JPH03121824A - 射出成形機可塑化制御装置 - Google Patents

射出成形機可塑化制御装置

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JPH03121824A
JPH03121824A JP25980789A JP25980789A JPH03121824A JP H03121824 A JPH03121824 A JP H03121824A JP 25980789 A JP25980789 A JP 25980789A JP 25980789 A JP25980789 A JP 25980789A JP H03121824 A JPH03121824 A JP H03121824A
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JP
Japan
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screw
back pressure
plasticization
resin
rotation speed
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Pending
Application number
JP25980789A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Akasaka
則之 赤坂
Koichi Ishikawa
紘一 石川
Katsuyoshi Shimodaira
下平 勝義
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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可塑化制御に関するものである。
(従来の技術) 第3図は射出成形機の可塑化時におけるスクリュ回転数
と、スクリュ背圧を制御する従来の制御系の系統図を示
す。図において固形粒の樹脂材料1がホンパー2よりシ
リンダ5内に投入されると、スクリュ3は油圧モータ4
により回転駆動されており、投入された樹脂材料1を溶
融して可塑化すると共に、割出時には前記可塑化された
樹脂を射出油圧シリンダ7の作動により押し出す役割を
果たす。そして可塑化された樹脂はシリンダ5の先端部
に貯えられる。ヒータ6はシリンダ5を加熱するもので
ある。
射出油圧シリンダ7は樹脂の可塑化時にスクリュ3に背
圧をかけ、射出時には上述の如くスクリュ3を射出速度
で押し出すように作動する。
また8ば比例流量弁で、油圧モータ4への油量又は射出
油圧シリンダ7への油量を調節するためのものである。
切換弁9は前記比例流量弁8からの油の行き先を油圧モ
ーフ4又は射出油圧シリンダ7に切換える役割をする。
比例圧力弁10は射出油圧シリンダ7内の圧力を調節す
る役割を果たす。スクリュ位置検出器11はスクリュ3
の移動位置を検出する。12は圧力制御器で、前記比例
圧力弁10への圧力設定値を出力し、速度制御器13は
前記比例流量弁8への弁開度指令を出力するものである
。14は油圧ポンプで、電動機15により駆動され、高
圧油を送り出すものである。16は油を貯蔵するタンク
である。また金型17は射出された熔融樹脂を内部で固
形化する。
次に以上の構成からなる第3図の従来の射出成形機にお
ける射出時及び可塑化時の圧力、速度制御について説明
する。
ます型閉がなされて射出準備が終了すると、射出開始指
令Aが圧力制御器12と速度制御器13に入力される。
圧力制御器12は、射出時に射出油圧シリンダ7内の圧
力の上限値を比例圧力弁10の設定値として出力する。
また圧力制御器12は、スクリュ位置検出器11により
スクリュ位置に応して射出高圧設定値を出力し、更にス
クリュ3が所定の位置に達すると保圧工程に入り、保圧
設定値を比例圧力弁10に出力する。
一方速度制御器I3は、射出開始指令Aが人力されると
、スクリュ位置検出器11からの信号によりスクリュ位
置に応じた射出速度を得るために、比例流量弁8に弁開
度指令を出力する。また切換弁9は前記射出開始指令A
により比例流量弁8からの油を射出油圧シリンダ7に送
るように切換る。次いで射出油圧シリンダ7はスクリュ
