JP4802206B2 - 多数回射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、微細な成形品の成形サイクルを短縮するスクリュウプリプラ射出装置の多数回射出成形方法に関する。

近時、電子機器等のコンパクト化、代表的にはコネクタ等の微細化によって、射出容積の小さい成形品の射出成形が増大している。このような射出成形では、成形品の充填量が例えば、０．２ｃｃ程度となる上にその生産量が膨大であることから、樹脂材料の歩留り向上と成形サイクルの短縮化が要求される。

前者の歩留り向上については、スプールやランナ等が発生しないホットランナ金型が採用されて、その低下が充分に抑えられている。一方、後者の成形サイクルの短縮については、成形品の射出から取り出しまでが短時間に完了するのに比べて可塑化計量と逆止にそれなりの時間が掛かることから、特に可塑化計量と逆止の動作の高速化は充分ではなかった。それらの動作時間の大部分が射出容積に関係ない動作時間であるからである。

ところで、射出工程の開始時に溶融樹脂の充填量を正確にするために逆流の防止（以下、逆止と称される。）が行われるが、特にインラインスクリュウ射出成形機では、射出量が僅かである場合に公知のチェックリングが確実に機能しないおそれがある。スクリュウの先端付近に単に移動可能に取り付けられたチェックリングは、可塑化あるいはサックバックの際に前進し射出の際に後退するが、ある程度移動しないとその開閉状態を切り換えられずに逆止のタイミングがばらつくからである。特に、１回の充填量を決める１ショットの射出ストロークが極端に小さい場合には、逆止そのものが困難になる。

これに対して、スクリュウプリプラ射出成形機では、逆止が射出装置と別の予備可塑化装置のスクリュウによって行われるので、少なくとも逆止に関する不確実さは確実に解消される。

そこで、本願の出願人は、このような極微細な成形品の射出成形にはスクリュウプリプラ射出成形機が最も望ましいと判断してこの種の射出装置に特化しているが、スクリュウプリプラ射出成形機であっても、可塑化計量及び逆止の時間の短縮については依然として解決されていなかった。特に成形品が微細である場合には、その冷却時間がその微細さに合わせてほとんど短時間で完了するにもかかわらず、可塑化計量動作及び射出直前の逆止動作は、その微細さに関係のないスクリュウの起動、停止及び移動の切り換えのためにそれなりの時間を要したからである。したがって、この問題は、可塑化計量工程及び逆止工程を１ショット毎に行わない多数回射出成形方法によらない限り、解決される可能性がないものであった。

しかしながら、そのような多数回射出成形方法であっても、初回の射出が行われるときと最終回の射出が行われるときとで、プランジャの前方に存在する溶融樹脂の量が異なる。そのため、その前方の溶融樹脂が多い場合には、プランジャの前進開始直後の僅かな距離の前進動作がその溶融樹脂を圧縮する動作になって、初回の射出射出ストロークが最終回のそれよりより多くの無効ストロークを含むことになる。したがって、多数回射出成形方法では、微細な成形品の成形サイクルの高速化に加えてより精密な成形を可能にすることも要求される。

