(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、
スクリュが前記減速開始位置から、予め設定された保圧開始位置に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第一の目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、
スクリュが前記保圧開始位置に到達した後は、金型内の前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第二の目標圧力で維持されるように、スクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御すること、
を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制御方法。
【請求項２】
射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、
スクリュが前記減速開始位置から、予め設定された保圧開始位置に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、
スクリュが前記保圧開始位置に到達した後は、金型内の前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定されたパターンで経過時間に対して変化するように、プログラム制御方式に基づきスクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御すること、
を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制御方法。
【請求項３】
射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、
スクリュが前記減速開始位置に到達した後、スクリュの前進開始からの経過時間が予め設定された保圧開始時間に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第一の目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、
前記保圧開始時間に到達した後は、金型内の前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第二の目標圧力で維持されるように、スクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御すること、
を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制御方法。
【請求項４】
射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、
スクリュが前記減速開始位置に到達した後、スクリュの前進開始からの経過時間が予め設定された保圧開始時間に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、
前記保圧開始時間に到達した後は、金型内の前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定されたパターンで経過時間に対して変化するように、プログラム制御方式に基づきスクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御すること、
を特徴とする射出成形機におけるスクリュ前進速度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際のスクリュの前進動作の制御方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際、従来、次のような制御方法が用いられていた。
【０００３】
即ち、スクリュが、予め設定された制御モード切り替え位置（以下、「減速開始位置」と呼ぶ）に到達するまでは、予め設定された速度パターンに従って、スクリュの前進速度を制御する。スクリュが上記の減速開始位置に到達した後は、スクリュの前進速度を徐々に減速させながら、スクリュを駆動する油圧シリンダ（射出シリンダ）内の圧力が予め設定された目標圧力（金型内の圧力の目標値に対応して設定される）に到達するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御する。次いで、スクリュが予め設定された位置（「保圧開始位置」と呼ばれる）に到達した後は（あるいは、スクリュの前進開始からの経過時間が予め設定された時間（「保圧開始時間」と呼ばれる）に到達した後は）、油圧シリンダ内の圧力が上記の目標圧力で維持されるように、その圧力をフィードバック制御する。
【０００４】
なお、スクリュが上記の保圧開始位置に到達するまで（あるいは、スクリュの前進開始からの経過時間が上記の保圧開始時間に到達するまで）の工程は、「充填工程」と呼ばれ、保圧開始位置（または、保圧開始時間）に到達した後の工程は、「保圧工程」と呼ばれている。
【０００５】
しかし、上記のような制御方法を使用した場合、前記保圧工程において金型内での溶融樹脂の流れに伴う圧損の影響で、射出シリンダ内の圧力が金型のキャビティ内の圧力と必ずしも一致しないので、金型のキャビティ内の圧力を正確に制御することができない。その結果、製品の品質または歩留りに限界があった。
【０００６】
これに対して、例えば、特許公報第２７５６０７７号には、保圧工程において、金型のキャビティ内の圧力を検知し、その圧力が予め設定された基準値となるようにスクリュの前進速度をフィードバック制御によって操作することが開示されている。但し、この制御方法では、キャビティ内の圧力を一箇所のみで検出している。このため、キャビティ内の圧力検出点以外の箇所で、異常な過大圧力が発生した場合に、その周囲で成形不良が発生することがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、射出成形機における上記のような従来のスクリュ前進速度の制御方法の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、金型内での過大な圧力の発生を防止することによって、製品の品質及び歩留りを向上させることができるスクリュ前進速度の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、射出成形機において、射出バレル内に貯えられた溶融樹脂をスクリュを前進させて金型内に送り込む際、スクリュが予め設定された減速開始位置に到達するまでは、予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御し、スクリュが前記減速開始位置に到達した後は、金型内の圧力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御するスクリュ前進速度の制御方法において、
スクリュが前記減速開始位置から、予め設定された保圧開始位置に到達するまでは、金型内の複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第一の目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度を第一のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御し、
