JP2985167B2

JP2985167B2 - 射出成形機の速度制御方法

Info

Publication number: JP2985167B2
Application number: JP5251869A
Authority: JP
Inventors: 潔橋本
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JPH07100874A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機の速度制御
方法に係り、特に射出時のチェック弁の閉り特性のばら
つきの悪影響を最小限に抑制するように配慮した射出成
形機の速度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融樹脂の射出成形においては、
図３に示すように、横軸を射出スクリュの位置Ｓまたは
時間ｔとし、縦軸を射出スクリュの射出速度Ｖまたは圧
力Ｐとし、高速で金型キャビティ内へ溶融した樹脂を充
填する充填工程Ｓ₁と、溶融樹脂の充填後に金型キャビ
ティ内樹脂に圧力を加えて成形する保圧工程Ｓ₂によっ
て射出制御され、多くの場合、充填工程Ｓ₁は油圧回路
の圧力調整弁を高圧に設定し、射出開始からの経過時間
または射出スクリュの前進位置を基準に速度を複数段に
変化させるように流量制御弁の開度を時間経過ととも
に、あるいは射出スクリュのストローク位置に応じて変
化させるように設定し、該流量制御弁の調整により射出
シリンダのピストン、すなわち、射出スクリュの射出速
度を制御し、キャビティ内の樹脂が空気を巻き込まない
程度に高速で溶融樹脂をキャビティ内へ充填するものと
し、溶融樹脂がキャビティ内に充填された後は流量制御
弁を比較的小さい開度に固定し、圧力調整弁により油圧
を調整する保圧工程Ｓ₂とし、この保圧工程Ｓ₂は時間
経過に応じてキャビティ内に充填された溶融樹脂に所定
の圧力を加え得るように圧力調整弁の開度を変化させ、
キャビティ内で溶融樹脂が冷却されることにより樹脂が
収縮し、製品の形状や寸法がキャビティ形状の寸法に対
して誤差を生じさせることのないように防止するととも
に製品内部に大きな残留応力が生じないようにしてい
る。

