JP3309345B2 - ノズルヒータの温度制御方法とその樹脂成形機 - Google Patents

ノズルヒータの温度制御方法とその樹脂成形機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機や中空成形
機など、一定の成形サイクルで連続成形を行うプラスチ
ック成形機において、ノズル部の温度を一定に保つ制御
方法とその樹脂成形機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のノズル部温度の調整方法は、加熱
シリンダのノズル部に装着したヒータ電流を、例えばP
ID、またはPD制御などにより、―定周期でオン、オ
フを繰り返し、温度を一定にするように自動温度調節を
行っていた。しかしこの方法では、PID制御の比例同
期と、成形機の成形サイクルのインターバルとか無関係
に時間推移しているため、射出工程開始時(以下「射出
直前」という)におけるノズル部のヒータ電流は、オン
になっている時もあれば、オフになっている時もある。
従って射出直前のノズルヒータ温度は、成形サイクルの
度に微妙な温度変化が生じていた。
【0003】上記の「射出直前」という時点は、射出成
形作業にとっては最重要である。その理由は、射出され
る樹脂が通過するノズル孔は僅か2〜3mmの小内径で
あるため、ノズルヒータ温度のごく微妙な変化に対して
も、ノズル内部に存在している樹脂の温度が微妙に変動
し、それに応じて射出立上り時の樹脂の通過抵抗が微妙
に変動することとなるからである。またその結果、射出
立上り時にキャビティに伝達される射出圧力も変動し、
成形品の仕上り品質が変動することになる。
【0004】例えば、射出直前におけるノズルヒータ電
流がオンになっていて、ノズル部温度が高めの場合は、
樹脂温も高めとなり、型開き時にノズルから糸引き現象
や、ノズルを固定盤から離して、次の射出を持つ間のは
なたれ現象(ドルーリング)が生じやすかった。
【0005】それに反して射出直前におけるノズルヒー
タ電流がオフになっていて、ノズル部温度が低めの場合
は、樹脂温も低めとなり、ノズルつまりや成形品ゲート
のつまリなどのトラブルが発生しやすかった。
【0006】上述のような、射出直前のノズルピーク温
度が成形サイクルの度に微妙に温度変化が生じている問
題は、従来の普通成形品の場合には、これほど厳密に考
えなくてすんでいるが、最近の、例えば超精密部品成
形、特に小物、薄物の場合は、射出直前のノズルヒータ
温度の微妙な温度変化が、成形品の仕上り品質変動に相
当なウエイトで関与していることが判ってきた。
【0007】一般にノズル部は形状が小さく、熱容量も
小さいので、周囲温度の影響も受けやすく、加熱シリン
ダ本体部に比べて温度が不安定になりやすいから、射出
直前のノズル部温度を安定に維持するのは、こまかく考
えるとかなり困難なことである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の欠点に鑑みてなされたもので、本発明の解決しよう
とする課題は、ショットごとの射出直前のノズル部温度
を一定に保つことを目的とした制御方法並びに該機能を
備えた樹脂成形機である。
【0009】
【0010】
【0011】
【課題を解決するための手段】 請求項に記載の成形機
ノズルヒータの温度制御方法はショットごとの射出直前
のノズル部温度を一定に保つためのもので『成形機(1)
は、マイクロコンピュータによる制御装置(15)を持ち、
ノズル部(13)に装着されたノズルヒータ(14)の温度を、
温度センサ(17)により、ノズルヒータに出力する電流を
PID制御するノズルヒータ制御部(16)と、PID制御
の比例同期を外部からの信号によって可変に設定できる
PID制御比例同期設定部(16A)と、成形機のシーケン
ス制御を行うROMメモリ部(23)と、センサ群の内、型
開き完了センサ(24)からの型開き完了信号を入力して記
憶するRAMメモリ部(25)と、該RAMメモリ部(25)に
書き込まれたショットごとの「型開き完了」時刻信号か
ら、成形1サイクルごとのインターバルを計算する計算
回路(26)と、この1サイクルごとのインターバル時間が
