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    公开号:WO1991013743A1
    申请号:PCT/JP1991/000285
    申请日:1991-03-04
    公开日:1991-09-19
    发明作者:Akira Yokota
    申请人:Komatsu Ltd.；
    IPC主号:B29C45-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 射出成形機の射出制御方法
    [0002] 技術分野
    [0003] 本発明は、 射出成形機のシリ ンダ内部から成形用金 型のキヤ ビティ部に射出されて充塡される可塑化合成 榭脂の射出重量を制御する射出制御方法に関するもの 乙、、める。
    [0004] 背景技術
    [0005] 射出成形機を用いて行なわれる可塑化合成樹脂の射 出成形においては、 成形時における可塑合成樹脂の溶 融樹脂圧力、 溶融樹脂比容積、 または溶融樹脂温度 (但し、 成形システムに対する外乱の影響も合む。 ） 等が変化すると、 射出されて充填される可塑化合成樹 脂の射出重量も変化し成形品の品質も一定に保ち難い という課題があった。 この対策として、 ァダプティ ブ 制御とも称される適応制御が種々提案されており、 昭 和 56年 （1981年） 第 84932 号日本国公開特許公報に記 載されている技術はその一例である。
    [0006] 一般に、 適応制御とは、 成形システムに対する外乱 による影響の結果、 あるいは与条件としての溶融樹脂 圧力、 溶融樹脂温度または金型温度等が変化したこと を検出した場合に、 これらの影響または変化を検出し て検出因子以外の制御可能な成形条件 （圧力、 タイマ 等） を制御因子として変化させ、 成形品の品質を一定 に保とうとする方法である。
    [0007] しかし、 この方法には、 次のような問題点がある。
    [0008] ① 金型に応じた検出因子と成形品の品質との間の相 関関係、 更には制御因子と成形品の品質との間の相 関関係を予め調査解析しておかねばならないこと。
    [0009] ② 金型が変わると、 使用材料としての可塑化合成榭 脂が同じであっても検出因子と成形品の品質との間 の相関関係、 また制御因子と成形品の品質との間の 相関関係が全く異なるために、 ①に記載されたよう な調査解析を再度やり直さなければならないこと。 本発明は、 前述のような問題点を解消することを目 的として、 成形システムに対する外乱による影響があ つても、 または与条件としての溶融榭脂圧力等が変化 しても、 成形品の品質を一定に保ち、 また金型が変更 されても適応制御のように最初から調査解析を行なう 必要がない汎用性のある射出成形機の射出制御方法を 提供しよう とするものである。
    [0010] 発明の開示
    [0011] 本発明による射出成形機の射出制御方法は、 前述さ れた目的を達成するために、 基本的には、
    [0012] 射出成形機のシリ ンダ内部から成形用金型のキヤ ビ ティ部に射出されて充塡される可塑化合成樹脂の射出 重量を制御する射出成形機の射出制御方法において、 成形品の重量値 Gに対応した可塑化合成樹脂の射出 充塡時のスク リ ューの移動距離 S D を所定計算式によ り演算して予め設定し、 この予め設定されたスク リ ュ 一の移動距離 S D をそのスク リ ューが射出直前時のス ク リユーの位置から移動した時点において前記成形用 金型のキヤ ビティ部への可塑化合成樹脂の射出充塡を 停止することを特徵とするものである。
    [0013] さらには、 前記成形品の重量値 Gに対応した可塑化 合成樹脂の射出充塡時のスク リ ューの移動距離 S D の 所定計算式による渲算は、 検出または設定される射出 直前時の可塑化合成樹脂の溶融榭脂圧力値 P Ϊ および 射出に引続く保圧時の可塑化合成樹脂の溶融樹脂圧力 値 P H と、 検出される射出直前時のスク リ ューの位置 値 と、 可塑化合成樹脂の P V特性関係式とにもと づき一定の溶融樹脂温度値 Tのもとに、 次式
    [0014] 1 1
    [0015] 一 S i
    [0016]
    [0017] S H ； 射出に引続く保圧時のスク リ ューの の位置値
    [0018] A ； スク リ ユーの投影断面積
    [0019] V (P H) ； 射出に引続く保圧時の溶融樹脂比容 積値
    [0020] V (P i ) ； 射出直前時の溶融榭脂比容積値 により行なう ことを特徴とするものである。
    [0021] または、 前記成形品の重量値 Gに対応した可塑化合 成樹脂の射出充塡時のスク リ ューの移動距離 S D の所 定計箅式による演算は、 検出または設定される射出さ れる可塑化合成樹脂の溶融榭脂温度値 T、 射出直前時 の可塑化合成樹脂の溶融榭脂圧力値 Ρ Ϊ および射出に 引続く保圧時の可塑化合成樹脂の溶融榭脂圧力値 Ρ Η と、 検出される射出直前時のスク リ ユー位置値 S： と、 可塑化合成樹脂の P V T特性関係式とにもとづき、 次 式
    [0022] SD=SI-SH=V (PH, T) - {G/A
    [0023] - SI - [1/V (PI, T) - 1/V (PH, T)3
    [0024] SH ； 射出に引続く保圧時のスク リ ューの 位置値
    [0025] A ； スク リ ューの投影断面積
    [0026] V (PH, T) ； 溶融樹脂温度値 Tとその溶融樹脂温度 値 Tでの射出に引続く保圧時の溶融樹 脂圧力値 P H とにおける溶融樹脂比容 積値
    [0027] V(Pi,T) ； 溶融榭脂温度値 Tとその溶融榭脂温度 値 Tでの射出直前時の溶融榭脂圧力値
    [0028] P I とにおける溶融樹脂比容積値 により行なう ことを特徵とするものである。
    [0029] したがって、 本発明による射出成形機の射出制御方 法によれば、 成形システムに対する外乱による影響が あっても、 または与条件としての溶融樹脂圧力等が変 化しても、 成形品の重量値 Gを一定とするスク リ ユー の移動距離に自動的に制御されて成形品の品質を一定 に保つことができる。 また、 金型が変更されても適応 制御のように最初から調査解析を行なう必要がない。 さ らに、 成形条件を確定するための条件出しの段階に おいては溶融樹脂圧力値等が変更されることが多いが、 このような場合にも所定の重量値 Gにスク リ ューの移 動距離が自動的に制御されて成形条件が出し易い。
