JPS605448B2 - プログラム制御によるプラスチツク射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は射出成形機、詳しくは、油圧を制御するプロ
グラム装置を備えた射出スクリューを有した射出成形機
に関する。

従来の技術 最近、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、
ェラストマーによる射出成形品の品質の向上が強く要求
されるようになり、成形加工の条件と手順の適確な再現
性が重視されるようになった。

射出成形の理想は所定の温度と物理的性質とを有した均
一に混練された溶融プラスチックを金型キャピティに注
入し、できるだけ均質でかつ残蟹ひずみのない成形品を
作ることである。一般に、金型の温度が一定であるとき
ひずみを極力なくすには、射出速度が決定的な要因とな
る。

射出速度は流入プラスチックのせん断応力および接線応
力を通じて溶融プラスチックのひずみ状態に影響し、金
型内の温度の平衡速度とも相まってひずみの存否に最も
大きく影響する。このため従来の射出成形機はスクリュ
ーのストローク速度と進行距離との測定装置および一定
の距離に対して予め設定したスクリューの進行速度と実
際のスクリューの進行速度の測定値とを比較することに
よって金型充填中にスクリューに対する流体圧を適宜調
節するようにした装置を備えている。さらに、一旦金型
が溶融プラスチックで充填されてしまうと成形品の状態
は金型内の圧力と温度に専ら左右される。このことから
、プラスチック注入工程の最終時の金型内の圧力とラン
ナーに及ぶ二次圧（保圧）が特に重要となる。このため
従来の装置ではプラスチック注入圧力の測定装置が金型
内に設けられ、その測定値によって次の加工サイクルに
おける各パラメータを変えたり、その注入圧による注入
作業を止めたりあるいは二次圧を加えたりするようにし
ている。しかしこの方法では金型キャビティ内に圧力測
定装置を設けなければならないから各金型に合致したも
のを作らなければならないので不便であり、またたとえ
ば感知装置をランナーの何処に置くか、すなわち接近し
て置くかまたは離して置くかという問題、あるいは金型
内における設置条件などに関して種々問題が起る。さら
に、各金型には一つの感知装置を設けなければならない
が、一般的に言って感知装置の着脱は非常に複雑な仕事
である。発明が解決しようとする問題点、 この発明は従来装置のかかる欠点に鑑みてなされたもの
で、プラスチック注入作業、係圧工程への切替え、保圧
工程自体が金型からではなく専ら装置本体から検出され
た測定値に基づいて行われるようにしたものである。

そこで先ず本発明の原理を概説する。

一般に、金型内の圧力は熔融プラスチックが充填し終る
直前に背圧によって最高値を示すことは知られている。

さらに、保庄に要する圧力は通常の充填圧（射出圧）よ
りは大きいが前記充填最終時の圧力の最高値（ピーク値
）より小さいことも知られている。この射出工程におけ
る圧力差が、射出から保圧への切替え時に望ましからぬ
衝撃となる。この発明は、この射出から保圧への切替え
時に発生する衝撃をなくすることを目的としている。

この発明によれば、射出工程においてスクリューの前進
速度は一定のプログラムに従って決められており、それ
はスクリューの前進する距離に応じて制御される。すな
わち「測定された速度はプログラムによって予め与えら
れた所定の値と比較され、万一その間に差があれば、ス
クリューを駆動させる油圧は両者に差がなくなるところ
まで調節される。充填の終了時にあっては油圧は金型内
の背圧のためにスクリューを作動させるに要する油圧値
よりかなり大きくなるが、この油圧の上昇によって金型
内の充填の度合を知ることができる。この時則こおいて
射出工程を保圧工程に切替えればよいのである。さらに
、一般には前述したように充填の終了時の背圧による圧
力の上昇を除けば保圧は射出圧より高くなることは知ら
れている。

