JPH04278321A - 射出成形機の射出制御方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形機の射出制御方
法、特に、射出工程における速度制御領域の射出制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形機の成形サイクルにお
ける射出工程は、特公平２−５３２２０号公報等で開示
されるように、速度制御領域（充填工程）と圧力制御領
域（保圧工程）からなる。

【０００３】従来、速度制御領域における射出制御は、
予め、射出速度に対する速度指令値を設定し、射出充填
時に射出速度を検出するとともに、得られた速度検出値
が速度指令値に一致するように、射出速度に対するフィ
ードバック制御を行っていた。そして、射出スクリユが
予め設定した圧力切換位置に達したなら圧力制御領域に
移行する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の射出制御方法は、次のような問題点があった。

【０００５】即ち、射出スクリュを前進させる駆動源と
してサーボモータを用いた場合、射出速度のフィードバ
ック制御を行う速度制御領域では、通常、制御応答性を
高めるために、サーボモータの出力トルクに対しては、
特に制限を加えていない。

【０００６】したがって、射出成形機における固有の最
大射出圧力を発生させることが可能となるが、反面、圧
力切換位置に対する設定ミス等により、射出充填ストロ
ークが過大となった場合には、充填圧力も異常上昇する
。結局、溶融樹脂はオーバーパック状態となり、フラッ
シュ不良を発生するのみならず、ときには金型破損に至
る場合もあった。この問題は、特に、成形条件の不明な
金型に対して最適な成形条件を見出すために、射出速度
、保圧力切換位置、保圧力指令値、計量指令値等を試行
錯誤により変更し、試打ちを繰返しながら設定作業を行
う場合に発生しやすく、たとえ、熟練者であっても、最
初の試打ちは勘や経験を頼りに手動で行うため、保圧力
切換位置に対する設定ミスの発生が少なくない。

【０００７】なお、射出スクリュを前進させる駆動源と
して油圧シリンダを用いた場合、射出スクリュと駆動源
間に介在する部材はピストンのみであり、慣性力は比較
的小さい。このため、充填圧力が異常上昇しても急激な
サージ圧は発生せず、金型の破損に至ることは少ない。 しかし、サーボモータを用いた場合には、通常、回転−
直進運動変換機能部であるボールネジ機構等を介在させ
、しかも、応答性を高めるために、余裕のあるワンラン
ク上の機種を使用するとともに、トルクリミッタを解除
して使用することも多い。したがって、慣性力は油圧シ
リンダに比べて３〜１０倍以上に達し、特に、前記問題
が発生しやすい。

【０００８】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、充填圧力上昇に伴う成形不
良発生や金型破損等を確実に防止するとともに、事故の
未然防止を図り、しかも、制御領域切換時におけるショ
ック圧の発生防止に寄与できる射出成形機の射出制御方
法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の射出制御方法は、速度制御領域（充填工程）における
射出速度に対する速度指令値Ｖｃを設定し、射出充填時
に射出速度を検出するとともに、得られた速度検出値Ｖ
ｄが速度指令値Ｖｃに一致するように、射出速度に対す
るフィードバック制御を行うに際し、前記速度制御領域
に対して充填圧力の圧力上限値Ｐｕを設定し、当該速度
制御領域における射出充填時に、充填圧力を検出すると
ともに、得られた圧力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕに達
したなら、圧力上限値Ｐｕを越えないように、即ち、一
般的には、圧力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕに一致する
ように、充填圧力に対するフィードバック制御を行うこ
とを特徴とする。

【００１０】この場合、速度制御領域に対して射出速度
の速度下限値Ｖｓを設定するとともに、圧力検出値Ｐｄ
が圧力上限値Ｐｕに達し、かつ速度検出値Ｖｄが速度下
限値Ｖｓまで低下したなら、圧力上限値Ｐｕよりも小さ
い圧力設定値によって圧力制御を行う圧力制御領域、即
ち、保圧工程に移行させることができる。また、この際
には、警報発生のための異常発生信号を出力させること
ができる。

【００１１】

【作用】本発明に係る射出成形機の射出制御方法によれ
ば、速度制御領域に対して充填圧力の圧力上限値Ｐｕを
設定し、射出充填時には、射出速度の制御に加えて、充
填圧力に対する制御が行われる。

