JPS6382723A - 射出成形機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は成形金型の昇温過程で成形を行うに際しての射
出成形機の制御方法に関する。

〔背景及びその間厘点〕

一般に、射出成形機では成形金型に溶融樹脂を射出充填
して成形を行っており、成形する樹脂の８ｉ類によって
当該成形金型は例えば８０〜１２０℃程度に温調される
。

ところで、成形金型の温調器を作動させた時点から安定
成形を行う定温に達するまではある程度の時間（例えば
３０分程度）がかかる。また、この定温に達しない昇温
過程で成形を行った場合には金型内での流動抵抗が大き
くなり、成形品はシジートシタット、ウェルドライン、
ランナ部のパリ等の発生によって不良品となる。

このため、従来は成形金型が定温に達するまでは成形を
行うことができず、昇温過程での無駄なエネルギ消費と
昇温時間内は稼働できないことに基づく稼働率の低下、
さらには生産性低下を来す開運かあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した背景に基づく問題点を解決した射出成
形機における新規な制御方法の提供を目的とするもので
、以下に示す制御方法によって達成される。

即ち、本発明に係る射出成形機の制御方法は安定成形を
行う定温に達するまでの成形金型（１）の昇温過程で、
各成形サイクルにおける昇温によって変化する物理量、
例えばスクリュ（２）の最前進位置を検出し、この検出
結果により、次の成形サイクルにおける当該最前進位置
を可変する制御手段の制御量である充填圧力を補正する
ようにしたことを特徴とする。

〔作　　用〕

次に、本発明の作用について説明する。

本発明は成形金型における不安定な昇温過程において成
形を行うものである。

したがって、本発明方法では、まず、昇温によって変化
する物理量、例えば成形条件に最も大きく影響するスク
リュ（２）の最前進位置を検出する。

この位置は成形金型（１）に射出充填される樹脂の流動
抵抗によって最も大きく影響されるもので、例えば成形
金型（１）の温度が低いときは流動抵抗も大きい。しか
し、昇温とともに流動抵抗は徐々に小さくなり、最前進
位置は温度の低いときの位置よりも前方になる。つまり
、射出ストロークは長くなる。

よって、この最前進位置を検出し、その位置が比較的前
方になった場合には、この最前進位置を可変する制御手
段の制御量、例えば流動抵抗に抗する充填圧力を小さく
するように補正して成形を行い、これにより過充填を排
して良品を得ることができるようにした。

〔実　施　例〕

以下には本考案に係る好適な実施例を図面に基づき詳細
に説明する。第１図は本発明方法を実施する制御系のブ
ロック回路を含む射出成形機の断面側面図、第２図は同
成形機における時間対成形金型の温度及び充填圧力の関
係を示す特性図である。

まず、本発明方法の理解を助けるため、第１図に示す射
出成形機（工０）の概略構成について説明する。

（１１）は射出成形機本体であり、加熱筒（１２）内に
スクリュ（２）を内挿するとともに、このスクリュ（２
）の後端は射出シリンダ（１３）内の射出ラム（１４）
に結合する。よって、スクリュ（２）は当該射出シリン
ダ（１３）によって前進せしめられるとともに、当該シ
リンダ（１３）の後端に設けたオイルモータ（１５）に
よって回転せしめられる公知の成形機本体を構成する。

また、（１）は加熱筒（１２）先端の射出ノズル（１６
）に圧接して溶融樹脂の充填を受ける成形金型であり、
温調器によって所定の温度に加温せしめられる。

なお、かかる金型（１）も固定型（１ａ）と可動型（ｌ
ｂ）からなる公知の金型で構成できる。

一方、（２０）は制御系を示す。まず、（２１）はコン
ピュータ機能をもつ中央コントローラである。（２２）
はスクリュ（２）の位置を検出する位置検出器であって
、この検出情報は中央コントローラ（２１）に入力する
。