3を移動させ、スクリュ3はシリンダ5の先端に貯えら
れた可塑化樹脂を金型17内に射出する。この際比例圧
力弁10は、射出時に射出油圧シリンダ7内の圧力が上
限値を超えるときは油量を逃がし、保圧時には圧力を保
つように働く。
次に金型17内が冷却されることにより、金型ランナ一
部の樹脂は固形化する。その後直ちに原料樹脂の可塑化
が始まる。次いで可塑化開始指令Bが圧力制御器12と
速度制御器13に入力されると、圧力制御器12はスク
リュ位置に応じたスクリュ背圧設定値を比例圧力弁10
に出力し、速度制御器13はスクリュ位置に応した所要
のスクリュ回転速度が得られるだけの弁開度指令を比例
流量弁8に出力する。この時切換弁9は可塑化開始指令
Bが入ると、比例流量弁8からの油量を油圧モータ4に
送るべく切換る。−力比例圧力弁10は可塑化時に所定
のスクリュ背圧が得られるよう、射出油圧シリンダから
油量を逃がす。またヒータ6は常に各ヒータ近傍のシリ
ンダ温度を検出して、所定のシリンダ温度を保つように
制御する。この間金型17内の成形品が取り出され、次
に型閉がなされて射出準備が整うと、以上の作動が繰り
返されることになる。
ところで一般に射出成形機が作る成形品の品質が安定し
ているための条件の1つとして、可塑化された樹脂の温
度が一定していることが挙げられる。
以上述べた第3図に示す従来の可塑化制御装置では、樹
脂材料毎に「経験的に良い」とされるスクリュ回転数と
、スクリュ背圧を多段に切換えて可塑化しているのが通
例である。しかしスクリュ回転数とスクリュ背圧を多段
に切換えると言っても、多数のケースが考えられる。し
かし射出機の運転者が可塑化された樹脂温度を一定に保
つことができるスクリュ回転数と、スクリュ背圧のパタ
ーンを予測することは以下の理由で難しい。
即ち、固形樹脂を溶融(可塑化)する熱量の大部分は、
スクリュ回転による内部摩擦熱に負っている。しかしあ
るスクリュ回転数と、スクリュ背圧パターンでのスクリ
ュ全体の可塑化能力及びスクリュ出口での溶融樹脂温度
は、溶融メカニズムの複雑さから、容易に予測すること
ができない。
またシリンダ壁はヒータにより温度調節されているが、
シリンダ壁からの熱量も溶融樹脂温度により左右され、
スクリュ出口での溶融樹脂温度に影響を与える。しかも
射出成形機では、可塑化時にスクリュが移動するため、
シリンダ内面と溶融樹脂間の温度差が空間的及び時間的
に変化し、溶融樹脂温度の予測を難しくする。
更に射出成形機では、可塑化が進むにつれてホッパーが
スクリュ先端に近づくため、溶融完了点のスクリュ先端
側への移動によるスクリュ出口での熔融樹脂温度の変動
が考えられる。
従って最適なスクリュ回転数と、スクリュ背圧のパター
ンは、実際の成形品の品質を調べて判断するしか方法が
ない。そのため最終的なスクリュ回転数とスクリュ背圧
を決めるのに多くの時間と労力を要するという問題があ
る。
(発明が解決しようとする課題) 従来の可塑化制御装置では、固形樹脂の溶融メカニズム
が複雑であること、スクリュ移動により溶融樹脂がシリ
ンダから複雑な熱の出入りを受けること、及びスクリュ
移動により溶融完了点が移動することから、可塑化され
た樹脂温度を一定に維持できるスクリュ回転数とスクリ
ュ背圧のパターンを運転者が予測することが難しく、最
終的なパターンを決めるのに多くの時間と労力を要する
という問題があった。
本発明は予め可塑化された樹脂の温度変動幅を小さくで
きる最適なスクリュ回転数とスクリュ背圧を、複雑な溶
融メカニズムを数式モデル化したプログラムで予測し、
更にその効果を実験で検証し、次に求めた最適なスクリ
ュ回転数とスクリュ背圧のパターンを可塑化制御装置の
中に記憶させ、運転者は希望するスクリュ回転数とスク
リュ背圧を設定すると、自動的に最適なスクリュ回転数
とスクリュ背圧のパターンで運転できる可塑化制御装置
を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) このため本発明は、スクリュを回転させる油圧モータと
、前記油圧モータに送る油量を調節する比例流量弁と、
スクリュに背圧をかける射出油圧シリンダと、前記射出
油圧シリンダから油量を逃がす比例圧力弁と、スクリュ
回転数を検出する回転数検出器とからなる射出成形機に
