JPH0780897A - 射出成形機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】樹脂を溶融して、金型内に充填するスクリュー
４２を有する射出部４１と、スクリュー４２に対して、
加圧を行なう加圧機構５０と、加機構５０の動作を制御
する制御装置と、金型内の樹脂の圧力を検出する圧力セ
ンサ３０とを備え、制御装置は、中央処理装置およびメ
モリユニットを少なくとも備え、メモリユニットには、
加圧機構５０に対して与える加圧指令であって、使用す
る金型２１および樹脂について、設定された時間内に目
的の型内圧に達するように予め定められた速度指令値
と、加圧機構５０に対して与えられた該速度指令値によ
る加圧を停止するタイミングを与える加圧停止タイミン
グとが予め格納する。 【効果】発振やピーク圧の発生を防いで、金型に無理を
与えることなく樹脂の充填ができ、かつ、高品質の成形
品が得られる射出成形が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機およびその
制御方法に係り、特に、射出成形時の型内圧を最適に制
御することができる射出成形機およびその制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラスチックの射出成形では、
材料を、スクリューで加熱筒内に送り、外部からの加熱
と、スクリューの回転による機械的な内部摩擦熱とで、
溶融させる。そして、溶融状態となった材料に、機械的
エネルギを与えて、金型内に注入して充填し、加圧し、
冷却して、目的の形状および品質を持った成形品を得
る。この射出成形においては、均一に可塑化された適正
量の溶融樹脂を、金型構造に即した適切な射出エネルギ
で、金型に充填すると共に、充填圧を正確に保持し、適
正な冷却温度で適正時間冷却することが重要である。

【０００３】ところで、制御対象である射出成形プロセ
スにおけるプラスチックの状態関数は、樹脂圧、樹脂容
量および樹脂温度を変数として含む。そして、このよう
な射出成形プロセスの制御を行なう場合に、制御の実現
可能性およびこれらの変数の相互関係から、これらの変
数のうち、樹脂圧を制御することが、現実的であること
が知られている。

【０００４】射出成形における樹脂圧の制御について
は、特開昭５２−１４６５８号公報に開示される技術が
ある。この技術は、先ず、圧力変換器を用いて、溶融樹
脂が成形機のノズルから金型に注入されてからキャビテ
ィ末端まで充填されて、冷却固化するまでに至る樹脂圧
力を測定する。そして、射出成形プロセスにおける、充
填、保圧、冷却の各段階について、得られた測定に基づ
いて、充填不足および充填オーバーにならない型内圧力
の最高許容範囲内に所望の必要設定圧力を見出し、型内
圧力の波形（グラフ）を得る。実際の射出成形時には、
コントローラに、各時刻における設定圧力を示すグラフ
にしたがって目標値を与え、型内圧が目標値となるよう
にフィードバック制御させる。これにより、それまで制
御が行なわれていなかった射出成形プロセスに、型内圧
による制御の方法を示した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】制御目標値が時間と共
に変化する量である場合、制御目標値は、時間の関数を
用いて与えられる。一般的には、扱いやすさ等の理由か
ら、指数関数、線形関数によって与えられる。型内圧力
の制御を行なう場合でも同様である。

【０００６】また、フィードバック制御においては、応
答を速くし、制御偏差をなくす目的でループゲインを大
きくすることが行なわれる。射出成形の場合において
も、生産効率を上げる必要から、同様の目的で、ループ
ゲインを大きくすることが望まれる。

【０００７】ところが、射出成形の場合、金型内の樹脂
の状態が、充填過程と保圧過程とで大きく異なる。その
ため、いたずらにループゲインを上げると、発振すると
いう問題がある。この場合、発振しないように、コント
ローラのパラメータを調整することで対処することも可
能ではあるが、その調整は容易ではなく、オペレータに
多大の負担をかけるという問題がある。

【０００８】また、ループゲインを必要以上に上げる
と、樹脂や、金型の特性を無視して、無理な充填を行な
うことなる。その結果、発振に至らないまでも、ピーク
圧力を生じて、これによって、金型や、成形品の品質に
対して、悪影響を与えるという問題が発生する。

【０００９】本発明の目的は、発振やピーク圧の発生を
防いで、金型に無理を与えることなく樹脂の充填がで
き、かつ、高品質の成形品が得られる、射出成形機およ
びその制御方法を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、オペレータに
多大の負担をかけることなく、上記した射出成形を行な
うための条件を求めることができる射出成形機およびそ
の制御方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、溶融樹脂を型内に充填し、保圧過
程、冷却過程を経て射出成形を行なう場合において、使
用する金型および樹脂について、設定された時間内に目
的の型内圧に達するように予め定められた速度指令値に
基づいてオープンループで樹脂を加圧して金型への充填
を行ない、型内において樹脂に加圧がなされた時点から
予め設定された加圧停止タイミングに至った時点で、樹
脂への加圧を停止し、その後、型内圧が負に転じたと
き、予め定めた時間、クローズドループで金型内の樹脂
に対して目的の型内圧を保持するよう保圧制御を行なう
ことを特徴とする射出成形機の制御方法が提供される。

【００１２】前記速度指令値は、使用する金型および樹
脂について、型内圧が、その設定圧を含む許容範囲内の
値に、設定された充填時間で到達することができる充填
の速度を指令する値であることができる。

【００１３】また、前記加圧停止タイミングは、型内に
おいて樹脂に加圧がなされた時点から、予め実験で求め
られた加圧時間を経過した時点として設定することがで
きる。この場合、加圧時間は、前記設定された速度指令
値に従って樹脂に加圧を行なう際の加圧時間であって、
それによる型内圧の最大値が、前記設定圧を含む許容範
囲内の値になる加圧時間であることができる。

