JP2004517763A - 射出過程の制御のための方法及び射出ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出成形金型内への射出過程の制御のための方法、特に薄壁状の成形品の射出成形のための方法であって、電気的若しくは液力的に駆動可能な射出スクリューを用いる形式のもの、並びに射出ユニット、特に射出成形金型内での薄壁状の成形品の射出成形のための射出ユニットに関する。
【0002】
背景技術
射出段階でスクリュー前室から射出成形金型のキャビティ内への体積流移送は、多くのパラメータに依存していて、当該分野で煩雑な過程として認識されている。Plastverarbeiter 41, Jahrgang 1990 に基礎研究の成果が記載してある。該文献には測定結果も載せてあり、実際にキャビティ内に供給された体積と幾何学データ及びスクリュー前進速度から得られた体積との間の差異は著しい。
【0003】
従来は差異の主要ファクターは溶融物圧縮性及び機械変形であると考えられている。溶融物圧縮の測定の実施は、流路全体の逆流を正確に遮断して行われる。理論的な流路距離と実際の流路距離との間には大きな差異がある。理論的な流動フロント位置から実際の流動フロント位置の推論は、次の仮定をベースにする:動的な射出プロセスの各時点で測定値がほぼ一定と見なす。溶融物の各箇所でスクリュー前室内と同じ圧力が作用している。算出される流路距離は実際の流路距離よりわずかに小さい。理由として挙げられることは:
a)スクリュー前室内とキャビティ内とには異なる高さの圧力が作用する。
【0004】
b)キャビティ内の圧力は流路にわたって一定でない。該圧力は流動フロントに向かってほぼ直線的に減少する。
【0005】
c)スクリュー前室内にある体積は射出過程中に次第に減少する。
【0006】
d)プラスチック材料は成形品の材料に比べ欠点を縮小するために大きく選ばれていた。
【0007】
実験は、800、1100及び1500barの最終圧力で行われており、この場合、圧縮室内の圧力が時間的に調量体積に関連して20〜50ミリ秒の範囲で変化する。体積流上昇速度が最終圧力レベルの低下に伴って増大する。相応に、体積流が急速に流出する。別の特性経過では、体積流変化が減少して、直線的な経過に移行する。移行が背圧レベルに応じて早い時点若しくは遅い時点でかつ大きな若しくは小さな体積流レベルで行われる。直線領域での所定時間にわたる体積流変化が、最終圧力レベルの上昇に伴って増大する。金型内に流入する体積流は金型内での溶融物の流動長さの増大に伴って一次的に増大するものと思われる。さらに背圧値の増大に伴って体積流の目標値に対する差が増大することになる。このような事態は特に重要であり、それというのは実地には充填時間が必然的に増大することになるからである。特に断面の小さい成形品の射出成形に充填時間の増大を見込まなければならない。
【0008】
近年の開発には簡単に述べると2つの傾向がある:
液力式の駆動部を備えた射出成形機の場合には、品質的な要求の低い厚肉の成形品のための経済的な機械が製造されている。特に薄壁状の成形品のための質的に高い要求は、適切に構成された高価な機械でしか満たされ得ない。
【0009】
電気的に駆動される機械を要求の高い薄壁状の射出成形品の製造に使用することは不可能であった。
【0010】
薄壁状の射出成形品の製造には、液力式の高価な特殊な機械が必要である。この場合には、射出の際に運動させられる材料の動的力が容易に制御可能である。
【0011】
WO01/03906号明細書により公知の射出成形法においては、圧力下のプラスチックが比較的大きな閉鎖可能な前室から閉鎖機構の開放の後に型中空室内に射出される。目的は、薄く小さい成形品の射出成形に際して型中空室を迅速に満たすことであり、この場合、射出プランジャーの速度は低く、若しくは二次的問題である。ここで公知技術について、従来は閉鎖機構の開放の前に型内の圧力と同じ圧力を閉鎖機構の前側に形成すると、型が少なくとも部分的に前室内のプラスチックの膨張によって充填されると述べてある。
