JPH0716896A - 射出成形機の型開き制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 型開きの際に生じる衝撃を防止すること。 【構成】 金型４０内の樹脂の固化に必要とされる時間
に対応して設定された型開きタイマを保圧完了と同時に
起動し、該タイマの作動終了を以て樹脂の固化を検知す
る。型締め機構３１のトグルヘッドを所定量後退させる
ことにより、金型４０に与えられる型締め力を解除し、
固定側金型と可動側金型との密着状態を保持して冷却完
了まで待機する。冷却完了後の型開き開始時点では既に
金型４０に作用する型締め力が解除されているので、冷
却完了後直ちに高速の型開き動作を開始させても金型４
０や射出成形機３０に型締め反力による衝撃が生じな
い。型開き速度を高速で設定できるのでサイクルタイム
が短縮される。また、固定側金型のコア折れが防止され
るので金型の改修作業も不要となり、効率の良い射出成
形作業を連続して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機の型開き制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機による射出成形作業は、型閉
じ→射出→保圧→計量および冷却（計量は冷却中に完了
する）→型開き→エジェクトを１サイクルとして行わ
れ、一般に、型閉じによる型締め完了から冷却完了まで
の時点では、強力な射出保圧圧力に耐えるよう、固定側
金型と可動側金型とが型締め機構によって強力に圧着さ
れている。成形品のコストダウンのためにはサイクルタ
イムの短縮化が必要であり、金型の構造が特殊なもので
ない限り、型閉じや型開きの速度はできるだけ高速化し
たいという願望がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の射出成
形機では、冷却完了の時点まで固定側金型と可動側金型
とが強力に圧着されていたため、冷却完了後直ちに高速
で金型を開き始めると、型締め力の反動によって強い衝
撃が生じるという問題がある。特に、トグル式の型締め
機構を用いた射出成形機ではこの傾向が強く、また、保
圧や冷却等の条件により固定側金型のコアに成形品が強
力に食い付くような場合には、このような衝撃が繰り返
し作用することによってコア折れ等の問題が生じ易く、
金型の改修作業等に多大な時間が浪費される恐れもあ
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
欠点を解消し、冷却完了後直ちに高速で金型を開き始め
ても金型や射出成形機に悪影響を与えることがなく、短
い成形サイクルで射出成形作業を行うことのできる射出
成形機の型開き制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の型開き制御方法
は、保圧完了後冷却完了前に金型内の成形品の固化が検
知されると低速で型開き補助動作を開始し、固定側金型
と可動側金型とが離間する直前の位置で前記補助動作を
完了し、冷却完了後、型開き動作を開始することにより
前記目的を達成した。

【０００６】また、実施態様としての型開き制御方法に
おいては、保圧完了からの経過時間、または、保圧完了
後の金型内温度、もしくは、保圧完了後の金型内圧力を
監視し、これらの変量が予め設定された値となったこと
を以て成形品の固化を検知するようにした。

【０００７】

【作用】保圧完了後の経過時間、または、金型内温度、
もしくは、金型内圧力を監視し、金型内の成形品の固化
を検知する。冷却完了前に金型内の成形品の固化が検知
された場合には、低速で型開き補助動作を開始し、固定
側金型と可動側金型とが離間する直前の位置まで型締め
機構を動作させて金型間に作用していた強力な型締め力
を取り除き、型開き補助動作を完了させて冷却の完了を
待機する。そして、冷却完了後、通常の型開き動作を開
始させる。

【０００８】型開きの際には既に型締め力が解除されて
いるので、冷却完了と共に急激に金型を開いても不用意
な衝撃は生じず、高速の型開き動作が可能となってサイ
クルタイムが短縮される。また、衝撃によるコア折れ等
の問題も解消されるので、金型の改修作業やこれに伴う
積み降ろし作業が不要となり、生産効率が一層向上す
る。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１０】図１は本発明の方法を適用した一実施例の
電動式射出成形機３０の要部を示すブロック図であり、
符号３３は固定プラテン、符号３２は可動プラテン、符
号３４は射出シリンダ、符号３５はスクリューである。

【００１１】可動プラテン３２は、型締め用サーボモー
タＭ１の軸出力により、ボールナット＆スクリューやト
グル機構等から成る型締め機構３１を介し、射出成形機
３０のタイバー（図示せず）に沿って移動される。図３
および図４に、型締め機構３１の一部を構成するトグル
ヘッドおよびトグル機構の概略構成を示す。