【００１４】また、本発明の他の態様によれば、樹脂を
溶融して、金型内に充填する射出機構を有する射出成形
機において、樹脂を溶融して、金型内に充填するスクリ
ューを有する射出部と、スクリューに対して、加圧を行
なう加圧機構と、加圧機構の動作を制御する制御装置
と、金型内の樹脂の圧力を検出する圧力センサとを備
え、制御装置は、中央処理装置およびメモリユニットを
少なくとも備え、メモリユニットには、加圧機構に対し
て与える加圧指令であって、使用する金型および樹脂に
ついて、設定された時間内に目的の型内圧に達するよう
に予め定められた速度指令値と、加圧機構に対して与え
られた該速度指令値による加圧を停止するタイミングを
与える加圧停止タイミングとが予め格納され、中央処理
装置は、メモリユニットから読みだした速度指令値を加
圧機構に対して与えると共に、センサから出力される型
内圧を監視し、型内圧が測定可能状態となった時点か
ら、時間の経過を監視して、経過時間がメモリユニット
に格納される加圧停止タイミングに至った時点で、加圧
機構に対して加圧を停止させる処理を行ない、かつ、型
内圧を監視して、その変化が負となったことを検出する
と、加圧機構に対して、クローズドループで、型内圧を
一定値に保持するよう制御することを特徴とする射出成
形機が提供される。

【００１５】前記制御装置は、実際の射出成形を行なう
モードのほか、速度指令値を求めるモードと、加圧停止
タイミングを求めるモードとを有することができる。速
度指令値を求めるモードでは、使用する金型および樹脂
について、設定された時間内に目的の型内圧に予め定め
た許容範囲内において達する速度指令値が見つかるま
で、速度指令値を順次変更して、射出を繰り返して、速
度指令値を求めることができる。また、加圧停止タイミ
ングを求めるモードでは、型内圧の最大値が設定圧を含
む予め定めた許容範囲内に存在する状態となる、前記求
められた速度指令値による加圧時間が見つかるまで、加
圧停止タイミングを順次変更して、射出を繰り返して、
加圧停止タイミングを求めることができる。

【００１６】前記メモリユニットには、前記速度指令値
を求めるモードで用いられる速度指令値を、最初に与え
られる初期値をその後に順次更新しつつ格納するための
テスト用速度指令値格納領域と、前記加圧停止タイミン
グを求めるモードで用いられる加圧停止タイミングを、
最初に与えられる初期値をその後に順次更新しつつ格納
するためのテスト用加圧停止タイミング格納領域とを有
することができる。

【００１７】

【作用】本発明者らの研究によれば、樹脂の充填過程に
おいては、設定された時間で、設定された圧力まで、型
内圧が立ち上がることが重要であることが分かった。従
来行なわれていた圧力勾配を、線形関数や指数関数状態
にすることは、樹脂の特性や、金型にとって、格別の根
拠がないことが明らかになった。本発明は、このような
発明者らの知見に基づいてなされたものである。

【００１８】すなわち、本発明では、使用する金型およ
び樹脂について、設定された時間内に目的の型内圧に達
するように予め定められた速度指令値に基づいてオープ
ンループで樹脂を加圧して金型への充填を行なう。速度
指令値は、予め実験により求めておく。例えば、使用す
る金型および樹脂について、設定された時間内に目的の
型内圧に予め定めた許容範囲内において達する速度指令
値が見つかるまで、速度指令値を順次変更して、射出を
繰り返して、条件を見たした速度指令値を求める。これ
を、メモリ中に格納して、加圧停止タイミングを求める
際、および、実際の射出成形時に用いる。速度指令値を
求める動作についても、本発明より行なうことが可能で
ある。

【００１９】また、型内において樹脂に加圧がなされた
時点から予め設定された加圧停止タイミングに至った時
点で、樹脂への加圧を停止する。このタイミングは、予
め実験により求めておく。例えば、型内圧の最大値が設
定圧を含む予め定めた許容範囲内に存在する状態とな
る、前記求められた速度指令値による加圧時間が見つか
るまで、加圧停止タイミングを順次変更して、射出を繰
り返して、条件を満たす加圧停止タイミングを求める。
これを、メモリ中に格納して、実際の射出成形時に用い
る。この加圧停止タイミングを求める動作についても、
本発明より行なうことが可能である。

【００２０】加圧停止した後は、慣性等により加圧が継
続され、内部の負荷の増大にともなって平衡状態に移行
する。そして、型内圧を監視して、その変化が負となっ
たとき、予め定めた時間、クローズドループで金型内の
樹脂に対して目的の型内圧を保持するよう保圧制御を行
なう。

【００２１】このように、本発明では、型内圧の変化が
急速に起きる領域では、予め決定した速度指令および加
圧停止タイミングにしたがって、オープンループで制御
を行なう。このため、発振、ピーク圧の発生等が起きな
い。

【００２２】また、保圧期間では、クローズドループに
より、きめ細かく圧力制御が行なえる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。第１図は、本発明の一実施例が適用され
る射出成形機を模式的に示す断面図である。

【００２４】本実施例が適用される射出成形機は、金型
２１および型締め機構１１を有する本体１０と、金型２
１に樹脂を注入充填すると共に加圧する射出機構４０
と、射出機構４０を制御する制御装置６０とを備える。