そこで、本発明は、上記の従来の問題に鑑みてなされたものであり、スクリュウプリプラ射出装置において微細な成形品を射出成形する場合に、可塑化計量工程及び射出直前の逆止工程を可能な限り省略することによって成形サイクルの高速化を実現する多数回射出成形方法であって、その各回の射出充填量の設定に、前記プランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始時の圧縮による収縮容積を反映させて、より精密な成形を可能にする多数回射出成形方法を提案することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の射出成形方法は、樹脂材料を可塑化して供給する予備可塑化装置と、可塑化された溶融樹脂を射出シリンダのシリンダ孔の中であってそのシリンダ孔に内挿されるプランジャを後退させるようにそのプランジャの前方に計量しながら貯留したあと、その溶融樹脂をそのプランジャの前進によって射出するプランジャ射出装置と、それらを連通する連通路を開閉する逆止機能を備えたスクリュウプリプラ射出装置の射出成形方法であって、多数回（Ｎ回）の射出に必要な全充填量を１回で可塑化計量する可塑化計量ステップと、その全充填量を１回の射出に必要な充填量に分けて１回ずつ順次射出を行う射出ステップとを含み、前記射出ステップが、前記プランジャの前進する先の前方から後方に向かう順に、クッション量を決める最終回の充填完了位置と、各回の射出の充填完了位置と、そして初回の計量完了位置とによって設定される多数回射出成形方法において、前記プランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始時の圧縮による収縮容積が最終回に比べて初回が大きいと共に初回から最終回までの順番で順次減少することを考慮して、初回（１回目）から最終回（Ｎ回目）までの任意のｎ回目（ｎ＝１からＮまで）に設定されるべき充填量を、すべての回で同じ量である１回の射出に必要な充填量に、そのｎ回目で生じる収縮容積分に相当する増加分を加えて補正した量とすることで、初回の充填量が最終回の充填量より大きく設定されると共に、初回から最終回までの充填量が順次減少するように設定されることを特徴とするものである。

また、上記本発明の前記射出ステップの１回の射出における充填量は、前記プランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始時の圧縮による収縮容積を算出する数式によって算出されるものであって、任意のｎ回目の射出ストロークＳｎが、設定入力された、金型中のホットランナまたは加熱機能を有するスプールブッシュの中に存在する溶融樹脂の容積とクッション量との合計容積Ｖｃと、１回の射出に必要な充填量Ｖと、多数回射出の射出回数Ｎと、そのプランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始前の体積とその溶融樹脂が射出開始時の圧縮によって収縮したあとの体積との差分である収縮分の体積を、そのプランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始前の体積で除した値を示す体積圧縮率αと、前記射出シリンダのシリンダ孔の断面積であって、そのシリンダ孔の軸心に垂直な方向の断面積Ａとから、
下記の数式１、数式２、及び数式３
［数１］
Ｓｎ＝ａ−ｂｎ ・・・（１）
［数２］
ａ＝｛αＶｃ＋（１＋α＋αＮ）Ｖ｝／Ａ ・・・（２）
［数３］
ｂ＝αＶ／Ａ ・・・（３）
によって算出されると良い。

本発明の請求項１記載の多数回射出成形方法によれば、多数回の射出に必要な溶融樹脂を１回で可塑化計量して、可塑化計量工程及び逆止工程の大部分を省くことはもちろん、設定入力がクッション量と各射出ストロークの増分量として入力される際に、各ショットでの充填量が溶融樹脂の射出開始時の圧縮による収縮容積によって調整されるので、充填量がより正確になる。そして、請求項２記載の多数回射出成形方法によれば、１ショットの充填量が具体的に１次関数として数式化されるので、各回の射出ストロークが自動的に演算されて各ショットでの充填量がより正確になる。

本発明の微細成形品の多数回射出成形方法は、図１に示される、従来公知のスクリュウプリプラ射出装置において実施される。スクリュウプリプラ射出装置１は、図１の側面断面図に示されるように、プランジャ射出装置２と、その上方に配置される予備可塑化装置３と、それらを連結する連通部材４を含む。プランジャ射出装置２は、プランジャ射出シリンダ２３（以下において、単に射出シリンダと称される。）と、油圧シリンダ等の射出駆動装置２２によって駆動されるプランジャ２１とを含み、プランジャ２１が射出シリンダ２３のシリンダ孔２３ａの中で前後に駆動制御されることによって溶融樹脂を射出する。予備可塑化装置３は、予備可塑化シリンダ３３（以下、プリプラシリンダと称される。）と、図示省略されたスクリュウ駆動装置によって駆動されるスクリュウ３１とを含み、スクリュウ３１がプリプラシリンダ３３のシリンダ孔３３ａの中で回転あるいは僅かに前後に移動するように制御される。