【００１２】即ち、充填圧力が比較的小さい場合であっ
て、圧力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕに達しない場合に
は、射出速度に対する通常のフィードバック制御が行わ
れ、射出速度の速度検出値Ｖｄが速度指令値Ｖｃに一致
するように制御される。

【００１３】一方、充填圧力が上昇することにより、圧
力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕに達した場合には、圧力
検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕを越えないように、充填圧
力に対するフィードバック制御が行われる。これにより
、充填圧力は圧力上限値Ｐｕにより制限される。

【００１４】また、速度制御領域に対して射出速度の速
度下限値Ｖｓを設定し、圧力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐ
ｕに達するとともに、速度検出値Ｖｄが速度下限値Ｖｓ
まで低下したなら、強制的に保圧工程に移行させる。こ
の場合には、充填圧力の異常上昇やゲート詰まり等が考
えられ、負荷が増大するため、負荷と充填圧力がバラン
スした際には射出スクリュが停止する。しかし、充填工
程における射出スクリュ位置等に関係なく、比較的低圧
となる保圧工程に移行させることにより、金型内圧を低
下させ、金型等の保護及び事故の未然防止を図るととも
に、必要により警報発生により異常を報知する。

【００１５】なお、特に充填工程の終了付近において充
填圧力の上昇が制限されるため、速度制御領域から圧力
制御領域への移行時における充填圧力は、ショット毎に
同一値又は制限された値となり、しかも、射出速度も低
下するのでショック圧の発生が防止され、成形品に対す
る残留応力の影響も防止される。

【００１６】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１７】まず、本発明に係る射出制御方法を実施で
きる射出成形機の構成について、図１を参照して説明す
る。

【００１８】１は射出成形機本体であり、特に、金型側
を除いた射出装置の原理的構造を示す。２は先端に射出
ノズル２ｎを有する加熱筒であり、内部には射出スクリ
ュ３が挿通する。そして、射出スクリュ３は計量用サー
ボモータ４及び回転伝達機構５により回転駆動せしめら
れるとともに、射出用サーボモータ６及びボールネジ機
構７により進退移動せしめられる。

【００１９】一方、Ｍは中央コントローラに内蔵される
制御系を示し、１０はサーボモータ制御部、１１はパル
スエンコーダ、１２は速度変換器、１３は位置変換器、
１４は保圧切換位置設定器、１５は位置制御用コンパレ
ータ、１６は圧力制御用コンパレータ、１７、１８は切
換スイッチ、１９はスイッチ制御部、２０は制限器、２
１は圧力制御部、２２は増幅器、２３は射出スクリュ３
の後端に付設したロードセル、２４は速度指令部、２５
は圧力上限値設定器、２６は保圧力指令部であり、図示
のように結線される。

【００２０】次に、本発明に係る射出制御方法を含む射
出工程の動作について、図１及び図２を参照して説明す
る。

【００２１】なお、射出工程開始前における切換スイッ
チ１７、１８は図１中、実線位置に切換わっている。

【００２２】まず、中央コントローラにおいて射出工程
の開始指令が発せられると、速度指令部２４からは予め
設定された速度指令値（速度指令信号）Ｖｃが出力し、
切換スイッチ１７を介してサーボモータ制御部１０に付
与される。これにより、射出用サーボモータ６が作動す
るとともに、射出スクリュ３が前進し、溶融樹脂は不図
示の金型に射出充填される。この際、パルスエンコーダ
１１から得るパルス信号Ｓｐは速度変換器１２により速
度検出値（速度検出信号）Ｖｄに変換され、サーボモー
タ制御部１０に付与される。よって、サーボモータ制御
部１０は速度検出値Ｖｄが速度指令値Ｖｃに一致するよ
うにフィードバック制御を行う。これにより、充填工程
（速度制御領域）が実行される。なお、図２（Ａ）は速
度指令値Ｖｃと速度検出値Ｖｄの関係を示す。

【００２３】一方、圧力上限値設定器２５からは予め設
定された圧力上限値（圧力上限信号）Ｐｕが出力し、圧
力制御用コンパレータ１６の一方の入力側に付与される
。他方、ロードセル２３から得る圧力検出信号は増幅器
２２により増幅され、圧力検出値Ｐｄとして圧力制御用
コンパレータ１６の他方の入力側に付与される。図２（
Ｂ）には圧力上限値Ｐｕと圧力検出値Ｐｄの関係を示す
。よって、圧力制御用コンパレータ１６は圧力上限値Ｐ
ｕと圧力検出値Ｐｄを常時監視し、圧力検出値Ｐｄが圧
力上限値Ｐｕに達すれば（図２中のｂ点）、圧力制御用
コンパレータ１６は切換信号Ｓｘを出力し、スイッチ制
御部１９に付与する。スイッチ制御部１９はＯＲゲート
機能を有し、切換信号Ｓｘの入力により、切換スイッチ
１７を制限器２０側に切換える。

