JPH0994859A - 射出圧縮成形における型締圧力の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形中の型締圧力を３段階に分けて各段階間
の切換を自動的に行なうことにより、必要最低の型締圧
力制御を可能とする。 【解決手段】 可動金型を固定金型に当接後、キャビテ
ィ内に溶融樹脂を射出充填し、射出が完了するまでは型
開き量が所定の値を越えないように１圧目の型締圧力を
フィードバック制御し、射出完了後から可動金型の移動
速度変化率が一定となる変曲点までは、前記変曲点まで
の到達時間が最大を示す型締圧力となるように、射出終
了時の１圧目の型締圧力に任意の定数を乗じた値を２圧
目の型締圧力として継続保持し、前記変曲点以降におい
ては３圧目の型締圧力としてその目的に応じて増減する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は射出圧縮成形における型
締圧力の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出圧縮成形時の型締圧力を単一
圧力または多段圧力にて制御する方法が一般的である
が、このような制御方法はオペレータが過去の経験に基
づいて試行錯誤的に決定した型締圧力と型締時間を設定
値として用いていた。

【０００３】また、型締圧力を型開き量を基準にフィー
ドバック制御を行なうようにした射出圧縮成形機におい
ても、射出充填完了後金型キャビティ内の樹脂の流動終
了時間に対応した型締圧力の切換制御は行われていなか
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、射出圧縮成
形時に型開き量を制御することは重要な制御事項である
が、型開き量の制御だけでは良好な成形品を得るには不
充分であり、必要な型締力にたいして過不足が生じる。
そのため過大な型締力を加えられることにより内部応力
の大きな成形品が得られたり、過少な型締力により成形
品の表面性が低下し、さらに酷い場合は所望する成形品
が得られないといった問題があった。

【０００５】さらに、金型キャビティ内の樹脂が流動を
終了した時点が不明であるため、再圧縮または型締圧力
の低減を開始するタイミングがオペレーターの感にたよ
った成形となっていた。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、射出充填中においては型開き量に対
応した型締圧力の制御を行い、射出終了後金型キャビテ
ィ内に樹脂が充満し流動を停止した後型締圧力を変更す
ることにより、ヒケやソリなどの変形の少ない成形品を
得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、本発明に係わる第１の発明
では、射出圧縮成形により型締圧力を多段的にタイミン
グよく切換え制御する方法であって、可動金型を固定金
型に当接後キャビティ内に溶融樹脂を射出充填するとと
もに射出が終了するまでは型開き量が所定の値を越えな
いように１圧目の型締圧力をフィードバック制御し、前
記型締圧力の１圧目から２圧目への切換点を射出終了時
とし、２圧目から３圧目への切換点を可動金型の移動速
度の変化率が一定となる変曲点到達時間に達した時間と
し、第１の発明を主体とする第２の発明では２圧目の型
締圧力を、前記１圧目の射出終了時の型締圧力に任意の
定数を乗じた値とする。また、第２の発明を主体とする
第３の発明では、任意の定数を、射出圧力から変曲点到
達までの時間が最大となるようにし、第１の発明を主体
とする第４の発明では可動金型の移動速度の変化率が一
定となる変曲点到達以降の３圧目の型締圧力をその成形
目的に応じて変更可能とした。

【０００８】

【発明の実施の形態】キャビティ内への溶融樹脂の射出
充填中は型開き量が所定の値を越えないように１圧目の
型締圧力をフィードバック制御し、射出充填完了後にお
いては射出終了時の１圧目の型締圧力に任意の値を乗じ
た型締圧力を２圧目の型締圧力として可動金型の移動速
度変化率が一定となる変曲点到達時間まで保持するが、
この時の変曲点到達時間が最大となるような、２圧目の
型締圧力への変化係数を設定し、変曲点到達時間以降は
型締圧力を目的に応じて変更するようにしたことによ
り、目的によって低型締圧力による省エネルギー成形や
高型締圧力によるヒケ、ソリの防止が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係る射出圧縮成形における
型締圧力の制御方法の具体的実施例を図１ないし図４を
用いて詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明に係る型開き量の型開閉増減
特性曲線の変曲点を説明するための説明図、図２は本発
明の実施例に係る型開き量の型開閉増減特性曲線の変曲
点を説明するための説明図、図３は本発明の実施例に係
る制御概念図、図４は本発明の実施例に係る射出圧縮成
形時の制御フロー図を示す。

