JP4287360B2

JP4287360B2 - 射出成形機の型締制御方法

Info

Publication number: JP4287360B2
Application number: JP2004364807A
Authority: JP
Inventors: 健一清水
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: JP2006168229A

Description

本発明は、射出成形機の型締制御方法の改良技術に関する。

射出成形機では、金型を型締機構により目標型締圧力で型締めし、この状態の金型へ射出機構から溶融樹脂を射出し、金型を開いて成形品を取り出すところの一連の工程を繰り返す。
製造費を下げるには生産性を向上させることが有効であり、生産性を上げるにはサイクルタイムを短縮する必要がある。サイクルタイムを短縮するには型締開始から昇圧完了までの型締所要時間を短縮することも有効である。

そこで、従来から型締昇圧完了を制御する技術が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
実用新案登録第２５９９０６３号公報（図３、図４）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術の基本原理を説明する図であり、横軸は時間、縦軸は型締圧力であるグラフに、型締めの進行と共に上昇する圧力曲線が描かれている。
（ａ）において、圧力上昇を監視し、圧力がＰ１に到達した点Ａ１で、タイマーをスタートさせる。経過時間が予め定めた設定時間ΔＴ１に到達した点Ａ２で、型締シリンダへの油供給を停止する。すると、圧力が落ち着き、曲線が少し下がってから安定する。安定した点Ａ３での圧力Ｐを最高圧力と呼ぶ。

この例では最高圧力Ｐは、予め定めた許容圧力（Ｐ１±ΔＰ１）より高い。この場合には、先に設定した設定時間ΔＴ１を、より短いΔｔ２に設定し直す。
次の運転で、圧力がＰ１に到達した点Ａ１で、タイマーをスタートさせ、経過時間が修正した設定時間Δｔ２に到達した点ａ２で、型締シリンダへの油供給を停止する。すると、圧力が落ち着き、最高圧力Ｐは破線で示すように許容圧力（Ｐ１±ΔＰ１）内に収まる、というものである。

（ｂ）は最高圧力Ｐが、予め定めた許容圧力（Ｐ１±ΔＰ１）より低い場合に、先に設定した設定時間ΔＴ１を、より長いΔｔ１に設定し直す。そして、次の運転で、破線で示すように最高圧力Ｐは許容圧力（Ｐ１±ΔＰ１）内に収まるようにする。

（ａ）又は（ｂ）では、１回のトライで最高圧力を許容圧力に収めることができるような説明がなされているが、実際の運転では、そうなることが希である。
すなわち、設定時間を過大に修正すると、例えば（ａ）→（ｂ）→（ａ）→（ｂ）のごとく、なかなか最高圧力が許容圧力に収まらないことがある。
そこで、実施の運転では設定時間を微少修正する。すると、最高圧力が許容圧力に収まるまでに多数回のトライが必要となる。

したがって、特許文献１の発明を実施するには、多数回のトライを実施する必要がある。トライが多数回になると、その毎に設定時間は、Δｔ１、Δｔ２のごとく変化する。設定時間がΔｔ２のように長くなると型締工程時間が長くなり、設定時間がΔｔ１のように短くなると型締工程時間が短くなる。型締工程時間が変動すると、いわゆるサイクルタイムが変動する。サイクルタイムの変動は、製品品質の変動となって現れる。
このようにトライが多数回になると、廃棄する製品が増加すると共に製品歩留まりが悪化し、生産性が低下する。

また、（ａ）で説明したとおり、特許文献１は、最高圧力Ｐが許容圧力を超えることがあり得ることを前提としている。しかし、最高圧力が許容圧力を著しく超えると金型にダメージを与えることは周知のとおりである。最高圧力が許容圧力を著しく超えることを容認する特許文献１の技術は、金型保全の点からも好ましいことではない。

本発明は、最高圧力が許容圧力を著しく超えることを防止し、且つ型締工程時間を安定させることができる射出成形機の型締制御方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、型締圧力を検出する圧力センサを、型締シリンダ又は油圧回路に備えた射出成形機の型締制御方法において、
成型条件の一つとして設定する目標型締圧力Ｐ１を制御部に入力するとともに、この目標型締圧力Ｐ１から差し引く一定圧力Ｐ２及びこの一定圧力Ｐ２だけ昇圧させるのに必要と予想される昇圧予測時間Ｔ２を制御部に入力する準備工程と、
型締開始から前記圧力センサで型締圧力を検出し、この型締圧力が、前記目標型締圧力Ｐ１から一定圧力Ｐ２を差し引いて得られる制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達するまで監視する圧力監視工程と、
前記型締圧力が制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達した時点で計時を開始し、経過時間が前記昇圧予測時間Ｔ２に到達した時点で昇圧を完了する時間監視工程と、からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、昇圧工程の初期及び中期を圧力で制御し、昇圧工程の末期を時間で制御する。末期の時間での制御は、昇圧予測時間に基づいて実施し、この昇圧予測時間は運転毎に変化させるものではなく、実質的に一定値である。
時間制御での時間的変動が発生しないため、型締工程時間が安定する。この結果、サイクルタイムが安定し、製品品質が安定する。

