JPH0753404B2 - 射出成形における保圧制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形における保圧
の制御方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形は、季節変化、朝夕の気温変化
など、種々の温度変化がある中で行われる。これらの温
度変化は、主に金型温度や金型に入ってくる成形材料で
ある溶融樹脂の温度変化となって現れ、これに伴って、
型内に充填され、冷却固化し、取り出されるまでの樹脂
の熱履歴が変化する。型内の樹脂の熱履歴の変化は、樹
脂の粘性および密度を変化させ、その結果、例えば型内
の樹脂圧力変化を生ずる。このため、成形品の重量や寸
法に変動が生じ、成形品の品質の再現性が損なわれる。

【０００３】従来、このような温度変化による問題を解
決するものとして、型内に圧力センサを取り付け、成形
品の肉厚、有効熱拡散率などから型内の樹脂温度を計算
し、成形材料（樹脂）の圧力（Ｐ）、比容積（Ｖ）およ
び温度（Ｔ）の関係を示す基礎物性データであるＰＶＴ
特性データに基づいて、温度変化に拘らず、成形品の比
容積が目標値と一致するように制御するものが知られて
いる（特開昭６３−３９２６号公報、特開昭６３−３９
２７号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
いずれにおいても、型内に樹脂圧力センサを取り付ける
必要があり、経済的でなく、しかも、この圧力センサの
調整や取付に手間がかかる。

【０００５】また、従来のように、型内の樹脂圧力を計
測して該型内の樹脂圧力計測値が、所定の設定値と一致
するように機械の保圧力を制御する方式、すなわち、型
内樹脂圧力のフィードバック制御方式では、制御によっ
て得られる品質への効果が制限される場合がある。なぜ
ならば、型内に充填された溶融樹脂は、金型壁面から急
速に熱を奪われて冷却されるため、該溶融樹脂の流動性
は急速に低下し、固化する。この時点では、いくら保圧
力を変化させても、型内の樹脂圧力は変化しないためで
ある。これに加えて、型内の樹脂圧力を計測してフィー
ドバック制御する方式では、所定の応答性を確保するた
め、油圧サーボ弁および油圧サーボ弁用アンプなどが必
要である。これらは通常高価であり、経済性に支障をき
たす場合がでてくる。

【０００６】さらに、従来の型内の樹脂温度の計算式
は、近似式であるため、計算精度が悪く、この結果、成
形品品質を高精度で制御できない。また、型内の樹脂温
度を計算する上で、成形品の肉厚、有効熱拡散率などの
付加的なデータを必要とするため、これらのデータを収
集する手間がかかるという問題点がある。

【０００７】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、型内に圧力センサを取り
付ける必要がなく、型内の樹脂圧力を計測してフィード
バック制御する必要がなく、油圧サーボ弁およびサーボ
弁アンプを必要とせず、また、成形品の肉厚、有効熱拡
散率などの付加的なデータを必要とせず、通常の安価な
油圧電磁流量制御弁や電磁圧力制御弁、電磁比例弁など
を用いて成形品品質を高精度で制御できる保圧制御方法
およびその装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の保圧制御方法は、射出成形機のシリンダ内
内の溶融樹脂をスクリュの前進により順次加熱シリンダ
内リザーバ，ノズル樹脂流路，スプール部，ランナー
部，ゲート部を介して金型のキャビティ部に注入する充
填段階と、前記溶融樹脂を前記キャビティ部に充填した
後、該溶融樹脂が前記キャビティ部内で冷却固化される
につれて収縮するのを補うため、前記スクリュを押圧し
て前記溶融樹脂を補充する保圧段階とを有する射出成形
において、前記充填段階における金型温度の計測値およ
び樹脂流路である前記加熱シリンダ内リザーバ，ノズル
樹脂流路，スプール部，ランナー部，ゲート部またはキ
ャビティ部のうちのいずれか１ケ所内の前記充填段階に
おける樹脂温度の計測値に基づいて、前記充填段階の終
了時刻を起点（時刻０）とする保圧段階における任意の
時刻の型内樹脂温度を推定し、次に、目標とする製品重
量を達成するのに必要な型内樹脂圧力を前記推定した型
内樹脂温度から求め、前記型内樹脂圧力を達成するのに
必要な保圧力設定値を算出し、前記保圧段階で、前記保
圧力設定値に基づいて保圧を制御することを特徴とする
ものである。

