JPH03207627A

JPH03207627A - 射出成形機の制御方法

Info

Publication number: JPH03207627A
Application number: JP93090A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Taniguchi; 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1991-09-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、射出成形機の制御方法に係り、特に金型のキ
ャビテイに出来るだけ近い位置の温度曲線を把握して、
これを成形制御に反映させるようにした射出威形機の制
御方法に関する。

［従来の技術］射出成形機による成形作業を自動運転で行う際、−２一成形された製品が不良品の山となったのでは全く意味が
ないため、製品の品質決定要因となる多数の成形運転条
件はきめ細かく設定されている。そして、成形機全体の
制御を司るマイクロコンピュータ（以下マイコンと称す
）は、予め設定された成形運転条件値に基づき各種セン
サからの計測データを参照して自動運転を実行し、戒形
品を連続的に威形するようになっている。

ところで、上記した成形運転条件項目の中の金型温度に
関しては、従前さほどの考慮が払われておらず、金型冷
却用の媒体の温度を所定温度にするような制御、或いは
、金型表面温度を測定してこれを一定に保つような制御
がなされているのみであった．［発明が解決しようとする課題］公知のように射出成形機においては、型開閉、射出・保
圧、チャージ・冷却がサイクル毎に繰り返されるため、
１ショットサイクル内において金型のキャビテイ部分は
昇温、冷却を繰返し、この部位はｌショット毎に或る温
度曲線を描く。しかしながら、従来の射出成形機ではｌ
ショットを通して殆ど温度変化のない前記金型表面温度
は測定しているも、このｌショット毎の温度曲線につい
ては何等配慮がなされていなかった。このため、射出速
度、射出圧力、加熱筒温度等の各成形条件を精密にコン
トロールしても、上記した各ショット毎の温度曲線にバ
ラツキが生じると、これが威形品品質に悪影響を与える
という問題があった。

因みに研究によると、成形品にＱ．Ｑｌｍｍの寸法差を
発生させる変動ファクターとして、加熱筒温度では３〜
６℃の変動であり、射出樹脂圧力では２０ｋｇ／（ｄ程
度の変動であるのに対し、金型温度では３℃の変動であ
ると言われている。

また、従来の射出成形機においては、運転開始時（試シ
ョット時）の金型の昇温時間についても考慮が払われて
おらず、金型温度が安定領域に達するまで、１４０〜１
５０ショットという多数のショット数を必要とした。

本発明は上記の点に鑑み威されたもので、その目的とす
るところは、金型のキャビティ近傍の温度を検出してこ
の部位の１ショット毎の温度曲線を認知し、これを成形
制御に反映させてバラツキなく安定して良品を成形する
ことが可能な射出成形機の制御方法を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的とするところは、運転開始
時（試ショット時）に金型温度が安定領域に達するまで
の時間を大幅に短縮可能な射出成形機の制御方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段コ本発明は上記した目的を達威するため、設定された各或
形運転条件値と各センサからの計測情報とに基づき成形
機の各部を駆動制御するマイコンを具備した射出成形機
の制御方法において、例えば、金型内の樹脂充填部（キ
ャビテイ）の近傍（例えば金型内の威形品表面と約ｌｍ
離れた位置）に配設された熱センサと、金型内に流され
る冷却用媒体をＯＮ／Ｏ　Ｆ　Ｆ又は流量制御するバル
ブ手段と、前記冷却用媒体の温度を制御する媒体温度制
御手段とを設け、マイコンは前記熱センサからの計測情
報によって連続威形運転中の各ショット毎の（金型内部
）温度曲線を作成・監視し、前記温度監視部位が所定温
度になった時点で射出開始を指示するようにされる。ま
た、前記マイコンは、連続威形運転中の各ショット毎の
前記温度曲線を対比し、各ショットの前記温度曲線が長
期にわたって安定するように、前記媒体温度制御手段に
よって前記冷却用媒体の温度を可変制御するようにされ
る。また、前記マイコンは、運転開始時の試ショット中
には金型温度が安定領域に早く達するように、前記バル
ブ手段をＯＦＦ又は流量を絞るように制御する。

