JP3300891B2 - 射出成形機の型内圧による制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形機の制御方
法に関し、特に薄形の成形品の成形を高速圧縮成形によ
り行う場合の成形品の板厚の均一化やそり等の形状不良
の防止を目的とした制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂製品の射出成形は、樹脂の
可塑化→充填→保圧→冷却という工程で行われる。

【０００３】以下に、図６〜図８を参照して一般的な射
出成形機の制御方式について説明する。図６は油圧式の
射出成形機のうち射出装置、型締装置の概略構成を示し
ている。射出装置においては、ホッパ１１より投入され
た樹脂を加熱シリンダ１２内で溶融させると共に、スク
リュ１３を回転させながら混練、計量し、溶融樹脂をス
クリュ１３の前方に貯留する。貯留された樹脂は、射出
シリンダ１４とピストン１５より成る型締シリンダ機構
によりスクリュ１３を前方、すなわち金型側へ移動させ
ることによりノズル１６を通して固定金型１７と可動金
型１８とで形成されたキャビティ内に充填される。射出
シリンダ１４には充填、保圧工程に応じて流出入部１４
−１を通して流量あるいは圧力を制御された駆動油が出
入りする。なお、図６では、スクリュ１３を回転させる
ための駆動機構は図示を省略している。

【０００４】一方、型締装置は、図示しないフレームに
固定され、固定金型１７を有する固定プラテン２１に対
してリアプラテン２２が４本のタイバー２３（図では２
本のみ図示）を介して固定支持されている。リアプラテ
ン２２に固定された型締シリンダ２４中には油圧ピスト
ン２５が配設され、この油圧ピストン２５には可動金型
１８を固定された可動プラテン２６が連結されている。
可動プラテン２６は油圧ピストン２５の運動に伴ってタ
イバー２３上をスライド可能に構成されている。すなわ
ち、可動プラテン２６は、図示しない圧力制御弁を通し
て型締シリンダ２４の流出入部２４−１から駆動油を注
入すると型閉方向に移動し、流出入部２４−２から駆動
油を注入すると型開方向に移動する。

【０００５】型締シリンダ２４には油圧を型締力あるい
は型締圧として検出するための圧力センサ２７が設けら
れている。金型を閉とした状態で流出入部２４−１側の
型締シリンダ内の油圧力を、圧力センサ２７の検出値に
もとづいて調整することにより型締力を制御できる。ま
た、固定プラテン２１と可動プラテン２６には、プラテ
ン間距離Ｌを検出するための距離センサ２８が設けら
れ、固定金型１７と可動金型１８の各パーティング面間
の微妙な開き量を測定できるようにしている。なお、こ
こで言うプラテン間距離とは、上記パーティング面間の
距離、いわゆる型開量を含む金型厚または部分的金型厚
を意味するが、その挙動は型開量の挙動とほぼ同じであ
る。

【０００６】射出装置、型締装置は、上記した圧力セン
サ２７、距離センサ２８の他に、図示していないが、ス
クリュ位置を検出するためのスクリュ位置センサ、ノズ
ル１６内あるいは金型内の樹脂圧を検出するための樹脂
圧センサ、射出シリンダ１４の油圧を検出するための射
出圧センサ等の各種センサが設けられている。

【０００７】図７は、レーザ方式の距離センサの例を示
す。図７に示すレーザ方式の距離センサは、固定プラテ
ン２１に設けたレーザ送受光用のレーザヘッド２８−１
と可動プラテン２６に設けたレーザ反射用のリフレクタ
２８−２とから成り、レーザヘッド２８−１から後述す
る制御部へプラテン間距離の検出信号が送出される。こ
のようなレーザ方式によるものは、測定スパンが長く、
最大型開量まで測定可能であり、レーザヘッド２８−
１、リフレクタ２８−２がそれぞれ固定金型１７、可動
金型１８ではなく、固定プラテン２１、可動プラテン２
６に設置されているので、金型を交換したときでも距離
センサの調整は不要である。