【００１２】固定プラテン３３および可動プラテン３２
には各々多数のボルト穴が螺刻されており、射出成形作
業に用いる金型４０の大きさに応じてクランプ部材をボ
ルト止めすることより、金型４０の固定側金型および金
型４０の可動側金型の各々を各プラテン３３および３２
に装着できるようになっている。

【００１３】また、スクリュー３５は、駆動源の軸回転
を射出軸方向の直線運動に変換するための駆動変換装置
３７を介して射出用サーボモータＭ２により軸方向に駆
動され、また、歯車機構３６を介してスクリュー回転用
サーボモータＭ３により計量回転されるようになってい
る。スクリュー３５の基部には圧力検出器３８が設けら
れ、スクリュー３５の軸方向に作用する樹脂圧力、即
ち、射出保圧工程における射出保圧圧力や計量混練り工
程におけるスクリュー背圧が検出される。射出用サーボ
モータＭ２にはスクリュー３５の位置や移動速度を検出
するためのパルスコーダＰ２が配備され、また、型締め
用サーボモータＭ１には、可動プラテン３２を駆動する
型締め機構３１のトグルヘッドの位置を検出するための
パルスコーダＰ１が配備されている。

【００１４】射出成形機３０を駆動制御する制御装置１
０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用
ＣＰＵ２５、プログラマブルマシンコントローラ用のマ
イクロプロセッサであるＰＭＣ用ＣＰＵ１８、サーボ制
御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ２０、お
よび、Ａ／Ｄ変換器１６および圧力検出器３８を介して
射出保圧圧力やスクリュー背圧のサンプリング処理を行
うための圧力モニタ用ＣＰＵ１７を有し、バス２２を介
して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロ
セッサ間での情報伝達が行えるようになっている。

【００１５】ＰＭＣ用ＣＰＵ１８には射出成形機のシー
ケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶し
たＲＯＭ１３および演算データの一時記憶等に用いられ
るＲＡＭ１４が接続され、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５には、射
出成形機を全体的に制御するプログラム等を記憶したＲ
ＯＭ２７および演算データの一時記憶等に用いられるＲ
ＡＭ２８が接続されている。

【００１６】また、サーボＣＰＵ２０および圧力モニタ
用ＣＰＵ１７の各々には、サーボ制御専用の制御プログ
ラムを格納したＲＯＭ２１やデータの一時記憶に用いら
れるＲＡＭ１９、および、成形データのサンプリング処
理等に関する制御プログラムを格納したＲＯＭ１１やデ
ータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１２が接続されてい
る。更に、サーボＣＰＵ２０には、該ＣＰＵ２０からの
指令に基いてエジェクタ用（図示せず），型締め用，射
出用およびスクリュー回転用等の各軸のサーボモータを
駆動するサーボアンプ１５が接続され、型締め用サーボ
モータＭ１に配備したパルスコーダＰ１および射出用サ
ーボモータＭ２に配備したパルスコーダＰ２からの出力
の各々がサーボＣＰＵ２０に帰還され、パルスコーダＰ
１からのフィードバックパルスに基いてサーボＣＰＵ２
０により算出された型締め機構３１のトグルヘッドの現
在位置や、パルスコーダＰ２からのフィードバックパル
スに基いてサーボＣＰＵ２０により算出されたスクリュ
ー３５の移動速度およびその現在位置が、ＲＡＭ１９の
現在位置記憶レジスタおよび現在速度記憶レジスタの各
々に逐次更新記憶される。

【００１７】インターフェイス２３は射出成形機の各部
に配備したリミットスイッチや操作盤からの信号を受信
したり射出成形機の周辺機器等に各種の指令を伝達した
りするための入出力インターフェイスである。ディスプ
レイ付手動データ入力装置２９はＣＲＴ表示回路２６を
介してバス２２に接続され、モニタ表示画面や機能メニ
ューの選択および各種データの入力操作等が行えるよう
になっており、数値データ入力用のテンキーおよび各種
のファンクションキー等が設けられている。

【００１８】不揮発性メモリ２４は射出成形作業に関す
る成形条件（射出保圧条件，計量混練り条件等）と各種
設定値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形デー
タ保存用のメモリである。

