JPH022686B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチツク成形品等を製造する際
に用いるインラインスクリユー型射出成形機の制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

インラインスクリユー型射出成形機は、第１図
に示す如く先端にノズル１８を具えた加熱筒１５
内にスクリユー１１を配備し、該スクリユー１１
に往復駆動用の油圧シリンダー装置１２及び回転
駆動用の油圧モータ１３を連繋して構成されてい
る。

上記射出成形機を用いた成形工程は、スクリユ
ー１１を前進せしめて金型１，１０の間に形成さ
れたキヤビテイ１４内に溶融樹脂を充填する充填
工程と、キヤビテイ１４内に充填された樹脂が凝
固する際に生じる収縮を補なうべくスクリユー１
１に一定時間、所定の押出し力を作用せしめる保
圧工程と、次回射出の為スクリユー１１を回転さ
せてホツパーから供給されるピレツトを加熱筒１
５の前部へ送り出すと同時にこれを溶融せしめ、
その溶融樹脂の圧力でスクリユー１１を後退さ
せ、該スクリユー１１の後退ストロークによつて
必要な射出量を計量する計量工程とから構成され
る。

上記充填工程に於いては、キヤビテイ１４の形
状に応じてスクリユー１１の前進速度を複数段階
に変化させ、これによつて製品にフローマーク、
しわ等の不良が生じるのを防止する。

又、上記保圧工程に於ては、スクリユー１１に
対する駆動力を１或は複数段階に変化させ、樹脂
圧を適切に制御することにより、製品にヒケ、バ
リ等が生じたり応力が残留することを防止する。

従来の射出成形機は、特公昭57−59060号に開
示されている様に、上記保圧工程の圧力制御をス
クリユー１１の前進駆動によつて行なつている。

即ち、スクリユー１１の前進駆動源（例えば油
圧シリンダー装置）の圧力を予め設定したプログ
ラムにより制御し、これによつてキヤビテイ１４
内の樹脂の圧力を変化させるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記保圧工程の制御方法の実施によつて製品に
不良が生じることは少なくなつたが、製品の品質
にバラツキが大きく、製品によつては依然として
バリ、ヒケ等の不良が発生することがあつた。

上記不良の原因は下記の如く推察される。即
ち、スクリユー１１の先端部にはスクリユー１１
が前進する際の溶融樹脂の逆流を防止する為に、
逆止弁１９が装備されているのであるが、該逆止
弁のクリアランス、異物噛み込み等によつて多少
の漏れが生じるのは避けることが出来ず、完全に
逆流を防止することは事実上不可能である。保圧
工程中に樹脂の逆流流量が変動すると、スクリユ
ー１１は該流量を補なつて樹脂圧を所定値に維持
せんと前進するのであるが、樹脂の圧力変動にス
クリユー１１の前進駆動源の圧力が充分に追従し
ないか、或は該圧力が充分に追従したとしてもス
クリユー１１には慣性力があるから、スクリユー
１１の前進はこれに追従しきれず、この結果、樹
脂圧が目標値から大きく変動することになる。樹
脂圧が大きく変動すると、即ち樹脂圧が目標値を
大きく上回つたり、或は目標値よりも大幅に低下
すると、保圧工程の所期の目的が達せられず、製
品にヒケ、バリ等の不良が生じるのである。

〔問題点を解決する為の手段〕

出願人は上記問題点を解決するべく、保圧工程
中に於けるスクリユーの制御方法を種々に変えて
実験を繰り返した。その結果、下記の如くスクリ
ユーを駆動制御することにより上記問題が完全に
解決されることを発見し、本発明の完成に至つ
た。

即ち、保圧工程中の１或は複数段階の圧力制御
に於て、スクリユー１１の前後進を停止し、スク
リユー１１に連する回転制御部の制御により、ス
クリユー１１を所定の回動力で回転せしめ、これ
によつて樹脂圧を一定時間所定値に維持するので
ある。

〔作用〕

上記保圧工程の成形品方法によつて、ヒケ、バ
リ等の不良の発生が阻止される理由の内、最も大
きな理由は次の様に考えられる。

前述の如く、従来の制御方法に於て上記不良の
原因となるのは、保圧工程でスクリユー１１が前
進する際、逆流が生じることである。これに対
し、本願の制御方法に於ては、スクリユー１１の
回転によつて溶融樹脂を加熱筒１５の前部へ圧送
し、これによつて樹脂の冷却固化に伴う収縮を補
なう。この際、樹脂はスクリユー１１の先端の逆
止弁１９を順方向に通過して加熱筒前部へ送られ
るから、逆止弁１９は逆流防止動作を行なわな
い。従つて、逆止弁１９の漏れが主因となつてい
た前記樹脂圧の変動は生じないのである。

