WO1991013745A1

WO1991013745A1 - Method of determining load in injection molding machine

Info

Publication number: WO1991013745A1
Application number: PCT/JP1991/000337
Authority: WO
Inventors: Akira Yokota
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1991-09-19
Anticipated expiration: 1992-09-14
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Description

明細書

射出成形機の充塡重量検出方法

技術分野

本発明は、射出成形機のシリンダ内部から金型のキヤビティ部に射出されて充塡される可塑化合成樹脂の充填重量を検出する射出成形機の充塡重量検出方法に関するものである。背景技術

射出成形機のシリンダ内部からノズルを介して可塑化合成樹脂をそのノズルに接合している金型のキヤビティ部に射出充塡して所望の成形品を連続生産により得るに際しては、金型のキヤビティ部の内容積、言い換えれば成形品の体積に相当する正確な樹脂量が充塡重量として金型のキヤビティ部に射出充塡されることが重要な課題である。この充塡重量が所要量より多い場合には可塑化合成樹脂が金型の合わせ目よりはみ出してバリとなり、また逆に所要量より少ない場合には成形品の表面にくぼみができてヒケとなつて成形品に欠陥を生じることになる。

従来、連続して安定した成形品が得られるように、金型のキヤビティ部に射出充填される可塑化合成樹脂の充塡重量を射出成形機におけるスクリユーの位置によって検出する方法としては、次のようなものがある。

i ) 金型のキヤビティ部に可塑化合成樹脂を射出充塡する前のスクリユー位置にもとづくもの。

ϋ ) 金型のキヤビティ部に可塑化合成樹脂を射出充塡して、保圧の完了後のスクリュ一位置にもとづくものであって、

① 保圧のために最前進したスクリユーの位置による場合。

② 保圧の完了後の保圧のために押圧力の付与が解除されたスクリュ一の位置による場合。 iii ) 金型のキヤビティ部に可塑化合成樹脂を射出充塡する前のスクリュー位置と、射出充填して保圧の完了後のスクリュー位置との差にもとづくもの。

しかしながら、前述されたものにおいては、次の理由により検出される充塡重量の精度等に限界があるという問題点がある。

i )の場合

可塑化合成樹脂が射出成形機のノズルから金型のキヤビティ部に射出充塡される直前までは射出成形機のシリンダ内部におけるその可塑化合成樹脂の榭脂圧が何らの制御または監視もされていないために、圧縮性を有する可塑化合成樹脂において樹脂圧が一定値とは限られないことによる。特に、射出成形機のノズルから樹脂漏れの防止を図って射出成形機のシリンダ内部の樹脂圧を減少させるのにスクリューを強制後退させるような場合には、ノズルの先端からの空気の巻き込みにより樹脂圧は変動される。

なお、この i )の場合における検出精度の悪化には、スクリューの先端部分に設けられている逆流防止弁が射出充塡前にはスクリユーに押圧力が付与されていないために開いており、射出充塡時にはスクリユーに押圧力が付与されてその逆流防止弁が若干の樹脂の逆流を伴いながら閉塞することも一因となっている。

ϋ ) の場合

①に関して

成形品の成形条件を詰めていくような際には保圧の値も種々に変更されるが、この保圧の値によって圧縮性を有する可塑化合成榭脂において圧縮量が変わることによる。

なお、一定の保圧値のもとに射出成形機のシリンダ内部の樹脂量を比較するようにすれば高い検出精度が得られるが、保圧値は成形品の形状、寸法を支配する成形条件の 1つであるために、この保圧値を一定とすることはできない。

②に関して保圧のためのスクリュ一による押圧力の付与が解除されて射出成形機のシリンダ内部における可塑化合成樹脂に対する圧力が除去されるまでに要する時間は、可塑化合成樹脂の種類および温度により異なり、実際に可塑化合成樹脂に対する圧力が除去されたか否かに不安定要因が伴うことによる。

なお、可塑化合成樹脂に対する圧力の除去には時間を必要とするが、一般的には生産性の低下を避けるために圧力の除去に充分な時間は見込まれない。

iii ) の場合

スクリュー位置の差は射出された樹脂容積の差であり、樹脂容積は樹脂温度およびまたはスクリューに付与される押圧力の変動にともなって変化し、樹脂容積は充填重量に比例しない。しかも、成形条件を設定する際にはこれらの条件は変更されるものであるために、スクリユー位置の差を充塡重量の目安とすることは困難である。また、連続成形を行なう場合は作動油温度、外気温等の経時的変化により樹脂温度および/またはスクリューに付与される押圧力を一定に保つことは困難であり、これらの条件の変動に起因する樹脂容積の変化をスクリユー位置の変化として検出したとしても、これらの変化を予測して不良品発生の監視を行なうことには不可能であり、正常品を不良品と見做して選別してしまい、生産性低下の原因に一つとなっている。

