(57)【要約】【課題】射出成形における成形安定性の向上を図ることができるようにして製品重量・寸法にばらつきの少ない制御方法を提供する。【解決手段】成形条件出しに際し、はじめの成形サイクルで成形品が良品でかつ射出圧力がピーク圧を呈するような成形を行う。コントローラはその時の射出圧力上昇中の偏曲点が表れる時点のスクリュ位置Ｓｐを算出すると共に、少なくとも偏曲点以降の射出圧力の積分値Ｐｉを算出する。次の成形サイクルでは、算出された前記積分値Ｐｉを利用して射出圧力の前記ピーク圧をなだらかにするように射出圧力を制御する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュ位置を検出するための検出器と、射出圧力を検出するための圧力検出器とを少なくとも備え、前記各検出器からの検出信号を用いて制御動作を実行するコントローラを備えた射出成形機の制御方法において、
射出成形機の成形条件出しに際し、はじめの成形サイクルで成形品が良品でかつ射出圧力がピーク圧を呈するような成形を行い、前記コントローラはその時の射出圧力上昇中の偏曲点が表れる時点のスクリュ位置Ｓｐを算出すると共に、少なくとも前記偏曲点以降の射出圧力の積分値Ｐｉを算出し、
次の成形サイクルでは、算出された前記積分値Ｐｉを利用して射出圧力の前記ピーク圧をなだらかにするように射出圧力を制御することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機の制御方法において、前記次の成形サイクルでは、前記偏曲点が表れた時のスクリュ位置Ｓｐとほぼ同一の位置にＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１が来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。
【請求項３】
請求項２に記載の射出成形機の制御方法において、前記次の成形サイクルでは、少なくとも前記Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１以降の射出圧力の積分値Ｐｉ１を前記積分値Ｐｉとほぼ等しくなるように射出圧力を制御することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の射出成形機の制御方法において、前記次の成形サイクル以降の成形サイクルでは、Ｖ−Ｐ切換え位置を変更する充填量設定を設けたことを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の射出成形機の制御方法において、前記コントローラは、前記Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１と、計量完了位置と、充填量設定とにより新しいＶ−Ｐ切換え位置を自動的に算出することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照して、サーボモータ駆動による射出装置を備えた電動射出成形機について説明する。図３において、射出用のサーボモータ１１の回転はボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前後進するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前後進運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュ２０に伝えられる。スクリュ２０は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。スクリュ２０の後部に対応する加熱シリンダ２１には、樹脂供給用のホッパ２２が設けられている。射出軸１９には、ベルトやプーリ等の連結部材２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用のサーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることにより、スクリュ２０が回転する。
【０００３】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退することにより、スクリュ２０の前方、すなわち加熱シリンダ２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。充填工程においては、スクリュ２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力がロードセル１８により反力として検出される。つまり、スクリュ先端部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセルアンプ２５により増幅されてコントローラ２６に入力される。
【０００４】
プレッシャプレート１４には、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は増幅器２８により増幅されてコントローラ２６に入力される。コントローラ２６は、入力装置３５を通してオペレータによりあらかじめ設定された設定値に応じて前に述べた複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をサーボアンプ２９、３０に出力する。サーボアンプ２９ではサーボモータ１１の駆動電流を制御してサーボモータ１１の出力トルクを制御する。サーボアンプ３０ではサーボモータ２４の駆動電流を制御してサーボモータ２４の回転数を制御する。サーボモータ１１、２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。
【０００５】
なお、図３の構成はあくまでも概略を説明するための便宜上のものであり、射出成形機の一例にすぎない（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図４は、油圧式の射出装置の一例を示す。油圧式の射出装置においては、スクリュ駆動用シリンダ４１で射出軸４２を駆動する。つまり、シリンダ駆動用サーボ弁４３によりスクリュ駆動用シリンダ４１への作動油の流入、流出を制御することにより射出軸４２を軸方向に駆動する。シリンダ駆動用サーボ弁４３はスクリュ駆動用シリンダ４１と油圧源４４、作動油タンク４４との間の油圧経路を切り換えるものである。油圧配管には射出圧検出器４６、４７が設けられ、射出軸４２には位置検出器４８がスクリュ位置検出器として設けられる。射出圧検出器４６、４７は、図３で説明したロードセル１８に対応する。この射出装置の場合も、図示しないコントローラが射出圧検出器４６、４７、位置検出器４８の検出信号を受けてシリンダ駆動用サーボ弁４３を制御することで射出工程での速度制御、保圧工程での圧力制御を実行する（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