キヤビテイ内の樹脂圧は、スクリユー１１に接
続された回転駆動装置を回転制御部によつてプロ
グラム制御或はフイードバツク制御し、スクリユ
ー１１を所定の回動力で回転せしめることによ
り、良好な追従性で目標値に設定される。

この結果、キヤビテイ内の樹脂が凝固する際に
生じる収縮量は完全に補填され、又樹脂に過大な
圧力が作用することもない。

尚、上記スクリユーの回転による加圧制御は、
必ずしも全段階に施す必要はなく、例えば最終段
階のみに施しても同様の作用効果が得られること
が実験的に確かめられている。

〔発明の効果〕

保圧工程中に於けるキヤビテイ内の樹脂圧は、
確実に目標値に設定維持されるから、成形製品に
ヒケ、バリ等の不良は生じない。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、夫々本発明の実施に用い
るインラインスクリユー型射出成形機の構成を示
している。尚、射出成形機本体の構造は前述した
従来のものと同一であつて、油圧シリンダー装置
１２の出力軸に油圧モータ１３油圧モータ１３の
ケーシングが固定され、該油圧モータ１３の出力
軸にスクリユー１１が一体回転可能に固定されて
いる。

射出成形機の往復可動部分となる油圧モータ１
３のケーシングにはラツク１７が固定され、一方
射出成形機が載置された基台（図示省略）上には
ピニオン１６が枢支され、前記ラツク１７に噛合
している。該ピニオン１６は後述するポテンシヨ
メータ３と連動しており、スクリユー１１の前進
位置を検出するものである。

第１図に示す如く、往復駆動用油圧シリンダー
装置１２及び回転駆動用油圧モータ１３は、往復
制御部及び回転制御部となる油圧回路を経て油圧
ポンプ２に接続されている。尚、該油圧回路には
第２図に示す制御用電気回路が装備されている。

ここでは先ず、上記油圧回路及び電気回路を用
いてスクリユー１１を駆動した際のスクリユー１
１の動作、樹脂圧力の変化等について、第３図を
用いて説明した後、油圧回路、電気回路の詳細な
構成について述べることとする。

射出工程は前述の如く充填工程と保圧工程とか
らなり、充填工程は第３図に示す如くスクリユー
１１を３段階の速度Va，Vb，Vcで夫々区間Ａ，
Ｂ，Ｃを前進せしめることによつて行なわれる。

一方保圧工程は、スクリユー１１の回転を停止
したまま、スクリユー１１を所定の押出し力で前
進せしめる第１保圧工程と、スクリユー１１の前
進を停止してスクリユー１１を所定の回動力で回
転せしめる第２保圧工程とから構成される。第１
保圧工程に於て、スクリユー１１は図中Vdなる
速度でＤ区間を前進し、これによつて樹脂圧力Ｐ
は所定値p₀に維持される。又第２保圧工程では、
樹脂圧力Ｐは所定値p₁に昇圧される。

上記油圧回路は、射出工程及び計量工程にてス
クリユー１１の前後進を切り替える前後進切換弁
２２と、計量工程でのスクリユー後退時の背圧を
制御する背圧切換弁２３及びリリーフ弁２６と、
油圧シリンダー装置１２或は油圧モータ１３に供
給する圧油の流量を制御する絞り切替弁２１を具
えた流量制御回路２０と、前記圧油の圧力を制御
する圧力調整弁２５とを具備している。

一方第２図に示す電気回路は、前記各制御弁に
装備されたソレノイドを励磁して、油圧シリンダ
ー装置１２及び油圧モータ１３に対する油圧回路
をシーケンス制御するものであつて、主にリレー
回路から構成されている。

射出成形機本体に装備された前記ピニオン１６
は、第１〜第４のポテンシヨメータ３，３０，３
１，３２からなる射出速度切換位置設定器３８の
第１ポテンシヨメータ３に連動している。第２〜
第４のポテンシヨメーター３０，３１，３２は
夫々充填工程に於けるスクリユー１１の前進速度
の切換位置を予め設定するものである。

前記第２〜第４のポテンシヨメータ３０，３
１，３２は夫々信号比較器３３，３４，３５に接
続され、各比較器３３，３４，３５は夫々リレー
接点３３ａ，３３ｂ、３４ａ，３４ｂ、３５ａ，
３５ｂを具え、第３の比較器３５は更にリレー接
点３６ａ，３６ｂ，３７ａを具備えている。

