JP2005231176A - Method for controlling injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出成形機の制御方法に関し、特には射出圧縮成形を実施する射出成形機の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling an injection molding machine, and more particularly to a method for controlling an injection molding machine that performs injection compression molding.
射出圧縮成形は、可動金型を固定金型との型合わせ面から所定量開いた位置で位置決めし、容積を拡大させたキャビティへ溶融材料を射出し、その後、可動金型と固定金型を圧締してキャビティ内の溶融材料を圧縮し展延させてキャビティに溶融材料を充填させる成形方法である。 In injection compression molding, the movable mold is positioned at a position that is a predetermined amount away from the mold mating surface with the fixed mold, the molten material is injected into the cavity whose volume has been expanded, and then the movable mold and the fixed mold are assembled. In this molding method, the molten material in the cavity is compressed and compressed and spread to fill the cavity with the molten material.
特許文献1には、前記射出圧縮成形における可動金型(可動盤)の位置決めを位置決め用シリンダ装置で高精度に行う技術が開示されている。しかしながら、特許文献1による可動金型の位置決めは、ブースタラムにより発生する低い出力に基づく力で行われているため、高射出力で溶融材料を射出したときには可動盤は射出力に負けて位置決め位置から開いて、型開き位置が変化してしまう。その結果、容積がより拡大されたキャビティへ射出され厚くなった溶融材料を、所定の成形品厚さまで圧縮・展延させることが困難となる。特に、流動性の低い溶融材料を用いる燃料電池用セパレータの成形ではこの問題は顕著であり、歪みのない均一な板厚のセパレータを成形することが困難であった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、射出圧縮成形において、高射出力の射出であっても所定の型開き位置が変化せず高品質の成形品が得られる射出成形機の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in injection compression molding, an injection molding machine capable of obtaining a high-quality molded product without changing a predetermined mold opening position even when high-injection-power injection is performed. It is an object to provide a control method.
すなわち、請求項1の発明は、射出圧縮成形を実施する射出成形機の固定盤と可動盤との間に設けられて金型のキャビティの容積を所定量拡大させるストッパにより前記可動盤を位置決めした後、前記キャビティへ溶融材料を射出するとき、前記キャビティの投影面積と射出圧力から規定される射出力より大きな型締力が発生するように型締装置を制御した後、キャビティ内の溶融材料を圧縮することを特徴とする射出成形機の制御方法に係る。 That is, according to the first aspect of the present invention, the movable platen is positioned by a stopper provided between the fixed platen and the movable platen of the injection molding machine for performing the injection compression molding and expanding the volume of the cavity of the mold by a predetermined amount. Thereafter, when injecting the molten material into the cavity, the mold clamping device is controlled so that a mold clamping force larger than the projection power defined by the projected area of the cavity and the injection pressure is generated, and then the molten material in the cavity is removed. The present invention relates to a method for controlling an injection molding machine characterized by compression.
請求項2の発明は、請求項1において、前記ストッパは、油圧シリンダ装置からなり、該油圧シリンダ装置のピストンの前進限度位置で前記可動盤の位置決めを行う射出成形機の制御方法に係る。
The invention of claim 2 relates to a control method for an injection molding machine according to
請求項3の発明は、請求項2において、前記型締力は、前記射出力に前記油圧シリンダ装置の反抗力を加えた力より小さくなるように制御される射出成形機の制御方法に係る。 A third aspect of the present invention relates to a control method for an injection molding machine according to the second aspect, wherein the mold clamping force is controlled to be smaller than a force obtained by adding a reaction force of the hydraulic cylinder device to the shot output.
請求項1の発明は、射出圧縮成形を実施する射出成形機の固定盤と可動盤との間に設けられて金型のキャビティの容積を所定量拡大させるストッパにより前記可動盤を位置決めした後、前記キャビティへ溶融材料を射出するとき、前記キャビティの投影面積と射出圧力から規定される射出力より大きな型締力が発生するように型締装置を制御した後、キャビティ内の溶融材料を圧縮するので、キャビティの容積を変化させずに圧縮が開始でき高品質の成形品が得られる。
In the invention of
請求項2の発明は、前記ストッパは、油圧シリンダ装置からなり、該油圧シリンダ装置のピストンの前進限度位置で前記可動盤の位置決めを行うので、反抗力を効果的に発生させることができる。 According to a second aspect of the present invention, the stopper is composed of a hydraulic cylinder device, and the movable platen is positioned at the forward limit position of the piston of the hydraulic cylinder device, so that a reaction force can be effectively generated.
請求項3の発明は、前記型締力は、前記射出力に前記油圧シリンダ装置の反抗力を加えた力より小さくなるように制御されるので、射出時の可動盤の位置決めを効果的に実行できる。 According to the invention of claim 3, since the mold clamping force is controlled to be smaller than the force obtained by adding the reaction force of the hydraulic cylinder device to the shooting output, positioning of the movable platen at the time of injection is effectively executed. it can.
