JPH10235704A - 射出成形機における型内圧推定方法およびその推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形機における成形金型に型内圧計測の
ための加工と費用をかける必要がなく、充填段階におけ
るキャビティ内の溶融材料の圧力を推定することができ
るようにすること。 【解決手段】 予め成形金型を開いた状態または成形金
型から射出ノズルを離した状態で溶融材料を射出した際
に検出した射出スクリュー３の駆動圧力Ｐｈを記憶して
おき、上記成形金型を閉じた正規充填状態で溶融材料を
射出しながらリアルタイムで検出した射出スクリューの
駆動圧力Ｐｈと、上記予め記憶しておいた射出スクリュ
ーの駆動圧力Ｐｈとの差に基づいて、正規充填作動時に
おける型内圧をリアルタイムで推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機におけ
る成形金型の型内圧を推定する型内圧推定方法及び推定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２２は、一般的な射出成形機及びその
制御装置の概略構成を示す図であって、射出成形機１
は、バレル２と、そのバレル２内に回転可能且つ前後進
可能に設けられた射出スクリュー３と、その射出スクリ
ュー３を前後進駆動する射出シリンダ装置４とを有して
おり、射出シリンダ装置４によって射出スクリュー３を
前進させることによって、バレル２内の溶融樹脂がノズ
ル５及びゲート６を経て成形金型７のキャビテイ８内に
射出充填される。

【０００３】上記射出シリンダ装置４は、マイクロコン
ピュータによる制御装置９から制御指令が与えられる油
圧ユニット１０によってその作動が制御される。すなわ
ち、上記油圧ユニット１０によって射出シリンダ装置４
に対する油圧の給排が制御され、その射出シリンダ装置
４によって作動される射出スクリュー３の前後進及びそ
の移動速度（射出速度）が制御される。

【０００４】良質の成形品を得るために上記制御装置９
に、スクリュー位置検出器１１によって検出された射出
スクリュー３の位置情報、及び成形金型に組み込まれた
キャビティ樹脂圧センサ１２によって検出されたキャビ
ティ内樹脂圧力情報が入力され、充填工程中におけるス
クリュー位置に応じて予め設定されているキャビティ内
樹脂圧力とキャビティ樹脂圧センサ１２によって検出さ
れた実際のキャビティ内樹脂圧力との偏差が射出速度制
御系にフィードバックされ、充填速度が制御されること
によってキャビティ内樹脂圧力が設定値に制御される機
能を有する射出成形機がある。

【０００５】このように、キャビティ内樹脂圧力をフィ
ードバック量としてキャビティ内樹脂圧力が設定値に保
たれるように射出充填速度を制御する射出速度制御方法
においては、充填工程中におけるスクリュー位置に応じ
て予め設定されたキャビティ内樹脂圧力に対してキャビ
ティ内樹脂圧力の検出値が高い場合には、充填速度を自
動的に下げることが行われる。これによりキャビティ内
樹脂圧力の過大な上昇を抑制することができ、金型サイ
ズの縮小軽量化、成形機の小型化、成型品の品質向上を
図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き
従来の装置においては、型内圧を検出するためには成形
金型に樹脂圧力センサを取り付ける必要がある。しか
し、実際には型内圧を検出したい成形金型すべてに樹脂
圧力センサを取り付けるための加工を行うには費用がか
かり、成型品形状や金型形状によっては樹脂圧力センサ
を成形金型の所望位置に設けることができないことがあ
る。また、既存の成形金型に一部加工を施して樹脂圧力
センサを取り付けるのは困難な場合が多い等の問題があ
る。

【０００７】さらに、成形金型交換の段取り作業の点で
も、成形金型を成形機に着脱の都度、樹脂圧力センサ及
びその配線を着脱する必要があり作業時間も増える。

【０００８】本発明は、このような点に鑑み、成形金型
に型内圧計測のための加工を行う手間と費用をかける必
要がなく、また成形金型交換の段取り作業も複雑にする
ことなく、充填段階におけるキャビティ内樹脂圧力を推
定することができる型内圧推定方法及び推定装置を得る
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、溶融材料
を射出スクリューの移動により成形金型キャビティ内に
射出して所要の成型品を成形する射出成形機において、
予め上記成形金型から射出ノズルを離した状態または上
記成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際に検出
した射出スクリューの駆動圧力値を記憶しておき、上記
成形金型を閉じた正規充填状態で溶融材料を射出しなが
らリアルタイムで検出した射出スクリューの駆動圧力値
と、上記予め記憶しておいた射出スクリューの駆動圧力
値との差に基づいて、正規充填作動時における型内圧を
リアルタイムで推定することを特徴とする。