おける可塑化制御装置において、運転者が可塑化時に希
望するスクリュ回転数を設定するスクリュ回転数設定器
と、希望するスクリュ背圧を設定するスクリュ背圧設定
器と、前記回転数検出器の出力と前記スクリュ回転数設
定器とスクリュ背圧設定器の再出力を入力として、前記
比例流量弁に対する弁開度指令及び前記比例圧力弁に対
する圧力設定値の時間パターン或はスクリュ位置に対す
るパターンを自動的に出力する可塑化制御器とからなる
もので、これを課題解決のための手段とするものである
(作用) スクリュは可塑化開始から成る時間T、までは低い回転
数で回転し、その後スクリュはスクリュ設定回転数まで
時間T2をかけて回転上昇し、設定回転数に到達後は、
可塑化終了まで設定回転数を持続し、スクリュ背圧は可
塑化開始からある時間T3まで低い背圧で運転され、そ
の後スクリュ背圧は設定背圧まで時間T4をかけて上昇
し、設定背圧に到達後は可塑化終了まで設定背圧を持続
し、設定回転数と設定背圧に到達する時期は同じとし、
即ちT、 +T2=T、+T4なる関係が成立ち、スク
リュ回転数の上昇時間T2ば、スクリュ背圧上昇時間T
4より大きい関係を持つ。
(実施例) 以下本発明を図面の実施例について説明すると、第1図
及び第2図は本発明の実施例を示ず可塑化制御装置の系
統図であるが、第1図及び第2図の説明をする前に、第
4図〜第18図について本発明を従来と比較して説明す
る。
可塑化された樹脂の温度変動幅を小さくできるスクリュ
回転数と背圧のパターンを見付は出すためには、固形樹
脂の溶けるメカニズム及び溶融樹脂温度の決まるメカニ
ズムを理解する必要がある。そのため始めにそのメカニ
ズムの概略を説明する。
第4図はホッパーから投入されたペレット状の固形樹脂
が、可塑化されて行く過程を示す回0 である。可塑化過程ば、スクリュに沿って概路次の3つ
の区間に分けられる。
(1)  固形部−ホツバ−からのペレット状樹脂が溶
けずにスクリュ内を移動する区 間。
(2)溶融部−熔けた樹脂と固形樹脂が混在してスクリ
ュ内を移動する区間。
(3)計量部−完全に熔けた樹脂が移動する区間。
第5図は溶融部でのスクリュ溝内の断面図で熔融モデル
を示す。なお、この溶融モデルを理解し易くするために
、スクリュを固定して考え、シリンダがスクリュ回転方
向と逆方向に回転すると考える。第5図はシリンダが左
向き矢印方向に動く場合である。Z −Tadmcr 
(Z −Tadmcr+etall: SPE Tec
hnical Papess)の考えた溶融モデルでは
、次のような溶融メカニズムを仮定している。
(1)  シリンダと固形樹脂の間に溶融樹脂からなる
薄い層(これを以後熔融層という)が形成され、溶融層
内の大きな剪断速度に起因する剪断発熱が溶融層内で行
われる。
(2)前記の剪断発熱により溶融層内に温度勾配が発生
し、温度の高いシリンダ側から温度の低い固形樹脂(普
通は常温である)に伝導熱が流れる。
(3)前記伝導熱により、固形樹脂の溶融は溶融層と固
形樹脂の境界面で行われる。
(4)溶融層内の溶融樹脂は、第5図のシリンダの矢印
方向の動きにより溶融プール部に運ばれ、代わりに溶融
層と固形樹脂の境界面で溶かされた固形樹脂が溶融層内
に補給される。
(5)固形樹脂は、シリンダの回転と、シリンダと固形
樹脂間の摩擦力とによりスクリュ溝に沿って成る速度で
運ばれる。溶融した固形樹脂分は、スクリュ溝に沿って
移動してくる固形樹脂によって補充される。
以上が熔融メカニズムの説明である。
次に可塑化された樹脂温度が決まるメカニズムを具体的
な式で説明する。なお、第6図は第5図のスクリュ溝の
平面図を表わす。このスフ1 2 ツユ溝に沿って長さΔZのある区間を考えてみると、熔
融プール部についてのエネルギ一方程式は次式で与えら
れる。
γc(Q、、、l+ΔQ+)Tt = r cQ+−4
+−+ + r 06口、〒。
+hb(Tbi−T、)W、、ΔZBi+Δemi  
  −−−−−−−−−(1)但し、 Ti+Ti−1’断面i、i−1での溶融樹脂温度f、
:断面iでの溶融層の平均温度 Qi−1’断面i−]での熔融樹脂流量Δロ8:断面i
、i−1間で溶融層からプール部に流れ込む樹脂量 γ;溶融樹脂比重量 C:溶融樹脂比熱 hb : fl融樹脂とシリンダ間の熱伝達係数T1.