本発明は、このような問題点を解消することを目的として、連続成形生産において金型のキヤビティ部に射出充塡される可塑化合成樹脂の充塡重量を射出成形機側において高精度で検出できる射出成形機の充塡重量検出方法を提供しようとするものである。発明の開示

本発明による射出成形機の充塡重量検出方法は、前述された目的を達成するために、次の要件を満たす条件下において射出充塡前のスクリユーの位置と、射出充塡および保圧の完了後のスクリューの位置とにおけるスクリユーの位置値および榭指圧力値を得、予め求めておいた榭脂圧力値と比容積値との関係式より前記樹脂圧力値のときの比容積値を求め、演算によって金型のキヤビティ部への可塑化合成樹脂の充塡重量を検出するものである。

A. スクリユーの先端部分における逆流防止弁が閉塞した状態

において、スクリユーの位置値またはその位置値に対応するシリンダ内部の榭脂圧力値を得ること。

B. 可塑化合成樹脂の榭脂圧が所定圧に保たれている状態においてスクリユーの位置値またはその位置値に対応するシリンダ内部の樹脂圧力値を得ること。

C. スクリューの位置値またはその位置値に対応するシリンダ内部の樹脂圧力値を得る際の可塑化合成樹脂の樹脂圧は、成形品に影響を及ぼさないこと。

したがって、本発明による射出成形機の充填重量検出方法は、射出成形機のシリンダ内部から金型のキヤビティ部に射出されて充塡される可塑化合成樹脂の充塡重量を検出する射出成形機の充填重量検出方法において、

(a) 予め前記可塑化合成樹脂の特性値として圧力値と比容積値との関係式を求めておき、

(b) 前記シリンダ内部と金型のキヤビティ部との間に、これらシリンダ内部およびキヤビティ部の可塑化合成樹脂の流通を阻止可能な流路開閉機構を設け、

(c) この流路開閉機構を前記シリンダ内部からキヤビティ部への可塑化合成樹脂の射出充塡前に閉じて可塑化合成樹脂の流通を阻止し、

(d) この可塑化合成樹脂の流通が阻止されている状態においてスクリユーに所定の押圧力を付与してそのスクリユーを平衡移動させ-

(e) このスクリユーが平衡移動を停止した第 1 の停止位置におけるスクリユーの位置値およびスクリユーに付与された押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値を得、

(f) 次に、前記流路開閉機構を開いて可塑化合成樹脂を流通可能とし、

(g) この可塑化合成樹脂の流通可能状態において引続き前記スクリユーに押圧力を付与して前記キヤビティ部に可塑化合成樹脂を射出充填し、

(h) この射出充塡および保圧の完了後に前記流路開閉機構を閉じて可塑化合成樹脂の流通を阻止し、

( i ) この可塑化合成樹脂の流通が阻止されている状態において再び前記スクリュ一に所定の押圧力を付与してそのスクリユーを平衡移動させ、

(j ) このスクリユーが平衡移動を停止した第 2 の停止位置におけるスクリユーの位置値およびスクリユーに付与された押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値を得、

(k) 前記圧力値と比容積値との関係式、前記第 1 の停止位置において得られたスクリユーの位置値と前記第 2 の停止位置において得られたスクリユーの位置値、およびそれらのスクリユー位置におけるスクリユーに付与された押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値より金型のキヤビティ部の充塡される可塑化合成樹脂充填重量を得る

ことを特徵とするものである。

成形品の品質を保つには、金型のキヤビティ部に充塡される可塑化合成樹脂の充塡密度が一定であることが必要である。この充塡密度 0は次式で表わされる。

P = G ' / V '

G ' ；充塡重量

V ；キヤビティ部容積

したがって、キヤビティ部容積 V ' は一定であることからキヤビティ部に充塡される可塑化合成樹脂の充塡密度 /oを一定に保っためには、充塡重量 G ' を一定となるようにすれば良く、また金型のキャビティ部に充填される可塑化合成樹脂の充塡重量 G ' はシリンダ内部から排出される可塑化合成樹脂の排出重量 Gに等しいために、シリンダ内部から排出される可塑化合成樹脂の排出重量 Gを監視すれば良い。

