JPH1086198A - 射出成形機の射出制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出スクリュの最後退限位置を原点として射
出ストロークの制御を行うことにより、これまでの射出
制御における計量完了後の射出スクリュの後退移動によ
る弊害を除とともに、エア駆動源では位置制御と射出開
始のレスポンスを向上する。 【解決手段】 成形材料の計量を射出スクリュ２の最後
退限位置Ｓｏまで一時的に行って、射出筒１の先端部内
に溶融材料を充満する。最後退限位置Ｓｏから射出スク
リュ２を溶融材料の抵抗により停止する所まで前進移動
して溶融材料の金型への射出を行う。停止位置を射出停
止目標位置Ｓｘとして最後退限位置Ｓｏまでを以後の成
形材料の計量ストロークＢとする。計量材料を最後退限
位置Ｓｏから射出スクリュ２が前進停止するまで射出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、射出成形機によ
り合成樹脂製品を成形する場合の射出制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通常の射出成形機では、射出筒内に回転
かつ進退自在に設けた射出スクリュの最前進限位置を、
計量ストローク及び射出ストロークの原点として射出制
御を行っている。この射出スクリュの最前進限位置は、
射出筒の先端内壁面との間に射出スクリュ先端が１．０
〜１０．０mmの隙間を隔て位置する所とされており、そ
の間隙には計量材料が残留している。

【０００３】したがって、これまでの射出制御は、最前
進限位置から１ショットの成形に要する成形材料の計量
ストロークを決定して、射出スクリュの後退停止位置を
設定し、その後退停止位置を計量完了位置及び射出開始
位置として行っている。このような手段は可塑化スクリ
ュを備えたプリプラ式射出成形機の射出プランジャにお
いても全く同一に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来方法による最
も大きな課題は、計量完了位置の設定が高精度になされ
て、成形ごとの計量完了位置が設定範囲内であっても、
その設定位置から射出が開始されず、成形ごとに射出開
始位置が変動して射出充填量に差が生ずるということで
ある。

【０００５】この射出開始位置の主なる変動原因は、ス
クリュ回転を停止して材料の可塑化（溶融・混練）を停
止した後でも、射出筒内の溶融材料の圧力により射出ス
クリュは後退移動を続けているということによる。この
ため射出スクリュの回転を停止した計量完了時点から射
出工程に移行する間に位置のずれが生じ、射出ストロー
クは設定ストロークよりも後退分だけ長くなくなって過
剰計量の原因となる。しかもこの後退量は内圧次第とい
うものであるから成形ごとにプロセスコントロール位置
が異なり、成形品における外観や重量バランスなどに影
響を与え、成形精度が要求される製品では歩留りが悪く
なる。

【０００６】そこで機械的手段により計量完了後の後退
を制限することが考えられたが、計量完了位置での強制
的な後退停止では、計量完了後に意識的に後退させて行
うデコンプレッションが困難となり、また射出ストロー
クの変更ごとに後退停止手段の位置変更を要するので、
デコンプレッションの微妙な位置コントロールに手数が
掛かる。特に多種少量生産では頻繁に金型交換がなされ
るので採用され難い、ものとされている。

【０００７】この発明の目的は、射出スクリュ又は射出
プランジャの最後退限位置から計量材料の射出を行うと
ともに、その最後退限位置を原点として射出ストローク
の制御を行うことにより、これまでの射出成形機の構成
を変えることなく、上記従来の課題を解決し得る新たな
射出制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の一つは、成形材料の計量を射出スクリュ又は射出プラ
ンジャの最後退限位置まで行って、射出筒の先端部内に
溶融材料を充満したのち、最後退限位置から射出スクリ
ュ又は射出プランジャを溶融材料の抵抗により停止する
所まで前進移動して上記溶融材料の金型への射出を行
い、その前進停止位置を基準に上記最後退限位置までを
以後の成形材料の計量ストロークとし、計量材料を最後
退限位置から射出スクリュ又は射出プランジャが前進停
止するまで射出するというものである。

【０００９】またこの発明の他の一つは、上記最後退限
位置を射出ストロークの原点として、射出スクリュ又は
射出プランジャの位置を射出前進方向に加算ストローク
表示して制御するというものであり、計量材料の射出ご
とに射出停止目標位置を基準に射出停止位置をにモニタ
して成形品の良否判別を行う、というものである。

【００１０】さらにまたこの発明は、上記射出スクリュ
又は射出プランジャの前進駆動源としてエアを採用する
ことができ、射出筒がノズルを下向きにして竪に配設さ
れた竪型の射出成形機にも適用し得る、というものでも
ある。