【００２４】これにより、圧力制御モードとなり、圧力
上限値Ｐｕに基づく圧力制御が行われる。即ち、圧力上
限値設定器２５から出力する圧力上限値Ｐｕは切換スイ
ッチ１８を介して圧力制御部２１に付与される。一方、
増幅器２２から得る圧力検出値Ｐｄも圧力制御部２１に
付与され、圧力制御部２１は圧力検出値Ｐｄと圧力上限
値Ｐｕの偏差に基づいて圧力検出値Ｐｄを圧力上限値Ｐ
ｄに一致させるための制御信号Ｓｓを制限器２０に付与
する。制限器２０は入力する制御信号Ｓｓに対して速度
指令値Ｖｃを越えないように制限する機能を有し、Ｓｓ
＜Ｖｃのときは制御信号Ｓｓに、また、Ｓｓ≧Ｖｃのと
きは速度指令値Ｖｃに相当するサーボモータ制御信号Ｓ
ｍを出力する。そして、同制御信号Ｓｍは切換スイッチ
１７を介してサーボモータ制御部１０に付与される。よ
って、サーボモータ６の回転は上限が速度指令値Ｖｃに
よって制限されるとともに、圧力検出値Ｐｄは圧力上限
値Ｐｕに一致するように、充填圧力に対するフィードバ
ック制御が行われる。この制御の区間は図２中、ｂ点〜
ｃ点の間となる。なお、この区間では負荷が増大するた
め、射出速度（速度検出値Ｖｄ）は低下する。

【００２５】他方、パルスエンコーダ１１から得るパル
ス信号Ｓｐは位置変換器１３により射出スクリュ３の位
置データＫｄに変換され、位置データＫｄは位置制御用
コンパレータ１５の一方の入力側に付与される。また、
保圧切換位置設定器１４において予め設定された切換指
令値Ｋｐは位置制御用コンパレータ１５の他方の入力側
に付与される。位置制御用コンパレータ１５は位置デー
タＫｄと切換指令値Ｋｐを比較し、位置データＫｄが切
換指令値Ｋｐに一致したなら、保圧切換指令を出力し、
切換スイッチ１７を制限器２０側に切換える。しかし、
本例では、既に、圧力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕに達
しているため、切換スイッチ１７は制限器２０側に切換
わった状態となっている。また、同時に、切換スイッチ
１８は保圧力指令部２６側に切換わり、これにより、保
圧工程に移行する。保圧工程では保圧力指令部２６から
保圧力指令値Ｐｈが出力し、切換スイッチ１８を介して
圧力制御部２１に付与される。そして、前述した充填圧
力に対する圧力制御と同様に、保圧力に対するフィード
バック制御が行われる。なお、保圧工程は図２中、ｃ点
〜ｄ点の区間である。よって、時間設定された保圧工程
が終了すると、中央コントローラにおいて射出終了の指
令が発せられ、射出工程が終了する。

【００２６】次に、本発明に係る変更実施例について、
図３を参照して説明する。

【００２７】図３において、３１は速度制御用コンパレ
ータ、３２は速度下限値設定器、３３はスイッチ制御部
、３４は警報発生部である。なお、その他の回路構成は
図１と同じである。このため、図１と同一部分について
は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２８】変更実施例は速度下限値設定器３２を備え
、同設定器３２により射出速度に対する速度下限値Ｖｓ
が設定される。そして、充填工程では速度下限値Ｖｓが
速度制御用コンパレータ３１の一方の入力側に付与され
るとともに、他方の入力側に速度変換器１２から得る速
度検出値Ｖｄが付与される。これにより、同コンパレー
タ３１は速度検出値Ｖｄと速度下限値Ｖｓを比較し、速
度検出値Ｖｄが速度下限値Ｖｓまで低下したなら、切換
信号Ｓｙをスイッチ制御部３３に付与する。