【0012】
WO01/03906号明細書で提案されている改善策として、前室内の圧力が1500barを越えるまで上昇させられ、特に前室の容積は一般的にそうであるように射出過程に際してほとんど減少させられず、ほぼ維持される。この場合には型中空室がもっぱら、大きな前室内に集められて高圧下にあるプラスチック材料の断熱膨張過程によって満たされる。断熱膨張によって30℃の冷却及び500barの最終領域への圧力降下が行われる。1つの例では、前室が型中空室に比べて45倍の大きさであり、若しくは30乃至40部分の前室充填が行われる。多くの場合には、熱いプラスチック材料の前室内での待機時間及び30℃の加熱は許されない。従って該手段は特殊な場合にしか用いられない。
【0013】
発明の説明
本発明の課題は、特に薄壁状の射出成形品の製造のための射出過程を改善して、使用領域を制限しないようにすることである。
【0014】
前記課題を解決するために本発明に基づく方法では、射出スクリューが射出行程の過程中に、制御若しくは調整された圧縮行程を行い、能動式閉鎖機構が圧縮室内の最適な圧力若しくは最適な溶融物圧縮に際してコントロールして開かれ、溶融物圧縮から容積流移送への移行を行うようになっている。
【0015】
前記課題を解決するために本発明に基づく射出ユニットでは、射出ユニットが、射出スクリューの中断のない二段階の直動運動のため、圧縮行程並びに射出行程のための制御若しくは調整手段を有しており、能動式閉鎖機構が圧縮行程と射出行程との間に操作可能であり、二段階を形成している。
【0016】
方法の特に有利な実施態様では、能動式閉鎖機構の開放時点は、ノズル孔若しくは型ノズルの前で圧力反射波の影響を防止するように選ばれている。これによってすべての機械にとって構造的及び技術的な費用が少なく、液力式に駆動可能な機械の場合に薄壁状の成形品が高品質で射出成形できる。さらに、電動モータで駆動される射出スクリューを用いて、高品質の薄壁状の成形品が液力式の駆動部の場合と同様に製造できる。
【0017】
スクリュー前室内に形成される液体圧力は従来技術では最大圧力の段階では圧縮に活用されていなかった。それというのは体積流移送がすでに圧力形成中に行われるからである。前記引用のWO01/03906号明細書に記載の手段でも積極的な効果は得られず、それというのは前室内での圧力形成から体積流移送への移行をコントロールによって生ぜしめるようになっていないからである。該WO01/03906号明細書では移行が、体積流移送の際にスクリュー前進移動への作用を考慮することなく早期に制御されている。
【0018】
本発明では、アクチブな射出サイクルを二段階で行うようになっており、この場合、圧縮行程が第1の段階であり、射出行程が第2の段階である。両方の段階が射出スクリューの直動運動の人為的な中断によって行われるのではなく、能動式閉鎖機構の圧力及び/又は時間に依存してコントロールされた制御若しくは開放によって生ぜしめられる。これによって、圧縮行程中に加速された材料の運動力が射出行程の助成に最大に活用される。極端な構成では、運動量の大きな圧縮ばねを設けて、最大の応力の範囲で前側の端部を空けておき、ばねを前方へ伸長させるようになっている。これによって、圧縮された射出成形材料の型内への流入が達成されて、良好な効果が得られ:
改善された体積流移送、
流動速度の増大、
急速な型充填、
大きな流動速度による大きな流動距離、
特に薄い成形品の製造の場合の型内での高い圧力の形成。
【0019】
