JP2005254532A - Pressure control method of injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、射出成形機の圧力制御方法に関するものである。 The present invention relates to a pressure control method for an injection molding machine.
射出成形は、周知のように、押出成形などとともに樹脂成形での主要な加工方法として発展し普及している。この射出成形は、シリンダ内で成形材料(樹脂)を加熱して軟化(可塑化)させたのち、この軟化した成形材料を高圧により閉じられた金型内に射出させ、その後、その金型内で冷却固化させ、最後に金型を開いて完成した成形品を取り出すようになっている。 As is well known, injection molding has been developed and spread as a main processing method in resin molding together with extrusion molding and the like. In this injection molding, the molding material (resin) is heated and softened (plasticized) in the cylinder, and then the softened molding material is injected into a mold closed by high pressure, and then the mold is injected into the mold. Then, it is cooled and solidified, and finally the mold is opened and the finished molded product is taken out.
また、成形品を成形するために各種の射出成形装置が提案され開発されている。この射出成形装置としては、成形材料を溶融するスクリュがシリンダ外部に設けられたプリプラ方式や、スクリュがシリンダ内部のプランジャの先端側に一体に設けられたインライン方式などが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Various injection molding apparatuses have been proposed and developed for molding molded products. As this injection molding apparatus, a pre-plastic system in which a screw for melting a molding material is provided outside a cylinder, an in-line system in which a screw is integrally provided on the tip side of a plunger inside the cylinder, and the like are known (for example, Patent Document 1).
ここで、プリプラ式の射出成形装置について、図5を参照しながら説明する。この射出成形装置100は、一端に射出口101Aを有し内部にプランジャ102を摺動可能に収容するシリンダ101と、このプランジャ102をシリンダ101内部で移動させるモータなどの駆動手段103と、シリンダ101と連通する供給口104Aを先端(図では下端)に設けホッパ104Bから投入した成形材料をシリンダ101へ供給するスクリュ105を有する可塑化装置(バレル)104とを備えている。また、シリンダ101の射出口101Aは、ゲートを介して金型106のキャビティ106Aと連通しているとともに、この射出口101A近傍のシリンダ101の内壁面に圧力センサ101Bを設けている。
Here, a pre-plastic injection molding apparatus will be described with reference to FIG. This
この射出成形装置では、図6に示すように、シリンダ101内部の圧力制御を圧力センサ101Bを介して107で行い(保圧工程)、所要量の成形材料をシリンダ101内部の貯留部101Cへ供給し(計量工程)、シリンダ101内部でプランジャ102を所定の位置まで後退させておく(相対位置検出工程)。なお、この射出成形装置では、図5に示すように、計量工程の後に、相対位置検出工程が設けられている(なお、この相対位置検出工程についての詳細は、例えば特許文献2を参照されたい。)
一方、金型106では、冷却させることによりキャビティ106A内の成形材料を固化させ(冷却工程)、次に金型106を開いて(型開工程)金型106内部の成形品を取出し(取出し工程)、その後、再び金型106を閉じておく(型閉工程)。
In this injection molding apparatus, as shown in FIG. 6, pressure control in the
On the other hand, in the
このようにして、金型106のキャビティ106A内部が空になったならば、シリンダ101内部に供給されていた次回のための成形材料をプランジャ102の前進動作で加圧し、射出口101Aに連通されたキャビティ106A内に成形材料を射出注入する(射出工程)。その後、シリンダ101内部の圧力制御を行い、プランジャ102を後退させるとともにシリンダ101内部の負圧により、スクリュ105側から成形材料を再び供給する(保圧工程)。以下、同様の工程を繰り返すことにより、成形品を多数連続的に製造することができる。
In this way, when the
ところが、前述した従来の射出成形機にあっては、以下のような問題が発生していた。
例えば、プリプラ方式の射出成形装置において、次の成形品の成形のために用意されているシリンダ内部のプランジャヘッド側の成形材料の圧力(或いは背圧)が高すぎると、或いはシリンダ内の成形材料が膨張すると、金型を開き完成した成形品を取出すときに、成形材料が射出口の下端からキャビティ内部に押し出されて、所謂、「洟垂れ(はなたれ)」の状態となったり、「フローマーク(洟垂れが大きく固まったもの)」を発生する。
However, the conventional injection molding machine described above has the following problems.
