JPS636341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は射出成形機の保圧制御方法及びその実
施のための装置に係り、特に複数個の成形品を同
時に射出成形する射出成形機の、改良、改善され
た新規な保圧制御方法及びその実施のための装置
に関するものである。

合成樹脂等の射出成形加工のプロセスは、種々
の要因が相互に複雑に関連し合つており、従つて
その管理、制御を極めて困難なものとしている。
従つてまた、射出成形加工に関与する不安定要素
を制御し、射出成形品を常に安定した状態で、し
かも連続的に射出成形し得る制御方法の開発が必
要とされている。このため、これらの要因を制御
し、また管理する種々の制御方法が従来から数多
く提案されている。例えば、 (イ) 金型内の樹脂圧力を押出しピン等を介し、圧
力センサで検出し、その樹脂圧力が設定値に達
したらその時点で保圧工程に制御を切換える方
法。

(ロ) 射出シリンダに供給される作動油圧力を検出
し、その作動油圧力が設定値に達した時点で保
圧工程に制御を切換える方法。

(ハ) 射出時における樹脂圧力による金型パーテイ
ング面の開き量あるいは金型の変形量を検出
し、それらの計測値が設定値に達した時点で保
圧工程に制御を切換える方法、等がある。

以上の各方法は溶融樹脂を金型キヤビテイに充
填するための充填工程の制御に関しては良好な結
果が期待される。すなわち、ジエツテイング、フ
ローマーク及びヤケ等の各種成形不良が発生する
割合の減少せしめることに対して効果的であつ
た。しかしながら、前記に記したような従来技術
になる方法では、これによつて得られる射出成形
品に発生する内部歪、変形し易いことあるいは寸
法安定性の不足等、溶融樹脂の保圧工程に起因す
る成形不良性に対しては十分満足のゆく対処を行
なうことが困難であつた。従つて、従来技術にお
いては、高い寸法精度を要求されるカム、ギア等
のような精密構造部品や、あるいは均密性や、内
部歪の存在が問題となるプラスチツクレンズ等光
学部品の成形は困難であり、適用は好ましくない
場合が多くみられた。

本発明は前記に詳細に説明した従来技術にみら
れた問題点に鑑みて提案したもので、従来技術に
みられた欠点を解消し、精密機構部品や、光学部
品の射出成形にも適用し得る改善、改良された新
規な工程、構成を含んでなる。射出成形機の保圧
制御方法及び装置を得ることを目的とするもので
ある。

本発明になる射出成形機の保圧制御方法及びそ
の実施のための装置は、溶融樹脂の保持圧力降下
勾配が所定の値となるように射出シリンダに供給
する作動油の圧力及び流量を制御するようにした
ことを骨子とするものであり、また上記の制御方
法を実施するためにキヤビテイ内の溶融樹脂圧力
を検出する型内圧力センサ、型内圧力変換器、射
出成形状態を設定する保持圧力降下勾配設定器、
及び作動油を制御するための電気油圧制御弁を配
備した構成としたことを骨子とするものである。

すなわち、本発明になる射出成形方法の保圧制
御方法及び装置では、保圧工程における溶融樹脂
状態を常時監視、制御し、成形条件の変化に起因
する射出成形不良、成形欠陥の発生を解消し、連
続的に適切かつ良好な成形品を成形することが可
能となる。

以下に添付の図面を参照し、本発明になる射出
成形機の保圧制御方法及びその実施のための装置
について更に詳細に説明する。

第１図は本発明になる保圧制御方法の実施のた
めの系の説明図である。第２図ａ，ｂは本発明の
一実施例において溶融樹脂の型内圧力挙動及び射
出シリンダに供給される作動油圧力挙動の時間的
変化について示す線図、第３図ａ，ｂ，ｃは同じ
く本発明の別の実施例において、同じく溶融樹脂
の型内圧力挙動、射出シリンダに供給される作動
油圧力挙動及び射出スクリユウの変位の時間的変
化について示す線図である。

