WO1992001547A1 - Method of detecting abnormal filling in injection molding machine - Google Patents

Description

明 細 書

射出成形機の充塡異常検出方法 技術分野

本発明は、 射出成形機による成形品の連続生産中に、 保圧工程に おいてスク リ ユ ー側および Zまたは金型側に発生する可塑化合成樹 脂の充填異常を検出する射出成形機の充填異常検出方法に関するも のである。

背景技術

射出成形機を用いて行われる可塑化合成樹脂の連続的な射出成形 においては、 成形品の品質向上ために所定量の可塑化合成樹脂を金 型のキヤ ビティ に充塡することが重要である。 所定量の可塑化合成 榭脂をキヤ ビティ に充塡するためには、 成形中の各工程におけるス ク リ ュー動作に関する制御方法とともに、 スク リ ユ ー先端部に設け られてスク リ ユ ー前進時に可塑化合成樹脂がスク リ ュー先端から後 方へ逆流することを阻止する逆流防止装置の性能も重要な因子の 1 つとなる。 可塑化合成樹脂の逆流があれば、 逆流する可塑化合成樹 脂量が一定でない限りキヤ ビティ 内へ充塡する可塑化合成樹脂量を —定値に保つことは極めて困難なためである。

従来の通常の射出成形の各工程のうち、 金型のキヤ ビティ 内への 可塑化合成樹脂の充塡工程は射出工程と保圧工程とから構成される。 前者の射出工程は可塑化合成樹脂のキヤ ビティ 内への充塡速度を制 御する工程であり、 スク リ ユー位置を検出するこ とによ り充塡速度 を制御する速度制御工程である。 また、 後者の保圧工程はキヤ ビテ ィ 内に充塡された可塑化合成樹脂の冷却固化に伴う樹脂の収縮分を 補う圧力をスク リ ューに付加し、 ゲー トシール時点まで可塑化合成 樹脂を補充する圧力制御工程である。 この保圧工程においては、 ス ク リ ユーの移動速度は微速であるため、 保圧タイマにて時間制御ざ れている。 さらに、 これらの射出工程と保圧工程とから構成される 充塡工程の全体は、 前述された保圧タイマとは別に設けられた充塡 タイマにより監視されて充塡工程に要する時間を所定時間に保ち、 成形サイクルの変動による金型温度およびヒー トサイクルの変動を 防止するように制御されている。 特に、 大量生産に慷えた準備段階 の成形条件出し途上にて、 充塡速度を変更しても、 射出 ' 保圧工程 時間は変化せず成形サイクルを一定に保つこ とができる。

このように制御される充塡工程において、 キヤ ビティ 内に充塡さ れる可塑化合成樹脂量の検出および制御は、 速度制御を行なう射出 工程における所定距離'をスク リ ューが移動する時間を監視すると と もに、 射出工程と保圧工程とから構成される充塡工程全体を保圧ェ 程終了時点におけるスク リ ュー位置 （ク ッ ショ ン量） またはスク リ ュ一移動距離を監ネ することにより行われている。

前述されたように'、 スク リ ユーが移動する時間を監視する こ とに より射出工程を制御する場合は、 前記逆流防止装置が異物の混入、 摩耗等により正常に作動せず可塑化合成樹脂の逆流があっても、 所 定速度でスク リ ユーが移動している限り射出工程における充塡異常 を検出することはできな.い。 しかしながら、 保圧工程終了後のスク リ ユ ー位置または射出および保圧工程中のスク リ ユ ー移動距離を検 出することにより、 逆流防止装置の異常を検出することが可能であ る。 すなわち、 射出工程および保圧工程全体は充填タイマにて監視、 制御されており、 この時間内の逆流量が多い場合はク ッ ショ ン量は 少なくなりスク リ ュー移動距離は大きく なるため、 射出 · 保圧工程 終了後におけるスク リ ュー位置を正常に充塡された場合の基 とな るスク リ ユ ー位置と比較すれば、 逆流防止装置の異常による充塡異 常を検出することができる。 しかしながら、 前述されたような従来の充塡工程の制御方法にお いては、 キヤ ビティ 内へ充塡される可塑化合成樹脂量を所定量値と するという点に関して種種の問題点がある。 このような問題点を回 避するために所定のスク リ ュー移動距離による制御方法が採られて おり、 次に述べる制御方法はその一例である。

