JPH11115020A

JPH11115020A - 射出成形機の実計量完了位置の安定化方法および計量制御装置

Info

Publication number: JPH11115020A
Application number: JP28591197A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Koga; 充古賀; Takehito Hattori; 武仁服部; Takashi Goto; 孝後藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-27
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JP3597355B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】成形品の重量の安定化を達成し、ノズル部の先
端における溶融樹脂への空気の混入や樹脂漏れ等を解消
し、常に計量工程の適正化を行うことができる射出成形
機の実計量完了位置の安定化方法及び計量制御装置を提
供する。【解決手段】スクリュを後退させて、原料樹脂を可塑化
して計量する射出成形機において、前記スクリュの計量
開始位置と計量完了位置とをそれぞれ設定し、設定位置
に対応して回転速度と背圧とをそれぞれ設定し、前記ス
クリュの移動を制御する射出シリンダに接続配置された
油圧回路３０に設けた方向切換弁２４を中立位置に保持
してスクリュを回転しながら後退させ、前記計量完了設
定位置において前記スクリュの回転を停止して計量を完
了し、さらに前記計量完了後における前記スクリュの後
退位置を設定して、このスクリュの後退設定位置におい
て前記油圧回路におけるスクリュ背圧をブロックする
か、またはスクリュ背圧を増大するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の計量
制御に係り、特に射出成形機の射出後においてスクリュ
の回転により原料樹脂をホッパより加熱シリンダの前方
に移送し、混練し、そして一定量を計量して次サイクル
の射出の準備をするための計量工程の適正化を行う実計
量完了位置の安定化方法および計量制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形において成形品の品質を決定す
るための重要な要件として、成形品の重量の安定化が挙
げられる。このような重量の安定化は、射出成形機で射
出される原料樹脂が常に一定量であることが求められ、
その前提条件として正確な計量が必要となる従来における射出成形機においては、ホッパ内の原料樹
脂は、加熱シリンダ内に送り込まれ、ここで溶融されな
がらスクリュの先端部に滞留される。この時、前記スク
リュの先端外周に装着された環状のチェックリングの前
端面は、溶融樹脂流に押されてスクリュの先端部側に当
接した状態となっているが、スクリュの先端部外側面に
設けられた通流溝により、スクリュ先端部の滞留室内に
流入される。

【０００３】そして、射出工程においては、スクリュの
先端部が前進するとき、チェックリングは前進せず、ス
クリュの前縁を構成するチェックシートにチェックリン
グが当接して、溶融樹脂の逆流を防止するように構成さ
れている。

【０００４】しかるに、この種の射出成形機において、
計量工程が完了してスクリュの回転を停止させても、ス
クリュが徐々に後退する現象がある。この現象は、スク
リュの回転によって可塑化混練された溶融樹脂が、スク
リュの前部側の滞留室に送られた際に、スクリュの回転
を停止してもスクリュの谷等に滞留している溶融樹脂の
圧力Ｐ1 が、前記滞留室に送り込まれた樹脂圧力Ｐ2 よ
りも多少高く（Ｐ1 ＞Ｐ2 ）なる。このため、計量工程
が完了し、スクリュの回転が停止しても、溶融樹脂が滞
留室に送り込まれ、スクリュが若干後退してＰ1 ＝Ｐ2
になった時にスクリュの後退が完全に停止する。

【０００５】しかも、このようなスクリュの後退現象に
おいては、前述したようにＰ1 ＞Ｐ2 の状態にあるの
で、滞留室の溶融樹脂圧Ｐ1 がさらに上昇してノズル通
路を介して機外への流出を止めることができず、ドルー
リング（ノズル部の先端からの樹脂漏れ現象）を引き起
こし、成形品不良の原因となる。

