KR20090132498A - 사출 성형의 제어 방법 및 사출 성형의 제어 장치 - Google Patents

사출 성형의 제어 방법 및 사출 성형의 제어 장치 Download PDF

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Abstract

사출 성형 제어 방법은: 용융시킨 수지의 충전 압력의 검출값이 제 1의 설정 압력값에 달할 때까지, 속도 제어에 의해 상기 용융시킨 수지의 사출 성형용 금형 내로의 충전을 행하는 단계와; 상기 충전 압력의 검출값이 상기 제 1의 설정 압력값 이상이 된 시점에서, 제어를 속도 제어로부터 상기 제 1의 설정 압력값으로 제어하는 압력 제어로 전환하여 상기 용융시킨 수지의 충전을 행하는 단계; 및 상기 압력 제어로 충전을 행한 상태에서, 충전 속도가 설정 속도 이하가 된 시점에서, 제 2의 설정 압력값으로 제어하는 보압 제어로 전환을 행하는 단계를 포함한다.

Description

사출 성형의 제어 방법 및 사출 성형의 제어 장치{CONTROL METHOD OF INJECTION MOLDING AND CONTROL APPARATUS OF INJECTION MOLDING}

본 발명은, 사출 성형의 제어 방법 및 그 제어 방법을 이용하기에 알맞은 사출 성형의 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출 성형기는, 금형 장치, 클로징 장치 및 사출 장치를 구비하여 구성되어 있고, 금형 장치는 고정 금형 및 가동 금형을 갖고 있다. 그리고, 클로징 장치로 가동 금형을 진퇴시킴에 의해, 금형 장치의 형 닫기, 클로징 및 오프닝이 행하여지고, 클로징에 수반하고, 고정 금형과 가동 금형 사이에 캐비티 공간이 형성된다. 또한, 사출 장치는, 가열 실린더, 및 해당 가열 실린더 내에서 회전 자유롭고, 또한, 진퇴 자유롭게 마련된 스크류를 가지며, 그 스크류를 회전시키거나, 진퇴시키거나 하기 위해, 계량용 모터나 사출용 모터 등을 구비하고 있다.

계량 공정에서, 스크류를 회전시키면, 가열 실린더 내에서의 스크류보다 전방에 수지가 축적되고, 또한, 사출 공정에서, 스크류를 전진시킴에 의해, 축적된 수지가 가열 실린더의 전단(前端)에 마련된 사출 노즐로부터 사출된다. 이로써 수 지는, 금형 장치 내의 러너를 흐른 후, 게이트를 통하여 캐비티 공간 내로 진입하고, 그 캐비티 공간 내에 충전된다. 그 후, 금형 장치를 냉각함에 의해, 캐비티 공간 내의 수지가 냉각되어 고화되고, 성형품이 된다.

종래의, 이런 종류의 사출 성형의 제어 방법 및 제어 장치에서서는, 예를 들면, 일본 특개 2001-277322호 공보(이하, 특허문헌1)에 기재되어 있는 바와 같은 것이 있다. 특허문헌1에는, 사출 성형기의 충전 공정 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이 기재되어 있다. 이 특허문헌1에 관한 사출 성형기의 충전 공정 제어 방법은, 사출 성형의 충전 공정에서 스크류가 전진하여 소정의 위치에 도달하면, 스크류를 설정 위치까지 설정 속도로 되돌림에 의해, 감압을 행하여 필요한 압력 파형을 만드는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특허문헌1에 관한 발명(이하, 제 1의 종래예라고 한다)에 의하면, 스크류가 전진하여 소정의 충전 위치(설정값)에 달하면, 설정된 위치까지 설정된 속도로 스크류를 후퇴시킨다. 이로써, 스크류가 속도 제어의 응답으로 동작할 수 있기 때문에, 급격한 감압이 가능해지고, 필요로 하는 압력 파형을 임의로 설정할 수 있고, 성형품의 품질을 안정시킬 수 있다는 효과가 기대된다(특허문헌1의 단락 [0030]을 참조).

또한, 종래의, 사출 성형기의 다른 예로서는, 예를 들면, 일본 특개평3-243321호 공보(이하, 특허문헌2)에 기재되어 있는 바와 같은 것도 있다. 특허문헌2에는, 사출, 보압(保壓)의 구동원으로 서보 모터를 사용한 전동 사출 성형기의 제어 방법에 관한 것이 기재되어 있다. 이 특허문헌2에 관한 전동 사출 성형기의 제 어 방법은, 서보 모터를 구동원으로 사용한 사출 장치의 사출 공정과 보압 공정을 전환하기 위한 전동 사출 성형기의 제어 방법에 관한 것이다. 이 제어 방법은, 보압 제어계에 사출 속도의 마이너 피드백(minor feedback)을 마련하고, 이것을 사출 속도 제어계의 속도 피드백계와 공용한다. 그리고, 사출 공정중에서의 보압 제어계의 사출 속도의 마이너 피드백으로의 조작 신호와, 사출 속도 설정 신호를 비교하고, 양 신호의 어느 작은 쪽을 선택하여 속도 지령 신호로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특허문헌2에 관한 발명(이하, 제 2의 종래예라고 한다)에 의하면, 사출 공정으로부터 보압 공정으로 전환할 때의 사출압의 연속성을 확보하여, 금형을 보호하고, 버르 등의 발생을 방지하여 양호한 성형품을 얻을 수 있다. 또한, 전동 사출 성형기의 수명을 연장시켜서 성형품의 정밀도를 향상하는 것이 가능해진다라는 효과가 기대된다(특허문헌2의 발명의 효과의 난을 참조).

근래, 텔레비전 장치나 모바일 전화 제품에서는 박형화가 진행되고 있고, 극박육 성형품의 증가에 수반하여, 가열 유동화한 성형 재료가 냉각 고화되기 전에 금형 내의 성형품용 공간(캐비티 공간)의 구석구석까지 골고루 미치게 하기 위해 고속 사출 성형기가 보급되어 있다. 이 고속 사출 성형기에 의한 고속 사출 성형에서는, 금형 내에서 발생하는 압력 손실이 급수적(級數的)으로 커지는 것이 유동역학적으로 자명하다. 또한, 고속 사출에서는, 사출계 장치의 관성력도 과대하게 되고, 보압 공정으로의 전환시의 스크류 속도의 제어가 어렵고, 사출 압력의 오버 슈트가 발생한다는 문제가 있다.

