JP3926782B2

JP3926782B2 - 射出成形機の制御方法

Info

Publication number: JP3926782B2
Application number: JP2003333947A
Authority: JP
Inventors: 博文村田
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP2005096303A

Description

本発明は、射出成形機の制御方法に関し、特に、レンズ等の光学系精密部品の成形に好適な射出成形機の制御方法に関する。

特許文献１には、射出油圧回路内に減圧弁を組み込み、保圧・計量工程時の圧力制御特性に優れた油圧駆動装置が開示されている。
特開平１０−８６２０４号公報（第１図）

従来の油圧駆動装置のように、油圧を駆動源としたものでは、油の圧縮性が低いため、駆動源の圧油の供給量を調整することによって、圧力制御を行っていた。また、圧縮性が低いため、圧油の供給を停止した際に油が少量漏れると、その少量の漏れだけで圧力を保持することができなくなり、保圧・計量工程時になだらかな減圧制御を行うことが困難であった。

一方、レンズ等の精密製品の成形では、保圧コントロールにより製品内での応力や樹脂密度を調整する必要がある。このような保圧コントロールにおいて、圧力の急変は製品の品質低下を招くので、避けなければならない。そこで、この保圧コントロールにおいてなだらかな減圧制御を行うことが望まれていた。

本発明は、上記の要望に鑑み、安定して圧力を保持でき、かつ射出工程終了後の圧抜工程においてなだらかな減圧制御を行うことが可能な射出成形機の制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１は、スクリュの回転により材料を加熱筒の前部に貯留する計量工程と、射出シリンダの後室に作動媒体を供給してスクリュを前進させることで計量後の材料を金型のキャビティへ射出する射出工程と、キャビティ内の材料の圧力を漸減させる圧抜き工程とをこの順に実施する射出成形機であって、作動媒体が、エアなどの高圧縮性媒体を使用し、圧抜き工程では後室からエアなどの高圧縮性媒体を、流量調整弁を介して排出することで圧抜きを行うことを特徴とする。

駆動源として圧縮性の高いエアや窒素等の不活性ガスなどの媒体を使用し、射出工程時においては、射出シリンダによって高圧縮性媒体が射出シリンダの後室に供給され、射出工程終了後の圧抜工程においては圧抜が行われるので、安定して圧力を保持でき、かつ圧抜により保圧コントロールにおける減圧制御を行うことが可能となる。

請求項２の射出成形機は、後室からエアなどの高圧縮性媒体を排出する流量調整弁は、少なくとも２つ備えられ、各流量調整弁の何れかを選択する切替弁を備え、この切替弁により経時的に切り替えることで、それぞれ異なる減圧速度で漸減させながら圧抜きを行うことを特徴とする。切替弁によって流量調整弁を切替えることにより減圧速度を変え、なだらかな減圧制御を行うことができる。

本発明によれば、圧縮性の高い媒体を用いたので、多少の漏れが生じても圧力を保持することができ、流量調節弁を使用することにより、任意の減圧コントロールを行うことができる。また、油圧など圧縮性の低い媒体による供給源と異なり、空気などの圧縮性の高い媒体によって射出シリンダ内に蓄えられたエネルギをコントロールすることによって、放物線を描くように減圧制御が可能であるため、駆動源からの駆動力を必要とせず、省エネルギの面で優れている。

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。
図１は本発明に係る射出成形機の正面図であり、射出成形機１０は、型締め機構の固定盤１１に立てた第１タイロッド１２・・・（・・・は複数を示す。以下同じ）と、これらの第１タイロッド１２・・・の上部に固定した上部固定盤１３と、図示せぬ昇降手段で空中に保持された第１昇降盤１４と、この第１昇降盤１４に取付けられた射出シリンダ１５および背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂ（射出機構）と、これらの背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂで吊った第２昇降盤１７と、第１昇降盤１４から下方へ延ばし且つ上部固定盤１３を貫通させた第２タイロッド１８・・・と、これらの第２タイロッド１８・・・の下部に固定した加熱筒保持板１９と、この加熱筒保持板１９に取付けた加熱筒２０と、この加熱筒２０に回転自在に且つ往復移動可能に収納したスクリュ２１と、このスクリュ２１の上端から延ばしたスプライン軸２２と、このスプライン軸２２を回転するために上部固定盤１３に取付けたスクリュ回転モータ２３と、このスクリュ回転モータ２３の動力をスプライン軸２２に伝達するベルト２４及びボールナット２５と、からなる。

