JPS6260251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は射出成形機の可塑化工程の制御方法に
係り、特に充填速度を積極的に変化させる充填速
度のプログラム制御を行う射出成形機におけるキ
ヤビテイ内に充填される樹脂の温度を均一に保つ
ための制御方法に関する。

射出成形機において成形品の樹脂温度を均一に
制御することは (1) 樹脂の粘度を均一に保つことにより充填中の
流動性が改善出来る。

(2) 平均樹脂温度を低くしても成形に必要な流動
性が確保でき、成形サイクルが短縮出来る。

(3) キヤビテイ内に充填された樹脂の冷却中の成
形品各部の温度の不均一さに起因する歪を減少
させることが可能である。

等の効果があり、非常に重要なことである。

従来から可塑化工程において射出プランジヤの
背圧を変化させたり、あるいは可塑化スクリユの
回転数を変化させたりして樹脂温度、即ち樹脂粘
度を均一に保つ制御は多数提案されているが、こ
れ等はいずれも可塑化を終了した時点で加熱筒内
に蓄積された樹脂の温度を均一化させるものであ
る。しかし、粘弾性体である溶融樹脂の温度は充
填中に流動性が変化すれば樹脂流路壁面で発生す
る剪断エネルギが変化するので変動してしまう。

射出成形機には充填中の樹脂流路にノズル、ラ
ンナ、ゲート等の断面積の小さい部分が多いため
これ等の影響は無視出来ない。

例えば第１図のグラフに示すように内径３φの
ノズルを用いたPE、PS樹脂の成形で射出率と温
度比（射出率100c.c.／secの温度を１とした比率）
の関係を示すと、射出率、即ち充填速度と温度
比、即ち剪断エネルギとの関係が良く理解され、
剪断エネルギが速度の関数として表わされること
がわかる。

特に充填速度のプログラム制御を行う射出成形
機の場合、充填工程中に流動速度を積極的に変化
させるので、充填中に発生する剪断エネルギは大
きく変動し、キヤビテイ内に充填された樹脂は充
填速度に比例する温度パターンとなつてしまう。

従つて仮りに計量工程が終了し、樹脂の可塑化
された時点で加熱筒内に蓄積された樹脂温度が均
一に制御されたとしても、計量工程の後工程であ
る充填工程における剪断速度の影響で温度は不均
一となるのが普通である。

また前述のような樹脂温度を変化させる原因と
なる充填速度のプログラム制御の原理は金型キヤ
ビテイ内の樹脂の流れを乱さないこと、つまり金
型キヤビテイ内の樹脂流通路の断面積が変化して
も速度が過大となつたり、過小となつたりさせな
いことが基本となつているので、充填速度は成形
品の厚肉部は高速で、薄肉部は低速で充填される
ようにプログラムされていて、ノズル部における
剪断発熱を考えると充填完了時の成形品の各部分
の温度は相対的に冷却されにくい厚肉部が高温と
なり、冷却され易い薄肉部が低温となつて、冷却
工程での成形品の各部分の温度差は大きくなる方
向となり、冷却速度の差による歪の点からも好ま
しくない。

本発明は前述のような欠点を取除き、充填工程
中の樹脂流動速度を可塑化スクリユの位置に応じ
て変化させる充填速度のプログラム制御を用いる
成形方法においても樹脂温度が均一で金型キヤビ
テイ内に充填されるような可塑化工程の制御方法
を提供することでありさらに詳しく本発明につい
て説明すると、成形サイクルにおいて充填工程の
前工程である計量工程のうち樹脂温度をあらかじ
め次工程である充填工程で発生する樹脂流動速度
の変化の影響による樹脂温度の変化を見込んだ状
態にしておく、即ち充填速度パターンと逆比例す
るような温度分布としておき充填工程が終了した
ときはじめて樹脂温度が均一となるように充填工
程における剪断エネルギにより補正しようとする
方法であり、しかも充填ストロークを任意の位置
で複数区分に分割し同区分をあらかじめ定められ
た充填速度により可塑化スクリユが移動するプロ
グラム制御で行つていた充填速度制御用のスクリ
ユ位置信号を用いて前記スクリユの回転数および
背圧を同時にあるいはそれぞれ独立して変化させ
る方法である。