【００１０】また、第２の発明は、予め、成形金型から
射出ノズルを離した状態または前記成形金型を開いた状
態で溶融材料を射出した際に検出した射出スクリューの
移動による射出速度及び射出加速度を記憶しておき、正
規充填状態で溶融材料を射出しながらリアルタイムで検
出した射出速度および射出加速度と、上記予め記憶して
おいた射出速度及び射出加速度との差に基づいて、第１
の発明において推定した正規充填作動時における型内圧
推定値を補正することを特徴とする。

【００１１】第３の発明は、予め、成形金型から射出ノ
ズルを離した状態または前記成形金型を開いた状態で溶
融材料を射出した際に検出した射出スクリューの駆動圧
力、射出速度、及び射出加速度を用いて射出成形機及び
溶融材料のモデルパラメータを同定しておき、前記成形
金型を閉じた正規充填状態で溶融材料を射出しながらリ
アルタイムで検出した射出スクリューの駆動圧力、射出
速度及び射出加速度、並びに上記同定されたモデルパラ
メータに基づいて、正規充填作動時における型内圧を推
定することを特徴とする。

【００１２】第４の発明は、予め、成形金型情報データ
ベースと、溶融材料情報データベースと、射出成形機情
報データベースから操作者の入力によって型内圧推定関
数の構造及びパラメータを決定するとともに、成形金型
から射出ノズルを離した状態または成形金型を開いた状
態で溶融材料を射出した際の運転データを用いて上記型
内圧推定関数の構造及びパラメータに修正を加えてお
き、正規充填状態で溶融材料を射出した際の型内圧推定
値と前記成形金型を閉じた正規充填状態で溶融材料を射
出しながらリアルタイムで検出した運転データを上記型
内圧推定関数に与えることにより、型内圧を推定するこ
とを特徴とする。

【００１３】第５の発明は、溶融材料を射出スクリュー
の移動により成形金型キャビティ内に射出して所要の成
型品を成形する射出成形機における型内圧推定装置にお
いて、射出スクリューの駆動圧力を検出する駆動圧力検
出手段と、前記成形金型から射出ノズルを離した状態ま
たは前記成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際
に上記駆動圧力検出手段で検出した射出スクリューの駆
動圧力を記憶する記憶装置と、前記成形金型を閉じた正
規充填状態で溶融材料を射出しながら前記駆動圧力検出
手段によりリアルタイムで検出した射出スクリューの駆
動圧力と上記記憶装置に記憶しておいた駆動圧力との差
に基づいて、正規充填状態で溶融材料を射出した際の型
内圧をリアルタイムで推定する演算装置とを有すること
を特徴とする。

【００１４】第６の発明は、射出スクリューの移動によ
る射出速度を検出する射出速度検出手段、射出スクリュ
ーの移動による射出加速度を検出する射出加速度検出手
段と、成形金型から射出ノズルを離した状態または前記
成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際に上記射
出速度検出手段及び射出加速度検出手段で検出した射出
速度及び射出加速度を記憶する記憶装置と、前記成形金
型を閉じた正規充填状態で溶融材料を射出しながら上記
射出速度検出手段及び射出加速度検出手段によりリアル
タイムで検出した射出速度及び射出加速度と前記記憶装
置に記憶しておいた射出速度と射出加速度との差に基づ
いて、駆動圧力による型内圧推定値に補正を加える演算
装置とを有することを特徴とする。

【００１５】また、第７の発明は、射出スクリューの駆
動圧力を検出する駆動圧力検出手段と、射出スクリュー
の移動による射出速度を検出する射出速度検出手段と、
射出スクリューの移動による射出加速度を検出する射出
加速度検出手段と、成形金型から射出ノズルを離した状
態または前記成形金型を開いた状態で溶融材料を射出し
た際に、上記駆動圧力検出手段、射出速度検出手段、及
び射出加速度検出手段で検出した射出スクリューの駆動
圧力、射出速度、及び射出加速度を用いて射出成形機及
び溶融材料のモデルパラメータを同定する演算装置と、
正規充填作動時における上記駆動圧力検出手段、射出速
度検出手段及び射出加速度検出手段でリアルタイムに検
出した射出スクリューの駆動圧力、射出速度及び射出加
速度並びに上記同定されたモデルパラメータに基づい
て、正規充填状態で溶融材料を射出した際の型内圧をリ
アルタイムで推定する演算装置とを有することを特徴と
する。

【００１６】さらに、第８の発明は、成形金型情報デー
タベースと、溶融材料情報データベースと、射出成形機
情報データベースと、上記成形金型情報データベース、
溶融材料情報データベース、及び射出成形機情報データ
ベースから操作者の入力によって型内圧推定関数を決定
する入力装置及び演算装置と、溶融材料を射出した際の
運転データを検出する検出手段と、前記成形金型から射
出ノズルを離した状態或は前記成形金型を開いた状態で
溶融材料を射出した際の運転データを用いて型内圧推定
関数の構造及びパラメータに修正を加える演算装置と、
正規充填状態で溶融材料を射出した際の型内圧推定値と
正規充填作動時における運転データを前記型内圧推定関
数に与えることにより成形金型内の任意の点での型内圧
をリアルタイムで推定する演算装置とを有することを特
徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図２１を参照して
本発明の実施の形態について説明する。なお図中図２２
と同一の部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略
する。

