JP2529412B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、射出成形機全体を統括制御するマイクロコ
ンピユータよりなる演算制御装置を備えたインラインス
クリユー型の射出成形機に係り、特に、チヤージ・計量
行程時のモニタリング精度の改善を図つた射出成形機に
関する。

［従来の技術］ 近時、射出成形機はコンピユータ制御されるようにな
つてきており、予め作成されたプログラムと設定条件値
とに基づき、各種センサからの計測情報を参照して、マ
イクロコンピユータが、例えば、型開き・エジエクト・
製品取出し行程、型閉じ・増締行程、射出・保圧行程、
チヤージ・計量行程などを制御するようになつている。
また、一部の高級な機種においては、射出成形機の各部
に配設された前記各センサからの計測情報を用いて、予
め設定されたモニタリング項目を常時監視し、成形条件
が定められた許容範囲から外れると、そのシヨツトによ
る製品（成形品）を不良品として、良品とは別異の箇所
に取出すようにした、所謂自動監視（自動モニタリン
グ）機能が具備されている。

ところで、前記したチヤージ・計量行程（加熱シリン
ダ内のスクリユーの回転によつて樹脂材料を混練・可塑
化してスクリユーの先端部前方側に溶融樹脂を送り込む
と共に、スクリユーの先端部前方側に溶融樹脂が貯えら
れるに従つて背圧を制御しつつスクリユーを後退させ、
スクリユーの先端部前方側に貯えられた溶融樹脂が１シ
ヨツト分の分量に達した時点でスクリユーの回転を停止
させる行程）におけるモニタリング項目としては、現状
では、 加熱シリンダの各部やノズルの温度［℃］。または、
スクリユー先端部に貯えられた溶融樹脂温［℃］。

射出ストロークセンサの計測情報に基づくチヤージ完
了位置［mm］。

計時手段からの情報に基づくチヤージ時間［sec］。

射出力センサによるスクリユー後退時の背圧［kg・f/
cm²］。

スクリユー回転軸に取付けられたスリツト板とフオト
インタラプタとからなるスクリユー回転センサの計測情
報に基づくチヤージ回転速度［rpm］。

などが用いられており、上記，の背圧，チヤージ回
転速度は、スクリユーの後退領域を複数に分割して、多
分割領域の区切り位置において計測されるようになつて
おり、これによつてチヤージ・計量行程条件をきめ細か
くモニタリングするようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、インラインスクリユー型の射出成形機にお
ける樹脂材料の可塑化・溶融メカニズムの詳細は、現在
のところ厳密に解明されておらず、また、スクリユーの
各部（メータリングゾーン、コンプレツシヨンゾーン、
フイードゾーン）における樹脂挙動は突発的、流動的に
変化し易い。

この樹脂挙動に密接に関連するものとして、加熱シリ
ンダ内の各部における樹脂温が先ず挙げられるが、前記
したのモニタリング項目は、金属外筒の温度を測定し
ているものであつて、実際の樹脂温を正確に反映してい
るとは言いがたい。スクリユー先端部に貯えられた溶融
樹脂温が測定できればよいが、このためにはセンサは溶
融樹脂通路に挿入されなければならず、相当複雑で高価
なものとなる上、樹脂の流れに滞留を生じる心配もあ
る。また、前記，のモニタリング項目は比較的に正
確に計測可能であるが、，のチヤージ完了位置やチ
ヤージ時間は、樹脂量（計量）や実サイクル時間制御に
関連するモニタリング項目で、行程途上各時点での樹脂
挙動と密接に関連したものとは言いがたい。

一方、前記，の背圧やチヤージ回転速度は、樹脂
の抵抗（粘度や密度）に密接に関連し、樹脂挙動の監視
に大いに寄与するモニタリング項目と考えられ、これら
は、所定の各位置で設定運転条件値（モニタリング設定
値）と対比されるようになつている。しかしながら、こ
の背圧やチヤージ回転速度をもつてしても、偶発的、流
動的に変化する樹脂挙動を正確に把握してチヤージ・計
量行程時のモニタリング精度を向上させるには、なお限
界があることが指摘されていた。

