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    公开号:WO1988005721A1
    申请号:PCT/JP1988/000072
    申请日:1988-01-29
    公开日:1988-08-11
    发明作者:Hitoshi Hara
    申请人:Sumitomo Heavy Industries, Ltd.；
    IPC主号:B29C45-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 射出成形機の射出圧力設定方法及びその装置 技術分野
    [0003] 本発明は、 射出圧力設定方法及び射出成形機に閬する 。
    [0004] 冃 技
    [0005] 一般に、 射出成形機は、 金型部と 、 この金型部に溶融樹 脂を射出する.射出部と 、 射出部の勤作を制御する制御部を 備えて いる 。 制御部では、 充填工程から保圧工程に至る一 連の射出圧力及び時間を 、 射出部から取 り 出された各種の 検出信号及び設定値に基づいて制御 して いる 。
    [0006] 一般に、 制御部における制御条件は成'形されるべき 成形 品の形状等によ って大き く 異なって いる 。 このため、 制御 部に設定される設定値は成形品毎に個々 に定め られるのが 膂通である 。 特に、 制御部における射出圧力の設定及び射 出時間の制御は、 成形品の品質並びに精度を決定する重要 な要素であるから 、 厳密に定め られなければな らない。
    [0007] 従来、 射出工程の各部分における射出出力 を設定する た めに、 成形品の性質， 形状及び樹脂の特性を充分検討 して 成形品に応 じた射出圧力の設定パター ンを用意 し、 こ の設 定パターンに したがって射出圧力 を所定の時間間隔毎に段 階的に切 り 替える方法が採られて いる 。
    [0008] こ こで、 射出圧力の設定パターンは、 成形品の肉厚の程 度、 成形品の形状及び溶融樹脂の流動性の高低毎の要素を パラメータ と して決定している 。 例えば、 成形品の肉厚が 厚く なる程、 また、 複雑な形状になる程、 多段階に設定し なければ成形品の同質性が確保できず、 また、 ひげやバリ が発生し易 く なる 。 しか し、 多段階に設定する と必然的に 設定箇所が多く な り 、 加えて各段階毎に設定すべき 最適値 の的確な判断に熟練を要する と い う 問題があ った。
    [0009] 更に、 多段階に設定した場合、 段階の移行の度毎に、 ォ 一バーシュー トが生じる 。 このため、 実際に金型部に加わ る射出圧力に不連続点が生じ、 折角、 金型部にチャージ し た樹脂が漏れて しま う と い う 欠点があった。 この不連続点 を除去する方法.も多数知られているが、 いずれによ って も 射出部或いは制御部の構成が複雑になるばか り で、 実用性 の点での問題があった。
    [0010] 一方、 成形品の形状が単純だった り 、 溶融樹脂の流動性 が低い場合は、 多段階に切 り変えなく と も 、 成形品の品質 を確保でき るが、 成形品の性質に対応した特殊な設定パタ ーンを多種用意する必要があ り 、 汎用性の面で十分でなく 且つ、 設定パターン作成に高度の技術を要する と い う 欠点 がある 。
    [0011] そ こで、 本発明の目的は、 前記問題点に鑑み、 成形品に 応じた特性を容易に作成でき る射出圧力設定方法を提供す る こ と である 。
    [0012] 本発明の他の目的は汎用性があ り 、 しかも 、 簡単に射出 圧力を調整でき る射出成形機を提供する こ と である 。 発明の開示
    [0013] 本発明によれば、 溶融樹脂を射出部から金型に充填する 充填工程から 、 前記金型に充填された樹脂を保圧する 保圧 工程に至る一連の射出圧力を予め定め られた時間一射出圧 力特性曲線に基づき 、 順次、 設定 して い く 段階と 、 前記時 間一射出圧力特性曲線に基づく 設定値の一部を射出する成 形品に応 じて変更する段階と を有 し、 前記時間一射出圧力 特性曲線は前記保圧工程における前記金型内の樹脂体積が 一定と なる こ と を条件 と して定め られて いる こ と を特徴と する射出圧力設定方法が得られる 。
