JPH07304079A - 射出成形機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充填圧力のオーバーシュートやアンダーシュ
ートを抑えた良好な射出速度の波形が自動的に得られる
射出成形機の制御装置を提供する。 【構成】 射出装置２の充填中の充填圧力を圧力検出部
１２により検出し、その充填圧力の、予め入力された保
持圧力値に対する圧力達成率と、圧力変化量とを圧力演
算部１３により算出する。その圧力達成率と圧力変化量
とに基づき、推論部１５でファジィ推論を用いて速度変
更率を算出し、さらにその速度変更率と、予め入力され
た保持速度値とに基づいて速度演算部１６により射出速
度指令値を算出する。そしてその速度指令値に基づいて
制御弁３を制御して射出速度を制御する。この制御装置
１の制御によれば、速度制御から圧力制御への移行時に
は急激な圧力変化が抑えられ、よって圧力をオーバーシ
ュートさせたりアンダーシュートさせたりすることのな
い良好な射出速度の波形が自動的に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充填中は射出速度を制
御し、充填完了後は充填圧力を制御する射出成形機の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機による射出行程を大別する
と、金型の中に樹脂を充填する充填行程と、充填完了後
に保圧をかけることによって成形物の寸法精度、即ち転
写性を向上させる保圧行程とがある。

【０００３】充填行程での流量、射出速度、充填圧力に
ついては、ゲートの形状、樹脂の粘性、金型の温度等に
よる影響を受け、比例的な関係ではない。また、保圧行
程での流量、射出速度、充填圧力については、流量の変
化に対して圧力は比例的に変化するが、速度はほとんど
発生しない。

【０００４】例えば、図５（ａ）の波形図に示すよう
に、充填開始時には、圧力は低く、速度は、予め設定さ
れた保持速度値になるように制御装置によって制御さ
れ、充填完了に近づくと、急激に圧力が上昇する。そし
て圧力は、予め設定された保持圧力に達すると、その保
持圧力になるように制御装置によって制御される。

【０００５】上記速度波形と圧力波形とは、初めに設定
した保持速度値と保持圧力値、および上述したゲートの
形状、樹脂の粘性、金型の温度等によって大きく変化
し、適宜な射出制御を行わないと、上記図５（ａ）に示
したように、速度制御から圧力制御への移行時に、圧力
がオーバーシュートして成形物にバリを発生させる原因
となる。あるいは、図５（ｂ）の波形図に示すように、
圧力が充填完了前に保持圧力値に達してしまった場合に
は、その時点で圧力制御に移行するために、速度が急減
して圧力がアンダーシュートし、成形物にショートショ
ット（充填不足）を発生させる原因となる。

【０００６】そこで従来は、このような圧力のオーバー
シュートやアンダーシュートを生じさせないように、熟
練作業者が、成形物の種類、金型形状、ゲートの種類、
使用する樹脂等を考慮し、過去の経験に基づいて、保持
圧力値、保持速度値、計量値等の射出条件、および充填
中の射出速度の波形を決定し、それらの値を制御装置に
設定して制御させていた。このような射出条件や充填中
の射出速度の波形を決定するために、熟練作業者は、テ
スト成形を行い、その成形品、および制御装置のディス
プレイに表示された速度波形と圧力波形とを確認して良
否を判断し、射出条件や射出速度値を変更する。そして
この作業を何回も繰り返して、最良の各値を決定するこ
とになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
射出成形機の制御装置では、多数回のテスト成形を繰り
返すことで、充填圧力のオーバーシュートやアンダーシ
ュートを生じさせないような射出速度の波形を決定し設
定しなければならず、それには、熟練作業者でもかなり
の時間がかかり、経験の浅い作業者では非常に困難な作
業であった。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
に提案されたもので、充填圧力のオーバーシュートやア
ンダーシュートを抑えた良好な射出速度の波形が自動的
に得られる射出成形機の制御装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る制御装置
（１）は、充填開始時に保持しようとする保持速度値
と、充填完了後に保持しようとする保持圧力値とを入力
する射出条件入力手段（７、１０）と、その射出条件入
力手段により入力された保持速度値と保持圧力値とを記
憶する射出条件記憶手段（１１）と、上記射出装置の充
填中の充填圧力を検出する圧力検出手段（１２）と、所
定のサンプリング時間ごとに、上記圧力検出手段による
充填圧力値の、上記保持圧力値に対する圧力達成率と、
圧力変化量とを算出する圧力演算手段（１３）と、その
圧力演算手段による圧力達成率と圧力変化量とに基づい
て、射出速度の変更率を算出する速度変更率演算手段
（１５）と、その速度変更率演算手段による射出速度変
更率と、上記射出条件記憶手段による記憶保持速度値と
に基づいて射出速度指令値を算出する速度演算手段（１
６）と、その射出速度演算手段による射出速度指令値に
基づいて射出速度を制御する速度制御手段（３、５、１
７）と、を備えたものである。

