JP3519045B2 - 逆流防止弁を備えた射出装置の計量値補正方法 - Google Patents

逆流防止弁を備えた射出装置の計量値補正方法

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    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/47Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は逆流防止弁を備えた
射出装置の計量値補正技術に関する。
【0002】図6は従来の代表的なスクリュー式射出装
置の断面図であり、このスクリュー式射出装置100
は、加熱筒101に前後進及び回転可能に収納したスク
リュー102と、このスクリュー102の先端部に取付
けた逆流防止弁103と、スクリュー102を前後進さ
せる射出シリンダ104と、この射出シリンダ104の
ピストンロッド105を介してスクリュー102を回転
させる回転手段106とからなり、次に述べる可塑化・
計量工程と待機工程と射出工程を実施する。
【0003】可塑化・計量工程:スクリュー102を回
転しつつホッパ107の成形材料を加熱筒101に供給
し、スクリュー102の回転によってノズル108に向
って強制的に移送する。この移送の際に、成形材料は無
理なく圧縮変形され溶融するように加熱筒101(正し
くは外筒のバンドヒータ)により加熱される。スクリュ
ー102の溝内で溶融した材料は、スクリュー回転に伴
う材料の移動の際に、剪断作用を受けてわずかの発熱
と、混練が行われる。このときにスクリュー102の先
端の逆流防止弁103は、いわゆる弁開状態となり、成
形材料の通過を妨げない。
【0004】そして、スクリュー102の先端(逆流防
止弁103からノズル108の間)に押出された溶融材
料の反力でスクリュー102が後退するので、このスト
ロークSMを計測することで計量することができる。こ
のSMは計量値ともいい、成形品の体積に応じて決定す
ることができる値であり、一般に運転者が制御盤に入力
する成形条件の一つである。
【0005】待機工程:計量完了から次の射出まで待機
させる。 射出工程:射出シリンダ104の作用で、スクリュー1
02を一気に前進させ、スクリュー102前側に計量蓄
積された溶融材料をノズル108から図示せぬ金型内へ
射出する。スクリュー102が前進するときには逆流防
止弁103を閉じて、溶融材料がスクリュー102側へ
逆流しないようにする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、精密成形法の一
環として射出体積の厳密な管理がより必要となってき
た。射出体積を厳密に管理する上では、従来の逆流防止
弁103には次に述べる課題があることが判明した。
【0007】図7(a),(b)は従来の逆流防止弁の
構造図兼作用図である。(a)において、射出装置の逆
流防止弁103は、スクリューヘッド111と、このス
クリューヘッド111に嵌めた円筒形状のチェックリン
グ112とからなり、加熱筒101に挿入したスクリュ
ー102の先端に設けたものである。計量工程では、ス
クリュー102を廻すことにより、矢印,及び矢印
,の通りに、チェックリング112とスクリューヘ
ッド111との間で形成した流路113を通じて樹脂を
通過させる。
【0008】(b)は射出工程を示し、射出時にはスク
リュー102を矢印の通りに前進させる。この前進に
伴なってスクリューヘッド111の前に溜まっている樹
脂114の圧力がチェックリング112に矢印,の
ごとく作用し、結果としてチェックリング112が相対
的に後退し、スクリュー102のシート115に当り、
樹脂の逆流(スクリュー102への流れ)を防止するこ
とができる。
【0009】図7(a),(b)を比較すると明らかで
あるが、チェックリング112がS1だけ後退する分は
計量値の誤差となってあらわれる。従来は、チェックリ
ングが開から閉に変わるまでに必要なストロークS1
は、それ程大きくないとして無視してきた。しかし、近
年の精密成形法では無視できず、その改善が求められて
いる。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1は、射出装置の加熱筒に回転可能に且つ軸方
向移動可能に挿入したスクリューに、チェックリングを
一定距離だけ軸方向移動可能に取付け、この移動により
チェックリングを開閉させる形式の逆流防止弁を備えた
射出装置において、チェックリングに対向する部位にお
けるスクリューの外径をd0、チェックリングの内径を
d1、同外径をd2、チェックリングを一定距離だけ軸方
向移動させるときの一定距離をSとしたときに、射出条
件の一つとして設定する計量値SM1を、下記数式で求め
る修正計量値SM2に置き換えることを特徴とする。
【数2】
【0011】従来は計量値SM1で計量を行っていたた
め、チェックリングの移動に伴なう体積変化が誤差とし
て残り、この誤差が計量精度に影響していた。この点、
請求項1では、チェックリングの移動に伴なう体積変化
分を折り込んだ修正計量値SM2で計量を行うようにした
ので、計量精度を格段に高めることができる。
【0012】請求項2は、請求項1で求めた修正計量値
SM2を基準に計量工程を行い、射出シリンダの背圧を下
