JPH03264326A - 射出成形機の充填量検出方法 - 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、射出成形において成形中の製品品質の良否を
判別する最重要なファクターの１つとして、成形金型へ
の溶融樹脂充填量を検出する方法に関する。

（従来の技術） 従来、射出成形の金型内への溶融樹脂充填量を検出する
方法としては： ■　射出前のスクリュー位置を一定とし、射出後に圧力
を除去した時点でのスクリュー位置（クツション位置）
を検出する方法； ■　射出前のスクリュー位置を一定とし、射出後に最終
保圧を付与した時点でのスクリュー位置（クンジョン位
置）を検出する方法： ■　射出前のスクリュー位置を一定とし、射出保圧中の
スクリュー最前進位置（クツション位置）を検出する方
法； ■　射出直前のスクリュー位置を検出し■〜■項のクツ
ション位置との差を実射出量として検出する方法；及び ■　■項の射出直前スクリュー位置として所定圧力下で
のスクリュー位置を用いる方法；などがある。

しかし、これら方法は全て「容積」の表示にほかならず
、実際に射出された射出重量とは異なる。

成形品の品質を高水準に維持するには、充填密度ρ（金
型キャビティ容積■゛が一定のとき、ρ＝Ｇ　／　ｖ　
’　より、ρの代用値としてＧ、即ち射出重量）を一定
にすることが重要である。ρの逆数はＶ（比容積）であ
る。温度Ｔ及び／又は圧力Ｐが変化すれば、当然樹脂密
度ρも変化することとなり、上記容積Ｖ°に基づいて射
出過程を監視することは無意味である。

従来方式では、金型キャビティへ充填した量の検出を、
射出機側に残った量として検出しているが、この量は温
度及び／又は圧力により変化してしまう。従って、温度
及び／又は圧力を意識的に変化させる成形条件出しの途
上では、射出機側の残存量が一定値とならず、所定値を
設定できない。

また、連続成形時においても、温度及び／または圧力が
変化したときの射出重量の許容幅（監視幅）の変化を予
測できないから、製品品質の良否判別を十分正確に行い
得ないという実状である。

第７図を参照して上記従来技術の問題点を補足説明すれ
ば、以下の通りである。

即ち第７図において、従来は射出前のスクリュー位ＷＳ
Ｉ、又は射出完了後のスクリュー位置Ｓ２、又はＳ、と
Ｓｚとの差ΔＳＩ２、を検出していた。ところが排出さ
れた重量はΔＳＩ□には比例しない。

圧力Ｐ、温度Ｔのときの樹脂比容積をＶ（Ｐ、Ｔ）とす
れば射出重量（排出重量）Ｇは、 Ｇ／Ａ　＝　（Ｓ、＋Ｓ、）／Ｖ（Ｐ、、ＴＩ）（Ｓ　
０＋　３２）／ｖ　（Ｐ２．ＴＩ）・・・（１）となる
。Ａはシリンダ断面積、ＳＬ、Ｓｚ、Ｐ＋及びＰ２は第
７図に示した通りである。温度は射出前後において大き
な差がないので、上式（１）の右辺第１項と第２項にお
いて同一の値Ｔ１としである。

上式（１）が示す如く排出重量はＰ、、Ｐ、の値によっ
て異なり、ΔＳ１□−３Ｉ−３２では一義的に検出する
ことができない。又、Ｇは温度Ｔの影響も受けるから、
温度を無視することもできない。

ところが成形条件設定操作の際番こは圧力Ｐ＋、Ｐｚ、
温度Ｔ１、射出前のスクリュー位置ＳＩ、等が条件出し
の時点で多々変化するものであり、ＳＬ及びＳｚの６を
もって排出重量の代用値とすることはできない。即ち、
成形条件出し時のＳｚ又はΔＳ１□は成形品の特性や品
質値の目安にはならなかった。

連続生産時には作動油温度の変化、外気温変化、風の流
れ、等の外乱があるためＰ＋、Ｐｚ、ＴＩを一定の値に
保持することは困難であり、多少の変動は止むを得ない
。このように連続成形時にＰ、、Ｐ２．Ｔ、の変化が発
生した場合、Ｓ　１．　Ｓ　ｚ、ΔＳ＋ｚも当然変化す
るが、これに応じて監視幅を変更することもできず、正
常晶ＣＧが許容範囲内）であるのに不良品として排出し
てしまう恐れがあり、生産効率低下の一因となっていた
。

（発明が解決しようとする課題） 従って本発明は、従来のように射出シリンダからの排出
樹脂重量の代用としてＳｚ又はΔＳ１□を用いることは
せず、温度圧力が変化した場合にも排出重量と対比し得
る値を演算し、この値を表示及び／又は監視する方法を
提供しようとするものである。

