JPH0536222B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明はインラインスクリユータイプの射出成
形機に係り、特に、成形条件が自動的に的確に設
定可能な射出成形機に関する。 ［従来の技術］ インラインスクリユータイプの射出成形機にお
いて、良品質の成形品を安定して継続的に得るに
は、すなわち、気泡発生、異常昇温によるヤケ、
成形重量バラツキ、色ムラ、光沢バラツキなどの
不良がない良好な品質の成形品を得るには、樹脂
材料の可塑化計量（チヤージ）及び射出に関する
条件が肝要である。 勿論、その前提としてスクリユーの形状設計も
重要で、 (a) スクリユーの供給部（フイードゾーン）、圧
縮部（コンプレツシヨンゾーン）、計量部（メ
ータリングゾーン）の構成比。 (b) Ｌ／Ｄ Ｌ：スクリユーの全長 Ｄ：スクリユーの直径 (c) 圧縮比（CR＝h1／h2） h1：供給部のスクリユー溝深さ h2：計量部のスクリユー溝深さ （原料供給部のスクリユー溝に溜つている樹脂
の分量と、計量部のスクリユー溝に溜つている樹
脂の分量との比。） (d) Ｐ／Ｄ Ｐ：スクリユーのネジピツチ Ｄ：スクリユーの直径 などを充分考慮してスクリユーデザインが決定さ
れ、これによつて可塑化計量の良否が先ず決ま
る。 厳密に言うと、成形する樹脂ごとに最適のスク
リユー形状が決まるが、一般にはなるべく多くの
樹脂材料に共通して使用できるような汎用スクリ
ユーデザインが選定される。すなわち、前記(a)で
は、通常供給部の長さを50〜60％と大きくしてチ
ヤージスピードの安定化と、昇温溶融点に達する
までは樹脂が出来るだけ加圧されないような考慮
が払われると共に、圧縮部の長さの大小でせん断
発熱を制御する。また、前記(b)では、Ｌ／Ｄを長
くするとチヤージスピード、樹脂温、混練の安定
性が良くなることから、装置全体との兼合いもあ
るが、Ｌ／Ｄは通常20〜22とされる。また、前記
(c)では、低温成形が必要な場合はCRを小さくし
て前記混練部でのせん断発熱を抑え、その反対に
混練性を高めるためにはCRが大きくされる。さ
らにまた、前記(d)のＰ／Ｄは移送量と溶融状態で
の効率を考慮して通常は1.0程度の値が選択され
る。 この他に、加熱シリンダの肉厚／外径も、ヒー
タからの加熱を安定に伝達するという点で重要で
ある。 上述したスクリユーの設計は、過去の経験値に
基づき、コンピユータでシユミレーシヨン計算を
行なつてなされるが、前記したようにスクリユー
は多品種の樹脂材料に適用可能な汎用スクリユー
とされるのが一般的で、このようなスクリユーを
もつインラインタイプの射出成形機では、樹脂材
料に応じてどのような成形条件で装置を作動させ
るかが極めて重要な事柄となる。 この成形条件を挙げると、可塑化計量（チヤー
ジ）時においては、 (イ) 各ゾーンのヒータ温度。 (ロ) 計量ストローク。 (ハ) スクリユー回転数を計量ストロークに対して
どのように可変させるか。 (ニ) 背圧を計量ストロークに対してどのように可
変させるか。 (ホ) サツクバツク量とその速度。 などのフアクターがあり、また、射出時には、 (ヘ) 射出圧力。 (ト) 射出速度を射出ストロークに対してどのよう
に可変させるか。 (チ) 保圧切替位置。 (リ) 保圧時の保圧力をどのように可変させるか。 などのフアクターがある。 ［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来の射出成形機では、加熱シリン
ダの内部を直接見ることが出来なかつたので、上
述したチヤージ行程及び射出行程時の条件設定
は、経験値に基づく試行錯誤の手法で、該シヨツ
トによつて成形品を観察し、成形条件を模索設定
するものであつた。 すなわち、従来は加熱シリンダの内部が観察で
きないため、 (A) 可塑化計量（チヤージ）時に、スクリユーで
移送されながら、加熱された樹脂材料がヒータ
による加熱、スクリユー回転によるせん断力な
どによつて、どのように溶融し、固相から流動
相になつていくかの溶融可塑化の進み方。 (B) 流動相になつた後の均一可塑化の様子。 (C) 加熱シリンダ内部における樹脂温度の上昇の
