JP2739753B2 - 射出成形機の速度制御方法 - Google Patents

射出成形機の速度制御方法

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JP2739753B2
JP2739753B2 JP23474393A JP23474393A JP2739753B2 JP 2739753 B2 JP2739753 B2 JP 2739753B2 JP 23474393 A JP23474393 A JP 23474393A JP 23474393 A JP23474393 A JP 23474393A JP 2739753 B2 JP2739753 B2 JP 2739753B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機の充填工程
における速度制御方法に係り、特に射出時のチェック弁
の閉り特性のばらつきの悪影響を最小限に抑制するよう
に配慮した射出成形機の速度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、溶融樹脂の射出成形においては、
図4に示すように、横軸を射出スクリュの位置Sまたは
時間tとし、縦軸を射出スクリュの射出速度Vまたは圧
力Pとし、高速で金型キャビティ内へ溶融する樹脂を充
填する充填工程S1 と、溶融樹脂の充填後に金型キャビ
ティ内樹脂に圧力を加えて成形する保圧工程S2 によっ
て射出制御され、多くの場合、充填工程S1 は油圧回路
の圧力調整弁を高圧に設定し、射出開始からの経過時間
または射出スクリュの前進位置を基準に速度を複数段に
変化させるように流量制御弁の開度を時間経過ととも
に、あるいは射出スクリュのストローク位置に応じて変
化させるように設定し、該流量制御弁の調整により射出
シリンダのピストン、すなわち、射出スクリュの射出速
度を制御し、キャビティ内の樹脂が空気を巻き込まない
程度に高速で溶融樹脂をキャビティ内へ充填するものと
し、溶融樹脂がキャビティに充填された後は流量制御弁
を比較的小さい開度に固定し、圧力調整弁により油圧を
調整する保圧工程S2 とし、この保圧工程S2 は時間経
過に応じてキャビティ内に充填された溶融樹脂に所定の
圧力を加え得るように圧力調整弁の開度を変化させ、キ
ャビティ内で溶融樹脂が冷却されることにより樹脂が収
縮し、製品の形状や寸法がキャビティ形状の寸法に対し
て誤差を生じさせることのないように防止するとともに
製品内部に大きな残留応力が生じないようにしている。
【0003】一般に充填工程における射出プロセス制御
は、前述したように射出スクリュの検出値が予め設定さ
れた射出速度位置に一致したことによって複数段の射出
速度の制御目標値を切替えていた。図5はこの場合の実
施例を示し、充填工程S1 において3段の速度設定値V
1 、V2 、V3 に切替制御した場合の速度Vならびに圧
力Pの変化の状況を示している。ところで、射出に際し
て射出スクリュ前方の溶融樹脂が射出スクリュ側へ逆流
することを防止するチェック弁の動作は毎ショット同じ
タイミングで作動するわけではなく微妙に異なってい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように充填工程に
おける複数段の射出速度の変更切替は、これまで稀には
時間切替を行なった例もあるが、大半は射出スクリュが
予め設定された位置に到達したときに切替える位置切替
をすべての変更切替点で実施していた。この場合チェッ
ク弁の閉りが遅れたときには、チェック弁の閉りが早い
ときに比べて、同じスクリュ位置における金型キャビテ
ィ内への樹脂の充填量は逆流が多く起る分だけ少なくな
る。したがって、充填工程から保圧工程へ移行するV−
P切替点では、一般に予め設定した圧力切替を実施して
いるので、チェック弁の閉りが遅れた場合のショットで
は、V−P切替が行なわれる射出スクリュ位置(以後、
V−P切替位置という)はスクリュ前進限側に近くな
