JPH0361018A - 射出成形の自動制御方法及びその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、射出成形の自動制御方法およびその装置に関
する。

（従来の技術） 従来より、射出成形の自動制御方法として、例えば、特
開昭６０−１９８２１７号公報に記載のように、型内圧
パターン制御による方法が知られている。

この制御方法は、射出充填工程と、保圧充填工程とから
構成される射出制御回路において、射出充填工程から保
圧充填工程への切替えを、金型内の樹脂圧力が所定の値
になった時点で行うと共に、保圧充填工程中の同圧力が
所定の経時パターンになるように、射出シリンダーの油
圧をフィードバック制御するものである。即ち、保圧充
填工程での金型内の樹脂圧力を直接検出し、設定された
経時的な型内圧パターンと比較し、核型内圧パターンか
らはずれた場合は、射出シリンダーの油圧を制御し型内
圧パターンにもとすいて保圧するようにしたもので、射
出シリンダー内の樹脂温度、金型温度、樹脂ロントが各
ノヨント４σにおいて変動しキャビティ内圧力の変動が
生しても、成形品の寸法、重量にバラツキが生しないよ
うにすることを狙ったものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来技術における射出成形の制御方
法は、保圧工程において保圧時間を一定にして型内圧パ
ターンにもとづく制御を行っているだけであるので、成
形品の寸法や重量にまだバラツキが生しており、高い精
度を要求する精密成形品に適用するには不充分である。

即ち、保圧時間が一定であると、樹脂が完全に固化する
前に保圧を解除する場合がある。こればゲートを介して
金型内に充填された樹脂の逆流を招くことから、製品重
量のバラツキが発生し、品質を損なう結果となる。また
逆に、ゲート部分の樹脂が冷却固化した所謂ゲートシー
ルした状態において無理に保圧をかけると、成形品自体
が変形したり、そりが発生したりする。保圧を解除する
タイミングは、ゲートシールしたときに行うのがよいこ
とはいうまでもないが、征来から、保圧の解除のタイ実
ングを知るために、予めザンプルを成形して重量変化を
測定する重量法等により決定している。このような保圧
時間は一定に設定されているのが一般的であるが、ゲー
ト部分の樹脂は、射出シリンダー内の樹脂温度、金型温
度、樹脂ロンドの変動により、冷却固化の状態が異なる
ため、ゲートシール時間は射出ショット毎に異なってお
り、成形品の寸法や重量にバラツキが生しる原因となっ
ている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、成形品の寸法、重量精度を
向上させ、高精密成形が可能な射出成形の自動制御方法
及びその装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明射出成形の自動制御方法は、保圧充填工程におけ
る射出成形金型内の樹脂圧力を所定の型内圧パターンに
もとすいて制御する射出成形の制御方法において、金型
のゲート近傍に設けられた超音波探触子により、ゲート
内の樹脂に向けて発信された超音波の反射波の経時変化
を連続的に検出し、速度変化もしくは振幅変化として測
定し、該測定値から演算処理によりゲートシールの時点
を測定し、該ゲートシール時点に到達した信号にもとづ
いて型内圧パターンの保圧を解除することを特徴とする
ものである。

また、本発明射出成形の自動制御装置は、保圧充填工程
における射出成形金型内の樹脂圧力が所定の型内圧パタ
ーンになるように、開山シリンダーの油圧をフィードバ
ック制御する射出成形の制御装置において、金型のゲー
ト近傍に設けられた超音波探触子と、該超音波探触子に
よりゲート内の樹脂に向けて発信された超音波の反射波
を検出することにより、樹脂の溶融状態から固化状態ま
での超音波の速度変化もしくは振幅変化を随時測定する
測定手段と、該測定手段によって測定された測定値から
ゲートシール時点を演算する演算手段と、演算手段の結
果がゲートシール時点として出力されたときに保圧を解
除するコントローラとを備えたことを特徴するものであ
る。

本発明において型内圧パターンは、良品成形時に得られ
る金型内の圧力を経時的に基準波形として設定されたも
のが使用され、特に、保圧解除の指令がなされていない
パターンが好ましい。

超音波探触子としては、一般に水晶、セラくツク、硫酸
リチウム等の振動子が使用され、超音波探傷機等のパル
ス受発信機能を備えた測定手段に接続される。

また、ゲートシール時点を演算する演算手段としては、
測定手段により反射波から速度変化を測定して得られた
測定値を演算する場合は、比較器が用いられ、反射波か
ら振幅変化を測定して得られた測定値を演算する場合は
、微分器が用いられる。比較器では、予め設定された良
品成形時に得られる超音波の速度値と比較演算を行うよ
うになっており、微分器では、超音波の反射波を振幅値
として経時的に導かれたものを一回微分して極小点を算
出するようになっている。

