JPS6332607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、射出成形機の充填工程制御装置に
関するものである。

従来より、射出成形機の射出工程において、射
出プランジヤまたはスクリユの射出速度を変化さ
せるプログラムドインジエクシヨン法が知られて
いるが、この種の制御方式には、次のような欠点
がある。

一般に射出工程は、射出開始より溶融樹脂がキ
ヤビテイの末端に到達する迄の充填工程と、その
後の冷却固化の進行と共に発生する体積変化を補
うために射出ラムに油圧を作用させて射出プラン
ジヤまたはスクリユを前進可能に保ち、溶融樹脂
に圧力を加える保圧工程の両者より成つている。

しかるに、充填工程においては、これを低速で
充填すると、充填中に溶融樹脂が冷却されて流動
性が低下し、シヨートシヨツト、ウエルドマー
ク、ヒケが発生しやすくなると同時に粘度増加に
より圧力伝達が悪くなるため、高い射出圧力が必
要となり、内部応力の増加によりソリ、ヒズミ、
寸法精度のバラツキ、クラツク等の原因となる。
また、高速のみで充填すると、充填開始時にはゲ
ートでのジエツテイング現象が発生しやすく、樹
脂の流れがキヤビテイ部に至つた後は、肉厚の急
変する部分や流れの曲り部で溶融樹脂の流れに乱
れが発生しやすく、過度のフリクシヨンヒートや
金型内空気の断熱圧縮によるヤケの発生が生じた
り、さらには充填を完了させる時の動的エネルギ
ーの吸収が困難となりバリが発生し易くなる。従
つて、この種の充填工程においては、成形品の成
形プロセスに適した方法で射出速度のプログラム
コントロールを行うことが必要とされる。

このような観点から、従来の充填工程における
プログラム制御方式として、カムによる流量ま
たは圧力のプログラム制御、リミツトスイツチ
による区間分割での多段プログラム制御、多数
ポンプの組合わせによる多段プログラム制御等が
知られている。しかしながら、前記項の制御
は、機械的にカムによりプログラムするので、フ
レキシビリテイが乏しく自由なプログラムを阻害
し操作性が悪い。また、前記項の制御は、リミ
ツトスイツチ自身またはこれを作動させるカムを
直接移動させるため、微調整が困難など操作性や
設定の再現性が悪く、しかも毎シヨツトの繰返し
精度もポテンシヨメータなどの連続的電気式位置
検出法に較べて劣る欠点がある。さらに、前記
項の制御は、得られる流量がポンプの組合せによ
る数段階に限定され、微調整ができない上に、
個々のポンプ回路のオンロード、アンロードによ
り流量を増減するために流量変化の応答が悪い欠
点がある。

さらにまた、充填工程中の速度プログラム制御
を圧力によつて制御する方法も知られているが、
この方法は一般的に負荷変動の大きい充填工程に
おいて圧力で速度を制御することとなり、その制
御精度において問題を含んでいる。すなわち、任
意の速度を得るためには、負荷抵抗より少し大き
い圧力に設定する必要があるが、射出成形では溶
融樹脂が型内に充填されることにより負荷抵抗は
時間と共に増加するために速度は負荷抵抗に応じ
て徐々に下がるパターンになつてしまう。その
上、負荷抵抗は溶融樹脂温度、金型温度などの影
響で変動するので毎シヨツトの動作の繰返し安定
性において劣る。

また、前記方法と同様に、成形サイクルの少な
くとも一部にわたり射出ピストンの変位速度を所
定の速度プログラムに従つて制御する射出成形方
法も提案されている（英国特許第1226118号）。し
かしながら、この方法は、従来射出ピストンが必
ずしも可動部分の変位と可動部分に作用する圧力
との間に正確な関係を持たずに、流体の圧力作用
を受けて成形サイクルの精密制御が困難となり、
かつサイクル毎に著しい不規則性を生じるとの問
題点を解決するために提案されたものである。こ
のため、この方法では、圧力／変位と速度／変位
との二重プログラムを決定し、具体的には射出ピ
ストンの速度を段階的に低下させると共に圧力も
段階的に低下させるプログラム制御が採用されて
いる。従つて、圧力と速度とには前述したような
負荷圧との関係があるため、速度制御途中におい
て速度制御が不可能になり、例えば金型温度や樹
脂粘度の変動等の負荷圧を変動させる外乱要素に
より影響を受けて充填時間が変動するものとな
り、再現性のある安定した制御が実現できなくな
る欠点がある。

