JPH0474628A - 射出成形機の背圧制御装置 - 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） 本発明は射出成形機の制御装置に関し、特に背圧制御の
改良に関する。

（従来の技術） 一般に、射出成形は、樹脂の可塑化→射出−保圧−冷却
という工程で行われる。このような工程を経て得られる
成形品の重量１寸法、光弾性等を一様にするには、樹脂
の状態遷移（樹脂の比容積。

温度７圧力の推移）の再現性を良くすることが必要とな
る。なお、比容積とは成形品の密度の逆数。

保圧とは保圧工程で制御される全型内樹脂圧力である。

ところで、溶融状態における樹脂の比容積−温度−圧力
の関係は、以下のスペンサーの状態方程式で表わされる
ことが知られている。

（Ｐ＋π）（Ｖ−ω）−Ｒ，、θ　　　　（０）但し、
Ｐは樹脂圧力、■は比容積、θは樹脂温度、π、ω、Ｒ
，はそれぞれ材料に応じて決まる定数。

この関係を、ｐ、ｖ、　　θの３次元の面で表わすと第
３図のようになり、上述した可塑化−射出一保圧一冷却
の１成形サイクルで第３図中実線で示すような軌跡を描
く。この軌跡は、射出成形作業が繰り返し行われても同
じであることが望ましい。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、実際には成形サイクルの開始から終了ま
での間に樹脂温度が変動するために１時間経過とともに
第３図中実線で示すような軌跡から外れて破線で示すよ
うな軌跡を描くようになり。

その結果、成形品の品質にばらつきが生じてしまう。こ
れは、樹脂温度が変動すると、射出開始直前の加熱シリ
ンダにおけるリザーバ内の比容積が変化し、金型への充
填に際しての樹脂の初期条件（初期状態）が変化するこ
とに起因する。

本発明の課題は、樹脂温度の変動が生じても。

それに応じて背圧の設定値を成形サイクル毎に修正する
ことによって溶融樹脂の状態遷移が成形サイクルで一様
になるようにし、もって成形品の品質のばらつきを小さ
くできるような背圧制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明による射出成形機の背圧制御装置は、背圧設定値
と背圧検出値とにもとづいて背圧を制御するフィードバ
ック制御手段と、加熱シリンダのリザーバの温度センサ
の出力と前記背圧検出値あるいは油圧シリンダの油圧セ
ンサ出力とにもとづいて前記背圧設定値の修正量を演算
する修正量演算手段を含む背圧修正手段とを有し、前記
修正量演算手段の出力で前記背圧設定値を成形サイクル
毎に補正可能としたことを特徴とする。

（作用） 本発明では、成形開始から終了までの間に樹脂温度が変
動することにより樹脂の状態遷移（圧力。

比容積、温度）も変動し、固化した時の比容積に差が生
ずる結果、成形品の品質にばらつきが生ずることに着目
している。

このことから１本発明による修正量演算手段は。

樹脂温度の変動に応じて背圧設定値を、あらかじめ試験
により求められている値にもとづいて修正することによ
り、可塑化工程における状態遷移のずれを補正するよう
に作用する。

（実施例） はじめに、第１図を参照して本発明を適用した射出成形
機について説明する。

この射出成形機１００は、溶融樹脂を射出するための射
出装置１と、溶融樹脂を固めて目的とする成形品を得る
ための金型２と、射出装置１の制御系３とを有する。

射出装置１では、スクリュ１１を回転駆動することによ
り、溶融樹脂を加熱シリンダ１２の先端に設けられてい
るリザーバ１３に送る。この工程は、可塑化工程と呼ば
れる。

その後、射出工程においては制御系３がサーボ弁４への
操作量を決定し、サーボ弁４を操作する。

この操作で油圧シリンダ１４への油圧が制御されること
によりスクリュ１１が駆動され、リザーバ１３内の溶融
樹脂はゲートを介して金型２内へ充填される。

次に、保圧工程では、後述する制御により制御系３がリ
ザーバ１３内の樹脂圧センサ４１．あるいは油圧シリン
ダ１４における油圧センサ４２゜リザーバ１３内の温度
センサ４３からの各検出信号にもとづいて背圧設定値の
修正量を演算してサーボ弁４への操作量を決定し、サー
ボ弁４を操作する。この操作により、金型２内に充填さ
れた溶融樹脂は押圧される。

スクリュ１１の移動量及びスクリュ１１を駆動する油圧
はそれぞれ、移動量検出器４４．油圧センサ４２で電気
信号に変換され、増幅器４６，４７を通して制御系３に
フィードバックされる。

次に、第２図をも参照して本発明の制御系について説明
する。

制御系３は、ＣＰＵ３１．　メモリ３２の他に。

入力コンソール３３との間でデータを授受する入出力イ
ンタフェース３４．樹脂圧センサ４１．温度センサ４３
からの検出信号をそれぞれディジタル信号に変換するた
めの第１のＡ／Ｄ変換部３５゜移動量検出器４４．油圧
センサ４２からの検出信号をそれぞれディジタル信号に
変換するための第２のＡ／Ｄ変換部３６．サーボ弁４を
駆動するためのディジタル指令値をアナログ信号に変換
するためのＤ／Ａ変換部３７を有する。３８は増幅器で
ある。

ＣＰＵ３１の機能は、第２図に示す機能ブロック図で表
わされ、背圧フィードバック制御手段５と背圧修正手段
６とから成る。

背圧フィードバック制御手段５は、背圧設定値Ｐ７と背
圧修正値とを加算する加算器５１．樹脂圧センサ４１の
検出信号から得られる背圧検出値Ｐを加算器５１の出力
から減算する減算器５２゜背圧フィードバック制御補償
器５３とを有する。