이러한 문제점에 대해, 전술한 제 1의 종래예에서는, 사출 공정으로부터 보압 공정으로 전환하는 제어에서, V(속도)-P(압력) 전환시에, 스크류를 일단 후퇴시켜서 압력을 감소시키는 제어를 행하고 있다. 그 때문에, 보압 제어 전에 스크류가 일시적으로 후퇴하기 때문에, 그 후의 보압 제어로의 추종성이 지연되고, 이 지연에 의해 극박육 성형품에서는 보압 제어가 곤란해진다. 또한, 일시적인 오버 슈트가 성형품에 편차를 주고, 금형 수명에도 악영향을 준다는 문제가 있다.

또한, 전술한 제 2의 종래예에서는, 사출 공정으로부터 보압 공정으로의 전환시, 압력의 오버 슈트를 방지하기 위해, 보압 제어계에 사출 속도의 마이너 피드백을 마련하고, 이것을 사출 속도 제어계의 속도 피드백계와 공용하여 전환시의 속도를 제어하고 있다. 그 결과, 사출 공정에서의 충전 완료 전에, 스크류가 감속하여 압력의 저하를 초래하기 때문에, 극박육의 성형품이나 충전 말기부의 박육부에 쇼트 숏이 생기기 쉽게 된다는 문제가 있다.

상기의 문제점을 하기에 상세히 설명한다.

도 1은, 박육부를 갖는 성형품의 한 구체예를 도시하는 것이다. 이 성형품(1)은, 제품부(2)와, 러너부(3)와, 제품부(2)와 러너부(3)를 잇는 게이트부(4)로 이루어저 있다. 제품부(2)는, 직사각형을 이루는 얇은 판형상의 부재로 이루어지고, 그 일면에는 직사각형을 이루는 함몰부(5)가 형성되어 있다. 이 제품부(2)의 함몰부(5)의 바닥이, 다른 부분보다도 두께를 얇게 한 제품 박육부로 되어 있다.

이와 같은 박육부를 갖는 성형품(1)은, 용융된 성형 재료가 금형 내에서 냉각 고화되기 전에 충전을 완료할 필요가 있기 때문에, 고속 사출에 의한 충전 작업이 필요하게 되어 있다. 도 4는, 선행 기술에 관한 성형법과 제어에 의한 성형에서의 속도 파형과, 압력 파형과, 스크류 위치의 사례(事例)를 도시하고 있다. 도 4에서, 굵은 실선으로 도시한 그래프가 검출 압력(P1), 가는 실선으로 도시한 그래프가 검출 스크류 위치(N1), 굵은 1점쇄선으로 도시한 그래프가 검출 속도(V1)를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 4에서는, 횡축에 성형시간을 취하고 있고, 충전 공정은 성형 시작부터 0.03초 정도이고, 그 후, 보압 공정으로 이행하여 성형 시작부터 0.5초 경과할 때까지를 나타내고 있다.

도 4에서, 검출 압력(P1)은, 성형 시작부터 급속하게 상승하고, 시점(S1)(시작부터 약 0.05초 후)에서 피크에 달한 후, 급격하게 하강하고, 시점(S2)(시작부터 약 0.13초 후)에서 제로(0) 근처까지 되돌아오고 있다. 그 후, 약간 상승하여, 시 점(S3)(시작부터 약 0.18초 후)에서, 미리 설정한 소정의 압력으로 이전되고, 이후, 그 압력을 유지하고 있다. 검출 스크류 위치(N1)는, 성형 시작부터 전진하고 시점(S4)(시작부터 약 0.05초 후)에서 전단까지 이동한다. 그 후, 후퇴 동작으로 변화하고, 시점(S5)(시작부터 약 0.13초 후)에서 반분 정도까지 되돌아오고, 다음에, 약간 전진하여, 그 위치를 유지하고 있다. 또한, 검출 속도(V1)는, 성형 시작부터 상승하고, 시점(S6)(시작부터 약 0.03초 후)에 피크에 달한 후, 하강하고, 또한 마이너스 방향으로 이전하고 나서, 시점(S7)(시작부터 약 0.12초 후)에서 상승으로 바꾸고 있다. 그 후, 시점(S8)(시작부터 약 0.14초 후)에서, 개략 초기의 속도(0)로 되돌아와, 정지 상태를 유지하고 있다.

그리하여, 도 4에 도시한 선행 기술에서는, 스크류가 전진(도 4에서 하방으로 이동)하면, 사출 시작의 설정 속도(VS1)에 대응하기 위해 검출 속도(V1)가 상승(도 4에서 상방)함과 함께, 검출 압력(P1)도 상승한다. 그리고, 검출 속도(V1)가 설정 속도(VS1)에 달하기 전의 시점(S11)에서 설정 압력(PS1)을 초과하기 때문에, 시점(S6)에서 제어 장치가 감속의 제어 신호를 출력한다. 그런데, 사출 장치는 관성 에너지를 갖기 때문에, 압력은 순간적으로 시점(S1)의 피크 압력까지 상승하고 있다. 이 때의 피크 압력과 설정 압력(PS1)의 차(SR)가, 압력의 오버 슈트를 나타내고 있다.

또한, 이 실시예에서는, 시점(S9)에 나타내는 스크류의 전진의 도중에서 V(속도)-P(압력) 전환이 행하여지고, 충전 공정으로부터 보압 공정으로 제어로 들어가고 있지만, 스크류는, 시점(S1)의 피크 압력까지 전진하여 시점(S4)의 전진단 (前進端)에 달하고 있다. 이 현상은, 오버 팩이라고 불리고 있고, 금형의 캐비티 공간(성형품용 공간)의 용량을 초과하는 성형 재료가 금형 내에 압입되기 때문에 일어나는 것으로, 성형품에 잔류 응력을 발생시킴과 함께, 치수 불량, 치수 편차, 버르를 발생시키는 원인이 된다. 그 후, 보압 공정으로 전환한 이후도 압력을 내리는 제어가 계속되고, 스크류 위치가 시점(S10)에 도시하는 바와 같이 급격하게 후퇴한다. 이로써, 검출 압력(P1)이 시점(S2)과 같이 보압 설정값(PT1) 이하로 내려가 버리기 때문에 감압의 거동이 생기고, 그 후에, 보압 설정값(PT1)으로 유지하는 제어가 행하여진다.

이 사례와 같은 박육 제품의 성형에 있어서, 종래 기술에 의한 제어 방법에서는, 충전시에 압력의 오버 슈트가 생기고, 보압의 전환 이후에는 감압이 생기고 있다. 그 때문에, 충전 압력과 보압을 제어하는 것이 극히 곤란하고, 성형품에 중대한 품질 문제를 발생시키는 결과를 초래할 우려가 있다. 또한, 피크 압력의 발생은 금형 수명을 단축하고, 사출 성형기의 필요한 클로징력의 상승을 초래한다는 문제도 있다.

