JPS63173619A - 射出成形機の射出速度制御装置 - 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、溶融樹脂を金型のキャビティ内に充填する射
出成形機において、充填工程中の溶融樹脂の射出速度を
制御する装置に関する。

〔従来の技術〕

特公昭５７−５９０６０号公報に示すように、回転駆動
されるスクリューを射出シリンダで往復動自在として溶
融樹脂をノズルより射出することで金型のキャビティ内
に充填する射出成形機が知られている。

かかる射出成形機においては溶融樹脂を金型のキャビテ
ィ内に充填する射出速度をスクリューの位置に応じて制
御する必要がある。

このような射出速度を制御する装置としては、例えば特
開昭５９−６４３３７号公報に示すものが知られている
。

つまり、第４図に示すように、スクリューａの位置を検
出する位置検出器すと、射出シリンダＣの伸長室ｄに供
給する流量を制御する流量制御弁ｅと、スクリュー位置
に対するスクリュー速度を設定した設定器ｆとを備え、
位置検出器すで検出したスクリュー位置に応じて流量制
御弁ｅに制御信号を出力して設定器ｆで設定してスクリ
ュー速度になるように伸長室ｄへの供給する流量を制御
するようにした装置であり、この装置によればスクリュ
ー位置に応じてノズルｇより金型すのキャビティ内に充
填する溶融樹脂の速度、すなわち射出速度を多段階に制
御することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる射出速度の制御装置は、スクリューの移動速度、
つまり射出シリンダの伸長速度を制御することで射出速
度を制御するものであると共に、溶融樹脂は圧縮性を有
するから、スクリューの移動速度と射出速度とが異なる
ことがあり、スクリューの移動速度を精度良く制御して
も射出速度の精度が悪いものとなって予じめ設定したス
クリュー位置における射出速度となるように制御できな
いことがある。

すなわち、例えばノズルｇより金型りのキャビティ内に
溶融樹脂を充填している充填工程中にスクリューａが溶
融樹脂を押圧している時にはスクリューａ先端のハウジ
ングｉ内部ｊの溶融樹脂圧力は上昇している。この状態
にてスクリューａを停止したとしても前述のハウジング
ｉ内部ｊの圧縮された溶融樹脂はその圧力が金型り内の
負荷圧力に相当する圧力に減少する迄はノズルｇより金
型りに流出することになり、射出速度がゼロになるまで
は応答遅れがある。

また、スクリューａの速度が切換わった状態より急加速
して射出速度を急加速する場合には、スクリュー速度に
見合うだけの射出速度が得られるまでには前述のハウジ
ング内部ｊの溶融樹脂圧力が上昇しなければならず、そ
の溶融樹脂の圧力上昇時間分応答遅れが生じる。

具体的には、第５図に示すような形状の急激変化が２箇
所ある製品イを射出成型する際には金型キャビティ内へ
の溶融樹脂流入の乱れによりクモリ・ウェルド等の表面
不良が生じるため、射出速度パターンを第６図に示すよ
うにスクリュー位置Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄｉ：応じて射出速度
をＶ　　、Ｖ　　。

ｖ３．ｖ４と４段階に制御すると共に、前述の表面不良
発生を防止するためにｖ　、■　を低速に設定し、Ｖ、
Ｖ　　をフローマークが生じないように高速に設定して
いる。

このように射出速度を制御するにはスクリュー位置Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄを検出したら流量制御弁を制御して射出シリ
ンダの伸長速度を変化してスクリュー速度を第６図破線
で示すように制御するが、前述の応答遅れによってスク
リュー速度と実線で示す射出速度とは立ち上り、立ち下
りの変化部で異なる。