一方、可塑化合成樹脂の充填密度 Pの逆数は比容積値であり、温度が一定であれば比容積値は圧力値の関数として表わされるから、予めこの圧力値（ P ) と比容積値（ V ) の関係式（以下、 P V関係式と省略する）を求めておけば、第 1 の停止位置（射出充塡前）におけるスクリュー位置値およびシリンダ内部の樹脂圧力値および、第 2 の停止位置（射出充塡および保圧完了後）におけるスクリュー位置値およびシリンダ内部の樹脂圧力値を得て、次の（1)式で示される演算により可塑化合成樹脂のシリンダ内部からの排出重量 G、言い換えれば金型のキヤビティ部に充填される可塑化合成樹脂の充塡重量 G ' を得ることができる。

- SH/V (PH I ) } 〜（1) ただし、 A；シリンダ内筒断面積

Si ；射出充塡前のスクリュー位置値

SH ；射出充填後および保圧終了後のスク

リユー位置値

Pn ； Si における樹脂圧力値

PH I ； SH における樹脂圧力値

V (Pn) ； Si 、における比容積値

V(PH I) ； SH 、 PH!における比容積値前記第 1 の停止位置（射出充填前）におけるスクリュー位置値およびシリンダ内部の樹脂圧力値、および第 2の停止位置（射出充填および保圧完了後）におけるスクリユー位置値およびシリンダ内部の榭脂圧力値は、次に述べる方法によって得られる。

射出成形機のシリンダ内部と金型のキヤビティ部との間に設けられる流路開閉機構を閉じた状態でスクリユーに所定の押圧力を付与すれば、スクリユーの先端部分の逆流防止弁は閉塞し、または閉塞状態を保っているとともに、スクリユーはスクリュー先端部より前方に送られた可塑化合成樹脂を圧縮し、被圧縮可塑化合成樹脂からの反力と押圧力とが均衡する点まで平衡移動して停止する。このスクリュ一の停止した第 1 の停止位置では、シリンダ内部のスクリュ一の前進側の可塑化合成樹脂は前記押圧力にもとづいて一定の樹脂圧となっている。この一定の樹脂圧のもとで射出充塡前のスクリュ一の位置値およびその位置値に対応するシリンダ内部の樹脂圧力値を得る。

次に、流路開閉機構を開ければ、スクリューが前進され、金型のキヤビティ部に可塑化合成樹脂が射出充塡される。

続いて射出充塡が終わり、また保圧が完了すれば流路開閉機構を閉じる。この流路開閉機構を閉じた状態で、前述と同様に所定の押圧力を付与すれば、スクリユーの先端部分の逆流防止弁は閉塞しまたは閉塞状態を保っているとともに、スクリユーはスクリュー先端部より前: 5：に送られた可塑化合成樹脂を圧縮し、被圧縮可塑化合成榭脂からの反力と押圧力とが均衡する点まで平衡移動して停止する < このスクリューの停止した第 2の停止位置においても、シリンダ内部のスクリユーの前進側の可塑化合成樹脂は前記押圧力にもとづいた一定の樹脂圧となっている。この一定の樹脂圧のもとで、同様に射出充塡および保圧の完了後のスクリユーの位置値およびその位置値に対応するシリンダ内部の樹脂圧力値を得る。

最後に、 P V関係式により、これらの各一定の榭脂圧における可塑化合成樹脂の比容積値が求められ、これらの比容積値および、第 1 および第 2 の停止位置におけるスクリユーの位置値を（1)式により演算され充塡重量を得る。したがって、本発明によれば、前述のように流路開閉機構を閉じた状態でスクリユーに所定の押圧力を付与して逆流防止弁を閉塞し、または閉塞状態を保たせるとともに、この所定の押圧力により可塑化合成樹脂に一定の榭脂圧を生成させて各第 1及び第 2の停止位置で得られるスクリユーの位置値およびその位.置値に対応するシリンダ内部の樹脂圧力値にもとづく渲算により排出重量すなわち充塡重量を得ていることから、連続成形生産において金型のキヤビティ部に射出充塡される充塡重量を射出成形機側において高精度に検出できる。また、第 1及び第 2の停止位置におけるスクリューの位置値およびその位置値に対応するシリンダ内部の樹脂圧力値を得るために一定の榭脂圧を生成させるに際して流路開閉機構を閉じた状態で行なっていることから、スクリユーに付与される押圧力が完成品に対して影響を及ぼさなく、逆に言えば成形条件によつて充塡重量の検出が影響されることがない。