:断面iでのシリンダ温度 Wm+ ’断面iでの溶融プール部の幅Δ2□:断面t
ri−1間のシリンダ内面でのスクリュ溝方向の距離 更にQi−1’;Qi−1+ΔQ、とすると、(1)式
は次式のようになる。
(2)式よりスクリュのある区間での溶融樹脂温度の上
昇量は、次の各量によって影響される。
(])上式右辺第2項より、その区間で熔融された樹脂
量ΔO1及び溶融層から流れ込む樹脂の平均温度〒。
(2)上式右辺第3項より、シリンダからの伝熱量を左
右する溶融プール幅し。
(3)上式右辺第4項より、溶融プール部とスクリュか
ら入力される剪断エネルギー八〇□また上述の可塑化樹
脂温度に影響する各量ΔQi+7iJmi+Δe□、は
、次に述べるように、スクリュ回転数と固形樹脂のスク
リュ溝方向に沿った移動速度v3に影響される。
(1)Δ口、及びT8は、第5図の矢印方向のシリンダ
速度、即ちスクリュ回転数に強く影響される。
3 4 (2)  W、i は、スクリュ溝幅は一定であるから
、固形樹脂幅で決まる。また第6図で断面iでの固形樹
脂速度3.は、次式より求められる。
Wsi=Ws;−+  AQi/HsVs      
−−−(3]但し、 WSi−1:断面i−月での固形樹脂幅Its:固形樹
脂高さ また固形樹脂幅は、(3)式よりΔQ8と固形樹脂速度
V、に影響されることから、−8は前記(1)で述べた
ことよりスクリュ回転数と固形樹脂速度ν、に影響され
る。
(3)  Δemi は溶融プール部での剪断速度を決
めるスクリュ回転数と、剪断応力による剪断仕事を決め
る−8の影響を受ける。
従って可塑化樹脂温度は、主にスクリュ回転数と固形樹
脂の移動速度ν、02つの量で決ると考えられる。直観
的にはスクリュ回転数が樹脂に与える内部摩擦熱を決め
、固形樹脂速度が可塑化能力(単位時間で溶融される樹
脂量)を決めて、可塑化樹脂温度ば2つの量の比(内部
摩擦熱/可塑化能力)として定まる。
ところで、固形樹脂移動速度vsは、次に述べるように
スクリュ回転数とスクリュ背圧で決まるから、可塑化樹
脂温度はスクリュ回転数とスクリュ背圧で決まると考え
られる。
次にスクリュ回転数とスクリュ背圧から固形樹脂速度v
sが決まるメカニズムを説明する。固形樹脂は第4図の
固形部と溶融部の区間では途中に切れることなく、一体
となって移動すると考えると、固形樹脂速度は固形部と
溶融部両者での挙動を統合した結果として決まると考え
られる。そのため固形樹脂の運動に関しては、次の仮定
をした。
(1)  シリンダ内面と固形樹脂間の摩擦力は、溶融
部での溶融樹脂プール幅を考慮して、近似的に固形樹脂
幅をシリンダ内面でのスクリュ溝幅の2として求めた。
(2)スクリュフィン内面と固形樹脂間の摩擦力は、熔
融樹脂プール幅を考慮してスクリュ5 6 溝の片側だけに働くとした。
スクリュ底面と固形樹脂間の摩擦力は、溶融樹脂プール
幅を考慮して近似的に固形樹脂幅をスクリュ底面でのス
クリュ溝幅の2として求めた。このときの固形樹脂の運
動は、次式で与えられる。
p AP = B −−−−−−−・−−−−−−−(4)
z −(6) 但し、 P:圧力 dp/dz+圧力勾配 fbニジリンダ内面と固形樹脂間の摩擦係数もニジリン
ダ内面でのスクリュ溝幅 H:スクリュ底面からシリンダ内面までの高さ W:スクリュ溝の平均幅 Dbニジリンダ内径 T5=スクリュ平均径D=Db−f( D、:スクリュ底面の直径 l:平均捩れ角tanび−L/(πD)L:スクリュリ
ード θ、ニジリンダ内面での捩れ角tanθb=L/(πo
b)θ3:スクリュ底面での捩れ角tanθ、=Lバπ
口、)Ks:スクリュ底面での溝幅 f、;スクリュフィン内面と固形樹脂間の摩擦係数 7 8 f3′:スクリュ底面と固形樹脂間の摩擦係数 Vpl :スクリュ軸方向の固形樹脂速度成分V、。:
スクリュ後退速度 v、ニジリング周速 v、:スクリュ溝に沿った固形樹脂速度φニジリンダ内
面での速度ベクトル図(第7図) 固形樹脂が定速度で動くときは、前記A、 Bは定数と
考えているので、(4)式より次の関係式が得られる。
P 2= P 、 e ”             
−−−−−−−−−−(9)C=A/B−−−−−−−
−(3口) 但し、 Pl:固形樹脂ホッパ一部圧力 P2:スクリュ背圧 2:固形樹脂代表長さ 固形樹脂代表長さ2は、スクリュ溝の深い部分での固形
