JPH0441895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形を行なう機械に関し、とく
に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セラミツクス材
料などを、射出成形機により成形する際の射出成
形機の保圧制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来における射出成形機の保圧制御方法として
は、射出ピストンの射出ストロークの位置により
保圧制御するもの、射出ストロークの任意の個所
における瞬時の射出速度を検出して保圧制御する
もの、射出中における射出圧力を検出し、そのレ
ベルと設定圧力とを比較することにより保圧制御
をするもの、あるいは、金型内に圧力センサーを
設置し、そのレベルと設定圧力とを比較すること
により保圧制御を行なうもの、などがある。

射出ピストンストロークの位置検出による方法
は、従来から射出成形機の保圧制御方法として主
流をなしてきたものであるが、単に位置検出だけ
での保圧制御では、射出成形中における成形条件
の変化（シリンダ温度、ノズル温度、射出温度、
射出圧力、金型温度など）、あるいは成形材料の
微妙な粘性の変化、あるいは環境条件の変化など
に対応できないケースが生じたことから、前述の
保圧制御方法が発明された。

さらに、従来における射出成形保圧制御方法の
うち、金型内に焦点をあてた方法としては、金型
内圧検出による保圧制御がある。これは、金型内
の溶融材料が射出工程の圧力により流動する時、
金型内のある点の圧力を検出し、その圧力がある
設定圧力となつた時点で、保圧に切りかえたり、
保圧を修正したりするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の射出ストロークの位置検出、射
出中における瞬時の射出速度検出、あるいは射出
中における射出圧力検出は、いずれも射出ストロ
ーク中を移動している射出ピストンのある点の瞬
時の状態を検出しているものであり、射出ストロ
ーク中の射出ピストン移動過程が含まれていな
い。

射出成形においては、この射出ピストン移動過
程が、射出成形品の良否に大きな影響を及ぼして
いることから、射出成形中における瞬時の射出速
度の検出あるいは射出圧力の検出だけでは、射出
成形機の保圧制御方法としては不十分であつた。

本発明は、これらを考慮した上で、射出ストロ
ーク中の射出ピストン移動過程を検出することに
注目したものである。

従来の金型内圧検出による保圧制御方法は、金
型内のある点における瞬時の圧力を検出するのみ
であり、例えば溶融材料の粘性が微妙に変化した
場合などは、圧力発生状態が一定にならない。こ
れは材料の粘度が低下すれば、金型流路を通過す
る抵抗が小さくなり、また、逆に粘性が高くなれ
ば、同上の抵抗は大きくなる。この抵抗の大、小
は溶融材料の流れ長さ（流れ量）に直接影響を及
ぼし、例えば、抵抗が大きいと、シヨートシヨツ
ト気味でヒケが発生しやすく、逆に抵抗が小さい
と、過充填となりバリが発生しやすくなる。又、
この溶融材料の粘度の変化は、シリンダ温度、ノ
ズル温度、金型温度、射出圧力、射出温度などの
微妙な変化のみが原因ではなく、成形材料そのも
のの溶融粘度のバラツキによつても発生する。こ
れらの微妙な成形状態の変化のある射出成形にお
いて、前記金型内圧検出に基づく保圧制御方法
は、十分な効果を得るまでには至つていなかつ
た。

本発明はさらに、これらの現状を改良すること
を目的としたもので、金型内溶融材料通路の一定
区間を溶融材料が通過する（流動する）時間の検
出を基本とした保圧制御方法である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の保圧制御方法は、射出成形時に移動す
る移動体の通路に一定区間を設定して、該一定区
間内を前記移動体が移動する時間を検出し、該検
出された移動時間と予め設定した時間とを比較し
て、これら時間の大小及び時間差によつて、予め
設定された保圧力を制御修正するようにしたこと
を特徴とする。

〔作用〕

したがつて本発明は、前記移動体として射出ピ
ストンあるいは溶融された成形材料などを使用し
て、予め設定した保圧に対して、前記の時間差に
相当する圧力分だけ設定保圧に加圧、あるいは減
圧した修正保圧にすることができる。