【００１９】以上の構成により、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５が
ＲＯＭ２７の制御プログラムに基いて各軸のサーボモー
タに対してパルス分配を行い、サーボＣＰＵ２０は各軸
に対してパルス分配された移動指令とパルスコーダＰ
１，Ｐ２等の検出器で検出された位置のフィードバック
信号および速度のフィードバック信号に基いて、従来と
同様に位置ループ制御，速度ループ制御さらには電流ル
ープ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるディジタルサ
ーボ処理を実行する。

【００２０】図２は制御装置１０のＰＭＣ用ＣＰＵ１８
によって実施される１サイクルのシーケンス制御を概略
で示すフローチャートであり、以下、このフローチャー
トを参照して本実施例の型開き制御方法について説明す
る。

【００２１】まず、１サイクルのシーケンス制御を開始
したＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、従来と同様のシーケンスに
従って、型閉じ→射出→保圧までの各工程の処理を実行
する（ステップＳ１〜ステップＳ３）。型閉じの最終過
程で型締めが完了してから射出および保圧が完了するま
での間は、射出保圧圧力に耐えて型締め状態を維持すべ
く、型締め機構３１のトグル機構が図４に示されるよう
な状態で完全にロックアップされており、金型４０の固
定側金型と可動側金型との間に強力な型締め力が作用し
ている。

【００２２】保圧が完了すると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８
は、まず、保圧完了からの経過時間を計時する型開きタ
イマと保圧完了後の冷却時間を計時する冷却タイマをス
タートさせる（ステップＳ４）。次いで、ＰＭＣ用ＣＰ
Ｕ１８は、サーボＣＰＵ２０に所定の背圧指令を出力
し、射出用サーボモータＭ２を駆動制御することにより
スクリュー３５に所定の背圧を印加すると共に、サーボ
ＣＰＵ２０に所定のスクリュー回転指令を出力し、スク
リュー回転用サーボモータＭ３を駆動制御してスクリュ
ー３５を回転させ、所定の計量動作を開始させる（ステ
ップＳ５）。

【００２３】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、型開きタ
イマで計時されている経過時間が、金型温度，キャビテ
ィ形状やその容積，使用樹脂の種類等の条件に応じて予
め設定された経過時間、即ち、金型４０内の樹脂の固化
に必要とされる経過時間に達しているか否かを判別する
（ステップＳ６）。型開きタイマで計時されている経過
時間が設定経過時間に達していなければ、ＰＭＣ用ＣＰ
Ｕ１８は、ＲＡＭ１９の現在位置記憶レジスタからスク
リュー３５の現在位置を読み込み（ステップＳ１０）、
予め成形条件として設定された計量完了位置までスクリ
ュー３５が後退しているか否かを判別する（ステップＳ
１１）。

【００２４】スクリュー３５が計量完了位置まで後退し
ていなければ、以下、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、型開きタ
イマで計時される経過時間が設定経過時間に達するか、
もしくは、スクリュー３５が計量完了位置に後退するま
での間、前記と同様にして、ステップＳ５，ステップＳ
６，ステップＳ１０，ステップＳ１１の処理を繰り返し
実行し、スクリュー３５の回転による計量作業を続け
る。

【００２５】スクリュー３５が計量完了位置に後退する
前に型開きタイマの設定経過時間が経過してステップＳ
６の判別結果が真となり、金型４０内の樹脂の固化が検
知された場合には、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、ＲＡＭ１９
の現在位置記憶レジスタから型締め用サーボモータＭ
１、即ち、型締め機構３１におけるトグルヘッドの現在
位置を読み込み、トグルヘッドがロックアップ位置から
所定量だけ後退しているか否かを判別する（ステップＳ
７）。ここでいう所定量とは、型締め機構３１のトグル
機構により金型４０に与えられる型締め力がほぼ完全に
解除され、しかも、金型４０における固定側金型と可動
側金型との密着状態が維持される程度の後退量であり
（図３の状態）、この値は不揮発性メモリ２４に予め設
定記憶されている。

【００２６】型開きタイマの設定経過時間が経過した直
後の段階では、保圧完了時点と同様、型締め機構３１の
トグル機構が図４に示されるような状態で完全にロック
アップされ、トグルヘッドもロックアップ位置に位置す
るので、ステップＳ７の判別結果は偽となる。そこで、
ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、サーボＣＰＵ２０に所定の低速
型開き指令を出力し、型締め用サーボモータＭ１を駆動
制御することにより、型締め機構３１のクロスヘッドを
微速後退させ、衝撃が生じないように型締め反力を吸収
させながら型開き補助動作を開始させ（ステップＳ
９）、前記と同様、ステップＳ１０およびステップＳ１
１の処理を行う。