    [0014] また、 本発明によれば、 金型と 、 該金型に樹脂を射出す る射出部と 、 前記射出部から前記金型内に前記樹脂を射出 充填 した後、 保圧に至る迄の一連の射出圧力を あ らわす電 気信号を予め定め られた時間一射出圧力特性曲線に基づき 発生する波形発生手段と 、 前記電気信号を受け、 前記射出 部の圧力を調整する制御ュニ ツ 卜 と を有する こ と を特徴と する射出成形機が得られる 。
    [0015] 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1 図は従来の射出圧力設定方法を説明する ためのダラ フであ る 。
    [0017] 第 2 図は本発明の一実施例に係る射出成形機を説明する ためのブロ ッ ク図である 。
    [0018] 第 3 図は第 2 図に示 した射出成形機で行なわれる射出圧 力設定方法を説明する ためのグラ フである 。 第 4 図は本発明に係る他の射出圧力設定方法を説明する ためのグラ フである 。
    [0019] 発明の原理
    [0020] 次に、 本発明の理解を容易にするために、 本発明の原理 を説明する まず、 樹脂を射出部から金型に充填する充填 工程から 、 金型に充填された樹脂を保圧する 保圧工程に至 る一連の射出圧力を定める時間一射出圧力特性曲線につい て説明する 。
    [0021] 一般に、 時間一射出圧力特性曲線は横軸に時間、 縦軌に 射出圧力を と つた座標上に描かれ、 時間一射出圧力特性曲 線は成形品の種類等に対応した射出圧力設定パタ一ンを示 す。 時間一射出圧力特性曲線は充填工程に対応した部分及 び保圧工程に対応した部分とからなつているが、 成形品の 品質に最も影響があるのは、 保圧工程に対応した部分にお ける 曲線の甸配である 。 '
    [0022] 第 1 図を参照する と 、 従来、 第 1 図に示すとお り 、 多段 設定によ り 、 この保圧勾配を決定して いた。 即ち、 保圧ェ 程を多段階に分け、 各段階の保圧を個々 に設定してお き 、 段階毎に保圧を順次切 り 替えていく 方法が採用されて いた この場合、 保圧を切り替える度に、 オーバーシュー ト 3 , 3 ' ， 3 " が発生 し、 前述 したよ う な問題が生 じる
    [0023] 本発明者は多段設定によ らず、 e x p 曲線に基づいて保 圧を設定すれば、 成形品の品質を最良にでき る こ と を見い 出 した。 具体的に云えば、 金型を あ る温度に保持 した と き 、 成形 品の温度が何秒後に金型内で離型可能な温度ま で低下する かをあ らわすために、 下式が用い られて いる 。 d π Τ x - Τ ra
    [0024] t 0 = og e [- -)] ①
    [0025] π 2 a 4 Τ c - Τ ra t o ： 冷却に要する最小の時間 （sec)
    [0026] ： 溶融樹脂の熱放散率
    [0027] d ： 成形品の肉厚 （ 1 X 1 0 — 3 i nch) T X ：'溶融樹脂の熱変形温度 （ eC ) T c ： 溶融樹脂の射出温度 に C ) Τ πι ： 金型温度 に C )
    [0028] また、 金型への射出が完了 し、 樹脂の流動が止ま った と き 、 溶融樹脂は金型内部 （ 以下、 キ ヤ ビテ ィ と 呼ぶ ） の温 度 T m と 充填工程圧 Pの影響を受けて 、 Van der Waa I s の 式
    [0029] ( P十 て ） ' （ V— w〉 = R Tra …② V ： キ ヤ ビテ ィ 体積
    [0030] て ， W， R ： 定数
    [0031] で示される状態に置かれる 。 こ こで、 キ ヤ ビテ ィ 体積 Vを 一定に保つ と 、 ひげやバ リ の少ない良質の成形品ができ 、 非常に有効な手段である こ と を実験によ り 確認 した。
    [0032] キ ヤ ビテ ィ 体積 Vを一定に保っためには、 前記②式から 近似的に T m
    [0033] V =
    [0034] Ρ の関係式が成立する必要がある 。 こ こで、 キ ヤ ビテ ィ 温度 T m は、 前記①式からわかる よ う に、 近似的に溶融樹脂満 杯後、 時間と共に e X p 曲線に従って 低滅する 。 この関係 を、 前記③式に代入すれば、 キ ヤ ビテ ィ 体積 Vを一定に保 つためにほ保圧 P も また e X P 曲線に従って低減すれば良 いこ と になる 。