また、中央コントローラ（２１）には充填圧力設定器（
２３）、保圧設定器（２４）、充填圧上限設定器（２５
）、保圧上限設定器（２６）、充填圧補正量設定器（２
７）、保圧補正量設定器（２ｇ）、モニタ上限位置設定
器（２９）、モニタ下限位置設定器（３０）を接続する
。なお、その他、図示なき射出速度設定器、速度制御領
域から圧力制御領域へ切換える速度圧力切換位置設定器
、保圧時間設定器、計量停止位置設定器等の必要な各種
設定器が接続される。

さらに、（３１）は射出シリンダ（１３）に接続した作
動油制御回路であり、シリンダ（１３）の油室に供給さ
れる油圧源（３２）からの圧油の制御を行うもので、前
記コントローラ（２１）からの流量指令信号、圧力指令
信号によって制御される。なお、（３３）は作動油制御
装置（３■）に接続したオイルタンクを示す。

次に、本制御方法を含む成形機の全稼働状態における制
御について第１図及び第２図を参照して説明する。なお
、本実施例では （イ）金型の昇温又は降温時に変化する物理量→スクリ
ュの最前進位置、 （ロ）（イ）における最前進位置のモニタ範囲一上限値
（ＭＬ）、下限値（Ｍ２）で設定された範囲、（ハ）金
型の昇温又は降温時におけるスクリュの最前進位置を可
変する制御手段の制御量−充填圧力、 （ニ）金型の定温時に成形品質に影響を及ぼす物理量−
スクリュの最前進位置、 （ホ）（ニ）における最前進位置のモニタ範囲一上限値
（Ｍり、下限値（Ｍ２）で設定された範囲（へ）金型の
定温時におけるスクリュの最前進位置を可変する制御手
段の制御量→保圧力、を例示するが、本要旨を逸脱しな
い物理量及び制御量を任意に選定して実施できることは
いうまでもない。

まず、第１図において充填圧設定器（２３）には金型定
温時に必要な射出速度を維持する充填圧力（Ｐｌ）を設
定する。なお、この充填圧力（Ｐｌ）の設定は高すぎる
と速度圧力切換時に圧力のオーバシュートにより成形品
に過充填、パリ等が発生しやすくなるため、射出速度を
維持できる範囲で低めに設定する。保圧設定器（２４）
には金型定温時において金型（１）のキャビティ内に充
填された溶融樹脂の冷却収縮を補うため、スクリュ（２
）の前方に残留した樹脂をキャビティ内へ送り込む必要
な保圧力（Ｐｌ）を設定する。充填圧上限設定器（２５
）には成形可能な最低温度状態にある樹脂を所定の射出
速度で充填するための必要な充填圧力（Ｌｌ）を設定す
る。

保圧上限設定器（２６）には金型定温時において成形不
良を発生させずに使用可能な最高保圧力（Ｌ２）を設定
する。充填圧補正量設定器（２７）には金型昇温時にス
クリュ（２）の最前進位置がモニタ範囲の許容範囲から
外れた場合に次の成形サイクルにおいて充填圧力の指令
値を増減補正するための補正量（ｐＨ）を設定する。保
圧補正量設定器（２８）には金型定温時にスクリュ（２
）の最前進位置がモニタ範囲の許容範囲を外れた場合に
次のサイクルにおいて保圧力の指令値を増減補正するた
めの補正ｆｆ１（Ｐ２１）を設定する。モニタ上限位置
設定器（２９）には良品を成形できるスクリュ（２）の
最前進位置の上限値（ｉｒｉ進限位置）（ＭＩ）を設定
する。モニタ下限位置設定器（３０）には良品を成形で
きるスクリュ（２）の最前進位置の下限値（後退限位置
ＸＭ２）を設定する。

以上の各設定器の設定後に成形が行われる。なお、成形
は第１図に示すように■金型の昇温過程における成形、
■金型の定温領域における成形、■金型の降温過程にお
ける成形に分かれる。