【００２７】以下、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、トグルヘッ
ドがロックアップ位置から所定量だけ後退してステップ
Ｓ７の判別結果が真となるか、もしくは、計量完了位置
までスクリュー３５が後退してステップＳ１１の判別結
果が真となるまでの間、前記と同様にして、ステップＳ
５〜ステップＳ７およびステップＳ９〜ステップＳ１１
の処理を繰り返し実行し、計量のためのスクリュー回転
を行うと共に、型締め機構３１のクロスヘッドを微速後
退させる型開き補助動作を行う。

【００２８】そして、スクリュー３５が計量完了位置に
後退する前にトグルヘッドがロックアップ位置から所定
量だけ後退してステップＳ７の判別結果が真となり、金
型４０に与えられる型締め力が解除されたことが確認さ
れると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、低速型開き指令の出力
を停止し、型締め機構３１のクロスヘッドの微速後退、
即ち、型開き補助動作を完了させる（ステップＳ８）。

【００２９】このようにして、保圧完了後計量完了前に
金型４０内の樹脂の固化が検知され、かつ、型開き補助
動作が計量完了前に完了した場合、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８
は、スクリュー３５が計量完了位置に後退してステップ
Ｓ１１の判別結果が真となるまでの間、ステップＳ５〜
ステップＳ８およびステップＳ１０，ステップＳ１１の
処理を繰り返し実行し、計量のためのスクリュー回転を
行う。

【００３０】そして、スクリュー３５が計量完了位置に
後退してステップＳ１１の判別結果が真となり、計量が
完了したことが確認されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、
スクリュー回転指令の出力を停止して計量に関するスク
リュー回転処理を終了し、冷却タイマの設定時間が経過
するまでの間（ステップＳ１３）、ステップＳ６〜ステ
ップＳ８およびステップＳ１０〜１３の処理を繰り返し
実行し、冷却の完了を待機する。

【００３１】これに対し、計量完了後冷却完了前に金型
４０内の樹脂の固化が検知された場合、即ち、計量に必
要とされる時間に比べて型開きタイマの設定時間の方が
長く、ステップＳ６の判別結果よりもステップＳ１１の
判別結果の方が先に真となった場合においては、計量が
実行される間、型開き補助動作に必要とされるステップ
Ｓ７〜ステップＳ９の処理が全てキャンセルされ、この
間、型開き補助動作は実施されない。

【００３２】この場合、スクリュー３５が計量完了位置
に後退してステップＳ１１の判別結果が真となった後、
ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、ステップＳ６，ステップＳ１０
〜ステップＳ１３の処理を繰り返し実行して樹脂の固化
を待機する。

【００３３】そして、ステップＳ６の判別結果が真とな
って金型４０内の樹脂の固化が検知されると、ＰＭＣ用
ＣＰＵ１８は、ステップＳ７の判別処理が真となってト
グルヘッドの後退完了が確認されるまでの間、ステップ
Ｓ６，ステップＳ７，ステップＳ９〜ステップＳ１３の
処理を繰り返し実行し、前記と同様にして型締め反力を
吸収させながら型締め機構３１のクロスヘッドを微速後
退させ、型開き補助動作を行う。そして、トグルヘッド
が所定量だけ後退してステップＳ７の判別結果が真とな
り、金型４０に与えられる型締め力が解除されたことが
確認されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、低速型開き指令
の出力を停止し、型締め機構３１のクロスヘッドの微速
後退による型開き補助動作を完了させ（ステップＳ
８）、以下、保圧完了後計量完了前に型開き補助動作を
完了した場合と同様、冷却タイマの設定時間が経過する
までの間、ステップＳ６〜ステップＳ８およびステップ
Ｓ１０〜１３の処理を繰り返し実行して、冷却の完了を
待機することとなる。

【００３４】そして、冷却タイマの設定時間の経過によ
り冷却が完了したことがステップＳ１３の判別処理で確
認されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、従来と同様のシー
ケンスに従って射出成形機３０に型開き動作を開始させ
（ステップＳ１４）、更に、成形品の突出しに関するエ
ジェクト処理を従来と同様に行い（ステップＳ１５）、
１サイクルのシーケンス制御を完了する。

