JPH11942A

JPH11942A - 射出成形装置

Info

Publication number: JPH11942A
Application number: JP15722397A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nagai; 修長井
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】射出スクリューの初動位置を一定にして調整
不用にすると共に、保圧切換え時期を正確にキャッチす
ることにある。【解決手段】スクリューシリンダ（１）内に配置され
た射出スクリュー２の初動位置を成形キャビティの容積
よりも大きくなる射出量の位置に常に配置し、制御装置
２４に充填完了時の射出ノズル内圧力の増加率が全ての
成形品で略同一になるしきい値の点で充填工程から保圧
工程へ切換える切換手段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、射出成形装置に関
する。特に、射出スクリューの位置調整を不要ににし
て、しかも、射出制御のタイミングを正確にした射出成
形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の先行技術として、射出成形機の
射出に於ける金型内の成形材料の圧力制御が成形品の品
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、また金型によっ
ては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１１に示す従来技術の射出成形機が存在する。

【０００６】図１１は、この射出成形機の断面図であ
る。図１１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、内周面内に成形材料を混練すると共に、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
リーフ弁と電磁指令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
ンメータからの実際のスクリュー５０の位置と設定器６
４の設定値を比較してスクリュー５０の位置が設定した
位置に達すると信号をシーケンスコントローラ６１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】この射出成形機に於ては、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１２に基づいて説明する。図１２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
２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、バリの発生不良
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位置
の設定器の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１３は、大、中、小の３種類の成形品に
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】図１４は、この図１３のスクリューのトリ
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。

【００２２】この図１３または図１４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。

【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、その課題は、成形品の大きさが変わ
っても、スクリューの位置を調節することなく成形でで
きるようにすることにある。

【００２５】又、射出工程から保圧工程に切り換えるタ
イミングを正確にし、成形キャビティ内の充填不足又は
充填過剰を防止して良品を成形することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
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、

【００２７】本発明の請求項１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を有したスクリュ
ーシリンダ１、スクリューシリンダ１の内周面に移動自
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
を駆動させる動力装置１５を具備し、スクリューシリン
ダ１内の射出スクリュー２の前方の成形材料の充填量
（Ｖ）が成形される最大成形キャビティ８ｃの容積より
も大きくなる位置（ｂ）に射出スクリュー２の射出位置
を設定し、射出スクリュー２を前進させて成形材料を高
圧で射出圧力制御させた後に低圧に切り換えると共に、
射出スクリュー２の駆動をスクリュー速度制御して低圧
射出完了後に保圧工程に切り換える制御装置２４を有す
るものである。

【００２８】又、本発明の請求項２は、制御装置２４が
射出ノズル１１内の成形材料の射出圧力が低圧射出に切
り換えた後に略一定の圧力増加率を示して設定値（しき
い値）に達した時、射出工程から保圧工程へ切り換える
切り換え手段を有するものである。

【００２９】又、本発明の請求項３は、成形材料がゴム
材料である請求項１又は請求項２に記載のものである。

【００３０】

【作用】本発明の射出成形装置は、スクリューシリンダ
１内の射出スクリュー２の前方に蓋圧された成形材料
が、射出成形装置で成形される最大の成形キャビティ８
ｃの容積よりも大きく成形されているから、成形品の大
きさに関係なく射出スクリュー２の後退して前進させる
位置を常に所定の位置に設定することができる。このた
め、成形品の大きさに応じ射出スクリュー２の位置を変
更して調整することなく成形することが可能になる。

【００３１】又、保圧工程に移行する直前の射出ノズル
１１内圧力の圧力増加率は成形品の体積に関係なく略同
一であるから、この圧力増加率の最終点で（しきい値の
点）保圧工程に切り換えると、完全充填状態で、しかも
すべての成形品を同一条件で保圧工程へ切り換えること
が可能になる。

【００３２】特に、成形材料がゴム材のように粘性度が
高いものであっても、射出ノズル１１内圧力の増加率が
大きくならないから型締装置に大きな力が作用せず成形
品にバリが発生するのを効果的に防止できる。特に、小
形成形品では、従来不可能であったバリの発生が極端に
少なくなる。

