JPH07100893A - 射出成形機の制御方式 - Google Patents

射出成形機の制御方式

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JPH07100893A JP24666993A JP24666993A JPH07100893A JP H07100893 A JPH07100893 A JP H07100893A JP 24666993 A JP24666993 A JP 24666993A JP 24666993 A JP24666993 A JP 24666993A JP H07100893 A JPH07100893 A JP H07100893A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショートショットやウェルド、焼け、更には
バリやヒケ等の不良発生防止に有効な射出成形機の制御
方式を提供すること。 【構成】 固定金型と可動金型との二つの金型間の型開
量Lを検出するための型開量センサ27と、前記型開量
センサからの検出信号を用いて駆動源を制御する制御部
とを有する。該制御部は、型閉が完了した後は金型を閉
じるために必要な最低の型締力F1 で型締を行い、樹脂
の充填が開始されると、充填工程の間、前記型開量が一
定値L0 となるように前記駆動源を制御し、しかも充填
工程から保圧工程へ切換えた直後は、この切換え時点で
の型締力を維持するように前記駆動源を制御する。

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制御方式に
関し、特にバリ、ソリ、ヒケ等の不良発生防止に有効
で、しかもオペレータの操作性を向上させることのでき
る制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、樹脂製品の射出成形は、樹脂の
可塑化→充填→保圧→冷却という工程で行われる。良品
質の成形品を得るためには、固定金型と可動金型とから
成る金型の温度や金型内樹脂温度、射出圧力等の制御に
加えて、金型に対する型締力や、型開量、すなわち金型
パーティング面間の距離の制御が重要である。
【0003】型締力の制御について言えば、型締力の設
定値F(トン)は、F=A・P/1000という式にも
とづいて算出されるのが一般的であり、これまでは充填
工程と保圧工程とを含む射出工程、冷却工程での型締力
はオペレータが経験、技術にもとづいて設定している。
なお、Aは成形品受圧面積(cm2 )で、Pは金型の平
均内圧(kg/cm2 )である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような方法で型締
力を設定して成形すると、金型内に樹脂が充填される時
に、金型内に残っている空気や溶融樹脂から発生するガ
スが充填工程末期に圧縮され、成形品にショートショッ
ト、ウェルド、焼け等の不良を発生させる原因となる。
この場合、オペレータは、バリが発生しない程度に型締
力の設定を少しづつ下げてショートショット、ウェル
ド、焼けなどの不良を解消せしめる。
【0005】しかしながら、このようなオペレータの経
験と技術に頼る方法では、成形条件出しに長い時間を要
し、場合によっては最適な成形条件を出すことができな
いことがあった。
【0006】上記方法とは別の方法として、充填・保圧
工程中に型開量が一定になるように射出圧力、保圧圧
力、型締力を制御して各種不良を解消する方法がある。
しかし、このように設定された型開量を目標値として制
御する方法においても、成形品や金型が変わった時に、
樹脂の種類、金型の剛性、成形品の肉厚等も変わるの
で、その度に型開量の設定を変えてやらねばならないと
いう欠点があった。すなわち、型開量のプロファイルに
ついてもオペレータの経験と技術が必要になり、前記方
法と同様に成形条件出しに時間を費してしまう。
【0007】また、型開量が一定になるよう射出圧力、
保圧圧力を制御する方法は、射出シリンダの油圧から金
型内の樹脂圧まで圧力の遅れが生じるので、この方式は
制御が困難という問題点もある。
【0008】それ故、本発明の主たる課題は、ショート
ショットやウェルド、焼け、更にはバリやヒケ等の不良
発生防止に有効な射出成形機の制御方式を提供すること
にある。
【0009】本発明の他の課題は、これまでオペレータ
の経験や技術にもとづいて行われていた各種設定値の決
定及び入力作業をできるだけ少なくすることのできる射
出成形機の制御方式を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、固定プラテン
に取付けた固定金型と、可動プラテンに取付けた可動金
型と、前記可動プラテンを駆動して前記固定金型と前記
可動金型との開閉を行うと共に、型締を行う駆動源とを
有する射出成形機において、前記二つの金型間の開き量
Lを検出するための距離センサと、前記距離センサから