【００１８】射出スクリュー３にはスクリュー位置検出
器１１が設けられており、このスクリュー位置検出器１
１で検出された位置信号が演算制御装置１３に入力され
ている。また、上記射出シリンダ装置４には、射出油圧
センサ１４が設けられており、その射出油圧センサ１４
で検出された油圧信号も上記演算制御装置１３に入力さ
れている。

【００１９】ところで、上記演算制御装置１３は、図２
の（ａ）に示すように予め成形金型７から射出ノズル５
を離した状態または（ｂ）に示すように成形金型７を開
いた状態で溶融材料を射出した際に射出油圧センサ１４
で検出した射出スクリュー３の駆動圧力を記憶するメモ
リが内蔵してある。そして、成形金型７を閉じるととも
に射出ノズル５を接続した正規充填状態で溶融樹脂（溶
融材料）を射出する場合、射出油圧センサ１４で射出ス
クリュー３の駆動圧力がリアルタイムで検出され、その
検出された駆動圧力が前記メモリに記憶されていた駆動
圧力と比較され、その差に基づいてゲイン演算が行わ
れ、射出ノズル先端（成形金型入口）または成形金型を
開いた状態で溶融材料を射出した際に大気開放となる点
における正規充填状態で溶融樹脂を射出した際の型内圧
がリアルタイムで推定される。

【００２０】すなわち、射出成形機の充填工程における
射出シリンダ、射出スクリュー、バレル、成形金型の関
係は、簡略化すると図３のモデルで表すことができる。

【００２１】射出シリンダ及び射出スクリューの運動方
程式は、正規充填状態と成形金型から射出ノズルを離し
た状態についてそれぞれ（１）式と（２）式で表すこと
ができる。

【００２２】

【数４】 ここで、射出シリンダ断面積はＡｈ、バレル断面積はＡ
ｂ、射出シリンダ駆動圧力はＰｈ、バレル内樹脂圧力は
Ｐｂ、射出スクリューと共に運動する部分の質量はＭ、
射出スクリューの変位はｘ、射出スクリューとバレル内
壁の間の粘性抵抗係数はＢであり、正規充填時をＰｈ、
Ｐｂ、ｘ、ノズルを成形金型から離した状態をＰｈ、Ｐ
ｂ、ｘと表す。（１）式と（２）式の辺々を引き整理す
ると（３）式が得られる。

【００２３】

【数５】 ここで、正規充填状態で溶融材料を射出をしてもノズル
を成形金型から離した状態で溶融材料を射出しても射出
スクリューが同じ運動をすると仮定する。つまり、ｘ＝
ｘとすると（３）式は（４）式のように簡単化できる。

【００２４】

【数６】 充填工程では、溶融材料はバレル→ノズル→スプルー→
ランナー→ゲート→キャビティの経路で流動する。バレ
ル、ノズル、スプルー、ランナー、ゲート部分の流路の
断面は円形（長方形、台形などは相当直径の円形に置
換）に近似できる。溶融材料のせん断応力とせん断速度
の関係がべき乗則に従い、バレル及びノズル内流動がＨ
ｅｌｅ−Ｓｈａｗ流れであると仮定すると、非ニュート
ン流動特性を示す溶融材料が通過する際の区間圧力損失
ΔＰは（５）式で表せる。

【００２５】

【数７】 ここで、ηは溶融材料の粘性係数、Ｌは相当直径の円管
流路の区間長、Ｒは相当直径、ｎは樹脂に固有の定数で
ある。これらの仮定の下で正規充填時或いはノズルを成
形金型から離した状態におけるノズル先端での樹脂圧力
Ｐｎ、Ｐｎは

【００２６】

【数８】 ここで、正規充填状態とノズルを成形金型から離した状
態とで溶融材料射出の際のバレル及びノズル内の樹脂流
動が同じであると仮定すると、ｘ＝ｘなので（８）式は
（９）式のように簡単化できる。

【００２７】 Ｐｎ−Ｐｎ＝Ｐｂ−Ｐｂ （９） ノズルを成形金型から離した状態での射出の際にはノズ
ル先端は大気解放となる。つまり、Ｐｎ＝０と考えられ
るので（４）式と（９）式から（10）式で示される関係
が導かれる。