【００３３】

【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。

【００３４】図１は、本発明に係る一実施の形態を示す
射出成形装置の断面図である。

【００３５】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
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。

【００３６】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。

【００３７】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／Ｆ２
３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、充填動作および保圧動作を制御する制
御装置２４と、この制御装置２４の条件を設定する設定
器２５とを備えている。

【００３８】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。

【００３９】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×１
０〜３５％に取ることが好ましい。

【００４０】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。

【００４１】図２に示すように、制御装置２４は、コン
ピュータを有する演算処理装置（ＣＰＵ）２４０、メモ
リ２４２、Ａ／Ｄ変換器２４４、Ｉ／Ｏ装置２４６およ
びＤ／Ａ変換器２４８を設けている。そして、Ｉ／Ｆ２
３から入力されたアナログ形式の圧力信号はＡ／Ｄ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／Ｄ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。Ｃ
ＰＵ２４０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２４８を介してディジタル形式のサー
ボバルブ７ａ駆動信号としてＩ／Ｆ２１に出力される。
尚、設定器２５にはＳ１値とΔＰ値が設定値として入力
されている。このＳ１は、成形する最大の成形品の容量
の９５％の充填量に相当する値である。そして、このＳ
１値が低速射出に切り換える設定値である。又、ΔＰ
は、保圧工程に切り換える設定値である。

【００４２】次に、スクリューシリンダ１の射出成形物
導入開口１２からスクリューシリンダ１内に導入された
ゴム材の射出成形材料が射出スクリュー２によって混練
溶解されながら、射出ノズル１１内へ押し出され、成形
型８内の成形キャビティ８ｃ内に射出（充填）されると
共に、保圧される。以下、この工程について述べる。

【００４３】図３は、ＣＰＵ２４０の作動を示すフロー
チャートである。図４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らわず一定にして成形したとき
の射出ノズル内圧及び射出ストロークの変化状態図であ
る。図５は、図４の要約図である。

【００４４】次に、図３〜図５を参照して本発明の射出
成形装置の動作を述べる。図３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を設定器２５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。

【００４５】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。

【００４６】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、サーボバルブ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。

【００４７】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４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。

【００４８】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。

【００４９】ＣＰＵ２４０は、ノズル部圧力センサ６の
出力を監視し続け、図４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＝ΔＰ
／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。

【００５０】図４は、射出成形装置の射出工程および保
圧工程に於ける射出ノズル内圧力及びスクリュー位置の
時間に対する変化状態を成形品の体積が大、中、小の３
種類について実験したものである。

【００５１】図４に於て、射出スクリュー２は、すべて
の成形品について停止位置ｂから成形材料を成形型８内
へ充填する（図８、図９、図１０参照）。このとき、射
出スクリュー２は、ノズル内圧力イ、射出圧力ハおよび
スクリュー速度ニの変化状態から明らかなように、成形
型８内へ成形材料を高速・高圧により充填が行われてい
ることを示す。これは、成形品の割れ不良を防止するた
め、許容充填時間内に行うためである。

【００５２】次に、成形キャビティ８ｃ内に成形材料が
満たされてくると、圧力は略一定となって進行する。こ
れが一次圧力工程であるが、成形品にバリが発生するの
を防止する意味から、一次圧力工程より低圧の二次圧力
工程に移行する。

【００５３】そして、二次圧力工程では、射出スクリュ
ー速度制御であって、射出ノズル内圧力も略一定圧力で
進行した後に充填が略完了したことを示すように射出ノ
ズル１１内の圧力が上昇し始める。この上昇の圧力増加
率がある値を越えるとき（しきい値に達したとき）、保
圧工程に切り換えられることを示す。保圧工程では、射
出ノズル内の圧力が降下して一定圧力で進行することを
示す。

【００５４】ところが、成形型８の成形キャビティ８ｃ
の容積の大小に関係なく、射出スクリュー２の初動位置
を常に一定にして成形材料を充填すると、射出ノズル内
の圧力はほとんど同一圧力状態で進行する。そして、成
形材料の充填が略完了すると、成形キャビティ８ｃの容
積の大小に無関係に略一定の圧力増加率ｄＰ／ｄＴを示
すことになる。つまり、射出ノズル内圧力変化勾配の角
度θが略同一となることである。この一定の圧力増加率
を示すしきい値の点で射出工程から保圧工程に切り換え
ると、成形品不良は、ほとんど発生しないことが認めら
れる。