なお図の説明に先立つて本発明の完成のための
基本的検討事項について説明する。すなわち本発
明を完成するに際し、射出成形品の形状、射出成
形素材、及び射出成形条件を種々に変化させ、射
出成形条件と射出成形品の状況、状態等との相関
性について詳細に検討した。これは保圧工程にお
ける溶融樹脂が半溶融状態を経由し、冷却固化に
至る間に溶融粘度が時々刻々大きく変化すること
が知られているからである。以上の検討の結果、
溶融樹脂の保圧工程における溶融樹脂の挙動と、
射出成形機の作動油圧力か、あるいは作動油流量
等の成形条件との伝達関数には、いわゆる「むだ
時間の系」が含まれており、適切かつ効果的なフ
イードバツク制御を実施しないと制御系全体がハ
ンチング現象を生じることを究明した。更に充填
工程から保圧工程へ移行する段階では、目標値が
変化する過渡状態にあるためその過渡的偏差が大
きくなり、特に複雑な挙動を呈することが知られ
た。そこで、射出成形状態を常時検出し、その情
報に基づいて射出シリンダに供給する作動油圧力
及び流量を調整することにより保持圧力降下勾配
を制御し、従つてまた系全体を効果的に制御する
ようにしたものである。

第１図に示す制御系は以上の基本的な検討の結
果得られたもので、射出成形機１には射出スクリ
ユウ２、射出シリンダ３が含まれており、またこ
れらの機構に作動油を供給する作動油圧源４とが
主要構成機構部である。

一方射出成形金型５にはキヤビテイ６が含まれ
ている。制御に際しては情報の検出、演算、それ
に基づく制御の３系統の基本的構成が通常必要と
なるが、本発明になる保圧制御系においてもこの
３系統の基本的構成が含まれている。

検出部は上記キヤビテイ６内における溶融樹脂
圧力を型内圧力伝達ピン７を介して検出する型内
圧力センサ８、この型内圧力センサ８によつて検
出された信号を増幅する型内圧力変換器９、及び
上記射出スクリユウ２の変位を検出するための変
位センサ１０、変位変換器１１等から構成されて
いる。一方演算部は、射出速度パタンを規定する
ための速度パタン設定器１３、型内圧力状態を規
定するための溶融樹脂の充填圧力勾配設定器１
４、保持圧力降下勾配設定器１５、充填工程から
保圧工程へ移行した際に制御目標が安定するまで
の過渡区間に設定する保圧過渡区間設定器１６、
当該過渡区間の成形条件を規定するための保圧初
期条件設定器１７、及び上記検出部からの入力情
報と、上記各設定器への入力設定値とを比較演算
し、それらの値の間に偏差が生じた場合、その偏
差に応じた修正制御信号を出力するためのコント
ローラ１２がその構成部品、機構等である。

また制御部は、上記コントローラ１２から出力
された修正、制御信号を増幅するためのパワー増
幅器１８及び制御信号を作動油の状態量に変換す
る電気油圧制御弁１９から構成される部分であ
る。

以上の構成において、成形品の射出開始信号に
より上記コントローラ１２は上記速度パタン設定
器１３の情報に基づき、上記射出スクリユウ２の
前進速度のパタンを制御する。成形状態が速度制
御工程完了の条件を満足した時点から充填圧力制
御を実施する。更に、型内圧力が充填工程完了の
条件を満足した時点から、保圧工程制御を実施す
ることになる。これは、保圧工程の開始直後から
保圧過渡区間設定器１６によつて規定された区間
にわたつて、上記射出シリンダ３に供給される作
動油の圧力及びその流量を上記保圧初期条件設定
器１７に規定された値に常に保持されるよう制御
する。その後、型内圧力の変動挙動が上記保持圧
力降下勾配設定器１５に規定された圧力降下勾配
を追従するよう、上記射出シリンダ３に供給され
る作動油の圧力及び流量を調整し、また制御する
ことを意味する。