前述の方法では一定温度下における可塑化合成樹脂の P V関係式により比容積値を求めたが、連続生産を行う場合は外気温等の経時変化により榭脂温度が変動することもある。この樹脂温度は比容積値に影響を及ぼすために、可塑化合成樹脂の特性値として樹脂温度を含めた圧力値（ P ) —比容積値（V ) —温度（T ) の関係式（以下、 P V T関係式と省略する）で表わすことが好ましい。この場合、圧力 P H、温度のときの比容積値 V ( P n, T n) 、圧力 p _H1、温度 T_H1のときの比容積値 V ( P H!, TBI) となり、シリンダ内部から排出される可塑化合成樹脂の排出重量 G、言い換えれば金型のキヤビティ部に充塡される充填重量 G ' は次の（1)' 式として表わされる。

G(= G，） =A x {Si/V(Pi _ls Tn)

- SH/V (PHI, THI) } 〜（1)' なお、前述の方法で得られた充塡重量が予め設定された範囲を逸脱する場合は信号により異常を示すようにすることができ、成形品が正常に成形され得たかが判断されることになる。図面の簡単な説明

第 1図乃至第 6図は、射出成形機の充塡重量検出方法の好ましい実施例を説明するための図面であって、

第 1図は金型を含む射出成形機の全体の半図解式縦断面図、第 2図（A) , (B) , (C) はスクリユーの模型的に示された各位置における閉塞弁と逆流防止弁との動作を示す説明図、

第 3図はスクリユー位置値を示す説明図、

第 4図は最前進位置でのスクリユーの最先端部から閉塞弁に至るまでの容積をスクリユー位置値に換算した換算値の求め方を示すグラフ図、

第 5図は一定の圧力下における比容積値と温度との関係を示すグラフ図、

第 6図は P V T関係を求める方法の模式図である。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明による射出成形機の充塡重量検出方法の具体的実施例につき、図面を参照しつつ説明する。

第 1 図において、射出成形品を成形する金型 1 に、射出成形機 2 はノズル 3 において接合している。この射出成形機 2 のシリンダ 4 内部には、加熱されたそのシリンダ 4 内において材料ホッパ 5から供給される合成樹脂ペレツトを溶融混練しつつ、溶融された合成樹脂をノズル 3 に穿設されている流路 6を介して金型 1 のキヤビティ部 7 に射出充塡するスクリユー 8が内装されている。このスクリュ一 8の先端部分には逆流防止弁 9が設けられているとともに、スクリュー 8の合成樹脂ぺレットの溶融混練のための回転はスクリュー回転モータ 10により与えられる。また、スクリュー 8の可塑化合成樹脂の金型 1 のキヤビティ部 7 に射出充塡する等のためのノズル 3 に向かっての平衡移動を舍む進退および所定の押圧力の付与は、電磁流量弁 11および電磁圧力弁 12を制御装置 13により制御操作することによる射出ビストン 14に対する圧油の給排により行なわれる。なお、 15は油圧源である。

一方、ノズル 3の流路 6 には溶融された可塑化合成樹脂の流通を阻止する本発明における流路開閉機構である閉塞弁 16が設けられているとともに、この閉塞弁 16の開閉も駆動装置 17を制御装置 13により制御操作することにより行なわれる。なお、この制御装置 13には- スクリユー位置検出器 18からシリンダ 4 内部におけるスクリユー 8 の位置データが与えられる。

ところで、制御装置 13においては、スクリユー位置検出器 18からのスクリユー 8の位置データ等にもとづき所定のプログラムにしたがって前述の電磁流量弁 11および電磁圧力 12を介してのスクリュ一 8のノズル 3 に向かつての平衡移動を含む進退および所定の押圧力の付与に関する制御、駆動装置 17を介しての閉塞弁 16の制御を行なう。