【００５５】図５は、図４に示すノズル内圧力と射出ス
クリューのストロークとの関係を判りやすく示す要約図
である。この図５からも明らかなように成形品の大、小
に関係なく射出工程の最終段階での射出ノズル内圧力
は、成形品の大小にかかわらず同一の圧力増加率を示し
ている。尚、ａは小形成形品であり、ｂは中形成形品。
そして、ｃは大形成形品である。

【００５６】又、図１３は、前述した通り図４の実験例
に対する比較例でもある。図１４は、図５に対する同様
の要約図である。

【００５７】図１３および図１４は、図４に於て実験し
た３種類の成形型を用いて比較実験したものである。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。

【００５８】この図１３および図１４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のに誤差が発生しているこ
とが明らかになる。

【００５９】図６は、図４に於て実験した同様の方法
で、成形材料をゴム材として粘性の異なる３種類につい
て実験したものである。

【００６０】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。

【００６１】上述の実験例から明らかなことは、射出工
程から保圧工程への切り換えが正確なタイミングで実施
できるということだけでなく、ノズル内圧力勾配が同一
であることは、成形品にバリが発生するのも効果的に防
止することができることになる。特に、従来技術では、
小径品の成形の場合、圧力増加率が大きくなるため、バ
リが発生するが、本発明の射出成形装置Ａは、小径品の
成形に於ても圧力増加率が大きくならないから、バリの
発生を防止できると共に、成形品の大小にかかわらず、
成形品質を一定に保持することができる。

【００６２】設定器２５は、図２などを参照して述べた
各種の条件データ、たとえば、第１の圧力Ｐ１などを制
御装置２４の設定条件としている。本発明の実施に際し
ては、上述したものに限定するものではない。たとえ
ば、図１に示した制御装置２４は、本実施例において、
図２に示したコンピュータを用いた構成をとる場合を例
示したが、図３にフローチャートで示した内容はコンピ
ュータを用いずに、シーケンスコントローラなどで実現
することができる。したがって、本発明の制御装置２４
の実施に際しては、コンピュータプログラムを用いる場
合に限定されず、ハードウェア回路などを用いても適
宜、実施することができる。

【００６３】なお、射出ノズル１１における樹脂の圧力
検出のため、ノズル部圧力センサ６は射出ノズル１１の
内壁に設けることが望ましい。

【００６４】次に、本発明に係る第２の実施の形態の射
出成形機について説明する。本発明の射出成形装置は上
述した実施の形態にのみ限定されるものではない。図７
は本発明の他の実施の形態である射出成形装置の制御動
作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態で
は、そのハードウェア構成は実施の形態１と同じである
ためその説明は一部省略し、制御動作は図１及び図２を
参照しながら説明する。

【００６５】本実施の形態である射出成形装置の動作は
次の通りである。ステップ１〜２ＣＰＵ２４０は、射出スクリュー２を一定の射出圧力で
駆動して、スクリューシリンダ１の射出成形物導入開口
１２から導入された加熱ゴムを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内に充填する。いかに
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が、ゴムな
どのように許容充填時間に限りがある場合には、加硫が
進行する前に充填を完了させる必要があり、これを越え
ると割れ不良が生じることがあるため、一定の高圧で充
填を行い、充填時間の短縮を図ることが望ましい。この
場合、射出スクリュー２の速度は、一定の射出圧力に伴
う成り行きの速度となるが、高圧制御で射出した場合に
は結果的に高速・高圧充填となる。

【００６６】射出スクリュー２の位置が、ストローク位
置Ｓ１−４ｍｍ（Ｓ１とはキャビティ８ｃの充填率が９
５％相当のストローク位置をいう）に到達するまで、上
述した射出圧力制御による射出を行う。ステップ３射出圧力制御の下、射出スクリュー２の位置がストロー
ク２の位置がストローク位置Ｓ１−４ｍｍに到達したこ
とをＣＰＵ２４０が検出すると、ＣＰＵ２４０は、サー
ボバルブ７を介して射出スクリュー２の駆動をそれまで
の射出圧力制御から射出速度制御に切り換える。いかな
る速度で射出スクリュー２を駆動するかは、ＣＰＵ２４
０がメモリ２４２に記憶されている値に基づいて行う
が、本実施の形態では一定の低速で制御する。