射出速度設定器郡５は、夫々Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ区
間のスクリユー前進速度を区間毎に設定する第１
〜第４の設定器５３，５４，５５，５６からな
り、速度制御アンプ６を経て、前記流量制御回路
２０の絞り切換弁２１を動作せしめる一対のソレ
ノイド２１ａ，２１ｂに接続されている。

保圧工程に於て、スクリユー１１の回転によつ
て樹脂を加圧する際の樹脂圧の目標値は背圧設定
器６０によつて設定される。

該背圧設定器６０の出力信号は、背圧センサー
７からの出力信号と共にフイードバツク制御アン
プ６２へ接続され、該アンプ６２は前記速度制御
アンプ６へ接続されている。

圧力設定器群５０は、夫々Ａ〜Ｃ区間、Ｄ区
間、Ｅ区間に於ける油圧ポンプ２の吐出圧力を調
節する第１〜第３の圧力設定器５７，５８，５９
からなり、圧力制御アンプ６１を経て前記圧力調
整弁２５のソレノイド２５ａに接続されている。

保圧工程中に於けるＤ区間からＥ区間への切り
変えはタイマー４によつて行なわれる。該タイマ
ー４は、接点４ａ，４ｂ，４１ａ，４２ａ，４２
ｂを具えている。

以下、第１図及び第２図の回路動作について第
３図及び第４図を参照にして述べる。

充填工程 射出成形装置は第４図ａに示す如く、スクリユ
ー１１が後退し、加熱筒１５の先端部には溶融樹
脂９が充満している。

先ず装置全体のシーケンス制御を司どるシステ
ムコントローラ（図示省略）からの信号によつて
母線４０に通電され、前後進切換弁２２のソレノ
イド２２ａが動作すると同時に、流量制御回路２
０のソレノイド２１ｂが動作する。これによつて
油圧ポンプ２から吐出された油はパイロツトチエ
ツク弁２４を押し上げて、油圧シリンダー装置１
２の図中Ｂ側シリンダー室へ流入し、スクリユー
１１を前進せしめる。このときＡ区間を進むスク
リユー１１の速度は、第１射出速度設定器５３に
よつて第３図中Vaなる速度に予め設定されてい
る。

スクリユー１１の前進に伴つてラツク１７が移
動してピニオン１６が回転し、ポテンシヨメータ
３の電圧が変化する。該電圧が、予め設定された
ポテンシヨメータ３０の電圧と一致すると、比較
器３３がこれを検知して、リレー接点３３ｂを開
き、リレー接点３３ａを閉じる。この結果、第２
の射出速度設定器５４によつて設定された信号の
大きさに比例して、前記ソレノイド２１ｂの励磁
電流、従つて絞り切換弁２１の開度が変化する。
これによつて油圧ポンプ２の吐出量が変化し、ス
クリユー１１は第３図中Ｂ区間をVbなる速度で
前進する。

スクリユー１１がＢ区間を通過すると、前記同
様にしてスクリユー１１は第３の射出速度設定器
５５によつて規定された速度VcにてＣ区間を前
進し、第４図ｂに示す如くキヤビテイ９に対する
充填を完了する。

保圧工程 スクリユー１１がＣ区間を通過すると同時に、
比較器３５からの信号によつてリレー接点３５
ｂ，３６ｂが開き、リレー接点３５ａ，３６ａ，
３７ａが閉じる。この結果、タイマー４が動作を
開始すると同時に、スクリユー１１は第４の射出
速度設定器５６によつて設定されるVdなる速度
を目標値としてＤ区間を前進駆動される。

又、圧力調整弁２５のソレノイド２５ａに対す
る励磁電流は、第２の圧力設定器５８によつて予
め設定された値に変化する。この結果、油圧ポン
プ２の吐出圧力が変化し、油圧シリンダー装置１
２の駆動力、即ちスクリユー１１の押し出し力が
目標値に設定され、これによつて樹脂圧力Ｐは所
定値p₀に維持される（第１保圧工程）。

前記タイマー４によつて設定された一定時間
（この間にスクリユー１１は第３図中Ｄ区間を進
む）が経過すると、タイマー接点４ａ，４１ａ，
４２ａが閉じると同時に接点４ｂ，４２ｂが開
く。この結果、流量制御回路２０のソレノイド２
１ａが励磁される。このときの励磁電流は、背圧
設定器６０の設定値及び背圧センサー７の出力信
号の大きさによつて規定される。又これと同時
に、前後進切換弁２２は励磁電流の消失によつて
中立位置に戻り、パイロツトチエツク弁２４の閉
止動作によりスクリユー１１は前後進を阻止して
定位置に保持される。

