JP3161579B2

JP3161579B2 - 射出圧縮成形の制御方法

Info

Publication number: JP3161579B2
Application number: JP32561494A
Authority: JP
Inventors: 昭男岡本
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH08174616A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】金型内に溶融樹脂を射出充填後型
締側で圧縮を行う射出圧縮成形時の射出充填量を高精度
に制御する射出圧縮成形の制御方法および装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】射出圧縮成形を行う時に、金型内に充填
する射出充填量の制御精度が、その後の型締側での圧縮
工程に大きな影響を与え、その結果、成形品の品質が決
定される程重要な項目である。

【０００３】従来、こうした射出充填量の制御を次のよ
うにして行っていた。すなわち、（１）射出プランジャや射出シリンダの射出ストローク
設定により射出充填量の制御（射出側制御）。（２）金型の位置を検出し、射出充填中の型開量（型開
量とは、充填された樹脂圧によって金型が後退する移動
量あるいは圧縮量を見込んだ型開位置に保持された金型
の位置をいう）を規定することによって射出充填量を制
御（型締側制御）。（３）金型内の樹脂圧力を検出し、射出充填中の樹脂圧
力を規定することによって射出充填量を制御（金型側制
御）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな射出充填量を射出側、型締側および金型側制御でそ
れぞれ行おうとすると次のような問題があった。（１）射出側制御では、計量時の背圧設定の違い、射出
時のチェックリングの作動のバラツキ、射出完了時の射
出シリンダなどの停止位置のバラツキなどにより高精度
な射出圧縮成形を行う場合にはまだ射出充填量のバラツ
キは大きい。

【０００５】（２）型締側制御では、最適な型開量の設
定が極めて困難であり、成形中の樹脂温度などの成形条
件が変動した場合には対応不可能となる。また、上記問
題を解決するため、射出充填中の金型位置を検出し、設
定値とのズレが生じた場合に射出ストローク補正などの
手段を講じる方法もあるが、射出充填中は射出樹脂流動
の運動エネルギが型締側に付加されているため、型開量
はバラツキが生じ射出条件によっては充填量を正確に検
知できず、さらに、成形品の品質は圧縮工程完了後の状
態で決まり、射出充填中の検出では正確性に欠けるなど
の新たな問題点が指摘されている。

【０００６】（３）金型側制御では、金型のキャビティ
形状によって射出充填中の樹脂流動状態がその都度異な
り、さらに射出充填中に金型が動くことによって、樹脂
流動の予測が困難であることから、樹脂圧力センサなど
の取付位置によっては大きな検出誤差が生じる。また、
金型毎に検出センサの取付を必要とし、さらに金型にも
検出センサ取付のための加工の手間および製品外観に影
響を及ぼさない位置への限定などの問題が多い。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、射出充填前と製品取出前の型締力を除去した時の金
型位置検出のみの簡単な比較制御による高精度な射出充
填量制御で成形中の成形条件の変動に影響されず、良品
を安定して供給することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では、樹脂の射出圧縮成形を行う際に、
射出充填前の金型位置を検出し、この検出された検出値
を基準値とし、圧縮工程完了後に製品取出しのために型
締圧を除去した時の金型位置が前記基準点に対して設定
された任意の設定値からはずれた場合に射出充填量を補
正するようにし、第２の発明では、あらかじめ閉鎖され
た金型内に溶融樹脂を充填して、その後型締側で圧縮を
行う成形方法においては、請求項１記載の基準点を、射
出充填前の金型閉鎖位置とする。

【０００９】第３の発明では、あらかじめ樹脂の圧縮量
を見込んだ型開位置に保持された金型内に溶融樹脂を充
填して、その後型締側で圧縮を行う成形方法において
は、請求項１記載の基準点を、前記圧縮量の設定にあた
り事前に行う金型タッチ状態の金型閉鎖位置とするよう
にした。また、第４の発明では、射出充填量の補正は、
型締圧を除去した時の金型位置の方が設定値より小さけ
れば射出充填量を増加させるようにし、第５の発明で
は、射出充填量の補正は、型締圧を除去した時の金型位
置の方が設定値より大きければ射出充填量を減少させる
ようにし、第６の発明では、射出充填量の補正操作は成
形条件設定による試験成形運転時に行うようにし、第７
の発明では、補正操作は成形運転中に常時あるいは一定
の時間間隔で行うようにした。