    [0035] 以上から 、 保圧低減 配が e X P 曲線よ り 定め られるが 成形品の形状や、 金型の剛性が小さ く射出直後にバリ が出 る場合には、 e X p 曲線によ って も成形品の品質向上が図 れない場合がある 。 その場合は、 e X p 曲線の一部をパル ス状にカ ツ ト して樹脂の表面に固化層ができ る まで局部的 に射出圧力を低減でき る よ う にする。 このよ う して 、 成形 品の種類に対応 した時間一射出圧力特性曲綠を形成すれば 的確に、 射出圧力を設定でき る こ とが判明した。
    [0036] 発明を実施するための最良の形態
    [0037] 以下、 図面を参照して 、 本発明の一実施例に係る射出成 形機を説明する 。
    [0038] 第 2 に示された射出成开 機は金型部 3 0 と 、 この金型 部 3 0 に溶融樹脂を射出する射出部 2 0 と 、 射出部 2 ひを 制御する制御部 4 0 と を備えて いる 。 図示された射出部 2 0 はホ ッパーを備えたシリ ンダー 2 1 と 、 このシ リ ンダ 一 2 1 内を図の左右方向へ往復するスク リ ューラム 2 2 と これを駆動する油圧ボンプ等の駆動部 2 3 と を備えて いる また、 シ リ ンダー 2 1 内には、 シ リ ンダー 2 1 内の圧力を 検出する圧力検出器 2 6 、 スク リ ューラム 2 2 の速度を検 出する速度検出器 2 7 、 及びスク リ ューラム 2 2 の位置を 検出する位置検出器 2 8 が夫々公知の方法で取付けられて いる 。
    [0039] これら圧力検出器 2 6 、 速度検出器 2 7 、 及び位置検出 器 2 8からの圧力検出信号 3 1 、 速度検出信号 3 2 、 及び 位置検出信号 3 3 は制御部 4 0 に与え られて いる 。
    [0040] 制御部 4 0 は、 後述するパラメ ータ に従って 、 充填工程 の開始から 、 保圧工程の終了までの射出設定パターンを生 成する関数発生器 4 1 、 及び、 圧力検'出信'号 3 1 、'速度検 出信号 3 2 、 及びスク リ ュー位置検出信号 3 3 と を受け、 駆動部 2 3 に圧力調整信号 3 4 を供袷する制御ュニ ッ ト 4 2 と を備えて いる 。 閬数発生器 4 1 は通常、 汎用のマイ ク ロプロセ ッサによ っ て構成されるが、 入力信号と して与 え られるパラメ ータ によ って出力信号の振幅及び位相を可 変でき る よ う に構成された半導体回路を含むハー ド ウ エ ア 論理回路でも よ い。
    [0041] 第 2 図及び第 3 図を参照する と 、 第 2 図に示された関数 発生器 4 1 は第 3 図のよ う な時間一射出圧力特性曲線を実 現するパターンを定める関数を発生する 。 具体的に言えば、 第 3 図に示された時間一射出圧力特性曲線は溶融樹脂の金 型への充填開始時点 T 1 か ら充填終了時点 T 2 までの充填 工程と 、 充填工程以後行われる保圧工程と に分けるこ とが でき る 。 この内、 保圧工程は最終保圧時点 T 3 によ って定 める こ とができ る 。 図示された時閭ー射出圧力特性曲線で は、 充填終了時点で充填工程圧 P 1 に達し、 最終保圧時点 T 3 において、 最終保圧 P 2 に達して いる 。
    [0042] 第 2 図における閬数発生器 4 1 は第 3 図に示すよ う な時 間一射出圧力特性曲線の充填工程の斯間 D l 、 保圧工程の 期間 D 2 、 充填工程圧 P 1 、 最終保圧 P 2等を変化でき る よ う に構成されている 。 関数発生器 4 1 では、 保圧工程に おける射出圧力を前述した e x p 曲線に従って変化させる よ う に構成されている 。 このよ う に、 関数発生器 4 1 は時 間—射出圧力特'性曲線を'定める電気信号を制御ュニ ッ ト 4 2 に供耠する 。
    [0043] 尚、 図示された関数発生器 4 1 では、 充填工程における 関数も発生する ものとするが、 この充填工程の関数は別に 設けられた関数発生器によ って発生されて も よい。
    [0044] 上記したパラメータ を与え るために、 図示された閬数発 生器 4 1 には、 入力装置 4 5 が接続されて いる 。 入力装置 4 5 ほ充填工程圧 P 1 、 充填工程の期間 D 1 、 最終保圧 P 2 、 保圧工程の期間 D 2 、 及び、 第①式に必要な係数 F を閬数発生器 4 1 に供耠する 。
