JPH02235718A - 射出成形機の保圧制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形機の保圧制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の射出成形機の保圧制御方法には、射出ストローク
の位置や射出圧力を検出し、経験に基いて予め設定され
た設定保圧力どうりに保圧力制御を行うものがある。し
かしながらこの方法では、成形時において、外乱による
金型温度の変動や溶融樹脂温度の変動に伴う成形条件の
変化に対応できず、成形品の品質にバラツキが生じる欠
点があった。この欠点を解決する方法として下記（イ）
および（口）の保圧制御方法がある。

（イ）金型内の樹脂通路に設けた圧力センサにより、溶
融樹脂がノズルから金型内に注入され、キャビティ末端
まで充満して冷却固化するまでに至る型内圧力を測定し
、予め充填不足または過充填にならない型内圧力の最高
圧の許容範囲内に設定圧力を見出し、ゲートがシールさ
れるまで前記設定圧力を保持するように射出機構を制御
する方法（特公昭５８−５２４８６号公報参照）。

（口）射出成形時に移動する射出ピストン等の移動体の
移動経路に一定区間を設定しておき、該一定区間内を移
動体が移動する移動時間を検出し、該移動時間と予め設
定した設定時間とを比較して両者の時間差の大きさによ
って、予め設定された保圧力を修正制御する方法（特開
昭６３−１３２０２１号公報参照）。

上記（イ）の方法は、保圧力を予め設定した一定の圧力
に保持するものであフて、成形立上り時ないし定常成形
時を通して、外乱による金型温度の変動、溶融樹脂温度
の変動に伴う溶融樹脂粘度の変化のような微妙な成形条
件の変動に対応した保圧力制御ができないので、成形立
上り時ないし定常成形時を通して毎ショットごとに成形
品の品質にバラツキが発生するという問題点がある。

また、上記（口）の方法は、保圧工程前の移動体の移動
時間の大きさにより予め設定された保圧力を修正制御す
るものであって、通常の成形では、移動時間の変動は非
常に小さく、効果がほとんどなく、樹脂温度変動が大き
かったり、樹脂ロフト間の物性の変化が大きい場合等、
特殊の場合にのみ有効であるという問題点がある。

本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなさ
れたものであり、外乱による金型温度の変動、溶融樹脂
温度の変動に伴う溶融樹脂粘度の変化のような微妙な成
形条件の変動に対応した保圧力制御を行って、成形品の
品質にバラッキが発生しない成形が可能な、射出成形機
における保圧制御方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の射出成形機におけ
る保圧制御方法は、 良品の成形時に得た良品の保圧力および充填時間を、そ
れぞれ設定保圧力および設定充填時間として予め設定し
ておき、毎ショットごとに充填時間を計測し、該充填時
間と前記設定充填時間とを比較して両者の時間差の大き
さに応じて、同一ショット内で前記設定保圧力を修正す
ることにより、最大型内圧が全ショットを通して一定に
なるように保圧力の制御を行うものである。

また、前記充填時間の計測は、射出速度制御開始時点か
ら型内圧が急激に上昇し始める充填完了点までの時間を
もって行うか、あるいは、射出速度制御から保圧への圧
力制御切換時点から、型内圧が急激に上昇し始める充填
完了点までの時間をもって行うと効果的である。

〔作用〕

射出成形において、成形品の品質の良否は、成形品の外
観による判別のほか、成形品の寸法や重量を計測するこ
とにより判別するのが便利である。良品の場合、その寸
法や重量が一定しており、各ショットごとの成形品の寸
法や重量の変動が小さい。したがって、成形立上り時か
ら安定成形時を通した成形品の品質の良否は、各ショッ
トごとの成形品の寸法や重量の変動をみることにより判
別できる。

また、種々実験の結果次の事項が判明した６（＋）成形
立上り時から安定成形時を通して、外乱による金型温度
の変動、溶融樹脂温度の変動による溶融樹脂粘度の変化
、シリンダ内の逆流防止リングからの溶融樹脂もれ、原
料ロフト間の物性の変化等により、金型内に射出充填さ
れる溶融樹脂の流動状態は影響を受ける。その結果、金
型内へ完全に射出充填される溶融樹脂の充填時間が変動
するとともに、金型内圧力波形、特に最大型内圧の値が
変化する。充填時間が短くなると型内圧の値は大きくな
り、充填時間が長くなると型内圧の値は小さくなる。さ
らに、充填完了時の保圧力によっても最大型内圧の値は
変動し、保圧力が大きくなると最大型内圧は大きくなり
、保圧力が小さくなると最大型内圧は小さくなる。

