WO1992011995A1

WO1992011995A1 - Method of monitoring position of resin in cavity of metallic mold

Info

Publication number: WO1992011995A1
Application number: PCT/JP1992/000023
Authority: WO
Inventors: Masao Kamiguchi; Noriaki Neko
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1992-07-23
Also published as: JP2649992B2; EP0525198A4; US5238617A; EP0525198B1; KR970008243B1; DE69218317D1; JPH04241924A; EP0525198A1; DE69218317T2; KR937000279A

Description

明細書

金型キヤビティ内樹脂位置モニタ方法

技術分野

本発明は、金型キヤビティ内に注入され流動する樹脂の先端位置のモニタ方法に関する。

背景技術

射出条件を設定する場合、射出速度はキヤビティ内に樹脂が通るときの流動抵抗に応じて設定する必要がある。またキヤビティ内はその領域に応じて流量抵抗が異なる。例えば、キヤビティ内を流れて行く樹脂がキヤビティ断面形状の変化によりその通過断面積が急に変化したとき、或いは樹脂の流れる方向が急に変化したときは流動抵抗が変化がする。そのため、射出速度の切換え位置は、キヤビティ内の樹脂の充填伏態を調べたうえで設定されなければならない。なお、ここで、射出速度とは、射出成形機のノズルから射出される樹脂の速度であつて、成形材料が単位時間当たりにキヤビティ内に射出される樹脂量をいう。

従来、このキヤビティ内の樹脂の充填状態を調べる方法として、ショートショット法が用いられていた。このショートショット法は樹脂を少量射出した後金型を開き、樹脂の充填量を調べ、順次射出樹脂量を増大していき、流動抵抗が変化するスクリユー位置を金型内に充填された樹脂位置より求め、この位置より、射出速度切換え位置を求めるようにしている。このショートショッ卜法では上述したように、少量づっ樹脂量を増大させて射出を行い、射出を行うごとに金型を開き金型に充填された樹脂先端位置を調べる必要があり、多大な時間と労働を必要とする。また、金型によっては、例えばコネクタ等の金型ではショートショッ卜法が使用できないものもある。さらに、このショートショット法により射出条件探索中に過充填して金型を破損させてしまう場合があり、問題がある。

また、キヤビティ内の樹脂充填状態とスクリュー位置の関係を把握することは、射出速度の切換え位置を決める上で重要であることはもちろん、射出速度や射出圧を決める際にも参考になるものである。

発明の開示

本発明の目的は、キヤビティ内の樹脂充填状態とスクリユー位置の関係を自動的に表示してモニタできるキヤビティ内樹脂位置モニタ方法を提供

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上記目的を達成するため、本発明の第 1の態様は、金型キヤビティを、注入された樹脂の流動抵抗が大きく変化することになる断面境界をもって複数の領域に区画し、該区画された領域のそれぞれの体積を射出成形機の制御装置に設定し、該制御装置は、スクリュ一径、設定されたクッション量および上記各領域体積から、キヤビティ内の樹脂先端が上記各靳面境界に達するときのそれぞれのスクリューの位置、およびスクリューバック位置を表示装置に表示するようにしている。

さらに第 2の態様は、金型キヤビティを、注入された樹脂の流動抵抗が大きく変化することになる断面境界をもつて複数の領域に区画し、該区画された領域のそれぞれの体積を射出成形機の制御装置に設定し、該制御装置は、スクリュー径、設定されたスクリユーバック位置および上記各領域体積から、キヤビティ内の樹脂先端が上記各断面境界に達するときのそれぞれのスクリユーの位置を表示装置に表示するようにしている。

. 好ましくは、射出成形機はプロセッサを有する制御装置で制御されるものであって、上記各領域の体積は C A Dシステムによる金型設計時に求め、上記制御装置に設定するようにしている。

さらに好ましくは、表示画面にスクリユー座標軸と該スクリュ一座標軸に対応したシリンダの絵とを表示し、上記スクリユー座標軸上にはスクリユーバック位置、クッション量に対応するスクリユー位置及びキヤビティ内の樹脂先端が上記各断面境界に達するときのそれぞれのスクリユーの位置を示す標識を表示すると共に、これら各位置にあるスクリユーの絵を、表示シリンダの対応位置にそれぞれ描画するようにしている。