様子、すなわち樹脂温分布や以上温度部位の有
無。 (D) 樹脂が溶融可塑化される時に発生するガス分
がうまく脱気されているかどうか。 (E) 流動相となつた樹脂がスクリユーの谷の間を
流動前進している時に滞留したりしていないか
どうかや、或いは流動速度。 (F) 射出開始時のチエツクリングの動き。 (G) 着色剤混入時の樹脂のカラーリングの均一
性。 などの重要なチエツクポイントは、全くブラツク
ボツクスの中にあつて、それを観察したり測定し
たりして、成形条件の設定に結びつけることは不
可能であつた。 一方、コンピユータによるシユミレーシヨン計
算によつて成形条件設定に結びつける試みもなさ
れているが、プラスチツクのレオロジー的な特性
のため、その流動解析は容易ではなく、結局上述
したようなチエツクポイントに対するアクセス
は、殆どカンと経験に頼つているのが現状で、最
適成形条件の設定は熟練と豊かな経験を必要と
し、時間と手間がかかるものであつた。しかしな
がら、近時のプラスチツク産業は、樹脂材料の種
類、配合がより複雑に且つ高度化しつつあり、従
来のようなカンと試行錯誤による成形条件設定に
代替して、より理論的で迅速・的確な成形条件の
設定手法を求める機運が高まつてきている。 本発明は上記した事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、加熱シリンダ内部の樹
脂挙動などをダイレクトに観察・解析した結果に
基づいた理論的な最適成形条件が、迅速・的確に
設定可能な射出成形機を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため、加熱シ
リンダ内にスクリユーを回転並びに進退可能に配
設し、加熱シリンダの周壁の一部に内部観察用の
観察窓を設けてなる可視化加熱シリンダをもつ射
出成形機を用い、前記観察窓を通して加熱シリン
ダ内部の樹脂の温度分布データあるいは樹脂挙動
の画像データを解析し、該解析結果によつて得ら
れた最適成形条件データを格納してなる記憶手段
を設け、この記憶手段に格納された最適成形条件
データを用いて観察窓のない加熱シリンダをもつ
射出成形機の成形条件を制御するように、構成さ
れる。 ［作用］ 可視化加熱シリンダをもつ射出成形機を用い、
前記観察窓を通して加熱シリンダ内部の樹脂の温
度分布データあるいは樹脂挙動の画像データなど
をサーモビジヨンあるいはビデオカメラなどの撮
像手段で取込み、これを、マイクロコンピユータ
よりなる解析演算装置が、予め作成された演算プ
ログラムによつて演算処理する。すなわち、例え
ば各部位の温度分布を演算して温度勾配の算出や
異常温度部位の有無を検出を行い、また、画像濃
度分布（輝度、色分布）、マーカーの流動速度
（樹脂流動速度）、チエツクリング挙動などの演算
解析を行い、固相−流動相の分布度合、溶融樹脂
内の気泡の発生度合、可塑化溶融される樹脂材料
中のマーカーの流れ具合、樹脂材料の着色度合、
チエツクリングの動きなどを演算解析する。これ
等の演算結果は、前記したチヤージ及び射出行程
時の各設定条件、並びに用いた樹脂材料の種別、
チヤージ量別と共に格納され、成形条件を種々変
更することによつて樹脂毎に定まる量も好適な成
形条件が見出される。 上述の如く、温度分布データ、画像データの解
析結果によつて得られた、樹脂材料の種別やチヤ
ージ量別に定まる最適成形条件データは、前記し
た可視化加熱シリンダをもつ射出成形機とスクリ
ユーや加熱シリンダが同一メカニズムの、観察窓
のない通常の射出成形機の制御装置内のPROM
に転写・格納される。そして、上記観察窓のない
通常の射出成形機全体の制御を司どる制御装置
は、キー入力手段から入力指示された樹脂種別、
射出量（チヤージ量）によつて、前記PROMに
格納された最適成形データを演算抽出し、チヤー
ジ、射出条件を自動設定し、成形プロセスを制御
する。 ［実施例］ 以下、本発明の１実施例を第１図〜第８図によ
つて説明する。 第１図は射出成形機の射出装置の機構部並びに
これと関連する制御系を示す説明図である。 第１図において、１は加熱シリンダで、その後
端側をヘツドストツク２に取付板３を介して固着
されており、ヘツドストツク２は図示せぬ支持機