【０００９】本発明の保圧制御方法では、保圧段階にお
ける型内樹脂温度を、 Ｔ( ｔ）＝Ｔｓ（ｔ）＋｛Ｔｒｓ−Ｔｓ（ｔ）｝（Ｔｗ
−Ｔｗｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ）＋｛Ｔｓ（ｔ）−Ｔｗ
ｓ｝（Ｔｒ−Ｔｒｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ） ただし、Ｔ（ｔ）：任意の成形ショットにおける保圧段階の型内
樹脂温度（ただし、Ｔｗ，Ｔｒの計測値に対応するショ
ットである。） Ｔｗ：充填段階における金型温度の計測値 Ｔｗｓ：良品が成形されたときのショットにおける充填
段階の金型温度の計測値 Ｔｒ：樹脂流路である加熱シリンダ内リザーバ，ノズル
樹脂流路，スプール部，ランナー部，ゲート部またはキ
ャビティ部のうちのいずれか１ケ所内の充填段階におけ
る樹脂温度の計測値 Ｔｒｓ：良品が成形されたときのショットにおける充填
段階の前記樹脂流路のうちのいずれか１カ所内の樹脂温
度の計測値 Ｔｓ（ｔ）：良品が成形されたときのショットにおける
保圧段階の型内樹脂温度 ｔ：保圧段階開始時（充填段階の終了時）を起点（時刻
０）とする時刻として推定することが可能である。この
式は、近似誤差を含まない計算式であり、伝熱工学的手
法により導いたものである。

【００１０】そして、本発明の保圧制御方法では、良品
が成形されたときのショットにおける型内樹脂温度Ｔｓ
が流動停止温度Ｔｇに達する固定された時刻ｔｇを保圧
段階において型内樹脂温度を評価する時刻として用い、
各ショットにおける該時刻ｔｇの型内樹脂温度Ｔ（ｔ
ｇ）を推定するものである。

【００１１】ただし、保圧段階における時刻ｔｇは変数
としてその存在を仮定するだけであり、これを数値とし
て求めることは必要としない。一般に保圧段階における
型内樹脂温度Ｔｓ（ｔ）は、充填段階における前記樹脂
流路のうちのいずれか１カ所内の樹脂温度Ｔｒｓを上限
として、金型温度Ｔｗｓまで低下していくことは経験的
に明らかである。また、樹脂材料によって定まる流動停
止温度Ｔｇは、前記Ｔｒｓよりも小さくＴｗｓよりも大
きいのが一般的である。したがって、次式を満たすｔｇ
は常に存在すると仮定してよい。

【００１２】Ｔｓ（ｔｇ）＝Ｔｇ 一方、前記ｔｇの存在を仮定できるのであれば、各成形
ショットにおける保圧段階の前記時刻ｔｇの型内樹脂温
度は次式で与えられる。

【００１３】Ｔ（ｔｇ）＝Ｔｇ ＋（Ｔｒｓ−Ｔｇ）・
（Ｔｗ−Ｔｗｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ） ＋（Ｔｇ−Ｔｗ
ｓ）・（Ｔｒ−Ｔｒｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ） ここで、Ｔｇは数値として与えられる温度であり、右辺
のその他のものは充填段階における計測値として与えら
れるものである。したがって、Ｔ（ｔｇ）を求めるの
に、数値としてのｔｇは用いられておらず、必要としな
い。

【００１４】さらに、本発明の保圧制御方法は、保圧段
階における型内樹脂圧力および型内樹脂温度が型内樹脂
比容積の関数形として表されるものであるとすることが
可能である。