【００１０】

【作用】上記構成の制御装置（１）では、充填中におい
ても圧力検出手段（１２）により充填圧力を監視し、圧
力演算手段（１３）による、その充填圧力の、保持圧力
値に対する圧力達成率と、圧力変化量とに基づき、速度
変更率演算手段（１５）と速度演算手段（１６）と速度
制御手段（３、５、１７）とにより射出速度を変更する
ため、速度制御から圧力制御への移行時には急激な圧力
変化が抑えられる。従って、圧力をオーバーシュートさ
せたりアンダーシュートさせたりすることのない、良好
な射出速度の波形が自動的に得られる。

【００１１】なお、上記括弧内の符号は、図面と対照す
るためのものであり、何等本発明の構成を限定するもの
ではない。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１は、本発明に係る制御装置を備えた射
出成形機全体のブロック構成図である。

【００１４】図のように、この制御装置１は、スクリュ
プリプラタイプ等の射出装置２の射出速度および充填圧
力を、制御弁（速度制御手段）３を介して電気的に制御
するものである。その制御弁３は、射出装置２内のプラ
ンジャ（図示せず）を駆動する油圧ユニット（速度制御
手段）５からの油の流量を調整することによって、射出
速度と充填圧力とを制御するものである。また油圧ユニ
ット５は、型締装置６の駆動源でもある。

【００１５】この制御装置１は、射出条件等を入力する
キーボード（射出条件入力手段）７と、その入力された
射出条件および射出速度の波形、充填圧力の波形等を表
示するディスプレイ（表示手段）９と、主制御部である
ＮＣ電源（射出条件入力手段）１０とを備えるととも
に、メモリ機能を有するＮＣ間入出力部（射出条件記憶
手段）１１と、射出装置２の充填中の充填圧力を検出す
る、サンプルホールドアンプおよびＡ／Ｄコンバータを
有する圧力検出部（圧力検出手段）１２と、後述の圧力
達成率と圧力変化量とを算出する圧力演算部（圧力演算
手段）１３と、その算出された圧力達成率と圧力変化量
とに基づいて射出速度変更率を算出する推論部（速度変
更率演算手段）１５と、その算出された射出速度変更率
と上記記憶された射出速度値とに基づいて速度指令値を
算出する速度演算部（速度演算手段）１６と、その算出
された速度指令値に基づいて充填中の射出速度を制御す
る、Ｄ／Ａコンバータを有する制御指令出力部（速度制
御手段）１７とを備えている。また、充填完了後の充填
圧力を制御するための圧力指令値を、上記ＮＣ間入出力
部１１に記憶された保持圧力値から変換し、上記制御指
令出力部１７に送る圧力制御部１９を備えている。この
圧力制御部１９からの圧力指令値に基づき、上記制御指
令出力部１７は、充填完了後の充填圧力をも制御する。