の距離検出信号を用いて前記駆動源を制御する制御部と
を有し、該制御部は、型閉が完了した後は金型を閉じる
ために必要な最低の型締力で型締を行い、樹脂の充填が
開始されると、充填工程の間、前記開き量が一定値L0
となるように前記駆動源を制御し、しかも充填工程から
保圧工程へ切換えた直後は、この切換え時点での型締力
を維持するように前記駆動源を制御することを特徴とす
る。
【0011】
【作用】上記のように、型閉完了直後は可動プラテンを
移動させ得る程度の最低の型締力を加えた状態で樹脂の
充填を開始し、充填工程においては型開量を目標値とし
て駆動源を制御し、充填工程から保圧工程に切換えられ
ると、この切換え時点の型締力を目標値として駆動源を
制御することにより、特に、充填工程から保圧工程への
切換え以降における金型内のゲート近傍の型内圧とゲー
トから最も遠い流動末端での型内圧との差を小さくし、
金型内の圧力分布を均一にすることができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明が適用された射出成形機のうち射出
装置、型締装置の概略構成を示している。射出装置にお
いては、ホッパ11より投入された樹脂を加熱シリンダ
12内で溶融しながらスクリュ13で計量、混練し、溶
融樹脂をスクリュ13の前方に貯留する。貯留された樹
脂は、射出シリンダ14とピストン15より成る油圧シ
リンダ機構によりスクリュ13を前方、すなわち金型側
へ移動させることによりノズル16を通して固定金型1
7と可動金型18とで成形されたキャビティ内に充填さ
れる。なお、射出シリンダ14には充填、保圧工程に応
じて流出入部14−1を通して流量あるいは圧力を制御
された駆動油が出入りする。
【0013】一方、型締装置は、図示しないフレームに
固定され、固定金型17を有する固定プラテン21に対
してリアプラテン22が4本のタイバー23(図では2
本のみ図示)を介して固定支持されている。リアプラテ
ン22に固定された油圧シリンダ24中には油圧ピスト
ン25が配設され、この油圧ピストン25には可動金型
18を固定された可動プラテン26が連結されている。
可動プラテン26は油圧ピストン25の運動に伴ってタ
イバー23上をスライド可能に構成されている。すなわ
ち、可動プラテン26は、図示しない圧力制御弁を通し
て油圧シリンダ24の流出入部24−1から駆動油を注
入すると型閉方向に移動し、流出入部24−2から駆動
油を注入すると型開方向に移動する。
【0014】固定金型17と可動金型18には、固定金
型17と可動金型18の各パーティング面間の微妙な開
き量、すなわち型開量Lを検出するための型開量センサ
27が設けられている。
【0015】本発明は特に、型締装置に対する制御に特
徴があり、そのための制御系の構成を図2に示す。図2
において、型開量センサ27からの型開量Lを示す検出
信号はアンプ30で増幅され、初期型開量記憶装置31
に入力される。初期型開量記憶装置31は、制御信号S
a がローレベルからハイレベルに変化した時にアンプ3
0からの型開量を記憶し、これを初期型開量L0 として
減算器32に出力する。減算器32では、アンプ30で
検出される現在の型開量Lを初期型開量L0 から減算
し、減算結果ΔLを補償器33に出力する。補償器33
は、一般的なPID等のフィードバック補償器で良く、
補償演算した値Fを型締力記憶装置34と切換器35と
に出力する。
【0016】型締力記憶装置34は、制御信号Sb がロ
ーレベルからハイレベルに変化した時に補償器33から
の補償演算値Fを記憶し、これを型締力F0 として切換
器35に出力する。信号合成器38は制御信号Sa ,S
b を入力とし、図3に示すこれらのレベルの組合わせに
応じて切換器35に対して図4に示すような接続を指令
する接続切換信号Sc を出力する。切換器35は、必要
最小限の型締力設定値F1 を表わす信号を受ける第1の
切換端子C1 と、補償器33からの補償演算値Fを示す
信号を受ける第2の切換端子C2 と、型締力記憶装置3
4からの型締力F0 を示す信号を受ける第3の切換端子
3 と、共通端子C4 とを有し、信号合成器38からの
接続切換信号Sc により共通端子C4 と第1〜第3の切
換端子のいずれか1つとを選択的に接続して、接続した
切換端子の信号をアンプ36に出力する。
【0017】切換器35により選択出力された信号は、
型締力の設定値としてアンプ36を通して圧力制御弁2
9に供給される。圧力制御弁29は入力した型締力の設
定値にもとづいて油圧シリンダ24の油圧を制御する。
なお、制御信号Sa ,Sb 、第1の切換端子C1 に与え
られる型締力設定値F1 は、いずれも図示しない制御装
置から出力され、この制御装置は図2に示す制御系と共
に本発明の制御部として機能する。また、型締力設定値
1 は本発明による制御動作が実行されていない時に与
えられ、図示しない駆動油の流量制御弁との組合わせに