【００１５】また、本発明の保圧制御装置は、射出成形
機の保圧制御装置において、金型の温度を検出する金型
温度センサと、樹脂流路である加熱シリンダ内リザー
バ，ノズル樹脂流路，スプール部，ランナー部，ゲート
部またはキャビティ部のうちのいずれか１ケ所内の充填
段階における溶融樹脂の温度を検出する樹脂温度センサ
と、前記金型温度センサおよび前記樹脂温度センサの充
填段階における各検出値に基づいて、保圧段階における
型内樹脂温度を推定し、該推定した型内樹脂温度から目
標とする製品重量を達成するのに必要な型内樹脂圧力を
求め、前記型内樹脂圧力を達成するのに必要な保圧力設
定値を算出する演算処理部と、該演算処理部が求めた保
圧力設定値に基づいて保圧制御を行う保圧制御部とを有
することを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】保圧段階における型内樹脂温度は、充填段階に
おける金型温度および樹脂流路の樹脂温度がわかれば推
定可能である。また、型内樹脂圧力、型内樹脂温度およ
び型内樹脂比容積の関係は種々の形で表されることが知
られており、金型樹脂比容積は成形品重量から求められ
る。そして、成形品重量の目標値を得るのに必要な型内
樹脂圧力は、上記型内樹脂圧力、型内樹脂温度および型
内樹脂比容積の関係と、前記成形品重量の目標値と前記
型内樹脂温度の推定値とから求めることができる。さら
に、型内樹脂圧力は、金型温度、樹脂流路の樹脂温度お
よび保圧力設定値で近似できる。したがって、成形品重
量の目標値を得るのに必要な保圧力設定値は、圧力セン
サおよび付加的なデータを必要とすることなく、金型温
度および樹脂流路の樹脂温度に基づいて求めることがで
きる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施例を示す説明図であ
って、スクリュ１は、油圧シリンダ９の駆動力によりシ
リンダ１２内を図示左右方向に前進および後退可能に構
成されている。シリンダ１２の先端に設けられたノズル
２には、加熱シリンダ内リザーバ１２ａおよび金型３と
連通するノズル樹脂流路２ａが形成されており、金型３
は、固定側金型３ａおよび可動側金型３ｂとからなり、
その内部には、前記ノズル２に近い側から順に、スプー
ル部３ｃ、ランナー部３ｄ、ゲート部３ｅおよびキャビ
ティ部３ｆが形成されている。

【００１９】上記ノズル樹脂流路２ａには樹脂温度セン
サ５が取り付けられており、上記固定側金型３ａには固
定側用の金型温度センサ４ａが、また、上記可動側金型
３ｂには可動側用の金型温度センサ４ｂがそれぞれ取り
付けられている。上記樹脂温度センサ５は、樹脂流路で
あれば、ノズル樹脂流路２ａのほか、加熱シリンダ内リ
ザーバ１２ａ、スプール部３ｃ、ランナー部３ｄ、また
はキャビティ部３ｆのうちのいずれか１ケ所に取り付け
てもよい。これら樹脂温度センサ５および金型温度セン
サ４ａ，４ｂの各信号出力端は、制御装置６内の各増幅
器６ａ，６ｂ，６ｃを介して各Ａ／Ｄ変換器６ｄ，６
ｅ，６ｆにそれぞれ接続されており、各Ａ／Ｄ変換器６
ｄ，６ｅ，６ｆの出力端は、それぞれ演算処理部６ｇの
各入力端に接続されている。

【００２０】演算処理部６ｇは、これら各Ａ／Ｄ変換器
６ｄ，６ｅ，６ｆの出力、設定器６ｈに設定されている
後述する各定数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，πｉ，ω，
Ｒ’，Ｗ，Ｖ等種々の設定値、およびシーケンス制御部
８より出力される各種のタイミングを計るための射出開
始信号Ｓ１や保圧切換信号Ｓ２等に従って、保圧力設定
値ＰＬを計算し、ディジタル信号で保圧制御部６ｉに出
力するマイクロコンピュータで構成されている。保圧制
御部６ｉは、上記演算処理部６ｇから出力された保圧力
設定値ＰＬを示すディジタル信号を電圧信号に変換して
サーボ弁アンプ７へ出力し、サーボ弁アンプ７は、保圧
制御部６ｉから出力された電圧信号の値を保圧力設定値
とし、油圧シリンダ９の圧力を検出する油圧センサ１１
の検出値に基づいて、油圧シリンダ９の圧力が上記保圧
力設定値となるようにサーボ弁１０に制御電圧を出力す
る。

