JP3627476B2 - 射出成形装置および射出成形制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形装置および射出成形装置を用いた射出成形制御方法に関する。特に、射出の充填量を推定して制御できるようにした射出成形装置およびその充填量制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発明の先行技術として、射出成形機の射出における金型内の成形材料の充填制御が成形品の品質と強い相関関係があるので、射出成形品の品質を向上させて品質のばらつきを小さくするために、金型内のゴム又は樹脂圧力を制御する方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、この方法は、金型ごとに圧力センサを取り付けなければならないから、非常に多くの圧力センサを取り付ける必要があり、その上、金型内の温度に耐える圧力センサは特殊な構造のため高価である。また金型によっては成形品に跡が成形されるため圧力センサを取り付けることができないという問題があった。更には、金型洗浄のたびごとに圧力センサを脱着しなければならないという問題がある。
【０００４】
この問題を解消する方法として、射出用圧力シリンダの射出油圧を検出して、この射出油圧から金型内のゴム又は樹脂圧力を間接的に測定する方法も提案されているが、この方法では、金型内の成形材料を高速で充填する過程で、金型内の成形材料の流動抵抗によって射出油圧が高圧充填から低圧充填に切り換える設定値に到達し、誤動により低圧充填に切り換えられて良好な品質の射出成形品ができないという問題があった。
【０００５】
更に、これらの問題を解決する方法として、図１８に示す従来技術の射出成形機が存在する。
【０００６】
図１８は、この射出成形機の断面図である。
図１８に於て、ホッパ６７から供給された成形材料をスクリュー５０で圧縮しながら混練溶解して射出シリンダ５１の先端室５２に貯溜する。この射出シリンダ５１には、成形材料を内周面内で混練すると共に、押し出すスクリュー５０が内装されている。
【０００７】
そして、このスクリュー５０は、射出シリンダ５１の後端に設けられた油圧シリンダ５３のピストン５４に連結されていて、この油圧シリンダ５３内にポンプ６８から圧力油が送り込まれることによりピストン５４が作動してスクリュー５０を前進・後退させる。
【０００８】
このスクリュー５０の前進により、先端室５２に貯溜された成形材料を金型６５の成形キャビティ６６に射出する。
【０００９】
油圧シリンダ５３に作動油を供給するポンプ６８からの配管の途中には、作動油の流れの方向および流量をコントロールする電磁比例流量弁５５が設けられている。又、この配管に連通する回路には、電磁比例圧力弁５６が設けられている。この電磁比例圧力弁５６は油圧シリンダ５３の油圧をコントロールするためにリリーフ弁と電磁比例圧力弁を組み合わせたものである。
【００１０】
又、油圧シリンダ５３には、圧力センサ５７が設けられていると共に、この圧力センサ５７に連結した圧力変換器５８が取り付けられている。この両者の働きで作動油の圧力を電気信号に変換する。
【００１１】
更に、圧力変換器５８には作動油の比較器５９が連結されている。この比較器５９には圧力設定器６０が連結されていて、この圧力設定器６０により作動油を高圧から低圧に切り換えるための圧力設定をする。そして、圧力設定器６０の設定値と圧力変換器５８からの実際の油圧とを比較して、油圧が設定値に達すると、信号をシーケンスコントローラ６１に送ることになる。
【００１２】
又、スクリュー５０にはポテンションメータ６２が設けられており、スクリューの位置を検出する。更に、ポテンションメータ６２に連結する位置の比較器６３が設けられており、この位置の比較器６３には、スクリュー５０の位置を設定する設定器６４が連結されている。
【００１３】
そして、位置の比較器６３で、ポテンションメータ６２からの実際のスクリュー５０の位置と設定器６４の設定値を比較してスクリュー５０の位置が設定された位置に達すると信号をシーケンスコントローラ６１に発信する。
【００１４】
そして、シーケンスコントローラ６１は、油圧の比較器５９と位置の比較器６３の両方から同時に信号が発信されたときに、電磁比例圧力弁５６に信号を送って作動油を高圧から低圧に切り換えるものである。
【００１５】
この射出成形機においては、作動油の射出油圧が高圧から低圧に切り換える設定値に到達しても、位置の比較器６３が作動しない限りシーケンスコントローラ６１の指令は電磁比例流量弁５５に作用しない。そして、スクリュー５０のストロークがある範囲に到達したときに初めて高圧充填から低圧充填に切り換えるようになっている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法にも依然として問題点が存在する。すなわち、この問題点を図１９に基づいて説明する。図１９は、成形材料の粘性の異なる３種類の成形材料について実験をしたものである。
射出成形材料が充填された金型内の圧力は、射出成形材料の粘度のばらつきに応じて変化する。図１９の曲線ａは、射出成形材料の粘度が高い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填量が極端に少なく、金型への成形材料の充填量は不足する。
【００１７】
逆に、曲線ｃは射出成形材料の粘度が低い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填量が極端に多く、金型に充填された成形材料が溢れ、バリが発生して不良となる。
【００１８】
これに対し、曲線ｂは、射出成形材料の粘度が適切な場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき充填が適切となる。しかし、この粘度が限定されることは、多数の異なる粘度を成形しなければならない射出成形機にとっては実用性がないことになる。
【００１９】
又、この射出成形機に於ては、保圧工程に移行する時点が、圧力設定器にスイッチされた後の設定器が設定値に達してスイッチされる構成であるから、成形品となる成形キャビティ６６の容積に応じてスクリュー５０の初動位置を設定しなければならない。このため成形品の品目ごとに成形品の大きさに応じ射出成形機のスクリュー５０の位置（充填量の設定値の決定）を調整して設定している。この設定は、熟練と共に作業時間を要している。
【００２０】
図２０は、大、中、小の３種類の体積の異なる成形品について、スクリューがトリガ（しきい値）に到達した距離と、その時点のノズル内圧の変化勾配を示すものである。
【００２１】
この図２０はスクリューのトリガに達した位置とノズル内圧の変化勾配θを概念的に表したものである。この勾配θは、射出量による体積の増加に起因するもので、成形材料の膨張によりスクリューの位置が後退する、スクリューのリバウンド現象の原因となるものである。
【００２２】
この図２０から明らかなようにスクリューのトリガに到達する距離が異なるので、この距離により保圧に切り換えを行うと成形キャビティの大きさにより誤差が惹起する。
【００２３】
又、ノズル内圧の変化勾配（圧力増加率）θも製品の大きさによって、その上昇方向が変化することが認められる。
従って、ノズル内圧の増加率によって射出工程から保圧工程に切り換えるときに誤差が惹起し、不良品を成形する原因ともなる。以上のように、成形材料の成形は、粘性度、射出圧力、成形体積の大小等により、成形条件が変化するので、不良品を簡単な方法で低減することは極めて困難である。
【００２４】
本発明は、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、成形品の大きさにかかわらず、又その材質特性にかかわらず、最適な充填量により不良品の発生を防止することにある。
【００２５】
又、射出充填量の過不足を判定して不良品の判定をできるようにすることにある。
【００２６】
更に、射出充填量が不足している場合には再充填をして不良品を防止できるようにすることにある。
【００２７】
又、射出充填量を設定値と比較して充填量を制御する方法を得ることにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の技術的課題を解決するために成されたものである。
本発明の第１の観点によれば、成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）および前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備し、
前記制御装置は、射出圧力工程から保圧工程へ切り替える時点又は射出圧力完了時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出する検出部（２６）と、前もって射出成形の対象の成形材料を射出成形したとき求めた、前記射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された前記成形材料の充填量の膨張に起因して前記射出スクリュー（２）が後退する、射出スクリュー後退移動量を記憶した設定部（２５）と、前記検出部（２６）で実際に検出した前記射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較する、比較判定部（２７）とを有し、前記比較判定部（２７）で比較判定した結果に基づいて前記射出スクリューの充填量を制御することを特徴とする、射出成形装置が提供される。
【００３１】
本発明の第２の観点によれば、成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）に連結して前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）、前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備し、
前記制御装置（２４）は、射出圧力完了時点又は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出する検出部（２６）と、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と比較する基準となる、前もって射出成形材料について射出成形して求めた射出スクリュー後退移動量を設定値として記憶させている設定部（２５）と、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較する比較部（２７ａ）と、前記比較部（２７ａ）で比較したデータをもとに充填量の適正を判定して成形品の合否の判定信号を発信する判定部（２７ｂ）を有することを特徴とする射出成形装置が提供される。
【００３２】
好ましくは、前記制御装置（２４）は、前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出充填量不足と判定したときは前記駆動部（３）を駆動制御させて前記成形型内に前記成形材料の再充填を行うように信号を発して制御するように成されていることを特徴とする。