一方、背圧修正手段６は、温度センサ４３の検出値θに
もとづいて背圧設定値の修正量を演算する演算部６１、
演算された修正量を一時的に格納するための時系別メモ
リ６２を含む。

なお、演算部６１における演算は、油圧センサ４２の検
出値に対して行われても良い。

背圧修正手段６について更に詳しく説明する。

本発明は、簡単に言えば樹脂温度が変動した時に背圧設
定値を修正することによって可塑化工程におけるリザー
バ内樹脂の比容積Ｖの時間軌跡を成形サイクル毎に一様
にしようとするものであり。

次のような原理にもとづいている。

■成形条件出しによって良品の成形条件が決まると、そ
の時の可塑化工程におけるリザーバ１３内の樹脂温度θ
及び樹脂圧力Ｐ（あるいは油圧センサ４２で検出された
油圧シリンダ１４における駆動圧に断面積比Ａ。／　Ａ
　ｓを乗算して樹脂圧力に換算した値ｐ）（但し、ＡＣ
：油圧シリンダ４２の断面積、ＡＳ　：スクリュ１１の
断面積）の時系列変化を記憶し、これら２つの値を次式
（１）とから、リザーバ１３内樹脂の比容積Ｖの時系列
変化を計算する。

Ｖ−（Ｒ，、（θ＋２７３．５）／　（Ｐ＋π））　十
ω■実際に射出成形を開始し、各成形サイクルの可塑化
工程におけるリザーバ１３内の樹脂温度θ′及び樹脂圧
力Ｐ′　（あるいは１”　）を計測し。

（１）式を用いて射出成形時の比容積Ｖ′を計算する。

Ｖ’　−（Ｒ，（θ′１２７３．５）／（Ｐ　’＋π月
十ω（１）′ ここで、良品成形時の比容積Ｖと実際の成形時の比容積
ｖ′　との差をΔＶとすると。

Δ　ｖ−ｖ−ｖ’ −（Ｒ，（θ＋２７３．５）／　　（Ｐ　＋π））ＩＲ
，ａ　（θ’　＋２７３．５）／　（Ｐ’　十π）　１
このΔ■をゼロにするためには、樹脂圧力Ｐ′が であれば良いことになる。

■（２）式で求めた樹脂圧力Ｐ′を油圧シリンダ１４の
駆動圧に換算（断面積比Ａ　ｓ　／　Ａ　ｃを乗算すれ
ば良い）１１次の成形サイクルの背圧の設定値となるよ
うにする。

第１図を参照して制御動作を説明する。

■良品の成形条件が定まった時点で可塑化工程において
良品成形時のリザーバ１３内の樹脂温度θと樹脂圧力Ｐ
とをそれぞれ温度センサ４３と樹脂圧センサ４１とによ
って計測し、Ａ／Ｄ変換部３５を通して制御系３ヘサン
プル時間Ｔ毎の時系列データと１７で取り込む。なお、
リザーバ１３内の樹脂圧力を計測できない時は、油圧セ
ンサ４２で検出した駆動圧に断面積比Ａ。／Ａｓを乗算
してリザーバ１３内の樹脂圧力Ｐの設定値ｐとして用い
ても良いことは前述した通りである。

■射出成形を開始し、リザーバ１３内の樹脂温度θ′と
樹脂圧力Ｐ′とをそれぞれ温度センサ４３と樹脂圧セン
サ４１とによって計測し、　Ａ／Ｄ変換部３５を通して
制御系３ヘサンプル時間゛ｒ毎の時系列データとして取
り込む。

■樹脂温度θ、樹脂圧力Ｐ、樹脂温度θ′の時系列デー
タを（２）式に代入し、圧力Ｐ′の時系列データを計算
する。すなわち。

Ｐ′（・Ｔ） となる。計算結果Ｐ’　　（ｎＴ）に断面積比Ａｓ／Ａ
Ｃを乗算して油圧シリンダ１４の駆動圧に換算し９時系
列メモリ６２に格納する。背圧フィードバック制御手段
５ではこの格納データを次回の成形サイクルで読み出し
て可塑化工程における背圧の設定値となるようにし２次
回の可塑化プロセスの背圧制御を行う。

■以下、■〜■の操作を成形サイクル毎に繰り返すこと
により、樹脂温度の変動に応じて背圧設定値が補正され
、結果として、溶融樹脂の状態遷移の経時変化をカバー
するような制御が行われる。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、成形サイクル
において樹脂温度に変動が生じてもその変動に応じて背
圧設定値が修正されることにより。

可塑化工程におけ、る溶融樹脂の状態遷移は成形サイク
ルの回数に関わりなく同じ軌跡をたどるように制御され
る。したがって１本発明の射出成形機によれば２品質の
ばらつきの小さい成形品を提供することができる。

第３図は射出成形機の成形サイクルにおける溶融樹脂の
状態遷移の軌跡を示した図。

図中、１は射出装置、２は金型、３は制御系。

４はす、−ボ弁、５は保圧フィードバック制御手段。

６は背圧修正手段。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による射出成形機の構成図、第２図は第
１図に示されたＣＰＵの機能ブロック図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）背圧設定値と背圧検出値とにもとづいて背圧を制
   御するフィードバック制御手段と、加熱シリンダのリザ
   ーバ部の温度センサの出力と前記背圧検出値あるいは油
   圧シリンダの油圧センサ出力とにもとづいて前記背圧設
   定値の修正量を演算する修正量演算手段を含む背圧修正
   手段とを有し、前記修正量演算手段の出力で前記背圧設
   定値を成形サイクル毎に補正可能としたことを特徴とす
   る射出成形機の背圧制御装置。