２つのシリンダ孔２３ａと３３ａの先端（図で左方）は、連通部材４の連通路４ａを介して連通する。プリプラシリンダ３３の基部は、固定部材４１を介して射出駆動装置２２の上方に固定される。そして、固定部材４１の上方にペレット状の樹脂材料が投入されるホッパ３４が取り付けられ、ホッパの内部がプリプラシリンダ３３のシリンダ孔３３ａに樹脂投入孔３３ｂによって連通している。２４は、図示省略された公知の金型に当接されるノズルである。プリプラシリンダ３３と連結部材４及び射出シリンダ２３には、ヒータ４２、４３及び４４が取り付けられている。

このような射出装置において、スクリュウ３１は、ホッパ３４から供給された樹脂材料をスクリュウ３１の回転によって前方に送る。このとき、樹脂材料は、ヒータ４２から加熱されると共にスクリュウ３１によって混練されて圧縮される結果、剪断発熱して溶融する。また、スクリュウ３１は、僅かな距離だけ前後に移動してプリプラシリンダ３３の前壁に対して離接することによって連通路４ａを開閉して、逆止あるいは逆止の解除をする。この開閉は、プランジャ射出装置２の動作と無関係に開閉できる自由度を有すると共に可塑化計量後に閉じて漏れのない確実な逆止を実現する。

特に成形品が微細である場合には、後に説明されるような多数回射出成形方法が行われる。もちろん、通常の成形品の成形では、１ショット毎に可塑化計量が行われる従来通りの成形方法が実施される。これらの成形方法は、図示省略された制御装置の表示装置の射出条件設定画面上に選択可能なメニューとして用意される。

ここで、通常の射出成形方法が、多数回射出成形方法の背景技術として説明される。図６に示されるように、射出成形の開始にあたり、最初に従来公知の充填完了位置Ｐｃと計量完了位置Ｐｍとが射出条件設定画面上で設定される。この設定によって、プランジャ２１の前進する先の前方から後方に、充填完了位置Ｐｃと計量完了位置Ｐｍとが順に並ぶように設定される。プランジャの前進限の位置は０とされる。充填完了位置Ｐｃは、溶融樹脂の充填を完了するプランジャ２１の位置である。そして、この位置でプランジャ２１が充填を完了したときに、ある程度のクッション量Ｃが残るように設定される。クッション量Ｃは、射出の完了後の保圧工程でプランジャ２１の前に残留させる融解樹脂の量（容積、距離何れの意味にも使用される。）であり、成形品の冷却に伴う収縮を補う高圧の溶融樹脂を射出シリンダ２３の中に残すための量である。計量完了位置Ｐｍは、充填完了位置Ｐｃを基準に設定される位置であり、金型のキャビティに充填されるべき１ショット分の溶融樹脂の容積を設定する。したがって、これらの位置の間隔はプランジャ２１の１ショットの射出ストロークＳとなる。これらは、射出条件を設定する射出設定項目の主要なものの一部である。

このような設定の後に、まず試し打ちが行われる。試し打ちは、公知の射出成形機の立ち上がりのための準備過程で行われるものであるが、樹脂材料を可塑化して射出することを繰り返して、金型を含む射出装置の状態を安定した状態にすると共に成形条件を最終的に調整するものである。

試し打ちによって成形状態が安定すると、製品成形のための射出工程が開始される。この工程の通常のフローは、図７に示される。まず、製品成形のための溶融樹脂が可塑化され計量される（ＳＴ１０１）。このとき、前回の射出で充填された溶融樹脂が冷却中の金型の中に存在するので、ノズル２４の先端はその樹脂で閉じられている。そして、スクリュウ３１は後退した位置で回転する。それで、ホッパ３４から供給された樹脂は、プリプラシリンダ３３の中で前方に移動する間に可塑化され、開いた連通路４ａから射出シリンダ２３の中に送られて、プランジャ２１を後退させながらその前方に溶融状態で貯留される。やがて、プランジャ２１が計量完了位置Ｐｍまで後退すると、１ショット分の計量が完了する。計量が完了するとスクリュウ３１が前進し連通路４ａが閉じられて逆止される（ＳＴ１０２）。