【００３３】
また好ましくは、前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出充填量の適否を判定して不良品の信号を選別機へ発するように成されていることを特徴とする。
【００３４】
好ましくは、前記射出成形装置（Ａ）がスクリュープランジャ型であることを特徴とする。
【００３５】
また好ましくは、前記制御装置（２４）の前記検出部（２６）がプランジャーの後退移動量を検出するように成されていることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第３の観点によれば、成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）、前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備する射出成形装置を用いて射出成形を行う、射出成形制御方法であって、
事前に、射出成形対象の成形材料について射出成形し、射出圧力完了時点又は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前もって計測し、その計測値を設定値として前記制御装置（２４）の設定部（２５）に入力し、実際の射出成形において、射出工程から保圧工程に切り替える時、又は射出完了時に、射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出し、前記制御装置（２４）の比較判定部（２７）で、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後 退移動量とを比較判定し、前記比較判定部（２７）で判定した信号で前記駆動装置を制御するようにしたことを特徴とする、射出成形制御方法が提供される。
【００３７】
【作用】
射出成形装置に於て、成形型内に成形材料が充填完了した時点、又は射出圧力工程から保圧工程へ切り換える時点に、射出圧力に低下により成形材料の膨張により生ずる射出スクリューの後退移動量を制御装置に設けられている検出部により検出し、この成形材料と同じ成形材料を前もって適正な射出成形条件で射出成形して成形品を製造し、そのときの射出スクリュー後退移動量を求めて設定部に設定値として記憶させておき、この検出部の検出値と設定部の設定値とを比較部に於て比較して成形型内の充填量が適正か否か推定する。この推定に基づいて判定部で合否の判定をして判定信号を発信する。
【００３８】
そして、成形型内の成形材料の充填量が不足していると推定されるときは、比較判定部（２７）からの信号により駆動制御し、成形材料を再充填して適正な成形品を成形するものである。
【００３９】
更に、射出の充填量が設定部の設定値の範囲を越えて成形されたときには、判定部（２７ｂ）で合否の判定信号を発信して不良品が良品に混入しないように除外処置の装置へ発信する。
【００４０】
更に又、比較部（２７ａ）と判定部（２７ｂ）で成形の充填量と圧力等を確認して射出成形装置の駆動装置を制御して不良成形品を防止する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の射出成形装置を図面に基づいて詳述する。
【００４２】
図１は、本発明に係る第１の実施の形態を示す射出成形装置の断面図である。
【００４３】
図１に於て、Ａは射出成形装置である。射出成形装置Ａは、温調流体が通過できる流路１４を内周面の外周側に設けたスクリューシリンダ１が設けられている。このスクリューシリンダ１内には、射出成形物導入開口１２から導入されたゴムの成形材料を射出ノズル１１に向かって螺旋溝により押し出すと共に、先端ピストン部２ａで充填する射出スクリュー２が内装されている。又、この射出スクリュー２を駆動する油圧シリンダである駆動装置３も後方に設けられている。更に、この駆動装置３に作動流体を供給して作動させる可変容量ポンプ１５ａを設けた動力装置１５と、この動力装置１５を介して駆動装置３を制御する制御装置２４とが設けられている。
尚、駆動装置３を以下では射出用圧力シリンダと具体的に称することにする。
【００４４】
又、射出成形装置Ａは、スクリューシリンダ１の射出ノズル１１から射出されたゴムを成形する成形キャビティ８ｃを設けた上型８ａと下型８ｂとからなる成形型８を取り付けている。この成形型８は、加熱盤１３で加熱される。又、加熱盤１３の下には、断熱盤９とプレート１０とが層状に載置されている。なお、成形型８は簡略化して図解している。
【００４５】
更に、射出成形装置Ａは、ノズル部圧力センサ６の検出信号を受け入れるインターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２３と、射出用圧力シリンダ３の軸３ａの移動から射出スクリュー２の位置を検出する位置センサ５の読みを入力するＩ／Ｆ２２と、Ｉ／Ｆ２２およびＩ／Ｆ２３からの信号に基づいて後述する制御動作を行い、Ｉ／Ｆ２１を介してサーボバルブ７を駆動して射出スクリュー２を移動させ、充填動作、射出圧力低下時にスクリューの移動が後退する動作（スクリューリバウンド動作）および保圧動作を制御する制御装置２４とから構成されている。
【００４６】
そして、射出スクリュー２が後退して前進する準備の位置は、射出ノズル１１の射出開口ａの位置からＬ寸法だけ後方の停止位置ｂである。
【００４７】
この射出スクリュー２の停止位置ｂは、型締位置により決定される射出成形装置Ａの最大成形能力の時の成形キャビティ８ｃのキャビティ容積Ｖ1よりも大き
くなる充填量Ｖから決定される。つまり充填量Ｖは、射出開口ａからの平均内径面積Ｓ×Ｌである。そして、この充填量Ｖは、最大のキャビティ容積Ｖ1＋クッ
ション量Ｖ2となる。このクッション量Ｖ2は、Ｖ×１０〜３５％に取ることが
好ましい。
【００４８】
このクッション量Ｖ×１０〜３５％のうち、成形材料の粘性度が高いものほどクッション量を小さくした方が好ましい結果が得られる。特に、粘性度の高いゴム材質の成形材料のような場合には、約２０％位に取ることが好ましい。
尚、図１に於て、ノズル部圧力センサ６と成形型圧力センサ６’は、設定部２５に入力するテスト射出成形する成形材料についてスクリューリバウンド量（射出スクリュー後退移動量）を前もって試験する時に用いるものである。成形時には、選択スイッチ２８により開放にしておくこともできる。
【００４９】
次に図２は、図１に示す制御装置２４の構成図である。
【００５０】
図２および図３に於て、位置センサ５は、射出スクリュー２の移動距離を検出し、この位置センサ５の検出データをインターフェースＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に入力する。
次に、設定部２５には、この射出成形材料を同一の条件のもとに、前もって試験により求めたスクリューリバウンド（射出スクリュー後退移動量）のデータを入力して記憶させておく。そして、比較判定部２７に於て、検出部２６で検出したスクリューリバウンド量のデータを設定部２５に設定されているスクリューリバウンド（射出スクリュー後退移動量）と比較し、設定部２５のデータの範囲内に存するか否か比較して演算処理し、成形キャビティ８ｃ内の充填量を推定するものである。
【００５１】
又、比較判定部２７で演算処理した充填量の推定結果をサーボバルブ７を介して射出用シリンダ３に送り制御する。又、成形品の合否の判定を処理して、成形品の良品と不良品との選別装置に信号を送信するものである。更に、射出された充填量が不足している場合には、比較判定部２７よりサーボバルブ７等へ信号を発信して成形キャビティ８ｃ内へ再充填を実施し、設定値と同じ条件により射出成形を行うこともできる。
【００５２】
図３は、図２の制御装置２４の演算処理装置（ＣＰＵ）の説明図である。
図３に於て、制御装置２４は、コンピュータを有する演算処理装置（ＣＰＵ）２４０、メモリ２４２、Ａ／Ｄ変換器２４４、Ｉ／Ｏ装置２４６およびＤ／Ａ変換器２４３を設けている。そして、Ｉ／Ｆ２３から入力されたアナログ形式の圧力信号はＡ／ＤＣ変換器２４４でディジタル形式の圧力信号に変換される。同様に、Ｉ／Ｆ２２から入力されたアナログ形式の射出スクリュー２の位置信号はＡ／ＤＣ変換器２４４でディジタル形式の位置信号（ストローク信号）に変換される。ＣＰＵ２４０はメモリ２４２に記憶されている制御プログラムを動作させて後述する制御動作を行う。その結果が、Ｄ／Ａ変換器２４３を介してディジタル形式のサーボバルブ７の駆動信号としてＩ／Ｆ２１に出力される。
又、図示省略の射出成形装置Ａに設けられた選別装置にも信号を発し、成形品の良品と不良品とを選別することができる。
【００５３】
図４は、射出スクリュー２の前進移動と射出時間との関係を示すものである。
尚、図４は、射出スクリュー２の移動及びリバウンドと射出時間との関係線図をわかりやすくするためモデルパターン化したものである。
【００５４】
図４に於て、射出スクリュー２はｂ点から成形材料の射出が開始されるとともに、ａ点に於て射出が完了する。そして、射出成形圧力を一時低下させると、射出されて成形キャビティ８ｃ内で圧縮された成形材料の充填量は膨張するから、その膨張により射出スクリューが後退させられるスクリューリバウンド効果により射出スクリュー２がＢmmだけ後退することになる。
このリバウンド距離Ｂmmを位置センサ５により検知して、インターフェースＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に入力するものである。そして、検出部２６に入力されたデータは、前述した通り設定部２５に入力されている設定値の範囲と比較部２７ａに於て比較され、演算処理されて判定部２７ｂに於て、射出材料の充填量の過不足の判定又は成形品の合否の判定をするとともに射出用圧力シリンダ３を制御するものである。尚、比較部２７ａと判定部２７ｂとを組み合わせて比較判定部２７を構成する。
【００５５】
この工程で、射出スクリュー２は、射出用圧力シリンダ３の駆動により前進移動してゴムの成形材料を成形型８の成形キャビティ８ｃ内に充填する。そして、成形キャビティ８ｃ内への充填完了した時点、又は高圧の射出工程から低圧の保圧工程へ射出圧力を切り替える時点に圧力が低下するので、又は低下させて成形キャビティ８ｃ内の成形材料の膨張による体積膨張ΔＶにより射出スクリュー２が押し戻される（後退する）。これがスクリューリバウンドと呼ばれている。
【００５６】
この射出スクリュー２がスクリューリバウンド効果により押し戻される距離Ｂmmを位置センサ５により検知して、そのデータをＩ／Ｆ２１を介して検出部２６に入力されたデータは、ＣＰＵ２４０により演算処理されて射出スクリューのリバウンド量（射出スクリュー後退移動量）が推定される。これは射出シリンダの容積から算出される。このスクリューリバウンド量は、成形材料の弾性回復量である。つまり、成形材料が成形キャビティ８ｃ内に充填され圧縮された体積ΔＶは、圧力Ｐと充填体積Ｖに比例する。式で表わすとΔＶ＝Ｃ×Ｐ×Ｖ（Ｃ＝圧縮率、Ｐ＝圧力、Ｖ＝元の体積）となる。図１７は充填量とスクリューリバウンド量との関係を示す実験例である。図１７に於て、充填量が多くなると、スクリューリバウンド量も大きくなる。
