JPH03230929A - 射出成形機の制御方法及び装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、射出成形機の制御方法及び装置に関するもの
である。

（ロ）従来の技術 射出成形機を用いて金型内に溶融した成形材料を射出し
た後、金型を冷却して成形品を固化させる工程が必要で
ある。これによって金型から成形品を取り出すことがで
きる。従来この冷却時間の設定は、成形作業者の経験に
基づいて行っていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の方法によると、同一
の成形条件であっても、設定される冷却時間は、作業者
によって異なった値となるだけでなく、必要十分な冷却
時間よりも長めに取られる傾向があり、生産能率を向上
できないという問題点がある。本発明はこのような課題
を解決することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、成形材料の比熱・固化温度・熱伝達係数と、
成形品の重量・表面積と、成形材料の射出温度と、から
成形品の必要冷却時間を求めることにより、上記課題を
解決する。すなわち、第１項の発明の射出成形機の制御
方法は、成形材料の比熱（３４）・固化温度（３６）・
熱伝達係数（３８）と、成形品の重量（１６ａ）　　・
表面積（４０）と、成形材料の射出温度（４ａ）と、か
ら成形品の必要冷却時間（２０ａ）を求め、射出完了か
ら上記必要冷却時間（２０ａ）が経過したとき型開きを
行わせるようにしている。

また第２項の発明の射出成形機の制御方法は、射出成形
機バレル内径部の断面積（３０）、平均射出ストローク
（］、６ｂ）、成形材料の密度（３２）・比熱（３４）
・固化温度（３６）熱伝達係数（３８）と、成形品の表
面積（４０）と、をあらかじめ求めておき、 射出直前の成形材料の温度（４ａ）を測定し、射出成形
機バレル内径部の断面積（３０）と、平均射出ストロー
ク（１６ｂ）と、成形材料の密度（３２）・比熱（３４
）と、射出直前の成形材料の温度（４ａ）と、から成形
品の有する熱量（１８ａ）を算出し、 成形品の表面積（４０）・熱伝達係数 （３８）・固化温度（３６）と、射出直前の成形材料の
温度（４ａ）と、がら単位時間あたりの必要冷却熱量（
２０ｂ）を算出し、 算出された成形品の有する熱量（１８ａ）を、算出され
た単位時間あたりの必要冷却熱量（２０ｂ）で除するこ
とにより、必要冷却時間（２０ａ）を求め、 射出完了から上記必要冷却時間（２０ａ）が経過したと
き型開きを行わせるようにしている。

更に、第３項の発明の射出成形機の制御方法は、第２項
の発明の平均射出ストローク（１６）に代えて、そのつ
と射出ストローク（１６ｂ’）を測定し、必要冷却時間
（２０ａ）を演算するようにしている。

また、上記方法を実施するだめの第４項の発明の装置は
、射出成形機のバレル（５ｏ）内の成形材料の温度を測
定して温度信号を出力可能な温度センサ（４）と、制御
器（８）と、を有しており、制御器（８）には、設定器
（１２・１４）、演算器（１６・１８・２０）及びタイ
マ（２２）が設けられており、設定器（１２・１４）は
、あらかじめ射出成形機バレル内径部の断面積（３０）
、平均射出ストローク（１６ｂ）、成形材料の密度（３
２）・比（３４）・固化温度（３６）・熱伝達係数（３
８）及び成形品の表面積（４０）を設定可能であり、演
算器（１６・１８・２０）は、上記測定信号（４ａ）及
び上記設定値（１６ｂ・３０・３２・３４・３６・３８
・４０）を用いて必要冷却時間（２０ａ）を算出可能で
あり、タイマ（２２）は、射出終了信号（６ｂ）によっ
て計時を開始し上記必要冷却時間（２０ａ）を経過する
と型開き信号（２２ａ）を出力するように構成されてい
る。

更に、第５項の発明の装置は、第４項の発明において、
あらかじめ平均射出ストローク（１６）を設定器（１２
）に設定していたのに代えて、射出成形機のバレル（５
０）内のスクリュー（５２）の位置を測定して位置信号
を出力可能な位置センサ（２）と、切換器（１０）とが
設けられており、切換器（１０）は、射出成形機からの
射出開始信号（６ａ）を受けたときの位置センサ（２）
からの信号を射出開始位置測定信号（１０ａ）として出
力する一方、射出終了信号（６ｂ）を受けたときの位置
センサ（２）からの信号を射出終了位置測定信号（Ｊｏ
ｂ）として出力することが可能であり、これらの信号を
用いて必要冷却時間（２０ａ）を演算し、必要冷却時間
（２０ａ）を経過すると型開き信号（２２ａ）を出力す
るようにしている。なお、かっこ内の符号は実施例の対
応する部材を示す。

