JPH11138611A - 射出成形装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】射出スクリューにより射出材料の充填量の不適
量による不良を低減することにある。 【解決手段】射出成形装置に於て、射出スクリュー
（２）の射出成形完了時又は射出圧力工程から保圧工程
へ切り替時に射出スクリューをリバウンドさせて成形材
料の充填量を検知し、射出充填量を制御するようにした
制御装置を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形装置およ
びその射出の成形装置の制御方法に関する。特に、射出
の充填量を推定して制御できるようにした射出成形装置
およびその充填量制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発明の先行技術として、射出成形機の射
出における金型内の成形材料の充填制御が成形品の品質
と強い相関関係があるので、射出成形品の品質を向上さ
せて品質のばらつきを小さくするために、金型内のゴム
又は樹脂圧力を制御する方法が提案されている。

【０００３】しかしながら、この方法は、金型ごとに圧
力センサを取り付けなければならないから、非常に多く
の圧力センサを取り付ける必要があり、その上、金型内
の温度に耐える圧力センサは特殊な構造のため高価であ
る。また金型によっては成形品に跡が成形されるため圧
力センサを取り付けることができないという問題があっ
た。更には、金型洗浄のたびごとに圧力センサを脱着し
なければならないという問題がある。

【０００４】この問題を解消する方法として、射出用圧
力シリンダの射出油圧を検出して、この射出油圧から金
型内のゴム又は樹脂圧力を間接的に測定する方法も提案
されているが、この方法では、金型内の成形材料を高速
で充填する過程で、金型内の成形材料の流動抵抗によっ
て射出油圧が高圧充填から低圧充填に切り換える設定値
に到達し、誤動により低圧充填に切り換えられて良好な
品質の射出成形品ができないという問題があった。

【０００５】更に、これらの問題を解決する方法とし
て、図１８に示す従来技術の射出成形機が存在する。

【０００６】図１８は、この射出成形機の断面図であ
る。図１８に於て、ホッパ６７から供給された成形材料
をスクリュー５０で圧縮しながら混練溶解して射出シリ
ンダ５１の先端室５２に貯溜する。この射出シリンダ５
１には、成形材料を内周面内で混練すると共に、押し出
すスクリュー５０が内装されている。

【０００７】そして、このスクリュー５０は、射出シリ
ンダ５１の後端に設けられた油圧シリンダ５３のピスト
ン５４に連結されていて、この油圧シリンダ５３内にポ
ンプ６８から圧力油が送り込まれることによりピストン
５４が作動してスクリュー５０を前進・後退させる。

【０００８】このスクリュー５０の前進により、先端室
５２に貯溜された成形材料を金型６５の成形キャビティ
６６に射出する。

【０００９】油圧シリンダ５３に作動油を供給するポン
プ６８からの配管の途中には、作動油の流れの方向およ
び流量をコントロールする電磁比例流量弁５５が設けら
れている。又、この配管に連通する回路には、電磁比例
圧力弁５６が設けられている。この電磁比例圧力弁５６
は油圧シリンダ５３の油圧をコントロールするためにリ
リーフ弁と電磁比例圧力弁を組み合わせたものである。

【００１０】又、油圧シリンダ５３には、圧力センサ５
７が設けられていると共に、この圧力センサ５７に連結
した圧力変換器５８が取り付けられている。この両者の
働きで作動油の圧力を電気信号に変換する。

【００１１】更に、圧力変換器５８には作動油の比較器
５９が連結されている。この比較器５９には圧力設定器
６０が連結されていて、この圧力設定器６０により作動
油を高圧から低圧に切り換えるための圧力設定をする。
そして、圧力設定器６０の設定値と圧力変換器５８から
の実際の油圧とを比較して、油圧が設定値に達すると、
信号をシーケンスコントローラ６１に送ることになる。

【００１２】又、スクリュー５０にはポテンションメー
タ６２が設けられており、スクリューの位置を検出す
る。更に、ポテンションメータ６２に連結する位置の比
較器６３が設けられており、この位置の比較器６３に
は、スクリュー５０の位置を設定する設定器６４が連結
されている。

【００１３】そして、位置の比較器６３で、ポテンショ
ンメータ６２からの実際のスクリュー５０の位置と設定
器６４の設定値を比較してスクリュー５０の位置が設定
された位置に達すると信号をシーケンスコントローラ６
１に発信する。

【００１４】そして、シーケンスコントローラ６１は、
油圧の比較器５９と位置の比較器６３の両方から同時に
信号が発信されたときに、電磁比例圧力弁５６に信号を
送って作動油を高圧から低圧に切り換えるものである。

【００１５】この射出成形機においては、作動油の射出
油圧が高圧から低圧に切り換える設定値に到達しても、
位置の比較器６３が作動しない限りシーケンスコントロ
ーラ６１の指令は電磁比例流量弁５５に作用しない。そ
して、スクリュー５０のストロークがある範囲に到達し
たときに初めて高圧充填から低圧充填に切り換えるよう
になっている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法にも依然として問題点が存在する。すなわち、この問
題点を図１９に基づいて説明する。図１９は、成形材料
の粘性の異なる３種類の成形材料について実験をしたも
のである。射出成形材料が充填された金型内の圧力は、
射出成形材料の粘度のばらつきに応じて変化する。図１
９の曲線ａは、射出成形材料の粘度が高い場合を示して
おり、このときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい
値）に到達したとき、充填量が極端に少なく、金型への
成形材料の充填量は不足する。

【００１７】逆に、曲線ｃは射出成形材料の粘度が低い
場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がト
リガ（しきい値）に到達したとき、充填量が極端に多
く、金型に充填された成形材料が溢れ、バリが発生して
不良となる。

【００１８】これに対し、曲線ｂは、射出成形材料の粘
度が適切な場合を示しており、このときは、射出ノズル
の圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき充填が適切
となる。しかし、この粘度が限定されることは、多数の
異なる粘度を成形しなければならない射出成形機にとっ
ては実用性がないことになる。