この「表示」とは圧力や温度が変わった場合にも排出重
量と直接相関を有する値の表示であり、この表示を目安
に成形条件を変更するならば威形条件出しを容易に行え
る、という値の表示である。

また、上記の「監視」とは連続生産中に圧力や温度が変
化しても排出重量、つまり成形品重量、を直接かつ正確
に把握できる監視であり、成形具の良否判定を確実に行
うことで不良品選定または良品排除という選定ミスを減
らし生産効率を向上させ得るような監視、である。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するべく、本発明の射出成形機の充填量
検出方法は、 金型キャビティ部と射出成形機シリンダ内部との間に閉
止弁が設けられている該射出成形機もしくはこれと同型
同寸法の他の射出成形機の側の条件と溶融樹脂の側の条
件とにより変化する金型への充填量を検出する方法にお
いて、 溶融樹脂の圧縮の度合を示す比容積（Ｖ）の値と、射出
成形機側の樹脂押圧条件（Ｐ）、との間のＰＶＴ関係式
（但しＴ一定）を予め求めておき、射出直前の押圧力、
保圧終了時の押圧力、及びこれら押圧力のときのスクリ
ュー位置の検出値から上記関係式に基づき射出成形品の
重量を予測演算することを特徴とする。

更に望ましくは、本発明の射出成形機の充填量検出方法
においては前記の射出成形機の側の条件に溶融樹脂温度
（Ｔ）が含まれ、前記比容積（Ｖ）の値と、射出成形機
側の樹脂押圧条件（Ｐ）と、溶融樹脂温度との間のＰＶ
Ｔ関係式を予め求めておく。

更に、前記の射出直前の押圧力を一定に保ち前記の予測
演算を行う態様、或は前記の射出直前のスクリュー位置
を一定に保ち前記の予測演算を行う態様、或は前記の予
測演算の結果と、所定の設定範囲との関係を表示し、該
結果が該範囲外である場合に警報を発するようにする態
様、が可能である。

ＰＶＴ関係式の求め方については詳しく後述する。本発
明方法においては、（ａ）・・・今すでにＰＶＴ関係式
が与えられているとすれば、前記の式（１）に基づき樹
脂の射出重量（Ｇ）自体を求め、または（ｂ）・・・該
射出重量（Ｇ）を用いΔＳ′−の値、つまり基準成形条
件時のΔＳ１□に対応した値であり成形条件変更または
変化時のスクリューストローク、を、次の弐（２）　（
３）　（４）により計算して求めることになる。

Ｇ／Ａ　＝　ΔＳ　’　＋　ｚ／　Ｖ　（Ｐ　ｏ、　Ｔ
ｏ）　−（２）ここに、Ｇは弐（１）により与えられ、
Ｖ（Ｐｏ、Ｔｏ）は基準条件（圧力Ｐ。、温度Ｔ、ｌ）
のときの比容積である。

、°、ΔＳ′Ｉ□＝（Ｇ／Ａ）・Ｖ　（Ｐｏ、Ｔｏ）＝
　Ｖ　（ＰＧ、ＴＯ）・（Ｓ　ｏ十Ｓ　Ｉ）／Ｖ　（Ｐ
Ｉ、ＴＩ）Ｖ（Ｐｏ、Ｔｏ）・（Ｓ　ｏ　＋　３２）　
／　Ｖ　（Ｐｚ、　ＴＩ）・・・（３）一方、後記の式
（Ｆ６）から、Ｔ　ｏ　＝　Ｔ　Ｉのときには次式、即
ち Ｖ　（Ｐ、、Ｔｏ）／Ｖ　（ＰＧ、Ｔｏ）　＝　ｆ　（
ＰＩ／ＰＯ）Ｖ　（Ｐ２．Ｔｏ）　／　Ｖ　（ｐｏ、Ｔ
ｏ）　＝　ｆ　（Ｐｇ／ＰＯ）となり、従って ΔＳ′１□−（Ｓ　、＋　Ｓ　＋）／　ｆ　（ＰＩ／Ｐ
（１）（Ｓ　ｏ　＋　Ｓ　ｚ）　／　ｆ　（Ｐｚ／Ｐｏ
）・・・（４）として基準１０点のΔＳ”１□を算出で
きる。これによりＰ、、Ｐ２が変化しても、或は変更さ
れても、１０点のΔＳ’＋□を得ることが可能である。

