JPS63312128A - 射出成形機の保圧工程制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形機の射出充填（Ｆｉｌｌｉｎｇ）工
程に続く保圧（Ｐａｃｋｉｎｇ）工程における保圧力の
多段制御装置の改良に係る。

〔従来の技術〕

射出成形機において、混ｔｓ溶融されたプラスチック原
料を金型キャビティに充填する射出工程に続いて、キャ
ビティ内でまだ流動性を保持している溶融樹脂をキャビ
ティの末端まで圧縮して、金型キャビティの形状どおり
のプラスチック成形品を仕上げるための保圧工程に入る
。

ここで、成形品が金型キャビティの寸法を正確に転写し
ているかどうか、即ち成形品の寸法精度を決定する要因
は、キャビティ内に充填された樹脂温度、保圧力の大き
さ、及びこの保圧力を印加する持続時間である。

充分な保圧力でしかも必要な時間印加されないと、寸法
精度が低下し、所謂ヒケやシッートショットが発生する
。しかし、保圧力とそれを印加する持続時間を過大に設
定すると、成形品内部に圧縮歪が残る所謂オーバーパッ
ク状態が発生し、型開き直後の成形品精度は確保されて
いても、時間の経過と共にソリや変形が生じて精度が低
下してしまう、極端な場合には成形品の使用中に内部歪
によるクランクが生じることもある。このオーバーパッ
ク防止のために成形時に保圧力を何段かに区分して低下
させてゆく多段保圧方法が公知の技術として存在する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図は上述した従来の多段保圧法の実施状態を示す。

同図において、従来の射出成形機では、保圧１、保圧２
、保圧３・・・の各工程の持続時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・
・・と、保圧力Ｐ、　、Ｐ！　、Ｐ２　　・・・を成形
機の設定装置を介して人手により入力することにより、
前記ｔ６区間は保圧力Ｐ＋、Ｌｔ区間は保圧力Ｐｇとい
うように制御している。

以上の制御を実現するために、操作者はキャビティ内に
射出充填された原料の状態を充分に把握した上で、その
原料の状態に最適な保圧ｍｔｒｔｔ時間や保圧力を設定
しなければならなかった。また同じ原料樹脂を使用して
も、充填射出時の樹脂温度、樹脂流路の状態等によって
、保圧継続時間や保圧力はかなり異なってしまい、操作
者はこれらの条°件も考慮して入力を行わねばならない
。つまり従来の方法は多段保圧における各区分の移行を
、時間を基準にして行うことになり、キャビティ内の樹
脂流動の状態と必ずしも一致しないファクターにより行
っているため、結局操作者の経験と感に顧ることになり
、操作者に対して大きな負担を強いると共に、場合によ
っては不適切な操作となってしまう虞れもある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであり、「射
出成形時において、保圧力切換点を過ぎ、保圧工程に入
った後も、キャビティ内の樹脂には未だ流動性があるた
め、スクリュー先端に加わる保圧力で圧縮される。この
ためキャビティの微細部まで充填されてゆくにつれて、
スクリュー先端の位置は、保圧切替点より僅かではある
が前進を続け、キャビティ入口のゲート部が冷却、固化
して始めて完全に停止する」という事実に着目して構成
したものである。

具体的には、保圧工程中の射出部材の前進速度（保圧速
度）を検出して、予め設定した複数個の射出部材前進速
度と比較することにより複数個の保圧区間の切替を自動
的に行う手段と、この複数個の保圧区間毎に予め設定し
た複数個の保圧力を印加して保圧工程を進行させる手段
と、射出部材の前進速度の減速率が一定値を越えた時を
ゲートシールと判定して保圧工程を終了し次の工程に移
行させる手段とからなる装置である。

〔作用〕

射出充填を開始してからスクリュー位置をエンコーダ等
の位置センサにより制御部に入力し、このスクリューが
保圧の位置に達したか否かを判断し、保圧位置に達した
ならば射出充填圧から第一段の保圧に切替え、エンコー
ダパルス毎にその間の分周タクトパルス数をカウントし
、保圧速度に逆比例するそのカウント数が設定保圧速度
値と一敗したならば第二段の保圧とし、さらに第二段の
保圧速度実測値が設定値と一致したならば第三段の保圧
とし、所定時間経過した後保圧工程を終了して次の工程
に移る。