【００１０】

【００１１】

【作用】射出充填前の金型位置を基準点とし、圧縮工程
完了後の製品取出しのために型締圧を除去した時の金型
位置と基準点を比較して射出充填量の補正操作を行うこ
とにより、射出時のチェックリングの作動のバラツキや
成形中の樹脂温度などの成形条件の変動などの制御精度
に悪影響を及ぼす外乱因子の影響をまったく受けない。
また成形品の品質を決定する圧縮完了時の金型状態で射
出充填量の制御を基本としているため、最も理想的な制
御方法であり、かつ、制御のソフト・ハード面ともに簡
単となり、高精度な射出充填量の制御が容易にできる。

【００１２】すなわち、型締側で圧縮作用を付加させる
射出圧縮成形では、圧縮完了まで連続的に型締力が付加
されていなければならず、圧縮完了時の冷却固化した成
形樹脂体は型締力によっていくらかの圧縮作用が働いて
いるのが理想的である。したがって、圧縮完了後の型締
力を除去した時に若干、金型が成形樹脂体の圧縮復元力
でバックするのが最適射出充填量となる。このバックす
る量を成形品の品質基準範囲内で設定することにより、
高品質成形体を得る。また、樹脂の冷却固化収縮量を見
込んで設計された金型においては、設計値を考慮に入れ
てバック量を設定する必要がある。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係る射出圧縮成形の制御方
法および装置の具体的な実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

【００１４】図１は本発明の実施例に係る制御概念図、
図２は本発明の実施例に係る射出圧縮成形時の制御フロ
ー図、図３は本発明に類似したその他の射出圧縮成形時
の制御フロー図である。

【００１５】固定金型３は図示しないマシンベースの一
端上に固着された固定盤５に取付けられており、一方マ
シンベースの他端部には前記固定盤５と対向して可動金
型２が可動盤４に取付けられている。

【００１６】前記可動盤４の背面部には型締シリンダ６
内を前後動するピストン６ａとこのピストン６ａのピス
トンロッド６ｂの先端部に可動盤４が固着され、ピスト
ン６ａの前後に圧油を導入して可動盤４を前後動自在と
する構成となっている。符号２５はキャビティを示す。

【００１７】符号１０は射出装置であって、この射出装
置１０はスクリュ１１、射出シリンダ１２、正逆転用モ
ータ１３、ホッパ１４ａおよびバレル１４から構成され
ている。

【００１８】バレル１４内にスクリュ１１が回転自在に
設けられ、ホッパ１４ａ内の樹脂原料が供給ゾーン、圧
縮ゾーンにおいて加熱圧縮され、計量ゾーンにおいて溶
融計量され、そして射出ゾーンを経てノズル１５内へ射
出されるように構成されている。

【００１９】そして、バレル１４の外周面には樹脂原料
を外部加熱するためのヒータが設けられており、樹脂原
料が溶融されながらスクリュ１１の回転によって前方へ
送られるようになっている。

【００２０】符号１２は射出シリンダ、１３は正逆転用
モータであってスクリュ１１に直結されており、スクリ
ュ１１を正逆回転するようになっている。

【００２１】符号８は油圧制御弁、９ａ、９ｂは油圧供
給源である。１７は制御部を示し、位置センサ７、金型
位置検出部１８、基準点設定部１９、比較制御部２０、
射出制御部２１および射出充填量設定手段２２から構成
されている。

【００２２】位置センサ７は金型位置検出部１８に接続
されている。また位置センサ７により射出充填前の可動
金型２の位置を基準点として設定する基準点設定部１９
と金型位置検出部１８が接続されているとともに、基準
点設定部１９の設定値と位置センサ７により圧縮工程完
了後の型締圧を除去した時の可動金型２の位置の金型位
置検出部１８の検出信号を比較して射出充填量の補正信
号を出力する比較制御部２０が接続されている。また、
比較制御部２０は射出充填量設定手段２２と接続し、射
出充填量設定手段２２は射出シリンダ１２および正逆転
用モータ１３の駆動を制御する油圧制御弁１６と接続さ
れている射出制御部２１に接続されている。なお、本実
施例では、位置センサ７を金型２、３に取付けて金型位
置検出を行ったが、これに限定せず可動盤４か、または
型締シリンダ６に取付けることも可能である。

