JPH08258105A - 射出成形機の成形品品質判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操業中何らかの外乱に起因して発生する不良
品を自動的に発見して製品から排除することのできる射
出成形機の成形品品質判定方法を提供する。 【構成】 条件出し成形テストにより良品を形成する成
形条件を選択して基準良品成形条件とするとともに、そ
の各々について少なくとも１個以上の条件設定値を変化
させた複数個の成形条件パターンを作成し、これについ
て試打ちテストを実施して成形品の品質判定をした結果
良品が形成される成形条件パターンのみからなる母集団
を形成し、その中から上限値と下限値の成形条件パター
ンを求め、これらの中間値を実操業運転時の成形条件と
するとともに、試打ち成形テストにおける複数個の物理
量のうちから品質の良否に影響を及ぼす物理量を選択し
てその良品成形範囲を設定した後、実操業運転時にその
物理量が良品成形範囲を逸脱した時の成形品を不良品と
見做すこととした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック製品を成
形する射出成形機の成形品品質判定方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融樹脂の射出成形においては、
横軸を射出スクリュの位置または時間とし、縦軸を射出
スクリュの前進速度または圧力とし、高速で金型キャビ
ティ内へ溶融した樹脂を充填する充填工程と、溶融樹脂
の充填後に金型キャビティ内の樹脂に圧力を加えて成形
する保圧工程によって射出制御され、多くの場合、充填
工程は油圧回路の圧力調整弁を高圧に設定し、射出開始
からの経過時間または射出スクリュの前進位置を基準に
速度を複数段に変化させるように流量制御弁の開度を時
間経過とともに、あるいは射出スクリュのストローク位
置に応じて変化させるように設定し、該流量制御弁の調
整により射出シリンダのピストン、すなわち、射出スク
リュの射出速度を制御し、キャビティ内の樹脂が空気を
巻き込まない程度に高速で溶融樹脂をキャビティ内へ充
填するものとし、溶融樹脂がキャビティ内に充填された
後は流量制御弁を比較的小さい開度に固定し、圧力調整
弁により油圧を調整する保圧工程とし、この保圧工程は
時間経過に応じてキャビティ内に充填された溶融樹脂に
所定の圧力を加え得るように圧力調整弁の開度を変化さ
せ、キャビティ内で溶融樹脂が冷却されることにより樹
脂が収縮し、製品の形状や寸法がキャビティ形状の寸法
に対して誤差を生じさせることのないように防止すると
ともに製品内部に大きな残留応力が生じないようにして
いる。

【０００３】図１０は、溶融樹脂が射出成形機２０のス
クリュヘッド前部２２よりノズル部４を経由して金型１
０ａ、１０ｂで形成されるキャビティ８へ射出充填され
る直前の状態を示しており、この後、射出工程に入り、
射出シリンダ１６のヘッド側１６ａより作動油が射出シ
リンダ１６内へ入りスクリュ１を前進させて、ノズル部
４の溶融樹脂をキャビティ８内へ移送させる。キャビテ
ィ８内に溶融樹脂が充満された後に保圧工程へ入り、樹
脂の冷却固化に伴う収縮分が補充されつつ、スクリュヘ
ッド前部２２の樹脂に圧力が加えられる。このような射
出工程と保圧工程にそれぞれどのような樹脂流入速度パ
ターンや圧力パターンで溶融樹脂を射出充填していくの
かということに、金型内で成形される樹脂成形品の品質
の良否が依存しており、一般的には、前述したように、
例えば射出工程では、図１１に示すように、スクリュ位
置とスクリュ前進速度との関係で設定し、保圧工程で
は、図１２に示すように、経過時間と保圧力（油圧力ま
たは樹脂圧力）との関係で設定するようにしている。