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明を実施する射出成形機を可動盤の位置決め時の状態で示すブロック図、図2は本発明を実施する射出成形機を射出時の状態で示すブロック図、図3は本発明を実施する射出成形機を圧縮時の状態で示すブロック図、図4はストッパの一例を示す拡大断面図、図5は射出時に金型へ作用する力の状態を示す概念図である。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an injection molding machine embodying the present invention in a state in which a movable platen is positioned, FIG. 2 is a block diagram showing an injection molding machine embodying the present invention in a state during injection, and FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing an example of a stopper, and FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of a force acting on a mold during injection.
図1ないし図3に示すように、射出成形機47は、型締装置10、射出装置25、油圧装置46および制御装置43から構成される。射出成形機47は、射出装置25においてプラスチック、金属またはセラミック等からなる材料を可塑化して生成した溶融材料44を型締装置10の固定金型20と可動金型21よりなる金型45へ射出するものである。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
型締装置10は、固定盤11と、取付盤13と、固定盤11と取付盤13との間に架設された複数のタイバ22と、タイバ22を摺動して固定盤11に接近し離隔する可動盤12と、当該可動盤12において固定盤11側の反対側に固着された型締ピストン16と、型締ピストン16を往復動可能に嵌挿し取付盤13に固着された型締シリンダ14と、ブースタラム15とから構成される。前記ブースタラム15は、型締ピストン16において可動盤12側と反対側の端面中心部に穿孔された型閉室19を形成する穴に嵌挿され型締シリンダ14の底面中心部に固着された中空円筒状である。そして、固定盤11と可動盤12の対向面には、金型45となす固定金型20と可動金型21とがそれぞれ取付けられ、可動盤12の固定盤11への接近移動によって型合わせされ、キャビティ23が形成される。
The
金型45が取付けられた固定盤11と可動盤12の対向面のいずれかの面には、複数のストッパ24が取付けられる。ストッパ24は、図4に示すように、固定盤11と可動盤12の対向面のいずれかの面に取付けられる取付板50と、取付板50に液圧密に固着されるストッパシリンダ51と、ストッパシリンダ51に往復動自在に嵌挿されるストッパピストン52と、ストッパピストン52において取付板50側と反対側に固着されるロッド53と、ロッド53の中心穴に螺刻された雌螺子に螺合する調整螺子55と、調整螺子55の緩みを防止するロックナット54とからなる。ストッパシリンダ51におけるストッパピストン52の取付板50側はストッパ室56が形成される。ストッパ室56に供給される圧油によりストッパピストン52はストッパシリンダ51の端面57に押圧されて、可動盤12の衝止が実行される。図示の実施例によると、取付板50は固定盤11に取付けられている。なお、ストッパ24は油圧シリンダ装置からなり、該装置のピストンとはストッパピストン52に相当する。
A plurality of
射出装置25は、加熱筒26と、加熱筒26に回転往復動可能に嵌挿されたスクリュ27と、加熱筒26の先端面に螺着され固定金型20に当接するノズル28と、スクリュ27を往復駆動する射出シリンダ29と、スクリュ27を回転駆動するモータ31とからなる。加熱筒26の後部から供給された成形材料は、スクリュ27により前方に搬送されつつ、加熱筒26の外周に捲着された図示しないヒータにより溶融されて可塑化される。そして、可塑化された成形材料は、加熱筒26内のスクリュ27前方に、キャビティ23の容積に応じた所定量が溶融材料44として蓄積される。
The
油圧装置46は、型締装置10や射出装置25のアクチュエータを油圧駆動するための機器である。ポンプ37は、タンク38に貯留された作動油を汲み上げて加圧し圧油となす。切換弁36は、ポンプ37の圧油を、タンク38へ戻すニュートラル位置、型閉室19と型締室18へ供給する位置、または型開室17へ供給する位置のいずれかを択一的に切り換え、可動盤12を開閉制御する。切換弁34は、切換弁36が圧油を型閉室17と型締室18へ供給する位置に切り換えられているとき、圧油を型閉室19に加えて型締室18にも供給してより大きな型締力を発生可能にする。逆止弁33は、型締室18に供給された圧油の逆流を防止するとともに、切換弁36が圧油を型開室17へ供給する位置に切り換えられたときには強制的に逆止が解除されて型締室18の圧油をタンク38へ戻すように作動する。
The