【００３５】型開きを開始するときには金型４０に作用
する型締め力が既に解除されているので、冷却完了と共
に高速の型開き速度で急激に金型４０を開いても不用意
な衝撃は生じず、高速の型開き速度の設定が可能であ
る。不用意な衝撃がなくなる結果、固定側金型のコアに
食い付いた成形品を可動側金型のキャビティに残留させ
て引き剥がす際に生じ易い固定側金型のコア折れ等の問
題も解消される。また、食い付きの原因となる樹脂の収
縮に関しても実質的な許容範囲が増大するから、金型の
強制冷却が可能となり、これが冷却時間の短縮に繋がる
ため、より一層高速のサイクルタイムの実現が可能とな
る。

【００３６】以上、一実施例として、保圧完了からの経
過時間によって成形品の固化の有無を検知する場合につ
いて説明したが、保圧完了後の金型内温度や金型内圧力
を各種センサで監視すると共に、検出温度や検出圧力が
設定値を下回ったことを以て樹脂の固化を検知し（以
上、図２のステップＳ６に対応する処理）、前記実施例
と同様の処理操作を実施するようにしても前記と同様の
作用効果を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の型開き制御方法は、金型内の成
形品の固化を検知して低速で型開き補助動作を行うこと
により、保圧完了後冷却完了前の段階で予め金型に作用
する型締め力を解除し、固定側金型と可動側金型との密
着状態を維持したまま冷却の完了を待機するようにした
ので、冷却完了後直ちに高速の型開き動作を開始させて
も金型や射出成形機に型締め反力による衝撃が生じな
い。従って、高速の型開き速度を設定して成形のサイク
ルタイムを短縮することができる。また、型開き時にお
ける不用意な衝撃がなくなる結果、固定側金型のコアに
食い付いた成形品を型開きで引き剥がす際に生じ易い固
定側金型のコア折れ等の問題も解消され、不用意なコア
折れによる金型の改修作業やこれに伴う金型の積み降ろ
し作業も不要となり、効率の良い射出成形作業を連続し
て行うことができる。

【００３８】肉厚の成形品の場合、成形品に歪みを生じ
させないために、金型内で成形品を徐々に冷却した後に
金型を開いて成形品を取出すということが行われる。こ
のような成形の場合、金型内で成形品を徐々に冷却して
いる間は、型締力をかけなくても金型が閉じていれば十
分な場合がある。このような成形を行うときに本発明を
適用すると、金型内で成形品を徐々に冷却している間
は、型締力を発生させずに金型を閉じておくことができ
る。そのため、必要なときだけ型締力を発生させるの
で、成形機の機構部の寿命を伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を適用した一実施例の電動式射出
成形機の要部を示すブロック図である。

【図２】同実施例の制御装置によるシーケンス制御の概
略を示すフローチャートである。

【図３】同実施例の電動式射出成形機の型締め機構を示
す模式図である（トグルヘッドが所定量後退した状
態）。

【図４】同実施例の電動式射出成形機の型締め機構を示
す模式図である（ロックアップ状態）。

【符号の説明】

１０ 制御装置 ３０ 電動式射出成形機 ３１ 型締め機構 ３２ 可動プラテン ３３ 固定プラテン ４０ 金型 Ｍ１ 型締め用サーボモータ Ｐ１ パルスコーダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の開閉をサーボモータで行う電動式
   射出成形機の型開き制御方法において、保圧完了後冷却
   完了前に金型内の成形品の固化が検知されると低速で型
   開き補助動作を開始し、固定側金型と可動側金型とが離
   間する直前の位置で前記補助動作を完了し、冷却完了
   後、型開き動作を開始することを特徴とした射出成形機
   の型開き制御方法。
2. 【請求項２】 保圧完了からの経過時間を計時し、予め
   設定された経過時間が経過すると金型内の成形品が固化
   したものとして検知する請求項１記載の射出成形機の型
   開き制御方法。
3. 【請求項３】 保圧完了後の金型内温度を監視し、該検
   出温度が予め設定された温度を下回ると金型内の成形品
   が固化したものとして検知する請求項１記載の射出成形
   機の型開き制御方法。
4. 【請求項４】 保圧完了後の金型内圧力を監視し、該検
   出圧力が予め設定された圧力を下回ると金型内の成形品
   が固化したものとして検知する請求項１記載の射出成形
   機の型開き制御方法。