JP2929364B2 - プリプラ式射出成形機の制御方法 - Google Patents

プリプラ式射出成形機の制御方法

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JP2929364B2
JP2929364B2 JP4915895A JP4915895A JP2929364B2 JP 2929364 B2 JP2929364 B2 JP 2929364B2 JP 4915895 A JP4915895 A JP 4915895A JP 4915895 A JP4915895 A JP 4915895A JP 2929364 B2 JP2929364 B2 JP 2929364B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は送出プランジャ及び蓄積
筒により、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ計
量時に送出する蓄積装置を備えたプリプラ式射出成形機
の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、スクリュ及び加熱筒により成形
材料を可塑化する可塑化装置と、送出プランジャ及び蓄
積筒により、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ
計量時に送出する蓄積装置と、射出プランジャ及び射出
筒により、可塑化装置及び蓄積装置から供給される樹脂
を計量し、かつ計量した樹脂を射出する射出装置を備え
るプリプラ式射出成形機は知られている。この種のプリ
プラ式射出成形機は、可塑化装置から押出される可塑化
した樹脂を蓄積装置に蓄積し、計量時に、蓄積した樹脂
を可塑化装置から押出される樹脂に加えて射出装置へ供
給するため、可塑化装置の連続運転が可能となり、可塑
化時間が長くなることによって、より均一な可塑化と成
形サイクル時間の短縮化を図れる利点がある。
【0003】従来、このようなプリプラ式射出成形機
(制御方法)としては、例えば、特開平4−28661
7号公報で開示される連続可塑化式射出成形装置が知ら
れており、同射出成形機は、蓄積装置のプランジャが押
出限位置にあるときにも、可塑化装置の流出路を蓄積筒
の内部に開口させるとともに、流出路から送られる樹脂
に対し、蓄積装置のプランジャがどの位置にあっても当
該プランジャ及び射出装置のプランジャに作用させる押
圧力を、各プランジャが後退可能な値に制御し、蓄積装
置又は射出装置のいずれかに流入できるようにしてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のプリプラ式射出成形機(連続可塑化式射出成形装置)
の制御方法は、蓄積装置に蓄積させる樹脂量を一回の計
量に要する全樹脂量よりも少なく設定し、計量時には蓄
積装置に蓄積された樹脂を送出することにより、可塑化
装置から押出される樹脂に加えるとともに、蓄積された
樹脂の送出は、計量工程が終了するよりも早く終了させ
ていた。
【0005】このため、計量される樹脂は、その位置に
よって、可塑化装置から押出される樹脂に対して蓄積さ
れた樹脂が混合した部分と、可塑化装置から押出される
樹脂のみの部分が存在し、混合時の側面から溶融状態の
均一な樹脂を得れないとともに、可塑化装置から押出さ
れる樹脂に対して圧力変動が生ずることから、可塑化装
置における可塑化能力の側面から溶融状態の均一な樹脂
を得れない問題があった。
【0006】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、計量時に溶融状態の均一な
樹脂を得ることにより、成形品の均質化及び高品質化を
図ることができるプリプラ式射出成形機の制御方法の提
供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る制御方法
は、特に、スクリュ21及び加熱筒22により成形材料
を可塑化する可塑化装置20と、送出プランジャ31及
び蓄積筒32により、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積