切換弁35は、切換弁36が圧油を型閉室19と型締室18へ供給する位置に切り換えられているとき、圧油を複数のストッパ24のストッパ室56(図4参照)に供給可能にして、ストッパ24、特にはストッパピストン52が前進限度位置に達したときに、固定盤11と可動盤12とを所定間隔で衝止させ、可動盤12の位置決めを行う。電磁リリーフ弁39は、切換弁36が圧油を型閉室19と型締室18へ供給する位置に切り換えられているとき、その圧油の油圧力を制御装置43からの駆動電流によって自在に制御する。そのため、電磁リリーフ弁39は、型締装置10の型閉室19、型締室18およびストッパ室56の油圧力を制御可能であり、ブースタラム15の受圧面積Aと型締ピストン16の受圧面積Bで定まる型締力を制御することができるとともに、複数のストッパピストン52の受圧面積Cの総計で定まる反抗力も制御することができる。なお、切換弁35は、ポンプ37と電磁リリーフ弁39とによる油圧源とは別に設けたポンプと電磁リリーフ弁に接続されることにより、反抗力を型締力とは関係なく単独に制御するように構成してもよい。
The
切換弁40は、ポンプ41の圧油を、タンク38へ戻すニュートラル位置、射出室48へ供給する位置、または後退室49へ供給する位置のいずれかを択一的に切り換え、スクリュ27を前進または後退させて射出および可塑化の制御を行う。圧力センサ42は、射出室48へ圧油を供給する管路に設けられ、射出室48の油圧力を検出して制御装置43へその信号を伝送する。
The
制御装置43は、マイクロプロセッサに基づいて構成されたプログラマブルなものであり、中央演算処理装置としてのCPUと、成形条件等を設定入力・表示する操作部と、設定値、定数およびプログラムを格納するRAM・ROM等の記憶部と、圧力センサ42や各種手動スイッチ等に接続される入力部と、切換弁34,35,36,40および電磁リリーフ弁39への駆動電流やヒータへの駆動電流を出力する出力部とからなる。制御装置43は、射出成形機47の型締装置10や射出装置25等のアクチュエータをシーケンス制御しそれらの速度や力を制御する他、加熱筒26のヒータの温度制御を行う。図中、各切換弁と制御装置43との信号線は省略されている。
The
次に、射出成形機47における射出圧縮成形の制御方法について詳細に説明する。図1に示すように、制御装置43は、切換弁36および切換弁35のソレノイドを励磁し、ブースタラム15を介して型閉室19に圧油を供給し可動盤12を固定盤11に接近させるとともに、ストッパ室56に圧油を供給してストッパ24を限度位置まで伸長させておく。可動金型21が固定金型20に係合して所定の圧縮代を残す位置まで到達したとき、可動盤12の固定盤11との対向面にストッパ24の突出量が調整された調整螺子55が当接する。すなわち、ストッパピストン52の前進限度位置で可動盤12と調整螺子55が当接することにより位置決めが行われる。このとき、ブースタラム15の受圧面積Aは、複数のストッパピストン52の受圧面積Cの総計よりも小さくなるように設計されているかまたは、ストッパ室56の油圧力が型閉室19の油圧力より十分高く制御されているので、電磁リリーフ弁39の設定油圧力の如何に関わらず、ブースタラム15のみによる型締力はストッパ24の反抗力より小さくなる。そのため、ストッパ24のストッパピストン52は端面57に当接して保持するので、可動盤12は、ストッパピストン52が前進限度位置まで伸長したストッパ24により精確かつ安定して位置決めされる。
Next, the injection compression molding control method in the
その後、図2に示すように、固定金型20に当接した射出装置25から溶融材料44がキャビティ23へ射出される。これは、切換弁40のソレノイドが励磁され、射出ピストン30の射出室48へ圧油が供給されて行われる。それと同時に、切換弁34のソレノイドも励磁され、圧油は型締室18へも供給される。
Thereafter, as shown in FIG. 2, the
射出装置25からキャビティ23へ溶融材料44が射出されるとき、可動金型21すなわち可動盤12が固定盤11に対して受ける力は、図5中の矢印として示すように、型締力(P2)、射出力(P1)および反抗力(P3)である。型締力(P2)は、ブースタラム15の受圧面積Aと型締ピストン16の受圧面積Bの加算値に、電磁リリーフ弁39で制御された圧油の油圧値を乗じたものである。射出力(P1)は、型締力の作用する方向に垂直な面であるキャビティ23の投影面積に、圧力センサ42の検出値に基づいて求められる溶融材料44の射出圧力を乗じたものである。また、反抗力(P3)は、複数のストッパピストン52の受圧面積Cの総計に、電磁リリーフ弁39で制御された圧油の油圧値を乗じたものである。
When the
射出装置25からキャビティ23へ溶融材料44が射出されるとき、可動盤12がその位置決め位置を保持できるための条件は、図5に示すように、型締力(P2)が射出力(P1)より大であり、かつ、射出力(P1)と反抗力(P3)の加算値が型締力(P2)より大であることである。つまり、{P1<P2<(P1+P3)}とする関係式が成立することである。なお、反抗力と型締力とを比較すると、それぞれの受圧面積の設計上、反抗力は型締力の10〜20%程度であり、この反抗力が前記したように型締力の制御許容範囲となる。したがって、型締力の制御を容易にするためには、反抗力を可及的に大きくする必要がある。そのため、ストッパピストン52の受圧面積Cを大きくするか、前記したようにストッパピストン52の油圧源をポンプ37と電磁リリーフ弁39による回路から切り離して単独のものとし、ストッパピストン52に型締力とは関係のない高い油圧力が供給されるようにすることが好ましい。
When the