【００２５】金型２１は、固定型板２２と、可動型板２
３とからなる。固定型板２２には、スプール２５、ラン
ナ２６およびピンゲート２７が設けられている。また、
金型２１には、圧力センサ３０が配置され、ランナ２６
に通じる位置に圧力検知用ピン２９が設けられる。圧力
センサ３０は、圧力検知用ピン２９を介して、ランナ２
６における樹脂の型内圧を検出する。可動型板２３に
は、ピンゲート２７を介してランナ２６に連通するキャ
ビティ２４が設けられている。

【００２６】型締め機構１１は、金型２１を挟む固定ダ
イプレート１５および可動ダイプレート１４と、可動ダ
イプレート１４を押圧して型締めを行なう型締めラム１
３と、型締めラム１３を駆動するための油圧シリンダ１
２と、可動ダイプレート１４を変位可能に挟んで油圧シ
リンダ１２と固定ダイプレート１５とを固定する固定用
ロッド１６と、図示しない油圧装置とを有する。可動ダ
イプレート１４は、固定用ロッド１６に案内されて変位
する。

【００２７】射出機構４０は、射出部４１と、射出部４
１を介して樹脂を加圧する加圧機構５０とを有する。射
出部４１は、スクリュー４２と、このスクリュー４２を
軸方向に変位可能に保持する筒体４３と、筒体４３内に
樹脂を投入するためのホッパ４４と、筒体４３の先端に
設けられスプール２５を介して金型２１に樹脂を射出す
るノズル４５と、スクリュー４２を回転させる油圧モー
タ４６と、筒体４３の外側に配置される図示しない加熱
装置とを有する。

【００２８】加圧機構５０は、シリンダ５１と、スクリ
ュー４２の基端部に設けられたピストン５２と、シリン
ダ５１内への作動油の流入量を制御するサーボバルブ５
３と、図示しない油圧ポンプ等の油圧装置とを備える。
このサーボバルブ５３は、電圧に応じて作動油の流量を
変化させることができる。

【００２９】制御装置６０は、図２に示すように、コン
ピュータシステムにより構成される。すなわち、中央処
理装置（ＣＰＵ）６１と、メモリユニット６２と、圧力
センサ３０からの信号をディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器６３と、ＣＰＵ６１からの指令をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器６４と、各種条件等の設定を行
なうための入力装置６５と、射出時の状態を示すための
出力装置６６と、時刻の出力および経過時間を計測する
ための計時装置６７とを有する。この他に、他のコンピ
ュータシステム、外部記憶装置等との接続を行なうため
のインタフェースを備えることができる。

【００３０】Ｄ／Ａ変換器６４は、ＣＰＵ６１から出力
される速度指令値を保持するラッチ回路（図示せず）を
内蔵している。このラッチ回路にラッチされている速度
指令値を一定周期でサンプリングして、アナログの電圧
値に変換して出力する。ここで、速度指令値は、型内圧
が、設定された時間ＳＴにおいて、目的の設定圧ＳＰに
達するように設定される。

【００３１】入力装置６５は、例えば、テンキー等のキ
ーを有するキーボード、ディジタルスイッチ等で構成す
ることができる。なお、この入力装置６５は、省略する
ことができる。その場合には、他のコンピュータシステ
ムにおいて、各種設定を行なって、そのデータを、この
制御装置６０に転送すればよい。

【００３２】出力装置６６は、例えば、液晶ディスプレ
イ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置で構成される。こ
の出力装置には、射出時の型内圧データの変化を示す波
形図等を表示させることができる。また、装置の操作に
関する案内等を表示して、操作者の便宜に供することも
できる。

【００３３】次に、本実施例の動作について説明する。
本実施例の制御方法による射出成形は、実際の成形に先
立って、先ず、使用する金型および樹脂についての、ス
クリュー４２の射出速度を定める速度指令値の決定（速
度指令値決定モード）およびスクリュー４２への加圧を
停止する加圧停止タイミングの決定（加圧停止タイミン
グ決定モード）を行なう。これらは、実験により決め
る。そして、それらの結果を用いて、実際の射出成形
（ランニングモード）を行なう。以下、これらについて
順に説明する。

【００３４】先ず、成形機本体１０に、金型２１を装着
して、シリンダ１２に油圧を導入し、型締めラム１３に
より可動ダイプレート１４を固定ダイプレート１５方向
に押圧して、可動型板２３を固定型板２２に密着させ
る。この状態で、射出以外の条件の設定を行なう。

【００３５】また、制御装置６０に、入力装置６５を介
して、樹脂を金型２１に充填すると共に、一定圧力に保
つ際の設定型内圧である設定圧ＳＰ、樹脂を金型２１に
充填する際の、予め設定される所要時間である設定充填
時間ＳＴ、および、充填後の樹脂の型内圧を一定に保持
する時間である保圧時間ＨＴのデータを設定する。そし
て、テストデータ収集前に、ホッパ４４に樹脂を投入し
て、数回の成形を試行して、系の状態を安定にする。

【００３６】この後、上述したデータ収集のための射出
を行なう。この射出は、制御装置６０の制御下に行なわ
れる。すなわち、制御装置６０により、条件の判定を行
なって、合格であれば、そのデータをメモリユニット６
２に格納する。不合格の場合、そのデータをもとにし
て、条件を修正し、再度テスト成形を行ない、合格とな
るまで繰り返す。

