JP2519855B2 - 樹脂成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂成形方法に関し、一
層詳細には成形機の樹脂充填機構の可動部分の速度と樹
脂圧とを、可動部分の全ストロークにわたり任意に制御
して樹脂成形品を成形する樹脂成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、射出成形機の制御において、成
形品の形状、材料、金型等の諸条件が複雑かつ精密にな
るに連れ、樹脂充填工程（いわゆる速度制御領域）内の
射出スクリュの速度、また保圧工程（いわゆる圧力制御
領域）内の射出圧力（樹脂圧）を多段に制御する必要が
ある。そこで従来の射出成形機には各制御領域毎に射出
スクリュの速度、射出圧力を多段に入力し、制御するコ
ントローラが設けられている。その制御パターンの一例
を図３に示す。従来の射出成形機の制御では、射出スク
リュの速度に重点をおいて制御する速度制御領域ａと、
射出圧力に重点をおいて制御する圧力制御領域ｂとを設
けそれぞれ制御している。まず、射出スクリュが前進開
始して所定の位置（一点鎖線ｃに示す位置であり、Ｖ−
Ｐ切替位置と呼ぶ）に達するまでの領域が速度制御領域
ａであり、速度の制御に重点が置かれ、速度を多段階に
制御する。一方、速度制御領域ａ内においては射出圧力
については特に多段階の制御は行われない。射出スクリ
ュの位置がＶ−Ｐ切替位置に達すると、制御は圧力制御
領域ｂになり、速度の制御より射出圧力の制御に重点が
置かれる。射出圧力の制御は圧力制御領域ｂ内における
経過時間に対し、多段階に設定された射出圧力で行われ
る。この際に、圧力制御領域ｂ内においては速度につい
ては特に多段階の制御は行われない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の樹脂成形方法には次のような課題がある。成形品
の形状、材料、金型等の諸条件が複雑に絡み合う成形を
行う場合、従来のように厳然と制御工程を速度制御領域
と圧力制御領域に分けて制御すると制御態様に制約を受
けることになる。例えば、成形条件によっては樹脂充填
工程、いわゆる速度制御領域内でありながらも樹脂圧を
多段階に制御した方が良い場合がある。具体的には、ピ
ンゲートタイプの金型で、射出を開始してスプル、ラン
ナーが充満後、樹脂材料がゲートを通過してキャビティ
に射出開始されるようなケースで、ゲートの抵抗により
樹脂圧が上がった状態でキャビティへの射出が開始され
ると、ジェッティングを起こすことがあり、従来は樹脂
材料のゲート通過時の速度設定を低下させてジェッティ
ングを防止するようにしていた。 しかし、速度制御では
負荷圧（樹脂圧）の状態がわからず、制御もできないた
め、その条件出しには多大な労力を要し、スクリュの位
置から樹脂材料のゲート通過時点を正確に推測すること
は困難であることから、低速設定部にある程度の余裕を
持たせていた。この場合、必要以上に充填に時間がかか
ることからゲート詰まりが発生したり、内部応力にばら
つきが生じるという課題があった。 また、保圧工程、い
わゆる圧力制御領域内でありながらも速度を多段階に制
御した方が良い場合が有る。具体的には、温度変化に敏
感で、収縮率の大きい材料を使用して成形を行った際
に、保圧力（樹脂圧）が高いと収縮時に一気にスクリュ
が前進して局部応力を生じたり、極端な場合にはスキン
層を破壊してバリを生じることがあり、樹脂圧を多段階
に低下させてこのような不具合を防止するようにしてい
た。 しかし、あまり樹脂圧を低くすると、ひけ（シンク
マーク）を生じ、樹脂圧の設定の対応が難しいという課
題があった。 さらに、上記のようにスクリュの速度設定
を低下させて特定のスクリュ位置を境に速度制御から圧
力制御への切換を行い、ジェッティングを防止するよう
にしていたが、樹脂材料の計量値のばらつき等により、
速度制御領域と圧力制御領域との切替位置（前述した特
定のスクリュ位置）が変動することから、スクリュの速
度設定がまだ速すぎる場合もあってバリを生じたり、ま
たはまだ未充填の状態で圧力制御に切り替わってしまう
ことにより、所定の圧力を発生させるべくスクリュが高
速で前進してバリが生じてしまうといった課題もある。
従って、本発明は樹脂充填工程におけるジェッティング
の発生や、保圧工程における局部応力の発生やバリ、ひ
けの発生、さらには樹脂材料の計量値のばらつき等によ
り、樹脂充填工程と保圧工程との切替位置（前述した特
定のスクリュ位置）が変動することによって生ずるバリ
の発生を防止できる樹脂成形方法を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は次の構成を備える。すなわち、成形機の樹脂充
填機構の可動部分の位置または時間に対する該可動部分
の速度および樹脂圧を、樹脂充填工程においては速度制
御に基づいて制御し、また保圧工程は圧力制御に基づい
て制御して樹脂成形品を成形する樹脂成形方法におい
て、前記可動部分のストロークの内の前記樹脂充填工程
内における前記可動部分の樹脂圧および／または該スト
ロークの内の前記保圧工程内における可動部分の速度
を、可動部分の位置または時間の変位に従って多段階に
変化するように制御することを特徴とする。また、前記
可動部分の位置または時間に対する可動部分の速度およ
び樹脂圧を入力する入力手段と、グラフ表示可能なディ
スプレイとを設け、前記入力手段を介して入力された前
記可動部分の前記位置または時間に対する可動部分の前
記速度および樹脂圧との関係を前記ディスプレイにグラ
フ表示するようにしても良い。

