JPH0243021A - 射出制御方法 - 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、射出成形機の充填・保圧工程からなる射出工
程を射出速度及び射出子方を制御することにより最適な
ものに制御する射出制御方法とそのための制御装置に関
するものである。

（従来の技術） 第５図に従来の制御回路の一例を示す。同図において前
記制御回路による制御装置は、射出速度・射出圧力（油
圧）を設定する設定器１０、射出圧力の設定値Ｐ　ｓａ
ｔと実行圧力Ｐ　Ｆ／１１を常に比較する比較器１１、
射出速度の設定値Ｖ５．．と実行速度Ｖ　ＦＩＲを常に
比較する比較器１３、これら比較した結果を論理演算し
、スイッチングを指令する論理回路１２、突合せ回路と
演算回路を有する圧力及び速度フィードバンク制御器１
４，１５、前記論理回路１２で作動するスイッチング回
路１７゜１８、及びサーボ弁電流アンプ１６により構成
されている。また、油圧回路及び検出回路は、ナーボ弁
５、圧力センサ及びアンプ２、速度センサ及びアンプ３
により構成されている。

次にその作用を説明すると、金型内に樹脂を充填する充
填工程である射出速度制御区間で、射出圧力実行値Ｐ　
Ｆ／Ｉｔが設定値Ｐ　ｓｅｔより小さい場合（ｐ、、ｔ
≧Ｐ　Ｆ／！ｌ）は速度制御を行なう。即ち、比較器１
１の結果を、論理回路１２で演算し、スイッチ（Ｓｚ）
ｉ８をＯＮさせ、スイッチ（Ｓ　、）１７をＯＦＦさせ
る。これにより射出速度設定値Ｖ　ｓｅＬと実行値Ｖ　
ＦＩＢを、速度フィードバック制御器１５により偏差信
号を演算し、サーボ弁電流アンプ１６で増巾してサーボ
弁５を駆動し、圧油を射出シリンダ１に供給して速度制
御を行なう。

次に射出圧力実行値ＰＦ／Ｂが設定値Ｐ　ｓｅｔより大
きくなると（Ｐ　ｓｅｔ　＜　Ｐ　ＦＩＢ）、直ちに射
出圧力設定値Ｐ１で圧力制御を行なう。比較器１１によ
る比較の結果、Ｐ　ｓｅｔ　＜　Ｐ　ｒｙｅとなると論
理回路１２で演算し、直ちにスイッチ（Ｓ　Ｉ）１７を
ＯＮＬ、スイッチ（ＳＺ）１８をＯＦＦする。これによ
り、射出圧力設定値Ｐ　ｓｅｔと実行値Ｐ　ＦＩＲを、
圧力フィードパンク制御器１４により偏差信号を演算し
、電流アンプ１６で増巾してサーボ弁５を駆動し、圧力
制御を行なう。

また前記の制御中、射出速度実行値Ｖ　Ｆ／ＩＩが、設
定値Ｖ　ｓｅｔより大きくなると（Ｖ　ｒｙｓ　＞　Ｖ
　５ｅｔ）、直ちに再度速度制御に切換える。

以上のように、射出速度制御中は、射出圧力を設定値と
常に比較し、射出圧力が設定値より大きくなると、直ち
に圧力制御に切換え、射出圧力制御中は、逆に射出速度
を設定値と常に比較し、射出速度が設定値より大きくな
ると、直ちに速度制御に切換える。

次に、金型内に充填された樹脂を圧縮し、冷却による収
縮分を補充填する保圧工程である射出圧力制御区間で、
射出速度実行値Ｖ　ＦＩＢが設定値Ｖ　ｓｅｔより小さ
い場合（Ｖ−ｔ≧Ｖ　ＦＩＢ）は圧力制御を行なう。即
ち、比較器１３の結果を論理回路１２で演算し、スイッ
チ（Ｓ、Ｈ７をＯＮ、スイッチ（Ｓｚ）１８をＯＦＦす
る。これにより、射出圧力設定値Ｐ　ｓｅｔと実行値Ｐ
Ｆ／１１を、圧力フィードバック制御器１４により偏差
信号を演算し、サーボ弁電流アンプ１６で増巾してサー
ボ弁５を駆動し、圧油を射出シリンダｌに供給又は射出
シリンダ１の圧油をタンクに抜くことにより、圧力制御
を行なう。