【００２１】次に、演算処理部６ｇによる保圧力設定値
ＰＬの計算について説明する。

【００２２】以下の計算では、固定側金型３ａおよび可
動側金型３ｂに溶融樹脂が充填された時点、すなわち充
填完了時（保圧開始時）を時刻０とし、該時刻０からの
経過時間およびその時刻をｔと表し、後述する型内樹脂
温度および型内樹脂圧力がそれぞれ時間の関数であるこ
とを示すために、各符号に（ｔ）を付して、それぞれＴ
（ｔ），Ｔｓ（ｔ），Ｐ（ｔ），Ｐｓ（ｔ）と表す。そ
して、各ショットにおいて、それぞれのショット内で
は、金型温度Ｔｗは変わらないものとし、また、金型温
度Ｔｗとしては、固定側金型３ａの金型温度Ｔｗ１、可
動側金型３ｂの金型温度Ｔｗ２または両者の平均のいず
れでもよいものとし、金型温度Ｔｗのうち、特に、所定
の良品が成形されたときのショット（以下、「所定ショ
ット」という。）における値を所定ショットの金型温度
Ｔｗｓとする。前記金型温度Ｔｗ１とＴｗ２は充填段階
において充填開始時や充填中の平均値として計測する。
さらに、樹脂温度センサ５から出力される充填段階の樹
脂温度のうち、射出開始から保圧切換までの間の最大値
もしくは平均値、保圧切換時のサンプル値、または射出
開始時のサンプル値のいずれかをもって充填段階の前記
樹脂流路内の樹脂温度Ｔｒとし、特に、上記所定ショッ
トにおける値を所定ショットの樹脂温度Ｔｒｓとする。

【００２３】上記所定ショット内の時刻ｔにおける型内
の成形品肉厚方向の平均温度を所定ショットの型内樹脂
温度Ｔｓ（ｔ）とし、上記所定ショット以外のショット
において、金型温度がＴｗｓからＴｗへ、樹脂流路であ
る加熱シリンダ内リザーバ１２ａ、ノズル樹脂流路２
ａ、スプール部３ｃ、ランナー部３ｄまたはキャビティ
部３ｆのうちのいずれか１ケ所で計測した充填段階にお
ける樹脂温度ＴｒｓからＴｒへそれぞれ変動したときの
型内樹脂温度をＴ（ｔ）とすると、変動後（所定ショッ
ト以外のショット）の型内樹脂温度Ｔ（ｔ）と変動前
（所定ショット）の型内樹脂温度Ｔｓ（ｔ）との間に
は、１次元無限平板の熱伝導解析結果より、下記（１）
式の関係があるとみなせる。

【００２４】Ｔ（ｔ）＝Ｔｓ（ｔ）＋｛Ｔｒｓ−Ｔｓ
（ｔ）｝（Ｔｗ−Ｔｗｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ）＋｛Ｔ
ｓ（ｔ）−Ｔｗｓ｝（Ｔｒ−Ｔｒｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗ
ｓ）・・・・・・（１） 上記（１）式は、１次元無限平板の他、壁面等温の２、
３次元の角柱、直方体、半無限平板、球などでも成立す
る。また、樹脂と金型壁面との間の熱伝達率を考慮する
場合にも成立する。

【００２５】１次元無限平板の熱伝導解析において、前
記の樹脂温度ＴｒｓおよびＴｒは、初期条件として解釈
し、用いるものとする。また、前記金型温度Ｔｗおよび
Ｔｗｓは、境界条件として解釈し、用いるものとする。

【００２６】ここで、型内の平均的な樹脂密度は、上記
所定ショットにおける型内樹脂温度Ｔｓ（ｔ）が流動停
止温度Ｔｇに達する時刻の各条件、すなわちその時刻の
型内樹脂圧力Ｐ（ｔ）と型内樹脂温度Ｔ（ｔ）とによっ
て定まるものとする。これは、流動停止温度Ｔｇにおい
て型内に充填される成形材料の質量がほぼ確定し、高い
計算精度が見込めるためである。また、上記所定ショッ
トにおいて、上記流動停止温度Ｔｇとなる時刻を所定シ
ョットの流動停止時刻ｔｇとする。すなわち、時刻ｔｇ
は、Ｔｓ（ｔｇ）＝Ｔｇを満足するｔｇとして定義され
る。さらに、型内樹脂圧力Ｐ（ｔ）、型内樹脂温度Ｔ
（ｔ）および型内樹脂比容積ｖとの関係が、関数形とし
て、下記（２）式のスペンサーおよびギルモア（Spence
r ＆ Gilmore）の状態方程式で表されると仮定する。

【００２７】｛Ｐ（ｔ）＋πｉ｝（ｖ−ω）＝Ｒ’｛Ｔ
（ｔ）＋２７３｝・・・・・（２） ただし、πｉ：内部圧力 （ｋｇ／ｃｍ² ） ω ：絶対０度の比容積 （ｃｍ³ ／ｇ） Ｒ’：修正気体定数 ［（ｋｇ／ｃｍ² ・ｃｍ³ ／
ｇ）／゜Ｋ］ であり、また、ｖ＝Ｖ／Ｗ Ｗ ：成形品重量 （ｇ） Ｖ ：キャビティ体積 （ｃｍ³ ）である。