前回の成形品の冷却が完了すると、金型が開かれると共にプランジャ２１が僅かに後退して従来公知のサックバックが行われる（ＳＴ１０３）。そして、前回の成形品が突き出される（ＳＴ１０４）。サックバックは、ノズル２４の先端の閉鎖が解かれた後にノズル孔から溶融樹脂が流れ出ないようにするものである。つぎに、金型が再び閉じた後（ＳＴ１０５）、プランジャ２１は計量完了位置Ｐｍを前進の基準位置として高速に前進して、溶融樹脂を金型に充填する（ＳＴ１０６）。このとき、プランジャ２１は充填完了位置Ｐｃまで高速に前進するように制御されて１ショット分に相当する溶融樹脂を射出する。この射出制御は、あらかじめプランジャ２１の前進途中の数カ所でプランジャ２１の速度が設定されて、速度が多段に制御されるものである。したがって、射出の際に急速に上昇する射出シリンダ２３の中の射出圧力は、速度制御の結果として得られる圧力となる。この圧力の波形は、検出されて制御装置にフィードバックされ、表示画面上に描画されて成形状態すなわち成形品の良否の判断に使用される。特に、プランジャ２１が充填を完了する瞬間の射出圧力は、速度圧力切換圧力（ＶＰ切換圧力）と称される重要な判断材料として利用される。

成形品の冷却は、充填と共に始まる。そして、充填の完了直後から従来公知の保圧制御が開始される（ＳＴ１０７）。保圧制御は、冷却中に成形品に高圧を掛けることによって、適切な形状、品質の成形品を成形する、従来公知の制御であるが、収縮する成形品に対してクッション量としてプランジャ前に残した高圧の融解樹脂を補充するものである。冷却が完了すると逆止が解除されて（ＳＴ１０８）、既述された可塑化計量が再開される（１０１）。以上の工程は、予定した成形回数に達するまで繰り返される。

このような通常の射出成形方法に対して、本発明の多数回射出成形方法の基本形は、複数回分の射出容積に相当する溶融樹脂を１回で可塑化計量し、その複数回分を１回毎の射出に振り分けて射出を多数回繰り返す成形方法である。より具体的な成形方法の実施形態は、射出動作と射出設定項目との対応状態を示す図２と、その成形のフローを示す図５と共に説明される。また、この成形方法のために充填量等の設定を行う設定表示画面は、図３、図４に図示される。

成形に先立ち、オペレータは、１ショット分に必要な充填量と何ショット分の樹脂をまとめて可塑化計量するかのショット回数を決定する。ここで、１ショットの樹脂の充填量は、既述されたようにプランジャ２１の計量完了位置から充填完了位置まで前進する射出ストロークで代表される。また、従来通りに最終ショット直後のクッション量を決定する。つぎに、そのクッション量と、各ショットの充填完了位置又は射出ストロークとをプランジャ２１の動作に対応させて制御装置に設定入力する。この設定によって射出が連続的に行われるところから、先に行われた射出の充填完了位置がつぎの射出の計量完了位置とみなされる。したがって、射出ストロークも連続的に繋がる形態で設定される。

クッション量や各ショットの充填量は、より具体的には、図２に示されるようなプランジャ２１の前進限の位置を０とした座標系に対応して、座標位置によってあるいは増分値によって制御装置に設定される。そして、それらの入力値及びその結果は、図３あるいは図４の多数回射出の射出条件設定画面（以下、多数回射出設定画面と称される。）上で表示される。前者の多数回射出設定画面５１は座標位置で表示される画面であり、後者の設定画面５２は増分値で表示される画面である。これらの画面５１、５２は、既述された射出設定項目を設定する従来公知の射出条件設定画面上に組み込まれるもので、選択表示可能なメニューとして表示装置にあらかじめ用意される。多数回射出設定画面５１、５２には、図示された射出設定項目の設定表示欄を備える。これらは、つぎにより詳細に説明されるが、特に、ショット回数の欄については、それらが入力される必要性はない。射出回数の欄に全ショット回数が入力されたとき、あるいは各ショットの射出ストローク等が全て入力し終わったときに、自動的に表示されるようにした方が良いからである。いずれにしても、多数回射出設定画面は、射出設定項目が一覧できるものであれば良い。

