JP5636800B2 - 射出成形方法および射出成形装置 - Google Patents
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Description
その第1の方法は、射出スクリューの位置情報に基づいて、上記ゲートピンを全開位置もしくは全閉位置へと移動することにより、バルブゲートの開閉を制御し溶融樹脂の射出制御を行う方法である(特許文献1参照)。
第1の方法においては、バルブゲートの開閉を全開もしくは全閉にて制御をしており、上記バルブゲートの開度調整を行うことはできない。そのため、上記バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記バルブゲートの開閉によりゼロまたは最大のいずれかとなる。
ここで、複数のバルブゲートを設けた金型においては、一つの流路を複数の経路に分岐することにより、各バルブゲートへと溶融樹脂を分配している。そのため、関連するバルブゲートの開閉により、上記のごとく各バルブゲートへ分配される溶融樹脂の流入量に変化が生じた場合には、各バルブゲートから吐出される溶融樹脂の吐出量に影響を及ぼすゲート間相互作用が発生する。
その結果、キャビティ内には、圧力不均一や溶融樹脂の流れ不良等が発生し、成形品の面ひずみ、バリおよびフローマークといった形状および外観上の不良が発生する。
また第2の方法では、圧力センサをバルブゲート内に設ける必要があるため、金型の構造は複雑となり、圧力センサは耐熱性および耐久性を要求される。そのため、金型および圧力センサにかかる費用が高額となり、メンテナンス性も悪化する。
したがって、これらの問題を発生させることなく、キャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を安定させ、成形不良の発生を防止することができる射出成形方法および射出成形装置が強く望まれている。
上記バルブゲート内には、進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンをそれぞれ設け、該ゲートピンの進退位置によって上記バルブゲートから吐出する溶融樹脂の吐出量を制御し、
上記射出スクリューから射出し上記バルブゲートに流入する溶融樹脂の流入量は、上記射出スクリューの前進位置によって把握し、上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置をスクリュー位置情報として検出し、
各バルブゲートから上記キャビティ内にそれぞれ流入する溶融樹脂の間におけるゲート間相互作用を考慮し、上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンにおける最適な進退位置をそれぞれ予め定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を求め、
上記各ゲートピンの進退位置を、常に上記目標進退位置に近づくように位置制御することを特徴とする射出成形方法にある(請求項1)。
該射出成形装置は、上記バルブゲート内を進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンと、
該ゲートピンの進退位置を制御するゲートピン駆動部と、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサと、
各バルブゲートから上記キャビティ内にそれぞれ流入する溶融樹脂の間におけるゲート間相互作用を考慮し、上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンにおける最適な進退位置をそれぞれ予め定めた条件マップを記憶し、該条件マップを用いて上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラとを有し、
上記バルブゲートから吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記ゲートピンの進退位置によって制御し、上記射出スクリューから射出し上記バルブゲートに流入する溶融樹脂の流入量は、上記射出スクリューの前進位置によって把握し、
上記ゲートピン駆動部は、常に上記目標進退位置に近づくように上記各ゲートピンの進退位置を位置制御するように構成したことを特徴とする射出成形装置にある(請求項3)。
第1の発明の射出成形方法においては、射出スクリューの前進位置に対する各ゲートピンの最適な進退位置を定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの目標進退位置を求め、上記各ゲートピンを目標進退位置に近づくように位置制御する。
この場合には、上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを比較し、上記ゲートピンの進退位置を上記目標進退位置へと補正する制御を連続して行う。それゆえ、上記ゲートピンの進退位置をより正確に上記目標進退位置へ近付けることができる。
この場合には、第2の発明の構成に加え、上記ピン位置センサを備えている。これにより、上記フィードバック制御を用いた上記射出成形方法を確実に実施することができる。
そのため、上記ピン位置センサを上記キャビティを有する金型の外側に露出した位置に配設することができる。したがって、上記金型の内部に上記ピン位置センサを配設した場合に比べ、型構造が複雑にならない。
(実施例1)
本例の射出成形装置1は、図1〜図3に示すように、射出スクリュー21から射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲート32、33を介して、1つのキャビティ31に射出充填するよう構成してある。
上記ゲートピン駆動部38は、常に上記目標進退位置に近づくようにゲートピン34、35の進退位置を位置制御する構成を有している。
射出成形装置1は、図1に示すように溶融樹脂を射出する射出ユニット2と、溶融樹脂を充填する金型ユニット3と、成形に関する条件の入力、射出ユニット2および金型ユニット3の制御を行うコントローラ5とを有する。
また、シリンダー24の内部には、前進運動により溶融樹脂を射出する射出スクリュー21を備え、射出スクリュー21の基端部には、射出スクリュー21の回転および前進後退を行うためのスクリュー駆動部25が配設されている。
尚、本例においては、1つの金型に1つのキャビティを設けているが、上記金型に複数のキャビティを設け、一度の成形で複数個の成形品を取ることもできる。また、上記複数のキャビティをそれぞれ異なる形状とすることもできる。
尚、本例においては、ゲートピン駆動部に液圧アクチュエータを用いたが、空気圧アクチュエータ、電動アクチュエータ等を用いることもできる。
尚、本例においては、ピン位置センサに渦電流を利用した非接触センサを用いたが、各種位置センサ、画像認識装置等の位置検出機能を有するものに変えることも可能である。
尚、本例ではタッチパネルを用いているが、キーボード等の入力機能を有するものに変えることも可能である。
ホッパー23に投入された上記樹脂材料は、回転する射出スクリュー21によりシリンダー24へと供給される。そして、射出スクリュー21が回転する際のせん断力によって発生する摩擦熱と、シリンダー24の外周に配設したバンドヒータ27の発する熱とにより加熱され、溶融樹脂となる。
