JPH04332615A - 射出成形機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型のキャビティ内に
溶融樹脂を射出充填し、然る後、保圧を加えつつ溶融樹
脂を冷却して製品を製造する射出成形機の制御方法及び
該方法を実施する射出成形機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、多種多様な製品が合成樹脂により
量産され、種々の製品が射出成形により生産されている
。この射出成形には、例えば図３に示す様に、スクリュ
インライン型の射出成形装置２０を用いた射出成形機１
０が使用されている。

【０００３】このスクリュインライン型の射出装置２０
は、スクリュモ−タ２４の回転によってバレル２１内に
設けた射出スクリュを回転させてホッパ２７から供給さ
れるペレットを射出スクリュの先端側に送りつつ溶融混
練し、溶融樹脂がバレル２１内の先端部に蓄積されるに
従って該射出スクリュが後退することにより溶融樹脂の
量を計量し、所定量の溶融樹脂がバレル２１内の先端部
に蓄積されたとき、バレル２１と平行に設けた射出シリ
ンダ２５に圧油を送り、射出シリンダ２５内のピストン
を前進させることにより該ピストンに連結した前記射出
スクリュをバレル２１内で前進させ、以てバレル２１の
先端内部に蓄積された溶融樹脂を固定プラテン１１に押
し付けた射出装置２０先端のノズル２３から固定金型１
６と可動金型１７によって構成された金型１５のキャビ
ティ内に射出し、キャビティに溶融樹脂を充填した後は
保圧を加えつつ金型内で樹脂を冷却し、冷却後、可動金
型１７を可動プラテン１３と共に後退させて形開きし、
製品を金型１５から取り出すようにしている。

【０００４】そして、この溶融樹脂の射出及び保圧に際
し、例えば図５に示す様に、キャビティの形状によって
射出速度を２段乃至数段に変化させつつ溶融樹脂の射出
を行い、この射出工程Ｌ１によりキャビティに溶融樹脂
が充填された後は、射出シリンダ２５に送る油圧を比較
的に低い所定の圧力として溶融樹脂に保圧力を作用させ
、以て溶融樹脂が冷却縮小することによりひけが生じて
製品の形状寸法がキャビティ形状の寸法に対して誤差を
生じることを防止するようにしている。

【０００５】この射出工程Ｌ１における射出速度の制御
、及び保圧工程Ｌ２における圧力の制御は、射出シリン
ダ２５への送油を制御することにより行われ、射出成形
機では、型締、型開きのための油圧回路や射出装置の一
部を移動させるための油圧回路等と共に、射出スクリュ
を前進後退させるための油圧回路が設けられており、こ
の射出用の油圧回路は、図４に示す様に、油圧ポンプ３
５からの油路を切換弁３７を介して射出シリンダ２５の
ピストン前室とピストン後室とに接続し、例えば切換弁
３７とピストン後室との間に流量制御弁３１と圧力制御
弁３３とを設け、切換弁３７を作動させてピストン後室
に油圧ポンプ３５からの圧油を送り、射出シリンダ２５
内のピストンを前進させてピストンと一体に接続された
射出スクリュを前進させるものとし、この射出スクリュ
の前進速度を流量制御弁３１の開度を制御することによ
り調整し、又、保圧工程では圧力制御弁３３の開度を制
御調整して溶融樹脂への押圧力を調整することとしてい
る。

【０００６】又、今日、製品の製造に際して高品質が要
求されるため、前記溶融樹脂をキャビティに充填する射
出工程Ｌ１における射出スクリュの前進速度をマグネッ
トスケ−ル２９などにより検出し、射出スクリュの各位
置毎の速度を目標値に合わせるように射出シリンダ２５
と切換弁３７との間に設ける流量制御弁３１を高速応答
性を有する流量制御弁３１とすると共に、該流量制御弁
３１の開度を制御するに際して前記速度検出に基づいて
フィ−ドバック制御を行うものとし、射出スクリュの設
定された前進速度と現実の前進速度とを一致させること
が試みられ、更に、溶融樹脂をキャビティに充填した後
の保圧工程Ｌ２においても射出シリンダ２５への油圧回
路に設けた圧力検出器により保圧時の油圧を検出し、冷
却時間中における押圧力を圧力制御弁３３の開度をフィ
−ドバック制御することにより所定の圧力に維持させる
ことが行われている。