本発明においては圧縮行程に際して、生ぜしめられたエネルギーが溶融物圧縮に最大に変換される。次いで、圧縮された溶融物が溶融物の最適な圧力に際してほぼ急激な開放によって最大の運動エネルギーで搬送され、これによって生じた最大の速度がスクリュー前室から型のキャビティ内への体積流移送のために活用される。すでに実験で明らかなことは、厚さの著しく薄い成形品の製造に際して型内での溶融物流動速度が本発明の新規な手段によって著しく増大されることである。溶融物が短い時間で大きな距離にわたって進行し、このことは適当なセンサーを介して各流動フロント位置を時間的に測定することによって確認された。キャビネットの壁部分の冷却の効果が大きければ大きいほど、成形品が薄くできるというのは誤った認識である。閉鎖機構の受動的な、かつ一般的に早すぎる開放は、型キャビティの入口区分の領域の急速な冷却をもたらし、直ちに後続の材料流れにとって流動条件を低下させることになる。本発明は欠点を著しく排除するものである。
【0020】
本発明の有利な多数の実施態様が請求項2乃至9並びに1乃至16に記載してある。
【0021】
本発明の有利な実施態様では、閉鎖機構のアクチブな開放までの圧力上昇の最大の勾配が、許容可能な運転パラメータの範囲で選ばれる。閉鎖機構の開放の直後に、蓄えられた圧縮エネルギーも、プラスチック材料若しくは加速されたすべての材料への射出スクリューの吐出作用も体積流移送に最大に生ぜしめられ、これは流動通路内での最適な流動条件をなすものである。射出スクリューの駆動が電動モータで若しくは液力で行われ、最大の圧力の圧力形成が能動式閉鎖機構の開放の前に生ぜしめられると、射出開始に際して最高の運動エネルギーが生ぜしめられる。このことは射出スクリューの液力式の駆動部にとっても、電気式の駆動部にとっても同じように当てはまる。電気式に駆動される機械が、従来困難な領域でも使用できる。このことは、電気式の駆動部が液力式の駆動部に比べて製造される成形品当たり著しく少ないエネルギーしか必要としないので特に有利である。圧縮室内での圧力形成及び能動式閉鎖機構の開放時点で若しくは開放直後の射出過程が、中断なく最大のモータ出力で行われる。重要なことは、射出スクリューのための駆動手段が圧力形成の時間を短くするように選ばれることである。射出スクリューの直動駆動部が、速度調整可能なサーボモータとして形成されていてよい。能動式閉鎖機構としては最も有利にはニードル弁が用いられる。能動式閉鎖機構は射出スクリューのノズル出口若しくはキャビティの入口領域に配置されてよい。このことは実際に、能動式閉鎖機構が金型の適合によって若しくは金型の変更によって使用できるので著しく有利であり、機械側の変更は不要である。
【0022】
本発明の実施例の説明
図1は基礎実験のための実験装置を概略的に示しており、機械的な構成部分が概略的に描いてある。射出シリンダー1内に射出スクリュー2を配置してあり、射出スクリューがスクリュー巻条3を有している。射出スクリュー2の矢印4に沿った直動駆動のために、符号5の付けられたボックスKが概略的に示してある。直動駆動が液圧式に若しくは電気機械式に行われる。さらに位置センサーs−schnが符号6で概略的に示してあり、かつ速度センサーv−schnが符号7で概略的に示してある。両方のセンサー値が電気的なサーボモータを使用する場合に、制御電子装置若しくは適切な発信器及びコンピュータから得られるようになっていてよい。電気駆動式の射出成形機の制御及び調整技術は例えばヨーロッパ特許第0647175号明細書に記載してある。相応の制御若しくは信号ライン8,9,10が制御ボックス11へ延びている。作動閉鎖部12がニードル弁を備えており、ニードル弁が弁ニードル13及び操作レバー14によって形成されており、操作レバーが制御可能な駆動部(矢印15)によって操作される。正確なレバー位置s−hebがポテンシオメーター16を介して検出され、位置変化のための命令が信号ライン17を介して制御装置(制御ボックス11)から対応する駆動部(矢印15)に与えられる。符号Kが型キャビティを示し、Esv が射出スクリュー前室を示している。型キャビティKが両方の型半割部18,19によって形成される。実験のために、溶融圧力p−meltが直接にノズル前室DV内で適宜な圧力センサーを介して測定されて、測定値が出力増幅器20を介して測定装置21に伝達される。同じく、レバー位置が信号ライン22を介して測定装置21の測定電子部分に伝達される。測定装置21並びに制御ボックス11が、受像面(スクリーン)24及び入力キーボード25を備えたコンピュータ23に、制御若しくは信号ライン26,27を介して接続されている。