    [0030] なお、 前記検出される射出直前時の可塑化合成樹脂 の溶融樹脂圧力値 Ρ Ϊ および射出に引続く保圧時の可 塑化合成樹脂の溶融樹脂圧力値 Ρ Η 、 更には射出され る可塑化合成樹脂の溶融樹脂温度値 Τは、 短期間の連 続成形中の変動巾は微少であり、 また瞬時的な誤差を 排除して検出精度を向上させるために、 連続成形中の 短期間の複数回の射出充塡にもとづき検出される各溶 融榭脂圧力値 P i , P H および溶融樹脂温度値 Tの各 平均値を用いても良い。
    [0031] また、 前記 P V T特性関係式にもとづき溶融榭脂圧 力値 Pおよび溶融樹脂温度値 Tから溶融樹脂樹脂比容 積値 Vを得るに際して、 これら溶融樹脂圧力値 Pおよ び溶融榭脂温度値 Tの変動巾が所定範囲内にあるとし て平面近似法によつて得るようにしても良い。
    [0032] 図面の簡単な説明
    [0033] 第 1 図乃至第 8図は本発明による射出成形機の射出 制御方法の好ま しい実施例を説明するための図面であ つて、
    [0034] 第 1 図（A)， （B) 夫々は射出成形機の全体の半図解式 縦断面図および一部拡大縦断面図、
    [0035] 第 2図および第 3図夫々は榭脂特性を検出する方法 の例 1 および例 2 におけるスク リ ューの作動状態を模 型的に示す縦断面図、
    [0036] 第 4図はスク リ ユーの先端側の残存溶融榭脂容積値 を外揷法によつて得ることを示すグラフ図
    [0037] 第 5図は射出重量値を一定にするためのスク リ ュー の移動距離に関する計算式を得るに際してスク リ ュー の作動状態を模式的に示す縦断面図、
    [0038] 第 6図および第 7図夫々は第 1実施例および第 2実 施例の射出制御方法の具体的実施例装置の半図解式縦 断面図、
    [0039] 第 8図は P V T特性の平面近似法を説明するためのグ ラフ図である。
    [0040] 発明を実施するための最良の形態
    [0041] 次に、 本発明による射出成形機の射出制御方法の具 体的実施例につき、 図面を参照しつつ説明する。
    [0042] まず、 射出成形機の全体の概略が示されている第 1 図（A) において、 射出成形品を成形する金型 10に、 射 出成形時に際しては射出成形機 11はノズル部 12におい て接合している。 この射出成形機 11のシリ ンダ 13内部 には、 加熱装置 14によって加熱されたシリ ンダ 13内に おいて材料中ッパ 15から供給される可塑化合成樹脂の 樹脂ペレツ トを溶融混練しつつ、 溶融された樹脂を計 鼋してノズル部 12に穿設されている流路 16、 更には金 型 10におけるゲー ト 17を介してその金型 10のキヤ ビテ ィ部 18に射出充塡するスク リ ユ ー 19が内装されている。 このスク リ ュ一19の樹脂べレッ 卜の溶融混練等のため の回転はスク リ ュー回転モータ 20によって与えられる とともに、 これらスク リ ュー 19およびスク リ ュー回転 モータ 20は基盤 21に取付けられている。 この基盤 21は、 電磁流量弁 22および電磁圧力弁 23を制御装置 24により 制御操作することによつて油圧源 25から管路 26を介し て油圧ピス ト ン装置 27に給排される圧油でもって、 図 上において左右方向に駆動される。 言い換えれば、 射 出される溶融樹脂の計量および計量された溶融樹脂の 金型 10のキヤ ビティ部 18への射出充塡等のためのスク リ ュ一 19のノズル部 12に向かつての進退、 更にはシリ ンダ 13内部の溶融樹脂を所定溶融榭脂圧力とするため のスク リ ユー 19に対する所定押圧力の付与等は、 油圧 ピス ト ン装置 27への圧油の給排により基盤 21を介して 行なわれる。 なお、 基盤 21には、 図上においてシリ ン ダ 13の左端側において、 " 0 " 位置値であって右端側に 行く につれて増加するスク リ ユ ー 19の位置値を検出す るポテンショ ンメ ータ、 エンコーダ等から構成される スク リ ユー位置検出器 28が係合されている。 このスク リ ユ ー位置検出器 28において刻々と検出されるスク リ ユ ー 19の位罈値は制御装置 24、 更には樹脂特性検出時 には可塑化合成樹脂の P V T特性関係式を演算して得. 射出制御時にはその P V T特性関係式にもとづき演算 して制御装置 24に湞算されたスク リ ユ ー 19の移動距離 を供給する P V T演算装置 29に与えられる。 この P V T演算装置 29には、 他にシリ ンダ 13内の溶融樹脂の榭 脂温度を検出する樹脂温度検出器 30から温度値が与え られる。 また、 油圧ピス トン装置 27の油圧を検出する 油圧検出器 31から油圧値がスク リ ユ ー 19に付与されて いる押压力の押圧値、 言い換えれぱシリ ンダ 13内の溶 融樹脂の溶融樹脂圧力値 Pとして与えられる。 なお、 符号 32は、 樹脂特性検出時には P V T渲算装置 29に射 出された溶.融榭脂の計量値を与え、 また樹脂特性検出 時に種々に設定される溶融榭脂圧力値 P、 溶融榭脂温 度値 T等を P V T演算装置 29を介して制御装置 24に与 えるとともに、 射出成形時には射出充塡される溶融榭 脂の目標の射出重量値等を P V T渲算装置 29に与える 外部入力装置である。
    [0043] —方、 ノズル部 12の流路 16には溶融された可塑化合 成榭脂の流通を阻止する本発明における流路開閉機構 である閉止弁 33が設けられている。 この閉止弁 33の開 閉は、 電磁駆動装置 34を制御装置 24により制御するこ とでもって操作レバ一 35を介して行なわれる。