そこで、本発明においては、多様な形状、材質
の成形品それぞれについて、その品物に最も適し
た射出工程をプログラムするため、特に充填工程
を成形プログラムに適した方法でプログラムコン
トロールするようにし、射出速度のみを、微調節
が可能で繰返し精度の高い任意のパターンに変化
させ、保圧工程への円滑な切換制御を行うことの
できる充填工程制御装置を提供するにある。

次に、本発明の実施例につき、添付図面を参照
しながら以下詳細に説明する。なお、本実施例
は、充填工程において５段階の射出速度制御を行
うよう構成したものである。

実施例 １ 第１図乃至第４図に基づき説明する。１はスク
リユを示す。２は射出ラムを示し、図中右側の室
に油圧が作用してスクリユ１を前進させ射出を行
わせるものである。３，４は金型を示し、５はス
クリユ１に取付けられて同スクリユ１の往復運動
に同調して移動するラツクを示すものである。６
はピニオンを示し、前記ラツク５と噛合つてスク
リユ１の移動により回転し、スクリユ１の直線運
動を回転運動に変換するものである。７はポテン
シヨメータを示し、ピニオン６に歯車列等を介し
て、又は直接に連結されてピニオン６の回転によ
りスクリユ１の移動距離を連続的な電気的信号に
変換するもので、位置検出器を構成する。Ｓは射
出ストロークを示し、同ストロークＳはＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅの５段階に区切つてあり、射出時にス
クリユ１が同区間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各々異な
つた射出速度で通過するよう構成される。

油圧回路について説明すると、Ｍ１は射出切換
用ソレノイドバルブを示し、スクリユ１の前進、
後退の制御を行うものである。Ｍ３〜Ｍ７はソレ
ノイドバルブを示し、その入、切により射出ラム
２への油圧を制御するものであり、各油圧回路２
０〜２４に設けてある。また、各油圧回路２０〜
２４にはフローコントロールバルブ〔流量調整
弁〕（以下フローコンと呼ぶ）F₁〜F₅が設けてあ
り、各油圧回路２０〜２４を通過する油量を同フ
ローコンF₁〜F₅により予め定めておき、射出時
にスクリユ１を前記Ａ区間を通過する時は油圧回
路２０により、同様にしてＢ区間は油圧回路２
１、Ｃ区間は油圧回路２２、Ｄ区間は油圧回路２
３、Ｅ区間は油圧回路２４により予め定められた
射出速度で前進させるものである。C₁〜C₅はチ
エツクバルブを示し、各油圧回路２０〜２４にお
ける逆流防止の為に設けられている。R₁はリリ
ーフバルブ（圧力制御弁）を示し、射出圧の設定
を行うものである。

第２図の電気回路について、第４図と共に説明
する。７は前述の如くスクリユ１の位置を電圧に
変換するポテンシヨメータを示し、第４図に示す
ようにスクリユ１がストロークＳ間を移動する間
に距離に比例して、０〜V₅までの電圧が変化す
るようになつている。８はスクリユ１がＡ区間進
んだ時ポテンシヨメータ７が示す電圧V₁を設定
しておくポテンシヨメータ、９はスクリユ１がＡ
＋Ｂ区間進んだ時ポテンシヨメータ７が示す電圧
V₂を設定しておくポテンシヨメータ、１０はス
クリユ１がＡ＋Ｂ＋Ｃ区間進んだ時ポテンシヨメ
ータ７が示す電圧を設定しておくポテンシヨメー
タ、そして１１はスクリユ１がＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ区
間進んだ時ポテンシヨメータ７が示す電圧を設定
しておくポテンシヨメータをそれぞれ示すもので
あり、これらのポテンシヨメータ８〜１１は射出
速度切換位置設定器を構成する。１２〜１５は信
号発信器（比較器）を示し、各ポテンシヨメータ
８〜１１の設定電圧V₁〜V₄とスクリユ１の移動
に伴い刻々変化するポテンシヨメータ７の電圧と
を比較し、両電圧が一致した時に内蔵するリレー
（図示せず）が動作して信号を発するよう構成さ
れている。１２ａ〜１５ａ，１２ｂ〜１５ｂは信
号発信器１２〜１５の内部にあるリレーの接点を
示すものである。Ｍ３′〜Ｍ７′はソレノイドバル
ブＭ３〜Ｍ７のソレノイドを示す。１０Ｒはリレ
ーを示し、ソレノイドＭ７′が励磁されると同時
に動作するものであり、Ａ接点１０R′を有する。
３０〜３４はソレノイドＭ３′〜Ｍ７′の制御の為
の電気回路を示す。