【0023】
射出成形サイクルのための時間的な作動経過は概略的に次の通りであり:
【0024】
【表1】
【0025】
新規な手段の中心的な視点は、命令「射出開始」の時間的な分離、コントロールされた命令「ニードル開放」若しくは型のキャビティ内への本来の射出にある。各具体例にとって相応のプログラムが形成されて記憶され、これによって閉鎖機構が圧縮室若しくはノズル前室DV内の最適圧力に際して能動的若しくはアクチブに制御若しくは操作される。このようにして、受動式閉鎖機構の場合に行われている射出開始と弁開放との相互作用のための偶然性が排除される。
【0026】
射出ノズルが可塑化装置の前側の終端部(閉鎖部)を形成している。射出過程中に、ノズルが金型の注入ブッシュに圧着される。ノズルは、流入する成形材料に対して可塑化シリンダーと金型の注入ブッシュとの間の接続部を成すようになっている。射出ノズルは次の要求を満たすものでありたい:
流れやすい構造、
容易な交換性、
確実なシール性、
溶融物の温度の維持。
【0027】
従来の開発傾向は前記要求を満たすことにある。可塑化段階中の材料流出を防止するために、公知技術では種々の閉鎖ノズル、特にスライド式閉鎖ノズルを用いるようになっており、スライド式閉鎖ノズルが通常はばね負荷(予負荷)されている。ばね負荷されたスライド式閉鎖ノズルが材料圧力の作用によって作動される。多くの形式のものにおいて、弁が金型へのノズルの圧着に際して開かれる。
【0028】
図2aが受動式閉鎖部のための実施例、例えば公知技術のボール閉鎖の閉鎖ノズルを示している。ボール(球体)30が、十字状にスリットの切られた特殊な皿ばね31によって圧着されて、ノズル本体33の流過開口32に対する密閉を行うようになっている。皿ばね(ダイヤフラムばね)31がノズル本体33とノズルヘッド34との間に保持されており、ノズルヘッドが対応する金型通路開口への移行開口35を有している。
【0029】
図2bが能動式閉鎖部のための実施例を示している。該実施例はピストンノズルであって、半径方向でシール作用を生ぜしめるニードル閉鎖部及びノズルヘッド40を備えており、該ノズルヘッドが金型プレートノズル41内に挿入される。ヒートバンド42が溶融物温度の維持のために役立っている。閉鎖ニードル若しくは弁ニードル13がノズル挿入体43内に移動可能に支承されていて、操作レバー14によって連続的に運動させられ、若しくは所定位置に保たれる。符号44がノズルヘッド40のためのセンタリング部材を表している。操作レバー14の駆動は電動モータ式に若しくは液圧式に行われてよい。重要なことは、操作レバーの運動を高い溶融物圧力下で迅速に行うように構成することである。
【0030】
図2cに、直線的な射出スクリュー運動のため、並びに液力シリンダー50を介した閉鎖ニードルの能動的な運動のための純然たる液力式の駆動部が概略的に示してある。射出スクリュー2が液力式の駆動部51によって直線的に運動させられる。射出装置52全体が支持ロッド53を介して保持されていて、別の液力式の駆動部54によって射出位置へ移動させられてノズルヘッド34を当接させるようになっている。絞り55が、ニードル運動機構の衝撃を避けるために用いられている。ニードル運動のコントロールが調整弁56並びに制御弁57を介して行われる。
【0031】