【０００５】

【作用】作用について説明する。樹脂充填工程中（速度
制御領域内）で、樹脂材料のゲート通過付近の圧力設定
を部分的に低圧設定にすることにより、スプルやランナ
ーが充満されて負荷圧が上昇し、設定圧に達した後はそ
れ以上に圧力が上がらないことから設定された速度を維
持することができなくなり、自然に低速となるのでジェ
ッティングは防止され、またゲート通過後は抵抗が減
り、負荷圧が下がるため自然に速度が増加して設定速度
となる。また、保圧工程中（圧力制御領域内）で、速度
の設定値を低めに押さえることにより、スクリュの前進
速度が遅くなり、所定の圧力に達するまでの時間が長く
なるため、応力が分散して局部応力の発生を防げたり、
また速度を抑えることで急激な圧力上昇も抑える作用も
あり、バリの発生等も防ぐことができる。 また、略切替
位置と判断できる位置付近の速度と樹脂圧を低めに設定
しておくことにより、樹脂材料の計量値のばらつき等に
より、速度制御領域と圧力制御領域との切替位置が変動
しても、充填完了までは速度制御による充填が行われ、
充填完了により負荷圧が上昇して設定圧力となった後に
は、圧力設定値を上限とする圧力制御に自動的に切り換
わるため、Ｖ−Ｐ切替位置をさほど意識しなくても自然
に適切な制御の切替えを行うことができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。１２は射出成形機であり、公知の構
造を有するものである。射出成形機１２は本実施例のコ
ントローラ１０によって成形条件を制御される。射出成
形機１２は、樹脂充填機構の可動部分である射出スクリ
ュ（不図示）を油圧ポンプ（不図示）で駆動して溶融樹
脂を成形金型内へ充填するようになっている。詳細に
は、油圧ポンプから射出スクリュを直接駆動する射出シ
リンダ（不図示）との間の管路にはリリーフバルブ（不
図示）とフローコントロールバルブ（不図示）が設けら
れ、コントローラ１０はリリーフバルブを制御して樹脂
の射出圧力をコントロールし、またフローコントロール
バルブを制御して樹脂の流量、つまり射出シリンダの移
動速度をコントロールすることができる。つまり、上記
の射出圧力と速度は独立して設定することができるので
ある。１４は入力手段の一例であるキーボードである。
キーボード１４には、数値入力用のテンキーを含む。キ
ーボード１４からは、射出成形機１２の射出スクリュの
全ストロークに亘り、射出スクリュの位置または時間
（射出スクリュが移動を開始し始めてからの経過時間で
ある）に対する射出スクリュの移動速度と樹脂の射出圧
力（樹脂圧）である制御データを数値入力する。その
他、キーボード１４からはオペレータのコマンド、制御
データ等が入力可能になっている。射出スクリュの位置
は、設定される移動速度と経過時間との関係から決まる
ものであるから、射出スクリュの移動速度と樹脂の射出
圧力の設定は、射出スクリュの位置または移動時間のい
ずれか一方に対して行うようにすれば良い。