以下、ＰＶＴ関係式を予め求めておく方法について説明
する。

この方法は、 射出成形機のシリンダ内部から成形金型のキャビティ部
に至るまでの間の溶融樹脂流路中の適宜個所に閉止手段
を設けた樹脂成形装置において、該閉止手段が閉しられ
ているとき上記射出成形機のシリンダ内部で非回転状態
にあるスクリューの第１停止位置と、そのとき該スクリ
ューを前進方向へ押圧している圧力（Ｐ）、とを検出す
る第１工程、次いで上記閉止手段を開けて所定重量の溶
融樹脂を流出させたのち閉止手段を閉める第２工程、及
びそのあと上記第１工程での押圧と同し圧力（Ｐ）を上
記スクリューにかけ該スクリューが前進を停止したとき
の第２停止位置を検出する第３工程、を所定温度（Ｔ）
で行い、 上記の第１停止位置と第２停止位置との間のストローク
距離から押出樹脂容積を求め、これと上記の所定重量と
から比容積（Ｖ）を計算し、上記圧力（Ｐ）、比容積（
Ｖ）及び温度（Ｔ）の間の関係式を求める。

比容積（Ｖ）は、文字通りの真の比容積、つまり比重の
逆数、であることが望ましいが、樹脂の種類と適用機種
が一定しているようなケースにおいては、スクリューの
ストローク距離を代用値とすることもできる。

何れにしても上記の圧力（Ｐ）及び温度（Ｔ）は、これ
らを各々数水準に変化させて圧力（Ｐ）、比容積（Ｖ）
及び温度（Ｔ）の間の関係式を一挙に求めてもよく、或
は温度（Ｔ）は一定に保ち、その温度におけるＰＶＴ関
係式を求めてもよい。この後者の方式は、温度条件の変
更が少ない現場に適していると共に次のような手順での
効率的な測定を可能とする利点がある。

即ち、上記の第１工程において圧力（Ｐ）を数水準に変
化させたのち第２工程を実施し、これに対応して第３工
程においても、同じく数水準に圧力（Ｐ）を変化させる
ならば、その際に各水準ごとに得られる比容積（Ｖ）の
値から一定温度下における前記関係式を簡単かつ迅速に
求めることができる。

真の比容積が必要なケース、つまり適用機種や溶融及び
成形条件等が大幅に変わる可能性のある場合、にはスク
リューが最先端位置に達したときその前方に残存してい
る溶融樹脂についても考慮せねばならない。例えば、上
記の閉止手段が射出成形機のノズル部に配置された閉止
弁であり、且つスクリュー先端から閉止弁までの間の残
存容積が設計値として既知である場合において、該残存
容積をスクリューのストローク距離に換算し、その値を
前記の第１停止位置及び第２停止位置に加算して得られ
る値を、比容積（Ｖ）の計算に用いればよい。

閉止弁が射出成形機のノズル部に配置されてはいるが、
スクリュー先端から該閉止弁までの間の残存容積が未知
、という場合においては、一定温度および一定圧力下で
、初期スクリュー位置を数段に変え、閉した閉止弁へ向
けて該スクリューを押圧前進させたときのスクリュー前
進ストロークがゼロとなる点の初期スクリュー位置を外
挿法で求め、これを前記の第１停止位置及び第２停止位
置に加算して得た値を比容積（Ｖ）の計算に用いればよ
い。

ＰＶＴ関係式測定のための上記各態様の方法において用
いられる計算式と、該方法の前提としての装置の一例、
とについて補足説明する。

従来から提案されている多数の溶融樹脂のＰＶＴ関係弐
のうち、次の５ｐｅｎｃｅｒ　＆　Ｇｉｌｍｏｒｅ　　
の式はよく知られている。

（Ｐ＋　π’）（Ｖ−ω）　、　Ｒ’Ｔ　　　　　−・
（Ｆｌ）ここに（Ｐ）は溶融樹脂の圧力、（Ｖ）はその
比容積、（Ｔ）は同じく絶対温度、（π゛）と（ω）と
（Ｒ゛）は樹脂の種類に応して決まる定数である。

この式（Ｆｌ）は、 Ｖ　＝　Ｒ’Ｔ　／（Ｐ＋　π’）　＋　ω−・（Ｆ２
）と変形でき、従って（Ｐ）を一定としくＴ）を変える
ときは第２図に示すように（Ｖ）は（Ｔ）の−次式とし
て与えられる。

上記のように実際の成形機を用いる場合、比容積Ｖは射
出された樹脂容積Ｖ゛と射出された樹脂重量Ｇ　（ｇｒ
）との比である。具体的には圧力を一定の（ｐｏ）とし
、温度も一定の（Ｔ、）としてスクリューを第３図のよ
うにストロークＳｃｍだけ前進させたときのｐ。＋ＴＯ
条件での樹脂容積（ν′）ｃｍ３はＶ゛−（πＤ２／４
）　ｘ　　Ｓ ここにＤはスクリューの直径（ｃｍ）として求めること
ができる。