る。このようにして、充填工程の最終段の設定速度で制
御される領域が長くなる。図5から、チェック弁の閉り
が早いショットAの最終段射出距離SA に比べて、チェ
ック弁の閉りが遅いショットBの最終段射出距離SB
大きいことがわかる。特に、ナイロンのように溶融粘度
が低く、しかも溶融粘度の温度依存性が強い樹脂材料を
成形すると、他の樹脂材料よりもさらに大きくチェック
弁の閉り特性がショット毎にばらつき、その結果として
V−P切替位置もばらつき、最終段の設定速度で制御さ
れる領域のばらつき幅が大きくなり最終段射出時間のば
らつき幅も大きくなる。図6は、従来の位置切替におけ
る最終段射出速度時間がチェック弁の閉りのばらつきに
起因してショット毎にばらついている状況を示してい
る。このように、チェック弁の閉りが遅いショットで
は、射出時間が長くなり射出時間が長くなった分だけ金
型キャビティ内の樹脂は多く冷却されることになり、金
型キャビティ内の流動抵抗が大きくなって、キャビティ
内への充填量が不足し軽量の不良成形品が生じていた。
以上のように、従来はショット毎に異なるチェック弁の
閉り特性のばらつきがキャビティ内樹脂充填量不同を招
き、成形品重量のばらつきやそれにともなう成形品質の
ばらつきを惹起していた。
【0005】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明においては、射出スクリュ位置検出
用の位置検出器と圧力検出器と該位置検出器を介して検
出した射出スクリュ位置の時間微分値を算出する速度演
算器もしくは射出スクリュの射出速度検出器とを装備
し、かつ、充填工程を複数段の射出速度で射出スクリュ
の射出速度制御を行なう射出成形機において、該複数段
の射出速度の変更切替点における速度切替をすべて前記
圧力検出器によって測定される射出シリンダ圧または樹
脂圧力または金型内圧力のうちいずれかの圧力が予め設
定した設定圧力に達したときに、該射出スクリュの射出
速度切替を行なうこととした。
【0006】
【作用】本発明においては、充填工程における複数段の
射出速度の変更切替点をすべて従来の射出スクリュの位
置切替から圧力切替に変更し、たとえば射出中の射出シ
リンダの作動油圧が各々予め設定した値に達したときに
設定射出速度に切替えるようにしたので、たとえチェッ
ク弁の閉りが遅いショットにおいても各々の切替点にお
ける射出スクリュの位置は、チェック弁の閉りの早いシ
ョットに比べてほぼ同程度に射出スクリュ前方側にずれ
るため、チェック弁閉りの遅いショットの総射出時間は
充填工程スタート直後の遅れの分だけ長くなるけれど
も、最終段射出速度設定領域の長さや時間はチェック弁
閉りの早いショットとほぼ同じになりショット毎の変化
が回避される。したがって、チェック弁の閉り特性のば
らつきに左右されずに最終段射出時間が安定するので、
キャビティ内充填量が一定となり成形品品質が安定す
る。
【0007】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図1〜図3は本発明の実施例に係り、
図1は射出成形機における射出制御装置の構成図、図2
は射出プロセス制御を示す特性曲線図、図3はショット
毎の充填工程最終段射出速度時間のデータを示す説明図
である。図1において、射出成形機100は、ホッパ1
を備えた加熱シリンダ2内に射出スクリュ(スクリュ)
3が回転自在かつ前後進可能に配置されており、スクリ
ュ3の後端部にはスクリュ3と連結された連接ロッド4
がフレーム7を貫通し、フレーム7の後端に固設された
油圧モータ6によって連接ロッド4およびスクリュ3が
回転される。また、フレーム7は左右一対の射出シリン
ダ5のピストンロッド5bと連結され、ピストン5aの
作動によりピストンロッド5b、フレーム7、連接ロッ
ド4および射出スクリュ3は一体となって往復動できる
よう構成され、射出スクリュ3の位置は、フレーム7に
連結されたレバー7aの動きをスクリュ位置検出器30