【００２８】上部内部圧力πｉ、比容積ω、修正気体定
数Ｒ’は、それぞれ材料によって定まる材料定数であ
る。

【００２９】各ショットの上記流動停止時刻ｔｇと同時
刻において、成形品重量の目標値Ｗ１をそれぞれ得るの
に必要な型内樹脂圧力Ｐ１（ｔｇ）は、上記各仮定に基
づき、上記（１）式中の時刻ｔを上記流動停止時刻ｔｇ
とするとともに、上記（２）式を型内樹脂圧力Ｐ（ｔ）
＝Ｐ１（ｔｇ）、型内樹脂温度Ｔ（ｔ）＝Ｔ（ｔｇ）、
型内樹脂比容積ｖ＝ｖ１（＝Ｖ／Ｗ１）とすることによ
り、下記（３）式で与えられる。

【００３０】Ｐ１（ｔｇ）＝Ｒ’｛Ｔ（ｔｇ）＋２７
３｝／（ｖ１−ω）−πｉ・・・・・（３） 各ショットにおける型内樹脂圧力Ｐ（ｔｇ）は、そのシ
ョットの金型温度Ｔｗ、充填段階における前記樹脂流路
内の樹脂温度Ｔｒおよび保圧力設定値ＰＬを用いて、下
記（４）式で近似できる。

【００３１】Ｐ（ｔｇ）＝ａ₁ Ｔｗ＋ａ₂ Ｔｗ² ＋ｂ₁
Ｔｒ＋ｂ₂ Ｔｒ² ＋ｃＰＬ＋ｄ・・・・・（４） ただし、ａ₁ ，ａ₂ ，ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｃ，ｄは、各ショッ
ト共通にあらかじめ設定しておく定数である。

【００３２】上記所定ショット以外のショットにおい
て、上記（３）式の型内樹脂圧力Ｐ１（ｔｇ）を得るの
に必要な、すなわち成形品重量の目標値Ｗ１を得るのに
必要な保圧力設定値ＰＬ１は、当該ショットにおいて計
測された金型温度Ｔｗおよび充填段階における前記樹脂
流路内の樹脂温度Ｔｒを上記（４）に代入することによ
り、下記（５）式で与えられる。

【００３３】ＰＬ１＝｛Ｐ１（ｔｇ）−ａ₁ Ｔｗ−ａ₂
Ｔｗ²−ｂ₁ Ｔｒ−ｂ₂ Ｔｒ² −ｄ｝／ｃ
・・・・・（５） 上記（３）式を上記（５）式中の型内樹脂圧力Ｐ１（ｔ
ｇ）に代入すれば、各ショットにおける成形品重量の目
標値Ｗ１を得るための保圧力設定値ＰＬ１が、演算処理
部６ｇによる計算で精度良く求められる。

【００３４】図２は本実施例における型内の各状態の時
間的変動を示し、（Ａ）は型内樹脂温度Ｔ（ｔ）の時間
的変動を示すグラフ、（Ｂ）は型内樹脂圧力Ｐ（ｔ）の
時間的変動を示すグラフである。

【００３５】図２（Ａ）に示すように、所定ショットの
型内樹脂温度Ｔｓ（ｔ）は保圧開始後、単調に下がり、
保圧開始時点を時刻０とする経過時間ｔで型内樹脂温度
Ｔｓ（ｔｇ）＝Ｔｇとなる。また、所定ショット以外の
ショットにおいて、型内樹脂温度Ｔ（ｔ）は、金型温度
Ｔｗおよび充填段階における前記樹脂流路内の樹脂温度
Ｔｒによって、ショット毎にＴ（ｔ）＝Ｔ’（ｔ）とな
ったりＴ（ｔ）＝Ｔ”（ｔ）となったりして変動する。

【００３６】一方、図２（Ｂ）に示すように、所定ショ
ット（所定の良品が成形されたときのショット）の型内
樹脂圧力Ｐｓ（ｔ）は、山なりの曲線を描くように変化
し、所定ショット以外のショットにおいて、型内樹脂圧
力Ｐ（ｔ）は、上記型内樹脂温度Ｔ（ｔ）の変動につれ
て、ショット毎にＰ（ｔ）＝Ｐ’（ｔ）となったりＰ
（ｔ）＝Ｐ”（ｔ）となったりして変動する。