次に、圧力を一定値（ｐｏ）に保ち樹脂温度を変更すれ
ば弐（Ｆ２）よりωの値が求められる。ωの値が決まれ
ば、一定樹脂温度のもとて圧力を、例えば値ｐを含む数
水準に変化させ、該値ｐと上記の値ｐ０のときの比容積
を、各々（ν’）（ｖ、’）　とすれば次式（Ｆ３）に
より上記の値π゛も決まる。

（ｖ、’−ω）　　÷（ｖ’　　（１１）　　＝　（Ｒ
’Ｔ／（ｐＯ＋π’））÷（Ｒ’Ｔ／（ｐ＋π’））　
＝　Ｃｐ＋π゛）　÷（Ｐ０＋π゛） ＝　　（ｐｏ＋π゛十Δｐ）　÷　（ｐｏ十π゛）−１
＋Δρ÷（ｐｏ＋π゛）・・、　（Ｆ３）このように、
値ω及び値π゛が求まれば上記の式（Ｆｌ）又は式（Ｆ
２）に基づき値Ｒ″も求められる。従って、その樹脂に
関しては５ｐｅｎｃｅｒ　＆　ＧｉｌｍｏｒｅによるＰ
ＶＴ関係弐が確定することになる。別の樹脂についても
必要に応し上記の測定を実施すればよい。

以上は５ｐｅｎｃｅｒ　＆　Ｇｉ１ｍｏｒｅ弐に基づい
たＰＶＴ関係弐の場合であるが、それ以外にも例えば、
実験計画法における実験的解析手段（多変数逐次近似法
）を用いることができる。

上記のＰＶＴ関係式測定方法を実施するに際し、ノズル
に閉止弁を備えている装置の概要は以下の通りである。

即ち、第４図（イ）のように射出成形機（１）のシリン
ダ（２）の内部に回転停止自在に内装されたスクリュー
（３）は、ノズル部（４）のコック型閉止弁（５）を経
て、金型（６）内のキャビティ（７）へ溶融樹脂を供給
（射出）する。また、流体圧シリンダ（９）により開閉
駆動される閉止弁（５）は前述のように樹脂流路中のノ
ズル部（４）に設けられている。

一方、スクリュー回転駆動用のモータ（１０）を取付け
た基盤（１１）から延出しているピストンロッド（１２
）先端のピストン（１３）は、別の流体圧シリンダ（１
４）の内部にあって、管路（１５）からの圧力流体によ
り往復駆動される。基盤（１１）がらは位置検出器（１
７）に摺接するパー（１６）も突設してあり、該基盤（
１１）に帯同し一体的に進退するスクリュー（３）の位
置、つまりストローク、は位置検出器（１７）により測
定される構成である。尚、番号（１８）は固形樹脂ペレ
ットを投入するホッパを示す。

第４図（ロ）に示すように、スクリュー（３）の円錐形
先端部（３ａ）と最終螺旋条（３ｂ）との間にはフラン
ジ形突起（Ｉ９）があり、これが環状ストッパ（２０）
に衝当すると、そのときスクリュー先端部（３ａ）と閉
止弁（５）との間のスペース（２１）に溶融樹脂が滞留
（残存）するので、厳密な比容積を算出する５二は該ス
ペース（２１）の容積を把握する必要がある。

これが射出成形機設計数値から既知でなければ、後記具
体例のようにすれば測定可能である。突起（１９）がス
トッパ（２０）に衝当する前に１回分の射出が終わるケ
ースにおいても、該スペース（２１）を加味したスクリ
ューストローク距離を用いての計算が望ましい場合があ
る。

尚、上記突起（１９）とストッパ（２０）とは一種の逆
流防止弁（２２）を構成していて、射出中及び射出完了
直前における金型側からシリンダ側への溶融樹脂逆流を
明止している。

以上のように射出成形機のシリンダ内部から金型キャビ
ティ部までの間に閉止手段を設けた射出成形機（実機）
を利用しての溶融樹脂ＰＶＴ特性測定が可能となり、そ
の測定操作も、該閉止弁を閉した状態でのスクリュー押
圧、その停止点位置と圧力および樹脂温度の自動的検出
、という簡単かつ半ば自動的操作でよく、現実の成形現
場での本方法の適用がきわめて容易なばかりでなく、測
定結果の信頼精度も十分に高いものである。

更に上記のＰＶＴ関係式測定方法の具体例について、図
面を参照しつつ説明する。

第５図は具体例１が適用される油圧式の射出成形機を示
し、先ずホッパ（１８）から投入された樹脂材料はスク
リュー（３）の回転により溶融混練されつつ前方へ送ら
れる。しかし、このときノズル部（４）の閉止弁（５）
は閉しであるから、スクリュー先端側へ送られた溶融樹
脂圧力により該スクリュー（３）は、予め設定された初
期位置まで後方（右方）へ後退する。後退中及び後退後
の位置スクリュー位置は検出器（１７）により測定検出
される。