【０００７】尚、プランジャ式射出成形装置における射
出プランジャ、又はプリプラ式射出成形装置における射
出シリンダも、射出スクリュと同様に射出用油圧回路を
もって制御され、量産される製品の精度を高める努力が
行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に、近年、射
出成形機により高精度の製品を量産するためには、射出
速度の監視、及び、保圧の監視を行ってフィ−ドバック
制御を行うことが一般的に行われ、射出工程では位置と
速度に基づいて流量制御弁の開度を制御し、且つ、射出
工程後の保圧工程では時間経過にしたがって圧力を制御
することとしているけれども、例えば射出工程に於て、
図５に示す様に、射出スクリュの位置即ちストロ−クＳ
ｔに対する射出速度Ｖを設定し、或は制御横軸を変えて
時間ｔに対する射出速度Ｖを設定したとしても、従来の
プログラム制御の場合、任意に滑らかな設定を行うこと
はできず、これら設定速度は階段状に各射出速度が設定
され、射出速度が変更されるとき、瞬時に変わるように
設定されて目標値とされている。

【０００９】しかし、流量制御弁等の射出速度変更装置
である機械は、制御能力に自ずと限界が有る為、この瞬
時に変わる設定又は指令には追随し得ず、この急激な射
出速度変化時には、射出速度変更装置は、それ自体が有
する最大変更度合によって射出速度を変化させ、その最
大変更度合よりも大きい変更度合が要求されても応答し
きれないものであり、この場合、制御の偏差は自ずと最
大乃至は最大に近い状態となり、現実の射出速度は所望
の制御が為されていない状態と成る。

【００１０】勿論、射出スクリュの位置、即ちストロ−
クによって射出速度を制御変化させる場合、射出速度の
変化状態ができるだけ滑らかになるように努力はされて
いるが、射出速度の切換に際しては、とかくオ−バ−シ
ュ−トやアンダ−シュ−トが生じるものであり、その結
果、速度の切換に狂いが生じ、時間に対するストロ−ク
は所望の位置からずれ、それ以降は、そのストロ−クの
遅れが生じた状態のまま射出速度の制御が行われること
になる。

【００１１】又、射出に際しては、金型キャビティの形
状、金型温度や射出筒温度の変動、射出する樹脂の物性
、射出筒への樹脂投入方法、機械の摺動抵抗等の諸条件
により、充填中の射出スクリュや射出プランジャに加わ
る負荷が変動する結果、前記した様に射出速度を制御す
る場合は、この様な負荷変動に対して所望の射出速度が
充分に保たれなかったり、速度設定の変化時に過渡応答
により時間に対するキャビティ内への樹脂充填度合にバ
ラツキが発生する。

【００１２】この様に、従来は射出速度を制御すること
が行われているも、目標速度への到達にズレが生じ、又
、このズレが射出毎に異なる為、樹脂の充填状態に差異
が生じるものであり、金型が連続的に冷却されている為
に樹脂の比容積に差異を生じさせ、製品のそりや歪みを
発生させる原因となり、又、重量のバラツキをも生じさ
せていた。

【００１３】従って、従来は木目細かな射出速度の制御
を充分に行うことができず、この為に樹脂の流れ状態や
樹脂の充填量などが一定せず、高精度にして良品質の製
品を量産することが困難であり、例えば、射出毎の樹脂
の充填量は数％のバラツキが生じていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、金型の形状に
合わせて射出工程における微小単位時間毎の射出スクリ
ュ等の位置を定めるように設定し、射出スクリュ等の位
置検出手段を射出成形機に設け、射出工程における射出
スクリュ等の位置を前記位置検出手段で検出しつつ検出
位置と設定した基準位置との誤差を修正するようにフィ
−ドバック制御しつつ射出成形を行うこととするか、又
は、射出スクリュ等が前進するに際して各基準位置を通
過するのに必要な所要時間を定め、各基準位置を射出ス
クリュ等が通過する時間を計測して所要設定時刻と計測
時刻との誤差を修正するようにフィ−ドバック制御しつ
つ射出成形を行うこととする。