最初に本発明方法を用いた金型の昇温過程における成形
について説明する。

まず、金型の温調器を作動させる。これにより、金型（
１）内には温調された熱媒体が循環し、金型（１）の温
度は上昇を開始する。そして、金型（１）の温度が成形
可能な最低温度に達したなら、その温度に対応して予め
設定した初期条件、例えば低温状態より高い充填圧力で
運転を開始する。なお、この成形可能な最低温度は予め
実際の成形によって良品を得ることかできる最低温度に
設定される。また、成形金型によっては次のように自動
運転を行ってもよい。つまり、金型（１）が成形可能な
最低温度に達したなら自動運転に移行し、中央コントロ
ーラ（２１）から充填圧設定器（２３）に設定された充
填圧制御装置（３１）に付与する。これにより、スクリ
ュ（２）は所定の射出速度で射出充填しようとするが金
型温度が低い場合には、金型内の流動抵抗が大きいため
、定温時の充填圧力（Ｐｌ）では射出速度を維持できな
い。この結果、充填時にゲートシール（ゲートが塞がる
現象）が生じ、成形品はショートショットになる。この
場合、スクリュ（２）の最前進位置も設定された所定の
モニタ範囲に達していないので、その成形品は不良品と
して処理される。

一方、上記スクリュ（２）の最前進位置は位置検出器（
２２）によって検出され、この検出結果とモニタ範囲が
比較される。この場合、検出結果はモニタ範囲の下限値
（Ｍｌ）に達していないため、次の成形サイクルの充填
圧指令値を充填圧力（Ｐｌ）十補正量（ｐＨ）となるよ
うに補正する。この補正は検出結果がモニタ範囲の許容
範囲に入るまで繰り返して行われる。この結果、補正さ
れた次の成形サイクルから良品を得ることができる。な
お、実施例におけるモニタ範囲による補正は既に本出願
人が特願昭６１−１２４１４８号（射出成形機の制御方
法）で提案している方法を利用できる。これによれば、
モニタ範囲から外れる回数が連続して所定回数になった
とき補正を行うようにしたもので、突発的な外乱と経時
的な変化とを区別することができ、的確な補正を行うこ
とができる。

また、金型の温度が徐々に上昇し、金型内の流動抵抗が
小さくなった場合には充填圧力が高すぎて成形品に過充
填、パリ等の成形不良を生じる。この場合にはスクリュ
（２）の最前進位置の検出結果がモニタ範囲の許容範囲
を越えるので逆に次の成形サイクルにおける充填圧力を
（ＰＬ）−（ｐＨ）として設定する。

この補正は各成形サイクルにおいて同様に行われる。

このように、金型の昇温過程では昇温に伴って充填圧力
の指令値を補正しながら定温に達するまで成形を行う。

なお、金型温度が定温に達するとそれ以降の充填圧力は
設定値である（Ｐｌ）に安定する。

次に、金型の定温領域における成形について説明する。

定温領域では充填圧力が成形品質に及、ぼす影響はごく
僅かであり、成形品質に最も影響を与える因子は保圧力
となる。

即ち、定温領域においても気温の変化や作動油温度の変
化等によりスクリュ（２）の最前進位置がモニタ範囲を
超えた場合にはパリや過充填を生じ、逆にモニタ範囲に
達しない場合にはショートショットになる。また、当該
最前進位置に最も影響する制御量は保圧力であるため、
スクリュ（２）の最前進位置は当該保圧力を高く設定す
ると前方へ移り、逆に低く設定すると後方へ移る。

このため、金型温度が設定した定温に達した後もスクリ
ュ（２）の最前進位置をモニタし、当該最前進位置の検
出結果がモニタ範囲の許容範囲から外れた場合には保圧
力（Ｐ２）に対して前記補正量（Ｐ２１）を加減（（Ｐ
２）±（Ｐ２１））　して次の成形サイクルにおける保
圧力指令値の大きさを増減補正する。この補正は検出結
果がモニタ範囲に入るまで繰り返して行われ、経時的に
変化する外乱に対し良品を得るように補正する。

ところで、この際に補正された指令値が前記最高保圧力
（Ｌ２）を超えた場合には材料切れ、スクリュ（２）の
破損等の異常が考えられるので安全のため運転を停止す
る。

以上、定温領域では所定ショツト数又は所定時間内の成
形を行う。

次に、金型の降温過程における成形について説明する。

降温過程では前記昇温過程と同様に制御が行われるよう
に制御系を切換え、スクリュ（２）の最前進位置をモニ
タすることによって充填圧力を補正する。なお、当該制
御系の切換えと同時に金型における温調器の作動を停止
する。