（ホ）作用 あらかじめ、制御器には、射出成形機バレル内径部の断
面積、平均射出ストローク、成形材料の密度・比熱・固
化温度・熱伝達係数と、成形品の表面積と、が記憶され
ている。射出成形機のバレル内部の計量部の樹脂温度は
、これを測定する温度センサによって常に制御器に入力
されている。

例えば、射出用流体圧シリンダから射出開始信号が制御
器に人力されると、制御器は、このときの温度を成形材
料の射出直前の温度として記憶する。成形材料が金型内
に射出され、例えば、射出用流体圧シリンダから射出終
了信号が制御器に入力されると、制御器はタイマをスタ
ートさせるとともに、平均射出ストロークと上記断面積
とを掛は合せて成形品の容積とし、これと上記密度とを
掛は合せて成形品の重量とする。重量と上記比熱とを掛
は合せて射出された成形品の有する熱量とする。一方、
上記射出直前の温度から上記固化温度を減算して冷却温
度幅を求め、上記表面積、熱伝達係数及び冷却温度幅を
それぞれ乗算して、単位時間あたりの必要冷却熱量を算
出する。

上記成形品の熱量を上記単位時間あたりの必要冷却熱量
で除して必要冷却時間を求める。タイマは必要冷却時間
を経過すると、型開き信号を出力し、型開きが行われる
。これにより最短の冷却時間で型開きを行うことが可能
になる。

また、あらかじめ、制御器には、射出成形機バレル内径
部の断面積、成形材料の密度・比熱・固化温度・熱伝達
係数と、成形品の表面積と、が記憶されている。射出成
形機のバレル内にしゅう動回転可能にはめ合わされたス
クリューのストローク位置は、例えばスクリューに連結
された位置センサによって常に制御器に入力されている
。

一方、例えばバレル内部の計量部の樹脂温度は、これを
測定する温度センサによって常に制御器に入力されてい
る。例えば、射出用流体圧シリンダから射出開始信号が
制御器に入力されると、制御器は、このときのスクリュ
ー位置を射出開始位置として、また、このときの温度を
成形材料の射出直前の温度として記憶する。成形材料か
金型内に射出され、例えば、射出用流体圧シリンダから
射出終了信号が制御器に入力されると、制御器は、この
ときのスクリュー位置を射出終了位置として記憶すると
共に、タイマをスタートさせる。更に制御器は、両位置
信号から射出ストロークを算出し、これと上記断面積と
を掛は合せて成形品の容積とし、これと上記密度とを掛
は合せて成形品の重量とする。重量と上記比熱とを掛は
合せて射出された成形品の有する熱量とする。一方、上
記射出直前の温度から上記固化温度を減算して冷却温度
幅を求め、上記表面積、熱伝達係数及び冷却温度幅をそ
れぞれ乗算して、単位時間あたりの必要冷却熱量を算出
する。上記成形品の熱量を上記単位時間あたりの必要冷
却熱量で除して必要冷却時間を求める。タイマは必要冷
却時間を経過すると、型開き信号を出力し、型開きが行
われる。これにより最短の冷却時間で型開きを行うこと
が可能になる。

（へ）実施例 第１及び２図に本発明の第１実施例を示す。射出成形機
のバレル５０内に、しゅう動回転可能にスクリュー５２
がはめ合わされている。スクリュー５２は、これと連結
される流体圧シリンダ５４によってバレル５０内を往復
運動可能である。ホッパ５８内の成形材料６０は、バレ
ル５０内において、スクリュー５２によって混線、溶融
されるようになっている。バレル５０の計量室５０ａに
近い部分に温度センサ４が取り付けられており、成形材
料の温度を測定して温度測定信号４ａを出力することが
可能である。制御器８には、演算器１６・１８・２０．
設定器１２・１４及びタイマ２２が設けられている。設
定器１２には、あらかじめ平均射出ストローク１６ｂ、
射出成形機バレル内径部の断面積３０、成形材料の密度
３２・比熱３４・固化温度３６及び熱伝達係数３８を設
定可能であり、また設定器１４には、成形品の表面積４
０を設定可能である。演算器１６・１８・２０は、上記
測定信号４ａを受は取る一方、上記設定信号１６ｂ・３
０・３２・３４・３６・３８・４０を受は取って、必要
な演算を行うことが可能であり、タイマ２２は型開き信
号２２ａを出力することが可能である。