【００２３】以上述べた射出圧縮成形装置を用いた制御
方法を説明する。

【００２４】先に、あらかじめ閉鎖された金型２、３内
に溶融樹脂を充填し、その後型締側で圧縮を行う低圧の
射出圧縮方法について述べる。

【００２５】まず、図２に示す実施例１において型締シ
リンダ６に圧油を導入して可動金型２を固定金型３側へ
前進移動させる。

【００２６】可動金型２と固定金型３とがタッチした
後、型締圧設定手段により油圧制御弁８を制御して型締
シリンダ６へ圧油を送油し、可動金型２を固定金型３側
へ押圧し型締昇圧を行う。

【００２７】ここで位置センサ７からの検出信号を金型
位置検出部１８で受けて、基準点として基準点設定部１
９へ設定される。この場合の基準点の設定は、可動金型
２が固定金型３とタッチした時点（基準点Ａ）、あるい
は、型締昇圧後の任意の時点（基準点Ｂ）のいずれの場
合でもよく、成形条件、製品形状などより、Ａあるいは
Ｂのどちらかをあらかじめ決める。

【００２８】型締昇圧が設定値に達した後、射出充填量
設定手段２２で設定された射出充填量を射出制御部２１
を介して、油圧制御弁１６を制御して、正逆転用モータ
１３および射出シリンダ１２のピストンを駆動させて、
可動金型２および固定金型３とで形成されたキャビティ
２５内へ射出充填を行う。

【００２９】射出充填に伴い、射出充填された樹脂圧と
型締シリンダ６で付加した型締力のバランスにより、可
動金型２は固定金型３に対して離間する方向へ移動する
（型開挙動）。

【００３０】射出完了あるいは射出充填中の任意の時点
で、型締シリンダ６の型締圧により可動金型２を固定金
型３側へ再び押圧させて型締側で圧縮工程を行う。この
場合、型締シリンダ６で発生させる型締力は、射出充填
前に設定した型締力を持続してもよく、あるいは必要に
応じて変化させてもよい。

【００３１】型締側での圧縮工程完了後、油圧制御弁８
を制御して、型締シリンダ６の型締圧を除去して製品取
出しを行う。ここで、型締圧を除去した時の可動金型２
の変化量を位置センサ７で検出し、金型位置検出部１８
で射出充填量が適切であったかどうかを判断させるため
の比較値（金型位置Ｃ）として入力し、あらかじめ設定
した設定値（Ｄ）と比較制御部２０により比較演算を行
い、比較演算結果に基づいて、射出充填量の補正指令を
行う。

【００３２】すなわち、型締側でキャビティ２５内の樹
脂に圧縮作用を与える射出圧縮成形においては、キャビ
ティ２５内に充填された溶融樹脂が冷却固化されるま
で、型締側からの圧縮力が継続されていなければなら
ず、樹脂の冷却固化完了後、型締圧を除去した時に、樹
脂の固体弾性圧縮量分だけ、可動金型２が固定金型３に
対して、製品の品質の許容範囲内において離間するの
が、理想的である。

【００３３】したがって、型締降圧後の金型位置（Ｃ）
と先に設定した基準点（ＡあるいはＢ）と製品の品質基
準から設定される設定値（Ｄ）から、金型位置（Ｃ）が
設定値（Ｄ）よりも大きい場合（Ｃ−Ａ＞ＤあるいはＣ
−Ｂ＞Ｄ）であれば、射出充填量が過大と判断し、Ｃ−
ＡあるいはＣ−ＢとＤの差分に応じて比較制御部２０よ
り射出充填量を減少させる指令信号を射出充填量設定手
段２２へ出力して射出充填量の補正を行う。逆にＣがＤ
よりも小さい場合（Ｃ−Ａ＜ＤあるいはＣ−Ｂ＜Ｄ）で
あれば、射出充填量が過少と判断し、Ｃ−ＡあるいはＣ
−ＢとＤの差分に応じて比較制御部２０より射出充填量
を増加させる指令信号を射出充填量設定手段２２へ出力
して射出充填量の補正を行う。また、ＣがＤの範囲内
（Ｃ−Ａ＝ＤあるいはＣ−Ｂ＝Ｄ）であれば、射出充填
量は適正であると判断する。