【００１５】

【作　　用】本発明は、上述の様に射出工程中に射出ス
クリュ等の時間毎の位置を検出して金型キャビティ形状
等に基いて定めた基準設定値と比較してフィ−ドバック
制御を行うこととする故、目標位置への射出スクリュ等
の到達時間が正確に制御され、射出成形中に射出スクリ
ュに加わる負荷が多少変化しても、溶融樹脂の金型への
充填時間の変動を排除し、充填開始からの冷却時間に差
異がなく、射出スクリュ等の充填制御が常に安定して行
われ、且つ、各射出毎の樹脂の充填量も常に正確に保た
れる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例としては、図３に示した様に
、射出スクリュの位置検出手段としてマグネットスケ−
ル２９を設置した射出成形機１０の制御を行うものであ
る。この射出成形機により製品を製造するに際し、固定
プラテン１１に取り付けた固定金型１６及び可動プラテ
ン１３に取り付けた可動金型１７の両金型１６，１７に
より形成される製品の形状大きさ、及び、固定金型１６
に形成されているランナ−の形状などに基き、必要な溶
融樹脂の量を定めると共に、樹脂の種類も考慮して射出
工程における射出速度を定め、射出スクリュの直径に基
いて射出開始時からの微小単位時間毎の射出スクリュの
位置を先ず決定する。

【００１７】この射出開始時からの所定時間ｔ経過毎の
射出スクリュの前進位置Ｓｔ、即ち、ストロ−ク乃至は
位置Ｓｔ／時間ｔは、例えば図２に示す様に設定する。 更に、製品の大きさなどに基いて冷却時間を定めると共
に、ひけを防止するために樹脂の縮小率に応じて保圧工
程における金型１５への樹脂の補充量を定め、射出工程
と同様に単位時間毎における射出スクリュの前進量即ち
射出スクリュの位置を決定する。

【００１８】以下、図１に示したブロック線図に沿って
、位置／時間の制御方法を説明する。上述の様に、溶融
樹脂の必要量、射出工程における射出速度、及び保圧工
程における補充量に基いて射出スクリュの後退量即ち後
退限位置を定めると共に、射出スクリュの前進時におけ
る前進開始から所定時間毎の射出スクリュの適正位置を
定め、この後退限位置及び各適正位置即ち位置／時間を
先ず射出成形機１０の制御用コンピュ−タに登録して基
準値とする。

【００１９】更に、前記射出速度に応じて油圧回路の流
量制御弁３１の開度及び開度変化を定め、且つ、保圧工
程におけるひけを防止するために必要な圧力制御弁３３
の開度及び開度変化をも定め、この流量制御弁３１及び
圧力制御弁３３の開度を設定値として制御装置に入力し
、以て、この設定値に基いて流量制御弁３１及び圧力制
御弁３３を制御することにより射出を行うこととする。

【００２０】そしてこの流量制御弁３１及び圧力制御弁
３３を制御することにより射出成形を行うには、先ず、
圧力制御弁３３の開度をやや大きくし、以て射出スクリ
ュの後退に対して僅かな抵抗を生じさせ、射出スクリュ
が回転しても射出スクリュが単純に後退しないようにし
てホッパ２７からバレル２１内に充填落下されたペレッ
トを射出スクリュの回転によって充分に加熱混練しつつ
バレル２１内の先端部に蓄積する。

