JP2000271978A - 充填圧成形方法とその射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型への樹脂の射出充填圧を制御する事
で金型キャビティへの樹脂充填量の過不足を解消し、高
い製品歩留まりと精度を確保する事にある。 【解決手段】 充填樹脂圧を検出しつつ樹脂を金型(1)
内に射出充填し、充填樹脂圧が設定圧力に達した所で2
次圧に切り替え、ゲートシールまで保圧する事を特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出圧縮成形方法
の改良並びに前記方法を実施する射出成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に射出成形機の射出成形方法は、
加熱シリンダ内のスクリュが前進して計量樹脂を金型キ
ャビティ内に射出充填し、射出充填が終了した所で２次
圧に切り替えてゲートシール迄所定の圧力を掛けて金型
キャビティ内に樹脂を供給し、ゲートシール後、成形品
が冷却して十分固化した所で型開して内部の成形品を取
り出すという作業が行われる。

【０００３】この場合、２次圧への切り替えはスクリュ
が所定の位置に達した所で、必要量の樹脂が金型キャビ
ティ内に充填されたとして切り替える位置制御方式、或
いは射出開始から設定されている一定時間が経過した所
で必要量の樹脂が金型キャビティ内に充填されたとして
切り替える時間制御方式が一般的に取られている。

【０００４】通常の射出方法では、(a)加熱シリンダに
よる樹脂の溶融可塑化は毎回均一に行われるものでな
く、ある程度のバラツキが生じるものである。(b)ま
た、室内の雰囲気温度の変化に影響されて金型側でも金
型冷却のバラツキや、繰り返し成形で金型自体に温度ム
ラを生じ、充填樹脂の流れに変化が生じて金型キャビテ
ィへの充填量にムラが発生する。特に、多数個取り金型
にあっては充填不良の部分が発生する。然るに従来の位
置或いは時間制御方法では、これらに十分対応する事が
出来ず、金型キャビティへの充填量のバラツキを十分解
消する事が出来なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題の第
１は、金型への樹脂の射出充填圧を制御する事で金型キ
ャビティへの樹脂充填量の過不足を解消し、高い製品歩
留まりと精度を確保する事にあり、第２には射出成形工
程で良・不良の判定を行い後工程を簡略化する事にあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】「請求項１」は本発明に
かかる充填圧成形方法に関し「充填樹脂圧を検出しつつ
樹脂を金型(1)内に射出充填し、充填樹脂圧が設定圧力
に達した所で2次圧に切り替え、ゲートシールまで保圧
する」事を特徴とする。

【０００７】樹脂の射出充填が開始されると、図３(a)
〜(d)に示すようにスプルー(50)、ランナ(51)を通って
金型キャビティ(5)に流入していく。図３(c)までは比較
的簡単に充填されるが、金型キャビティ(5)に僅かに残
る未充填部(52)まで完全に充填するには、圧力を掛け続
けておかねばならない。従来のように、充填樹脂圧に関
係なく、スクリュ(6)の射出位置制御或いは射出時間制
御の場合は十分な充填が行われないまま、２次圧に切り
替わる事があり、不良品発生の原因となっていたが、こ
の場合はスクリュ(6)の射出位置或いは射出時間による
制御と異なり、完全に金型キャビティ(5)内に樹脂が充
填されるまで加圧し続け、完全充填がなされる設定充填
樹脂圧に到達した時点で2次圧に切り替わる事になり、
バラツキを発生させる要因に関係なく射出充填が行われ
ることになる。従って、特に多数個取りの金型(1)の場
合でも全数に渡って良品を得る事が出来るようになる。

【０００８】「請求項２」は請求項１の改良に関し「充
填樹脂圧の設定値に上・下限値(±△Ｐ)を設定し、樹脂
充填時の充填樹脂圧(P)が上・下限値(±△Ｐ)の範囲内
に収まらない場合には、不良品と判断して良品と別の収
納位置に収納する」事を特徴とするもので、これによ
り、自動的に成形品の良・不良の判別を自動的に行う事
が出来、後工程の省力化を図る事が出来る。なお、充填
樹脂圧(P)及び上・下限値(±△Ｐ)には射出機構部(a)側
の圧力検出センサ(2)によるものと、金型機構部(b)側の
圧力検出センサ(3)によるものとがあるが、両者を区別
せず上位概念で述べる場合は単に(P)或いは(±△Ｐ)と
し、区別する必要がある場合は、金型機構部(b)側の圧
力検出センサ(3)によるものには(a)の添え字を付し、射
出機構部(a)側の圧力検出センサ(2)によるものには(b)
の添え字を付して区別する。図２の場合は、それぞれを
区別してグラフ化している。

