JPH0957807A - 射出圧縮成形における型締圧力の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出充填中においては型開き量に対応した型
締圧力の制御を行ない、射出完了後はキャビティ内の樹
脂の流動時間に対応した型締圧力制御を行なうことによ
り、必要最低の型締圧力制御を可能とする。 【解決手段】 可動金型を固定金型に当接後、キャビテ
ィ内に溶融樹脂を射出充填し、射出が完了するまでは型
開き量が所定の値を越えないように１圧目の型締圧力を
フィードバック制御し、射出完了後は射出完了時の１圧
目の型締圧力に変化率を乗じた２圧目の型締圧力に切替
えて射出充填完了から可動金型の移動速度変化率が一定
となる変曲点までの型閉時間により次成形サイクルの型
締圧力を増減させるようにした。

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におけ
る型締圧力の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出圧縮成形時の型締圧力を単一
圧力または多段圧力にて制御する方法が一般的である
が、このような制御方法はオペレータが過去の経験に基
づいて試行錯誤的に決定した型締圧力を設定値として用
いていた。

【０００３】また、型締圧力を型開き量を基準にフィー
ドバック制御を行なうようにした射出圧縮成形機では、
溶融樹脂をキャビティ部へ射出充填する際に、型開き量
のみが制御の対象とされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、射出圧縮成
形時に型開き量を制御することは重要な制御事項である
が、型開き量の制御だけでは良好な成形品を得るには不
十分であり、必要な型締力に対して過不足が生じる。そ
のため、過大な型締力を加えられるとキャビティ内の樹
脂の流動速度が速くなり、結果的に流動配向の凍結によ
る内部応力の大きな成形品が得られたり、あるいは過少
な型締力により成形品の表面性が低下し、さらに酷い場
合は所望する成形品が得られないといった問題があっ
た。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は射出充填中においては型開き量に対応
した型締圧力の制御を行ない、射出終了後はキャビティ
内の樹脂の流動時間に対応した型締圧力制御を行なうこ
とより、必要最小限の型締圧力制御を可能にする射出圧
縮成形における型締圧力の制御方法を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、本発明においては、可動金
型を固定金型に当接後、キャビティ内に溶融樹脂を射出
充填し、射出が完了するまでは型開き量が所定の値を越
えないように１圧目の型締圧力をフィードバック制御
し、射出充填完了後は射出完了時の１圧目の型締圧力に
変化率を乗じた２圧目の型締圧力に切換えて射出充填完
了から可動金型の移動速度変化率が一定となる変曲点ま
での型閉時間が所定値以上となった場合は、次成形サイ
クルでは前記２圧目の型締圧力の変化率に１より大きい
変化定数を乗じ、逆に前記型閉時間が所定値以下となっ
た場合は、次成形サイクルでは前記２圧目の型締圧力の
変化率に１より小さい変化定数を乗じた型締圧力の変化
率に変化させるようにして型締速度を制御するようにし
た。

【０００７】

【発明の実施の形態】キャビティ部への樹脂の射出充填
中は型開き量が所定の値を越えないように型締圧力を制
御し、射出完了後は２圧目の型締圧力に切替えて射出充
填完了から可動金型の移動速度変化率が一定となった変
曲点までの型閉時間が所定値以上の場合は、次成形サイ
クルでは前記２圧目の型締圧力に１より大きい変化定数
を乗じ、逆に前記型閉時間が所定値以下の場合は、次成
形サイクルでは前記２圧目の型締圧力に１より小さい変
化定数ほ乗じた型締圧力の変化率に変化させるようにし
たことにより、必要以上の型締圧力を付加することがな
く内部応力の少ない低歪みの成形品が得られる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係る射出圧縮成形における
型締圧力の制御方法の具体的実施例を図１ないし図４を
用いて詳細に説明する。

【０００９】図１は本発明に係る型開き量の型開閉増減
特性曲線の変曲点を説明するための説明図、図２は本発
明の実施例に係わる型開き量の型開閉増減特性曲線の変
曲点を説明するための説明図、図３は本発明の実施例に
係る制御概念図、図４は本発明の実施例に係る射出圧縮
成形時の制御フロー図を示す。