さらに好ましくは、上記表示画面にさらにキヤビティの断面の絵及び各断面境界を表示するようにしている。

そこで、キヤビティ内のある領域の体積を Vとし、スクリューの直径を

Dとし、この体積 Vの領域に樹脂を充填するに必要なスクリューストローク量（スクリユー移動量）を Sとすると、次の関係が成立する。

S = v / [ ( D / 2 ) ² - π ] ( 1 )

そこで、上記式（1 ) の Vにキヤビティの全体積 Vを代入すれば、キヤビティ内を全て充填させるスクリユーストローク量 Sが求められる。したがって、このスクリューストロ一ク量 Sに設定されたクッション量を加算すればスクリユーバック位置が求められる。さらに、設定された流動抵抗が異なる領域毎にその領域の体積毎に上記式（1 ) よりスクリュースト口ークを求め、樹脂が充填される領域順に順次各スクリューストロークを求め順次加算し該加算した値と上記スクリユーバック位置よりキヤビティ内の樹脂先端が流動抵抗の異なる境界位置に達したときのスクリュー位置が求められる。また、樹脂が充填される領域順とは逆方向に順次各スクリューストロ一クを求め順次加算し、該加算した値とクッション量より、キヤビティ内の樹脂先端が流動抵抗の異なる境界位置に達したときのスクリュ一位置を求めることができる。

図面の簡単な説明

第 1図は本発明の一実施例のキヤビティ内樹脂位置モニタ処理のフローチヤ一トである。

第 2図はスクリユー位置の説明図である。

第 3図は金型のキヤビティにおける流動抵抗の異なる領域に対する体積の説明図である。

第 4図は本発明の一実施例を実施する射出成形機の要部プロック図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第 4図は、本発明の方法を実施する一実施例の電動式射出成形機及び該射出成形機の制御系要部を示す図で、この第 4図を参照すれば、電動式射出成形機は、制御装置としての数値制御装置 100、スクリユー 1、加熱シリンダ 4、スクリユー 1を軸方向に駆動する射出用サ一ボモータ 2、及び射出用サーボモー夕 2に取り付けられたパルスコーダ 3などからなる。射出成形機を制御する数値制御装置（以下、 NC装置という） 100は、

N C用のマイクロプロセッサ（以下、 CPUという） 108とプログラマブルマシンコントローラ（以下、 PMCという）用の CPU 110を有しており、 PMC用の CPU 110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 ROM113とデータの一時記憶に用いられる RAMI 06が接続されている。

!^〇用じ卩11108には射出成形機を全体的に制御する管理プログラムを記憶した ROM111及び射出用，クランプ用，スクリュー回転用，ェジェクタ用等の各軸のサーボモータを駆動制御するサーボ回路がサ一ボインタフヱイス 107を介して接続されている。なお、この第 4図では、これらサーボ回路の内、射出用サーボモータ 2のサーボ回路 101のみ図示している。

また、バブルメモリや CMO Sメモリで構成される不揮発性の共有 RA

Ml 03は、射出成形機の各動作を制御する NCプログラム等を記憶するメモリ部と各種設定値，パラメータ，マクロ変数を記憶する設定メモリ部とを有する。バスアービタコントローラ（以下、 BACという） 109には NC用 CPU 108及び PMC用 CPU 110, 共有 RAM 103, 入力回路 104, 出力回路 105の各バスが接続され、該 B AC 109によつて使用するバスを制御するようになっている。また、 CRT表示装置付手動データ入力装置（以下、 CRTZMD Iという） 114は、オペレータパネルコントローラ 112を介して B A C 109に接続されていて、ソフトキ一やテンキー等の各種操作キーを操作することにより様々な指令及び設定データの入力ができるようになつている。なお、 NC用 CPU 10 8にバス接続された RAMI 02は、データの一時記憶等に利用されるものである。

第 4図では、射出軸に関するものだけ、すなわち、スクリュー 1を駆動して射出させるための射出用サーボモータ 2、及びその射出用サーボモー夕 2に取付けられ、該サーボモータの回転を検出しスクリユー位置を検出するパルスコーダ 3だけを示しており、他の軸、例えば型締軸，スクリュ一回転軸，ェジェクタ軸などに関するものは省略している。また、 NC装置 100のサーボ回路も射出用サーボモータのものだけを示し、他の軸のサーボ回路は省略している。上記の構成において、 N C用 C P U 1 0 8は、プログラムされた移動指令に従い、サーボインタフェイスを介して各軸のサーボ回路にパルス分配を行い、各軸のサ一ボモータを駆動する。又、 P M C用 C P U 1 1 0は従来と同様にシーケンス制御を実施する。