次に、動作について説明する。射出開始信号に
より、ソレノイドバルブＭ１が前進位置ｂに切換
わると、第２図に示すように、電気回路３０にあ
るソレノイドＭ３′が励磁され、ソレノイドバル
ブＭ３は前進位置に切換わり、油圧回路２０によ
り射出ラム２へ油圧が作用してスクリユ１は予め
フローコンF₁により定められた射出速度V₁（第３
図参照）でＡ区間を通過する。スクリユ１がＡ区
間を通過し了ると、ポテンシヨメータ７の電圧が
予め定められたポテンシヨメータ８の電圧V₁（第
４図参照）と同一となり、信号発信器１２の信号
によりＡ接点１２ａが閉じてＢ接点１２ｂが開く
ので、ソレノイドＭ３′が無励磁となり電気回路
３１にあるソレノイドＭ４′が励磁される。従つ
て、ソレノイドバルブＭ３が切れ、油圧回路２１
にあるソレノイドバルブＭ４が前進位置に入り、
フローコンF₂によつて予め定められた油量が射
出ラム２へ作用し、スクリユ１はＢ区間を予め定
められた射出速度V₂（第３図参照）により前進す
る。同様にして、スクリユ１はＣ、Ｄ、Ｅ区間を
各々の信号発信器１３，１４，１５により、電気
回路３２，３３，３４と次々に切換わる。従つ
て、油圧回路も２２，２３，２４と順次切換わ
り、スクリユ１は各々の油圧回路に設けられたフ
ローコンF₃，F₄，F₅を通過する油量によつて決
定された各区間Ｃ、Ｄ、Ｅの射出速度V₃，V₄，
V₅（第３図参照）で通過することになる。接点１
５ｂが１５ａに切換わると同時に、スクリユ１は
射出速度V₅でＥ区間に入り、充填工程を完了し
保圧工程となる。

実施例 ２ 第５図および第６図によつて説明する。１０１
はスクリユを示す。１０２は射出ラムを示し、射
出側に油圧が作用してスクリユ１０１を前進させ
て射出を行わせるものである。１０３，１０４は
金型を示し、１０５はスクリユ１０１に取付けら
れ同スクリユの往復運動に同調しているラツクを
示すものである。１０６はピニオンを示し、前記
ラツク１０５と噛合つてスクリユ１０１の移動に
より回転し、スクリユ１０１の直線運動を回転運
動に変換するものである。１０７はポテンシヨメ
ータを示し、ピニオン１０６に歯車列等を介し
て、または直接に連結されてピニオン１０６の回
転を受けてスクリユ１０１の移動量を連続的な電
気的信号に変換するもので、位置検出器を構成す
る。S′は射出ストロークを示し、同ストローク
S′はA′、B′、C′、D′、E′の５段階に区切つてあ
り、射出時にスクリユ１０１が同区間A′、B′、
C′、D′、E′を各々異なつた射出速度で通過するよ
う構成される。

油圧回路について説明すると、ｍ１は射出切換
用ソレノイドバルブを示し、射出ラム１０２の制
御を行うものである。f₁は電磁フローコントロー
ルバルブ〔流量調整弁〕（以下電磁フローコンと
呼ぶ）で、電圧或いは電流（以下電圧として説明
する）の強弱に比例して絞りが開閉し、電圧の大
きい時は絞りが小さく従つて流量は多くなる。ま
た、電圧の小さい時は絞りが大きく従つて流量は
少なくなる。PF₂はポンプを示す。ｒは電磁リリ
ーフバルブ（圧力制御弁）を示し、電圧の強弱に
より設定圧が変化するものである。

