JPH10329181A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重量精度や変形（ソリ等）防止を重視する成
形品のための充填圧力（負荷圧）制御を優先した射出・
充填（１次射出）を可能とし、さらに、この圧力優先制
御の際に、１次射出行程の実測射出速度が概略所望の特
性線を描いて、射出速度も安定したものとなり得る、動
作信頼性の高い且つ良品成形が達成可能な射出成形機を
提供すること。 【構成】 油圧ポンプもしくはアキュームレータからの
圧油を、流量制御弁を介して射出シリンダに供給して射
出を行う射出成形機において、流量制御弁と射出シリン
ダとの間の油路に負荷圧制御弁を設け、キャビティ内に
溶融樹脂を射出・充填する１次射出行程を、射出シリン
ダのピストンロッドの前進位置に応じて設定された設定
負荷圧特性線に一致するように、負荷圧制御弁を制御す
ることによる圧力優先制御によって実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出シリンダ（油
圧シリンダ）を射出用アクチュエータとする射出成形機
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】該種油圧駆動式の射出成形機において
は、型締シリンダ（油圧シリンダ）によって型締を行な
い、この後の適宜射出タイミングで、射出シリンダ（油
圧シリンダ）によって溶融樹脂を型締された金型内の成
形空間（キャビティ）ヘ射出・充填するようにしてい
る。

【０００３】図３は、斯る従来の射出成形機の射出シリ
ンダ系統の油圧回路を示す図で、同図において、１は油
圧ポンプ、２は圧力制御弁（電磁比例リリーフ弁）、３
は流量制御弁、４は方向切替弁、５は射出シリンダ（油
圧シリンダ）である。上記射出シリンダ５のピストンロ
ッド５ａには、インラインスクリュータイプの射出成形
機においては図示していないが公知のように、加熱シリ
ンダ内に配設されたスクリューの根本部分が適宜連結手
段を介して連結されている。

【０００４】図３の構成において、型締完了後の所定秒
時をおいたタイミングで、前記方向切替弁４が中立位置
から左位置に切替えられて、前記油圧ポンプ１からの圧
油が射出シリンダ５の前進用油室に供給され、これによ
って、前記ピストンロッド５ａと共に図示せぬスクリュ
ーが一体となって前進し、溶融樹脂が同じく図示せぬ加
熱シリンダ先端のノズルから型締された金型間のキャビ
ティ（成形空間）に射出・充填される。そして、このス
クリュー前進による射出・充填行程（１次射出行程）に
よってキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わると、公知
の保圧行程（２次射出行程）に切替えられて、スクリュ
ーの押圧力によってキャビティの溶融樹脂に所定の保圧
圧力をかけ、樹脂の冷却固化に伴う収縮等を補うように
される。

【０００５】ところで、上記した射出・充填行程（１次
射出行程）期間中は、従来、射出速度を重視することが
多く、このため、射出・充填行程期間は、スクリュー
（射出シリンダ５のピストンロッド５ａ）の前進位置
（ストローク）に応じて設定された設定速度に従うよう
に、射出速度を前記流量制御弁３によってコントロール
するようにしていた。また、前記保圧行程は圧力制御を
重視するため、公知の保圧切替え点以降は、時間による
圧力制御を前記圧力制御弁２によって行うようにしてい
る。