【００６７】このように充填完了前に、射出工程の制御
を射出圧力制御から速度制御、特に低速の速度制御へ切
り換えるのは、以下の理由による。すなわち、保圧工程
に切り換えるまで射出圧力制御を一定に維持し続ける
と、射出ノズル１１の圧力は射出圧力に依存する傾向が
あり、射出圧力に伴って射出ノズル１１の圧力も一定で
推移することになる。このため、射出ノズルの圧力をセ
ンサ６で監視しても、成形型８内の充填圧力の変化を検
出することはできないことがある。その結果、保圧工程
への切り換えタイミングを逸してしまい、成形型８内圧
力が型締圧力よりも大きくなってバリ漏れ不良が発生す
ることになる。

【００６８】また、充填完了前に、射出工程の制御を速
度制御へ切り換えたとしても、高速で制御した場合に
は、充填が完了して成形型８内の圧力が上昇しても射出
圧力が上限に達していることがあり、このような場合に
は射出ノズル１１の圧力がそれ以上増加しないことがあ
る。

【００６９】これに対して、成形型８内への充填完了前
に、低速による速度制御（射出圧力は成り行き）に切り
換えると、充填完了時は成形型８内圧力の上昇によって
射出スクリュー２は抗力を受けて減速しようとするが、
速度を一定に制御しているため射出スクリュー２は前進
を続け、その結果、射出ノズル１１内の材料圧力が上昇
することになる。このとき、射出スクリュー２は低速で
制御されているため、射出ノズル１１の材料圧力は上限
には達しておらず、従って、射出ノズル１１内の材料圧
力の増加を的確に検出することができる。これにより、
充填完了時を判断することができ、このタイミングをも
って保圧工程へ適切に切り換えると、充填不足や充填過
剰などの不具合を防止することができる。

【００７０】ステップ４〜６低速度充填を行い、成形型８のキャビティ８ｃにゴムを
充填していくと、キャビティ８ｃにゴムが一杯になり、
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。

【００７１】ＣＰＵ２４０は、ノズル部圧力センサ６の
出力を監視し続け、図４に示すＶ₁、Ｖ₂、Ｖ₃の各最
終の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）＝ΔＰ／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、ＣＰＵ２４０は、
成形型８のキャビティ８ｃ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、保圧工程の作業に移行す
る。この時点から、成形型８のキャビティ８ｃの圧力が
上昇していき、ほぼ一定の値になる。

【００７２】本実施の形態である射出成形装置において
も、図４に示す結果が得られ、圧力増加率ΔＰ／ΔＴを
みると、射出スクリュー２のストローク位置は同じであ
り、成形型８のキャビティ８ｃへのゴム充填量が適切と
なる。つまり、ゴムの粘度に依存せずに、成形型８への
ゴム充填が可能となる。その結果、充填不良、バリ漏れ
の発生などが非常に少なくなる。また、生産性の向上を
計ることができる。

【００７３】次に、本発明の射出成形装置Ａと従来の射
出成形機との射出スクリューの工程について対比する。

【００７４】図８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９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１０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。

【００７５】図８、図９および図１０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。

【００７６】尚、射出ノズル１１内圧力の上昇は次の式
で表される。又、本発明の図８、図９および図１０に示
す射出成形装置Ａのデータは図４に示す通りである。
又、図１５、図１６および図１７に示す射出成形機のそ
れは図１３に示す通りである。

【００７７】

【数１】

【００７８】但し、上式で、ｐ＝射出ノズル内圧力ｔ＝時間ｋ＝体積弾性率Ｖ＝容積である。

【００７９】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。

【００８０】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ない。

【００８１】これに対し、従来の射出成形機に於ける射
出スクリュー２の工程Ｓは、以下のようになる。

【００８２】図１５は、従来の射出成形機により小容量
（小形）の成形品を成形するときの射出スクリューの工
程Ｓを示す断面図である。又、図１６は、従来の射出成
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Ｓを示す断面図である。更に、図１
７は、従来の射出成形機による大容量（大形）の成形品
を成形するときの射出スクリューの工程Ｓを示す断面図
である。