スクリュー（３）の初期位置が検出され、検出信号路（
ＣＩ）を経て制御装置（２３）へ入力されると、第１工
程に入る。即ち、該制御装置（２３）は指令信号路（Ｃ
２）を通して所定圧力値を電磁リリーフ弁（２４）に指
示し、圧油源（２５）からの油圧が管路（１５）を経て
油圧シリンダ（１４）へ供給される。これによりスクリ
ュー（３〉は前進させられて、その先端側の溶融樹脂を
圧縮し、被圧縮溶融樹脂からの反力と油圧シリンダ（１
４）による押圧力が均衡する点て該スクリュー（３）は
その位置に停止させられる。

スクリュー先端部の逆流防止弁（２２）は、該弁（２２
）と閉止弁（５）との間の樹脂圧を所定値にまで高め、
且つ該僅に維持する作用をなす。

こうして停止したスクリュー（３）の第１停止位置はス
クリュー位置検出器（１７）で検出され、そのときのシ
リンダ（１４）による押圧力はスクリュー押圧力検出器
（２６）で検出され、更に溶融樹脂温度はスクリュー先
端部の樹脂温度検出器（２７）によって検出され、各信
号はそれぞれ検出信号路（Ｃ３）　（Ｃ４）（Ｃ５）を
通してＰＶＴ演算装置（２８）へ伝送される。

次いで第２工程、即ち、スクリュー（３）の回転は停止
したまま閉止弁（５）を開けることにより、該スクリュ
ー（３）　　前進させ適宜量の溶融樹脂を押出してから
閉止弁（５）を閉める。この押出し量は適宜の外部秤量
器で秤量し、その重量値は外部人力装置（２９）から上
記ＰＶＴ演算装置（２８〉へ信号路（Ｃ６）を経て入力
する。

そのあと第３工程として、上記と同し所定圧力値を再び
スクリュー（３）に印加し、該スクリュー（３）を更に
少し前進させる。そして、樹脂圧と平衡して停止したス
クリュー（３）の第２停止位置が上記スクリュー位置検
出器（１７）で再び検出される。

このデータは上記ＰＶＴ演算装置（２８）へ信号路（Ｃ
３）を通し人力され、１回分の測定は終了する。

これにより、第２停止位置と第１停止位置との間隔、つ
まり押出し樹脂重量に相当した容積（スクリューストロ
ーク距離に比例）、を該樹脂重量で割り算して、そのと
きの温度及び圧力のもとての定量的（つまり真の）比容
積が求められるのである。

上記の各操作を、数水準のスクリュー押圧力と数水準の
樹脂温度とについて反復実施し、前述の諸計算式による
演算を上記ＰＶＴ演算装置（２８）に行わせれば、当該
種類の樹脂についてはＰＶＴ関係式が確定することにな
る。

なお、樹脂温度の変更には、射出成形機の運転条件の如
何、例えばスクリュー（３）の回転数レベル、温度及び
圧力のレベル、樹脂の種類等々、によっても左右される
が、概ねシリンダ設定温度を変えればよいことが多い。

第５図中の番号（Ｃ７）は演算装置（２８）と制御装置
（２３）との間の信号伝送路である。

以下、具体例２について説明する。

具体例１ではスクリュー先端部の残存樹脂容積を度外視
したが、その第１及び第２停止位置はいずれもスクリュ
ー最先端から閉止弁（３）に至るまでのスペース（２１
）に存在する溶融樹脂をも圧縮した結果のデータである
ことに注意を要する。即ち、射出成形機の機種や寸法が
異なり残存容積に大差がある場合等には、第１実施例の
結果をそのまま適用できないし、敢えて通用すれば無視
できない大きさの誤差を伴うことになりかねない。

その対策としての具体例２は、残存容積による補正を加
えたスクリュー「排除容積」を用いることとし、その代
わり比容積の算出は容易化しようとするものである。即
ち、補正後の「排除容積」の「比」を、基準圧力（Ｐｏ
）における比容積（ｖｏ）が求まっていて、温度一定（
Ｔｏ）かつ押出重量も一定（Ｇｏ）の場合には、既述の
「比容積」の「比」として用いることができ、それによ
って圧力をＰｏからＰｌに変更したときの比容積値が得
られることに着眼したものである。従って、残存容積に
よる補正は多少面倒であっても正確な比容積は却って簡
単に算出できる、というメリットがある。