電気回路について説明すると、１０７は前述の
如くスクリユ１０１の位置を電圧に変換して示す
ポテンシヨメータを示し、スクリユ１０１がスト
ロークS′間を移動する間に距離に比例して電圧を
０より始まり或る一定の電圧まで連続的に変化さ
せる。１０８はスクリユ１０１がA′区間進んだ
時ポテンシヨメータ１０７が示す電圧を設定する
ポテンシヨメータを示すものである。同様に、１
０９〜１１１はポテンシヨメータを示し、スクリ
ユ１０１が、A′＋B′、A′＋B′＋C′、A′＋B′＋
C′＋D′進んだ時ポテンシヨメータ１０７が示す電
圧を各々設定するもので、これらのポテンシヨメ
ータ１０８〜１１１は射出速度切換位置設定器を
構成する。１１２〜１１５は信号発信器（比較
器）を示し、各ポテンシヨメータ１０８〜１１１
の設定電圧とスクリユ１０１の移動に伴い刻々変
化するポテンシヨメータ１０７の電圧とを比較
し、両電圧が一致した時に内蔵するリレー（図示
せず）が動作して信号を発するよう構成されてい
る。１１２ａ〜１１５ａは信号発信器内にあるリ
レーのＡ接点、１１２ｂ〜１１５ｂはＢ接点をそ
れぞれ示す。１１６，１１７は増幅器を示し、後
述するポテンシヨメータ１１８〜１２２，１２５
に設定された電圧を増幅して、電磁フローコンf₁
及び電磁リリーフバルブｒを作動させるものであ
る。ポテンシヨメータ１１８〜１２２は、予め
各々に電圧を設定しておき、信号発信器１１２〜
１１５の発する信号により電気回路５０〜５４の
切換えが行われた時、各々定められた電圧を電磁
フローコンf₁に作用させ、予め定められた油量を
射出ラム１０２へ作用させて、射出速度を制御す
る電気量設定器群を構成するものである。

次に、動作について説明する。射出開始信号に
より、ソレノイドバルブｍ１が前進位置に切換わ
ると、電気回路５０にあるポテンシヨメータ１１
８に設定された電圧により電磁フローコンf₁が定
められた流量を射出ラム１０２に作用させ、予め
定められた射出速度でスクリユ１０１はストロー
クS′間中のA′区間を前進する。その間射出圧は電
気回路５５にあるポテンシヨメータ１２５によつ
て定められた電磁リリーフバルブｒの設定圧に保
たれる。スクリユ１０１がA′区間を通過し了る
と、ポテンシヨメータ１０８の電圧と一致し、信
号発信器１１２により信号が発せられ接点１１２
ｂが接点１１２ａに切換わり、従つて電気回路５
０が電気回路５１に切換わり、今度はポテンシヨ
メータ１１９の設定電圧により定められた流量に
よりスクリユ１０１はB′区間を予め定められた
射出速度で前進する。同様にして、C′区間はポテ
ンシヨメータ１２０により、D′区間はポテンシ
ヨメータ１２１により、またE′区間はポテンシヨ
メータ１２２により電磁フローコンf₁の流量が制
御され、定められた射出速度でスクリユ１０１は
前進する。スクリユ１０１がD′区間を通過し了
つて、信号発信器１１５の信号により接点１１５
ｂが１１５ａに切換わると、充填工程が完了し保
圧工程の圧力制御に移る。

前述した実施例から明らかなように、本発明に
おいては、充填工程において射出プランジヤまた
はスクリユの位置による速度の多段プログラム制
御をポテンシヨメータなどによる電気的な充填ス
トロークの分割と、ポテンシヨメータなどによる
電気的なスクリユ位置検出器によつて行うことか
ら、次のような優れた効果が得られる。

(1) ポテンシヨメータを使用した位置検出器と射
出速度切換位置設定器により、任意区間分割で
速度のプログラム制御にフレキシビリテイを増
大させることができる。例えば、充填ストロー
クをポテンシヨメータにより任意に0.1mm単位
の高精度で分割できるので、設定精度を飛躍的
に向上させることができる。その上、操作性も
高く、自由なプログラムが可能でありかつその
パターンの微調整も容易となる。また、プログ
ラム設定の再現性という点でも従来装置と較べ
て著しく優れている。

(2) ポテンシヨメータを使用した位置検出器によ
り、高精度のスクリユ位置検出ができる。この
ため、射出プランジヤまたはスクリユの位置を
0.1mm単位で高精度に検出し得るため、速度プ
ログラムを正確に繰返し高精度の再現性を保持
できる。

(3) 充填工程完了時点の正確な制御が達成でき
る。すなわち、溶融樹脂を金型内に流入させる
充填工程では、充填が完了する時点を的確にと
らえて充填工程の制御を完了させ、保圧工程へ
切換えることが重要であるが、前記のように充
填工程のプログラムが高精度に設定できるた
め、充填完了直前の速度を充分低速にし、動的
エネルギーを低減させて切換動作を安定化する
ことで保圧工程へ切換えるポイントも正確にと
らえることができる。