    [0044] ところで、 第 1図（B) に示されているように、 スク リ ュー 19の円錐状先端部 36と、 螺旋条部 37端に設けら れているフランジ突起部 38との間には軸線方向に進退 可能なリ ング状摺動弁体 39が嵌装されている。 このリ ング状摺動弁体 39は、 スク リ ュー 19の先端側、 図上に おいて左側の溶融樹脂の樹脂圧力が高く なればフラン ジ突起部 38に圧接するようになって溶融樹脂の図上に おける右側への逆流を阻止している。 これらフラ ンジ 突起部 38およぴリ ング状摺動弁体 39により逆流防止弁 40が構成されている。 なお、 スク リ ュー位置検出器 28 がスク リ ユ ー 19の位置値と して" 0" を検出していても 図示されているように、 スク リ ュー 19の先端から閉止 弁 33までの間、 より詳しく は逆流防止弁 40から閉止弁 33までの間には可塑化合成樹脂の残存溶融樹脂が介在 されるようになる。
    [0045] 次に、 本発明による射出成形機の射出制御方法に用 いる P V ( T) 特性関係式を確定するに際しての榭脂 特性を検出する方法の各例を説明する。
    [0046] (例 1 )
    [0047] まず、 第 1段階においては、 一定の溶融樹脂圧力値 P。 における各溶融榭脂温度値 T ,， T 2, T 3 , ··· に対する各溶融榭脂比容積値 V 01, V 02, V 03, · · · を、 次の 3工程を溶融樹脂温度値 T t , Τ 2 , Τ 3 , ··· を順次に変えながら反復して行なう ことにより得 る （第 2図参照） 。
    [0048] ①第 1工程
    [0049] スク リ ユ ー 19の回転は溶融された可塑化合成樹脂 をスク リ ユ ー 19の先方側に送ることになるが、 第 1 工程においては閉止弁 33が閉じられた状態にあるた めにスク リ ユ ー 19の先端側の溶融樹脂の樹脂圧力に よりスク リ ュー 19は後方へ後退させられて、 射出さ れる溶融樹脂量を計量しながら予め設定された初期 位置まで移動して回転を止められる。 この初期位置 への到達は、 スク リ ュー位置検出器 28からのスク リ ュ一 19の位置値によつて制御装置 24において検知さ れる。 この初期位置への到達の検知にもとづき制御 装置 24は、 スク リ ュー 19に所定押圧値 p。 の押圧力 を付与するように油圧ピス ト ン装置 27に供給される 油圧の制御を行なう。 この押圧力をスク リ ユー 19に 付与することによってスク リ ュー 19は、 平衡移動に より前進して逆流防止弁 40の作用とも相俟ってスク リ ユ ー 19の先端側の溶融榭脂を圧縮してその榭脂圧 力を高める。 このスク リ ュー 19の前進は、 付与され た押圧力と圧縮された溶融榭脂の樹脂圧力とが均衡 した位置において停止する。 このようにして停止し たスク リ ュー 19の第 1 の停止位置の位置値は、 スク リ ユ ー位置検出器 28により検出されて P V T渲算装 置 29に与えられる。 なお、 スク リ ュー 19の先端側の 溶融樹脂の樹脂圧力値 P。 は、 スク リ ユー 19の停止 時点においてはスク リ ユ ー 19に付与されている押圧 力の押圧値 Ρ ο と対応している。
    [0050] ②第 2工程
    [0051] 閉止弁 33を開いてスク リ ユ ー 19の所定距離分だけ の適宜量の溶融樹脂を、 スク リ ュー 19に付与される 押圧力によりスク リ ユ ー 19がその距離を移動するこ とによって射出させる。 この射出された適宜量の溶 融榭脂は、 外部計量器によってその重量値 Gが計量 され、 この計量値 Gは外部入力装置 32に入力されて P V T演算装置 29に与えられる。
    [0052] ③第 3工程
    [0053] 閉止弁 33を再び閉じ、 この閉止弁 33の閉じている 状態において第 1工程と同様にして制御装置 2 4 に よ りスク リ ユ ー 19に所定押圧値 p。 の押圧力を付与 するように油圧の制御を行なう。 この押圧力により スク リ ユ ー 19は、 平衡移動により前進または後進し てその押圧力にもとづきスク リ ュ一 19の先端側の溶 融榭脂を圧縮し、 同様に付与された押圧力と溶融榭 脂の榭脂圧力とが均衡した位置において停止する。 このように停止したスク リ ュー 19の第 2の停止位置 の位置値も、 スク リ ュー位置検出器 28によ り検出さ れて P V T演算装置 29に与えられる。
    [0054] 次に、 P V T演算装置 29において、 第 1 の停止位 置の位置値と第 2の停止位置の位置値との差 S τ 、 言い換えれば射出された溶融樹脂の重量値 Gに対応 する溶融樹脂容積値が演算され、 この溶融樹脂容積 値が前述の重量値 Gで割られることで溶融樹脂比容 積値 V 0 が演算される。
    [0055] このようにして、 スク リ ユー 19に付与される押圧力 の所定押圧値 P D (溶融樹脂圧力値 Ρ α ) を一定に保 つて、 一連の工程を溶融樹脂温度値 Τ！ , Τ 2 , Τ 3 ··· を変えるこ とにより反復実施することによって各 溶融榭脂比容積値 V CM , V 02, V 03, を得る。
    [0056] 次に、 第 2段階においては、 溶融樹脂温度値 , T 2 ， Τ 3 , ··· に対して種々に溶融榭脂圧力値 Ρ
    [0057] P 2 , Ρ 3 , ··· に対応する各溶融樹脂容積値 V
    [0058] 21 , 31 , ··· ； V 12, V 22, V 32, ··· ； V 13,
    [0059] V 23 , V 33 , ··· を、 次の 2工程を溶融樹脂温度値
    [0060] Τ 1 , Τ 2 , Τ 3 ， ♦·· を順次に変えながら反復して 行なう ことにより得る （第 3図参照） 。
    [0061] ①第 1工程
    [0062] 第 1段階における第 1工程と同様に、 閉止弁 33を 閉じた状態においてスク リ ュー 19を回転させて溶融 榭脂を計量させながら予め設定された初期位置まで スク リ ュ一19を後方へ後退させて回転を止める。 次 に、 スク リ ュー 19に所定押圧値 ρ。 の押圧力を付与 して前進させて溶融樹脂を圧縮させる。 この圧縮さ れた溶融樹脂の溶融樹脂圧力とスクリ ユー 19に付与 された押圧力とが均衡してスク リ ユ ー 19が停止した スク リ ュー 19の第 1 の停止位置の位置値はスク リ ュ 一位置検出器 28により検出されて Ρ V Τ演算装置 29 に与えられる。 他は、 第 1段階の第 1工程と同様で め 0
    [0063] ②第 2工程
    [0064] 閉止弁 33を閉じた状態を保ってスク リ ユー 19に付 与される押圧力の押圧値 Ρを第 1工程における押圧 値 P。 を基準にして順次に大きく なる押圧値 p t ,