【００１９】又、この射出成形機に於ては、保圧工程に
移行する時点が、圧力設定器にスイッチされた後の設定
器が設定値に達してスイッチされる構成であるから、成
形品となる成形キャビティ６６の容積に応じてスクリュ
ー５０の初動位置を設定しなければならない。このため
成形品の品目ごとに成形品の大きさに応じ射出成形機の
スクリュー５０の位置（充填量の設定値の決定）を調整
して設定している。この設定は、熟練と共に作業時間を
要している。

【００２０】図２０は、大、中、小の３種類の体積の異
なる成形品について、スクリューがトリガ（しきい値）
に到達した距離と、その時点のノズル内圧の変化勾配を
示すものである。

【００２１】この図２０はスクリューのトリガに達した
位置とノズル内圧の変化勾配θを概念的に表したもので
ある。この勾配θは、射出量による体積の増加に起因す
るもので、スクリューのリバウンド現象の原因となるも
のである。

【００２２】この図２０から明らかなようにスクリュー
のトリガに到達する距離が異なるので、この距離により
保圧に切り換えを行うと成形キャビティの大きさにより
誤差が惹起する。

【００２３】又、ノズル内圧の変化勾配（圧力増加率）
θも製品の大きさによって、その上昇方向が変化するこ
とが認められる。従って、ノズル内圧の増加率によって
射出工程から保圧工程に切り換えるときに誤差が惹起
し、不良品を成形する原因ともなる。以上のように、成
形材料の成形は、粘性度、射出圧力、成形体積の大小等
により、成形条件が変化するので、不良品を簡単な方法
で低減することは極めて困難である。

【００２４】本発明は、上述のような問題点に鑑み成さ
れたものであって、その技術的課題は、成形品の大きさ
にかかわらず、又その材質特性にかかわらず、最適な充
填量により不良品の発生を防止することにある。

【００２５】又、射出充填量の過不足を判定して不良品
の判定をできるようにすることにある。

【００２６】更に、射出充填量が不足している場合には
再充填をして不良品を防止できるようにすることにあ
る。

【００２７】又、射出充填量を設定値と比較して充填量
を制御する方法を得ることにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の技術的
課題を解決するために成されたものであって、その技術
的手段は以下のように構成されている。すなわち、請求
項１に係る本発明は、成形型（８）の成形キャビティ
（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリ
ューシリンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）の
シリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１
１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前
記射出スクリュー（２）に連結して前記射出スクリュー
（２）を前進後退させる駆動装置（３）および駆動装置
（３）を駆動制御して射出スクリュー（２）の前進によ
り成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）を
具備し、制御装置（２４）には射出圧力完了時点又は射
出圧力工程から保圧工程へ切り替える時点に射出スクリ
ュー（２）のリバウンド量を計測する検出部（２６）を
有するとともに前もって成形材料のリバウンド量のデー
タを記憶した設定部（２５）を有し、且つ検出部（２
６）のデータを設定部（２５）のデータと比較させて射
出スクリューの充填量を制御する比較判定部（２７）を
有することを特徴とする射出成形装置である。

【００２９】請求項２に係る本発明は、検出部（２６）
が射出スクリュー（２）の移動量を計測する位置センサ
（５）から射出スクリュー（２）のリバウンド量を検出
することを特徴とする請求項１に記載の射出制御装置。

【００３０】請求項３に係る本発明は、前記検出部（２
６）が射出スクリュー（２）の移動量をスクリューシリ
ンダ（１）内の圧力を計測する圧力センサ（６）又は成
形キャビティ（８ｃ）内の圧力を計測する圧力センサ
（６’）から演算して検出することを特徴とする請求項
１に記載の射出成形装置である。

【００３１】請求項４の本発明は、設定部（２５）の設
定値が成形する射出成形装置（Ａ）で前もって成形材料
のリバウンド量のデータを得て設定されていることを特
徴とする請求項１に記載の射出成形装置である。

【００３２】請求項５の本発明は、成形材料がゴム材で
あることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の射
出成形装置である。

【００３３】請求項６の本発明は、射出スクリュー
（２）の初動位置（ｂ）をすべての成形で同一にしたこ
とを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の射出成形
機である。

【００３４】請求項７に係る本発明は、成形型（８）の
成形キャビティ（８ｃ）に射出する射出ノズル（１１）
を有するスクリューシリンダ（１）、スクリューシリン
ダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合して射出ノ
ズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出スクリュー
（２）、射出スクリュー（２）に連結して射出スクリュ
ー（２）を前進後退させる駆動装置（３）および駆動装
置（３）を駆動制御して射出スクリュー（２）の前進に
より成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）
を具備し、制御装置（２４）には、射出圧力完了時点又
は射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に射出ス
クリュー（２）のリバウンド量を検出する検出部（２
６）と、前記検出部（２６）のリバウンド量と比較する
前もって検知した前記成形材料のリバウンド量の設定値
を記憶させている設定部（２６）と、前記設定部（２
６）の設定値と前記検出部（２６）のリバウンド量とを
比較し処理する比較部（２７ａ）と、比較部（２７ａ）
で比較したデータをもとに充填量の適正を判定して成形
品の合否の判定信号を発信する判定部（２７ｂ）を有す
ることを特徴とする射出成形装置である。

【００３５】請求項８の本発明は、判定部（２７ｂ）が
成形型内の射出充填量不足と判定したときは駆動部
（３）を駆動制御させて成形型内に再充填を行うように
信号を発して制御するように成されていることを特徴と
する請求項７に記載の射出成形装置である。

【００３６】請求項９に係る本発明は、判定部（２７
ｂ）が成形型内の射出充填量の適否を判定して不良品の
信号を選別機へ発するように成されていることを特徴と
する請求項７に記載の射出成形装置である。

【００３７】請求項１０に係る本発明は、射出成形装置
（Ａ）がスクリュープランジャ型であることを特徴とす
る請求項１又は請求項７に記載の射出成形装置である。

【００３８】請求項１１に係る本発明は、制御装置（２
４）の検出部（２６）がプランジャーのリバウンド量を
検出するように成されていることを特徴とする請求項１
０に記載の射出成形装置である。

