JPS63132021A - 射出成形機の保圧制御方法 - 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、射出成形を行なう機械に関し、とくに熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂、セラミックス材料などを５射出
成形機により成形する際の射出成形機の保圧制御方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来における射出成形機の保圧制御方法としては、射出
ピストンの射出ストロークの位置により保圧制御するも
の、射出ストロークの任意の個所における瞬時の射出速
度を検出して保圧制御するもの、射出中における射出圧
力を検出し、そのレベルと設定圧力とを比較することに
より保圧制御をするもの、あるいは、金型内に圧力セン
サーを設置し、そのレベルと設定圧力とを比較すること
により保圧制御を行なうもの、などがある。

射出ピストンストロークの位置検出による方法は、従来
から射出成形機の保圧制御方法として主流をなしてきた
ものであるが、単に位置検出だけでの保圧ＩＩＩ御では
、射出成形中における成形条件の変化（シリンダ温度、
ノズル温度、射出温度、射出圧力、金型温度など）、あ
るいは成形材料の微妙な粘性の変化、あるいは環境条件
の変化などに対応できないケースが生じたことから、前
述の保圧制御方法が発明された。

さらに、従来における射出成形保圧制御方法のうち、金
型内に焦点をあてた方法としては、金型内圧検出による
保圧制御がある。これは、金型内の溶融材料が射出工程
の圧力により流動する時、金型内のある点の圧力を検出
し、その圧力がある設定圧力となった時点で、保圧に切
りかえたり、保圧を修正したりするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の射出ストロークの位置検出、射出中にお
ける瞬時の射出速度検出、あるいは射出中における射出
圧力検出は、いずれも射出ストローク中を移動している
射出ピストンのある点の瞬時の状態を検出しているもの
であり、射出ストローク中の射出ピストン移動過程が含
まれていない。

射出成形においては、この射出ピストン移動過程が、射
出成形品の良否に大きな影習を及ぼしていることから、
射出成形中における瞬時の射出速度の検出あるいは射出
圧力の検出だけでは、射出成形機の保圧）１］御方法と
しては不十分であった。

本発明は、これらを考慮した上で、射出ストローク中の
射出ピストン移動過程を検出することに注目したもので
ある。

従来の金型内圧検出による保圧制御方法は、金型内のあ
る点における瞬時の圧力を検出するのみであり、例えば
溶融材料の粘性が微妙に変化した場合などは、圧力発生
状態が一定にならない。これは材料の粘度が低下すれば
、金型流路を通過する抵抗が小さくなり、また、逆に粘
性が高くなれば、同上の抵抗は大きくなる。この抵抗の
大、小は溶融材料の流れ長さく流れｆｆ１）に直接影習
を及ぼし、例えば、抵抗が大きいと、ショートショット
気味でヒケが発生しやすく、逆に抵抗が小さいと、過充
填となりパリか発生しやすくなる。又、この溶融材料の
粘度の変化は、シリンダ温度、ノズル温度、金型温度、
射出圧力、射出速度などの微妙な変化のみが原因ではな
く、成形材料そのものの溶融粘度のバラツキによっても
発生する。これらの微妙な成形状態の変化のある射出成
形において、前記金型内圧検出に基づく保圧制御方法は
、十分な効果を得るまでには至っていなかった。

本発明はさらに、これらの現状を改良することを目的と
したもので、全型内溶融材料通路の一定区間を溶融材料
が通過する（流動する）時間の検出を基本とした保圧制
御方法である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の保圧制御方法は、射出成形時に移動する移動体
の通路に一定区間を設定して、該一定区間内を前記移動
体が移動する時間を検出し、該検出された移動時間と予
め設定した時間とを比較して、これら時間の大小及び時
間差によって、予め設定された保圧力を制御修正するよ
うにしたことを特徴とする。

〔作　用） したがって本発明は、前記移動体として射出ピストンあ
るいは溶融された成形材料などを使用して、予め設定し
た保圧に対して、前記の時間差に相当する圧力分だけ設
定保圧に加圧、ある′Ｊ）は減圧した修正保圧にするこ
とができる。