【００１１】固定金型３は図示しないマシンベースの一
端上に固着された固定盤５に取付けられており、一方マ
シンベースの他端部には前記固定盤５と対向して可動金
型２が可動盤４に取付けられている。前記可動盤４の背
面部には型締シリンダ６内を前後動するピストン６ａと
このピストン６ａのピストンロッド６ｂの先端部に可動
盤４が固着され、ピストン６ａの前後に圧油を導入して
可動盤４を前後動自在とする構成となっている。符号３
５はキャビティ部を示す。

【００１２】符号１０は射出装置であって、この射出装
置１０はスクリュ１１、射出シリンダ１２、正逆転用モ
ータ１３、ホッパ１４ａおよびバレル１４から構成され
ている。バレル１４内にスクリュ１１が回転自在に設け
られ、ホッパ１４ａ内の樹脂原料が供給ゾーン、圧縮ゾ
ーンにおいて加熱圧縮され、計量ゾーンにおいて溶融計
量され、そして射出ゾーンを経てノズル１５内へ射出さ
れるように構成されている。

【００１３】バレル１４の外周面には樹脂原料を外部加
熱するためのヒータが設けられており、樹脂原料が溶融
されながらスクリュ１１の回転によって前方へ送られる
ようになっている。符号１１ａはスクリュヘッドを示
す。そして、スクリュ１１に直結された正逆転用モータ
１３によって、前記スクリュ１１を正逆回転するように
なっている。符号３０はシャットオフバルブを示す。符
号１２は射出シリンダ、１２ａはピストン、１３は正逆
転用モータであってスクリュ１１に直結されており、ス
クリュ１１を正逆回転するようになっている。

【００１４】１７は制御部を示し、８、１６は油圧制御
弁、位置センサ７、金型位置検出部１８、シャットオフ
バルブ制御部１９、スクリュ位置検出部２０、射出制御
部２１、射出圧力検出部２２、型締圧力制御部２３、型
締圧力検出部２４、入出力インターフェイス２５、演算
処理装置２６、記憶ユニット２７、入力キーボード２
８、および表示部２９から構成されている。

【００１５】位置センサ７は金型位置検出部１８に接続
されており、この金型位置検出部１８は入出力インター
フェイス２５に接続されている。さらに入出力インター
フェイス２５は、金型位置検出部１８によって検出され
た可動金型２の移動量から、可動金型２の移動速度の変
化率δ_n を求めることができる演算処理装置２６に接続
されている。

【００１６】また、射出シリンダ１２および正逆転用モ
ータ１３の駆動を制御する油圧制御弁１６と接続されて
いる射出制御部２１と射出シリンダ１２の油圧力を検知
する射出圧力検出部２２はそれぞれの入出力インターフ
ェイス２５に接続されている。

【００１７】一方、型締圧力制御部２３は型締シリンダ
６の駆動を制御する油圧制御弁８に接続され、さらに型
締圧力制御部２３は入出力インターフェイス２５に接続
されている。また、型締シリンダ６の油圧力を検知する
型締圧力検出部２４は入出力インターフェイス２５に接
続されている。

【００１８】符号２０は射出開始位置と射出終了位置を
知らせるために設けられたスクリュ位置検出部であり、
このスクリュ位置検出部２０は入出力インターフェイス
２５に接続されている。

【００１９】型締シリンダ６と射出シリンダ１２および
シャットオフバルブ３０の各駆動部へ出力する制御信号
の入出力を行なう入出力インターフェイス２５と、設定
条件を入力する入力キーボード２８およびこれを表示す
る表示部２９が接続されており、入出力インターフェイ
ス２５は設定値と検出信号を比較演算処理して制御信号
を出力する演算処理装置２６に接続されている。