概略、このような多数回射出設定画面において、各ショットの充填量がおおまかに等しく入力される基本的な場合が先に説明される。後に説明されるように、成形品によってはこのような設定でも充分である場合があるからである。より厳密に設定される場合については後に説明される。

座標位置が入力される場合には、図３の多数回射出設定画面５１上で、前進限に近い位置で終了する最終回のショットの充填完了位置（最終充填完了位置）Ｐｃｅが適正なクッション量Ｃを残すように入力された後、それより前の回の複数回のショットの充填完了位置・、・、Ｐｃｎ、Ｐｃｎ−１、・、・、Ｐｃ２の位置がそれぞれ座標位置で入力され、最後に初回の充填完了位置Ｐｃ１と計量完了位置Ｐｍ１が入力される。ここで、Ｐｃｎは任意の回数ｎでの充填完了位置である。そして、ショット回数Ｎが参考的に入力される。この設定状態は、プランジャの動作との対応図として図２の最下位の線図のように表される。このような設定によって、初回の計量完了位置Ｐｍ１がＮ回のショットに必要な溶融樹脂をまとめて計量する位置であること、及び任意のｎ回目の射出が充填完了位置Ｐｃｎ−１から充填完了位置Ｐｃｎの間で行われることが制御装置に認識される。この場合は、各充填完了位置が簡易に等間隔で入力される場合であるが、後に説明されるように調整されて入力されても良い。

一方、増分値が入力される場合は、図４の多数回射出設定画面５２上で、クッション量Ｃと各射出ストロークＳとが増分値として入力され、ショット回数Ｎが入力される。この入力によって、前進限に近い方から後方に向けて、各回のプランジャ２１の射出ストロークＳが、最終回のＳｅ方から順に、Ｓｅ、・、・、Ｓｎ、Ｓｎ−１、・、・、Ｓ２、Ｓ１と表示される。そして、これらの増分値は制御装置で計量完了位置や充填完了位置に換算されて記憶される。特に初回の計量完了位置はＰｍ１として表示される。この設定状態は、プランジャ２１の動作との対応図として図２の下から２番目の線図のように表される。したがって、初回の射出ストロークＳ１として表示された初回のショットの計量完了位置Ｐｍ１は、Ｎ回のショットをまとめて計量する計量完了位置となる。また、任意のｎ回目の射出は、同様に充填完了位置Ｐｃｎ−１から充填完了位置Ｐｃｎの間で行われる。

このような設定の下に、従来と同様に試し打ちが行われるが、試し打ちにおいても上記のＮ回分の溶融樹脂が１回で計量される。ただし、そのＮ回分は１回で射出される。こうして成形状態が安定すると、図５に示されるような多数回射出の成形方法が開始される。このとき、既述されたとおりにノズルの先端が閉じられている。そして、この状態で、スクリュウ３１はその後退位置にあって回転する。それで、ホッパ３４から供給された樹脂は可塑化され、開いた連通路４ａから射出シリンダ２３の前方に送られて、プランジャ２１の前方に貯留されると共にプランジャ２１を後退させる。プランジャ２１が上記の初回のショットの計量完了位置Ｐｍ１まで後退すると、ショット回数Ｎ分の溶融樹脂の計量が完了する（ＳＴ１）。そして、制御装置は、ショット回数ｎを計数するカウンタを０にリセットする（ＳＴ２）。その後、スクリュウ３１が前進して逆止が行われる（ＳＴ３）。

つぎに、同様に金型が開くと共にサックバックが行われ、前回の成形品が取り出される。サックバックは溶融樹脂の圧力を僅かに負圧にする程度に軽く行われてプランジャ２１は充填完了位置より僅かに後退する（ＳＴ４）、（ＳＴ５）。このとき、スクリュウ３１は前進位置に保持されて逆止を継続している。つぎに金型が再び閉じると（ＳＴ６）、プランジャ２１はその位置から計量完了位置Ｐｍ１を出発基準位置として速度制御され、最初の充填完了位置Ｐｃ１まで高速に前進して１ショット分に相当する溶融樹脂を充填する（ＳＴ７）。