降温過程では金型温度が徐々に下降を開始し、これに伴
って金型内の流動抵抗が増加する。このため、前記昇温
過程とは逆になってスクリュ（２）の最前進位置の検出
結果がモニタ範囲の許容範囲から外れると充填圧力設定
器（２３）の充填圧力（ｐｔ）に対して充填圧力上限設
定器（２７）からの補正量（ｐＨ）を加算（（ＰＩ）　
＋　（ｐＨ））　ｊ、て次の成形サイクルにおける充填
圧力を増加補正する。この補正は検出結果がモニタ範囲
に入るまで繰り返して行われる。

このように、金型の温調器の作動を停止した後も金型の
温度降下に対して充填圧力の補正を行い、成形を続行す
る。なお、この際に充填圧力の指令値が充填圧力上限設
定器に設定された充填圧力（Ｌｌ）に達したなら、その
時点で運転を停止し、成形を完了させる。この理由は金
型が低温になり、成形が不可能になったにもかかわらず
金型に高圧の充填圧力を作用させた場合には、ランナに
パリを生じたり、或は金型が開いたり、破損したりする
虞れがあるためであり、これは係る運転の停止によって
有効に防止される。

よって、本射出成形機（１０）によって金型の温調器を
作動させ、成、形可能な昇温過程から本来の安定成形を
行うことができる定温領域、さらに温調器の作動を停止
させた後の降温過程にわたって成形が可能となる。

以上、実施例について詳細に説明したが本発明はこのよ
うな実施例に限定されるものではない。

例えば、制御要素である物理量及び制御量は相関関係の
ある各種要素の中から成形品、金型等に応じて適宜選択
できる。また、ある程度の相関関係を前提としているた
め同時に複数の物理量を検出して複数の制御量を補正し
てもよい。さらにまた、昇温過程から定温領域への移行
に伴う制御の切換タイミングはモニタ範囲に影響を及ぼ
す物理量の指令値（例えばスクリュの最前進位置）が設
定値に達した時、又は所定時間補正が行われなかった時
に行ってもよい。また、定温領域から降温過程への移行
に伴う制御の切換タイミングは予め設定されたショツト
数のカウントによって行ってもよい。

その他、細部の構成、手法等において本発明の要旨を逸
脱しない範囲において任意に変更実施できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る射出成形機の制御方法は安定
成形を行う定温に達するまでの成形金型の昇温過程で、
各成形サイクルにおける昇温によって変化する物理量を
検出し、この検出結果により・次の成形サイクルにおけ
る当該物理量を可変する制御手段の制御量を補正するよ
うにしたため、従来成形を行うことができなかった昇温
過程での成形を可能とし、かつ十分な良品を得ることが
できる。したがってエネルギの無駄を無＜シ、効率的な
利用が図れ、また、実質的な稼働時間の拡大によって成
形機の稼働率向上、生産性向上を達成できる。

しかも、昇温過程においても、モニタ範囲の設定によっ
て良品不良品を容易に判別することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明方法を実施する制御系のブロック回路を
含む射出成形機の断面側面図、第２図二同成形機におけ
る時間対成形金型の温度及び充填圧力の関係を示す特性
図。 尚図面中、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕安定成形を行う定温に達するまでの成形金型の昇
   温過程で、各成形サイクルにおける昇温によって変化す
   る物理量を検出し、この検出結果により次の成形サイク
   ルにおける当該物理量を可変する制御手段の制御量を補
   正するようにしたことを特徴とする射出成形機の制御方
   法。 〔２〕前記物理量に対しモニタ範囲を設定し、検出され
   た物理量が当該モニタ範囲の許容範囲を外れたとき、前
   記補正を行うようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の射出成形機の制御方法。 〔３〕前記物理量は成形金型内での流動抵抗の変化によ
   り増減する物理量であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の射出成形機の制御方法。