図3に、閉鎖ニードル若しくは弁ニードル13のための主要な構成部分並びに該構成部分の操作が示してある。操作レバー14の運動(矢印15)が任意に行われてよい。概略的に力伝達ロッド64のみを示してあり、が力伝達ロッドがヒンジ結合部61を介して操作レバー14に結合されている。操作レバー14が枢着ヘッド63内の旋回ピン62を介して旋回可能に射出シリンダー1に保持されており、この場合、枢着ヘッド63がねじ65を介して射出シリンダー1の前側の端部に分解可能に取り付けられている。これによって迅速な交換が交換が可能である。材料供給通路60が通路区分60′,60″で屈曲して旋回ピンの領域を迂回して導かれ、さらにニードル延長区分66並びに弁ニードルの周囲のリング状の通路60″′を介して導かれている。ノズル挿入体43と枢着ヘッドとの間に2つの中間片67,68を設けてあり、該中間片が差し込みノズルヘッド40を枢着ヘッド63に摩擦力結合している。弁ニードル13がニードル延長区分66を介して枢着ヘッド63の孔69内に軸線方向移動可能に支承されている。操作レバー14の旋回運動が必然的に、対応する弁座71に対するニードル先端70の所望の開閉運動を生ぜしめる。図2b及び図3に示したニードル弁の代わりに、それ自体公知の旋回スライダー閉鎖部材若しくは差し込みスライダー閉鎖部材が用いられてよい。
【0032】
図4aが射出成形金型75全体の断面を示している。この場合、中間片67がプレート73内に保持されており、プレートが直接に射出成形金型にねじ結合されている。キャビティKが同じ2つの射出成形部分76,77を生ぜしめ、該射出成形部分がそれぞれL字形を成していて、中央で射出注入部78によって互いに結合されている。全射出成形過程の測定検出のために複数の測定点が設けられている。例えば8つの赤外線センサー79を等間隔で配置してあり、該赤外線センサーが充填経過を正確に記録するようになっている。さらに2つの金型内圧・センサーが、1つは射出注入部にかつもう一つは射出注入部から離れて流過経路の終端部に組み込まれている。実験は受動的なニードル開放と能動的なニードル開放とで行う。図6及び図7のダイヤグラムでは次の略語が用いてある:
金型(Werkzeug) wz、
圧力 p、
距離 s、
ピストン(Kolben) Kol.、
レバー位置 s−heb、
金型内圧 p−wz、
赤外線センサー Front、
スクリュー速度 v−sch、
スクリュー位置 s−sch、
ノズル前室内材料圧力 p−melt。
【0033】
能動的(aktiv)なる用語は、閉鎖機構を新規な手段に基づき積極的(aktiv)にコントロールすることを意味しており、受動的(passiv)なる用語は、閉鎖機構を従来技術に基づき強制制御なしに運転することを意味する。
【0034】
図5aと図5bとに、従来技術の手段(図5a)と新規な手段(図5b)とが対比して示してある。図5aでは弁が既に低い溶融物圧縮力に際して開かれている。このことが、部分的に開かれた弁で概略的に示してある。進行する溶融物の速度は比較的に低い。周縁領域80が急速に冷却される。これによって、通路断面の必然的な狭窄が生じ、かつ相応に変形された速度プロフィール81が生じる。従って、スクリュー前室から射出成形金型のキャビティ内への体積流移送が低下する。図5bには新規な手段における状態が、完全に開かれた弁によって概略的に示してある。最大の圧力若しくは最大の圧縮エネルギー並びに最大の吐出エネルギーが衝撃的に生ぜしめられるので、断面全体にわたる広い流動フロント若しくは流動先端面及びほぼ最大の速度Vmaxが得られる。相応に一様な速度プロフィール82が生じている。結果として高い速度、急速な型充填及び長い流動距離が得られる。従って、長い薄壁状部分が著しく短い時間で射出成形される。このことは、液力式の駆動部にとっても、電気機械式の駆動部にとっても同様に当てはまる。
【0035】
図6に能動的(アクチブ)なノズル開放と受動的(パッシブ)なノズル開放との間の比較が示してある。スクリュー前室内の溶融物圧力aktiv p−melt並びにpassiv p−meltの両方の特性線は、圧縮段階の大部分にわたって互いに合致している。aktiv p−meltにおいて、圧力が終端でほぼ10%増大している。これは所望の結果であり、それというのは受動的なノズル開放では圧縮段階開始の直後にすでに溶融物が流出するからである。このことはレバー位置の推移passiv s−hebにも認められ、この場合弁が直ちに開き始める。完全な開放距離にとってレバーは、実験例で受動的な開放(駆動なし)の場合には点(1)から点(2)までほぼ100msを必要である。