    [0065] P 2 , P 3, ♦··を選択して溶融榭脂を圧縮させる。 これら各押圧値 P i , P 2 , Ρ 3 ， ···の押圧力が付 与されたスク リ ュ一 19が均衡により停止したスク リ ュ—19の第 2、 第 3、 第 4等の停止位置の位置値は 同様にスク リ ユー位置検出器 28により検出されて Ρ V Τ演算装置 29に与えられる。
    [0066] 次に、 Ρ V Τ演算装置 29においては、 第 1 の停止 位置の位置値に対する各第 2、 第 3、 第 4等の停止 位置との差 S T により各溶融樹脂容積値が演算され る。 次に、 これら演算された各溶融榭脂容積値から 第 1 段階において得られた溶融樹脂比容積値 V 01 ( V 02, V 03, ··· ) から比計算により溶融樹脂比 容積値 V n, V 21, V 3 !, ··· ( V 12, V 22, V 32, ··· ； V 13, V 23, V 33, ·*·) を得る。 この比計算 は、 同一の溶融榭脂温度値 Tおよび同一の重量値 G の圧縮される溶融樹脂のもとでは、 溶融榭脂圧力値
    [0067] P 0 (押圧値 p。 ） が溶融樹脂圧力値 , P 2 , Ρ 3 , ··· (押圧値 P i , 2 , 3 , ··· ) に変更 された場合の溶融樹脂比容積値 Vは溶融榭脂容積値 の比によって得られる ことにもとづいている。
    [0068] このよ う にして、 各溶融樹脂温度値 , T 2 ， T 3 , ··· に対して一連の工程を反復実施し、 各一連 の工程においてスク リ ユー 19に付与される押圧力の押 圧値 , P 2 , P 3 , ··· (溶融樹脂圧力値 , P 2 , P 3 , ··· ) を変えることによって、 各溶融榭 脂比容積値 V n, V 21， V 31, ·" ； V 12, V 22, V 32, ： ··· ； V !3, V 23, V 33, ··' を得る。 なお、 溶融榭 脂温 ¾値丁の変更は、 制御装置 24が加熱装置 14を制御 することにより行なう。
    [0069] さて、 スク リ ユ ー 19の位置値が" 0" である場合にも、 スク リ ュ一19の先端から閉止弁 33までの間に残存溶融 樹脂が介在されてスク リ ユ ー 19の各停止位置の位置値 も、 押圧力が付与されたスク リ ユ ー 19によりその残存 溶融樹脂を圧縮した結果である。 したがって、 P V T 特性関係式を得た射出成形機以外の残存溶融榭脂容積 値に差がある他の機種の射出成形機にその P V T特性 関係式を適用しょうとすれば、 無視できない大きさの 誤差を伴う ことにもなる。
    [0070] 次に、 残存溶融榭脂容積による補正を加えた溶融榭 脂比容積値 Vを得る方法について述べる。
    [0071] i) まず、 残存溶融樹脂容積値が機械の設計値として 既知であり、 この残存溶融樹脂容積値がスク リ ュー 19 の移動距離に換算して移動距離 S Q によって与えられ 同一の溶融樹脂温度値 Τであり、 同一の重量値 GO 溶融樹脂の計量後において各押圧値 Ρ χ , p Y の押圧 力が付与されてスク リ ユ ー 19が停止した各溶融樹脂圧 力値 Ρ χ ， P Y 時のスク リ ユー 19の各停止位置の位置 値 ， S y に移動距離 S。 を加算して各補正位置値 S x ( = S K + S o ) , S Y ( = S y + S o ) とすれ ば、 次式によって溶融樹脂比容積値 V x , V γ は表わ される。
    [0072] Vx = ( 7Γ /4 · D2 · Sx) /G · · · (1)
    [0073] VY = ( ττ /4 · D2 · SY) ZG · · · (2)
    [0074] D ； スク リ ユ ー 19の直径
    [0075] 次に、 これら （1), (2)式の比をとれば、 次式のよう に る 0
    [0076] VX/V Y = SX/SY (= (So+ S x)/(So+ S Y) ) · · · (3) この（3) 式から溶融榭脂比容積値 V x は、 溶融樹脂 比容積値 V Y が第 1段階に得られた溶融榭脂比容積値 V 0 1, V。2, V。3, ··· とすれば簡単に得られる。 し たがって、 同様の比計算により溶融榭脂比容積値 Vを 得ている本例のような場合には、 この方法は直ぐにそ のまま適用できる。
    [0077] ϋ) 次に、 残存溶融樹脂容積値が未知である場合。 溶融樹脂が圧縮される量、 言い換えれば圧縮に要す るスク リ ユ ー 19の移動距離△ Sは第 4図に示されてい るように圧縮前の容積、 要するに圧縮前のスク リ ュー 19の位置値 S m に比例する。 したがって、 溶融樹脂圧 力値 Pおよび溶融榭脂温度値 Tを一定に保ちながらス ク リ ユ ー 19の位置値 を数段に変更して一次関数グ ラ フを描き、 グラフ上において外挿すれば移動距離 S o は簡単に得られる。 他は、 前述の場合と同様であ
    [0078] ^> 0 続いて、 第 3段階においては、 第 1段階および第 2 段階において得られた各溶融榭脂圧力値 P。 ， P i ,
    [0079] P 2, 各溶融榭脂比容積値 V o V02, V 03, · ' · ；
    [0080] V 1 !, V 12, V 13, ··' ； V 2 J , V 22, V 23, '''および 各溶融樹脂温度値 , τ2 , τ3 , ··· にもとづき Ρ V Τ特性の一般式に代入して Ρ V Τ特性関係式を確 疋する。
    [0081] ところで、 （3) 式から、 次式のように一般化した関 数を得ることは可能である。
    [0082] V/V。 =f (P/P。） ·'·（4) P. V ； 任意の溶融榭脂圧力値およびその溶融樹 脂圧力値における溶融樹脂比容積値
    [0083] Po, Vo； 基準となる溶融榭脂圧力値およびその溶 融榭脂圧力値における溶融樹脂比容積値 なお、 これら溶融樹脂圧力値 P, P。 および溶融樹 脂比容積値 V, V。 は同一の溶融樹脂温度値 Tにおけ る値である。
    [0084] この（4)式から、 本発明者は、 次式の実験式におい て P V特性が近似され得ることを見出した。
    [0085] a ； 定数