(4) 充填工程中の射出圧力は負荷圧より充分大き
な値に設定し、射出速度のみを多段にプログラ
ムし、必要な部分のみ低速に設定すると共にそ
の他は高速に設定して短時間に充填を完了さ
せ、しかもこの充填完了の制御をスクリユの位
置制御により厳密に切換える制御を行うことが
できる。この結果、充填工程中の射出速度はプ
ログラム通り確実に実行されるので、例えば金
型温度や樹脂粘度の変動等の負荷圧を変動させ
る外乱要素があつても、充填時間は変動するこ
となく、安定した短時間での射出充填を行うこ
とができる。

従つて、前述したような優れた特徴を有する本
発明に係る充填工程制御装置を使用すれば、これ
によつて成形される成形品についても、充填中の
溶融樹脂がひきおこす成形品の表面状態の欠陥で
あるフローマーク、ジエツテイング、ウエルドマ
ーク、くもり、肌あれ、ガスヤケ、シルバースト
リークなどの改善効果が得られる。例えば、高速
充填すると表面にフローマークが出る部分のみ低
速で充填し、他は可能な限り高速充填することに
より、充分な流動性をもつ状態で溶融樹脂を型内
に充填することができ、ジエツテイング、ヤケ、
シルバーストリークなどをなくし、成形品の表面
品質を向上させることができる。また、充填量の
精密な制御が可能となつたことから、充填完了直
前に速度を低下させ、充填から保圧へ切換えるタ
イミングの制御に変動がでにくくして、バリの発
生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す射出成形機
の射出装置の縦断面図および油圧制御系統の概略
図、第２図は第１図に示す制御系統の電気制御回
路図、第３図は本発明装置による充填工程中の射
出速度とスクリユのストロークの位置との関係を
示すグラフ、第４図はスクリユのストロークＳと
ポテンシヨメータの発生電圧との関係を示すグラ
フ、第５図は本発明の第２実施例を示す油圧制御
系統の概略図、第６図は第５図に示す制御系統の
電気制御回路図である。 １，１０１……スクリユ、２，１０２……射出
ラム、３，４，１０３，１０４……金型、５，１
０５……ラツク、６，１０６……ピニオン、７，
１０７……ポテンシヨメータ（位置検出器）、８
〜１１，１０８〜１１１……ポテンシヨメータ
（射出速度切換位置設定器）、１２〜１５，１１２
〜１１５……信号発信器（比較器）、１２ａ〜１
５ａ，１１２ａ〜１１５ａ……リレー接点、２０
〜２４……油圧回路、３０〜３４……電気回路、
Ｍ１，ｍ１……射出切換用ソレノイドバルブ、Ｍ
３〜Ｍ７……ソレノイドバルブ、Ｍ３′〜Ｍ７′…
…ソレノイド、F₁〜F₅……フローコントロール
バルブ（流量調整弁）、f₁……電磁フローコンコ
ントロールバルブ（流量調整弁）、R₁……リリー
フバルブ（圧力制御弁）、ｒ……電磁リリーフバ
ルブ（圧力制御弁）、C₁〜C₅……チエツクバル
ブ、PF₁，PF₂……ポンプ、１１８〜１２２……
ポテンシヨメータ（電気量設定器群）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出プランジヤまたはスクリユを駆動するた
   めの油圧駆動源による射出圧力を充分に大きな値
   に設定できるよう構成し、 射出プランジヤまたはスクリユの移動位置を検
   出するための位置検出器と、射出ストロークの任
   意の複数位置を設定し得る射出速度切換位置設定
   器と、油圧回路中に設けた電気量の大小により流
   量の制御を行う少なくとも１個の流量調整弁とこ
   の弁制御用の電気量設定器群とを備え、充填工程
   中における前記射出プランジヤまたはスクリユの
   前進に伴い前記位置検出器の検出する検出値信号
   が前記射出速度切換位置設定器に設定した値と一
   致したとき前記流量調整弁を電気量設定器群に設
   定した電気量に順次切換えるよう構成し、 射出プランジヤまたはスクリユの前進に伴いそ
   の位置を前記位置検出器により検出すると共に予
   め設定した位置設定値と比較して充填工程の完了
   を検出する比較器を設けたことを特徴とする射出
   成形機の充填工程制御装置。