JPH04259524A - 射出成形機の射出圧力制御装置およびその制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形機の自動制御、
とくに充填圧力から射出圧力への切換に使用される射出
圧力制御装置およびその制御方法の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロコンピュータの普及に伴
なって、各分野において自動化が進められている。射出
成形機の場合も例にもれない。射出成形機の射出圧力制
御装置においてはその取扱者はまず製品の仕様に応じて
、充填速度、保持圧力、射出速度、射出圧力およびこれ
らの切換タイミングなどの制御データを調整するととも
に、これら制御データをメモリなどに記憶させる。この
のちマイクロコンピュータはこれらの制御データに基い
て射出成形機の射出圧力を自動制御するのである。

【０００３】ところで、比較的肉薄な成形品を射出成形
機によって得る場合、基本的には充填圧力が通常の肉厚
を有する成形品よりも大きく設定されるが、保持圧力は
ほとんど必要ない。このような圧力設定の場合、充填圧
力から保持圧力に切り換えられた瞬間、この急激な減圧
によってスクリュは、充填済の溶融樹脂の圧力すなわち
充填圧力によって後退させられる。

【０００４】このスクリュの後退量は充填圧力と保持圧
力との差に依存し、この変動圧力の差が大きい程、スク
リュの後退量も大きくなる。とくにスクリュを駆動する
駆動部がサーボモータからなる射出成形機の場合、駆動
部が油圧シリンダからなる射出成形機と異り、パッキン
などの摩擦が加味されない。

【０００５】このため、駆動部がサーボモータからなる
射出成形機のスクリュの後退量は構造上の理由から、駆
動部が油圧シリンダからなるものと比較してきわめて大
きくなる。

【０００６】そして図９に示すように充填圧力から保持
圧力に切り換えられ、充填圧力のピーク値Ｐ１から、予
め設定された保持圧力値Ｐ２に減圧される。これにより
上述したようにスクリュが後退すると、図中、ｔ１でア
ンダーシュートして、時間Ｔが経過したｔ２においてオ
ーバーシュートするバウンド（ハンチング）が生じる。 このようなバウンドが数回繰り返されたのちに、充填済
の溶融樹脂圧力は保持圧力値Ｐ２に安定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これにより金型内の溶
融樹脂は、流動が一時的に停止されたり、スクリュ側に
引戻されて充填済の溶融樹脂が不安定になる。したがっ
てフローマーク発生および充填不足などを招くことから
、成形品の重量にばらつきが生じるなど安定した品質を
得られないという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、成形品を安定した品質に
保持できる射出成形機の射出圧力制御装置およびその制
御方法の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、射出成形機のスクリュを駆動するための駆
動部と、該駆動部を制御する制御回路とを備え、充填完
了時における充填圧力のピーク値と予め設定された第１
段目の保持圧力値との差に基いて保持圧力に付加する補
正圧力を演算する入出力部を前記制御回路に設けた構成
としている。

【００１０】入出力部は、保持圧力切換時に発生する充
填樹脂の変動圧力の一次バウンド周期に基いて補正圧力
を演算する構成としている。

【００１１】また本発明は上記目的を達成する方法とし
て、溶融樹脂を金型に充填し、該充填の完了直前におけ
る充填圧力のピーク値と第１段目に設定された保持圧力
値との差に基いて予め演算された補正値をピークとする
補正圧力を保持圧力切り換えと同時に保持圧力に付加し
た構成としている。

【００１２】補正圧力の加圧分布は、充填樹脂に発生す
る圧力変動の一次バウンド周期と逆相で同一周期である
構成としている。

【００１３】

【作　　用】本発明は上記のように構成したので、制御
回路は入出力部によって演算された補正圧力に基いて駆
動部を制御することにより、充填済の溶融樹脂を安定し
た状態に維持することができる。

【００１４】入出力部が変動圧力の一次バウンド周期に
基いて補正圧力を演算した場合、制御回路は駆動部を介
してバウンドの発生に同期させながら、充填済の溶融樹
脂を安定した状態に維持できる。

【００１５】溶融樹脂の充填の完了直前における充填圧
力のピーク値と第１段目に設定された保持圧力値との差
に基いて、保持圧力への切り換えと同時に、予め演算さ
れた補正値をピークとする補正圧力を保持圧力に付加す
ることによって、充填樹脂に発生する圧力変動の急激な
立ち上がりを緩和する。これにより充填圧力から急激に
減圧されることを抑止し、充填済の溶融樹脂を安定した
状態に維持することができる。