【００１１】かかる構成では、射出スクリュ又は射出プ
ランジャの前進移動による計量材料の金型への射出充填
が、射出装置として制限された射出スクリュ又は射出プ
ランジャの最後退限位置から１ショットごとに開始され
ることから、材料圧が射出スクリュの後退力として常時
作用していても、最後退限位置以上に射出スクリュ又は
射出プランジャは後退移動することはないので、成形ご
との射出開始位置の変動はなく、射出ストロークに変化
があっても射出開始は同位置から行われるので、射出開
始位置の管理が不要となる。

【００１２】また射出スクリュにあっては、計量材料に
よる後退圧力は、射出スクリュ先端のリングバルブを閉
じる働きにも有効に作用し、射出開始直後の計量材料の
逆流が防止されるため、射出ストロークに対する材料容
量が更に安定する。

【００１３】さにまた最後退限位置を原点として射出ス
クリュ位置を射出前進方向に加算ストローク表示して制
御することから、成形モニタリングが簡素化されて射出
ストロークの管理と共に成形条件の管理も容易となり、
射出開始位置は実質的に固定された状態にあるので計測
も正確に行われ、プロセスコントロールを装備した射出
成形機では位置コントロール精度が確実となる。このた
め金型変更ごとの射出ストロークの設定も誤りなく行え
るので、多種少量生産にも充分に適合する。

【００１４】最後退限位置を射出ストロークの原点とし
た場合には、最大射出ストロークが設定され、そのスト
ローク範囲内にて射出充填量ごとの射出ストロークが設
定される関係上、射出筒の先端内壁と射出停止位置での
射出スクリュ先端との間に、これまでよりも大きなスペ
ースが生ずるが、このスペースは計量された成形材料に
より満たされ、その成形材料の後部に次の成形材料が計
量されて加えられる。そして射出スクリュの前進移動に
より前部の蓄積材料または前部と後部の両方の計量材料
が、射出ストローク分だけ射出充填されることになり、
残りの計量材料は蓄積材料として射出筒の前部内を満た
す。

【００１５】従来の方法では、計量材料の殆どを射出ス
クリュの前進移動により直ちに射出充填して、僅かな分
量を上記間隙に射出クッションとして射出筒の前部内に
残すのみである。このためスクリュにより可塑化された
成形材料が、射出筒の前部内に送り出されて蓄積された
後においても、射出スクリュの先端により攪拌されるこ
とになるので、可塑化された成形材料の保温と熟成を行
うなうことはきわめて困難である。

【００１６】可塑化状態にある熱可塑性樹脂の温度を、
加圧下において攪拌せずに保持すると熟成すると云わ
れ、形状記憶効果が向上するとされている。この形状記
憶効果は精密非球面レンズなどの光学的な平面度を要求
される成形品の成形において必要とされるスキン層を守
る層流充填を制限ゲートでも可能とする。

【００１７】したがって、射出スクリュの最後退限位置
を射出ストロークの原点としたことによって、射出筒の
前部内に計量材料の蓄積が可能なスペースが確保される
この発明では、計量後において材料の熟成が可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図中１は先端にノズルを有する射
出筒で、内部に射出スクリュ２を回転かつ進退自在に備
えている。３は射出スクリュ２に連設したエアシリンダ
４のピストンで、そのピストン３にはモータ５の回転軸
６が軸方向に可動自在に連結してあり、このモータ５に
より射出スクリュ２は上記ピストン３を介して回転する
構造よりなる。

【００１９】７は射出スクリュ２の射出ストローク制御
部で、射出スクリュ２の後端に延設した所要長さの軸部
８と、その軸部８の後部周囲に取付けた環状のストロー
ク検知部材９と、図では省略したが、ストローク検知部
材９の位置をストローク位置として読み取るストローク
表示部とから構成され、その軸部８の後端に上記ピスト
ン３が連結してある。

【００２０】上記射出スクリュ２の最後退限位置Ｓｏ
は、射出装置ごとに設定された上記ピストン４の最後退
限位置をもって定められ、射出スクリュ２は上記最後退
限位置Ｓｏから先端が射出筒１の先端内壁に接するとこ
ろまで前進移動するように射出筒１に内装されている。
制御上その最前進限位置を機械的ストロークエンドＳｎ
としている。