何となれば、前記，の項目は、時々刻々変化する
樹脂性状を監視せんがために設けられているが、の背
圧は、実際には射出用油圧シリンダなどの油圧駆動源の
圧力が測定されることが多く、スクリユーの先端側に貯
えられた樹脂圧を実際に測定しているものでないので、
測定精度に問題がある。また、のチヤージ回転速度
も、スクリユーの所定後退位置毎に、所定サンプリング
時間（例えば、0.5sec）内のパルス数をカウントしてこ
れにより回転速度を算出するものであるため、これま
た、測定精度の点で若干問題をもち、さらに、全チヤー
ジ・計量行程にわたつて切れ目なく連続的に回転状態を
監視できるものではなかつた。

よつて、チヤージ・計量行程時におけるモニタリング
精度の向上のため、他の監視フアクターが付加されるこ
とが望まれており、特に、全チヤージ・計量行程にわた
つて切れ目なく連続的にスクリユーの回転状態を監視す
るに有意なモニタリング項目の付加が望まれていた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、より精度の良いチヤージ・計量行程のモ
ニタリングが可能な射出成形機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため、マイクロコン
ピュータよりなる演算制御装置を備えたインラインスク
リュー型の射出成形機において、演算制御装置は、チャ
ージ・計量行程におけるスクリューの回転開始から回転
停止までのスクリュー回転量を累積演算し、少なくとも
チャージ・計量行程のスクリュー総回転量を含む累積ス
クリュー回転量を、チャージ・計量行程時のモニタリン
グ項目の１つとして用いるように、構成される。

［作 用］ チヤージ・計量行程時には、演算制御装置は、前記し
た各部の温度、チヤージ完了位置、チヤージ時間、各測
定位置毎の背圧、チヤージ回転速度に加えて、スクリユ
ーの回転開始時点からのスクリユー回転量を累積演算
し、このスクリユー回転量もモニタリング項目として使
用する。このスクリユー回転量は、チャージ回転速度検
出用のスクリユー回転センサの発生パルス数をカウンタ
手段で累積することによつて容易に計測演算でき、かつ
前記した回転速度の測定精度よりも格段に測定精度は向
上する。さらにまた、スクリユー回転量は、スクリユー
の回転開始時点（チヤージ開始時点）から回転を連続的
に切れ目なく計数しているものであるので、スクリユー
回転状態を連続的に監視する項目として極めて有意であ
る。

上記スクリユーの回転量は、スクリユーの回転開始位
置（チヤージ開始位置であつて、通常はスクリユーの射
出完了位置と一致）からのチヤージ・計量行程における
スクリユーの最後退位置までの間を複数に区切つて、こ
の各区切り位置並びに上記最後退位置のそれぞれにおい
て設定値が設けられており、各位置において計測データ
が設定された範囲内にあるか否かが前記演算制御装置で
判断される。

発明者らの実験によれば、１サイクルのスクリユーの
総回転量は、樹脂温、スクリユーの後退速度、背圧など
によつても左右されるが、同一樹脂材料であれば、樹脂
温が高いほど樹脂の粘度（抵抗）が小さくなつて、スク
リユーの総回転量が大きくなり、樹脂温が低いほど樹脂
の粘度（抵抗）が大きくなつてスクリユーの総回転量は
小さくなることが確認された。また、スクリユーの後退
速度が大きい場合には、スクリユーの総回転量は小さく
なり、後退速度が小さい場合には、スクリユーの総回転
量は大きくなることが確認された。さらにまた、背圧が
大きい場合には、後退速度が小さくなつてスクリユーの
総回転量は大きくなり、背圧が小さい場合には、後退速
度が大きくなつて、スクリユーの総回転量は小さくなる
ことが確認された。

よつて、スクリユーの回転量は、樹脂の混練・可塑化
状態、樹脂のつまり具合（密度）などをモニタリングす
るに有効なフアクターで、良品成形時に予めケーススタ
デイされたスクリユー回転量データと、実サイクルにお
いてスクリユーの各後退位置で正確に計数される回転量
（センサの発生パルス累計数）とを対比することによつ
て、チヤージ・計量行程時のモニタリング精度が大きく
向上する。

