JP2004330649A

JP2004330649A - 射出成形機の制御装置

Info

Publication number: JP2004330649A
Application number: JP2003130630A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Ishii; 文弘石井
Original assignee: CKK KK
Current assignee: CKK KK
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】射出成形時の溶融樹脂の圧力異常を事前に検知するシステムを構築し、試し打ちの手間を省いて、初回から完成品の成形を可能とし、効率良く射出成形を行なう。
【解決手段】溶融樹脂を充填・保圧して樹脂成形品を加工する金型と、その金型に溶融樹脂を射出する射出装置を備えた射出成形機において、金型へ射出する溶融樹脂の圧力を検知する圧力検知手段と、射出成形時に発生する溶融樹脂の圧力の許容限度を設定する上限圧力設定手段と、前記圧力検知手段によって検知された値が許容限度内にあるかどうかを判定する圧力判定手段と、前記圧力判定手段が許容限度を超えたと判断した場合に、溶融樹脂の射出を停止する停止手段を備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の射出時の圧力を検知管理して、不良品の発生、金型の故障を防止すると共に、成形初回の試し打ちを省略して効率良く成形する射出成形機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂成形品の射出成形においては、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ充填する充填工程と、充填後に、金型キャビティ内の樹脂に圧力を加えて成形する保圧工程によって行なわれている。
充填工程は溶融樹脂の圧力又は速度を適当に設定し、射出スクリュの射出速度を制御しながら行なうものである。
溶融樹脂がキャビティ内に充填された後は、時間経過に応じてキャビティ内に充填された溶融樹脂に所定の圧力を加え得るように調整し、キャビティ内で溶融樹脂が冷却されることにより樹脂が収縮し、製品の形状や寸法がキャビティ形状の寸法に対して誤差を生じさせることのないように防止するとともに製品内部に大きな残留応力が生じないようにしている。
【０００３】
前記射出装置は、射出シリンダの内のスクリュを前進させて、ノズル部の溶融樹脂をキャビティ内へ移送させる。キャビティ内に溶融樹脂が充満された後に保圧工程へ入り、樹脂の冷却固化に伴う収縮分が補充されつつ、スクリュヘッド前部の樹脂に圧力が加えられる。このような射出工程と保圧工程にそれぞれどのような樹脂流入速度パターンや圧力パターンで溶融樹脂を射出充填していくのかということに、金型内で成形される樹脂成形品の品質の良否が依存している。
そして、このような技術として特開２００２−３６１７０９号公報記載の技術が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６１７０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記射出装置において、射出圧力、射出速度、樹脂や金型の温度等の射出条件が適切でない場合、あるいは、ゲート部のつまり、射出装置のチェックリング部の作動不良等の機械の故障が生じた場合，樹脂がキャビティー内の全ての箇所に充分に充填されない場合がある。
特に、大型・複雑な形状の金型ではゲート数も多く、キャビティーも入り組むため、射出異常による不良品の生じる可能性が高くなる。
このような、射出異常を防止するため、金型及び射出装置をセットした後は、オーバーパック防止のため、１ショットのショート品（試し打ち）を出すのが必須条件であった。
しかしながら、前記試し打ち作業により、作業の初期段階では、必ず、試し打ちによる無駄が生じるという問題があった。そこで、射出時の異常を即座に検知することができれば、試し打ち作業を省略して、初回から本作業を行なうことができる。