【００３９】請求項１２に係る本発明は、成形型（８）
の成形キャビティ（８ｃ）に射出するスクリューシリン
ダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ内
周面に移動自在に嵌合して射出ノズル側（１１）側へ成
形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スク
リュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）および前
記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー
（２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制
御装置（２４）を具備する射出成形装置に於て、前記成
形材料のスクリューリバウンド量を前もって計測して前
記制御装置（２４）の設定部（２５）に設定値として入
力し、次に前記駆動装置（３）を駆動制御して射出スク
リュー（２）を前進させ成形材料を射出するとともに成
形材料のリバウンド量を射出工程から保圧工程に切り替
える時、又は射出完了時に射出圧力を下げて検出して検
出部（２６）に入力し、前記検出部（２６）のリバウン
ド量と前記設定部（２５）の設定値と比較して前記制御
装置（２４）の比較判定部（２７）で判定し、前記比較
判定部（２７）からの判定した信号で前記駆動装置を制
御するようにしたことを特徴とする射出成形装置の制御
方法である。

【００４０】

【作用】射出成形装置に於て、成形型内に成形材料が充
填完了した時点、又は射出圧力工程から保圧工程へ切り
換える時点に生ずる射出スクリューのリバウンド量を制
御装置に設けられている検出部により検出し、この成形
材料と同じ成形材料を前もって適正な成形品となる射出
スクリューのリバウンド量のデータを設定部に設定値と
して記憶させておき、この検出部の検出値と設定部の設
定値とを比較部に於て比較して成形型内の充填量が適正
か否か推定する。この推定に基づいて判定部で合否の判
定をして判定信号を発信する。

【００４１】そして、成形型内の成形材料の充填量が不
足していると推定されるときは、比較判定部２７からの
信号により駆動制御し、成形材料を再充填して適正な成
形品を成形するものである。

【００４２】更に、射出の充填量が設定部の設定値の範
囲を越えて成形されたときには、判定部２７ｂで合否の
判定信号を発信して不良品が良品に混入しないように除
外処置の装置へ発信する。

【００４３】更に又、比較部２７ａと判定部２７ｂで成
形の充填量と圧力等を確認して射出成形装置の駆動装置
を制御して不良成形品を防止する。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態の
射出成形装置を図面に基づいて詳述する。

【００４５】図１は、本発明に係る第１の実施の形態を
示す射出成形装置の断面図である。

【００４６】図１に於て、Ａは射出成形装置である。射
出成形装置Ａは、温調流体が通過できる流路１４を内周
面の外周側に設けたスクリューシリンダ１が設けられて
いる。このスクリューシリンダ１内には、射出成形物導
入開口１２から導入されたゴムの成形材料を射出ノズル
１１に向かって螺旋溝により押し出すと共に、先端ピス
トン部２ａで充填する射出スクリュー２が内装されてい
る。又、この射出スクリュー２を駆動する油圧シリンダ
である駆動装置３も後方に設けられている。更に、この
駆動装置３に作動流体を供給して作動させる可変容量ポ
ンプ１５ａを設けた動力装置１５と、この動力装置１５
を介して駆動装置３を制御する制御装置２４とが設けら
れている。尚、駆動装置３を以下では射出用圧力シリン
ダと具体的に称することにする。

【００４７】又、射出成形装置Ａは、スクリューシリン
ダ１の射出ノズル１１から射出されたゴムを成形する成
形キャビティ８ｃを設けた上型８ａと下型８ｂとからな
る成形型８を取り付けている。この成形型８は、加熱盤
１３で加熱される。又、加熱盤１３の下には、断熱盤９
とプレート１０とが層状に載置されている。なお、成形
型８は簡略化して図解している。

【００４８】更に、射出成形装置Ａは、ノズル部圧力セ
ンサ６の検出信号を受け入れるインターフェース回路
（Ｉ／Ｆ）２３と、射出用圧力シリンダ３の軸３ａの移
動から射出スクリュー２の位置を検出する位置センサ５
の読みを入力するＩ／Ｆ２２と、Ｉ／Ｆ２２およびＩ／
Ｆ２３からの信号に基づいて後述する制御動作を行い、
Ｉ／Ｆ２１を介してサーボバルブ７を駆動して射出スク
リュー２を移動させ、充填動作、スクリューリバウンド
動作および保圧動作を制御する制御装置２４とから構成
されている。

【００４９】そして、射出スクリュー２が後退して前進
する準備の位置は、射出ノズル１１の射出開口ａの位置
からＬ寸法だけ後方の停止位置ｂである。

【００５０】この射出スクリュー２の停止位置ｂは、型
締位置により決定される射出成形装置Ａの最大成形能力
の時の成形キャビティ８ｃのキャビティ容積Ｖ1よりも
大きくなる充填量Ｖから決定される。つまり充填量Ｖ
は、射出開口ａからの平均内径面積Ｓ×Ｌである。そし
て、この充填量Ｖは、最大のキャビティ容積Ｖ1＋クッ
ション量Ｖ2となる。このクッション量Ｖ2は、Ｖ×１０
〜３５％に取ることが好ましい。

【００５１】このクッション量Ｖ×１０〜３５％のう
ち、成形材料の粘性度が高いものほどクッション量を小
さくした方が好ましい結果が得られる。特に、粘性度の
高いゴム材質の成形材料のような場合には、約２０％位
に取ることが好ましい。尚、図１に於て、ノズル部圧力
センサ６と成形型圧力センサ６’は、設定部２５に入力
する成形材料のスクリューリバウンド量を前もって試験
する時に用いるものである。成形時には、選択スイッチ
２８により開放にしておくこともできる。