し、かつ計量時に送出する蓄積装置30と、射出プラン
ジャ41及び射出筒42により、可塑化装置20及び蓄
積装置30から供給される樹脂を計量し、かつ計量した
樹脂を射出する射出装置40を備えるプリプラ式射出成
形機1において、予め、目標計量値に対応する全樹脂量
Qoを計量するに必要なスクリュ21の理論上の回転数
No及び加熱筒22からスクリュ21により押出される
一回転当たりの樹脂の理論上の押出量qoを求めるとと
もに、成形時に、回転数Noによりスクリュ21を回転
させることにより、蓄積時における実際の回転数Ndを
検出するとともに一回転当たりの実際の押出量qdを算
出し、検出されたNdと設定されたNo及び算出された
qdと設定されたqoをそれぞれ比較することにより、
いずれかが一致しない場合には、計量工程時におけるス
クリュ21の回転数Noを補正し、補正後の回転数Ns
によりスクリュ21を回転制御するようにしたことを特
徴とする。
【0008】この場合、回転数Nsは、Ns〔rpm〕
={[60・Qo〔cc〕]−[Nd〔rpm〕・qd
〔cc/回〕・ti〔sec〕]}/qd〔cc/回〕
・[tc〔sec〕−ti〔sec〕](ただし、ti
は射出時間,tcは成形サイクル時間)により算出す
る。また、スクリュ21は連続回転させる。一方、蓄積
装置30の送出時における送出プランジャ31の前進速
度Vは,V〔mm/sec〕=L〔mm〕/[tc〔s
ec〕−ti〔sec〕](ただし、Lは蓄積装置30
の蓄積時における送出プランジャ31の後退距離)によ
り設定することが望ましい。さらに、任意に設定できる
余裕時間をtrとし、送出プランジャ31の前進速度V
を,V〔mm/sec〕=L〔mm〕/[tc〔se
c〕−ti〔sec〕−tr〔sec〕]により設定す
ることもできる。なお、余裕時間trは、送出プランジ
ャ31を最前進させた後にスクリュ21の回転により樹
脂をリフレッシュする際に要する時間により設定するこ
とができる。
【0009】
【作用】本発明に係るプリプラ式射出成形機の制御方法
によれば、成形時に、スクリュ21の理論上の回転数N
oによりスクリュ21を回転させ、実際の回転数Ndを
検出するとともに、これに基づいて実際の押出量qdを
算出し、検出されたNdと設定されたNo及び算出され
たqdと設定されたqoをそれぞれ比較することによ
り、いずれかが一致しない場合には、計量工程時におけ
るスクリュ21の回転数Noを、Ns(Ns={[60
・Qo]−[Nd・qd・ti]}/qd・[tc−t
i])に補正するようにしたため、計量工程において
は、補正された回転数Nsによりスクリュ21が回転
し、押出口23からは必要な樹脂量Qsが押出される。
したがって、蓄積筒32から送出される樹脂量Qdと当
該樹脂量Qsを加算した全樹脂量は、目標計量値に対応
する全樹脂量Qoに一致し、スクリュ21を連続回転さ
せる連続可塑化が可能になる。
【0010】また、蓄積装置30の送出時における送出
プランジャ31の前進速度Vを,V=L/[tc−t
i]、望ましくは、任意に設定できる余裕時間をtrと
し、V=L/[tc−ti−tr]に設定すれば、送出
プランジャ31は計量工程に要する計量時間の全期間に
おいて、蓄積した樹脂を一定の流量で送出するため、計
量工程の終了と蓄積筒32に蓄積された樹脂の送出終了
は一致する。
【0011】したがって、蓄積筒32から送出される樹
脂と加熱筒22から押出される樹脂は、全ての位置で均
一に混合するとともに、樹脂通路51内における樹脂圧
力の変動が抑えられるため、可塑化装置20における可
塑化能力の側面から樹脂の溶融状態が均一になる。
【0012】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0013】まず、本実施例に係るプリプラ式射出成形
機1の構成について、図2〜図6を参照して説明する。
なお、実施例中における物理量の単位において、樹脂量
は〔cc〕、スクリュ1回転当たりの樹脂量は〔cc/
回〕、回転数は〔rpm〕、時間は〔sec〕、速度は
〔mm/sec〕、距離は〔mm〕である。
【0014】図2はプリプラ式射出成形機1の機械系を
主体とした構成を示す。同図中、20は可塑化装置であ
り、スクリュ21を挿入した加熱筒22を備える。加熱
