JP2571933B2 - 保圧切換制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は射出成形機の射出工程における充填工程から
保圧工程への切換るための保圧切換制御方法および装置
に関する。

＜従来技術＞ 従来の射出工程制御について第５図および第６図によ
って説明する。101はスクリュを示す。102は射出ラムを
示し，射出側に油圧が作用してスクリュ101を前進させ
て射出を行わせるものである。103,104は金型を示し,10
5はスクリュ101に取付けられ同スクリュの往復運動に同
調しているラックを示すものである。106はピニオンを
示し，前記ラック105と噛合ってスクリュ101の移動によ
り回転し，スクリュ101の直線運動を回転運動に変換す
るものである。107はポテンショメータを示し，ピニオ
ン106に歯車列等を介して，または直接に連結されてピ
ニオン106の回転を受けてスクリュ101の移動量を連続的
な電気的信号に変換するもので，位置検出器を構成す
る。Ｓは射出ストロークを示し，同ストロークＳはA,B,
C,D,Eの５段階に区切ってあり，射出時にスクリュ101が
同区間A,B,C,D,Eを各々異なった射出速度で通過するよ
う構成される。

油圧回路について説明すると,mは射出切換用ソレノイ
ドバルブを示し，射出ラム102の制御を行うものであ
る。ｆは電磁フローコントロールバルブ〔流量調整弁〕
（以下電磁フローコンと呼ぶ）で，電圧或いは電流（以
下電圧として説明する）の強弱に比例して絞りが開閉し
電圧の大きい時は絞りが小さく，従って流量は多くな
る。また，電圧の小さい時は絞りが大きく，従って流量
は少くなる。PF₂はポンプを示す。ｒは電磁リリーフバ
ルブ（圧力制御弁）を示し，電圧の強弱により設定圧が
変化するものである。

電気回路について説明すると,107は前述の如くスクリ
ュ101の位置を電圧に変換して示すポテンショメータを
示し，スクリュ101がストロークＳ間を移動する間に距
離に比例して電圧を０より始まり或る一定の電圧まで連
続的に変化させる。108はスクリュ101がＡ区間進んだ時
ポテンショメータ107が示す電圧を設定するポテンショ
メータを示すものである。同様に,109〜111はポテンシ
ョメータを示し，スクリュ101がＡ＋B,A＋Ｂ＋C,A＋Ｂ
＋Ｃ＋Ｄ進んだ時ポテンショメータ107が示す電圧を各
々設定するもので，これらのポテンショメータ108〜111
は射出速度切換位置設定器を構成する。112〜115は信号
発信器（比較器）を示し，各ポテンショメータ108〜111
の設定電圧とスクリュ101の移動に伴い刻々変化するポ
テンショメータ107の電圧とを比較し，両電圧が一致し
た時に内蔵するリレー（図示せず）が動作して信号を発
するよう構成されている。112a〜115aは信号発信器内に
あるリレーのＡ接点,112b〜115bはＢ接点をそれぞれ示
す。116,117は増幅器を示し，後述するポテンショメー
タ118〜125に設定された電圧を増幅して，電磁フローコ
ンｆ及び電磁リリーフバルブｒを作動させるものであ
る。ポテンショメータ118〜122は，予め各々に電圧を設
定しておき，信号発信器112〜115の発する信号により電
気回路（50〜54）の切換えが行われた時，各々定められ
た電圧を電磁フローコンｆに作用させ，予め定められた
油量を射出ラム102へ作用させて，射出速度を制御する
電気量設定器群を構成するものである。同様に，ポテン
ショメータ123〜125は，予め定められた電圧を設定して
おき，これを電磁リリーフバルブｒに作用させ，充填工
程中の射出圧力及び保圧工程における保圧圧力を制御す
る電気量設定器群を構成するものである。100TRはタイ
マを示し，保圧工程中の保圧圧力の切換えを行うもので
あり，接点100TR¹を有する。RSはリレーを示し,A接点RS
₁,RS₃およびＢ接点RS₂を有する。