【００５７】
図１７から明らかなように、成形キャビティ８ｃ内に射出スクリュー２により成形材料を一定速度で充填して行くと、成形キャビティ８ｃ内の流動抵抗が増加して充填圧力が高圧になる。同時に充填量が増加するとともに、この増加量に比例して成形材料は圧縮される。
【００５８】
成形キャビティ８ｃ内の充填された成形材料が射出スクリューを押し戻す量（リバウンド量）は、圧力Ｐに比例するため、成形キャビティ８ｃ内の圧力が高ければ高いほど、スクリューリバウンドも大きくなることになる。
【００５９】
図５から図７は、３種類の成形キャビティの体積の大小についてのスクリューリバウンドを図示する射出成形装置Ａの断面図である。尚、この各図のリバウンド距離Ｂは拡大して示してある（モデルパタン化してある)。
以下、射出スクリュー２の始動の停止位置ｂから射出スクリュー２が駆動される場合の第１の実施の形態の射出成形装置Ａについて説明する。
【００６０】
図５は、本発明の射出成形装置Ａにより小容量（小形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。尚、射出成形装置Ａの構成は、図１と同様である。
又、図６は、本発明の射出成形装置Ａにより中容量（中形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。
更に、図７は、本発明の射出成形装置Ａにより大容量（大形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。
【００６１】
図５、図６および図７に於て、射出スクリュー２の先端の射出する停止位置ｂは、全ての成形に於て同位置である。そして、工程Ｓだけ前進して射出成形する。つまり、射出スクリュー２の先端側に存在する成形材料の容量Ｖは、成形品の大小にかかわらず、常に一定量となる。成形キャビティ８ｃの容量Ｖ2が大きい
場合には、その分射出スクリュー２の先端が前進するだけで、全体の容量には変更がない。
【００６２】
尚、成形キャビティ８ｃ内圧力の上昇は次の数１で表される。又、本発明の図５、図６および図７に示す射出成形装置Ａに於ける射出スクリューのストロークと成形キャビティの内圧力丸１´、丸２´、丸３´とノズル内圧力丸１、丸２、丸３との関係のデータは図８に示す通りである。
この図８から明らかなように、成形キャビティ８ｃ内の圧力が上昇するので、この分成形材料の充填量は射出圧力がイ点に示すように一時低下すると、図５、図６および図７に示すようにスクリューリバウンドが起こる。しかし、そのリバウンド量Ｂは略一定となるから位置センサの計測範囲は広くなくてよく、計測精度が向上するとともに、設定部２７の設定値の決定も容易になる。
なお、図４〜図７においては、強調してリバウンド量Ｂを大きく異ならせて図解しているが、実際は上述したように、リバウンド量Ｂは略一定である。
上記θの関係は下記の数１に関連する。
（数１）
ｄｐ＝ｋ・ｄＶ／Ｖ
【００６３】
但し、上式で、ｐ＝射出ノズル内圧力又は成形キャビティ内圧力
ｔ＝時間
ｋ＝体積弾性率
Ｖ＝容積 である。
【００６４】
この数１の式に於て、本発明の成形条件はＶが一定となるから、成形品の大小にかかわらず、圧力上昇率は、同一となってある傾斜角度θで進行することになる。
【００６５】
又、射出用駆動装置３に於けるピストンの停止位置ｂも一定になるので、ピストンを押し出す作動流体の容量も初動においては一定量から始まることになる。このため、作動流体自体の圧縮率の影響も受けることなく、成形材料を充填することができ、作動流体の圧縮による誤差も受けることが少ない。
【００６６】
又、図９は図８と同一条件で、ゴムの成形材料の粘度の異なる３種類について実験したものである。
尚、３種類の成形材料の粘度は、ａ＞ｂ＞ｃとなっている。
【００６７】
この実験例からも明らかなように射出スクリューのストロークは３種類とも停止位置ｂから充填が始められている。そして、充填工程の最終段階では射出ノズル内圧力が上昇傾向を示すが、この圧力増加率ΔＰ／ΔＴは略同一割合となっている。つまり、粘性の変化に対しても、射出ノズル内圧力は略同一の圧力増加率を示すので、粘性による誤差も生じないと認められる。
従って、この成形方法によれば、精度の高い充填量の設定値を求めて射出成形する制御方法を得ることができる。これらのデータを設定部２５に記憶させるとともに、同様にして検出部２６で検出して比較判定部２７で演算処理し判定するものである。そして、駆動装置３を制御するものである。
【００６８】
次に、他の第２の実施の形態として、一般の射出スクリュー２の作動の場合について、設定部２６に入力する充填量の設定値の求め方を述べることにする。
【００６９】
図１０は、他の射出成形器により小容量（小形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図である。
又、図１１は、他の射出成形機により中容量（中形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図である。
更に、図１２は、他の射出成形機により大容量（大形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図である。
【００７０】
この射出成形機の方法においては、射出スクリューの先端側の充填量は、小容量の成形品は小さく、大容量の成形品は大きくなることがわかる。
このため、前記した数１の式から明らかなように、小容量の成形品は、成形キャビティ８ｃ又は射出ノズル内の圧力上昇率が大きく、大容量の成形品は、圧力上昇率が小さくなる。このため、成形品の大小に応じ、実験により前もって射出ノズル内の圧力上昇率をそれぞれ確認して充填量を求めておくものである。
【００７１】
この実施の形態の射出成形方法では、図１０、図１１および図１２と同一の条件で前もって成形する材料について、スクリューバック（後退移動距離）又はリバウンド量を求めておいて、このデータを設定部２６に入力しておくものである。
【００７２】
次に、リバウンド量を成形キャビティ内圧力又はノズル内圧力から求める方法を述べる。
図１３は、図８と図９に於て実験した３種類の成形型を用いて図１０、図１１および図１２の成形方法の実験をしたものである。
このとき、一般の成形方法に従って、成形キャビティの大きさに対応して射出スクリューの初動位置を変えたものである。ｂ１が小形成形品の射出スクリューの停止位置、ｂ２が中形成形品の射出スクリューの停止位置、そしてｂ３が大形成形品の射出スクリューの停止位置である。
【００７３】
この図１３から明らかなように、小径成形品になるにつれて圧力増加率（角度θｓ）が大きく変化することがわかる。この方法では、充填工程から保圧工程に切り換えるときのデータをとるとともに、この設定値と同じ条件で充填量を推定して成形することが好ましい。尚、射出完了後に、射出圧力を一時圧力を降下させ（１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ２）又
は０に近づけると、イ点でスクリューリバウンドが生ずる。このときのリバウンド量を設定値とするとともに成形時にこの設定値を入力した、設定部２５と検出部２６のリバウンド量とを比較して推定するとともに判定し、駆動装置３に信号を発して制御する。
【００７４】
次に、図１４は、成形材料の粘性の異なる３種類の成形材料について実験をしたものである。
射出成形材料が充填された金型内の圧力は、射出成形材料の粘性度のばらつきに応じて変化する。図１４の曲線ａは、射出成形材料の粘性度が高い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填が小さいことに注意する必要がある。
【００７５】
逆に、曲線ｃは射出成形材料の粘度が低い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填量が多くなることに注意する必要がある。
【００７６】
これに対し、曲線ｂは、射出成形材料の粘度が適切な場合を示しており、このときは射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき充填が適切となる。
【００７７】
以上の図１３および図１４の実験値からのデータを設定部２６に入力しておいて演算処理してリバウンド量を設定値とするものである。
【００７８】
図１５は、ＣＰＵ２４０の作動を示すフローチャートである。
図１６は、図１の射出成形装置のノズル内圧力、成形キャビティ内圧力および射出スクリューのストロークの変化状態図である。
【００７９】
次に、図１５、図１６を参照して本発明の第１の実施の形態の射出成形装置の動作を述べる。
図１５に於て、初回は、低速射出へ切り換える、射出スクリュー２のある第１のストローク位置（設定値）Ｐ１と保圧工程へ切り換える設定値ΔＰを設定部２６に入力することから始める。
ステップ１〜３（Ｓ１〜Ｓ３）では、ＣＰＵ２４０は、射出スクリュー２を高速駆動して、射出圧力制御によりスクリューシリンダ１の射出成形物導入開口１２から導入されたゴム生地を、高速・高圧でスクリューシリンダ１を介して成形型８のキャビティ８ｃ内に射出充填する。この射出充填は、ゴム材料の場合には成形時の加硫特性の点から許容充填時間内に完了しないと割れ不良が発生するので、射出スクリューを高速・高圧で充填するように駆動制御する。この工程は、射出スクリュー２が略一定圧力で駆動する圧力駆動手段により射出圧力制御である。いかに射出スクリュー２を駆動するかは、ＣＰＵ２４０がメモリ２４２に記憶されている値に基づいて行う。
【００８０】
所定時間内に、ゴムの圧力が第１の所定圧力ＰＲ１以上になり、射出スクリュー２の位置がある第１のストローク位置Ｐ１に到達した場合、正常に高速・高圧でゴムの充填が行われたことになる。
たとえば、この高速・高圧充填は、成形型内の７０〜８０％程度まで行われる。
【００８１】
ステップ４〜６（Ｓ４〜Ｓ６）では、高速・高圧充填状態で、射出スクリュー２の位置がある第１のストローク位置Ｐ１に到達したことをＣＰＵ２４０が検出した場合、ＣＰＵ２４０は、サーボバルプ７を介して射出スクリュー２の移動を低速にする。これが射出スクリュー２を略一定速度で駆動するスクリュー速度制御である。そして、いかに低速に射出スクリュー２を駆動するかは、ＣＰＵ２４０はメモリ２４２に記憶されている値に基づいて行う。尚、このとき、射出圧力は、なりゆき状態である。
【００８２】
この期間、ＣＰＵ２４０は、射出ノズル１１の圧力がある圧力値を超えないように監視しながら、射出スクリュー２を駆動する。
射出スクリュー２のストローク位置が図１６のＶ1、Ｖ2、Ｖ3の最終に到達
する程度までこの低速度充填を行う。
【００８３】
ステップ７〜８（Ｓ７〜Ｓ８）
低速度充填を行い、成形型８の成形キャビティ８ｃにゴムを充填していくと、成形キャビティ８ｃ内にゴムが完全な充填し、完全な充填により圧縮された弾性体であるゴムの戻り効果で射出ノズル１１の圧力が増加する現象が発生する。
【００８４】