［実施例］ 以下、本発明を第１図〜第３図に示した１実施例によ
つて説明する。

第１図は射出成形機の概要を示す説明図である。

第１図において、１はベースで、該ベース１上に設置
された固定ダイプレート２と支持盤３との間には複数本
のタイバー４が配設され、タイバー４には摺動自在に可
動ダイプレート５が嵌挿されている。上記支持盤３には
型締シリンダ６が固設され、そのピストンロツド6aがト
グルリンク機構７を介して前記可動ダイプレート５に連
結されていて、ピストンロツド6aの前後動によつて可動
ダイプレート５が前記固定ダイプレート２に対して前進
もしくは後退するようになつている。なお、８は固定ダ
イプレート２に取付けられた固定側金型、９は可動ダイ
プレート５に取付けられた可動側金型である。

10は加熱シリンダ、11は該加熱シリンダ10内に回転並
びに前後進可能に配設されたスクリユー、12は樹脂材料
を供給するためのホツパー、13はスクリユー11を回転駆
動させるためのモータ、14はスクリユー11の前後進を制
御する射出シリンダ（油圧シリンダ）である。

公知のように、前記ホツパー12から前記スクリユー11
の後端部に供給された樹脂材料はスクリユー11の回転に
よつて混練・可塑化されつつ前方に移送され、スクリユ
ー11の先端部側に、送り込まれた溶融樹脂が貯えられる
に従つてスクリユー11が背圧を制御されつつ後退し、ス
クリユー11の先端部側に貯えられた溶融樹脂が１シヨツ
ト分の分量に達した時点でスクリユー11の回転が停止さ
れる。そして、この後所定秒時を経た射出開始タイミン
グでスクリユー11が前進駆動されて、溶融樹脂が型閉じ
（型締め）された前記両金型8,9で形成されるキヤビテ
イ内へ射出され、続いて所定秒時の間保圧されるように
なつている。然る後、金型内に射出された樹脂が冷却・
固化された状態で型開きが行われ、製品（成形品）が必
要に応じて付設される取出機15などによつて取出され
る。

20は前記スクリユー11と共に前後動する部材に付設さ
れたエンコーダなどよりなる射出ストロークセンサ、21
はスクリユー回転センサ、22は前記射出シリンダ14に付
設されたロードセルなどよりなる射出力センサ、23は前
記型締シリンダ23のピストンロツドなどに付設された型
開閉ストロークセンサ、24は金型に被着した製品を押出
すためのエジエクト機構に付設されたエジエクト検出セ
ンサ、25は前記取出機15に付設された取出機動作検出セ
ンサ、26は加熱シリンダ温度センサで、これ等各センサ
20〜26、及び図示せぬ他の各センサからの計測情報が、
後記する演算制御装置に必要に応じ適宜入力変換回路を
介して送出される。なお、前記スクリユー回転センサ21
は、スクリユー11と同期回転するスリツト円板とスリツ
トを検出するフオトインタラプタ（発光素子と受光素子
との組合せユニツト）とからなつており、本実施例にお
いてはスクリユー11の１回転当り50パルスの検出信号を
発生するようになつている。また、前記温度センサ26
は、前記加熱シリンダ10の各部やノズルに配設された熱
電対などからなり、図示の都合上温度センサ26は１個の
みを描いてあるが、実際には複数個が存在する。

30は射出成形機全体の制御を司どるマイクロコンピユ
ータを主体とする演算制御装置、31は演算制御装置30に
各種指令を入力するためのキー入力装置、32は、演算制
御装置30による処理結果や予め作成された表示パターン
などを表示する例えばカラーCRTデイスプレイよりなる
表示装置、33は演算制御装置30による処理結果などをプ
リントアウトするためのプリンタである。

前記演算制御装置30は、入力処理部34、出力処理部3
5、成形シーケンス制御部36、モニタリング制御部37等
々を具備しており、射出成形機の自動運転や自動モニタ
リング動作を制御したり、各種表示モードの画面を前記
表示装置32に表示させたり、あるいは前記プリンタ33に
所望のデータなどをプリントアウトさせるようになつて
いる。演算制御装置30は、前述したようにマイクロコン
ピユータを主体としたものとなつており、実際には、各
種I/Oインターフエイス、主プログラム並びに固定デー
タなどを格納したROM、計測データや各種フラグなどを
読み書きするRAM、クロツク、全体の制御を司どるMPU等
を具備しており、必要に応じクロツクや主要メモリをバ
ツテリでバツクアツプされている。そして、演算制御装
置30は、予め作成された各種プログラムに基づき、射出
成形機の自動運転、モニタリング動作などを制御実行す
るようになつている。