（作用） 射出成形金型のゲート近傍に設けられた超音波探触子を
用いて、ゲート内の樹脂に向けて発信された超音波の反
射を検出することにより、樹脂の溶融状態から固化状態
までの超音波の速度変化もしくは振幅変化を測定するこ
とができる。この測定値は演算手段によって演算され、
設定条件となったときにゲートシール時点として出力さ
れる。

即ち、ゲート部分に充填された樹脂が溶融状態から固化
状態に変化する過程において、超音波探触７ 子により検出された超音波の反射波の速度もしくは振幅
が変化することから、その変化の様子を調べることによ
りゲートシール時点を確認できる。

上記ゲートシール時点に達すると、型内圧バタ曲 一ンの基準波睡にもとづき制御されている保圧を解除す
る。このとき、ゲーＩ・から樹脂が逆流したり、金型内
に無理に保圧がかかったりするということがない。（以
下空白） （実施例） 本発明射出成形の自動制御装置の一実施例を図面を参照
しながら説明する。

第１図は、本発明に係る射出成形の自動制御装置が適用
される射出成形装置を示している。

同図において、１は射出成形機で、ホッパー１１内に貯
溜された樹脂を順次射出シリンダー１２内に供給し、ス
クリュウ−１３の回転により射出シリンダー１２の先端
部に送りながら溶融し、スクリュウ−１３を油圧ラム機
構１４で前進させることにより射出シリンダー１２の先
端のノズル１ａから樹脂を射出するように構成されてい
る。

２は金型で、ダイレクトゲート方式のゲートブツシュ４
が装着された固定側金型２１と、キャビティ２３を有す
る移動側金型２２とからなる。固定側金型２１は、射出
成形機１のノズル１ａの射出先端部に取付けられ、移動
側金型２２は、固定側金型２１に対向して配置され、油
圧シリンダー等の型締装置１６によって図中前後に往復
移動可能になされている。

移動側金型２２にはキャビティ２３内の樹脂圧力を検出
する圧力センサ３がエジェクタービン２４を介して設け
られ、該圧ツノセンサー３は、増幅器６を介して油圧ラ
ム機構１４の作動を型内圧パターンにもとすいてフィー
ドバック制御するコントーラ１９に接続されている。

ゲートブツシュ４には樹脂流通路であるゲート５がノズ
ル１ａ側からキャビティ２３側に貫通しており、第２図
にその拡大図を示すように、ゲート５の流通路側面には
、その前端面が該流通路側面と面一になるようにしてア
ルミ棒７が埋設されている。そして、このアルξ棒７の
後端面に、カップリング剤８を介して超音波探触子９が
取付けられている。超音波探触子９には、超音波探傷機
１６が接続されるようになっており、超音波探傷［１６
は、例えば０．０１〜１秒毎にパルスを発信するもので
、超音波探触子９は超音波探傷機１６によって５Ｍ１ｌ
ｚの超音波を発信するとともに、その反射波を検出する
ようになっている。

また、超音波探傷機１６には、図示は省略して０ いるが、超音波探触子９により受信された超音波の反射
波に基づいて、樹脂の溶融状態から固化状態までの超音
波の速度変化を随時測定する測定手段が設けられており
、この測定手段はソフトウェアによって構成されている
。

超音波探傷機１６の出力は、ゲート５内に充填された樹
脂の状態に対応した超音波の速度値を示すもので、良品
成形時に得られる超音波の速度値が予め設定された演算
手段として比較器１７に接続されており、比較器１７の
出力は、導かれた信号にもとすいて保圧を解除するため
の指示信号を送出する信号発生器１８に導かれている。

そして、この信号発生器１８の出力は、射出成形機１の
コントローラ１９に導かれている。コントローラ１９は
、上記信号発生器１８からの信号に基づくことにより、
前述の型内圧パターンにもとづいて制御している射出成
形機１の保圧を解除するようになっている。

超音波探触子９から、例えば、０．０１秒毎に発信され
た５ＭＨｚの超音波（パルス波）は、ゲート５に充填さ
れた樹脂１０とアルミ棒７との境界面７１や、樹脂１０
とゲート５のアルミ棒７とは反対側の流通路側面（図面
中では上部側面）との境界面５１で反射し、その反射波
が再びアル鴫棒７を介して超音波探触子９に導かれるよ
うになっている。超音波探触子９によって受信された超
音波の反射波は、第３図及び第４図に示すようになる。