【００３４】なお、設定値（Ｄ）は、製品の品質基準に
応じて、例えば肉厚２ｍｍの製品に対して品質基準が±
１％の肉厚許容値であれば、設定値Ｄは上限値＝２．０
２ｍｍ、下限値＝１．９８ｍｍとする。また品質基準が
重量のバラツキ度合であれば、重量のバラツキ度合から
求まる製品容積（キャビティ容積）の許容値に換算し
て、さらに可動金型２の変動量に置換して設定値（Ｄ）
を決定することとなる。また、逆に製品の品質基準に応
じて金型設計を行い、これに基づいて設定値（Ｄ）を設
定する方法もあり、要求される製品に応じた設定方法が
可能である。

【００３５】上記補正手段は、成形中にリアルタイムで
対応可能であり、この場合、次の成形動作へ直接作用さ
れる。また、試験成形動作中に補正手段により射出充填
量の適正初期条件設定を行い、求めた設定値により、引
続き行われる生産成形運転を行うことも可能である。さ
らに、成形運転中において、補正動作を行うための比較
演算処理を一定の時間間隔で行い、射出充填量の適正管
理を行うことも可能である。

【００３６】次に、実施例２において、あらかじめ圧縮
量を見込んだ型開位置に保持された金型内に溶融樹脂を
充填し、その後、型締側で圧縮を行う低圧の射出圧縮方
法を図３を用いて説明する。

【００３７】圧縮量（すなわち型開量）を設定するに際
して、可動金型２の原点設定のため、可動金型２を固定
金型３側へ前進させ、可動金型２と固定金型３をタッチ
させて原点設定を行う。ここで、位置センサ７からの
検出信号を金型位置検出部１８で受けて、原点設定を行
うとともに、基準点として基準点設定部１９へ設定され
る（基準点Ａ）。

【００３８】型開量設定手段により、設定された型開量
まで可動金型２を固定金型３に対して離間させる。設定
型開量に達した後、例えば油圧制御弁８を制御して、型
締シリンダ６をロックさせるなどの手段により、可動金
型２の位置を保持する。

【００３９】その後、可動金型２と固定金型３とで形成
されたキャビティ２５内へ溶融樹脂を射出充填する。射
出完了あるいは射出充填中の任意の時点で、油圧制御弁
８を制御して型締シリンダ６のピストン６ａを作動さ
せ、可動金型２を固定金型３へ押圧して型締側で圧縮工
程を行う。

【００４０】型締側での圧縮工程完了後、油圧制御弁８
を制御して型締シリンダ６の型締圧を除去して製品取出
しを行う。ここで、実施例１と同様に、型締圧を除去し
た時の可動金型２の変動量を位置センサ７で検出し、金
型位置（Ｃ）として金型位置検出部１８に入力し、あら
かじめ設定した設定値（Ｄ）と比較制御部２０により比
較演算を行い、比較演算結果に基づいて射出充填量の補
正指令を行う。