【００５２】次に図２は、図１に示す制御装置２４の構
成図である。

【００５３】図２および図３に於て、位置センサ５は、
射出スクリュー２の移動距離を検出し、この位置センサ
５の検出データをインターフェースＩ／Ｆ２２を介して
検出部２６に入力する。次に、設定部２５には、この射
出成形材料を同一の条件のもとに、前もって試験により
求めたスクリューリバウンドのデータを入力して記憶さ
せておく。そして、比較判定部２７に於て、検出部２６
で検出したスクリューリバウンド量のデータを設定部２
５のデータと比較し、設定部２５のデータの範囲内に存
するか否か比較して演算処理し、成形キャビティ８ｃ内
の充填量を推定するものである。

【００５４】又、比較判定部２７で演算処理した充填量
の推定結果をサーボバルブ７を介して射出用シリンダ３
に送り制御する。又、成形品の合否の判定を処理して、
成形品の良品と不良品との選別装置に信号を送信するも
のである。更に、射出された充填量が不足している場合
には、比較判定部２７よりサーボバルブ７等へ信号を発
信して成形キャビティ８ｃ内へ再充填を実施し、設定値
と同じ条件により射出成形を行うこともできる。

【００５５】図３は、図２の制御装置２４の演算処理装
置（ＣＰＵ）の説明図である。図３に於て、制御装置２
４は、コンピュータを有する演算処理装置（ＣＰＵ）２
４０、メモリ２４２、Ａ／Ｄ変換器２４４、Ｉ／Ｏ装置
２４６およびＤ／Ａ変換器２４３を設けている。そし
て、Ｉ／Ｆ２３から入力されたアナログ形式の圧力信号
はＡ／ＤＣ変換器２４４でディジタル形式の圧力信号に
変換される。同様に、Ｉ／Ｆ２２から入力されたアナロ
グ形式の射出スクリュー２の位置信号はＡ／ＤＣ変換器
２４４でディジタル形式の位置信号（ストローク信号）
に変換される。ＣＰＵ２４０はメモリ２４２に記憶され
ている制御プログラムを動作させて後述する制御動作を
行う。その結果が、Ｄ／Ａ変換器２４３を介してディジ
タル形式のサーボバルブ７の駆動信号としてＩ／Ｆ２１
に出力される。又、図示省略の射出成形装置Ａに設けら
れた選別装置にも信号を発し、成形品の良品と不良品と
を選別することができる。

【００５６】図４は、射出スクリュー２の前進移動と射
出時間との関係を示すものである。尚、図４は、射出ス
クリュー２の移動及びリバウンドと射出時間との関係線
図をわかりやすくするためモデルパターン化したもので
ある。

【００５７】図４に於て、射出スクリュー２はｂ点から
成形材料の射出が開始されるとともに、ａ点に於て射出
が完了する。そして、射出成形圧力を一時低下させる
と、射出されて成形キャビティ８ｃ内で圧縮された成形
材料の充填量は膨張するから、スクリューリバウンドに
より射出スクリュー２がＢmmだけ後退することになる。
このリバウンド距離Ｂmmを位置センサ５により検知し
て、インターフェースＩ／Ｆ２２を介して検出部２６に
入力するものである。そして、検出部２６に入力された
データは、前述した通り設定部２５に入力されている設
定値の範囲と比較部２７ａに於て比較され、演算処理さ
れて判定部２７ｂに於て、射出材料の充填量の過不足の
判定又は成形品の合否の判定をするとともに射出用圧力
シリンダ３を制御するものである。尚、比較部２７ａと
判定部２７ｂとを組み合わせて比較判定部２７を構成す
る。

【００５８】この工程で、射出スクリュー２は、射出用
圧力シリンダ３の駆動により前進移動してゴムの成形材
料を成形型８の成形キャビティ８ｃ内に充填する。そし
て、成形キャビティ８ｃ内への充填完了した時点、又は
高圧の射出工程から低圧の保圧工程へ射出圧力を切り替
える時点に圧力が低下するので、又は低下させて成形キ
ャビティ８ｃ内の成形材料の膨張による体積膨張ΔＶに
より射出スクリュー２が押し戻される。これがスクリュ
ーリバウンドと呼ばれている。

【００５９】この射出スクリュー２がスクリューリバウ
ンドにより押し戻される距離Ｂmmを位置センサ５により
検知して、そのデータをＩ／Ｆ２１を介して検出部２６
に入力されたデータは、ＣＰＵ２４０により演算処理さ
れてリバウンド量が推定される。これは射出シリンダの
容積から算出される。このスクリューリバウンドは、成
形材料の弾性回復量である。つまり、成形材料が成形キ
ャビティ８ｃ内に充填され圧縮された体積ΔＶは、圧力
Ｐと充填体積Ｖに比例する。式で表わすとΔＶ＝Ｃ×Ｐ
×Ｖ（Ｃ＝圧縮率、Ｐ＝圧力、Ｖ＝元の体積）となる。
図１７は充填量とスクリューリバウンド量との関係を示
す実験例である。図１７に於て、充填量が多くなると、
スクリューリバウンド量も大きくなる。

【００６０】図１７から明らかなように、成形キャビテ
ィ８ｃ内に射出スクリュー２により成形材料を一定速度
で充填して行くと、成形キャビティ８ｃ内の流動抵抗が
増加して充填圧力が高圧になる。同時に充填量が増加す
るとともに、この増加量に比例して成形材料は圧縮され
る。

【００６１】成形キャビティ８ｃ内の充填された成形材
料のリバウンド量は、圧力Ｐに比例するため、成形キャ
ビティ８ｃ内の圧力が高ければ高いほど、スクリューリ
バウンドも大きくなることになる。

【００６２】図５から図７は、３積の成形キャビティの
体積の大小についてのスクリューリバウンドを図示する
射出成形装置Ａの断面図である。尚、この各図のリバウ
ンド距離Ｂは拡大して示してある（モデルパタン化して
ある)。以下、射出スクリュー２の始動の停止位置ｂか
ら射出スクリュー２が駆動される場合の第１の実施の形
態の射出成形装置Ａについて説明する。