【０００３】一般に充填工程における射出プロセス制御
は、前述したように射出スクリュの検出値が予め設定さ
れた射出速度位置に一致したことによって複数段の射出
速度の制御目標値を切替えていた。図４はこの場合の実
施例を示し、充填工程Ｓ₁において３段の速度設定値Ｖ
₁、Ｖ₂、Ｖ₃に切替制御した場合の射出速度Ｖならび
に圧力Ｐの変化の状況を示している。ところで、射出に
際して射出スクリュ前方の溶融樹脂が射出スクリュ側へ
逆流することを防止するチェック弁の動作は毎ショット
同じタイミングで作動するわけではなく微妙に異なって
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように充填工程に
おける複数段の射出速度の変更切替は、これまで稀には
時間切替を行なった例もあるが、大半は射出スクリュが
予め設定された位置に到達したときに切替える位置切替
をすべての変更切替点で実施していた。この場合チェッ
ク弁の閉りが遅れたときには、チェック弁の閉りが早い
ときに比べて、同じスクリュ位置における金型キャビテ
ィ内への樹脂の充填量は逆流が多く起る分だけ少なくな
る。従って、充填工程から保圧工程へ移行するＶ−Ｐ切
替点では、一般に予め設定した圧力切替を実施している
ので、チェック弁の閉りが遅れた場合のショットでは、
Ｖ−Ｐ切替が行なわれる射出スクリュ位置（以後、Ｖ−
Ｐ切替位置という）はスクリュ前進限側に近くなる。こ
のようにして、充填工程の最終段の設定速度で制御され
る領域が長くなる。図４から、チェック弁の閉りの早い
ショットＡの最終段射出領域Ｓ_Aに比べて、チェック弁
の閉りの遅いショットＢの最終段射出領域Ｓ_Bが大きい
ことがわかる。特に、ナイロンのように溶融粘度が低
く、しかも溶融粘度の温度依存性が強い樹脂材料を成形
すると、他の樹脂材料よりもさらに大きくチェック弁の
閉り特性がショット毎にばらつき、その結果としてＶ−
Ｐ切替位置もばらつき、最終段の設定速度で制御される
領域のばらつき幅が大きくなり最終段射出時間のばらつ
き幅も大きくなる。図５は、従来の位置切替における最
終段射出速度時間がチェック弁の閉りのばらつきに起因
してショット毎にばらついている状況を示している。こ
のように、チェック弁の閉りの遅いショットでは、射出
時間が長くなり射出時間が長くなった分だけ金型キャビ
ティ内の樹脂は多く冷却されることになり、金型キャビ
ティ内の流動抵抗が大きくなって、キャビティ内への充
填量が不足し軽量の不良成形品が生じていた。以上のよ
うに、従来はショット毎に異なるチェック弁の閉り特性
のばらつきがキャビティ内樹脂充填量不同を招き、成形
品重量のばらつきやそれにともなう成形品質のばらつき
を惹起していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明においては、射出スクリュ位置を検
出する位置検出器と射出シリンダの作動油圧を検出する
圧力検出器と前記位置検出器を介して検出した射出スト
ロークの時間微分値を算出する速度演算器もしくは射出
スクリュの射出速度検出器とを装備し、かつ、充填工程
を複数段の異なる射出速度で射出スクリュの速度制御を
行なう射出成形機において、射出充填中の射出圧力が予
め設定した射出速度切替圧力に達したときに射出第１速
から射出第２速への速度切替を行なうとともに、該速度
切替時の射出スクリュ位置と基準ショットとして指定し
たショットにおける射出第１速から射出第２速への射出
速度の変更切替位置との差異を演算記憶しておき、射出
第２速から射出第３速への速度切替およびこれに後続す
る射出速度切替においては各々予め設定した射出スクリ
ュの基準変更切替位置に前記射出第１速から射出第２速
への速度切替時の射出スクリュ位置差異を増減して修正
した射出スクリュ位置による位置切替によって速度切替
を行なうこととした。

【０００６】

【作用】本発明においては、複数段の射出速度の変更切
替点における速度切替は、射出第１速から射出第２速へ
のときには射出充填中の射出圧力がある設定値に達した
ときに実施し、基準ショットとして指定したショットに
おける射出第１速から射出第２速への射出速度の変更切
替における射出スクリュの位置と実際の速度切替が行な
われた射出スクリュ位置との差異分を、後続の射出速度
変更切替点の各々の設定基準変更切替位置に修正を加え
た位置で速度切替を実施する。すなわち射出第１速から
射出第２速への実際の変更切替点の射出スクリュ位置が
前記変更切替における射出スクリュ位置より遅れた位置
（射出スクリュの前進側位置）であった場合に、以後の
変更切替点の射出スクリュ位置を設定基準変更切替位置
を遅らせた位置（射出スクリュの前進側）に次々に修正
して速度切替を実施し、逆に早い場合には、その差異分
だけ設定基準変更位置より手前の位置（射出スクリュの
後退側）で次々に速度切替を実施するようにした。その
結果、最終段の射出速度領域ならびに最終段射出速度時
間はほぼ一定となり、チェック弁の閉り特性のばらつき
に左右されずに最終段射出時間が安定するので、キャビ
ティ内充填量が一定となり成形品品質が安定する。