次に，動作について説明する。射出開始信号により，
ソレノイドバルブｍが前進位置に切換わると，電気回路
50にあるポテンショメータ118に設定された電圧により
電磁フローコンｆが定められた流量を射出ラム102に作
用させ，予め定められた射出速度でスクリュ101はスト
ロークＳ間中のＡ区間を前進する。その間射出圧は電気
回路55にあるポテンショメータ125によって定められた
電磁リリーフバルブｒの設定圧に保たれる。スクリュ10
1がＡ区間を通過し了ると，ポテンショメータ108の電圧
と一致し，信号発信器112により信号が発せられ接点112
bが接点112aに切換わり，従って電気回路50が電気回路5
1に切換わり，今度はポテンショメータ119の設定電圧に
より定められた流量によりスクリュ101はＢ区間を予め
定められた射出速度で前進する。同様にして,C区間はポ
テンショメータ120により,D区間はポテンショメータ121
により，またＥ区間はポテンショメータ122により電磁
フローコンｆの流量が制御され，定められた射出速度で
スクリュ101は前進する。スクリュ101がＤ区間を通過し
了って，信号発信器115の信号により接点115bが115aに
切換わると，同時にリレーRSが励磁されてＡ接点RS₁を
閉じ，保圧圧力を切換える為のタイマ100TRがタイミン
グを開始する。これと同時にＡ接点RS₃（電気回路56）
も閉じるので，射出圧はポテンショメータ124により決
定される電磁リリーフバルブｒの設定圧となり，充填工
程が完了した後の保圧工程中の圧力制御に移る。

前記タイマ100TRがタイムアウトすると，接点100TR¹
が電気回路56より電気回路57へ切換わり，従って電磁リ
リーフバルブｒの設定圧はポテンショメータ123により
決定されることになり，保圧圧力が変化することにな
る。

精密成形においてはこの射出工程制御における充填か
ら保圧への切換制御は正確さが要求される。即ち，充填
工程では溶融樹脂が金型キャビティ内への流入先端と後
端の粘度差を可能な限り小くするため，出来るだけ短時
間で充填で行われる必要がある。前記充填工程に続く保
圧工程においては金型キャビティ内に充填された溶融樹
脂の冷却に伴う収縮を如何に過不足なく補うかが重要で
あり，前記両工程の接点である充填工程から保圧工程へ
の切換点は重要なファクタとして，正確な位置を繰返し
安定性を保持しつつ短時間に充填から保圧工程へ移行す
ることも重要な点となっている。

一般的に，薄物成形品，深物成形品等の高速射出成形
において，充填速度を前述の理由から速くする必要があ
り，充填完了時点における金型キャビティ内の圧力は高
くなる。従ってバリが発生しやすく，これを防ぐため，
充填完了時点の溶融樹脂の流入先端がキャビティーの末
端まで到達しないうちに，速度制御から保圧制御に切換
え，油圧力を充填圧力より低い保圧にし，更にこれを変
化させるようにしている。

よって，樹脂の流入先端がキャビティ末端部に到達す
るまでにはるかに余裕のある時点で保圧への切換えが行
われるように設定された場合は，ショートショットやヒ
ケが発生することになり，充填から保圧への切換点を把
握することが重要であった。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら，前述のように保圧工程への切換えのタ
イミングを慎重に定めても高速射出成形の場合ヒケ等の
不良現象が発生する成形品が見られた。

そこで発明者等は，充填工程から保圧工程への切換に
おける，金型キャビティ内の溶融樹脂の挙動をくり返し
観察した結果，下記のような問題点を見い出した。

第７図のグラフに示すように，充填工程から保圧工
程への切換える際，高い充填圧力から低い保圧力に一担
下げるような成形を行う場合，射出シリンダ内の圧力は
グラフ５の鎖線で囲った“イ”で示すような或いは，型
内圧力のグラフ６で示すように油圧が急激に低下する点
があり，より詳細な調査をした結果，充填工程から保圧
工程への切換信号が発せられたとき，射出シリンダの油
室の圧力が充填圧力から保圧圧力に落ちてしまい，瞬時
にスクリュが後退し，キャビティ内の樹脂圧力が逆流し
てしまう現象があることが確認された。そして，この現
象が発生すると成形不良品が多く発生することが確認さ
れた。

充填完了時点における射出シリンダの油圧力を抜か
ないように保持すると，キャビティ内の樹脂圧力の逆流
は発生せず，良品が得られる。

射出速度の制御に電磁フローコントロールバルブを
使用したとき，バルブの開度を20％以下にすると（閉め
すぎると）圧力の立上り伝達が悪く，未充填状態が発生
し，不良品となる。