また、演算装置 19には、スクリユー位置検出器 18からシリンダ 4 内部におけるスクリュー 8の位置データ、スクリユー押圧力検出器 20からスクリュー 8 の押圧力データ、樹脂温度検出器 21からシリンダ 4 内部の可塑化合成樹脂の温度データ、外部入力装置 25より重量値に関する外部データが与えられ、これらのデータにもとづき P V 関係式または P V T関係式により金型 1 のキヤビティ部 7 に射出充塡された充塡重量に関する演算を行なう。演算される充塡重量は、表示器 22に表示されるとともに、比較器 23において監視範囲設定器 24に予め設定されている正常な充塡重量の範囲と比較され、この正常な充塡重量の範囲から逸脱している場合にはその比較器 23から異常信号が発せられる。

本実施例においては、 P V T関係式を用いて金型 1 のキヤビティ部 7 に射出される可塑化合成樹脂の充填重量を検出する方法を説明する。この P V T関係式が既知であれば、次に述べる方法により充塡重量を得ることができる。なお、 Ρ V Τ関係式が未知である場合にも射出成形機 2を用いて後述する方法により容易に求められる。まず、金型 1 のキヤビティ部 7 に射出充塡された充塡重量を得るに際しての各部の動作を説明する。

i ) 射出充塡前（第 2図（A) )

閉塞弁 16が閉じられ、この閉塞弁 16が閉じられた状態において射出ビストン 14によりスクリユー 8 に所定の押圧力 P iが付与される。この押圧力の付与により、スクリユー 8先端部より前方に送られた可塑化合成樹脂を圧縮するとともに被圧縮可塑化合成樹脂からの反力と押圧力 P t とが均衡する点までスクリュー 8が平衡移動して停止する。このスクリュー 8 の第 1 の停止位置におけるスクリュー. 8の位置値 S I がスクリユー位置検出器 18により検出され、制御装置 13に与えられるとともに演算装置 19に与えられる。さらに、このスクリュー 8の第 1 の停止位置における可塑化合成樹脂の樹脂温度 T が樹脂温度検出器 21により検出されるとともに、スクリュー押圧力値、言い換えればスクリュー押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値がスクリユー押圧力検出器 21により検出されて渲算装置 19に与えられる。

ii ) 射出充塡中（第 2図（B) )

閉塞弁 16が開かれ、スクリュー 8が前進して金型 1 のキヤビティ部 7 に可塑化合成樹脂が射出充塡される。なお、この金型 1 のキヤビティ部 7 に可塑化合成樹脂が射出充塡される工程は一般の射出成形機と同様である。

iii ) 射出充塡および保圧の完了後（第 2図（C) )

閉塞弁 16が再び閉じられ、この閉塞弁 16が閉じられた状態において射出ピストン 14によりスクリュー 8 に所定の押圧力 P H が付与される。前述の射出充塡前と同様に、この押圧力 P _H の付与によりスクリュー 8 は平衡移動して、言い換えれば保圧がその押圧力 P _H による押圧より大きい場合には後退し、また保圧がその押圧力 P _H による押圧より小さい場合には前進して停止する。このスクリュ一 8 の第 2 の停止位置におけるスクリュ一 8 の位置値 S H がスクリユー位置検出器 18に検出されて、制御装置 13に与えられるとともに、演算装置 19に与えられる。さらに、このスクリユー 8の第 2の停止位置における可塑化合成樹脂の樹脂温度 T _{H 1} が榭脂温度検出器 21により検出されるとともに、スクリュー押圧力値、言い換えればスクリユー押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値 P _{H 1}がスクリユー押圧力検出器 21により検出されて演算装置 19に与えられる。

なお、前述の第 1 および第 2の停止位置におけるスクリュー 8の位置値， S H の検出時には、所定の押圧力または P H の付与によりスクリュー 8が平衡移動して停止した状態であるために、いずれの場合でもスクリュー 8の先端部分の逆流防止弁 9 は閉塞され、または閉塞状態を保たれてシリンダ 4 内部のスクリュ一 8の前進側、言い換えればノズル 3 とスクリュ一 8の先端との間に介在する榭脂量は確定している。

予め求めておいた前述の P V T関係式により、スクリュー 8の第 1 の停止位置における可塑化合成樹脂の比容積値 V (P I I. Τ ,)およびスクリュー 8の第 2の停止位置における可塑化合成樹脂の比容積値 V (P HI, T が求められ、金型 1 のキヤビティ部 7 に充塡された充塡重量 G ' 、言い換えればシリンダ 4 内部より排出された可塑化合成樹脂の排出重量 Gは前述の（1)' 式にしたがって演算されて得られる。