〔原理〕

ここで、本発明の保圧制御方法の基本原理につ
いて、後述する第１の実施例にもとづき説明す
る。

第１の実施例は、射出工程中における一定区間
における射出ピストンの移動時間を検出し、それ
をもとに保圧制御を行なうものである。第２図は
この基本原理を説明するためのものであり、射出
ピストンの移動時間ｔと金型内圧Pmとの関係を
示したものである。

図中の２本の線の内、実線SLは金型スプルに
近いキヤビテイ部の圧力を、また破線BLは金型
スプルから遠いキヤビテイ部の圧力を示す。これ
らの圧力は保圧工程における金型内圧である。

成形条件一定のもとに検出成形を行なうと、一
般には射出ピストンの移動時間ｔは一定と想像さ
れるが実際には成形条件の微妙な変化、成形機の
微妙な変化、成形材料粘度の微妙な変化があり、
射出ピストン移動時間ｔは一定ではなく、微妙に
変化してくる。

即ち上記諸事項の微妙な変化の結果として、射
出ピストン移動時間ｔが長くなると金型内圧Pm
は低下し、また金型スプルに近いキヤビテイ部の
圧力（実線SL）と金型キヤビテイ部から遠いキ
ヤビテイ部の圧力（破線BL）との差圧は大きく
なつていた。この時の成形品を調べると、ヒケの
現象が発生しており、その度合は、射出ピストン
移動時間ｔが長い程大きくなつていた。

また逆に、射出ピストン移動時間ｔが短かくな
ると、金型内圧Pmは上昇し、金型スプルに近い
キヤビテイ部の圧力（実線SL）と金型スプルか
ら遠いキヤビテイ部の圧力（破線BL）との差圧
は小さくなつていた。この時の成形品を調べる
と、ある射出ピストン移動時間ｔよりも短かくな
ると、バリ（オーバーパツク）の現象が発生して
おり、その度合は射出ピストン移動時間ｔが短か
い程大きくなつていた。

これらの事実から、射出ピストンの移動時間ｔ
を検出することにより、これをもとにして保圧制
御を行なえば、品質の良好な成形品が連続して得
られることがわかつた。即ち、射出ストローク中
の射出ピストン移動過程は、射出ピストンの移動
時間の中に集約されていることがわかつた。

このことから、同一成形条件の成形状態から、
樹脂温度、金型温度、射出速度、射出圧力、成形
材料の１個ずつを変化させて、射出ピストンの移
動時間を調べた。その結果、樹脂温度（ノズル設
定温度）や金型温度を高くする方向、あるいは、
射出速度や射出圧力を大きくする方向、あるいは
成形材料の粘度が低下する方向においては、いず
れも射出ピストンの移動時間が短かくなり、逆の
方向に成形条件を変化させると、射出ピストンの
移動時間は長くなつていつた。

これらのことから、成形条件の微妙な変化も、
射出ピストンの移動時間の検出をもとにした保圧
制御を行なえば、良好な成形品を得ることができ
ることがわかつた。

〔実施例〕

以下に本発明を、その実施例について図面を参
照して説明する。

第１図は、本発明による一実施例を示す流れ図
で、射出ピストンのストロークISは射出工程IP
と保圧工程DPとから構成されている。第１のス
トローク点Ｓ１は射出開始点を示す。第２のスト
ローク点Ｓ２および第３のストローク点Ｓ３は、
射出工程IP中のストローク点である。

このストローク点Ｓ２とストローク点Ｓ３との
各点には、時間計測信号を発信する第１のセンサ
ーＡと第２のセンサーＢとが設置されている。こ
の第１のセンサーＡは時間計測のスタートの信号
となり、又、第２のセンサーＢは時間計測のエン
ドの信号となる。