【００２１】したがって、図１に示すように、最後退限
位置Ｓｏから最前進限位置Ｓｎまでが射出スクリュ２の
最大射出ストロークＡとなるが、この最大射出ストロー
クＡを射出スクリュ２が前進移動して計量材料の金型へ
の射出充填を行うものではなく、実際の成形に要する射
出ストロークＡ₁ は次の操作により設定される。

【００２２】先ず射出スクリュ２を最前進限位置Ｓｎか
ら最後退限位置Ｓｏまで、即ち、最大射出ストロークＡ
の全ストロークを後退移動させて成形材料の一時的な計
量を行い、射出筒１の先端部内に溶融材料を充満する。
次に金型にノズルタッチした状態で、最後退限位置Ｓｏ
から射出スクリュ２を無作為に前進移動し、一時的に計
量した溶融材料を金型に射出充填する。この前進移動は
射出筒１の先端部内の溶融材料の抵抗により射出スクリ
ュ２が停止する所まで行う。射出スクリュ２の停止はそ
れ以上の射出充填を困難となすものであるから、その停
止位置を成形上の射出停止目標位置Ｓｘとし、最後退限
位置Ｓｏからの移動ストロークを射出ストロークＡ₁ と
して設定する。この無作為な射出により１ショットの成
形に要する成形材料の射出充填量は、射出停止目標位置
Ｓｘまでの射出スクリュ２の移動ストローク量として設
定し得る。したがって、その射出停止目標位置Ｓｘを基
準に上記最後退限位置Ｓｏまでの移動ストロークを以後
の成形材料の計量ストロークＢとして一応設定する。

【００２３】上記最後退限位置Ｓｏは射出ストローク表
示の原点０ともなり得る。図３にその１例を示すよう
に、射出スクリュ２の位置を最後退限位置Ｓｏから射出
前進方向に加算して表示することが可能であり、ストロ
ーク検知部材９の位置を原点０から射出スクリュ２の前
進移動方向に順に検出することにより計測することがで
きる。

【００２４】成形は従来と同様に先ず成形材料の計量か
ら行う。図２に示す射出停止目標位置Ｓｘにおいて、供
給口１０から成形材料を供給しつつ射出スクリュ２を上
記ピストン４により背圧力を加えながらモータ５により
回転する。射出スクリュ２の前部には先行計量した可塑
化した材料が蓄積されているので、射出スクリュ２は計
量にともない材料圧により計量ストロークＢを最後退限
位置Ｓｏまで後退移動してゆく。

【００２５】図１に示す最後退限位置Ｓｏでは、射出ス
クリュ２が更に後退移動する余地はないので、回転を停
止して計量を完了しても、射出スクリュ２は材料圧によ
り後退することはなく、その位置にて停止する。したが
って計量終了位置は最後退限位置Ｓｏにおいて常に一定
となる。これは、射出工程における速度から圧力への切
換え位置も、最後退限位置Ｓｏを射出制御の原点とする
限り一定となり、その結果、射出量も一定となるという
ことである。

【００２６】射出スクリュ２が最後退限位置Ｓｏに達し
たことがストローク検知部材９の位置から検出される
と、工程は射出スクリュ２による射出に直ちに切換わ
り、射出スクリュ２は射出ストロークＡ₁ を前進移動し
て射出停止目標位置Ｓｘまで計量材料の射出充填を行
う。この前進移動によりノズルから射出される計量材料
は、射出ストロークＡ₁ のストロークによって、先に計
量されて射出筒前部に蓄積された材料の全量または蓄積
材料と計量材料の一部を金型に射出充填する。そして射
出停止目標位置Ｓｘまで前進し、射出タイマーの設定時
間終了で射出完了となる。残りの計量材料は蓄積材料と
して射出筒の前部内を満たす。また計量材料の射出ごと
に射出停止位置は射出停止目標位置Ｓｘを基準にモニタ
され、その射出停止目標位置Ｓｘとの比較から成形品の
良否が判別される。

【００２７】上記蓄積材料は射出スクリュ２のクッショ
ンとして作用する。クッション量は毎ショットごとに一
定量となるのが好ましい。一定量であるとショットごと
に同じ圧力が金型のキャビティにかかるので安定する。
また蓄積材料によってクッション量は通常の場合に比べ
て著しく多量となるので温度むらも解消される。

【００２８】工程は再び次サイクルの計量に切り替わっ
て射出スクリュ２が回転すると、射出スクリュ２は材料
圧により後退移動して最後退限位置Ｓｏに到着するまで
計量を行う。このような計量では射出筒の前部内の蓄積
材料は、射出スクリュの先端により攪拌されることにな
く保温される。このため熱可塑性樹脂にあっては熟成が
生じて形状記憶効果が向上する。