以上の制御工程は横軸に経過時間をとり、縦軸
に状態変化量をとると、第２図ａ，ｂの線図とし
て模式的に示される。第２図ａにおいて型内圧力
挙動は曲線２１として横軸の経過時間に対して示
されている。制御切換時点２２は溶融樹脂の充填
完了圧力２３と対応しており、以後型内圧力は保
持圧力降下勾配２４として示される圧力変化を示
す。一方第２図ｂにおいては、作動油圧挙動が曲
線３１として横軸の経過時間に対して示されてお
り、また保圧過渡区間３２、保圧初期圧力３３が
上記作動油の圧力挙動を示す曲線３１の一部とし
て示されている。以上と対応して、同じく第２図
ｂの横軸の工程経過時間は、射出工程４１、充填
工程４２、保圧制御工程４３、冷却工程４４等に
分けられる。上記コントローラ１２は型内圧力が
充填工程完了の条件を満足した時点、すなわち制
御切換時点２２から、保圧過渡区間３２に至る時
間にわたつて、作動油圧力を保圧初期圧力３３の
値に維持する。すなわち充填工程４２がこれに対
応する。この間に、上記溶融樹脂の型内圧力挙動
を示す曲線２１は、充填完了圧力２３を僅かに超
過（オーバシユート）した後、保圧工程制御の管
理目標である上記保持圧力降下勾配２４にほぼし
たがつた挙動を呈することになる。上記保圧過渡
区間３２が完了し、経過した後は、上記コントロ
ーラ１２は、上記型内圧力挙動を示す曲線２１が
示すように、上記保持圧力降下勾配２４に追従す
るよう作動油圧力を曲線３１のように調整、制御
する。

なお上記保圧過渡区間３２の設定は、第２図に
模式的に示すように上記制御切換時点２２からの
経過時間の設定の他に、充填完了圧力２３に対す
る相対値、あるいは型内圧力挙動を示す曲線２１
によつて与えられる圧力降下速度等によつても設
定することが可能である。

更に第３図ａ，ｂ，ｃは本発明の別の実施例に
ついて、射出スクリユウの変位（第３図ｂの縦
軸）まで含めて模式的に示したものである。なお
第３図ａ，ｂ，ｃで、前出の第２図ａ，ｂと同一
の符号で示すものはいずれも相互に同一の挙動、
変化等について示すものである。すなわち、第３
図ａ，ｂは前出の第２図ａ，ｂとほぼ対応するも
ので、第３図ｃは以上の変化に対応する上記射出
スクリユウ２の変位の時間経過との相関を模式的
に示している。

第３図ｃで縦軸は前記にも説明したように上記
射出スクリユウ２の変位を示しており、横軸の経
過時間に対するスクリユウ変位挙動が曲線５１と
して示されている。射出スクリユウ２の変位のク
ツシヨン量５２、当該射出スクリユウ２に送給す
る作動油圧力の保圧制御停止時点５３、保圧制御
停止区間５４もそれぞれ第３図ｃに図示されてい
る。

以上において、上記コントローラ１２は、型内
圧力変化を示す曲線２１が、充填完了圧力２３を
満足した制御切換時点２２から保圧制御工程４３
を実施するよう機能する。すなわち、当該型内圧
力挙動を示す曲線２１が、あらかじめ設定した保
持圧力降下勾配２４に追従するよう、作動油圧力
挙動を示す曲線３１が変化するような状態に調整
制御することになる。

しかしながら、水温、室温等のいわゆる外的要
因が大きく変化し、射出成形状態が変化すると、
その結果として射出スクリユウ２の変位挙動は５
１ａのように破線で示すような変化をし、保圧過
渡区間設定器１６に設定した射出スクリユウ２の
クツシヨン量５２に達する場合がある。この場合
には、上記スクリユウ２の変位挙動を示す曲線５
１ａが上記クツシヨン量５２に到達した保圧制御
停止時点５３以降、保圧制御工程４３の完了まで
の、保圧制御停止区間５４の間にわたつて、作動
油の作動圧力を上記変位挙動を示す曲線３１ａの
ように、保圧初期圧力３３の値に保持するよう、
制御が行なわれる。