更に，前記電磁フローコントロールバルブを開きす
ぎて保圧力を保持すると，スクリュの停止位置がバラツ
キ，バリが発生し，不良品となる。

また，充填工程から保圧工程への切換方法を種々観察
して見た。

イ 充填から保圧への切換をスクリュが充填完了位置付
近に到達したときの速度低下値を検出して，保圧に切換
る方式を採用した場合。

ロ 充填工程中の多段に区分した最終区間において，充
填圧力が一定の値になった所で保圧へ切換る方式を採用
した場合。

ハ 射出圧力と速度を油圧サーボ弁を使用した場合。

ニ 型内樹脂圧力値を検出して設定値と比較し，両値が
一致したとき保圧へ切換る方式を採用した場合。

イないしニのいづれも，前述のスクリュ位置による方
式と同様に，充填圧力からより小さい保圧圧力に切換え
たとき，瞬時，スクリュが後退する現象が見られた。

以上説明したように，各種の保圧切換方式において
も，充填圧力からより低い保圧圧力への切換には瞬時の
スクリュ後退現象が見られ，このスクリュの後退現象
は，金型内の溶融樹脂に対し，下記に説明するような影
響が出ると思われる。

即ち，高速充填された溶融樹脂は第８図に示すよう
に，金型10および11に接する面および流入先端部に形成
されるスキン層13と同スキン層13に包まれた状態の溶融
部14となって，キャビティ15内に充填される。然して，
充填工程から保圧工程への切換信号が発せられると，薄
いスキン層13に負荷されていた樹脂圧力が一担低下し，
スキン層13の冷却が進行してスキン層13がより厚くな
る。その後保圧圧力を負荷しても，前述の厚くなったス
キン層13にはばまれ，内部の溶融部14はキャビティ15末
端部まで進行することが出来ず，成形品はヒケ等の発生
が起きると思われる。

本発明は前述のような欠点を取り除き，保圧への切換
にあたり，スクリュの後退がないようにし，成形品の不
良が無くなるようにした保圧切換制御方法および装置を
提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 前述の目的を達成するため、本発明は、充填工程から
保圧工程への切換信号により作動するタイマーと充填工
程から保圧工程への切換時に、スクリュを前進は可能
で、後退は出来ないスクリュ停止手段を有し、充填工程
から保圧工程への切換に際し、同切換信号が発しられた
とき、あらかじめ定めた時間だけスクリュを前進は可能
で、後退は出来ないよう保つ射出成形機の保圧切換制御
装置とした。

＜作 用＞ このように構成されているので，充填工程から保圧工
程の切換に際し，スクリュは前進は可能であるが，後退
することが出来ないため，高い充填圧力から低い保圧圧
力に切換っても，スクリュは後退しないようになってい
る。

＜実施例１＞ 次に本発明の１実施例を第１図により説明する。説明
にあたり，従来装置と同一部材は同一番号を付し，その
作用動作は省略する。

第１図の電気制御回路図は従来装置（第５図および第
６図で説明した）に充填工程から保圧工程への切換信号
により所定時間だけ作動するタイマTRおよび所定時間だ
け電磁フローコンｆを制御するための電圧を設定するポ
テンショメータ126を設けたもので，この所定時間だけ
スクリュ101は前進は可能だが，後退は出来ないよう電
磁フローコンｆにより保持される。

なお,TR¹a,TR¹bはタイマTRのＡ接点,B接点である。

＜作用動作＞ 充填ストロークＳのうちＤ区間をスクリュ101が通過
すると，信号発信器115から信号が発しられ，リレーRS
が励磁され,A接点RSを閉じ，保圧圧力を切換るためのタ
イマ100TRがタイミングを開始するとともに，スクリュ1
01を所定時間だけ前進は可能だが後退は出来ないよう保
持するためのタイマTRが作動しＡ接点TR¹aが継がり,B接
点TR¹bが切れ0.1〜0.2秒だけ作動する。この間，電磁フ
ローコンｆは流量０となるように，ポテンショメータ12
6に設定した電圧で制御される。

従って，充填工程完了信号により，あらかじめポテン
ショメータ125に設定してあった充填圧力はポテンショ
メータ124に設定してあった保持圧工程図の圧力に切換
るが，同時に前述のようにタイマTRが0.1〜0.2秒だけ作
動している間は，射出シリンダ102の射出側油室102aの
管路内の作動油はフローコンｆを通過出来ずに管内に留
まることとなり，スクリュ101は後退が出来ない。そし
て，所定時間0.1〜0.2秒がタイムアウトされるとＡ接点
TR¹aが切れ,B接点TR¹bが継がるので射出シリンダ102の
射出側油室102aはポテンショメータ121に設定された流
量で制御される。

＜実施例２＞ 本発明の他の実施例を第２図により説明する。説明に
際し，従来装置と同一部材は同一番号を付し，説明は省
略する。

射出シリンダ102の射出側油室102aに連通する管路に
はパイロットチェック弁130と同弁130を制御するパイロ
ット電磁切換弁131が設けてある。

従って，実施例１と同様にタイマを設けておき，タイ
マのタイミング中は電磁切換弁131が励磁され,a位置と
なるようにすればパイロットチェック弁130にはパイロ
ット圧が負荷され，射出シリンダの射出側油室102aに連
通する管路は閉鎖される。