先ず、°上記残存容積が機械の設計データから既知であ
り、それをスクリューストロークに換算した値（Ｓｏ）
も与えられている場合には、圧力（Ｐｏ）のときの第１
停止位置と第２停止位置との差（ストローク）をＳ＋Ｓ
、。＝ＳＴ０とし、圧力Ｐ１のときの開蓋をＳ十Ｓ、、
・ＳＴＩとすれば比容積Ｖにつき次の弐（Ｆ４）　（Ｆ
４’）が得られる：（Ｓ、。、５１１１は実測ストロー
ク） Ｖ（ＰＧ、Ｔｏ）−π／４・Ｄ２・５１ｏＧｏ・・・（
Ｆ４）Ｖ（Ｐ＋、Ｔｏ）　□　　π／４−　Ｄ２．　Ｓ
ＴＩ　Ｇｏ　９．−（Ｆ４’）、’、　　Ｖ　（Ｐ＋、
Ｔｏ）　／　Ｖ　（Ｐｏ、Ｔｏ）　＝　ＳｒＩ／Ｓｒ。

＝　（Ｓｏ＋Ｓ、＋）／（Ｓｏ＋Ｓ、ｏ）　　　−−−
（Ｆ５）本発明者は、これから Ｖ（Ｐ、ＴＯ）　／ｖ（Ｐｏ、ＴＯ）　＝　ｆ（Ｐ／Ｐ
Ｏ）　、、、（Ｆ６）と−形化した関数を求めることが
可能である、と想定のもとに種々検討した結果、 ｆ（Ｐ／Ｐｏ）　＝　ｅｘｐ　　（ａ（−／”’Ｐ／Ｐ
ａ−１）　　）　　　・−（Ｆ７）但し”ａ”は温度に
より定まる定数、＋ｌｐＨは上式（Ｆ６）等においてＰ
ｌ等で記した任意の樹脂圧力、Ｐｏは基準圧力、という
実験式によって精度よく近似できることを見いだした。

従って、”Ｐ”値を種々変化させて”ａ”値を求めてお
けば、ＰＶ（Ｔ一定）関係を容易に把握でき、上記のよ
うに補正後のストローク値に基づき種々の圧力における
比容積を簡単に求めることができる。

上記残存容積が機械の設計データからは不明の場合には
、次の要領でスクリューストロークに換算した値（Ｓｏ
）を実験的に直接求めることができる。

即、溶！ｌＩｊ！樹脂が圧縮される量（圧縮に要するス
トローク）ΔＳは第６図のように圧縮前の容積Ｓ。

に比例するから、一定圧力Ｐ、においでＳ、を数段に変
更し一次関数グラフを描き図上で外挿すれば値（Ｓｏ）
は簡単に求められる。

この具体例２において温度が一定値（Ｔｏ）でない場合
には、上述の式（Ｆ２）にも示したように圧力Ｐ０のと
きの比容積Ｖ（Ｐａ、Ｔ）が温度の一次式（例えば、α
Ｔ十β）で近似できることから、式（Ｆ６）及び式（Ｆ
７）は次のように変形して利用すればよいことも本発明
者は見いだした： Ｖ　（Ｐ、Ｔ）　　＝　Ｖ　（Ｐｏ、Ｔ）、ｅｘｐ　（
ａ＋ｔ＋　・（７Ｐ／Ｐａ−１））・・・　（Ｆ８） ａ（Ｔ）＝　ｂＴ　＋　ｃ　　　　　　　　　　　　　
＝・（Ｆ９）；、　　Ｖ　（Ｐ、Ｔ）　＝　（αＴ＋β
）・ｅｘｐ　（ａ　ｔｒ＋　・（ＩＰ／Ｐａ−１）　）
（ＦＩＯ） 即ち、”ａ”値も温度の一次式で近似できることを見い
だしたのである。その結果、本具体例２によれば、”α
”、”β”、”ｂ”、”Ｃ”の４種の定数を求めること
によりＰＶＴ関係式を一義的に確定できることになる。

尚、式（Ｆ２）及び（Ｆ９）については、射出成形機の
運転条件次第では押出された樹脂の実測温度がシリンダ
温度とよく一致せず後者をもって前者の代用値とできな
い場合がある。そのような場合には式（ＦＩＯ）の中の
式（Ｆ２）　（Ｆ９）に対応する項に、Ｖ（Ｐ、、Ｔ）
・α゛Ｔ″＋αＩＩＴｎ−１＋・・・＋α’Ｔ＋β゛ａ
（７）　＝　ｂ’Ｔ”　＋ｂ”Ｔ″’−’　＋−−−＋
　ｂ″’　７　＋ｃ’を代入、つまり多項式近似を採用
することにより実機に適合した修正が可能で、やはりシ
リンダ温度を樹脂温度の代用値とできる。従って、手作
業による温度計測が不要のため結果的には測定精度と作
業効率が向上し好都合である。

