JP2985168B2

JP2985168B2 - 射出成形機の速度制御方法

Info

Publication number: JP2985168B2
Application number: JP5251870A
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: JPH07100875A

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前進速度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、チェック弁の閉りが遅いショットでは、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、充填工程の射出第１速から
射出第２速への速度切替時における射出圧力よりも低い
チェック弁閉り判定圧力を予め設定するとともに、充填
開始後射出圧力が該判定圧力に達したときの射出スクリ
ュ位置と予め設定した基準ショットにおける該判定圧力
到達時の射出スクリュ位置との差異を演算記憶してお
き、前記複数段の射出速度の変更切替に際しては各々予
め設定した射出スクリュの基準変更切替位置に前記差異
分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にした。

【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、すべて予め設定した基準変更
切替位置による位置切替によって行なうものであるが、
充填開始から第１回目の速度切替（射出第１速から射出
第２速への切替）の間にこの速度切替時に発生する射出
圧力よりも低い圧力をチェック弁閉り判定圧力として設
定し、充填開始後に射出圧力がこの判定圧力に達したと
きの射出スクリュ位置と予め設定した基準ショットにお
ける判定圧力時の射出スクリュ位置の差異分だけ、前記
の基準変更切替位置を修正した位置で各段の速度切替を
実施する。従って、チェック弁の閉りの遅いショットは
全体的に速度切替位置が差異分だけ遅れ、逆にチェック
弁閉りの早いショットは各速度切替位置とも差異分だけ
早くなり、結局、チェック弁閉りの遅速に関係なく、最
終段射出時間はほぼ一定となり、キャビティ内充填量は
一定に保持されるから、毎ショットとも成形品品質が安
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と連結され、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５０
ｃ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８ａ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。ま
ず、従来の速度制御方法と同様に、複数段の射出速度の
変更切替は、予め想定した基準ショット（最も正常な射
出状態と思われる切替操作手順を示すショット）におけ
る設定された射出スクリュの位置に実際の射出スクリュ
が到達したときに速度切替を実施する、いわゆる位置切
替を行なうものである。しかしながら、図２に示すよう
に、基準ショットの想定カーブＭに対して、充填開始直
後のチェック弁８の閉り動作のばらつきにより閉り動作
に遅速が生じ、それぞれカーブＡやカーブＢのようにシ
ョット毎に少しずつずれた状態となる。そこで、基準シ
ョットで設定した基準変更切替位置ｍ₁、ｍ₂、ｍ₃、
ｍ₄で位置切替を実施せず、射出第１速Ｖ₁から射出第
２速Ｖ₂への切替位置ｍ₁の射出圧力よりも低い圧力Ｐ
をチェック弁閉り判定圧力Ｐ_Jに設定し、充填開始から
切替位置ｍ₁へ至る途中で、射出圧力Ｐが判定圧力Ｐ_J
に達したときに計測された射出スクリュ３の位置と基準
ショットの想定カーブＭが判定圧力Ｐ_Jに達したときの
射出スクリュ位置との差異を演算したうえ記憶してお
き、各々の基準変更切替位置ｍ₁〜ｍ₄をそれぞれこの
差異分だけ修正し、それぞれ修正された修正切替位置で
速度切替を実施する。以上のような操作により速度切替
を行なうことにより、たとえばチェック弁８の閉りの遅
いショットＢでは、判定圧力到達時の差異△Ｓ₁だけ、
次々に基準ショット想定カーブＭより遅れていくことに
なり、Ｖ−Ｐ切替点Ｓ_Cにおいても、基準変更切替位置
ｍ₄より差異分△Ｓ₁だけ遅れた位置でＶ−Ｐ切替が実
施されるから、最終段射出速度領域Ｓ_Bはほぼ基準ショ
ットの最終段射出速度領域Ｓ_Mと等しくなる。逆に、チ
ェック弁閉りの早いショットＡでは差異分△Ｓ₂だけ早
くＶ−Ｐ切替が起り、最終段射出速度領域Ｓ_Aはやはり
Ｓ_Mにほぼ等しくなる。以上のように、最終段設定速度
が同じであるから、最終段射出速度領域Ｓ_M、Ｓ _A、Ｓ
_Bがほぼ同じであれば最終段射出時間ｔｆは、チェック
弁８の閉り特性のばらつきに左右されずにほぼ同じ値と
なる。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
されるで成形品品質が安定する。

【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、基準速度切替
位置ｍ ₁に達するまでに、その途中に設けたチェック弁
閉り判定圧力Ｐ_Jに到達したときの射出スクリュ位置と
基準ショットにおける射出スクリュ位置との差異分を演
算記憶して、後続の基準変更切替位置ｍ₂、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、充填開始の射出第１速
に設けた判定圧力時の射出スクリュの位置で判断しよう
とするものであり、射出圧力が判定圧力に達したときに
射出スクリュ位置が射出成形機の後退側にあるショット
はチェック弁閉りの早いショットであり、射出スクリュ
位置が前進側にある場合はチェック弁閉りの遅いショッ
トであることを示し、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
最終段射出速度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Ｐ_C Ｖ−Ｐ切替圧力設定値Ｐ_k 保圧設定値Ｐ_J チェック弁閉り判定圧力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、充填工程の射出第１速から射出第２速へ
の速度切替時における射出圧力よりも低いチェック弁閉
り判定圧力を予め設定するとともに、充填開始後射出圧
力が該判定圧力に達したときの射出スクリュ位置と予め
設定した基準ショットにおける該判定圧力到達時の射出
スクリュ位置との差異を演算記憶しておき、前記複数段
の射出速度の変更切替に際し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差異分を増減して修
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。