によって測定される。一方、射出シリンダ5は油圧源1
0およびこれに接続する油圧ユニット20と配管で接続
されるとともに、圧力検出器40によりその作動油圧が
測定される。加熱シリンダ2の先端のノズル2aは金型
9のノズル口へ押圧され、キャビティ9aへ加熱シリン
ダ2内部の溶融樹脂を供給するよう構成される。射出制
御装置50には、速度演算部50aと微分器50bと圧
力演算部50cが内蔵され、スクリュ3の位置情報と射
出シリンダ圧の圧力情報が入力され、速度指令および圧
力指令が出力される。射出成形機100の作動について
説明すると、油圧モータ6によって射出スクリュ3を回
転することによりホッパ1から加熱シリンダ2内に樹脂
材料が供給され、加熱シリンダ2とスクリュ3によって
形成される溝空間を通過する間に樹脂材料は加熱されて
溶融し、スクリュ3前方に蓄えられる。それとともに、
スクリュ3は徐々に後退し、スクリュ3が所定の位置に
達すると油圧モータ6は停止されて計量工程が終了す
る。次に、射出シリンダ5近傍に設置されたサーボ弁
(図示せず)を制御して射出シリンダ5に作動油を送
り、スクリュ3を前進させ金型9のキャビティ9a内へ
溶融樹脂を射出する。射出プロセスの初期の段階ではス
クリュ3の前進によってスクリュ3前方の溶融樹脂の一
部はスクリュ溝を介して逆流するが、その後はチェック
弁8がチェックシート8aに着座して逆流を防止する。
チェック弁8がチェックシート8aに着座する動作は、
スクリュ3の前進とそれに伴なうスクリュ前方の溶融樹
脂の逆流によるチェック弁前後の圧力差に関係し、その
タイミングはショット毎にばらつく。射出プロセス(充
填工程)ではスクリュ3の射出速度を制御し、保圧プロ
セス(保圧工程)では射出シリンダの油圧力、樹脂圧
力、金型内圧力のいずれか(図1の実施例では射出シリ
ンダ圧を採用する)の圧力を制御する。
【0008】本発明においては、図2に示すように、充
填工程における複数段の射出速度(図2の実施例では速
度設定値V1 、V2 、V3 )のすべての変更切替点を、
位置切替でなく圧力切替とし、圧力検出器40で設定し
た圧力Pが各々の変更切替点に対応して設定した圧力に
到達したときに、それぞれ射出速度の切替(V1
2 、V2 →V3 )を行なうようにした。このようにす
ると、図2に示すように、チェック弁8の閉りの遅いシ
ョットBにおける圧力カーブは、チェック弁8の閉りが
早いショットAの圧力カーブに比べて充填工程初期の立
上りの遅れをそのまま各変更切替点ならびにV−P切替
点まで持込み、最終段射出速度切替点で速度切替圧力設
定値Pv2 に達する位置SにおけるAショットのずれと
V−P切替点でV−P切替圧力設定値Pcに達して最終
段射出速度設定領域が終了する位置SにおけるAショッ
トとのずれとがほぼ同じ値になるから、最終段射出距離
B はAショットの最終段射出距離SA とほぼ同じにな
る。このことは成形実験や実機テストにより確認され
た。すなわち、チェック弁8の閉りが遅い場合は前述の
ようにV−P切替位置はスクリュ前進側に近づくが、そ
れより以前のスクリュ位置における充填中の圧力が閉り
の早いショットに比べて相対的に低くなっており、V−
P切替位置に達する前にそのショットのチェック弁8の
閉りの様子を判定する手段として充填中の圧力を利用で
きることが判ったわけである。そこで、チェック弁の閉
りのばらつきの影響を最小限に抑える制御方法として、
充填中の圧力が予め設定された値に達した時に、次段の
射出速度設定値に切替える射出プロセス制御を行なうこ
とにより、すべての射出速度切替を位置切替とする従来
の射出プロセス制御にみられるショット毎にばらつく最
終段射出速度領域の長さや時間の不同を極力なくし、成
形品重量のばらつきやそれに起因する成形品品質のばら
つきを防止できるようになった。以上説明したように、
本発明によれば、チェック弁の閉りがばらつき易い低粘
度樹脂の成形においても最終段射出時間が安定し、この