【０００７】１６は表示手段の一例であるカラーＣＲＴ
ディスプレイである。ディスプレイ１６には射出成形機
１２の射出スクリュの位置または時間に対する射出スク
リュの移動速度と、樹脂の射出圧力とを数値入力する際
の入力操作画面を表示する。また、キーボード１４から
入力された射出スクリュの速度と、射出圧力との関係を
制御パターンを示す矩形波状のグラフとして表示する。
また、ディスプレイ１６には各種データやデータ処理さ
れた情報を表示可能になっている。１８は入力手段の一
例であるタッチパネルであり、タッチパネル１８は透明
な材料で形成され、ディスプレイ１６の画面を被覆する
ように配設されている。タッチパネル１８には、ディス
プレイ１６の画面に表示されたタッチエリアに対応する
タッチ接点が多数設けられており、タッチ接点を選択的
にを操作することにより入力項目（射出スクリュの移動
速度、樹脂の射出圧力等）を指定する。タッチパネル１
８により指定された入力項目の数値データはキーボード
１４を介して入力可能になっている。

【０００８】２０は制御手段の機能を有するマイクロプ
ロセッサ（ＭＰＵ）である。ＭＰＵ２０は、後述する記
憶手段に記憶された射出スクリュの全ストロークに亘る
射出スクリュの位置または時間に対する射出スクリュの
速度および射出圧力に従って射出成形機１２の樹脂充填
を制御する。当該制御に当たりＭＰＵ２０は射出スクリ
ュのストローク上の位置および速度はポテンショメータ
等の位置検出センサで検出し、射出圧力は圧力センサで
検出して制御する。また、ＭＰＵ２０は本実施例のコン
トローラ１０を含め、射出成形機１２の各部のコントロ
ールを行う。つまり、タッチパネル１８から入力され、
予め後述する記憶手段に記憶された制御パターンに沿っ
て、センサで検出された射出スクリュの位置または時間
毎に、射出スクリュの速度および射出圧力を検出し、検
出した速度と射出圧力が制御パターンに従っているか否
かを判断し、当該制御パターンになるようにリリーフバ
ルブやフローコントロールバルブを制御する。２２は記
憶手段の一例であるＲＡＭであり、キーボード１４およ
びタッチパネル１８から入力された射出スクリュの全ス
トロークに亘る位置または時間に対する射出スクリュの
速度と樹脂圧との関係をテーブルデータとして記憶す
る。その他、ＲＡＭ２２にはＭＰＵ２０へ入力されたデ
ータ、ＭＰＵ２０が処理した情報、演算結果等が一時的
に記憶される。なお、記憶手段としては、ＲＡＭ２２の
他、ＩＣカード等の外部メモリを用いてもよい。

【０００９】２４はＲＯＭであり、ＭＰＵ２０のオペレ
ーティングシステム、射出成形機１２を含むコントロー
ラ１０の制御プログラム、制御データが予め記憶されて
いる。その他、コントローラ１０にはＭＰＵ２０の制御
により、特定時点からの経過時間長（例えば、射出スク
リュが移動を開始してからの経過時間長）を計測するた
めのタイマ等が設けられている。