げた後にプリ射出工程を行ってチェックリングを強制的
に閉じ、次に前記背圧を所定の計量時背圧まで降圧し、
計量時背圧に達した時点でスクリュー位置を計測し、こ
の計測値から実計量値SM3を求め、差(SM1−SM3)で
前記修正計量値SM2を再修正することを特徴とする。
【0013】チェックリングが閉った状態でのデータに
基づいて、修正計量値SM2を再修正するようにしたの
で、修正計量値SM2の信頼性をさらに高めることができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係る逆流防止弁を備えたス
クリュー式射出装置の断面図であり、このスクリュー式
射出装置10は、加熱筒11に前後進及び回転可能に収
納したスクリュー12と、このスクリュー12の先端部
に取付けた逆流防止弁20と、スクリュー12を前後進
させる射出シリンダ14と、この射出シリンダ14のピ
ストンロッド15を介してスクリュー12を回転させる
回転手段16と、射出シリンダ14の背圧を測る圧力セ
ンサ17と、スクリュー12の軸方向の移動ストローク
若しくは位置を検知するストロークセンサ18と、圧力
センサ17及びストロークセンサ18の検知信号に基づ
いて計量補正に関する演算並びに制御をなす制御部19
とからなる。制御部19の作用は後に詳しく説明する。
【0015】図2は本発明で採用した逆流防止弁の原理
図であり、逆流防止弁20は、スクリュー12に、チェ
ックリング21を一定距離Sだけ軸方向移動可能に取付
け、この移動によりチェックリング21を開閉させる形
式の弁であり、チェックリング21に対向する部位にお
けるスクリュー12の外径をd0、チェックリング21
の内径をd1、チェックリング21の外径をd2と定義す
る。
【0016】図ではチェックリング21は弁開位置にあ
り、チェックリング21を距離Sだけ図右へ移動させる
ことで弁を閉じることができる。すなわち、弁が開から
閉に切替わることで、後述のAだけ体積の移動が起こる
と看做す。これを、スクリュー12の移動に換算する。
後述のBはその換算式であり、Lはスクリュー12の移
動量である。
【0017】
【数3】
【0018】A=Bとし、両辺からπ/4を消去し、L
について求めるとLは、上記式の通りにd0、d1、d2
及びSの関数となる。ここで、d0、d1、d2及びSは
逆流防止弁の寸法から一義的に定まる値である。従って
Lは計算で求めることができる。
【0019】図に記入した計量値SM1、具体的には運転
者が予め制御部へ入力する計量値SM1では、チェックリ
ング21の移動に伴なう体積補償は考慮されていない。
そこで、先に計算で求めたLを加えた(SM1+L)を修
正計量値SM2とし、この修正計量値SM2で計量を開始す
ることにする。
【0020】すなわち、チェックリング21に対向する
部位におけるスクリュー12の外径をd0、チェックリ
ング21の内径をd1、同外径をd2、チェックリング2
1を一定距離だけ軸方向移動させるときの一定距離をS
としたときに、射出条件の一つとして設定する計量値S
M1を、下記数式で求める修正計量値SM2に置き換えるこ
とを特徴とする。計量値補正方法を「第1の補正方法」
と言う。
【0021】
【数4】
【0022】計量値SM1の代わりに修正計量値SM2を用
いた結果、計量精度が飛躍的に向上したことが実験で確
認できた。
【0023】次に、修正計量値SM2の精度を更に高める
ことができる修正計量値SM2の再修正方法を説明する。
この再修正方法を「第2の補正方法」と言う。図3は本
発明に係る制御フロー図(その1)であり、ST××は
ステップ番号を示す。なお、図下の(A)、(B)は次図に繋
がるシンボルである。また、以下の説明のなかで、背圧
は図1の圧力センサ17で計測し、スクリューの位置は
図1のストロークセンサ18で計測し、演算並びに制御
は図1の制御部19で実施する。
【0024】ST01:計量値SM1を入力する。具体的
には運転者がキーボードなどを用いて制御部へ計量値S
M1を入力する。 ST02:制御部ではd0、d1、d2及びSからLを計
算する。 ST03:SM1+L=SM2の式により、修正計量値SM2
を求める。 ST04:修正計量値SM2に基づいて、計量を開始す
る。 ST05:既存の計量制御と同様に、スクリュー位置が
計量値、ここでは修正計量値SM2に達するまでスクリュ
ーを後退させる。 ST06:スクリュー位置が修正計量値SM2に合致した
ら、計量を完了する。 ST07:通常通り、背圧を下げる。
【0025】ST08:チェックリングを強制的に後退
させるために、プリ射出を始める。 ST09:射出シリンダ背圧Paが、目標プリ射出圧P
1に達するまでスクリューを前進させる。 ST10:射出シリンダ背圧Paが、目標プリ射出圧P
1に達したらプリ射出を終える。これで、逆流防止弁は
閉状態になったと看做す。 ST11:プリ射出を終えたので、射出圧を下げる。 ST12:射出シリンダ背圧Paが、計量時背圧P2に
達するまで、下げる。
【0026】図4は本発明に係る制御フロー図(その
2)である。なお、図上の(A)、(B)は前図に繋がるシン
ボルである。 ST13:射出シリンダ背圧Paが計量時背圧P2に達
したときは、図3のST06(計量完了)に圧力的には
戻ったことになり、違いは逆流防止弁が閉じたことにあ