종래의 사출 성형기에서는, 보압 제어 전에 스크류가 일시적으로 후퇴하기 때문에, 그 후의 보압 제어로의 추종성이 지연되고, 이 지연에 의해 극박육 성형품에서는 보압 제어가 곤란하였었다. 또한, 사출 공정에서의 충전 완료 전에, 스크류가 감속하여 압력의 저하를 초래하기 때문에, 극박육의 성형품이나 충전 말기부의 박육부에 숏 몰드가 생기기 쉽게 된다는 점이다.

본 발명은, 이와 같은 선행 기술에 관한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 충전 공정의 초기에서 성형 재료를 압축하고, 그 성형 재료에 압축에 의한 내부 에너지를 축적시킨다. 그리고, 성형 재료 내에 축적된 내부 에너지를 이용하여 성형 재료를 충전함에 의해, 충전(사출)시에 피크 압력을 발생시키지 않도록 함과 함께, 성형성을 향상시켜서 박육 제품을 효율적으로 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용융시킨 수지의 충전 압력의 검출값이 제 1의 설정 압력값에 달할 때까지, 속도 제어에 의해 용융시킨 수지의 사출 성형용 금형 내로의 충전을 행한다. 또한, 충전 압력의 검출값이 제 1의 설정 압력값 이상이 된 시점에서, 제어를 속도 제어로부터 제 1의 설정 압력값으로 제어하는 압력 제어로 전환하여 용융시킨 수지의 충전을 행한다. 그리고, 압력 제어로 충전을 행한 상태에서, 충전 속도가 설정 속도 이하가 된 시점에서, 제 2의 설정 압력값으로 제어하는 보압 제어로 전환을 행한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 용융시킨 수지를 사출 성형용 금형 내에 충전시키는 경우에, 금형 내에 소정 상태가 될 때까지 용융시킨 수지를 충전시킨다. 그리고, 소정 상태가 될 때까지 충전된 수지의 물성인 압축성을 이용하여, 충전된 수지에 축적되는 내부 에너지에 의해 용융시킨 수지를 더욱 유동시켜서 금형 내에 충전시키는 제어를 행한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사출 성형용 금형으로의 수지의 충전 압력을 검출하는 압력 검출부와, 수지의 충전 속도를 검출하는 속도 검출부와, 충전 제어부를 마련한다. 충전 제어부는, 압력 검출부에서 검출된 용융시킨 수지의 충전 압력이 제 1의 설정 압력값에 달할 때까지, 속도 검출부에서 검출되는 속도에 의거한 속도 제어에 의해 용융시킨 수지의 충전을 행한다. 또한, 압력 검출부에서 검출되는 충전 압력의 검출값이 제 1의 설정 압력값 이상이 된 시점에서 제어를 속도 제어로부터 제 1의 설정 압력값으로 제어하는 압력 제어로 전환하여 충전을 행한다. 그리고, 압력 제어로 충전을 행한 상태에서, 속도 검출부에서 검출되는 충전 속도가 설정 속도 이하가 된 시점에서 제 2의 설정 압력값으로 제어하는 보압 제어로 전환한다.

본 발명에 의하면, 충전중의 성형 재료의 압력을 검출하고, 성형 재료에 내부 에너지가 축적된 시점에서 충전 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환하고, 그 후는, 성형 재료의 내부 에너지를 이용하여 충전 압력을 연속적으로 플랫하게 제어한다. 이로써, 충전 공정에서의 피크 압력의 발생을 방지할 수 있고, 비교적 저압으로의 성형 재료의 충전을 실현할 수 있다. 또한, 오버 팩을 방지할 수 있고, 충전 직후에 발생하는 사출압의 오버 슈트를 막을 수 있다.

도 2는, 본 발명의 원리를 이루는 성형 재료의 압축성을 설명하기 위해 실험한 재료 데이터를 도시하는 그래프이다. 이 실험에서는, 성형 재료로서 PC(폴리카보네이트)를 사용하고, 실제로 사용되고 있는 스크류 인라인식 사출 성형기를 사용하여, 직경 36㎜의 스크류로 계량치(스크류의 스트로크)를, 각각 50㎜, 80㎜, 120 ㎜로 하였다. 그리고, 이 조건으로 사출한 경우의 성형 재료의 압력과, 스크류의 위치를 기록하고, 그 기록 데이터로부터, 이 성형 재료(PC)의 압축성을 계산하여 얻어진 결과를 그래프로 한 것이, 도 2이다. 이 도 2에서는, 횡축에 충전 압력(MPa)을 취하고, 종축에 압축률(%)을 취하고 있다.

도 2에 의하면, 충전 압력과 압축률과의 관계는, 각각 충전의 시작부터 충전 압력이 100MPa를 초과할 때까지는 직선적으로 또한 비교적 크게 변화하고 있다. 그리고, 충전 압력이 100MPa를 초과하는 데서부터, 충전 압력의 변화는 완만해지고, 그 이후는, 직선적이지만, 비교적 작게 변화하게 되어 있다. 또한, 계량치는, 그 값이 커질수록 압축률은 작아지는 경향을 나타내고 있다. 이 현상은, 성형 재료에 축적된 내부 에너지에 의한 반력(反力)을 스크류가 받기 때문이라고 생각되고, 사출 용량이 클수록 성형 재료에 축적되는 내부 에너지가 커지는 것을 설명하고 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 5는, 본 발명에 관한 사출 성형의 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도, 도 6은, 도 5에 도시하는 사출 제어부의 구성의 한 구체예를 도시하는 블록 설명도이다. 또한, 도 7은, 도 5에 도시하는 사출 제어부(15)에 의한 제어 처리의 한 구체예를 도시하는 플로우 차트이다. 그리고, 도 3은, 도 1에 도시한 형상, 구성을 갖는 제품을 본 발명의 성형법으로 성형한 경우의 속도 파형과 압력 파형과 스크류 위치의 검출값과 설정값의 관계를 설명하는 그래프이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 사출 성형기(10)는, 스크류 인라인식의 사출 성 형 장치이다. 이 사출 성형기(10)는, 가열 실린더(11)와, 스크류(12)와, 금형 장치(13)와, 구동 장치부(14)와, 사출 제어부(15)와, 속도 검출부(16)와, 압력 검출부(17) 등을 구비하여 구성되어 있다. 가열 실린더(11)는, 실린더 부재의 한 구체예를 나타내는 것으로, 원통형상에 형성된 통체의 일단이 원추형의 폐쇄부(11a)로 닫혀져 있고, 그 폐쇄부(11a)의 중앙에 사출 노즐(18)이 마련되어 있다. 사출 노즐(18)은, 금형 장치(13)의 접속부(13a)와 착탈 가능하게 접속된다.