樹脂の溝方向に沿った長さでスクリュ形状で決まる値で
ある。
次に固形樹脂速度を求める解法手順を述べる。
(1)固形樹脂両端圧力Pl、P2及び固形樹脂代表長
さ2が与えられるとする。
(2)  (91式より定数Cが次式で与えられる。
C=  1 n (P 2/ P + )      
−−−−−−−−−−(If)(3)  00)式より
φが求められる。
(4)  (8)式より固形樹脂速度Vt+Lが求めら
れる。
またスクリュ溝方向の固形樹脂速度V、は次式%式% 以上述べた溶融メカニズムと、溶融樹脂温度の決まるメ
カニズム、及び固形樹脂速度の決まるメカニズムを数式
モデル化した可塑化プログラムにより、任意のスクリュ
回転数とスクリュ背圧の時間パターンに対して、スクリ
ュより送り出される可塑化樹脂温度を求めることができ
る。また前記可塑化プログラムの妥当性を検証するため
に、l 5hot分の樹脂を可塑化したときに、スクリ
ュより送り出される樹脂温度の時間9 0 変化を、実験値と計算値で比較した。実験値はチエツク
リング出口のスクリュ底面に取付けたシース熱電対で計
測した。
第8図はスクリュ回転数8Orpm 、スクリュ背圧3
7 kg / cflg 、スクリュストローク300
mm、使用樹脂ppの可塑化条件での比較を示す。第8
図より次のような点が分る。
(1)可塑化された樹脂温度が可塑化開始時に上昇する
のは、計量部での熔融樹脂にスクリュによる剪断摩擦熱
が作用するためである。
その後可塑化過程の途中で樹脂温度が急速に下がるのは
、次の理由による。可塑化が開始されると、固形樹脂速
度が大きくなること及びスクリュ後退によりホッパーが
スクリュ先端に近付くことから、固形樹脂がスクリュ内
で完全に溶けずに、未溶融樹脂がチエツクリングにまで
達する。チエツクリングでは、樹脂の通路面積は小さい
ため、固形樹脂は粉砕され、溶融した樹脂から熱を吸収
して熔けた状態で吐出されると考えられる。そのため可
塑化プログラムでは、チエツクリング出口での樹脂温度
は、未溶融樹脂が溶かされるとして計算している。
従って可塑化途中での樹脂温度降下は、未溶融樹脂によ
るものである。可塑化過程での樹脂温度の時間変化が、
実験値Xと計算値Yでよく一致していることから、前記
のような考え方は妥当と考えられる。
(2)可塑化時間の実験値Xと計算値Yが一致している
ことから、可塑化能力の推定精度も良いと考えられる。
可塑化能力は、固形樹脂速度で決まることから、前記の
固形樹脂速度モデルの考え方は妥当と考えられる。
第9図はスクリュ背圧が203kg/c+f1gで、第
8図より大きい背圧での計算値X′と実験値Y′を示す
。第9図より次のことが分る。
(1)可塑化過程途中での樹脂温度降下は、第8図の場
合よりも小さい。これは次の理由による。即ち、スクリ
ュ背圧が大きいため、固形樹脂速度が第8図の時よりも
小さくな1 2 る。そのためチエツクリングに達する未溶融樹脂は少な
くなり、未溶融樹脂を熔かすのに必要な溶融樹脂からの
吸収熱量も少なくなるため、スクリュ背圧での樹脂温度
降下量も小さくなる。
(2)  #A脂湯温度降下開始時期第8図より遅くな
るのは、未溶融樹脂がチエツクリングに到達する時期が
遅くなるためである。
(3)可塑化樹脂温度が全体的に第8図の場合よりも大
きいのは、スクリュによる剪断熱が同じでも、スクリュ
背圧が大きく、可塑化能力が小さくなるためである。
第8図、第9図に示すように、可塑化樹脂温度と可塑化
時間の実験値と計算値は良く一致することから、可塑化
プロセスを数式モデル化したプログラムは妥当と考える
次に前記プログラムを使って次の可塑化条件のもとで1
5hot分の樹脂を可塑化したときに、樹脂温度変動幅
を小さくできる最適なスクリュ回転数とスクリュ背圧の
時間パターンを求めた。
スクリュ径90mm スクリュストローク300岨 使用樹脂PP、 IIIPS その結果、第10図(a)(b)に示す時間パターンが
得られた。この時間パターンが最適な理由は、次の通り
である。
(1)可塑化開始時には、スクリュ回転数が大きい程、
スクリュ先端部にある溶融樹脂に加えられる剪断熱が大
きくなるため、可塑化樹脂温度の大きな上昇を示す。そ
のため可塑化開始時のスクリュ回転数は、可塑化時間の
制約はあるが、出来るだけ小さくした。