［作　用］第２図は金型内の要部の温度分布シュミレーションを示
す図で、ｌ１は金型、１２は金型のキャビテイ内の成形
品（樹脂）、１３は金型１１内に設けられた冷却用媒体
（例えば５０℃の水）の流路であり、キャビティと流路
１３との間の金型ｌ１の温度分布は、充填直後には■の
ような温度分布となり、充填５秒後には■のような温度
分布となり、製品（成形品）取り出し直前には■のよう
な温度分布となり、キャビテイ（成形品１２）表面から
１ｍだけ離れた部位の金型温度は１ショット中に約５７
〜６９℃の変動を示す。このキャビティ表面からｌｍだ
け離れた部位の金型温度を、例えば熱電対で検出してこ
の計測情報が、射出威形機全体の制御を司るマイコンに
送出され、これによってマイコンは前記温度測定点（温
度監視部位）の時間軸に沿った温度曲線ＣＴを例えば第
３図示の如くリアルタイムで作威する。この温度曲線Ｃ
’ｒは、１ショット毎に射出直後は溶融樹脂から与えら
れる熱量で所定温度まで上昇した後、冷却用媒体に熱を
取り去られて所定温度まで下降するサイクルを繰り返す
。

発明者等の実験によれば、従来手法のままでは温度曲線
ＣＴが１ショット毎にバラツキ易く（特に、充填重量や
加熱筒温度にバラツキがあった場合や、長期にわたる連
続成形時おける時間を隔てたショット同士の対比におい
て顕著）、射出開始時点を単純に時間だけで決定するよ
うになすと、射出開始時点における前記温度測定点の温
度（換言するならキャビテイの表面温度）が一定せず、
これによって成形品の品質にバラツキを生じることを見
出した。また、発明者等の実験によれば、射出開始タイ
ミングの前記温度測定点の温度を常に好適温度（例えば
図示の例では約５７℃）とすれば、良品が安定して成形
されることを見出した。

そこで前記マイコンは、リアルタイムで作成した温度曲
線ＣＴを監視し、温度測定点の温度が好適温度となった
時点で、射出開始を指示するようにされ、これによって
各ショット毎の温度曲線ＣＴにバラツキがあっても、第
３図でハツチングを施した領域Ｓの面積が略一定となっ
てバラツキなく良品を成形することが可能となる。

また、射出側（加熱筒側）の温度や金型冷却用媒体（金
型温調媒体）の温度が一定していても、例えば外気温が
変化することなどにより、温度曲線ＣＴが長期的に見て
変化することが考えられる。

例えば温度曲線ＣＴにおける１ショット周期が設定値か
ら見て増加傾向にあったり、温度曲線ＣＴにおける最高
温度が高ければ、１ショット周期当りで見て金型に与え
られる熱量ＱＩＮに対し取り去られる熱量Ｑ。ＬＩＴが
、ＱＩＮ＞ＱｏＵ１ぎみの傾向にあると考えられる。そ
こで前記マイコンは、各ショット毎の温度曲線ＣＴを長
期的に監視し、リアルタイムではなくゆるやかではある
が、温度曲線ＣＴを所定値に安定させるように、前記媒
体温度制御手段によって前記冷却用媒体の温度を可変制
御する。すなわち、上記したようなケースでは（例えば
、温度曲線ＣＴにおける１ショット周期が設定値から見
て増加傾向にあったり、温度曲線ＣＴにおける最高温度
が高ければ）、媒体温度を例えば５０℃から４９℃に変
化させる。

また、運転開始時の試ショット中には金型温度が安定領
域に早く達するようにすることが、時間的ファクター並
びに試ショット（捨て打ち）による材料の無駄削減の観
点から望まれる。そこで、前記マイコンは、運転開始時
の試ショット中には金型温度が安定領域に早く達するよ
うに、前記バルブ手段をＯＦＦ又は流量を絞るように制
御し、これによって１ショット当りのＱ　ＩＮ１ＱＯＩ
ＪＴの関係を、この期間中はＱＩＮ＞Ｑｏｕ７となるよ
うにして、金型温度を速やかに安定領域まで昇温させる
ようにされる。斯様にすることによって、第４図に示す
ように、従来Ｂ線で示すように安定領域に達するまで１
４０〜１５０ショットを要したものが、同図Ａ線で示す
ように数１０ショット以下に短縮可能となる。

［実施例］以下、本発明を第１図〜第５図に示した１実施例によっ
て説明する。

第１図は射出威形機の金型温調系を示すブロック図であ
る。同図において、１は射出成形機全体の制御などを司
るマイコンで、型開閉、射出・保圧、チャージ・冷却等
の成形行程全体の制御や、測定データの統計演算処理等
の各種演算処理を実行する。該マイコン１の所定の記憶
エリアには、予め入力設定された各種成形条件値が格納
されており、この設定条件データと予め作成された成形
プロセス制御プログラムとに基づき、マイコン１は、射
出威形機の各部に配設された各種センサか−　１０　− らの計測情報などを参照しつつ、ドライバ群を介して図
示せぬ型開閉駆動源、射出駆動源、チャージ駆動源等を
駆動制御し、一連の自動或形行程を実行させるようにな
っている。