For example, in a pre-plastic type injection molding apparatus, if the pressure (or back pressure) of the molding material on the plunger head inside the cylinder prepared for molding the next molded product is too high, or the molding material in the cylinder When the mold expands, when the mold is opened and the finished molded product is taken out, the molding material is pushed into the cavity from the lower end of the injection port, so that it becomes a so-called “hanging” state, A flow mark (a drooping droop that hardens) is generated.
一方、前述の洟垂れやフローマークを防止するために、背圧を低下させると、次の成形時に使用する成形材料の計量が不確実になる。そこで、洟垂れやフローマークを生じない程度に背圧を若干高めに調整するとともに、その背圧によりプランジャが後方に押し戻されたときに、その位置からプランジャをさらに僅かではあるが後方に戻す、所謂「サックバック」を行う(サックバック工程;図6参照)方法も知られている。
ところが、サックバックを行っている間は、シリンダ内部が減圧状態になるので、プランジャ後端側のシリンダ外部からシリンダ内部に空気を引き込み、この空気が成形品中に混入して「ボイド(気泡)」を発生したり、気泡が破裂して「ジェッティング」(ボイドが破裂したもの、或いはシルバストリーム)を発生し、製品不良を招く一因となっている。 However, since the inside of the cylinder is in a reduced pressure state during suck back, air is drawn into the cylinder from the outside of the cylinder on the rear end side of the plunger, and this air is mixed into the molded product, resulting in “void (bubble) ", Or bubbles are ruptured and" jetting "(both ruptured voids or silver stream) is generated, leading to product defects.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、洟垂れやフローマークの発生を防止できるとともに、ボイド(気泡)やジェッティング(或いはシルバストリーム)を生じることもない射出成形機の圧力制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to prevent the occurrence of drooping and flow marks, and the pressure control method for an injection molding machine that does not cause voids (bubbles) or jetting (or silver stream). The purpose is to provide.
本発明の射出成形機の圧力制御方法は、可塑化された成形材料をスクリュ又はプランジャにより金型内に射出する射出成形機の成形方法であって、
金型内の成形品の冷却から型開いて取出すまでの期間内で、かつ、次回分の計量後の成形材料を待機させる期間において、前記次回の成形材料を待機させる貯留部内の圧力を、予め設定された圧力値以下の状態に保持する低圧制御を行う構成となっている。
The pressure control method of an injection molding machine of the present invention is a molding method of an injection molding machine that injects a plasticized molding material into a mold by a screw or a plunger,
In the period from the cooling of the molded product in the mold until the mold is opened and taken out, and in the period for waiting for the molding material after the next measurement, the pressure in the storage unit for waiting the next molding material is set in advance. The configuration is such that low pressure control is performed to keep the pressure value below the set pressure value.
また、本発明の射出成形機の圧力制御方法は、前記低圧制御は、前記貯留部内の圧力について予め最大値と最小値とを設定しておき、前記貯留部内の圧力が、前記最大値に達したら前記スクリュ又はプランジャを供給方向から離間する方向へ引き戻すとともに、前記最小値に戻ったらスクリュ又はプランジャの引き戻し動作を停止するスクリュ又はプランジャのシークエンス制御を行う構成となっている。 In the pressure control method for an injection molding machine according to the present invention, the low pressure control sets a maximum value and a minimum value in advance for the pressure in the storage section, and the pressure in the storage section reaches the maximum value. Then, the screw or plunger is pulled back in the direction away from the supply direction, and the screw or plunger sequence control is performed to stop the screw or plunger pull-back operation when the screw or plunger is returned to the minimum value.
また、本発明の射出成形機の圧力制御方法は、前記金型のキャビティと連通する前記シリンダ先端部分のノズル形状は、前記貯留部に臨む方が狭まっているとともに、射出口に臨む方が広がった拡開形状を呈する構成となっている。 Further, according to the pressure control method of the injection molding machine of the present invention, the shape of the nozzle at the tip of the cylinder communicating with the cavity of the mold is narrower when facing the storage part and wider when facing the injection port. It has a configuration exhibiting an expanded shape.
本発明によれば、洟垂れやフローマークの発生を防止できるとともに、ボイド(気泡)やジェッティング(或いはシルバストリーム)を生じることもない射出成形機の圧力制御方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a pressure control method for an injection molding machine that can prevent drooping and generation of flow marks and does not cause voids (bubbles) or jetting (or silver stream).