しかし、第 3図に示されているように第 1 および第 2 の停止位置 S I 、 S H はいずれもスクリュー 8の最前進位置を基準として検出された位置データであるのに対して、スクリュー 8 に付与された押圧力 P：、 Ρ Η により圧縮される可塑化合成樹脂はスクリュー 8 の最先端部から閉塞弁 16に至るまでの間に存在する可塑化合成樹脂であるために、最前進位置でのスクリュー 8 の最先端部から閉塞弁 16 に至るまでの容積を加味した次式でなければ正確な排出重量 Gは得られない。したがって、この最前進位置でのスクリュー 8 の最先端部から閉塞弁 16に至るまでの容積をスクリユー位置値に換算した値を S。とすると、排出重量 G、言い換えれば充塡重量 Gは次の (2)式で表わされる。

G (= G' ) = A X { (So + Si ) /V (RI ₁ , T I ₁)

一 (So + S_H ) /V (P_{H 1}, TH I ) } … しかし、射出充塡前と射出充塡後および保圧完了後とにおける温度変化は無視できるほど小さいので T n == T _H1と考えてよく、（2)式は次の (2)' 式に変形できる。

G (= G' ) = A X { (S。 + S /V iPn. Tn)

一（S。 + SH) /V (PH I, T I I) } … ' この S。は射出成形機の設計値より容易に得られるが、設計値が不明の場合は次の要領で実験的に求めることができる。一定の可塑化合成樹脂温度において、スクリユーに一定の押圧力を付与すれば、シリンダ内部の可塑化合成樹脂は圧縮されて前進し、この前進するスクリユーストローク A Sは押圧力付与前のシリンダ内部に存在する可塑化合成樹脂量、言い換えればスクリュー位置値 S _m と比例することから、第 4図に示されているように、順次圧縮させる可塑化合成樹脂量 S _m を変化させ、 A S と S _ra との一次関数を求めて A S = 0 となる S _m を外揷すれば S。は求められる。

前述の (2)式により得られた充塡重量 G ' は表示器 22に与えられ表示されるとともに、比較器 23に与えられ監視範囲設定器 24に予め設定された正常な充塡重量の範囲と比較して成形品が正常に成形されたか否かを判断し、設定された範囲を逸脱した場合は異常信号を発し不良品の選別を行なう。

なお、本実施例においては、 1射出充塡毎に可塑化合成樹脂の樹脂温度を検出し、この榭脂温度に対応する比容積値を求めたが、樹脂温度の変動が少ない場合は、所定射出充塡回数毎に 1 回の樹脂温度検出を行ない、次に樹脂温度を検出するまで前回検出した榭脂温度を代用しても良い。

また、本実施例においては、可塑化合成樹脂の金型 1 にキヤビティ部 7への充塡重量を G ' を求めて、成形品が正常に成形されたか否かを監視するようにしたが、成形条件が基準成形条件から変更された、または変化した場合のスクリューストローク値 Δ S ' をこの充塡重量を G ' を用いて、次に示される演算により求めて、スクリユーストローク値 A S ' により成形品を監視することもできる。

ここで、基準成形条件（圧力値 P。、樹脂温度 T。）における基準となる充塡量量を G _D 、比容積値を V ( P 0 、 T。）とすると、このときのスクリューストローク値 A Sは次の (3)式で表わされる。

AS/V(P₀, To) … ）また、充塡重量 T は次のように置き換えられ、さらに (3)' 式に変形できる。

G' /A = A S， / V(P₀, T₀)

AS' = (G， /A) x V(P。， To) … )' さらに、スクリューの第 1 の停止位置におけるスクリユー位置値 S I および圧力値 P uと第 2 の停止位置におけるスクリユー位置値 S _H および圧力値 P _{H 1}の時の充塡重量 G ' を求める (2)' 式と (3)' 式とより、成形条件が基準成形条件から変更された、または変化した場合のスクリューストローク値 A S ' は次の (3)" 式として表わされる o

A S' = V(P₀₎To) (SO+ SI)/V (PI I, TH) 一

V(P₀, To) (SO+ SHJ/VCPHL TH … )" 即ち、（3)' 式および (3)" は充填重量 G ' を基準成形条件（圧力値 P 0 、樹脂温度 T。）の時のスクリューストローク値に換算したものであり、実成形中においては Ρ Η、 Ρ _{Η 1}、 Τ ιι, T HI (ただし、