ため従来の制御方法では達成できなかった成形品品質の
安定化を図ることができる。図3は本発明による最終段
射出時間tnををショット毎に連結したグラフである
が、従来法の測定結果の図6に比較して、明らかに最終
段射出時間tnが安定していることが分る。特に、ナイ
ロンのように溶融粘度の温度依存性の強い樹脂材料で
は、従来の制御方法ではチェック弁の閉りのばらつきに
よって最終段射出時間tnがばらつき、この結果として
同じV−P切替圧力で圧力制御に移行し保圧工程に入っ
ても、このV−P切替時の全金型充填量を一定に保つこ
とができない。チェック弁の閉りが遅い場合は、最終段
射出設定速度で制御する時間が長くなって金型内の溶融
樹脂の温度が低下し粘度が高くなるのがその原因であ
る。本発明では、最終段射出設定速度の始点、終点がと
もに設定圧力によって切替えるために、最終段射出時間
tnがチェック弁の閉りの状態に左右されずに常にほぼ
一定の時間となることは既述したとおりであり、成形品
は安定する。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、充填工程のうちの最終段射出時間が安定化するの
で、成形品品質が安定し、信頼性の高い運転を継続する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る射出成形機の射出制御装
置の構成図である。
【図2】本発明の実施例に係る射出プロセス制御を示す
特性曲線図である。
【図3】本発明の実施例に係る最終段射出時間のデータ
を示す説明図である。
【図4】従来の射出制御における実施例を示すグラフで
ある。
【図5】従来の射出制御における実施例を説明する説明
図である。
【図6】従来の射出制御における最終段射出時間のデー
タを示す説明図である。
【符号の説明】
1 ホッパ 2 加熱シリンダ 3 射出スクリュ(スクリュ) 4 連接ロッド 5 射出シリンダ 5a ピストン 5b ピストンロッド 6 油圧モータ 7 フレーム 7a レバー 8 チェック弁 8a チェックシート 9 金型 9a キャビティ 10 油圧源 20 油圧ユニット 30 スクリュ位置検出器 40 圧力検出器 50 射出制御装置 50a 速度演算部 50b 微分器 50c 圧力演算部 100 射出成形機 A チェック弁の閉りの早いショット B チェック弁の閉りの遅いショット P 圧力 Pv1 速度切替圧力設定値 Pv2 速度切替圧力設定値 Pc V−P切替圧力設定値 Pk 保圧設定値 S 位置 S1 充填工程 S2 保圧工程 SA チェック弁の閉りの早いショットにおける最終段
射出距離 SB チェック弁の閉りの遅いショットにおける最終段
射出距離 V 速度(射出速度) V1 速度設定値 V2 速度設定値 V3 速度設定値(最終段速度設定値) t 時間 tn 最終段射出時間 N ショット数

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 射出スクリュ位置検出用の位置検出器と
    圧力検出器と該位置検出器を介して検出した射出スクリ
    ュ位置の時間微分値を算出する速度演算器もしくは射出
    スクリュの射出速度検出器とを装備し、かつ、充填工程
    を複数段の射出速度で射出スクリュの射出速度制御を行
    なう射出成形機において、該複数段の射出速度の変更切
    替点における速度切替をすべて前記圧力検出器によって
    測定される射出シリンダ圧または樹脂圧力または金型内
    圧力のうちいずれかの圧力が予め設定した設定圧力に達
    したときに、該射出スクリュの射出速度切替を行なうこ
    とを特徴とする射出成形機の速度制御方法。
JP23474393A 1993-09-21 1993-09-21 射出成形機の速度制御方法 Expired - Lifetime JP2739753B2 (ja)

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