駆動による能動的な開放の場合には、開放運動は圧縮開始から遅らして、即ち点(1)からほぼ40〜50msにわたって遅らして生ぜしめられる。開放時間が点(3)と点(4)との間の30〜40msだけである。圧力aktiv p−meltが圧力passiv p−meltよりも20%まで増大している。重要な点は、値aktiv p−wz と値passiv p−wzとの間の圧力差にある。圧力passiv p−wzがほぼ400bar(0.4kbar)、点(5)であるのに対して、圧力aktiv p−wzは大部分の時間にわたって500barと550bar、点(6)に達し、即ち25%を上回る値である。
【0036】
図7はノズルの完全に閉じられた状態(geschl−Duese)での溶融物の圧縮を、新規な手段の圧力段階と圧力推移で示している。圧力距離(Kompressopmsweg)が30mmである。最終圧力が実施例ではほぼ1.75kbarである。
【0037】
図8及び図9は従来技術の手段の基本的な問題点を示している。図8の例では、スクリュー運動の目標速度が200mm/secに選ばれ、図9の例では、スクリュー運動の目標速度が1000mm/secに選ばれている。図8から明らかなように、最大の体積流速度が60mm/secであり、これはほぼ250msである。高いスクリュー前進速度0〜250msが、ノズルの開いているにもかかわらず実質的に溶融物圧縮を生ぜしめる。
【0038】
図9は円で囲った箇所に特徴的な作用を示している。点線の曲線s−kolbenがほぼ50msの時間にわたってわずかな後退運動を示している。スクリューが弾性的な後退(Zurueckfedern der Schnecke)を生ぜしめている。原因は、高い速度で発生する反射波の作用にある。実験から明らかなように、受動的な弁開放を行う従来技術では圧縮エネルギーの一部分が、発生する圧力反射波によって体積流速度に変換されない。新規な手段は、有利には最大圧縮の領域で閉鎖機構の制御された開放によって、反射波の不都合な作用を排除するものである。体積流移送があらゆる点で最適である。
【0039】
図10は、スクリュー速度の推移(V−Schnecke)及びスクリューの距離(S−Schnecke)を、特に電動モータ式のスクリュー駆動部の場合においてスクリュー前室内の溶融物圧力(P−Schmelze)、並びに型内の圧力(p−mold) を示している。図示の実施例では、閉鎖機構(能動的なノズル開放)が時間のほぼ三分の一で開かれる。スクリュー前室内の溶融物の圧力(P Schmelze Schneckenvorraum)が、ノズル開放の時点から最大の圧力でほぼ一定である。型内の圧力P−mold( in der Form)がゼロから急激に上昇して、長い時間にわたって比較的高く保たれている。図面から明らかなように、図面から明らかなように、ノズル開放の時間にわたってスクリューの速度(V−Schnecke)が若しくはスクリューの移動距離(S−Schnecke)が時間(t)にわたって不変に維持される。スクリューの圧縮行程が中断なしにスクリュー充填行程若しくは射出行程に移行する。モーター式の駆動部が両方の領域を中断なしに通過し、それというのは能動的なノズル開放のタイミングが圧縮及び体積移送に正確に適合されているからである。対比として射出スクリューの液力式の駆動部で閉鎖機構の受動的な開放の場合のスクリューの速度(V passiv)が鎖線で示してあり、対応してスクリューの距離(S−passiv)も示してある。ノズル閉鎖機構の受動的な開放に際して、射出スクリューが射出サイクルの開始時に必要な量をはるかに超えて加速され、従って容積流移送のための速度が半分に低下する。
【0040】
