JPS63249613A - 射出成形機における射出工程制御方法 - Google Patents
射出成形機における射出工程制御方法Info
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- JPS63249613A JPS63249613A JP62083727A JP8372787A JPS63249613A JP S63249613 A JPS63249613 A JP S63249613A JP 62083727 A JP62083727 A JP 62083727A JP 8372787 A JP8372787 A JP 8372787A JP S63249613 A JPS63249613 A JP S63249613A
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
-
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- B29C45/7693—Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プラスチック成形品を射出成形するための射
出成形機における射出工程制御方法に関するものである
。
出成形機における射出工程制御方法に関するものである
。
上記射出成形機における射出工程制御方法の従来技術の
例として、(1)、射出速度を制御するプログラムドイ
ンジェクション法がよく知られている。これは、ノズル
からの射出溶融樹脂速度、すなわち、金型への溶融樹脂
流速を制御するため、スクリュウの動作速度を代用して
制御する方法(例えば、特開昭48−95458号、特
開昭59−64337号)及び(2)ノズル先端に絞り
を設け、射出の際、この絞り開度を変化させることによ
ってノズル部での何段発熱量を変化させようとする方法
(例えば特開昭60−242022号)がある。
例として、(1)、射出速度を制御するプログラムドイ
ンジェクション法がよく知られている。これは、ノズル
からの射出溶融樹脂速度、すなわち、金型への溶融樹脂
流速を制御するため、スクリュウの動作速度を代用して
制御する方法(例えば、特開昭48−95458号、特
開昭59−64337号)及び(2)ノズル先端に絞り
を設け、射出の際、この絞り開度を変化させることによ
ってノズル部での何段発熱量を変化させようとする方法
(例えば特開昭60−242022号)がある。
上記従来技術の(1)においては、通常ではノズル穴径
は一定であるので、射出速度が変わることによってノズ
ル部での樹脂剪断発熱量が異なるため、成形条件出しに
おいて、射出速度のみを変えたくても、樹脂温度も同時
に変化することになり、制御要因が交絡し、制御性に問
題があった。
は一定であるので、射出速度が変わることによってノズ
ル部での樹脂剪断発熱量が異なるため、成形条件出しに
おいて、射出速度のみを変えたくても、樹脂温度も同時
に変化することになり、制御要因が交絡し、制御性に問
題があった。
また(2)においては、スクリュウ位置、あるいはタイ
マによりノズルバルブを制御しようとするものであり、
ノズルバルブの絞り量は任意に調整できるものであるが
、実際にはノズルバルブの絞り量と樹脂発熱量の関係は
試行錯誤により適度な条件を探らなければならず、やは
り操作上問題がある。特に、樹脂発熱量は剪断発熱によ
るものであり、上記(1)の方法の制御も合わせて行な
おうとすると、剪断発熱量はノズルバルブの絞り量と射
出速度との関数となり、成形条件出し時の操作は非常に
複雑になる。
マによりノズルバルブを制御しようとするものであり、
ノズルバルブの絞り量は任意に調整できるものであるが
、実際にはノズルバルブの絞り量と樹脂発熱量の関係は
試行錯誤により適度な条件を探らなければならず、やは
り操作上問題がある。特に、樹脂発熱量は剪断発熱によ
るものであり、上記(1)の方法の制御も合わせて行な
おうとすると、剪断発熱量はノズルバルブの絞り量と射
出速度との関数となり、成形条件出し時の操作は非常に
複雑になる。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上記
のことにかんがみなされたもので、溶融樹脂の剪断発熱
量とスクリュウ速度、ノズルバルブの絞り量との相関関
係を定量的に求め、スクリュウ速度の変化に応じてノズ
ルバルブの絞り制御を行なうことによって溶融樹脂温度
の制御を操作性よく行なおうとするものである。
のことにかんがみなされたもので、溶融樹脂の剪断発熱