以下、この実施例の作動を説明する。設定器１２には、
成形材料６０に関する情報として、あらかじめ平均射出
ストローク１６ｂ、射出成形機バレル内径部の断面積３
０．成形材料の、密度３２・比熱３４・固化温度３６及
び熱伝達係数３８が設定されている。平均射出ストロー
ク１、６　ｂは、射出ストローク１６ｂ°を所定の回数
測定し、その平均値を取ったものである。また、設定器
１４には、成形品に関する情報として、あらかじめ成形
品の表面積４０が設定されている。

演算器１６は、設定器１２から平均射出ストロク１６ｂ
、射出成形機バレル内径部の断面積３０及び成形材料の
密度３２を受は取り、射出された材料の重量１６ａを演
算して演算器１８に出力する。演算器１８は、射出開始
信号６ａの入力を受Ｇづたときの温度センサ４からの信
号を、成形材料の射出直前の温度測定信号４ａとして受
は取る＝−方、設定器１２から比熱３４を受は取って、
成形品の有する熱量１８ａを演算して演算器２０に出力
する。演算器２０は、設定器１２から成形材料の、−ト
記射出直前の温度４ａ・熱量１８ａ・固化温度３６及び
熱伝達係数３８を受は取る一方、設定器１４から成形品
の表面積４０を受取り、単位時間あたりの必要冷却熱量
２０ｂを演算し、成形品の有する熱量１８ａを単位時間
あたりの必要冷却熱量２０ｂで除して必要冷却時間２０
ａを演算し、これをタイマ２２に出力する。これらを式
で表せば次のようになる。

式（１）　　・・・演算器１６の計算 射出重量１６ａ　［ｋｇｆ］　＝平均射出ストロク１６
ｂ［ｍ］Ｘスクリュー断面積３０［ｍ２］Ｘ密度３２　
［ｋ　ｇ　ｆ／ｍ３］式（２）・・・演算器１８の計算 熱量１８ａ　［ｋｃａｌ］　＝射出直前の温度４ａ［℃
］Ｘ射出重量１６ａ　［ｋｇｆ］　Ｘ比熱３４［ｋｃａ
ｌ／　（ｋｇｆｘ℃）］ 式（３）・・・演算器２０の計算 単位時間あたりの必要冷却熱量２０ｂ ［ｋｃａｌ／ｈ］＝熱伝達係数３８　［ｋｃａｌ／　（
ｍ２ｘｈｘ℃）］　ｘ表面積４０　［ｍ２］　Ｘ（射出
直前の温度４ａ［’Ｃ］−固化瀧度３６［℃］） 式（４）・・・演算器２０の計算 必要冷却時間２０ａ　［ｈ］　＝熱量１．８　ａ［ｋｃ
ａｌ］−単位時間あたりの必要冷却熱量２０ｂ［ｋｃａ
ｌ／ｈ］ タイマ２２は、上記射出終了信号６ｂを受は取ることに
より貯量計測を開始し、上記必要冷却時間２０ａが経過
すると型開き信号２２ａを出力する。

次に第３及び４図に本発明の第２実施例を示す。これの
第１実施例と異なる部分を下記に説明する。流体圧シリ
ンダ５４のロッド５４ａにはラック２゛か取り付けられ
ており、射出成形機の固定部に設けられた位置センサ２
は、ラック２の第３図中左右方向の移動に応じて回転し
、位置信号２ａを出力することが可能である。制御器８
゛には、切換器１０．演算器１６゛　・１８・２０、設
定器１２°　・１４、及びタイマ２２が設けられている
。切換器１０は、射出成形機からの射出開始信号６ａの
入力があった場合の位置センサ２からの位置信号２ａを
射出開始位置測定信号１０ａとして出力し、また射出終
了信号６ｂの人力があった場合の位置センサ２からの位
置信号２ａを射出終了位置測定信号１０ｂとして出力す
るように切り換え動作をすることが可能である。

設定器１２゛には、あらかじめ射出成形機バレル内径部
の断面積３０、成形材料の密度３２・比熱３４・固化温
度３６及び熱伝達係数３８を設定可能である。演算器１
６・１８・２０は、上記測定信号１．　Ｏａ・１０ｂ・
４ａを受は取る一方、上記設定信号３０・３２・３４・
３６・３８・４０を受は取って、必要な演算を行うこと
が可能である。