【０００６】このような従来の射出成形機における問題
点を解消するため、加熱シリンダ内に回転可能でかつ進
退可能にスクリュを配置し、このスクリュの溶融樹脂の
滞留に伴う後退位置を検出する位置検出手段を設け、溶
融樹脂の滞留開始時点から滞留完了時点までの計量スト
ロークの中で、滞留完了直前の計量制御ストローク区間
に入ったときに、少なくともノズル部の条件と成形材料
によって予め定められた滞留室の背圧の下げパターンを
選択するパターン選択手段と、前記位置検出手段で計量
制御ストローク区間に入ったことを検出すると、前記パ
ターン選択手段からの信号に基づき滞留室の背圧を下げ
る手段とを設けた射出成形機の計量制御装置が提案され
ている（特公平４−７８０９０号公報）。

【０００７】この提案に係る射出成形機の計量制御装置
は、全計量ストロークのうち、滞留完了直前の計量制御
ストロークに入ったときに、少なくとも滞留室の背圧を
一定のパターンで下げるものであり、同時にスクリュ回
転数も下げるように構成したものである。

【０００８】この場合、前記最終の計量制御ストローク
区間で背圧をどのように下げるかは、ノズル孔部の樹脂
の冷却によって決定する。すなわち、樹脂の種類、ノズ
ル設定温度、ノズル穴の寸法および形状（ストレートま
たは逆テーパ）によって、ノズル孔部の樹脂の流動性が
低くなり、樹脂漏れ（ドルーリング）を起こさないよう
にする作用が異なるので、これはオペレータが予め設定
した各種のパターンから１つのパターンを選択し、手動
で決定できるように構成したものである。

【０００９】また、スクリュの回転数は、計量時に油圧
モータを回転させる油圧源からの送油量によって決まる
が、前記最終の計量制御ストローク区間に入った時点
で、一定の低回転数になるように設定される。

【００１０】一方、前記背圧を下げる方式に対して、溶
融樹脂の計量を高精度に行うことができる射出成形機の
計量制御方法として、樹脂を可塑化する工程終了近傍に
おけるスクリュの背圧ないし位置との変化を予め検出
し、可塑化する工程終了近傍の基準スクリュ背圧ないし
基準スクリュ位置とを求めて制御装置に設定し、これら
基準スクリュ背圧ないし基準スクリュ位置に従って前記
スクリュを後退させるよう構成することにより、オープ
ンループ制御による樹脂の可塑化工程終了近傍のスクリ
ュ背圧を検出し、検出したスクリュ背圧に基づいて、オ
ープンループ制御時のスクリュ背圧に近似した不規則変
動のない基準スクリュ背圧を求め、スクリュ背圧をこの
基準スクリュ背圧となるように制御し、これによりスク
リュの後退動作を安定させ、計量精度を向上させて、精
密成形を行うことができるようにした射出成形機の計量
制御方法が提案されている（特開平５−９２４６１号公
報）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の射出成形機における計量制御においては、前者
の最終の計量制御ストローク区間で背圧を下げるように
構成したものにおいては、オペレータが予め設定した各
種のパターンから１つのパターンを選択し、手動で決定
するものであるから、制御操作が煩雑になると共に、計
量完了時の加熱シリンダ内における樹脂圧や背圧、スク
リュ回転数やスクリュ後退速度のバラツキの影響を受
け、スクリュ停止位置が安定し難い難点がある。

【００１２】また、後者の可塑化工程終了近傍にてスク
リュを後退動作させる計量制御方法（サックバック方
式）においては、前記スクリュの後退に際して射出シリ
ンダへの圧油の供給切換えを伴うため、スクリュの後退
完了時のスクリュ停止位置が安定し難い難点がある。

【００１３】そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結
果、加熱シリンダ内のスクリュを後退させて、金型に充
填する原料樹脂を可塑化して計量する射出成形機の計量
制御に際して、前記スクリュの計量開始位置と計量完了
位置とをそれぞれ設定して、これらの設定したスクリュ
位置に対応して、スクリュ回転速度とスクリュ背圧とを
それぞれ設定し、前記スクリュの移動を制御する射出シ
リンダに対して接続配置された油圧回路に設けた方向切
換弁を中立位置に保持して、スクリュを回転しながら後
退させて原料樹脂の可塑化・計量を行い、前記計量完了
設定位置において前記スクリュの回転を停止して計量を
完了し、さらに前記計量完了後における前記スクリュの
後退位置を設定して、このスクリュの後退設定位置にお
いて前記油圧回路におけるスクリュ背圧をブロックする
か、またはスクリュ背圧を増大するよう制御することに
より、実計量完了位置のバラツキを大幅に低減すること
ができ、これにより射出成形のショット間における重量
のバラツキを大幅に低減することができることを突き止
めた。