より種々の動作が行われる。
【0018】次に、図5に示すフローチャート及び図6
を参照しながら本発明の制御動作について説明する。ス
テップS1では、制御部は成形を開始する前に型閉動作
を行う。この時点では制御信号Sa ,Sb はいずれもロ
ーレベルであり、その結果、切換器35は第1の切換端
子C1 と共通端子C4 とを接続する。
【0019】ステップS2では、制御部は型開量センサ
27からの信号により金型が全閉したかどうかを判定
し、全閉状態になるとステップS3に移行する。この状
態では固定金型と可動金型とが相互に密着しているが、
可動プラテンを移動させ得る程度の必要最小限の最低型
締力F1 が与えられ、不要な型締力は加わっていない。
【0020】ステップS3では制御信号Sa がハイレベ
ルにされて初期型開量記憶装置31に型全閉時の型開量
Lが記憶され、初期型開量記憶装置31は記憶した値を
初期型開量L0 として次の成形サイクルまで出力する。
また、制御信号Sa がハイレベルに変化するため、切換
器35に対する接続切換信号Sc は第2の切換端子C2
と共通端子C4 との接続を指示する信号となる。その結
果、切換器35は補償器33の補償演算値Fをアンプ3
6に供給し、ステップS4に移行する。これと同時に樹
脂の充填が開始され、ステップS4では初期型開量L0
を目標値として圧力制御弁29を制御することで型開量
を初期型開量L0 に維持するためのゼロ制御が行われ
る。なお、このゼロ制御では、ステップS2における金
型全閉時の型開量をゼロと見なすようにしており、図6
(a)からも明らかなように、型開量0を意味するもの
では無い。
【0021】ステップS5では、充填工程から保圧工程
への切換えを監視し、保圧工程への切換えが行われると
ステップS6に移行する。なお、充填工程においては、
金型内に樹脂が次第に広がってゆくので、金型を開こう
とする内圧が大きくなる。これに対し、型開量は充填開
始前の初期型開量L0 に維持するように制御されている
ので、型締力は図6(b)に示されるように充填工程の
後半から増加してゆく。
【0022】充填工程から保圧工程に切換わると、ステ
ップS6では制御信号Sa に加えて制御信号Sb もハイ
レベルにされ、型締力記憶装置34には充填工程から保
圧工程への切換え時点の補償器33の補償演算値Fが現
在の型締力として記憶される。型締力記憶装置34は記
憶した補償演算値Fを充填工程から保圧工程への切換え
時点の型締力F0 として次の成形サイクルまで出力す
る。また、制御信号Sbがハイレベルに変化すること
で、接続切換信号Sc は第3の切換端子C3 と共通端子
4 との接続を指定する信号となる。その結果、ステッ
プS7に移行して、切換器35は、補償演算値Fに代え
て型締力F0 を出力するように切換わり、以後は、型締
力F0 を目標値としてこれを維持するように圧力制御弁
29に対する制御が行われる。
【0023】ステップS8では、型締力F0 を目標値と
して圧力制御弁29を制御しながら保圧工程、冷却工程
が終了するのを待つ。冷却工程が終了したらステップS
9に移行し、ステップS9では制御信号Sa ,Sb を共
にローレベルとして切換器35に対し第1の切換端子C
1 と共通端子C4 との接続を指令して動作を終了する。
【0024】上述した本発明の制御方式と従来の制御方
式とを図6,図7を参照しながら比較検討する。はじめ
に、従来の制御方式では、充填工程前に高圧の型締力を
発生し、充填−保圧−冷却工程の間一定の型締力で保持
する。このため、充填工程中に金型内に閉じ込められた
空気やガスが圧縮されて充填の妨げとなり、図7(c)
に示すように、充填工程から保圧工程への切換え直後に
金型のゲート近傍とゲートから最も離れた流動末端との
型内圧に大きな差を生じ、これがヒケ、ソリ等の不良発
生の原因となっていた。
【0025】これに対し、本発明では、充填開始に際し
ては従来の一定型締力に比べて十分に小さく、金型を閉
じておくのに必要最小限の型締力が加えられているだけ
なので空気やガスが逃げ易くなって充填性が向上する。
また、充填工程から保圧工程への切換え時には、型締力
が一定に保持されながら樹脂が補充されるため、保圧工
程に切り換わった後に金型が開きキャビティが一時的に
拡大される。そして、本発明では始めから低圧型締力で
型閉しているので、高圧型締力で型閉しているときより
も樹脂が流動中に固化しにくく、更にキャビティが一時
的に拡大されるのでゲートから最も離れた流動末端でも
樹脂の流れが良くなり圧力が伝わりやすくなる。しか
も、金型のゲート近傍ではキャビティが一時的に拡大さ
れることにより、クッションの役目をするため、型内圧
にサージ(ピーク)圧が立ちにくくなる。
【0026】その結果、図6(b)に示すように、金型
のゲート近傍とゲートから最も離れた流動末端の型内圧
の差が小さくなるように均一化される。加えて、型締力
は充填工程から保圧工程に切換わる時の型締力が自動的