（２）充填完了後の最大型内圧は、保圧力を制御するこ
とにより制御することができる。

（３）成形品の寸法や重量は、充填完了後の金型内圧力
波形の急激な上昇形態および最大型内圧の値によって大
きく影響を受ける。

（４）成形の立上り時から安定成形時を通して、各ショ
ットごとの成形品の寸法や重量の変動を小さくするには
、各ショットごとの最大型内圧を一定にするとよい。

本発明は、上記の知見に基づき構成されたもので、良品
の成形時に得た良品の保圧力および充填時間をそれぞれ
設定保圧力および設定充填時間として予め設定しておき
、毎ショットごとに充填時間を計測し、該充填時間と前
記設定充填時間とを比較し、これらの時間差の大小に応
じて、保圧力を設定保圧力よりも大きめまたは小さめに
制御して最大型内圧が毎ショットごとに一定となるよう
保圧制御を行う。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基いて説明する。

第１図は、金型のランチ部とキャビテイ内のゲートに近
い部位にそれぞれ圧力センサを設けて計測した、ランチ
部圧力波形および金型内圧力波形を示す。

先ず、射出速度制御を行って溶融樹脂を金型キャビティ
へ射出充填すると、ランチ部に設けた圧力センサの検出
する圧力は急激に上昇する。金型キャビティ内に溶融樹
脂が完全に充満される少し前の保圧切換点ｔ，において
、圧力制御に切換えて保圧力をかけると、ランナ部の圧
力は一時急激に下降するが、保圧により金型キャビテイ
内にさらに溶融樹脂が充填されるに伴って上昇に転じ、
充填完了点ｔ２を過ぎると再度急激に上昇し、やがてゆ
るやかに下降するランチ部圧力波形Ａが得られる。

他方、金型キャビテイ内のゲートに近い部位に設けた圧
力センサの検出する型内圧は、射出開始後金型キャビテ
ィ内に溶融樹脂が到達すると上昇し始め、充填完了点ｔ
２を過ぎると急激に上昇し、時間の経通とともに最大型
内圧Ｐ　ｗａｘを境としてゆるやかに下降する金型内圧
力波形Ｂが得られる。

上記型内圧の値は、充填時間とも関連しており、充填時
間が短いと急激に上昇し、また逆に充填時間が長いと上
昇はゆるやかになる。そして、最大型内圧Ｐ　ＩＩＩａ
ｘの値は、保圧力の値によって左右され、保圧力が大き
いと上昇し、逆に保圧力が小さいと下降する。

本発明において充填時間の計測は下記の方法で行う。

（＋）ノズル部、ランナ部またはスブル部に設けた圧力
センサの検出した圧力が上昇し始めた時点から、金型キ
ャビティ内に設けた圧力センサの検出した型内圧が急激
に上昇し始める充填完了点ｔ２までの時間を計測する。

（２）射出速度制御開始時点から金型キャビテイ内に設
けた圧力センサにより検出した型内圧が急激に上昇し始
める充填完了点ｔ２までの時間を計測する。

（３）金型キャビティ内の圧力センサが型内圧を最初に
検出した時点から、これと同一の圧力センサで検出した
型内圧が急激に上昇し始める充填完了点までの時間を計
測する。

（４）射出速度制御開始時点、あるいは、ランチ部、ス
プル部またはノズル部に設けた圧力センサの検出した圧
力が上昇し始める時点から、射出速度センサにより検出
した射出速度が停止寸前となる時点までの時間を計測す
る。

一方、金型内の充填完了点ｔ２を検知するには、下記の
方法によって行う。

（１）射出速度センサにより検出した射出速度が停止寸
前となったとき。

（２）金型キャビティ内に設けた圧力センサの検出した
金型内圧力波形の勾配（微分値）が、急激に上昇し始め
たとき。

（３）型締めされている金型のパーティング面が微量開
いたとき。

（４）金型キャビティ内において、溶融樹脂が最後に充
填される部位に設けられた樹脂温度センサの検出した溶
融樹脂温度が急激に上昇し始めるとき。

（５）スクリュの移動距離が、金型キャビティ内の溶融
樹脂体積分に相当する位置に到達したとき。

次に、第３図に基いて本発明の方法の工程について説明
する。

射出成形機を稼動させて、充填時間および保圧力を任意
に変更して繰返し成形を行って上記金型内圧波形を記録
し、良品が成形されたときの金型内圧力波形に基いて、
良品の充填時間、保圧力および最大型内圧を求める。こ
の良品の充填時間および保圧力をそれぞれ設定充填時間
および設定保圧力Ｐ０と定め、図示しない設定器に予め
設定しておく。そして、実際の成形時において、毎ショ
ットごとに充填時間を上記計測方法によって計測し、該
充填時間と前記設定充填時間とを比較し、両者の時間差
Δｔの大きさに応じて前記設定保圧力Ｐ０を修正して、
最大型内圧Ｐｍａｘ（第１図参照）が毎ショットごとに
一定となるように保圧力Ｐを制御して保圧制御を行う。

（実験例） 箱型形状のキャビティを有する金型を使用して、ボリス
チレンの成形を行った。その結果を以下に示す。

良品の充填時間・・・・・・・０．６２２９秒ここで、
充填時間の計測は、 ランチ部に設けた圧力センサ の検出した圧力が上昇し始め た時点から、金型キャビティ 内に設けた圧力センサの検出 した型内圧が急激に上昇し始 める充填完了点ｔ２までの時 間を計測した。