全自動成形で安定したことを確認する判定回路(27)とを
持ち、全自動成形で安定状態に入った成形の1サイクル
ごとのインターバル値をPID制御比例同期設定部(16
A)に入力することによって、PID制御の比例同期を1
乃至整数倍にて、全自動成形で安定状態に入った成形サ
イクルのインターバルと等しくなるように設定し、且つ
型開き完了時刻信号が入力されると同時にノズルヒータ
(14)に通電し、然る後、一定時間ノズルヒータ(14)への
通電を持続させる』事を特徴とする。
【0012】これによれば、成形が全自動で安定し、計
算回路(26)で計算した成形1サイクルごとのインタ一バ
ルの変動が許容値以内に納まったことを確認した後、該
1サイクルごとのインターバル値を、PID制御の比例
同期を外部からの信号によって可変に設定するPID制
御比例同期設定部(16A)に入力することによって、PI
D制御の比例同期を1乃至整数倍にて、安定状態に入っ
た成形サイクルのインターバルと等しくなるように設定
することができ、かつ、「型開き完了」時刻信号が入力
すると同時にノズルヒータをオンとした後、一定期間持
続させることによって、射出直前のノズルヒータ電流が
常にオンとなり、射出直前のノズル部温度を成形サイク
ルに関係なく常に一定に保つことが出来る。請求項
前記方法を実施するための樹脂成形機に関するものであ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明にかかるノズルヒータ(14)の温
度制御方法の―実施例を図と共に詳述する。図lは、本
発明の方法の一実施例にかかる射出成形機の要部を簡略
化した説明図である。特に樹脂原料を溶融混練する加熱
シリンダと、そのノズルヒータ温度調節部の系統図を示
しており、図2は、図1のノズルヒータ(14)温度調節作
用と成形サイクル、及びノズル部温度の時間的変化を現
したものであり、図3は、従来例のノズルヒータ温度調
節作用と成形サイクル、及びノズル部温度の時的変化
を現したものである。
【0014】図1において、(1)は射出成形機、(2)は金
型開閉装置で、固定金型(3)を取付ける固定盤(4)、可動
金型(5)を取付ける可動盤(6)、シリンダ取付盤(7)、ト
グル装置(8)から成っている。(9)は射出ユニットで、ス
クリューを内蔵した加熱シリンダ(10)、(11)は加熱シリ
ンダ樹脂原料を投入、供給するためのホッパ、(12)はス
クリュの駆動装置である。(13)はノズル部、(14)はノズ
ル部に装着されているノズルヒータである。
【0015】(15)はマイクロコンピュータ方式の制御装
置で、その中で(16)はノズル部温度センサからの電圧信
号により、ノズルヒータへ出力する電流をオン、オフす
るノズルヒータ温度制御部で、通常PID方式制御を行っ
ている。ノズル部以外のヒータ温度制御部も同様に構成
されている。(18)はマシン各部に配設された多数の駆動
源を駆動制御するためのドライバ群、その中にノズルヒ
ータオン・オフ用リレー(18A)もある。(19)はマシンの
前面部に配設されたキー入力装置、例えばテンキー入力
装置で、ノズルヒータの設定温度もこのキー入力装置(1
9)から入力する。(20)は上記キー入力装置(19)に隣接し
配設されたCRTディスプレイ等から成るカラー表示装
置である。(S)は成形機の各部に備えられた多数のセン
サで構成されるセンサ群で、ノズル部温度センサ(17)の
熱電対もその一つである。
【0016】マイクロコンピュータ方式制御装置(15)
は、中央処理装置(21)、クロックパルス発生部(22)、制
御シーケンスプログラムを入力させてあるROMメモリ
(23)の作動に、センサ群からの入力信号mを組み合わせ
て、ドライバ群(18)を介してマシン各部に配設された多
数の駆動源をシーケンス制御している。
【0017】ここで、例えばセンサ群(S)の一つである
型開き完了センサ(24)から型締完了の時限ごとに、
,1,1,1と型締完了時限信号を時系列的
にRAMメモリ(25)に入力させる。そして該RAMメモリ部(2
5)に書き込まれたショットごとの「型開き完了」時刻信
号から、クロックパルス発生部(22)からの計時信号を基
準として、成形1サイクルごとのインターバル実測時間