【０００９】「請求項３」は前記方法を実施するための
射出成形機で「原料樹脂を溶融混練し計量すると共に金
型(1)に計量樹脂を射出充填する射出機構部(a)と、金型
(1)が装着されており、前記金型(1)を型開・型締して樹
脂成形を行う金型機構部(b)とで構成され、射出時の充
填樹脂圧並びに２次圧とを検出する圧力検出センサ(2)
(3)と、前記圧力検出センサ(2)(3)からのデータによ
り、充填樹脂圧の制御と、２次圧への切り替えを行う制
御部(8)とを有する」事を特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の態様】以下、本発明を図示実施例に従っ
て詳述する。図１において、(a)は射出機構部であり、
射出シリンダ(4)を一体として有しており、前記射出シ
リンダ(4)の後部上面部には成形材料を射出シリンダ(4)
に供給するためのホッパー(16)が立設されている。前記
射出シリンダ(4)の外周には計量のための成形樹脂を加
熱溶融するためのヒータ(7)が巻設されている。そし
て、射出シリンダ(4)内にはスクリュ(6)が回転且つ摺動
自在に収納されている。

【００１１】射出シリンダ(4)の後端基部には基部ハウ
ジング(10)が取り付けられていて、その後部に配設され
ているギアボックス(9)との間にはスライドバー(11)が
配設されており、スライドハウジング(12)がスライドバ
ー(11)に往復スライド可能に取り付けられている。

【００１２】前記スライドハウジング(12)の前部には従
動プーリ(17)が配設されており、前記スクリュ(6)の後
端部が取り付けられている。そしてこの従動プーリ(17)
はタイミングベルトのような伝達ベルト(18)を介してス
クリュ回転用サーボモータ(19)の駆動プーリ(20)に接続
している。

【００１３】一方、スライドハウジング(12)の後部には
圧力センサ(2)を介して駆動ナット(13)が配設されてお
り、この駆動ナット(13)にスクリュ前進・後退駆動用の
駆動スクリュ(15)が螺装されている。この駆動スクリュ
(15)の後端部は前記ギアボックス(9)にベアリングを介
して回転自在に支持されており、且つその後端に取り付
けられた従動プーリ(21)はタイミングベルトのような伝
達ベルト(22)を介してスクリュ前進・後退駆動用のサー
ボモータ(24)の駆動プーリ(23)に接続されている。

【００１４】そして前記サーボモータ(19)(24)にはそれ
ぞれエンコーダのような検出器(19a)(24a)が併設されて
おり、制御装置(8)との間で情報のやり取りを行い、サ
ーボモータ(19)(24)の出力制御を行っている。

【００１５】一方、金型機構部(b)側にあっては、固定
ダイプレート(30)に固定金型(1a)が取り付けられ、移動
ダイプレート(31)に移動金型(1b)が取り付けられてい
る。そして、前記固定ダイプレート(30)とテールストッ
ク(32)との間にタイバー(33)が配設されており、前記移
動ダイプレート(31)がスライド自在に配設されている。

【００１６】更に、前記移動ダイプレート(31)とテール
ストック(32)との間に例えばトグル機構よりなる型締機
構(T)が配設されており、型締機構(T)を作動させること
で型開、型閉或いは型締など金型動作をさせることが出
来る。型締機構(T)は前記トグル方式の他、直動式など
種々の方式があり、その形式は問わないが、ここではト
グル方式をその代表例とする。

【００１７】トグル方式型締機構(T)は周知の構造であ
り、ここでは必要な範囲でその概略を説明するにとどめ
る。テールストック(32)にはベアリングを介してトグル
駆動用の従動プーリ(34)が配設されており、タイミング
ベルトのような駆動ベルト(35)を介してトグル駆動用の
サーボモータ(37)の駆動プーリ(36)に接続されている。

【００１８】一方、従動プーリ(34)は、トグル駆動用の
駆動ナット(38)に接続されている。この駆動ナット(38)
には型締機構(T)のクロスヘッド(39)にその先端が取り
付けられた駆動ネジ(40)が螺装されており、トグル駆動
用のサーボモータ(37)を正転・逆転させることで型締機
構(T)を伸縮させ、金型動作をさせる。