ＣＰＵ２４０は、ノズル部圧力センサ６の出力を監視し続け、図１６に於て保圧領域に到達したことを検出し、さらに、圧力変化率（圧力増加率）θ＝ΔＰ／ΔＴを計算する。
この圧力増加率ΔＰ／ΔＴがある値を越えたとき、ＣＰＵ４０は、成形型８の成形キャビティ８ｃ内に適切なゴムの充填が行われたと判断し、充填作業を停止し、保圧作業に移行する。この時点から、成形型８の成形キャビティ８ｃ内の圧力が降下していき、ほぼ一定の値になる。
【００８５】
この工程に於て、射出工程が完了した時点で、射出スクリュー２のリバウンド量を位置センサにより計測して図２および図３に示すようにＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に入力し、前述した方法で求めた同成形材料についての射出スクリューのリバウンド特性の設定値と対比して比較判定部２７で判定して射出用圧力シリンダ３を制御するものである。
【００８６】
以上の成形は、スクリュー式射出装置について述べたがスクリュープランジャ型でも同様に成形することが可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は、成形材料の射出圧力工程から保圧工程に切り替え時点又は、射出完了時点で、成形キャビティ内の成形材料の充填と射出圧力の低下に起因する射出スクリューのリバウンド量を計測して、この成形材料特有の性質に起因する射出スクリューのリバウンド量とを対比することにより、成形キャビティ内の充填量を推定して成形品の充填不足による欠陥不良又は充填過多により成形品にバリが発生する等の不良品を防止する効果を奏する。
又、充填不足の場合には、再充填により不良品を防止して成形材料の歩留向上を図ることが可能となる。
更に、不良品が発生してしまった場合には、合否の判定信号を発して良品と識別させることが可能となる。そして、全体には簡単な方法で不良品を低減できることになる。
【００８８】
また本発明は、位置センサによりスクリューの移動距離（Ｂ）からリバウンド量を計測することにより、リバウンド量の設定値が事前のテストから簡単に得られるとともに、実際の射出時のリバウンド量も計測することができる。
【００８９】
さらに本発明は、射出成形装置で成形材料の種類に起因する射出スクリューのリバウンド量のデータを得るとともに、この射出成形装置で成形生産できるため検出部のデータと設定部のデータを同一条件にして精度を向上することができる。
【００９０】
なお本発明は、成形材料がゴム材であるため、樹脂材等に比べリバウンド量が正確に得られるので、ゴム成形に伴う不良品を低減することが可能になる。
【００９１】
また本発明は、射出スクリューの初動位置を成形キャビティの体積の大小にかかわらず一定にすることにより、射出成形材料の充填圧力、粘度を正確に計測することができる。このため、成形キャビティの体積の大小にかかわらずリバウンド量の計測に伴う誤差を少なくして良品を成形することが可能になる。
【００９２】
本発明は、比較判定部内の判定部で成形品の合否の判定をするから、この信号を駆動部へ発信することにより、又、選別機へ発信することにより成形品の不良品を良品に混入させるようなミスを低減することが可能となる。
【００９３】
本発明は、射出成形材料に充填不足が生じたときは、判定部により制御して再充填可能とするため、不良を効果的に低減することが期待できる。
【００９４】
本発明は、判定部で成形品の合否の判定をして、不合格の成形品を除去する装置へ信号を発するように成されているから、良品へ不良品が混入することを防止できる。
【００９５】
本発明は、スクリュープランジャ型射出成形装置でもリバウンド量から不良品の成形をすることを可能にするものである。
【００９６】
本発明は、成形する材料を前もって射出成形装置でリバウンド量を計測して成形材料の設定値を求め、次にこの射出成形装置で同一条件の設定値で充填量を推定して成形するようにした制御方法であるので、不良を効果的に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す射出成形装置の断面図である。
【図２】図１の制御装置の制御作動のフロー構成図である。
【図３】図１に示す制御装置の構成図である。
【図４】射出ストロークの全工程に於ける位置変化状態図である。
【図５】本発明に係る射出成形装置で小形成形品を成形するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動する工程を示す断面図である。
【図６】本発明に係る射出成形装置で中形成形品を成形するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動する工程を示す断面図である。
【図７】本発明に係る射出成形装置で大形成形品を成形するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動する工程を示す断面図である。
【図８】図１の射出成形装置の成形キャビティ内圧力および射出ストローク変化状態図である。
【図９】粘性の異なる高、中、低粘度の成形材料を図４と同様にして実験した射出ノズル内圧力の増加率と射出スクリューのストロークとの関係図である。
【図１０】本発明に係る射出成形装置で小形成形品を成形するときの射出スクリューの工程を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る射出成形装置で中形成形品を成形するときの射出スクリューの工程を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る射出成形装置で大形成形品を成形するときの射出スクリューの工程を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る射出成形装置の成形キャビティ内圧力と射出ストロークとの変化状態図である。
【図１４】本発明に係る射出成形装置で粘性の異なる３種類の成形材料について射出スクリューのストロークとノズル内圧力の変化の状態図である。
【図１５】図１および図２に示した制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１の射出成形装置のノズル内圧力、成形キャビティ内圧力および射出スクリューのストロークの変化状態図である。
【図１７】図１の射出成形装置に於ける充填量とスクリューリバウンド量との実験例による関係図である。
【図１８】従来の射出成形機の断面図である。
【図１９】従来の射出成形機で粘度の異なる３種の成形材料について射出スクリューのストロークとノズル内圧力の変化の状態図である。
【図２０】従来の射出成形機の射出ノズル内圧力と射出ストロークとの変化状態図である。
【符号の説明】
１・・・スクリューシリンダ
２・・・射出スクリュー
３・・・射出用駆動装置
５・・・位置センサ
６・・・ノズル部圧力センサ
６’・・・成形型圧力センサ
７・・・サーボバルブ
８・・・成形型
８ａ・・・上型
８ｂ・・・下型
８ｃ・・・成形キャビティ
８ｄ・・・流入口
９・・・断熱盤
１０・・・プレート
１１・・・射出ノズル
１２・・・射出成形物導入開口
１３・・・加熱盤
１４・・・流路
１５・・・動力装置
１５ａ・・・可変容量ポンプ
２１〜２３・・・Ｉ／Ｆ（インターフェース）
２４・・・制御装置
２４０・・・ＣＰＵ
２４２・・・メモリ
２４４・・・Ａ／Ｄ変換器
２４６・・・Ｉ／Ｏ装置
２４８・・・Ｄ／Ａ変換器
２５・・・設定器
ａ・・・射出開口
ｂ・・・停止位置
Ｖ1・・・キャビティ容積
Ｖ・・・充填量
５０・・・スクリュー
５１・・・スクリューシリンダ
５２・・・先端室
５３・・・油圧シリンダ
５４・・・ピストン
５５・・・電磁比例流量弁
５６・・・電磁比例圧力弁
５７・・・圧力センサ
５８・・・圧力変換器
５９・・・油圧の比較器
６０・・・圧力設定器
６１・・・シーケンスコントローラ
６２・・・ポテンションメータ
６３・・・位置の比較器
６４・・・位置の設定器
６５・・・金型
６６・・・成形キャビティ
６７・・・ホッパ
６８・・・ポンプ
６９・・・室
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形装置および射出成形装置を用いた射出成形制御方法に関する。特に、射出の充填量を推定して制御できるようにした射出成形装置およびその充填量制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発明の先行技術として、射出成形機の射出における金型内の成形材料の充填制御が成形品の品質と強い相関関係があるので、射出成形品の品質を向上させて品質のばらつきを小さくするために、金型内のゴム又は樹脂圧力を制御する方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、この方法は、金型ごとに圧力センサを取り付けなければならないから、非常に多くの圧力センサを取り付ける必要があり、その上、金型内の温度に耐える圧力センサは特殊な構造のため高価である。また金型によっては成形品に跡が成形されるため圧力センサを取り付けることができないという問題があった。更には、金型洗浄のたびごとに圧力センサを脱着しなければならないという問題がある。
【０００４】
この問題を解消する方法として、射出用圧力シリンダの射出油圧を検出して、この射出油圧から金型内のゴム又は樹脂圧力を間接的に測定する方法も提案されているが、この方法では、金型内の成形材料を高速で充填する過程で、金型内の成形材料の流動抵抗によって射出油圧が高圧充填から低圧充填に切り換える設定値に到達し、誤動により低圧充填に切り換えられて良好な品質の射出成形品ができないという問題があった。
【０００５】
更に、これらの問題を解決する方法として、図１８に示す従来技術の射出成形機が存在する。
【０００６】
図１８は、この射出成形機の断面図である。
図１８に於て、ホッパ６７から供給された成形材料をスクリュー５０で圧縮しながら混練溶解して射出シリンダ５１の先端室５２に貯溜する。この射出シリンダ５１には、成形材料を内周面内で混練すると共に、押し出すスクリュー５０が内装されている。
【０００７】
そして、このスクリュー５０は、射出シリンダ５１の後端に設けられた油圧シリンダ５３のピストン５４に連結されていて、この油圧シリンダ５３内にポンプ６８から圧力油が送り込まれることによりピストン５４が作動してスクリュー５０を前進・後退させる。
【０００８】
このスクリュー５０の前進により、先端室５２に貯溜された成形材料を金型６５の成形キャビティ６６に射出する。
【０００９】
油圧シリンダ５３に作動油を供給するポンプ６８からの配管の途中には、作動油の流れの方向および流量をコントロールする電磁比例流量弁５５が設けられている。又、この配管に連通する回路には、電磁比例圧力弁５６が設けられている。この電磁比例圧力弁５６は油圧シリンダ５３の油圧をコントロールするためにリリーフ弁と電磁比例圧力弁を組み合わせたものである。
【００１０】
又、油圧シリンダ５３には、圧力センサ５７が設けられていると共に、この圧力センサ５７に連結した圧力変換器５８が取り付けられている。この両者の働きで作動油の圧力を電気信号に変換する。