〔原　理〕

ここで、本発明の保圧制御方法の基本原理について、後
述する第１の実施例にもとづき説明する。

第１の実施例は、射出工程中における一定区間における
射出ピストンの移動時間を検出し、それをもとに保圧制
御を行なうものである。第２図はこの基本原理を説明す
るためのものであり、射出ピストンの移動時間ｔと金型
内圧Ｐｍとの関係を示したものである。

図中の２木の線の内、実線ＳＬは金型スプルに近いキャ
ビティ部の圧力を、また破１１ＢＬは金型スプルから遠
いキャビティ部の圧力を示す。これらの圧力は保圧工程
における金型内圧である。

成形条件一定のもとに射出成形を行なうと、一般には射
出ピストンの移動時間ｔは一定と想像されるが実際には
成形条件の微妙な変化、成形機の微妙な変化、成形材料
粘度の微妙な変化があり、射出ピストン移動時間ｔは一
定ではなく、微妙に変化してくる。

即ち上記諸事項の微妙な変化の結果として、射出ピスト
ン移動時間ｔが長くなると金型内圧Ｐｍは低下し、また
金型スプルに近いキャビティ部の圧力（実線ＳＬ）と金
型キャビティ部から遠いキャビティ部の圧力（破線ＢＬ
）との差圧は大きくなっていた。この時の成形品を調べ
ると、ピケの現象が発生しており、その度合は、射出ピ
ストン移動時間ｔが長い程大きくなっていた。

また　逆に、射出ピストン移動時間ｔが短かくなると、
金型内圧Ｐｍは上昇し、金型スプルに近いキャビティ部
の圧力（実線ＳＬ）と金型スプルから遠いキャビティ部
の圧力（破線ＢＬ）との差圧は小さくなっていた。この
時の成形品を調べると、ある射出ピストン移動時間ｔよ
りも短かくなると、パリ（オーバーパック）の現象が発
生しており、その度合は射出ピストン移動時間ｔが短か
い程大きくなっていた。

これらの事実から、射出ピストンの移動時間ｔを検出す
ることにより、これをもとにして保圧制御を行なえば、
品質の良好な成形品が連続して得られることがわかった
。即ち、射出ストローク中の射出ピストン移動過程は、
射出ピストンの移動時間の中に集約されていることがわ
かった。

このことから、同一成形条件の成形状態から、樹脂温度
、金型温度、射出速度、射出圧力、成形材料の１個ずつ
を変化させて、射出ピストンの移動時間を調べた。その
結果、樹脂温度（ノズル設定温度）や金型温度を高くす
る方向、あるいは、射出速度や射出圧力を大きくする方
向、あるいは成形材料の粘度が低下する方向においては
、いずれも射出ピストンの移動時間が短かくなり、逆の
方向に成形条件を変化させると、射出ピストンの移動時
間は長くなっていった。

これらのことから、成形条件の微妙な変化も、射出ピス
トンの移動時間の検出をもとにした保圧制御を行なえば
、良好な成形品を得ることができることがわかった。

（実施例） 以下に本発明を、その実施例について図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明による一実施例を示す流れ図で、射出
ピストンのストロークＩｓは射出工程ＩＰと保圧工程Ｄ
Ｐとから構成されている。第１のストローク点Ｓ１は射
出開始点を示す。第２のストローク点Ｓ２および第３の
ストローク点Ｓ３は、射出工程ＩＰ中のストローク点で
ある。

このストローク点Ｓ２とストローク点Ｓ３との各点には
、時間計測用信号を発信する第１のセンサーＡと第２の
センサーＢとが設置されている。

この第１のセンサーＡは時間計測のスタートの信号とな
り、又、第２のセンサーＢは時間計測のエンドの信号と
なる。

これらの信号により計測された移動時間ｔは（ステップ
１）、予め設定された時間Ｔと比較される（ステップ２
）。ｔ＝Ｔの場合は、予め設定された保圧Ｐ０が、その
まま保圧工程ＤＰでの圧力となる（ステップ３）６ｔ＜
Ｔの場合は、予め設定された保圧Ｐｏに対して、Ｔ−ｔ
の時間に相当する圧力分△Ｐ、だけ減圧した保圧ｐ＝ｐ
、−△ＰＩが、保圧工程ＤＰでの圧力となる（ステップ
４）。またｔ＞Ｔの場合には、予め設定されて保圧Ｐｏ
に対して、ｔ−Ｔの時間に相当する圧力分ΔＰまたけ加
圧された保圧Ｐ＝Ｐ０＋ΔＰ２が、保圧工程ＤＰでの圧
力となる（ステップ５）。