次に本発明の１実施例を第２図および第３図に
より充填工程において、充填ストロークＳ間を
Ａ、Ｂ、Ｃの３点で区間ａ、ｂ、ｃ、ｄに分割し
て充填速度のプログラム制御を行う場合を例に採
り説明すると、１はホツパ、２は加熱筒、３は加
熱筒２に装着されたヒータで、図示されていない
温度調節計によつて温度制御されている。４は加
熱筒３の内部に嵌挿されたスクリユで油圧シリン
ダ５に作用される圧油により進退し、油圧モータ
６の駆動により歯車列７を介して回転が可能とな
つている。前記油圧モータ６に作用する圧油は配
管中に設けられた電磁比例流量制御弁８によりそ
の流量が調節される。同弁８は作用される電圧等
の電気信号の大小によりその弁路の開閉を調整す
るようになつている。９は電磁比例圧力制御弁で
作用される電圧等の電気信号により油圧シリンダ
５の油圧力を調整するようになつており、計量工
程中スクリユ４がストロークＳ間を後退する時、
ｄ、ｃ、ｂ、ａの各区間についてスクリユに異つ
た背圧をかけるように制御するものである。１０
はスクリユ４の進退に同調するラツク１１に噛合
つたポテンシヨンメータでスクリユ４の移動量に
比例した電気信号を発し、その移動位置を検出す
るものである。１２ないし１５は充填速度を設定
する設定器で前記区間ａ、ｂ、ｃ、ｄをあらかじ
め定められた充填速度でスクリユ４が移動するよ
うに充填速度を電気信号として設定しておくもの
である。

１６ないし１９は前記区間ａ、ｂ、ｃ、ｄの切
換点と区間Ｓの完了点を設定する切換位置設定器
である。２０は比較器で前記スクリユ４の移動に
伴い前記ポテンシヨンメータ１０が検出する検出
値と前記切換位置設定器１６ないし１９に設定し
た設定値とを比較し、両値が一致すると充填工程
中は信号切換器２１へ信号を送り計量工程中は信
号切換器２７および２８へ信号を送るものであ
る。２９は演算回路で前記充填速度設定器１２な
いし１５に設定した各区分間ａ、ｂ、ｃ、ｄにお
ける充填速度により、充填工程中に樹脂が受けた
剪断エネルギーを算出するとともに、次の工程で
ある計量工程において樹脂が前記充填工程で受け
た不均一な剪断エネルギーの補償分、即ちスクリ
ユ背面および回転数を計量工程で最終的に全区間
とも均一な温度となるようにするものである。

前記信号切換器２１は、前記比較器２０からの
信号を受け前記位置設定器１６ないし１９によつ
て切換えられるそれぞれの前記区間対応した充填
速度即ち、前記速度設定器１２ないし１５に設定
した設定値信号を前記比較器２０からの信号を受
ける度に順次切換えてスクリユ４の移動速度を制
御する電磁比例流量制御弁２２へ作用させるもの
である。２３ないし２６は計量時のスクリユ回転
数およびスクリユ背圧を設定する制御信号設定器
で前述の充填工程時に充填速度を変化させた区間
ａ、ｂ、ｃ、ｄでそれぞれスクリユ回転数および
スクリユ背圧を変化させるようになつており計量
工程においては比較器２０からの信号は信号切換
器２７および２８に作用し、前記制御信号設定器
２３ないし２６に設定された設定値を前記比較器
２０から信号を受ける度に順次切かえてスクリユ
回転数を制御する電磁比例流量制御弁８およびス
クリユ背圧を制御する電磁比例圧力制御弁９が作
動するようになつている。

以上のように構成されており、次に作用動作に
ついて説明すると先ず充填工程において第３図イ
に示すようにスクリユ４は充填ストロークＳの後
退限（図中右端）から前進を開始しＡ点までのａ
区間、即ち前記ポテンシヨンメータ１０が検出す
る検出値が前記位置設定器１６に設定した設定値
と一致するまではスクリユ４は速度設定器１２に
設定した充填速度で移動し、この間樹脂には第３
図イで示すように充填速度に比例する剪断エネル
ギEaが加えられる。その後は順次に区間ｂ、cd
とスクリユ４が前進していくとスクリユ４はそれ
ぞれ速度設定器１３ないし１５に設定された設定
値で前進するよう前記位置設定器１６ないし１８
に設定された位置で切換えられるようにプログラ
ムされており、このプログラムに従つて前記電磁
比例流量制御弁２２が制御される。したがつてこ
の間前記プログラムされた充填速度に比例する剪
断エネルギEb、Ec、Edが溶融樹脂に与えられ樹
脂温度もこれに比例して上昇するため温度が不均
一となる。

