JPH07112464A

JPH07112464A - 射出成形機の成形方法

Info

Publication number: JPH07112464A
Application number: JP28570393A
Authority: JP
Inventors: Takashi Magario; 隆曲尾; Makoto Takeuchi; 誠竹内; Fumihiro Kobayashi; 文博小林
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JP2649010B2

Abstract

(57)【要約】【目的】計量値の設定を不要にし、成形条件の設定容
易化、生産性向上、製造コストの低減、資源やエネルギ
の節減、金型の破損防止及び安全性向上を図るととも
に、加えて、成形品質の向上を図る。【構成】射出工程ではスクリュ２を最後退位置Ｘｂか
ら前進させて射出を行い、かつスクリュ２の前方に所定
量の樹脂Ｌが残存する樹脂残存状態Ｚｍで射出を終了さ
せるとともに、計量工程では樹脂残存状態Ｚｍからスク
リュ２を後退させ、最後退位置Ｘｂまで計量を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型データの不明な金型
を使用する場合等に用いて好適な射出成形機の成形方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形機に使用する金型には
金型データが判明している場合と不明な場合がある。例
えば、製品を製造する際、金型設計を含む全ての製作工
程を社内に有している場合には、金型図面や模型等から
キャビティ容量等の金型データを知ることができる。し
かし、製造部門のみを有する製造会社等では、成形依託
を受けた際に金型のみを渡される場合もあり、この場合
には金型データが不明であることも少なくない。

【０００３】ところで、成形条件となる計量値（計量ス
トローク）を設定する場合、キャビティ容量等の金型デ
ータが判明していれば、初期条件としてある程度の暫定
的な計量値を設定して成形を行うことができるが、金型
データが不明の場合には計量値を設定することが容易で
ない。このため、従来は、熟練したオペレータが金型の
キャビティ等を目視し、勘や経験に基づいて射出速度及
び射出圧力等の初期条件を設定するとともに、最初は少
なめの計量値を設定して成形を行い、成形された成形品
の充填状態を見ながら徐々に計量値を大きくしつつ、成
形を繰り返すことにより、試行錯誤的に計量値を設定し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の手法では熟練したオペレータの勘や経験に頼らざるを
得ないため、次のような問題点があった。

【０００５】第一に、設定作業を行うオペレータにかな
り熟練度が要求されるため、設定を行うことができるオ
ペレータが限られてしまう。また、熟練したオペレータ
でも設定作業を容易に行えないため、設定時間の長時間
化、生産性の低下及び製造コストの上昇を招くととも
に、無駄な資源及びエネルギの消費も伴う。

【０００６】第二に、設定ミス或いは不的確な設定によ
り、計量値が過大設定された場合には、金型内部に異常
圧力が加わり、金型の破損を生ずる虞れがあるととも
に、安全性にも劣る。

【０００７】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、計量値の設定を不要にする
ことにより、成形条件の設定容易化、生産性向上、製造
コストの低減、資源やエネルギの節減、金型の破損防止
及び安全性向上を図るとともに、加えて、成形品質の向
上に寄与できる射出成形機の成形方法の提供を目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の成形方法は、射出工程ではスクリュ２を最後退位置Ｘ
ｂから前進させて射出を行い、かつスクリュ２の前方に
所定量の樹脂Ｌが残存する樹脂残存状態Ｚｍで射出を終
了させるとともに、計量工程では樹脂残存状態Ｚｍから
スクリュ２を後退させ、最後退位置Ｘｂまで計量を行う
ことを特徴とする。

【０００９】この場合、予め、射出速度Ｖを高速側の一
速値Ｖｈに、射出圧力を低圧側の一圧値Ｐｄにそれぞれ
設定して成形を行うとともに、成形した成形品の充填不
良に対応して良品を成形するまで射出圧力の大きさを変
更し、得られた射出圧力の大きさ及びこのときの平均し
た射出速度の大きさを成形条件に用いることができる。
なお、良品化に際しては、成形した成形品の充填不良の
度合に対応して、射出圧力の大きさを予め設定した変更
量だけ変更し、かつ変更した射出圧力により再成形を行
う再成形サイクルを、良品を成形するまで繰り返すこと
が望ましい。