【０００７】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図２は本発明の実施例に係り、
図１は射出成形機における射出制御装置の構成図、図２
は射出プロセス制御を示す特性曲線図である。図１にお
いて、射出成形機１００は、ホッパ１を備えた加熱シリ
ンダ２内に射出スクリュ（スクリュ）３が回転自在かつ
前後進可能に配置されており、スクリュ３の後端部には
スクリュ３と連結された連接ロッド４がフレーム７を貫
通し、フレーム７の後端に固設された油圧モータ６によ
って連接ロッド４およびスクリュ３が回転される。ま
た、フレーム７は左右一対の射出シリンダ５のピストン
ロッド５ｂと結され、ピストン５ａの作動によりピスト
ンロッド５ｂ、フレーム７、連接ロッド４および射出ス
クリュ３は一体となって往復動できるよう構成され、射
出スクリュ３の位置は、フレーム７に連結されたレバー
７ａの動きをスクリュ位置検出器３０によって測定され
る。一方、射出シリンダ５は油圧源１０およびこれに接
続する油圧ユニット２０と配管で接続されるとともに、
圧力検出器４０によりその作動油圧が測定される。加熱
シリンダ２の先端のノズル２ａは金型９のノズル口へ押
圧され、キャビティ９ａへ加熱シリンダ２内部の溶融樹
脂を供給するよう構成される。射出制御装置５０には、
速度演算部５０ａと微分器５０ｂと圧力演算部５０ｃが
内蔵され、スクリュ３の位置情報と射出シリンダ圧の圧
力情報が入力され、速度指令および圧力指令が出力され
る。射出成形機１００の作動について説明すると、油圧
モータ６によって射出スクリュ３を回転することにより
ホッパ１から加熱シリンダ２内に樹脂材料が供給され、
加熱シリンダ２とスクリュ３によって形成される溝空間
を通過する間に樹脂材料は加熱されて溶融し、スクリュ
３前方に蓄えられる。それとともに、スクリュ３は徐々
に後退し、スクリュ３が所定の位置に達すると油圧モー
タ６は停止されて計量工程が終了する。次に、射出シリ
ンダ５近傍に設置されたサーボ弁（図示せず）を制御し
て射出シリンダ５に作動油を送り、スクリュ３を前進さ
せ金型９のキャビティ９ａ内へ溶融樹脂を射出する。射
出プロセスの初期の段階ではスクリュ３の前進によって
スクリュ３前方の溶融樹脂の一部はスクリュ溝を介して
逆流するが、その後はチェック弁８がチェックシート８
ａに着座して逆流を防止する。チェック弁８がチェック
シート８ａに着座する動作は、スクリュ３の前進とそれ
に伴なうスクリュ前方の溶融樹脂の逆流によるチェック
弁前後の圧力差に関係し、そのタイミングはショット毎
にばらつく。射出プロセス（充填工程）ではスクリュ３
の射出速度を制御し、保圧プロセス（保圧工程）では射
出シリンダの油圧力、樹脂圧力、金型内圧力のいずれか
（図１の実施例では射出シリンダ圧を採用する）の圧力
を制御する。