【０００４】そして、このような速度パターンや圧力パ
ターンを決定するに当って、オペレータは良品を再現性
よく安定的に得ることのできる成形条件を把握しようと
して、種々の成形条件の色々な組み合わせを実施してト
ライアル・アンド・エラーにより望ましい結果を得よう
としてきた。また、最近ではこうした試行錯誤法ととも
に、コンピュータ技術を駆使した樹脂の金型内流動解析
に関するシミュレーション法により、望ましい成形条件
をある程度の精度で把握するような試みも実施されつつ
ある。一方、射出成形機で成形する場所の環境が変わっ
たり、稼動中に外乱が加わったりすると成形品の品質が
変化して不良品を発生することがあり、このため成形後
の成形品を検査する品質検査工程を設けて、成形品品質
の合否を判定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、数回の
試打ちなどの試行錯誤の中から得られたいくつかの良品
成形条件は、例えば、図１３や図１４に示すように、良
品成形範囲の上限値と下限値との間に挟まれた範囲の中
のひとつの良品成形パターンに過ぎず、もしこの良品成
形パターンが良品成形条件の範囲の上限値もしくは下限
値に近いものであった場合には、各種の成形条件に及ぼ
す何らかの環境変化や外乱があった場合には、容易にこ
の範囲から逸脱して良品成形条件でなくなる惧れがあ
り、このような場合には予定通りの良品の形成が阻害さ
れるという難点が生じることになり、結果的に不良品を
成形してしまうことになる。また、出荷製品中に不良品
が混入しないように、成形後に品質検査工程を設けねば
ならず、生産性の悪化やコストの増加を招いていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
して、多少の外乱が生じても不良品が出ないように実成
形運転における良品成形の最適成形条件を設定し、か
つ、成形品品質を判定するため、本発明においては、加
熱あるいは加圧手段により流動性をもたせた樹脂材料を
略密閉状の金型キャビティ内に流動圧入して成形品を繰
り返し生産する射出成形機の成形品品質判定方法であっ
て、あらかじめ実成形運転に先立って実施される条件出
し成形テストにより良品が形成される成形条件を１個あ
るいは複数個選択して基準良品成形条件とするととも
に、該１個あるいは複数個の基準良品成形条件の各々に
ついてそれぞれ少なくとも１個以上の条件設定値を変化
させた複数個の成形条件パターンを作成し、作成された
すべての成形条件パターンについて試打ち成形テストを
実施して成形品の品質判定をした結果良品が形成される
成形条件パターンのみからなる母集団を形成し、該母集
団の中から上限値の成形条件パターンと下限値の成形条
件パターンを求め、前記上限値と下限値の成形条件パタ
ーンの中間値の成形条件パターンを実操業運転時の成形
条件とするとともに、前記成形条件パターンの試打ち成
形テストの際にテスト条件に係る複数個の物理量を測定
し、前記品質判定した結果と照合して品質の良否に影響
を及ぼす物理量を選択したうえ該物理量の良品成形範囲
を設定した後、実操業運転時に前記選択された物理量が
該良品成形範囲を逸脱したショットにおける成形品を不
良成形品と見做すこととした。また、第２の発明におい
ては、条件出し成形テストに代えて、ＣＡＥ技術に基づ
いて少なくとも１個以上の基準良品成形条件を設定する
こととした。

【０００７】

【作用】本発明においては、あらかじめ実成形運転に先
立って行われる条件出しやＣＡＥ技術によるシミュレー
ション手法により、良品が形成される成形条件を１つま
たは複数個把握し、これを基準良品成形条件としたう
え、これをベースにそれぞれ条件設定値を少しずつ変化
させた複数個の成形条件パターンを作成する。そして、
その各々について試打ち成形テストを実施して品質判定
を行い、このうち良品が形成される成形条件パターンの
みを取り上げた母集団の中から、条件設定値の上限値と
なる成形条件パターンと下限値となる成形条件パターン
を求める。そして、この２つの上限値、下限値の条件値
の中間値を採る成形条件パターンを実操業運転時の成形
条件とする。一方、前記複数個の成形条件パターンで試
打ち成形テストを実施する際、複数の物理量を測定して
おき、品質判定の結果と照合して品質に影響を及ぼす物
理量を１個または複数個選択し、その良品範囲値を決定
しておく。前記の方法で得られた成形条件で実操業運転
を行えば、実操業時にまぎれ込む環境変化に対しても不
良品とはなりにくく、また品質に影響する物理量を監視
しておけば、もし急激な外乱が入り不良品の発生が避け
られない場合でも自動的に品質判定を行い、良品の中か
らは不良品が除外される。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例の詳細
について説明する。図１〜図９は本発明の実施例に係
り、図１は射出工程における最適成形条件の説明図、図
２は保圧工程における最適成形条件の説明図、図３は射
出工程における成形条件パターン設定の説明図、図４は
保圧工程における成形条件パターン設定の説明図、図５
は最適成形条件の設定手順を示すフローチャート、図６
〜図８は測定物理量と品質ならびに良品範囲の相関を示
す説明図、図９は選択された物理量の良品範囲と成形品
良否との相関を示す説明図である。

