JPS61199919A - 射出成形機の射出工程制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

〔従来の技術〕

インラインスクリュー型射出成形機は、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
クリュー（１１）を配備し、該スクリュ−（１１）に往
復部！１ｉｌＪ用の油圧シリング−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、スクリュー（ｉｔ
）を前進せしめて金型（１）（１０）の間に形成された
キャビティ（１４）内に溶融樹脂を充填する充填工程と
、キャビティ（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ュー（１１）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
出の為スクリュー（１１）を回転させてホッパーから供
給されるビレットを加熱筒（１５）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
ュー（１１）を後退させ、該スクリュー（１１）の後退
ストロークによっ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、キャビティ（１４）の形状に
応じてスクリュー（１１）の前進速度を複数段階に変化
させ、これによって製品に７０−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、スクリュー（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、パリ等が生じたり応
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、−
（１１）の前進駆動によって行なっている。

即ち、スクリュー（１１）の前進駆動源（例えば油圧シ
リング−装置）の圧力を予め設定したプログラムにより
制御し、これによってキャビティ（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って製品に不良が生
じることは少なくなったが、製品の品質にバラツキが大
きく、製品によっては依然としてパリ、ヒケ等の不良が
発生することがあった。

上記不良の原因は下記の如く推察される。即ち、スクリ
ュー（１１）の先端部にはスクリュー（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って多少の漏れが生じるのは避け
ることが８米ず、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
、スクリュー（１１）は該流量を補なって樹脂圧を所定
値に維持せんと前進するのであるが、樹脂の圧力変動に
スクリュー（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ュ
ー（１１）には慣性力があるから、スクリュー（１１）
の前進はこれに追従しきれず、この結果、樹脂圧が目標
値から太き（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ったり、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、パ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
るスクリュ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、下記の如くスクリュ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
発明の完成に至った。

即ち、保圧工程中の１或は複数段階の圧力制御に於て、
スクリュー（１１）の前後進を停止し、スクリュー（１
１）に連する回転制御部の制御により、スクリュー（１
１）を所定の回動力で回転せしめ、これによって樹脂圧
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って、ヒケ、パリ等の不
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、保圧工程でスクリュー（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、スクリュー（１１）の回転によって溶融樹脂
を加熱筒（１５）の前部へ圧送し、これによって樹脂の
冷却固化に伴う収縮を補なう。

この際、樹脂はスクリュー（１１）の先端の逆止弁（１
９）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。従って、逆
止弁（１９）の漏れが主因となっていた前記樹脂圧の変
動は生じないのである。

キャビティ内の樹脂圧は、スクリュー（１１）に接続さ
れた回転駆動装置を回転制御部によってプログラム制御
或はフィー−バック制御し、スクリュー（Ｕ）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、キャビティ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、上記スクリュ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ャビティ内の樹脂圧は、確実に目
標値に設定維持されるから、成形製品にヒケ、パリ等の
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
インスクリュ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
って、油圧シリングー装置（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）の出力軸にスクリュー（１１）
が−像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（１３）の
ケーシングにはラック（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）上にはビニオン（１
６）が枢支され、前記ラック（１７）に噛合している。

該ビニオン（１６）は後述するポテンショメータ（３）
と連動しており、スクリュー（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グ−装置（１
２）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
リュー（１１）を駆動した際のスクリュー（１１）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Ｍｒ＆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ュー（１１）を３段
階の速度Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃで夫々区間Ａ１Ｂ、Ｃを前進
せしめることによって行なわれる。

一方保圧工程は、スクリュー（１１）の回転を停止した
まま、スクリュー（１１）を所定の押出し力で前進せし
めるｐＩｒＪ１保圧工程と、スクリュー（１１）の前進
を停止してスクリュー（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、スクリュー（１１）は図中Ｖｄなる速度でＤ区間
を前進し、これによって樹脂圧力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ュー
（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ュー後退時の背圧を制御する背圧
切換弁（２３）及びすＩノー７弁（２６）と、油圧シリ
ング−装ｆｆｆ（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、前記各制御弁に馨檎ぺ鉛
ナラリレツノＶ九陥虚１ヂ　楠匡ン、■・７１−装＠（
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って、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ビニオン（１６）は、
第１〜第４のポテンショメータ（３）（３０）（３１）
（３２）からなる射出速度切換位置設定器（３８）の第
１ボテンシ町メータ（３）に連動している。＠２〜第４
のポテンショメータ（３０）（３１）（３２）は夫々充
填工程に於けるスクリュー（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のポテンショメータ（３０）（３１）（
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。

射出速度設定器部（５）は、夫々ＡＢＣＤ区間のスクリ
ュ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（Ｒ）か＆％グー　前Ｐ遼惜翻１翻Ｈ昭（２０）の
紳０伊換弁（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、スクリュー（１１）の回転によって樹
脂を加圧する際の樹脂圧の目標値は背圧設定器（６０）
によって設定される。

該背圧設定器（６０）の出力信号は、背圧センサー（）
）からの出力信号と共にフィードバック制御アンプ（６
２）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（２
５）のソレノイド（２５ａ）に接続されている。

保圧工程中に於ける０区問からＥ区間への切り変えはタ
イマー（４）によって行なわれる。該タイｖ　−（４）
は、接点（４ｍ）（４ｂ）（４１ａ）（４２ａ）（４２
ｂ）を兵えている。