量とスクリュウ速度、ノズルバルブの絞り量との相関関
係を定量的に求め、スクリュウ速度の変化に応じてノズ
ルバルブの絞り制御を行なうことによって溶融樹脂温度
の制御を操作性よく行なおうとするものである。
射出溶融樹脂は絞りを通過する際に摩擦熱により温度上
昇され、金型キャビティ内に射出される溶融樹脂温度は
変化される。
昇され、金型キャビティ内に射出される溶融樹脂温度は
変化される。
溶融樹脂の絞りにおける摩擦熱△Tは下記の式により計
算される。
算される。
ΔT−A @W・ △P / Cp・・・・・・・・
・・・・ (1)A:仕事の熱当量 W:絶対0’Kにおける樹脂比容積 Cp:定圧比熱 Δp:絞り部における差圧 また絞りを通過する樹脂流速(射出速度)VRは、 VB−a・Δp l / n ・・・・・・・・・
・・・・・・(2)a、□ :樹脂により決まる定数 (1)、 (2)式より VB n ΔT鴎A−W・ (−) / Cp = K 、 y Rn ・・・・・・・・・
・・・(3)が得られ、溶融樹脂の絞りにおける摩擦熱
△Tは絞りを通過する溶融樹脂発熱量と、ノズル部通過
流速との関係となる。
・・・・ (1)A:仕事の熱当量 W:絶対0’Kにおける樹脂比容積 Cp:定圧比熱 Δp:絞り部における差圧 また絞りを通過する樹脂流速(射出速度)VRは、 VB−a・Δp l / n ・・・・・・・・・
・・・・・・(2)a、□ :樹脂により決まる定数 (1)、 (2)式より VB n ΔT鴎A−W・ (−) / Cp = K 、 y Rn ・・・・・・・・・
・・・(3)が得られ、溶融樹脂の絞りにおける摩擦熱
△Tは絞りを通過する溶融樹脂発熱量と、ノズル部通過
流速との関係となる。
ここで射出成形機を考えると、シリンダ内のスクリュウ
の移動による射出作動時におけるノズル部を通過する樹
脂流速(射出速度)vRは、Asニジリンダ断面積 vs:スクリュウ速度 AN:ノズル部絞り面積 (3)、 (4)式より、 ΔT−K −VR’ ここでα−に−ASn が得られ、これにより、スクリュウ径(シリンダ断面積
)が決まり、さらに樹脂特性(W、 cp。
の移動による射出作動時におけるノズル部を通過する樹
脂流速(射出速度)vRは、Asニジリンダ断面積 vs:スクリュウ速度 AN:ノズル部絞り面積 (3)、 (4)式より、 ΔT−K −VR’ ここでα−に−ASn が得られ、これにより、スクリュウ径(シリンダ断面積
)が決まり、さらに樹脂特性(W、 cp。
a、l’/n)が決まれば、ノズル部を通過する溶融樹
脂の発熱量ΔTはスクリュウの移動速度とノズル絞り面
積により決定されることがわかる。
脂の発熱量ΔTはスクリュウの移動速度とノズル絞り面
積により決定されることがわかる。
ここで溶融樹脂の違いによる△TとvRの関係を実験に
より求めたデータを第4図に示す。
より求めたデータを第4図に示す。
なおりRは(4)式で求めた。また図中のTは各樹脂の
実際の温度を示す。
実際の温度を示す。
射出′成形機のノズルからの溶融樹脂の射出速度(単位
時間当りのノズルバルブの樹脂通過流速)及び溶融樹脂
温度は成形品の外観に大きな影響をもつことはよく知ら
れている。射出速度はスクリュウの前進速度に比例する
が、この射出速度は成形品の外観向上等のため、独立の
制御項目として制御したいものである。また樹脂温度も
射出速度と同様の理由により独立に制御したいものであ
る。
時間当りのノズルバルブの樹脂通過流速)及び溶融樹脂
温度は成形品の外観に大きな影響をもつことはよく知ら
れている。射出速度はスクリュウの前進速度に比例する
が、この射出速度は成形品の外観向上等のため、独立の
制御項目として制御したいものである。また樹脂温度も
射出速度と同様の理由により独立に制御したいものであ
る。
このことから、例えば、スクリュウ速度(射出速度)を
高、低の2段階に変化させ、その間の樹脂の温度変化を
無くしたいとすれば、スクリュウ速度に応じたノズル開
度に制御すればよいことになる。
高、低の2段階に変化させ、その間の樹脂の温度変化を
無くしたいとすれば、スクリュウ速度に応じたノズル開
度に制御すればよいことになる。
すなわち、この場合、(5)式のV s / A N−
一定となるように制御すればよい。
一定となるように制御すればよい。
また金型キャビティ流入部の溶融樹脂温度(ゲート通過
時)を射出速度の変化にかかわらず一定にしようとする
と、スプルランナ及びゲート部での摩擦熱を(5)式と
同様に考えれば、−α(β+AN)VS ・・・・・