構に保持されている。４は加熱シリンダ１の外周
に巻装されたバンドヒータ、５は加熱シリンダ１
の先端に取付けられたノズルで、該ノズル５の外
周にもバンドヒータ４が巻装されている。６は、
上記加熱シリンダ１内に回転並びに前後進可能で
あるように配設されたスクリユーで、公知のよう
に、その後端側から先端側に向つてフイードゾー
ン、コンプレツシヨンゾーン、メータリングゾー
ンが形成されている。７は、加熱シリンダ１内の
上記スクリユー６の後部に樹脂材料を供給するた
めのホツパーである。 ８は、前記スクリユー６の後端部と連結された
回転駆動源で、該実施例においては電磁モータが
用いられているが、油圧モータに代替することも
可能である。９は、スクリユー６の前後進駆動源
で、射出行程時にスクリユー６を前進させ、ま
た、チヤージ行程の背圧を制御するようになつて
いる。該実施例においては、上記前後進駆動源９
は油圧シリンダよりなつており、そのピストンロ
ツド９ａの先端部が前記回転駆動源（モータ）の
ケーシングに取付けられており、これによつて、
ピストンロツド９ａと共に、前記回転駆動源８及
びスクリユー６が一体となつて前後進するように
なつている。なお、前後進駆動源９は油圧シリン
ダ以外にも、適宜回転一直線運動変換機構を付加
することによつて油圧モータ或いは電磁モータに
代替することも可能である。 １０は、前記バンドヒータ４に付設された例え
ば熱電対等からなる温度センサで、図面では１個
のみが示されているが、実際には各部位のバンド
ヒータ４の総べてに設置される。この各温度セン
サ１０の計測情報は、図示せぬＡ／Ｄ変換器など
を経て後述する制御装置に送出されて、制御装置
によつて各部位のバンドヒータ温度が認知される
ようになつている。１１は射出ストロークセンサ
で、該実施例においては、例えば前記回転駆動源
８と一体となつて前後動するラツク部材１２に噛
合つたピニオンと連動回転するパルスエンコーダ
等からなつており、この射出ストロークセンサ１
１による計測情報も後述する制御装置に送出さ
れ、制御装置はスクリユー６のストローク（位
置）及び内蔵されたタイマを用いてスクリユー６
の速度を認知するようになつている。１３は、前
記前後進駆動源（油圧シリンダ）９に付設された
圧力ヘツド等よりなる射出圧力センサで、この射
出圧力センサ１３の計測情報も、図示せぬＡ／Ｄ
変換器などを介して後述する制御装置に送出さ
れ、制御装置は、射出圧力、保圧圧力、背圧を認
知するようになつている。 １４は、射出成形機全体の制御を司どる制御装
置で、成形条件算出部１５、条件算出用テーブル
１６、成形プロセス制御部１７等々を具備してい
る。上記条件算出用テーブル１６には、スクリユ
ーデザイン種別、樹脂材料種別、チヤージ量（射
出量）別に予めケーススタデイした最適成形条件
が格納されており、オペレータがキー入力手段１
８などによつて、スクリユー種別、樹脂材料種
別、チヤージ量を指定することによつて、前記成
形条件算出部１５が条件算出用テーブル１６の内
容を算出して次に述べるような成形条件の最適値
を検索あるいは近似計算するようになつている。 すなわち、条件算出用テーブル１６内には、例
えば表−１に示すように、該実施例の射出成形機
とスクリユーや加熱シリンダの基本寸法が同一の
可視化加熱シリンダをもつ射出成形機において、
スクリユー種別Ａ，Ｂ，Ｃ……ごとに、樹脂材料
別、チヤージ量別に詳細にケーススタデイされ
た、成形条件項自〜についてのデータが格納
されている。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱シリンダ内にスクリユーを回転並びに進
   退可能に配設し、加熱シリンダの周壁の一部に内
   部観察用の観察窓を設けてなる可視化加熱シリン
   ダをもつ射出成形機を用い、前記観察窓を通して
   加熱シリンダ内部の樹脂の温度分布データあるい
   は樹脂挙動の画像データを解析し、該解析結果に
   よつて得られた最適成形条件データを格納してな
   る記憶手段を設け、この記憶手段に格納された最
   適成形条件データを用いて観察窓のない加熱シリ
   ンダをもつ射出成形機の成形条件を制御するよう
   にしたことを特徴とする射出成形機。