JP2557210Y2

JP2557210Y2 - 射出成形装置

Info

Publication number: JP2557210Y2
Application number: JP1991087552U
Authority: JP
Inventors: 良博中村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2006-09-30
Also published as: JPH0529727U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、射出成形装置に係わ
る。特に、金型内の成形材料の充填状態を正確に検知す
ることにより、射出圧力を切り替えるタイミングを高精
度で検出して、作動流体の圧力または流量を制御するこ
とが可能な射出成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形は、加熱溶融したプラスチック
あるいはゴムなどの成形材料を金型内に射出充填し、冷
却後成形品として取り出すことにより行われる。この射
出成形を行うための射出成形装置は、成形材料を加熱溶
融する可塑化機構、成形材料を射出する射出機構、金型
を保持して開閉および締め付けを行なう型締め機構、各
部の作動を自動制御するための制御部などで構成されて
いる。従来の射出成形装置は、図４に示すように、成形
材料をノズルから上型１ａと下型１ｂとの間に形成され
たキャビティ５内に注入するための押出し機３を有して
いる。この押出し機３は、内部に射出スクリュー８が軸
方向移動自在に挿入された加熱シリンダ１１を有してい
る。加熱シリンダ１１には、温度制御された加熱媒体を
流すための流路１２が形成されており、射出スクリュー
８の回転によって加熱シリンダ内部に導入される成形材
料を加熱して成形材料の可塑化状態を維持するようにな
っている。

【０００３】一方、射出スクリュー８は、図示しないス
クリュー駆動用油圧モータで回転しながら射出用油圧シ
リンダ７の進退移動によって加熱シリンダ１１内を移動
する。また、この射出用油圧シリンダ７を駆動させる油
圧装置１３は、可変容量ポンプ６と、この可変容量ポン
プ６から圧送される圧力流体の圧送方向を切り替えるた
めの方向切替え弁（不図示）と、圧力流体の圧力を所定
圧に保つための電磁リリーフ弁（不図示）とから構成さ
れており、これら油圧装置１３を構成する機器の駆動制
御は制御装置１４により行われる。このような射出成形
装置で射出成形を行なうには、押出し機３全体を上型１
ａに近付け、押出し機３のノズル４をキャビティ５の注
入口２に当接させて、射出用油圧シリンダ７を駆動さ
せ、射出スクリュー８をノズル方向に押し出してノズル
４からキャビティ５内に成形材料を押し出し注入する。
ところで、成形品の形状によっては注入口から高圧で成
形材料を射出すると、キャビティ内の材料充填が不十分
となる場合がある。例えば、キャビティの注入口から比
較的遠い位置に狭隘路が形成された成形品などでは、成
形材料が高速高圧で狭隘路を通過すると狭隘路近傍にジ
ェッティングが発生し易い。また、一般的な成形品にお
いても高速高圧で射出を行なうと注入口にジェッティン
グが発生しやすい。そこで、このような場合には、射出
初期には成形材料を比較的高圧でキャビティ内に射出
し、この成形材料がある程度キャビティ内に充填された
後に、射出圧力を低圧に切り替えて徐々に成形材料をキ
ャビティ内に射出して行く方法が採られている。