この充填終了時の突然の圧力上昇が絶えず検知され、所
定の保圧用の圧力値と比較される。その結果、圧力の上
昇値が保圧の開始時点の圧力の所定値に達した時に射出
工程から保圧工程に切替えられるようにしたのである。
このようにすれば射出と保圧の切替え時に従来介在した
圧力差はなくなりそれに伴う衝撃は回避されることにな
った。ただ問題は、このように射出工程におる圧力が保
圧用の圧力（予めプログラムにより決められている）に
達した時に保圧に切替えても、その圧力の上昇が不測の
原因により起ったものであって、その時点ではスクリュ
ーが金型充填に必要な距離をまだ運動していない場合に
は、その保圧への切替えは不適当ということになる。

そこで、そのような事態を避けるためにスクリューが所
定の距離進行し終っている時に限り保圧への切替えが実
行されるようにすれば前記の問題は解消される。すなわ
ち、射出工程から係圧工程への切替えは、【１｝射出工
程中における圧力の上昇が予め設定されてある保圧用の
圧力値に達した時、かつ、‘２｝その時点においてスク
リューが所定の距離進行し終っている時に行われようと
すればよいのである。本発明はこのような課題を解決せ
んとするものである。この目的を達成するためを発明に
よれば射出成形機は、絶えず油圧を測定する装置と、所
定の油値が得られかつスクリューが少なくとも所定の距
離を運動し終った時に射出から保庄に切替えるスイッチ
装置を備えている。

なお、射出工程では射出速度はスクリューの前進距離の
関数として制御され、保圧工程では圧力は油圧の関数と
して時間制御される。発明の達成 第１図に示すように本発明によるプラスチック射出成形
機は主として溶融（いわゆる可塑化）と射出を行う本体
１からなり、同本体には射出部シリンダ２と溶融スクリ
ュー３があり、同溶融スクリューはシリンダ２内を回転
しかつ前後に運動できる。

熔融スクリュー３の後端部は加圧部シリンダ４を貫通し
つつピストン５内に同ピストンと同軸にかつ回転自在に
保持されている。スクリュー３は駆動モータ６に連結さ
れ駆動される。スクリュー３の最終端部に板部材７がス
クリュー３の回転を妨げないようにかつスクリュー軸心
に沿ってスクリューと共に変位自在に取付けられている
。部材７はピストンロッド８を介して速度計９に連結さ
れており、同速度計９にはシリンダｇａ内に設けられた
ピストン８ａがある。距離計１１にはラック１０がある
が、同ラックは前記板部材７と一体になっていて運動を
共にし、またギア１１ａはラック１０の進退に応じて回
転される。速度計９は導線２０によってセレクト部１４
に電気的に連結され、距離計１１は導線２２によってモ
ニター論理部１６に電気的に連結され、同モニター論理
部１６は導線１６ａを介してセレクト部１４に連結され
ている。セレクト部１４は導線２４を介して加圧シリン
ダ４のチャンバー４ａ内の圧力を感知する圧力計１３に
電気的に連結されてる。加圧部シリンダ４のチャンバー
４ａ内部は油圧流路１２ａを介してサーボバルブおよび
油圧供給装置等からなる動力部１２と連絡され、この油
圧流路を介して適宜制御された圧力によってピストン５
は作動されスクリュー３はシリング２の射出口２ａ方向
に前進される。圧力計１３はセレクト部１４に至る導線
２４を介して電気信号を送り、同セレクト部１４は導線
２６を介してコントローラ１５に電気的信号を送る。こ
のコントローラは導線２８を介して前記動力部１２に連
結されている。この如くしてスクリュー３を駆動する駆
動圧はシリンダチャンバ−４ａ内で絶えず検知される。
速度計９の出力は導線２０を介してセレクト部１４に先
ず入り、次いで導線２６を介してコントロール部１５に
伝達され、その結果コントロール部の信号は導線２８を
経由して動力部１２のサーボバルブを作動させる。圧力
計１３の出力は導線２４を介してセレクト部１４に入り
後は上記同様の経路を経て動力部１２のサーボバルブを
作動させる。距離計１１の出力のみは導線２２を経て先
ずモニター論理部１６に伝達された上でセレクト部１４
に伝達される。モニター論理部１６は導線１８ａ，１８
ｂを介して第２のコントローラ１８と相互に連結されて
いる。