この応答遅れがあるためスクリュー速度を急激に切換え
ても射出速度はＶｌ−Ｖ２及びｖ３−ｖ４に徐々に切換
わることになり製品イにフローマークロが発生すると共
に、立ち下り時にはＶ２−Ｖ３と変化するが射出速度か
を急激に低下しても溶融樹脂圧力が金型内の負荷圧力と
なるまでは射出速度が速くなって徐々に■　−ｖ３に切
換えるので製品イにウェルド・クモリノ葛が生じてしま
う。これを防止するためにｖ　−４−ｖ３の切換えスク
リユー位置Ｂより手前のスクリュー位置でスクリュー速
度を切換えるとフローマークロが生じていまう。

なお、充填完了後に保圧をかける前にスクリュー速度を
減速しても、スクリューａにかかるモータ等の荷重によ
る慣性によってピーク値Ｖ′が生じ、パリ二が生じる。

そこで、本発明は射出速度の立ち上り、立ち下りの変化
部において射出速度を応答遅れなく迅速に切換えできる
ようにした射出成形機の射出速度制御装置を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕ノズルの開口
面積を制御する流量制御機構と、予じめ定めたスクリュ
ー位置となると予じめ定めた射出速度となるように流量
制御機構に制御信号を発するコントローラとを設けて、
ノズルの開口面積を増減することによって射出速度を制
御して立ち上り、立ち下り時の変化部に応答遅れなく迅
速に制御できるようにしたものである。

〔実施例〕

第１図にて示すごとく筒状のハウジング１内にスクリュ
ー２が摺動及び回転自在に挿入されてホッパー３内の樹
脂を溶融してリズル４より金型５のキャビティ６内に充
填するようにしであると共に、スクリュー２は射出シリ
ンダ７のピストン杆８に連結され、そのピストン杆には
油圧モータ９で回転される駆動軸１０がスプライン嵌合
していると共に、伸長室１１内には図示しない切換弁を
介して油圧源１２の圧油が供給され、がっその圧力は圧
力制御弁１３で制御できるようにしである。

前記ノズル４には、その開口面積を制御する流量制御機
構、例えばノズルバルブ１４が設けられ、該ノズルバル
ブ１４はレバー１５、ロッド１６を介してノズルバルブ
駆動機構、例えば比例ソレノイド１７に連結し、比例ソ
レノイド１７に供給する電流を制御することでノズルバ
ルブ１４の開度を変更でき、それによってノズル４の開
口面積を制御するようにしである。

前記ピストン杆８にはラック杆１８が連結され、このラ
ック杆１８に噛合するピニオン１９にポテンションメー
タなどの回転センサ２０が設けられてラック位置検出器
２１を構成していると共に、前記ラック杆１８に噛合し
た他のピニオン２２には回転パルス発生器２３が設けら
れてスクリュー速度検出器２４を構成している。

そして、射出速度はコントローラ３０によって制御され
る。

前記コントローラ３０はスクリュー位置設定器３１と射
出速度設定器３２と位置比較器３３及び速度比較器３４
を備え、スクリュー′位置設定器３１には射出速度を切
換えるスクリュー位置を任意に設定できると共に、射出
速度設定器３２には複数の射出速度を前記設定したスク
リュー位置に対応して任意に設定できる。

次に射出速度の制御動作を説明する。

圧力制御弁１３の設定圧力を一定として射出シリンダ７
の伸長室１１に一定圧力の圧油を供給することでピスト
ン杆８を伸長してスクリュー２を前進させ、ハウジング
１のスクリュー２の先端側の内部１ａ内に溶融樹脂を圧
縮してノズル４より金型５のキャビティｂ内に充填する
。なお、スクリュー２は油圧モータ９で回転駆動させる
。

この時、伸長室１１内の圧力は一定であるから内部ｌａ
内の溶融樹脂の圧縮圧力も一定となり、射出速度はノズ
ルバルブ１４の開度によって決定され、その開度が大き
いと射出速度が速く、開度が小さいと射出速度が遅くな
る。

つまり、ノズルバルブ１４の開度が大きいとノズル４を
流通する溶融樹脂の抵抗が小さいからスクリュー２は速
く移動して射出速度が速くなり、ノズルバルブ１４の開
度が小さいとノズル４を流通する溶融樹脂の抵抗が大き
くなってスクリュー２は速く移動できずに射出速度が遅
くなる。