・・・・(6)ここでβ−ΣAl A i ;’スプルランナ、ゲート部でのノズル絞りに
対応する相当面積 となり、βは金型が決まれば一定となるので、やはり、
△TはANとUsの関数となり、射出速度Vsが変化し
ても、(β+AN )US”を一定に保つようノズル
バルブを制御すれば、射出速度が変化してもゲート部を
通過し金型内に流入する樹脂温度は常に一定に制御する
ことが可能となる。
時)を射出速度の変化にかかわらず一定にしようとする
と、スプルランナ及びゲート部での摩擦熱を(5)式と
同様に考えれば、−α(β+AN)VS ・・・・・
・・・・(6)ここでβ−ΣAl A i ;’スプルランナ、ゲート部でのノズル絞りに
対応する相当面積 となり、βは金型が決まれば一定となるので、やはり、
△TはANとUsの関数となり、射出速度Vsが変化し
ても、(β+AN )US”を一定に保つようノズル
バルブを制御すれば、射出速度が変化してもゲート部を
通過し金型内に流入する樹脂温度は常に一定に制御する
ことが可能となる。
上記の例は、金型温度の影響が無いものとした場合であ
るが、実際には金型により冷却されつつ、溶融樹脂が流
入するため、射出速度が遅い場合には、溶融樹脂の冷却
も進み、上記例だけでは射出速度変化に対し、金型キャ
ビティ内に流入する樹脂温度を一定にすることは難かし
い。
るが、実際には金型により冷却されつつ、溶融樹脂が流
入するため、射出速度が遅い場合には、溶融樹脂の冷却
も進み、上記例だけでは射出速度変化に対し、金型キャ
ビティ内に流入する樹脂温度を一定にすることは難かし
い。
このような場合には、例えば、射出速度が遅くなる場合
には、冷却温度低下分を見込んだ量だけノズルを絞って
やればよい。
には、冷却温度低下分を見込んだ量だけノズルを絞って
やればよい。
すなわち、(6)式を用いて説明すると、(β十AN
−n) V s nを一定とするようなANの開度より
も少し絞り度合を増すような制御、スナワチ、(J9−
7+AN−n)Vsnを一定とするようなANの値に制
御すればよい。なおγはノズル部に余計に発熱させるに
相当する値である。
−n) V s nを一定とするようなANの開度より
も少し絞り度合を増すような制御、スナワチ、(J9−
7+AN−n)Vsnを一定とするようなANの値に制
御すればよい。なおγはノズル部に余計に発熱させるに
相当する値である。
以上は発熱を一定にしようとする場合であるが、(β−
γ+AN)VS を一定に保つよう制御しつつ、γの
値を同時に可変設定すれば、スクリュウ速度Vsに対し
、自由に樹脂発熱量を制御することも可能である。
γ+AN)VS を一定に保つよう制御しつつ、γの
値を同時に可変設定すれば、スクリュウ速度Vsに対し
、自由に樹脂発熱量を制御することも可能である。
スクリュウ速度を検出するためには実際のスクリュウ速
度を検出すればよく、また、スクリュウ速度が所定の速
度に制御される制御回路系においては、実際の検出値の
代りにスクリュウ速度の設定値を用いてもよい。
度を検出すればよく、また、スクリュウ速度が所定の速
度に制御される制御回路系においては、実際の検出値の
代りにスクリュウ速度の設定値を用いてもよい。
なお射出速度はノズルから金型キャビティ内に流入する
樹脂の流入速度を意味するが、一般に射出成形機で射出
速度vRを設定する場合、スクリュウ速度Vsにて代用
している。
樹脂の流入速度を意味するが、一般に射出成形機で射出
速度vRを設定する場合、スクリュウ速度Vsにて代用
している。
射出速度vRとスクリュウ速度vSの関係は(4)式に
示すように、 となるが、ノズル径は金型の都合で変わることがあるの
で、機械側としてはスクリュウ速度で代用している。
示すように、 となるが、ノズル径は金型の都合で変わることがあるの
で、機械側としてはスクリュウ速度で代用している。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図中1は射出装置で、この射出装置1は、シリンダ2、
スクリュウ3、ホッパ4、逆止弁5及びスクリュウ3を
回転するモータ6、スクリュウ3を射出方向に移動する
射出シリンダ装置7とからなっており、さらに、シリン
ダ2の先端のノズル8にはノズルバルブ9が介装しであ
る。そしてこのノズルバルブ9の開度はレバー10を回
動することにより制御されるようになっており、上記レ
バー10はリンク11を介してノズルバルブ駆動装置1
2に連結されている。
スクリュウ3、ホッパ4、逆止弁5及びスクリュウ3を
回転するモータ6、スクリュウ3を射出方向に移動する