〔実施例〕

先ず本発明の構成を全体的に概観すれば次のとおりであ
る。

（１）射出スクリューの前進作動と連動するラックアン
ドピニオン機構を設置し、ピニオンと共軸に作動するエ
ンコーダ等の位置センサからの位置信号を、制御盤に入
力する手段（但し、最近のサーボモータ駆動の射出装置
ではサーボモータの回転駆動をスクリューの直線運動に
変換するボール精密ボールねじ機構を用いるので、上述
のラックアンドピニオン機構を介することなく、射出駆
動用サーボモータの回転角を検出するエンコーダからの
位置信号をそのまま使用することができる）と、 （２）上記入力位置信号パルス間に、制御盤のタクトパ
ルスが入る個数を計測するカウンタ手段と、（３）この
カウンタ手段によって演算される保圧速度の実測値と、
予め設定した複数個の保圧速度設定値とを比較し、一致
した時点で信号を出す比較器と、 （４）この比較器からの出力信号により、射出の保圧力
を切替る手段と、 （５）最終保圧区間に入った後、保圧速度が微小になっ
た後にその速度が急速に大きくなる時点を検出して信号
出力を出す手段と、 （６）この出力によって保圧工程を終了させ、次の工程
に入る操作をする手段、 とからなる制御装置である。

以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図はサーボモータ駆動方式による射出装置で、保圧
３段切替え型の装置に対して本発明を実施する状態を示
す。

射出装置の加熱シリンダ１の内部にはスクリュー２が配
置してあり、このスクリュー２はこのスクリューを回転
させるサーボモータ３、ロードセル４、推力軸受５を介
してスクリュー前進駆動のためのボールねじ６に固着さ
れている。このボールねじ６に螺合する推力ナフト７は
ベヤリング８で支承されており、推力ナソト７はギヤ変
速装置９を介してスクリュー前進用サーボモータ１０で
駆動される。

１１はスクリュー２を前進させる部材に固定したブラケ
ットで、精密ラック１２がこのプラケッ）１１に固定し
である。１３はラック１２に係合する精密ピニオン、１
４はこの精密ピニオン１３と共軸に回転するエンコーダ
である。なおこれらラックとピニオンの精密度は、例え
ばスクリュー２が０．００１鶴前進する間に、エンコー
ダ１４から１パルス程度発信できるぐらいの精密度が適
当である。

この射出装置において、エンコーダ１４からのスクリュ
ー前進位置信号パルスｌは成形機に接続するマイクロコ
ンビエータ等の制御装？１ｔ２０の入力インターフェイ
ス２１を介して比較器２７とカウンタ２２に分岐して入
力される。このうち比較器２７はキーボード３１からの
保圧切替位置の設定値しも入力され、前記信号パルスｌ
とこの保圧切替設定値りとが一敗した時点でトリガーパ
ルス出力がゲート３２に出力され、ゲート３２に準備さ
れている設定保圧力ＰＬが比較器３５に出力される。比
較器３５には射出圧力の実測値ｐが、例えばロードセル
４からの信号として入力されており、比較器３５でこの
実測値ｐと設定保圧力Ｐ１とが一致するように、増幅器
３８を介してサーボモータＩＯをフィードバック制御し
、これにより設定保圧力Ｐ１を正確に維持する。

一方、スクリュー２の前進０．００１ｎ毎に、カウンタ
２２に入力するパルスとパルスの間に、制御装置２０の
中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４に付設されかつＭ御の
タクトを決定するタクトパルス発振装置２５から出力さ
れる周期１．ｔｌ（１０′秒）のパルスが何個入るかを
カウントする。但し、この周期ではタクトパルス数が過
大であるため、分周器２３ににおいて、例えば１０−４
秒程度に分周した後にカウンタ２２でカウントし、エン
コーダ１４からの入力パルス毎に上記のカウント数をメ
モーリ機構（ＲＡＭ）３９に書き込む。

一方ＲＯＭ４０には第３図に示すような制御のフローチ
ャートに対応するデータ（プログラム）が予め入力して
あり、そのプログラムの指令により、ＣＰＵ２４はＲＡ
Ｍ３９に書き込まれたデータからその時点の保圧速度Ｖ
を演算し、出力インターフェイス２６を介して比較器２
８．２９及び処理装置３０に入力される。この速度Ｖは
通常はキャビティの樹脂の固化と共に遅くなってゆく。