１１は前記した金型で、該金型１１内にはキャビテイ表
面に出来るだけ近い位置、すなわち本実施例においては
、前記第２図で示したようにキャビティ表面（威形品表
面）から１閣だけ離れた位置に熱電対からなる熱センサ
２が配設されている。

該熱センサ２による計測情報は、マイコン１に送出され
、前記した如く熱センサ２を配設した部位のく金型）温
度曲線ＣＴがマイコン１によって例えば前記第３図のよ
うに作成・認知されるようになっている。また、金型１
１内に設けられた前記冷却用媒体（水または油等）の通
路１３には、モータ３で駆動されるボンプ４から供給さ
れる冷却用媒体が、ヒータ５、電磁制御バルブ６を介し
て流されるようになっており、安定状態にある連続成形
運転時には金型１１内を通った冷却用媒体は逆止弁７を
経由してボンブ４に戻されるようになっている。

前記電磁制御バルブ６は、ＯＮ／○ＦＦ制御機能と絞り
機能とを具備しており、前記マイコン１によってドライ
バ８を介して制御される。なお、電磁制御バルブ６をＯ
ＦＦ制御した際には、冷却用媒体は金型１１を経由しな
いで、逆止弁７を経由してボンプ４に戻る。９は、前記
ヒータ５と電磁制御バルブ６との間の流路に配設された
熱電対よりなる熱センサで、該熱センサ９で計測された
冷却用媒体の計温情報は、マイコン１からの指令値によ
ってヒータ５を駆動するサーボアンプ１０に入力され、
該サーボアンプ１０はマイコン１の指示する温度に冷却
用媒体温度が一致するようにヒータ５を駆動制御する。

なお、第１図において、１４は、タンク１５に冷却用媒
体を逃す際に用いられる制御バルブである。

上述した構成において、金型温度が溶融樹脂からの熱で
温められていない運転開始時、すなわち試ショット運転
時には、前記マイコン１は、金型温度が安定領域に早く
達するように、前記電磁制御バルブ６をＯＦＦ又は流量
を絞るように制御して金型１１に供給される冷却用媒体
量をカットまたは制限する。これによって１ショット当
りに溶融樹脂から金型１１に与えられる熱量Ｑ　ＩＮと
冷却用媒体で奪われる熱量Ｑ。ＬＩＴとの関係を、この
期間中はＱ．．＞Ｑ．υ〒となるようにして、金型温度
を速やかに安定領域まで昇温させる。よって、先に第４
図を用いて説明した如く、従来に較べて、金型温度が安
定領域（例えば、前記温度曲線ＣＴにおける最低温度が
約５７℃となり、温度曲線ＣＴが各ショットで略一様と
なる領域）となるまでの試ショット数が大幅に低減でき
、立上り時間を大幅に削減できる上、試ショット（捨て
打ち）による材料の無駄も大きく削減可能となる。

上記した試ショット終了後は、製品を成形するための連
続成形運転に移行する。第５図は、この連続成形運転時
における１ショット分（１サイクル分）の前記温度測定
点における（金型）温度曲線Ｃ’ｒの詳細パターンと、
スクリュー先端樹脂圧曲線Ｐｓ、射出速度曲線Ｖｓ、金
型内樹脂圧曲線Ｐｍとを同時に示す説明図である。同図
において縦軸は、スクリュー先端樹脂圧においては−１
０．００〜７０．ＯＯｋｇ／ｃｆｆｌ，金型温度におい
ては０．００〜ｓｏ．ｏｏ℃、射出速度においては−１
０．００−１００．０ｉｎ／ｓｅｃ　，金型内樹脂圧に
おいては−１００．０−７００．０ｋｇ／ａｌｌの範囲
をそれぞれフルスケールとして示している。なお、同図
においては、威形される製品を円板とし、冷却用媒体（
金型温調媒体）温度を５０±０．５℃とした場合の計測
データが示されている。