制御装置43は、射出装置25からキャビティ23へ溶融材料44が射出されるとき、型締力が上記条件となるように、電磁リリーフ弁39を制御する。具体的には、制御装置43は、その操作部で入力設定されたキャビティ23の投影面積に圧力センサ42で検出した射出圧力を乗算して射出力を求める。ブースタラム15の受圧面積A、型締ピストン16の受圧面積Bおよび、複数のストッパピストン52の受圧面積Cの総計は、射出成形機47に固有の値であり、予め制御装置43の記憶部に格納されている。また、電磁リリーフ弁39で制御された圧油の油圧値は、制御装置43の操作部を介して記憶部に格納されているその設定値を用いるか、電磁リリーフ弁39の管路に別途設けた圧力センサにより検出して求めてもよい。上記のようにして求めた値により、制御装置43は、型締力と反抗力も演算することができる。そして、制御装置43は、求めた射出力、型締力および反抗力を比較演算して、型締力が前出の関係式を満足するように電磁リリーフ弁39を制御する。
The
型締力は、上記のように、変数である射出圧力に基づいて演算され制御されるので、射出力の変化に対して数十ミリ秒の遅れが生ずる。この遅れが問題となるような高速の射出を行う場合は、電磁リリーフ弁39をサーボ弁に代えることが好ましい。また他の方法として、一旦射出圧力の挙動パターンを記憶部に記憶させておき、射出の開始時に、射出の開始より略作動遅れに相当する時間先立って、型締力を前記記憶させた射出圧力パターンに基づいて制御することがより好ましい。
As described above, the mold clamping force is calculated and controlled based on the variable injection pressure, and therefore, a delay of several tens of milliseconds occurs with respect to the change in the injection power. When performing high-speed injection in which this delay becomes a problem, it is preferable to replace the
射出装置25からキャビティ23へ溶融材料44が射出された後、図3に示すように、型締装置10は溶融材料44の圧縮を行う。これは、図2に示す射出時の状態に加えて、切換弁35のソレノイドを解磁してストッパ24の反抗力を解除した状態で行われる。さらにこのとき、射出圧力は、図示しない油圧調整機構により保持圧力に切り換えられ、キャビティ23内の溶融材料44が圧縮により射出装置25側へ逆流するのを防止する。溶融材料44の逆流は、ノズル28部分に設ける開閉弁で行うこともある。キャビティ23内の溶融材料44の圧縮は、制御装置43が電磁リリーフ弁39を介して型締力を制御することにより行われる。
After the
このようにして、本発明の射出圧縮成形によれば、射出装置25からキャビティ23へ溶融材料44が射出されるとき、可動盤12はストッパ24の位置決め位置(ストッパピストン52の前進限度位置)に停止するように型締力が制御されるので、キャビティ23の容積を変化させずに溶融材料44の圧縮を開始させることができ、流動性の悪い溶融材料を用いた薄肉の成形品であっても歪みや板厚の変化がない高品質の成形品が得られる。
Thus, according to the injection compression molding of the present invention, when the
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。例えば、型締装置10は油圧方式のもので説明したが、型締力が本発明のように制御できるものであれば、サーボモータとボール螺子等による機械方式のものでもよい。
In addition, this invention includes what can be implemented in the aspect which added various change, correction, improvement, etc. based on the knowledge of those skilled in the art. Further, it goes without saying that any of the embodiments to which the above-mentioned changes are added is included in the scope of the present invention without departing from the gist of the present invention. For example, although the
また、実施例においてはストッパとして油圧シリンダ装置を用いたもので説明したが、そのストッパ24に代えて、ブロック状の部材を固定盤11と可動盤12との間に挿脱するようにしてもよい。その場合は、本発明の課題を解決する条件としては、型締力が射出力より大であるというもののみとなる。そして、型締力は射出力に基づいて演算し制御するのではなく、射出力の最高値より大きい一定の型締力が生成されるように予め設定して制御してもよい。
In the embodiment, the hydraulic cylinder device is used as a stopper. However, instead of the
10 型締装置
11 固定盤
12 可動盤
23 キャビティ
24 ストッパ
25 射出装置
43 制御装置
44 溶融材料
45 金型
47 射出成形機
52 ストッパピストン
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Claims (3)
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