本発明は係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、射出成形時の溶融樹脂の圧力異常を事前に検知するシステムを構築し、試し打ちの手間を省いて、初回から完成品の成形を可能とし、効率良く射出成形を行なう射出成形機の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための手段として本発明請求項１記載の射出成形機の制御装置では、溶融樹脂を充填・保圧して樹脂成形品を加工する金型と、その金型に溶融樹脂を射出する射出装置を備えた射出成形機において、金型へ射出する溶融樹脂の圧力を検知する圧力検知手段と、射出成形時に発生する溶融樹脂の圧力の許容限度を設定する上限圧力設定手段と、前記圧力検知手段によって検知された値が許容限度内にあるかどうかを判定する圧力判定手段と、前記圧力判定手段が許容限度を超えたと判断した場合に、溶融樹脂の射出を停止する停止手段を備えている。
【０００７】
請求項２記載の射出成形機の制御装置では、請求項１記載の射出成形機の制御装置において、前記上限圧力設定手段は、射出成形の工程に伴って変化する射出圧力に沿って圧力の許容限度を設定している。
【０００８】
請求項３記載の射出成形機の制御装置では、請求項１または２記載の射出成形機の制御装置において、前記圧力の許容限度の範囲内に、さらに、圧力の最適範囲を設定し、その最適圧力の範囲内にあるかどうかのチェック機能を備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態に係る射出成形装置Ａは図１に示すように、溶融樹脂を充填・保圧して樹脂成形品を加工する金型１と、その金型１に溶融樹脂を射出する射出ノズル２と、その射出ノズル２への溶融樹脂の供給、作動を制御する制御部３を主要な構成とし、制御部３には、金型へ射出する溶融樹脂の圧力を検知する圧力検知手段と、射出成形時に発生する溶融樹脂の圧力の許容限度を設定する上限圧力設定手段と、前記圧力検知手段によって検知された値が許容限度内にあるかどうかを判定する圧力判定手段と、前記圧力判定手段が許容限度を超えたと判断した場合に、溶融樹脂の射出を停止する停止手段が備えられている。
【００１０】
前記金型１は成形品の形状、大きさによって様々な形状が採用されるが、一例として、射出ノズル２から溶融樹脂の通過部が分岐して金型の各点に連結されて、それぞれの連結部にゲート４が配置されて、溶融樹脂がそのゲート４を通過して金型内に供給されるようになっている。
ゲート４は自己開閉バルブゲート方式、操作制御バルブゲート方式、オープンゲート方式等が採用される。
自己開閉バルブゲート方式は、射出圧がかかっていないときには、スプリングの力でピストン（ニードル）を押してゲートをシールしている。射出圧がかかると、樹脂圧がスプリング圧に抗してゲートを開く、保圧が終わって圧力がなくなるとスプリングの力でピストンが戻されゲートが閉じる方式である。
操作制御バルブゲート方式は制御部からの射出信号によりピストンをアクチュエータ（油圧、空気圧）で作動させ、機械的にゲートの開閉を行なう方式である。
オープンゲート方式はゲートは常に開放状態であり、ホットランナーノズルの加熱とキャビティー部のゲート付近の冷却との熱バランスによりゲートを切断する方式である。
【００１１】
特に、自己開閉バルブゲート方式は一定以上の溶融樹脂の圧力がかかった場合にゲートが開き射出が開始される構成であるが、この自己開閉バルブゲート方式を採用した場合には、試し打ちが必須であるところ、本発明では事前に異常圧力を検知することにより、その試し打ちによる無駄を省いている。
前記金型１は多点射出ゲートを備えるものであり、それらのゲートには溶融樹脂の射出管が接続され、その射出管にノズルから溶融樹脂が送られるようになっている。
尚、金型１の構成としては樹脂成形品の対象によって、ゲートの数は任意に設定され、１点ゲートの金型であっても本発明は適用可能である。
この金型に溶融樹脂が射出される際にゲートがつまって開かない場合には、溶融樹脂の供給が圧力により押し戻され、異常圧力を生じることになる。
【００１２】
前記射出ノズル２は、シリンダ５内に回転かつ前後動可能に備えられたスクリュ６と、このスクリュを駆動するスクリュ駆動装置とを備え、シリンダ５の外周にはシリンダ内の樹脂を加熱するヒータが取り付けられ、スクリュ６を回転させて、シリンダ５内に樹脂を充填し、スクリュ６を前進させて先端から溶融樹脂を射出するようになっている。
【００１３】