更に、射出成形金型５の温度あるいは溶融樹脂
の温度が時間の経過と共に変動し、例えば保圧制
御工程４３の完了する以前に、溶融樹脂の型内圧
力挙動を示す曲線３１が保圧制御工程の完了圧力
にまで降下した場合には、その時点から上記の保
圧制御停止の信号を発し、これを実施することに
なる。

以上に詳細に説明したように、本発明になる射
出成形機の保圧制御方法及びその実施のための装
置を適用すると、射出シリンダに送給する作動油
の圧力及び流量を適宜制御し、また射出成形品の
品質に重要な影響を与える保持圧力降下勾配を適
正状態に管理することが可能となつた。従つてま
た、本発明の適当により、連続的に、かつ常に安
定した状態で良好な射出成形品を供給することが
出来るようになつた。更に、射出成形の状態を追
従しながら制御する方式であることから、各射出
成形のシヨツト毎の成形状態の変動を最小限に抑
制することが可能となつた。以上により、本発明
になる射出成形機の保圧制御方法及び装置の適用
により射出成形における不良の発生率を従来技術
による成形の1/5以下の量にまで低減せしめるこ
とが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる射出成形機の保圧制御方
法の実施のための系の説明図、第２図ａ，ｂは本
発明の一実施例において、溶融樹脂の型内圧力挙
動及び射出シリンダの作動油圧力挙動の時間変化
について示す線図、第３図ａ，ｂ，ｃは同じく本
発明の別の実施例において同じく型内圧力挙動、
射出シリンダの作動油圧力挙動及び射出スクリユ
ウの変位のそれぞれの時間経過に対する線図であ
る。 １……射出成形機、２……射出スクリユウ、３
……射出シリンダ、４……作動油圧源、５……成
形金型、６……キヤビテイ、８……型内圧力セン
サ、１０……変位センサ、１２……コントロー
ラ、１３……速度パタン設定器、１４……充填圧
力勾配設定器、１５……保持圧力降下勾配設定
器、１６……保圧過渡区間設定器、１７……保圧
初期条件設定器、１９……電気油圧制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出スクリユウを含む射出シリンダ及び成形
   金型を含んでなり、溶融樹脂の射出、充填、保
   圧、冷却の各工程を繰返しながら溶融樹脂の射出
   成形を行なう射出成形機の溶融樹脂の保圧工程に
   おける当該溶融樹脂の保持圧力降下勾配の目標値
   をあらかじめ設定し、かつ溶融樹脂の型内圧力挙
   動が当該目標値を追従するよう上記シリンダに送
   給する作動油の状態量を制御する、射出成形機の
   保圧制御方法において；上記溶融樹脂の型内圧力
   が上記設定値まで降下するか、上記スクリユウの
   変位があらかじめ設定したクツシヨン量に達した
   時、上記作動油の状態量の制御を停止し、かつ保
   持開始から所定時間、保圧開始時における作動油
   の状態量の初期値を維持するよう制御することを
   特徴とする射出成形機の保圧制御方法。 ２ 射出スクリユウを含む射出シリンダ及び成形
   金型を含んでなり、溶融樹脂の射出、充填、保
   圧、冷却の各工程を繰返しながら溶融樹脂の射出
   成形を行なう射出成形機の溶融樹脂の保圧制御工
   程における当該溶融樹脂の保持圧力降下勾配の目
   標値をあらかじめ設定し、かつ溶融樹脂の型内圧
   力挙動が当該目標値を追従するよう上記シリンダ
   に送給する作動油の状態量を制御する、射出成形
   機の保圧制御装置において；上記溶融樹脂の型内
   圧力を検出し、増幅する手段及び上記スクリユウ
   の変位を検出して増幅する手段とを含む検出機構
   と、溶融樹脂の射出速度パタン及び型内圧力挙動
   をあらかじめ規定し、設定する手段と、上記検出
   部からの入力信号と上記各設定手段への設定入力
   値との比較演算をして偏差を求め、かつ当該偏差
   に応じた修正制御信号を出力するためのコントロ
   ーラを含む演算機構と、当該コントローラからの
   制御信号を増幅し、かつ作動油の状態量に変換す
   る手段を含む制御機構とを含んでなる射出成形機
   の保圧制御装置。