【００２１】そして、前記位置検出手段であるマグネッ
トスケ−ル２９により射出スクリュの位置を検出し、後
退限位置まで射出スクリュが後退したことを検出した後
、射出開始指令を発し、射出スクリュの前進を開始する
と共にタイマを始動させる。この射出スクリュの時間に
対する位置が例えば図２に示した様に、予め設定してお
いた基準値の線図を描くように、流量制御弁３１の開度
を制御して行わせる。この場合、射出スクリュの位置Ｓ
ｔ（図２の場合は、Ｓｔは、射出スクリュの前進限位置
から後退限方向への距離で示されている。従ってＳｔは
、射出スクリュの前進に伴って次第に小さくなり、前進
限で０となる。）は、マグネットスケ−ル２９等の位置
検出器によって刻々検知され、位置検出器とタイマから
の入力に基いて、射出スタ−トからの所定時間経過毎の
射出スクリュの位置である位置Ｓｔ／時間ｔが刻々と検
知される。

【００２２】コンピュ−タ内部では、この位置Ｓｔ／時
間ｔの検出値が前記した位置Ｓｔ／時間ｔの設定値と比
較され、両者間の偏差が検出される。そして検出位置の
値と適正位置を示す基準値との間に偏差が生じたときは
、この偏差を演算増幅し、流量制御弁３１の開度設定値
を修正するようにフィ−ドバック制御を行って流量制御
弁３１を制御し、射出シリンダの制御により射出スクリ
ュの前進駆動を行わせる。尚、保圧工程においては、通
常は時間に対する保圧力を制御するが、マグネットスケ
ル２９により射出スクリュの位置を検出しつつ圧力制御
弁３３の開度設定値を修正するようにして圧力制御弁３
３を調整制御することもできる。

【００２３】本実施例は、上述の様に、位置検出手段に
より検出した値と基準値との偏さに基いて弁開度の設定
値を修正する様にフィ−ドバック制御を行う故、該フィ
−ドバック制御は弁開度の設定位置から僅かに修正する
のみで足り、フィ−ドバック制御のゲインを多きくし、
微小な誤差を検知して直ちに正確な修正制御をすること
ができる。

【００２４】従って、時間に対する射出位置Ｓｔが少し
ずれても、応答性が良く、直ちに修正され、適正な位置
Ｓｔ／時間ｔの制御が行われる。尚、本実施例において
は、例えば、時間ｔは、５乃至１０ミリ秒毎に０．１ミ
リメ−トル単位で制御した。又、本実施例は、射出工程
及び保圧工程を通じて検出位置に基く制御を行う故、射
出成形に際して検出対象を切り換える必要がなく、制御
系を単純とすると共に制御を容易とし、正確なフィ−ド
バック制御を可能とし、同一状態での射出を繰り返して
高精度且つ均質な製品を量産することができる。

【００２５】更に、上記実施例は射出スクリュの前進量
を単位時間毎の移動距離で設定しているも、射出スクリ
ュの前進に際して単位距離を移動するのに要する所要時
間を定め、射出工程Ｌ１及び保圧工程Ｌ２において射出
開始から各所定位置を通過する時間を計測することによ
り設定時間と計測時間との誤差を修正する様に流量制御
弁３１や圧力制御弁３３をフィ−ドバック制御すること
も可能である。

【００２６】尚、上述した実施例は、流量制御弁３１が
射出シリンダ−２５への往路に設けられているメ−タイ
ン型の射出装置２０の制御方法であるも、流量制御源３
１が射出シリンダ−２５からの帰路に設けられているメ
−タアウト型の射出装置、流量制御弁３１が射出シリン
ダ−２５への往路及び復路の両者に設けられている射出
装置、更には流量制御弁３１が圧力制御弁３３と一体化
されたサ−ボバルブを用いた射出成形機を制御運転する
場合であっても、本件方法は同様に実施し得るものであ
り、プランジャ式射出成形装置における射出プランジャ
やプリプラ式射出成形装置における射出シリンダも、前
記スクリュインライン式射出成形装置の射出スクリュと
同様に制御することにより、高精度の製品を量産するこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、前述の様に射出工程中の時間
に対する射出スクリュ等の位置を検出しつつ射出成形及
び制御を行う方法及び装置である故、合成樹脂製品を製
造するに際して、射出中の時間毎の射出スクリュ等の位
置を所望の位置に常に正確に保ち得るようにして射出す
ることができる。しかも、時間に対する位置を制御する
ようにしたので、仮に基準値と検出値との間に偏差が生
じても、応答性良く直ちに修正し、容易且つ簡単にフィ
−ドバック制御を行うことができる。

