JP3587809B2 - 射出成形装置の寸型開制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は寸型開制御機能を備えた射出成形装置の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラスチックの成形に多用されている射出成形装置を、利用して紙繊維系材料の射出成形を実施する試みがなされている。しかし、紙繊維系材料は紙繊維に20〜50%もの水を混合したものであるため、成形段階で水を除去する工程が必須となる。例えば、特許第2916136号公報「紙繊維を利用した製品の成形方法」には、120〜220℃に金型を加熱して水分を蒸発させると共に、金型を0.02〜0.5mm開いて蒸気を逃す工程を少なくとも1回以上実施する製造方法が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報により、成形段階で金型を僅かに開けること(以下、寸(すん)型開と呼ぶことにする。)で蒸気を逃すことで、大量に水を含む紙繊維系材料の射出成形が可能になった。
【0004】
しかし、寸型開は1回以上実施すると定められているだけで、その回数は別途定める必要があり、この結果、次の様な課題が生じる。
すなわち、必要以上多い回数を設定すると、脱水処理が終わっているにも拘らず寸型開を実施することから、作業時間の延長、そして生産性の低下を招く。
逆に、回数が少な過ぎると、脱水が未了の状態で成形品を脱型することとなり、成形品の品質低下(変形、形崩れなど)を招く虞れがある。
【0005】
このように、従来は寸型開の回数を合理的に決定する技術が確立されていなかった。そこで、本発明の目的は適切な回数で寸型開を実施することのできる寸型開制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、射出機で水分を多く含む成形材料を金型へ射出した後に、水分の除去を目的として金型を僅かに開くところの寸型開及びこの金型を再度締付けるところの再型締からなる寸型開制御を実施するときに、金型の型内圧力を計測し、この型内圧力に基づいて寸型開及び再型締を行うことを特徴とする。
【0007】
水分を多く含む成形材料には、例えば植物性繊維は紙繊維を含み、繊維性植物から直接的に得たバージン繊維及びこれの再生繊維を含む材料がある。
成形材料内の水分が蒸発することで型内圧力が上昇する。蒸気が少なくなれば型内圧力は下がる。すなわち、蒸気と型内圧力とは良好な相関関係が認められる。そこで、型内圧力に基づいて寸型開制御を実施することにした。この結果、過不足のない回数の寸型開を実行することができ、生産性の向上と成形品の品質維持との双方を達成できる。
【0008】
請求項2では、型内での飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力PAを設定し、この圧力PAより低い中間圧力PBを設定し、この圧力PBより低い再型締開始圧力PCを設定しておき、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Pactが圧力PA以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Pactが圧力PCを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Pactが圧力PA未満であったら、さらに待ち時間の経過を待って型内圧力Pactが圧力PB以上であるかを調べ、圧力Pactが圧力PB以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Pactが圧力PCを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間及び待ち時間が経過した後に計測した型内圧力Pactが圧力PA未満で且つ圧力PB未満であったら寸型開制御を終了し、型開並びにエジェクトに移行することを特徴とする。
【0009】
請求項2は、請求項1に記載した寸型開制御の有力な具体策を示したものであり、寸型開開始圧力PA、中間圧力PB、再型締開始圧力PC、所定の時間並びに待ち時間を指定するだけで、容易に寸型開制御が開始でき、射出成形装置の運転を容易にすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る射出成形装置の側面図であり、射出成形装置10は、基台11に射出機20、不図示の同駆動装置及び型締機30を載せると共に、基台11に制御部の制御パネル12を備えた横型射出成形装置である。