前記制御部３は金型へ射出する溶融樹脂の圧力を検知する圧力検知手段と、射出成形時に発生する溶融樹脂の圧力の許容限度を設定する上限圧力設定手段と、前記圧力検知手段によって検知された値が許容限度内にあるかどうかを判定する圧力判定手段と、前記圧力判定手段が許容限度を超えたと判断した場合に、溶融樹脂の射出を停止する停止手段を備えている。
【００１４】
前記制御部はＣＰＵ、メモリ装置、ディスプレイ装置、入力手段等によって構成される。
入力装置はキーボード、マウス、タブレット、タッチパネル等であり、この入力装置により、射出成形時の上限圧力等の各設定を行なう。
表示装置はＣＲＴや液晶ディスプレイであり、この表示装置により成形時の射出圧力の推移を表示確認する。ＣＰＵは装置全体の制御を行なう中央制御回路である。
メモリ装置はＲＯＭ、ＲＡＭであり、制御装置が各種制御や処理を実行するために必要なプログラムを格納するプログラム部と処理の際に必要なデータを格納するバッファ部を有している。
【００１５】
前記圧力検知手段は、射出ノズル内の溶融樹脂の圧力またはノズルに供給される溶融樹脂の圧力を検知する圧力センサであり、射出ノズルに取り付けられ、あるいは、溶融樹脂の供給部に取り付けられてその圧力を検知する。
【００１６】
前記上限圧力設定手段は圧力センサからの値の上限値を設定する回路であり、制御部のメモリ装置に設定される。
例えば、圧力センサの圧力の上限値を１００Ｋｇ／ｃｍ^２、１５０Ｋｇ／ｃｍ^２等と設定する。
この設定においては、上限値を超えた時点で、ゲートの開閉不良、または金型内への射出異常が生じていることが確認される。
【００１７】
前記圧力判定手段は上限圧力設定手段によって設定された圧力値が所定の値の範囲内にあるかどうかを判定する回路であり、例えば溶融樹脂圧が１００Ｋｇ／ｃｍ^２と設定すると圧力センサの値がそれを超えたところで停止信号を停止手段へ送信する。
【００１８】
前記停止手段は圧力判定手段からの指令により、停止信号を受けた場合には溶融樹脂を射出するアクチュエータ等に作用して、その作動を停止させる。
これによって、オーバーパックを防止でき、金型から溶融樹脂のはみ出し、またはバリの発生を防止できる。そのため、装置の故障を未然に防止でき、補修後には速やかに成形を再開させることができる。
【００１９】
次に図２のグラフに基づいて本発明の作用を説明する。
図２（イ）〜（ホ）のグラフは横軸をスクリュ位置または時間とし、縦軸をスクリュの前進速度または圧力とし、金型内に溶融樹脂を充填する充填工程と、溶融樹脂の充填後に金型に圧力を加えて成形する保圧工程の圧力値の推移を示している。
【００２０】
（イ）は従来例に係る射出装置である。ａは通常射出波形（良好な例）を示している。グラフ（イ）では右端のスクリュ位置１００ｍｍから射出が開始し、圧力の上下動を経て、Ｖ−Ｐ点で充填工程から保圧工程へ切換わり、以後は保圧工程が進行して終了する。
グラフ中波形ｂはゲートの不良等によって、樹脂圧が異常に上昇した異常射出波形を示している。射出開始から射出圧が徐々に上昇し、１００Ｋｇ／ｃｍ^２を超えて成形機が停止せずＶ−Ｐ点で樹脂圧が１６０Ｋｇに達し、オーバーパックを生じて終了した状態を示している。この波形ｂでは溶融樹脂のオーバーパックによって、バリ発生、金型の損傷等が発生する。
【００２１】
（ロ）は本発明の射出成形機の制御装置を適用した例である。上限圧力設定手段によって許容範囲を上限値１００Ｋｇ／ｃｍ^２に設定している。したがって、波形ｃでは溶融樹脂の圧力が１００Ｋｇ／ｃｍ^２に達した時点で射出を停止し、オーバーパックと装置の故障を防止している。
図では、スクリュ位置１００ｍｍから開始し、スクリュ位置５０ｍｍに達した時点でゲート異常等によって圧力が上昇して異常値を認識して停止している。
【００２２】
（ハ）では、波形ｄが正常射出波形を示し、波形ｅが異常射出波形を示している。ここでは波形ｅがｄをわずかに上回った時点で許容限度を超えて停止手段が作動する可能性がある。これを防止するために（ニ）に示すように、上限圧力設定手段による上限値を段階的に設定し、射出成形の工程に伴って変化する射出圧力に沿って圧力の許容限度を設定している。
このような段階的に上限値を設定することにより、正常圧力値に圧力の推移に細かく対応した制御が可能となる。
グラフ（ニ）中の波形ｆは、射出開始から射出圧が徐々に上昇し、１２０Ｋｇ程度に達し、停止手段により、射出が停止した推移を示している。