【００１０】固定金型３は図示しないマシンベースの一
端上に固着された固定盤５に取付けられており、一方マ
シンベースの他端部には前記固定盤５と対向して可動金
型２が可動盤４に取付けられている。

【００１１】前記可動盤４の背面部には型締シリンダ６
内を前後動するピストン６ａとこのピストン６ａのピス
トンロッド６ｂの先端部に可動盤４が固着され、ピスト
ン６ａの前後に圧油を導入して可動盤４を前後動自在と
する構成となっている。符号３５はキャビティ部を示
す。

【００１２】符号１０は射出装置であって、この射出装
置１０はスクリュ１１、射出シリンダ１２、正逆転用モ
ータ１３、ホッパ１４ａおよびバレル１４から構成され
ている。

【００１３】バレル１４内にスクリュ１１が回転自在に
設けられ、ホッパ１４ａ内の樹脂原料が供給ゾーン、圧
縮ゾーンにおいて加熱圧縮され、計量ゾーンにおいて溶
融計量され、そして射出ゾーンを経てノズル１５内へ射
出されるように構成されている。

【００１４】バレル１４の外周面には樹脂原料を外部加
熱するためのヒータが設けられており、樹脂原料が溶融
されながらスクリュ１１の回転によって前方へ送られる
ようになっている。符号１１ａはスクリュヘッドを示
す。

【００１５】そして、スクリュ１１に直結された正逆転
用モータ１３によって、前記スクリュ１１を正逆回転す
るようになっている。符号３０はシャットオフバルブを
示す。

【００１６】符号１２は射出シリンダ、１２ａはピスト
ン、１３は正逆転用モータであってスクリュ１１に直結
されており、スクリュ１１を正逆回転するようになって
いる。

【００１７】１７は制御部を示し、８、１６は油圧制御
弁、位置センサ７、金型位置検出部１８、シャットオフ
バルブ制御部１９、スクリュ位置検出部２０、射出制御
部２１、射出圧力検出部２２、型締圧力制御部２３、型
締圧力検出部２４、入出力インターフェイス２５、演算
処理装置２６、記憶ユニット２７、入力キーボード２
８、および表示部２９から構成されている。

【００１８】位置センサ７は金型位置検出部１８に接続
されており、この金型位置検出部１８は入出力インター
フェイス２５に接続されている。さらに入出力インター
フェイス２５は、金型位置検出部１８によって検出され
た可動金型２の移動量から、可動金型２の移動速度の変
化率δｎを求めることができる演算処理装置２６に接続
されている。

【００１９】また、射出シリンダ１２および正逆転用モ
ータ１３の駆動を制御する油圧制御弁１６と接続されて
いる射出制御部２１と射出シリンダ１２の油圧力を検知
する射出圧力検出部２２はそれぞれの入出力インターフ
ェイス２５に接続されている。

【００２０】一方、型締圧力制御部２３は型締シリンダ
６の駆動を制御する油圧制御弁８に接続され、さらに型
締圧力制御部２３は入出力インターフェイス２５に接続
されている。

【００２１】また、型締シリンダ６の油圧力を検知する
型締圧力検出部２４は入出力インターフェイス２５に接
続されている。

【００２２】符号２０は射出開始位置と射出完了位置を
知らせるために設けられたスクリュ位置検出部であり、
このスクリュ位置検出部２０は入出力インターフェイス
２５に接続されている。

【００２３】型締シリンダ６と射出シリンダ１２および
シャットオフバルブ３０の各駆動部へ出力する制御信号
の入出力を行なう入出力インターフェイス２５と、設定
条件を入力する入力キーボード２８およびこれを表示す
る表示部２９が接続されており、入出力インターフェイ
ス２５は設定値と検出信号を比較演算処理して制御信号
を出力する演算処理装置２６に接続されている。

【００２４】記憶ユニット２７は演算処理装置２６に接
続されており、型開き量の上限値、型締圧力、金型移動
の変化率、キャビティ内樹脂の流動時間の上下限値の設
定値および演算値が記憶されている。

【００２５】以上述べた射出圧縮成形装置を用いた型締
圧力の制御方法を説明する。

【００２６】本実施例では、予め型締めされた可動金型
２と固定金型３内に溶融樹脂を射出充填し、その後型締
側で圧縮を行なうようにした低圧の射出圧縮成形方法に
ついて述べる。