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の射出成形機の圧力制御方法を説明するのに先立ち、初めに、この方法が適用される射出成形機について説明する。
図1は、本発明の圧力制御方法が適用されるプリプラ式の射出成形機の要部を示すものであり、この射出成形機1は、大略構成として、シリンダ2と、バレル3と、金型4などを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Prior to explaining the pressure control method of the injection molding machine of the present invention, first, an injection molding machine to which this method is applied will be explained.
FIG. 1 shows the main part of a pre-plastic injection molding machine to which the pressure control method of the present invention is applied. The injection molding machine 1 is roughly composed of a
シリンダ2は、先端(図1では下端。以下、下端とよぶ)に射出口となるノズル2Aを有している一方、内部にはプランジャ21を先後方向に移動動可能に収容している。なお、シリンダ2の下端側の内部は、バレル3側から供給される樹脂材料が一時的に貯留する貯留部2Cを構成している。
The
ノズル2Aは、ゲートを介して金型4のキャビティ4Aと連通する射出口2Bを先端部(以下、下端部)を設けており、図2に示すように、シリンダ2内部の貯留部2Cとこの射出口2Bとの間に細い射出路2Dが形成されている。また、この射出路2Dは、貯留部2Cに臨む方が狭まっているとともに、射出口2Bに臨む方が広がった拡開(テーパ)形状を呈している。なお、この射出口2Bの拡開角度は、本実施形態の場合、22度以上である。
このように射出路2Dの一部が括れたテーパ構造にすることにより、かりにシリンダ2内部の貯留部2Cの内圧が高すぎる状態が発生しても、射出路2D内のくびれた部分で成形材料が固まり易く、この固まった部分で分断させることができる。このくびれ部分で固まり易いのは、この部分での単位時間当たりの成形品材料の通過量が少量に抑えられるので、成形材料がノズル2A(シリンダ2)の内周面に接触して冷却される冷却効率が高くなるからである。
The
Thus, by forming the tapered structure in which a part of the
プランジャ21は、後端部(図1では上端部)にこのプランジャ21に作用する力を検出するロードセル22と、連結部材23を介してプランジャ21と一体をなすとともに雌ねじが切られた雌ねじ部を有するスライダ24と、このスライダ24の雌ねじ部が螺合しているボールねじ25と、このボールねじ25を回転駆動することによりプランジャ21を先後方向に摺動させるサーボモータ26と、制御部27とを有している。
The
スライダ24は、シリンダ2と固定フレーム20との間に架設されたガイドピン20Aに挿通されて回転動作が行われないように構成されている。
制御部27は、サーボモータ26の図示外の回転軸に連結されたエンコーダ261からの位置信号、ロードセル22からの荷重信号を入力するとともに、制御信号をサーボモータ26へ出力するようになっている。即ち、この制御部27は、サーボモータ26自体の出力トルク、ロードセル22からの荷重信号により検出される貯留部2Cでの樹脂圧力などが所定値となるようにサーボモータ26を駆動制御する。
The
The
一方、バレル3は、シリンダ2と連通する供給口3Aを一端(図1では、右端)に設け図示外のホッパと、このホッパから投入した樹脂材料をシリンダ2へ供給するスクリュ31などを備える。
また、金型4は、下金型41が可動して上金型42との間に形成されたキャビティ4Aから成形品を取出すように構成されている。そして、シリンダ2の射出口は、ゲートを介して金型4のキャビティ4Aと連通している。
On the other hand, the barrel 3 includes a supply port 3 </ b> A communicating with the
The
次に、本発明の射出成形機の圧力制御方法について、図1に示す前述のプリプラ式の射出成形機を用いて詳細に説明する。
図3は、本発明の射出成形機の圧力制御方法を適用した射出成形方法を示すものであり、この射出成形機の射出成形方法では、射出工程、保圧工程、冷却工程(同時に次回の計量工程)、型開工程、取出工程、型閉工程で1サイクルを構成するものであり、従来のサックバック工程(プランジャを後方(図1では上方)へ引き戻して位置制御を行い、シリンダ下部にある成形材料が先方(図1では下方)へ移動するのを負圧で戻す)を含まない。
Next, the pressure control method of the injection molding machine of the present invention will be described in detail using the above-described pre-plastic injection molding machine shown in FIG.
FIG. 3 shows an injection molding method to which the pressure control method of an injection molding machine according to the present invention is applied. In the injection molding method of this injection molding machine, an injection process, a pressure holding process, a cooling process (simultaneously the next measurement) Process), mold opening process, removal process, and mold closing process constitute one cycle, and the conventional suck back process (the plunger is pulled back (upward in FIG. 1) to perform position control and is located at the bottom of the cylinder) It does not include that the molding material moves backward (downward in FIG. 1).