油圧ポンプ２から吐出される油は、絞り切換弁
２１を経て油圧モータ１３へ圧送される。このと
きの吐出圧力は、圧力調整弁２５への励磁電流の
大きさ、即ち第３の圧力設定器５９の設定値によ
つて規定される。

この結果、スクリユー１１は油圧モータ１３に
よつて回転駆動され、第４図ｃに示す如くキヤビ
テイ１４内の溶融樹脂９を加圧する。これによつ
て樹脂圧力Ｐは第３図に示す如く所定値p₁に昇圧
される（第２保圧工程）。

尚、上記第２保圧工程に於て、スクリユー１１
の回転により溶融樹脂が加熱筒前部に送られる
と、スクリユー１１は樹脂圧力によつて後退方向
に反力を受ける。このとき油圧シリンダー装置１
２のＢ側シリンダー室内の油はチエツクバルブ２
４及び２７によつて閉止されているから、樹脂圧
力に応じて油圧が変化し、該油圧は圧力センサー
７によつて検出される。圧力センサー７の出力信
号は、前述の如く背圧設定器６０の出力信号と共
にフイードバツク制御アンプ６２へ制御信号とし
て入力されており、該アンプ６２は上記油圧従つ
て樹脂圧力Ｐが所定値p₁に一致する様、圧力制御
回路２０のソレノイド２１ａに対する励磁電流を
変化せしめ、これによつてスクリユー１１の回転
駆動力を制御するのである。尚、この際圧力調整
弁２５の励磁電流は不変であるから、油圧ポンプ
２の吐出圧力は、吐出流量即ちスクリユー１１の
回転速度を一定に保つべく変動する。

樹脂圧力Ｐを所定値p₁に保つ時間（第３図中Ｅ
区間）は、図示省略したタイマーによつて規定さ
れ、該タイマーの作動により絞り切換弁２１を中
立位置に戻し、保圧工程を完了する。

計量工程 次の射出工程の為の計量は、第４図ｃに示す如
く金型１，１０をノズル１８に当接せしめた状態
で、流量制御回路２０のソレノイド２１ａ及び背
圧切換弁２３のソレノイド２３ｂを動作せしめ、
リリーフ弁２６によつて設定された背圧を維持し
ながらスクリユー１１を回転駆動する。スクリユ
ー１１が第４図ａに示す所定の位置まで戻ると同
時に、絞り切換弁２１を中立位置に戻し、スクリ
ユー１１の回転を止めて計量を完了する。

最後に、流量制御回路２０のソレノイド２１ｂ
及び前後進切換弁２２のソレノイド２２ｂを動作
せしめて油圧回路に圧力抜きを施し、次の射出工
程に待機する。

上記実施例では第２保圧工程に於て、第３図に
示す如く樹脂圧力p₁を第１保圧工程での圧力p₀よ
りも上げているが、背圧設定器６０の調節により
圧力p₂（p₂＜p₀＜p₁）に下げることも可能である。

尚、本発明に係る射出工程制御方法は上述した
実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術範
囲内で種々の変更が可能であるのは勿論である。
例えば保圧工程の全段階をスクリユー１１の回転
によつて実行しても可い。これによつて電気回路
は多少複雑となるが、射出成形製品の品質を一層
高い信頼度に維持することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いた射出成形機の断
面及び油圧回路を示す図、第２図は電気回路図、
第３図はスクリユーの動作及び樹脂圧力の変化を
示す図、第４図ａ，ｂ，ｃは射出工程の説明図で
ある。 １１……スクリユー、１２……油圧シリンダー
装置、１３………油圧モータ、２１……絞り切換
弁、２２……前後進切換弁。

【特許請求の範囲】

１ 型締シリンダと油圧ポンプとを接続する管路
に側路を設け、該側路に前記型締シリンダ内の圧
力を検出する圧力センサと電磁リリーフバルブと
を設けるとともに前記電磁リリーフバルブの制御
電流を設定するための型締圧力設定器と、第３の
設定器と、該型締圧力設定器から出力される信号
と前記圧力センサから出力される信号と前記第３
の設定器からの信号とを加算して所定の演算値が
得られたところで電磁切換弁に油圧ポンプをアン
ロードさせる信号を出力する演算器とを設けたこ
とを特徴とする射出成形機の型締増圧制御装置。