比較器２８．２９にはキーボード３１により入力された
保圧１速限値Ｖｌ、保圧２速限値Ｖｔ、が入力されてい
る。ここで保圧１速限値とは、保圧速度Ｖが徐々に遅く
なるが、どこまで遅くなった時点で保圧Ｐ、から保圧Ｐ
８に切替るかを決定する限界時点の保圧速度を意味し、
ここでは前述のように■１と表記する。

保圧速度Ｖが保圧１速限値Ｖ、にまで低下すると、比較
器２８からのトリガーパルス出力がゲート３３に入力す
る。ゲート３３にはキーボード３１で設定した保圧力Ｐ
８が入力しであるので、このＰ！が比較器３６に出力さ
れる。比較器３６によって射出圧力の実測値ｐがＰＲと
一致するようにサーボモータ１０を制御して保圧力Ｐ！
を正確に維持する。同様にしてして保圧速度Ｖが保圧２
速限値Ｖ２まで低下すると比較器２９からのトリガーパ
ルス出力がゲート３４を介して比較器３７に出力されて
この比較器３７が作動し、射出圧力はＰ、になるように
サーボ−モータ１ｏを制御し、保圧はＰ２からＰ、に切
り替わる。ここで、保圧速度Ｖが徐々に減速してゲート
シールに達すると急激に０まで落ちるが、処理装置３０
はこれを捉えるための装置であり、その構成は比較器を
主体とし、またその判定基準はＲＯＭ４０に入力しであ
るので、ＣＰＵ２４を介してこのＲＯＭ４０に連結して
いる。

保圧速度ＶがＲＯＭ４０によって与えられるゲートシー
ル時の保圧速度Ｖ１まで低下した際、処理装置３０から
出力されるサーボモータ停止信号は直接サーボモータｌ
Ｏに入り、保圧工程を終了させる。

以上サーボモータ駆動の射出成形装置を例に説明したが
、油圧駆動射出成形装置の場合は第２図に示すように、
保圧力の調整を行う手段だけが第１図の構成と相違する
ことになる。

この油圧駆動射出成形装置の制御状態を具体的に示せば
次のとおりである。即ち、第２図において、第１図との
相違点を説明すると、符号１５は射出用油圧シリンダで
あり、スクリュー回転用の油圧モータ３と共にスクリュ
ー２を前進させる構成となっている。１８は油圧ポンプ
、１９は比例電磁式の圧力調整弁であり、圧力指定電圧
値Ｐ１、Ｐ　ｚ　％　Ｐ　ｘによって保圧の大きさを切
替える。

１７は比例電磁方式の流量調整弁、１６は方向切替弁で
ある。

次にこの装置の作動状態を第３図を参考にステップ毎に
説明する。

ステップ１：キーボード３１を用いて保圧切替位置し、
保圧１速限ｖＩ、保圧２速限Ｖｔ、射出充填圧Ｐ　（１
％保圧Ｉ　Ｐｌ、保圧２ｐ、、保圧３Ｐ３を各々設定す
る。

ステップ２：上記の設定の際に万−Ｖ、＞Ｖ、になって
いない場合には設定ミス信号を発して正しい設定にし直
す。

ステップ３：射出充填開始により第２図に示すプログラ
ムを自動でスタート。

ステップ４ニスクリユ一位置をエンコーダ１４でパルス
ｌに変換して制御装置に入力する。エンコーダからのパ
ルス間隔は例えばスクリュー前進０゜００１　ｍにつき
１個程度でよい。

ステップ５．６：エンコーダ入力パルスｌは比較器２７
により保圧切替位置りと比較され、両信号が一致すると
射出圧力は充填圧力Ｐ０から保圧１のＰ＋に切替られる
。

ステップ７．８：保圧工程入ってからはスクリュー２の
前進速度は非常に微速になるから各エンコーダパルスの
間にＣＰＵ２４のタクトパルスが何個入っているかを測
定する微小時間計測をカウンタにより実施する。