これらの信号により計測された移動時間ｔは
（ステツプ１）、予め設定された時間Ｔと比較され
る（ステツプ２）。ｔ＝Ｔの場合は、予め設定さ
れた保圧P₀が、そのまま保圧工程DPでの圧力と
なる（ステツプ３）。ｔ＜Ｔの場合は、予め設定
された保圧P₀に対して、Ｔ−ｔの時間に相当す
る圧力分△P₁だけ減圧した保圧Ｐ＝P₀−△P₁が、
保圧工程DPでの圧力となる（ステツプ４）。また
ｔ＞Ｔの場合には、予め設定されて保圧P₀に対
して、ｔ−Ｔの時間に相当する圧力分△P₂だけ
加圧された保圧Ｐ＝P₀＋△P₂が、保圧工程DPで
の圧力となる（ステツプ５）。

これらの修正された保圧Ｐは、保圧装置DAを
介して、第４のストローク点Ｓ４の保圧への切換
え時から有効になる。そしてこの修正された保圧
Ｐは、保圧工程DP完了の第５のストローク点Ｓ
５まで維持される。

この保圧制御は同一射出サイクル中に行なうも
のであり、各シヨツト毎に移動時間ｔを計測し、
保圧の修正を行なう。

第３図は本発明による他の実施例を示す流れ図
で、金型内の流路FPは、スプル部Ｓ、ランナ部
Ｒ、ゲート部Ｇ、キヤビテイ部Ｃとから構成さ
れ、また、射出ピストンのストロークISは、射出
工程IP、保圧工程DPから構成されている。

金型内流路FPのランナ部Ｒには、第１の流路
点f₁があり、この部分には、第１のセンサーＡが
設置されており、又、キヤビテイ部Ｃには、第２
の流路点f₂があり、この部分には第２のセンサー
Ｂが設置されている。この第１の流路点f₁はラン
ナ部Ｒの中央部分、また第２の流路点f₂は、キヤ
ビテイ部Ｃの中央部か、キヤビテイ部Ｃの入口部
に近い方がよい。

なお、センサーＡ，Ｂは、例えば圧力センサ
ー、光センサー、温度センサー等があるが、光セ
ンサーが最も適している。溶融材料が透明体であ
つたり、ガスの発生が多いものである場合には、
圧力センサー、温度センサーの方がよい。

この第１のセンサーＡの信号は、溶融材料移動
時間計測時のスタート信号となり、また第２のセ
ンサーＢの信号は、同計測時のストツプ信号とな
る。これらの信号により計測された移動時間ｔは
（ステツプ11）、予め設定された時間Ｔと比較され
る（ステツプ12）。

ｔ＝Ｔの場合は、予め設定された保圧P₀が、
そのまま保圧工程DPでの圧力Ｐ＝P₀となる（ス
テツプ13）。ｔ＜Ｔの場合は、予め設定された保
圧P₀に対して、Ｔ−ｔの時間に相当する圧力分
△P₁だけ減圧して、保圧Ｐ＝P₀−△P₁が、保圧
工程DPでの圧力となる（ステツプ14）。またｔ＞
Ｔの場合には、予め設定された保圧P₀に対して、
ｔ−Ｔの時間に相当する圧力分△P₀だけ加圧さ
れた保圧Ｐ＝P₀＋△P₂が、保圧工程DPでの圧力
となる（ステツプ15）。

これらの修正された保圧Ｐは、保圧装置DAを
介して、射出ストロークISの保圧への切換え時か
ら有効になる。この修正された保圧Ｐは、保圧工
程DP完了のストロークエンドまで維持される。
この保圧制御は同一射出サイクル中に行なうもの
であり、各シヨツト毎に移動時間ｔを計測し、保
圧の修正を行なう。

ここでさらに第３図の実施例の動作を説明する
と、射出された溶融材料は、スプル部Ｓの入口を
経てスプル部Ｓ、ランナ部Ｒへと流れていく。こ
の時、ランナ部Ｒの一部分である第１の流路点f₁
を溶融材料が通過し、該流路点f₁に設置された第
１のセンサーＡがこれを検出する。この検出信号
が移動時間計測のスタート信号となる。次いで溶
融材料はランナ部Ｒ、ゲート部Ｇを経て、キヤビ
テイ部Ｃへと流れていく。この時キヤビテイ部Ｃ
の一部分である第２の流路点f₂を、溶融材料が通
過し、該流路点f₂に設置されたセンサーＢがこれ
を検出する。この検出信号が移動時間計測のスト
ツプ信号となる。