【００１０】続いて、制御データの入力方法について説
明する。まず、射出スクリュの速度を示す制御データの
入力について説明する。オペレータはタッチパネル１８
を操作して射出スクリュの速度の入力開始を指示し、全
ストロークにおける速度制御段数、ストローク上におけ
る速度変更点の位置、各速度変更点間における速度をキ
ーボード１４から入力する。本実施例においては、速度
変更点を射出スクリュのストローク上の位置として入力
するが、成形諸条件によっては射出スクリュのストロー
クにおける経過時間で指定することもできる。

【００１１】次に、射出圧力を示す制御データの入力に
ついて説明する。オペレータはタッチパネル１８を操作
して射出圧力の入力開始を指示し、全ストロークにおけ
る圧力制御段数、ストローク上における圧力変更点の位
置、各圧力変更点間における樹脂圧をキーボード１４か
ら入力する。本実施例においては、圧力変更点を射出ス
クリュのストロークにおける位置として入力するが、成
形諸条件によっては射出スクリュのストローク上の経過
時間で指定することもできる。入力された両制御データ
はＲＡＭ２２にテーブルデータとして記憶されると共
に、ディスプレイ１６へ制御パターンを示す矩形波状の
グラフとして表示する。そのグラフの一例を図２に示
す。

【００１２】図２のグラフに示される制御パターンは、
射出スクリュの速度について見ると、横軸はスクリュ位
置を示し、左方へ行くに従い成形金型からの距離が小さ
くなる。つまり、射出スクリュが前進することになる。
図２の例では、射出スクリュの前進に伴い、段階的に射
出スクリュの速度は減速する。一方、射出圧力について
も、射出スクリュの前進に伴い、段階的に射出圧力も減
圧するパターンとなっている。

