JPH0976314A - 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、射出充填完了後は成形開始後１
サイクル目では射出完了時の１圧目の型締圧力を２圧目
の型締圧力として継続保持し、２サイクル目以降では可
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
時間が所定値以上の場合は２圧目の型締圧力を減圧する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】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
充分であり、必要な型締力にたい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、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
とにより、必要最小限の型締圧力制御を可能にする。

【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、射出充填完了後においては成形開始後１サイクル目
では射出完了時の１圧目の型締圧力を２圧目の型締圧力
として継続保持し、２サイクル目以降では可動金型の移
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
値以上の場合は前記２圧目の型締圧力を増圧させ、逆に
前記型閉時間が所定値以下の場合は前記２圧目の型締圧
力を減圧す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】キャビティ内への溶融樹脂の射出
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、射出充填完了後にお
いては成形開始後１サイクル目では射出完了時の１圧目
の型締圧力を２圧目の型締圧力として継続保持し、２サ
イクル目以降では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の場合は前記２圧
目の型締圧力を増圧させ、逆に前記型閉時間が所定値以
下の場合は前記２圧目の型締圧力を減圧するようにした
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。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。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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。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。符号２０は射出開始位置と射出終了位置
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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】本実施例では、予め型締された可動金型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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。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。

【００２６】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れる。

【００２７】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あわせて成形
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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】射出完了後シャットオフバルブ３０を閉じ
ると同時に、２圧目の型締圧力Ｐ2へ移行するが、成形
開始後１サイクル目においては、その時点での型締圧力
Ｐnを２圧目の型締圧力Ｐ2 としてそのまま付加する。
これにより、射出中においては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型締力により可動金型２が再び
前進を開始する。

【００３２】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。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に対して離間する方向へ移
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３５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
減少してやがて一定となる、いわゆる変曲点Ｈまでの型
閉減少特性曲線Ｃで表示することができる。

【００３３】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。

【００３４】こうして求められた射出終了から変曲点ま
での時間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２圧目の型締圧力の制御が行なわれる。

【００３５】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較べて型締
圧力が小さいことを示す。このため、次成形サイクルに
おける型締圧力を一定割合増加させるべく、現成形サイ
クルの型締圧力Ｐ2 に１より大きい変化係数ｂを乗じた
値を新型締圧力Ｐ2 として、記憶ユニット２７に改めて
記憶し直すのである。

【００３６】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、冷却収縮する樹脂圧に
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を一定割合減少させるべく、
現成形サイクルの型締圧力Ｐ2 に１より小さい変化係数
ａを乗じた値を新型締圧力Ｐ2 として、記憶ユニット２
７に改めて記憶し直すのである。

【００３７】また、Ｔx がＴ4 ＜Ｔx ＜Ｔ3 となる場合
は、現成形サイクルの型締圧力Ｐ2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に記憶された型締圧力Ｐ2 をそのまま保持
するのである。

【００３８】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 は小さくてもよい。

【００３９】このため、型締圧力Ｐ2 が付加される２圧
目の保持時間Ｔ1 はＴ1 ＝Ｔx となった時点で、３圧目
の型締圧力Ｐ3 へ移行するが、この時の３圧目の型締圧
力Ｐ3 はＰ3 ＝Ｐ2 ×Ｘ2 （ただし、変化率Ｘ2 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２
６より型締圧力制御部２３へ出し、引き続き型締を続行
するために型締圧力Ｐ3 を一定時間Ｔ2 付加するのであ
る。

【００４０】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Ｐ
2 をＴ1 ＞Ｔx となるように付加し続けてもよい。

【００４１】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。

【００４２】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 が終了すると、そのまま前述した型締終了へと向かう
のである。

【００４３】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、製品を取出した後、次
の成形サイクルに移る。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。

【００４４】

【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、射出充填完了後においては成形
開始後１サイクル目では射出完了時の１圧目の型締圧力
を２圧目の型締圧力として継続保持し、２サイクル目以
降では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の場合は前記２圧目の型締圧
力を増圧させ、逆に前記型閉時間が所定値以下の場合は
前記２圧目の型締圧力を減圧す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ことから、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ー無しで得ることが出来
る。さらに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
サイクルを繰り返すことにより型締圧力は収束してきて
一定となり、サイクル間のバラツキもなくなる。

【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 ３２ 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、射出充填完了後においては成形
   開始後１サイクル目では射出完了時の１圧目の型締圧力
   を２圧目の型締圧力として継続保持し、２サイクル目以
   降では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の場合は前記２圧目の型締圧
   力を増圧させ、逆に前記型閉時間が所定値以下の場合は
   前記２圧目の型締圧力を減圧す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。