【００３７】しかし、いずれの変動においても、上述し
た計算によって、各ショットにおける成形品重量の目標
値Ｗ１を得るための保圧力設定値ＰＬ１が求められる。

【００３８】図３は本実施例の工程を示すフローチャー
トであり、所定ショット以外のショットを行う工程にお
いて、シーケンス制御部８より射出開始信号Ｓ１が出力
されると（ステップ２１）、保圧制御部６ｉがこれを入
力し、スクリュ１は図１において左方向への前進を開始
する。同時に、射出開始信号Ｓ１は、演算処理部６ｇに
も入力され、演算処理部６ｇは、これを受けて、シーケ
ンス制御部８から保圧切換信号Ｓ２が出力されるまで
（ステップ２４）樹脂温度センサ５から充填段階におけ
る前記樹脂流路内の樹脂温度を、各金型温度センサ４
ａ，４ｂから各金型温度Ｔｗ１，Ｔｗ２をそれぞれ入力
し続ける（ステップＳ２２，２３）。

【００３９】保圧切換信号Ｓ２を入力すると、演算処理
部６ｇは、その時点までに入力した樹脂温度センサ５か
らの前記樹脂流路内の樹脂温度によって充填段階におけ
る前記樹脂流路内の樹脂温度Ｔｒを算出する（ステップ
２５）とともに、固定側金型３ａの金型温度Ｔｗ１およ
び可動側金型３ｂの金型温度Ｔｗ２から、金型温度Ｔｗ
＝（Ｔｗ１＋Ｔｗ２）／２を求める（ステップ２６）。

【００４０】Ｔｒの算出値は、充填段階における前記樹
脂流路内の樹脂温度の計測値のうち、射出開始から保圧
切換までの間の最大もしくは平均値、保圧切換時のサン
プル値、または射出開始時のサンプル値のいずれかであ
る。

【００４１】次に、演算処理部６ｇは、上記（１）式に
従って流動停止時刻ｔｇの型内樹脂温度Ｔ（ｔｇ）を推
定し（ステップ２７）、上記（３）式に従って目標とす
る製品重量Ｗ１を達成するのに必要な型内樹脂圧力Ｐ１
（ｔｇ）を求め（ステップ２８）、上記（５）式に従っ
て保圧力設定値ＰＬ１を求める（ステップ２９）。

【００４２】以上の演算が終了した後、演算処理部６ｇ
は、保圧制御部６ｉを介してサーボ弁アンプ７に保圧力
設定値ＰＬ１に相当する電圧信号を出力し（ステップ３
０）、これを受けてサーボ弁アンプ７は、油圧シリンダ
９の油圧力が保圧力設定値ＰＬ１に相当する油圧力とな
るようにサーボ弁１０に操作電圧を出力する（ステップ
３１）。そして、シーケンス制御部８からの保圧切換信
号が遮断されると、演算処理部６ｇおよび保圧制御部６
ｉは、出力を停止し、保圧制御を終了する（ステップ３
２）。

【００４３】本実施例では、型内樹脂圧力Ｐ、型内樹脂
温度Ｔおよび型内樹脂比容積ｖとの関係が、上記スペン
サーおよびギルモアの状態方程式で表されると仮定した
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００４４】例えば、下記（６）式のタイト（Tait）の
修正式を用いることもできる。

【００４５】１−ｖ（Ｐ，Ｔ）／ｖ（Ｐ０，Ｔ）＝０．
０８９４ｌｎ［１＋Ｐ／Ｂ（Ｔ）］ ・・・・・
（６） ただし、 ｖ（Ｔ，Ｐ） ： 上記（２）式中の型内樹脂比容積ｖ
に相当し、型内樹脂温度Ｔおよび型内樹脂圧力Ｐの関数
であることを示すもの ｖ（Ｔ，Ｐ０）： 標準大気圧（１ａｔｍ）中での型内
樹脂比容積（以下、「ｖ０」と記す） Ｂ（Ｔ）＝−Ｂ₀ ｅｘｐ（−Ｂ₁ Ｔ） Ｂ₀ ，Ｂ₁ ： 材料定数 上記（６）式から型内樹脂圧力Ｐ１を求めるための下記
（７）式が得られる。Ｐ１ ＝Ｂ（Ｔ）｛１−ｅｘｐ［（１／０．０８９４）
（１−ｖ１／ｖ０）］｝ ・・・・（７） 標準大気圧中の型内樹脂比容積ｖ０はあらかじめ求めら
れるので、上記（７）式を上記（３）式に代えることに
より、上記（４）式、（５）式を変更することなくその
まま用いて、各ショットにおける成形品重量の目標値Ｗ
１を得るための保圧力設定値ＰＬ１を求めることができ
る。