ここで、第３図は、ゲート５に樹脂１０が充填されてい
ない場合の反射波の波形図であり、第４図はゲート５に
樹脂１０が充填されている場合の反射波の波形図である
。即ち、第３図は、樹脂が未充填のときの発信パルス３
０に対するアルミ棒７の表面（前端面）よりの−次エコ
ー波３１及び二次エコー波３２の様子を示している。ま
た、第４図は樹脂が充填されたときの発信パルス３３に
対する、アルミ棒７の表面よりの−・次エコー波３４及
び、境界面５１よりの境界面エコー波３５及びアルミ棒
７の表面よりの二次エコー波３６の様子を示している。

第４図に示す各エコー波は、超音波探触子９を２ 介することにより、超音波探傷機１９に導かれる。

この導かれた各エコー波の内、境界面エコー波３５は、
ゲート５内に充填された樹脂１０が溶融状態から固化す
ることにより、−次エコー波３４と境界面エコー波３５
との時間間隔Ｔが変化することから、−次エコー波３４
と境界面エコー波３５との時間間隔Ｔを超音波探傷機１
９でデジタル化し、このデジタル値と超音波探触子９が
設けられたゲート部分の幅りとから反射波の速度をリア
ルタイムに演算処理して求める。但し、ゲート５部分の
幅りは予め入力されている。

第５図はこのようにして求められた反射波の速度値を示
している。同図において、溶融樹脂が金型内に充填され
た時刻ｔ１においては、反射波の速度は略１１００ｍ／
ｓｅｃであり、この時刻ｔ１から樹脂が徐々に固化する
に従って反射波の速度は略直線的に増加し、樹脂が固化
した時刻ｔｚ　（すなわち、ゲートシール時）において
略２５００　ｍ／ｓｅｃとなる。

このようにして求められた反射波の速度値は、３ 比較器１７に導かれる。比較器１７では、この導かれた
反射波の速度値と予め設定された良品成形時に得られる
超音波の速度値とを比較する。この場合、良品成形時に
得られる超音波の速度値として２５００　ｍ／ｓｅｃが
設定されていることから、比較器１７からは、測定され
た反射波の速度値に達する時刻ｔ２において、信号発生
器１８に対して制御信号を送出する。

信号発生器１８では、この比較器１７からの制御信号に
より、ゲートシール時刻Ｌ２においてコントローラ１９
に対し保圧解除を指示する指示信号を送出する。コント
ローラ１９では、この指示信号に基づいて図示しない油
圧装置を作動させて、油圧ラム機構の圧力を減圧し射出
成形機１の保圧を解除するようになっている。

尚、上記実施例では超音波探触子９が設けられるゲート
をダイレクトゲートとしたが、この他に例えばフィルム
ゲートであってもよい。超音波探触子９が設けられる位
置はゲート近傍であれば、特に限定されるものではなく
、例えばキャビティ４ からゲートに向けて設けてもよい。

また、圧力センサー３の取付位置は、キャビティ２３内
の圧力を的確に検出することができる位置であれば上記
実施例に限定されない。例えば、超音波探触子９に対向
してダイレクトゲートに設けてもよい。

次に、上記実施例における射出成形装置の制御方法につ
いて図面に基づいて説明する。

第８図に示す実線は本発明の射出成形の自動制御方法に
おける型内圧パターンの一例を示す。該型内圧パターン
は、予め、所定の実線Ｑで示す基準波形のものがコント
ローラ１９に設定されている。

先ず、射出成形機１によって樹脂を金型２のキャビティ
２３内に射出すると、樹脂は充填圧縮され、圧力センサ
３が金型２の樹脂圧力を検出する。

検出された型内圧が、第８図の保圧切替点Ｑ。に達した
とき、コントローラ１９により充填から保圧に切替えら
れ、型内圧パターンの１９波形Ｑの圧力を保持するよう
に油圧ラム機構１４を制御す５ 一方、金型２内への削出開始と共に超音波探傷機１６か
らパルスを発信すると、該パルス発信により、ゲート近
傍の超音波探触子９によって超音波の発信と反射波の受
信が行われる。超音波探傷機１６では、超音波探触子９
からの反射波にもとすいて超音波の速度変化が第５図に
示すように測定され比較機１７に出力される。

比較器１７では、設定速度値と超音波探傷機１６からの
速度値とが刻々と比較演算されており、第５図に示すよ
うに樹脂が固化したゲートシール時刻ｔ２において設定
速度（ａ　２５００　ｍ／ｓｅｃに達すると、信号発生
器１８に対して制御信号を送出する。

信号発生器１８では、比較器１７からの制御信号により
、ゲートシール時刻ｔ２において型内圧パターンの基準
波形のＰ。点でコントローラ１９に対し保圧解除を指示
する指示信号を送出する。