【００１１】
更に、圧力変換器５８には作動油の比較器５９が連結されている。この比較器５９には圧力設定器６０が連結されていて、この圧力設定器６０により作動油を高圧から低圧に切り換えるための圧力設定をする。そして、圧力設定器６０の設定値と圧力変換器５８からの実際の油圧とを比較して、油圧が設定値に達すると、信号をシーケンスコントローラ６１に送ることになる。
【００１２】
又、スクリュー５０にはポテンションメータ６２が設けられており、スクリューの位置を検出する。更に、ポテンションメータ６２に連結する位置の比較器６３が設けられており、この位置の比較器６３には、スクリュー５０の位置を設定する設定器６４が連結されている。
【００１３】
そして、位置の比較器６３で、ポテンションメータ６２からの実際のスクリュー５０の位置と設定器６４の設定値を比較してスクリュー５０の位置が設定された位置に達すると信号をシーケンスコントローラ６１に発信する。
【００１４】
そして、シーケンスコントローラ６１は、油圧の比較器５９と位置の比較器６３の両方から同時に信号が発信されたときに、電磁比例圧力弁５６に信号を送って作動油を高圧から低圧に切り換えるものである。
【００１５】
この射出成形機においては、作動油の射出油圧が高圧から低圧に切り換える設定値に到達しても、位置の比較器６３が作動しない限りシーケンスコントローラ６１の指令は電磁比例流量弁５５に作用しない。そして、スクリュー５０のストロークがある範囲に到達したときに初めて高圧充填から低圧充填に切り換えるようになっている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法にも依然として問題点が存在する。すなわち、この問題点を図１９に基づいて説明する。図１９は、成形材料の粘性の異なる３種類の成形材料について実験をしたものである。
射出成形材料が充填された金型内の圧力は、射出成形材料の粘度のばらつきに応じて変化する。図１９の曲線ａは、射出成形材料の粘度が高い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填量が極端に少なく、金型への成形材料の充填量は不足する。
【００１７】
逆に、曲線ｃは射出成形材料の粘度が低い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填量が極端に多く、金型に充填された成形材料が溢れ、バリが発生して不良となる。
【００１８】
これに対し、曲線ｂは、射出成形材料の粘度が適切な場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき充填が適切となる。しかし、この粘度が限定されることは、多数の異なる粘度を成形しなければならない射出成形機にとっては実用性がないことになる。
【００１９】
又、この射出成形機に於ては、保圧工程に移行する時点が、圧力設定器にスイッチされた後の設定器が設定値に達してスイッチされる構成であるから、成形品となる成形キャビティ６６の容積に応じてスクリュー５０の初動位置を設定しなければならない。このため成形品の品目ごとに成形品の大きさに応じ射出成形機のスクリュー５０の位置（充填量の設定値の決定）を調整して設定している。この設定は、熟練と共に作業時間を要している。
【００２０】
図２０は、大、中、小の３種類の体積の異なる成形品について、スクリューがトリガ（しきい値）に到達した距離と、その時点のノズル内圧の変化勾配を示すものである。
【００２１】
この図２０はスクリューのトリガに達した位置とノズル内圧の変化勾配θを概念的に表したものである。この勾配θは、射出量による体積の増加に起因するもので、成形材料の膨張によりスクリューの位置が後退する、スクリューのリバウンド現象の原因となるものである。
【００２２】
この図２０から明らかなようにスクリューのトリガに到達する距離が異なるので、この距離により保圧に切り換えを行うと成形キャビティの大きさにより誤差が惹起する。
【００２３】
又、ノズル内圧の変化勾配（圧力増加率）θも製品の大きさによって、その上昇方向が変化することが認められる。
従って、ノズル内圧の増加率によって射出工程から保圧工程に切り換えるときに誤差が惹起し、不良品を成形する原因ともなる。以上のように、成形材料の成形は、粘性度、射出圧力、成形体積の大小等により、成形条件が変化するので、不良品を簡単な方法で低減することは極めて困難である。
【００２４】
本発明は、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、成形品の大きさにかかわらず、又その材質特性にかかわらず、最適な充填量により不良品の発生を防止することにある。
【００２５】
又、射出充填量の過不足を判定して不良品の判定をできるようにすることにある。
【００２６】
更に、射出充填量が不足している場合には再充填をして不良品を防止できるようにすることにある。
【００２７】
又、射出充填量を設定値と比較して充填量を制御する方法を得ることにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の技術的課題を解決するために成されたものである。
本発明の第１の観点によれば、成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）および前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備し、
前記制御装置は、射出圧力工程から保圧工程へ切り替える時点又は射出圧力完了時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出する検出部（２６）と、前もって射出成形の対象の成形材料を射出成形したとき求めた、前記射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された前記成形材料の充填量の膨張に起因して前記射出スクリュー（２）が後退する、射出スクリュー後退移動量を記憶した設定部（２５）と、前記検出部（２６）で実際に検出した前記射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較する、比較判定部（２７）とを有し、前記比較判定部（２７）で比較判定した結果に基づいて前記射出スクリューの充填量を制御することを特徴とする、射出成形装置が提供される。
【００３１】
本発明の第２の観点によれば、成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）に連結して前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）、前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備し、
前記制御装置（２４）は、射出圧力完了時点又は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出する検出部（２６）と、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と比較する基準となる、前もって射出成形材料について射出成形して求めた射出スクリュー後退移動量を設定値として記憶させている設定部（２５）と、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較する比較部（２７ａ）と、前記比較部（２７ａ）で比較したデータをもとに充填量の適正を判定して成形品の合否の判定信号を発信する判定部（２７ｂ）を有することを特徴とする射出成形装置が提供される。
【００３２】
好ましくは、前記制御装置（２４）は、前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出充填量不足と判定したときは前記駆動部（３）を駆動制御させて前記成形型内に前記成形材料の再充填を行うように信号を発して制御するように成されていることを特徴とする。
【００３３】
また好ましくは、前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出充填量の適否を判定して不良品の信号を選別機へ発するように成されていることを特徴とする。
【００３４】
好ましくは、前記射出成形装置（Ａ）がスクリュープランジャ型であることを特徴とする。
【００３５】
また好ましくは、前記制御装置（２４）の前記検出部（２６）がプランジャーの後退移動量を検出するように成されていることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第３の観点によれば、成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）、前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備する射出成形装置を用いて射出成形を行う、射出成形制御方法であって、
事前に、射出成形対象の成形材料について射出成形し、射出圧力完了時点又は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前もって計測し、その計測値を設定値として前記制御装置（２４）の設定部（２５）に入力し、実際の射出成形において、射出工程から保圧工程に切り替える時、又は射出完了時に、射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出し、前記制御装置（２４）の比較判定部（２７）で、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後 退移動量とを比較判定し、前記比較判定部（２７）で判定した信号で前記駆動装置を制御するようにしたことを特徴とする、射出成形制御方法が提供される。
【００３７】
【作用】
射出成形装置に於て、成形型内に成形材料が充填完了した時点、又は射出圧力工程から保圧工程へ切り換える時点に、射出圧力に低下により成形材料の膨張により生ずる射出スクリューの後退移動量を制御装置に設けられている検出部により検出し、この成形材料と同じ成形材料を前もって適正な射出成形条件で射出成形して成形品を製造し、そのときの射出スクリュー後退移動量を求めて設定部に設定値として記憶させておき、この検出部の検出値と設定部の設定値とを比較部に於て比較して成形型内の充填量が適正か否か推定する。この推定に基づいて判定部で合否の判定をして判定信号を発信する。
【００３８】
そして、成形型内の成形材料の充填量が不足していると推定されるときは、比較判定部（２７）からの信号により駆動制御し、成形材料を再充填して適正な成形品を成形するものである。
【００３９】
更に、射出の充填量が設定部の設定値の範囲を越えて成形されたときには、判定部（２７ｂ）で合否の判定信号を発信して不良品が良品に混入しないように除外処置の装置へ発信する。
【００４０】
更に又、比較部（２７ａ）と判定部（２７ｂ）で成形の充填量と圧力等を確認して射出成形装置の駆動装置を制御して不良成形品を防止する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の射出成形装置を図面に基づいて詳述する。