【００２８】従って、射出に際して、金型温度、射出す
る樹脂の物性、機械の摺動抵抗等の諸条件の変化により
射出スクリュや射出プランジャに加わる負荷が変動した
としても、時間に対する金型キャビティ内への樹脂の充
填度合にバラツキが生じることがほとんどなくなる。そ
の結果、樹脂の流れ状態や樹脂の充填量等が常に一定し
、従来の速度制御を行ったときの射出毎の充填量のバラ
ツキに比べて約１０分の１程度の極めて少ない射出毎の
充填量の変動に押えることができ、射出状態を同一条件
として射出を繰返し、射出毎における充填開始からの冷
却時間に差異を無くすことができる故、製品重量のバラ
ツキを最小とし、又、溶融樹脂の比容積の変化による差
異を少なくすることができ、各製品のそりや歪みを押え
ることが容易となり、高精度にして均質な良品質の製品
を確実容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御動作を示すブロック線図。

【図２】本発明に用いた射出成形装置の一例を示す図。

【図３】本発明に用いた射出成形機の一例を示す図。

【図４】射出装置における射出シリンダの油圧回路の一
例を示す図。

【図５】従来の射出方法における制御の一例を示す図。

【符号の説明】

１０　　射出成形機　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１１　　固定プラテン １３　　可動プラテン　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１５　　金型２０　　射出装置　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　２１　　バレル２３　　
ノズル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２５　　射出シリンダ ３１　　流量制御弁　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　３３　　圧力制御弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　射出スクリュ等の前進により金型キャ
   ビティ内へ溶融樹脂を充填する射出成形機の制御方法に
   おいて、前記射出スクリュ等の位置検出手段を設け、金
   型キャビティの容積の大きさ等に合わせて前記射出スク
   リュ等の後退限位置を定めると共に、該後退限位置から
   射出スクリュ等を前進させるに際しての前進開始時から
   の所定時間経過毎の射出スクリュ等位置を金型キャビテ
   ィの形状寸法等に従って定めた基準値を設定しておき、
   射出スクリュ等が後退限位置にあって射出開始指令が発
   せられたときに射出スクリュ等の前進を開始し、射出ス
   クリュ等の前進に際しても前記位置検出手段により所定
   時間経過毎の位置検出を行って前記基準値と比較しつつ
   所定時間経過毎の射出スクリュ等の位置が所定の位置に
   なるように射出スクリュ等の前進を行わせて溶融樹脂の
   射出を行うか、又は射出スクリュ等の前進開始位置から
   の所定位置区間を射出スクリュ等が通過するのに要する
   時間を金型キャビティの形状寸法等に従って定めた基準
   値を設定しておき、射出スクリュ等の前進に際しても前
   記位置検出手段により位置検出を行って計測位置を通過
   するのに要した時間と前記基準値と比較しつつ所定位置
   区間を射出スクリュ等が通過するのに要する時間が所定
   時間になるように射出スクリュ等の前進を行わせる様に
   して溶融樹脂の射出を行うようにしたことを特徴とする
   射出成形機の制御方法。
2. 【請求項２】　　射出スクリュ等の前進により金型内へ
   溶融樹脂を充填する射出成形機であって、前記射出スク
   リュ等の位置検出手段を有すると共にタイマ−を有し、
   金型キャビティの容積の大きさ等に合わせて前記射出ス
   クリュ等の後退限位置及び射出スクリュの前進に際する
   所要時間毎の所定位置を入力する入力手段と入力された
   多数の所定位置を基準値として記憶する記憶手段とを有
   し、前記タイマ−により基準値の所定時間毎における射
   出スクリュ等の位置を前記位置検出手段により検出した
   値と前記基準値と比較する比較器を有し、この比較器の
   出力である検出値と基準値との偏差を演算増幅する演算
   手段を有し、増幅された偏差により流量制御弁の開度を
   調整する制御手段を有することを特徴とする射出成形機
   。