T ιι= T HI) として (3)" 式を用いてスクリューストローク値 A S ' を求めれば良い。

ところで、一定温度 T。下における圧力値 Ρ ο と任意の圧力値

Ρ η との比は各圧力値 P。、 P n における比容積値の比の関数として、次の (4)式のように表わされる。

f (Pn/Po) = V (Pn, To)/V (P_0> To) 〜(4) なお、（4)式において、 T。 = Τ ηであれば検出された各圧力値 Ρ Ζ！または Ρ Η！と Ρ。とにおける比容積値の比は次の (4)，、（4) " 式として表わされる。

V iPn. ToJ/V iPo. To) = f (Ρι ./Ρο) …( ν(Ρ_Ηι, Τ₀)/ν(Ρο, Το) -f (ΡΗ Ι/ Ο) 〜(4)" この (4)' 、（4)" 式から (3)" 式は次の (3) "'式と変形され、成形条件が基準成形条件から変更された、または変化した場合のスクリューストローク A S ' を求めることができる。

- S ₀ + S_H/f (PH I /PO) 〜(3)"' 前述の (3) "'式により得られたスクリユーストローク A S ' は表示器 22に与えられ表示されるとともに、比較器 23に与えられ監視範囲設定器 24に予め設定された正常なスクリューストローク A Sに許容幅を加味した範囲と比較して成形品が正常に成形されたか否かを判断し、設定された範囲を逸脱した場合は異常信号を発し不良品の選別を行なう。

また、本実施例においては、射出充塡前、射出充塡および保圧の完了後にスクリュー 8 に付与する異なる所定の押圧力 P z 、 P H としたが、同一の押圧力でもあっても良い。

さらにまた、他の実施例としてはノズル 3の流路 6 に閉塞弁 16を有さない場合には、金型 1 に設けられるキヤビティ部 7への可塑化合成樹脂の流通経路に配設されるシャツトオフ弁を用いても良い。

次に、 P V T関係式を求める方法について説明する。従来から提案されている多数の可塑化合成樹脂の P V T関係式のうちの一例として、次に示されている Spencer & Gilmore の式にもとづいて説明

' る o

( P + 7Γ ' ) ( V - ω ) = R ' T … ） Ρ ；可塑化合成樹脂の圧力値

V ；可塑化合成樹脂の比容積値

Τ ；可塑化合成樹脂の樹脂温度（絶対温度） 7Τ ' 、 ω、 R ' ；樹脂固有の定数

前記 (5)式は (5)' 式と変形できる。

V = R' Ί / ( Ρ + 7Γ ' ) + ω 〜(5)，したがって、一定の可塑化合成樹脂の圧力下では第 5図に示されているように、可塑化合成樹脂の比容積値 Vは温度 Τの一次式として与えられる。

本実施例のように実際に射出成形機を用いる場合、可塑化合成樹脂の比容積値 Vはシリンダ内部より排出された可塑化合成樹脂の容積値 V' と排出された可塑化合成樹脂の重量 Gとの比であり、 V - V /Gで表される。

次に可塑化合成樹脂の圧力値を一定値 Ρ。に保って、榭脂温度 Τ を多段階に変更すれば (5)' 式から定数 ωが求められる。

ωの値が決まれば可塑化合成樹脂温度を一定値 Τ。に保って圧力値 Ρを多段階に変化させ、その圧力値を Ρ η とする。圧力 Ρが前記一定値 Ρ。のときの可塑化合成樹脂の比容積値を V (Ρ 0 , Τ 0 ) とし、圧力 Ρが Ρ η のときの可塑化合成樹脂比容積値を V ( Ρ η , To ) とすれば、次式 (6)により定数 ττ ' も決まる。

{V(Po,To) - o) } / {V(P_n, T₀)— ω }

= {R'T₀/(Po+ π ' ) } I {R'T₀/(Pn+ π ' )}

= 1 + ΔΡ/(Ρ。+ 7Γ，）〜(6) (ただし、厶 Ρ=Ρ_η— Ρ₀) このように定数 ωおよび ττ ' が決まれば前記 (5) ' 式にもとづいて定数 R ' も求められる。してがつて、その可塑化合成樹脂については Spencer & G i l mor e の式により P V T関係式が確定する。