射出シリンダ１５のピストンは上下に移動するが、下へ移動した際に、第２昇降盤１７に当り、第２昇降盤１７を下げることで、スクリュ２１を下降させる。これにより射出作用をなす。背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂは、第２昇降盤１７を吊っており、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂのピストンの上下移動が、直接第２昇降盤１７の上下移動となり、スクリュ２１を上下させる。

図２は、射出成形機の制御系を簡略化して示した図である。エアー供給源３１から供給されたエアーは、レギュレータ３２で所定の回路圧に制御される。エアーは射出圧を制御する射出圧制御弁３３側と背圧を制御する背圧制御弁３４側へ流れる。射出圧制御弁３３側へ流れたエアーは、射出切替弁３５でその流れを切替える。符号３７ａ，３７ｂは逆止弁であり、符号３８ａは射出スピードコントロール弁である。符号３８ｂは射出ラム後退速度のスピードコントロール弁である。射出圧制御弁３３によって制御されたエアーは射出スピードコントロール弁３８ａ、スピードコントロール弁３８ｂによって調節され、射出シリンダ１５の後室または前室へ供給される。

背圧制御弁３４側へ流れたエアーは、背圧切替弁３６でその流れを変える。エアーは、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂの後室または前室へ供給される。背圧切替弁３６が位置Ａに切り替わり、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂの後室へエアーが供給されることで、背圧による制御が行われる。背圧切替弁３６が位置Ｂに切り替わり、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂの前室へエアーが供給されることで、サックバックが行われる。射出工程時には背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂをフリーの状態にしておくため、バイパス切替弁３９によって大気開放される。符号４０はサイレンサである。

射出シリンダ１５の後室に対して圧抜手段が設けられる。圧抜手段は圧抜切替弁５１と圧抜スピードコントロール弁５２，５３から成り、圧抜切替弁５１の切替えに応じて、圧抜スピードコントロール弁５２または圧抜スピードコントロール弁５３が使用される。圧抜スピードコントロール弁５２，５３はそれぞれ異なる減圧速度で減圧を行うものである。

次に、図２（射出成形機の制御系を簡略化して示した図）を参照しつつ、図３（各構成の切替テーブルおよび射出圧、背圧、加熱筒内樹脂圧のタイムチャート）に従って、本発明に係る射出成形機の動作を説明する。先ず、全体の工程について説明し、次に各構成の切替について詳細に説明する。

射出工程は金型のキャビティへ樹脂を射出する工程であり、樹脂を金型のキャビティへ充填する射出一次工程と、圧力を保って金型のゲートをシールさせる射出二次工程からなる。特に、射出二次工程を保圧工程と呼ぶ。射出工程が終了すると、圧抜手段（圧抜切替弁５１と圧抜スピードコントロール弁５２，５３）によって圧抜工程が行われる。圧抜工程には２段階あり、圧抜切替弁５１による切替えによって圧抜スピードコントロール弁５２または圧抜スピードコントロール弁５３に切替えることで切替わる。これによりなめらかな曲線に沿って減圧することができる。

２段階目の圧抜工程において、徐々に射出圧による制御から背圧による制御へ切り替える。すなわち、射出シリンダ１５による射出圧がなくなる前に、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂを駆動する。これにより、計量工程へ移行する際に生じる無制御状態をなくすこともできる。次に図２のスクリュ２１が回転駆動し、回りながら加熱筒２０によって材料を可塑化し、先端に材料を貯留・計量する。

次に各構成の切替について詳細に説明する。図３中の表で射出一次工程では、射出圧制御弁３３がＯＮ（射出圧）となり、エアーが射出切替弁３５へ流れる。圧抜切替弁５１はＯＦＦとなっており、射出切替弁３５は位置Ａとなり、エアーは射出シリンダ１５の後室へ供給され、射出シリンダ１５のピストンが下方へ駆動する。このとき、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂはフリーの状態であるので、背圧切替弁３６はニュートラルであり、バイパス切替弁３９をＯＮ（大気開放位置）とし、大気開放する。

表中の保圧工程である射出二次工程では、射出一次工程と同様に射出圧制御弁３３はＯＮ（射出圧）であり、射出切替弁３５は位置Ａであるが、射出圧制御弁３３の電圧を変えることにより、射出一次圧と射出二次圧は異なる射出圧となる。図３の射出圧のタイムチャートが射出一次圧と射出二次圧が異なる射出圧となっていることを示している。また、加熱筒内樹脂圧は射出圧に応じて変化する。