これらの修正された保圧Ｐは、保圧装置ＤＡを介して、
第４のストローク点Ｓ４の保圧への切換え時から有効に
なる。そしてこの修正された保圧Ｐは、保圧工程ＤＰ完
了の第５のストローク点Ｓ５まで維持される。

この保圧制御は同一射出サイクル中に行なうものであり
、各ショット毎に移動時間ｔを計測し、保圧の修正を行
なう。

第３図は本発明による他の実施例を示す流れ図で、金型
内の流路ＦＰは、スプル部Ｓ、ランナ部Ｒ，ゲート部Ｇ
、キャビティ部Ｃとから構成され、また、射出ピストン
のストロークＩＳは、射出工程ＩＰ、保圧工程ＤＰから
構成される装る。

金ｆｉ１４内流路ＦＰのランナ部Ｒには、ｉｌの流路点
ｆ１があり、この部分には、第１のセンサーＡが設置さ
れており、又、キャビティ部Ｃには、第２の流路点ｆ２
があり、この部分には第２のセンサーＢが設置されてい
る。この第１の流路点ｆ。

はランナ部Ｒの中央部分、また第２の流路点ｆ２は、キ
ャビティ部Ｃの中央部か、キャビティ部Ｃの入口部に近
い方がよい。

なお、センサーＡ、Ｂは、例えば圧力センサー、光セン
サ−、温度センサー等があるが、光センサーが最も適し
ている。溶融材料が透明体であったり、ガスの発生が多
いものである場合には、圧力センサー、温度センサーの
方がよい。

この第１のセンサーＡの信号は、溶融材料移動時間計測
時のスタート信号となり、また第２のセンサーＢの信号
は、同計測時のストップ信号となる。これらの信号によ
り計測された移動時間ｔは（ステップ１１）、予め設定
された時間Ｔと比較される（ステップ１２）。

ｔ＝Ｔの場合は、予め設定された保圧Ｐ０が、そのまま
保圧工程ＤＰでの圧力ｐ＝ｐ０となる（ステップ１３）
。ｔ＜Ｔの場合は、予め設定された保圧Ｐ０に対して、
Ｔ−ｔの時間に相当する圧力分△Ｐ１だけ減圧して、保
圧ｐ＝ｐ０−△Ｐ１が、保圧工程ＤＰでの圧力となる（
ステップ１４）。またｔ＞Ｔの場合には、予め設定され
た保圧Ｐ０に対して、ｔ−Ｔの時間に相当する圧力分△
Ｐ０だけ加圧された保圧Ｐ＝ＰＯ＋△Ｐ２か、保圧工程
ＤＰでの圧力となる（ステップ１５）。

これらの修正された保圧Ｐは、保圧装置ＤＡを介して、
射出ストロークＩＳの保圧への切喚え時から有効になる
。この修正された保圧Ｐは、保圧工程ＤＰ完了のストロ
ークエンドまで維持される。この保圧制御は同一射出サ
イクル中に行なうものであり、各ショット毎に移動時間
ｔを計測し、保圧の修正を行なう。

ここでさらに第３図の実施例の動作を説明すると、射出
された溶融材料は、スプル部Ｓの入口を経てスプル部Ｓ
、ランナ部Ｒへと流れていく。この時、ランチ部Ｒの一
部分である第１の流路点ｆ、を溶融材料が通通し、該流
路点ｆ１に設置された第１のセンサーＡがこれを検出す
る。この検出信号が移動時間計測のスタート信号となる
。次いで溶融材料はランナ部Ｒ，ゲート部Ｇを経て、キ
ャビティ部Ｃへと流れていく。この時キャビティ部Ｃの
一部分である第２の流路点ｆ２を、溶融材料が通過し、
該流路点ｆ２に設置されたセンサーＢがこれを検出する
。この検出信号が移動時間計測のストップ信号となる。