具体的には、冷却工程の後半から、詳細には、速度制御による相対位置検出工程が完了したところから、型開工程、及び取出工程までの間、従来のサーボロック制御(サックバック工程の完了したところから型閉工程の完了まで行っていた)の代わりに、シリンダ2内部の圧力制御を行うものであり、シリンダ2内部を低圧(特に、超低圧)に維持するためにシークエンス制御を行う。なお、本発明では、プランジャ21が前後方向(図1では上下方向)に移動せずにロックされた状態とするサーボロック制御を型閉工程のみに行う。
Specifically, from the latter half of the cooling process, specifically, from the completion of the relative position detection process by speed control to the mold opening process and the removal process, the conventional servo lock control (completion of the suck back process) Instead of performing the process until the completion of the mold closing process), pressure control in the
このシークエンス制御は、図4に示すように、ロードセル22を介して検知したシリンダ2の内圧に基づき、このシリンダ2の内圧が一定値(最大値Pmax;P1)まで上昇したら内圧を一定値(最小値Pmin;P2)まで下げるようにする。即ち、サーボモータ26によりボールねじ25を回転させ、これに螺合するスライダ24を介してプランジャ21を引き上げる。このため、制御部27では、ロードセル22からの荷重信号を入力すると、制御信号をサーボモータ26へ出力する。
As shown in FIG. 4, this sequence control is based on the internal pressure of the
なお、ここで、最大値P1は、シリンダ2内の成形材料が膨張することなどにより発生するシリンダ2内での圧力の上昇の最大許容値に相当するものであって、これを上回る圧力になると洟垂れやフローマークの発生をもたらす。つまり、この値が洟垂れやフローマークの発生をもたらす最小圧力値に相当するものであり、本実施形態では、P1=2.0MPaに設定されている。
一方、最小値P2は、ボイドやジェッティングを発生するのを防止するために、設定された許容できる最小圧力値であり、本実施形態ではP2=0.1MPaに設定されている。即ち、この最小値P2以下にシリンダ2の貯留部2Cでの内圧が低下すると、シリンダ2内部が減圧状態になり、プランジャ21後端側のシリンダ2外部からシリンダ2内部に空気の引き込み現象をもたらし、前述のボイドやジェッティングを発生するおそれがある。なお、大気圧(1気圧)がこの0.1MPaに相当する。
Here, the maximum value P1 corresponds to the maximum allowable value of the pressure increase in the
On the other hand, the minimum value P2 is an allowable minimum pressure value that is set in order to prevent the occurrence of voids and jetting, and is set to P2 = 0.1 MPa in the present embodiment. That is, when the internal pressure in the
従って、このようなシークエンス制御が、前述した速度制御による相対位置検出工程が完了したところから、型開工程、及び取出工程までの間、行われることにより、従来発生していた洟垂れやフローマークの発生を防止できるとともに、ボイド(気泡)やジェッティング(或いはシルバストリーム)を回避できる。 Therefore, since such sequence control is performed from the completion of the relative position detection process by the speed control described above to the mold opening process and the unloading process, drooping and flow marks that have conventionally occurred are performed. Can be prevented, and voids (bubbles) and jetting (or silver stream) can be avoided.
即ち、[従来の技術]欄で説明したように、従来、これらの工程では、シリンダ内部の貯留部での成形材料の圧力(或いは背圧)が最初から高すぎることにより、或いは時間の経過とともにシリンダ内部の貯留部での成形材料が次第に膨張することにより、金型を開き完成した成形品を取出すときに、成形材料が射出口の先端(図1では下端)からキャビティ内部に押し出されて、所謂、「洟垂れ(はなたれ)」や「フローマーク(洟垂れが大きく固まったもの)」などのトラブルが発生していた。
一方、本発明では、このようなシークエンス制御が超低圧で行われる。つまり、シリンダ内部のプランジャヘッド側の成形材料の圧力(背圧)が高すぎることがないので、この高い背圧に起因する洟垂れやフローマークの発生が防止できるようになる。
That is, as described in the section [Prior Art], conventionally, in these processes, the pressure (or back pressure) of the molding material in the reservoir inside the cylinder is too high from the beginning, or over time. By gradually expanding the molding material in the storage part inside the cylinder, when the mold is opened and the finished molded product is taken out, the molding material is pushed out from the tip of the injection port (lower end in FIG. 1) into the cavity, Troubles such as so-called “sagging” and “flow marks (things with drooling drastically hardened)” have occurred.