流路点f₁と流路点f₂との間の溶融材料の移動時
間ｔは、予め設定された時間Ｔと比較され、前述
した如く、ｔ＝Ｔの場合は、予め設定された保圧
P₀がそのまま保圧工程での圧力となるが、ｔ＜
Ｔあるいは、ｔ＞Ｔの場合は、予め設定された保
圧P₀に対して、ｔとＴの時間差に相当する圧力
分△P₁、あるいは△P₂を減圧、あるいは加圧さ
れた保圧Ｐ＝P₀−△P₁あるいは、Ｐ＝P₀＋△P₂
が、保圧工程DPでの圧力となる。これらの修正
保圧は、保圧への切換え時から作用する。そして
この修正された保圧は保圧工程DP完了のストロ
ークエンドまで維持される。

ここで第３図の実施例について、第２図を用い
て原理的に説明すると、第２図は、金型内流路
FPの一定区間である第３図の流路点f₁とf₂との間
を、溶融材料が流れる時の移動時間ｔと、金型内
圧Pmとの関係を示す。第２図中の実線SLは、第
１の流路点f₁の圧力、また破線BLは第２の流路
点f₂の圧力を示す。この圧力はいずれも金型内に
溶融材料が充満した後の圧力である。

移動時間ｔが長くなると、流路点f₁，f₂の圧力
は、いずれも減少し、その差圧も大きくなつてい
る。また逆に移動時間ｔが短かくなると、流路点
f₁，f₂の圧力は、いずれも増大し、その差圧も小
さくなつている。

これの状況と成形品品質との関係を調べると第
２図のような現象が発生した。即ち、ある移動時
間以上になると成形品にヒケの現象がみられ、
又、ある移動時間以下になると、バリの現象が発
生した。

このことから、ある移動時間を予め知つてお
き、これを設定時間Ｔとして、このＴと実際の移
動時間ｔとの比較、その時間の大小及び時間差か
らの保圧修正という方法が生まれた。

即ち、移動時間ｔが時間Ｔより長くなると、保
圧は設定保圧よりも大きい方向での修正、また移
動時間ｔが時間Ｔより短かくなると、保圧は設定
保圧よりも小さい方向での修正を行なつた結果、
良好な成形品が常に得られた。

なお、実施例では、移動時間ｔの検出を一定区
間としているが、この一定区間は複数個あつても
かまわない。また、保圧工程DPも実施例のよう
に１工程だけでなく、複数工程あつてもさしつか
えない。また、移動時間検出用のセンサーは、光
センサーに限らず、圧力センサー、温度センサ
ー、リミツトスイツチ等のものでも、又その他の
センサーで目的にそうものであればよい。これま
で種々射出成形を行なつた結果からすると、光セ
ンサーが最も良好な結果を与えてくれた。光セン
サーの場合、光が透過するか、透過しないかのど
ちらかであり、時間測定には最も適していた。又
光センサーは非接触での検出方式であるために、
計測の再現性が非常によく、計測状態そのものの
誤差を含まない有利さがある。

また、本発明の実施例では、保圧工程DPへの
切換えをストローク切換え方式で示しているが、
この方式に限らず、射出圧力、射出速度、射出時
間、あるいは、金型内圧などによる保圧工程DP
への切換えにも適用できる。又、移動時間検出に
おける一定区間は、第２の実施例では、ランナ部
とキヤビテイ部の所定位置にて示したが、これに
限らず、スプル部、ランナ部、ゲート部、キヤビ
テイ部にその区間を設けることもできる。

〔具体例〕

ここで第１図の実施例による具体例を説明す
る。

使用成形材料は汎用のPS樹脂である。成形品
は精密成形品（ケース）である。成形条件として
は、ノズル温度220℃、金型温度45℃、射出速度
70％保圧550Kg／cm²である。