    [0045] 更に、 図示された入力装置 4 5 はパルス印加指令を信号 発生器 4 6 に与え、 この指令によ り 、 信号発生器 4 6 は関 数発生器 4 1 に指令によ って定ま る幅及び振幅を有するパ ルスを送出する 。 これによ つ て 、 関数発生器 4 1 によ って 発生される時間一射出圧力特性曲線を不連続に変化させる こ と ができ る 。
    [0046] 第 4 図を参照する と 、 保圧工程斯間 D 1 内に、 信号発生 器 4 6 からのパルス P Lが与え られ、 時間一射出圧力特性 曲線の一部が期間 D 1 において局部的に力 ッ ト されて いる このよ う に、 時間一射出圧力特性曲線の一部を局部的に力 ッ トする こ と によ り 、 成形品に応 じた保圧条件を得る こ と ができ る 。
    [0047] パルス P Lはパルス幅を一定に して 、 パルスの振幅を変 化させて も よ い し、 或は、 パルスの振幅を一定に して 、 ノ、。 ルス幅を変化させて も よ い。 また、 条件によ っては、 パル スの幅及び振幅の双方を変化させて も よ い。
    [0048] 以下、 本発明に係わる射出設定例及びその時の動作を説 明する 。 先ず、 射出成形機によ って成形される成形品は形 状が複雑な もの と 、 単純な も のと に分類する こ と ができ る 成形品の形状が複雑な場合、 樹脂には、 高い流動性が要求 され、 従って 、 複雑な形状の成形品には、 バ リ が発生 し易 い。 他方、 成形品.の形状が単純な場合、 樹脂の流動性は低 く て も よ く 、 徒って 、 単純な形状の成形品にはバ リ が出に く い。 このため、 成形品の形状によ って成形条件を変え る 必要がある 。
    [0049] また、 成形品には、 薄肉成形によ る もの と 、 厚肉成形に よ る ものと がある 。 薄肉成形の場合、 初期充填エネルギー によ って 、 形状がほぼ完成し、 一方、 厚肉成形の場合、 樹 脂を金型に充填 した後、 即ち、 充填工程以後に加え られる 補充エネルギーによって形状が決定される 。
    [0050] 従って 、 本発明の実施例では、 先ず、 成形品の形状が複 雜か否かを判断する 。 形状が複雑な場合、 バリ の発生を防 止する必要があるから、 第 4図に示すよ う に、 時間射出圧 力特性曲線の一部をカ ッ トする 。 このこ と は、 保圧工程に おける圧力を局部的に緩和 して 、 スク リ ューの前進慣性力 を弱めて いる こ と を意味して いる 。 このよ う に、 保圧工程 における圧力を局部的に緩和すれば、 この緩和されている 期間内に、 金型内の樹脂の表面に固化層ができ 、 高い流動 性を有する樹脂が使用されて も 、 成形品におけるバリ の発 生を防止でき る 。 圧力を緩和する期間は一般的に 0 . 0 5 秒乃至 0 . 3秒と 短く て よ い。
    [0051] —方、 形状が単純な成形品を成形する場合、 時間一射出 圧力特性曲線の一部を力 '/ トする必要はないから 、 関数発 生器 4 1 からの電気信号は信号発生器 4 6 の出力によ って 何等変更される こ と なく 、 制御ユニッ ト 4 2 に送出される 次に、 成形品が薄肉か、 厚肉かを判定する 。 薄肉の場合 には、 保圧工程期間 D 2 を短く し、 これに対応して、 スク リ ューラム 2 2 を高速で移動させる と 共に、 最終保圧 P 2 は低く 設定する 。 また、 判定の結果、 成形品が厚肉の場合 には、 保圧工程期間 D 2 を長く し、 最終保圧 P 2 を髙めに 設定する 。 これによつて、 厚肉成'形品に必要な補充エネル ギーを得る こ と ができ る 。
    [0052] 上記 した判定結果は入力装置 4 5 から関数発生器 4 1 及 び信号発生器 4 6 にパラメ ータ と して与え られ、 成形品に 応 じた時間一射出圧力特性が閬数発生器 4 1 から制御ュニ ッ 卜 4 2 に供袷される 。
    [0053] 制御ュニ ツ ト 4 2 は圧力検出信号 3 1 、 速度検出信号 3 2 、 及び位置検出信号 3 3 を参照 して 、 成形品に応 じた 時間一射出圧力特性に応 じた圧力調整信号 3 4 を駆動部