【００１０】

【作用】本発明に係る射出成形機の成形方法によれば、
計量工程ではスクリュ２を最後退位置Ｘｂまで一律に後
退させるため、実質的な計量は行われない。一方、射出
工程ではスクリュ２を最後退位置Ｘｂから前進させて射
出を行う。この場合、射出は金型に対する樹脂Ｌの充填
が終了するまで行われるとともに、スクリュ２は最後退
位置Ｘｂから前進させるため、射出が終了した後は、ス
クリュ２の前方に所定量の樹脂Ｌが残存する樹脂残存状
態Ｚｍが生ずる。したがって、計量工程ではこの樹脂残
存状態Ｚｍからスクリュ２が後退し、最後退位置Ｘｂま
では上述した実質的に計量を伴わない計量が行われる。
これにより、キャビティ容量等の金型データが不明な金
型であっても成形可能になるとともに、樹脂残存状態Ｚ
ｍが生ずるため、加熱筒内で十分に時間をかけて加熱さ
れ、確実に溶融した樹脂Ｌが金型に射出充填されること
になり、成形品質が高められる。

【００１１】なお、金型データが不明な金型を用いるた
め、成形条件である射出圧力と射出速度は、一例として
次のように設定できる。

【００１２】即ち、予め、射出速度を高速側の一速値Ｖ
ｈに、射出圧力を低圧側の一圧値Ｐｄにそれぞれ設定し
て成形するとともに、成形した成形品の不良の度合に対
応して、射出圧力の大きさを予め設定した変更量だけ変
更し、変更した射出圧力により再成形を行う再成形サイ
クルを、良品を得るまで繰り返す。そして、良品を成形
したなら、このときの射出圧力、さらには平均した射出
速度を求め、求めた射出圧力と射出速度を成形条件に利
用する。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１４】まず、本発明に係る成形方法を実施できる
射出成形機１の概略構成について、図３を参照して説明
する。

【００１５】射出成形機１は機台３を備え、この機台３
の上面一側には射出装置４を備えるとともに、上面他側
には安全カバー６で覆われた金型データの不明な金型５
を備える。この場合、金型５は図に現れない型締装置に
より支持されるとともに、射出装置４は進退移動装置７
により進退移動する。射出装置４は先端に射出ノズル９
を、後部にホッパー１０をそれぞれ有する加熱筒８を備
え、この加熱筒８にはスクリュ２を内蔵する（図１参
照）。他方、加熱筒８の後端にはスクリュ３を回転及び
進退移動させるスクリュ駆動装置１１を備える。スクリ
ュ駆動装置１１としてはサーボモータを利用した電動駆
動式、油圧回路を利用した油圧駆動式が知られている。

【００１６】一方、図３中、１２は前記機台３に内蔵
し、かつ射出成形機１全体の制御を司るコントローラで
ある。また、１３は機台３の側面パネル３ｐに取付けた
入力装置（キーボード）であり、コントローラ１２に接
続する。入力装置１３とコントローラ１２は各種条件を
設定する設定機能を備える。さらにまた、１４はスクリ
ュ位置検出器であり、例えば、電動駆動式の場合にはサ
ーボモータの回転数を検出するロータリエンコーダ、油
圧駆動式の場合にはスクリュ位置を直接検出するリニア
スケール等を利用できる。スクリュ位置検出器１４は直
接コントローラ１２に接続するとともに、速度変換器１
５を介してコントローラ１２に接続する。速度変換器１
５はスクリュ位置検出器１４からの位置信号を微分して
スクリュの速度信号に変換する機能を備える。

【００１７】他方、１６は射出圧力検出器であり、例え
ば、電動駆動式の場合にはスクリュ２の後端の背圧を検
出するロードセル、油圧駆動式の場合には油圧シリンダ
の油圧を検出する油圧センサ等を利用できる。なお、１
７は側面パネル３ｐに取付けたディスプレイであり、各
種表示を行うとともに、前記入力装置１３の補助装置と
して用いられる。また、コントローラ１２は光通信方式
（無線方式）等によりシステムコンピュータ１８に接続
する。