次に、スクリュー 1の位置と金型内の樹脂充填量の関係をモニタする処理について説明する。

まず、金型のキヤビティに、その中に注入された樹脂の流動抵抗が大きく変化することになる通過断面を特定し、この通過断面を境界とする領域を区画し、その区画領域の領域の体積を求める。金型設計は通常、 C A D システムで行われるから、上記区画領域の体積はそれぞれ簡単に求めることができる。

例えば、第 3図に示すようなキヤビティ形伏 1 1を有する金型 1 0の場合、ノズルから射出された樹脂は、まず第 3図で体積 V 1で示される領域を满たし、次に体積 V 2で示される領域に進むが、そのとき、樹脂先端はその進む方向が直角にまげられることになり、しかも通過断面が大きく変化する。したがって、流動抵抗が大きく変化することになる。また、樹脂が体積 V 2で示される領域を満たした後、体積 V 3で示される領域に進むとき、ここでも通過断面が大きく変化するから、流動抵抗が大きく変化することになる。したがって、第 3図に示すキヤビティについて、流動抵抗が変化する断面は、それぞれ別のハッチングで示した図示した体積 V 1で示される領域と体積 V 2で示される領域との境界断面、及び体積 V 2で示される領域と体積 V 3で示される領域との境界断面（2か所）となる。そして、この境界断面から、領域が同図で体積 V 1 , V 2 , V 3で示されるようにそれぞれ区画されることになる。以上のようにして、樹脂が充填される順に、かつ、流動抵抗が異なる領域毎にその区画領域の体積 V 1〜νΝを求めておく。そして、この各領域の体積 V 1〜νΝを CRTZMD I 114から入力し数値制御装置の共有 RAMI 03に設定する。或いは、射出成形機と CAD装置を結合して、 C A D装置から直接該各領域の体積 V 1〜 V Nを直接数値制御装置に入力するようにしてもよく、さらには、金型に取り付けた金型の特徴やその金型を使用するときの成形条件を記憶した記憶装置から上記体積 V 1〜 V N を数値制御装置に入力するようにしてもよい。そして上記体積 V 1〜νΝ を設定した後、キヤビティ内樹脂位置モニタモードにすると PMC用 C P U 110は図 1にフローチヤ一卜で示す処理を開始する。

そこでこの処理を説明すると、まず、クッション量 L cの入力があるか、若しくはすでにクヨション量 L cが設定されているか否か判断し（ステツプ 200) 、入力設定されていれば射出完了位置を CRTZMD 1 114 の表示画面に表示する（ステップ 201) 。通常、加熱シリンダ 4の先端位置を座標系の原点とし、スクリュー先端がこのシリンダ 4の先端位置から遠ざかる方向をプラス方向に設定されているから、設定されたクッション量 L cの値が射出完了位置の値となる。次に指標 iを射出段数 Nに設定し、すなわち、設定された流動抵抗が異なる領域の数 Nに設定し（ステツプ S 202) 、次の式（2) によって i 一 1段から i段への切換え位置 L i- 1 を求め表示画面に表示する（ステップ 203) 。

N

L i-1 = L c +∑ S j

j =l Ν

L c +∑ ν j / [ (D/2) ² · TT] (2) J' = l 次に、指標 iから「1」減算し、該指標 iが「0」か否か判断し（ステップ 204, 205) 、該指標 iが「0」になるまで、ステップ 203からステップ 205の処理を繰り返し、各射出速度切換え位置 LK- 1 〜L0 を表示し、指標 iが「0」になるとこの処理を終了する。

以上の処理を第 3図に示す形状のキヤビティの場合（設定した領域の数すなわち射出段数の数 Nが「3」の場合）を例に説明すると、まず、 CR T/MD I 114の表示画面上に第 2図に示すような、シリンダ 4の絵とその下方のスクリユー位置を表すスクリュ一座標軸が表示される。次いで、表示画面上には設定されているクッション量 L cに対応する射出完了位置 L 3が所定表示欄に表示される（ステップ 201) 。同時にこの表示画面には、その位置 L 3が、第 2図に示されるように、表示スクリュー座標軸上に表示されるとともに、スクリュー先端部の絵が画面表示のシリンダとの対応位置に表示される。次に、第 2段の射出速度から第 3段の射出速度への切換え位置 L 2 (=L c + S 3) が表示画面の所定位置に表示される (ステップ 203) 。同時にこの表示画面には、その位置 L 2が表示スクリュー座標軸上に表示されるとともに、スクリユー先端部の絵が画面表示のシリンダとの対応位置に表示される。さらに次に第 1段の射出速度から第 2段の射出速度への切換え位置 L 1 (=L c ÷ S 2 + S 3) が上記と同様に画面上に表示され、最後にスクリューバック位置 L 0 = L b (= L c 上 S 1 + S 2 + S 3) が上記と同様に画面上に表示されることになる。