次に具体例３を説明する。

上記の第１工程、つまり射出前に閉止弁が閉しられてい
る状態、においてスクリュー（３）により溶融樹脂に加
えられている圧力を、Ｐａ、Ｐ＋、Ｐｚ・・・Ｐ、ｌと
変化させ、これら圧力におけるスクリュー（３）の第１
停止位置Ｓ、。、Ｓ□＋Ｓａ□・−・Ｓｌ＋＋を測定す
る。

次いで、第２工程として、正規の実運転圧に戻し閉止弁
（５）を開け、１回の射出（ワンショット）を行う。そ
のあと再度閉止弁（５〉を閉め、第３工程として再びス
クリュー（３）に油圧をかけ樹脂圧を第１工程と同しく
　ｐｏ、ｐＨ，ｐｚ・・・Ｐｆｉと変化させ、そのとき
第２停止位置ＳＦｏ＋ＳＦ＋＋ＳＦ！’・・ＳＦｎを測
定する。

以上の各工程の間の温度は”Ｔｏ”とする。

この場合、スクリュー前方側のシリンダ断面積が”Ａ”
である射出成形機から”ｎ”回にわたり重量”Ｇ”の樹
脂が射出されたと見なすことができ、従って次の式が成
り立つ： Ｇ／Ａ　＝　（ＳＯ＋５８０）／Ｖ（ＰＧ、Ｔ（１）−
（ＳＯ＋ＳＦ（＋／Ｖ（ＰＯ，Ｔ１１）□　（Ｓ（＋＋
５Ｂｌ）／Ｖ（ＰＩＩＴ（＋）−（ＳＯ＋５Ｆｌ）／Ｖ
（ＰＩ、ＴＯ）＝　（ＳＯ＋５ＩＦｌ）／Ｖ（Ｐｌｌ、
Ｔｏ）−（ＳＯ＋５ＦＩＩ）／Ｖ（ｐＨ，ＴＯ）Ｇ／Ａ
　＝　　（Ｓｌ、−ＳＦ、、）／Ｖ（Ｐ、、ＴＯ）＝　
　ΔＳ、、／Ｖ（Ｐ、、ＴＯ）０．（ＦＩＬ） 一方、上記の式（Ｆ６）　（Ｆ７）より、Ｖ　ＣＰｎ、
Ｔｏ）／　Ｖ　（ｐＨ，ＴＯ）　＝　ｅｘｐ　（ａ（ｖ
’Ｐ、、／Ｐｏ−１）　）・ΔＳｆｉ／ΔＳ０　　　　
・・・（Ｆ１２）式（Ｆｉｌ）　（Ｆ１２）より、 ・・・　（Ｆ１３） となり、この式（Ｆ１３）は温度Ｔ０におけるＰＶ関係
式である。そして成形品の重量”Ｇ”を計測して人力す
れば、これらの式は上記演算装置（２８）により計算さ
れる。温度を数水準に変化させれば、同様にしてＰＶＴ
関係式を確定できることになる。

具体例３によれば、実底形品に対し悪影響を及ぼす恐れ
なく底形ワンショットの期間中に、樹脂圧力と成形品重
量との関係、つまり樹脂圧力とスクリューストローク（
第１・第２停止位置間の距離）との関係が求められる。

なお、以上の具体例は溶融樹脂２ｉ！２ＩＩＭ中に設け
られる閉止手段が、射出成形機のノズル部（４）に設け
られた閉止弁（５）であるものについて説明した。

閉止手段が、同じく溶融樹脂流路における成形金型中の
キャビティ部に至る間に設けられたシャットオフ弁であ
る場合にも前記閉止弁の場合と同し作用・効果が得られ
ることはいうまでもない。

（作用） 本発明方法によれば、溶融樹脂の圧縮の度合を示す比容
積（Ｖ）の値と、射出成形機側の樹脂押圧条件（Ｐ）、
との間のＰＶＴ関係式（但しＴ一定）を予め求めておき
、射出直前の押圧力、保圧終了時の押圧力、及びこれら
のときのスクリュー位置の検出値から上記関係式に基づ
き射出成形品の重量を予測演算することになる。そして
ＰＶＴ関係式は上記の式（Ｆｌ）〜式（Ｆｌ３）に基づ
いて前もって確定でき、これを利用しての本発明方法に
おいては、上記の式（１）〜式（４）を用い射出条件（
温度Ｔと圧力Ｐ）の変化に即応した実射出量の変化予測
ができる。