【００１３】図２の例からも判るように、本実施例にお
いては、射出スクリュの全ストロークに亘り、Ｖ−Ｐ切
替という概念を越えてオペレータは射出スクリュの速度
と射出圧力との関係を互いに独立したものとして、射出
スクリュの位置または時間のいずれかに対して、任意に
設定できるので自由度の高い制御を行うことができる。
また、キーボード１４、タッチパネル１８から入力され
た制御データをグラフ表示するので、オペレータはグラ
フを見ながら、感覚的に入力可能となり、操作性も良く
なる。このようにオペレータが射出スクリュの速度と射
出圧力との関係を互いに独立して設定できることで、従
来例で述べた樹脂充填工程中（速度制御領域内）で、低
速設定部にある程度の余裕を持たせなければならないこ
とから生ずる必要以上に充填に時間がかかるといった課
題や、ゲート詰まりの発生や内部応力のばらつきといっ
た課題も、図２中の速度制御領域ａ内の樹脂材料のゲー
ト通過付近の圧力設定を従来のような一定値ではなく低
圧設定（本例では多段に順次低圧となるように設定）に
することにより、スプルやランナーが充満されて負荷圧
が上昇し、設定圧に達した後はそれ以上に圧力が上がら
ないことから設定された速度を維持することができなく
なり、自然に低速となるのでジェッティングは防止さ
れ、またゲート通過後は抵抗が減り、負荷圧が下がるた
め自然に速度が増加して設定速度となる。また、保圧工
程中（圧力制御領域内）で、保圧力（樹脂圧）が高いと
収縮時に一気にスクリュが前進して局部応力を生じた
り、極端な場合にはスキン層を破壊してバリを生じるこ
とがあり、また逆にあまり樹脂圧を低くすると、ひけを
生じることから、樹脂圧の設定の対応が難しいという課
題も、図２中の圧力制御領域ｂ内の速度の設定値を従来
のような一定値ではなく低めに押さえることにより（本
例では多段に順次低圧となるように設定）、スクリュの
前進速度が遅くなり、所定の圧力に達するまでの時間が
長くなるため、応力が分散して局部応力の発生を防げた
り、また速度を抑えることは急激な圧力上昇を抑える作
用もあり、バリの発生等も防ぐことができる。 また、樹
脂材料の計量値のばらつき等により、速度制御領域と圧
力制御領域との切替位置が変動しても、略切替位置と判
断できる位置付近（図２中の範囲ｃ）の速度と樹脂圧を
低めに設定しておくことにより、充填完了までは速度制
御による充填が行われ、充填完了により負荷圧が上昇し
て設定圧力となった後には、圧 力設定値を上限とする圧
力制御に自動的に切り換わるため、Ｖ−Ｐ切替位置をさ
ほど意識しなくても自然に適切な制御の切替えを行うこ
とができる。以上、本発明の好適な実施例について種々
述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるので
はなく、例えば樹脂圧は射出圧力の他、金型内の樹脂圧
を圧力センサで求めてもよいし、また、樹脂充填の駆動
源は油圧に限らず空圧や電動モータの出力を用いてもよ
い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し
得るのはもちろんである。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る樹脂成形方法を用いると、
樹脂充填工程中（速度制御領域内）で、樹脂材料のゲー
ト通過付近の圧力設定を部分的に低圧設定にすることに
より、スプルやランナーが充満されて負荷圧が上昇し、
設定圧に達した後はそれ以上に圧力が上がらないことか
ら設定された速度を維持することができなくなり、自然
に低速となるのでジェッティングは防止され、またゲー
ト通過後は抵抗が減り、負荷圧が下がるため自然に速度
が増加して設定速度となる。また、保圧工程中（圧力制
御領域内）で、速度の設定値を低めに押さえることによ
り、スクリュの前進速度が遅くなり、所定の圧力に達す
るまでの時間が長くなるため、応力が分散して局部応力
の発生を防げたり、また速度を抑えることで急激な圧力
上昇も抑える作用もあり、バリの発生等も防ぐことがで
きる。 また、略切替位置と判断できる位置付近の速度と
樹脂圧を低めに設定しておくことにより、樹脂材料の計
量値のばらつき等により、速度制御領域と圧力制御領域
との切替位置が変動しても、充填完了までは速度制御に
よる充填が行われ、充填完了により負荷圧が上昇して設
定圧力となった後には、圧力設定値を上限とする圧力制
御に自動的に切り換わるため、Ｖ−Ｐ切替位置をさほど
意識しなくても自然に適切な制御の切替えを行うことが
でき、スクリュの速度設定が速すぎることによるバリの
発生や、まだ未充填の状態で圧力制御に切り替わってし
まうことにより、所定の圧力を発生させるべくスクリュ
が高速で前進してバリが生じてしまうといったことも防
止することができる。特に、入力手段から入力された可
動部分の位置または時間に対する可動部分の速度および
樹脂圧との関係をグラフ表示するディスプレイを設ける
と、オペレータはグラフを見ながら、感覚的に入力可能
となるでの、操作性も良く、経験の浅いオペレータであ
っても短時間で最適な成形パターンを設定可能となる等
の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る樹脂成形方法を実現する成形機の
コントローラの実施例を示したブロックダイアグラム。

【図２】制御データの例を示したグラフ。

【図３】従来の制御データの例を示したグラフ。

【符号の説明】

１０ コントローラ １２ 射出成形機 １４ キーボード １６ ディスプレイ １８ タッチパネル ２０ ＭＰＵ ２２ ＲＡＭ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形機の樹脂充填機構の可動部分の位置
   または時間に対する該可動部分の速度および樹脂圧を、
   樹脂充填工程においては速度制御に基づいて制御し、ま
   た保圧工程は圧力制御に基づいて制御して樹脂成形品を
   成形する樹脂成形方法において、 前記可動部分のストロークの内の前記樹脂充填工程内に
   おける前記可動部分の樹脂圧および／または該ストロー
   クの内の前記保圧工程内における可動部分の速度を、可
   動部分の位置または時間の変位に従って多段階に変化す
   るように制御することを特徴とする樹脂成形方法。
2. 【請求項２】 前記可動部分の位置または時間に対する
   可動部分の速度および樹脂圧を入力する入力手段と、 グラフ表示可能なディスプレイとを設け、 前記入力手段を介して入力された前記可動部分の前記位
   置または時間に対する可動部分の前記速度および樹脂圧
   との関係を前記ディスプレイにグラフ表示することを特
   徴とする請求項１記載の樹脂成形方法。