【０００８】本発明においては、図２に示すように、充
填工程における複数段の射出速度（図２の実施例では第
１段速度設定値Ｖ₁、第２段速度設定値Ｖ₂、第３段速
度設定値Ｖ₃、最終段速度設定値Ｖ₄の４段階）の各々
の射出速度の変更切替を次の手順によって行なう。すな
わち、第１段速度設定値Ｖ₁（射出第１速ともいう）か
ら第２段速度設定値Ｖ₂へ速度切替するときには、予め
設定した基準変更切替位置ｍ₁による位置切替でなく予
め設定した速度切替圧力設定値Ｐ₁に充填中の射出圧力
Ｐが到達したときに切替える、いわゆる、圧力切替を行
なう。この場合の射出圧力は、圧力検出器によって測定
される射出シリンダ圧、加熱シリンダのノズル先端近傍
の樹脂圧力、あるいは金型内圧力のいずれかを採用する
が、図１の本実施例では射出シリンダ作動油圧力を採用
している。複数段の基準変更切替位置ｍ₁、ｍ₂、
ｍ₃、ｍ₄はそれぞれ任意に選んだ（成形開始後成形が
安定した時にオペレータが指定した）基準ショットにお
ける切替位置を示すものであり、図２の基準ショットＭ
（実線で表示）で示される。一方、前述したように、射
出成形機のチェック弁の閉り特性のばらつきにより、チ
ェック弁の閉りの早いショットＡやチェック弁の閉りの
遅いショットＢは、基準ショットＭより図に示したよう
にずれるのが通例である。従って、射出第１速から射出
第２速への切替えに際して速度切替圧力設定値Ｐ₁によ
る圧力切替を実施した場合、ＢショットはＭショットよ
り位置差異△Ｓ₁だけ遅れ、逆にＡショットはＭショッ
トより位置差異△Ｓ₂だけ早く速度切替が行なわれる。
この位置差異△Ｓ₁、△Ｓ₂を演算記憶したうえで、射
出第２速から射出第３速への切替やさらに後続の変更切
替においては、各々基準変更切替位置ｍ₂、ｍ₃に位置
差異△Ｓ₁を加算した修正位置（Ａショットの場合には
位置差異△Ｓ₂だけ手前の位置）で速度切替を位置切替
によって実施する。以上のように速度切替を実施するこ
とによって、充填工程初期にチェック弁の閉り動作が遅
れたＢショットやチェック弁閉りの早いＡショットにお
いても、基準ショットＭと同時に、最終段射出速度領域
ならびに最終段射出時間がほぼ一定に保たれ、その結
果、金型キャビティ９ａ内へ充填される樹脂量が毎ショ
ット一定に保持されるので成形品品質が安定する（図２
の実施例では、Ａショットの最終段射出領域Ｓ_AやＢシ
ョットの最終段射出領域Ｓ_BはともにＭショット（基準
ショット）の最終段射出領域Ｓ_Mとほぼ同じとなり、最
終段射出時間もほぼ同じとなる）。

【０００９】つまり、本発明の意図するところは、充填
工程初期に作動するチェック弁８の閉り動作が遅れた
り、あるいは逆に早くなって作動しても、射出第１速の
射出充填時間を基準ショットの射出第１速の終了時に検
出される射出圧力に達するまでとし、この速度切替がな
された射出スクリュ３の実際の位置と基準ショットにお
ける基準変更切替位置ｍ₁と差異分を演算記憶して、後
続の基準変更切替位置ｍ ₂、ｍ₃、ｍ₄ではこの差異分
だけ修正して位置切替することによって、ショット毎の
射出第１速射出時間が異なっても、それ以降の射出時
間、殊に最終段射出時間をほぼ一定とすることによっ
て、キャビティ充填量を一定に保持しようとするもので
あり、ショット毎にばらつきの有るチェック弁閉止タイ
ミングの違いを最終段射出時間へ反映させないようにし
た。すなわち、射出第１速の初期のチェック弁閉り動作
が早いか遅いかを、射出第１速から射出第２速へ移行す
る変更切替を位置切替でなく基準ショットにおいて到達
する充填中の射出圧力による圧力切替で行ない、この変
更切替点の射出スクリュの位置と基準ショットにおける
基準変更切替位置ｍ₁との差異の大きさで判断しようと
するものであり、生じた差異分だけ以後の基準変更切替
位置を修正して他の射出時間、とりわけ、最終段射出時
間を一定にしようとするものである。種々のテストの結
果、すべての速度切替を位置切替とする図５に見られる
ショット毎の最終段射出時間のばらつきは、本発明の方
法を実施することにより、非常に少なくなり、変動幅は
運転初期を除いて約２０％程度に小さくなった。本発明
の方法は、特にナイロンのような溶融粘度の温度依存性
の強い樹脂材料では、従来の制御方法では、チェック弁
の閉りのばらつきによって最終段射出時間がばらつき、
この結果として同じＶ−Ｐ切替圧力Ｐ_Cで圧力制御に移
行し、保圧工程に入っても最終段射出時間の長いショッ
トの場合には、金型内溶融樹脂の温度が低下して粘度が
高くなり流動抵抗が増大するので充填に支障があり、こ
のＶ−Ｐ切替時の全金型充填量を一定に保つことができ
ず、成形品品質が安定しないという難点を解消するもの
で、Ｖ−Ｐ切替点である基準変更切替位置ｍ₄でも差異
分△Ｓ₁だけ遅らせたり、差異分△Ｓ₂だけ早めたりす
ることによって最終段射出時間がほぼ一定することは既
述したとおりであり、成形品が安定する。