(2)可塑化開始時のスクリュ背圧は、出来るだけ低く
する。その理由は、スクリュ回転数が小さいので可塑化
能力の低下を抑えるためである。これにより可塑化時間
の増加を防ぐ。
(3)  スクリュ回転数50rpm、スクリュ背圧5
0kg/cngで可塑化を行うと、未溶融固形樹脂がチ
エツクリングに到達して可塑化樹脂温度3 4 が降下し始めるのは、可塑化開始後20秒である。その
ため、この時期に合わせてスクリュ背圧を可塑化開始後
20秒より増加させる。
(4)一方スクリュの設定回転数は可塑化時間を短くす
るため、出来るだけ大きく設定されるが、可塑化樹脂温
度の変動を抑えるためには、出来るだけゆっくりスクリ
ュ回転数を上げることが望ましい。しかしスクリュ回転
数が大きくなると、固形樹脂速度も大きくなり、ヂエッ
クリング出口での可塑化樹脂温度の急速な降下を招くの
で、スクリュ回転数の上昇と同期してスクリュ背圧を増
す必要がある。
(5)最終的なスクリュ回転数とスクリュ背圧の同期時
刻は、可塑化開始後25秒とした。可塑化初期の可塑化
能力低下を抑えるために、低い背圧(50kg/cJg
)を出来るだけ持続し、設定背圧へは5秒間で上昇させ
ている。
(6)  スクリュ回転数の5Orpmから設定回転数
への増加は、15秒間で行うとした。そして前記(4)
で述べた理由で、スクリュ回転数の上昇は、スクリュ背
圧より3倍の時間をかけて行っている。
第10図(a) (b)に示すスクリュ回転数及びスク
リュ背圧の時間パターンの効果を明らかにするために、
第11図(a) (b)に示す従来のスクリュ回転数と
スクリュ背圧の時間パターンで樹脂温度変動幅を比較し
た。第12図はスクリュ回転数177rpm。
使用樹脂PP、スクリュストローク300mmでスクリ
ュ設定背圧を変えたときの樹脂温度変動幅の計算値の比
較である。第13図はスクリュ設定回転数124rpm
とでの比較である。いずれもスクリュ設定背圧100k
g/c[g以上では第10図の時間パターンが、樹脂温
度変動幅を小さくするのに効果的なことが分る。
第14図、第15図は使用樹脂旧psでの比較であるが
、第10図の時間パターンが樹脂温度変動幅を小さくす
るのに効果があることが分る。
以上より可塑化された樹脂の温度変動幅を小5 6 さくするのに最適なスクリュ回転数とスクリュ背圧の時
間パターンは第16図(a) (b)のように定められ
る。
(1)  スクリュは可塑化開始から成る時間T1まで
低い回転数N。で回転する。
(2)  その後スクリュは、スクリュ設定回転数Nま
で時間T2をかげて回転上昇する。
(3)スクリュは設定回転数Nに到達後は、可塑化終了
まで設定回転数Nを持続する。
(4)スクリュ背圧は、可塑化開始からある時間T3ま
で低い背圧P。で運転される。
(5)その後スクリュ背圧は、設定背圧Pまで時間T4
をかけて−に昇する。
(6)設定背圧Pに到達後は、可塑化終了まで設定背圧
Pを持続する。
(7)設定回転数Nと設定背圧Pに到達する時期は同じ
とする。即ち、 T + 十Tz = 73 + Ta        
−−−−−−−−−−−−Q渇(8)  スクリュ回転
数の上昇時間T2はスクリュ背圧上昇時間T4より大き
くとる。
Tz > T a             ’−’−
−−−−−””−測成に第1図及び第2図の実施例につ
いて説明すると、第1図及び第2図について部材1〜1
114〜17は第3図におけるものと同じであるため、
ここではこれらについての詳細な説明は省略する。さて
26はスクリュ3の回転数を検出する回転検出器である
。また27は運転者が可塑化時にスクリュの最終的回転
数を設定するスクリュ回転数設定器、28は運転者が可
塑化時にスクリュの最終的背圧を設定するスクリュ背圧
設定器、29は可塑化開始指令Bの入力信号に応じてス
クリュ回転数設定器27と、スクリュ背圧設定器28と
、回転検出器26の出力を人力して、比例流量弁8に対
する弁開度指令と比例圧力弁に対する圧力設定値を出力
する可塑化制御器である。
121は射出時の射出油圧シリンダ7内の上限値と保圧
工程での保圧設定値を出力する射出圧力制御器、131
は射出時のスクリュ射出速度を得るのに必要な比例流量
弁8の弁開度指令を出力する射出速度設定器、30は射
出開始指令Aと7 8 可塑化開始指令Bの入力信号に応じて射出速度設定器1