【００６３】図５は、本発明の射出成形装置Ａにより小
容量（小形）の成形品を成形するときの射出スクリュー
２の工程Ｓを示す断面図である。尚、射出成形装置Ａの
構成は、図１と同様である。又、図６は、本発明の射出
成形装置Ａにより中容量（中形）の成形品を成形すると
きの射出スクリュー２の工程Ｓを示す断面図である。更
に、図７は、本発明の射出成形装置Ａにより大容量（大
形）の成形品を成形するときの射出スクリュー２の工程
Ｓを示す断面図である。

【００６４】図５、図６および図７に於て、射出スクリ
ュー２の先端の射出する停止位置ｂは、全ての成形に於
て同位置である。そして、工程Ｓだけ前進して射出成形
する。つまり、射出スクリュー２の先端側に存在する成
形材料の容量Ｖは、成形品の大小にかかわらず、常に一
定量となる。成形キャビティ８ｃの容量Ｖ2が大きい場
合には、その分射出スクリュー２の先端が前進するだけ
で、全体の容量には変更がない。

【００６５】尚、成形キャビティ８ｃ内圧力の上昇は次
の数１で表される。又、本発明の図５、図６および図７
に示す射出成形装置Ａに於ける射出スクリューのストロ
ークと成形キャビティの内圧力´、´、´とノズ
ル内圧力、、との関係のデータは図８に示す通り
である。この図８から明らかなように、成形キャビティ
８ｃ内の圧力が上昇するので、この分成形材料の充填量
は射出圧力がイ点に示すように一時低下すると、図５、
図６および図７に示すようにスクリューリバウンドする
ことになる。しかし、その量は略一定となるから位置セ
ンサによる計測精度が向するとともに、設定部２７の設
定値の決定も容易になる。尚、このθの関係は下記の数
１に関連する。

【数１】ｄｐ＝ｋ・ｄＶ／Ｖ

【００６６】但し、上式で、ｐ＝射出ノズル内圧力又は
成形キャビティ内圧力 ｔ＝時間 ｋ＝体積弾性率 Ｖ＝容積 である。

【００６７】この数１の式に於て、本発明の成形条件は
Ｖが一定となるから、成形品の大小にかかわらず、圧力
上昇率は、同一となってある傾斜角度θで進行すること
になる。

【００６８】又、射出用駆動装置３に於けるピストンの
停止位置ｂも一定になるので、ピストンを押し出す作動
流体の容量も初動においては一定量から始まることにな
る。このため、作動流体自体の圧縮率の影響も受けるこ
となく、成形材料を充填することができ、作動流体の圧
縮による誤差も受けることが少ない。

【００６９】又、図９は図８と同一条件で、ゴムの成形
材料の粘度の異なる３種類について実験したものであ
る。尚、３種類の成形材料の粘度は、ａ＞ｂ＞ｃとなっ
ている。

【００７０】この実験例からも明らかなように射出スク
リューのストロークは３種類とも停止位置ｂから充填が
始められている。そして、充填工程の最終段階では射出
ノズル内圧力が上昇傾向を示すが、この圧力増加率ΔＰ
／ΔＴは略同一割合となっている。つまり、粘性の変化
に対しても、射出ノズル内圧力は略同一の圧力増加率を
示すので、粘性による誤差も生じないと認められる。従
って、この成形方法によれば、精度の高い充填量の設定
値を求めて射出成形する制御方法を得ることができる。
これらのデータを設定部２５に記憶させるとともに、同
様にして検出部２６で検出して比較判定部２７で演算処
理し判定するものである。そして、駆動装置３を制御す
るものである。

【００７１】次に、他の第２の実施の形態として、一般
の射出スクリュー２の作動の場合について、設定部２６
に入力する充填量の設定値の求め方を述べることにす
る。

【００７２】図１０は、他の射出成形器により小容量
（小形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工
程３を示す断面図である。又、図１１は、他の射出成形
機により中容量（中形）の成形品を成形するときの射出
スクリューの工程３を示す断面図である。更に、図１２
は、他の射出成形機により大容量（大形）の成形品を成
形するときの射出スクリューの工程３を示す断面図であ
る。

【００７３】この射出成形機の方法においては、射出ス
クリューの先端側の充填量は、小容量の成形品は小さ
く、大容量の成形品は大きくなることがわかる。このた
め、前記した数１の式から明らかなように、小容量の成
形品は、成形キャビティ８ｃ又は射出ノズル内の圧力上
昇率が大きく、大容量の成形品は、圧力上昇率が小さく
なる。このため、成形品の大小に応じ、実験により前も
って射出ノズル内の圧力上昇率をそれぞれ確認して充填
量を求めておくものである。

【００７４】この実施の形態の射出成形方法では、図１
０、図１１および図１２と同一の条件で前もって成形す
る材料について、スクリューバック又はリバウンド量を
求めておいて、このデータを設定部２６に入力しておく
ものである。

【００７５】次に、リバウンド量を成形キャビティ内圧
力又はノズル内圧力から求める方法を述べる。図１３
は、図８と図９に於て実験した３種類の成形型を用いて
図１０、図１１および図１２の成形方法の実験をしたも
のである。このとき、一般の成形方法に従って、成形キ
ャビティの大きさに対応して射出スクリューの初動位置
を変えたものである。ｂ１が小形成形品の射出スクリュ
ーの停止位置、ｂ２が中形成形品の射出スクリューの停
止位置、そしてｂ３が大形成形品の射出スクリューの停
止位置である。

【００７６】この図１３から明らかなように、小径成形
品になるにつれて圧力増加率（角度θｓ）が大きく変化
することがわかる。この方法では、充填工程から保圧工
程に切り換えるときのデータをとるとともに、この設定
値と同じ条件で充填量を推定して成形することが好まし
い。尚、射出完了後に、射出圧力を一時圧力を降下させ
（１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ² ）又は０に近づけると、イ
点でスクリューリバウンドが生ずる。このときのリバウ
ンド量を設定値とするとともに成形時にこの設定値を入
力した、設定部２５と検出部２６のリバウンド量とを比
較して推定するとともに判定し、駆動装置３に信号を発
して制御する。