【００８３】この従来の射出成形機においては、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、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
上昇率を確認しておかなければならない。

【００８４】本発明は、射出スクリュー２の前方の充填
量が一定であるから、成形品が変更されても、その設定
値の実験による確認の必要もなく、更に、その装置の調
整も不要である。又、成形品の大小にかかわらず、射出
ノズル１１内の圧力上昇率（ｄＰ／ｄＴ）は一定となる
から、保圧工程へ切換えるしきい値（トリガ）を変更す
ることなく一定値ですべての成形品を成形することが可
能になる。このため、不良を惹起することなく、成形材
質の均一な成形品を成形することが可能になる。

【００８５】

【発明の効果】本発明の射出成形装置は、成形品の大小
にかかわらず、射出スクリューの位置調整を不要とする
から、熟練作業を必要とせず、更に、射出スクリューの
位置調整のための作業時間を不要として作業能率を向上
させることができる。又、多品種成形のとき、射出スク
リューの調整不要は、多品種生産の自動化を可能にす
る。

【００８６】本発明の請求項２の射出成形装置は、射出
スクリューの初動停止位置を、成形品の大小にかかわら
ず、大形品の容積よりも大量になるよう充填量としたた
め、充填工程から保圧工程に切り換える時点を正確に捕
えることができる。その結果、成形品の成形に於ける充
填不足又は過多が防止できるから、高品質で欠陥ない成
形品を得ることができる。

【００８７】又、小形成形品であっても、保圧工程に切
り換える時点で成形圧力が大形成形品と略同じであるの
で、バリが発生するのを効果的に防止することができ
る。特に小形成形品にバリが発生すると、そのバリ取り
作業が困難になるが、保圧工程に切り換える時点で、従
来のような圧力上昇がないから、バリの発生を防止す
る。このことは、小形成形品の多数個取りを可能とし、
生産能力を向上させることができる。

【００８８】本発明の請求項３は、成形材料としてゴム
材であるため粘性が高いが、粘性に無関係に圧力増加率
を略一定に形成することができるので、成形の困難なゴ
ム製形に於てもバリの発生を最小に保持することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一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に示す制御装置の構成図である。

【図３】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４】図１の射出成形装置の射出ノズル内圧力及び射
出ストロークの変化状態図である。

【図５】図４の要約図である。

【図６】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７】本発明に係る他の実施の形態の制御動作のフロ
ーチャート図である。

【図８】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９】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１０】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１１】従来の射出成形機の断面図である。

【図１２】従来の射出成形機で粘性の異なる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１３】従来の射出成形機で、図４と比較するための
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。

【図１４】図１３の要約図である。

【図１５】従来の射出成形機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１６】従来の射出成形機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１７】従来の射出成形機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。

【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・・・ＣＰＵ２４２・・・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

【特許請求の範囲】

【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前記射出ノズル（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）を駆動させる動力装置（１５）を具備し、前記ス
クリューシリンダ（１）内の前記射出スクリュー（２）
の前方の成形材料の充填量（Ｖ）が最大の前記成形キャ
ビティ（８ｃ）の容積よりも大きくなる位置（ｂ）に前
記射出スクリュー（２）の射出位置を設定し、前記射出
スクリュー（２）を前進させて成形材料を高圧で射出圧
力制御させた後に低速射出に切り換えると共に、射出ス
クリュー（２）の駆動をスクリュー速度制御して前記低
速射出完了時に保圧工程に切り換える制御装置（２４）
を有することが特徴である射出成形装置。
【請求項２】前記制御装置（２４）は前記射出ノズル
内の成形材料の射出圧力が低速射出に切り換えられた後
に略一定の圧力増加率（ｄＰ／ｄＴ）を示して設定値に
達した時、射出工程から保圧工程に切り換える切り換え
手段を有することを特徴とする請求項１に記載の射出成
形装置。
【請求項３】前記成形材料がゴム材料である請求項１
又は請求項２に記載の射出成形装置。