本実施例では、１ショット毎に前記温度曲線ＣＴが多少
バラツキを示しても、前記マイコンｌは温度曲線ＣＴを
常時監視し、前記温度測定点における金型温度が例えば
５７＋０．５℃となった時点（射出開始に最適の温度と
なった時点）で、図示せぬ射出駆動源（例えば射出シリ
ンダ）をして射出行程を開始させるようになっており、
第５図にはこの射出開始時点Ｔｓが時間スケールのＯ．
ＯＯで示されている。斯様にすることによって、第３図
を用いて先に説明したように、第３図でハッチングを施
した領域Ｓの面積、すなわち、溶融樹脂がキャビティに
完全に充填し終わるまでの良品威形管理に肝要な温度上
昇特性線を一定にすることが出来、安定して良品を成形
することが可能となる（なお、こうすることにより、サ
イクル時間がショット毎に微小バラツキを示すが、実用
上は何等問題はない）。

また、前記マイコン１は、各ショットの温度曲線Ｃ７の
データを格納しており、この保持データを統計演算処理
して、相当期間において温度曲線データが設定データか
ら見て過熱ぎみの方向への遷移傾向を示すものであるか
、冷却ぎみの方向への遷移傾向を示すものであるを監視
している。すなわち例えば、温度曲線データが設定デー
タから見て過熱ぎみの方向への遷移傾向を示すものであ
るなら、１ショット周期当りで見て金型に与えられる熱
量ＱＩＮに対し取り去られる熱量Ｑ。ＩＪＴが、Ｑ．Ｎ
＞ＱｏＩＪＴぎみの傾向にあると考えられるので、マイ
コン１は、リアルタイムではなくゆるやかではあるが、
温度曲線Ｃ７を所定値に安定させるように、前記ヒータ
５によって冷却用媒体の温度を例えば５０℃から４９℃
となるように可変制御する。このようにすることによっ
て、温度曲線ＣＴを長期的見て概略安定した一様な変化
を示すものに制御することが可能となる。

［発明の効果コ以上のように本発明によれば、金型のキャビティ近傍の
温度を検出してこの部位の１ショット毎の温度曲線を認
知し、これを成形制御に反映させてバラツキなく安定し
て良品を成形することが可能となり、また、運転開始時
（試ショット時）に金型温度が安定領域に達するまでの
時間を大幅に短縮可能な射出成形機の制御方法を提供で
き、該種射出威形機にあってその産業的価値は多大であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明のｌ実施例に係り、第１図は射出成
形機の金型温調系を示すブロック図、第２図は金型内の
要部の温度分布の様子を時間別に示す説明図、第３図は
連続するショットにおける温度曲線を示す説明図、第４
図は運転開始時に金型温度が安定領域まで遷移する様子
を示す説明図、第５図は連続成形運転時における１ショ
ット分の温度曲線の詳細パターンをスクリュー先端樹脂
圧曲線，射出速度曲線，金型内樹脂圧曲線と対比して示
す説明図である。１・・・・・・マイクロコンピュータ（マイコン）、２
・・・・・・熱センサ、３・・・・・・モータ、４・・
・・・・ボンブ、５・・・・・・ヒータ、６・・・・・
・電磁制御バルブ、７・・・・・・逆止弁、８・・・・
・・ドライバ、９・・・・・・熱センサ、１ｏ・・・・
・・サーボアンプ、ｌ１・・・・・・金型、１２・・・
・・・威形品、ｌ３・・・・・・流路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）設定された各成形運転条件値と各センサからの計
測情報とに基づき成形機の各部を駆動制御するマイクロ
コンピュータを具備した射出成形機において、前記マイ
クロコンピュータは、金型内の樹脂充填部の近傍に配設
した熱センサからの計測情報によって、該熱センサ配設
部位における各ショット毎の温度曲線を作成し、該温度
曲線を成形制御に反映させるようにしたことを特徴とす
る射出成形機の制御方法。
（２）請求項１記載において、前記マイクロコンピュー
タは連続成形運転中の各ショット毎の前記温度曲線を監
視し、前記温度監視部位が所定温度になった時点で射出
開始を指示することを特徴とする射出成形機の制御方法
。
（３）請求項１記載において、金型内に流される冷却用
媒体をＯＮ／ＯＦＦ又は流量制御するバルブ手段を具備
し、前記マイクロコンピュータは、運転開始時の試ショ
ット中には金型温度が安定領域に早く達するように、前
記バルブ手段をＯＦＦ又は流量を絞るように制御するこ
とを特徴とする射出成形機の制御方法。
（４）請求項１記載において、金型内に流される冷却用
媒体の温度を制御する媒体温度制御手段を具備し、前記
マイクロコンピュータは、連続成形運転中の各ショット
毎の前記温度曲線が長期にわたって安定するように、前
記媒体温度制御手段によって前記冷却用媒体の温度を可
変制御するようにしたことを特徴とする射出成形機の制
御方法。