【００３７】図３に、ＣＰＵ６１の速度指令値設定動作
手順を示すフローチャートを示す。

【００３８】ＣＰＵ６１は、まず、初期条件の設定を受
け付ける。すなわち、上記設定された、設定圧ＳＰおよ
び設定充填時間ＳＴにおいて、射出部４１のスクリュー
の変位速度を規定する速度指令値の初期値、および、ス
クリュー４２への加圧を停止する、すなわち、サーボバ
ルブ５３への指令を０とするタイミングである加圧停止
タイミングＳＺＴの初期値をそれぞれ設定する。（ステ
ップ３０１）。この値は、入力装置６５から入力され、
メモリユニット６２のテスト用速度指令値格納領域およ
びテスト用加圧停止タイミング格納領域に格納される。
型内圧の設定圧ＳＰに対する到達許容範囲±α、およ
び、型内圧の最大値の設定圧ＳＰに対する到達許容範囲
±βは、予め与えられ、プログラム中に書き込まれてい
る。なお、これを、初期設定時に設定するようにしても
よい。αおよびβの値は、射出成形の目的とする精度に
応じて決定される。本実施例では、共に５％に設定して
ある。

【００３９】射出するにあたり、まず、ホッパ４４に投
入された樹脂を、スクリュー４２を油圧モータ４６で回
転させて、撹拌しつつノズル４５の方向に送り、かつ、
この時、図示していない加熱装置によって加熱すること
により、溶融状態とする。その結果、溶融状態の樹脂が
筒体４３のノズル４５側に溜る。また、これにともなっ
て、スクリュー４２は、シリンダ５１の方向に後退した
状態となる。この状態で、スクリュー４２の回転を停止
する。

【００４０】ＣＰＵ６１は、先ず、設定された初期速度
指令値に基づいて、射出開始を指示する（ステップ３０
２）。すなわち、ＣＰＵ６１は、サーボバルブ６３に速
度指令値をＤ／Ａ変換機６４を介して出力する。この速
度指令値は、具体的には、サーボバルブ５３の動作電圧
値の形で与えられる。サーボバルブ５３は、これを受け
て、作動油の流量が動作電圧値に応じた流量となるよう
に動作する。

【００４１】この後、ＣＰＵ６１は、圧力センサ３０か
ら送られる測定値を取り込んで、型内圧が正となるか否
か監視する。これは、樹脂が金型２１に注入される際
に、圧力検出ピン２９が位置するランナ部２６に達する
までに、遅れがあることを考慮したためである。ここ
で、型内圧が正となるとは、符号に意味があるのではな
く、それまで０であった値が、なんらかの値を持つ状態
となったことを意味する。型内圧が正となったとき、Ｃ
ＰＵ６１は、以後、圧力値を一定周期で取り込むと共
に、取り込んだ時点の時刻を計時装置６７から取り込ん
で、これらを対応させて、メモリユニット６２に格納す
る（ステップ３０３）。この値は、今回の条件が採用さ
れた場合に、ランニングモード時の監視用のデータとし
て用いられる。なお、記憶される時刻は、型内圧が正と
なったときを基準とする経過時間で表わされる。また、
これらの値は、出力装置６６の表示画面に表示すること
ができる。表示は、例えば、図４に示すようなグラフの
形で行なわれる。

【００４２】次に、ＣＰＵ６１は、センサ３０からの出
力を監視し、型内圧が設定圧ＳＰに到達したら、スクリ
ュー４２への加圧を停止させる（ステップ３０４）。す
なわち、Ｄ／Ａ変換器６４に対して、サーボバルブ５３
を中立位置とする指令値、例えば、“０”を出力する。
Ｄ／Ａ変換器６４からの出力値が、中立位置を指示する
電圧値に変化すると、サーボバルブ５３は、これを受け
て、中立状態に移行し、スクリュー４２への加圧を停止
させる。

【００４３】次に、ＣＰＵ６１は、設定時間ＳＴを経過
するタイミング（以下、ＳＴ経過時点という）で、その
時点における型内圧値をメモリユニット６２から読み出
して、その圧力が、（設定圧力ＳＰ±α）の範囲に含ま
れるか否か判定する（ステップ３０５）。ＳＴ経過時点
における型内圧値が、この範囲に含まれる場合には、今
回用いた速度指令値を採用することとして、次に、加圧
停止タイミング決定モードに移行する。採用された値
は、今回の射出における速度指令値として、メモリユニ
ット６２の設定速度指令値格納領域に格納される。

【００４４】一方、ＳＴ経過時点における型内圧値が、
この範囲に含まれない場合には、速度指令値を再設定し
て、上記手順を繰り返す。再設定に際しては、設定圧に
達する時間が短い場合には、速度指令値を下げ、時間が
長い場合には、速度指令値を上げることにより対応す
る。再設定された速度指令値は、メモリユニット６２の
テスト速度指令値格納領域に格納されて、初期値を更新
する。このような手順を、ステップ３０５において、採
用できる値が得られるまで繰り返す。

【００４５】ここで、上記ステップ３０５および３０６
における処理手順について、図５を参照してさらに詳細
に説明する。

【００４６】図５において、ＣＰＵ６１は、ＳＴ経過時
点における型内圧値ＣＶＰ（ST）について、

【００４７】

【数１】｜ＣＶＰ（ST）−ＳＰ｜＜α ……（１） を満たすか否か判定する（ステップ３０５）。満たす場
合には、テスト用速度指令値ＰＳＶ（test）を、設定速
度指令値として、メモリの該当領域に格納する（ステッ
プ３０７）。

【００４８】（１）式の条件を満たさない場合、型内圧
値が、設定圧ＳＰの最低許容範囲より小さいかどうか、
すなわち、アンダーかどうかを、（２）式により調べる
（ステップ３０６１）。