＜実施例３＞ 第３図および第４図によりさらに他の実施例を説明す
る。本実施例はスクリュを機械的に停止させる例であり
スクリュ150が射出シリンダ151により軸方向に進退可能
となっており，アーム152が取付けられていて，前述の
スクリュの軸方向の進退に同調するようになっている。
前記アーム152には，後述するように永久磁石板を介し
てバー153が取付けてあり，同バー153が射出シリンダ15
1に固着されたバー締結装置154の孔部を貫通している。
前記バー締結装置154の孔部は第４図に示すようにスリ
ーブ155で形成されており，前記バー153と接する内径部
には螺旋状の溝156が設けてあり，両端部にある圧油口
導入口157および158に連通している。従って，この螺旋
状溝156に圧油が通過するときは，孔部は径が大きくな
り，バー153が軸方向に進退出来るが，前記溝156に圧油
が作用しない時は，バー153が外径面から締付られ，軸
方向に進退出来ないようになっている。

前記バー153は，ステンレス棒159と永久磁石板160と
溶接により一体化されていて，磁石板160のＡ面がスク
リュ150に取付たアーム152と接合するようになってい
る。

依って，バー153のステンレス棒159が締結装置154に
より握持されたとき，スクリュ150はアーム152と磁石板
160が接合が離れ前進することが出来る。しかし後退は
バー153が締結装置154により握持されているので出来な
いようになっている。このバー153の握持時間は前述の
２実施例と同様，充填工程から保圧工程への切換信号に
より作動するタイマにより決定される。

＜発明の効果＞ 前述のように本発明により，充填工程から保圧工程へ
の切換により充填圧力より，保圧圧力に切換っても，ス
クリュは前進可能だが後退は出来ないように構成されて
いるので，当初に掲げたような切換時の急激な圧力低下
がなく，スクリュの後退は起きない。従って成形品は不
良品の発生がなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の説明図で，その電気制御回
路図を示す。第２図は本発明の他の実施例を示す図。第
３図および第４図は本発明のさらに他の実施例を示す図
で，第３図は装置の説明図。第４図は第３図の“ロ”部
の詳細図で，バー締結装置の図。第５図および第６図は
従来装置を示す図で，第５図は装置の説明図，第６図は
その電気制御回路図。第７図は従来装置における射出工
程中の射出シリンダおよび型内の圧力変化を説明したグ
ラフの図。第８図は充填工程における金型内の溶融樹脂
の様子を説明した図。 101,150……スクリュ,102,151……射出シリンダ,108〜1
11……射出速度切換位置設定器,112〜115……信号発信
器,118〜126……電気量設定器,130……パイロット付チ
ェック弁,131……電磁切換弁,152……アーム,153……バ
ー、154……バー締結装置,155……スリーブ,160……永
久磁石板,f……電磁フローコントロールバルブ,r……電
磁リリーフバルブ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充填工程から保圧工程への切換信号により
   作動するタイマーと充填工程から保圧工程への切換時
   に、スクリュを前進は可能で、後退は出来ないスクリュ
   停止手段を有し、前記切換信号が発信されたとき、前記
   タイマーに設定した予め定めた時間だけスクリュを前進
   は可能で、後退は出来ないよう保つ射出成形機の保圧切
   換制御装置。
2. 【請求項２】前記スクリュ停止手段は、射出シリンダの
   射出側油室又は油室に接続する油圧管路に管路閉鎖手段
   を設けたことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の射
   出成形機の保圧切換制御装置。
3. 【請求項３】前記管路閉鎖手段は電流流量調整弁とした
   ことを特徴とする特許請求範囲第２項記載の射出成形機
   の保圧切換制御装置。
4. 【請求項４】前記管路閉鎖手段はパイロット圧力制御弁
   と、同弁を制御するパイロット圧力切換弁からなること
   を特徴とする特許請求範囲第２項記載の射出成形機の保
   圧切換制御装置。
5. 【請求項５】前記スクリュ停止手段は、機械的ロック手
   段であることを特徴とする特許請求範囲第１項記載の射
   出成形機の保圧切換制御装置。
6. 【請求項６】機械的ロック手段は、スクリュ側に磁石に
   より接着されたバーと、同バーをロックするバー締結装
   置からなることを特徴とする特許請求範囲第５項記載の
   射出成形機の保圧切換制御装置。