筒22の前端には、可塑化された樹脂の押出口23を有
するとともに、後部には成形材料を供給するホッパ24
を有する。また、加熱筒22の後端には、スクリュ駆動
部25を結合する。スクリュ駆動部25はスクリュモー
タ26を備え、このスクリュモータ26の回転シャフト
は、カプラ27を介してスクリュ21の後端に結合す
る。なお、28はスクリュ21の回転数を検出するロー
タリエンコーダである。
【0015】一方、30は蓄積装置であり、送出プラン
ジャ31を挿入した蓄積筒32を備える。蓄積筒32の
前端は、加熱筒22の前端に一体に設け、蓄積筒32は
上方に起立する。また、蓄積筒32の前端には樹脂の出
入口33を有し、この出入口33の方向は、押出口23
に対して直角になる。さらに、蓄積筒32の後端には、
送出シリンダ(油圧シリンダ)34を結合し、この送出
シリンダ34に内蔵するラム35は、送出プランジャ3
1に結合する。なお、36は送出プランジャ31の位置
を検出する位置スケールである。
【0016】他方、40は可塑化装置20の下方に配し
た射出装置であり、射出プランジャ41を挿入した射出
筒42を備える。そして、射出筒42の前部は、開閉機
構部50を介して、加熱筒22及び蓄積筒32の前端に
結合する。また、射出筒42の前端には、金型(不図
示)に対して樹脂を射出する射出ノズル43を有すると
ともに、後端には射出シリンダ44を結合する。射出シ
リンダ44にはラム45を内蔵し、このラム45は射出
プランジャ41に結合する。なお、46は射出プランジ
ャ41の位置を検出する位置スケールである。
【0017】また、開閉機構部50は内部に樹脂通路5
1を有し、この樹脂通路51の出口は射出筒42の内部
に連通するとともに、入口は押出口23に対して直角、
かつ出入口33に対して同一直線上に連通する。一方、
52は開閉シリンダであり、樹脂通路51の中間部に配
した開閉バルブ53を変位させて、樹脂通路51を開閉
する。
【0018】さらに、押出口23の前方には樹脂圧調節
機構部55を設ける。樹脂圧調節機構部55は図3に示
すように、押出口23に対向して配した開度調節バルブ
56を有するとともに、この開度調節バルブ56を前進
又は後退させる変位部57を有し、開度調節バルブ56
を前進又は後退させることにより、押出口23の開度を
調節できる。これにより、例えば、蓄積筒32から送出
される樹脂に圧力変動を生じても、加熱筒22から押出
される樹脂の圧力を所定のレベルに確保し、可塑化特性
に対する悪影響を防止できる。
【0019】一方、60は油圧回路、80は射出成形機
全体の制御を司るコントローラであり、このコントロー
ラ80には前記位置スケール36及び46が接続され
る。
【0020】次に、油圧回路60の構成について、図5
及び図6を参照して説明する。なお、図5はプリプラ式
射出成形機1の油圧系を主体とした構成を示し、図6は
そのブロック系統図を示す。
【0021】油圧回路60において、61は油圧源であ
り、吐出側は切換弁62の流入口62iに接続する。ま
た、切換弁62の第一流出口62aは、開閉シリンダ5
2の後油室52rに接続するとともに、さらに、第一流
出口62a及びオイルタンク63は、切換回路64を介
して送出シリンダ34の後油室34r及び前油室34f
に接続する。他方、切換弁62の第二流出口62bは、
開閉シリンダ52の前油室52fに接続するとともに、
さらに、第二流出口62b及びオイルタンク63は、切
換回路65を介して射出シリンダ44の後油室44r及
び前油室44fに接続する。なお、油圧源61は可変吐
出量形油圧ポンプ66、制御弁67,68及びリリーフ
弁69等を含む。また、切換回路64は切換弁70,7
1及び電磁比例型リリーフ弁72を含むとともに、切換
回路65は切換弁73,74及び電磁比例型リリーフ弁
75を含む。
【0022】次に、本実施例に係るプリプラ式射出成形
機1の動作について、図1〜図6を参照して説明する。
【0023】図4は一回の成形サイクルにおける工程図
を示す。今、計量工程が終了した状態を想定する。この
場合、送出プランジャ31は最前進位置にあり、スクリ
ュ21は回転を継続している(可塑化工程)。また、射
出プランジャ41の前方における射出筒42内には、計
量された樹脂が収容されている。一方、切換弁62は、