31からの信号と可塑化制御器29からの信号のいずれ
かを出力する切換器、31は同じく前記各信号A、Bに
応じて射出圧力制御器121からの信号と可塑化制御器
29からの信号のいずれかを出力する切換器である。
さて以上の構成からなる射出成形機により、次のように
して成形がなされる。
先ず射出開始指令Aが射出速度設定器131に入力され
ると、射出速度設定器131は切換器30にスクリュ位
置に応じた比例流量弁8の弁開度指令を出力する。切換
器30は射出開始指令Aが人力されたときは、射出速度
設定器131からの弁開度指令を出力する。切換器30
の出力は比例流量弁8に入力され、比例流量弁8は所定
の弁開度を取る。比例流量弁8は必要な油量を切換弁9
に送る。切換弁9は射出開始指令Aが入力されるときは
、比例流量弁8からの油量を射出油圧シリンダ7に送る
一方射出開始指令Aが射出圧力制御器121に入力され
ると、射出圧力制御器121はスクリュ位置に応じて射
出油圧シリンダ7内の圧力上限値と、保圧工程での保圧
設定値を切換器31に出力する。切換器31は射出開始
指令Aが入力されると、射出圧力制御器121の出力、
即ち比例圧力弁10の圧力設定値を比例圧力弁10に出
力する。
比例圧力弁10は射出油圧シリンダ7内の圧力を所定の
圧力になるように油を逃がす。射出油圧シリンダ7はス
クリュ3を所定の射出速度で移動させる。金型17内に
射出された樹脂は冷却が開始されると同時に、一方では
次回の樹脂の可塑化工程が始まる。
可塑化制御器29は、可塑化開始指令Bが入力されると
、第10図に示す最適なスクリュ回転数とスクリュ背圧
の時間パターンを発生する。また可塑化制御器29は、
スクリュ背圧に対する要求信号P、を比例圧力弁10に
対する圧力設定値として切換器31に出力する。更に可
塑化制御器29は、比例流量弁8に対する弁開度指令v
dを次式から算出し、その値を切換器30に出力する。
9 0 Va=Kv(NdN−) +に+ 只(Na  N−)
dt   −−−−−(15)但し、 N、:最適なスクリュ回転数に対する要求信号N8:回
転数検出器26からのスクリュ回転数の検出値 に:スクリュ回転数偏差に対する比例流量弁8の弁開度
要求信号の比例ゲイン に1:スクリュ回転数偏差に対する比例流量弁8の弁開
度要求信号の積分ゲイン 05)式でスクリュ回転数偏差(Na −N、)に対す
る積分項を含めた理由は、スクリュ回転数偏差が0とな
るようにするためである。また両切換器30、31は可
塑化開始指令Bが入力されると、可塑化制御器29から
の出力をそれぞれ比例流量弁8及び比例圧力弁10に出
力する。比例流量弁8は、実際のスクリュ回転数N8が
可塑化制御器29のスクリュ回転数要求信号Naと一致
するように切換弁9に油量を送る。比例圧力弁10は、
スクリュ背圧が可塑化制御器29のスクリュ背圧要求信
号Pdと一致するように射出油圧シリンダ7の油量を逃
がす。また切換弁9は可塑化開始指令Bが入力されると
、比例流量弁8からの油量を油圧モータ4に送り、スク
リュ回転数は可塑化制御器29のスクリュ回転数要求信
号Ndと一致するようになる。
第17図は第10図に示す最適なスクリュ回転数と背圧
の時間パターンを用いて可塑化したときの樹脂の温度変
動幅の実験値(黒色角枠で示す)と計算値(白色角枠で
示す)を示す。可塑化条件は次の通りである。
スクリュ設定回転数 12Orpm スクリュ設定背圧  50kg/c濱g、150kg/
cイgスクリュ径     90mm スクリュストローク 300+++m スクリュ設定背圧が50 kg / crfl gより
150 kg / crfl gの方がチェンクリング
に到達する未溶融固形樹脂が少ないため、可塑化樹脂温
度変動幅は小さくなっている。このことは計算値によっ
ても精度良く裏付けられている。しかしスクリュ背圧2
50kg/c+f1gでは、樹脂温度変動幅の実験値は
計算値より大幅に大きい。この理由は次のように1 2 考えられる。
スクリュ背圧が大きくなるとスクリュ溝内の溶融樹脂の
一部が固形樹脂で押し出される方向とは逆方向に流れる
可能性がある。この逆流した溶融樹脂はスクリュ内での
滞留時間が長くなり、スクリュからの剪断熱を多く受け
て高い樹脂温度になると考えられる。この一部の高温樹
脂が樹脂温度変動幅を大きくしている。一方前記の可塑