【００１８】次に、本発明に係る成形方法について、図
１〜図８を参照して説明する。

【００１９】まず、成形に先立って成形条件の設定を行
う。図４には成形条件の設定手順をフローチャートで示
す。

【００２０】成形条件の設定に際しては、入力装置１
３、さらにディスプレイ１７を利用して、成形材料、仕
様スクリュ等に関する既知データを入力する。コントロ
ーラ１２には材料特性、成形機性能仕様、基本成形条件
等に関するデータベースが格納されており、コントロー
ラ１２は入力した既知データと格納されているデータベ
ースによって温度に関する成形条件、スクリュの最大ス
トローク等の基本的な成形条件を求めてコントローラ１
２に設定する。なお、温度に関する成形条件、即ち、加
熱筒温度及び金型温度は成形材料の種類に基づいて自動
設定される。

【００２１】一方、入力装置１３における選択キーＫｓ
を押すことにより初期条件設定モードを選択し、初期条
件の設定を行う（ステップ３１、３２）。初期条件の設
定は図５に示すフローチャートに従って行う。

【００２２】まず、射出条件として、射出速度を高速側
の一速値Ｖｈに設定する（ステップ５１）。この場合、
高速側の一速値Ｖｈとは使用する射出成形機における設
定レンジの中間点よりも高速側であり、望ましくは最大
速度に対して９０％以上の値を選定する。また、スクリ
ュ２の射出開始位置を最後退位置Ｘｂに設定する（ステ
ップ５２）。この場合、最後退位置Ｘｂとは完全な後端
を意味するものではなく、金型５の容積に対して十分な
樹脂を計量可能な任意の後方位置を含む概念である。さ
らにまた、射出圧力は低圧側の一圧値Ｐｄに設定する
（ステップ５３）。この場合、低圧側の一圧値Ｐｄとは
使用する射出成形機における設定レンジの中間点よりも
低圧側であり、望ましくは最大圧力に対して３０％以下
の値に選定する。以上の設定の他、初期条件の設定では
保圧切換位置、背圧、冷却時間、スクリュ回転速度等の
各種成形条件を設定する（ステップ５４）。

【００２３】また、スクリュ２の射出終了位置Ｘｆを検
出するための設定速度Ｖｓと設定時間Ｔｓを設定する。
設定速度Ｖｓは金型５に対する樹脂の充填終了を検出す
るための射出速度Ｖに対するしきい値であり、ほぼ停止
状態に近い数ｍ／秒程度を設定できる。設定時間Ｔｓは
設定速度Ｖｓ以下になった後、より確実な充填を確保す
るための時間であり、例えば、数秒程度に設定できる。

【００２４】次に、背圧をオフ（零）にし、無背圧で計
量を行う（ステップ３３）。この際、スクリュ２は図１
（ａ）に示すように、最後退位置Ｘｂまで後退する。そ
して、半自動成形モードを選択することにより、射出装
置４（射出ノズル９）が前進する（ステップ３４、３
５）。一方、ノズルタッチにより射出が開始する。即
ち、設定された初期条件によりスクリュ２が前進し、金
型５に樹脂Ｌが射出充填される（ステップ３６）。この
とき、コントローラ１２は速度変換器１５から得る充填
時の射出速度Ｖを監視する。射出速度Ｖは金型５に樹脂
Ｌが充填途中であれば、設定速度Ｖｓよりもはるかに大
きくなり、樹脂Ｌの充填が終了すれば、急速に低下して
設定速度Ｖｓ以下になる。したがって、射出速度Ｖを監
視し、射出速度Ｖが設定速度Ｖｓ以下になった時に、設
定時間Ｔｓを計時する（ステップ３７、３８）。そし
て、設定時間Ｔｓを経過したなら、図１（ｂ）に示すス
クリュ２の射出終了位置Ｘｆをモニタする（ステップ３
９、４０）。