なお、図３、図４のいずれにおいても、図示していないが、コントローラには、様々な検出結果や操作画面を表示するためのディスプレイが接続される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２６０１９２号公報（図２、図３、第３頁、第４頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出成形において金型内への樹脂充填工程は、スクリュを前進させてリザーバ内に滞留している溶融樹脂を充填し、保持圧力を与えることによって行われている。充填前のリザーバ内の溶融樹脂の密度、温度等が均一と仮定しても、金型温度、外気温度等によって、スクリュの速度、射出圧力が各ショット間で変動し、その結果、製品重量・寸法も変動してしまう。
【００１０】
成形開始に際しての成形条件出しの過程では、充填中の射出圧力の挙動を考えるとピーク圧が発生するような条件は容易に与えることができるが、ピーク圧が発生する条件では、成形の安定性に欠ける。そこで、安定性を重視する場合は、射出ピーク圧の発生を抑えるような成形条件にする必要がある。
【００１１】
しかし、成形条件出しにおいて射出ピーク圧を抑え、かつ良品となる条件（スクリュ速度や保持圧力等）を見い出だすのは、非常に煩雑な作業となる。
【００１２】
そこで、本発明の課題は、射出成形における成形安定性の向上を図ることができるようにして製品重量・寸法にばらつきの少ない制御方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の課題は、成形条件出しの簡素化を図ることができるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スクリュ位置を検出するための検出器と、射出圧力を検出するための圧力検出器とを少なくとも備え、前記各検出器からの検出信号を用いて制御動作を実行するコントローラを備えた射出成形機の制御方法において、射出成形機の成形条件出しに際し、はじめの成形サイクルで成形品が良品でかつ射出圧力がピーク圧を呈するような成形を行い、前記コントローラはその時の射出圧力上昇中の偏曲点が表れる時点のスクリュ位置Ｓｐを算出すると共に、少なくとも前記偏曲点以降の射出圧力の積分値Ｐｉを算出し、次の成形サイクルでは、算出された前記積分値Ｐｉを利用して射出圧力の前記ピーク圧をなだらかにするように射出圧力を制御することを特徴とする。
【００１５】
本制御方法においては、前記次の成形サイクルでは、前記偏曲点が表れた時のスクリュ位置Ｓｐとほぼ同一の位置にＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１が来るように制御する。
【００１６】
本制御方法においては特に、前記次の成形サイクルでは、少なくとも前記Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１以降の射出圧力の積分値Ｐｉ１を前記積分値Ｐｉとほぼ等しくなるように射出圧力が制御される。
【００１７】
本制御方法においてはまた、前記次の成形サイクル以降の成形サイクルでは、Ｖ−Ｐ切換え位置を変更する充填量設定を設けても良い。
【００１８】
本制御方法においては更に、前記コントローラは、前記Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１と、計量完了位置と、充填量設定とにより新しいＶ−Ｐ切換え位置を自動的に算出することが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１、図２を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、図３で説明した電動式射出成形機は勿論のこと、図４で説明した油圧式射出成形機にも適用可能である。つまり、射出成形機の構成そのものは、図３あるいは図４の射出成形機と同じであり、コントローラによる制御形態が異なる。
【００２０】
以下に、その制御形態について説明する。
【００２１】
図１に充填中のスクリュ位置（図ａ）、スクリュ速度（図ｂ）、射出圧力（図ｃ）の挙動の一例を示す。金型のキャビティへの充填末期には、キャビティ内での樹脂の流動先端（フローフロント）がキャビティ末端に到達した時に流動から保持の工程に移行するため、射出圧のプロファイルにおいて偏曲点が発生し、圧力上昇の傾きが大きくなる。
【００２２】
もう少し詳しく述べれば、射出開始時には射出圧力が急激に上昇するが、樹脂がキャビティ内に流入すると射出圧力が滑らかになる。その後、樹脂がキャビティ内に完全充填されると射出圧力がまた急激に上昇する。そこで、前記偏曲点というのは、射出圧力が前記滑らかなところから急激に上昇しようとするところをいう。
【００２３】
射出圧力が上昇しすぎると、バリが発生してしまう。そのため、射出工程制御において速度制御から圧力制御に切換え（Ｖ−Ｐ切換え）、かつ射出圧力を下げる。つまり、このとき射出圧力はピーク圧を持つ。このピーク圧の絶対値が大きいと過充填となり、バリが発生してしまう。ピーク圧の発生は無制御状態を意味し、各ショット間ではピーク圧の値やその発生時間等にばらつきが発生する。
【００２４】
上記のようなピーク圧を発生させずに同じ成形品を得るためには、スクリュ前後進の制御において、速度制御から圧力制御に切り換える点（Ｖ−Ｐ切換え）を変更する、あるいはスクリュ速度を変更する、または射出圧力を変更する等の方法により、図２のような挙動になってピーク圧が抑えられ、安定した成形品が得られる。
【００２５】
図２に充填中のスクリュ位置（図ａ）、スクリュ速度（図ｂ）、射出圧力（図ｃ）の挙動の他の例を示す。
【００２６】
しかし、上記のような成形条件の変更作業は、作業者の経験が必要であるのと、設定作業が非常に煩雑である。
【００２７】
そこで、本形態では以下の手順で安定した成形を実現できる成形条件出しを行う。
【００２８】