【００２８】

【数９】 （10）式は、成形金型を閉じた正規充填状態での溶融材
料の射出時とノズルを成形金型から離した状態での溶融
材料の射出時で、スクリューの運動及び溶融材料の流動
が同じであるという仮定の下で、正規充填状態での射出
シリンダ駆動圧力Ｐｈとノズルを形成金型から離した状
態での射出シリンダの駆動圧力Ｐｈとの差に適当なゲイ
ンＡｈ／Ａｂをかけたものが正規充填状態での溶融材料
射出時のノズル先端（金型入り口）での溶融材料圧力
（型内圧）に等しいことを示している。

【００２９】同様にして、成形金型を閉じた正規充填状
態での溶融材料の射出時と上記成形金型を開いた状態で
の溶融材料の射出時でスクリューの運動及び溶融材料の
流動が同じであるという仮定の下では、正規充填状態で
の射出シリンダ駆動圧力Ｐｈと成形金型を開いた状態で
の射出シリンダ駆動圧力Ｐｈ′との差分に適当なゲイン
Ａｈ／Ａｂをかけたものが、成形金型を開いた状態で溶
融材料を射出した際に大気解放となる点における正規充
填状態での溶融材料射出時の溶融材料圧力（型内圧）Ｐ
ｉと等しいことがわかる。

【００３０】図４に上記型内圧推定方法の手順を示す。

【００３１】ところで、サンプリング周期０．００５ｓ
ｅｃで収集した射出スクリュー駆動圧力、射出シリンダ
位置データを用いオフラインで型内圧推定を行い、成形
金型に設けた樹脂圧力センサで計測した型内圧データを
用いて推定値の評価を行った。

【００３２】すなわち、図５は成形金型を開いた状態で
溶融樹脂を射出した際の射出スクリューの駆動圧力を示
し、図６は成形金型を閉じた正規充填状態で溶融樹脂を
射出した際の射出スクリューの駆動圧力を示す。そし
て、図７は図５及び図６に示した射出シリンダの駆動圧
力の差を示し、図８は上記図７に示した駆動圧力の差を
用いて成形金型を開いた状態で大気開放となる点での正
規充填時の型内圧を推定した結果を示す図である。

【００３３】一方、図９は成形金型内のある点での正規
充填時の型内圧を樹脂圧力センサを用いて計測した結果
を示す図である。

【００３４】しかして、上記図８と図９を比較すると、
第１の発明における型内圧推定値が図９に示す計測結果
と近似していることが判る。

【００３５】以上の型内圧推定方法では、成形金型から
ノズルを離した状態または成形金型を開いた状態での溶
融材料の射出時と正規充填状態での溶融材料の射出時で
射出スクリューの運動及び溶融材料の流動が同じである
と仮定していたが、実際には充填時の負荷変動や射出シ
リンダ駆動系の再現性のなさのためにスクリューの運動
が異なる。特にゲートに溶融材料のメルトフロントが到
達し溶融材料の流動による粘性抵抗が大きくなると射出
スクリューの運動が大きくずれてくる。

【００３６】そこで、成形金型からノズルを離した状態
または形成金型を開いた状態で溶融材料を射出した際の
射出スクリューの移動による射出速度及び射出加速度と
正規充填状態で溶融材料を射出した際の射出スクリュー
の移動による射出速度及び射出加速度との差を、（３）
式に示すように型内圧推定値に対する補正項として加え
てやることにより、射出スクリューの運動のずれによる
推定誤差を低減できる。

【００３７】すなわち、正規充填状態での射出スクリュ
ーの変位をｘ、成形金型から射出ノズルを離した状態ま
たは成形金具を開いた状態での射出スクリューの変位を
ｘまたはｘ′としたとき、

【００３８】

【数１０】 によって型内圧推定値を推定することができる。

【００３９】射出スクリューの運動による射出速度及び
射出加速度の検出は、射出スクリューと共に動く部分に
速度及び加速度センサーを取り付けることにより検出で
きるが、スクリュー位置センサで検出した位置情報を時
間差分及び時間２階差分演算することにより求めること
もできる。

【００４０】以上の補正を加える際に演算制御装置１１
には、前記機能に加えて射出速度及び射出加速度を記憶
するメモリーと、射出速度及び射出加速度の差を用いて
型内圧推定値に補正を加える演算機能が付加される。

【００４１】図１０に、上記射出速度等で補正を行う型
内圧の推定方法の手順を示す。

【００４２】そこで、前記駆動圧力の差に射出スクリュ
ーの移動による射出速度等による補正を加えた結果を示
す。すなわち、図１１は成形金型を開いた状態で溶融樹
脂を射出した際の射出スクリューの移動による射出速度
を示し、図１２は成形金型を閉じた正規充填状態で溶融
樹脂を射出した際の射出スクリューの移動による射出速
度を示す。そして、図１３は上記図１１及び図１２に示
した射出速度の差である。さらに、図１４は図１３に示
した射出速度差分値を時間差分演算を加えて得た射出加
速度差分値を示す。