良品の保圧力・・・・・・・・・４５　ｋｇｆ／ｃ＋ｎ
２最大型内圧・・・・・・・・・・・２８０　ｋｇｆ／
ｃｍ２一Ｆ記結果に基いて設定充填時間を０．６２２９
秒、設定保圧力Ｐ。を４５ｋｇｆ／ｃｍ２、設定最大型
内圧を２８０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定し、次の　（１）式
により保圧修正係数Ｋを求めた。

Ｐ＝Ｐ，　　＋κΔｔ　・・・・・・・・・・・（１）
ここで、Δｔ＝充填時間一設定充填時間この場合、射出
速度を故意に変えて成形を行い、前記充填時間を変更し
、さらに、最大型内圧が２８０ｋｇｆ／ｃｍ２になるよ
うに保圧力Ｐを変更して１０ショットについて試行錯誤
でＫの値を求めたところＫ＝２０となった。

さらに、本発明の効果を確認するため、上記実験例で求
めた各設定値により、前記箱型形状のキャビティを有す
る金型を用いてボリスチレンを本発明の方法により成形
し、毎ショットごとの成形品の重量、最大型内圧および
充填時間を計測した。その結果を示す第４図（Ａ）　．
　（Ｂ）　．　（（：）から明らかなように、成形品の
重量は一定しており、最大型内圧の変動も非常に小さく
なった。

第５図（＾）　．　（Ｂ）　，　（（：）は従来の技術
（特開昭６３−１３２０２１号公報参照）の方法による
結果を示し、第４図（Ａ）　，　（Ｂ）　．　（（：）
に示す本発明の結果と比較して成形品の重量のバラツキ
が大きく、最大型内圧の変動も大きい。

なお、上記実施例に限らず、本発明の方法は保圧力を多
段階に変化させるプログラム保圧制御の場合にも適用で
きる。また、保圧力の修正式も前記（１）式に限らずＰ
＝Ｐ．＋Ｋ．Δｔ＋Ｋ２Δｔ２＋ＫｉΔ［３・・・・十
Ｋ．Δｔ’の多項式でもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、上記のとおり構成されているので、次に記載
するような効果を奏する。

外乱による金型温度の変動、溶融樹脂温度の変動に伴う
溶融樹脂粘度の変化、逆流防止リングからの樹脂もれ、
原料ロット間の物性の変化のような微妙な成形条件の変
動に対応した保圧力制御を行って、成形品の重量や寸法
のバラッキが発生しない安定した成形を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるランチ部圧力波形、金
型内圧力波形および最大型内圧の関係を示す時間一型内
圧線図、第２図は本発明のフローチャート、第３図は本
発明の保圧力の修正と金型内圧力波形との関係を示す時
間一型内圧線図、第４図（Ａ）　．　（Ｂ）　．　（Ｃ
）は本発明の保圧制御方法による場合の成形品の重量、
最大型内圧および充填時間の相関をそれぞれ示した図、
第５図（Ａ）　．　（Ｂ）　．　（Ｃ）は従来の保圧制
御方法による場合の成形品の重量、最大型内圧および充
填時間の相関をそれぞれ示した図である。 Ａ・・・・・・ランナ部圧力波形、 Ｂ・・・・・・金型内圧力波形、 ｔ，・・・・・保圧切換点、 ｔ２・・・・・充填完了点、 Δｔ・・・・充填時間一設定充填時間、Ｐ・・・・・・
保圧力、 Ｐｏ・・・・・設定保圧力、 Ｐ　ｒｎａｘ・・・最大型内圧。 特許出願人　　株式会社日本製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、良品の成形時に得た良品の保圧力および充填時間を
   、それぞれ設定保圧力（Ｐ＿ｏ）および設定充填時間と
   して予め設定しておき、毎ショットごとに充填時間を計
   測し、該充填時間と前記設定充填時間とを比較して両者
   の時間差（Δｔ）の大きさに応じて、同一ショット内で
   前記設定保圧力（Ｐ＿ｏ）を修正することにより最大型
   内圧（Ｐｍａｘ）が全ショットを通して一定になるよう
   に保圧力（Ｐ）の制御を行う射出成形機の保圧制御方法
   。 ２、充填時間の計測は、射出速度制御開始時点から、金
   型キャビティ内に設けた圧力センサにより検出した型内
   圧が急激に上昇し始める充填完了点（ｔ＿２）までの時
   間をもって行うことを特徴とする請求項１記載の射出成
   形機の保圧制御方法。 ３、充填時間の計測は、射出速度制御から圧力制御への
   保圧切換点（ｔ＿１）から、金型キャビティ内に設けた
   圧力センサにより検出した型内圧が急激に上昇し始める
   充填完了点（ｔ＿２）までの時間をもって行うことを特
   徴とする請求項１記載の射出成形機の保圧制御方法。