【００４２】
図１は、本発明に係る第１の実施の形態を示す射出成形装置の断面図である。
【００４３】
図１に於て、Ａは射出成形装置である。射出成形装置Ａは、温調流体が通過できる流路１４を内周面の外周側に設けたスクリューシリンダ１が設けられている。このスクリューシリンダ１内には、射出成形物導入開口１２から導入されたゴムの成形材料を射出ノズル１１に向かって螺旋溝により押し出すと共に、先端ピストン部２ａで充填する射出スクリュー２が内装されている。又、この射出スクリュー２を駆動する油圧シリンダである駆動装置３も後方に設けられている。更に、この駆動装置３に作動流体を供給して作動させる可変容量ポンプ１５ａを設けた動力装置１５と、この動力装置１５を介して駆動装置３を制御する制御装置２４とが設けられている。
尚、駆動装置３を以下では射出用圧力シリンダと具体的に称することにする。
【００４４】
又、射出成形装置Ａは、スクリューシリンダ１の射出ノズル１１から射出されたゴムを成形する成形キャビティ８ｃを設けた上型８ａと下型８ｂとからなる成形型８を取り付けている。この成形型８は、加熱盤１３で加熱される。又、加熱盤１３の下には、断熱盤９とプレート１０とが層状に載置されている。なお、成形型８は簡略化して図解している。
【００４５】
更に、射出成形装置Ａは、ノズル部圧力センサ６の検出信号を受け入れるインターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２３と、射出用圧力シリンダ３の軸３ａの移動から射出スクリュー２の位置を検出する位置センサ５の読みを入力するＩ／Ｆ２２と、Ｉ／Ｆ２２およびＩ／Ｆ２３からの信号に基づいて後述する制御動作を行い、Ｉ／Ｆ２１を介してサーボバルブ７を駆動して射出スクリュー２を移動させ、充填動作、射出圧力低下時にスクリューの移動が後退する動作（スクリューリバウンド動作）および保圧動作を制御する制御装置２４とから構成されている。
【００４６】
そして、射出スクリュー２が後退して前進する準備の位置は、射出ノズル１１の射出開口ａの位置からＬ寸法だけ後方の停止位置ｂである。
【００４７】
この射出スクリュー２の停止位置ｂは、型締位置により決定される射出成形装置Ａの最大成形能力の時の成形キャビティ８ｃのキャビティ容積Ｖ1よりも大き
くなる充填量Ｖから決定される。つまり充填量Ｖは、射出開口ａからの平均内径面積Ｓ×Ｌである。そして、この充填量Ｖは、最大のキャビティ容積Ｖ1＋クッ
ション量Ｖ2となる。このクッション量Ｖ2は、Ｖ×１０〜３５％に取ることが
好ましい。
【００４８】
このクッション量Ｖ×１０〜３５％のうち、成形材料の粘性度が高いものほどクッション量を小さくした方が好ましい結果が得られる。特に、粘性度の高いゴム材質の成形材料のような場合には、約２０％位に取ることが好ましい。
尚、図１に於て、ノズル部圧力センサ６と成形型圧力センサ６’は、設定部２５に入力するテスト射出成形する成形材料についてスクリューリバウンド量（射出スクリュー後退移動量）を前もって試験する時に用いるものである。成形時には、選択スイッチ２８により開放にしておくこともできる。
【００４９】
次に図２は、図１に示す制御装置２４の構成図である。
【００５０】
図２および図３に於て、位置センサ５は、射出スクリュー２の移動距離を検出し、この位置センサ５の検出データをインターフェースＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に入力する。
次に、設定部２５には、この射出成形材料を同一の条件のもとに、前もって試験により求めたスクリューリバウンド（射出スクリュー後退移動量）のデータを入力して記憶させておく。そして、比較判定部２７に於て、検出部２６で検出したスクリューリバウンド量のデータを設定部２５に設定されているスクリューリバウンド（射出スクリュー後退移動量）と比較し、設定部２５のデータの範囲内に存するか否か比較して演算処理し、成形キャビティ８ｃ内の充填量を推定するものである。
【００５１】
又、比較判定部２７で演算処理した充填量の推定結果をサーボバルブ７を介して射出用シリンダ３に送り制御する。又、成形品の合否の判定を処理して、成形品の良品と不良品との選別装置に信号を送信するものである。更に、射出された充填量が不足している場合には、比較判定部２７よりサーボバルブ７等へ信号を発信して成形キャビティ８ｃ内へ再充填を実施し、設定値と同じ条件により射出成形を行うこともできる。
【００５２】
図３は、図２の制御装置２４の演算処理装置（ＣＰＵ）の説明図である。
図３に於て、制御装置２４は、コンピュータを有する演算処理装置（ＣＰＵ）２４０、メモリ２４２、Ａ／Ｄ変換器２４４、Ｉ／Ｏ装置２４６およびＤ／Ａ変換器２４３を設けている。そして、Ｉ／Ｆ２３から入力されたアナログ形式の圧力信号はＡ／ＤＣ変換器２４４でディジタル形式の圧力信号に変換される。同様に、Ｉ／Ｆ２２から入力されたアナログ形式の射出スクリュー２の位置信号はＡ／ＤＣ変換器２４４でディジタル形式の位置信号（ストローク信号）に変換される。ＣＰＵ２４０はメモリ２４２に記憶されている制御プログラムを動作させて後述する制御動作を行う。その結果が、Ｄ／Ａ変換器２４３を介してディジタル形式のサーボバルブ７の駆動信号としてＩ／Ｆ２１に出力される。
又、図示省略の射出成形装置Ａに設けられた選別装置にも信号を発し、成形品の良品と不良品とを選別することができる。
【００５３】
図４は、射出スクリュー２の前進移動と射出時間との関係を示すものである。
尚、図４は、射出スクリュー２の移動及びリバウンドと射出時間との関係線図をわかりやすくするためモデルパターン化したものである。
【００５４】
図４に於て、射出スクリュー２はｂ点から成形材料の射出が開始されるとともに、ａ点に於て射出が完了する。そして、射出成形圧力を一時低下させると、射出されて成形キャビティ８ｃ内で圧縮された成形材料の充填量は膨張するから、その膨張により射出スクリューが後退させられるスクリューリバウンド効果により射出スクリュー２がＢmmだけ後退することになる。
このリバウンド距離Ｂmmを位置センサ５により検知して、インターフェースＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に入力するものである。そして、検出部２６に入力されたデータは、前述した通り設定部２５に入力されている設定値の範囲と比較部２７ａに於て比較され、演算処理されて判定部２７ｂに於て、射出材料の充填量の過不足の判定又は成形品の合否の判定をするとともに射出用圧力シリンダ３を制御するものである。尚、比較部２７ａと判定部２７ｂとを組み合わせて比較判定部２７を構成する。
【００５５】
この工程で、射出スクリュー２は、射出用圧力シリンダ３の駆動により前進移動してゴムの成形材料を成形型８の成形キャビティ８ｃ内に充填する。そして、成形キャビティ８ｃ内への充填完了した時点、又は高圧の射出工程から低圧の保圧工程へ射出圧力を切り替える時点に圧力が低下するので、又は低下させて成形キャビティ８ｃ内の成形材料の膨張による体積膨張ΔＶにより射出スクリュー２が押し戻される（後退する）。これがスクリューリバウンドと呼ばれている。
【００５６】
この射出スクリュー２がスクリューリバウンド効果により押し戻される距離Ｂmmを位置センサ５により検知して、そのデータをＩ／Ｆ２１を介して検出部２６に入力されたデータは、ＣＰＵ２４０により演算処理されて射出スクリューのリバウンド量（射出スクリュー後退移動量）が推定される。これは射出シリンダの容積から算出される。このスクリューリバウンド量は、成形材料の弾性回復量である。つまり、成形材料が成形キャビティ８ｃ内に充填され圧縮された体積ΔＶは、圧力Ｐと充填体積Ｖに比例する。式で表わすとΔＶ＝Ｃ×Ｐ×Ｖ（Ｃ＝圧縮率、Ｐ＝圧力、Ｖ＝元の体積）となる。図１７は充填量とスクリューリバウンド量との関係を示す実験例である。図１７に於て、充填量が多くなると、スクリューリバウンド量も大きくなる。
【００５７】
図１７から明らかなように、成形キャビティ８ｃ内に射出スクリュー２により成形材料を一定速度で充填して行くと、成形キャビティ８ｃ内の流動抵抗が増加して充填圧力が高圧になる。同時に充填量が増加するとともに、この増加量に比例して成形材料は圧縮される。
【００５８】
成形キャビティ８ｃ内の充填された成形材料が射出スクリューを押し戻す量（リバウンド量）は、圧力Ｐに比例するため、成形キャビティ８ｃ内の圧力が高ければ高いほど、スクリューリバウンドも大きくなることになる。
【００５９】
図５から図７は、３種類の成形キャビティの体積の大小についてのスクリューリバウンドを図示する射出成形装置Ａの断面図である。尚、この各図のリバウンド距離Ｂは拡大して示してある（モデルパタン化してある)。
以下、射出スクリュー２の始動の停止位置ｂから射出スクリュー２が駆動される場合の第１の実施の形態の射出成形装置Ａについて説明する。
【００６０】
図５は、本発明の射出成形装置Ａにより小容量（小形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。尚、射出成形装置Ａの構成は、図１と同様である。
又、図６は、本発明の射出成形装置Ａにより中容量（中形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。
更に、図７は、本発明の射出成形装置Ａにより大容量（大形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。
【００６１】
図５、図６および図７に於て、射出スクリュー２の先端の射出する停止位置ｂは、全ての成形に於て同位置である。そして、工程Ｓだけ前進して射出成形する。つまり、射出スクリュー２の先端側に存在する成形材料の容量Ｖは、成形品の大小にかかわらず、常に一定量となる。成形キャビティ８ｃの容量Ｖ2が大きい
場合には、その分射出スクリュー２の先端が前進するだけで、全体の容量には変更がない。
【００６２】
尚、成形キャビティ８ｃ内圧力の上昇は次の数１で表される。又、本発明の図５、図６および図７に示す射出成形装置Ａに於ける射出スクリューのストロークと成形キャビティの内圧力丸１´、丸２´、丸３´とノズル内圧力丸１、丸２、丸３との関係のデータは図８に示す通りである。
この図８から明らかなように、成形キャビティ８ｃ内の圧力が上昇するので、この分成形材料の充填量は射出圧力がイ点に示すように一時低下すると、図５、図６および図７に示すようにスクリューリバウンドが起こる。しかし、そのリバウンド量Ｂは略一定となるから位置センサの計測範囲は広くなくてよく、計測精度が向上するとともに、設定部２７の設定値の決定も容易になる。
なお、図４〜図７においては、強調してリバウンド量Ｂを大きく異ならせて図解しているが、実際は上述したように、リバウンド量Ｂは略一定である。
上記θの関係は下記の数１に関連する。
（数１）
ｄｐ＝ｋ・ｄＶ／Ｖ
【００６３】
但し、上式で、ｐ＝射出ノズル内圧力又は成形キャビティ内圧力
ｔ＝時間
ｋ＝体積弾性率
Ｖ＝容積 である。