【００４９】

【数２】（ＣＶＰ（ST）＋α）＜ＳＰ ……（２） アンダーであれば、その時の速度指令値をＰＳＶ（unde
r）として、メモリユニット６２のＰＳＶ（under）格納
領域に格納する（ステップ３０６２）。そして、今回の
テストにおいて、過去に、オーバーであったことがある
か否かを、メモリユニット６３のＰＳＶ（over）格納領
域を調べて判定する（ステップ３０６３）。過去にオー
バーであったことがない場合には、予め定めた変化分を
ΔＰＳＶとして、テスト用速度指令値ＰＳＶ（test）に
ついて、次式により、新たな速度指令値ＰＳＶ（new）
を決定する（ステップ３０６４）。

【００５０】

【数３】 ＰＳＶ（new）＝ＰＳＶ（test）＋ΔＰＳＶ ……（３） 一方、ステップ３０６３において、過去にオーバーした
ことがあると判定された場合、ＣＰＵ６１は、ＰＳＶ
（test）と、ＰＳＶ（over）とを用いて、次式により、
新たな速度指令値ＰＳＶ（new）を決定する（ステップ
３０６５）。

【００５１】

【数４】 ＰＳＶ（new）＝（ＰＳＶ（test）＋ＰＳＶ（over））／２ ……（４） この新たな速度指令値で、テストを再度行なう（ステッ
プ３０２）。

【００５２】また、ステップ３０６１でオーバーである
時、オーバー時の速度指令値を、ＰＳＶ（over）とし
て、メモリユニット６２の該当する領域に格納する（ス
テップ３０６６）。そして、過去にアンダーであったこ
とがあるか否かを、メモリユニット６２のＰＳＶ（unde
r）領域を調べて判定する（ステップ３０６７）。そし
て、過去にアンダーであったことがない場合には、予め
定めた変化分をΔＰＳＶとして、テスト用速度指令値Ｐ
ＳＶ（test）について、次式により、新たな速度指令値
ＰＳＶ（new）を決定する（ステップ３０６８）。

【００５３】

【数５】 ＰＳＶ（new）＝ＰＳＶ（test）−ΔＰＳＶ ……（５） 一方、ステップ３０６７において、過去にアンダーであ
ったことがあると判定された場合、ＣＰＵ６１は、ＰＳ
Ｖ（test）と、ＰＳＶ（under）とを用いて、次式によ
り、新たな速度指令値ＰＳＶ（new）を決定する（ステ
ップ３０６９）。

【００５４】

【数６】 ＰＳＶ（new）＝（ＰＳＶ（test）＋ＰＳＶ（under））／２ ……（６） この新たな速度指令値で、テストを再度行なう（ステッ
プ３０２）。

【００５５】次に、スクリュー４２への加圧を停止させ
る加圧停止タイミングの設定について、説明する。この
加圧停止タイミングの設定は、前述した、速度指令値が
決定された後に行なう。まず、樹脂が溶融状態にあり、
射出可能であるものとする。ＣＰＵ６１は、前述の手順
により決定された速度指令値ＰＳＶを用いて、射出を行
なう（ステップ６０１）。初期設定されたスクリュー４
２の加圧停止タイミングＳＺＴに達した時点で、サーボ
バルブ５３を中立位置として、スクリュー４２の動作を
停止させる（ステップ６０２）。また、射出を指令した
後、ＣＰＵ６１は、圧力センサ３０から送られる測定値
を取り込んで、型内圧が正となるか否か監視する。型内
圧が正となったとき、ＣＰＵ６１は、以後、圧力値を一
定周期で取り込むと共に、取り込んだ時点の時刻を計時
装置６７から取り込んで、これらを対応させて、メモリ
ユニット６２に格納する（ステップ６０３）。この値
は、今回の条件が採用された場合に、ランニングモード
時の監視用のデータとして用いられる。なお、記憶され
る時刻は、型内圧が正となったときを基準とする経過時
間で表わされる。また、これらの値は、出力装置６６の
表示画面に表示することができる。表示は、例えば、図
７または図８に示すようなグラフの形で行なわれる。

【００５６】ＣＰＵ６１は、保圧時間ＨＴが経過するか
否か監視する。ここで、保圧時間ＨＴは、設定充填時間
ＳＴから起算される。保圧時間ＨＴが経過すると、ＣＰ
Ｕ６１は、メモリユニット６２に格納されている型内圧
データを調べ、その最大値が、（ＳＰ±β）の範囲にあ
るか否か判定する（ステップ６０５）。最大型内圧値
が、この範囲に含まれる場合には、今回用いたスクリュ
ー加圧停止タイミングＳＺＴを、実際の射出成形に用い
るためのデータとして、メモリユニット６２の設定停止
タイミング格納領域に格納する。

【００５７】一方、最大型内圧値が、この範囲に含まれ
ない場合には、停止タイミングを再設定して、上記手順
を繰り返す。再設定に際しては、最高値が上記範囲より
高い場合には、停止タイミングを早め、最高値が上記範
囲より低い場合には、停止タイミングを遅くすることに
より対応する。再設定された停止タイミングは、メモリ
ユニット６２のテスト用停止タイミング格納領域に格納
され、初期値を更新する。このような手順を、ステップ
６０５において、採用できる値が得られるまで繰り返
す。

【００５８】ここで、上記ステップ６０５および６０６
における処理手順について、図９を参照してさらに詳細
に説明する。

【００５９】図９において、ＣＰＵ６１は、保圧時間内
における型内圧値ＣＶＰ（max）について、

【００６０】

【数７】｜ＣＶＰ（max）−ＳＰ｜＜β ……（７） を満たすか否か判定する（ステップ６０５）。満たす場
合には、テスト用加圧停止タイミングＳＺＴ（test）
を、設定加圧停止タイミングとして、メモリの該当領域
に格納する（ステップ６０７）。