【０００６】図４は、図３の構成によって射出を行った
際の射出速度と負荷圧（射出シリンダ５の前進用油室の
圧力）との関係を示すグラフ図である。同図に示すよう
に、射出・充填行程期間においては速度制御を行ってい
るため、速度の実測データは同図の実線に示すように各
ゾーンＡ’，Ｂ’，Ｃ’毎に設定された設定速度値にほ
ぼ倣った特性カーブを示す。一方、このように射出・充
填行程期間においては速度を優先した制御を行っている
ため、換言するなら負荷圧にかかわりなく位置による速
度制御を行っているので、負荷圧を正確にはコントロー
ルできない。また、流量制御弁３の上流側圧力を下流側
圧力よりも相当大きくする（所謂差圧を大きくする）
と、充填途上中には負荷圧は射出・充填行程時の最適充
填圧を超えないが、キャビティ内に樹脂が行きわたった
（つまった）充填完了の手前からは負荷反力（樹脂圧
力）が高まるため、負荷圧は急速に大きくなって射出・
充填行程時の最適充填圧を上回ってしまうことが多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いては、射出・充填行程（１次射出行程）時には速度を
優先した制御を行っているので、射出速度を重視する成
形品、換言するならレンズ、家電製品等のように寸法精
度や外観（ウエルドライン，フローマーク，シルバー
等）を重視する成形品の製造には好適である。

【０００８】しかしながら、射出・充填行程期間中には
負荷圧を正確にはコントロールできないので負荷圧が安
定せず、従って成形品密度がバラツキ易く、充填圧力
（負荷圧）を重視する成形品、換言するならＣＤ、薄肉
製品等のように重量精度や変形（ソリ等）防止を重視す
る製品には適さないという問題があった。

【０００９】また、射出・充填行程（１次射出行程）時
に速度を優先した制御を行っているので、保圧切替え点
近傍では負荷圧が最適充填圧を大きく上回る傾向があ
り、充填圧が過剰となって成形品にバリが発生し易く、
且つ、キャビティ内のゲートに近い部分の密度が過剰と
なるためソリも発生し易く、斯様なバリ、ソリ等による
成形品不良が発生し易いという問題もあった。さらに、
保圧切替え点近傍では負荷圧が最適充填圧を大きく上回
っているため、保圧行程に入ってから負荷圧が保圧設定
値に落着くまでの時間Ｔ₂ が比較的大きく且つ安定しな
いため、この点でも薄肉成形品の品質に悪影響を与える
という問題があった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、重量精度や変形（ソリ等）防
止を重視する成形品のための充填圧力（負荷圧）制御を
優先した射出・充填（１次射出）を可能とし、さらに、
この圧力優先制御の際に、１次射出行程の実測射出速度
が概略所望の特性線を描いて、射出速度も安定したもの
となり得る、動作信頼性の高い且つ良品成形が達成可能
な射出成形機を提供することにある。さらに、本発明の
目的とするところは、上記の目的に加えて、重量精度や
変形（ソリ等）防止を重視する成形品のための充填圧力
（負荷圧）制御を優先した射出・充填（１次射出）と、
寸法精度や外観を重視する成形品のための射出速度制御
を優先した射出・充填（１次射出）とが、同一のマシン
で選択的にとり得る射出成形機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、油圧ポンプもしくはアキュームレータか
らの圧油を、流量制御弁を介して射出シリンダに供給し
て射出を行う射出成形機において、流量制御弁と射出シ
リンダとの間の油路に負荷圧制御弁を設け、キャビティ
内に溶融樹脂を射出・充填する１次射出行程を、射出シ
リンダのピストンロッドの前進位置に応じて設定された
設定負荷圧特性線に一致するように、負荷圧制御弁を制
御することによる圧力優先制御によって実行するよう
に、構成される。さらに、前記設定負荷圧特性線は、１
次射出行程の実測射出速度が概略所望の特性線を描くよ
うに、例えば折線による特性線によって設定するよう
に、構成される。さらに、１次射出行程を、前記圧力優
先制御、または、射出シリンダのピストンロッドの前進
位置に応じて設定された速度設定値に一致するように、
流量制御弁を制御することによる速度優先制御、の何れ
か一方に選択可能であるように、構成される。