すなわち、前記演算制御装置30の成形シーケンス制御
部36は、予め作成された成形シーケンス制御プログラ
ム、設定条件値に基づき、前記した各センサからの出力
を前記入力処理部34から取込んで参照しつつ、例えば、
型開き・エジエクト・製品取出し行程、型閉じ・増締行
程、射出・保圧行程、チヤージ・計量行程などを制御実
行させ、前記出力処理部35からドライバ回路38に送出さ
れる出力制御信号によつて射出成形機の各部の駆動源を
制御する。

また、前記演算制御装置30のモニタリング制御部37
は、予め作成されたモニタリング制御プログラムに基づ
き、多数のモニタリング項目毎に予め設定された設定値
（及び上下限値）と、前記入力処理部34を介して取込み
・変換処理した前記各センサによる計測データとを対比
し、計測データが許容範囲を外れた場合には、これを不
良品と見なして、この旨を前記成形シーケンス制御部36
に認知させる。そして、成形シーケンス制御部36は、モ
ニタリング制御部37からの不良発生信号を受けると、前
記取出機15による製品取出し行程時に、不良判断をされ
た製品を、良品を載置する場所とは別の例えばスクラツ
プ堆積場所に搬送するようになつている。

ここで、上記したモニタリング項目は、型開き・エジ
エクト・製品取出し行程、型閉じ・増締行程、射出・保
圧行程、チヤージ・計量行程などに対応して、それぞれ
に複数個のモニタリング項目と、各モニタリング項目毎
の設定値と許容範囲（上下限値）がケーススタデイされ
て設定されている。なお、このモニタリング項目の上下
限値は自動設定することも可能で、この自動設定手法や
射出・保圧行程時のモニタリング項目の詳細などについ
ては、必要があれば、本願出願人が先に出願した特願平
１−169993号を参照されたい。

ところで、本実施例においては、前記チヤージ・計量
行程におけるモニタリング項目として、 前記温度センサ26による加熱シリンダ10の各部やノズ
ルの温度［℃］。

前記射出ストロークセンサ20の計測情報に基づくチヤ
ージ完了位置［mm］。すなわち、第２図に示すように、
スクリユー11の最前進位置（射出・保圧完了位置）P₀を
基準とした時のスクリユー11の最後退位置（計量終了位
置）P₄までの距離。

前記演算制御装置30に内蔵された計時手段によるチヤ
ージ時間（チヤージ開始から計量終了までの時間）［se
c］。

前記射出圧力センサ22の計測情報に基づく、スクリユ
ー11の所定各後退位置毎の背圧［kg・f/cm²］。すなわ
ち、第２図に示したように、スクリユー11の最前進位置
P₀からスクリユー11の最後退位置P₄までの間の、所定位
置P₁〜P₃及び最後退位置P₄における背圧。

前記スクリユー回転センサ21の発生パルスをサンプリ
ングして速度換算したスクリユー11の所定各後退位置毎
のチヤージ回転速度（スクリユー回転速度）［rpm］。
すなわち、第２図における位置P₁〜P₄におけるチヤージ
回転速度。

前記スクリユー回転センサ21の発生パルスを、スクリ
ユー回転開始時点からスクリユーの所定各後退位置まで
累積演算してなるスクリユー回転量［パルス数］。すな
わち、スクリユーの回転開始時点から第２図の各位置P₁
〜P₄における回転累積量。

を採用している。

第３図は、上述のモニタリング項目のうちの背圧、チ
ヤージ回転速度、スクリユー回転（累積）量のモニタリ
ング設定値の１例を示している。これらモニタリング設
定値及び上下限値は、良品成形時のデータをそれぞれ予
めケーススタデイすることによつて、前記演算制御装置
30内の所定記憶エリアに設定・格納されており、例え
ば、良品成形時の50〜100シヨツトのデータの平均値や
バラツキ範囲などを勘案して設定される。この設定作業
は、前述した先願（特願平１−169993号）の如く自動設
定するようことも出来るし、モニタ項目設定モードを選
択して前記表示装置32の設定モード画面上で、前記キー
入力装置31により手動設定することも可能である。