【００４３】そして、前記駆動圧力差分値に図１３に示
した射出速度差分値と図１４に示した射出加速度差分値
を用いて補正を加えた結果を図１５に示し、この補正を
加えた駆動圧力差分値を用いて推定した、成形金型を開
いた状態で大気圧となる点での正規充填時の型内圧推定
値を図１６に示す。

【００４４】一方、（１）、（２）、（６）、（７）式
にもとづいて型内圧推定のモデルを構成し、成形金型か
ら射出ノズルを離した状態または上記成形金型を開いた
状態で射出成形機及び溶融材料のモデルパラメータを同
定し、それによって正規充填作動時におけるノズル先端
またはその成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した
際に大気解放となる点での型内圧を推定することもでき
る。

【００４５】すなわち、ノズルを成形金型より離した状
態または成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際
に大気解放となる点での溶融材料圧力は０と考えられる
ため、（２）式と（７）式の関係から（１１）式または
（１２）式が得られる。

【００４６】

【数１１】 ここで、Ｂ、η、Ｌ、Ｒはノズルを成形金型から離した
状態での射出スクリューとバレル内壁の間の粘性抵抗係
数、溶融材料の粘性係数、相当直径の円管流路の区間
長、相当直径でありＢ′、η′、Ｌ′、Ｒ′は成形金型
を開いた状態での射出スクリューとバレル内壁の間の粘
性抵抗係数、溶融材料の粘性係数、相当直径の円管流路
の区間長、相当直径である。

【００４７】そこで、Ｍ、Ａｈ、Ａｂは射出成形機によ
って決定されるため、上記（１１）式または（１２）式
にノズルを成形金型より離した状態または成形金型を開
いた状態で溶融材料を射出した際に検知した射出加速
度、射出速度及び射出シリンダ駆動圧力

【００４８】

【数１２】 を（１１）式または（１２）式に代入することにより、
前記射出成形機及び溶融材料のモデルパラメータＢ、
η、Ｌ、ＲまたはＢ′、η′、Ｌ′、Ｒ′を同定するこ
とができる。

【００４９】また、（１）式と（６）式を変形すると
（１３）式が得られる。

【００５０】

【数１３】 したがって、上記（１３）式に、上記（１１）式または
（１２）式で同定されたモデルパラメータＢ、η、Ｌ、
ＲまたはＢ′、η′、Ｌ′、Ｒ′を代入するとともに、
正規充填時の射出加速度、射出速度及び射出スクリュー
駆動圧力を代入することによって、正規充填状態で溶融
材料を射出した際のノズル先端での型内圧Ｐｎまたは成
形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際に大気開放
となる点における正規充填状態での型内圧Ｐｉを下式に
より推定することができる。

【００５１】

【数１４】 このようにして、オンラインモデル同定を通した手法
で、成形金型を開いた状態で大気開放となる点での正規
充填時の型内圧を推定した結果を図１７に示す。

【００５２】さらに、成形金型内の任意の点での型内圧
推定は、成形金型入口または成形金型を開いた状態で溶
融材料を射出する際に大気開放となる点から成形金型内
の任意の点までの圧力損失を推定し、前述の如き方法で
推定した成形金型入り口または成形金型を開いた状態で
溶融材料を射出する際に大気開放となる点での型内圧か
ら、上記圧力損失推定値を差引くことによって行うこと
ができる。圧力損失推定装置のブロック図を図１８に示
す。

【００５３】すなわち、あらかじめ、射出成形機データ
ベースからの射出シリンダ径等のデータ、成形金型デー
タベースからの金型形状情報、樹脂特性データベースか
らの樹脂の比熱、潜熱、粘性等の樹脂特性及び操作入力
によるセンサ位置すなわち型内圧を推定しようとする位
置などによって、圧力損失モデル構造及びパラメータ演
算装置において型内圧推定関数の構造及びパラメータを
決定しておく。

【００５４】そこで、成形金型から射出ノズルを離した
状態及び成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際
の運転データ、すなわち成形金型を開いた状態で溶融材
料を射出する際に大気開放となる点と成形金型入り口と
の圧力差等の運転データ等を用いて、圧力損失モデル構
造及びパラメータ修正装置において前記あらかじめ決定
しておいた型内圧推定関数の構造及びパラメータを修正
し、これに正規充填状態での射出運転データを加えるこ
とによって成形金型内の任意の点までの圧力損失値を推
定する。

【００５５】しかして、（１０）式等で推定した成形金
型入り口或は成形金型を開いた状態で溶融材料を射出す
る際に大気開放となる点での型内圧から上記圧力損失値
を差引くことによって成形金型内の任意の点における型
内圧を推定することができる。