【００１０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
すべての射出速度切替を予め設定した位置切替とする従
来の射出プロセス制御に見られるショット毎にばらつく
最終段射出領域の長さや時間の不同を極力排除し、チェ
ック弁の閉り特性のばらつきが起ってもショット毎の成
形品重量のばらつきやそれに起因する成形品品質のばら
つきを防止できるようになった。従って、成形品品質が
安定し、信頼性の高い運転を継続することができ、生産
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出成形機の射出制御装
置の構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る射出プロセス制御を示す
特性曲線図である。

【図３】従来の射出制御における実施例を示すグラフで
ある。

【図４】従来の射出プロセス制御を示す特性曲線図であ
る。

【図５】従来の射出プロセス制御における最終段射出時
間のデータを示す説明図である。

【符号の説明】

１ホッパ２加熱シリンダ３射出スクリュ（スクリュ）４連接ロッド５射出シリンダ５ａピストン５ｂピストンロッド６油圧モータ７フレーム８チェック弁８ａチェックシート９金型９ａキャビティ１０油圧源２０油圧ユニット３０スクリュ位置検出器４０圧力検出器５０射出制御装置５０ａ速度演算部５０ｂ微分器５０ｃ圧力演算部１００射出成形機Ａチェック弁の閉りの早いショットＢチェック弁の閉りの遅いショットＭ基準ショットＰ圧力Ｐ₁ 速度切替圧力設定値Ｐ_C Ｖ−Ｐ切替圧力設定値Ｐ_k 保圧設定値Ｖ射出速度Ｖ₁ 第１段速度設定値（射出第１速）Ｖ₂ 第２段速度設定値（射出第２速）Ｖ₃ 第３段速度設定値（射出第３速）Ｖ₄ 最終段速度設定値（射出第４速）Ｓ位置Ｓ₁ 充填工程Ｓ₂ 保圧工程Ｓ_A チェック弁の閉りの早いショットにおける最終段
射出領域Ｓ_B チェック弁の閉りの遅いショットにおける最終段
射出領域Ｓ_M 基準ショットにおける最終段射出領域ｍ₁ 基準変更切替位置ｍ₂ 基準変更切替位置ｍ₃ 基準変更切替位置ｍ₄ 基準変更切替位置（Ｖ−Ｐ切替点）ｔ時間ｔｆ最終段射出時間Ｎショット数

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】射出スクリュ位置を検出する位置検出器
と射出シリンダの作動油圧を検出する圧力検出器と前記
位置検出器を介して検出した射出ストロークの時間微分
値を算出する速度演算器もしくは射出スクリュの射出速
度検出器とを装備し、かつ、充填工程を複数段の異なる
射出速度で射出スクリュの射出速度制御を行なう射出成
形機において、射出充填中の射出圧力が予め設定した射
出速度切替圧力に達したときに射出第１速から射出第２
速への速度切替を行なうとともに、該速度切替時の射出
スクリュ位置と基準ショットとして指定したショットに
おける射出第１速から射出第２速への射出速度の変更切
替位置との差異を演算記憶しておき、射出第２速から射
出第３速への速度切替およびこれに後続する射出速度切
替においては各々予め設定した射出スクリュの基準変更
切替位置に前記射出第１速から射出第２速への速度切替
時の射出スクリュ位置差異を増減して修正した射出スク
リュ位置による位置切替によって速度切替を行なう射出
成形機の速度制御方法。