【０００４】このような射出成形方法によれば、キャビ
ティ内に狭隘路が形成されていても、成形材料は低速低
圧で当該隘路を通過できるからキャビティ全体に材料が
充填されジェッティングを防止できることになる。ま
た、キャビティ内に狭隘路が形成されていない場合で
も、射出成形に際しては、キャビティ内への成形材料の
充填がほぼ完了したことを検知する必要があり、この場
合には、射出の充填圧力および充填流量を、充填工程か
ら保圧工程へと切り替える必要がある。しかし、従来技
術の射出成形装置は、射出スクリュー８をノズル方向に
押し出す際に、この射出スクリュー８の押出し位置を位
置センサ１５で検出し、予め設定した押出し位置に射出
スクリュー８がきたときに、油圧装置１３によって射出
圧力を変化せしめ低圧二次射出に切り替えるようにして
いる。すなわち、図４〜図６に示すように、予め制御装
置１４に一次射出における油圧装置１３の油圧Ｐ1 と油
流量Ｑ1 、および二次射出における油圧装置１３の油圧
Ｐ2 と油流量Ｑ2とを記憶させておき、位置センサ１５
により検出される射出スクリュー８の押出し位置が所定
位置Ｓ1 に到達するまでは一次射出（油圧Ｐ1 、油流量
Ｑ1 ）を行ない（ステップ１〜２）、ついで射出スクリ
ュー８の位置が所定位置Ｓ1 に到達したときに（ステッ
プ３）、油圧装置１３の油圧と油流量とを二次射出の設
定値Ｐ2,Ｑ2 に切り替えて低圧射出を行なうように制御
装置１４から油圧装置１３に命令信号が出力される（ス
テップ４〜５）ものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】上述した従来の射出成
形装置では、位置センサ１５により、成形キャビティ５
の狭隘路に対応させて射出圧力を制御することは、多く
の調整要因が内在するため極めて困難となっている。更
に、この位置による制御の外に、油圧制御または流量制
御による方法も採用されているが、成形キャビティ５の
狭隘路に対応して油圧または流量を制御することは、あ
まり変化しない圧力の精度および複数の変化した流量値
に対する比較制御が存するため、困難である。例えば流
量制御では、流量計の検出値を電圧に変換し、この出力
値と、前もって設定された設定値とを比較器で比較する
ので、狭隘路が複数存在するような場合、または材質が
変更された場合、或いは、製造ロットが相違したりする
場合、この調整が困難になり、依然としてジェッティン
グの発生を防止することが不可能で、不良品を成形する
ことになる。また、保圧工程への制御においても、位置
センサによって検出された射出スクリューの押出し位置
と、実際にキャビティ内に注入された成形材料の射出量
とが正確に対応していることを前提として、一次射出工
程と二次射出工程との切り替えタイミングを制御してい
る。ところが、射出する成形材料の材質が変更された
り、同一材質であっても製造ロットが相違したりする
と、当初設定した射出スクリューの押出し位置における
成形材料の射出量も相違し、これにより実際のキャビテ
ィ内においては、一次射出工程と二次射出工程との切り
替えが最適のタイミングで行われないことがある。その
結果、成形材料の充填度合いが変化して充填不足あるい
は充填過大等の充填不良が発生するおそれがある。

【０００６】本考案は、上述のような問題点に鑑み成さ
れたものであって、その技術的課題は、成形型内の注入
口および凹凸面により形成される狭隘路により、ジェッ
ティングが発生するのを防止すると共に、最適な成形材
料の充填にして保圧工程（二次射出工程）への切り替え
タイミングを最適にし、充填不足または充填過大を防止
して良品を成形することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】注入口２と注入口２に連
通して凹凸面により形成される成形キャビティ５とを設
けた成形型１の注入口２に接合して連通可能なノズル４
を先端部に有するスクリューシリンダ１１、前記スクリ
ューシリンダ１１に移動自在に嵌合して成形材料をノズ
ル４側へ移動供給する射出スクリュー８および射出スク
リュー８に連結して圧力流体の供給により射出スクリュ
ー８を前進、後退させる射出用圧力シリンダ７を具備
し、射出用圧力シリンダ７に供給される圧力流体の流量
を検出する流量検出手段９と、前記流量検出手段９によ
り検出された圧力流体の流量変化値をＣＰＵに読み込ん
で射出用圧力シリンダの圧力流体の圧力または流量の変
更を指示して制御する制御手段１０とを有するものであ
る。

【０００８】

【作用】本考案の射出成形装置の成形材料の射出は、キ
ャビティ内への充填初期は、キャビティ内に成形材料が
ほとんど存在しないことから、キャビティ内へ流入する
成形材料の流量が大きくなると共に、射出用圧力シリン
ダに供給される圧力流体の流量も大きくなる。そして、
射出用圧力シリンダに供給される圧力流体の圧力が同じ
でも、キャビティ内へ成形材料が充填されるに連れて、
キャビティ内の成形材料から射出スクリューに対して作
用する圧力が上昇するので、キャビティ内へ流入する成
形材料の流量が小さくなり、射出用圧力シリンダに供給
される圧力流体の流量も小さくなる。