【００２９】そして、スイッチ制御部３３は、位置制御
用コンパレータ１５からの保圧切換指令が入力する場合
以外に、この保圧切換指令よりも先に圧力制御用コンパ
レータ１６からの切換信号Ｓｘ及び速度制御用コンパレ
ータ３１の切換信号Ｓｙの双方が入力した場合は、切換
スイッチ１８を保圧力指令部２６側に切換える。即ち、
圧力検出値Ｐｄが圧力上限値Ｐｕに達し、かつ速度検出
値Ｖｄが速度下限値Ｖｓまで低下したなら、強制的に保
圧工程に移行させるとともに、異常発生信号を出力し、
警報発生部３４から警報を発生させる。

【００３０】よって、金型のゲート詰まりや充填圧力の
異常上昇等が発生しても、警報発生により速やかに対処
できるとともに、金型内の圧力が比較的低圧の保圧力ま
で低下し、金型や射出スクリュに対する保護、さらには
事故の未然防止を図れる。

【００３１】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。 例えば、実施例では速度指令値、保圧力指令値を一定値
としたが、多段階に設定してもよい。また、パルスエン
コーダは、レゾルバ、タコメータジェネレータ等であっ
てもよい。さらにまた、充填圧力を検出する圧力センサ
はロードセルを用いたが、射出ノズルに設けた樹脂圧セ
ンサ等であってもよい。また、射出成形機はスクリュ式
を例示したがプランジャ式でも勿論よい。その他、細部
の構成、手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で任意に変更できる。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
射出制御方法は、速度制御領域に対して充填圧力の圧力
上限値を設定し、当該速度制御領域における射出充填時
に、充填圧力を検出するとともに、得られた圧力検出値
が圧力上限値に達したなら、圧力上限値を越えないよう
に充填圧力に対するフィードバック制御を行うようにし
たため、次のような顕著な効果を奏する。

【００３３】■　　成形条件を設定する試打ち時に設定
ミス等を生じ、速度制御領域において充填圧力が上昇し
ても、圧力上昇が制限され、特に、サーボモータを用い
た場合に発生しやすい成形不良発生や金型破損等が確実
に防止される。

【００３４】■　　ゲート詰まりや圧力の異常上昇等が
発生しても、射出スクリュの位置等に関係なく比較的低
圧の保圧工程に移行するため、充填圧力が低下し、事故
の未然防止及び金型やスクリュの保護を図れる。

【００３５】■　　充填工程の終了付近における充填圧
力が、ショット毎に同一値又は制限された値となり、し
かも、射出速度も低下するのでショック圧の発生が防止
され、成形品に対する残留応力の影響も防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出制御方法を実施できる射出成
形機のブロック系統図、

【図２】図１中各部の波形図、

【図３】本発明の変更実施例に係る射出制御方法を実施
できる射出成形機のブロック系統図、

【符号の説明】

Ｖｃ　　速度指令値 Ｖｄ　　速度検出値 Ｖｓ　　速度下限値 Ｐｕ　　圧力上限値 Ｐｄ　　圧力検出値

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　速度制御領域における射出速度の速度
   指令値を設定し、射出充填時に射出速度を検出するとと
   もに、得られた速度検出値が速度指令値に一致するよう
   に、射出速度に対するフィードバック制御を行う射出成
   形機の射出制御方法において、前記速度制御領域に対し
   て充填圧力の圧力上限値を設定し、当該速度制御領域に
   おける射出充填時に、充填圧力を検出するとともに、得
   られた圧力検出値が圧力上限値に達したなら、圧力上限
   値を越えないように充填圧力に対するフィードバック制
   御を行うことを特徴とする射出成形機の射出制御方法。
2. 【請求項２】　　速度制御領域は射出工程における充填
   工程であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機
   の射出制御方法。
3. 【請求項３】　　速度制御領域に対して射出速度の速度
   下限値を設定するとともに、圧力検出値が圧力上限値に
   達し、かつ速度検出値が速度下限値まで低下したなら、
   圧力上限値よりも小さい圧力指令値によって圧力制御を
   行う圧力制御領域に移行させることを特徴とする請求項
   １記載の射出成形機の射出制御方法。
4. 【請求項４】　　圧力制御領域は保圧工程であることを
   特徴とする請求項３記載の射出成形機の射出制御方法。
5. 【請求項５】　　速度検出値が速度下限値まで低下した
   なら、警報発生のための異常発生信号を出力することを
   特徴とする請求項３記載の射出成形機の射出制御方法。