射出シリンダ装置7とからなっており、さらに、シリン
ダ2の先端のノズル8にはノズルバルブ9が介装しであ
る。そしてこのノズルバルブ9の開度はレバー10を回
動することにより制御されるようになっており、上記レ
バー10はリンク11を介してノズルバルブ駆動装置1
2に連結されている。
このノズルバルブ駆動装置12はノズルバルブ開度制御
装置13にて制御されるようになっている。
装置13にて制御されるようになっている。
14は射出速度設定器であり、この射出速度設定器14
から射出シリンダ装置7に接続したフローコントロール
バルブ15に所定のスクリュウ速度の流量開度となるべ
く指令v1 + ”2 *v3が発せられ、これにより
スクリュウ3は所定の速度Vj + v2 + V 3
・・・Vsにて動作して射出工程が行なわれる。
から射出シリンダ装置7に接続したフローコントロール
バルブ15に所定のスクリュウ速度の流量開度となるべ
く指令v1 + ”2 *v3が発せられ、これにより
スクリュウ3は所定の速度Vj + v2 + V 3
・・・Vsにて動作して射出工程が行なわれる。
そしてこの射出工程中には射出速度設定器14からの速
度信号V、〜vsがノズルバルブ開度制御装置13へも
送られ、ここで上記スクリュウ3の速度で代用される射
出速度vRに対するノズルバルブ9の絞り面積AN =
f (Vn)が演算され、ANの値に応じた絞り量にす
るーベくノズルバルブ駆動装置12へ指令が発せられる
。
度信号V、〜vsがノズルバルブ開度制御装置13へも
送られ、ここで上記スクリュウ3の速度で代用される射
出速度vRに対するノズルバルブ9の絞り面積AN =
f (Vn)が演算され、ANの値に応じた絞り量にす
るーベくノズルバルブ駆動装置12へ指令が発せられる
。
上記f (Vn)の関数は所望の樹脂発熱量となるべく
設定する。
設定する。
上記実施例ではノズルバルブ開度制御装置13を射出速
度設定器14とノズルバルブ駆動装置12の間に介装し
た例を示したが、A N ” f(Vn)の関係を、V
n−f−’(An)とすれば、第2図に示すように、射
出速度設定器14とノズルバルブ開度制御装置13の関
係を入れ換えてもよい。
度設定器14とノズルバルブ駆動装置12の間に介装し
た例を示したが、A N ” f(Vn)の関係を、V
n−f−’(An)とすれば、第2図に示すように、射
出速度設定器14とノズルバルブ開度制御装置13の関
係を入れ換えてもよい。
第3図は第1図にて示す実施例の変形例であり、ノズル
バルブ開度制御装置13には、増幅器16を介してスク
リュウ速度検出器17で検出したスクリュウ3の移動速
度Vsの検出値を入力してノズルバルブ開度制御装置1
3+、1:で所定の演算するようにした例を示す。
バルブ開度制御装置13には、増幅器16を介してスク
リュウ速度検出器17で検出したスクリュウ3の移動速
度Vsの検出値を入力してノズルバルブ開度制御装置1
3+、1:で所定の演算するようにした例を示す。
なおノズルバルブ開度制御装置13での演算に用いられ
る必要な定数α、β、 1/nの値は予め実験によって
計測して求めておく。
る必要な定数α、β、 1/nの値は予め実験によって
計測して求めておく。
なお上記実施例において、ノズルバルブ9を通過する樹
脂は摩擦熱にて温度が上昇するため、ノズルバルブ9を
通過した後の樹脂温度を検出することにより射出速度を
間接的に知ることができるから、このノズルバルブ通過
後の樹脂温度を検出し、この検出値に応じてノズルバル
ブ9の絞り量を制御するようにしてもよい。
脂は摩擦熱にて温度が上昇するため、ノズルバルブ9を
通過した後の樹脂温度を検出することにより射出速度を
間接的に知ることができるから、このノズルバルブ通過
後の樹脂温度を検出し、この検出値に応じてノズルバル
ブ9の絞り量を制御するようにしてもよい。
上記樹脂温度を検出する手段として(1)ノズルバルブ
部あるいは金型内に樹脂温度センサを設ける。(2)ノ
ズルバルブ絞り部の前後、あるいは全型内樹脂圧力との
差圧(圧力損失)から樹脂の摩擦発熱量を演算する。(
3)射出速度から樹脂の摩擦発熱量を演算する等の手段
が用いられる。
部あるいは金型内に樹脂温度センサを設ける。(2)ノ
ズルバルブ絞り部の前後、あるいは全型内樹脂圧力との
差圧(圧力損失)から樹脂の摩擦発熱量を演算する。(
3)射出速度から樹脂の摩擦発熱量を演算する等の手段
が用いられる。
本発明によれば、ノズルバルブ部の溶融樹脂通過温度を
自動的に制御でき、これにより金型キャビティ内に流入
する溶融樹脂の温度の制御を操作性よく行なうことがで