【００６１】（７）式の条件を満たさない場合、型内圧
値が、設定圧ＳＰの最低許容範囲より小さいかどうか、
すなわち、アンダーかどうかを、（８）式により調べる
（ステップ６０６１）。

【００６２】

【数８】（ＣＶＰ（max）＋β）＜ＳＰ ……（８） アンダーであれば、その時の加圧停止タイミングをＳＺ
Ｔ（under）として、メモリユニット６２のＳＺＴ（und
er）格納領域に格納する（ステップ６０６２）。そし
て、今回のテストにおいて、過去に、オーバーであった
ことがあるか否かを、メモリユニット６３のＳＺＴ（ov
er）格納領域を調べて判定する（ステップ６０６３）。
過去にオーバーであったことがない場合には、予め定め
た変化分をΔＳＺＴとして、テスト用加圧停止タイミン
グＳＺＴ（test）について、次式により、新たな加圧停
止タイミングＳＺＴ（new）を決定する（ステップ６０
６４）。

【００６３】

【数９】 ＳＺＴ（new）＝ＳＺＴ（test）＋ΔＳＺＴ ……（９） 一方、ステップ６０６３において、過去にオーバーした
ことがあると判定された場合、ＣＰＵ６１は、ＳＺＴ
（test）と、ＳＺＴ（over）とを用いて、次式により、
新たな加圧停止タイミングＳＺＴ（new）を決定する
（ステップ６０６５）。

【００６４】

【数１０】 ＳＺＴ（new）＝（ＳＺＴ（test）＋ＳＺＴ（over））／２……（１０） この新たな加圧停止タイミングで、テストを再度行なう
（ステップ６０２）。

【００６５】また、ステップ６０６１オーバーである
時、オーバー時の加圧停止タイミングを、ＳＺＴ（ove
r）として、メモリユニット６２の該当する領域に格納
する（ステップ６０６６）。そして、過去にアンダーで
あったことがあるか否かを、メモリユニット６２のＳＺ
Ｔ（under）領域を調べて判定する（ステップ６０６
７）。そして、過去にアンダーであったことがない場合
には、予め定めた変化分をΔＳＺＴとして、テスト用加
圧停止タイミングＳＺＴ（test）について、次式によ
り、新たな加圧停止タイミングＳＺＴ（new）を決定す
る（ステップ６０６８）。

【００６６】

【数１１】 ＳＺＴ（new）＝ＳＺＴ（test）−ΔＳＺＴ ……（１１） 一方、ステップ６０６７において、過去にアンダーであ
ったことがあると判定された場合、ＣＰＵ６１は、ＳＺ
Ｔ（test）と、ＳＺＴ（under）とを用いて、次式によ
り、新たな加圧停止タイミングＳＺＴ（new）を決定す
る（ステップ６０６９）。

【００６７】

【数１２】 ＳＺＴ（new）＝（ＳＺＴ（test）＋ＳＺＴ（under））／２……（１２） この新たな加圧停止タイミングで、テストを再度行なう
（ステップ６０２）。

【００６８】以上の手順により、射出成形機における使
用金型および樹脂について、速度指令および加圧停止タ
イミングが設定される。この設定値を用いて、実際の射
出成形を行なう。次に、これについて説明する。

【００６９】図１０に、実際の射出成形時の制御装置の
動作フローチャートを示す。

【００７０】まず、テスト時と同様に、樹脂を溶融させ
て、射出可能に準備しておく。この状態で、ＣＰＵ６１
は、上記テストで得られた速度指令値のデータを、メモ
リユニット６２から読み出す（ステップ１００１）。そ
して、速度指令値をサーボバルブ５３に出力して、射出
を開始する（ステップ１００２）。加圧機構５０のシリ
ンダ５１には、サーボバルブ５３を介して図示以内油圧
ポンプから作動有が送られる。その結果、スクリュー４
２は、筒体４３内をノズル４５の方向に押圧される。そ
して、筒体４３内に溜っていた溶融樹脂が、ノズル４５
から金型２１に注入される。

【００７１】そして、ＣＰＵ６１は、圧力センサ３０か
らの型内圧の測定値を監視する。ただし、この時点で
は、オープンループによる制御である。そして、型内圧
が正となったら、時間計測を開始する（ステップ１００
３）。すなわち、ＣＰＵ６１は、メモリユニット６２か
らスクリュー４２の加圧停止タイミングＳＺＴを読みだ
し、計時装置６７にＳＺＴをセットして、タイマとして
起動する。

【００７２】また、ＣＰＵ６１は、テスト時にメモリに
蓄積してある型内圧が正となった以後の型内圧データ
と、現在測定中のデータとを比較して、偏差が大きい場
合、出力装置６６の画面上に警告を表示する（ステップ
１００４）。この場合、外乱等の影響で、偏差が異常に
大きい場合には、警告を行なうと共に、運転を停止す
る。なお、警告は、音響装置を有する場合には、警報
音、メッセージ等によってもよい。

【００７３】ＣＰＵ６１は、計時装置６７の出力を監視
し、計時装置６７から経過時間がＳＺＴに達したことを
示す信号が出力されると、スクリュー４２への加圧を停
止させるべく、Ｄ／Ａ変換器６４に、速度指令値として
“０”をセットする（ステップ１００５）。これによ
り、サーボバルブ５３は、中立位置に設定され、スクリ
ュー４２への加圧が停止される。この後、残存する樹脂
の弾性エネルギとスクリュー４２の慣性とによって、加
圧が継続されると共に、系の負荷の増大にともなって、
速度が減衰して、保圧過程に自然に移行する。