금형 장치(13)는, 제 1의 금형으로서의 고정 금형(21)과, 이 고정 금형(21)에 대해 진퇴 자유롭게 배설된 제 2의 금형으로서의 가동 금형(22)과, 도시하지 않은 클로징 장치 등을 구비하여 구성되어 있다. 도시하지 않은 클로징 장치를 작동시킴에 의해, 고정 금형(21)과 가동 금형(22)에 의한 형 닫음, 클로징 및 오프닝이 행하여진다. 그리고, 클로징시에 고정 금형(21)과 가동 금형(22) 사이에 캐비티 공간(성형품용 공간)이 형성된다. 그 때문에, 클로징 장치는, 고정 금형(21)을 부착하기 위한 도시하지 않은 고정 플래튼|(stationary platen)과, 가동 금형(22)을 부착하기 위한 도시하지 않은 가동 플래튼(movable platen)과, 이 가동 플래튼을 진퇴시킴과 함께 클로징력을 발생시키는 클로징용의 구동부로서의 도시하지 않은 클로징용 모터 등을 구비하고 있다.

또한, 가열 실린더(11)의 축방향 뒷부분의 소정 위치에는, 성형 재료를 수납하기 위한 호퍼(23)가 부착되어 있다. 호퍼(23)는 원추 통형상의 부재로 이루어지고, 테이퍼측 선단의 공급구(24)에 의해 가열 실린더(11)에 접속되어 있다. 이 호퍼(23)에, 성형 재료로서의 도시하지 않은 수지가 수용되고, 이곳으로부터 소정량 의 성형 재료가 공급구(24)를 통하여 가열 실린더(11)의 내부에 공급된다. 성형 재료의 수지로서는, 예를 들면, 보리카보네토(PC) 등의 열가소성 플라스틱이 알맞지만, 열경화성 플라스틱을 적용할 수가 있다.

스크류(12)는, 사출 부재의 한 구체예를 나타내는 것으로, 가열 실린더(11)의 구멍내에 회전 자유롭고, 축방향으로도 진퇴 자유롭게 삽입되어 있다. 스크류(12)의 후단에는, 이 스크류(12)를 회전시키거나, 진퇴시키거나 하기 위한 구동 장치부(14)가 배설되어 있다. 구동 장치부(14)는, 안내 부재로서의 가이드 바(25)와, 지지 부재로서의 슬라이드 베이스(26)와, 스크류(12)를 축방향으로 진퇴시키는 직진 운동부(27)와, 스크류(12)를 회전시키는 도시하지 않은 회전 운동부 등을 구비하고 구성되어 있다.

구동 장치부(14)의 가이드 바(25)는, 도시하지 않은 프레임에 고정되어 있고, 이 가이드 바(25)에 의해 안내되어 슬라이드 베이스(26)가, 가열 실린더(11)에 대해 접근 및 이반 가능하게 되어 있다. 직진 운동부(27)는, 도시하지 않은 프레임에 고정된 사출용의 구동부로서의 사출용 모터(31)와, 이 사출용 모터(31)의 회전축과 일체적으로 마련된 볼 나사축(32)과, 이 볼 나사축(32)에 맞물려지는 볼 너트(33)를 갖고 있다. 볼 너트(33)는 슬라이드 베이스(26)에 고정되어 있고, 볼 나사축(32)의 회동에 의거하여, 볼 너트(33)와 일체로 슬라이드 베이스(26)가 진퇴 동작된다.

도시하지 않은 회전 운동부는, 슬라이드 베이스(26)에 고정된 계량용의 구동부로서의 도시하지 않은 계량용 모터와, 이 계량용 모터를 구동함에 의해 발생되는 회전을 스크류(12)에 전달하는 회전 전달계이다. 스크류(12)는, 로드(34)를 통하여 베어링(35)과 연결되어 있고, 베어링(35)에는 압력 검출부의 한 구체예를 나타내는 로드 셀(17)이 연결되어 있다. 로드 셀(17)은, 가열 실린더(11) 내의 용융 수지의 압력을 검출하는 것으로, 슬라이드 베이스(26)에 고정되어 있다. 따라서, 스크류(12)는, 베어링(35)과 로드 셀(17)을 통하여 슬라이드 베이스(26)에 회전 자유롭게 지지되어 있다.

그리하여, 계량 공정에서, 도시하지 않은 계량용 모터를 구동함에 의해 스크류(12)를 정방향으로 회전시키면, 호퍼(23) 내의 수지가 공급구(24)로부터 가열 실린더(11) 내로 공급되고, 스크류(12)의 홈 내를 전진한다. 이에 수반하여, 스크류(12)를 후퇴시킴에 의해, 수지가 가열되고 용융되면서 스크류(12) 전단의 스크류 헤드보다 전방에 축적된다.

그리고, 사출 공정에서, 사출용 모터(31)를 구동함에 의해 스크류(12)를 전진시키면, 스크류 헤드의 전방에 축적된 용융 성형 재료(수지)는, 사출 노즐(18)의 노즐구(18a)로부터 사출된다. 이로써, 용융 수지가 금형 장치(13)의 2개의 금형(21, 22) 내로 도입되고, 러너부(3)를 흐른 후, 게이트부(4)를 흘러서 캐비티 공간 내로 공급된다. 그리고, 제품 박육부(5)도 통과한 후, 캐비티 공간 내에 충전된다. 후술하는 바와 같이, 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환을 행하는 부위는, 이 러너 및 게이트부로의 충전 공정 내에서 행하도록 하면 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 사출 성형기(10)에서는, 사출 속도 및 사출 압력을 제어할 수 있도록 되어 있다. 그를 위해, 압력 검출부로서 상기 로드 셀(17)이 마 련되고, 또한, 속도 검출부로서 위치 검출기(16)가 마련되어 있다. 이 위치 검출기(16)는, 가이드 바(25)와 슬라이드 베이스(26) 사이에 마련되어 있다.

위치 검출기(16)로서는, 예를 들면, 로터리 인코더를 적용할 수 있고, 가이드 바(25)에 부착된 제 1의 검출 요소로서의 고정자(38)와, 슬라이드 베이스(26)에 부착된 제 2의 검출 요소로서의 가동자(39)를 구비하고 있다. 고정자(38)에 대해 가동자(39)가 상대적으로 이동함에 의해, 가동자(39)의 위치를 봄으로써 스크류(12)의 위치를 알 수 있도록 되어 있다. 이 스크류(12)의 위치를 나타내는 가동자(39)의 센서 출력은, 증폭기(42)를 통하여 충전 제어부(15)에 보내진다. 또한, 사출용 모터(31)가 구동된 때의 슬라이드 베이스(26)에 전달되는 하중을 나타내는 로드 셀(17)의 센서 출력은, 로드 셀 앰프(43)를 통하여 충전 제어부(15)에 보내진다. 또한, 검출된 위치를 충전 제어부(15)에서 미분(微分)함에 의해, 그 속도를 미분 계산하여 구할 수 있다.