このとき、充填完了時点でのＶＰ切換圧力が検出される。ＶＰ切換圧力は、従来と同様に制御装置にフィードバックされて成形状態を監視するための重要な情報となる。ただし、この充填制御において速度が多段に制御される必要性は少ない。余りに成形品が微細であるからである。

つぎに、制御装置は、射出の完了を確認してカウンタのショット回数ｎに１を加算する（ＳＴ８）。そして、ショット回数ｎが、多数回射出の回数Ｎに達したかどうかを判定する（ＳＴ９）。ｎ＜ＮであればＳＴ４以下が行われ次回の射出が再開される。次回の射出では、初回の充填完了位置ＰＣ１を基準に２回目の射出制御が行われ、プランジャ２１が充填完了位置ＰＣ２まで前進する。このような射出が繰り返されてショット回数ｎがＮに達すると（ＳＴ９）、逆止状態を解除して（ＳＴ１０）既述されたような可塑化計量を再開する（ＳＴ１以下）。

特に成形品が微細である場合には、成形品の充填後直ぐにその冷却が完了するので、保圧制御は行われなくても良い。この場合、充填後直ちに金型が開かれると共にサックバックされて成形品が突き出される（ＳＴ４）、（ＳＴ５）。そして、金型が再び閉じて（ＳＴ６）直ちにつぎの射出工程が行われる（ＳＴ７）。２回目以降の射出では、金型の開閉、成形品の取り出し、軽いサックバック及び射出工程だけが行われる。

こうして、上記の基本的な多数回射出成形方法では、２回目以降最終回までの可塑化計量工程と逆止工程が省略され、連通路４ａの開閉及び可塑化計量のためのスクリュウ３１の移動と回転及びそれらの制御の切換時間が省略される。その結果、射出サイクルの大幅な高速化が実現される。このような成形方法は、逆流の防止が確実に行えるスクリュウプリプラ射出成形機においてこそ可能なものである。

ところで、以上説明した多数回射出成形方法においては、初回の射出が行われるときと最終回の射出が行われるときとで、プランジャ２１の前方に存在する溶融樹脂の量が異なる。そして、その前方の溶融樹脂が多い場合には、プランジャ２１の前進開始直後の僅かな距離の前進動作がその溶融樹脂を圧縮する動作になって実際の充填動作は遅れて開始される。このことは、プランジャ２１の無効な射出ストローク、すなわち無効ストロークが存在することを意味する。そして、初回の射出ストロークが最終回のそれよりより多くの無効ストロークを含むことになる。したがって、この無効ストロークは、初回と最終回のストロークに傾斜的に配分されて各ショットに追加されるべきである。このことは特に微細な成形を多数回で射出する際に充分考慮される必要がある。

そこで、本発明の多数回射出成形方法においては、つぎに説明されるような特徴ある設定あるいは制御が追加される。その特徴は、充填完了位置等の射出設定項目のより改良された設定方法であり、その設定をより厳密にするものである。

その特徴は、充填完了位置を等間隔に設定するのではなく、既述された圧縮を考慮して各々の射出ストロークに無効ストロークを加算して設定することである。この場合、各々の射出ストロークは、ほとんど等間隔ではあるが僅かに異なる長さになるように調整されて入力される。そして、初回の射出ストロークと最終回の射出ストロークとの間に存在する差は、無効ストロークとして射出回数で等分されて、初回の射出ストロークと最終回の射出ストロークとの間で傾斜的に（１次関数的に）配分されて加算される。その結果、射出ストロークは射出回数が増えるに連れて徐々に短くなるように設定される。こうして、各回の射出ストロークに含まれる無効ストロークを補正して、各回での充填量をより正確に一定にすることができる。なお、上記の初回と最終回の射出ストロークは、簡易には、試し打ちのときに試行錯誤的に調整されることによって決定されても良い。