【００２５】次に、射出圧力の変更処理を行う（ステッ
プ４１）。この変更処理は主に低圧側に設定した射出圧
力（一圧値Ｐｄ）を適切な大きさまで高めるもので、図
６に変更処理手順をフローチャートで示す。

【００２６】この際、まず、背圧をオンにし、背圧を付
与した状態で計量を行うとともに、射出装置４（射出ノ
ズル９）を後退させ、金型５の型開を行う（ステップ６
１、６２、６３）。そして、取出した成形品に対する充
填不良の判断を行うとともに、必要なデータ収集、例え
ば、肉厚、ゲート圧等のデータ収集を行う（ステップ６
４）。この際、収集した肉厚及びゲート圧に関するデー
タから冷却時間を自動で算出する。

【００２７】ところで、入力装置１３には、充填不良の
種類及び各充填不良の度合に対するランクを選択できる
選択キーＫ１、Ｋ２、Ｋ３（図３参照）を設けるととも
に、コントローラ１２には充填不良を無くする方向に射
出圧力を変更するための各ランクに対応した複数の変更
量を設定しておく。

【００２８】例えば、ショートショットの場合には、図
７に示すように、ショートショットの度合を「大」、
「中」、「小」の三段階にランク分けし、「大」のとき
は圧力変更率（変更量）を「＋２０％」、「中」のとき
は圧力変更率を「＋１０％」、「小」のときは圧力変更
率を「＋５％」にそれぞれ設定する。この場合、ランク
は「大」、「中」、「小」としたが勿論数値化してもよ
い。なお、変更量として圧力変更率を用いたが、この理
由は、通常、射出圧力は最高圧力に対する比率で設定さ
れるためである。したがって、例えば、ショートショッ
トの度合として「大」を選択したなら、圧力変更率「＋
２０％」が選択され、設定されている射出圧力の比率に
２０％加算される。このように、変更量は絶対量又は比
率で設定してもよいし、射出圧力の対して加減算又は乗
除算により変更してもよい。

【００２９】また、同様に、過充填の場合には、図８に
示すように、過充填の度合を「小」、「中」、「大」の
三段階にランク分けし、「小」のときは圧力変更率を
「−２％」、「中」のときは圧力変更率を「−５％」、
「大」のときは圧力変更率を「−１０％」にそれぞれ設
定する。このように、いずれの場合も圧力変更率は充填
不良の度合の大きいランクに対応して大きくなるように
設定する。

【００３０】したがって、成形品を目視し、充填不足に
よるショートショットが発生していたなら、射出圧力を
増加させる処理を行う（ステップ６５、６６）。即ち、
ショートショットの度合を判断し、例えば、度合が
「大」であれば、入力装置１３における対応する選択キ
ーＫ１を押せばよい。この場合、射出圧力は初期条件と
して低圧側の一圧値Ｐｄに設定されているため、一圧値
Ｐｄが２０％に設定されていれば、コントローラ１２は
射出圧力２０％に対して圧力変更率の２０％を加算する
ことにより、射出圧力を４０％に変更する。そして、変
更（増加）した射出圧力により再成形、即ち、図４に示
すステップ３５〜４１及び図６に示すステップ６１〜６
４の工程である再成形サイクルを実行する（ステップ６
７）。そして、成形した成形品に、さらに、ショートシ
ョットが発生していれば、再度、射出圧力を増加させる
処理を行う。即ち、ショートショットの度合が「中」に
なっていれば、同様に、射出圧力に対して圧力変更率の
１０％を加算して、再成形サイクルを実行する。各圧力
変更率の大きさはそれぞれ異なるとともに、充填不良の
度合の大きいランクに対応して大きく設定されているた
め、このような射出圧力Ｐを変更した後の再成形サイク
ルを繰り返せば、選択するランクは次第に小さくなると
ともに、最終的に良品を得ることができる（ステップ６
８）。