【０００８】図８は上記の射出成形機を制御するために
必要な制御系の構成を示す。この制御系は、プラテン間
距離、型締力等を入力するための設定器４１からの設定
信号、圧力センサ２７からの圧力検出信号、距離センサ
２８からのプラテン間距離検出信号、更に前述した各種
センサからの検出信号等にもとづいて射出成形機のシー
ケンス処理を行い、型締シリンダ２４用の圧力制御弁４
２への指令値出力等を行うマイクロプロセッシングユニ
ット４３、プラテン間距離、型締力等のデータを記憶す
るためのメモリ４４等を有する。

【０００９】このような射出成形機は、例えば特願平７
−８４３７０号に開示されており、詳しい説明は省略す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、薄肉成形の
場合、射出を高速で行わないと、溶融樹脂が金型内に完
全に充填される前に固まってしまう。このような問題点
を解消するための従来方法としては、射出圧縮方法、型
内圧フィードバック方法が知られている。

【００１１】射出圧縮方法というのは、型締シリンダの
圧力、型開量、スクリュの位置を検出し、型締シリンダ
の圧力制御弁を制御して型締シリンダ圧を制御する方法
である。一方、型内圧フィードバック方法というのは、
金型内の樹脂圧力を樹脂圧センサで検出し、射出シリン
ダの圧力制御弁を制御して型内圧を制御する方法であ
る。

【００１２】しかしながら、上記の方法は、どのような
場合にも上記の問題点を解消できるものとは言えない。
これは、射出圧縮方法では、金型内の樹脂圧力は知るこ
とができないからである。一方、型内圧フィードバック
方法でも金型内の樹脂圧力は１箇所で検出しているだけ
である。しかしながら、金型の入り口にあるゲート近傍
の型内圧とゲートから離れた位置での型内圧には差があ
る。そして、この差が成形品の品質に悪影響を及ぼす場
合があるのに対し、このような差に起因する悪影響が生
じているかどうか知ることができない。

【００１３】そこで、本発明の課題は、特に薄肉の成形
品の成形を高速圧縮成形により行う場合に、成形品の板
厚の均一化やそり等の形状不良の防止を図ることのでき
る制御方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、薄肉の成形品
を対象として高速圧縮成形を行う射出成形機の制御方法
であり、金型内のゲート近傍とゲートから離れた箇所に
それぞれ、第１、第２の型内圧センサを設置し、射出前
の型締力は最大型締力よりも十分に小さな値にしてお
き、射出後、前記第１の型内圧センサで検出された値が
所定値に達するか、あるいはスクリュが所定の位置に達
した時に、型締圧を昇圧させて高速圧縮を行い、更に、
前記第１の型内圧センサの検出圧力と前記第２の型内圧
センサの検出圧力との差を監視して、前記差があらかじ
め設定した値になった時に、スクリュの後退動作を実行
することを特徴とする射出成形機の型内圧による制御方
法である。

【００１５】なお、前記差に基づいて前記高速圧縮時の
型締圧の昇圧時間を調整するようにしても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明による制
御方法を実施するための制御系について説明する。本発
明による制御方法は、図６に示された油圧式の射出成形
機に適用される。制御装置１は、図８で説明したマイク
ロプロセシングユニット４３に対応し、後述する制御を
行うためのものである。図８と同様に、設定器４１、メ
モリ４４、圧力センサ２７、距離センサ２８を備える
他、図８には示さなかった射出シリンダ１４内の圧力を
検出するための圧力センサ２、スクリュ位置センサ８を
示している。なお、射出シリンダ１４、型締シリンダ２
４へ作動油を供給する手段としては、アキュムレータに
加えて、圧力制御弁として大容量高速サーボ弁３が射出
シリンダ１４の油圧配管に設けられ、大容量高速サーボ
弁４が型締シリンダ２４の油圧配管に設けられる。本発
明では更に、後で図２を参照して説明されるように、上
記の各種センサに加えて、金型内のゲート近傍に第１の
型内圧センサ６が設けられ、ゲートから離れた金型内に
は第２の型内圧センサ７が設けられる。制御系は更に、
各種データを表示するための表示装置５を備える。