を計算する計算回路(26)に接続する。このようにして成
形タイムインターバルの実測値を成形しながらオンライ
ンに得ることができる。
【0018】ノズルヒータ(13)を始め、各加熱シリンダ
(10)の温度制御部(16)は、通常PID方式制御を行って
おり、該制御のため一定の比例同期で作動している。上
記比例同期発生装置はPID方式温度制御の一部になっ
ているが、本発明では、ノズルヒータ(13)についてだけ
は、ノズルヒータ温度制御部(16)に接して、ノズルヒー
タ温度制御比例同期設定部(16A)として設置しており、
この比例同期設定部(16A)は外部からの信号で1乃至整
数倍にて比例同期化できる構成としてある。
【0019】次に、上記成形サイクルタイムインターバ
ル時間の実測値のバラツキRlが、例えば平均値Mtに
対し、一定の許容値(例えば1%以内)に入ったかどう
かを判定する判定回路(27)を設置する。該判定処理装置
(27)からは、成形タイムインターバルの実測値が許容値
以内に入った時、本発明の方法でノズル部温度の安定化
がはじまったことを表示する表示信号を出すと同時に、
上記実測タイムインタ一バル値を比例同期設定部(16A)
に出力させる構成としている。
【0020】自動成形が安定した後、判定処理回路(27)
から出力された、安定な実測サイクルタイムインターバ
ル値は、上記のノズルヒータ温度制御比例同期設定部(1
6A)に入力され、温度制御比例同期を1乃至整数倍にて
成形タイムインターバルに等しくすることができる。こ
こでノズルヒータ温度制御比例同期設定部(16A)の温度
制御比例同期が、成形タイムインターバルに対してはる
かに短い場合は、成形タイムインターバルの整数分の一
になる(換言すれば、温度制御比例同期の整数倍が成形
タイムインターバルになる)ように温度制御比例同期が
設定される。勿論、両者がほぼ等しい場合には、温度制
御比例同期は成形タイムインターバルに等しくなるよう
に設定される。
【0021】以上の構成からなる本発明の作用を図1〜
図2に従って説明する。 成形作業を開始して、加熱シリンダ(10)とノズル部(1
3)の温度が昇温し、成形が全自動で安定して、計算回路
(26)で計算した成形サイクルごとのインターバルの変動
が許容値以内、たとえばバラツキが平均値の1%以内に
納まると、判定回路(27)の作用によって表示装置(20)に
「安定化」が表示される。 同時に該1サイクルごとのインターバル値が、PID
制御の比例同期を外部からの信号によって可変に設定す
るPID制御比例同期設定部(16A)に入力される。 その結果、PID制御の比例同期を、安定状態に入っ
た成形サイクルのインターバルと等しくなるように設定
することができる。 また、「型開き完了」時刻信号が入力されると同時
に、ノズルヒータ温度制御部(16)でノズルヒータ電流を
オンとした後、―定期間、例えば2秒間程度持続させ
る。それにより、射出直前のノズルヒータ電流が常にオ
ンとなっているので、射出直前のノズル部温度は成形サ
イクルごとに一定に保つことができる。 これに反して従来の事例を示す図3では射出直前のノズ
ル部温度は不安定に動揺している。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、射出成形のサイクルタ
イムインターバルに、ノズルヒータ温度制御のタイムイ
ンターバルを1乃至整数倍にて合わせて型開き完了時刻
信号が入力されると同時にノズルヒータに通電し、然る
後、―定時間ノズルヒータへの通電を継続させるように
なっているので、射出開始時点では、常にノズルヒータ
は通電状態であり、射出直前の外乱にノズル温度が影響
される事がなく、毎ショットのノズル部の温度を一定に
保つことができ、その結果、射出立上り時の樹脂の通過
抵抗、射出立上り時にキャビティに伝達される射出圧、
成形品の仕上り品質を一定に保持する事が出来、ノズル
部温度のバラツキによるノズルからの糸引き現象(ドル
ーリング)や、ノズルつまり、ゲートつまりなどのトラ
ブルを防止することができるという利点を有する。
【0023】さらに詳しくは、自動運転で安定化した実
成形のサイクルタイムインターバルを、ノズルヒータ温
度をPID制御するための比例同期に一致させ、かつ