この成形条件において従来の方法では、射出ス
トロークの位置による保圧制御での射出成形を行
なつたところ、金型キヤビテイ部の圧力は350〜
410Kg／cm²の間で変化し、成形品で良品を得たの
は100シヨツト中92シヨツトであつた。

次に、第１図による保圧制御方法において、射
出シリンダの移動時間の設定をＴ＝0.300sec、保
圧設定をP₀＝550Kg／cm²、又、射出ピストンの移
動時間ｔと設定値Ｔとの差ｔ−Ｔ＝0.010secごと
に、保圧修正圧力△Ｐ＝10Kg／cm²に設定して、射
出成形を行なつた。その結果、金型キヤビテイ部
の圧力は380〜385Kg／cm²の間で変化し、100シヨ
ツト中不良の成形品はなかつた。

さらにここで第３図の実施例による具体例を説
明する。

使用成形材料は汎用のPS樹脂である。成形品
は精密成形品（ケース）である。成形条件として
は、ノズル温度230℃、金型温度40℃、射出速度
80％、保圧750Kg／cm²である。

この成形条件において、従来の方法である金型
内圧検出に基づく保圧制御で射出成形を行なつた
ところ、金型キヤビテイ部の圧力は390〜440Kg／
cm²の間で変化し、良好な成形品を得たのは100シ
ヨツト中91シヨツトであつた。

次に、本発明による保圧制御方法において、移
動時間の設定値Ｔ＝0.250sec、保圧設定値P₀＝
750Kg／cm²、また、実移動時間ｔと設定値Ｔとの
差ｔ−Ｔ＝0.010secごとに、保圧修正分の圧力△
Ｐ＝15Kg／cm²に設定して、射出成形を行なつた。
その結果、金型キヤビテイ部の圧力は、412〜416
Kg／cm²の間で変化し、100シヨツト中、得られた
成形品はすべてバリやヒケの発生がない良好なも
のであつた。

〔発明の効果〕

本発明は、射出ピストンの移動時間、あるいは
溶融材料が金型内を流れる移動時間などをもとに
保圧を制御するもので、本方法を用いることによ
り、良好な成形品の割合（成形歩留まり）の高い
射出成形が行なえるようになり、成形業者にとつ
ては大きな利得となる。又、射出成形条件、射出
成形機、金型、成形材料等の微妙な変化に起因す
る成形状態の変化も、射出ピストンの移動時間、
あるいは金型の中を流れる溶融材料の実際の移動
時間の変化を検出し、保圧制御することにより、
良好な成形状態とすることができた。

また、本発明の方法は、実施する上での困難性
はまつたくなく、時間検出用センサー、タイマ
ー、時間差の演算、時間差から修正圧力の決定、
保圧修正という機能、機器を射出成形機に付与す
るのみであり、製造コストも少なくてすむ。

又、本発明は、金型キヤビテイ内の圧力変化を
非常に小さくする効果があり、このことは、金型
内の圧力を一定に保ち、かつ、一度金型内圧を測
定しておけば、成形品は金型内圧の測定は、不要
となるといつた利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示す流れ図、
第２図は同上を説明するグラフ図、第３図は本発
明による他の実施例を示す流れ図である。 Ａ，Ｂ……センサー、FP……金型内流路、IS
……射出ストローク、ｔ……移動時間、Ｔ……設
定時間、P₀……設定保圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出成形時に移動する移動体の通路に一定区
   間を設定して、該一定区間内を前記移動体が移動
   する時間を検出し、該検出された移動時間と予め
   設定した時間とを比較して、これら時間の大小及
   び時間差によつて、予め設定された保圧力を制御
   修正するようにしたことを特徴とする射出成形機
   の保圧制御方法。 ２ 前記移動体が、射出ピストンであることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載の保圧
   制御方法。 ３ 前記移動体が溶融された成形材料であること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載の
   保圧制御方法。