この第２のコントローラ１８は本機の他の作業、たとえ
ば金型の開閉などを制御する。モニター論理部１６はさ
らに導線１７ａを介してタイマー１７に接続されている
。さらにモニター論理部１６は導線１９ｂ，１９ｃによ
ってプログラム１９と相互に連結し合っており、同プロ
グラム装置１９は導線１９ａを介してコントローラ１５
を制御する。プログラム装置１９、モニター論理部１６
、コントローラ装置１５夫々は公知のものであり以下に
述べるシーケンスによって作動される。シリンダチャン
バー４ａに動力部１２からの駆動圧が送られると射出ピ
ストン５したがってスクリュー３は第１図において軸方
向左側に前進する。

同時に距離に対して速度を関数としたプログラムが、距
離計１１および速度計９からセレクト部１４を介して送
られてくる実際値と、プログラム装置１９により指示さ
れる設定値とに基づいて実行される。第２図ａに示すも
のはこの場合のプログラムの一例であって４段階の距離
の違いに対応して速度が変わることを示している。速度
プログラムはプログラム装置１９によって所望のものに
設定される。この射出速度プ。グラムの最後の距離部分
の終点でそれに応じてプログラム装置１９がモニター論
理部１６に信号してセレクト部１４が作動されることに
より圧力計１３の実際値が信号として連続してセレクト
部１４に送られ、さらに予め設定された信号がプログラ
ム装置１９から来るのと同時にコントローラ１５に伝達
され、かくて時間に対して圧力を関数とした保圧プログ
ラムすなわち二次圧プログラムが始まる。。第２図ｂに
示すものはその一例であって「時間ｔの経過と共に圧力
Ｐが変わる様子が示されている。この例では時間の経過
は３段階に分かれている。このプログラムもプログラム
装置１９によって自由に選択設定できる。射出速度が制
御される工程中、油圧力は動力装置１２のサーボバルブ
によって変化されて第３図（１）に示されているように
予め決められた速度は維持される。

スクリュー８に対する背圧の上昇と金型内の充填に応じ
て起る抵抗の増大とによって、射出ピストン５に対する
油圧量もそれだけ増量される。その結果予め設定した速
度は保たれる。第３図において×で示された位置はプラ
スチック注入工程の最終点を示すが、この時点における
金型内の圧力は上っているのが特徴である。

この金型内の圧力増は背圧としてスクリュー３に伝達さ
れシリンダ４内の油圧Ｐをそれだけ増力させることにな
る。第３図（ｎ）はその間の関係を示してる。

これは速度コントロルによるものである。このように油
圧力の変化を検知することによってプラスチック注入作
業の終了および金型内圧力の増加を知り、これを金型内
成形品の圧力変化の表象と認識することができるのであ
る。上記の実施例では油圧力の変化によって所定のプラ
スチック注入圧力またはそれに相当する油圧（これが最
初の二次圧の量を決定する場合が多い）がプログラム装
置１９において予め選択されている。

所定の圧力に蓮するやモニター論理部１６はセレクト部
１４を介して距離に対する速度関数プログラム（第２図
ａ）から時間に対する圧力関数なわち二次圧プログラム
（第２図ｂ）に自動的に切替えを行う。万一速度関数プ
ログラムの最終距離部に至るまでに所定の圧力値が得ら
れなかった場合二次圧プログラムはこの最終距離部分の
終了時点からスタートする。前述の実施例では速度関数
プログラムから圧力関数プログラムに切替えるｂ良界圧
力はニ次圧プログラムの最初の設定圧力値に等しい。射
出作業が速い場合には速度関数プログラムに必要な射出
圧力に比例して二次圧力を下げることが必要となるかも
知れない。この場合本実施例では最初の設定圧力値に零
秒を割当てることによって可能となる。この結果最初の
設定圧力値はすぐ次の比較低圧の二次圧または二次圧プ
ログラムによる自動切替えにだけ用いられる。上記の如
くにして速度コントロールを油圧測定と結びつけること
により成形機本体から得られたデータに基いてプラスチ
ックの注入量を加減することができる。検出と制御のた
めの各部材は金型とは独立してすべて本機内に内袋して
、金型内の圧力を直接検知する必要はない。金型内への
プラスチック注入圧力を自動的にモニターすることを別
にすると、モニター論理部とプログラム装置がプログラ
ム制御部の心臓部をなしている。これらモニター論理装
置やプログラム装置はエレクトロニクスによって構成で
き、既存のプログラム装置や記憶装置、たとえばクロス
バー式ディストリビュータ、ディジタルカムスイッチ、
中央キーボード入力式の半導体記憶装置または磁心記憶
装置が用いられる。データ入力装置（たとえば穿孔テー
プ謙取機）で自動的にプログラミングするようにするに
は半導体記憶装置または滋心記憶装置が最適である。