【００１７】図２を参照して、本発明による制御方法の
概念を説明する。本発明においては、金型内のゲート近
傍に第１の型内圧センサ６が設けられ、ゲートから離れ
た金型内には第２の型内圧センサ７が設けられている。

【００１８】射出装置においては、スクリュ位置センサ
８からのスクリュ位置検出信号、圧力センサ２からの圧
力検出信号等を用いて、スクリュ１３の位置制御、射出
シリンダ１４の圧力制御が行われる。型締装置において
は、距離センサ２８からの型開量の検出信号、圧力セン
サ２７からの圧力検出信号等を用いて、型開量の制御、
型締シリンダ２４の圧力制御が行われる。

【００１９】更に、上記の各検出信号に加えて、第１、
第２の型内圧センサ６、７の検出信号を用いて、金型内
の樹脂圧を均一にするための制御が行われる。

【００２０】金型内の樹脂圧を均一にするための制御
は、高速圧縮成形において、ゲート近傍の型内圧センサ
６で検出される圧力とゲートから離れた型内圧センサ７
で検出される圧力との差を小さくするために、型締装置
側の高速圧縮動作に合わせて射出装置側のスクリュ位置
を制御することにより実現される。

【００２１】以下に、高速圧縮成形における制御方法に
ついて説明する。

【００２２】１．型締装置における射出前の型締力は、
あらかじめ最大型締力の１０〜２０％程度を与えてお
く。

【００２３】２．射出後、樹脂がキャビティに対して所
定の型内圧（ゲート近傍の型内圧センサ６で検出した
値）に達するか、またはスクリュ１３が所定の位置に達
したことを検出した時に、型締圧をその充填時間に対応
できる応答速度で昇圧（高速圧縮）させる。

【００２４】３．型締装置側から高速圧縮することによ
り圧縮された金型内の樹脂は、金型内が樹脂で満たされ
た後、ゲートを介してスクリュ１３側に逆流する。

【００２５】４．ここで、充填中の型内圧は、充填の影
響でゲート近傍が最も大きい値を示しているが、高速圧
縮により樹脂が金型内を流動するので、２つの型内圧セ
ンサ６、７で検出される金型内圧の差は通常の成形に比
べて小さくなる。

【００２６】５．しかし、ゲート近傍の圧力は、まだ大
きい圧力を示しているので、金型内の圧力差を均一化さ
せるために、ゲートから離れている箇所の金型内圧と、
２つの型内圧センサ６、７で得られる圧力差を監視しな
がらスクリュ１３の後退動作のタイミングを決定し、ス
クリュ１３を後退させることによってゲート近傍の圧力
を低下させることにより、金型内圧の均一化を実現させ
ることができる。すなわち、制御装置１は、２つの型内
圧センサ６、７で検出される圧力差を監視し、この圧力
差があらかじめ設定された設定値に達するとスクリュ１
３の後退動作を実行させる。

【００２７】なお、上記の圧力差の設定値は、オペレー
タにより設定器４１を通して設定されるものであり、射
出成形機の立ち上げに際し、オペレータは金型に応じて
上記の圧力差を種々変更しながら成形動作を繰り返し、
金型内の圧力差を均一化させるのに適した設定値を選
ぶ。

【００２８】図３は、上記の制御方法を実現するための
機能ブロック図である。型締装置側の演算部１−１で
は、ゲート近傍の型内圧センサ６で検出された値が所定
の型内圧に達したことを検出した時に、大容量高速サー
ボ弁４にサーボ指令を出力して型締力を昇圧（上記２．
の動作）させ、高速圧縮を実行させる。なお、高速圧縮
開始のタイミングは、スクリュ１３が所定の位置に達し
たことを検出して決定しても良く、この場合、スクリュ
位置センサ８の検出信号が演算部１−１に出力される。
また、演算部１−１には、ゲート近傍の型内圧センサ６
だけでなく、ゲートから離れた箇所の型内圧センサ７の
出力も与えられている。これは、演算部１−１におい
て、２つの型内圧センサ６、７で検出される圧力差に基
づいて、上記の高速圧縮時の型締圧の昇圧時間を調整す
るためである。