きる。
自動的に制御でき、これにより金型キャビティ内に流入
する溶融樹脂の温度の制御を操作性よく行なうことがで
きる。
また最近の超エンプラの成形においては、樹脂の成形温
度が350〜500℃と高温となるため、射出装置1の
シリンダ2の材質も特殊なものが要求されているが、本
発明方法によれば、ノズルバルブ部を通過する溶融樹脂
温度を自由に制御できるので、例えばシリンダ2内の溶
融樹脂温度を300〜350℃と低く設定しておき、樹
脂摩擦熱を利用して所望の成形温度とすることができる
。このため、シリンダ温度を低く設定できて、シリンダ
の材質を特殊なものにする必要はなく、安価に超エンプ
ラの成形を行なうことができる。また樹脂の発熱はノズ
ルバルブ部で瞬時に行なわれるため、シリンダ2内での
高温滞留の問題もなく、ヤケ、シルバー、ブラックスト
リーク、変色、劣化等を防止できて、良好な成形品・の
安定成形による量産が可能となる。
度が350〜500℃と高温となるため、射出装置1の
シリンダ2の材質も特殊なものが要求されているが、本
発明方法によれば、ノズルバルブ部を通過する溶融樹脂
温度を自由に制御できるので、例えばシリンダ2内の溶
融樹脂温度を300〜350℃と低く設定しておき、樹
脂摩擦熱を利用して所望の成形温度とすることができる
。このため、シリンダ温度を低く設定できて、シリンダ
の材質を特殊なものにする必要はなく、安価に超エンプ
ラの成形を行なうことができる。また樹脂の発熱はノズ
ルバルブ部で瞬時に行なわれるため、シリンダ2内での
高温滞留の問題もなく、ヤケ、シルバー、ブラックスト
リーク、変色、劣化等を防止できて、良好な成形品・の
安定成形による量産が可能となる。
第1図、第2図、第3図は本発明の実施態様を示す説明
図、第4図はノズル部樹脂通過流速と樹脂温度上昇との
関係を示す線図である。 1は射出装置、3はスクリュウ、8はノズル、9はノズ
ルバルブ、12はノズルバルブ駆動装置、13はノズル
バルブ開度制御装置、14は射出速度設定器、15はフ
ローコントロールバルブ。
図、第4図はノズル部樹脂通過流速と樹脂温度上昇との
関係を示す線図である。 1は射出装置、3はスクリュウ、8はノズル、9はノズ
ルバルブ、12はノズルバルブ駆動装置、13はノズル
バルブ開度制御装置、14は射出速度設定器、15はフ
ローコントロールバルブ。
Claims (1)
- ノズル部に溶融樹脂の射出量を制御するノズルバルブ9
を設けた射出成形機において、射出速度の値に応じてノ
ズルバルブ9の絞り制御を行なうようにしたことを特徴
とする射出成形機における射出工程制御方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62083727A JPS63249613A (ja) | 1987-04-07 | 1987-04-07 | 射出成形機における射出工程制御方法 |
AT88903357T ATE94804T1 (de) | 1987-04-07 | 1988-04-07 | Regeleinheit fuer einspritzgiessvorrichtung. |
PCT/JP1988/000351 WO1988007925A1 (en) | 1987-04-07 | 1988-04-07 | Control unit for injection molding machines |
EP88903357A EP0409982B1 (en) | 1987-04-07 | 1988-04-07 | Control unit for injection molding machines |
DE88903357T DE3884406T2 (de) | 1987-04-07 | 1988-04-07 | Regeleinheit für einspritzgiessvorrichtung. |
US07/320,264 US4932854A (en) | 1987-04-07 | 1988-04-07 | Apparatus for control of injection molding machine |
KR1019880701603A KR890700456A (ko) | 1987-04-07 | 1988-04-07 | 사출성형기에 있어서의 사출공정 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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