【００１９】前述のように、前記移動ダイプレート(31)
とテールストック(32)との間に型締機構(T)が配設され
ているが、型締機構(T)の一端を直接移動ダイプレート
(31)に接続してもよいが、本実施例では金型側ハウジン
グ(41)に接続し、金型側の圧力センサ(3)を介してこの
金型側ハウジング(41)を移動ダイプレート(31)に接続し
ている。従って、この場合圧力センサは射出側(2)と金
型側(3)との2つが存在することになる。

【００２０】次に、本発明の作用について説明する。原
料樹脂が原料供給ホッパ(16)に投入され、回転用サーボ
モータ(19)を作動させてスクリュ(6)を回転させると原
料樹脂は次第に射出シリンダ(4)方向に送られて行く。
射出シリンダ(4)はその外周に巻着されているヒータ(7)
によって加熱されているので、射出シリンダ(4)に入っ
た原料樹脂は次第に溶融し且つスクリュ(6)の回転作用
によって混練されて行く。

【００２１】スクリュ(6)の回転と共に溶混練樹脂は射
出シリンダ(4)の先端方向に送られ、先端部分で貯溜さ
れる。この反作用としてスクリュ(6)は次第に後退し、
ついには後退限に至る。この時点で樹脂計量が完了した
事になる。

【００２２】続いて、回転用サーボモータ(19)を停止さ
せると共に射出用サーボモータ(24)を作動させてスクリ
ュ(6)を前方に突き出し、射出シリンダ(4)の先端部分に
溜まっていた計量された溶融混練樹脂を金型キャビティ
(5)に射出する。図示していないが射出開始と共に射出
速度は急速に立ち上がり、ある一定の速度に到達した処
でその速度を保ち、射出完了直前で射出速度が射出充填
工程完了まで急激に低下し、その後、保圧工程を通じ型
開まで極く緩やかにその速度が低下し、最後に０に至
る。

【００２３】図２において、金型(1)側の圧力センサ(3)
の出力(a)を見てみれば、溶融樹脂が金型キャビティ(5)
に入り、圧力センサ(3)にその圧力が検出される迄はそ
の出力は０である。溶融樹脂が金型キャビティ(5)内に
射出・充填され、金型(1)に接触してこれを押圧するよ
うになるとその圧力はいったん急速に増加し、その後、
移動金型(1b)が押圧力に応じて移動するので金型キャビ
ティ(5)内にある程度充填される迄は圧力センサ(3)から
の出力は増加せず略一定を保つ。

【００２４】樹脂が金型キャビティ(5)内にほぼ充填さ
れると急速にその出力値は立ち上がり射出充填工程完了
迄続く。このデータは制御装置(8)に入力され、予め設
定されている充填樹脂圧(Pa)に達するまで射出充填は維
持される。前記充填樹脂圧(Pa)が保たれるようにスクリ
ュ(6)の前進速度がフィードバック制御されることにな
るのである。そして、圧力センサ(3)からの出力が充填
樹脂圧(Pa)に達した処で射出充填工程は完了し、２次圧
力制御に切り替えられて保圧工程に移る。

【００２５】前記は、金型機構部(b)側の圧力検出セン
サ(3)による充填樹脂圧制御の場合であるが、この間、
射出機構部(a)側の圧力検出センサ(2)からも射出充填樹
脂圧の検出データが制御装置(8)に入力されている。即
ち、射出機構部(a)側の圧力検出センサ(2)の出力値(b)
は、射出開始と共に急速に立ち上がり、ピークを越えた
後、急速に低下し、その後極く僅か低下しつつ略一定の
値を示した後、射出充填工程終了まで急速に増加し、保
圧工程に切り替えられると緩やかに増加し、ゲートシー
ル後急速に低下する。そしてこのデータは制御装置(8)
に入力される。

【００２６】本発明の充填圧成形法では、金型(1)側の
圧力センサ(3)の出力値が予め設定されている金型側充
填樹脂圧(Pa)「この圧力に達したときに金型キャビティ
(5)は樹脂により過不足なく充填されている。」に達す
るまで射出充填は維持され、前記金型側充填樹脂圧(Pa)
が保たれるようにスクリュ(6)の前進速度がフィードバ
ック制御されることになるのである。前記圧力センサ
(2)からの出力が金型側充填樹脂圧(Pa)に達した処で射
出充填工程は完了し、２次圧力制御に切り替えられて保
圧工程に移る。この時点でトラブルがなければ射出側の
圧力センサ(2)の出力値は予め設定されている射出側充
填樹脂圧(Pb)を示す事になる。