以下、この第２実施例の作動を説明する。切換器１０は
、射出開始信号６ａの入力があった場合の位置センサ２
からの信号２ａを射出開始位置測定信号１０ａとして演
算器１６°に出力し、また、射出終了信号６ｂの入力が
あった場合の位置センサ２からの信号２ａを射出終了位
置測定信号１０ｂとして演算器１６°に出力するように
切り換え動作を行う。設定器１２゛には、成形材料６０
に関する情報として、あらかじめ射出成形機バレル内径
部の断面積３０．成形材料の、密度３２・比熱３４・固
化温度３６及び熱伝達係数３８が設定されている。また
、設定器１４には、成形品に関する情報として、あらか
じめ成形品の表面積４０が設定されている。演算器１６
゛は、切換器１０から射出開始位置測定信号１０ａ及び
射出終了位置測定信号１０ｂを受は取ると共に、設定器
１２°から射出成形機バレル内径部の断面積３０及び成
形材料の密度３２を受は取り、射出ストローク１６ｂ’
を求め、射出された材料の重量１６ａを演算して演算器
１８に出力する。演算器１８は、射出開始信号６ａの入
力を受けたときの温度センサ４からの信号を、成形材料
の射出直前の温度測定信号４ａとして受は取る一方、設
定器１２゛から比熱３４を受は取って、成形品の有する
熱量１８ａを演算して演算器２０に出力する。演算器２
０は、設定器１２゛から成形材料の、上記射出直前の温
度４ａ・熱量１８ａ・固化温度３６及び熱伝達係数３８
を受は取る一方、設定器１４から成形品の表面積４０を
受取り、単位時間あたりの必要冷却熱量２０ｂを演算し
、成形品の有する熱量１８ａを単位時間あたりの必要冷
却熱量２０ｂで除して必要冷却時間２０ａを演算し、こ
れをタイマ２２に出力する。これらのうち第１実施例と
異なる部分の式は次のようになる。

式（１′）・・・演算器１６’の計算 射出重量１６ａ　［ｋｇｆ］　＝　（射出終了スクリュ
ー位置１０ｂ［ｍ］−射出開始スクリュー位置１０ａ［
ｍ］）ｘスクリュー断面積３０［ｍ２］Ｘ密度３２　［
ｋ　ｇ　ｆ／ｍ３］タイマ２２は、上記射出終了信号６
ｂを受は取ることにより時間計測を開始し、上記必要冷
却時間２０ａが経過すると型開き信号２２ａを出力する
。