また射出速度実行値ＶＦ／Ｂが設定値Ｖ　ｓａｔより大
きくなると（Ｖ　Ｈａｔ　〈Ｖ　Ｆ／ＩＩ）、直ちにこ
の区間の射出速度設定値Ｖ　ｓｅｔ　＝　Ｖ　４で速度
制御を行なう。即ち、比較器１３の結果が■工１＜Ｖｒ
／ｇとなると、論理回路１２で演算し、直ちにスイッチ
（ＳＺ）１ＢをＯＮＬ、スイッチ（Ｓ　、［７をＯＦＦ
する。これにより、射出速度設定値Ｖｓ□と実行値Ｖ　
Ｆ／！ｌを、速度フィードバック制御器１５により偏差
信号を演算し、サーボ弁電流アンプ１６で増巾してサー
ボ弁５を駆動し、速度制御を行なう。

また前記の制御中、射出圧力実行値ＰＦ／ＩＩが設定値
Ｐ　ｓｅｔより大きくなると（Ｐ　ＦＩＢ　＞　Ｐ　ｓ
、、ｔ）、直ちに再度圧力制御に切換える。なお、速度
センサ及びアンプ３は、射出速度実行値ＶＦ／Ｂを検出
するために、圧力センサ及びアンプ２は射出圧力実行値
Ｐ　ＦＩＢを検出するために使用される。

以上説明した第５図の例では、射出速度制御区間中の圧
力設定は１段、射出圧力制御区間中の速度設定は１段と
なっているが、第６図には第１図の設定器１０に代る設
定器１０′の例を示し、各区間各々に速度・圧力共数段
設定できるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） °射出工程は射出開始から樹脂が金型内にほぼ充満する
までの充填工程と、金型内に充満した樹脂を圧縮し、圧
縮充填した溶融樹脂の冷却による収縮分を液充填するた
め、又は再圧縮するため、或いは樹脂の機械ノズル側へ
の逆流をとめるため等の保圧工程に分割して考えること
ができる。しかしながら、その分割点を見い出すことは
すこぶる困難なことである。

第７図には、充填完了以前に保圧工程制御に切換える設
定を行った場合の射出速度及び射出圧力の設定値、実行
値の一例を示す。充填工程から保圧工程へ制御方法を切
換える保圧切換位置を設定する際に、その切換位置が金
型内に充填が完了する以前の位置である場合には、射出
圧力実行値は設定値に対し低目になることがある。

こうした射出圧力の実行値が設定値より低目のときに保
圧工程に切換わって圧力制御がなされ、圧力実行値Ｐ　
Ｆ／Ｉと同設定値Ｐ　ｓｅｔの偏差による圧力フィード
バンク制御が行なわれると、サーボ弁５の開度が大きく
なり速度が上昇することになるが、速度実行値Ｖ　Ｆ／
ＩＩが速度設定値Ｖ　ｓｅｔより高いので論理回路１２
により、短時間で速度制御に切換えられてしまう。これ
により第７図にＡ部で示す如き射出速度のオーバシュー
トが生ずる。充填が完了すると、射出圧力実行値が上昇
し射出圧力設定値を上回り圧力制御に切換わる（Ｂ点）
。

以後、スクリュは充填が完了しているため、これ以上前
進できないので、射出速度実行値は零にむかって減少す
ることにより圧力制御が続行される。このとき圧力制御
のステップは、保圧切換後の時間ｔ、　、　ｊＺ＋　ｔ
、により切換えられる。

ところで、充填完了直前に射出速度のオーバシュートが
生ずると、ショート、ハリ、表面不良等の成形不良が生
じる。これを防止するためには、充填が完了する位置に
保圧切換位置を設定する必要があるが、前述のように充
填完了位置を見い出すのは困難であるため、適正な成形
条件出しをすることが難しいという問題があった。

本発明はこうした点を解決すべくなされたもので、保圧
工程への切換位置が充填完了位置より多少ずれて設定さ
れていても、適切な射出制御を可能にし、従って成形条
件出しを容易にする射出制御方法とそのための装置を提
供しよう、とするものである。