충전 제어부(15)에는, 서보 앰프(44)가 전기적으로 접속되고, 그 서보 앰프(44)는, 사출용 모터(31)와 전기적으로 접속되어 있다. 이로써, 증폭기(42)를 통하여 공급되는 속도 제어에 관한 정보와, 로드 셀 앰프(43)를 통하여 공급되는 하중 제어에 관한 정보에 의거하여 충전 제어부(15)가 소정의 연산 처리를 실행한다. 그리고, 연산 처리의 결과로서 소정의 제어 신호를 충전 제어부(15)가, 서보 앰프(44)를 통하여 사출용 모터(31)에 출력하고, 그 사출용 모터(31)를 구동 제어한다. 이들 충전 제어부(15)와 증폭기(42)와 로드 셀 앰프(43)와 서보 앰프(44) 등에 의해 사출 성형의 제어 장치(20)가 구성되어 있다.

또한, 충전 제어부(15)는, 도 6에 도시하는 바와 같은 구성을 갖고 있다. 즉, 충전 제어부(15)는, 주기억 장치 및 보조 기억 장치와는 별개로 마련한 기억부(기억 장치)인 4개의 설정 테이블(51 내지 54)과, 미분기(55)와 속도 및 압력 제어기(56)와, 5개의 비교기(61 내지 65)를 구비하고 있다. 스크류 위치 설정 테이블(51)은, 스크류 위치를 제어하기 위해 기준이 되는 위치를 미리 기억시켜 두는 영역이고, 이것에는 미리 계산이나 실험 등에 의해 결정된 기준치가 되는 소정의 값(설정 위치값)을 기억시켜 두도록 한다. 사출 속도 설정 테이블(52)은, 사출 속도(V)를 제어하기 위해 기준이 되는 사출 속도를 미리 기억시켜 두는 영역이고, 이것에는 미리 계산이나 실험 등에 의해 결정된 기준치가 되는 소정의 값(설정 속도값)을 기억시켜 두도록 한다.

충전 압력 설정 테이블(53)은, 충전 압력을 제어하기 위해 기준이 되는 충전 압력(P)을 미리 기억시켜 두는 영역이고, 이것에는 미리 계산이나 실험 등에 의해 결정된 기준치가 되는 소정의 값(설정 압력값(PS2))을 기억시켜 두도록 한다. 마찬가지로, 보압 전환 속도 설정 테이블(54)은, 보압 전환 속도를 제어하기 위해 기준이 되는 보압 전환 속도를 미리 기억시켜 두는 영역이고, 이것에는 미리 계산이나 실험 등에 의해 결정된 기준치가 되는 소정의 값(설정 보압 속도 전환치)을 기억시켜 두도록 한다. 미분기(55)는, 로터리 인코더(위치 검출기)(16)로부터 공급되는 검출 신호에 의거하여, 그 값을 미분하여 속도를 산출할 수 있다. 또한, 속도 및 압력 제어기(56)는, 속도 제어로부터 압력 제어로 전환하는 판단을 행한다.

그리하여, 가열 실린더(11) 내의 선단부의 영역에 계량된 용융 성형 재료는, 사출 신호에 의해 사출용 모터(31)가 구동됨에 의해, 금형 내의 캐비티 공간(성형품용 공간)으로의 충전이 시작된다. 이 때, 가열 실린더(11) 내의 성형 재료의 압력이 로드 셀(17)에 의해 검출되고, 그 압력 검출 신호가 로드 셀 앰프(43)를 통하여 충전 제어부(15)에 공급된다. 동시에, 스크류(12)의 위치가 로터리 인코더(16)에 의해 검출되고, 그 위치 검출 신호가 증폭기(42)를 통하여 충전 제어부(15)에 공급된다.

이로써, 충전 제어부(15)에서는, 우선, 제 1의 비교기(61)에서, 스크류(12)의 위치를 검출함에 의해 얻어진 로터리 인코더(16)로부터의 검출 위치값과, 스크류 위치 설정 테이블(51)에 기억되어 있는 설정 위치값을 비교한다. 그리고, 제 1의 비교기(61)에 의한 비교 결과를, 제 2의 비교기(62)와 제 4의 비교기(64)에 공급한다. 제 2의 비교기(62)에서는, 로터리 인코더(16)로부터 공급된 위치 검출 신호를 미분하여 얻어지는 미분기(55)로부터의 충전 속도의 검출 속도값과, 사출 속도 설정 테이블(52)에 기억되어 있는 사출 속도의 설정 속도값과, 제 1의 비교기(61)에 의한 비교 결과인 위치 결정값을 비교한다. 이로써, 비교 결과에 의거한 속도에 대응한 신호가 속도 및 압력 제어기(56)에 출력된다. 이 속도 및 압력 제어기(56)에는, 제 3의 비교기(63)로부터의 신호와, 제 5의 비교기(65)로부터의 신호가 공급된다. 그리고, 이들의 신호에 의거하여 속도 및 압력 제어기(56)로부터 서보 앰프(44)에 제어 신호가 출력되고, 그 제어 신호에 의해 사출용 모터(31)가 구동 제어된다.

또한, 충전 공정의 V-P 전환 구간에서는, 제 3의 비교기(63)에서, 로드 셀(17)로부터 로드 셀 앰프(43)를 통하여 공급되는 압력 검출 신호에 의거한 검출 압력값과 충전 압력 설정 테이블(53)에 기억되어 있는 설정 압력값을 비교한다. 이로써, 전환 압력이 판단되고, 검출 압력값이 미리 설정된 충전 압력의 설정 압력값에 달하면, 속도 및 압력 제어기(56)에 의해, 제어가 속도 제어로부터 압력 제어로 전환된다.

다음에, 보압으로의 전환 구간에서는, 스크류(12)의 검출 속도가 제 4의 비교기(64)와 제 5의 비교기(65)에서 판단된다. 즉, 제 4의 비교기(64)에서는, 제 1의 비교기(61)로부터 공급되는 스크류(12)의 위치 결정값과 보압 전환 속도 설정 테이블(54)에 기억되어 있는 보압 속도 전환을 위한 설정 보압 전환 속도값을 비교한다. 이 비교 결과와, 미분기(55)로부터 공급된 사출 속도의 검출 속도값이 제 5의 비교기(65)에 공급된다. 그리고, 이 제 5의 비교기(65)에서, 검출 속도값과 설정 보압 전환 속도값을 비교하고, 검출 속도값이 설정 보압 전환 속도값에 달한 점에서, 속도 및 압력 제어기(56)에 의해 보압 공정으로 전환된다.