流路点ｆ、と流路点ｆ２との間の溶融材料の移動時間ｔ
は、予め設定された時間Ｔと比較され、前述した如く、
ｔ＝Ｔの場合は、予め設定された保圧Ｐ０がそのまま保
圧工程での圧力となるが、ｔ＜Ｔあるいは、ｔ＞Ｔの場
合は、予め設定された保圧Ｐ０に対して、ｔとＴの時間
差に相当する圧力分△Ｐ３、あるいは△Ｐ２を減圧、あ
るいは加圧された保圧ｐ＝ｐ０−△Ｐ、あるいは、Ｐ＝
ＰＯ＋△Ｐ２が、保圧工程ＤＰでの圧力となる。

これらの修正保圧は、保圧への切換え時から作用する。

そしてこの修正された保圧は保圧工程ＤＰ完了のストロ
ークエンドまで維持される。

ここで第３図の実施例について、第２図を用いて原理的
に説明すると、第２図は、金型内流路ＦＰの一定区間で
ある第３図の流路点ｆ１とｆ２どの間を、溶融材料が流
れる時の移動時間ｔと、金型内圧Ｐｍとの関係を示す。

第２図中の実線ＳＬは、第１の流路点ｆ、の圧力、また
破線ＢＬは第２の流路点ｆ２の圧力を示す。この圧力は
いずれも金型内に溶融材料が充満した後の圧力である。

移動時間ｔが長くなると、流路点ｆ、、ｆ、の圧力は、
いずれも減少し、その差圧も大きくなっている。また逆
に移動時間ｔが短かくなると、流路点ｆｌ、ｆ２の圧力
は、いずれも増大し、その差圧も小さくなっている。

これの状況と成形品品質との関係を調へると第２図のよ
うな現象が発生した。即ち、ある移動時間以上になると
成形品にピケの現象かみられ、又、ある移動時間以下に
なると、パリの現象が発生した。

このことから、ある移動時間を予め知っておき、これを
設定時間Ｔとして、このＴと実際の移動時間ｔとの比較
、その時間の大小及び時間差からの保圧修正という方法
が生まれた。

即ち、移動時間ｔが時間Ｔより長くなると、保圧は設定
保圧よりも大きい方向での修正、また移動時間ｔが時間
Ｔより短かくなると、保圧は設定保圧よりも小さい方向
での修正を行なった結果、良好な成形品が常に得られた
。

なお、実施例では、移動時間ｔの検出を一定区間として
いるが、この一定区間は複数個あってもかまわない。ま
た、保圧工程ＤＰも実施例のように１工程だけでなく、
複数工程あってもさしつかえない。また、移動時間検出
用のセンサーは、光センサーに限らず、圧力センサー、
温度センサー、リミットスイッチ等のものでも、又その
他のセンサーで目的にそうものであればよい。これまで
種々射出成形を行なった結果からすると、光センサーが
最も良好な結果を与えてくれた。光センサーの場合、光
が透過するか、透過しないかのどちらかであり、時間測
定には最も適していた。

又光センサーは非接触での検出方式であるために、計測
の再現性が非常によく、計測状態そのものの誤差を含ま
ない有利さがある。

また、本発明の実施例では、保圧工程ＤＰへの切換えを
ストローク切換え方式で示しているが、この方式に限ら
ず、射出圧力、射出速度、射出時間、あるいは、金型内
圧などによる保圧工程ＤＰへの切換えにも適用できる。

又、移動時間検出における一定区間は、第２の実施例で
は、ランナ部とキャビティ部の所定位置にて示したか、
これに限らず、スプル部、ランナ部、ゲート部、キャビ
ティ部にその区間を設けることもできる。

〔具体例］ ここで第１図の実施例による具体例を説明する。

使用成形材料は汎用のＰＳ樹脂である。成形品は精密成
形品（ケース）である。成形条件としては、ノズル温度
２２０℃、金型温度４５℃、射出速度７０％保圧５５０
にｇ／ｃｒｎ２である。

この成形条件において従来の方法では、射出ストローク
の位置による保圧制御での射出成形を行なったところ、
金型キャビティ部の圧力は３５０〜４］ＯＸｇ／ｃ＋ｎ
２の間で変化し、成形品で良品を得たのは１００シヨツ
ト中９２シヨツトであった。