【００７４】この後、ＣＰＵ６１は、圧力センサ３０か
らの測定値を取り込んで、型内圧の変化勾配が負となる
かどうか監視する（ステップ１００６）。すなわち、型
内圧の変化勾配が負とならなければ、スクリュー位置を
そのまま保持させて、圧力の監視を続ける（ステップ１
００７）。一方、負となったとき、クローズドループに
よる型内圧制御に移行する（ステップ１００８）。この
クローズドループによる型内制御は、例えば、比例制御
等で行なわれる。この後、予め定めた保圧時間ＨＴが経
過した時点で、制御を中止する。

【００７５】本例における型内圧力の変化を、図１１に
示す。図１１は、出力装置６６の表示画面の一例であ
る。

【００７６】その後、冷却過程に移行して、成形品を冷
却する。冷却後、型締め機構１１を起動して、可動ダイ
プレート１４をを後退させて、可動型板２３を移動させ
て、かな型２１から成形品を取り出す。

【００７７】なお、冷却過程に進んで時点で、次の射出
のための準備を開始する。すなわち、ホッパ４４から樹
脂を投入して、上述したようにして、溶融樹脂をノズル
４５近傍に溜める。そして、金型２１を再び装着した
後、上記した手順で射出を行なう。 次に、上記実施例
を適用した射出成形の具体例について、説明する。本例
は、金型２１として、体積４ｃｍ³のレンズを成形する
ための型を用い、樹脂としてポリプロピレンを用いた例
である。

【００７８】第１の例では、設定圧ＳＰを２５０ｋｇ／
ｃｍ²とし、設定充填時間ＳＴを０．５ｓｅｃとして、
上述した手順でテスト射出成形を行なって、速度指令値
として、サーボバルブ電圧７５０ｍＶと、加圧停止タイ
ミングＳＺＴとして０．３ｓｅｃを得た。そこで、保圧
時間ＨＴを２ｓｅｃとして、射出成形を行なったとこ
ろ、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示す結果を得た。すな
わち、ＣＰＵは、図１２（Ａ）に示すように、サーボバ
ルブに７５０ｍＶの電圧の印加を指示した後、約０．６
ｓｅｃ後に、ＳＺＴが正となったことを検出して、その
後、０．３ｓｅｃ経過後、スクリューに対する加圧停止
を行なった。ここで、サーボバルブの電圧が立ち下がっ
た後、０．６ｓｅｃ程度経過した時点で、ＣＰＵは、型
内圧の変化が負となったことを検出して、クローズドル
ープによる制御に移行した。その結果、サーボバルブが
細かく駆動された。この時の型内圧の変化を、図１２
（Ｂ）に示す。この例における型内圧の最高値は、２４
０ｋｇ／ｃｍ²であった。ここで、ＴＶは目標値、ＭＶ
は実測値を表わす。この例では、良好な品質の製品が得
られた。

【００７９】図１３は、設定圧ＳＰを４５０ｋｇ／ｃｍ
²とし、設定充填時間ＳＴを０．４ｓｅｃとして、上述
した手順でテスト射出成形を行なって、速度指令値とし
て、サーボバルブ電圧７５０ｍＶと、加圧停止タイミン
グＳＺＴとして０．３ｓｅｃを得た。そこで、保圧時間
ＨＴを２ｓｅｃとして、射出成形を行なったところ、図
１３（Ａ）および（Ｂ）に示す結果を得た。すなわち、
ＣＰＵは、図１３（Ａ）に示すように、ＳＺＴが正とな
ったことを検出して、その後、０．３ｓｅｃ経過後、ス
クリューに対する加圧停止を行なった。ここで、サーボ
バルブの電圧が立ち下がった後、０．３ｓｅｃ程度経過
した時点で、クローズドループによる制御が行なわれ、
サーボバルブが細かく駆動された。この時の型内圧の変
化を、図１３（Ｂ）に示す。ここで、ＴＶは目標値、Ｍ
Ｖは実測値を表わす。この例では、良好な品質の製品が
得られた。

【００８０】なお、比較例として、同じ金型および樹脂
を用いて、設定圧ＳＰを４５０ｋｇ／ｃｍ²として、設
定圧の目標値を線形関数で与えて、フィードバック制御
を行なった場合の型内圧の変化を図１４に示す。図１４
の例では、目標値ＴＶに対して実測値ＭＶが振動してい
ることがわかる。

【００８１】上述した実施例では、１種類の樹脂および
金型についての例を述べたが、本発明は、各種の樹脂お
よび金型に適用することができる。また、複数種の樹脂
および金型について、上述した手順で、速度指令値およ
び加圧停止タイミングを求め、このデータをメモリユニ
ットに格納しておくことができる。この場合、それぞれ
の組合せについて、整理符号を付して、データを格納し
ておくことが好ましい。これより、実際の射出成形時
に、整理符号を入力することにより、必要なデータを検
索することができる。整理符号としては、例えば、製品
番号、受注番号、ロット番号等に対応付けたものを用い
ることができる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発振やピーク圧の発生を防いで、金型に無理を与えるこ
となく樹脂の充填ができ、かつ、高品質の成形品が得ら
れる射出成形が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される射出成形機を模
式的に示す断面図である。