    [0054] 2 3 に与え る 。 制御ユニ ッ ト に与え られる検出信号は金型
    [0055] 3 0 から と り だされて も よ い。
    [0056] 本発明によれば、 成形前に数値によ って客観的に判断で き る要素に基づいて 、 簡略且つ.的確に射出圧力 を設定でき る と 言う 利点がある 。
    [0057] 産業上の利用可能性
    [0058] 本発明に係る圧力設定方法は油圧モータ を用いた射出成 形機だけでな く 、 電動機駆動型の射出成形機に も適用でき る 。
    权利要求:
    Claims特許請求の範囲
    1 . 金型、 該金型に樹脂を射出する射出部、 及び、 前記 射出部を制御する制御部と を備え 、 樹脂を金型に射出する こ と によ り 、 所望の成形品を成形する射出成形機に使用さ れ、 前記射出都に対する樹脂の射出開始から 、 前記金型に 充填される充填工程を経て 、 保圧工程に至るまでの圧力を 設定する方法において 、 前記射出開始から保圧工程までの 一連の圧力を予め定め られた時間一射出圧力特性曲線に基 づき 、 順次、 前記制御部に設定してい く 段階と 、 前記時間 一射出圧力特性曲線に基づく 圧力設定値を射出する成形品 に応じて 、 部分的に変更し、 該変更された圧力設定値及び 前記^間一射出圧力特性曲線に従って""、 前記充填工程及び 保圧工程における圧力を決定する段階と を備え、 前記時間 一射出圧力特性曲線は保圧工程における金型内の樹脂体積 が実質上一定と なる こ と を条件と して定められて いる こ と を特徴と する圧力設定方法。
    2 . 前記圧方設定値の変更は前記時間一射出圧力特性曲 線の保圧工程で行われる こ と を特徵とする特許請求の範囲 第 1 項記載の圧力設定方法。
    3 . 前記時間一射出圧力特性曲線が前記保圧工程で不連 続となる よ う に、 前記圧力設定値を変更する こ と を特徴と する特許請求の範囲第 2項記載の圧力設定方法。
    4 . 前記時間一射出圧力特性曲線は前記保圧工程におい て e X P 曲線を呈する こ と を特徴と する特許請求の範囲第 1 項記載の圧力設定方法。
    5 . 金型、 該金型に樹脂を射出する射出部、 及び、 前記 射出部を制御する制御部と を備え 、 樹脂を金型に射出する こ と によ り 、 所望の成形品を成形する射出成形機において 前記制御部は、 前記射出部の樹脂の射出開始から充填工程 を経て 保圧工程に至る一連の射出圧力 を予め定め られた時 間一射出圧力特性曲線に従って生成する生成手段と 、 前記 時間一射出圧力特性曲線のパラメ ータ を与え 、 前記生成手 段に前記時間一射出圧力特性曲線に基づく 圧力値と して 、 順次、 出力 させるパラメ ータ入力手段と 、 前記射出圧力値 によ って前記射出部の射出圧力 を調整する制御ュニ ッ 卜 と を有する こ と を特徴と する射出成形機。
    6 . 前記パラメ ータ入力手段は前記時間一射出圧力特性 曲線上の関数値を与え る手段と 、 前記時間一射出圧力特性 曲線を不連続に変化させる よ う な圧力変更値を与え る手段 と を有する こ と を特徴と する特許請求の範囲第 5 項記載の 射出成形機。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    KR100308837B1|2001-12-15|용융전방부의표면적감소징후를감지한후압력지배제어알고리즘에기초하여사출하는것을포함하는플라스틱제품몰딩방법
    EP0637495B1|1999-02-03|Apparatus and method for local pressurizing type injection molding
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    DE3886461T| DE3886461T2|1987-01-30|1988-01-29|Verfahren und vorrichtung zum regulieren des einspritzdruckes einer spritzgiessmaschine.|
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