より詳細には、計量完了位置等の設定入力の厳密化は、既述した無効ストロークを数式によって自動的に演算して、それを各回数の射出ストロークに割り振って設定するものである。数式は、無効ストロークが既述されたプランジャの前方に存在する溶融樹脂の圧縮現象に起因するものとして立てられる。

この数式は、以下説明されるように、各回の充填量が一定であることを前提にして立てられて、結論的に各回の充填量が無効ストローク分の増加分を含んで算出されるように単純化されている。本来、その増加分は、厳密には最終回の充填量から順番に組み込まれて逐次的に計算されるべきである。ところが、その僅かな増加分によるつぎのショットでの更なる増加分はその前の増加分の高次に掛け算した値となってこれを無視し得る。そこで、この数式は、無効ストロークの補正を実用的に行う式となる。

以下、その数式の説明がなされる。公知の金型中のホットランナまたは加熱機能を有するスプールブッシュの溶融樹脂が充満する容積と射出ノズル２４に充満する容積及び射出シリンダ２３中のクッション量Ｃとの合計容積をＶｃ、１回の射出に必要な充填量をＶ、まとめて可塑化計量する回数をＮ、樹脂材料の体積圧縮率をα、そして射出シリンダのシリンダ孔の断面積をＡ、とすると、任意の回数ｎの射出開始時にプランジャ２１の前方に存在する溶融樹脂の容積Ｖｎは、
Ｖｎ＝Ｖｃ＋（Ｎ−ｎ＋１）Ｖ
で表せる。
この樹脂容積が、射出の際に圧縮されることによって収縮する容積ΔＶｎは、
ΔＶｎ＝αＶｎ＝α｛Ｖｃ＋（Ｎ−ｎ＋１）Ｖ｝
として得られる。
このΔＶｎをプランジャのストロークに換算した距離ΔＳｎが既述した無効ストロークに相当し、
ΔＳｎ＝αＶｎ／Ａ＝α｛Ｖｃ＋（Ｎ−ｎ＋１）Ｖ｝／Ａ
となる。したがって、任意のｎ回目での設定されるべき射出ストロークＳｎは、ＳにΔＳｎを加算して補正した式、
Ｓｎ＝Ｓ＋ΔＳｎ
で与えられる。ここで、
Ｓ＝Ｖ／Ａ
である。
以上より、上記の式は、演算すると結局ｎの１次関数としてつぎの数式１
［数１］
Ｓｎ＝ａ−ｂｎ ・・・（１）
となる。
ここで、ａとｂは、つぎの数式２と数式３
［数２］
ａ＝｛αＶｃ＋（１＋α＋αＮ）Ｖ｝／Ａ ・・・（２）
［数３］
ｂ＝αＶ／Ａ ・・・（３）
である。

このような式によって、任意のｎ回目の射出ストロークＳｎは、上記のα、Ｖｃ、Ｖ及びＮを制御装置に入力することによって演算されて設定される。Ａは射出装置固有の値であるからあらかじめ制御装置に入力されている。こうして、多数個の射出ストロークの設定入力がより簡単にして適切なものとなる。この設定は、増分量として設定する場合で説明されたが、位置として設定する場合でも充分採用可能なものである。位置データから増分量が制御装置で換算されるからである。

なお、上記の数式で、定数ａは初回での射出ストロークを表し、定数ｂは初回での射出ストロークが減少して最終回での射出ストロークに至る、１次関数の傾きを表す。それで、既述された、初回と最終回の射出ストロークの差をその間の射出ストロークに傾斜配分する入力方法は、上記の式に照らして矛盾のない方式であると言える。この方式は、上記のＶｃやαを求めることが煩雑な場合に便利である。

こうして、本発明の成形方法は、多数回射出成形方法に上記のような収縮容積を補正する特徴を更に追加することによって、微細な成形品の成形サイクルの高速化に加えてより精密な成形を可能にすると共に、その成形条件の設定も楽にする。