る。この状態でのスクリュー位置を計測する。 ST14:この計測値に基づいて計量値を計算する。求
めた計量値はより実際にそくした計量値、すなわち実計
量値であると言える。この実計量値をSM3と呼ぶ。 ST15:差(SM1−SM3)を計算し、この差をΔSM
を呼ぶことにする。
【0027】図5(a),(b)は本発明に係る射出プ
ロセスにおける制御切換位置の補正説明図である。
(a)は上記のST15直前までの制御切換位置のイメ
ージ図であり、修正計量値SM2、速度1を速度2へ切替
えるポイントS1、速度2を速度3へ切替えるポイント
S2、速度制御を圧力制御に切替えるポイントSV/SP
がスクリュー軸に沿って順に定めてあるとする。(b)
では、ST15で求めたΔSMによって、SM2、S1、
S2及びSV/SPを一律に補正したことを示す。
【0028】ST16:図5(a)→(b)のような補
正、すなわち射出プロセスにおける制御切換位置の移動
補正を実施する。 ST17:同様に、モニターに表示されている関係デー
タを補正する。 ST18:通常の射出工程を実行する。 ST19:次のサイクルに備えて、(SM1+L)+ΔS
Mの算式により、修正計量値SM2を再計算する。 ST20:操業を終了する指令があればフローを終了す
るが、無ければ図3のST04に戻り、サイクルを続け
る。
【0029】なお、射出装置の大きさにより変化する
が、汎用中型の射出装置で実験したところ、ST03で
求めた修正計量値SM2は3〜7mm程度、ST15で求
めたΔSMは0.5mm程度であった。
【0030】以上に説明した第2の補正方法は、修正計
量値SM2を基準に計量工程を行い、射出シリンダの背圧
を下げた後にプリ射出工程を行ってチェックリングを強
制的に閉じ、次に背圧を所定の計量時背圧まで降圧し、
計量時背圧に達した時点でスクリュー位置を計測し、こ
の計測値から実計量値SM3を求め、差(SM1−SM3)で
修正計量値SM2を再修正することを特徴とする。
【0031】この第2の補正方法は、修正計量値SM2を
再修正することにより、修正計量値SM2の信頼性を一層
高めることができる。
【0032】尚、本発明方法は油圧式射出装置、電動式
射出装置の何れにも適用できる。すなわち、スクリュー
軸に沿って移動させることで開閉するチェックリングを
備えた射出装置であれば、装置の形式、種類は任意であ
る。
【0033】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。従来は計量値SM1で計量を行っていたため、チェ
ックリングの移動に伴なう体積変化が誤差として残り、
この誤差が計量精度に影響していた。この点、請求項1
では、チェックリングの移動に伴なう体積変化分を折り
込んだ修正計量値SM2で計量を行うようにしたので、計
量精度を格段に高めることができる。
【0034】請求項2は、請求項1で求めた修正計量値
SM2を、チェックリングが閉った状態でのデータに基づ
いて、再修正するようにしたので、修正計量値SM2の信
頼性をさらに高めることができる。従って、請求項2に
よれば精密射出成形に合致した高い精度の計量を実行さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る逆流防止弁を備えたスクリュー式
射出装置の断面図
【図2】本発明で採用した逆流防止弁の原理図
【図3】本発明に係る制御フロー図(その1)
【図4】本発明に係る制御フロー図(その2)
【図5】本発明に係る射出プロセスにおける制御切換位
置の補正説明図
【図6】従来の代表的なスクリュー式射出装置の断面図
【図7】従来の逆流防止弁の構造図兼作用図
【符号の説明】
10…射出装置、11…加熱筒、12…スクリュー、1
7…圧力センサ、18…ストロークセンサ、19…制御
部、20…逆流防止弁、21…チェックリング。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 射出装置の加熱筒に回転可能に且つ軸方
    向移動可能に挿入したスクリューに、チェックリングを
    一定距離だけ軸方向移動可能に取付け、この移動により
    チェックリングを開閉させる形式の逆流防止弁を備えた
    射出装置において、チェックリングに対向する部位にお
    けるスクリューの外径をd0、チェックリングの内径を
    d1、同外径をd2、チェックリングを一定距離だけ軸方
    向移動させるときの一定距離をSとしたときに、射出条
    件の一つとして設定する計量値SM1を、下記数式で求め
    る修正計量値SM2に置き換えることを特徴とする逆流防
    止弁を備えた射出装置の計量値補正方法。 【数1】
  2. 【請求項2】 前記修正計量値SM2を基準に計量工程を
    行い、射出シリンダの背圧を下げた後にプリ射出工程を
    行ってチェックリングを強制的に閉じ、次に前記背圧を
    所定の計量時背圧まで降圧し、計量時背圧に達した時点
    でスクリュー位置を計測し、この計測値から実計量値S
    M3を求め、差(SM1−SM3)で前記修正計量値SM2を再
    修正することを特徴とした請求項1記載の逆流防止弁を
    備えた射出装置の計量値補正方法。
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