また、一定圧力Ｐ２だけ昇圧させるのに必要と予想される昇圧予測時間Ｔ２を制御部に入力し、時間Ｔ２で最高圧力を制御するので、最高圧力が許容圧力を超えたとしてもその量は十分に微小であり、金型にダメージを与える心配はない。
したがって、本発明によれば、最高圧力が許容圧力を著しく超えることを防止し、且つ型締工程時間を安定させることができる射出成形機の型締制御方法を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る射出成形機の原理図であり、射出成形機１０では、型締機構の固定盤１１と可動盤１２との間に金型１３を置き、型締シリンダ１４で型締めを行う。次に、射出シリンダ１５でスクリュー１６を前進させることにより、加熱筒１７内の溶融樹脂１８を金型１３内へ射出する。

すなわち、油タンク１９に溜めた油をポンプ２１で汲み上げて高圧油にし、この高圧油を油圧パネル２２に内蔵する切換弁をオンオフさせて、型締シリンダ１４及び射出シリンダ１５を適宜作動させる。

型締シリンダ１４の駆動力を検出するために、型締シリンダ１４又は油圧回路３１に電気式圧力センサ２３及び機械式圧力計２４を備え、同様に射出シリンダ１５の駆動力を検出するために、射出シリンダ１５又は油圧回路３２に電気式圧力センサ２５及び機械式圧力計２６を備える。

射出成形機１０を円滑に制御するために、制御部２７、キーボード、タッチパネルなどの設定部２８及びディスプレイに代表される表示部２９を備え、設定部２８で操業に必要な情報を制御部２７へ入力し、操業条件や操業状態を表示部２９に表示することができるようにした。

さらに、制御部２７は圧力センサ２３から電気信号を受けながら、型締制御を実施する。この型締制御について以下に詳しく説明する。

図２は本発明の一定圧力及び昇圧予測時間を取得するための具体例を示す図であり、図１の射出成形機１０にて、設定部２８を用いて目標型締圧力Ｐ１を、制御部２７に記憶させた上で、成形を実施する。得られた成形品が要求品質をクリアし、そのときの型締昇圧曲線が図のとおりであったとする。

昇圧曲線において、一定圧力Ｐ２（目標型締圧力Ｐ１から差し引く一定圧力）を定める。Ｐ２だけ下がった横線が昇圧曲線と交わる点を点Ｂ２とする。この点Ｂ２と昇圧完了との差を求め、この差を昇圧に必要な時間、すなわち昇圧予測時間Ｔ２とする。
以上の要領で、経験的に目標型締圧力Ｐ１から差し引く、一定圧力Ｐ２並びに昇圧に必要な時間、すなわち昇圧予測時間Ｔ２を特定する。
なお、Ｐ２、Ｔ２の特定手法は、この具体例に限るものではなく、手法は任意である。

図３は制御部に対する初期設定フロー図である。ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：例えば、図２に基づいて、制御部に一定圧力Ｐ２を設定（入力）する。
ＳＴ０２：同様に、制御部に昇圧予測時間Ｔ２を設定（入力）する。
ＳＴ０１とＳＴ０２の順は逆であっても差し支えない。

次に、本発明の準備工程、圧力監視工程及び時間監視工程を順に説明する。以下のフローはＳＴ０１、０２とは分離して実施するために、第１ステップをＳＴ１１とする。また、フローエンドのＡ、Ｂは次のフローのトップに繋がるシンボルを意味する。

図４は本発明に係る準備工程のフロー図である。
ＳＴ１１：操業に当たって、成形条件の１つである目標型締圧力Ｐ１を設定（入力）する。
ＳＴ１２：操業に当たって、初期設定した一定圧力Ｐ２を修正する必要があるかもしれない。そこで、一定圧力Ｐ２を修正するか否かを確認する。
ＳＴ１３：修正する必要があれば、修正Ｐ２を設定する。これで、制御部における一定圧力Ｐ２は修正Ｐ２に書き直される。