    [0086] したがって、 任意の溶融樹脂圧力値 Pを種々の値に 変化させて定数 aの値を得れば、 P V (T =—定） 特 性関係式が把握し得る。
    [0087] さらに、 本発明者は、 定数 aの値は、 溶融樹脂温度 値 Tの関数であり、 次式のように近似され得ることを 見出した。
    [0088] a(T) = b.T+C ··· (6) b, c ； 定数
    [0089] したがって、 （4), (5), (6) 式より、 次式の一般式が 得られる。
    [0090] V =V。' exp { (b.T+C) - ( T7P7-l) } * · * (7) この（7) 式に、 第 1段階および第 2段階において得 られた各溶融樹脂圧力値 P。 ， , P 2 , ··· 、 各 溶融樹脂比容積値 V tH , V 02 , V 03 , · · · ； V u，
    [0091] V X 2 , V !3'·· ； V 21, V 22, V 23··· および各溶融 樹脂温度値 τ > , τ2 , τ3 ··· を代入すれば、 定数 b , cが定ま り、 P V T特性関係式は確定される。 なお、 基準となる溶融榭脂圧力値 P。 において溶融 榭脂温度値 Tを変化させて溶融榭脂比容積値 V D を得 ると、 溶融樹脂温度値 Tと溶融榭脂比容積値 Vとは、 次式のように一次式として近似される。
    [0092] Vo= α · T + / ·*· (8)
    [0093] a , 13 ； 定数
    [0094] したがって、 （7) 式に（8) 式を代入すれば、 次式の ように変形される。
    [0095] V= (α Ί + ^ ) -exp { (b-T+C) · (νΠ7Ρ7-1) } 前述の場合には、 定数 aを一次式で近似されるとし たが、 定数 aは溶融樹脂温度値 Tが変化すると溶融榭 脂温度値 Tが変数として変化するために、 次式のよう に溶融樹脂温度値 τの多項式近似を採用することによ り実機に適合した修正が可能である。
    [0096] a(T) = b' .Tm+b"-Tm-1+ … +bm' ·Τ + C
    [0097] ， ·♦· bra, C； 定数
    [0098] 同様に、 溶融樹脂比容積値 V。 も一定の溶融樹脂圧 力値 Pにおいても溶融榭脂温度値 Tが変化すると溶融 樹脂温度値 Tを変数として変化するために、 次式のよ うな溶融樹脂温度値 Tの多項式近似を採用するのが良 い 0
    [0099] V0= ' ·Τη + α ".Τ"-^··^ α Ά' -Ί+ '
    [0100] «，， 《 "， ··· Λ' , β' ； 定数
    [0101] (例 2 )
    [0102] 次に、 例 2 について説明するが、 特に例 1 と相違す る部分についてのみ説明して、 重複する部分の説明'は 省略する。
    [0103] 各溶融樹脂温度値 Τ Τ 2， Τ 3, ···毎に、 次の 3ェ 程を繰返して行なう ことにより P V T特性関係式を確 定する。
    [0104] ①第 1工程
    [0105] 第 1実施例における第 1段階の第 1工程と同様に. 閉止弁 33を閉じた状態においてスク リ ュー 19を回転 させながら予め設定された初期位置まで後退させて 回転を止める。 次に、 スク リ ユー 19に順次に押圧値
    [0106] P so, p s 1 , S 2, · · P snの押圧力を付与して溶融 樹脂を圧縮させる。 各押圧値 P so, P S 1, p S 2， ··♦,
    [0107] P Snの押圧力時においてスク リ ユ ー 19が移動を停止 したスク リ ユー 19の第 1 の停止位置の各位置値 S so, S S 1, S S2， ···， S Snを順次にスク リ ユ ー位置検出装 置 28により検出させて P V T演算装置 29に与える。 他は、 例 1 の第 1段階おける第 1工程と同様である。
    [0108] ②第 2工程
    [0109] 正規の生産中の射出直前時の押圧値 Pに戻してス ク リ ュー 19に押圧力を付与し、 閉止弁 33を開いて 1 回の射出重量の溶融樹脂を金型 10のキヤ ビティ部 18 に射出充塡して実成形を行ない、 次に正規の生産中 の射出に引続く保圧時の押圧値 Pにしてスク リ ュー 19に押圧力を付与して閉止弁 33を閉じる。 この射出 充塡された溶融榭脂は、 外部計量器によってその重 量値 Gが計量され、 この計量値 Gは外部入力装置 3'2 を介して P V T演算装置 29に与えられる。
    [0110] ③第 3工程
    [0111] 第 1 工程と同 じ押圧値 p SO ， P S1 ， P S2 j * " · j
    [0112] P Snの押圧力を順次にスク リ ユ ー 19に付与して各押 圧値 P S。， P S I , P S 2, ·· ·, P Snの押圧力時において スク リ ユ ー 19が停止したスク リ ユ ー 19の第 2の停止 位置の各位置値 S F0, S F 1, S F2, ···, S Fnを順次に スク リ ユ ー位置検出器 28により検出させて P V T演 算装置 29に与える。
    [0113] これら一連の工程においては、 n回にわたって重量. 値 Gの溶融樹脂が射出充塡されたとすることができる したがって、 一定の溶融樹脂温度値 Tにおいて、 次式 が成立する。
    [0114] V (PS 1， T) V (Ps i, T)
    [0115]
    [0116] A スク リ ユ ー 19の投影断面積
    [0117] So 残存溶融樹脂容積値をスク リ ュ —19の移 動距離に換算した移動距離 —方、 )式に（5)式を代入することにより 次式の ようになる。
    [0118]
    [0119] この（10)式を演算処理することにより、 実成形品に 対して悪影響を及ぼす恐れなく 1 回の射出充塡の期間 中において溶融榭脂圧力 （ P ) の射出される溶融榭脂 の射出重量 Gに及ぼす関係式を得るこ とができる。 この（10)式を（9)式に代入すれば、 次式のようにな る 0
    [0120]