本発明の多数回射出成形方法が実施されるスクリュウプリプラ射出装置の全体を示す側面断面図 本発明の多数回射出成形方法が適用される場合のプランジャの射出動作と、その動作を設定する射出設定項目との対応を示すプランジャ射出装置の側面断面図 本発明の多数回射出成形方法のための多数回射出の設定画面であって位置で設定される設定画面 本発明の多数回射出成形方法のための多数回射出の設定画面であって増分量で設定される設定画面 本発明の多数回射出成形方法のフローチャート図 従来の射出成形方法が適用される場合のプランジャの射出動作と、その動作を設定する射出設定項目との対応を示すプランジャ射出装置の側面断面図 従来の射出成形方法のフローチャート図

符号の説明

１ スクリュウプリプラ射出装置
２ プランジャ射出装置
３ 予備可塑化装置
４ａ 連通路
２１ プランジャ
Ｃ クッション量
Ｐｃｅ 最終回の充填完了位置
Ｐｃｎ 各回の射出の充填完了位置
Ｐｍ１ 初回の計量完了位置
Ｎ 射出回数
Ｖｃ 金型中のホットランナやスプールブッシュの中に存在する溶融樹脂の容積とクッション量との合計容積
Ｖ １回の射出に必要な充填量
Ｓ 射出ストローク
α 体積圧縮率

Claims (2)

1. 樹脂材料を可塑化して供給する予備可塑化装置と、可塑化された溶融樹脂を射出シリンダのシリンダ孔の中であってそのシリンダ孔に内挿されるプランジャを後退させるようにそのプランジャの前方に計量しながら貯留したあと、その溶融樹脂をそのプランジャの前進によって射出するプランジャ射出装置と、それらを連通する連通路を開閉する逆止機能を備えたスクリュウプリプラ射出装置の射出成形方法であって、多数回（Ｎ回）の射出に必要な全充填量を１回で可塑化計量する可塑化計量ステップと、その全充填量を１回の射出に必要な充填量に分けて１回ずつ順次射出を行う射出ステップとを含み、前記射出ステップが、前記プランジャの前進する先の前方から後方に向かう順に、クッション量を決める最終回の充填完了位置と、各回の射出の充填完了位置と、そして初回の計量完了位置とによって設定される多数回射出成形方法において、前記プランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始時の圧縮による収縮容積が最終回に比べて初回が大きいと共に初回から最終回までの順番で順次減少することを考慮して、初回（１回目）から最終回（Ｎ回目）までの任意のｎ回目（ｎ＝１からＮまで）に設定されるべき充填量を、すべての回で同じ量である１回の射出に必要な充填量に、そのｎ回目で生じる収縮容積分に相当する増加分を加えて補正した量とすることで、初回の充填量が最終回の充填量より大きく設定されると共に、初回から最終回までの充填量が順次減少するように設定されることを特徴とする多数回射出成形方法。
2. 前記射出ステップの１回の射出における充填量は、
   前記プランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始時の圧縮による収縮容積を算出する数式によって算出されるものであって、任意のｎ回目の射出ストロークＳｎが、設定入力された、金型中のホットランナまたは加熱機能を有するスプールブッシュの中に存在する溶融樹脂の容積とクッション量との合計容積Ｖｃと、１回の射出に必要な充填量Ｖと、多数回射出の射出回数Ｎと、そのプランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始前の体積とその溶融樹脂が射出開始時の圧縮によって収縮したあとの体積との差分である収縮分の体積を、そのプランジャの前方に存在する溶融樹脂の射出開始前の体積で除した値を示す体積圧縮率αと、前記射出シリンダのシリンダ孔の断面積であって、そのシリンダ孔の軸心に垂直な方向の断面積Ａとから、
   下記の数式１、数式２、及び数式３
   ［数１］
   Ｓｎ＝ａ−ｂｎ ・・・（１）
   ［数２］
   ａ＝｛αＶｃ＋（１＋α＋αＮ）Ｖ｝／Ａ ・・・（２）
   ［数３］
   ｂ＝αＶ／Ａ ・・・（３）
   によって算出されることを特徴とする請求項１記載の多数回射出成形方法。

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