（課題を解決するための手段） このため、本発明方法は射出速度及び射出圧力の制御回
路にサーボ弁を用い、充填工程と保圧工程からなる射出
工程を制御するにあたり、予め設定された射出速度のパ
ターンとそれに対応して設定された圧力上限値のパター
ンに対し、充填と保圧の両工程を通じて射出速度優先の
閉ループ制御を行ない、この射出速度の制御中に圧力実
行値が予め設定された圧力上限値に接近したとき直ちに
速度を減少制御して圧力実行値が圧力上限値を越えない
ように制御するものであり、これを実施するために本発
明の射出制御装置においては、予め設定された射出速度
のパターンに従う速度設定値とその実行値、並びに前記
射出速度のパターンに対応して設定された射出圧力上限
値とその実行値を演算器でそれぞれ演算処理を行なうと
共に、同演算器からの前記処理信号を受けて通常は前記
射出速度のパターンに従う速度制御を優先させて行ない
、射出圧力の実行値がその上限値に近づいたときのみ射
出速度を減少させると共に圧力制御に切換えるようにす
るもので、これを上記課題の解決手段とするものである
。

（作用） 射出工程が開始されると、予め設定された速度・パター
ンに従って射出速度制御が行なわれ充填工程が進行する
。この間、何らかの原因で負荷圧が増加し、射出圧力の
実行値が予め設定されている圧力上限値に成る範囲で近
づくと、射出速度を減少させると共に圧力制御に切換ね
るが、射出速度が減少し圧力が減少し始めると、圧力制
御を行なっているためサーボ弁を開いて圧力を上限値に
保持しようとして射出速度が−Ｌ昇する。射出速度が上
昇し設定値を越えようとすると、再び速度制御に切換え
られて射出実行速度を設定値に沿わせるべ（速度制御が
実行される。

金型内の充填がほぼ完了して保圧工程に移行する段階で
も、上記制御が続けられるが、このときスクリュは殆ん
ど前進せず停止状態となるため、僅かな速度変化に対し
ても圧力上昇が大きく、その上限値に近づく。そのため
、射出速度を減少させると共に圧力制御に切換わるが、
ここでスクリュが停止し、速度制御が行なわれないまま
に設定された圧力上限値を越えないための圧力制御が続
けられて保圧工程を終え射出が完了する。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の代表的な実施例である射出速度と射出
圧力の制御回路を示す。

同図において、第５図と異なる点はスイッチング回路１
７．１８をＯＮ、ＯＦＦする従来の論理回路１２とそこ
に信号を送っている比較器１１．１３がなくなり、代わ
って射出圧力の設定値（本発明ではその・制御方法の理
解を助けるため、圧力上限値の設定値と呼ぶ）Ｐ□、と
実行圧力Ｐ　Ｆ／１１、射出速度の設定値Ｖ　ｓｅｔと
実行速度Ｖ　Ｆ／ＩＩをそれぞれ入力し、内部で演算処
理してスイッチング回路１７．１８をＯＮ、ＯＦＦさせ
る信号を出力する演算器２０を設置している点である。

第２図は、同演算器２０の構成を示すブロック図である
。同演算器２０は、射出速度・圧力に関する上記各入力
信号をＣＰＵ２３からのサンプリングのタイミング指令
により選択してＡ／Ｄ変換器２２へ出力するマルチプレ
クサ２１、及びＣＰＵ２３の指令によりスイッチング回
路１７．１８をＯＮ、ＯＦＦさせる信号を出力するイン
タフェース２４、プログラムとデータを記憶するメモリ
２５から構成される。

次に、以上の構成による作用について述べると、射出工
程にあって樹脂が金型内にほぼ充填す為までの充填工程
と、充填した樹脂を圧縮し、冷却による収縮分を補充基
するための保圧工程において、本実施例では、保圧工程
でも圧力制御は行なわず、充填工程から保圧工程まで一
貫して射出速度制御を優先させて行ない、金型内の流路
抵抗や充填完了による圧縮開始によって生ずる負荷圧と
しての射出圧力が、設定された射出圧力上限値に到達す
ると、それを越えないようにサーボ弁の開度を小さくし
て射出速度を減少させる。

一方、充填工程において金型の一部流路が狭くなってい
るところへ樹脂が流入し、負荷圧が圧力上限値に到達し
たときは、上記と同様に射出速度を減少させて圧力上限
値の圧力制御を行なう。樹脂がその狭くなっている部分
を通過すると、負荷圧が減少し始めるため圧力制御によ
り圧力上限値を維持しようとしてサーボ弁の開度が大き
くなり、射出速度実行値が増加する。

このとき、射出速度実行値が速度設定値に到達すると再
び速度制御に切換えられる。

充填完了後においては、樹脂が金型内に充満しているた
めいわばブロック状態となり、僅かな射出速度で射出圧
力が上昇する。従って、このとき圧力上限値に到達して
自動的に圧力制御に切換ったとしても、以降は負荷圧が
減少することはないため、圧力制御が射出工程の終了ま
で続くことになる。