通常の中央データ処理装置は個々のデータを複数桁の数
字に表わし、さらに通常は磁心記憶装置よってアドレス
される必要があり、さらに記憶されたデータは専ら「対
話」によって中央データ処理装置でディスプレイされる
。いくつかのプログラムデータが同時的に処理できない
ことは作業遂行上不便である。本実施例では自動的プロ
グラミング式ではないが同時性ディスプレイを含むディ
ジタルカムスィッチによる装置、もしくは中央キーボー
ド入力式のデータ処理方式でありながら個々のデータが
光学文字によってディスプレイされるような記憶装置の
いずれかが用いられる。

特別のスイッチ論理装置を用いればィンパルスキーによ
る中央処理部を経ない直接的なアドレスが可能であり、
それはまた各ディスプレイ部にマグネットによって働く
リレーを設けて行うようにしてもよい。このようにして
キーボードを通じて記憶のオーバーライトがいつまでも
可能となる。また前述の非中央化アドレスおよび同時的
ディスプレイ一に加えて穿孔テープや磁気テープによる
自動的データ入力および出力を用いることもできるので
便利である。この発明は以上述べた実施例に限定される
ものではなくその要旨の範囲内において種々の設計変更
はもとより可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示し、第１図は本発明に係るプラスチッ
ク射出成形機とプログラム化に適した油圧の制御回路と
を略示的に示す縦断面正面図とブロック図であり、第２
図ａはプラスチック注入工程における距離に対する速度
のプログラムのグラフ、第２図ｂは二次加圧工程におけ
る時間に対する圧力プログラムのグラフ、第３図は金型
注入工程における射出速度に応じて油圧力の変化の実例
を示すグラフである。 １・・・射出成形機本体、２・・・射出部シリンダ、３
・・・スクリュー、４・・・加圧部シリンダ、５・・・
ピストン、６・・・スクリューの駆動モータ、７…坂部
材、８…ピストンロッド、９・・・速度計、１０…ラッ
ク、１１・・・距離計、１２…動力部、１３…圧力部、
１４…セレクト部、１５…コントローラ、１６・・・モ
ニター論理部、１７…タイマー、１８・・・第２のコン
トローフ。 髪〆図 秦灸図 叢払図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方に溶融プラスチツクの射出口他方にプラスチツ
   ク素材の搬入口を持つた射出部シリンダと、同シリンダ
   内で回転自在でかつ前後に進退自在のスクリユーと、同
   スクリユーを回転させる駆動手段と、前記スクリユーと
   一体に設けられて同スクリユーを前後に運動せしめるピ
   ストンと、同ピストンを内蔵し油圧を効果的にピストン
   に与えるための加圧部シリンダと、前記加圧部シリンダ
   内に油圧を供給する動力装置とからなる射出成形機であ
   つて、前記加圧部シリンダに圧力計を、前記スクリユー
   にはスクリユーの速度計とさらにスクリユーの作動距離
   計とを設け、前記圧力計と速度計とをスイツチ機能を営
   むセレクト部に直接連結し、また前記距離計はモニター
   論理部を介して前記セレクト部に連結し、同セレクト部
   を前記動力装置を制御するコントローラに連結して前記
   加圧部シリンダ内の油圧を制御するようになし、他方前
   記コントローラを前記モニター論理部と相互に連結し合
   つたプログラム装置に連結させ、かくて射出工程におい
   て射出圧が所定値に達しかつスクリユーが所定距離前進
   した時に射出工程から保圧工程に切換え、以後保圧が一
   定時間持続されるようにしたプログラム制御によるプラ
   スチツク射出成形機。