【００１２】本発明では、射出シリンダの前進用油室に
供給する油圧をコントロールする電磁比例リリーフ弁よ
りなる負荷圧制御弁を設け、充填圧力（負荷圧）を重視
する成形品を製造する際には流量制御弁を開放状態にし
て、１次射出行程（射出・充填行程）を、負荷圧制御弁
によって、速度にかかわりなく、油圧シリンダのピスト
ンロッドの前進位置に応じて設定された各設定負荷圧に
基づく圧力制御によって実行する。これによって、１次
射出行程区間においては、射出シリンダへ供給される油
圧（負荷圧）が、設定された負荷圧に一致するような圧
力制御に基づく射出・充填が行われ、射出速度は負荷圧
に依存する形で間接的にコントロールされる。この結
果、１次射出行程（射出・充填行程）中における射出速
度の正確な制御は行えないが、負荷圧は設定負荷圧にほ
ぼ倣う形で１次射出行程（射出・充填行程）の全区間
中、常時良好なものに安定し、従って充填圧が安定して
（金型内樹脂圧が安定して）成形品密度のバラツキがな
くなって製品重量精度が向上し、且つソリ等の変形の発
生も可及的に抑止可能となる。すなわち、薄肉製品等を
高品質で歩留まり良く製造可能となる。また、キャビテ
ィ内に樹脂が行きわたった（つまった）充填完了の手前
から負荷反力（樹脂圧力）が高まっても、射出シリンダ
へ供給される油圧（負荷圧）が設定負荷圧を超えること
がなく（過剰充填圧となることがなく）、さらに保圧行
程に入ってから保圧設定値に落着くまでの時間も安定す
るので、バリやソリの発生もなく、総じて、成形品密度
が安定して薄肉成形品等の品質が向上する。

【００１３】一方、射出速度を重視する成形品を製造す
る際には、負荷圧制御弁の上限規制値を最大に設定し
て、１次射出行程（射出・充填行程）を、流量制御弁に
よって、負荷圧にかかわりなく、油圧シリンダのピスト
ンロッドの前進位置に応じて設定された各設定速度に基
づく速度制御によって実行する。これによって、１次射
出行程区間においては、射出シリンダのピストンロッド
の前進速度が、設定された射出速度に一致するような速
度制御に基づく射出・充填が行われる。この結果、１次
射出行程（射出・充填行程）中における負荷圧の正確な
制御は行えないが、射出速度は設定速度にほぼ倣う形で
１次射出行程（射出・充填行程）の全区間中、常時良好
なものに安定し、従って最後まで射出速度が安定して
（金型内での溶融樹脂の流動挙動が安定して）、寸法精
度が安定し、且つ、ウェルドラインやフローマーク等の
外観不良の発生も可及的に抑止可能となる。すなわち、
家電製品等の寸法精度と外観とを重視する成形品を歩留
まり良く製造可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施形態を図１
および図２によって説明する。図１は本実施形態に係る
射出成形機の射出シリンダ系統の油圧回路を示す説明図
であり、図２は射出・充填行程時の負荷圧（射出シリン
ダ５の前進用油室の圧力）と射出速度との関係を示すグ
ラフ図である。

【００１５】図１において、１，２，３，４，５，５ａ
は、前記図３の構成とそれぞれ均等な油圧ポンプ，圧力
制御弁（電磁比例リリーフ弁），流量制御弁，方向切替
弁，射出シリンダ（油圧シリンダ），ピストンロッドで
あり、６は、流量制御弁３と射出シリンダ５の前進用油
室との間の油路（流量制御弁３から見た下流側の油路）
に設置された電磁比例リリーフ弁よりなる負荷圧制御弁
であり、また、７は、ピストンロッド５ａの位置を検出
する射出ストローク検出センサ（例えばエンコーダ）で
ある。