【００５６】図１９は図８に示した第１の発明の型内圧
推定方法による型内圧推定値と上記圧力損失推定値とを
組み合わせて、成形金型内のある点での型内圧を推定し
た結果を示す図である。また、図２０は上記圧力損失推
定値と、図１６に示した第２の発明の型内圧推定方法に
よる型内圧推定値とを組み合わせて成形金型内のある点
での型内圧を推定した結果を示す図であり、さらに図２
１に、図１７に示した第３の発明の型内圧推定方法によ
る型内圧推定値と前記圧力損失推定値とを組み合わせて
成形金型内のある点での型内圧を推定した結果を示す。

【００５７】しかして、これらの図１９、図２０、図２
１と図９を比較することにより、本発明における内圧推
定方法による型内圧推定値が十分な精度を保っているこ
とが確認できる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、予め成
形金型を開いた状態または成形金型から射出ノズルを離
した状態で溶融材料を射出した際に検出した射出スクリ
ューの駆動圧力、射出速度、射出加速度、及び金型を閉
じた正規充填状態で溶融材料を射出しながらリアルタイ
ムで検出した射出スクリューの駆動圧力、射出速度、射
出加速度等に基づいて、正規充填作動時における型内圧
をリアルタイムで推定するようにしたので、従来のよう
に成形金型に樹脂圧力センサを取り付ける必要がなく、
そのための加工を行う手間と費用をかけることがなく、
さらに成形金型交換の段取り作業を複雑にすることな
く、成形金型のキャビティ内の溶融樹脂圧力を推定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による射出成形機の型内圧推定装置の一
つの実施の形態を示すブロック線図。

【図２】（ａ），（ｂ）は成形金型から射出ノズルを離
した状態、及び成形金型を開いた状態での溶融材料の射
出の状態を示す説明図。

【図３】射出シリンダ、スクリュー、バレル、ノズル、
成形金型の簡略化モデルを示すモデル図。

【図４】第１の発明の型内圧推定方法の手順を示す説明
図。

【図５】成形金型を開いた状態で溶融樹脂を射出した際
の射出スクリューの駆動圧力を示す図。

【図６】成形金型を閉じた正規充填状態で溶融樹脂を射
出した際の射出スクリューの駆動圧力を示す図。

【図７】図５と図６に示す射出スクリューの駆動圧力の
差を示す図。

【図８】成形金型を開いた状態で大気開放となる点での
正規充填時の型内圧を図７に示す射出スクリューの駆動
圧力の差を用いて推定した結果を示す。

【図９】成形金型内のある点での正規充填時の型内圧を
樹脂圧力センサを用いて計測した結果を示す図。

【図１０】第２の発明の型内圧推定方法の手順を示す説
明図。

【図１１】成形金型を開いた状態で溶融樹脂を射出した
際の射出スクリューの移動による射出速度を示す図。

【図１２】正規充填状態で溶融樹脂を射出した際の射出
スクリューの移動による射出速度を示す図。

【図１３】図１１と図１２に示す射出速度の差を示す
図。

【図１４】正規充填状態で溶融樹脂を射出した際の射出
スクリューの移動による射出加速度と、成形金型を開い
た状態で溶融材料を射出した際の射出スクリューの移動
による射出加速度との差を示す図。