도 3은, 본 발명에 관한 성형법과 제어에 의한 성형에서의 속도 파형과, 압력 파형과, 스크류 위치와의 관계를 실시예로서 도시하고 있다. 도 3에서, 굵은 실선으로 도시한 그래프가 검출 압력(P2), 가는 실선으로 도시한 그래프가 검출 스크류 위치(N2), 굵은 1점쇄선으로 도시한 그래프가 검출 속도(V2)를 각각 나타내고 있다. 그리고, 도 3에서는, 횡축에 성형 시간을 취하고 있고, 충전 공정은 성형 시작부터 0.08초 정도이고, 그 후, 보압 공정으로 이행하여 0.5초 경과할 때까지를 나타내고 있다.

도 3에서, 사출 성형기(10)를 동작시킴에 의해, 속도 제어에 의해 충전이 행하여지고, 스크류(12)가 전진(도 3에서 하방으로 이동)하면, 검출 압력(P2)은, 성형 시작부터 급속하게 상승(도 3에서 상방)한다. 그리고, 시점(T1)(시작부터 약 0.05초 후)에서 제 1의 설정 압력(PS2)에 달하면, 제어가 속도 제어에서 압력 제어로 전환되고, 스크류(12)는, 시점(T5)에서 미세한 전진 동작으로 변화하고, 시점(T6)까지 약간 전진한다. 이 동안, 검출 압력(P2)은, 시점(T1)부터 시점(T2)까지 개략 같은 압력을 유지한다. 이 동안의 압력이, 수지의 물성인 압축성으로서 용융 수지에 축적된 내부 에너지가 발산됨에 의해 발휘되는 압력이다. 이 압력에 의하면, 스크류(12)의 위치를, 현재의 위치로 유지하는 것만으로, 내부 에너지에 의해 그 압력을 개략 유지할 수 있다.

이와 같은 수지에 축적된 내부 에너지를 이용함에 의해, 스크류(12)를 전진시켜서 압력을 높이는 일 없이, 그 때의 압력을 개략 유지할 수 있다. 그 때문에, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 충전 종료시에 압력의 피크 값이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 비교적 낮은 압력으로 캐비티 공간의 구석구석까지 수지를 골고루 미치게 하는 것이 가능해진다. 또한, 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환을 행하는 시점은, 충전 완료 전이다.

시점(T2) 이후, 검출 압력(P2)은 급격하게 하강하고, 시점(T3)(시작부터 약 0.2초 후)의 압력 제로(0) 부근까지 내려가 있다. 그 후, 검출 압력(P2)은 약간 상승하고, 시점(T4)(시작부터 약 0.23초 후)에서, 미리 설정한 소정의 압력(보압 설정값(PT2))으로 이전되고, 이후, 그 압력을 유지한다. 이 때, 검출 스크류 위 치(N2)는, 시점(T6)(시작부터 약 0.1초 후)까지 그 위치를 개략 유지한 후, 후퇴 동작으로 변화하고, 시점(T7)(시작부터 약 0.19초 후)에서 반분 정도까지 되돌아오고, 이후, 그 위치를 유지한다.

또한, 검출 속도(V2)는, 성형 시작부터 상승하고, 시점(T8)(시작부터 약 0.03초 후)에서, 설정 속도(VS2)에 달하기 전에, 가속측으로부터 감속측으로 변화한다. 그리고, 시점(T9)(시작부터 약 0.05초 후)에서 개략 제로로 되돌아온다. 즉, 이 때의 설정 속도(VS)의 값은, 개략 속도 제로(0)이다. 그 후, 검출 속도(V2)는, 마이너스 방향으로 서서히 변화하고, 시점(T10)(시작부터 약 0.17초 후)에서 상승으로 바꾸고 있다. 그리고, 시점(T11)(시작부터 약 0.2초 후)에서, 개략 초기의 속도 제로(0)로 되돌아와, 정지 상태를 유지한다.

이리하여, 본 발명의 경우에는, 우선, 스크류(12)가 후퇴하여 성형 재료를 계량하고, 충전 압력의 검출값이 제 1의 설정 압력값(PS2)에 달할 때까지는, 속도 제어에 의해 수지의 충전을 행한다. 그 후, 검출 압력값(P2)이 제 1의 설정 압력값(PS2) 이상이 된 시점에서, 제어를 속도 제어로부터 제 1의 설정 압력값(PS2)으로 제어하는 압력 제어로 전환하여, 수지의 충전을 계속해서 행한다. 그리고, 충전 속도가 설정 속도 이하가 된 시점에서, 제 2의 설정 압력값(PT2)으로 제어하는 보압 제어로 전환하는 제어를 행한다.