また、（ホ）は他の例に係る、段階的制御方法の設定状態を示している。
グラフ（ホ）では、初期段階では上限値を高く設定しているが、射出が進行するにつれて、徐々に低い設定に切り替わっている。
【００２３】
図３は前記圧力の許容限度の範囲内に、さらに、圧力の最適範囲を設定し、その最適圧力の範囲内にあるかどうかのチェックを行なうための圧力推移を示すグラフである。
波形ｇは正常射出波形を示している。そして、その波形ｇの推移の上下に幅ｈを設定している。この上下幅ｈは圧力の最適範囲を示しており、この幅内であれば、良好な完成品が製造されることを示している。
尚、この幅ｈを逸脱しても装置の稼動を停止させる必要はないが、製品の良否の判定基準になる。
この幅ｈ内であるかどうかは、射出波形のディスプレイ装置上で確認できる他、アラーム機構等に連結し、この幅内から逸脱した場合にはアラーム等を発生させることが可能である。
また、幅ｈから逸脱した回数、時間等を把握し、その逸脱回数、時間等が設定値を超えた場合に装置を停止させる構成としても良い。
これらの幅ｈの設定は、正常波形の、射出圧のプラス５％、またはプラス１０％等に設定し、正常波形に幅をもって沿うように設定する。
【００２４】
以上本発明を説明したが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
前記実施の形態で説明した圧力値は、金型、射出装置に応じて任意に設定されるものであり、金型のゲート構造、圧力センサの構造、取り付け位置等については、公知の技術が採用される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の射出成形機の制御装置においては、金型へ射出する溶融樹脂の圧力を検知する圧力検知手段と、射出成形時に発生する溶融樹脂の圧力の許容限度を設定する上限圧力設定手段と、前記圧力検知手段によって検知された値が許容限度内にあるかどうかを判定する圧力判定手段と、前記圧力判定手段が許容限度を超えたと判断した場合に、溶融樹脂の射出を停止する停止手段を備えているので、溶融樹脂の異常圧力を検知した場合には即座に装置を自動停止させることができる。
そのため、射出の試し打ちをする必要がなく、初回から思い切って製品の成形を行なうことができる。
また、ゲートがつまった場合には、不良を検知でき、装置の故障を未然に防止できる。
【００２６】
請求項２記載の射出成形機の制御装置においては、上限圧力設定手段は、射出成形の工程に伴って変化する射出圧力に沿って圧力の許容限度を設定するので、金型別の射出正常値に応じた細かな設定を行なうことができる。
【００２７】
請求項３記載の射出成形機の制御装置においては、圧力の許容限度の範囲内に、さらに、圧力の最適範囲を設定し、その最適圧力の範囲内にあるかどうかのチェック機能を備えているので、良好な完成品が製造されるように細かくチェックを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の作用を説明するグラフである。
【図３】射出圧力の最適範囲の設定状態を説明するグラフである。
【符号の説明】
１金型
２射出ノズル
３制御部
４ゲート
５シリンダ
６スクリュ

Claims

溶融樹脂を充填・保圧して樹脂成形品を加工する金型と、その金型に溶融樹脂を射出する射出装置を備えた射出成形機において、
金型へ射出する溶融樹脂の圧力を検知する圧力検知手段と、
射出成形時に発生する溶融樹脂の圧力の許容限度を設定する上限圧力設定手段と、
前記圧力検知手段によって検知された値が許容限度内にあるかどうかを判定する圧力判定手段と、
前記圧力判定手段が許容限度を超えたと判断した場合に、溶融樹脂の射出を停止する停止手段を備えたことを特徴とする射出成形機の制御装置。
前記上限圧力設定手段は、射出成形の工程に伴って変化する射出圧力に沿って圧力の許容限度を設定したことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御装置。
前記圧力の許容限度の範囲内に、さらに、圧力の最適範囲を設定し、その最適圧力の範囲内にあるかどうかのチェック機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の射出成形機の制御装置。