【００１６】補正圧力の加圧分布は、充填樹脂に発生す
る圧力変動の一次バウンド周期と逆相で同一周期なので
、バウンドに同期させながら充填圧力から急激に減圧さ
れることを抑止し、充填済の溶融樹脂を安定した状態に
維持することができる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に基いて詳
細に説明する。図１は射出成形機の射出圧力制御装置で
、１は射出成形機、２は駆動部、３は金型、そして４は
駆動部２を制御する制御回路を示している。

【００１８】駆動部２にはサーボモータからなる駆動源
５，６が設けられ、射出成形機１のスクリュ７は駆動源
５，６との間に介装されたボールネジ８、ボールナット
９およびスプラインシャフト１０によって駆動される。

【００１９】駆動源５は射出および背圧用に設けられ、
駆動源６はスクリュ７の回転用に設けられている。駆動
源５には荷重検出器１１および角度検出器（エンコーダ
）１２が備えられ、駆動源６には回転数検出器１３が備
えられている。

【００２０】そして荷重検出器１１、角度検出器１２お
よび回転数検出器１３は、それぞれ制御回路４に接続さ
れている。また射出成形機１のノズル１４には樹脂圧検
出器１５が設けられ、樹脂圧検出器１５は制御回路４に
接続されている。

【００２１】制御回路４はＣＰＵ１６を主構成とし、入
出力部１７、サーボ回路１８，１９および電流検出器２
０，２１からなるもので、電源回路は図示を省略してい
る。ＣＰＵ１６はデータバス２２を介して入出力部１７
に接続され、データバス２２にはメモリ２３、操作部２
４、表示部２５が接続されている。

【００２２】ＣＰＵ１６にはタイマ機能、時計機能およ
びカレンダ機能が備えられており、上記電源回路から電
力が供給されていない場合、ＣＰＵ１６は制御回路４の
図示を省略した内蔵電池から供給される電力によって、
時計およびカレンダに係る演算を行う。また上記内蔵電
池はメモリ２３のバックアップ用にも使用される。

【００２３】メモリ２３はＲＯＭとＲＡＭとからなり、
ＲＯＭには射出成形機１の制御用プログラム、各種制御
データおよび設定メニュー（図示省略）を格納しており
、ＲＡＭには制御プログラムの演算に係るデータが一時
的に格納される。メモリ２３に格納された制御プログラ
ムは、電力が上記電源回路から供給されると同時に制御
回路４に読込まれて順次実行される。これにより制御回
路４は射出成形機１を自動制御することができる。

【００２４】上記設定メニューは制御プログラムを実行
するための各種制御データのうち、成形材料、肉厚、形
状など成形品の仕様、射出速度、射出圧力、保持圧力、
射出速度の切り換え段数、射出圧力の切り換え段数、ス
クリュ７の回転速度、スクリュ７の回転速度切り換え段
数、スクリュ７の背圧および背圧の切り換え段数などの
パラメータを設定するためのものである。

【００２５】操作部２４はキーボードからなり、上述し
た設定メニューのパラメータの設定入力およびＣＰＵ１
６への各種命令の入力に使用する。操作部２４によって
制御回路４に入力されたパラメータまたは各種命令は、
制御回路４のＣＰＵ１６によってバスライン２２を経て
一旦メモリ２３に格納される。

【００２６】こののち、上記制御プログラムに応じて入
出力部１７を介して、所定の演算処理が施されるととも
に、その入力内容と演算結果と射出成形機１の制御デー
タ変移状態とは表示部２５に表示される。これにより取
扱者は表示部２５を目視しながら操作部２４を操作する
ことにより、上述したパラメータを入力できる。

【００２７】表示部２５はＣＲＴディスプレイまたはＬ
ＣＤディスプレイなどからなり、スピーカが内蔵されて
いる。

【００２８】入出力部１７は、保持圧力に付加する補正
圧力を保持圧力切換時に発生する充填樹脂の変動圧力の
一次バウンド周期に基いて、補正圧力を演算し、かつ、
この演算結果に基いて、図２および図３図中、Ｔで示す
時間だけ図で示した波形の補正圧力信号を発生させるも
のである。

【００２９】入出力部１７には荷重検出器１１、角度検
出器１２、樹脂圧検出器１５、サーボ回路１８，１９お
よび電流検出器２０が接続されている。これにより入出
力部１７すなわち制御回路４は荷重検出器１１によって
溶融樹脂圧力を、角度検出器１２によってスクリュ７位
置および射出速度を、そして樹脂圧検出器１５によって
スクリュ７の回転数をそれぞれ間接的に検出でき、さら
には溶融樹脂圧力を荷重検出器１１によって、また駆動
源５，６の電流を電流検出器２０，２１によって、それ
ぞれ直接検出できる。