「型開き完了」時刻信号が入力されると同時に、ノズル
ピーク電流をオンとした後、一定期間例えば2秒間程度
持続させる制御を行っているので、射出直前のノズルピ
ーク電流は、毎ショットオンとなり、射出直前のノズル
部温度が外乱等に影響されることが非常に少なくなり、
前述の効果を奏することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の―実施側に係る射出成形機の要部
を簡略化したブロック説明図
【図2】図1のノズルヒータ温度調節作用と成形サイク
ル、及びノズル部温度の時間的変化を現したグラフ
【図3】従来例のノズルヒーク温度調節作用と成形サイ
クル、及びノズル部温度の時間的変化を現したグラフ
【符号の説明】
(1)…成形機 (13)…ノズル
部 (14)…ノズルヒータ (15)…制御装
置 (16)…ノズルヒータ制御部 (16A)…PI
D制御設定部 (17)…温度センサ (23)…ROM
メモリ部 (24)…型開き完了センサ (25)…RAM
メモリ部 (26)…計算回路 (27)…判定回
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−77512(JP,A) 特開 昭59−140041(JP,A) 実開 平4−69116(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 49/00 - 49/80

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロコンピュータによる制御装置
    が、ノズル部に装着されたノズルヒータヘの電流をPI
    D制御するノズルヒータ制御部と、PID制御の比例同
    期を外部からの信号によって可変に設定するPID制御
    比例同期設定部と、成形機のシーケンス制御を行うRO
    Mメモリ部と、センサから発信されるショットごとの型
    開き完了信号を格納するRAMメモリ部と、ショットご
    との実成形インターバル時間を計算するサイクルインタ
    ーバル計算回路とを持ち、成形が全自動で安定したこと
    を確認した後、成形の1サイクルごとの平均インターバ
    ル値をPID制御比例同期設定部に入力することによっ
    て、PID制御の比例同期を1乃至整数倍にて、全自動
    成形で安定状態に入った成形サイクルのインターバルと
    等しくなるように設定し、且つ型開き完了時刻信号が入
    力されると同時にノズルヒータに通電し、然る後、一定
    時間ノズルヒータへの通電を持続させる事を特徴とする
    成形機ノズルヒータの温度制御方法。
  2. 【請求項2】 (1)加熱シリンダの先端のノズル部にノ
    ズルヒータが装着されている射出成形機本体と、 (2)ノズルヒータの温度コントロールを含めて射出成形
    機本体全体のコントロールを行う制御装置を具備してい
    る射出成形機において、 (3)前記マイクロコンピュータによる制御が、 ノズル部に装着されたノズルヒータヘの電流をPID制
    御するノズルヒータ制御部と、PID制御の比例同期を
    外部からの信号によって可変に設定するPID制御比例
    同期設定部と、成形機のシーケンス制御を行うROMメ
    モリ部と、センサから発信されるショットごとの型開き
    完了信号を格納するRAMメモリ部と、ショットごとの
    実成形インターバル時間を計算するサイクルインターバ
    ル計算回路とを持ち、成形が全自動で安定したことを確
    認した後、成形の1サイクルごとの平均インターバル値
    をPID制御比例同期設定部に入力することによって、
    PID制御の比例同期を1乃至整数倍にて、全自動成形
    で安定状態に入った成形サイクルのインターバルと等し
    くなるように設定し、且つ型開き完了時刻信号が入力さ
    れると同時にノズルヒータに通電し、然る後、一定時間
    ノズルヒータへの通電を持続させる機能を有する事を特
    徴とする樹脂成形機。
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