図5中、左側のシンボルに切換わる。したがって、油圧
源61から供給される圧油は、第二流出口62bから開
閉シリンダ52の前油室52fに供給されるとともに、
射出シリンダ44に接続した切換回路65に供給され
る。この結果、開閉バルブ53は閉方向に変位して樹脂
通路51を閉じるとともに、射出工程における動作制御
が可能となる。即ち、射出シリンダ44に対する圧油の
供給は、樹脂通路51の閉動作にインタロックされる。
【0024】よって、切換弁74を左側のシンボルに、
また、切換弁73を右側のシンボルにそれぞれ切換えれ
ば、射出プランジャ41は前進し、金型に対する射出制
御が行われる(射出工程)。なお、この際、他方の切換
回路64はメータアウト回路として機能し、送出シリン
ダ34に対してメータアウト制御(背圧制御)が行われ
る。
【0025】一方、射出工程中においても、可塑化装置
20におけるスクリュ21は回転を継続するため、可塑
化された樹脂は押出口23を通って蓄積装置30の蓄積
筒32に蓄積される(蓄積工程)。この際、切換弁70
及び71はそれぞれ右側のシンボルに切換わり、送出プ
ランジャ31に対する背圧制御が行われる。また、スク
リュ21は後述する補正された回転数Nsにより回転し
ている。
【0026】そして、射出工程が終了したなら、切換弁
62は、図5中、右側のシンボルに切換わる。したがっ
て、油圧源61から供給される圧油は、第一流出口62
aから開閉シリンダ52の後油室52rに供給されると
ともに、送出シリンダ34に接続した切換回路64に供
給される。この結果、開閉バルブ53は開方向に変位し
て樹脂通路51を開くとともに、蓄積筒32に蓄積され
た樹脂を樹脂通路51に送出する送出工程の動作制御が
可能となる。即ち、送出シリンダ34に対する圧油の供
給は、樹脂通路51の開動作にインタロックされる。
【0027】これにより、切換弁71を左側のシンボル
に、切換弁70を右側のシンボルにそれぞれ切換えれ
ば、送出プランジャ31が前進し、蓄積筒32に蓄積さ
れた樹脂は樹脂通路51を通って射出筒42に送出さ
れ、同時に、可塑化装置20から押出される樹脂も樹脂
通路51を通って射出筒42に供給される計量制御が行
われる(送出工程及び計量工程)。なお、この際、他方
の切換回路65はメータアウト回路として機能し、射出
シリンダ44に対してメータアウト制御(背圧制御)が
行われる。
【0028】この場合、送出プランジャ31の前進速度
とスクリュ21の回転数は次のように設定される。
【0029】まず、送出プランジャ31の前進速度の設
定方法について説明する。蓄積装置30の蓄積時におけ
る送出プランジャ31の後退距離L(図2参照)は、位
置スケール36により検出されるとともに、成形サイク
ル時間tc及び射出時間tiはコントローラ80に備え
るタイマにより計測される。したがって、送出プランジ
ャ31の前進速度Vは、基本的に、V=L/[tc−t
i]により設定できる。この場合、任意の余裕時間tr
を設定することが望ましく、例えば、送出プランジャ3
1を最前進させた後にスクリュ21の回転により樹脂を
リフレッシュする際に要する時間により余裕時間trを
設定すれば、前進速度Vを、V=L/[tc−ti−t
r]により設定できる。
【0030】よって、送出プランジャ31は計量工程に
要する計量時間teの全期間において、蓄積した樹脂を
一定の流量で送出するため、蓄積筒32から送出される
樹脂と加熱筒22から押出される樹脂は、全ての位置で
均一に混合するとともに、樹脂通路51内における樹脂
圧力の変動が抑えられるため、可塑化装置20における
可塑化能力の側面から樹脂の溶融状態が均一になる。な
お、余裕時間trの設定によって、例えば、蓄積筒32
から送出される樹脂が、計量工程の終了するよりも早く
終了した場合には、樹脂圧調節機構部55により蓄積筒
32から送出される樹脂圧力を調節する。
【0031】次に、スクリュ21の回転数の設定方法に
ついて、図1に示すフローチャートを参照して説明す
る。まず、予め、プリプラ式射出成形機1の性能及び設
定条件等に基づいて、理論上の回転数Noと加熱筒6か
ら押出される一回転当たりの樹脂の押出量qoを求めて
設定しておく。そして、最初に、理論上の回転数Noに