【0011】
射出機20は、スクリューを内蔵した加熱筒21、この加熱筒21に成形材料を供給するホッパー22、スクリューを高速で押出すためのボールねじ機構23及び射出用モータ24などを備える。
【0012】
不図示の射出機駆動装置は、射出機20を一括して横移動する装置であり、シリンダ(電動シリンダ又は油圧シリンダ)がその主要素となるが、構造の説明は省略した。
【0013】
型締機30は、圧受盤31、固定盤32、タイバー33・・・(・・・は複数を示す。以下同じ)、可動盤34、この可動盤34を型締方向へ押出すトグルリンク35及び型締用モータ36とからなり、固定盤32に固定側金型37を固定し、可動盤34に可動側金型38を固定することにより、可動側金型38を型締方向及び型開き方向へ任意に移動させることができる。なお、この例ではトグルリンク式型締機を採用したが、シリンダで直接若しくは間接的に型締めするシリンダ式型締機であってもよく、型締機の形式は問わない。
【0014】
図2は本発明に係る寸型開制御の原理図であり、可動側金型38を移動する型締用モータ36、このモータ36の回転数を計測する回転計39及び型締用モータ36を駆動するモータドライバー41は、既存の型締機の構成要素であり、これらに寸型開制御部42及び条件設定器43を付加する。さらに、型内圧力を計測するために圧力センサ44を可動側金型38に取付け、このセンサ44で得た圧力情報を寸型開制御部42に入力する。
【0015】
なお、寸型開制御部42は既存の制御部にその機能を追加し、及び/又は条件設定器43は図1の制御パネル12にその機能を追加すれば、機器の数を増す必要が無く、既存の射出成形装置(図1と同形)と同じ装置規模で本発明を実施することができる。
【0016】
本発明の寸型開制御機能を作用図を用いて以下に説明する。
図3(a)〜(c)は本発明に係る型締機の作用説明図である。
(a)は固定側金型37から可動側金型38が十分に離れたところの型開き状態を示す。この状態から型締用モータ36を回転させることで、可動側金型38を型締方向へ移動させる。
【0017】
(b)は型締完了を示し、可動側金型38が所定の型締圧力で固定側金型37に密着している。
(c)において、固定側金型37に当てたノズル95から成形材料96を射出する。
【0018】
成形材料の成分例は次の通りである。
まず、新聞紙、紙パルプ、雑誌、段ボールなどから得た植物性繊維50〜90部と多価アルコール10〜50部とから配合物100部を得る。この配合物100部に水50〜100部を添加して混合物100部を得る。この混合物100部に非アルカリ金属の長鎖脂肪酸塩を0.3〜2.0部を添加した後に水分率を20〜32%に調整する。この調整物に含まれる多価アルコールのうちの10〜50%を生分解性樹脂により置換する。この一連の処理を施した植物性繊維を射出成形材料に適用する。
【0019】
成形条件は次の通りである。
加熱筒の温度:120℃
金型の温度:180℃
射出速度:70mm/s
射出圧力:1000kg/cm2
【0020】
図4(a),(b)は本発明に係る寸型開位置及び再型締位置の説明図であり、上述した通りに成形材料に多量の水を含むため、金型37,38内で蒸気化し、寸型開を行って蒸気を排出する。
(a)は可動側金型38を開いて蒸気を排出している「寸型開」を示す。このときの開き位置を寸型開位置という。
【0021】
(b)は可動側金型38を再型締位置まで閉じた「再型締」状態を示す。このときに、再型締位置は初期の型締位置と同じ又は異なる、の何れであってもよい。
以上の(a),(b)を後述の制御フローに基づいて実施する。
【0022】
図5は本発明に係る型内圧力−時間グラフであり、縦軸は型内圧力、横軸は時間、蛇行線は型内の圧力を表わす。縦軸に付した飽和は飽和蒸気圧、PAは寸型開開始圧力、PBは中間圧力、PCは再型締開始圧力を意味する。
【0023】
横軸の時間t1で計測した型内圧力p1がPA以上であるから、寸型開を実行する。型内圧力p1がPCを下回った時間t2からタイマにて時間をカウントする。そして、所定の時間Tstdが経過した時間t3で型内圧力p3を調べ、それがPA以上であるから、寸型開を再度実施する。次に所定の時間Tstdが経過した時間t5で型内圧力p5を調べたところ、型内圧力p5はPA未満であった。そこで、別のタイマで時間をカウントし、待ち時間Tstd2の経過を待つ。待ち時間Tstd2が経過した時間t6で型内圧力p6を調べたところ、この型内圧力p6はPB以上であったから、寸型開を実施する。このときの型内圧力p6がPAを超えることは差支えない。