【００３０】上述した補正圧力の演算手順は詳細を後述
するが、補正圧力は充填完了時における充填圧力のピー
ク値と、予め設定された第１段目の保持圧力値との差に
基いて演算され、入出力部１７の内蔵メモリ（図示省略
）に予め格納される。また補正圧力の演算手順は、メモ
リ２３に格納された上記制御プログラムに包含されてい
る。

【００３１】そしてＣＰＵ１６に電力が供給されると、
上記制御プログラムを読み込んだのち、補正圧力に係る
部分をメモリ２３からデータバス２２を介し、入出力部
１７の上記内蔵メモリに格納させ、入出力部１７は上記
検出器１１，１２，１５および電流検出器２０から入力
される検出データと、上記内蔵メモリに格納された演算
手順とに基いて上記補正圧力を演算する。

【００３２】ついで入出力部１７はこの演算結果に応じ
た補正圧力信号を変動圧力の一次バウンド周期（図９参
照）に対応させて、サーボ回路１８から電流検出器２０
を経て駆動源５に入力する。

【００３３】つぎに上記構成の射出成形機の射出圧力制
御装置に係る使用手順を図４ないし図８に基いて詳細に
説明する。まず通常の成形を施して充填圧力および保持
圧力の変移を検出し、上記補正圧力が演算される。

【００３４】電源回路を起動させることによって電力を
射出成形機の射出圧力制御装置に供給すると、制御回路
４は起動されると同時に制御プログラムが順次実行され
る。つづいて操作部２４を操作することにより、入力モ
ードが設定され、成形品の成形材料および形状などに応
じて所望値がパラメータとして設定される。

【００３５】ついで操作部２４を操作することにより、
射出成形機１は起動され、入出力部１７には補正圧力の
演算手順がＣＰＵ１６によって、メモリ２３からデータ
バス２２を介して上記内蔵メモリに格納される。

【００３６】つづいて図８に示したｓ１において、図４
および図６に示すように溶融樹脂は金型３に、すでに設
定済の充填圧力ａで所定の充填される（図４および図６
のｂ参照）。

【００３７】入出力部１７には上記検出器１１，１２，
１５および電流検出器２０から検出データが入力され、
ついでｓ２において入出力部１７は樹脂圧検出器１５、
荷重検出器１１または電流検出器２０から入力される充
填完了直前の充填圧力のピーク値Ｐ１を検出するととも
に内蔵メモリに格納する。

【００３８】つぎにｓ３で入出力部１７は、すでに設定
済の第１段目の保持圧力値Ｐ２を内蔵メモリに格納した
のち、ｓ４で充填圧力のピーク値Ｐ１および第１段目の
保持圧力値Ｐ２の差と、定数Ｇとの積を演算することに
よって補正値Ｐ０（Ｐ０＝Ｇ（Ｐ１ーＰ２）　図５およ
び図７参照）を算出し、ｓ５が実行される。

【００３９】なお定数Ｇは射出成形機１、金型３、成形
品の形状および成形材料などの各要素の種別に応じて定
められ、予めメモリ２３に格納されている。

【００４０】ｓ５では、保持圧力切換時に発生する充填
樹脂の変動圧力のバウンドに起因して、アンダーシュー
トが発生しているか否かが判定されたのち、図４および
図６に示すようにアンダーシュートしているときには、
ｓ６でアンダーシュートの下側ピークｃに達したか否か
が判定され、アンダーシュートの下側ピークｃに達した
場合にはｓ７が実行される。なおｓ５においてアンダー
シュートしない場合にはｓ５をループする一方、ｓ６で
下側ピークｃに達っしない場合にはｓ６をループする。

【００４１】なおｓ５において、予め定められた時間を
越えてもｓ５をループしている場合、ＣＰＵ１６は、ス
クリュ７にバウンドが発生していないとみなし、図８に
示したプログラムの実行を停止すると同時に、その旨を
表示部２５に表示する。

【００４２】ｓ７ではＣＰＵ１６に備えられたタイマを
スタートさせることにより、補正時間Ｔの計測を開始す
る。そしてｓ８においてオーバーシュートの有無が判定
され、オーバーシュートしているときには、ｓ９でオー
バーシュートの上側ピークｄに達したか否かが判定され
、上側ピークｄに達した場合にはｓ１０が実行される。

【００４３】なおｓ８においてオーバーシュートしない
場合にはｓ８をループし、ｓ９で上側ピークｄに達しな
い場合にはｓ９をループする。そして図８に示したプロ
グラムの実行を停止すると同時に、その旨が表示部２５
に表示される。

【００４４】ｓ１０では上記ｓ７においてスタートさせ
たタイマを停止させ、この補正時間（本実施例では０．
２秒間）Ｔは入出力部１７の内蔵メモリに格納される（
ｓ１１）。ついでｓ１２において、入出力部１７は上記
ｓ４において演算された補正値Ｐ０およびｓ１１におい
て計測された補正時間Ｔに基いて、充填済の溶融樹脂に
加圧すなわち保持圧力に付加される補正圧力の加圧分布
を演算する。