    [0121] (11) この（11)式は、 一定の溶融樹脂温度値 Tにおける P V特性関係式であり、 P V T演算装置 29において（11) 式にもとづき演算することにより一定の溶融樹脂温度 値 Tにおける P V特性関係式が確定される。 同様にし て、 各溶融榭脂温度値 T ,， T 2, T 3, ··· に対して行な う ことにより P V T特性関係式が確定される。
    [0122] 例 1 および例 2 においては、 P V T特性関係式を確 定するに際して発明者が知見した次式を用いた。
    [0123] V = V。 exp "(Τ) · νΠΡ7Ρ - 1 }
    [0124] しかし、 この式に換えて次式の Spencer & Gilmore の式を用いても良い。
    [0125] R， ·Τ
    [0126] V = + ω (12)
    [0127] Ρ + π i
    [0128] Τ ； 溶融榭脂温度値
    [0129] TT i, o), R' ； 可塑化合成樹脂の種類に応じて定 まる定数
    [0130] なお、 定数 π ω, R'の値は、 次のようにして得れ ば良い。 まず、 一定の溶融樹脂圧力値 P。 および溶融樹脂温 度値 T。 における溶融樹脂比容積値 V。 を、 例 1 にお ける第 1段階と同様にして得る。 次に、 同一の溶融樹 脂圧力値 Ρ。 において溶融榭脂温度値 Τを変化させて 定数 の値を得る。 続いて、 一定の溶融樹脂温度値 T o において例 1 における第 2段階と同様にして溶融 榭脂圧力値 Pを溶融樹脂圧力値 P , とした場合の溶融 榭脂容積値を得、 前述の溶融樹脂比容積値 V。 から比 例計算により溶融樹脂圧力値 P I における溶融樹脂比 容積値 V を得る。 これら溶融榭脂圧力値 P 0, P i 、 溶融榭脂比容積値 V。， V！ および定数 ωから、 次式に よって定数 TT i の値が得られる。
    [0131] R， -To
    [0132]
    [0133] Po +π
    [0134] Po + π + ΔΡ
    [0135] Ρο π
    [0136]
    [0137] ΔΡ
    [0138] = 1 +
    [0139] Po + 7Γ i
    [0140] これら定数 ω, ττ ί の値が得られれば、 （12)式から 定数 R ' も得られる。 他の可塑化合成樹脂についても 必要に応じて前述のようにして定数 ω, TT i , R' の 値を得れれば良い。
    [0141] 以上においては、 Spencer & Gilmore の式にもとづ き P V T特性関係式を確定する場合を説明したが、 例 えば他に実験計画法における実験的解析手段 （多変数 逐次近似法） にもとづき P V T特性関係式を確定する こともできる。
    [0142] 次に、 前述のように確定され得られた P V T特性関 係式にもとづく本発明による射出成形機の射出制御方 法の各実施例を説明するに先立って、 射出制御に用い る射出重量値を一定にするためのスク リ ュー 19の移動 距離を得る計算式について、 第 5図を参照しながら説 明する。
    [0143] まず、 一定の溶融樹脂温度値 において射出直前 時および射出に引続ぐ保圧時における各溶融榭圧力値 P、 スク リ ュー 19の位置値 Sおよび溶融樹脂比容積値 Vを、 次の通りとする。
    [0144] 射出直前値 ：
    [0145] 溶融樹脂圧力値 ；
    [0146] スク リ ュー 19の位置値 ； S n
    [0147] 溶融樹脂比容積値 ； V (P T
    [0148] 射出に引続く保圧時 ：
    [0149] 溶融樹脂圧力値 ； PH1
    [0150] スク リ ュー 19の位置値 ； S H !
    [0151] 溶融樹脂比容積値 ； V (PH1, T なお、 スク リ ュー 19の位置値 S u， S H 1は、 スク リ ユ ー 19の " 0 " 位置値からの距離にもとづく ものであ る。 また、 これらスク リ ユー 19の位置値 S S H 1は. 前述された残存溶融樹脂容積についての補正を要する 際には補正された補正位置値である。
    [0152] 次に、 金型 10のキヤ ビティ部 18に 1 回の射出充塡に より充塡される溶融樹脂の射出重量値 Gを表わすと、 次の通りである。 なお、 Aはスク リ ユー 19の投影断面 ¾ (！ ある。
    [0153] この式（13)は、 次式にように変形される
    [0154] 1
    [0155] + A' (14)
    [0156] ViPHl. Tj)
    [0157] また、 射出充塡に際してスク リ ユー 19の移動する移 動距離 S D を表わすと、 次の通りである。
    [0158] = Sn - …（15) この（15)式を（14)式に代入して整理すれば、 次式の ようになる。
    [0159] (16) なお、 （16)式においてスク リ ュー 19の投影断面積 A は既知であり、 射出直前時のスク リ ュー 19の位置値 S ^はスク リ ュー位置検出器 28で検出され、 また溶融樹 脂比容積値 V ( P I . , T i), V ( P H1, T は樹脂温 度検出器 30および油圧検出器 31において検出される溶 融樹脂温度値 T , および溶融榭脂圧力値 P ， P Hlか ら、 または設定される溶融樹脂温度値 T！ および溶融 樹脂圧力値 P u, P mから前述のようにして得られた P V T特性関係式より得られる。
    [0160] したがって、 （16)式を用いれば、 射出重量値 Gを一 定にするためのスク リ ユー 19の移動距離 S D が得られ > o
    [0161] (第 1 実施例）
    [0162] まず、 本実施例においては、 第 6図に示されている ように、 スク リ ュー位置検出器 28から射出直前時のス ク リ ュー 19の位置値 S n、 樹脂温度検出器 30から溶融 状態値 、 更には油圧検出器 31から射出直前時およ び射出に引続く保圧時の溶融樹脂圧力値 P 1 1 , P H1が 検出されて P V T演算装置 29に与えられる場合につい て説明する。