以上のカウント値の数値例を次に示す。

エンコーダパルス間隔は０．００１鶴につき１パルス、
ＣＰＵのタクトパルス周期を１μｓ、分周器２３による
分周率を１／１００とすると、保圧速度ｖ（ｍｓ／ｓ）
とエンコーダからの入力パルス間にカウントされる分周
タクトパルス数（以下「カウントパルス数ｎ」と称する
）との関係は以下に示す表１の如く保圧速度Ｖが低下す
るとその数が増大するという関係を有している。

表１ 以上のようにして微小な保圧速度Ｖを係数処理し易い大
きさのカウントパルス数ｎに変換した後に次のステップ
に移行する。

ステップ９．１０：保圧速度Ｖが保圧１速限値Ｖ。

まで減速した否かの判定を行う、実際には双方カウント
パルス数に換算して判定演算を行うことによりｖ＝Ｖ１
になったならば、保圧１から保圧２に切替る。

ステップ１１．１２：前記ステップと同様にして保圧速
度Ｖが保圧２速限値Ｖ！になったならば保圧２から保圧
３に切替る。

ステップ１３．１４：保圧３の領域に入り、ゲート部が
固化すると保圧速度を急激にＯまで減速し、カウントパ
ルス数ｎが急上昇する。

なおＲＯＭに対しては、保圧速度がそこまで低下したら
ゲートシールと考えてよいと判断するために、ゲートシ
ール時の保圧速度ｖ３が記憶させであるので、処理装置
３０により前記表１の換算と同様にしてこの保圧速度Ｖ
、に相当するカウントパルス数Ｎ、を演算したのち、こ
のパルス数ｎとＮ、とを比較し、ｎ＝Ｎ、となったなら
ばサーボモータ１０へ保圧工程終了の信号を送る。

ステップ１５：保圧をＯにし、次の工程のチャージに移
行する。

第６図は、射出充填から保圧工程に移行した直後にごく
短時間保圧１を殆ど０に落とすことにより、キャビティ
末端に伝達される樹脂圧を瞬時下げ、微細なパリをなく
した後、保圧２以降を正規の保圧工程とするものであり
、従来からよく使用される操作パターンである。この操
作パターンの場合には、保圧１とその印加時間ｔ１は従
来方法で設定、作動させ、保圧２からゲートシールまで
を本発明装置により実施するようにすればよい。

〔効果〕

零発によれば、従来、多段保圧における各区分の移行を
、時間を基準にして行うことにより、キャビティ内の樹
脂流動の状態と必ずしも一致しないファクターにより行
っていたのに対して、キャビティ内の樹脂流動を正確に
反映する保圧速度の実測による各区分の切替を行うため
、樹脂温度、金型構造等も自動的に考慮した最も合理的
な区分切替を行い、成形品の寸法精度を向上させ、かつ
オーバーパック歪のない良品を得ることができる。

また保圧減速度が急上昇するゲートシール点を実測によ
り確認して、次工程に移行するので、必要以上に保圧工
程を延ばすことがなく、成形サイクルを短縮することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すサーボモータ駆動
方式の射出装置に接続した保圧工程制御装置のブロック
図、第２図は第２の実施例を示す油圧駆動方式の射出装
置に接続した保圧工程制御装置のブロック図、第３図は
第１図及び第２図の射出機における保圧工程制御装置の
フローチャート、第４図は本発明装置の作用を説明する
保圧工程中の保圧段階と圧力、速度の変化を示す線図、
第５図は従来の射出成形における保圧工程中の圧力、速
度の変化を示す線図、第６図は本発明の他の実施方法を
示す保圧工程中の圧力、速度の変化の線図である。 ２・・・スクリュー　　１０・・・スクリュー前進用サ
ーボモータ　　１４・・・エンコーダ２０・・・制御装
置 錦４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 保圧工程中の射出部材の前進速度を実測する手段と、予
   め設定した複数個の射出部材前進速度とこの実測した射
   出部材前進速度とを比較することにより複数個の保圧区
   間の切替を自動的に行う手段と、この複数個の保圧区間
   毎に予め設定した複数個の保圧力を印加して保圧工程を
   進行させる手段と、射出部材の前進速度の減速率が一定
   値を越えた時をゲートシールと判定して保圧工程を終了
   し次の工程に移行させる手段とからなることを特徴とす
   る射出成形機の保圧工程制御装置。