そして、演算制御装置30の成形シーケンス制御部36
は、実サイクルにおけるチヤージ・計量行程時には、上
述したモニタリング項目毎に設定値（許容範囲）と計測
データとを対比して、計測（実測）データが許容範囲か
ら外れたか否かを判定し、外れた場合には前述したよう
に当該サイクルの製品を不良品として除外し、また、必
要に応じ総べての計測データを所定の記録エリアに一時
格納させ、これをプリントアウト可能にする。

本実施例においては、前述したように実成形サイクル
におけるチヤージ・計量行程時に、従来用いていた他の
モニタリング項目に加えて、スクリユーの回転開始時点
から第２図の各後退位置P₁〜P₄におけるスクリユーの回
転量をパルス数として累積演算してモニタリング項目と
している。このスクリユー回転量は、単にパルスを計数
するだけであるので際めて測定精度が高く、且つ簡易な
カウンタ手段でこれを実現できる上、スクリユーの回転
開始時点（チヤージ開始時点）から回転を切れ目なく計
数しているものであるから、スクリユー回転状態を連続
的に切れ目なく監視できる。本願発明者らの実験によれ
ば、スクリユー回転量をチヤージ・計量行程時のモニタ
リング項目とすることにより、均一な可塑化を達成して
高い寸法精度が要求される、例えば光学用プラスチツク
製品などにおいて、モニタリング精度が大幅に向上して
効果的に不良品が摘出できることが確認された。

なお、実施例においては、スクリユーの回転量を前記
各後退位置P₁〜P₄においてモニタリングしているが、最
後退位置P₄のみ、すなわちトータルのスクリユー回転量
をモニタリングするだけでも、充分にモニタリング精度
の向上を図り得る。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、スクリユーの回転開始
時点（チヤージ開始時点）からのスクリユー回転量をモ
ニタリング項目として付加することにより、チヤージ・
計量行程におけるスクリユー回転状態の連続的な監視に
有意で、また、測定精度も高い、より精度の良好なモニ
タリングが可能な射出成形機が提供でき、該種自動モニ
タリング機能をもつ射出成形機にあつてその価値は顕著
である。

【図面の簡単な説明】 図面は何れも本発明の１実施例に係り、第１図は射出成
形機の概要を示す説明図、第２図はチヤージ・計測行程
時の回転量などの計測ポイントを示す説明図、第３図は
モニタリング項目の１例を示す表図である。 １……ベース、２……固定ダイプレート、３……支持
盤、４……タイバー、５……可動ダイプレート、６……
型締シリンダ、6a……ピストンロツド、７……トグルリ
ンク機構、８……固定側金型、９……可動側金型、10…
…加熱シリンダ、11……スクリユー、12……ホツパー、
13……モータ、14……射出シリンダ、15……取出機、20
……射出ストロークセンサ、21……スクリユー回転セン
サ、22……射出圧力センサ、23……型開閉ストロークセ
ンサ、24……エジエクト検出センサ、25……取出機動作
検出センサ、26……温度センサ、30……演算制御装置、
31……キー入力装置、32……表示装置、33……プリン
タ、34……入力処理部、35……出力処理部、36……成形
シーケンス制御部、37……モニタリング制御部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出成形機に備えられた演算制御装置が、
   射出成形機の各部に配設されたセンサの計測情報などか
   ら、予め設定された各モニタリング項目に対応する計測
   データが許容範囲にあるか否かを判定する射出成形機に
   おいて、前記演算制御装置は、チャージ・計量工程にお
   ける前記スクリューの回転開始から回転停止までのスク
   リュー回転量を累積演算し、少なくともチャージ・計量
   行程のスクリュー総回転量を含む累積スクリュー回転量
   を、チャージ・計量行程時のモニタリング項目の１つと
   して用いることを特徴とする射出成形機。