充填工程では従来どおり射出速度の設定値はスクリュ位
置による多段又は折れ線間数によって多段に設定され、
射出圧力の上限値は１段に設定される。また、保圧工程
では殆んどスクリュが前進することがないので、保圧工
程での射出速度は１段に、圧力上限値は保圧工程切換後
から開始する時間による多段又は折れ線間数によって設
定される。

本実施例による制御回路を用いて射出工程を行なったと
きの射出圧力実行値、射出速度実行ちを第７図に示すパ
ターンに対応させて第４図に示す。同図により明らかな
様に、保圧工程に切換わっても速度制御のままなので、
第７図にλ点で示すオーバシュートを生ぜず、充填完了
と共に生ずる金型的樹脂の圧縮により上昇する射出圧力
が圧力上限値に到達するＢ点より初めて本格的な圧力制
御に切換えられ、それ以降は充填完了のために射出速度
はほぼ零であるため速度制御には切換わらず、時間ｊｌ
　＋　Ｆ＋　ｔ３による圧力上限値のパターンで圧力制
御され射出工程が完了する。

次に、上記演算器２０の作用について説明する。

第３図はＣＰＵ２３のソフトウェアを示すフローチャー
トである。

■　　ＣＰＵが作動すると圧力制御のためのスイッチン
グ回路１７をＯＦＦさせ、速度制御のためのスイッチン
グ回路１８をＯＮさせる。

■　　メモリ２５のＣＦＬＡＧと定義して割り付けられ
たアドレスに速度制御状態を示すデータを書き込む。こ
れは状態を判別するだけのものであるから、ここでは簡
便に説明するためＶｅｌｏというデータを書き込んだと
する。又は後述の様に圧力制御状態を示すデータとして
Ｐ　ｒｅｓｓとする。（実際上は、フログラムを作る際
の取り決めとして、例えばＶｅｌｏ　＝　１、Ｐｒｅｓ
ｓ＝０という様に取決めるだけのものである。） ここで、特にＣＦＬＡＧ＝Ｖｅｌｏとするのは、射出開
始時は必ず射出速度制御のためである。

射出が開始されると、マルチプレクサ２１を作動させて
所定のサンプリング周期Δｔごとに射出圧力上限設定値
Ｐａ！ｔ、実行値ＰＦ／Ｉｌ、射出速度設定値■ｓ！ｔ
、実行値ＶＦ／８を入力する。

メモリ２５上のアドレスＣＦＬＡＧのデータを読み取り
、これがＶ　ｅｌｏかどうか、すなわち速度制御状態に
あるかどうかの判別を行なう。

圧力実行値Ｐ　Ｆ／Ｂからサンプリング周期Δを前の圧
力実行値Ｐ０の差をとり、これをサンプリング周期Δｔ
で割って圧力の微分の近似値ｄｐ／ｄｔを演算する。

■＠　　ｄＰ／ｄｔ＞０で、かつＰ　５ｅｔ−ε２〈Ｐ
　Ｆ／！ｌ　≦Ｐ　ｓｅｔの時のみ以下の■及び■の処
理を行なう。

■ ■ ■ ■ ■ ■ ここで、ε２は圧力上限で制御する区間の巾を設定する
パラメータである。すなわち、射出速度制御において負
荷圧となる圧力実行値Ｐ　Ｆ／ＩＩが、金型内の流路抵
抗の増加により上昇して（ｄ　Ｐ／ｄ　ｔ　＞　Ｏ）、
圧力上限値Ｐ　ｓａｔに接近したことを検知することを
示す。

メモリ２５のアドレスＣＦＬＡＧにデータＰ　ｒｅｓｓ
を書き込む。これ以降は圧力制御状態になっていること
を記録するためである。

スイッチング回路１７をＯＮ、スイッチング回路１８を
ＯＦＦとする指令をインタフェース２４に出力して圧力
制御に切換える。これ以降、インタフェース２４はラン
チ回路となるため新たにＣＰＵ２３から切換指令が来る
までそのままの状態を保持する。これにより射出圧力を
減少させ圧力実行値を圧力上限値に等しくする制御を行
なうため、射出速度の実行値も減少する。