なおこの時、油圧源１２の駆動エネルギーを減少するた
め速度比較器３４と油圧−源の吐出量変更部材３４ａを
一点鋭線のごとく結合し、油圧源の吐出量を制御し圧力
制御弁１３よりのリリーフ量を減少させることも出来る
。

つまり、油圧源１２の吐出量は射出シリンダ速度必要量
＋リリーフ量であり、スクリュー４の移動速度が遅けれ
ば射出シリンダ速度必要量が減少するから、その分リリ
ーフ量が増加するので、この時には油圧源の吐出量を制
御してリリーフ量を減少させる。

そして、スクリュー位置検出器２１で検出した実スクリ
ュー位置とスクリュー位置設定器３１で設定したスクリ
ュー位置とを位置比較器３３で比較し、両者が一致した
ら射出速度設定器３２に読み出し信号を発して、その射
出速度設定器３２に予じめ設定した前記スクリュー位置
に対応する射出速度を速度比較器３４に送ってスクリュ
ー速度検出器２４より検出した実スクリュー速度と比較
し、両者が一致するまで比例ソレノイド１７に制御電流
を供給してノズルバルブ１４の開度を増減制御する。

つまり、実スクリュー速度が設定した射出速度よりも速
い場合にはノズルバルブ１４の開度を大きくシ１．遅い
場合にはノズルバルブ１４の開度を小さくする。

以上の様に、ノズルバルブ１４の開度を変更することで
射出速度を制御するので立ち上り、立ち下りの変化部に
おいて応答遅れが極めて小さくなり、迅速に射出速度を
低下したり、増加したりすることができるので、製品に
フローマークやクモリ・ウェルドが生じることが防止で
きると共に、スクリューノズル１４を閉じれば溶融樹脂
が金型５のキャビティ６内に流れなくなるので保圧をが
ける時にピーク値が発生したり、パリが生じたりするこ
とがない。

また、射出シリンダ７の伸長室１１内の圧力は一定で溶
融樹脂の抑圧も一定となって内部１ａの溶融樹脂圧力が
一定となっているので、従来のように溶融樹脂圧縮又は
溶融樹脂圧力低下による応答遅れがなくなって射出速度
を迅速に増速、減速できると共に、従来のものと比較し
てスクリュー位置、速度をより正確に制御可能である。

さらには、ハウジング１の内部１ａの溶融樹脂圧力が一
定であるから、スクリュー２の先端に設けた逆止弁２ａ
の前後差圧も常に一定となってこの逆止弁２ａよりの溶
融樹脂リーク量が一定となって精度の高い制御を行なう
ことができる。

第２図は第２実施例を示し、射出速度設定器３１より比
例ソレノイド１７に直接電気信号を出力してノズルバル
ブ１４の開度を予じめ設定した射出速度に見合う開度と
すると共に、射出速度設定器３１で設定した射出速度と
スクリュー速度検出器２４で検出した実スクリュー速度
とを速度比較器３４で比較し、両者の偏差が無くなるよ
うに圧力制御弁１３の圧力設定部１３ａに制御信号を出
力して設定圧力を増減制御するようにしである。

例えば、設定した射出速度よりも実スクリュー速度が速
い場合には圧力制御弁１３の設定圧力を下げて射出シリ
ンダ７の伸長室１１内の圧力を低下し、スクリュー２に
よる溶融樹脂の押力を低減して内部ｌａ内の溶融樹脂の
圧力を低下させることで射出速度を減速して実スクリュ
ー速度を低下して設定した射出速度と一致させ、設定し
た射出速度よりも実スクリュー速度が遅い場合には圧力
制御弁１３の設定圧力を上げて射出シリンダ７の伸長室
１１内の圧力を低下し、スクリュー２による溶融樹脂の
押力を増大した内部ｌａ内の溶融樹脂の圧力を増大させ
ることで射出速度を増速しで実スクリュー速度を増速し
設定した射出速度と一致させる。