【００２７】射出充填工程が完了し、保圧工程に入ると
金型キャビティ(5)に充填された樹脂の樹脂圧力が設定
圧(Pa)に保つように射出圧力(Pb)が制御される。即ち、
保圧工程に入ると、金型キャビティ(5)内の樹脂は次第
に粘度を増し、これに伴ってその体積を次第に減少させ
るので、保圧により射出シリンダ(4)側からの新たな樹
脂の供給を連続的に行い、金型キャビティ(5)内の樹脂
の体積減少に対応して樹脂供給不足を解消する。これに
より「ひけ」を発生しない転写精度の高い成形品が得ら
れる事になる。

【００２８】保圧工程が終了すると冷却工程に移り、充
填樹脂は冷却によりその体積を徐々に減じているが、ほ
とんど樹脂供給は行われない。冷却工程が完了すると型
開され、成形品は移動金型(1b)と共に移動して固定金型
(1a)から離脱する。然る後、サーボモータ(42)を作動さ
せ、エジェクトピン(43)を突き出し、成形品を金型キャ
ビティ(5)から突き出す。突き出された成形品は、図示
していない取出装置によって外部に取り出され、金型
(1)のパーティング面及び金型キャビティ(5)の清掃が行
われた後、型閉され、再度射出充填工程に戻る。

【００２９】なお、前記の場合で例えば何らかのトラブ
ルが発生し、射出充填から保圧に移行する時期に金型
(1)側の充填樹脂圧は設定圧(Pa)±(△Pa)の範囲内には
いっているものの、射出側の充填樹脂圧が設定圧(Pb)に
対して異常に高くなったり、逆に低くて設定圧(Pb)に達
しない場合、射出充填から保圧に移行する時期に射出
側の充填樹脂圧は設定圧(Pb)±(△Pb)の範囲内にはいっ
ているものの、金型(1)側の充填樹脂圧が設定圧(Pa)に
対して異常に高くなったり、逆に低くて設定圧(Pb)に達
しない場合、保圧中に射出側樹脂圧或いは金型側樹脂
圧が設定圧(Pa)(Pb)の上下限[±(△Pa)][±(△Pb)]を外
れた場合、いずれの場合も成形不良と判断し、良品と区
別して収納する。これにより、成形後の良否の仕訳が必
要でなくなり、作業能率が一段と向上する。なお、図２
中、「×」で示している部分はいずれも不良と判断され
る場合を示す。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂充填圧を直接検出
して、樹脂充填圧力が所定の設定圧力となった時に、射
出充填工程を２次圧による保圧工程に切り替えるので、
金型キャビティに完全に樹脂が充填された処で射出充填
工程から保圧工程に切り替えられ、どのような種類の樹
脂でもまたどのような形状の成形品でも「ひけ」を生じ
させることなく成形できるようになった。また、設定圧
に上・下限を設けることで、所定範囲内に収まらない製
品は、充填不足或いは過剰充填であることが事前に判定
でき、良否を予め選別して取り出すことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる射出成形機の主要部分の概略構
造を示す断面図

【図２】本発明の成形工程の樹脂圧変化を示すグラフ

【図３】樹脂の金型キャビティへの充填手順を示す斜視
図

【符号の説明】

(A)…射出成形機 (a)…射出機構部 (b)…金型機構部 (1)…金型 (2)(3)…圧力検出センサ (4)…射出シリンダ (5)…金型キャビティ (8)…制御装置 (9)…ディスプレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AM34 AP03 AR03 CA11 CB01 CK07 4F206 AM34 AP034 AR032 JA07 JL02 JM13 JP01 JP14 JP17 JQ81

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填樹脂圧を検出しつつ樹脂を金
   型内に射出充填し、充填樹脂圧が設定圧力に達した所で
   2次圧に切り替え、ゲートシールまで保圧する事を特徴
   とする充填圧成形方法。
2. 【請求項２】 充填樹脂圧の設定値に上・下限値
   を設定し、樹脂充填時の充填樹脂圧が上・下限値の範囲
   内に収まらない場合には、不良品と判断して良品と別の
   収納位置に収納する事を特徴とする請求項１に記載の充
   填圧成形方法。
3. 【請求項３】 原料樹脂を溶融混練し計量すると
   共に金型に計量樹脂を射出充填する射出機構部と、金型
   が装着されており、前記金型を型開・型締して樹脂成形
   を行う金型機構部とで構成され、 射出時の充填樹脂圧並びに２次圧とを検出する圧力検出
   センサと、 前記圧力検出センサからのデータにより、充填樹脂圧の
   制御と、２次圧への切り替えを行う制御部とを有する事
   を特徴とする射出成形機。