【００４６】また、下記（８）式のブロイアーおよびレ
ハーゲ（Breuer＆Rehage）の式を用いることもできる。

【００４７】ｖ（Ｐ，Ｔ）＝ｖ₀ ＋φ₀ （Ｔ＋２７３）
−（Ｋ₀ ／ａ）［１＋ｂ（Ｔ＋２７３）］ｌｎ（１＋ａ
Ｐ）・・・・・（８） ただし、 ａ，ｂ：材料定数 ｖ₀ ：型内樹脂温度Ｔ＝０℃、標準大気圧における型
内樹脂比容積 φ₀ ＝（∂ｖ／∂Ｔ）_P 、Ｔ＝０℃、標準大気圧におけ
る値 Ｋ₀ ＝（∂ｖ／∂Ｔ）_T 、Ｔ＝０℃、標準大気圧におけ
る値 上記（８）式から型内樹脂圧力Ｐ１を求めるための下記
（９）式が得られる。

【００４８】Ｐ１＝（１／ａ）〔ｅｘｐ｛［ｖ１−ｖ₀
−φ₀ （Ｔ＋２７３）］（ａ／Ｋ₀)［１＋ｂ（Ｔ＋２７
３）］｝−１〕・・・（９）上記（９）式を上記（３）
式に代えることにより、上記（７）式同様、各ショット
における成形品重量の目標値Ｗ１を得るための保圧力設
定値ＰＬ１を求めることができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００５０】型内に圧力センサを取り付ける必要がな
く、型内の樹脂圧力を計測してフィードバック制御する
必要がなく、油圧サーボ弁およびサーボ弁アンプを必要
とせず、通常の安価な油圧電磁流量制御弁や電磁圧力制
御弁、電磁比例弁などを用いて制御ができ、また、成形
品の肉厚、有効熱拡散率などの付加的なデータを必要と
しないので、保圧制御にかかる費用を低く抑えることが
でき。ひいては成形品の価格を低減できる。

【００５１】特に、請求項２ないし４の発明において
は、金型温度や樹脂温度の変動に拘ら ず、目標とする成
形品重量を常に高精度で得られるので、高品質の成形品
を安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図２】本発明における型内の各状態の時間的変動を示
し、（Ａ）は温度の時間的変化を示すグラフ、（Ｂ）は
圧力の時間的変化を示すグラフである。