이와 같이, 설정 속도에 의거하여 속도 제어에 의해 금형에의 성형 재료의 사출을 시작하고, 이 사출의 시작 이후, 사출 제어 장치(20)는 사출 압력의 모니터를 시작한다. 그리고, 충전 공정의 도중에서 충전 압력이 V-P 전환치(시점(T1))에 달하면, 사출 속도가 설정 속도(VS2) 이하라도, 스크류(12)의 감속을 시작한다(시점(T8)). 그 후는, 충전 압력으로 스크류(12)가 제어되고(시점(T2)), 성형 재료의 충전을 계속한다. 그리고, 시점(T5)의 근처에서는, 충전 압력이 시점(T1)부터 시점(T2)까지 개략 일정함에도 불구하고, 스크류(12)는 시점(T6)에서 약간 전진하고 있기 때문에, 성형 재료의 충전을 계속하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 검출 압력값(P2)을 점검함에 의해, 종래의 제어 방법에서는 완전히 제어할 수가 없었던 피크압이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 특징은, 충전 공정으로부터 보압 공정으로의 전환 방법과, 그 제어의 방식에 있다. 종래에서는, 사출 공정으로부터 보압 공정으로 이행하는 경우, 스크류 위치나 수지 압력 등을 검출하고, 그 검출값이 설정값과 일치하는지의 여부를 판단하고 전환을 행하고 있다. 이에 대해, 본 발명에서는, 충전 말기의 공정에서 스크류(12)의 전진 속도를 모니터하고, 스크류(12)의 속도가 제로 부근의 설정값에 달한 때에, 충전의 완료를 자동적으로 판단하여, 보압 공정으로 전환하는 제어를 특징으로 하고 있다. 이로써, 상술한 바와 같은 본원 발명의 특유한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 스크류(12)의 속도가 시점(T12)에 달한 때에, 사출 제어 장치(20)는 충전 완료를 자동적으로 판단하고, 보압 공정으로 제어를 전환하고 있다. 그 때문에, 오버 슈트가 생기는 일 없이, 충전 압력을 보압으로 연속적으로 전환할 수가 있도록 되었다. 이것은, 또한 충전 압력을 올리는 일 없이, 그 때의 충전 압력을 유지하는 것만으로, 성형 재료에 가하여지는 내부 에너 지에 의해 성형 재료가 자동적으로 캐비티 공간의 구석구석까지 유동할 수 있음을 증명하는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 충전 공정에서는 성형 재료에 축적된 압축 작용에 의한 내부 에너지를 이용하여, 종래의 성형 방법에서 생기고 있던 충전시에 있어서의 피크 압력의 발생을 방지하고, 저압에서의 충전 공정을 가능하게 할 수 있다. 그리고, 충전 공정으로부터 보압 공정으로의 전환에서는, 오버 팩이나 감압을 발생시키는 일 없이, 연속적인 제어를 가능하게 할 수 있도록 되었다. 또한, 용융된 수지의 충전 속도를 스크류(12)의 위치에서 전환하는 속도 제어와 충전 압력을 스크류(12)의 위치에서 전환하는 압력 제어를 다단으로 전환하고, 최종단은 압력 제어를 행함에 의해, 수율이 높고 마무리가 좋은 성형품을 효율적으로 생산할 수 있다. 그리고, 최종단을 압력 제어함에 의해, 금형 내의 캐비티 공간의 충전 상황을 파악하여, 과대한 피크 압력의 발생을 억제할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 사출 성형기(10)에 관한 사출 제어 장치(20)의 도 6에 도시한 충전 제어부(15)에 의한 제어의 예를 플로우 차트로 도시한 것이다. 이 플로우 차트는, 도 6과 같은 구성을 갖는 충전 제어부(15)의 동작의 개략을 도시하는 것으로, 그 내용을 간단하게 설명하면, 다음과 같다.

우선, 스텝 S1에서, 성형품을 사출 성형하기 위한 충전 공정에서의 속도 제어를 행한다. 이것은, 로터리 인코더(위치 검출부)(16)에서 스크류(12)의 위치를 검출하고, 그 위치 검출 신호에 의거하여 스크류(12)의 속도를 산출하고, 구동 장치부(14)를 작동시켜서 스크류(12)를 소정의 속도로 이동시킨다. 다음에, 스텝 S2 로 이행하여, 스크류(12)에 부가되는 수지 압력, 즉, 용융 성형 재료로부터 스크류(12)에 부여되는 충전시의 압력을 검출하고, 그 검출 압력(P2)을 출력한다. 이 때에도, 스크류(12)는 소정의 속도로 이동하고 있다.

다음에, 스텝 S3으로 이행하여, 검출 압력(P2)과 제 1의 설정 압력(PS2)을 비교한다. 그리고, 제 1의 설정 압력(PS2)보다도 검출 압력(P2)이 작은(P2<PS2) 때에는 스텝 S1로 되돌아와 상기 처리를 반복한다. 한편, 검출 압력(P2)이 제 1의 설정 압력(PS2) 이상(P2≥PS2)인 때에는 스텝 S4로 이행한다. 이 스텝 S1부터 스텝 S3까지의 공정은, 충전 공정에서 속도 제어를 위한 처리이다.

다음에, 스텝 S4에서, 충전 공정에서의 속도 제어로부터 압력 제어로 전환하여, 상기 제 1의 설정 압력(PS2)에 의한 압력 제어를 행한다. 그리고, 스텝 S5로 이행하여, 스크류(12)의 위치를 검출함에 의해 얻어진 스크류(12)의 검출 속도(V2)를 산출하고, 그 검출 속도(V2)에 대응한 신호를 출력한다.

다음에, 스텝 S6으로 이행하여, 검출 속도(V2)와 설정 속도(VS2)를 비교한다. 그리고, 설정 속도(VS2)보다도 검출 속도(V2)가 큰(V2>VS2) 때에는 스텝 S4도 되돌아와, 스텝 S4 내지 스텝 S6의 처리를 반복한다. 한편, 검출 속도(V2)가 설정 속도(VS2) 이하(V2≤VS2)인 때에는 스텝 S7로 이행한다. 이 스텝 S4부터 스텝 S6까지의 공정은, 충전 공정에서의 압력 제어를 위한 처리이다. 그리고, 스텝 S1부터 스텝 S6까지의 공정은, 용융된 성형 재료를 금형에 충전하기 위한 충전 공정이고, 도 3에 도시한 충전 공정에 대응하고 있다.

다음에, 스텝 S7에서, 제 2의 설정 압력값인 보압 설정값(PT2)에 의한 보압 제어를 행한다. 이 보압 제어는, 도 3에 도시한 보압 공정에 대응하고 있다. 이 보압 공정은, 도시하지 않은 타이머에 의해 관리된다. 이것으로 처리가 종료되고, 이와 같은 공정을 경유함에 의해, 도 1에 도시한 바와 같은 형상을 갖는 제품이라도, 수율을 높게 하여 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 본원 발명은, 핫 러너형 등의 러너리스(runnerless) 방식에도 이용할 수 있다.

본원 발명에 의하면, 충전 공정의 도중에 속도 제어를 압력 제어로 전환함에 의해, 충전되는 성형 재료의 내부 에너지를 이용하여, 종래의 성형 방법에 비하여 낮은 압력으로 사출 성형을 행할 수가 있다. 특히, 박육 성형의 경우에, 성형성을 향상시킬 수 있고, 또한, 성형품의 잔류 응력을 낮게 할 수 있다. 또한, 본원 발명에서는, 최대 사출 압력을 내릴 수 있고, 그 때문에, 성형 에너지를 내릴 수 있음과 함께, 금형의 수명을 연장시킬 수 있다. 따라서, 금형의 강성을 낮게 설계하여 금형 비용을 저감할 수 있음과 함께, 그 금형을 이용하는 사출 성형기의 수명의 연장도 기대할 수 있다.