【０００９】したがって、金型の注入口に押出し機のノ
ズルを押し当てて、このノズルから金型のキャビティ内
に流動状態の成形材料を注入してゆくと、射出用圧力シ
リンダに供給される圧力流体の流量変化が検出されて、
キャビティ内への成形材料の充填状態やキャビティ内の
流路断面積の変化状態を認識することが可能となる。こ
のように、実際のキャビティ内の充填状態を圧力流体の
流量変化により認識することによって、射出圧力の切り
替えタイミング信号や射出の終了タイミング信号として
取り出して、この信号により成形材料の充填状況を制御
することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の一実施例に係る射出成形装置
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本
考案の一実施例に係る射出成形装置を示す装置構成図、
図２は同実施例の射出圧力の切り替え制御を説明するフ
ローチャート、図３は同じく射出圧力の切り替え制御を
説明するグラフである。本実施例の射出成形装置は、押
出し機３と金型装置１とを有している。金型装置１は上
型１６ａと下型１６ｂとからなり、上型１６ａが下型１
６ｂに対して相対的に上下動可能に構成されている。そ
れぞれの型１６ａ，１６ｂには、金型本体１ａ，１ｂが
装着されており、これら金型本体１ａ，１ｂが組み合わ
されることにより内部に成形キャビティ５が形成される
ようになっている。この成形キャビティ５は、凹凸面に
より形成されており、凸面により狭隘路が形成されると
共に、凹面により拡大室が形成される。金型本体１ａ，
１ｂは、それぞれ加熱盤１７ａ，１７ｂおよび断熱盤１
８ａ，１８ｂを介してダイプレート１９ａ，１９ｂに取
り付け固定され、いずれかのダイプレートが他のダイプ
レートに対して接近離反移動可能に構成されている。本
実施例では、上型１６ａに装着されている金型本体１ａ
に注入口２が形成されており、ここに押出し機３のノズ
ル４の先端を当接させるため、加熱盤１７ａ、断熱盤１
８ａおよびダイプレート１９ａにはノズル４を通すため
の貫通孔２０が形成されている。

【００１１】押出し機３は、内部に射出スクリュー８が
軸方向移動自在に挿入された加熱シリンダ（別名スクリ
ューシリンダ）１１を有している。この加熱シリンダ１
１には、温度調節された加熱媒体を流すための流路１２
が形成されており、射出スクリュー８の回転によって加
熱シリンダ内部に導入される成形材料を加熱して成形材
料の可塑化状態を維持するようになっている。一方、射
出スクリュー８は、図示しないスクリュー駆動用油圧モ
ータで回転しながら射出用油圧シリンダ７の進退移動に
よって加熱シリンダ１１内を移動する。この射出用油圧
シリンダ７を駆動させる油圧装置２１は、可変容量ポン
プ６と、この可変容量ポンプ６から圧送される圧力流体
の圧送方向を切り替えるための方向切替え弁（不図示）
と、圧力流体の圧力を所定圧に保つための電磁リリーフ
弁（不図示）とから構成されており、この油圧装置２１
を構成する機器の駆動制御は制御装置１０（制御手段）
により行われる。射出シリンダ７のピストン２２の前後
には方向切替え弁を介して可変容量ポンプ６から圧力流
体が送られ、これにより射出スクリュー８を軸方向上下
に駆動させるようになっている。また、可変容量ポンプ
６と方向切替え弁との間には電磁リリーフ弁が装着され
ており、制御装置１０からの信号に基づいて可変容量ポ
ンプ６から送られる圧力流体の圧力が調節されるように
なっている。