本例において、射出スクリュー21の前進位置は、射出スクリュー21が前進することにより値が小さくなる。また、ゲートピン34、35の進退位置についてもゲートピン34、35が前進することにより値が小さくなる。ゲートピン34、35においては、進退位置が20.00mmのとき最後退位置であり、バルブゲート32、33は全閉状態となる。ゲートピン34、35が前進し、0に近づくほど、バルブゲート32、33の開度は大きくなり、溶融樹脂の吐出量が増加する。
射出スクリュー21が前進を開始し、前進位置210mmまで移動すると、ゲートピン34、35の位置制御が開始される。このとき、ゲートピン34は、移動を開始し、射出スクリュー21が前進位置110mmまで前進する間に、進退位置11.30mmへとリニアに移動し、バルブゲート32の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。一方、ゲートピン35は、瞬時に進退位置10.6mmまで前進し、バルブゲート33から溶融樹脂の吐出を開始する。
次に、射出スクリュー21が前進位置110mmまで移動すると、ゲートピン34は、進退位置11.3mmへ到達し、その進退位置を維持する。
次に、射出スクリュー21が前進位置74mmまで移動すると、ゲートピン34は、移動を開始し、射出スクリュー21が前進位置30mmまで移動する間に、進退位置9.2mmへとリニアに移動し、バルブゲート32の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。一方ゲートピン34は、進退位置6mmへと到達し、その進退位置を維持する。
上述したように、ゲートピン34、35の進退位置の制御には、瞬時に目標進退位置へと移動するステップ制御と、徐々に目標進退位置へと移動するスロープ制御のいずれの方法も用いることができる。
そのため、圧力や流量を直接制御する場合より、制御精度を格段に高めることができ、バルブゲート32、33に供給される溶融樹脂の流入量に対してバルブゲート32、33からキャビティ31内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。
そのため、条件マップ6を作成する際に、上記ゲート間相互作用の影響を見込み、その影響を除去するようにゲートピン34、35の最適な進退位置を定めることができる。これにより、ゲートピン34、35の最適な進退位置を定めた条件マップ6を用いた本例の射出成形方法においては、上記ゲート間相互作用の影響を除去することができる。
そのため、上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを比較し、ゲートピン34、35の進退位置を上記目標進退位置へと補正する制御を連続して行う。それゆえ、ゲートピン34、35の進退位置をより正確に上記目標進退位置へ近付けることができる。
そのため、上記ピン位置センサ36を上記金型ユニット2の外側に露出した位置に配設することができる。したがって、上記金型ユニット3の内部にピン位置センサ36を配設した場合に比べ、型構造が複雑にならない。
尚、本例においては、自動車用バンパーの成形について示したが、自動車用バンパー以外の種々の成形品においても、本例の射出成形装置及び射出成形方法を用いることで、同様の効果を得ることができる。
2 射出ユニット
21 射出スクリュー
22 スクリュー位置センサ
3 金型ユニット
31 キャビティ
32、33 バルブゲート
321、331 ゲートテーパ部
34、35 ゲートピン
341、351 段部
342、352 ピンテーパ部
36 ピン位置センサ
40 固定金型
41 可動金型
5 コントローラ
6 条件マップ
Claims (5)
- 射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、複数のバルブゲートを介して1または複数のキャビティに射出充填する射出成形方法において、
上記バルブゲート内には、進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンをそれぞれ設け、該ゲートピンの進退位置によって上記バルブゲートから吐出する溶融樹脂の吐出量を制御し、
上記射出スクリューから射出し上記バルブゲートに流入する溶融樹脂の流入量は、上記射出スクリューの前進位置によって把握し、上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置をスクリュー位置情報として検出し、
各バルブゲートから上記キャビティ内にそれぞれ流入する溶融樹脂の間におけるゲート間相互作用を考慮し、上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンにおける最適な進退位置をそれぞれ予め定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を求め、
上記各ゲートピンの進退位置を、常に上記目標進退位置に近づくように位置制御することを特徴とする射出成形方法。 - 請求項1において、さらに、上記各ゲートピンの進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うことを特徴とする射出成形方法。
- 射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲートを介して、1または複数のキャビティに射出充填する射出成形装置において、
該射出成形装置は、上記バルブゲート内を進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンと、
該ゲートピンの進退位置を制御するゲートピン駆動部と、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサと、
各バルブゲートから上記キャビティ内にそれぞれ流入する溶融樹脂の間におけるゲート間相互作用を考慮し、上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンにおける最適な進退位置をそれぞれ予め定めた条件マップを記憶し、該条件マップを用いて上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラとを有し、
上記バルブゲートから吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記ゲートピンの進退位置によって制御し、上記射出スクリューから射出し上記バルブゲートに流入する溶融樹脂の流入量は、上記射出スクリューの前進位置によって把握し、
上記ゲートピン駆動部は、常に上記目標進退位置に近づくように上記各ゲートピンの進退位置を位置制御するように構成したことを特徴とする射出成形装置。 - 請求項3において、上記射出成形装置は、さらに、上記各ゲートピンの進退位置を検出してピン位置情報として出力するピン位置センサを有し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うよう構成されていることを特徴とする射出成形装置。
- 請求項3または4において、上記バルブゲートの吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、上記ピン位置センサは、上記バルブゲートへ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナーの配設位置よりも基端側の位置に配設されていることを特徴とする射出成形装置。
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