図11a及び図12bが能動的な閉鎖機構と受動的な閉鎖機構との比較を示しており、この場合、Aが能動的な開放(Aktives Oeffnen)を意味し、Bが受動的な開放(Passives Oeffnen)を意味している。時間はミリ秒で表してあり、ノズル前室から最後のセンサーまで流れるために多くの時間が必要である。新規な手段の能動的な閉鎖機構においては、短い時間の82.8msであり、若しくは従来技術の受動的な閉鎖機構において必要な材料の移動距離に比べて52%である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
能動式閉鎖機構としてニードル弁を備えた実施例の概略図。
【図2a】
従来技術の球体シール及び皿ばねを備えた受動式閉鎖機構の断面図。
【図2b】
本発明に基づく、ニードル閉鎖機構として形成された能動式閉鎖機構の断面図。
【図2c】
本発明に基づく、液力的にコントロール可能なニードルを備えた能動式閉鎖機構の実施例を示す図。
【図3】
ニードル閉鎖機構のための電気的若しくは液力的な駆動部のための、図2bに基づくアクチブに操作可能なニードル弁の拡大図。
【図4a】
実験に用いる射出成形金型の断面図。
【図4b】
線IV−IV線に沿った断面で示す型部分若しくは成形品の輪郭を示す図。
【図5a】
従来技術の溶融物の流れに関する不都合な作用を説明するための概略図。
【図5b】
本発明に基づく溶融物の流動速度の改善を示す概略図。
【図6】
能動的なノズル開放と受動的なノズル開放との比較を示す線図。
【図7】
本発明の基礎実験に基づく、閉じたノズルに対する溶融物の圧縮の測定曲線図。
【図8】
本発明の基礎実験に基づく200mm/secの目標速度で直径1mmのノズル開口を介した射出の測定曲線図。
【図9】
本発明の基礎実験に基づく1000mm/secの目標速度での測定曲線図。
【図10】
本発明に基づく重要なパラメータ推移と従来技術に基づく重要なパラメータ推移を示す線図。
【図11】
能動的な弁制御と受動的な弁制御との開放時点を対比して示す線図。
【図12】
能動的な閉鎖機構Aと受動的な閉鎖機構Bとにおいて材料がノズル前室から、離れた距離にあるセンサーまでを流れるために必要とした時間を示すグラフ。
【符号の説明】
1 射出シリンダー(バレル)、 2 射出スクリュー、 6 位置センサー(s−schn)、 7 速度センサー(v−schn)、 8,9,10 制御若しくは信号ライン、 11 制御ボックス、 12 作動閉鎖部、 13 弁ニードル、 14 操作レバー、 15 矢印(制御可能な駆動部)、 16 ポテンシオメーター、 17 信号ライン、 18,19 型半部、 20 出力増幅器、 21 測定装置、 22 信号ライン、 23 コンピュータ、 24 受像面、 25 入力キーボード、 26,27 信号ライン、 30 ボール、 31 皿ばね(ダイヤフラムばね)、 32 流過開口、 33 ノズル本体、 34 ノズルヘッド、 35 移行開口(流出開口)、 40 ノズルヘッド、 41 金型プレートノズル、 43 ノズル挿入体、 44 センタリング部材、 50 液力シリンダー、 51 液力式の駆動部、 52 射出装置、 53 支持ロッド、 54 液力式の駆動部、 55 絞り、 56 調整弁、 57 制御弁、 60 材料供給通路、 60 通路区分、 61 枢着結合部、 62 旋回ピン、 63 枢着ヘッド、 65 ねじ、 66 ニードル延長区分、 67,68 中間片、 69 孔、 70 ニードル先端、 71 弁座、 73 プレート、 75 射出成形金型、 78 射出注入部、 80 周縁領域、 DV ノズル前室、 K 型キャビティ、 Esv 射出スクリュー前室
Claims (16)
- 射出成形金型内への射出過程の制御のための方法、特に薄壁状の成形品(76,77)の射出成形のための方法であって、電気的若しくは液力的に駆動可能な射出スクリューを用いる形式のものにおいて、
射出スクリュー(2)が射出行程の過程中に、制御若しくは調整された圧縮行程を行い、能動式閉鎖機構(12)が圧縮室内の最適な圧力若しくは最適な溶融物圧縮に際してコントロールして開かれ、溶融物圧縮から容積流移送への移行を行うことを特徴とする、射出過程の制御のための方法。 - スライダー開放がスクリュー前室内の最大の溶融圧力の上方の半部で行われる請求項1記載の方法。