【0024】
時間t4以降で、所定の時間Tstdに待ち時間Tstd2を加算した理由は次の通りである。
時間t5の近傍では蒸発による圧力の上昇が鈍くなっているので、圧力p5がPBを下回ることが予想される。圧力の上昇が鈍化に併せて判断時を遅らせるために所定の時間Tstdに待ち時間Tstd2を加算した。
【0025】
さらに、圧力の上昇が鈍り、時間(Tstd+Tstd2)が経過したにも拘らず時間t10での型内圧力p10が圧力PB未満であった。この時点(時間t10)で寸型開制御を打切り、脱型に移行する。
以上の制御を制御フロー化したものを次に示す。
【0026】
図6は本発明に係る寸型開制御のフロー図であり、ST××はステップ番号を示す。
ST01:先ず、飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力PA、この圧力PAより低い中間圧力PB、この圧力PBより低い再型締開始圧力PCを設定する。併せて、所定の時間Tstd及び待ち時間Tstd2を設定する。
ST02:射出に備えて型締を行う。
ST03:型締めされた金型へ射出機により水分を多く含む成形材料を射出する。
【0027】
ST04:タイマをリセットし、時間のカウントを開始する。
ST05:タイマでカウントした時間Tmが予め設定してある所定の時間Tstdに達するのを待つ。Tm≧TstdになったらST06に進む。
ST06:型内圧力Pactを制御部に読込む。
ST07:型内圧力Pactが予め設定した寸型開開始圧力PA以上であるか否かを調べる。
【0028】
ST08:ST07でYes(Pact≧PA)なら、ST08で寸型開を実施する。これにより型内から蒸気が放出されると共に型内圧力は低下する。
ST09:型内圧力Pactを制御部に連続的に読込む。
ST10:型内圧力Pactが予め設定した再型締開始圧力PCを下回ったら、ST11に進む。
【0029】
ST11:再型締を実施する。金型を閉じたことにより、蒸気の発生が盛んであれば、型内圧力は急激に上昇する。そこで、ST04に戻って、2回目の寸型開実施に備える。すなわち、ST07がYesである限り、ST04〜ST11を繰り返す。
【0030】
前記の繰り返しを実施すると、蒸気の発生が衰えて、いずれST07はNoになる。ST07がNoならば、ST12へ進む。
ST12:前記タイマと別のタイマをリセットして、時間のカウントを開始する。
ST13:タイマでカウントした時間Tm2が予め設定してある待ち時間Tstd2に達するのを待つ。Tm2≧Tstd2になったらST14に進む。
ST14:型内圧力Pactを制御部に読込む。
【0031】
ST15:型内圧力Pactが中間圧力PB未満であるか否かを調べる。Noであれば、Pactは、PB≦Pact<PAとなり、まだ型内圧力は高い。そこで、ST08に進み、ST08〜ST11にて寸型開を実行する。
この寸型開を繰り返し実施することで、型内の蒸気発生はさらに衰え、いずれST15はYesになる。ST15でYesになれば、ST16に進む。
【0032】
ST16:寸型開制御は必要なくなり、成形品の脱型を目指して型開を実施する。
ST17:成形品を払出す。
【0033】
図7は本発明に係る別の寸型開制御のフロー図であり、図6のST12〜ST15を削除した簡便なフロー図である。大部分は図6と重複するが、ST01をST21と読みかえるなどして、全ステップを記載する。
【0034】
ST21:先ず、飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力PA、この圧力PAより低い再型締開始圧力PCを設定する。併せて、所定の時間Tstdを設定する。
ここでの寸型開開始圧力PAは前記ST01で用いたPBと同じか、ST01でのPAとPBの中間値とする。
【0035】
ST22:射出に備えて型締を行う。
ST23:型締めされた金型へ射出機により水分を多く含む成形材料を射出する。
【0036】
ST24:タイマをリセットし、時間のカウントを開始する。
ST25:タイマでカウントした時間Tmが予め設定してある所定の時間Tstdに達するのを待つ。Tm≧TstdになったらST26に進む。
ST26:型内圧力Pactを制御部に読込む。