【００７７】次に、図１４は、成形材料の粘性の異なる
３種類の成形材料について実験をしたものである。射出
成形材料が充填された金型内の圧力は、射出成形材料の
粘性度のばらつきに応じて変化する。図１４の曲線ａ
は、射出成形材料の粘性度が高い場合を示しており、こ
のときは、射出ノズルの圧力がトリガ（しきい値）に到
達したとき、充填が小さいことに注意する必要がある。

【００７８】逆に、曲線ｃは射出成形材料の粘度が低い
場合を示しており、このときは、射出ノズルの圧力がト
リガ（しきい値）に到達したとき、充填量が多くなるこ
とに注意する必要がある。

【００７９】これに対し、曲線ｂは、射出成形材料の粘
度が適切な場合を示しており、このときは射出ノズルの
圧力がトリガ（しきい値）に到達したとき充填が適切と
なる。

【００８０】以上の図１３および図１４の実験値からの
データを設定部２６に入力しておいて演算処理してリバ
ウンド量を設定値とするものである。

【００８１】図１５は、ＣＰＵ２４０の作動を示すフロ
ーチャートである。図１６は、射出スクリューの位置を
成形キャビティの大小にかかわらず一定にして成形した
ときの射出ノズル内圧、成形キャビティ内圧および射出
ストロークの変化状態図である。

【００８２】次に、図１５、図１６を参照して本発明の
第１の実施の形態の射出成形装置の動作を述べる。図１
５に於て、初回は、低速射出へ切り換える設定値Ｓ１と
保圧工程へ切り換える設定値ΔＰを設定部２６に入力す
ることから始める。ステップ１〜３（Ｓ１〜Ｓ３）で
は、ＣＰＵ２４０は、射出スクリュー２を高速駆動し
て、射出圧力制御によりスクリューシリンダ１の射出成
形物導入開口１２から導入されたゴム生地を、高速・高
圧でスクリューシリンダ１を介して成形型８のキャビテ
ィ８ｃ内に射出充填する。この射出充填は、ゴム材料の
場合には成形時の加硫特性の点から許容充填時間内に完
了しないと割れ不良が発生するので、射出スクリューを
高速・高圧で充填するように駆動制御する。この工程
は、射出スクリュー２が略一定圧力で駆動する圧力駆動
手段により射出圧力制御である。いかに射出スクリュー
２を駆動するかは、ＣＰＵ２４０がメモリ２４２に記憶
されている値に基づいて行う。

【００８３】所定時間内に、ゴムの圧力が第１の所定圧
力ＰＲ１以上になり、射出スクリュー２の位置がある第
１のストローク位置Ｐ１に到達した場合、正常に高速・
高圧でゴムの充填が行われたことになる。たとえば、こ
の高速・高圧充填は、成形型内の７０〜８０％程度まで
行われる。

【００８４】ステップ４〜６（Ｓ４〜Ｓ６）では、高速
・高圧充填状態で、射出スクリュー２の位置がある第１
のストローク位置Ｐ１に到達したことをＣＰＵ２４０が
検出した場合、ＣＰＵ２４０は、サーボバルプ７を介し
て射出スクリュー２の移動を低速にする。これが射出ス
クリュー２を略一定速度で駆動するスクリュー速度制御
である。そして、いかに低速に射出スクリュー２を駆動
するかは、ＣＰＵ２４０はメモリ２４２に記憶されてい
る値に基づいて行う。尚、このとき、射出圧力は、なり
ゆき状態である。

【００８５】この期間、ＣＰＵ２４０は、射出ノズル１
１の圧力がある圧力値を超えないように監視しながら、
射出スクリュー２を駆動する。射出スクリュー２のスト
ローク位置が図１６のＶ1、Ｖ2、Ｖ3の最終に到達する
程度までこの低速度充填を行う。

【００８６】ステップ７〜８（Ｓ７〜Ｓ８） 低速度充填を行い、成形型８の成形キャビティ８ｃにゴ
ムを充填していくと、成形キャビティ８ｃ内にゴムが完
全な充填になり、ゴムの戻り効果で射出ノズル１１の圧
力が増加する現象が発生する。射出スクリュー２前方の
充填量Ｖを一定にされているため、この圧力増加の割合
は、全成形品で略一定となる（第１の実施の形態の
力）。

【００８７】ＣＰＵ２４０は、ノズル部圧力センサ６の
出力を監視し続け、図１６に於て保圧領域に到達したこ
とを検出し、さらに、圧力変化率（圧力増加率）θ＝Δ
Ｐ／ΔＴを計算する。 この圧力増加率ΔＰ／ΔＴがあ
る値を越えたとき、ＣＰＵ４０は、成形型８の成形キャ
ビティ８ｃ内に適切なゴムの充填が行われたと判断し、
充填作業を停止し、保圧作業に移行する。この時点か
ら、成形型８の成形キャビティ８ｃ内の圧力が降下して
いき、ほぼ一定の値になる。

【００８８】この工程に於て、射出工程が完了した時点
で、射出スクリュー２のリバウンド量を位置センサによ
り計測して図２および図３に示すようにＩ／Ｆ２２を介
して検出部２６に入力し、前述した方法で求めた同成形
材料のリバウンド特性の設定値と対比して比較判定部２
７で判定して射出用圧力シリンダ３を制御するものであ
る。

【００８９】以上の成形は、スクリュー式射出装置につ
いて述べたがスクリュープランジャ型でも同様に成形す
ることが可能である。

【００９０】

【発明の効果】請求項１の本発明は、成形材料の射出圧
力工程から保圧工程に切り替え時点又は、射出完了時点
で、成形キャビティ内の成形材料の充填量のリバウンド
量を計測して、この成形材料特有のリバウンド量とを対
比することにより、成形キャビティ内の充填量を推定し
て成形品の充填不足による欠陥不良又は充填過多により
成形品にバリが発生する等の不良品を防止する効果を奏
する。又、充填不足の場合には、再充填により不良品を
防止して成形材料の歩留向上を画ることが可能となる。
更に、不良品が発生してしまった場合には、合否の判定
信号を発して良品と識別させることが可能となる。そし
て、全体には簡単な方法で不良品を低減できることにな
る。