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。

及屓１Ｊ１ 射出成形装置はＦＡ４図６）に示す如く、スクリュー　
（１１）が後退し、加熱＊（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）からの信号によって母線（４０）に
通電され、前後進切換弁（２２）のツレ／イド（２２ａ
）が動作すると同時に、流量制御回路（２０）のソレノ
イド（２１ｂ）が動作する。これによって油圧ポンプ（
２）から吐出された油はパイロットチェック弁（２４）
を押し上げて、油圧シリンダー装置（１２）の図中Ｂ側
シリンダー室へ流入し、スクリュー（１１）を前進せし
める。このときへ区間を進むスクリュー（１１）の速度
は、第１射出速度設定器（５３）によって第３図中Ｖａ
なる速度に予め設定されている。

入クリユー（１１）の前進に伴ってラック（１７）が移
動してピニオン（１６）が回転し、ボテンシ５メータ（
３）の電圧が変化する。該電圧が、予め設定されたボテ
フシ１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）によって設定された信号の大軽さ
に比例して、前記ツレメイド（２１ｂ）の励磁電流、従
って絞り切換弁（２１）の開度が変化する。

これによって油圧ポンプ（２）の吐出量が変化し、スク
リュー（１１）は第３図中Ｂ区間をｖｂなる速度で前進
する。

スクリュー（１１）がＢ区間を通過すると、前記同様に
してスクリュー（１１）は第３の射出速度設定器（５５
）によって規定された速度ＶｃにてＣ区間を前進し、第
４図（ｂ）に示す如くキャビティ（９）に対する充填を
完了する。

作力ＥＩ程２ スクリュー（１１）がＣ区間を通過すると同時に、比較
器（３５）からの信号によってリレー接点（３５ｂ）（
３６ｂ）が開き、リレー接点（３５ａ）（３６ａ）（３
７ａ）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、スクリュー（１１）は第４の射出速度
設定器して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）によって予め
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（１２）の駆
動力、即ちスクリュー（１１）の押し出し力が目標値に
設定され、これによって樹脂圧力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）によって設定された一定時間（この
間にスクリュー（１１）は第３図中り区間を進む）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（２１ａ）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
によって規定される。又これと同時に、前後進切換弁（
２２）は励磁電流の消失によって中立位置に戻り、パイ
ロットチェック弁（２４）の閉止動作によりスクリュー
（１１）は前後進を阻止して定位値に保誌３ｈス 油圧ポンプ（２）から吐出される油は、絞り切換弁（２
１）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）の設定値によって規
定される。

この結果、スクリュー（１１）は油圧モータ（１３）に
よって回転駆動され、第４図（ｅ）に示す如くキャビテ
ィ（１４）内の溶融樹脂（９）を加圧する。これによっ
て樹脂圧力ＰはｔＪｔＪ３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ａ−（１１）の回
転により溶融樹脂が加熱筒前部に送られると、スクリュ
ー（１１）は樹脂圧力によって後退方向に反力を受ける
。このとき油圧シリング−装置１（１２）の８１１Ｎシ
リンダー室内の油はチェックバルブ（２４）及び（２７
）によっ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）によって検出さ
れる。圧力センサー（））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ィードバック制御
アンプ（６２）へ制御信号として入力されており、該ア
ンプ（６２）は上記油圧機ってＯ（脂圧力Ｐが所定値Ｐ
１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、これによって
スクリュー（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
クリュー（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ｐ、に保つ時間（＠３図中Ｅ区間）
は、図示省略したタイマーによって規定され、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。

Ｌに１ 次の射出工程の為の計量は、第４図（ｅ）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）によって設定された背圧を維持
しながらスクリュー（１１）を回転駆動する。スクリュ
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
リュー（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）’　（２１
ｂ）及び前後進切換弁（２２）のツレメイド（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ｐ、を第１保圧工程での圧力ｐ。よりも上げて
いるが、背圧設定器（６０）の調節により圧力９２（１
１２＜　ｐＯ＜　９１　）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ュー（１１）の回転に
よって実行しても可い。これによっ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１油
圧回路を示す図、＄２図は電気回路図、第３図はスクリ
ュ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）・・・スクリュー　（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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端にノズルを具えた加熱筒内のスクリューを往
   復駆動装置及び回転駆動装置に連繋し、両駆動装置に夫
   々往復制御部及び回転制御部を装備し、該往復制御部の
   制御によって前記スクリューを１或は複数段階の速度で
   前進せしめ、これによってキャビティ内に溶融樹脂を充
   填する充填工程と、キャビティ内に充填された樹脂の凝
   固に伴う収縮量を補填するべくスクリューの駆動によっ
   てキャビティ内の樹脂を１或は複数段階で加圧する保圧
   工程とからなる射出成形機の射出工程制御方法に於て、
   前記保圧工程中にてスクリューの前後進を停止し、回転
   制御部の制御によりスクリューを回転せしめることによ
   って樹脂圧を所定値に設定することを特徴とする射出成
   形機の射出工程制御方法。
2. （２）保圧工程は、スクリューの回転を停止してスクリ
   ューを一定時間所定の押し出し力で前進せしめる第１工
   程と、スクリューの前進を停止してスクリューを一定時
   間所定の回動力で回転せしめる第２工程とからなる特許
   請求の範囲第１項に記載の射出成形機の射出工程制御方
   法。