【０００９】本発明の目的は、実操業運転において生じ
る不測の環境変化や外乱に遭遇しても、誤りなく確実に
不良品を出すことなく継続的に良品を成形することので
きる信頼性の高い最適成形条件を把握することである。
また、急激な外乱が入り不良品を形成することが避けら
れなかった場合でも、自動的にそれを不合格品と判定し
排除することができる。すなわち、良品成形率をきわめ
て高くし、なおかつ、品質判定も自動的に行うことがで
きることを意図している。以下、その詳細な手順につい
て説明する。

【００１０】図５は、最適成形条件を設定し、実操業運
転中不合格品を自動判定する手順を示すフローチャート
であり、実操業運転に先立ってまず良品を成形できる成
形条件（これを基準良品成形条件と言う）を１個または
複数個設定する。この基準良品成形条件は過去の成形実
績データや経験に基づいて条件出し成形を実施して確認
するか、もしくはＣＡＥ技術を応用した金型内樹脂流れ
の流動解析シミュレーション手法を駆使して決定する。
このような第１段階の作業を終えた後、この複数個の基
準良品成形条件の各々についてそれぞれ射出工程と保圧
工程に分けて基準良品成形条件を中心として、その前後
にスクリュ位置、射出速度、時間、保圧圧力といった条
件設定を少しずつ変化させた成形条件パターンを複数個
設定する。図３、図４はそれぞれ射出工程、保圧工程に
おいて設定された成形条件パターンの実施例を示したも
のである。

【００１１】このようにして得られた複数個の成形条件
パターンに対して、どの条件が良品を成形できるかどう
かを確認するために、次の段階では、実際にその各々の
成形条件パターン毎に成形テストを実施し、良品を成形
できた条件と不良品の成形品を生じた条件とを分別する
品質判定作業を実施する。以上の結果、不良品を生じた
成形条件パターンを除外し残りの良品を確実に成形でき
る成形条件パターンのみの母集団が確定し、この母集団
の情報に基づいて良品成形条件範囲が定まるとともに、
その範囲の中から上限値となる成形条件と下限値となる
成形条件が決定される。図１、図２はそれぞれ射出工
程、保圧工程における良品成形範囲とその上限値、下限
値を示した実例である。以上のようにして、良品成形範
囲および上限値、下限値の成形条件が確定したので、実
際に採用する最適成形条件の決定を行うが、本発明では
最適成形条件は図１、図２に示したそれぞれ中間値に相
当する条件（中間値条件）を最適成形条件に選定する。

【００１２】一方複数個の成形条件パターンで成形する
際、各種センサーで成形中の複数の物理量を測定してお
き、品質判定結果と照合し、品質に影響を及ぼす物理量
を１個または複数個選択し、その良品範囲を決定する。
図６は測定する物理量がスクリュ最前進位置である例で
あり、各々の成形パターンで合格品や不合格品が形成さ
れている。この値が１０ｍｍから２０ｍｍの範囲で良品
が形成されているので、スクリュ最前進位置は品質に影
響を及ぼす物理量と判断し、その物理量を品質判定の物
理量に選択してその良品範囲値は１０ｍｍから２０ｍｍ
と決定される。図７は測定する物理量が「充填完了時の
樹脂温度」で、各々の成形パターンでの品質結果を照合
した例であるが、この物理量は成形品質と相関がないの
で成形品質に影響は及ぼさないものと判断される。ま
た、図８は測定される物理量が「樹脂圧のスクリュ位置
での積分値」の例であるが、これは成形品の品質に影響
する物理量に選択され、良品範囲は７５０から８００ｋ
ｇｆ／ｃｍ² ・ｍｍとなる。

【００１３】以上述べたように、複数個の成形テストで
最適成形条件、品質に影響を及ぼす物理量とその良品範
囲を求めた後、実操業運転に入るが、中間値条件を最適
成形条件としたため、環境の変化や予想外の外乱に対し
ても依然として良品成形範囲を逸脱することなく成形が
可能であるし、また、図９に示すように品質に影響を及
ぼす物理量を常に監視しているため、どうしても避けら
れない急激な外乱により不良品が発生しても、その不良
品発生の状態を検知して不合格品として排除することが
できる。この発明の方法で成形品を成形することによ
り、良品率は格段と高くなり、なおかつ、品質検査工程
を設けなくても不良品は除外できる。なお、本発明は射
出成形機に応用したものであるが、金属材料を成形加工
するダイカストマシンやスクイズキャストマシンに適用
してもよいことは勿論である。