【００２０】記憶ユニット２７は演算処理装置２６に接
続されており、型開き量の上限値、型締圧力、型締圧力
の変化率の設定値および演算値が記憶されている。

【００２１】以上述べた射出圧縮成形装置を用いた型締
圧力の制御方法を説明する。

【００２２】本実施例では、予め型締された可動金型２
と固定金型３内に溶融樹脂を射出充填し、その後型締側
で圧縮を行なうようにした低圧の射出圧縮成形方法につ
いて述べる。

【００２３】図１に型締圧力を１圧で制御した時の、射
出圧縮成形時における型開き量の経時変化の代表的な特
性曲線を示す。図１において、キャビティ部３５に射出
された樹脂圧力により可動金型２が後方へ押戻され、射
出充填完了直後に型開き量が最大値を示すのである。

【００２４】射出開始前から可動金型２に加圧付加され
ていた型締圧力によってキャビティ部３５内に射出充填
された樹脂が押圧力を受けてキャビティ部３５内の隅々
まで行き渡ることによって樹脂の充填厚みが減少すると
同時に、冷却による樹脂体積の減少によって型開き量は
徐々に減少することになる。

【００２５】やがて金型キャビティ３５内の樹脂が冷や
されて流動性がなくなることやキャビティ内が樹脂で充
満されることにより流動挙動は停止するため、これ以降
の型開き量の減少は樹脂の冷却による体積減少にのみ依
存するようになる。

【００２６】このため、型開き量の変化率すなわち、可
動金型２の移動速度の変化率δn を測定することによっ
て金型キャビティ３５内の樹脂の流動完了時間を推定す
ることができるのである。

【００２７】ところで、型閉時の型締圧力が高すぎると
型閉速度が速くなり、金型キャビティ内の樹脂の流動速
度も速くなる。その結果樹脂の流動配向が促進され、成
形品のソリの原因となる。

【００２８】また逆に、型締圧力が低すぎると樹脂の圧
縮が不足し、ヒケの原因となる。そのため、両者を満足
した型締圧力を設定することは非常に困難である。ここ
で、流動完了時間直後に型締圧力を上昇させると、キャ
ビティ内の樹脂を流動させずに圧縮することが出来、流
動配向によるソリをおさえたまま、ヒケの発生を防止で
きるが、流動完了時間後時間が経過するとその効果は急
激に低下する。

【００２９】逆に、ヒケやソリが問題とならない成形品
においては、流動完了時間以降は金型キャビティ３５内
の樹脂の流動挙動を助長するために型締圧力を制御する
ことは不要であり、キャビティ部３５が樹脂の固化収縮
にあわせて成形品と同一容積になるまで可動金型２を前
進させるための必要最小限の型締圧力しか必要としな
い。

【００３０】こうした考え方に基づいて、図３および図
４を用いて詳述する。まず、型締シリンダ６に圧油を導
入して可動金型２を固定金型３側へ前進させ可動金型２
と固定金型３をタッチさせる。

【００３１】一方、スクリュ１１の前後進位置をスクリ
ュ位置検出部２０で検知することにより射出充填量を規
定しておく。その後金型タッチが終了した後、射出圧力
検出部２２で油圧値を検出しつつ、射出制御部２１を介
して、油圧制御弁１６を制御して、正逆転用モータ１３
および射出シリンダ１２のピストンを駆動させて、可動
金型２および固定金型３とで形成されたキャビティ部３
５内へ射出充填を行なう。

【００３２】射出中においては、金型位置検出部１８に
より型開き量Ｘn を測定し続け、型開き量Ｘn が任意の
設定値Ｘ1 を越えたなら型締圧力Ｐn を増加させる指令
を演算処理装置２６から型締圧力制御部２３へ行なう。

【００３３】射出完了後シャットオフバルブ３０を閉じ
ると同時に、２圧目の型締圧力Ｐ2へ移行するが、この
ときの２圧目の型締圧力Ｐ2 は、射出完了時の１圧目の
型締圧力Ｐn に任意の値Ｘ2 を乗じた値とする。この間
射出充填に伴う充填樹脂圧力によって可動金型２が固定
金型３に対してて離間する方向へ移動する（型開挙動）
が、型締圧力の増加に伴い一定値を保持する。やがて射
出が完了した後型締力により可動金型２が再び前進を開
始する。