【００２７】図１に型締圧力を１圧で制御した時の、射
出圧縮成形時における型開き量の経時変化の代表的な特
性曲線を示す。図１において、キャビティ部３５に射出
された樹脂圧力により可動金型２が後方へ押戻され、射
出充填完了直後に型開き量が最大値を示すのである。

【００２８】射出開始前から可動金型２に加圧付加され
ていた型締圧力によってキャビティ部３５内に射出充填
された樹脂が押圧力を受けてキャビティ部３５内の隅々
まで行き渡ることによって樹脂の充填厚みが減少すると
同時に、冷却による樹脂体積の減少によって型開き量は
徐々に減少することになる。

【００２９】やがて金型キャビティ３５内の樹脂が冷や
されて流動性がなくなることやキャビティ内が樹脂で充
満されることにより流動挙動は停止するが、これ以降の
型開き量の減少は樹脂の冷却による体積減少にのみ依存
するようになる。

【００３０】このため型開き量の変化率、すなわち、可
動金型２の移動速度の変化率δｎを測定することによっ
て金型キャビティ３５内の樹脂の流動終了時間を推定す
ることができるのである。

【００３１】また、流動終了時間が遅すぎると成形品の
表面にフローマークが現われたり、さらに遅くなると金
型キャビティ３５内への樹脂の満充填が不可能となり、
成形品の不良となって現われる。

【００３２】逆に、流動終了時間が速すぎると必要以上
の型締圧力を付加していることとなり、同時にこの流動
終了時間以降は金型キャビティ３５内の樹脂の流動挙動
を助長するために型締圧力を制御することは不要であ
り、キャビティ部３５が樹脂の固化収縮に合わせて成形
品と同一容積になるまで可動金型２を前進させるための
必要最小限の型締圧力しか必要としない。

【００３３】こうした考え方に基づいて、図３および図
４を用いて詳述する。まず、型締シリンダ６に圧油を導
入して可動金型２を固定金型３側へ前進させ可動金型２
と固定金型３をタッチさせる。

【００３４】一方、スクリュ１１の前後進位置をスクリ
ュ位置検出部２０で検知することにより射出充填量を規
定しておく。その後金型タッチが終了した後、射出圧力
検出部２２で油圧値を検出しつつ、射出制御部２１を介
して、油圧制御弁１６を制御して、正逆転用モータ１３
および射出シリンダ１２のピストンを駆動させて、可動
金型２および固定金型３とで形成されたキャビティ部３
５内へ射出充填を行なう。

【００３５】射出中においては、金型位置検出部１８に
より型開き量Ｘｎを測定し続け、型開き量Ｘｎが任意の
設定値Ｘ1 を越えたなら型締圧力Ｐｎを増加させる指令
を演算処理装置２６から型締圧力制御部２３へ行なう。

【００３６】射出完了後シャットオフバルブ３０を閉じ
ると同時に、その時点での型締圧力Ｐｎに変化率Ｘ2 を
乗じた型締圧力Ｐ2 へ変更する。この間射出充填に伴う
充填樹脂圧力によって可動金型２が固定金型３に対して
離間する方向へ移動する（型開挙動）が、型締圧力の増
加に伴い一定値を保持する。やがて射出が完了した後再
び型締力により可動金型２が前進を開始する。

【００３７】こうした可動金型２と固定金型３の型開き
量を位置センサ７で検出し、図２に示す如く型開閉増減
特性曲線Ｄを得るのである。

【００３８】型開閉増減特性曲線Ｄは、両金型２、３の
型閉じによって形成されたキャビティ部３５へ溶融樹脂
の射出充填が開始されると、前記した如く、可動金型２
は固定金型３に対して離間方向へ移動するが、型開き量
Ｘｎが所定の値Ｘ1 を越えないように制御される型開増
加特性曲線Ｅと、射出が完了すると型締圧力によってキ
ャビティ内の樹脂の流動が進み樹脂の充填厚みが減少す
ることと、樹脂の冷却収縮により可動金型２は固定金型
３に対して近接方向へ移動し、刻々と減速方向に変化し
て、可動金型２の移動速度の変化率（単位時間当たりの
可動金型２の変化率をいう）が減少する、いわゆる変曲
点Ｈまでの型閉減少特性曲線Ｃで表示ことができる。