【図３】本実施例の工程を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ スクリュ ２ ノズル ２ａ ノズル樹脂流路 ３ 金型 ３ａ 固定側金型 ３ｂ 可動側金型 ３ｃ スプール部 ３ｄ ランナー部 ３ｅ ゲート部 ３ｆ キャビティ部 ４ａ，４ｂ 金型温度センサ ５ 樹脂温度センサ ６ 制御装置 ６ａ，６ｂ，６ｃ 増幅器 ６ｄ，６ｅ，６ｆ Ａ／Ｄ変換器 ６ｇ 演算処理部 ６ｈ 設定器 ６ｉ 保圧制御部 ７ サーボ弁アンプ ８ シーケンス制御部 ９ 油圧シリンダ １０ サーボ弁 １１ 油圧センサ １２ シリンダ１２ａ 加熱シリンダ内リザーバ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機のシリンダ（１２）内の溶融
   樹脂をスクリュ（１）の前進により順次加熱シリンダ内
   リザーバ（１２ａ），ノズル樹脂流路（２ａ），スプー
   ル部（３ｃ），ランナー部（３ｄ），ゲート部（３ｅ）
   を介して金型（３）のキャビティ部（３ｆ）に注入する
   充填段階と、前記溶融樹脂を前記キャビティ部（３ｆ）
   に充填した後、該溶融樹脂が前記キャビティ部（３ｆ）
   内で冷却固化されるにつれて収縮するのを補うため、前
   記スクリュ（１）を押圧して前記溶融樹脂を補充する保
   圧段階とを有する射出成形において、前記充填段階にお
   ける金型温度の計測値（Ｔｗ１，Ｔｗ２）および樹脂流
   路である前記加熱シリンダ内リザーバ（１２ａ），ノズ
   ル樹脂流路（２ａ），スプール部（３ｃ），ランナー部
   （３ｄ），ゲート部（３ｅ）またはキャビティ部（３
   ｆ）のうちのいずれか１ケ所内の前記充填段階における
   樹脂温度の計測値（Ｔｒ）に基づいて、前記充填段階の
   終了時刻を起点（時刻０）とする保圧段階における任意
   の時刻（ｔ）の型内樹脂温度（Ｔ（ｔ））を推定し、次
   に、目標とする製品重量（Ｗ１）を達成するのに必要な
   型内樹脂圧力（Ｐ１（ｔ））を前記推定した型内樹脂温
   度（Ｔ（ｔ））から求め、前記型内樹脂圧力（Ｐ１
   （ｔ））を達成するのに必要な保圧力設定値（ＰＬ１）
   を算出し、前記保圧段階で、前記保圧力設定値（ＰＬ
   １）に基づいて保圧を制御することを特徴とする保圧制
   御方法。
2. 【請求項２】 保圧段階における型内樹脂温度（Ｔ
   （ｔ））を、 Ｔ( ｔ）＝Ｔｓ（ｔ）＋｛Ｔｒｓ−Ｔｓ（ｔ）｝（Ｔｗ
   −Ｔｗｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ）＋｛Ｔｓ（ｔ）−Ｔｗ
   ｓ｝（Ｔｒ−Ｔｒｓ）／（Ｔｒｓ−Ｔｗｓ） ただし、Ｔ（ｔ）：任意の成形ショットにおける保圧段階の型内
   樹脂温度（ただし、Ｔｗ，Ｔｒの計測値に対応するショ
   ットである。） Ｔｗ：充填段階における金型温度の計測値 Ｔｗｓ：良品が成形されたときのショットにおける充填
   段階の金型温度の計測値 Ｔｒ：樹脂流路である加熱シリンダ内リザーバ（１２
   ａ），ノズル樹脂流路（２ａ），スプール部（３ｃ），
   ランナー部（３ｄ），ゲート部（３ｅ）またはキャビテ
   ィ部（３ｆ）のうちのいずれか１ケ所内の充填段階にお
   ける樹脂温度の計測値 Ｔｒｓ：良品が成形されたときのショットにおける充填
   段階の前記樹脂流路のうちのいずれか１カ所内の樹脂温
   度の計測値 Ｔｓ（ｔ）：良品が成形されたときのショットにおける
   保圧段階の型内樹脂温度 ｔ：保圧段階開始時（充填段階の終了時）を起点（時刻
   ０）とする時刻として推定する請求項１記載の保圧制御
   方法。
3. 【請求項３】 良品が成形されたときのショットにおけ
   る型内樹脂温度（Ｔｓ（ｔ））が流動停止温度（Ｔｇ）
   に達する固定された時刻（ｔｇ）を保圧段階において型
   内樹脂温度を評価する時刻として用い、各ショットにお
   ける該時刻（ｔｇ）の型内樹脂温度（Ｔ（ｔｇ））を推
   定する請求項２記載の保圧制御方法。
4. 【請求項４】 保圧段階における型内樹脂圧力（Ｐ
   （ｔ））および型内樹脂温度（Ｔ（ｔ））が型内樹脂比
   容積（ｖ）の関数形として表されるものであるとする請
   求項１乃至３いずれか１項記載の保圧制御方法。
5. 【請求項５】 射出成形機の保圧制御装置において、金
   型（３）の温度を検出する金型温度センサ（４ａ，４
   ｂ）と、樹脂流路である加熱シリンダ内リザーバ（１２
   ａ），ノズル樹脂流路（２ａ），スプール部（３ｃ），
   ランナー部（３ｄ），ゲート部（３ｅ）またはキャビテ
   ィ部（３ｆ）のうちのいずれか１ケ所内の充填段階にお
   ける溶融樹脂の温度を検出する樹脂温度センサ（５）
   と、前記金型温度センサ（４ａ，４ｂ）および前記樹脂
   温度センサ（５）の充填段階における各検出値に基づい
   て、保圧段階における型内樹脂温度（Ｔ（ｔ））を推定
   し、該推定した型内樹脂温度（Ｔ（ｔ））から目標とす
   る製品重量（Ｗ１）を達成するのに必要な型内樹脂圧力
   （Ｐ１（ｔ））を求め、前記型内樹脂圧力（Ｐ１
   （ｔ））を達成するのに必要な保圧力設定値（ＰＬ１）
   を算出する演算処理部（６ｇ）と、該演算処理部（６
   ｇ）が求めた保圧力設定値（ＰＬ１）に基づいて保圧制
   御を行う保圧制御部（６ｉ）とを有することを特徴とす
   る保圧制御装置。