前述のようにスクリユ４が充填ストロークＳ間
を移動し充填工程が完了すると、次の成形サイク
ルの計量工程に入る。計量工程では第３図ロのよ
うにあらかじめ充填工程時の温度上昇を考慮し、
充填工程時に受ける剪断エネルギと逆比例するよ
うな剪断エネルギを与えるようなスクリユ回転数
およびスクリユ背圧を与えるようにする。即ち、
スクリユ４は第３図ロのように区間ｄ、ｃ、ｂ、
ａの順序に移動し、この時剪断エネルギがそれぞ
れed、ec、eb、eaとして与えられるようにすれ
ば最終的に第３図ハに示すようにＥ＝Ed＋ed＝
Ec＋ec＝Eb＋eb＝Ea＋eaとなり温度を均一にす
ることができる。

そのための制御動作は計量工程に切換つた場合
前記比較器２０の発する信号が前記切換器２７お
よび２８に作用するようにすれば前記スクリユ位
置検出用ポテンシヨメータ１０の検出信号が前記
位置信号設定器１８の信号と一致するまでは区間
ｄのスクリユ回転数およびスクリユ背圧を設定し
た制御信号設定器２３の信号が電磁比例流量制御
弁８および電磁比例圧力制御弁９に作用し、所定
のスクリユ回転数およびスクリユ背圧となる。

同様にして区間ｃ、ｂ、ａについては前記スク
リユ位置検出用ポテンシヨメータ１０の検出値が
前記位置信号設定器１８，１７および１６の信号
と一致することにより順次切換えて前記制御信号
設定器２４，２５および２６の信号が前記両電磁
比例弁８および９に作用することになり所定のス
クリユ回転数およびスクリユ背圧が得られる。

以上説明したような構成および作用動作が行わ
れるので当初に掲げた欠点が取除かれ、キヤビテ
イ内に充填される樹脂温度は均一となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はPS、PE樹脂の射出率と温度比との関
係を示すグラフ。第２図は本発明の１実施例を示
す図。第３図は充填工程と計量工程における剪断
エネルギとスクリユの移動位置との関係を示す説
明図。 ４……スクリユ、５……油圧シリンダ、６……
油圧モータ、８……電磁比例流量制御弁（スクリ
ユ回転制御用）、９……電磁比例圧力制御弁、１
０……ポテンシヨンメータ、１２〜１５……充填
速度設定器、１６〜１９……切換位置設定器、２
０……比較器、２１……信号切換器（充填工程
用）、２２……電磁比例流量制御弁（充填工程
用）、２３〜２６……制御信号設定器、２７，２
８……信号切換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 充填工程中に射出プランジヤあるいは可塑化
   スクリユの位置に応じて射出油圧回路の流量およ
   び圧力をそれぞれ単独にあるいは両方同時に変化
   させて、実質的に充填速度のプログラム制御を行
   う射出成形方法において、前記充填速度の多段プ
   ログラム制御における充填速度制御用の射出プラ
   ンジヤあるいは可塑化スクリユの位置信号を用い
   て、前記多段に変化する充填速度に比例的に発生
   する剪断エネルギーにより生ずる温度上昇の差を
   補正すべく、前記充填速度の差に比例する剪断エ
   ネルギーをあらかじめ各領域に与えるよう、計量
   工程中に射出プランジヤの背圧および可塑化スク
   リユの回転数と背圧を単独にあるいは両方同時に
   変化させることを特徴とした射出成形機の可塑化
   工程制御方法。 ２ 前記射出プランジヤの背圧および可塑化スク
   リユの回転数と背圧の変化を射出率の関数として
   行う特許請求の範囲第１項記載の射出成形機の可
   塑化工程制御方法。