【００３９】本発明では、この型閉減少特性曲線Ｃに着
目し、可動金型２の閉方向の単位時間当りの移動量、す
なわち、固定金型３に対する可動金型２の移動速度の変
化率（または、型開き量の変化率）δｎを求め、前記変
化率δｎが一定値となるまで演算を続ける。こうして射
出完了の時点から移動速度の変化率δｎが一定となる射
出完了から変曲点Ｈまでの型閉時間Ｔｘを求めるのであ
る。

【００４０】こうして求められた１圧と２圧の型閉時間
Ｔｘを基準として、次成形サイクルにおける射出圧縮成
形の型締圧力の制御が行なわれる。

【００４１】この型閉時間Ｔｘには上限値としての最大
設定値Ｔ3 と下限値としての最小設定値Ｔ4 が設けら
れ、もし型閉時間Ｔｘが最大設定値Ｔ3 より長い場合
（Ｔｘ≧Ｔ3 ）には、冷却収縮する樹脂圧に比べて型締
圧力が小さいことを示す。このため、次成形サイクルに
おける型締圧力の変化率を一定割合増加させるべく、現
成形サイクルの型締圧力の変化率Ｘ2 に１より大きい変
化係数ｂを乗じた値を新型締圧力の変化率Ｘ2 として、
記憶ユニット２７に改めて記憶し直すのである。

【００４２】逆に、型閉時間Ｔｘが最小設定値Ｔ4 より
短かい場合（Ｔｘ≦Ｔ4 ）には、冷却収縮する樹指圧に
比べて型締圧力が大きいことを示す。このため、次成形
サイクルにおける型締圧力の変化率を一定割合減少させ
るべく、現成形サイクルの型締圧力の変化率Ｘ2 に１よ
り小さい変化係数ａを乗じた値を新型締圧力の変化率Ｘ
2 として、記憶ユニット２７に改めて記憶し直すのであ
る。

【００４３】また、ＴｘがＴ4 ＜Ｔｘ＜Ｔ3 の間にある
場合は、現成形サイクルの型締圧力の変化率Ｘ2 を次成
形サイクルにおいてもそのまま保持するようにするが、
この場合記憶ユニット２７に設定された初期設定（１回
目の成形サイクル時には初期設定値に基づいて制御）ま
たは前成形サイクル（２回目の成形サイクルからは該前
成形サイクルに基づいて制御される）に設定された型締
圧力の変化率Ｘ2 はそのまま保持するのである。

【００４４】その後、型締圧力Ｐ₂ は図１に示す如く変
曲点Ｈまでは少なくとも２圧目として付加されるが、通
常は前記変曲点Ｈを経過後は樹脂の流動が停止している
ことから３圧目の型締圧力Ｐ3 は小さくてよい。

【００４５】このため、型締圧力Ｐ₂ が付加され２圧目
の保持時間Ｔ₁ はＴ₁ ＝Ｔｘとなった時点で、３圧目で
ある型締圧力Ｐ3 はＰ3 ＝Ｐ2 ×Ｘ3 （ただし、変化率
Ｘ3は１より小さい値を示す）となるような指令を演算
処理装置２６より型締圧力制御部２３へ出し、引続き型
締を続行するために型締圧力Ｐ3 を一定時間Ｔ2 付加す
るのである。

【００４６】しかしながら、前述したようにキャビティ
部３５内が単純形状をし、樹脂流動の挙動が比較的把握
しやすい場合にはよいが、製品の肉厚の差異により部分
的に樹脂流動の挙動に差異が生じる場合には変曲点Ｈが
生じ難く得られた型開閉増減特性曲線Ａから変曲点Ｈが
特定しにくいことから安全をみて２圧目の型締圧力Ｐ2
をＴ1 ＞Ｔｘとなるように付加し続けてもよい。

【００４７】このように２圧目をＴ1 時間保持し続けた
後、過去の経験に基づいて変曲点Ｈと認定された点以降
は、２圧目から３圧目に切換えるが、この時の３圧目は
前述した型締圧力Ｐ3 となる。

【００４８】前述した動作とは別に、射出装置１０側で
は、正逆転用モータ１３を回転させることによりスクリ
ュ１１を回転後退させスクリュヘッド１１ａの前方に溶
融樹脂を所定量計量する。この後、３圧目の型締時間Ｔ
3 の設置を終了すると、そのまま前述した型締終了へと
向かうのである。