（ト）発明の詳細 な説明してきたように、本発明によると、成形品が固化
すると同時に金型を開くことが可能になるので、成形効
率が向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例を説明する図、第２図はそ
の制御器のブロック図、第３図は本発明　０ の第２実施例を説明する図、第２図はその制御器のブロ
ック図である。 ２・・・位置センサ、４・・・温度センサ、４ａ・・・
　（成形材料の射出直前の）温度測定信号、６ａ・・・
射出開始信号、６ｂ・・・射出終了信号、８，８゛　・
・・制御器、１０・・・切換器、１０ａ・・・射出開始
位置測定信号、ｉｏｂ・・・射出終了位置測定信号、１
２．１２１４・・・設定器、１６．１６’　、１８．２
０・・・演算器、１６ａ・・・成形品の重量、１６ｂ・
・・射出ストローク、１６ｂ°　・・・平均射出ストロ
ーク、１８ａ・・・成形品の有する熱量、２０ａ・・・
必要冷却時間、２０ｂ・・・必要冷却熱量、２２・・・
タイマ、２２ａ・・・型開き信号、３０・・・バレル内
径部断面積、３２・・・　（成形材料の）密度、３４・
・・　（成形材料の）比熱、３６・・・　（成形材料の
）固化温度、３８・・・　（成形材料の）熱伝達係数、
４０・・・成形品の表面積、５０・・・バレル、５２・
・・スクリュ 手続補正書（方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形材料の比熱（３４）・固化温度（３６）・熱伝
   達係数（３８）と、成形品の重量（１６ａ）・表面積（
   ４０）と、成形材料の射出温度（４ａ）と、から成形品
   の必要冷却時間（２０ａ）を求め、射出完了から上記必
   要冷却時間（２０ａ）が経過したとき型開きを行わせる
   射出成形機の制御方法。 ２、射出成形機バレル内径部の断面積（３０）と、平均
   射出ストローク（１６ｂ）と、成形材料の密度（３２）
   ・比熱（３４）・固化温度（３６）・熱伝達係数（３８
   ）と、成形品の表面積（４０）と、をあらかじめ求めて
   おき、 射出直前の成形材料の温度（４ａ）を測定し、射出成形
   機バレル内径部の断面積（３０）と、平均射出ストロー
   ク（１６ｂ）と、成形材料の密度（３２）・比熱（３４
   ）と、射出直前の成形材料の温度（４ａ）と、から成形
   品の有する熱量（１８ａ）を算出し、 成形品の表面積（４０）・熱伝達係数（３８）・固化温
   度（３６）と、射出直前の成形材料の温度（４ａ）と、
   から単位時間あたりの必要冷却熱量（２０ｂ）を算出し
   、 算出された成形品の有する熱量（１８ａ）を、算出され
   た単位時間あたりの必要冷却熱量（２０ｂ）で除するこ
   とにより、必要冷却時間（２０ａ）を求め、 射出完了から上記必要冷却時間（２０ａ）が経過したと
   き型開きを行わせる射出成形機の制御方法。 ３、射出成形機バレル内径部の断面積（３０）、成形材
   料の密度（３２）・比熱（３４）・固化温度（３６）・
   熱伝達係数（３８）と、成形品の表面積（４０）をあら
   かじめ求めておき、 射出ストローク（１６ｂ′）と、射出直前の成形材料の
   温度（４ａ）と、を測定し、 射出成形機バレル内径部の断面積（３０）と、成形材料
   の密度（３２）・比熱（３４）と、射出ストローク（１
   ６ｂ′）と、射出直前の成形材料の温度（４ａ）と、か
   ら成形品の有する熱量（１８ａ）を算出し、 成形品の表面積（４０）・熱伝達係数（３８）・固化温
   度（３６）と、射出直前の成形材料の温度（４ａ）と、
   から単位時間あたりの必要冷却熱量（２０ｂ）を算出し
   、 算出された成形品の有する熱量（１８ａ）を、算出され
   た単位時間あたりの必要冷却熱量（２０ｂ）で除するこ
   とにより、必要冷却時間（２０ａ）を求め、 射出完了から上記必要冷却時間（２０ａ）が経過したと
   き型開きを行わせる射出成形機の制御方法。 ４、射出成形機のバレル（５０）内の成形材料の温度を
   測定して温度信号を出力可能な温度センサ（４）と、制
   御器（８）と、を有しており、制御器（８）には、設定
   器（１２・１４）、演算器（１６・１８・２０）及びタ
   イマ（２２）が設けられており、設定器（１２・１４）
   は、あらかじめ射出成形機バレル内径部の断面積（３０
   ）、平均射出ストローク（１６ｂ）、成形材料の密度（
   ３２）・比熱（３４）・固化温度（３６）・熱伝達係数
   （３８）及び成形品の表面積（４０）を設定可能であり
   、演算器（１６・１８・２０）は、上記測定信号（４ａ
   ）及び上記設定値（１６ｂ・３０・３２・３４・３６・
   ３８・４０）を用いて必要冷却時間（２０ａ）を算出可
   能であり、タイマ（２２）は、射出終了信号（６ｂ）に
   よって計時を開始し上記必要冷却時間（２０ａ）を経過
   すると型開き信号（２２ａ）を出力するものである射出
   成形機の制御装置。 ５、射出成形機のバレル（５０）内のスクリュー（５２
   ）の位置を測定して位置信号を出力可能な位置センサ（
   ２）と、バレル（５０）内の成形材料の温度を測定して
   温度信号を出力可能な温度センサ（４）と、制御器（８
   ′）と、を有しており、制御器（８′）には、切換器（
   １０）、設定器（１２′・１４）、演算器（１６′・１
   ８・２０）及びタイマ（２２）が設けられており、切換
   器（１０）は、射出成形機からの射出開始信号（６ａ）
   を受けたときの位置センサ（２）からの信号を射出開始
   位置測定信号（１０ａ）として出力する一方、射出終了
   信号（６ｂ）を受けたときの位置センサ（２）からの信
   号を射出終了位置測定信号（１０ｂ）として出力するこ
   とが可能であり、設定器（１２′・１４）は、あらかじ
   め射出成形機バレル内径部の断面積（３０）、成形材料
   の密度（３２）・比熱（３４）・固化温度（３６）・熱
   伝達係数（３８）及び成形品の表面積（４０）を設定可
   能であり、演算器（１６′・１８・２０）は、上記測定
   信号（１０ａ・１０ｂ・４ａ）及び上記設定値（３０・
   ３２・３４・３６・３８・４０）を用いて必要冷却時間
   （２０ａ）を算出可能であり、タイマ（２２）は、射出
   終了信号（６ｂ）によって計時を開始し上記必要冷却時
   間（２０ａ）を経過すると型開き信号（２２ａ）を出力
   するものである射出成形機の制御装置。