【００１４】従って、本発明の目的は、実計量完了位置
の精度を向上することができると共に、成形品の重量の
安定化を達成し、ノズル部の先端における溶融樹脂への
空気の混入や樹脂漏れ等を解消し、常に計量工程の適正
化を行うことができる射出成形機の実計量完了位置の安
定化方法および計量制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る射出成形機の実計量完了位置の安定化
方法は、加熱バレル内のスクリュを後退させて、金型に
充填する原料樹脂を可塑化して計量する射出成形機の計
量制御方法において、前記スクリュの計量開始位置と計
量完了位置とをそれぞれ設定すると共に、これらの設定
スクリュ位置に対応してスクリュ回転速度とスクリュ背
圧とをそれぞれ設定し、前記スクリュの移動を制御する
射出シリンダに接続配置された油圧回路に設けた方向切
換弁を中立位置に保持してスクリュを回転しながら後退
させ、前記計量完了設定位置において前記スクリュの回
転を停止して計量を完了し、さらに前記計量完了後にお
ける前記スクリュの後退位置を設定して、このスクリュ
の後退設定位置において前記油圧回路におけるスクリュ
背圧をブロックするか、またはスクリュ背圧を増大する
ように制御することを特徴とする。

【００１６】また、本発明において、前記射出成形機の
実計量完了位置の安定化方法を実施するための計量制御
装置は、加熱バレル内のスクリュに対し、その回転を制
御する油圧モータを結合すると共に、その移動を制御す
る射出シリンダを結合し、前記スクリュを後退させて、
金型に充填する原料樹脂を可塑化して計量する射出成形
機の計量制御装置において、前記スクリュの計量開始位
置と計量完了位置とをそれぞれ設定する位置検出器を設
け、前記射出シリンダに対し方向切換弁を介して圧油の
供給制御を行う油圧回路を接続配置すると共に、前記ス
クリュの計量工程時に背圧が作用する油圧回路の一部に
背圧ブロック用切換弁と背圧制御用比例弁とを設けた油
路を分岐接続し、前記スクリュの計量開始設定位置から
計量完了設定位置において、前記油圧回路に設けた方向
切換弁を中立位置に保持し、前記スクリュの計量完了設
定位置において油圧モータの駆動を停止して計量を完了
し、さらに前記計量完了後のスクリュの後退位置を前記
位置検出器に設定し、このスクリュ後退設定位置におい
て前記背圧ブロック用切換弁を操作して背圧ブロックを
行うか、または前記背圧制御用比例弁を操作して背圧を
増大するように制御する制御器を設けることを特徴とす
る。

【００１７】

【実施例】次に、本発明に係る射出成形機の実計量完了
位置の安定化方法の実施例につき、この方法を実施する
計量制御装置との関係において、添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る実計量完了位置の安
定化方法を実施する射出成形機の制御装置の概略構成を
示すものである。しかるに、図１において、参照符号１
０は加熱バレルを示し、この加熱バレル１０の内部に溶
融樹脂の計量と射出とを行う射出スクリュ１２が挿通配
置されている。

【００１９】このスクリュ１２の先端部側における加熱
バレル１０のノズル部１０ａは、金型１４のキャビティ
１６と連通するノズルタッチ部１４ａに当接するよう対
向配置される。また、前記スクリュ１２の他端部は、ピ
ストン部１２ａが設けられて射出シリンダ１８内に挿通
配置されると共に、さらに前記スクリュ１２の延長軸部
１２ｂにスクリュ回転用油圧モータ２０が結合されてい
る。