【００９１】請求項２に係る本発明は、位置センサによ
りスクリューの移動距離（Ｂ）からリバウンド量を計測
することにより、設定値がテストから簡単に得られると
ともに、射出時のリバウンド量も計測することができ
る。

【００９２】請求項３に係る本発明は、スクリューシリ
ンダ内又は成形キャビティ内の圧力を計測することによ
り、このデータを演算してリバウンド量を推定するので
成形材料の圧力から算定でき、安価な圧力センサで検出
できるとともに、圧力制御により成形品の改質にすぐれ
ることになる。

【００９３】請求項４に係る本発明は、射出成形装置で
成形材料のリバウンド量のデータを得るとともに、この
射出成形装置で成形生産できるため検出部のデータと設
定部のデータを同一条件にして精度を向上することがで
きる。

【００９４】請求項５に係る本発明は、成形材料がゴム
材であるため、樹脂材等に比べリバウンド量が正確に得
られるので、ゴム成形に伴う不良品を低減することが可
能になる。

【００９５】請求項６に係る本発明は、射出スクリュー
の初動位置を成形キャビティの体積の大小にかかわらず
一定にすることにより、射出成形材料の充填圧力、粘度
を正確に計測することができる。このため、成形キャビ
ティの体積の大小にかかわらずリバウンド量の計測に伴
う誤差を少なくして良品を成形することが可能になる。

【００９６】請求項７に係る本発明は、比較判定部内の
判定部で成形品の合否の判定をするから、この信号を駆
動部へ発信することにより、又、選別機へ発信すること
により成形品の不良品を良品に混入させるようなミスを
低減することが可能となる。

【００９７】請求項８に係る本発明は、射出成形材料に
充填不足が生じたときは、判定部により制御して再充填
可能とするため、不良を効果的に低減することが期待で
きる。

【００９８】請求項９に係る本発明は、判定部で成形品
の合否の判定をして、不合格の成形品を除去する装置へ
信号を発するように成されているから、良品へ不良品が
混入することを防止できる。

【００９９】請求項１０と請求項１１に係る本発明は、
スクリュープランジャ型射出成形装置でもリバウンド量
から不良品の成形をすることを可能にするものである。

【０１００】請求項１２に係る本発明は、成形する材料
を前もって射出成形装置でリバウンド量を計測して成形
材料の設定値を求め、次にこの射出成形装置で同一条件
の設定値で充填量を推定して成形するようにした制御方
法であるので、不良を効果的に防止することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す射出成形
装置の断面図である。

【図２】図１の制御装置の制御作動のフロー構成図であ
る。

【図３】図１に示す制御装置の構成図である。

【図４】射出ストロークの全工程に於ける位置変化状態
図である。

【図５】本発明に係る射出成形装置で小形成形品を成形
するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動
する工程を示す断面図である。

【図６】本発明に係る射出成形装置で中形成形品を成形
するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動
する工程を示す断面図である。

【図７】本発明に係る射出成形装置で大形成形品を成形
するときの射出スクリューの移動位置を一定にして移動
する工程を示す断面図である。

【図８】図１の射出成形装置の成形キャビティ内圧力お
よび射出ストローク変化状態図である。

【図９】粘性の異なる高、中、低粘度の成形材料を図４
と同様にして実験した射出ノズル内圧力の増加率と射出
スクリューのストロークとの関係図である。

【図１０】本発明に係る射出成形装置で小形成形品を成
形するときの射出スクリューの工程を示す断面図であ
る。

【図１１】本発明に係る射出成形装置で中形成形品を成
形するときの射出スクリューの工程を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明に係る射出成形装置で大形成形品を成
形するときの射出スクリューの工程を示す断面図であ
る。

【図１３】本発明に係る射出成形装置の成形キャビティ
内圧力と射出ストロークとの変化状態図である。

【図１４】本発明に係る射出成形装置で粘性の異なる３
種類の成形材料について射出スクリューのストロークと
ノズル内圧力の変化の状態図である。

【図１５】図１および図２に示した制御装置の制御動作
を示すフローチャートである。

【図１６】図１の射出成形装置のノズル内圧力、成形キ
ャビティ内圧力および射出スクリューのストロークの変
化状態図である。

【図１７】図１の射出成形装置に於ける充填量とスクリ
ューリバウンド量との実験例による関係図である。

【図１８】従来の射出成形機の断面図である。

【図１９】従来の射出成形機で粘度の異なる３種の成形
材料について射出スクリューのストロークとノズル内圧
力の変化の状態図である。

【図２０】従来の射出成形機の射出ノズル内圧力と射出
ストロークとの変化状態図である。

【符号の説明】

１・・・スクリューシリンダ ２・・・射出スクリュー ３・・・射出用駆動装置 ５・・・位置センサ ６・・・ノズル部圧力センサ ６’・・・成形型圧力センサ ７・・・サーボバルブ ８・・・成形型 ８ａ・・・上型 ８ｂ・・・下型 ８ｃ・・・成形キャビティ ８ｄ・・・流入口 ９・・・断熱盤 １０・・・プレート １１・・・射出ノズル １２・・・射出成形物導入開口 １３・・・加熱盤 １４・・・流路 １５・・・動力装置 １５ａ・・・可変容量ポンプ ２１〜２３・・・Ｉ／Ｆ（インターフェース） ２４・・・制御装置 ２４０・・・ＣＰＵ ２４２・・・メモリ ２４４・・・Ａ／Ｄ変換器 ２４６・・・Ｉ／Ｏ装置 ２４８・・・Ｄ／Ａ変換器 ２５・・・設定器 ａ・・・射出開口 ｂ・・・停止位置 Ｖ1・・・キャビティ容積 Ｖ・・・充填量 ５０・・・スクリュー ５１・・・スクリューシリンダ ５２・・・先端室 ５３・・・油圧シリンダ ５４・・・ピストン ５５・・・電磁比例流量弁 ５６・・・電磁比例圧力弁 ５７・・・圧力センサ ５８・・・圧力変換器 ５９・・・油圧の比較器 ６０・・・圧力設定器 ６１・・・シーケンスコントローラ ６２・・・ポテンションメータ ６３・・・位置の比較器 ６４・・・位置の設定器 ６５・・・金型 ６６・・・成形キャビティ ６７・・・ホッパ ６８・・・ポンプ ６９・・・室