【００１６】そのほか、上記射出装置２には、射出速度
を検出するためのロータリエンコーダ２０が設けられて
おり、そのエンコーダ２０からの信号は、上記ＮＣ電源
１０に送られるようになっている。

【００１７】次に、上記構成の制御装置１の制御動作に
ついて、図１および図２のフローチャートを用いて説明
する。

【００１８】制御を行うにあたり、ＮＣ電源１０には、
予め作業者によって、キーボード７から、充填開始時に
保持しようとする保持速度値、充填完了後に保持しよう
とする保持圧力値、保圧時間、樹脂の種類、金型の種
類、ゲートの種類等の射出条件が入力され、その各条件
値は、ＮＣ間入出力部１１に記憶されるとともに、ディ
スプレイ９に表示される。このＮＣ電源１０は、射出条
件のインターフェースとして機能すると同時に、型開閉
制御、温度制御、Ｉ／Ｏ処理、波形処理等を行うもので
ある。

【００１９】充填開始と同時に制御を開始すると、まず
圧力演算部１３が、所定のサンプリング時間（１〜１０
０ｍｓｅｃ）ごとに、ＮＣ間入出力部１１に記憶された
保持圧力値を取り込むとともに、圧力検出部１２により
検出されてＡ／Ｄ変換された充填圧力値を取り込む（Ｓ
１、２）。すると圧力演算部１３は、取り込んだ保持圧
力値Ｐｓｅｔと充填圧力値Ｐｒａｌとから、下記のよう
に圧力達成率Ｐｒａｔと圧力変化量Ｐｄｖａｌとを算出
する（Ｓ３、４）。

【００２０】上記圧力達成率Ｐｒａｔは、現在射出中の
圧力である充填圧力値Ｐｒａｌが、保持圧力値Ｐｓｅｔ
に対してどのくらいの割合で達成されているかを表すも
ので、 Ｐｒａｔ＝Ｐｒａｌ÷Ｐｓｅｔ×１００ （１） の式（１）で求められる。

【００２１】また、上記圧力変化量Ｐｄｖａｌは、現在
射出中の充填圧力値Ｐｒａｌと一つ前のサンプリング時
の充填圧力値Ｐｏｌｄとから、サンプリング時間内にど
のくらいの量の圧力変化があったかを表すもので、 Ｐｄｖａｌ＝Ｋ（Ｐｒａｌ−Ｐｏｌｄ） （２） Ｋ：係数 の式（２）で求められる。なお、上記現在射出中の充填
圧力値Ｐｒａｌと一つ前のサンプリング時の充填圧力値
Ｐｏｌｄとは、圧力検出部１２のメモリ領域に格納さ
れ、サンプリングごとに更新されるようになっている。

【００２２】続いて推論部１５が、上述のように圧力演
算部１３により算出された圧力達成率Ｐｒａｔと圧力変
化量Ｐｄｖａｌとに基づいて、速度変更率Ｖｄｒａｔを
算出する。本実施例の場合、推論部１５は、その速度変
更率Ｖｄｒａｔを、ＮＣ間入出力部１１に予め記憶され
ている樹脂の種類、金型の種類、ゲートの種類に応じ
て、次のようにファジィ推論を用いて算出する（Ｓ５〜
７）。

【００２３】図３（ａ）に、４つの領域ＰＢ、ＰＳ、Ｎ
Ｓ、ＮＢに分けた圧力達成率（％）のメンバーシップ関
数、図３（ｂ）に４つの領域ＰＢ、ＰＳ、ＮＳ、ＮＢに
分けた圧力変化量（ｋｇ／ｍｓｅｃ）のメンバーシップ
関数、図３（ｃ）に５つの領域ＰＢ、ＰＳ、Ｚ、ＮＳ、
ＮＢに分けた速度変更率（％）のメンバーシップ関数を
示す。また、下記に１０個の規則を示す。