【００６４】
この数１の式に於て、本発明の成形条件はＶが一定となるから、成形品の大小にかかわらず、圧力上昇率は、同一となってある傾斜角度θで進行することになる。
【００６５】
又、射出用駆動装置３に於けるピストンの停止位置ｂも一定になるので、ピストンを押し出す作動流体の容量も初動においては一定量から始まることになる。このため、作動流体自体の圧縮率の影響も受けることなく、成形材料を充填することができ、作動流体の圧縮による誤差も受けることが少ない。
【００６６】
又、図９は図８と同一条件で、ゴムの成形材料の粘度の異なる３種類について実験したものである。
尚、３種類の成形材料の粘度は、ａ＞ｂ＞ｃとなっている。
【００６７】
この実験例からも明らかなように射出スクリューのストロークは３種類とも停止位置ｂから充填が始められている。そして、充填工程の最終段階では射出ノズル内圧力が上昇傾向を示すが、この圧力増加率ΔＰ／ΔＴは略同一割合となっている。つまり、粘性の変化に対しても、射出ノズル内圧力は略同一の圧力増加率を示すので、粘性による誤差も生じないと認められる。
従って、この成形方法によれば、精度の高い充填量の設定値を求めて射出成形する制御方法を得ることができる。これらのデータを設定部２５に記憶させるとともに、同様にして検出部２６で検出して比較判定部２７で演算処理し判定するものである。そして、駆動装置３を制御するものである。
【００６８】
次に、他の第２の実施の形態として、一般の射出スクリュー２の作動の場合について、設定部２６に入力する充填量の設定値の求め方を述べることにする。
【００６９】
図１０は、他の射出成形器により小容量（小形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図である。
又、図１１は、他の射出成形機により中容量（中形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図である。
更に、図１２は、他の射出成形機により大容量（大形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図である。
【００７０】
この射出成形機の方法においては、射出スクリューの先端側の充填量は、小容量の成形品は小さく、大容量の成形品は大きくなることがわかる。
このため、前記した数１の式から明らかなように、小容量の成形品は、成形キャビティ８ｃ又は射出ノズル内の圧力上昇率が大きく、大容量の成形品は、圧力上昇率が小さくなる。このため、成形品の大小に応じ、実験により前もって射出ノズル内の圧力上昇率をそれぞれ確認して充填量を求めておくものである。
【００７１】
この実施の形態の射出成形方法では、図１０、図１１および図１２と同一の条件で前もって成形する材料について、スクリューバック（後退移動距離）又はリバウンド量を求めておいて、このデータを設定部２６に入力しておくものである。
【００７２】
次に、リバウンド量を成形キャビティ内圧力又はノズル内圧力から求める方法を述べる。
図１３は、図８と図９に於て実験した３種類の成形型を用いて図１０、図１１および図１２の成形方法の実験をしたものである。
このとき、一般の成形方法に従って、成形キャビティの大きさに対応して射出スクリューの初動位置を変えたものである。ｂ１が小形成形品の射出スクリューの停止位置、ｂ２が中形成形品の射出スクリューの停止位置、そしてｂ３が大形成形品の射出スクリューの停止位置である。
【００７３】
この図１３から明らかなように、小径成形品になるにつれて圧力増加率（角度θｓ）が大きく変化することがわかる。この方法では、充填工程から保圧工程に切り換えるときのデータをとるとともに、この設定値と同じ条件で充填量を推定して成形することが好ましい。尚、射出完了後に、射出圧力を一時圧力を降下させ（１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ２）又
は０に近づけると、イ点でスクリューリバウンドが生ずる。このときのリバウンド量を設定値とするとともに成形時にこの設定値を入力した、設定部２５と検出部２６のリバウンド量とを比較して推定するとともに判定し、駆動装置３に信号を発して制御する。
【００７４】
次に、図１４は、成形材料の粘性の異なる３種類の成形材料について実験をしたものである。
射出成形材料が充填された金型内の圧力は、射出成形材料の粘性度のばらつきに応じて変化する。図１４の曲線ａは、射出成形材料の粘性度が高い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填が小さいことに注意する必要がある。
【００７５】
逆に、曲線ｃは射出成形材料の粘度が低い場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき、充填量が多くなることに注意する必要がある。
【００７６】
これに対し、曲線ｂは、射出成形材料の粘度が適切な場合を示しており、このときは射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき充填が適切となる。
【００７７】
以上の図１３および図１４の実験値からのデータを設定部２６に入力しておいて演算処理してリバウンド量を設定値とするものである。
【００７８】
図１５は、ＣＰＵ２４０の作動を示すフローチャートである。
図１６は、図１の射出成形装置のノズル内圧力、成形キャビティ内圧力および射出スクリューのストロークの変化状態図である。
【００７９】
次に、図１５、図１６を参照して本発明の第１の実施の形態の射出成形装置の動作を述べる。
図１５に於て、初回は、低速射出へ切り換える、射出スクリュー２のある第１のストローク位置（設定値）Ｐ１と保圧工程へ切り換える設定値ΔＰを設定部２６に入力することから始める。
ステップ１〜３（Ｓ１〜Ｓ３）では、ＣＰＵ２４０は、射出スクリュー２を高速駆動して、射出圧力制御によりスクリューシリンダ１の射出成形物導入開口１２から導入されたゴム生地を、高速・高圧でスクリューシリンダ１を介して成形型８のキャビティ８ｃ内に射出充填する。この射出充填は、ゴム材料の場合には成形時の加硫特性の点から許容充填時間内に完了しないと割れ不良が発生するので、射出スクリューを高速・高圧で充填するように駆動制御する。この工程は、射出スクリュー２が略一定圧力で駆動する圧力駆動手段により射出圧力制御である。いかに射出スクリュー２を駆動するかは、ＣＰＵ２４０がメモリ２４２に記憶されている値に基づいて行う。
【００８０】
所定時間内に、ゴムの圧力が第１の所定圧力ＰＲ１以上になり、射出スクリュー２の位置がある第１のストローク位置Ｐ１に到達した場合、正常に高速・高圧でゴムの充填が行われたことになる。
たとえば、この高速・高圧充填は、成形型内の７０〜８０％程度まで行われる。
【００８１】
ステップ４〜６（Ｓ４〜Ｓ６）では、高速・高圧充填状態で、射出スクリュー２の位置がある第１のストローク位置Ｐ１に到達したことをＣＰＵ２４０が検出した場合、ＣＰＵ２４０は、サーボバルプ７を介して射出スクリュー２の移動を低速にする。これが射出スクリュー２を略一定速度で駆動するスクリュー速度制御である。そして、いかに低速に射出スクリュー２を駆動するかは、ＣＰＵ２４０はメモリ２４２に記憶されている値に基づいて行う。尚、このとき、射出圧力は、なりゆき状態である。
【００８２】
この期間、ＣＰＵ２４０は、射出ノズル１１の圧力がある圧力値を超えないように監視しながら、射出スクリュー２を駆動する。
射出スクリュー２のストローク位置が図１６のＶ1、Ｖ2、Ｖ3の最終に到達
する程度までこの低速度充填を行う。
【００８３】
ステップ７〜８（Ｓ７〜Ｓ８）
低速度充填を行い、成形型８の成形キャビティ８ｃにゴムを充填していくと、成形キャビティ８ｃ内にゴムが完全な充填し、完全な充填により圧縮された弾性体であるゴムの戻り効果で射出ノズル１１の圧力が増加する現象が発生する。
【００８４】
ＣＰＵ２４０は、ノズル部圧力センサ６の出力を監視し続け、図１６に於て保圧領域に到達したことを検出し、さらに、圧力変化率（圧力増加率）θ＝ΔＰ／ΔＴを計算する。
この圧力増加率ΔＰ／ΔＴがある値を越えたとき、ＣＰＵ４０は、成形型８の成形キャビティ８ｃ内に適切なゴムの充填が行われたと判断し、充填作業を停止し、保圧作業に移行する。この時点から、成形型８の成形キャビティ８ｃ内の圧力が降下していき、ほぼ一定の値になる。
【００８５】
この工程に於て、射出工程が完了した時点で、射出スクリュー２のリバウンド量を位置センサにより計測して図２および図３に示すようにＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に入力し、前述した方法で求めた同成形材料についての射出スクリューのリバウンド特性の設定値と対比して比較判定部２７で判定して射出用圧力シリンダ３を制御するものである。
【００８６】
以上の成形は、スクリュー式射出装置について述べたがスクリュープランジャ型でも同様に成形することが可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は、成形材料の射出圧力工程から保圧工程に切り替え時点又は、射出完了時点で、成形キャビティ内の成形材料の充填と射出圧力の低下に起因する射出スクリューのリバウンド量を計測して、この成形材料特有の性質に起因する射出スクリューのリバウンド量とを対比することにより、成形キャビティ内の充填量を推定して成形品の充填不足による欠陥不良又は充填過多により成形品にバリが発生する等の不良品を防止する効果を奏する。
又、充填不足の場合には、再充填により不良品を防止して成形材料の歩留向上を図ることが可能となる。
更に、不良品が発生してしまった場合には、合否の判定信号を発して良品と識別させることが可能となる。そして、全体には簡単な方法で不良品を低減できることになる。
【００８８】
また本発明は、位置センサによりスクリューの移動距離（Ｂ）からリバウンド量を計測することにより、リバウンド量の設定値が事前のテストから簡単に得られるとともに、実際の射出時のリバウンド量も計測することができる。
【００８９】
さらに本発明は、射出成形装置で成形材料の種類に起因する射出スクリューのリバウンド量のデータを得るとともに、この射出成形装置で成形生産できるため検出部のデータと設定部のデータを同一条件にして精度を向上することができる。
【００９０】
なお本発明は、成形材料がゴム材であるため、樹脂材等に比べリバウンド量が正確に得られるので、ゴム成形に伴う不良品を低減することが可能になる。
【００９１】
また本発明は、射出スクリューの初動位置を成形キャビティの体積の大小にかかわらず一定にすることにより、射出成形材料の充填圧力、粘度を正確に計測することができる。このため、成形キャビティの体積の大小にかかわらずリバウンド量の計測に伴う誤差を少なくして良品を成形することが可能になる。
【００９２】
本発明は、比較判定部内の判定部で成形品の合否の判定をするから、この信号を駆動部へ発信することにより、又、選別機へ発信することにより成形品の不良品を良品に混入させるようなミスを低減することが可能となる。
【００９３】