또한, 본원 발명에서는, 압력 제어에 의해 성형 재료의 밀도를 올려서 충전하고, 감압을 발생시키는 일 없이 압력의 연속성을 갖고서 보압 공정으로 전환할 수 있다. 그 결과, 성형품의 수축의 방지, 충전 불량의 발생을 방지할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 성형품의 두께의 균일성을 높일 수 있는 등의 효과도 얻을 수 있다. 또한, 충전 압력과 보압 공정의 압력을 제어할 수 있기 때문에, 성형품의 잔류 압력을 내릴 수 있고, 성형품의 치수의 편차를 감소시키고, 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 보압으로의 전환 제어를 스크류의 전진 속도로 행하기 때문에, 오버 팩의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 다단의 사출 공정의 도중에서, 충전중의 성형 재료의 압력을 검출하여 성형 재료에 내부 에너지가 축적된 시점에서 충전 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환한다. 그 후, 성형 재료의 내부 에너지를 이용하기 위해, 사출(충전) 압력을 연속적으로 플랫하게 제어하고, 피크 압력의 발생을 제어함에 의해, 비교적 저압에서의 충전이 가능해진다. 또한, 충전 공정의 최종단에서는, 캐비티에의 충전이 개략 종료한 것을 나타내는 스크류의 후퇴를, 스크류의 사출 속도를 모니터하여 설정 속도와 비교함으로써 검출하고, 그 후에 사출 공정으로부터 보압 공정으로 전환한다. 이로써, 오버 팩을 방지할 수 있고, 충전 직후에 발생하는 사출압의 오버 슈트가 없고, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있음과 함께, 금형의 수명을 개선할 수 있다.

이상 설명하였지만, 본 발명은, 전술한 또한 도면에 도시한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지의 변형 실시가 가능하다.

본 발명은 2008년 6월 20일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2008-162352호를 우선권으로 주장한다.

도 1은 본 발명의 사출 성형기에 의해 제조되는 성형품과 그 러너부 및 게이트부의 제 1의 실시예를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명의 사출 성형기에 사용되는 수지의 압축성을 설명하기 위한 그래프.

도 3은 본 발명의 사출 성형 방법으로 성형한 경우의 사출 속도, 충전 압력 및 스크류 위치의 기록 파형을 도시하는 그래프.

도 4는 종래 기술에 관한 사출 성형 방법으로 성형한 경우의 사출 속도, 충전 압력 및 스크류 위치의 기록 파형을 도시하는 그래프.

도 5는 본 발명의 사출 성형기의 개략 구성을 설명하는 블록 설명도.

도 6은 본 발명의 사출 성형기에 관한 사출 제어 장치의 제어부의 개략 구성을 도시하는 블록 설명도.

도 7은 본 발명의 사출 성형기에 관한 사출 제어 장치의 제어부에 의한 제어의 개략을 설명하는 플로우 차트.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 성형품 2 : 제품부

3 : 러너부 4 : 게이트부

5 : 제품 박육부 10 : 사출 성형기

11 : 가열 실린더 12 : 스크류(사출 부재)

13 : 금형 장치 14 : 구동 장치부

15 : 사출 제어부(제어부) 16 : 위치 검출기(속도 검출부)

17 : 로드 셀(압력 검출부) 18 : 사출 노즐

20 : 사출 제어 장치 21 : 고정 금형

22 : 가동 금형 23 : 호퍼

31 : 사출용 모터

51 : 스크류 위치 설정 테이블(기억부)

52 : 사출 속도 설정 테이블(기억부) 53 : 충전 압력 설정 테이블(기억부)

54 : 보압 전환 속도 설정 테이블(기억부) 55 : 미분기

56 : 속도/압력 제어부 61 내지 65 : 비교기

Claims (14)

  1. 용융시킨 수지의 충전 압력의 검출값이 제 1의 설정 압력값에 달할 때까지, 속도 제어에 의해 상기 용융시킨 수지의 사출 성형용 금형 내로의 충전을 행하는 단계와;
    상기 충전 압력의 검출값이 상기 제 1의 설정 압력값 이상이 된 시점에서, 제어를 속도 제어로부터 상기 제 1의 설정 압력값으로 제어하는 압력 제어로 전환하여 상기 용융시킨 수지의 충전을 행하는 단계; 및
    상기 압력 제어로 충전을 행한 상태에서, 충전 속도가 설정 속도 이하가 된 시점에서, 제 2의 설정 압력값으로 제어하는 보압 제어로 전환을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 제어를 행하고 있는 동안에, 상기 수지에 축적되는 내부 에너지를 이용하여 해당 수지를 유동시키는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환을 행하는 시점은, 충전 완료 전인 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환을 행하는 부위는, 러너 및 게이트부의 충전 공정 내인 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 설정 속도의 값은, 거의 속도 제로인 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 충전 속도는, 상기 수지의 충전을 행하는 사출 부재를 동작시키는 사출 모터의 회전수를 로터리 인코더에 의해 검출하고, 그 검출값의 미분 계산에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    충전 속도를 스크류의 위치에서 전환하는 속도 제어와 충전 압력을 스크류의 위치에서 전환하는 압력 제어를 다단으로 전환하고, 최종단은 압력 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    최종단을 압력 제어함에 의해 금형 내의 캐비티 공간의 충전 상황을 파악하 고, 과대한 충전 피크 압력의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  9. 시작시 속도 제어에 의해, 용융시킨 수지를 사출 성형용 금형 내에 충전시키는 단계; 및
    도중에 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환하여 상기 용융시킨 수지의 충전을 행할 때, 상기 용융시킨 수지의 물성인 압축성을 이용하여, 충전되는 수지에 축적된 내부 에너지를 이용하여 해당 용융시킨 수지를 유동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 방법.
  10. 사출 성형용 금형으로의 수지의 충전 압력을 검출하는 압력 검출부와;
    상기 수지의 충전 속도를 검출하는 속도 검출부와;
    상기 압력 검출부에서 검출된 용융시킨 수지의 충전 압력이 제 1의 설정 압력값에 달할 때까지, 상기 속도 검출부에서 검출되는 속도에 의거한 속도 제어에 의해 상기 용융시킨 수지의 충전을 행하고, 상기 압력 검출부에서 검출되는 충전 압력의 검출값이 상기 제 1의 설정 압력값 이상이 된 시점에서 제어를 속도 제어로부터 상기 제 1의 설정 압력값으로 제어하는 압력 제어로 전환하여 충전을 행하고, 상기 압력 제어로 충전을 행한 상태에서, 상기 속도 검출부에서 검출되는 충전 속도가 설정 속도 이하가 된 시점에서 제 2의 설정 압력값으로 제어하는 보압 제어로 전환하는 충전 제어부를 마련한 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 충전 제어부는, 충전 완료 전에 속도 제어로부터 압력 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 충전 제어부는, 러너 및 게이트부에서의 수지의 상황에 의해 제어를 속도 제어로부터 압력 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 충전 제어부는, 설정 속도의 값이 개략 속도 제로인 때에 상기 보압 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 속도 검출부는, 상기 수지를 충전시키는 사출 부재를 동작시키는 사출 모터의 회전수를 로터리 인코더에 의해 검출하고, 그 검출값의 미분 계산에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 사출 성형의 제어 장치.
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