【００３４】このときの前記Ｘ2 の値は通常０．５〜１
０の範囲にあるが、成形条件、金型形状、樹脂の種類等
により変化する。一般的には各々の条件により表１のよ
うに変化させ、型開き量の移動量の変化率が一定となる
時間ＴX が、成形可能な範囲で最大となるような（Ｘ1
の値は小さくなる）Ｘ1 を選択することが望ましい。ま
た、更に好ましいＸ1 の値は１〜５の範囲がよく、もし
Ｘ1 が１未満となる場合は型開き量の設定値が小さ過ぎ
たり、射出圧力または射出速度の設定が高過ぎる等の理
由により、射出中に不必要な型締力を必要としているこ
とになる。更に射出による金型キャビティ内を流動する
樹脂の流動速度と、型締力による流動速度の差が大きく
なり過ぎるためヘジテーションマークが発生しやすくな
る。逆に、Ｘ2 の値が５以上となる場合は、型開き量の
設定値が大き過ぎたり、射出圧力または射出圧力の設定
が低過ぎる等の理由により、ヘジテーションマークが発
生したり、さらに酷い場合は成形品を賦形できなくなっ
たりする。

【００３５】

【００３６】こうした可動金型２と固定金型３の型開き
量を位置センサ７で検出し 図２に示す如く型開閉増減
特性曲線Ｄを得るのである。型開閉増減特性曲線Ｄは、
両金型２、３の型閉じによって形成されたキャビティ部
３５へ溶融樹脂の射出充填が開始されると、前記した如
く、可動金型２は固定金型３に対して離間する方向へ移
動するが、型開き量Ｘn が所定の値Ｘ1 を越えないよう
に制御される型開増加特性曲線Ｅと、射出が完了すると
型締圧力によってキャビティ内の樹脂の流動が進み樹脂
の充填厚みが減少することと、樹脂の冷却収縮により可
動金型２は固定金型３に対して近接方向へ移動し、刻々
と減速方向に変化して、可動金型２の移動速度の変化率
（単位時間当たりの可動金型２の変化率をいう）が減少
してやがて一定となるいわゆる変曲点Ｈまでの、型閉減
少特性曲線Ｃで表示することができる。

【００３７】本発明では、この型閉減少特性曲線Ｃに着
目し、可動金型２の閉方向の単位時間当りの移動量、す
なわち、固定金型３に対する可動金型２の移動速度の変
化率（または、型開き量の変化率）δn を求め、前記変
化率δn が一定値となるまで演算を続ける。こうして射
出完了の時点から移動速度の変化率δn が一定となる射
出完了から変曲点Ｈまでの型閉時間Ｔx を求めるのであ
る。

【００３８】その後、型締圧力Ｐ2 は図２に示す如く変
曲点Ｈまでは少なくとも２圧目として付加されるが、通
常は前記変曲点Ｈを経過後は樹脂の流動が停止している
ことから３圧目の型締圧力Ｐ3 は小さくてもよい。

【００３９】このため、型締圧力Ｐ2 が付加される２圧
目の保持時間Ｔ1 はＴ1 ＝Ｔx となった時点で、３圧目
の型締圧力Ｐ3 へ移行するが、この時の３圧目の型締圧
力Ｐ3 はＰ3 ＝Ｐ2 ×Ｘ3 （ただし、変化率Ｘ3 は成形
目的により異なる）となるような指令を演算処理装置２
６より型締圧力制御部２３へ出し、引き続き型締を続行
するために型締圧力Ｐ3 を一定時間Ｔ2 付加するのであ
る。

【００４０】しかしながら、前述したようにキャビティ
部３５内が単純形状をし、樹脂流動の挙動が比較的把握
しやすい場合にはよいが、製品の肉厚の差異により部分
的に樹脂流動の挙動に差異が生じる場合には変曲点Ｈが
生じ難く得られた型開閉増減特性曲線Ａから変曲点Ｈが
特定しにくいことから安全をみて２圧目の型締圧力Ｐ2
をＴ1 ＞Ｔx となるように付加し続けてもよい。

【００４１】このように２圧目をＴ1 時間保持し続けた
後、過去の経験に基づいて変曲点Ｈと認定された点以降
は、２圧目から３圧目に切換えるが、この時の３圧目は
前述した型締圧力Ｐ3 となる。