【００４５】この補正圧力は、上記ｓ４において演算さ
れた補正値Ｐ０をピークとし、図２、図５および図７に
示すような三角波の形状または図３に示すようなサイン
波の形状を補正時間Ｔで形成する加圧分布を備える。

【００４６】そして補正圧力の基準値は第１段目の保持
圧力値Ｐ２であり、ピーク値は第１段目の保持圧力値Ｐ
２と補正値Ｐ０との和によって表わされ、これらの補正
圧力に係るデータは入出力部１７の内蔵メモリに格納さ
れている。

【００４７】また補正圧力の加圧分布は、周期を射出成
形機１の充填樹脂に発生する圧力変動の一次バウンド周
期と逆相で、同一周期（本実施例では２分の１周期）に
設定している。

【００４８】上記構成の射出成形機１の射出圧力制御装
置を使用するときには、溶融樹脂を金型３に充填完了さ
せたのち、制御回路４は、入出力部１７によって演算さ
れ、内蔵メモリに格納済の補正圧力に係るデータを読み
出し、該データに基いて入出力部１７は、充填圧力を保
持圧力に切り換るのと同時に、補正圧力信号を発生させ
る。

【００４９】このことによって制御回路４は、図５およ
び図７に示すように、駆動部２を駆動制御することによ
り、補正圧力を保持圧力に付加することができる。この
ため充填樹脂に発生する圧力変動の急激な立ち上がりが
緩和され、充填圧力から急激に減圧されることをバウン
ドに同期させながら抑止し、充填済の溶融樹脂を安定し
た状態に維持できる。

【００５０】図５および図７に示した例では、充填圧力
が保持圧力に切り換えられた場合、溶融樹脂圧力のハン
チングがまったく発生しない。

【００５１】本実施例では駆動部２にサーボモータから
なる駆動源５を設けた場合を説明したが、これに限定さ
れるものではなく、駆動源５を油圧機で構成してもよい
。その場合、制御回路４はサーボモータを制御する電流
を発生させる代りに、射出シリンダ油圧に基いて制御信
号を発生させることにより油圧機を制御すればよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したものなの
で、金型内の溶融樹脂がバウンドの発生に起因して流動
を一時的に停止されたり、スクリュ側に引戻されて充填
済の溶融樹脂が不安定になることを抑止できる。これに
よりフローマーク発生および充填不足などを抑止すると
ともに、成形品の重量のばらつきの発生を抑止でき、成
形品であっても安定した品質に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示したブロック図で
ある。

【図２】図１の装置の使用により時間の経過に伴って変
移する充填圧力および保持圧力を示す図である。

【図３】図２と異る例を示す図である。

【図４】図１の装置による制御方法を実施していない場
合の充填圧力および保持圧力を示す図である。

【図５】図１の装置による制御方法を実施した場合の充
填圧力および保持圧力を示す図である。

【図６】図４と異る例を示す図である。

【図７】図５と異る例を示す図である。

【図８】図１の装置の使用方法の例を示す流れ図である
。

【図９】従来の射出成形機の射出圧力制御装置またはそ
の方法の使用により時間の経過に伴って変移する充填圧
力および保持圧力を示す図である。

【符号の説明】

１　　射出成形機 ２　　駆動部 ４　　制御回路 ７　　スクリュ １７　　入出力部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　射出成形機のスクリュを駆動するため
   の駆動部と、該駆動部を制御する制御回路とを備え、充
   填完了時における充填圧力のピーク値と予め設定された
   第１段目の保持圧力値との差に基いて保持圧力に付加す
   る補正圧力を演算する入出力部を前記制御回路に設けた
   ことを特徴とする射出成形機の射出圧力制御装置。
2. 【請求項２】　　入出力部は、保持圧力切換時に発生す
   る充填樹脂の変動圧力の一次バウンド周期に基いて補正
   圧力を演算することを特徴とする請求項１に記載の射出
   成形機の射出圧力制御装置。
3. 【請求項３】　　溶融樹脂を金型に充填し、該充填の完
   了直前における充填圧力のピーク値と第１段目に設定さ
   れた保持圧力値との差に基いて予め演算された補正値を
   ピークとする補正圧力を保持圧力の切り換えと同時に保
   持圧力に付加したことを特徴とする射出成形機の射出圧
   力制御方法。
4. 【請求項４】　　補正圧力の加圧分布は、充填樹脂に発
   生する圧力変動の一次バウンド周期と逆相で同一周期で
   あることを特徴とする請求項３に記載の射出成形機の射
   出圧力制御方法。