このようにすれば、圧力制御弁１３の圧力はスクリュー
２を押す速度に見合うだけ制御すれば良いから、不必要
な高い油圧力を作用させることがなく、油圧源１２の駆
動エネルギーを減少して省エネルギーを図ることができ
る。

第３図は第３実施例を示し、比例ソレノイド１７の可動
部１７ａに設けたラック２６にビニオン２７を噛合し、
そのビニオン２７にポテンションメータ等など回転セン
サ２８を設けてノズルバルブの開度検出器２９を構成す
ると共に、油圧源１２の吐出油を流量制御弁２５を経て
射出シリンダ７の伸長室１１に供給するようにし、コン
トローラ３゜にはノズルバルブ切換位置設定器４０．ノ
ズルバルブ開度切換指令器４１、ノズルバルブ開度設定
器４２、スクリュー速度切換指令器４３、第１、第２比
較器４４．４５を設けである。

該ノズルバルブ切換位置設定器４ｏは前記スクリュー位
置設定器と同様で、７／ズルバルブ開度設定器４２は前
記射出速度設定器３１と同様であって、それぞれ射出速
度を切換えるスクリュー位置及び射出速度に見合うノズ
ルバルブ開度が設定されるようにしである。

そして、スクリュー位置検出器２１で検出した実スクリ
ュー位置とノズルバルブ切換位置設定器４０の設定ノズ
ルバルブ切換位置とを第１比較器４４で比較し、両者が
一致したらノズルバルブ開度切換指令器４１に信号を発
し、ノズルバルブ開度設定器４２より設定ノズルバルブ
開度を読み出して比例ソレノイド１７に電気信号として
出力してノズルバルブ１４の開度を変更することで射出
速度を制御する。

これと同時にノズルバルブ開度設定器４２よりスクリュ
ー速度切換指令器４３に信号を発すると共に、ノズルバ
ルブ開度設定器２９よりの実ノズル開度とノズルバルブ
開度設定器４２の設定ノズルバルブ開度とを第２比較器
４５で比較し、両者が一致するまでスクリュー速度切換
指令器４３に速度切換指令を出力する。

スクリュー速度切換器４３はノズルバルブ開度が開放側
か閉じ側に切換えているがを判断し、開放側の時には流
量制御弁２５の制御部２５ａに増量信号を送って伸長室
１１内への供給油量を増量し、閉じ側の時には減量信号
を送って減量する。

つまり、ノズルバルブ１４の開度を開放側に切換えるこ
とは射出速度を増速することであるから射出シリンダ７
の伸長室１１への供給油量を増してスクリュー２の移動
速度を増速し、閉じ側に切換えることは射出速度を減速
することであるから射出シリンダ７の伸長室１１への供
給油量を減じてスクリュー２の移動速度を減速する。

このようにすることで、より一層迅速に射出速度を増速
したり減速したりすることができる。

〔発明の効果〕

ノズル４の開口面積を増減してノズル４を流通する溶融
樹脂の抵抗を変化することによって射出速度を制御でき
るので、溶融樹脂の圧縮性の影響をうけずに射出速度の
立ち上り、立ち下りの変化部において射出速度を応答遅
れなく迅速に切換えできる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の第１、第２、第３実
施例の説明図、第４図は従来例の説明図、第５図、第６
図は不具合説明図である。 ２はスクリュー、４はノズル、５は金型、６はキャビテ
ィ、３０はコントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スクリュー２を回転及び往復動させることでノズル４よ
   り溶射樹脂を金型５のキャビティ６内に充填する射出成
   形機において、前記ノズル４の開口面積を増減制御する
   流量制御機構を設けると共に、予じめ定めた射出速度と
   なるように流量制御機構に制御信号を発するコントロー
   ラ３０を設けたことを特徴とする射出成形機の射出速度
   制御装置。