ST27:型内圧力Pactが予め設定した寸型開開始圧力PA以上であるか否かを調べる。
【0037】
ST28:ST27でYes(Pact≧PA)なら、ST28で寸型開を実施する。これにより型内から蒸気が放出されると共に型内圧力は低下する。
ST29:型内圧力Pactを制御部に連続的に読込む。
ST30:型内圧力Pactが予め設定した再型締開始圧力PCを下回ったら、ST31に進む。
【0038】
ST31:再型締を実施する。金型を閉じたことにより、蒸気の発生が盛んであれば、型内圧力は急激に上昇する。そこで、ST24に戻って、2回目の寸型開実施に備える。すなわち、ST27がYesである限り、ST24〜ST31を繰り返す。
【0039】
前記の繰り返しを実施すると、蒸気の発生が衰えて、いずれST27はNoになる。ST27がNoならば、ST32へ進む。
【0040】
ST32:寸型開制御は必要なくなり、成形品の脱型を目指して型開を実施する。
ST33:成形品を払出す。
以上に述べた図7のフローは、図6のST12〜ST15を省いたものであるから、簡便な制御フローであると言える。
【0041】
尚、請求項1での制御方法は、図6の制御フロー、図7の制御フロー及びこれに類するもの又は図6より複雑な制御フローによるものを含む。すなわち、請求項1は請求項2に限定するものではない。
【0042】
また、本発明が対象とする成形材料は水分を多く含む材料であれば、種類を限るものではない。
【0043】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1では、型内圧力に基づいて寸型開制御を実施することにした。この結果、過不足のない回数の寸型開を実行することができ、生産性の向上と成形品の品質維持との双方を達成できる。
【0044】
請求項2は、請求項1に記載した寸型開制御の有力な具体策を示したものであり、寸型開開始圧力PA、中間圧力PB、再型締開始圧力PC、所定の時間並びに待ち時間を指定するだけで、容易に寸型開制御が開始でき、射出成形装置の運転を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る射出成形装置の側面図
【図2】本発明に係る寸型開制御の原理図
【図3】本発明に係る型締機の作用説明図
【図4】本発明に係る寸型開位置及び再型締位置の説明図
【図5】本発明に係る型内圧力−時間グラフ
【図6】本発明に係る寸型開制御のフロー図
【図7】本発明に係る別の寸型開制御のフロー図
【符号の説明】
10…射出成形装置、12…制御部の制御パネル、20…射出機、30…型締機、37,38…金型、42…寸型開制御部、44…圧力センサ。
Claims (2)
- 射出機で水分を多く含む成形材料を金型へ射出した後に、水分の除去を目的として前記金型を僅かに開くところの寸型開及びこの金型を再度締付けるところの再型締からなる寸型開制御を実施するときに、
金型の型内圧力を計測し、この型内圧力に基づいて前記寸型開及び再型締を行うことを特徴とする射出成形装置の寸型開制御方法。 - 型内での飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力PAを設定し、この圧力PAより低い中間圧力PBを設定し、この圧力PBより低い再型締開始圧力PCを設定しておき、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Pactが圧力PA以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Pactが圧力PCを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Pactが圧力PA未満であったら、さらに待ち時間の経過を待って型内圧力Pactが圧力PB以上であるかを調べ、圧力Pactが圧力PB以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Pactが圧力PCを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間及び待ち時間が経過した後に計測した型内圧力Pactが圧力PA未満で且つ圧力PB未満であったら寸型開制御を終了し、型開並びにエジェクトに移行することを特徴とする請求項1記載の射出成形装置の寸型開制御方法。
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