【００３１】他方、成形した成形品を目視した際に、過
充填によるバリ等の充填不良が生じていたなら、射出圧
力を減少させる処理を行う（ステップ６９、７０）。こ
の場合、過充填の度合を判断し、例えば、度合が「小」
であれば、入力装置１３における選択キーを押すことに
より、コントローラ１２は設定されている射出圧力の大
きさから、圧力変更率の２％を減算する。そして、変更
（減少）した射出圧力による再成形、即ち、再成形サイ
クルを良品が得れるまで繰り返す（ステップ７１、７
２）。

【００３２】よって、最終的に良品が得られれば、コン
トローラ１２はスクリュ位置検出器１４から得るそのと
きの射出終了位置Ｘｆを取込み、得られた射出終了位置
Ｘｆと最後退位置Ｘｂから、射出ストロークＳｉ（＝Ｘ
ｂ−Ｘｆ）を算出するとともに、予め設定したクッショ
ンストロークＳｃを加えて計量値Ｍｄを求める。そし
て、この計量値Ｍｄを成形条件としてコントローラ１２
に設定する（ステップ４２）。

【００３３】また、最終的に良品を得たときの射出圧力
Ｐと射出速度Ｖを利用して成形条件を求め、求めた成形
条件をコントローラ１２に設定する。この場合、良品が
得られたときの射出ストロークＳｉにおける平均した射
出速度を求める。射出速度は初期条件により、高速側の
一速値に設定されているが、実際の成形時における射出
速度Ｖはこれよりもはるかに小さくなるため、平均した
射出速度を求め、求めた射出速度を成形条件としてコン
トローラ１２に設定する。この場合、平均した射出速度
は一定の短時間置きにサンプリングした射出速度Ｖ…
を、サンプリング回数で割って求めてもよいし、スクリ
ュ２の位置に対する速度特性の面積を求め、この面積を
位置で割って平均化してもよい。

【００３４】一方、射出圧力は補正圧力を加算して設定
する。射出速度は初期条件により、高速側の一速値に設
定され、上述したように平均化した後に設定されること
から、平均した射出速度は初期条件の一速値Ｖｈよりも
小さくなる。このため、小さくなった射出速度の安定化
を図るために、比例ポンプ等のオーバライド特性に基づ
く変動圧力を考慮して、射出圧力に対し一定のオーバラ
イド圧力を補正圧力として加算して設定する。なお、油
圧駆動式に用いる比例ポンプの場合には、通常、１０％
前後の値を加算することができる。

【００３５】なお、上述した実施例では射出終了位置Ｘ
ｆを検出するに際し、射出速度Ｖを監視し、射出速度Ｖ
が設定速度Ｖｓ以下になったら射出終了位置Ｘｆを検出
したが、しきい値として設定圧力Ｐｓを設定することに
より、射出圧力検出器１６から得る射出圧力Ｐを監視し
てもよい。即ち、射出圧力Ｐは金型５に樹脂Ｌが充填途
中であれば、設定圧力Ｐｓよりもはるかに小さい大きさ
となり、樹脂Ｌの充填が終了すれば、急激に上昇して設
定圧力Ｐｓ以上となる。したがって、射出圧力Ｐが設定
圧力Ｐｓになったことに基づいて、前述した実施例と同
様に射出終了位置Ｘｆを検出できる。

【００３６】次に、本発明に係る成形方法を用いた実際
の成形工程について、図１及び図２を参照して説明す
る。

【００３７】まず、計量工程ではスクリュ２を後退さ
せ、図１（ａ）に示すように、最後退位置Ｘｂまで計量
を行う（ステップ２１、２２）。この場合、計量工程で
はスクリュ２を最後退位置Ｘｂまで一律に後退させるた
め、実質的な計量は行われない。次いで、射出工程に移
行する。射出工程ではスクリュ２を最後退位置Ｘｂから
前進させて射出を行う。この際、射出は金型５に対して
樹脂Ｌの充填が終了するまで行う（ステップ２３、２
４）。そして、充填が終了したなら保圧工程に移行し、
予め設定した保圧時間だけ、スクリュ２に保圧力が付与
される（ステップ２５）。この際、保圧工程への切換タ
イミングは前述したスクリュ２の射出終了位置Ｘｆ或い
は射出時間等を考慮して設定できる。なお、図１（ｂ）
に示すように、スクリュ２は最後退位置Ｘｂから前進さ
せるため、射出が終了した後は、スクリュ２の前方に所
定量の樹脂Ｌが残存する樹脂残存状態Ｚｍが生ずる。