    [0163] まず、 P V T演算装置 29には、 外部入力装置 32を介 して成形品の目標重量値である射出重量値 Gが与えら れる。 次に、 スク リ ュー 19の射出される溶融樹脂量を 計量しながらの後退による溶融樹脂の計量および回転 の停止後に、 スク リ ュー 19に押圧力が付与されて射出 直前時のまだ閉止弁 33が閉じられている状態における スク リ ユ ー 19の位置値 S および溶融樹脂圧力値 P H (押圧値 がスク リ ュー位置検出器 28および油圧 検出器 31から、 更には溶融樹脂温度値 が樹脂温度 検出器 30から検出されて P V T渲算装置 29に与えられ o
    [0164] 次に、 閉止弁 33が開かれて射出が始まりスク リ ュー 19の前進にともなつて金型 10のキヤ ビティ部 18には溶 融榭脂が充填され、 ほぼ充塡が完了した時点において 保圧に入る。 この射出に引続く保圧時における溶融榭 脂圧力値 P H1 (押圧値 p H1) も油圧検出器 31から P V T演算装置 29に与えられる。 この P V T演算装置 29に おいてはそれら位置値 S n、 溶融榭脂圧力値 P n , P H1および溶融樹脂温度値 T t 、 更には P V T特性関 係式にもとづき （16)式から移動距離 S D が演算される < この移動距離 S D は制御装置 24に与えられ、 この制御 装置 24においてはその移動距離 S D とスク リ ュー位置 検出器 28から検出される位置値とを比較して一致した 時点において閉止弁 33を閉じる。 これにより、 金型 10 のキヤ ビティ部 18への溶融樹脂の 1 回分の射出充塡が 終了する。
    [0165] したがって、 本実施例によれば、 溶融樹脂圧力値 P I I , P H 1および溶融樹脂温度値 が変化しても、 一定の射出重量値 Gを得るための移動距離 S D が得ら れ^ ) o
    [0166] (第 2実施例）
    [0167] 本実施例においては、 第 7図に示されているように、 P V T演算装置 29に射出直前時のスク リ ユ ー 19の位置 値 S nが検出されて与えられ、 他の溶融樹脂圧力値 P I I , P H1および溶融樹脂温度値 は予め制御装置 24に設定されており、 これら設定された各値 P u , P H1， T！ が制御装置 24から P V T演算装置 29に与え られる場合について説明する。 なお、 特に第 1実施例 と相違する部分についてのみ説明して、 重複する部分 の説明は省略する。
    [0168] 制御装置 24は、 電磁流量弁 22および電磁圧力弁 23を 設定される溶融榭脂圧力値 P Ρ Η1が得られるよう に制御するとともに、 加熱装置 14を設定される溶融榭 脂温度 が得られるように制御する。 また、 P V T 演算装置 29においては、 スク リ ュー位置検出器 28から の射出直前時のスク リ ュー 19の位置値 S n、 制御装置 24に設定された溶融樹脂圧力値 P P H1および溶融 榭脂温度値 、 更には P V T特性関係式にもとづき 移動距離 S D を演算して、 この演算された移動距離 S D を制御装置 24に与える。 他は、 第 1実施例と同様 である。
    [0169] 第 1寒施例においては、 今回に検出される溶融樹脂 圧力値 P u, PH1および溶融樹脂温度値 T , にもとづ いてスク リ ユー 19の移動距離 SD が湞算されるが、 こ れら各値 P u, P HI, T！ の短期間の連続成形中にお ける射出充塡每における変動巾は微少である。 言い換 えれば、 これら各値 P n, P H i , を射出充塡毎に 検出してもそれら各値 Ρ P HI, T 1 は検出誤差内 であることも多く、 誤差を有する各値 P U, P HI, T I でも .つて演算しても、 逆に実成形のバラツキが大き く なる。 しかも、 溶融樹脂圧力および溶融樹脂温度の 変化は長期連続成形に亘る外気温、 水温等の変化にと もなぅ徐々なる変化であって、 5 回または 1 0回の射 出充塡における変化量ではなく て数百回、 数千回の射 出充塡での経時変化である。 したがって、 溶融樹脂圧 力および溶融榭脂温度の検出誤差を前提として検出精 度を向上させるために、 2〜 1 0回の短期間の検出値 P I., P HI, T 1 の平均値を用いても良い。 また、 今 回に検出される P n, P HI, でなくても前回に検 出される値 P n， P H I , T 1 を用いても良く、 または 前回までの 2〜 1 0回の各値 P u, P HI, T i の平均 値を用いても良い。
    [0170] 第 1実施例および第 2実施例においては、 前述され た例 1および例 2によって得られた P VT特性関係式. 言い換えれば第 8図に示されているように溶融榭脂圧 力軸 P、 溶融樹脂比容積軸 Vおよび溶融樹脂温度軸 T の 3次元座標において P V T曲面を形成する P V T特 性関係式をスク リ ユ ー 19の移動距離 S D を演算するの に直接に用いている。 しかしながら、 実際の連続射出 成形中には溶融樹脂圧力値 Pおよび溶融榭脂温度値 T が変化する範囲は僅少であるために、 溶融樹脂圧力値 Pおよび溶融樹脂温度値 Tの変動範囲は十分に平面近 似化し得る領域の値として取り扱う こ とができる。 し たがって、 前述のようにして得られた P V T特性関係 式をそのま ま用いなく ても溶融樹脂比容積値 V ( P , T ) を溶融樹脂比容積値 V ( P 土 Δ Ρ , Τ ± Δ Τ ) と して平面近似化した式を用いて演算することが可能で ある。 なお、 Δ Ρおよび△ Τは許容される範囲内の変 動予想巾である。 また、 溶融樹脂比容積値 V ( Ρ I , ' Τ ) および溶融榭脂比容積値 V ( Ρ Η , Τ ) を得る方 法としては、 → Ρ I 土 Δ Ρ Ϊ， Ρ Η → Ρ Η 土 Δ Ρ Η, Τ→Τ ± △ Τと強制的に変化させた結果と、 これらの 変化させた結果から得られた成形品の重量値とを直接 に平面近似式に代入して得るようにしても良い。
    [0171] 第 1 実施例および第 2実施例においては、 P V T特 性関係式を用いてスク リ ュー 19の移動距離 S D を演算 しているが、 溶融樹脂温度値 Tの変動巾は小さく て一 定であると見倣なして、 （5), (11) 式にもとづき P V 特性関係式を用いてスク リ ユー 19の移動距離 S D を演 算しても良い。 なお、 P V特性関係式を用いるに際し て、 安定成形中には射出重量値 Gを一定とするような 射出直前時および射出に引続く保圧時のスク リ ュー 19 の位置値 S 10, S HQは基準となる射出直前時および射 出に引続く保圧時の溶融榭脂圧力値 P 10, P H。におい ては既知であるとすれば、 次式によってスク リ ュー 19 の移動距離 S D を得ることができる。