（発明の効果） 従って本発明乙こよれば、温度及び／又は圧力を意識的
に変化させる成形条件出しの際には、所定値の設定を容
易かつ正確に行うことができ、また連続成形時において
も、温度及び／または圧力が変化したときの射出重量の
許容幅（監視幅）の変化を迅速かつ容易に予測できるか
ら、製品品質の良否判別を十分正確に行うことが可能と
なった。

（実施例） 第１図に示す如くに計装された射出成形機を対象として
本発明を実施するが、図中の各部の番号は第４〜５図中
のものと同じ要素を同し番号で示してあり、再説明は省
く。本例に特有の構成は、スクリューのストロークを検
出するスクリュー位置検出器（１７）、スクリュー押圧
力検出器（２６）、及び樹脂温度検出器（２７）からの
検出信号がＰＶＴ演算装置（２８）へ供給され、ここで
上記の式（１）〜（４）による樹脂充填量（射出量）も
しくは対応したストローク位置が計算される。

射出直前及び射出終了のタイミングは制御装置（２３）
からＰＶＴ演算装置（２８）へ与えられ、該タイミング
に基づいた計算が該ＰＶＴ演算装置（２８）によって遂
行される。

このように計算された充填量は表示器（３Ｉ）上に表示
され、同時に比較器（３３）へも入力される。

方、監視範囲設定器（３２）　番こは、充填量の目標値
と許容誤差を予め設定しておく。

ＰＶＴ演算装置（２８）から人力された充填量実測値と
、監視範囲設定器（３２〉から入力された充填量目標値
と許容誤差（率）、とに基づき比較器（３３）において
比較が行われ、実測値と目標値との間の実測誤差が許容
誤差を超えた場合には、該比較器に接続された図外の警
報器が警報を発することになる。

本実施例には、スクリュー押圧力検出器を用い、Ｐ、、
値を検出した例を示したが、設定圧力からＰ、、が一義
的に決定される場合には設定圧力から決定されたＰ７値
を用いることも出来る。

これは成形条件出し途上にて目安となる充填量を表示す
る場合に有効である。

尚、番号（３０）は圧油流量調節器である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を実施するための装置の計装
を示す図、第２図は本発明方法の技術的背景として、Ｐ
ＶＴ関係式測定に関連した特性を示すグラフ、第３図は
ＰＶＴ関係式測定の各具体例におけるスクリュー作動状
態の模式図、第４図（イ）はＰＶＴ関係式測定の各具体
例を実施する装置全体の概略説明図、同図（ロ）はその
要部詳細図、第５図はＰＶＴ関係式測定の具体例１を実
施する装置のブロック図、第６図は溶融樹脂圧縮過程を
示すグラフ、第７図は従来方法を示した概念図、である
。 （１）・・・射出成形機、　（３）・・・スクリュー（
４）・・・ノズル部、　　（５）・・・閉止弁、（６）
・・・成形金型、　　（８）・、・ゲート部、（１０）
・・・スクリュー回転駆動用のモータ、（１４）・・・
スクリュー前進駆動用のシリンダ、（１７）・・・スク
リュー位置検出器、（２３）・・、制御装置、　　（２
４）・・・電磁弁、・・・スクリュー押圧力検出器１ ０９．樹脂温度検出器１ 、、、ＰＶＴ演算装置１ ００．監視範囲設定器、 ・・・比較器。 （３１）・・・表示器、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金型キャビティ部と射出成形機シリンダ内部との間
   に閉止弁が設けられている該射出成形機もしくはこれと
   同型同寸法の他の射出成形機の側の条件と溶融樹脂の側
   の条件とにより変化する金型への充填量を検出する方法
   において、溶融樹脂の圧縮の度合を示す比容積の値と、
   射出成形機側の樹脂押圧条件、との間の関係式を予め求
   めておき、射出直前の押圧力、保圧終了時の押圧力、及
   びこれら押圧力のときのスクリュー位置の検出値から上
   記関係式に基づき射出成形品の重量を予測演算すること
   を特徴とする射出成形機の充填量検出方法。 ２　前記の射出成形機の側の条件に溶融樹脂温度が含ま
   れ、前記比容積の値と、射出成形機側の樹脂押圧条件と
   、溶融樹脂温度との間の関係式を予め求めておく請求項
   １に記載の射出成形機の充填量検出方法。 ３　前記の射出直前の押圧力を一定に保ち前記の予測演
   算を行う請求項１又は２に記載の射出成形機の充填量検
   出方法。 ４　前記の射出直前のスクリュー位置を一定に保ち前記
   の予測演算を行う請求項１又は２に記載の射出成形機の
   充填量検出方法。 ５　前記の予測演算の結果と、所定の設定範囲との関係
   を表示し、該結果が該範囲外である場合に警報を発する
   請求項１から４までの何れかに記載の射出成形機の充填
   量検出方法。