【００２０】また、前記スクリュ１２に対し、その移動
位置を検出するためのスクリュ位置検出器２２が設けら
れている。

【００２１】一方、前記射出シリンダ１８に対しては、
方向切換弁２４を介して射出動作を行うための圧油を供
給する、それぞれ油圧源２６とタンク２８とに連通接続
された油圧回路３０が設けられている。また、前記油圧
回路３０の一部（射出動作時に圧油が供給される射出シ
リンダ１８のＢポート側）には、背圧ブロック用切換弁
３２と背圧制御用比例弁３４とをそれぞれ介して、タン
ク２８へ連通接続される分岐油路３５が設けられてい
る。

【００２２】そして、前記スクリュ位置検出器２２によ
り検出される位置検出信号は、位置設定器３６に設定さ
れた位置設定値と比較器３８により比較され、背圧ブロ
ックまたは背圧制御を行う場合をそれぞれ判別する。そ
して、背圧ブロックを行う場合には、信号切換器４０に
より制御器４２を付勢して、前記背圧ブロック用切換弁
３２を操作するように構成する。また、背圧制御を行う
場合には、信号切換器４０により制御器４４を付勢し
て、前記背圧制御用比例弁３４を操作するように構成す
る。

【００２３】次に、前記構成からなる射出成形機の制御
装置による本発明に係る計量制御について、図２の
（ａ）〜（ｅ）に示す動作特性を併せ参照しながら説明
する。

【００２４】まず、スクリュ１２を回転駆動するスクリ
ュ回転用油圧モータ１８の制御器（図示せず）に対し
て、図２の（ａ）に示すように、計量工程における計量
開始位置から計量完了位置までのスクリュ回転速度が設
定される。また、背圧制御比例弁３４に対しても、図２
の（ｃ）に示すように、前記計量工程における計量開始
位置から計量完了位置および計量完了後の後退位置まで
のスクリュ背圧が設定される。なお、これらのスクリュ
回転速度設定値およびスクリュ背圧設定値は、金型や成
形品、使用樹脂によって異なるものである。また、前記
スクリュ背圧設定値における計量完了後の後退位置まで
のスクリュ背圧は、０に設定することもできる。

【００２５】そこで、今、射出が完了してスクリュ１２
が前進限にあるとすると、直ちに計量制御が開始され
る。すなわち、計量工程の開始に伴い、方向制御弁２４
は、図示する中立位置に保持され、適宜ホッパから供給
される樹脂原料の可塑化工程の進行に伴って、スクリュ
１２が後退する。この場合におけるスクリュ１２の後退
位置は、スクリュ位置検出器２２によって検出され、こ
の検出されたスクリュ位置信号に基づいて、前記スクリ
ュ回転速度およびスクリュ背圧が、それぞれ前記設定値
に制御される。そして、前記スクリュ１２が、計量完了
設定位置に達すると、スクリュの回転は停止される。

【００２６】このような計量工程（可塑化工程）におい
て実測される実スクリュ回転速度および実スクリュ背圧
ＢＰは、それぞれ図２の（ｂ）および（ｄ）に示すよう
な特性曲線となる。すなわち、スクリュ１２の計量完了
設定位置（スクリュ１２の回転停止）から実スクリュ回
転速度と実スクリュ背圧は、低下していく。また、この
場合において実測される加熱バレル１０の滞留室に滞留
される溶融樹脂の実樹脂圧Ｐr は、図２の（ｅ）に示す
ような特性曲線となる。

【００２７】従って、本発明においては、前記実樹脂圧
Ｐr の特性曲線に基づいて、その樹脂圧Ｐr がスクリュ
１２の計量完了設定位置（スクリュ１２の回転停止）か
ら計量完了後の後退設定位置との間の位置において、加
熱バレル１０の滞留室に滞留した溶融樹脂が、ノズル部
１０ａの先端より樹脂漏れを生じない樹脂圧点Ｐr0以下
となることが確認された。