よりスクリュ21を回転させて成形を行う(ステップS
1)。この際、実際の回転数Ndは、ロータリエンコー
ダ28により検出される。また、蓄積筒32に樹脂が蓄
積される蓄積工程の終了後には、樹脂の全蓄積量Qdに
基づいて、スクリュ21の1回転当たりの実際の押出量
qdを算出できる。即ち、tiを蓄積時間(射出時間)
とすれば、Qd=[Nd/60]・ti・qdで表され
るため、押出量qdは、qd=Qd・60/[Nd・t
i]により求めることができる(ステップS2)。一
方、検出されたNdと設定されたNoを比較するととも
に、算出されたqdと設定されたqoを比較し、それぞ
れが一致している場合には、回転数Noによりそのまま
スクリュ21を回転させる(ステップS3,S4)。他
方、いずれかが一致していない場合には、回転数Noを
補正し、補正した回転数Nsによりスクリュ21を回転
制御する(ステップS4〜S6)。
【0032】この場合、回転数Noに対する補正は次の
ように行う。今、射出シリンダ44の目標計量値に基づ
く全樹脂量をQo、計量工程(蓄積工程が終了した後、
次の射出工程が開始するまで期間)において加熱筒22
の押出口23から押出される必要な樹脂量をQsとすれ
ば、Qs=Qo−Qdの関係が成立する。したがって、
補正後の回転数をNs、補正後の押出量をqeとすれ
ば、Qsは、Qs=[Ns/60]・te・qe=[N
s/60]・[tc−ti]・qeで表されるため、Q
oは、Qo=Qd+Qs={[Nd/60]・ti・q
d}+{[Ns/60]・[tc−ti]・qe}とな
る。この式は、qd=qeと見做せば、Ns={[60
・Qo]−[Nd・qd・ti]}/{qd・[tc−
ti]}に書換えることができるため、この演算式によ
り、スクリュ21に対する必要な回転数Nsを求めるこ
とができる(ステップS5)。
【0033】よって、計量工程では補正された回転数N
sによりスクリュ21が回転し、押出口23からは必要
な樹脂量Qsが押出される(ステップS6)。したがっ
て、蓄積筒32から送出される樹脂量Qdと当該樹脂量
Qsを加算した全樹脂量は、目標計量値に基づく全樹脂
量Qoに一致し、スクリュ21を連続回転させる連続可
塑化が可能になるとともに、計量工程の終了と蓄積筒3
2に蓄積された樹脂の送出終了を一致させることができ
る。
【0034】他方、計量工程期間中、金型側においては
冷却工程及び型開閉工程が行われる。図4中、toは冷
却工程における冷却時間、tmは型開閉工程における型
開閉時間を示す。
【0035】一方、計量工程が終了したなら、切換弁6
2を図5中、左側のシンボルに切換える。これにより、
油圧源61から供給される圧油は第二流出口62bか
ら、開閉シリンダ52の前油室52fに供給されるとと
もに、射出シリンダ44に接続した切換回路65に供給
され、前述した射出工程に移行する。
【0036】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成,手法等において、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で任意に変更できる。
【0037】
【発明の効果】このように、本発明に係るプリプラ式射
出成形機の制御方法は、予め、目標計量値に対応する全
樹脂量Qoを計量するに必要なスクリュの理論上の回転
数No及び加熱筒からスクリュにより押出される一回転
当たりの樹脂の理論上の押出量qoを求めるとともに、
成形時に、回転数Noによりスクリュを回転させること
により、蓄積時における実際の回転数Ndを検出すると
ともに一回転当たりの実際の押出量qdを算出し、検出
されたNdと設定されたNo及び算出されたqdと設定
されたqoをそれぞれ比較することにより、いずれかが
一致しない場合には、計量工程時におけるスクリュの回
転数Noを補正し、補正後の回転数Nsによりスクリュ
を回転させるようにしたため、計量時に溶融状態の均一
な樹脂を得ることができ、これにより、成形品の均質化
及び高品質化を図ることができるという顕著な効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプリプラ式射出成形機の制御方法
におけるスクリュの回転数の設定手順を示すフローチャ