【図１５】図７に示した射出スクリューの駆動圧力差
に、図１３及び図１４に示す射出速度差及び射出加速度
差を用いて補正を加えた結果を示す図。

【図１６】成形金型を開いた状態で大気開放となる点で
の成形金型を閉じた正規充填時の型内圧を図１５に示し
た駆動圧力差を用いて推定した結果を示す図。

【図１７】成形金型を開いた状態で大気開放となる点で
の成形金型を閉じた正規充填時の型内圧を推定した結果
を示す図。

【図１８】型内圧の圧力損失の推定法を示す説明図。

【図１９】図８に示した型内圧推定値と圧力損失推定値
を用いて成形金型内のある点での正規充填時の型内圧を
推定した結果を示す図。

【図２０】図１６に示した型内圧推定値と圧力損失推定
値を用いて成形金型のある点での正規充填時の型内圧を
推定した結果を示す図。

【図２１】図２０に示した型内圧推定値と圧力損失推定
値を用いて成形金型のある点での正規充填時の型内圧を
推定した結果を示す図。

【図２２】従来の射出成形機の射出制御装置を示す説明
図。

【符号の説明】

１ 射出成形機 ２ バレル ３ 射出スクリュー ４ 射出シリンダ装置 ５ ノズル ６ ゲート ７ 成形金型 ８ キャビテイ １０ 油圧ユニット １２ スクリュー位置検出器 １３ 演算制御装置 １４ 射出油圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重 政 隆 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 鈴 木 克 之 東京都中央区銀座四丁目２番11号 東芝機 械株式会社内 (72)発明者 山 口 穣 東京都中央区銀座四丁目２番11号 東芝機 械株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融材料を射出スクリューの移動により成
   形金型キャビティ内に射出して所要の成型品を成形する
   射出成形機において、前記成形金型から射出ノズルを離
   した状態または予め前記成形金型を開いた状態で溶融材
   料を射出した際に検出した射出スクリューの駆動圧力値
   を記憶しておき、前記成形金型を閉じた正規充填状態で
   溶融材料を射出しながらリアルタイムで検出した射出ス
   クリューの駆動圧力値と、上記予め記憶しておいた射出
   スクリューの駆動圧力値との差に基づいて、正規充填作
   動時における型内圧をリアルタイムで推定することを特
   徴とする、射出成形機における型内圧推定方法。
2. 【請求項２】射出シリンダ断面積をＡｈ、バレル断面積
   をＡｂ、正規充填時における射出シリンダ駆動圧力をＰ
   ｈ、成形金型から射出ノズルを離した状態または成形金
   型を開いた状態の射出シリンダ駆動圧力をＰｈまたはＰ
   ｈ′、正規充填作動時におけるノズル先端または金型を
   開いた状態で溶融材料を射出した際に大気開放となる点
   での樹脂圧力をＰｎまたはＰｉ′としたとき、 Ｐｎ＝Ａｈ／Ａｂ・（Ｐｈ−Ｐｈ） Ｐｉ′＝Ａｈ／Ａｂ・（Ｐｈ−Ｐｈ′） によって正規充填作動時におけるノズル先端または上記
   大気開放となる点での樹脂圧力をリアルタイムで推定す
   ることを特徴とする、請求項１記載の射出成形機におけ
   る型内圧推定方法。
3. 【請求項３】予め、成形金型から射出ノズルを離した状
   態または前記成形金型を開いた状態で溶融材料を射出し
   た際に検出した射出スクリューの移動による射出速度及
   び射出加速度を記憶しておき、正規充填状態で溶融材料
   を射出しながらリアルタイムで検出した射出速度および
   射出加速度と、上記予め記憶しておいた射出速度及び射
   出加速度との差に基づいて、正規充填状態時における型
   内圧推定値を補正することを特徴とする、請求項１記載
   の射出成形機における型内圧推定方法。
4. 【請求項４】バレル断面積をＡｂ、射出スクリューと共
   に運動する部分の質量をＭ、射出スクリューとバレル内
   壁の間の粘性抵抗係数をＢ、正規充填状態での前記射出
   スクリューの変位をｘ、成形金型から射出ノズルを離し
   た状態または成形金型を開いた状態での射出スクリュー
   の変位をｘまたはｘ′としたとき、 【数１】 によって型内圧推定値を補正することを特徴とする、請
   求項３記載の射出成形機における型内圧推定方法。
5. 【請求項５】溶融材料を射出スクリューの移動により成
   形金型キャビティ内に射出して所要の成型品を成形する
   射出成形機において、予め、前記成形金型から射出ノズ
   ルを離した状態または成形金型を開いた状態で溶融材料
   を射出した際に検出した前記射出スクリューの駆動圧
   力、射出速度、及び射出加速度を用いて射出成形機及び
   溶融材料のモデルパラメータを同定しておき、前記成形
   金型を閉じた正規充填状態で溶融材料を射出しながらリ
   アルタイムで検出した前記射出スクリューの駆動圧力、
   射出速度及び射出加速度並びに上記同定されたモデルパ
   ラメータに基づいて、正規充填作動時における型内圧を
   推定することを特徴とする、射出成形機における型内圧
   推定方法。
6. 【請求項６】射出シリンダ断面積をＡｈ、バレル断面積
   をＡｂ、射出スクリューと共に運動する部分の質量を
   Ｍ、射出スクリューとバレ内壁の間の粘性抵抗係数を
   Ｂ、溶融材料の粘性係数をη、相当直径の円管流路の区
   間長をＬ、相当直径をＲ、樹脂に固有の定数をｎ、成形
   金型から射出ノズルを離した状態または前記成形金型を
   開いた状態での射出スクリューの変位をｘまたはｘ′、