【００２８】しかるに、前記スクリュ１２が移動する計
量完了設定位置から計量完了後の後退設定位置との間に
おいて、信号切換器４０により制御器４２を付勢して、
前記背圧ブロック用切換弁３２を操作して、前記スクリ
ュ背圧をブロックするか、またはスクリュ背圧を増大さ
せることにより、スクリュの後退を停止させて、常に適
正な溶融樹脂の一定量を計量して次サイクルの射出のた
めの計量工程の適正化を達成することができる。

【００２９】そこで、本発明においては、前述したスク
リュ１２の計量完了設定位置（スクリュ１２の回転停
止）に基づく計量完了後の後退位置を設定し、前記スク
リュ１２がこの計量完了後の後退設定位置に達した際
に、前記信号切換器４０により制御器４２を付勢して、
前記背圧ブロック用切換弁３２を操作して、前記スクリ
ュ背圧をブロックするように構成する。

【００３０】また、代案として、前記スクリュ１２が前
記計量完了後の後退設定位置に達した際に、前記信号切
換器４０により制御器４４を付勢して、前記背圧制御用
比例弁３４を操作して、前記スクリュ背圧を増大するよ
うに構成する。

【００３１】このようにして、本発明によれば、比較的
簡単な構成により、スクリュ１２の計量完了位置からそ
の後の適正な後退位置において、スクリュの後退を停止
させて、適正な溶融樹脂の一定量を計量することができ
ると共に、溶融樹脂のノズル部の先端よりの樹脂漏れ
（ドルーリング）の発生を確実に防止することができ
る。

【００３２】従って、前述した本発明の安定化方法によ
る射出成形機による連続するショット後のそれぞれ実計
量完了位置と、従来の装置による実計量完了位置との測
定値を比較したところ、図３に示すような結果が得られ
た。すなわち、従来装置によれば、計量完了位置に対し
て、実計量完了位置のバラツキ幅が０．４０ｍｍである
のに対し、本発明による計量完了後の後退位置に対し
て、実計量完了位置のバラツキ幅は、０．０３ｍｍと大
幅に低減することができ、各射出成形ショット間の溶融
樹脂の重量バラツキを、大幅に改善できることが確認さ
れた。

【００３３】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る射出
成形機の実計量完了位置の安定化方法は、加熱バレル内
のスクリュを後退させて、金型に充填する原料樹脂を可
塑化して計量する射出成形機の計量制御方法において、
前記スクリュの計量開始位置と計量完了位置とをそれぞ
れ設定すると共に、これらの設定スクリュ位置に対応し
てスクリュ回転速度とスクリュ背圧とをそれぞれ設定
し、前記スクリュの移動を制御する射出シリンダに接続
配置された油圧回路に設けた方向切換弁を中立位置に保
持してスクリュを回転しながら後退させ、前記計量完了
設定位置において前記スクリュの回転を停止して計量を
完了し、さらに前記計量完了後における前記スクリュの
後退位置を設定して、このスクリュの後退設定位置にお
いて前記油圧回路におけるスクリュ背圧をブロックする
か、またはスクリュ背圧を増大するように制御すること
により、実計量完了位置のバラツキを大幅に低減するこ
とができ、これにより射出成形のショット間における重
量のバラツキを大幅に低減することができると共に、実
計量完了位置の精度を向上し、成形品の重量の安定化を
達成することができる。