【００４２】すなわち、成形品のヒケが問題となるよう
な成形品においては型締圧力を増圧するようにＸ3 ＞1
となるようなＸ3 を選択して設定しておく。逆に、成形
品のヒケが問題とならないような成形品においては型締
圧力を減圧するようにＸ3 ＜１となるようなＸ3 を選択
して設定しておく。

【００４３】前述した動作とは別に、射出装置１０側で
は、正逆転用モータ１３を回転させることによりスクリ
ュ１１を回転後退させスクリュヘッド１１ａの前方に溶
融樹脂を所定量計量する。この後、３圧目の型締時間Ｔ
3 が終了すると、そのまま前述した型締終了へと向かう
のである。

【００４４】こうして型締側１ではキャビティ部３５内
の樹脂が冷却固化した後、型締シリンダ６により可動盤
４および可動金型２を後退させ、製品を取り出した後、
次の成形サイクルに移る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明では可動金型を固定金型に当接後、キャビテ
ィ内に溶融樹脂を射出充填し、射出が完了するまでは型
開き量が所定の値を越えないように１圧目の型締圧力を
フィードバック制御し、射出充填完了後においては射出
終了時の１圧目の型締圧力に任意の定数を乗じた値を２
圧目の型締圧力として可動金型の移動速度の変化率が一
定となる変曲点まで付加し、前記変曲点以降においては
型締圧力を目的に応じて変更するようにしたことによ
り、低型締圧力にした場合省エネルギー成形が可能とな
り、高型締圧力にした場合、金型キャビティ内の樹脂を
型締圧力により流動をさせること無く圧縮することが出
来、流動配向によるソリを抑えたままヒケの発生防止が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の型開き量の型開閉増減特性曲線の変曲
点を説明するための説明図である。

【図２】本発明の実施例に係る型開き量の型開閉増減特
性曲線の変曲点を説明するための説明図である。

【図３】本発明の実施例に係る制御概念図である。

【図４】本発明の実施例に係る射出圧縮成形時の制御フ
ロー図である。

【符号の説明】

２ 可動金型 ３ 固定金型 ４ 可動盤 ５ 固定盤 ６ 型締シリンダ ６ａ ピストン ６ｂ ピストンロッド ７ 位置センサ ８、１６ 油圧制御弁 １０ 射出装置 １１ スクリュ １１ａ スクリュヘッド １２ 射出シリンダ １３ 正逆転用モータ １４ バレル １４ａ ホッパ １５ ノズル １７ 制御部 １８ 金型位置検出部 １９ シャットオフバルブ制御部 ２０ スクリュ位置検出部 ２１ 射出制御部 ２２ 射出圧力検出部 ２３ 型締圧力制御部 ２４ 型締圧力検出部 ２５ 入出力インターフェイス ２６ 演算処理装置 ２７ 記憶ユニット ２８ 入力キーボード ２９ 表示部 ３２ シャットオフバルブ ３５ キャビティ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出圧縮成形により型締圧力を多段的に
   タイミングよく切換え制御する方法であって、可動金型
   を固定金型に当接後キャビティ内に溶融樹脂を射出充填
   するとともに射出が終了するまでは型開き量が所定の値
   を越えないように１圧目の型締圧力をフィードバック制
   御し、前記型締圧力の１圧目から２圧目への切換点を射
   出終了時とし、２圧目から３圧目への切換点を可動金型
   の移動速度の変化率が一定となる変曲点到達時間に達し
   た時間とすることを特徴とする射出圧縮成形における型
   締圧力の制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の２圧目の型締圧力を、前
   記１圧目の射出終了時の型締圧力に任意の定数を乗じた
   値とすることを特徴とする射出圧縮成形における型締圧
   力の制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の任意の定数を、射出圧力
   から変曲点到達までの時間が最大となるようにすること
   を特徴とする射出圧縮成形における型締圧力の制御方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の可動金型の移動速度の変
   化率が一定となる変曲点到達以降の３圧目の型締圧力を
   その成形目的に応じて変更可能としたことを特徴とする
   射出圧縮成形における型締圧力の制御方法。