【００１６】上記した電磁制御弁群２，３，４，６は、
マシン全体の制御を司る図示せぬマイクロコンピュータ
（マイコン）によって、それぞれ適宜ドライバ回路を介
して独立してコントロールされるようになっており、マ
イコンの指令に応じて、流量制御弁３よる速度（速度に
対応する流量）や圧力制御弁２，６による油圧上限規制
値を可変設定できるようになっており、また、方向切替
弁４の切替え位置が選択できるようになっている。な
お、前記射出ストローク検出センサ７による計測データ
は、上記したマイコンに取り込まれ射出ストローク（位
置）が認知されるようになっている。

【００１７】ここで、本実施形態においては、負荷圧制
御弁６が、流量制御弁３よりも下流側の油路で射出シリ
ンダ５の前進用油室と直結する形で付加・設置されてい
るので、流量制御弁３による速度を優先した射出・充填
制御を行わない時には、圧力制御弁２を最大圧力、流量
制御弁３を最大流量に設定することにより、負荷圧制御
弁６で可変設定される油圧上限規制値に従った油圧（負
荷圧）を優先した射出・充填（１次射出）制御を行うこ
とが可能になっている。また、負荷圧制御弁６による圧
力を優先した射出・充填制御を行わない時には、負荷圧
制御弁６を最大圧力に設定することにより、流量制御弁
３で可変制御される流量値に従った射出速度を優先した
射出・充填（１次射出）制御を行うことが可能になって
いる。次に、上記構成に基づく１次射出（射出・充填）
動作を説明する。

【００１８】〈圧力（負荷圧）制御を優先した１次射出
動作〉圧力（負荷圧）制御を優先した１次射出を行う際
には、少なくとも１次射出期間中は、前記したマイコン
によって、圧力制御弁２は最大圧力、流量制御弁３は最
大流量に設定される。

【００１９】いま、型締完了後の所定秒時をおいたタイ
ミングで、前記方向切替弁４が中立位置から左位置に切
替えられて、前記油圧ポンプ１からの圧油が射出シリン
ダ５の前進用油室に供給され、これによって、前記ピス
トンロッド５ａと共に図示せぬスクリューが一体となっ
て前進し、溶融樹脂が同じく図示せぬ加熱シリンダ先端
のノズルから型締された金型間のキャビティ（成形空
間）に射出・充填され始める。この射出・充填行程（１
次射出行程）時には、図２に示すように射出・充填区間
（射出ストローク）を任意に分割した各ゾーンＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄごとで予め設定された設定負荷圧と、前記射出ス
トローク検出センサ７による前進位置検出情報とに基づ
き、前記したマイコンの指令で負荷圧制御弁６による上
限規制値が可変制御され、これによって負荷圧（射出圧
力たる充填圧）を制御することによる射出・充填行程が
実行される。すなわち、図２に示すように射出・充填行
程（１次射出行程）区間では、射出速度にかかわりな
く、設定負荷圧にほぼ倣うような圧力制御によって射出
・充填行程を実行させ、これにより射出・充填行程（１
次射出行程）中には、負荷圧を設定負荷圧に一致させて
安定した充填圧を維持するようになっている。

【００２０】なお、設定された負荷圧に一致するような
圧力制御に基づく射出・充填を行うと、射出速度は負荷
圧に依存する形で間接的にコントロールされる。よっ
て、設定負荷圧を任意の特性線に設定することによっ
て、正確ではないが或る程度所望の射出速度カーブを得
ることができる。例えば、図２に示す如く、１次射出行
程の実測射出速度が概略所望の特性線を描くように、設
定負荷圧の特性線を折れ線によって設定することで、射
出速度は負荷圧に依存する形で間接的にコントロールさ
れて、実測射出速度は概略所望の特性線を描くようにな
る。したがって、圧力優先制御の際に、１次射出行程の
実測射出速度が概略所望の特性線を描くようになって、
射出速度も安定したものとなり、動作信頼性の高い且つ
良品成形が達成可能となる。