本発明は、射出成形材料に充填不足が生じたときは、判定部により制御して再充填可能とするため、不良を効果的に低減することが期待できる。
【００９４】
本発明は、判定部で成形品の合否の判定をして、不合格の成形品を除去する装置へ信号を発するように成されているから、良品へ不良品が混入することを防止できる。
【００９５】
本発明は、スクリュープランジャ型射出成形装置でもリバウンド量から不良品の成形をすることを可能にするものである。
【００９６】
本発明は、成形する材料を前もって射出成形装置でリバウンド量を計測して成形材料の設定値を求め、次にこの射出成形装置で同一条件の設定値で充填量を推定して成形するようにした制御方法であるので、不良を効果的に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す射出成形装置の断面図である。
【図２】図１の制御装置の制御作動のフロー構成図である。
【図３】図１に示す制御装置の構成図である。
【図４】射出ストロークの全工程に於ける位置変化状態図である。
【図５】本発明に係る射出成形装置で小形成形品を成形するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動する工程を示す断面図である。
【図６】本発明に係る射出成形装置で中形成形品を成形するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動する工程を示す断面図である。
【図７】本発明に係る射出成形装置で大形成形品を成形するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動する工程を示す断面図である。
【図８】図１の射出成形装置の成形キャビティ内圧力および射出ストローク変化状態図である。
【図９】粘性の異なる高、中、低粘度の成形材料を図４と同様にして実験した射出ノズル内圧力の増加率と射出スクリューのストロークとの関係図である。
【図１０】本発明に係る射出成形装置で小形成形品を成形するときの射出スクリューの工程を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る射出成形装置で中形成形品を成形するときの射出スクリューの工程を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る射出成形装置で大形成形品を成形するときの射出スクリューの工程を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る射出成形装置の成形キャビティ内圧力と射出ストロークとの変化状態図である。
【図１４】本発明に係る射出成形装置で粘性の異なる３種類の成形材料について射出スクリューのストロークとノズル内圧力の変化の状態図である。
【図１５】図１および図２に示した制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１の射出成形装置のノズル内圧力、成形キャビティ内圧力および射出スクリューのストロークの変化状態図である。
【図１７】図１の射出成形装置に於ける充填量とスクリューリバウンド量との実験例による関係図である。
【図１８】従来の射出成形機の断面図である。
【図１９】従来の射出成形機で粘度の異なる３種の成形材料について射出スクリューのストロークとノズル内圧力の変化の状態図である。
【図２０】従来の射出成形機の射出ノズル内圧力と射出ストロークとの変化状態図である。
【符号の説明】
１・・・スクリューシリンダ
２・・・射出スクリュー
３・・・射出用駆動装置
５・・・位置センサ
６・・・ノズル部圧力センサ
６’・・・成形型圧力センサ
７・・・サーボバルブ
８・・・成形型
８ａ・・・上型
８ｂ・・・下型
８ｃ・・・成形キャビティ
８ｄ・・・流入口
９・・・断熱盤
１０・・・プレート
１１・・・射出ノズル
１２・・・射出成形物導入開口
１３・・・加熱盤
１４・・・流路
１５・・・動力装置
１５ａ・・・可変容量ポンプ
２１〜２３・・・Ｉ／Ｆ（インターフェース）
２４・・・制御装置
２４０・・・ＣＰＵ
２４２・・・メモリ
２４４・・・Ａ／Ｄ変換器
２４６・・・Ｉ／Ｏ装置
２４８・・・Ｄ／Ａ変換器
２５・・・設定器
ａ・・・射出開口
ｂ・・・停止位置
Ｖ1・・・キャビティ容積
Ｖ・・・充填量
５０・・・スクリュー
５１・・・スクリューシリンダ
５２・・・先端室
５３・・・油圧シリンダ
５４・・・ピストン
５５・・・電磁比例流量弁
５６・・・電磁比例圧力弁
５７・・・圧力センサ
５８・・・圧力変換器
５９・・・油圧の比較器
６０・・・圧力設定器
６１・・・シーケンスコントローラ
６２・・・ポテンションメータ
６３・・・位置の比較器
６４・・・位置の設定器
６５・・・金型
６６・・・成形キャビティ
６７・・・ホッパ
６８・・・ポンプ
６９・・・室
Claims (9)
- 成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリンダ（１）、
前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、
前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）および前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、
前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）
を具備し、
前記制御装置は、
射出圧力工程から保圧工程へ切り替える時点又は射出圧力完了時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出する検出部（２６）と、
前もって射出成形の対象の成形材料を射出成形したとき求めた、前記射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された前記成形材料の充填量の膨張に起因して前記射出スクリュー（２）が後退する、射出スクリュー後退移動量を記憶した設定部（２５）と、
前記検出部（２６）で実際に検出した前記射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較する、比較判定部（２７）と
を有し、前記比較判定部（２７）で比較判定した結果に基づいて前記射出スクリューの充填量を制御することを特徴とする、
射出成形装置。 - 成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリンダ（１）、
前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、
前記射出スクリュー（２）に連結して前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）、
前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、
前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）
を具備し、
前記制御装置（２４）は、
射出圧力完了時点又は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出する検出部（２６）と、
前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と比較する基準となる、前もって射出成形材料について射出成形して求めた射出スクリュー後退移動量を設定値として記憶させている設定部（２５）と、
前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較する比較部（２７ａ）と、
前記比較部（２７ａ）で比較したデータをもとに充填量の適正を判定して成形品の合否の判定信号を発信する判定部（２７ｂ）
を有する
ことを特徴とする射出成形装置。 - 前記制御装置（２４）は、前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出充填量不足と判定したときは前記駆動部（３）を駆動制御させて前記成形型内に前記成形材料の再充填を行うように信号を発して制御するように成されていることを特徴とする、
請求項２に記載の射出成形装置。 - 前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出充填量の適否を判定して不良品の信号を選別機へ発するように成されていることを特徴とする、
請求項３に記載の射出成形装置。 - 前記射出成形装置（Ａ）がスクリュープランジャ型であることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の射出成形装置。 - 前記制御装置（２４）の前記検出部（２６）がプランジャーの後退移動量を検出するように成されていることを特徴とする、
請求項５に記載の射出成形装置。 - 成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）に射出するスクリューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スクリュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）、前記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）、前記射出スクリュー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）を具備する射出成形装置を用いて射出成形を行う、射出成形制御方法であって、
事前に、射出成形対象の成形材料について射出成形し、射出圧力完了時点又は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前もって計測し、その計測値を設定値として前記制御装置（２４）の設定部（２５）に入力し、
実際の射出成形において、射出工程から保圧工程に切り替える時、又は射出完了時に、射出圧力を低下させたときに前記成形キャビティ（８ｃ）内に圧縮された成形材料の充填量の膨張に起因して射出スクリュー（２）が後退する実際の射出スクリュー後退移動量（Ｂ）を前記位置検出センサ（５）の計測値から検出し、
前記制御装置（２４）の比較判定部（２７）で、前記検出部（２６）で検出した実際の射出スクリュー後退移動量と、前記設定部（２５）に設定された射出スクリュー後退移動量とを比較判定し、
前記比較判定部（２７）で判定した信号で前記駆動装置を制御するようにしたことを特徴とする
射出成形制御方法。 - 前記成形材料がゴム材であることを特徴とする、
請求項７に記載の射出成形制御方法。 - 前記射出スクリュー（２）の初動位置（ｂ）をすべての成形で同一にしたことを特徴とする、
請求項７又は請求項８に記載の射出成形制御方法。
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