【００１２】本実施例の油圧装置２１には、可変容量ポ
ンプ６から射出用油圧シリンダ７に圧送される圧力流体
の流量を計測するための流量計９（流量検出手段）が設
けられている。そして、この流量計９によって計測され
た圧力流体の流量データは制御装置２１のＡ／Ｄ変換器
２３を介して中央演算処理装置２４（ＣＰＵ）に出力さ
れる。そして、保圧工程へ切り替えるときは、中央演算
処理装置２４（ＣＰＵ）は、入力インターフェース２５
を介し、予め圧力設定器２７および流量設定器２８で設
定された一次射出および二次射出の油圧と油流量を読み
取り、これに基づき、Ｄ／Ａ変換器２６を介して可変容
量ポンプ６を制御する。また、中央演算処理装置２４
（ＣＰＵ）は、一次射出および二次射出の油圧と油流量
を制御するに際し、その切替えタイミングを、流量計９
からの測定データに基づき演算して求める。また、凹凸
面により形成される成形キャビティ５の狭隘路２７を成
形材料が流出する場合も同様にして圧力流体の流量を制
御する。

【００１３】次に作用を説明する。上述したような構成
の射出成形装置を用いて射出成形を行なうには、例えば
保圧工程では、まず、一次射出における油圧装置２１の
油圧Ｐ1 と油流量Ｑ1 、および二次射出における油圧装
置２１の油圧Ｐ2 と油流量Ｑ2 とを、圧力設定器２７お
よび流量設定器２８に設定入力する。次いで、押出し機
３全体を上型１ａに近付け、押出し機３のノズル４をキ
ャビティ５の注入口２に当接させて、射出開始信号に基
づいて可変容量ポンプ６から所定油圧Ｐ1 、所定油流量
Ｑ1 の圧力流体を射出用油圧シリンダ７に供給する（図
２に示すステップ１）。これにより射出用油圧シリンダ
７が駆動して、射出スクリュー８がノズル方向に押し出
される。同時に可変容量ポンプ６から供給される圧力流
体の流量を流量計９により測定し、その流量を、制御装
置１０のＡ／Ｄ変換器２３を介してＣＰＵ２４が読み込
む（ステップ２）。射出スクリューが、油圧シリンダ７
により駆動され、ノズル方向へ移動すると、加熱シリン
ダ１１内に供給された成形材料は、ノズル４から注入口
２を介してキャビティ５内に射出されキャビティ内に充
填される。この射出初期においては、可変容量ポンプ６
から供給される油圧が設定油圧Ｐ1 に到達するまでに圧
力流体の流量は急増するが（図３において「ｔ1 」）、
油圧が設定圧力Ｐ1 に到達すると、当該設定油圧Ｐ1 を
保持するためにのみ必要な圧力流体を供給すれば良いの
で、圧力流体の流量は急減する（図３において「ｔ2
」）。そして、その後、圧力流体の流量は徐々に減少
し、最後に一定の流量で流れることになる（図３におい
て「ｔ3 」）。

【００１４】このような圧力流体の流量変化特性とキャ
ビティ内の材料の充填状態との関係は以下のようにな
る。すなわち、まず成形材料の粘性抵抗より大きい油圧
が射出用油圧シリンダ７に作用すると、射出スクリュー
８がノズル方向に移動し始め、キャビティ５内への成形
材料の射出を開始する。この状態からキャビティ５内に
材料が充填されるまでの間は徐々にキャビティ内に材料
が注入されて行くので、射出スクリュー８は射出用油圧
シリンダ７に所定圧力で押されながら前進し続ける。キ
ャビティ５内に成形材料が行きわたると、射出スクリュ
ー８はキャビティ５内に充填された成形材料の圧力を一
定値Ｐ1 まで上昇させて、この圧力を保持するように前
進し続ける。このとき、射出用油圧シリンダ７に供給さ
れる圧力流体の流量は一定となる（図３において「ｔ3
」）。その後、キャビティ５内への成形材料の充填が
ほぼ終了しかけると、キャビティ内への充填流量が制限
され、同時に圧力流体の流量は減少し始める（図３にお
いて「ｔ4 」）。したがって本実施例では、この流量減
少を検出し、この点を一次射出から二次射出への切り替
えタイミング信号として用いている。