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）
   に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリ
   ンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ
   内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成
   形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スク
   リュー（２）を前進後退させる駆動装置（３）および前
   記駆動装置（３）を駆動制御して前記射出スクリュー
   （２）の前進により成形材料を成形型内に射出させる制
   御装置（２４）を具備し、 前記制御装置には射出圧力
   工程から保圧工程へ切り替える時点又は射出圧力完了時
   点に前記射出スクリュー（２）のリバウンド量を計測す
   る検出部（２６）を有するとともに前もって前記成形材
   料のリバウンド量のデータを記憶した設定部（２５）を
   有し、且つ前記検出部（２６）のデータを前記設定部
   （２５）のデータと比較させて前記射出スクリューの充
   填量を制御する比較判定部（２７）を有することを特徴
   とする射出成形装置。
2. 【請求項２】 前記検出部（２６）が前記射出スクリュ
   ー（２）の移動距離（Ｂ）を計測する位置センサ（５）
   から前記射出スクリュー（２）のリバウンド量を検出す
   ることを特徴とする請求項１に記載の射出制御装置。
3. 【請求項３】 前記検出部（２６）が前記射出スクリュ
   ー（２）のリバウンド量を前記スクリューシリンダ
   （１）内の圧力を計測する圧力センサ（６）又は成形キ
   ャビティ（８ｃ）内の圧力を計測する圧力センサ
   （６’）から演算して検出することを特徴とする請求項
   １に記載の射出成形装置。
4. 【請求項４】 前記設定部（２５）の設定値は成形する
   射出成形装置（Ａ）で前もって得た成形材料のリバウン
   ド量のデータが設定されていることを特徴とする請求項
   １に記載の射出成形装置。
5. 【請求項５】 成形材料がゴム材であることを特徴とす
   る請求項１又は請求項４に記載の射出成形装置。
6. 【請求項６】 前記射出スクリュー（２）の初動位置
   （ｂ）をすべての成形で同一にしたことを特徴とする請
   求項１又は請求項５に記載の射出成形装置。
7. 【請求項７】 成形型（８）の成形キャビティ（８ｃ）
   に射出する射出ノズル（１１）を有するスクリューシリ
   ンダ（１）、前記スクリューシリンダ（１）のシリンダ
   内周面に移動自在に嵌合して射出ノズル（１１）側へ成
   形材料を押し出す射出スクリュー（２）、前記射出スク
   リュー（２）に連結して前記射出スクリュー（２）を前
   進後退させる駆動装置（３）および前記駆動装置（３）
   を駆動制御して前記射出スクリュー（２）の前進により
   成形材料を成形型内に射出させる制御装置（２４）を具
   備し前記制御装置（２４）には、射出圧力完了時点又は
   射出圧力工程から保圧工程へ切り替わる時点に前記射出
   スクリュー（２）のリバウンド量を検出する検出部（２
   ６）と、前記検出部（２６）のリバウンド量と比較する
   前もって検知した前記成形材料のリバウンド量の設定値
   を記憶させている設定部（２６）と、前記設定部（２
   ６）の設定値と前記検出部（２６）のリバウンド量とを
   比較し処理する比較部（２７ａ）と、前記比較部（２７
   ａ）で比較したデータをもとに充填量の適正を判定して
   成形品の合否の判定信号を発信する判定部（２７ｂ）を
   有することを特徴とする射出成形装置。
8. 【請求項８】 前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出
   充填量不足と判定したときは前記駆動部（３）を駆動制
   御させて成形型内に再充填を行うように信号を発して制
   御するように成されていることを特徴とする請求項７に
   記載の射出成形装置。
9. 【請求項９】 前記判定部（２７ｂ）が成形型内の射出
   充填量の適否を判定して不良品の信号を選別機へ発する
   ように成されていることを特徴とする請求項７に記載の
   射出成形装置。
10. 【請求項１０】 射出成形装置（Ａ）がスクリュープラ
    ンジャ型であることを特徴とする請求項１又は請求項７
    に記載の射出成形装置。
11. 【請求項１１】 制御装置（２４）の検出部（２６）が
    プランジャーのリバウンド量を検出するように成されて
    いることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形装
    置。
12. 【請求項１２】 成形型（８）の成形キャビティ（８
    ｃ）に射出するスクリューシリンダ（１）、前記スクリ
    ューシリンダ（１）のシリンダ内周面に移動自在に嵌合
    して射出ノズル（１１）側へ成形材料を押し出す射出ス
    クリュー（２）、前記射出スクリュー（２）を前進後退
    させる駆動装置（３）および前記駆動装置（３）を駆動
    制御して前記射出スクリュー（２）の前進により成形材
    料を成形型内に射出させる制御装置（２４）を具備する
    射出成形装置に於て、 前記成形材料のスクリューリバウンド量を前もって計測
    して前記制御装置（２４）の設定部（２５）に設定値と
    して入力し、次に、駆動装置（３）を駆動制御して前記
    射出スクリュー（２）を前進させ成形材料を射出すると
    ともに成形材料のリバウンド量を射出工程から保圧工程
    に切り替える時、又は射出完了時に射出圧力を下げて検
    出して検出部（２６）に入力し、前記検出部（２６）の
    リバウンド量と前記設定部（２５）の設定値とを比較し
    て前記制御装置（２４）の比較判定部（２７）で判定
    し、前記比較判定部（２７）からの判定した信号で前記
    駆動装置を制御するようにしたことを特徴とする射出成
    形装置の制御方法。