【００４９】こうして型締側１ではキャビティ部３５内
の樹脂が冷却固化した後、型締シリンダ６により可動盤
４および可動金型２を後退させ、製品を取り出した後、
次の成形サイクルに移る。

【００５０】成形サイクルを繰り返すことにより、可動
金型２の移動速度の変化率が一定となる時間を設定した
範囲内に収束させることにより、安定した成形が可能と
なる。

【００５１】なお、本実施例における１圧目の最終型締
力／金型キャビティ投影面積の値（平均キャビティ内
圧）が大き過ぎる場合は、射出装置１０側の射出速度を
低くして前記平均キャビティ内圧が適度の値になるよう
にすることにより、流動配向の凍結が防止でき残留応力
の無い成形品を得ることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明では可動金型を固定金型に当接後、キャビテ
ィ内に溶融樹脂を射出充填し、射出が完了するまでは型
開き量が所定の値を越えないように１圧目の型締圧力を
フィードバック制御し、射出充填完了後は射出完了時の
１圧目の型締圧力に変化率を乗じた２圧目の型締圧力に
切換えて射出充填完了から可動金型の移動速度変化率が
一定となる変曲点までの型閉時間が所定値以上となった
場合は、次成形サイクルでは前記２圧目の型締圧力の変
化率に１より大きい変化定数を乗じ、逆に前記型閉時間
が所定値以下となった場合は、次成形サイクルでは前記
２圧目の型締圧力の変化率に１より小さい変化定数を乗
じた型締圧力の変化率に変化させるようにして型締速度
を制御するようにしたことにより、必要最低の型締圧力
での成形が可能となる。その結果内部応力の少ない良好
な成形品を熟練されたオペレータ無しで得ることができ
る。また、流動停止後の型締圧力を低下させることによ
り、より一層の省エネルギを達成できる。さらに、成形
サイクルを繰り返し型締圧力が収束してくると、型締圧
力は一定となり、サイクル間のバラツキも小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の型開き量の型開閉増減特性曲線の変曲
点を説明するための説明図である。

【図２】本発明の実施例に係る型開き量の型開閉増減特
性曲線の変曲点を説明するための説明図である。

【図３】本発明の実施例に係る制御概念図である。

【図４】本発明の実施例に係る射出圧縮成形時の制御フ
ロー図である。

【符号の説明】

２ 可動金型 ３ 固定金型 ４ 可動盤 ５ 固定盤 ６ 型締シリンダ ６ａ ピストン ６ｂ ピストンロッド ７ 位置センサ ８、１６ 油圧制御弁 １０ 射出装置 １１ スクリュ １１ａ スクリュヘッド １２ 射出シリンダ １３ 正逆転用モータ １４ バレル １４ａ ホッパ １５ ノズル １７ 制御部 １８ 金型位置検出部 １９ シャットオフバルブ制御部 ２０ スクリュ位置検出部 ２１ 射出制御部 ２２ 射出圧力検出部 ２３ 型締圧力制御部 ２４ 型締圧力検出部 ２５ 入出力インターフェイス ２６ 演算処理装置 ２７ 記憶ユニット ２８ 入力キーボード ２９ 表示部 ３０ シャットオフバルブ ３５ キャビティ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動金型を固定金型に当接後、キャビテ
   ィ内に溶融樹脂を射出充填し、射出が完了するまでは型
   開き量が所定の値を越えないように１圧目の型締圧力を
   フィードバック制御し、射出充填完了後は射出完了時の
   １圧目の型締圧力に変化率を乗じた２圧目の型締圧力に
   切換えて射出充填完了から可動金型の移動速度変化率が
   一定となる変曲点までの型閉時間が所定値以上となった
   場合は、次成形サイクルでは前記２圧目の型締圧力の変
   化率に１より大きい変化定数を乗じ、逆に前記型閉時間
   が所定値以下となった場合は、次成形サイクルでは前記
   ２圧目の型締圧力の変化率に１より小さい変化定数を乗
   じた型締圧力の変化率に変化させるようにして型締速度
   を制御するようにしたことを特徴とする射出圧縮成形に
   おける型締圧力の制御方法。