■の処理が終わると、圧力実行値Ｐ　Ｗ／Ｂと速度実行
値Ｖ　Ｆ／Ｂをサンプリング周期Δを前のデータと定義
している変数Ｐ０、Ｖｏに書き込み、■の処理前に戻す
。

次にこうして圧力制御状態のままで■の処理前に戻った
場合について説明する。

■■の処理が済むと、圧力制御状態にあるため［相］の
処理へと進む。

［相］　　速度実行値Ｖ　Ｆ／８からサンプリング周期
ａｔ前の速度実行値Ｖ０の差をとり、これをサンプリン
グ周期Δｔで割って速度の微分の近似値ｄｖ／ｄｔを演
算する。

（ＩＤ＠　　ｄｖ／ｄｔ＞０、すなわち射出速度が一ト
昇し、かつＶ　５ｅｔ−εＶ＜ＶＷ＃≦Ｖ　ｓｐｔの時
、即ち射出速度設定値に近づいたときのみ０■の処理を
行なう。

ここで、ε９は圧力制御において速度制御に切換える区
間の巾を設定するパラメータである。

すなわち、本実施例では圧力制御を実施するのは速度制
御において負荷圧となる射比圧力が圧力上限を越えよう
とするときであり、速度制御から圧力制御に切換え、こ
のとき結果的に速度を減少させることにより圧力を圧力
上限に一致させるが、金型の流路抵抗が減少していくと
圧力制御において圧力を維持するように圧カフィードバ
ック制′４′ｎ器が作用し、射出速度実行値が上昇して
（ｄｖ／ｄｔ＞Ｏ）、速度設定値に接近してくる。これ
は、敢えて圧力を出すために速度を設定値から増加させ
ようとする作用を早期に検知するために行なう。

［相］　　メモリ２５のアドレスＣＦＬＡＧにデータＶ
ｅｌＯを書き込み、これ以降は速度制御状態に戻ったこ
とを記録する。

■　　スイッチング回路１７をＯＦＦ、スイッチング回
路１８をＯＮとする指令をインタフェース２４に出力し
、圧力制御を速度制御に切換える。

以上説明したように本制御回路は、射出速度制御におい
て、例えば金型内の流路抵抗の増加等の原因により負荷
圧となる射出圧力が増加して圧力上限値に接近すると、
圧力が上限を越えない様に一時的に圧力制御に切換える
。このとき射出速度が設定値より減少する。流路抵抗が
減少してくると、速度の減少量が減り、速度設定値に近
付くと再び速度制御に切換えて、実行速度が設定値を越
えないように制御する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、射出工程に
おける充填工程と保圧工程の分割点が充填完了前に設定
されてあっても、充填速度の異常な変動が生じないため
成形不良を防止できる。

従って、本発明によれば充填完了位置を厳密に設定する
必要がなくなるので成形条件出しが容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す射出制御回路図、第２
図は本発明で用いる演算器の構成例を示すブロック図、
第３図は本発明のソフトウェアを説明するフローチャー
ト、第４図は本発明の制御方法による射出速度と射出圧
力の各設定値と実行値の対応波形図、第５図は従来の射
出制御回路図、第６図は同制御回路に用いられた設定器
の構成図、第７図は従来の制御方法による射出速度と射
出圧力の各設定値と実行値の対応波形図である。 図の主要部分の説明 ２−圧力センサ及びアンプ ３−速度センサ及びアンプ ５−サーボ弁 １〇−設定器 １４−・圧力フィードバック制御器 １５・−速度フイードバック制御器 ２〇−演算器 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、射出速度及び射出圧力の制御回路にサーボ弁を用い
   、充填工程と保圧工程からなる射出工程を制御するにあ
   たり、予め設定された射出速度のパターンとそれに対応
   して設定された圧力上限値のパターンに対し、充填と保
   圧の両工程を通じて射出速度優先の閉ループ制御を行な
   い、この射出速度の制御中に圧力実行値が予め設定され
   た圧力上限値に接近したとき直ちに速度を減少制御して
   圧力実行値が圧力上限値を越えないように制御すること
   を特徴とする射出制御方法。 ２、サーボ弁を用いた射出速度及び射出圧力の制御回路
   により充填工程と保圧工程からなる射出工程を制御する
   射出制御装置において、予め設定された射出速度のパタ
   ーンに従う速度設定値とその実行値、並びに前記射出速
   度のパターンに対応して設定された射出圧力上限値とそ
   の実行値を演算器でそれぞれ演算処理を行なうと共に、
   同演算器からの前記処理信号を受けて通常は前記射出速
   度のパターンに従う速度制御を優先させて行ない、射出
   圧力の実行値がその上限値に近づいたときのみ射出速度
   を減少させると共に圧力制御に切換えることを特徴とす
   る射出制御装置。