は、減圧方向、小
さい場合は加圧方向に成形機の保圧力を調整する
制御装置とで構成されたものを用いることを特徴
とするものであつてバラツキの少ない成形品をう
ることができるという特徴がある。

以下第５図に示す実施例にしたがつて、本発明
を更に説明する。

第５図において、１は射出成形機、２は金型、
３は金型２のキヤビテイ、４はそのゲートであ
る。５は金型２に取付けられた圧力センサーであ
り、キヤビテイ内の樹脂圧力を検出出来るように
なつている。Ａは圧力信号用のアンプである。
D₁，D₂は各々微分回路であり、直列に結線され
ているから、圧力信号は２回微分される。

素子８はNOT素子であり、入力信号がゼロに
なつた時に所定の電圧を出力する。９はサイリス
タのようなゲート素子であり、そのゲートＧに所
定の電圧が加わると方向より方向に通電す
る。このため、圧力信号の２回微分値が零になつ
た時、ゲート回路が開き、圧力信号が比較器Ｂに
取り込まれる。

Ｂは比較器であり、圧力信号の２回微分値が零
になつた時に取り込まれるキヤビテイ内圧力と、
電源Ｅと可変抵抗Ｒによりなつている 基準信号設定回路１１の信号とを比較する。

比較器による圧力信号と、基準信号との比較結
果は、メモリー部Ｍにストアされ、成形機のシー
ケンス部Ｃからの指示にしたがい保圧時に、油圧
回路の圧力調整弁１０にフイードされ、保圧時に
シリンダ１２の油圧を調整出来るようになつてい
る。

すなわち、圧力信号と基準信号とを比較して、
圧力信号の方が大きい時は、シリンダ圧力を下げ
る方向に、逆の場合にはシリンダ圧力を上げる方
向に各々比例的に調整される。

第５図のような回路でまず、キヤビテイ内圧力
信号の経時変化の２回微分値が零となる時点は、
ゲートのシール時点であるから、ゲート回路が開
いて、比較器Ｂに取り込まれるのは、ゲートシー
ル時のキヤビテイ内圧力である。この信号を基準
信号と比較して保圧時のシリンダ１２の圧力を補
正するから、ゲートシール時の圧力は基準信号に
対応する値に自動的に調整され一定になる。

なお、第５図ではゲートシール時の圧力を１シ
ヨツト毎に単純に次のシヨツトにフイードバツク
する例を示しているが、ハンチングを防ぐなどの
理由で設定値の上下に一定巾に不感帯を設けると
か、数シヨツト分の信号をストアし、平均値をフ
イードバツクするなど通常の自動制御に使われて
いる制御性能の改良手段を併用しても良いことは
言うまでもない。又第５図において、６は油圧シ
リンダ１２の圧力計、７はスクリユー位置センサ
ーを示す。

本発明の簡単な制御方法ないしは装置により、
成形品形状、金型形式、成形条件、成形材料など
による例外がなく、成形品のバラツキを減少する
ことが可能になる。従つて、日間又は季節による
外気温のような外乱や、圧力、温度など成形条件
のバラツキによる成形品の品質バラツキを大巾に
減少出来る。

特に本発明は、アダプテイブ制御であり、高い
制御能力を有していて、適応性が広いため、制御
のための諸定数を決めるなどの準備をほとんど必
要としないため、立上り性が良く。稼動率が高い
のも大きな効果である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のゲートシール時間の測定方法を
説明するため、冷却時間と、成形品重量との関係
の一例を示したものである。第２図は射出成形に
おける、キヤビテイ内圧力の経時変化率を示した
ものである。第３図は射出成形における、キヤビ
テイ内圧力の経時変化の微分値の例、すなわち、
第２図の微分値をグラフにしたものである。第４
図は射出成形における、キヤビテイ内圧力の経時
変化を２回微分した値の例、すなわち、第３図を
さらに微分したものである。第５図は本発明の自
動制御装置を示している。 １……射出成形機、２……金型、３……キヤビ
テイ、４……ゲート、５……圧力センサー、６…
…油圧シリンダ１２の圧力計、７……スクリユー
位置センサー、Ｃ……成形機シーケンス、１０…
…油圧調整弁、１２……成形機の油圧シリンダ、
Ａ……圧力信号アンプ、D₁，D₂，……微分回路、
Ｂ……比較器、Ｍ……メモリー、８……NOT素
子、９……ゲート素子、Ｇ……サイリスト９のゲ
ート、１１……基準信号設定装置、Ｒ……基準信
号設定装置の可変抵抗器、Ｅ……基準信号設定装
置の電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保圧時のキヤビテイ内圧を経時的に測定でき
   る測定装置で測定されたゲートシール時のキヤビ
   テイ内圧力が予め設定された基準値より大きい場
   合は射出シリンダー圧力を小さくする方向に、又
   小さい場合は大となる方向に調整してゲートシー
   ル時のキヤビテイ内圧力を一定となるように射出
   成形機の保圧力を制御することを特徴とする射出
   成形における自動制御方法。 ２ 射出成形の最大保圧力到達後のキヤビテイ内
   圧の経時減少率が加速傾向から減速傾向に変化す
   る時点をもつてゲートシール時としてその時点で
   のキヤビテイ内圧が一定となるように射出成形機
   の保圧力を制御することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の射出成形の自動制御方法。 ３ 保圧時のキヤビテイ内圧力を経時的に測定で
   きる測定装置と、該測定装置で検出された圧力信
   号を２回微分するための直列に配置された２つの
   微分回路と、該微分回路で前記圧力信号を２回微
   分した信号が零になつた時にキヤビテイ内圧を取
   り込むゲート回路と、該ゲート回路が取り入れた
   信号を予め設定された信号と比較する比較器と、
   該比較器による比較結果により設定値より大きい
   場合は減圧方向、小さい場合は加圧方向に成形機
   の保圧力を調整する制御装置とよりなる射出成形
   の自動制御装置。