【００２９】一方、射出装置側では、演算部１−２にお
いて２つの型内圧センサ６、７の圧力差を監視し、圧力
差があらかじめ設定された設定値に達すると、大容量高
速サーボ弁３にサーボ指令を出力してスクリュ１３を後
退させる（上記５．の動作）。

【００３０】図４（ａ）は、表示装置５で表示される型
締圧と、２つの型内圧センサ６、７の圧力検出パターン
の一例を示している。比較のために、図４（ｂ）には、
通常の成形における型締圧と、ゲート近傍の型内圧とゲ
ートから離れた箇所の型内圧とを示している。前述した
ように、ゲート近傍の型内圧は、スクリュを後退させる
ことにより低下することが示されている。オペレータ
は、図４（ａ）に示される圧力検出パターンを見なが
ら、これらの差が小さくなるように、圧力差に関する設
定値の決定作業を繰り返し行う。

【００３１】図５は、図３の機能ブロック図の他の形態
を示す。ここでは、２つの型内圧センサ６、７の検出信
号を、直接、演算部１−１、１−２に出力せずに、２つ
の型内圧センサ６、７の圧力差を算出する圧力差検出部
１−３に与える。圧力差検出部１−３は、２つの型内圧
センサ６、７の圧力差を演算部１−１、１−２に出力す
る。ここでは、高速圧縮開始のタイミングを、図３で説
明したスクリュ１３の位置に基づいて決定するようにし
ている。なお、演算部１−１、１−２、圧力差検出部１
−３は、図１に示す制御装置１で実現される。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ゲート近傍とゲートか
ら離れた箇所の金型の内圧差を小さくできるようにした
ことにより、従来の射出成形機では実現できなかった超
薄肉成形品の板厚の均一性を改善し、そり等の形状不良
の防止を図ることができる成形を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制御方法を実施する制御系の構成
を示したブロック図である。

【図２】本発明による制御方法の概念を説明するための
図である。

【図３】本発明による制御方法を実現するための機能ブ
ロック図である。

【図４】本発明において表示装置で表示される型締圧と
２つの型内圧センサの圧力検出パターンの一例を示した
図（図ａ）、及び比較のために、通常の成形における型
締圧とゲート近傍の型内圧力とゲートから離れた箇所の
型内圧力とを示した図（図ｂ）である。

【図５】図３の機能ブロック図の他の形態を示した図で
ある。

【図６】本発明が適用される油圧式射出成形機の概略構
成を示した図である。

【図７】図６おける距離センサの一例を説明するための
図である。

【図８】図６の射出成形機を制御するための従来の制御
系の構成を示したブロック図である。

【符号の説明】

６、７ 型内圧センサ １１ ホッパ １２ 加熱シリンダ １３ スクリュ １４ 射出シリンダ １５ ピストン １６ ノズル １７ 固定金型 １８ 可動金型 ２１ 固定プラテン ２２ リアプラテン ２３ タイバー ２４ 型締シリンダ ２５ 油圧ピストン ２６ 可動プラテン ２７ 圧力センサ ２８ 距離センサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉の成形品を対象として高速圧縮成形
   を行う射出成形機の制御方法において、 金型内のゲート近傍とゲートから離れた箇所にそれぞ
   れ、第１、第２の型内圧センサを設置し、 射出前の型締力は最大型締力よりも十分に小さな値にし
   ておき、 射出後、前記第１の型内圧センサで検出された値が所定
   値に達するか、あるいはスクリュが所定の位置に達した
   時に、型締圧を昇圧させて高速圧縮を行い、 更に、前記第１の型内圧センサの検出圧力と前記第２の
   型内圧センサの検出圧力との差を監視して、前記差があ
   らかじめ設定した値になった時に、スクリュの後退動作
   を実行することを特徴とする射出成形機の型内圧による
   制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制御方法において、前記
   差に基づいて前記高速圧縮時の型締圧の昇圧時間を調整
   することを特徴とする射出成形機の型内圧による制御方
   法。