    [0172] G
    [0173] = V (P H 1 ,
    [0174] 1 1
    [0175]
    [0176] 1 1
    [0177] ·.· (14)式→G = A-Sio-
    [0178] 言い換えれば、 スク リ ユー 19の位置値 S I 0, S HO, s n以外-は溶融樹脂比容積値 Vの比と して表され、 こ の溶融樹脂比容積値 Vの比は一定の溶融樹脂温度値 T においては溶融樹脂容積値の比として得ることができ る。 したがって、 溶融榭脂温度値 Tの変動が殆ど無視 し得る程であって溶融樹脂圧力値 Ρ Ρ Ηだけが変動 するような場合には、 閉止弁 33を閉止してスク リ ュー 19により計量された射出される溶融樹脂の圧縮特性を 得ておく だけで成形品の重量値 Gを一定に保つことも 可能である。
    [0179] また、 他の実施例としては、 ノズル部 12の流路 16に 閉止弁 33を有さない場合には、 金型 10のゲー ト 17に設 けられるシャ ツ トオフ弁を閉止弁 33のように用いても 良い。
    [0180] 産業上の利用可能性
    [0181] 本発明によれば、 榭脂特性と、 更には計算式とにも とづき適切なスク リ ューの移動距離が計算できる。 し たがって、 本発明による射出成形機の射出制御方法は 金型が変更されるような場合には特に好適である。
    权利要求:
    Claims

    請求の範囲
    1. 射出成形機のシリ ンダ内部から成形用金型のキヤ ビティ部に射出されて充塡される可塑化合成樹脂の 射出重量を制御する射出成形機の射出制御方法にお いて、
    成形品の重量值 Gに対応した可塑化合成樹脂の射 出充塡時のスク リ ューの移動距離 S D を所定計算式 により演算して予め設定し、 この予め設定されたス ク リ ューの移動距離 S D をそのスク リ ューが射出直 前時のスク リ ユーの位置から移動した時点において 前記成形用金型のキヤ ビティ部への可塑化合成樹脂 の射出充塡を停止することを特徵とする射出成形機 の射出制御方法。
    2. 前記成形品の重量値 Gに対応した可塑化合成樹脂 の射出充塡時のスク リ ューの移動距離 S D の所定計 算式による渲算は、 検出または設定される射出直前 時の可塑化合成樹脂の溶融榭脂圧力値 P Ϊ および射 出に引続く保圧時の可塑化合成樹脂の溶融榭脂圧力 値 P H と、 検出される射出直前時のスク リ ュー位置 値 S i と、 可塑化合成樹脂の P V特性関係式とにも とづき一定の溶融樹脂温度値 Tのもとに、 次式
    S H ； 射出に引続く保圧時のスク リ ューの 位置値
    A スク リ ユーの投影断面積
    V(PH: 射出に引続く保圧時の溶融樹脂比 容積値
    V(Pi) 射出直前時の溶融樹脂比容積値 により行なう ことを特徴とする請求項 1 に記載の射 出成形機の射出制御方法。
    3. 前記検出される射出直前時の可塑化合成樹脂の溶 融榭脂圧力値 および射出に引続く保圧時の可塑 化合成樹脂の溶融榭脂圧力値 P H は、 連続成形中の 短期間の複数回の射出充塡にもとづき検出される各 溶融榭脂圧力値 P H の各平均値であることを 特徴とする請求項 2 に記載の射出成形機の射出制御 方法。
    4. 前記成形品の重量値 Gと して、 前記射出直前時の 可塑化合成樹脂の溶融樹脂圧力値 P： と前記射出に 引続く保圧時の可塑化合成樹脂の溶融樹脂圧力値 P H とが等しい場合には、 次式
    A ； スク リ ユーの投影断面積 △ So ； スク リ ユーの射出直前時の溶融樹脂 圧力値 における位置値と射出に 引続く保圧時の溶融樹脂圧力値 P H
    (=P l) における位置値との差 の関係式を用いて差△ Soを用いることを特徴とする 請求項 2または 3のいずれかに記載の射出成形機の 射出制御方法。
    , 前記成形品の重量値 Gに対応した可塑化合成樹脂 の射出充塡時のスク リ ューの移動距離 S D の所定計 算 による演算は、 検出または設定される射出され る可塑化合成樹脂の溶融榭脂温度値 T、 射出直前時 の可塑化合成樹脂の溶融榭脂圧力値 Ρ： および射出 に引続く保圧時の可塑化合成樹脂の溶融樹脂圧力値 Ρ Η と、 検出される射出直前時のスク リ ュー位置値 S I と、 可塑化合成樹脂の P V T特性関係式とにも とづき、 次式 PI, T) - 1/V (PH, T) ]
    SH パ 射出に引続く保圧時のスク リ ューの 位置値
    A ； スク リ ューの投影断面積
    V(PH，T) ； 溶融榭脂温度値 Tとその溶融榭脂温度 値 Tでの射出に引続く保圧時の溶融樹 脂圧力値 P H とにおける溶融樹脂比容 積値
    V(Pi,T) ； 溶融樹脂温度値 Tとその溶融樹脂温度
    . 値 τでの射出直前時の溶融榭脂圧力値
    P I とにおける溶融榭脂比容積値 により行なう ことを特徴とする請求項 1 に記載の射 出成形機の射出制御方法。
    6. 前記検出される射出される可塑化合成樹脂の溶融 榭脂温度値 T、 射出直前時の可塑化合成樹脂の溶融 樹脂圧力値 Ρ : および射出に引続く保圧時の可塑化 合成樹脂の溶融樹脂圧力値 Ρ Η は、 連続成形中の短 期間の複数回の射出充塡にもとづき検出される各溶 融榭脂温度値 Τおよび溶融樹脂圧力値 Ρ ： , Ρ Η の 各平均値であることを特徵とする請求項 5 に記載の 射出成形機の射出制御方法。
    7. 前記 Ρ V Τ特性関係式にもとづき溶融樹脂圧力値 Ρおよび溶融樹脂温度値 Τから溶融樹脂樹脂比容積 値 Vを得るに際して、 これら溶融樹脂圧力値 Ρおよ び溶融榭脂温度値 Τの変動巾が所定範囲内にあると して平面近似法により得ることを特徴とする請求項 5または 6のいずれかに記載の射出成形機の射出制 御 ¾法 ο
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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