【図２】本実施例で用いられる制御装置のハードウエア
システム構成を示すブロック図である。

【図３】制御装置の速度指令値設定動作手順を示すフロ
ーチャートである。

【図４】速度指令を求める実験の際の、型内圧変化の表
示例を示す説明図である。

【図５】制御装置の速度指令値の再設定手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】制御装置の加圧停止タイミング設定手順を示す
フローチャートである。

【図７】加圧停止タイミングを求める際の、型内圧変化
の表示例を示す説明図である。

【図８】加圧停止タイミングを求める際の、型内圧変化
の表示例を示す説明図である。

【図９】制御装置の加圧停止タイミングの再設定手順を
示すフローチャートである。

【図１０】実際の射出成形における制御装置の動作手順
を示すフローチャートである。

【図１１】実際の射出成形時の、型内圧変化の表示例を
示す説明図である。

【図１２】実際の射出成形の第１の具体例における、サ
ーボバルブ電圧と型内圧力の変化を示すグラフである。

【図１３】実際の射出成形の第２の具体例における、サ
ーボバルブ電圧と型内圧力の変化を示すグラフである。

【図１４】従来のクローズドループによる制御における
型内圧変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…射出成形機本体、１１…型締め機構、２１…金
型、２３…可動型板、２２…固定型板、２４…キャビテ
ィ、２６…ランナ、３０…圧力センサ、４０…射出機
構、４１…射出部、４２…スクリュー、４３…筒体、４
４…ホッパ、４５…ノズル、４６…油圧モータ、５０…
加圧機構、５１…シリンダ、５２…ピストン、５３…サ
ーボバルブ、６０…制御装置、６１…中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、６２…メモリユニット、６３…Ａ／Ｄ変換器、
６４…Ｄ／Ａ変換器、６５…入力装置、６６…出力装
置、６７…計時装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融樹脂を型内に充填し、保圧過程、冷却
   過程を経て射出成形を行なう場合において、 使用する金型および樹脂について、設定された時間内に
   目的の型内圧に達するように予め定められた速度指令値
   に基づいてオープンループで樹脂を加圧して金型への充
   填を行ない、 型内において樹脂に加圧がなされた時点から予め設定さ
   れた加圧停止タイミングに至った時点で、樹脂への加圧
   を停止し、 その後、型内圧が負に転じたとき、予め定めた時間、ク
   ローズドループで金型内の樹脂に対して目的の型内圧を
   保持するよう保圧制御を行なうことを特徴とする射出成
   形機の制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記速度指令値は、使
   用する金型および樹脂について、型内圧が、その設定圧
   を含む許容範囲内の値に、設定された充填時間で到達す
   ることができる充填の速度を指令する値である、射出成
   形機の制御方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記加圧停止タイミン
   グは、型内において樹脂に加圧がなされた時点から、予
   め実験で求められた加圧時間を経過した時点であり、 該加圧時間は、前記設定された速度指令値に従って樹脂
   に加圧を行なう際の加圧時間であって、それによる型内
   圧の最大値が、前記設定圧を含む許容範囲内の値になる
   加圧時間である、射出成形機の制御方法。
4. 【請求項４】樹脂を溶融して、金型内に充填する射出機
   構を有する射出成形機において、 樹脂を溶融して、金型内に充填するスクリューを有する
   射出部と、スクリューに対して、加圧を行なう加圧機構
   と、加圧機構の動作を制御する制御装置と、金型内の樹
   脂の圧力を検出する圧力センサとを備え、 制御装置は、中央処理装置およびメモリユニットを少な
   くとも備え、 メモリユニットには、加圧機構に対して与える加圧指令
   であって、使用する金型および樹脂について、設定され
   た時間内に目的の型内圧に達するように予め定められた
   速度指令値と、加圧機構に対して与えられた該速度指令
   値による加圧を停止するタイミングを与える加圧停止タ
   イミングとが予め格納され、 中央処理装置は、メモリユニットから読みだした速度指
   令値を加圧機構に対して与えると共に、センサから出力
   される型内圧を監視し、型内圧が測定可能状態となった
   時点から、時間の経過を監視して、経過時間がメモリユ
   ニットに格納される加圧停止タイミングに至った時点
   で、加圧機構に対して加圧を停止させる処理を行ない、
   かつ、型内圧を監視して、その変化が負となったことを
   検出すると、加圧機構に対して、クローズドループで、
   型内圧を一定値に保持するよう制御することを特徴とす
   る射出成形機。
5. 【請求項５】請求項４において、前記制御装置は、実際
   の射出成形を行なうモードのほか、速度指令値を求める
   モードと、加圧停止タイミングを求めるモードとを有
   し、 速度指令値を求めるモードでは、使用する金型および樹
   脂について、設定された時間内に目的の型内圧に予め定
   めた許容範囲内において達する速度指令値が見つかるま
   で、速度指令値を順次変更して、射出を繰り返して、速
   度指令値を求め、 加圧停止タイミングを求めるモードでは、型内圧の最大
   値が設定圧を含む予め定めた許容範囲内に存在する状態
   となる、前記求められた速度指令値による加圧時間が見
   つかるまで、加圧停止タイミングを順次変更して、射出
   を繰り返して、加圧停止タイミングを求めることを特徴
   とする射出成形機。
6. 【請求項６】請求項５において、前記メモリユニットに
   は、 前記速度指令値を求めるモードで用いられる速度指令値
   を、最初に与えられる初期値をその後に順次更新しつつ
   格納するためのテスト用速度指令値格納領域と、 前記
   加圧停止タイミングを求めるモードで用いられる加圧停
   止タイミングを、最初に与えられる初期値をその後に順
   次更新しつつ格納するためのテスト用加圧停止タイミン
   グ格納領域とを有することを特徴とする射出成形機。