【００４１】すなわち、金型位置（Ｃ）が設定値（Ｄ）
よりも大きい場合（Ｃ−Ａ＞Ｄ）であれば、射出充填量
は過大と判断し、Ｃ−ＡとＤの差分に応じて比較制御部
２０より射出充填量を減少させる指令信号を射出充填量
設定手段２２へ出力して射出充填量の補正を行う。逆
に、ＣがＤよりも小さい場合（Ｃ−Ａ＜Ｄ）であれば、
射出充填量は過少と判断し、Ｃ−ＡとＤの差分に応じて
比較制御部２０より射出充填量を増加させる指令信号を
射出充填量設定手段２２へ出力して射出充填量の補正を
行う。また、ＣがＤの範囲内（Ｃ−Ａ＝Ｄ）であれば、
射出充填量は適正であると判断する。なお、設定値
（Ｄ）の設定方法および補正手段の行うタイミングなど
については実施例１と同様である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明では、（１）射出前の金型位置を基準点とし、圧縮工程完了後
の製品取出しのために型締圧を除去した時の金型位置が
基準点に対する設定値と比較して射出充填量の補正操作
を行うことにより、成形品の品質を決定する圧縮完了時
の金型状態で射出圧縮成形品の品質制御ができるため、
また、成形中の外乱因子の影響をまったく受けないため
極めて高品質の製品を安定して供給することができる。
また、制御システムについても、検出信号と射出あるい
は型締側との同時連動制御を必要としないため、簡単な
制御で可能となり、その結果、操作性は極めて容易であ
る。（２）制御の基準点を射出充填前の金型閉鎖位置、比較
点を圧縮完了後の型締圧を除去した時の金型変動量とし
ていることで、１つの制御システムで多岐にわたる射出
圧縮成形法のいずれにも適用可能であるため、生産性が
大幅にアップする。（３）圧縮完了後の型締圧を除去した時の金型変動量で
制御していることにより、射出充填量の計量補正が正確
にできる上に、製品の品質判別機能としても使用するた
め、１つの制御システムで２つの制御が同時にできる。（４）試験運転時に射出充填量の適正設定が可能なた
め、生産運転の初期から良品を得ることができ、生産性
が大幅にアップする。また、生産運転時においても常時
あるいは一定間隔の補正制御の切替が可能であるため、
生産調整に対応した制御が可能であり、安定して良品を
供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る制御概念図である。

【図２】本発明の実施例に係る射出圧縮成形時の制御フ
ロー図である。

【図３】本発明に類似したその他の射出圧縮成形時の制
御フロー図である。

【符号の説明】

２可動金型３固定金型４可動盤５固定盤６型締シリンダ７位置センサ８油圧制御弁９ａ、９ｂ油圧供給源１０射出装置１２射出シリンダ１３正逆転用モータ１４バレル１６油圧制御弁１７制御部１８金型位置検出部１９基準点設定部２０比較制御部２１射出制御部２２射出充填量設定手段２５キャビティ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂の射出圧縮成形を行う際に、射出充填
前の金型位置を検出し、この検出された検出値を基準値
とし、圧縮工程完了後に製品取出しのために型締圧を除
去した時の金型位置が前記基準点に対して設定された任
意の設定値からはずれた場合に射出充填量を補正するよ
うにしたことを特徴とする射出圧縮成形の制御方法。
【請求項２】あらかじめ閉鎖された金型内に溶融樹脂を
充填して、その後型締側で圧縮を行う成形方法において
は、請求項１記載の基準点を、射出充填前の金型閉鎖位
置とすることを特徴とする射出圧縮成形の制御方法。
【請求項３】あらかじめ樹脂の圧縮量を見込んだ型開位
置に保持された金型内に溶融樹脂を充填して、その後型
締側で圧縮を行う成形方法においては、請求項１記載の
基準点を、前記圧縮量の設定にあたり事前に行う金型タ
ッチ状態の金型閉鎖位置とすることを特徴とする射出圧
縮成形の制御方法。
【請求項４】請求項１記載の射出充填量の補正は、型締
圧を除去した時の金型位置の方が設定値より小さければ
射出充填量を増加させるようにしたことを特徴とする射
出圧縮成形の制御方法。
【請求項５】請求項１記載の射出充填量の補正は、型締
圧を除去した時の金型位置の方が設定値より大きければ
射出充填量を減少させるようにしたことを特徴とする射
出圧縮成形の制御方法。
【請求項６】請求項１記載の射出充填量の補正操作は成
形条件設定による試験成形運転時に行うことを特徴とす
る射出圧縮成形の制御方法。
【請求項７】請求項１記載の補正操作は成形運転中に常
時あるいは一定の時間間隔で行うことを特徴とする射出
圧縮成形の制御方法。