コントローラ１９では、指示信号に基づいて図示しない
油圧装置を作動させて、油圧ラム機構１４６ の圧力を減圧し射出成形器１の保圧を解除する。

金型内の樹脂圧力は一点鎖線の曲線Ｐにしたがって降下
する。

尚、上記実施例において、演算手段として比較器１７を
用いたが、第６図に示すように微分器１７ａを用いても
よい。

この場合、超音波探触子９によって受信された超音波の
反射波を振幅値として測定し、微分器１７ａに導くよう
になっている。

即ち、第４図に示す各エコー波の内、境界面波エコー３
５は、ゲート５内に充填された樹脂１゜が溶融状態から
固化状態に変化する過程で、その振幅値も変化している
。従って、−次エコー波３４の振幅αと境界面エコー波
３５の振幅βとの比率を各発信パルス毎に測定し、−次
エコー波３４の振幅αに対する境界面エコー波３５の振
幅βの比率が極小値となる時点を測定すれば、ゲートシ
ール時を決定できる。

具体的には、アルミ棒７を用いた場合は、−次エコー波
３４の振幅αの変化は近似的に一定であ７ るので、第７図（ａ）に示すような超音波探傷機１６に
よって検出された境界面エコー３５の振幅変化を、次の
ステップの微分器１７ａに入力し、該微分器１７ａにお
いて境界面エコー３５の振幅変化を一回微分することに
より、その符月がマイナスからプラスに転じた時点Ｂ〔
第７図（ｂ）参照］をゲートシール時とすることができ
る。

信号発生器１８では、この微分器１７ａからの信号によ
り、その符号がマイナスからプラスに転じた時点で、コ
ントローラ１９に対し保圧解除を指示する信号を送出す
ることができる。

（発明の効果） 本発明射出成形の自動制御方法及び装置は、上記の通り
の構成になされているので、確実にゲートシールした時
点で保圧解除を行うことができ、従来の型内圧パターン
にもとづく制御の場合よりも、更に、成形品で問題とな
る変形及びソリの発生が回正でき、寸法精度、重量精度
が向上し、高精度を要求する精密成形品を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

１８ 第１図は本発明射出成形の制御装置の概略説明図、第２
図はゲートブツシユ部分の拡大図、第３図は樹脂が未充
填のときの発信パルスに対する各エコー波を示す図、第
４図は樹脂が充填されたときの発信パルスに対する各エ
コー波を示す図、第５図は樹脂が充填された後の時間経
過に対する反射波の速度変化を示す図、第６図は本発明
射出成形の制御装置に用いられるゲートシール時間測定
方法の他の実施例を示す図、第７図（ａ）は測定された
境界面エコー波の振幅の経時変化を示した曲線図、第７
図（ｂ）は同」−の振幅の経時変化の一回微分した値を
示す曲線図である。第８図は射出成形におけるキャビテ
ィ内の経時的な圧カバターンの一例を示す図である。 符号の説明 １・・射出成形機、２・・金型、２１・・固定側金型、
２２・・移動側金型、２３・・キャビティ、３・・圧力
センサー、４・・ゲートブツシュ、５・・ゲート、６・
・増幅器、７・・アルミ棒、９・・超音波探触子、１０
・・樹脂、１４・・油圧う１．機構、１６・・超音波探
傷機、１７・・比較器、１７ａ・・微分器、１８・・信
号発生器、１９・・コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、保圧充填工程における射出成形金型内の樹脂圧力を
   所定の型内圧パターンにもとずいて制御する射出成形の
   制御方法において、金型のゲート近傍に設けられた超音
   波探触子により、ゲート内の樹脂に向けて発信された超
   音波の反射波の経時変化を連続的に検出し、速度変化も
   しくは振幅変化として測定し、該測定値から演算処理に
   よりゲートシールの時点を測定し、該ゲートシール時点
   に到達した信号にもとづいて型内圧パターンの保圧を解
   除することを特徴とする射出成形の自動制御方法。 ２、保圧充填工程における射出成形金型内の樹脂圧力が
   所定の型内圧パターンになるように、射出シリンダーの
   油圧をフィードバック制御する射出成形の制御装置にお
   いて、金型のゲート近傍に設けられた超音波探触子と、
   該超音波探触子によりゲート内の樹脂に向けて発信され
   た超音波の反射波を検出することにより、樹脂の溶融状
   態から固化状態までの超音波の速度変化もしくは振幅変
   化を随時測定する測定手段と、該測定手段によって測定
   された測定値からゲートシール時点を演算する演算手段
   と、演算手段の結果がゲートシール時点として出力され
   たときに保圧を解除するコントローラとを備えたことを
   特徴する射出成形の自動制御装置。