こうして表示された各段の射出速度切換え位置 LO 〜LX は、射出速度切り換え位置を実際に設定するときの基準位置になるものであって、場合によっては、樹脂の粘性等の諸条件を勘案することにより、上記の位置 L 1 , L 2を多少前後にずらしたりなどすることもあり得る。

なお、上記の例では、表示画面には、射出速度切換位置の値を表示すると同時にシリンダ及びスクリュー先端部の絵も表示するようにしたが、さらに第 3図に示すような金型キヤビティの断面の絵及びハッチング等で識別を付した区画領域を表示するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、クッション量 L cが設定されたとき、 N段 (射出段数）から第 1段へと切換え位置を順次求めたが、これに代えて、スクリューバック位置 L bが設定されたとき、若しくはクッション量とキャビティ全体積からスクリユーバック位置 L bを求めたとき、その設定された又は求められたスクリューバック位置 Lわから、第 1段目から第 2段目、第 2段目から第 3段目…第 N— 1段目から第 N段め、第 N段目から射出完了位置を求めるというようにすることもできる。この場合には第 1段目のスクリューストローク量 S 1から順次各段のストローク量 S iを加算していき、この加算した量をスクリユーバック位置から減ずることによつて各段の切換え位置を求めることができる。

本発明においては、キヤビティ内の流動抵抗が変化する毎その異なる領域毎の体積により、各領域が樹脂で充填されるスクリュー位置を射出速度を切換える位置として求めて表示するようにしたので、樹脂充填量とスクリュ一位置の関係が明確になり、この表示されたスクリユー切換え位置より、樹脂の粘性その他の条件を考慮して、容易に射出速度切換え位置を設定することができる。また、キヤビティ内の樹脂充填伏態とスクリュー位置の関係が把握できるので、射出圧力の設定等にも参考になるものである。さらにはキヤビティの体積とスクリユー位置との関係が把握できているから、スクリューをどこまで進めたらキヤビティ内に樹脂がどこまで充填されることになるかを知ることができるので、射出条件を探索中に過充填して金型を破損させるようなことも防止できる。

Claims

請求の範囲

1 . 金型キヤビティを、注入された樹脂の流動抵抗が大きく変化することになる断面境界をもって複数の領域に区画し、該区画された領域のそれぞれの体積を射出成形機の制御装置に設定し、該制御装置は、スクリュ一径、設定されたクッション量および上記各領域体積から、キヤビティ内の樹脂先端が上記各断面境界に達するときのそれぞれのスクリユーの位置、およびスクリユーバック位置を表示装置に表示するようにした金型キヤビティ内樹脂位置モニタ方法。

2 . 金型キヤビティを、注入された樹脂の流動抵抗が大きく変化することになる断面境界をもって複数の領域に区画し、該区画された領域のそれぞれの体積を射出成形機の制御装置に設定し、該制御装置は、スクリュ一径、設定されたスクリューバック位置および上記各領域体積から、キャビティ内の樹脂先端が上記各断面境界に達するときのそれぞれのスクリューの位置を表示装置に表示するようにした金型キヤビティ内樹脂位置モニタ方法。

3 . 上記射出成形機はプロセッサを有する制御装置で制御されるものであつて、上記各領域の体積は C A Dシステムによる金型設計時に求め、上記制御装置に設定するようにした請求の範囲第 1項又は第 2項記載の金型キヤビティ内樹脂位置モニタ方法。

4 . 表示画面にスクリュー座標軸と該スクリュー座標軸に対応したシリンダの絵とを表示し、上記スクリユー座標軸上にはスクリュ一バック位置、クッション量に対応するスクリユー位置及びキヤビティ内の樹脂先端が上記各断面境界に達するときのそれぞれのスクリユーの位置を示す標識を表示すると共に、これら各位置にあるスクリユーの絵を、表示シリンダの対応位置にそれぞれ描画するようにした請求の範囲第 1項又は第 2 項記載の金型キヤビティ内樹脂位置モニタ方法。

5. 表示画面にさらにキヤビティの断面の絵及び各断面境界を表示するようにした請求の範囲第 4項記載の金型キヤビティ内樹脂位置モニタ方法 c