【００２１】そして、前記ピストンロッド５ａが射出・
充填行程区間の終端位置に至ったこと（保圧切替え点に
至ったこと）が、前記射出ストローク検出センサ７によ
って検知されると、前記マイコンは、時間による圧力制
御を行う保圧行程に入り、負荷圧制御弁６の上限制限値
を保圧設定値に制御して所定時間の保圧行程が実行され
る。この際、保圧切替え点での負荷圧は各ショット毎で
常に、射出・充填行程区間の終端位置の設定負荷圧にほ
ぼ一致した値で一定しているので、保圧行程に入ってか
ら負荷圧が保圧設定値に落着くまでの時間Ｔ₁ は、従来
に比して安定し且つ短いものとなる。

【００２２】このように、射出・充填（１次射出）行程
を負荷圧優先制御で行うと、射出・充填行程中の充填圧
が安定して、且つ充填完了に近づいても充填圧が適正値
を超えることがなく、また、保圧行程に入ってから保圧
設定値に落着くまでの時間が安定する。従って、成形品
密度が安定し、ソリ、バリのない良好な成形品を製造す
ることが可能となり、以って、重量精度や変形（ソリ
等）防止を重視する薄肉製品等を、高品質で歩留まり良
く製造可能となる。また、１次射出行程（射出・充填行
程）とこれに続く２次射出行程（保圧行程）を共に圧力
制御で行っているので（１次射出行程終端の負荷圧が一
定しているので）、１次射出行程から２次射出行程への
切替え点の設定にさほど厳密な値を必要とせず、１次射
出行程から２次射出行程への切替え点の設定が至って簡
単・容易となる。

【００２３】〈射出速度制御を優先した１次射出動作〉
射出速度制御を優先した１次射出を行う際には、１次射
出期間中は、前記したマイコンによって負荷圧制御弁６
の上限値は最大圧力に設定され、この間負荷圧制御弁６
は管路の破損を防止する単なる安全弁としてのみ機能す
るようにされる。

【００２４】そして、この際も同様に型締完了後の所定
秒時をおいたタイミングで、前記方向切替弁４が中立位
置から左位置に切替えられて、前記油圧ポンプ１からの
圧油が射出シリンダ５の前進用油室に供給され、これに
よって、前記ピストンロッド５ａと共に図示せぬスクリ
ューが一体となって前進し、溶融樹脂が同じく図示せぬ
加熱シリンダ先端のノズルから型締された金型間のキャ
ビティ（成形空間）に射出・充填され始める。この射出
・充填行程（１次射出行程）時には、前記図４に示すよ
うに射出・充填区間（射出ストローク）を任意に分割し
た例えばゾーンＡ’，Ｂ’，Ｃ’ごとで予め設定された
設定速度と、前記射出ストローク検出センサ７による前
進位置検出情報とに基づき、前記したマイコンの指令で
流量制御弁３による流量規制値が可変制御され、これに
よって射出速度を制御することによる射出・充填行程が
実行される。すなわち、図４に示すように射出・充填行
程（１次射出行程）区間では、負荷圧にかかわりなく、
設定射出速度にほぼ倣うような速度制御によって射出・
充填行程を実行させ、これにより射出・充填行程（１次
射出行程）中には最後まで、射出速度を設定速度に一致
させて安定した射出速度を維持するようになっている。

【００２５】この後、前記ピストンロッド５ａが射出・
充填行程区間の終端位置に至ったこと（保圧切替え点に
至ったこと）が、前記射出ストローク検出センサ７によ
って検知されると、同様に前記マイコンは、時間による
圧力制御を行う保圧行程に入り、負荷圧制御弁６の上限
制限値を保圧設定値に制御して所定時間の保圧行程が実
行される。

【００２６】このように、射出・充填（１次射出）行程
を速度優先制御で行うと、射出速度は設定速度にほぼ倣
う形で１次射出行程（射出・充填行程）の全区間中、常
時良好なものに安定し、従って最後まで射出速度が安定
する。このため、金型内での溶融樹脂の流動挙動が安定
して、以って寸法精度が安定し、且つ、ウェルドライン
やフローマーク等の外観不良の発生も可及的に抑止可能
となる。すなわち、家電製品等の寸法精度と外観とを重
視する成形品を歩留まり良く製造可能できる。