次に、実際の射出成形機 2を用いて P V T関係式を求める具体的な方法について第 1 図および第 6図を参照しつつ説明する。

次の各工程は可塑化合成樹脂温度 Tにおいて行われる。

i ) 第 1工程

閉塞弁 16が閉じられ、この閉塞弁 16が閉じられた状態において射出ビストン 14によりスクリュー 8 に押圧力 Pが付与される。この押圧力 Pの付与により、スクリユー 8先端部より前方に送られた可塑化合成樹脂を圧縮するとともに、被圧縮可塑化合成樹脂からの反力と押圧力 Pとが均衡する点までスクリュー 8が平衡移動して停止する。このスクリユー 8の第 1の停止位置におけるシリンダ 4 内部のスクリュー 8の前進側に介在する樹脂量に対応するスクリュー 8の位置値 S i がスクリユー位置検出器 18により検出されて演算装置 19に与えられる。

ϋ ) 第 2工程

閉塞弁 16が開かれ、スクリユー 8が前進して適宜量の可塑化合成樹脂を排出させた後、閉塞弁 16が閉じられ、この排出重量は図外の抨量器で秤量され、その重量値 Jは外部入力装置 25から演算装置 19に与えられる。

iii ) 第 3工程

閉塞弁 16が再び閉じられ、この閉塞弁 16が閉じられた状態において射出ピストン 14によりスクリユー 8 に再び押圧力 Pが付与される。前述の第 1工程と同様に、この押圧力 Pの付与により平衡移動して、停止したスクリユー 8の第 2の停止位置におけるシリンダ 4 内部のスクリユー 8の前進側に介在する榭脂量に対応するスクリュー 8の位置値 S ₂ がスクリユー位置検出器 18に検出されて演算装置 19に与えられる。演算装置 19においては、次の (7)式により可塑化合成樹脂温度 T. 圧力 Pにおける該可塑化合成樹脂の比容積値 V ( P , T) が演算る。

V(P, T) = V'/J

=Ax (S₂-S,)/J …(ァ）ただし、 V' ；排出された可塑化合成樹脂の容積

A ；シリンダ内筒断面積

前述したような一連の検出操作および演算を、可塑化合成樹脂の温度 Tまたは圧力値 Pのうち一方を固定し、他方を多段階に変化させて反復して実施すれば、演算により前述の (5)式における樹脂固有の定数 π ' 、 ω、 R，が求められ、対象となっている樹脂について P V T関係式が確定する。

以上は Spencer & Gilmore の式のもとづいた P V T関係式の場合である力この Spencer & Gilmore の式以外にも例えば、実験的解析手段（多変数逐次近似法）を用いて P V T関係式を求めることがでさ産業上の利用可能性

本発明によれば、金型のキヤビティ部に射出充塡される可塑化合成樹脂の充塡重量が高精度に検出される。したがって、金型が複数個の成形品を一度に成形するキヤビティ形状のものでもって均一な良品の成形品を得る際にも好適である。

Claims

請求の範囲

1. 射出成形機のシリンダ内部から金型のキヤビティ部に射出されて充填される可塑化合成樹脂の充塡重量を検出する射出成形機の充塡重量検出方法において、

(d) この可塑化合成樹脂の流通が阻止されている状態においてスクリューに所定の押圧力を付与してそのスクリューを平衡移動させ、

(g) この可塑化合成樹脂の流通可能状態において引続き前記スクリユーに押圧力を付与して前記キヤビティ部に可塑化合成樹脂を射出充塡し、

( i ) この可塑化合成樹脂の流通が阻止されている状態において再び前記スクリユーに所定の押圧力を付与してそのスクリューを平衡移動させ、

(j ) このスクリューが平衡移動を停止した第 2 の停止位置におけるスクリユーの位置値およびスクリユーに付与された押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値を得、

(k) 前記圧力値と比容積値との関係式、前記第 1 の停止位置において得られたスクリユーの位置値と前記第 2 の停止位置において得られたスクリューの位置値、およびそれらのスクリュー位置におけるスクリューに付与された押圧力にもとづく可塑化合成樹脂の圧力値より金型のキヤビティ部の充塡される可塑化合成樹脂充塡重量を得る

ことを特徴とする射出成形機の充填重量検出方法。

2. 前記可塑化合成樹脂の特性値として圧力値と比容積値と温度との関係式を用いることを特徵とする請求項 1 に記載の射出成形機の充塡重量検出方法。

3. 前記金型のキヤビティ部に充填された可塑化合成樹脂充塡重量力予め設定された範囲外であるときは信号により異常を示すことを特徵とする請求項 1 または 2 に記載の射出成形機の充填重量検出方法。