   射出シリンダの駆動圧力をＰｈ又はＰｈ′としたとき、 【数２】 によって、前記成形金型から射出ノズルを離した状態ま
   たは前記成形金型を開いた状態での射出成形機及び溶融
   材料のモデルパラメータＢ、η、Ｌ、Ｒ、又はＢ′、
   η′、Ｌ′、Ｒ′を予め同定しておき、正規充填状態で
   の射出スクリューの変位をｘ、射出シリンダ駆動圧力を
   Ｐｈとしたとき、 【数３】 によって、正規充填作動時におけるノズル先端または前
   期成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際に大気
   開放となる点での型内圧ＰｎまたはＰｉを推定すること
   を特徴とする、請求項５記載の射出成形機における型内
   圧推定方法。
7. 【請求項７】予め、成形金型情報データベースと、溶融
   材料情報データベースと、射出成形機情報データベース
   から操作者の入力によって型内圧推定関数の構造及びパ
   ラメータを決定するとともに、成形金型から射出ノズル
   を離した状態或は前記成形金型を開いた状態で溶融材料
   を射出した際の運転データを用いて上記型内圧推定関数
   の構造及びパラメータに修正を加えておき、正規充填状
   態で溶融材料を射出した際の型内圧推定値と前記成形金
   型を閉じた正規充填状態で溶融材料を射出しながらリア
   ルタイムで検出した運転データを上記型内圧推定関数に
   与えることにより、前記成形金型内の任意の点における
   型内圧を推定することを特徴とする、請求項１または５
   記載の射出成形機における型内圧推定方法。
8. 【請求項８】溶融材料を射出スクリューの移動により成
   形金型キャビティ内に射出して所要の成型品を成形する
   射出成形機における型内圧推定装置において、上記射出
   スクリューの駆動圧力を検出する駆動圧力検出手段と、
   前期成形金型から射出ノズルを離した状態または前記成
   形金型を開いた状態で溶融材料を射出した際に上記駆動
   圧力検出手段で検出した射出スクリューの駆動圧力を記
   憶する記憶装置と、前記成形金型を閉じた正規充填状態
   で溶融材料を射出しながら前記駆動圧力検出手段により
   リアルタイムで検出した射出スクリューの駆動圧力と上
   記記憶装置に記憶しておいた駆動圧力との差に基づい
   て、正規充填状態で溶融材料を射出した際の型内圧をリ
   アルタイムで推定する演算装置とを有することを特徴と
   する、射出成形機における型内圧推定装置。
9. 【請求項９】射出スクリューの移動による射出速度を検
   出する射出速度検出手段、射出スクリューの移動による
   射出加速度を検出する射出加速度検出手段と、成形金型
   から射出ノズルを離した状態または上記成形金型を開い
   た状態で溶融材料を射出した際に上記射出速度検出手段
   及び射出加速度検出手段で検出した射出速度及び射出加
   速度を記憶する記憶装置と、前期成形金型を閉じた正規
   充填状態で溶融材料を射出しながら上記射出速度検出手
   段及び射出加速度検出手段によりリアルタイムで検出し
   た射出速度及び射出加速度と前記記憶装置に記憶してお
   いた射出速度及び射出加速度との差に基づいて、駆動圧
   力による型内圧推定値に補正を加える演算装置とを有す
   ることを特徴とする、請求項８記載の射出成形機におけ
   る型内圧推定装置。
10. 【請求項１０】溶融材料を射出スクリューの移動により
    成形金型キャビティ内に射出して所要の成型品を成形す
    る射出成形機における型内圧推定装置において、射出ス
    クリューの駆動圧力を検出する駆動圧力検出手段と、射
    出スクリューの移動による射出速度を検出する射出速度
    検出手段と、射出スクリューの移動による射出加速度を
    検出する射出加速度検出手段と、前記成形金型から射出
    ノズルを離した状態または前記成形金型を開いた状態で
    溶融材料を射出した際に、上記駆動圧力検出手段、射出
    速度検出手段、及び射出加速度検出手段で検出した射出
    スクリューの駆動圧力、射出速度、及び射出加速度を用
    いて射出成形機及び溶融材料のモデルパラメータを同定
    する演算装置と、正規充填作動時における上記駆動圧力
    検出手段、射出速度検出手段及び射出加速度検出手段で
    リアルタイムに検出した射出スクリューの駆動圧力、射
    出速度及び射出加速度並びに上記同定されたモデルパラ
    メータに基づいて正規充填状態で溶融材料を射出した際
    の型内圧をリアルタイムで推定する演算装置とを有する
    ことを特徴とする、射出成形機における型内圧推定装
    置。
11. 【請求項１１】成形金型情報データベースと、溶融材料
    情報データベースと、射出成形機情報データベースと、
    上記成形金型情報データベース、溶融材料情報データベ
    ース、及び射出成形機情報データベースから操作者の入
    力によって型内圧推定関数を決定する入力装置及び演算
    装置と、溶融材料を射出した際の運転データを検出する
    検出手段と、前記成形金型から射出ノズルを離した状態
    または前記成形金型を開いた状態で溶融材料を射出した
    際の運転データを用いて型内圧推定関数の構造及びパラ
    メータに修正を加える演算装置と、正規充填状態で溶融
    材料を射出した際の型内圧推定値と正規充填作動時にお
    ける運転データを前記型内圧推定関数に与えることによ
    り成形金型内の任意の点での型内圧をリアルタイムで推
    定する演算装置とを有することを特徴とする、請求項９
    または１０記載の射出成形機における型内圧推定装置。