On the other hand, in the present invention, such sequence control is performed at an ultra-low pressure. That is, since the pressure (back pressure) of the molding material on the plunger head side inside the cylinder is not too high, it is possible to prevent drooping and flow marks due to this high back pressure.
また、従来は、次回の成形のために成形材料を計量してシリンダ内部に取り込んだ後で、その成形材料がゲート方向に押出されないようプランジャを後方へ引き、サックバックも行う場合もあった。ところが、このサックバックを行うと、[従来の技術]欄で説明したように、シリンダ内部が減圧状態になり、プランジャ後端側のシリンダ外部からシリンダ内部に空気を引き込み現象を発生していた。このため、この空気が成形品中に混入して「ボイド(気泡)」を発生したり、気泡が破裂してジェッティング「(ボイドが破裂したもの、或いはシルバストリーム)」を発生するといったことがあったが、本発明ではサックバックを行わないので、このような不都合も回避できる。 Further, conventionally, after the molding material is weighed and taken into the cylinder for the next molding, the plunger is pulled backward so that the molding material is not pushed out in the gate direction, and the suck back is sometimes performed. However, when this suck-back is performed, as described in the “Prior Art” column, the inside of the cylinder is decompressed, and air is drawn into the cylinder from the outside of the cylinder on the rear end side of the plunger. For this reason, this air is mixed in the molded product to generate “voids (bubbles)”, or the bubbles are ruptured to generate jetting (“voids ruptured or silver stream”). However, in the present invention, since the suckback is not performed, such inconvenience can be avoided.
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。即ち、本実施形態では、プリプラ式の射出成形機に対して本発明の圧力制御方法を適用したが、これ以外に、インラインスクリュ方式や、プランジャ方式などのような各種方式の射出成形機でも、本発明の圧力制御方法が適用できる。なお、インラインスクリュ方式の射出成形機には、スクリュの先端側だけで圧力のモニタリングを行うようにすればよい。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above at all, In the range which does not deviate from the summary, it can implement with a various form. That is, in this embodiment, the pressure control method of the present invention is applied to a pre-plastic type injection molding machine, but in addition to this, even in various types of injection molding machines such as an inline screw method and a plunger method, The pressure control method of the present invention can be applied. In an inline screw type injection molding machine, it is only necessary to monitor the pressure only on the tip side of the screw.
本発明の射出成形機の圧力制御方法は、洟垂れやフローマークの発生を防止できるとともに、ボイド(気泡)やジェッティング(或いはシルバストリーム)を生じることも回避でき、材料ロスの低減が可能になるとともに、特にスタンパによるDVD成形を行うような場合には、そのスタンパの寿命が増大するので、有用である。 The pressure control method of the injection molding machine according to the present invention can prevent drooping and flow marks, and can also avoid the occurrence of voids (bubbles) and jetting (or silver stream), thereby reducing material loss. In addition, particularly in the case of performing DVD molding with a stamper, the life of the stamper is increased, which is useful.
1 射出成形機
2 シリンダ
2A ノズル
2B 射出口
2C 貯留部
2D 射出路
21 プランジャ
22 ロードセル
23 連結部材
24 スライダ
25 ボールねじ
26 サーボモータ
261 エンコーダ
27 制御部
3 バレル
31 スクリュ
4 金型
4A キャビティ
41 下金型
42 上金型
P1 最大値Pmax
P2 最小値Pmin
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
P2 Minimum value Pmin
Claims (3)
金型内の成形品の冷却から型開いて取出すまでの期間内で、かつ、次回分の計量後の成形材料を待機させる期間において、前記次回の成形材料を待機させる貯留部内の圧力を、予め設定された圧力値以下の状態に保持する低圧制御を行う射出成形機の圧力制御方法。 A pressure control method for an injection molding machine for injecting a plasticized molding material into a mold by a screw or a plunger,
In the period from the cooling of the molded product in the mold until the mold is opened and taken out, and in the period for waiting for the molding material after the next measurement, the pressure in the storage unit for waiting the next molding material is set in advance. A pressure control method for an injection molding machine that performs low-pressure control to maintain a state equal to or lower than a set pressure value.
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