【００２４】１．圧力達成率がＰＢ、または圧力変化量
がＰＢならば速度変更率はＰＢ。

【００２５】２．圧力達成率がＰＳ、かつ圧力変化量が
ＰＳならば速度変更率はＰＳ。

【００２６】３．圧力達成率がＰＳ、かつ圧力変化量が
ＮＳならば速度変更率はＺ。

【００２７】４．圧力達成率がＰＳ、かつ圧力変化量が
ＮＢならば速度変更率はＮＳ。

【００２８】５．圧力達成率がＮＳ、かつ圧力変化量が
ＰＳならば速度変更率はＺ。

【００２９】６．圧力達成率がＮＳ、かつ圧力変化量が
ＮＳならば速度変更率はＮＳ。

【００３０】７．圧力達成率がＮＳ、かつ圧力変化量が
ＮＢならば速度変更率はＮＢ。

【００３１】８．圧力達成率がＮＢ、かつ圧力変化量が
ＰＳならば速度変更率はＮＳ。

【００３２】９．圧力達成率がＮＢ、かつ圧力変化量が
ＮＳならば速度変更率はＮＢ。 １０．圧力達成率がＮＢ、かつ圧力変化量がＮＢならば
速度変更率はＮＢ。

【００３３】上記規則において、例えば規則１は、「圧
力の達成率が少ないから、圧力の変化率が少ない時は状
態が今のままでよいので、速度変更はほとんどしなくて
もよい」という意味である。また規則６は、「圧力の達
成率がかなり高く、圧力の変化量もかなり大きい時は、
速度もかなり変更しろ」という意味である。

【００３４】そして、樹脂の種類、金型の種類、ゲート
の種類によっては、１種類のメンバーシップ関数と規則
とだけでは最適な推論を行うことができないため、予め
推論用のメンバーシップ関数と規則とを複数個ずつ、推
論部１５のメモリ領域に格納しておき、樹脂の種類、金
型の種類、ゲートの種類に応じてメンバーシップ関数と
規則とを切り換えることにより最適な推論を行うように
する。

【００３５】続いて速度演算部１６が、上述のように推
論部１５により算出された速度変更率Ｖｄｒａｔと、Ｎ
Ｃ間入出力部１１に予め記憶されている保持速度値Ｖｓ
ｅｔとに基づいて速度指令値Ｖｃｏｔを算出する（Ｓ
８）。この速度指令値Ｖｃｏｔは、 Ｖｃｏｔ＝Ｖｓｅｔ−（Ｖｓｅｔ×Ｖｄｒａｔ÷１００） （３） の式（３）で求められる。

【００３６】そして制御指令出力部１７は、充填圧力が
保持圧力値に達するまで、上記速度演算部１６により算
出された速度指令値をＤ／Ａ変換して速度指令電圧と
し、その速度指令電圧を制御弁３に出力する（Ｓ９、１
０）。これにより射出速度を制御することになる。つま
り制御弁３では、油圧ユニット６から送られてくる油の
流量を上記速度指令電圧に従って調整することで、射出
装置２の射出速度を制御する。

【００３７】このような射出速度の制御により充填圧力
が保持圧力値に達して充填が完了した後、圧力制御部１
９が、保持圧力値から変換した圧力指令値を制御指令出
力部１７に送り、制御指令出力部１７がその圧力指令値
をＤ／Ａ変換して圧力指令電圧とし、制御弁３に出力す
る。これにより充填圧力を制御して保持圧力値に保持す
る。

【００３８】上述のように、この制御装置１では、充填
中の射出速度の制御においても充填圧力を監視し、その
充填圧力の、保持圧力値に対する圧力達成率と、圧力変
化量とに基づいて、射出速度を変更するため、予め設定
された保持速度値と保持圧力値とが最適なものではなか
ったとしても、速度制御から圧力制御への移行時には急
激な圧力変化が抑えられる。