【００３５】また、本発明における射出成形機の計量制
御装置は、加熱バレル内のスクリュに対し、その回転を
制御する油圧モータを結合すると共に、その移動を制御
する射出シリンダを結合し、前記スクリュを後退させ
て、金型に充填する原料樹脂を可塑化して計量する射出
成形機の計量制御装置において、前記スクリュの計量開
始位置と計量完了位置とをそれぞれ設定する位置検出器
を設け、前記射出シリンダに対し方向切換弁を介して圧
油の供給制御を行う油圧回路を接続配置すると共に、前
記スクリュの計量工程時に背圧が作用する油圧回路の一
部に背圧ブロック用切換弁と背圧制御用比例弁とを設け
た油路を分岐接続し、前記スクリュの計量開始設定位置
から計量完了設定位置において、前記油圧回路に設けた
方向切換弁を中立位置に保持し、前記スクリュの計量完
了設定位置において油圧モータの駆動を停止して計量を
完了し、さらに前記計量完了後のスクリュの後退位置を
前記位置検出器に設定し、このスクリュ後退設定位置に
おいて前記背圧ブロック用切換弁を操作して背圧ブロッ
クを行うか、または前記背圧制御用比例弁を操作して背
圧を増大するように制御する制御器を設けた構成とする
ことにより、比較的簡単な構成において、ノズル部の先
端における溶融樹脂への空気の混入や樹脂漏れ等を解消
し、計量完了位置の停止精度を著しく向上することがで
きる等の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実計量完了位置の安定化方法の一
実施例を示す射出成形機の制御装置の概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係る実計量完了位置の安定化方法によ
って得られる射出成形機の計量時におけるスクリュ特性
を示すものであって、（ａ）はスクリュ回転速度設定値
の波形図、（ｂ）は実スクリュ回転速度の波形図、
（ｃ）はスクリュ背圧設定値の波形図、（ｄ）は実スク
リュ背圧の波形図、（ｅ）は加熱シリンダ内における実
樹脂圧の波形図である。

【図３】本発明に係る実計量完了位置の安定化方法と従
来の計量制御装置とにおける実計量完了位置の安定化特
性をそれぞれ比較して示す波形図である。

【符号の説明】

１０加熱バレル１０ａノズル部１２射出スクリュ１２ａピストン部１２ｂ延長軸部１４金型１４ａノズルタッチ部１６キャビティ１８射出シリンダ２０スクリュ回転用油圧モータ２２スクリュ位置検出器２４方向切換弁２６油圧源２８タンク３０油圧回路３２背圧ブロック用切換弁３４背圧制御用比例弁３５分岐油路３６位置設定器３８比較器４０信号切換器４２、４４制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱バレル内のスクリュを後退させて、
金型に充填する原料樹脂を可塑化して計量する射出成形
機の計量制御方法において、前記スクリュの計量開始位置と計量完了位置とをそれぞ
れ設定すると共に、これらの設定スクリュ位置に対応し
てスクリュ回転速度とスクリュ背圧とをそれぞれ設定
し、前記スクリュの移動を制御する射出シリンダに接続
配置された油圧回路に設けた方向切換弁を中立位置に保
持してスクリュを回転しながら後退させ、前記計量完了
設定位置において前記スクリュの回転を停止して計量を
完了し、さらに前記計量完了後における前記スクリュの
後退位置を設定して、このスクリュの後退設定位置にお
いて前記油圧回路におけるスクリュ背圧をブロックする
か、またはスクリュ背圧を増大するように制御すること
を特徴とする射出成形機の実計量完了位置の安定化方
法。
【請求項２】加熱バレル内のスクリュに対し、その回
転を制御する油圧モータを結合すると共に、その移動を
制御する射出シリンダを結合し、前記スクリュを後退さ
せて、金型に充填する原料樹脂を可塑化して計量する射
出成形機の計量制御装置において、前記スクリュの計量開始位置と計量完了位置とをそれぞ
れ設定する位置検出器を設け、前記射出シリンダに対し方向切換弁を介して圧油の供給
制御を行う油圧回路を接続配置すると共に、前記スクリ
ュの計量工程時に背圧が作用する油圧回路の一部に背圧
ブロック用切換弁と背圧制御用比例弁とを設けた油路を
分岐接続し、前記スクリュの計量開始設定位置から計量完了設定位置
において、前記油圧回路に設けた方向切換弁を中立位置
に保持し、前記スクリュの計量完了設定位置において油
圧モータの駆動を停止して計量を完了し、さらに前記計
量完了後のスクリュの後退位置を前記位置検出器に設定
し、このスクリュ後退設定位置において前記背圧ブロッ
ク用切換弁を操作して背圧ブロックを行うか、または前
記背圧制御用比例弁を操作して背圧を増大するように制
御する制御器を設けることを特徴とする射出成形機の計
量制御装置。