【００２９】また計量工程において、デコンプレッショ
ンを行う必要がある場合には、予めデコンプレッション
ストロークを計量ストロークＢに入力し、デコンプレッ
ションストロークを余して回転を停止する。同時に上記
ピストン４を最後退限まで移動すると、その設定ストロ
ークだけ射出スクリュ２は人為的に後退してデコンプレ
ッションが行われる。

【００３０】図３は、デコンプレッションを含む射出制
御の１例を示すもので、ストロークはミリ単位で表示し
てある。したがって、射出ストロークＡ₁ は２５mmに表
示され、計量ストロークＢのうち４mmがデコンプレッシ
ョンストロークとして入力されている。またこの射出制
御では、ストローク位置検知部材９の位置から射出スク
リュ２の先端位置を検出し、その位置から射出速度を４
段に変速し、保圧は射出圧力を一次圧力から二次圧力に
切り替えてのち行っている。なお、最後退限位置Ｓｏの
機械的設定は熱的寸法変化などの要因も有るので、射出
ストローク表示の原点０は、最後退限位置Ｓｏより前進
方向に２〜３mmの位置に設定するのが好ましい。

【００３１】上記実施形態は横型の射出成形機の射出制
御についてのものであるが、ノズル側を下向きにして射
出筒を竪に配設した竪型の射出成形機にも変更を要せず
採用し得ることは云うまでもない。また射出駆動源もエ
アに制限を受けず、通常の油圧駆動源を採用しても同等
の作用効果を得る。

【００３２】したがって、この発明では射出駆動源が油
圧またはエアであっても、射出最前進限位置を原点とし
て射出ストロークを設定した場合よりも射出・計量の切
換動作が速く、エアを射出駆動源とする成形機では射出
立ち上がりが速くなる。またエア駆動では位置コントロ
ールが困難であるが、この発明によればピストンにバッ
ク圧力をかけて最後退限位置Ｓｏに固定することが可能
となり、特に竪型でエア駆動源の成形機ではバック圧力
により射出スクリュ等の自重による自然落下を防止する
ことができる。

【００３３】また油圧駆動のものと同じ感覚で制御でき
るとともに、背圧制御した成形材料の射出筒内における
圧力保持とデコンプレッション作動により減圧調整のコ
ントロールにも効果を発揮し、油圧コントロール、電気
サーボ成形機にも採用して性能の向上を図ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る射出成形機の射出制御方法を
実施し得る射出装置の縦断側面図である。

【図２】 射出ストロークの設定状態を示す射出装置の
縦断側面図である。

【図３】 この発明の射出制御の１例の説明図である。

【符号の説明】

１ 射出筒 ２ 射出スクリュ ３ ピストン ４ エアシリンダ ５ モータ ７ 射出制御部 ８ 軸部 ９ ストローク検知部材 Ａ 最大射出ストローク Ａ₁ 射出ストローク Ｂ 計量ストローク Ｓｏ 最後退限位置 Ｓｘ 射出停止目標位置 Ｓｎ 最前進限位置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形材料の計量を射出スクリュ又は射出
   プランジャの最後退限位置まで行って、射出筒の先端部
   内に溶融材料を充満したのち、最後退限位置から射出ス
   クリュ又は射出プランジャを溶融材料の抵抗により停止
   する所まで前進移動して上記溶融材料の金型への射出を
   行い、その停止位置を射出停止目標位置として上記最後
   退限位置までを以後の成形材料の計量ストロークとし、
   計量材料を最後退限位置から射出スクリュ又は射出プラ
   ンジャが前進停止するまで射出することを特徴とする射
   出成形機の射出制御方法。
2. 【請求項２】 上記最後退限位置を射出ストロークの原
   点として、射出スクリュ又は射出プランジャの位置を射
   出前進方向に加算ストローク表示して制御することを特
   徴とする請求項１記載の射出成形機の射出制御方法。
3. 【請求項３】 計量材料の射出ごとに射出停止目標位置
   を基準に射出停止位置をにモニタして成形品の良否判別
   を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形
   機の射出制御方法。
4. 【請求項４】 上記射出スクリュ又は射出プランジャの
   射出駆動源をエアとすることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の射出成形機の射出制御方法。
5. 【請求項５】 上記射出筒はノズルを下向きにして竪に
   配設されていることを特徴とする請求項１又は２，３記
   載の射出成形機の射出制御方法。