射出工程後、圧抜工程に移行する際に、射出圧制御弁３３および射出切替弁３５がＯＦＦとなる。圧抜切替弁５１は位置Ａとなり、圧抜スピードコントロール弁５２により射出シリンダ１５の後室から圧が抜かれる（圧抜１）。次に図示せぬ制御装置からの信号に応じて圧抜切替弁５１が駆動し、位置Ｂとする（圧抜２）。圧抜切替弁５１が位置Ｂとなる際にタイマが駆動する。背圧制御に先立って背圧切替弁３６が位置Ａに切り替わる。タイマ作動時またはある一定時間が経った時に背圧制御弁３４が駆動し始める。図３の背圧のタイムチャートでは、タイマ作動時をＴ０で示し、背圧制御弁３４の駆動時をＴ１で示す。背圧制御弁３４は段階的に駆動し、スクリュ回転開始時Ｔｓｗにあるべき背圧になるように設定されている。このとき、バイパス切替弁３９はＯＦＦとなっている。

上記の圧抜切替弁５１が位置Ａから位置Ｂへ切り替わるタイミングは材料に応じて異なり、圧抜スピードコントロール弁５２，５３の圧抜きスピードも材料に応じて異なる。上記制御は、加熱筒２０によって材料の温度を上げると体積が増え、ある温度から一定となる性質に応じて行う。すなわち、材料の特性として材料の温度が下がると、体積が曲線を描くように減る特性があるので、この特性曲線に沿って圧抜きをすると、出来上がった製品の樹脂密度を一定にすることができる。また、冷却しているときも、減衰した圧力で逆流しないように弱い圧力で充填する必要があるため、圧抜きなしで急激に圧を抜くと、製品の樹脂密度を一定にすることができない。従って、出来上がった製品の樹脂密度を一定にするため、ＰＶＴ曲線等に沿って圧を抜くことが望まれる。

上記実施形態では切替弁およびスピードコントロール弁で減圧コントロールを行うように構成したが、これに限られず、圧力弁（リリーフバルブ、減圧弁、シーケンス弁）を併用し、より複雑なコントロールを行うことができるように構成することも可能である。これにより、キャビティ内の圧力、シリンダ内の圧力、射出シリンダの圧力の圧力バランスをシリンダ残圧として捉え、圧抜きコントロールすることができる。

射出ラムの切り離しは、背圧制御弁３４がＯＮとなり、背圧切替弁３６が位置Ａに切り替わる。これにより、射出ラムは加熱筒２０の先端に貯留した材料を設定圧力に保持し、その後射出ラムが後退する。

計量工程では、スクリュ回転開始時Ｔｓｗにスクリュが回転し始め、同時に、射出圧制御弁３３および射出切替弁３５がＯＦＦ（ニュートラル）となり、背圧制御弁３４と背圧切替弁３６による制御により計量が行われる。

圧抜工程において、ＰＶＴ曲線に沿うような曲線を有するように制御することが可能であり、各種成形品の材料毎に最適な制御を行うことができ、製品不良が改善され、生産効率が向上する。

本発明は、射出成形機に利用される。

本発明に係る射出成形機の正面図射出成形機の制御系を簡略化して示した図各構成の切替テーブルおよび射出圧、背圧、加熱筒内樹脂圧のタイムチャート

符号の説明

１０…射出成形機、１５…射出シリンダ、１６Ａ，１６Ｂ…背圧制御シリンダ、２０…加熱筒、２１…スクリュ、３３…射出圧制御弁、３４…背圧制御弁、３５…射出切替弁、３６…背圧切替弁、３８ａ…射出スピードコントロール弁、３９…バイパス切替弁、５１…圧抜切替弁、５２，５３…圧抜スピードコントロール弁。

Claims

スクリュの回転により材料を加熱筒の前部に貯留する計量工程と、射出シリンダの後室に作動媒体を供給してスクリュを前進させることで計量後の材料を金型のキャビティへ射出する射出工程と、キャビティ内の材料の圧力を漸減させる圧抜き工程とをこの順に実施する射出成形機であって、
前記作動媒体は、エアなどの高圧縮性媒体を使用し、前記圧抜き工程では、前記後室からエアなどの高圧縮性媒体を、流量調整弁を介して排出することで圧抜きを行うことを特徴とする射出成形機の制御方法。
前記後室からエアなどの高圧縮性媒体を排出する前記流量調整弁は、少なくとも２つ備えられ、各流量調整弁の何れかを選択する切替弁を備え、この切替弁により経時的に切り替えることで、それぞれ異なる減圧速度で漸減させながら圧抜きを行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。