スクリュが前記保圧開始位置に到達した後は、金型内の前記複数箇所で圧力を検出し、検出された圧力の内の最大値が予め設定された第二の目標圧力で維持されるように、スクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御すること、
を特徴とする。
【０００９】
本発明のスクリュ前進速度の制御方法によれば、スクリュが前記減速開始位置に到達した以降、金型内の複数箇所の圧力を検出し、それらの圧力の内の最大値が前記目標圧力に一致するようにスクリュ前進速度を制御するので、金型内での過大な圧力の発生を防止することができる。
【００１０】
また、スクリュの前進速度を制御する際、フィードバックループ内のＰＩＤ演算式の中の各係数を、前記保圧開始位置に到達した前後で切り換えることによって、金型内の圧力を滑らかな曲線で変化させることができる。
【００１１】
好ましくは、スクリュが前記保圧開始位置に到達した後は、金型内の前記複数箇所で検出された圧力の内の最大値が予め設定されたパターンで経過時間に対して変化するように、プログラム制御方式に基づきスクリュの前進速度を第二のＰＩＤ演算係数を用いてフィードバック制御する。
【００１２】
なお、上記の制御方法の変形として、スクリュの前進開始からの経過時間が予め設定された時間（保圧開始時間と呼ばれる）に到達した時に、保圧工程を開始することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法が適用される射出成形機の主要部の断面図を示す。
【００１４】
金型１は、固定型２及び移動型３から構成される。固定型２と移動型３の間には、溶融樹脂が充填されるキャビティ４が形成されている。固定型２の背面には、溶融樹脂導入用のゲート５が設けられている。射出バレル７の先端は、固定型２の背面でゲート５に接続されている。射出バレル７の内部には、スクリュ８が収容されている。射出バレル７の内部に樹脂を導入して溶融した後、スクリュ８を前進させて、溶融樹脂９をキャビティ４内に充填する。
【００１５】
キャビティ４の型面の複数箇所には、キャビティ４内の溶融樹脂９の圧力分布を測定するため、それぞれ圧力検出器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が埋め込まれている。射出シリンダ１０の近傍には、シリンダ内の油圧圧力を測定するための射出シリンダ油圧圧力検出器Ｐ０が配置されている。
【００１６】
図２に、本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法の一例を示す。
【００１７】
この図において、横軸は、右端からＬＳ４までがスクリュ８の位置を表し、ＬＳ４から左端までが時間を表している。上段側に表示されたデータは、金型のキャビティ４内の圧力であり、下段側に表示されたデータは、スクリュ８の前進速度である。金型１のキャビティ４内へ溶融樹脂を射出する動作は、横軸の右端から左に向かって進行する。
【００１８】
先ず、充填工程では、射出動作の開始から、スクリュが減速開始位置ＬＳ４Ｂに到達するまで、予め設定された速度パターンに従ってスクリュの前進速度を制御する。この例では、スクリュの前進速度を二段階（Ｖｉ１、Ｖｉ２）で切り替えている。
【００１９】
次に、スクリュが減速開始位置ＬＳ４Ｂに到達したところで、減速工程に移る。減速工程では、図３に示すように、金型のキャビティ内の複数箇所に配置された圧力検出器Ｐ１〜Ｐ３によって検出された各圧力を監視し、それらの内の最大値を制御変数としスクリュの前進速度を操作変数として、この最大値が予め設定された目標圧力に到達するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御する。
【００２０】
ここで、充填工程から減速工程へ移行する際、フィードバック制御ループ内のＰＩＤ演算式の中の積分項の初期値を非零の適切な値に設定することによって、スクリュの前進速度を徐々に減速させることができる。この例では、ＰＩＤ演算の結果得られる指令速度が移行時点での速度（Ｖｉ２）に一致するように、上記積分項の初期値を金型のキャビティ内の圧力の実測値を用いて逆算し、そのようにして求められた初期値をＰＩＤ演算式の中に自動的に設定している。
【００２１】
次に、スクリュが保圧開始位置ＬＳ４に到達したところで、保圧工程に移る。保圧工程では、金型のキャビティ内の複数箇所に配置された圧力検出器Ｐ１〜Ｐ３によって検出された各圧力を監視し、それらの内の最大値を制御変数としスクリュの前進速度を操作変数として、この最大値の圧力が予め設定された目標圧力に一致するように、スクリュの前進速度をフィードバック制御する。
【００２２】
なお、この例では、図２に示すように、保圧工程における目標圧力を時間の関数とし、プログラム制御方式に基づき、スクリュが保圧開始位置ＬＳ４に到達した時点からの経過時間に従ってステップ状に多段階で切り替えている。
【００２３】
更に、減速工程から保圧工程へ移行する際、フィードバック制御ループ内のＰＩＤ演算式の中の各係数を、減速工程中とは異なる値に切り換える。
【００２４】
スクリュが保圧開始位置ＬＳ４に到達した時点から、予め設定された保圧時間Ｔｏｕｔが経過したところで、保圧工程を終了させる。
【００２５】
なお、各段階の目標圧力の値、その切り替えのタイミング、及びＰＩＤ演算式の中の各係数の値は、予め試験成形を実施し、その結果に基づいて決定される。
【００２６】
図４に、本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法の他の例を示す。この図において、第一の横軸は、射出動作の開始からの経過時間を表わし、その下側の第二の横軸はスクリュ８の位置を表す。この例は、先の例に示した制御方法の変形版であって、減速工程から保圧工程への移行のポイントを、スクリュの位置を用いて設定する代わりに、スクリュの前進開始からの経過時間を用いて設定している。即ち、スクリュが前進を開始した時から、予め設定された時間（保圧開始時間：ＴＲ２）が経過した時に、保圧工程が開始される。その以外の制御内容については、先の例と共通である。
【００２７】
なお、本発明は、電動射出成形機においても好適に適用される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のスクリュ前進速度の制御方法によれば、金型内での過大な圧力の発生が防止されるので、製品の品質及び歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法が使用される射出成形機の主要部の断面図。
【図２】本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法の一例を示す図。
【図３】本発明に基づく保圧工程におけるフィードバック制御系の概略構成を示す図。
【図４】本発明に基づくスクリュ前進速度の制御方法の他の例を示す図。
【符号の説明】
１・・・金型、
２・・・固定型、
３・・・移動型、
４・・・キャビティ、
５・・・ゲート、
７・・・射出バレル、
８・・・スクリュ、
９・・・溶融樹脂、
Ｐ１〜Ｐ３・・・キャビティ内の圧力検出器、
Ｐ０・・・射出シリンダ油圧圧力検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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