- 能動式閉鎖機構(12)の開放ができるだけ急激に行われ、能動式閉鎖機構(12)の開放時点を有利には、圧縮された溶融物の膨張及び流動フロント速度への変換が型のキャビティ内で一次的に行われるように選ぶ請求項1又は2記載の方法。
- 圧縮行程中に加速される回転及び/又は並進運動可能な材料の運動部分のエネルギーを射出行程の助成のために最大に利用する請求項1から3のいずれか1項記載の方法。
- 射出スクリュー(2)の駆動が電動モータによって行われ、かつ能動式閉鎖機構(12)の開放の前のスクリュー前室内の圧力形成は、駆動ユニットの運動部分が射出の開始(能動式閉鎖機構の開放)の際にできるだけ高い運動エネルギーを有するように行われる請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
- 圧縮行程中に加速される回転及び/又は並進運動可能な材料の運動部分のエネルギーを射出行程の助成のために最大に利用し、電気的な駆動モータの回転数がスライダーの開放に際して最大のモータ回転数の領域にある請求項1から5のいずれか1項記載の方法。
- 各射出サイクルの圧縮行程が全スクリュー行程の40%までである請求項1から6のいずれか1項記載の方法。
- ノズルの開放の後に若しくは開放に際して、射出スクリューの運動速度を維持して、スクリュー前室内の圧力低下を避ける請求項1から7のいずれか1項記載の方法。
- 圧縮室内の圧力形成が少なくとも能動式閉鎖機構(12)の開放時点の前には最大の駆動出力若しくはモータ出力で継続され、かつ射出過程が少なくとも開放時点の直後に同じく最大の駆動出力若しくはモータ出力で継続される請求項1から8のいずれか1項記載の方法。
- 射出成形ユニット、特に射出成形金型内での薄壁状の成形品(76,77)の射出成形のための射出成形ユニットであって、ノズル開放のための制御可能な能動式閉鎖機構(12)並びに電気的若しくは液力的に駆動可能な射出スクリュー(2)を備えている形式のものにおいて、
射出ユニットが、射出スクリュー(2)の中断のない二段階の直動運動のため、圧縮行程並びに射出行程のための制御若しくは調整手段を有しており、能動式閉鎖機構(12)が圧縮行程と射出行程との間に操作可能であることを特徴とする射出ユニット。 - 制御若しくは調整手段並びに能動式閉鎖機構が、スライダー開放をスクリュー前室内の溶融圧力の形成の上方の半分、有利には上方の四分の一で実施するように形成されている請求項1又は2記載の射出ユニット。
- 能動式閉鎖機構(12)がノズルのできるだけ急激な、有利には開放過程の50ミリ秒より小さい時間での開放のために電気式若しくは液力式の駆動手段を有している請求項11記載の射出ユニット。
- 能動式閉鎖機構(12)が射出スクリュー(2)のノズル出口に、若しくは射出成形金型のキャビティの入口領域に配置されていて、ニードル弁、差し込みスライダー、若しくは旋回スライダーとして形成されている請求項10から12のいずれか1項記載の射出ユニット。
- 各射出サイクルで成形品(76,77)の大きさに応じて周期的に適切な全スクリュー行程が実施されるようになっており、この場合に射出行程の終端で小さな材料クッションしか残されていない請求項10から13のいずれか1項記載の射出ユニット。
- 射出スクリュー(2)の直動駆動部が電動モータを有しており、電動モータが出力電子装置を備えており、出力電子装置が所属の演算素子並びに制御若しくは調整手段(11)を有している請求項10から14のいずれか1項記載の射出ユニット。
- 射出ユニットに所属してプログラムメモリー並びにコンピュータ(23)が、閉鎖機構の能動的な開放の周期的な調整を行って、能動式閉鎖機構(12)の全開放と溶融物の最大の圧縮とをほぼ一致させるために設けられている請求項10から15のいずれか1項記載の射出ユニット。
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