【００３９】従って、例えば図４の波形図に示すよう
な、圧力をオーバーシュートさせたりアンダーシュート
させたりすることのない、良好な射出速度の波形が自動
的に得られる。その射出速度の波形と充填圧力の波形と
は、作業者が確認し得るようにディスプレイ９に表示さ
れる。

【００４０】なお、本実施例では、ファジィ推論を用い
て速度変更率を算出するようにしたが、ファジィ推論を
用いずに、式（１）、（２）で求められる圧力達成率Ｐ
ｒａｔと圧力変化量Ｐｄｖａｌとに応じて、予め設定さ
れた速度変更率を選択するようにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る制御
装置によれば、充填圧力のオーバーシュートやアンダー
シュートを抑えた良好な射出速度の波形を自動的に得る
ことができるため、必ずしも熟練作業者でなくても、成
形物にバリやショートショットを発生させることのない
射出成形を、簡単に短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における制御装置を備えた射出
成形機全体のブロック構成図。

【図２】その制御装置の制御動作を説明するフローチャ
ート。

【図３】その制御装置で用いるファジィ推論を説明する
図で、（ａ）は圧力達成率のメンバーシップ関数、
（ｂ）は圧力変化量のメンバーシップ関数、（ｃ）は速
度変更率のメンバーシップ関数をそれぞれ示す。

【図４】その制御装置の制御によって得られる射出速度
の波形と充填圧力の波形との一例を示す波形図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、従来の制御装置の制御によ
る射出速度の波形と充填圧力の波形との例を示す波形
図。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ 射出装置 ３ 制御弁（速度制御手段） ５ 油圧ユニット（速度制御手段） ７ キーボード（射出条件入力手段） ９ ディスプレイ（表示手段） １０ ＮＣ電源（射出条件入力手段） １１ ＮＣ間入出力部（射出条件記憶手段） １２ 圧力検出部（圧力検出手段） １３ 圧力演算部（圧力演算手段） １５ 推論部（速度変更率演算手段） １６ 速度演算部（速度演算手段） １７ 制御指令出力部（速度制御手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填中は射出成形機における射出装置の
   射出速度を制御し、充填完了後は前記射出装置の充填圧
   力を制御する射出成形機の制御装置において、 充填開始時に保持しようとする保持速度値と、充填完了
   後に保持しようとする保持圧力値と、樹脂の種類と、金
   型の種類と、ゲートの種類とを入力する射出条件入力手
   段と、 該射出条件入力手段により入力された保持速度値と保持
   圧力値とを記憶する射出条件記憶手段と、 前記射出装置の充填中の充填圧力を検出する圧力検出手
   段と、 所定のサンプリング時間ごとに、前記圧力検出手段によ
   る充填圧力値の、前記保持圧力値に対する圧力達成率
   と、圧力変化量とを算出する圧力演算手段と、 該圧力演算手段による圧力達成率と圧力変化量とに基づ
   いて、射出速度の変更率を算出する速度変更率演算手段
   と、 該速度変更率演算手段による射出速度変更率と、前記射
   出条件記憶手段による記憶保持速度値とに基づいて射出
   速度指令値を算出する速度演算手段と、 該射出速度演算手段による射出速度指令値に基づいて射
   出速度を制御する速度制御手段と、 を備えたことを特徴とする射出成形機の制御装置。
2. 【請求項２】 前記速度変更率演算手段は、ファジィ推
   論を用いて前記射出速度変更率を算出することを特徴と
   する請求項１記載の射出成形機の制御装置。
3. 【請求項３】 前記速度変更率演算手段は、樹脂の種
   類、金型の種類、ゲートの種類に応じてファジィ推論を
   切り換えることを特徴とする請求項２記載の射出成形機
   の制御装置。
4. 【請求項４】 射出速度の波形と充填圧力の波形とを表
   示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載の射出成形機の制御装置。