【００２７】なお、上記した実施例においては、射出用
の圧油供給源として油圧ポンプを用いているが、これを
射出専用の圧油供給源としてのアキュームレータに代替
可能であること当業者には自明である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、重量精度
や変形（ソリ等）防止を重視する成形品のための充填圧
力（負荷圧）制御を優先した射出・充填（１次射出）を
可能とし、さらに、この圧力優先制御の際に、１次射出
行程の実測射出速度が概略所望の特性線を描いて、射出
速度も安定したものとなり得、また、充填完了の手前か
ら負荷反力（樹脂圧力）が高まっても、射出シリンダへ
供給される油圧（負荷圧）が設定負荷圧を超えることが
なく（過剰充填圧となることがなく）、動作信頼性の高
い且つ良品成形が達成可能な射出成形機を提供すること
ができる。

【００２９】さらにまた、１次射出行程全体を、射出シ
リンダのピストンロッドの前進位置に応じて設定された
設定速度あるいは設定負荷圧の何れか一方に基づく、速
度優先制御で行うかあるいは圧力優先制御で行うかが択
一的に選択可能なので、重量精度や変形（ソリ等）防止
を重視する成形品のための充填圧力（負荷圧）制御を優
先した射出・充填（１次射出）と、寸法精度や外観を重
視する成形品のための射出速度制御を優先した射出・充
填（１次射出）とが、同一のマシンで選択的にとり得る
ことになり、１台のマシンで汎用性の高い成形を行うこ
とが可能となる。また、速度優先制御あるいは圧力優先
制御の何れの場合も、射出シリンダのピストンロッドの
前進位置に応じて速度または圧力を設定して、１次射出
行程を制御するので、１次射出行程から保圧行程へ切り
替える保圧切替え位置（保圧切替え点）が常に一定した
ものとなり、安定な連続成形を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態に係る射出成形機の射出シ
リンダ系統の油圧回路を示す説明図である。

【図２】本発明の１実施形態による充填圧力（負荷圧）
制御を優先した場合の１次射出行程時の負荷圧と射出速
度を示すグラフ図である。

【図３】従来例に係る射出成形機の射出シリンダ系統の
油圧回路を示す説明図である。

【図４】従来の射出・充填行程時の射出速度と負荷圧を
示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 圧力制御弁 ３ 流量制御弁 ４ 方向切替弁 ５ 射出シリンダ ５ａ ピストンロッド ６ 負荷圧制御弁 ７ 射出ストローク検出センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプもしくはアキュームレータか
   らの圧油を、流量制御弁を介して射出シリンダに供給し
   て射出を行う射出成形機において、 前記流量制御弁と前記射出シリンダとの間の油路に負荷
   圧制御弁を設け、キャビティ内に溶融樹脂を射出・充填
   する１次射出行程を、前記射出シリンダのピストンロッ
   ドの前進位置に応じて設定された設定負荷圧特性線に一
   致するように、前記負荷圧制御弁を制御することによる
   圧力優先制御によって実行するようにしたことを特徴と
   する射出成形機。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 前記設定負荷圧特性線は、１次射出行程の実測射出速度
   が概略所望の特性線を描くように設定されることを特徴
   とする射出成形機。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、 前記設定負荷圧特性線は、折線によって設定されること
   を特徴とする射出成形機。
4. 【請求項４】 請求項１または２または３記載におい
   て、 １次射出行程を、前記圧力優先制御、または、前記射出
   シリンダのピストンロッドの前進位置に応じて設定され
   た速度設定値に一致するように、前記流量制御弁を制御
   することによる速度優先制御、の何れか一方に選択可能
   であることを特徴とする射出成形機。