次に、第１図による保圧制御方法において、射出シリン
ダの移動時間の設定をＴ　＝　ｏ、３ｏｏｓｅｃ、保圧
設定をＰ、＝５５０にｇ７ｃｍ２．又、射出ピストンの
移動時間ｔと設定値Ｔとの差ｔ　−Ｔ　＝　０．０１０
ｓｅｃごとに、保圧修正圧力△Ｐ＝１０にｇ／ｃｍ２に
設定して、射出成形を行なった。その結果、金型キャビ
ティ部の圧力は３８０〜３８５Ｋｇ／ｃｍ２の間で変化
し、１００シヨツト中不良の成形品はなかった。

さらにここで第３図の実施例による具体例を説明する。

使用成形材料は汎用のｐｓ樹脂である。成形品は精密成
形品（ケース）である。成形条件としては、ノズル温度
２３０℃、金型温度４０℃、射出速度８０％、保圧７５
０Ｋｇ／ｃｍ２である。

この成形条件において、従来の方法である金型内圧検出
に基づく保圧制御で射出成形を行なったところ、金型キ
ャビティ部の圧力は３９０〜４４０にｇ／ｃｍ２の間で
変化し、良好な成形品を得たのは＋００シヨツト中９１
シヨツトであった。

次に、本発明による保圧制御方法において、移動時間の
設定値Ｔ　＝　０．２５０ｓ’ｅｃ、保圧設定値ｐ０＝
７５０Ｋｇ／ｃｍ２．また、実移動時間ｔと設定値Ｔと
の差ｔ　−Ｔ　＝　Ｏ，０ＩＯｓｅｃごとに、保圧修正
分の圧力△Ｐ＝１５にｇ７ｃｍ’に設定して、射出成形
を行なった。その結果、金型キャビティ部の圧力は、４
１２〜４１６にｇ／ｃ１２の間で変化し、１００シヨツ
ト中、得られた成形品はすべてパリやピケの発生がない
良好なものであった。

（発明の効果） 本発明は、射出ピストンの移動時間、あるいは溶融材料
が金型内を流れる移動時間などをもとに保圧を制御する
もので、本方法を用いることにより、良好な成形品の割
合（成形歩留まり）の高い射出成形が行なえるようにな
り、成形業者にとっては大きな利得となる。又、射出成
形条件、射出成形機、金型、成形材料等の微妙な変化に
起因する成形状態の変化も、射出ピストンの移動時間、
あるいは金型の中を流れる溶融材料の実際の移動時間の
変化を検出し、保圧ｊｌＪ　Ｎすることにより、良好な
成形状態とすることができた。

また、本発明の方法は、実施する上での困難性はまった
くなく、時間検出用センサー、タイマー、時間差の演算
、時間差から修正圧力の決定、保圧修正という機能、機
器を射出成形機に付与するのみであり、製造コストも少
なくてすむ。

又、本発明は、金型キャビティ内の圧力変化を非常に小
さくする効果があり、このことは、金型内の圧力を一定
に保ち、かつ、−産金型内圧を測定しておけば、成形品
は金型内圧の測定は、不要となるといった利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示す流れ図、第２図は
同上を説明するグラフ図、第３図は本発明による他の実
施例を示す流れ図である。 Ａ、Ｂ・・・・・・センサー、ＦＰ・・・・・・・・・
全型内流路、Ｉｓ・・・・・・・・・射出ストローク、
１−・・・・・・・・・・・移動時間、　Ｔ・・・・・
・・・・設定時間、Ｐｏ・・・・・・・・・設定保圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）射出成形時に移動する移動体の通路に一定区間を設
   定して、該一定区間内を前記移動体が移動する時間を検
   出し、該検出された移動時間と予め設定した時間とを比
   較して、これら時間の大小及び時間差によって、予め設
   定された保圧力を制御修正するようにしたことを特徴と
   する射出成形機の保圧制御方法。 ２）前記移動体が、射出ピストンであることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第１項に記載の保圧制御方法。 ３）前記移動体が溶融された成形材料であることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項に記載の保圧制御方法
   。