【００１５】このようにして、キャビティ５内の材料充
填状態を圧力流体の流量によって認識し、一次射出工程
から二次射出工程へ移行する最適のタイミングを制御装
置１０で判断すると（図２に示すステップ３〜６）、圧
力設定器２７および流量設定器２８で設定入力された二
次射出における圧力流体の油圧Ｐ2 信号と油流量Ｑ2信
号とをＤ／Ａ変換器２６を介して可変容量ポンプ６に出
力し（図２に示すステップ７）、圧力Ｐ1 よりも低い圧
力Ｐ2 を有する圧力流体を、射出用油圧シリンダ７に供
給して射出スクリュー８を作動させ、二次射出を行なう
（図２に示すステップ８）。上述した本実施例では、キ
ャビティ内における成形材料の充填状態は、射出用油圧
シリンダに供給される圧力流体の流量変化特性を観察す
れば検出することができるという知見に基づき、この流
量変化を検出して油圧装置へフィードバック制御するよ
うに構成したため、射出する材質、製造ロット、使用す
る射出成形装置や金型が相違しても、射出圧力を最適な
タイミングで切り替えることができ、充填不良やジェッ
ティングを有効に防止することができる。

【００１６】上述した実施例では、キャビティ内への材
料充填が完了したか否かを流量変化により検出し、射出
終期の射出圧力を、充填圧からより低圧な保圧に切り替
える具体例を示したが、キャビティ内に流路断面積が極
小となる狭隘路（図１に「２７」にて示す）が存在し
て、この狭隘路の存在により発生する充填不良を防止す
るために、射出圧力を多段階に切り替える射出成形に適
用する。この場合には、金型の注入口から流路断面積が
極小となる狭隘路に至るキャビティ内に成形材料が充填
されるまでの圧力流体の流量変化と、それ以後の流量変
化とに図３に示すような特性が現れるため、この特性を
ＣＰＵにて判断して、切り替えタイミングを決定してい
る。

【００１７】

【考案の効果】本考案の射出成形装置は、射出量シリン
ダへの圧力流体の流量変化から成形材料の充填状態に関
する検知信号を感知し、この感知に基づいて射出成形装
置を制御することで、射出成形を行う成形材料の材質、
製造ロット、使用する射出成形装置や金型が相違して
も、射出圧力あるいは流量を最適なタイミングで切り替
えることができ、充填不足や充填過大等の充填不良によ
る不良品やバリの発生を防止すると共に、充填中の流れ
不良によるジェッティングやピンホール、ブローホール
等の欠陥不良を効果的に防止できる。また、射出用シリ
ンダへの圧力流体の流量変化を最適に制御する効果が期
待できるから、誤差の少ない充填管理が可能となり成形
速度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の射出成形装置を示す装置構成図であ
る。

【図２】本考案の射出圧力制御を説明するフローチャー
トである。

【図３】本考案の射出圧力制御を説明するグラフであ
る。

【図４】従来の射出成形装置を示す装置構成図である

【図５】従来の射出成形装置における射出圧力制御を説
明するフローチャートである。

【図６】従来の射出成形装置における射出圧力制御を説
明するグラフである。

【符号の説明】

１…金型、２…注入
口、３…押出し機、４…ノズ
ル、５…キャビティ、６…可変容
量ポンプ、７…射出用油圧シリンダ、８…射出ス
クリュー、９…流量計（流量検出手段）、１０…制御
装置（制御手段）。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】注入口（２）と前記注入口（２）に連通
して凹凸面により形成される成形キャビティ（５）とを
有する成形型（１）の前記注入口（２）に接合して連通
可能なノズル（４）を先端部に有するスクリューシリン
ダ（１１）、前記スクリューシリンダ（１１）の内周面
に移動自在に嵌合して成形材料をノズル（４）へ圧送供
給する射出スクリュー（８）および前記射出スクリュー
（８）に連結して圧力流体の供給により前記射出スクリ
ュー（８）を前進、後退させる射出用圧力シリンダ
（７）を具備し、前記射出用圧力シリンダ（７）に供給
される圧力流体の流量を検出する流量検出手段（９）
と、前記流量検出手段（９）により検出された圧力流体
の流量変化値をＣＰＵに読み込んで前記射出用圧力シリ
ンダ（７）の圧力流体の圧力または流量の変更を指示し
て制御する制御手段（１０）とを有することを特徴とす
る射出成形装置。