ート、
【図2】同プリプラ式射出成形機の機械系を主体とした
一部断面構成図、
【図3】同プリプラ式射出成形機における樹脂圧調節機
構部の一部断面構成図、
【図4】同プリプラ式射出成形機における成形サイクル
の工程図、
【図5】同プリプラ式射出成形機の油圧系を主体とした
油圧回路図、
【図6】同プリプラ式射出成形機における油圧回路の原
理的ブロック系統図、
【符号の説明】
1 プリプラ式射出成形機 20 可塑化装置 21 スクリュ 22 加熱筒 30 蓄積装置 31 送出プランジャ 32 蓄積筒 40 射出装置 41 射出プランジャ 42 射出筒 L 送出プランジャの後退距離 tc 成形サイクル時間 ti 射出時間 tr 余裕時間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−131509(JP,A) 特開 平5−337993(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 45/53 - 45/54 B29C 45/58 B29C 45/76 - 45/77

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリュ及び加熱筒により成形材料を可
    塑化する可塑化装置と、送出プランジャ及び蓄積筒によ
    り、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ計量時に
    送出する蓄積装置と、射出プランジャ及び射出筒によ
    り、可塑化装置及び蓄積装置から供給される樹脂を計量
    し、かつ計量した樹脂を射出する射出装置を備えるプリ
    プラ式射出成形機の制御方法において、予め、目標計量
    値に対応する全樹脂量Qoを計量するに必要なスクリュ
    の理論上の回転数No及び加熱筒からスクリュにより押
    出される一回転当たりの樹脂の理論上の押出量qoを求
    めるとともに、成形時に、前記回転数Noによりスクリ
    ュを回転させることにより、蓄積時における実際の回転
    数Ndを検出するとともに一回転当たりの実際の押出量
    qdを算出し、検出されたNdと設定されたNo及び算
    出されたqdと設定されたqoをそれぞれ比較すること
    により、いずれかが一致しない場合には、計量工程時に
    おけるスクリュの回転数Noを補正し、補正後の回転数
    Nsによりスクリュを回転制御することを特徴とするプ
    リプラ式射出成形機の制御方法。
  2. 【請求項2】 回転数Nsは、Ns〔rpm〕={[6
    0・Qo〔cc〕]−[Nd〔rpm〕・qd〔cc/
    回〕・ti〔sec〕]}/qd〔cc/回〕・[tc
    〔sec〕−ti〔sec〕](ただし、tiは射出時
    間,tcは成形サイクル時間)により算出することを特
    徴とする請求項1記載のプリプラ式射出成形機の制御方
    法。
  3. 【請求項3】 スクリュは連続回転させることを特徴と
    する請求項1又は2記載のプリプラ式射出成形機の制御
    方法。
  4. 【請求項4】 蓄積装置の送出時における送出プランジ
    ャの前進速度Vを,V〔mm/sec〕=L〔mm〕/
    [tc〔sec〕−ti〔sec〕](ただし、Lは蓄
    積装置の蓄積時における送出プランジャの後退距離)に
    より設定することを特徴とする請求項1記載のプリプラ
    式射出成形機の制御方法。
  5. 【請求項5】 任意に設定できる余裕時間をtrとし、
    送出プランジャの前進速度Vを,V〔mm/sec〕=
    L〔mm〕/[tc〔sec〕−ti〔sec〕−tr
    〔sec〕]により設定することを特徴とする請求項1
    記載のプリプラ式射出成形機の制御方法。
  6. 【請求項6】 余裕時間trは、送出プランジャを最前
    進させた後にスクリュの回転により樹脂をリフレッシュ
    する際に要する時間により設定することを特徴とする請
    求項5記載のプリプラ式射出成形機の制御方法。
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