ＳＴ１４：操業に当たって、初期設定した昇圧予測時間Ｔ２を修正する必要があるかもしれない。そこで、昇圧予測時間Ｔ２を修正するか否かを確認する。
ＳＴ１５：修正する必要があれば、修正Ｔ２を設定する。これで、制御部における昇圧予測時間Ｔ２は修正Ｔ２に書き直される。
これで準備工程を終了し、次のフローに続く。

図５は本発明に係る圧力監視工程のフロー図である。
ＳＴ１６；昇圧を開始する。
ＳＴ１７：図１の圧力センサ２３で型締圧力Ｐａｃｔを計測し、制御部へ圧力情報を送る。
ＳＴ１８：制御部は、型締圧力Ｐａｃｔが、制御切換圧力（Ｐ２−Ｐ１）に到達したか否かを調べる。
ＹＥＳ（到達した）なら、圧力監視工程を終了する。

図６は本発明に係る時間監視工程のフロー図である。
ＳＴ１９：ＳＴ１８でＹＥＳになったら、タイマーをスタートさせる。すなわち、計時を開始する。
ＳＴ２０：制御部は、経過時間Ｔａｃｔが、昇圧予測時間Ｔ２に到達したか否かを調べる。
ＳＴ２１；ＳＴ２０でＹＥＳになったら、昇圧を完了し、切換弁を切換え、ポンプをアンロード状態に切換えることができるようにする。

以上のフローに基づく昇圧曲線を次に示す。
図７は本発明に係る昇圧曲線の図であり、横軸は時間、縦軸は型締圧力を示す。
（ａ）において、昇圧を開始すると、曲線は急増する。曲線が延びて、制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達するまで、圧力監視を行う。曲線が制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達した時点で（ｂ）に移る。

（ｂ）では、圧力監視を行わないで、時間監視を行う。すなわち、制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達した時点で計時を開始し、昇圧予測時間Ｔ２が経過したときに昇圧を完了（型締シリンダへの油の供給を停止）する。

最高圧力は、曲線Ｂ３のように目標型締圧力Ｐ１より高めになることや、曲線Ｂ４のように目標型締圧力Ｐ１より低めになることはあり得る。しかし、経験を積み、一定圧Ｐ２及び昇圧予想時間Ｔ２を適正に選択すれば、曲線Ｂ３又はＢ４を目標型締圧力Ｐ１に一致させることは容易である。

（ａ）のように、昇圧工程の初期及び中期を圧力で制御し、昇圧工程の末期を時間で制御する。（ｂ）のように、昇圧工程の末期の時間での制御は、昇圧予測時間に基づいて実施し、この昇圧予測時間は運転毎に変化させるものではなく、実質的に一定値とする。
時間制御での時間的変動が発生しないため、型締工程時間が安定する。この結果、サイクルタイムが安定し、製品品質が安定する。

尚、制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）は、目標型締圧力Ｐ１×（０．９５〜０．９８）の形態で決めても良い。この形態では、一定圧力Ｐ２の代わりに（０．９５〜０．９８）の範囲から選択した比を入力する。

本発明は射出成形機の型締制御方法に好適である。

本発明に係る射出成形機の原理図である。本発明の一定圧力及び昇圧予測時間を取得するための具体例を示す図である。制御部に対する初期設定フロー図である。本発明に係る準備工程のフロー図である。本発明に係る圧力監視工程のフロー図である。本発明に係る時間監視工程のフロー図である。本発明に係る昇圧曲線の図である。従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…射出成形機、１４…型締シリンダ、２３…圧力センサとしての電気式圧力センサ、２７…制御部、２８…設定部、２９…表示部。

Claims

型締圧力を検出する圧力センサを、型締シリンダ又は油圧回路に備えた射出成形機の型締制御方法において、
成型条件の一つとして設定する目標型締圧力Ｐ１を制御部に入力するとともに、この目標型締圧力Ｐ１から差し引く一定圧力Ｐ２及びこの一定圧力Ｐ２だけ昇圧させるのに必要と予想される昇圧予測時間Ｔ２を制御部に入力する準備工程と、
型締開始から前記圧力センサで型締圧力を検出し、この型締圧力が、前記目標型締圧力Ｐ１から一定圧力Ｐ２を差し引いて得られる制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達するまで監視する圧力監視工程と、
前記型締圧力が制御切換圧力（Ｐ１−Ｐ２）に到達した時点で計時を開始し、経過時間が前記昇圧予測時間Ｔ２に到達した時点で昇圧を完了する時間監視工程と、からなることを特徴とする射出成形機の型締制御方法。