【００３８】一方、保圧工程の終了により、計量工程に
移行する（ステップ２１）。この際、計量工程では上述
した樹脂残存状態Ｚｍからスクリュ２が後退し、最後退
位置Ｘｂまで計量する。即ち、スクリュ２は最後退位置
Ｘｂまで一律に後退するため、上述のように、実質的に
は計量を伴わない計量が行われる。

【００３９】よって、キャビティ容量等の金型データの
不明な金型５であっても、容易に成形を実現させること
ができるとともに、樹脂残存状態Ｚｍが生ずるため、加
熱筒内で十分に時間をかけて加熱され、かつ確実に溶融
した樹脂Ｌが金型５に射出充填されることになり、成形
品質が高められる。

【００４０】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、射出速度及び射出圧力の設定方法及び条件は例
示以外の他の手法を用いてもよい。その他、細部の構
成、手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
任意に変更できる。

【００４１】

【発明の効果】このように、本発明は射出工程と計量工
程を含む射出成形機の成形方法において、射出工程では
スクリュを最後退位置から前進させて射出を行い、かつ
スクリュの前方に所定量の樹脂が残存する樹脂残存状態
で射出を終了させるとともに、計量工程では樹脂残存状
態からスクリュを後退させ、最後退位置まで計量を行う
ようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。

【００４２】金型データが不明であっても計量値の
設定が不要なため、成形条件の設定容易化、生産性向
上、製造コストの低減、資源やエネルギの節減を図るこ
とができる。また、熟練度の低いオペレータであっても
容易に成形可能となる。

【００４３】設定ミスや不適切な設定が排除される
ため、金型の破損防止及び安全性向上を図ることができ
る。

【００４４】加熱筒内において樹脂が十分に加熱さ
れ、かつ確実に溶融した樹脂が金型に射出充填されるた
め、成形品質の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形機の成形方法を説明する
ためのスクリュ位置を示す加熱筒の模式的断面図、

【図２】同成形方法の手順を示すフローチャート、

【図３】同成形方法を実施する射出成形機の構成図、

【図４】同成形方法における成形条件の設定手順を示す
フローチャート、

【図５】同成形方法における初期条件の設定手順を示す
フローチャート、

【図６】同成形方法における射出圧力の変更手順を示す
フローチャート、

【図７】同成形方法における射出圧力の変更方法を説明
するための原理説明図、

【図８】同成形方法における射出圧力の変更方法を説明
するための他の原理説明図、

【符号の説明】

１射出成形機２スクリュＬ樹脂Ｚｍ樹脂残存状態Ｘｂスクリュの最後退位置Ｘｆスクリュの射出終了位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出工程と計量工程を含む射出成形機の
成形方法において、射出工程ではスクリュを最後退位置
から前進させて射出を行い、かつスクリュの前方に所定
量の樹脂が残存する樹脂残存状態で射出を終了させると
ともに、計量工程では樹脂残存状態からスクリュを後退
させ、前記最後退位置まで計量を行うことを特徴とする
射出成形機の成形方法。
【請求項２】予め、射出速度を高速側の一速値に、射
出圧力を低圧側の一圧値にそれぞれ設定して成形を行う
とともに、成形した成形品の充填不良に対応して良品を
成形するまで射出圧力の大きさを変更し、得られた射出
圧力の大きさを成形条件に用いることを特徴とする請求
項１記載の射出成形機の成形方法。
【請求項３】成形した成形品の充填不良の度合に対応
して、射出圧力の大きさを予め設定した変更量だけ変更
し、かつ変更した射出圧力により再成形を行う再成形サ
イクルを、良品を成形するまで繰り返すことを特徴とす
る請求項２記載の射出成形機の成形方法。
【請求項４】良品を成形したときの平均した射出速度
の大きさを成形条件に用いることを特徴とする請求項２
又は３記載の射出成形機の成形方法。