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    公开号:WO1991013745A1
    申请号:PCT/JP1991/000337
    申请日:1991-03-13
    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
    [0002] 射出成形機の充塡重量検出方法
    [0003] 技術分野
    [0004] 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
    [0005] 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。
    [0006] 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。
    [0007] 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。
    [0008] 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、
    [0009] 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。
    [0010] 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。
    [0011] 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。
    [0012] i )の場合
    [0013] 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。
    [0014] 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。
    [0015] ϋ ) の場合
    [0016] ①に関して
    [0017] 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。
    [0018] 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。
    [0019] 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。
    [0020] 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。
    [0021] iii ) の場合
    [0022] 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。
    [0023] 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
    [0024] 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。
    [0025] 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
    [0026] 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。
    [0027] 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。
    [0028] 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。
    [0029] 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、
    [0030] (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、
    [0031] (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、
    [0032] (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、
    [0033] (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-
    [0034] (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、
    [0035] (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、
    [0036] (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、
    [0037] (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、
    [0038] ( 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、
    [0039] (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、
    [0040] (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
    [0041] ことを特徵とするものである。
    [0042] 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。
    [0043] P = G ' / V '
    [0044] G ' ； 充塡重量
    [0045] V ； キヤ ビティ部容積
    [0046] 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。
    [0047] 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。
    [0048]
    [0049] - SH/V (PH I ) } 〜（1) ただし、 A； シリ ンダ内筒断面積
    [0050] Si ； 射出充塡前のスク リ ュー位置値
    [0051] SH ； 射出充填後および保圧終了後のスク
    [0052] リ ユ ー位置値
    [0053] Pn ； Si における樹脂圧力値
    [0054] PH I ； SH における樹脂圧力値
    [0055] V (Pn) ； Si 、 における比容積値
    [0056] 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。
    [0057] 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。
    [0058] 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。
    [0059] 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。
    [0060] 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。
    [0061] 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 TH1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。
    [0062] G(= G，） =A x {Si/V(Pi ls Tn)
    [0063] - 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
    [0064] 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、
    [0065] 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、
    [0066] 第 3図はスク リ ユ ー位置値を示す説明図、
    [0067] 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、
    [0068] 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、
    [0069] 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
    [0070] 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。
    [0071] 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。
    [0072] 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。
    [0073] 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。
    [0074] 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。
    [0075] 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。
    [0076] i ) 射出充塡前（ 第 2図（A) )
    [0077] 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。
    [0078] ii ) 射出充塡中 （第 2図（B) )
    [0079] 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。
    [0080] iii ) 射出充塡および保圧の完了後 （第 2図（C) )
    [0081] 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。
    [0082] 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。
    [0083] 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。
    [0084] 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。
    [0085] G (= G' ) = A X { (So + Si ) /V (RI 1 , T I 1)
    [0086] 一 (So + SH ) /V (PH 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。
    [0087] G (= G' ) = A X { (S。 + S /V iPn. Tn)
    [0088] 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。
    [0089] 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。
    [0090] 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。
    [0091] 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。
    [0092] 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。
    [0093] 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。
    [0094] G' /A = A S， / V(P0, T0)
    [0095] 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
    [0096] A S' = V(P0)To) (SO+ SI)/V (PI I, TH) 一
    [0097] 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、
    [0098] 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。
    [0099] 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
    [0100] 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。
    [0101] f (Pn/Po) = V (Pn, To)/V (P0> 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。
    [0102] V iPn. ToJ/V iPo. To) = f (Ρι ./Ρο) …( ν(ΡΗι, 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。
    [0103]
    [0104] - S 0 + SH/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。
    [0105] 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。
    [0106] 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。
    [0107] 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
    [0108] ' る o
    [0109] ( P + 7Γ ' ) ( V - ω ) = R ' T … ） Ρ ； 可塑化合成樹脂の圧力値
    [0110] V ； 可塑化合成樹脂の比容積値
    [0111] 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
    [0112] 前記 (5)式は (5)' 式と変形できる。
    [0113] 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。
    [0114] 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。
    [0115] 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。
    [0116] 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。
    [0117] {V(Po,To) - o) } / {V(Pn, T0)— ω }
    [0118] = {R'T0/(Po+ π ' ) } I {R'T0/(Pn+ π ' )}
    [0119] = 1 + ΔΡ/(Ρ。+ 7Γ，） 〜(6) (ただし、 厶 Ρ=Ρη— 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。
    [0120] 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。
    [0121] 次の各工程は可塑化合成樹脂温度 Tにおいて行われる。
    [0122] i ) 第 1工程
    [0123] 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。
    [0124] ϋ ) 第 2工程
    [0125] 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。
    [0126] iii ) 第 3工程
    [0127] 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。
    [0128] V(P, T) = V'/J
    [0129] =Ax (S2-S,)/J …(ァ） ただし、 V' ； 排出された可塑化合成樹脂の容積
    [0130] A ； シリ ンダ内筒断面積
    [0131] 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。
    [0132] 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
    [0133] 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。
    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、
    (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 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、
    (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 を射出充塡し、
    (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 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。
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