１．オペレータは、成形品が良品で、かつ図１（ｃ）のように射出圧力にピークが表れる成形条件で一度成形を行う。コントローラは、その時の射出圧力のプロファイルを内蔵のメモリに記憶し、射出圧力上昇過程の圧力の偏曲点が表れた時のスクリュ位置Ｓｐ、射出圧力の積分値Ｐｉを算出する。なお、偏曲点は、コントローラにおいて射出圧力の微分値の変化を監視することで検出することができ、その時のスクリュ位置Ｓｐが記憶される。また、積分値Ｐｉは、コントローラにおいて射出圧力のプロファイルに対して射出開始から保圧完了までの積分を行うことで得られる。そして、射出圧力の積分値は以後のサイクル中常に算出される。そして、Ｖ−Ｐ切換え位置は前記偏曲点より後で射出圧力が最高点の近傍に位置する。
【００２９】
２．コントローラは、次の成形サイクルにおいて、前記偏曲点が表れた時のスクリュ位置Ｓｐとほぼ同一の位置にＶ−Ｐ切換え位置が来るように制御する。その際、射出開始位置からＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１までの間は、スクリュの位置を監視して制御する。
【００３０】
そして、スクリュが前記Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１に到達すると速度制御から圧力制御に変更されると共に、前記積分値Ｐｉに今回の積分値Ｐｉ１がほぼ同値になるように保圧圧力を制御する。その際、Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１から保圧完了するまでの時間を、上記１での成形サイクル時間と今回の成形サイクル時間とほぼ同一になるように制御しても良いし、射出開始から保圧完了までの時間を、ほぼ同一になるように制御しても良い。また、それらの時間を設定変更できるような保圧時間変更設定を設けるようにしても良い。
【００３１】
３．上記成形で成形品の良品判別の結果、射出圧力の挙動をチェックして、更に、射出圧力の挙動を滑らかにしたい場合は、次の作業を行う。
【００３２】
オペレータは、入力装置によりディスプレイにおける操作画面上でピーク圧カットのモードを「入」とし、充填量設定（％）を入力し、次サイクルを開始する。ここで、充填量設定（％）というのは、Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１でのスクリュ位置を１００（％）と想定して設定値が入力される。例えば、次の成形サイクルでのＶ−Ｐ切換え位置をＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１より早く切り換えたい場合には、充填量設定（％）を９８（％）と設定する。そして、コントローラは、Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１と、計量完了位置（計測されたスクリュ位置）と、充填量設定（％）とにより新しいＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ２を自動的に算出し、算出された新しいＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ２で保圧に切り換える。これは、Ｖ−Ｐ切換え位置Ｓｐ１より新しいＶ−Ｐ切換え位置Ｓｐ２の方が早く切り換えることを意味する。
【００３３】
なお、Ｖ−Ｐ切換え位置を自動的に算出する際、前記計量完了位置を使用する理由として、スクリュの計量完了位置がずれている場合に、そのずれを補正するために使用する。
【００３４】
４．上記成形で成形品の良品判別の結果、射出圧力の挙動をチェックして、更に、射出圧力の挙動を滑らかにしたい場合は、上記充填量設定（％）を変更して成形を行う。
【００３５】
５．射出圧力の挙動が滑らかで良品の成形品が成形できるようになれば、それらの各種設定値に基づいて実成形を行う。
【００３６】
なお、コントローラは、積分値Ｐｉとそれ以後の積分値とがほぼ同値になるように制御するために、保圧設定値を自動的に修正する。通常、保圧時間を同一になるように制御すると共に射出圧力の挙動を滑らかにする場合は、保圧圧力の設定値が高くなる。
【００３７】
上記の説明では、積分値の算出は、射出開始から保圧完了までの間としているが、図１（ｃ）、図２（ｃ）から明らかなように、偏曲点までの射出圧力波形にはあまり変わりは無いことを考慮すれば、偏曲点から保圧完了までの間で行うようにしても良い。また、射出開始から保圧完了までの時間はすべての成形サイクルで一定であるのが好ましい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による制御方法では、射出圧力のピーク圧を無くすようにしたことにより、射出成形における成形安定性の向上を図ることができ、製品重量・寸法のばらつきを小さくすることができる。また、そのための作業は、成形条件出しにおいてショット毎にディスプレイに表示された射出圧力のプロファイル画面を見ながらピーク圧部分をなだらかにするように充填量設定（％）を入力するだけで良いので、成形条件出しの簡素化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御方法において成形条件出しに際して最初のショットで得られるスクリュ位置とスクリュ速度と射出圧力のプロファイルの一例を示した図である。
【図２】本発明による制御方法により成形条件出しの終了工程に近いショットで得られるスクリュ位置とスクリュ速度と射出圧力のプロファイルの一例を示した図である。
【図３】電動式射出成形機の概略構成を射出装置側を中心に示した図である。
【図４】油圧式射出成形機における射出装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１１　　射出用のサーボモータ
１２　　ボールネジ
１３　　ナット
１４　　プレッシャプレート
１５、１６　　ガイドバー
１７　　ベアリング
１８　　ロードセル
１９、４２　　射出軸
２０　　スクリュ
２１　　加熱シリンダ
２２　　ホッパ
２３　　連結部材
２４　　スクリュ回転用のサーボモータ
２６　　コントローラ
２７、４８　　位置検出器
３５　　入力装置
４１　　スクリュ駆動用シリンダ
４３　　シリンダ駆動用サーボ弁
４４　　油圧源
４５　　作動油タンク
４６、４７　　射出圧検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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