に保持されるのでオペレータによる設定の必要は無く、
バリの発生しない最小の型締力で成形を行うことができ
る。
【0027】なお、実施例の説明では、充填工程から保
圧工程への切換えタイミングについては、公知の方法を
利用できるので詳しい説明を省略しているが、次のよう
な方法で切換えタイミングを自動的に設定することがで
きる。すなわち、油圧シリンダ24に流出入部24−1
側の圧力を検出するための圧力センサを設け、この圧力
センサで検出される型締力Pの微分値ΔPを監視し、こ
の微分値ΔPが所定値を越えた時に保圧工程への切換え
を行う。これは、充填が進んで金型内に樹脂が充満し始
めることにより金型が開こうとし、これに対して初期型
開量L0 を維持するために型締力Pは、図6(b)に示
すように、増加するように制御されるからである。この
ような判定動作によれば、金型内への樹脂の充満を正確
にとらえることができ、しかも従来のようなタイマ等に
よる特別な設定無しで理想的な充填工程−保圧工程の切
換えを行うことができる。また、型締力の微分値ΔPに
よる切換えタイミングの判断は、微分値ΔPの増加が止
まって一定値に達したことをもって行うようにしても良
い。
【0028】図6(b)においては、保圧工程への切換
え後は冷却工程完了まで型締力を一定に維持するように
しているが、この型締力を一定とする制御は保圧工程へ
の切換え直後の一定時間だけ行うようにすれば充分であ
る。
【0029】更に、図1に示されるように、金型間の開
き量を、固定金型と可動金型とに設けた型開量センサで
検出するようにしているが、固定プラテンと可動プラテ
ンとにこれらの間の距離を検出するセンサを設けて、型
開量を含む金型厚又は部分的金型厚を開き量として利用
するようにしても良い。
【0030】なお、本例では油圧式成形機の例を示して
いるが、本発明はディスク成形機や電動式成形機にも応
用可能であり、電動式の場合には制御すべき因子を、圧
力だけでなく、圧力を電流やトルクに対応させることで
制御可能であることは言うまでも無い。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、従来、オペレータによ
る設定が必要であった型締力の設定や型開量の設定を省
略することができる。また、バリの発生しない最小型締
力を自動的に生成でき、不要な力を加える必要が無いの
で、金型の耐久性向上、型締装置の耐久性向上を図るこ
とができる。保圧工程中に必要最小限の型締力を作用さ
せ、意図的に型開量を増加させることにより型内圧を均
一にすることができ、必要最小限の型内圧を得ることが
きる。結果として、ヒケ、ソリ等の不良の無い成形品を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された射出成形機のうち射出装
置、型締装置の概略構成を示した図である。
【図2】本発明による制御系の概略構成を示したブロッ
ク図である。
【図3】図2に示された制御系に与えられる制御信号の
波形と切換器の切換えタイミングとの関係を説明するた
めの図である。
【図4】図2に示された制御系に与えられる制御信号と
切換器における接続動作との関係を説明するための図で
ある。
【図5】本発明による制御動作を説明するためのフロー
チャート図である。
【図6】本発明による制御動作の過程における型開量、
型締力、射出速度・圧力及び型内圧の変化を示した図で
ある。
【図7】従来の制御動作の過程における型開量、型締
力、射出速度・圧力及び型内圧の変化を示した図であ
る。
【符号の説明】
11 ホッパ 12 加熱シリンダ 13 スクリュ 14 射出シリンダ 15 ピストン 16 ノズル 17 固定金型 18 可動金型 21 固定プラテン 22 リアプラテン 23 タイバー 24 油圧シリンダ 25 油圧ピストン 26 可動プラテン 27 型開量センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定プラテンに取付けた固定金型と、可
    動プラテンに取付けた可動金型と、前記可動プラテンを
    駆動して前記固定金型と前記可動金型との開閉を行うと
    共に、型締を行う駆動源とを有する射出成形機におい
    て、前記二つの金型間の開き量Lを検出するための距離
    センサと、前記距離センサからの距離検出信号を用いて
    前記駆動源を制御する制御部とを有し、該制御部は、型
    閉が完了した後は金型を閉じるために必要な最低の型締
    力で型締を行い、樹脂の充填が開始されると、充填工程
    の間、前記開き量が一定値L0 となるように前記駆動源
    を制御し、しかも充填工程から保圧工程へ切換えた直後
    は、この切換え時点での型締力を維持するように前記駆
    動源を制御することを特徴とする射出成形機の制御方
    式。
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