【００１４】従来、不良品が操業中に発生した場合に
は、オペレータはマシンの操作を停止し、その原因の把
握や対策案、すなわち、新しい条件設定の準備に追わ
れ、生産性を著しく阻害していたが、本発明では最も不
良品を起こしにくい成形条件で操業を継続しており、こ
のような煩雑なトラブルに巻き込まれることがほとんど
ない。また成形中の状態（物理量）を常に監視している
ため、もし急激な外乱により不良品が発生しても、それ
を自動判定し除外することができる。したがって、成形
後の品質検査工程が不要となり生産コストが大きく削減
できる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の射出成形
機の成形品品質判定方法によれば、不良品を発生するこ
とが極力少なく、安定連続的に良品を継続して生産で
き、かつ不良品が発生した場合でも自動的に判定、除外
してくれるので、生産性が向上するとともに、メンテナ
ンス性、運転操作性も格段に改善され、成形後の品質検
査工程も削除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出工程における最適成
形条件の説明図である。

【図２】本発明の実施例に係る保圧工程における最適成
形条件の説明図である。

【図３】本発明の実施例に係る射出工程における成形条
件パターン設定の説明図である。

【図４】本発明の実施例に係る保圧工程における成形条
件パターン設定の説明図である。

【図５】本発明の実施例に係る最適成形条件の設定手順
を示すフローチャートである。

【図６】本発明の実施例に係る測定物理量と良品範囲の
相関を示す説明図である。

【図７】本発明の実施例に係る測定物理量と成形品良否
の相関を示す説明図である。

【図８】本発明の実施例に係る測定物理量と良品範囲の
相関を示す説明図である。

【図９】本発明の実施例に係る選択された物理量の良品
範囲と成形品良否との相関を示す説明図である。

【図１０】従来の射出成形機の全体構成図である。

【図１１】従来の射出工程の成形条件の実施例である。

【図１２】従来の保圧工程の成形条件の実施例である。

【図１３】従来の射出工程の成形条件の説明図である。

【図１４】従来の保圧工程の成形条件の説明図である。

【符号の説明】

１ スクリュ ２ チェック弁 ３ バレル ４ ノズル（ノズル部） ８ キャビティ １０ａ 固定金型 １０ｂ 可動金型 １２ ホッパ １４ ピストン １６ 射出シリンダ １６ａ ヘッド側 １８ スクリュヘッド ２０ 射出成形機 ２２ スクリュヘッド前部 Ａ 基準良品成形条件 Ｂ 成形条件パターン Ｌ 下限値条件 Ｓ 良品成形範囲 Ｔ 最適成形条件 Ｕ 上限値条件

フロントページの続き (72)発明者 紙 昌弘 山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地 宇部興産株式会社宇部機械製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱あるいは加圧手段により流動性をも
   たせた樹脂材料を略密閉状の金型キャビティ内に流動圧
   入して成形品を繰り返し生産する射出成形機の成形品品
   質判定方法であって、あらかじめ実成形運転に先立って
   実施される条件出し成形テストにより良品が形成される
   成形条件を１個あるいは複数個選択して基準良品成形条
   件とするとともに、該１個あるいは複数個の基準良品成
   形条件の各々についてそれぞれ少なくとも１個以上の条
   件設定値を変化させた複数個の成形条件パターンを作成
   し、作成されたすべての成形条件パターンについて試打
   ち成形テストを実施して成形品の品質判定をした結果良
   品が形成される成形条件パターンのみからなる母集団を
   形成し、該母集団の中から上限値の成形条件パターンと
   下限値の成形条件パターンを求め、前記上限値と下限値
   の成形条件パターンの中間値の成形条件パターンを実操
   業運転時の成形条件とするとともに、前記成形条件パタ
   ーンの試打ち成形テストの際にテスト条件に係る複数個
   の物理量を測定し、前記品質判定した結果と照合して品
   質の良否に影響を及ぼす物理量を選択したうえ該物理量
   の良品成形範囲を設定した後、実操業運転時に前記選択
   された物理量が該良品成形範囲を逸脱したショットにお
   ける成形品を不良成形品と見做す射出成形機の成形品品
   質判定方法。
2. 【請求項２】 条件出し成形テストに代えて、ＣＡＥ技
   術に基づいて少なくとも１個以上の基準良品成形条件を
   設定する請求項１記載の射出成形機の成形品品質判定方
   法。