化プログラムは、高背圧によるスクリュ溝内の熔融樹脂
の逆流現象までは考慮しておらず、溶融樹脂は固形樹脂
の移動により一様に押し出されるとしている。このため
樹脂温度変動幅の計算値は実験値よりかなり小さ(なっ
たと考えられる。このことがら可塑化樹脂温度制御に有
効なスクリュ背圧には上限があると考えられる。
可塑化プログラムで検討した結果、第10図の最適なス
クリュ設定回転数に対して、使用樹脂に関係なく、最適
なスクリュ背圧が第18図のようになると考えられる。
なお、図中の点線は高いスクリュ背圧で溶融樹脂の逆流
がないとした場合である。
第2図は第2実施例の系統図である。第2Mにおいてス
クリュ背圧設定器281 は、スクリュ回転数設定器2
7の出力を入力して第18図にしたがいスクリュ設定背
圧を可塑化制御器29に出力する。これにより運転者は
スクリュ設定回転数だけを設定することにより、熔融樹
脂温度の変動幅の少ない可塑化を自動的に行うことがで
きる。なお、第1図及び第2図の実施例では、可塑化制
御器29はスクリュ回転数とスクリュ背圧の時間パター
ンを生成するとしたが、当然スクリュ移動位置に対する
スクリュ回転数とスクリュ背圧のパターンを生成するこ
とも考えられる。
(発明の効果) 以上詳細に説明した如く本発明は、射出成形機の可塑化
工程で、運転者はスクリュ設定回転数と、スクリュ設定
背圧を設定することにより、自動的に最適なスクリュ回
転数とスクリュ背圧の時間パターンが実現され、可塑化
樹脂温変度3 4 動幅の少ない可塑化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る可塑化制御装置の系
統図、第2図は同第2実施例に係る可塑化制御装置の系
統図、第3図は従来の可塑化制御装置の系統図、第4図
は射出成形機の可塑化プロセスを説明する断面図、第5
図は第4図のスクリュ溝内での可塑化プロセスのモデル
図、第6図は第4回のスクリュ溝に沿った可塑化プロセ
スの説明図、第7図はシリンダ内面での速度ベクトルを
示す説明図、第8図及び第9図は夫々可塑化樹脂温度の
時間応答を示す線図、第10図(a) (b)は可塑化
時の最適なスクリュ回転数と、スクリュ背圧の時間パタ
ーンを示す線図、第11図(a)(b)は可塑化時の従
来のスクリュ回転数と、スクリュ背圧の時間パターンを
示す線図、第12図、第13図、第14図及び第15図
は夫々スクリュ回転数とスクリュ背圧の時間パターンの
相異による可塑化樹脂温度変動幅の相異を示す線図、第
16図(a) (b)は可塑化時の最適なスクリュ回転
数と、スクリュ背圧の時間パターンを説明する線図、第
17図は最適なスフ955回転数とスクリュ背圧の時間
パターンでの樹脂温度変動幅の実験値と計算値を示す線
図、第18回はスクリュ設定回転数に対するスクリュ設
定背圧を定める線図である。 図の主要部分の説明 3−スクリュ      8−比例流量弁9−切換弁 
      1〇−比例圧力弁26−回転検出器 27− スクリュ回転数設定器 28− スクリュ背圧設定器 29−可塑化制御器 30、31−−一切換器 121−射出圧力制御器 131−一−射出速度設定器 5 6

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スクリュを回転させる油圧モータと、前記油圧モータに
    送る油量を調節する比例流量弁と、スクリュに背圧をか
    ける射出油圧シリンダと、前記射出油圧シリンダから油
    量を逃がす比例圧力弁と、スクリュ回転数を検出する回
    転数検出器とからなる射出成形機における可塑化制御装
    置において、運転者が可塑化時に希望するスクリュ回転
    数を設定するスクリュ回転数設定器と、希望するスクリ
    ュ背圧を設定するスクリュ背圧設定器と、前記回転数検
    出器の出力と前記スクリュ回転数設定器とスクリュ背圧
    設定器の両出力を入力として、前記比例流量弁に対する
    弁開度指令及び前記比例圧力弁に対する圧力設定値の時
    間パターン或はスクリュ位置に対するパターンを自動的
    に出力する可塑化制御器とからなることを特徴とする射
    出成形機可塑化制御装置。
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