( 1 ) スプリ ングバッ ク量を見込んだ制御方法

射出工程においては、 金型のスプルーラ ンナおよびゲー 卜での 抵抗に打ち勝つために射出圧力は充分高く なければならない。 し かしながら、 可塑化合成樹脂が充塡されるにしたがってキヤ ビテ ィ 内の樹脂圧力は上昇し、 高い射出圧力を保持し続けると過大な 圧力が金型に作用 してバリ、 オーバーパッ クの原因となる。 この ような現象を回避するために、 射出終了直前時にスク リ ュー背後 から付加する押圧力を低下させ、 キヤ ビティ 内の可塑化合成樹脂 の収縮分を補うだけの保圧力に切り換える必要がある。 この押圧 力の低下の際には、 可塑化合成樹脂を圧縮させている弾性力が回 復するために、 "スプリ ングバッ ク " と呼ばれるスク リ ユーの一 時的な後退があり、 保圧力によりスク リ ューは再前進して保圧ェ 程が終了する。 このようなスプリ ングバッ クがある場合、 目標と なるスク リ ュー位置にてスク リ ュー背後から付加する押圧力を低 下させるとキヤ ビティ 内へ充塡される可塑化合成樹脂量は目標値 より も小さ く なるため、 スク リ ュー背後から付加する押圧力の低 下はスプリ ングバッ ク量を見込んだ位置にて行なう必要がある。

なお、 射出工程において、 スク リ ューをスプリ ングバッ ク量を 見込んだ位置 （ S x ) まで前進させると、 スク リ ューが目標の 可塑化合成樹脂充填量を達成するためのスク リ ュー位置 （ S T ) に最初に到達するのは射出工程途中となる。 この射出工程途中に おけるスク リ ュー位置 （ S T ) の通過をもって射出終結であると 誤認されることを避けるために、 例えば、 スク リ ューがスプリ ン グパッ ク量を見込んだスク リ ュー位置 （ S M A X ) に到達した時点 からスプリ ングバックが完了したと推定される所定時間まではス ク リ ュー移動量を監視せず、 所定時間後からスク リ ューの移動量 を監視してスク リ ューが目標のスク リ ュー位置 （ S T ) に達した 時点で保圧を終結させるように制御することが行われている。 こ ' のような制御方法においては、 予め保圧工程が終了するスク リ ュ 一位置を設定しておかなければならない。

( 2 ) 可塑化合成樹脂の特性値による制御方法

金型のキヤ ビティへの可塑化合成樹脂の充塡工程に先立って、 加熱されているシリ ンダ内に所定量の可塑化合成樹脂を供給する とともに材料榭脂を溶融可塑化する計量工程が必ず行われる。 こ の計量工程が終了した時点におけるスク リ ュー位置が、 充塡のた - めのスク リ ュー移動開始位置となる。 したがって、 前記計量が行

われる位置が変更され、 または変化すると、 スク リ ュー先端部よ り前方に存在する可塑化合成樹脂が圧縮性を有する限り、 スク リ ユ ーを所定距離移動させて保圧工程に切り換えて射出 ' 保圧終了. - 後のスク リ ユ ー位置を得たと しても、 スク リ ュー移動開始位置か ら射出 · 保圧終了位置までの可塑化合成樹脂の充塡容積を律する にすぎず、 キヤ ビティ 内に充塡される可塑化合成樹脂の充塡重量 は一定とならない。 このような問題点を解消するために、 可塑化 合成樹脂の特性値として樹脂圧力一榭脂比寧積一樹脂温度の関係 式を用いて充塡される可塑化合成樹脂の重量が一定となるような スク リ ュー位置を演算により求めて、 スク リ ューの移動を制御す る

前述された 2 つの制御方法においては、 予め保圧終了時のスク リ ユ ー位置が設定または演算により制御されており、 前述されたよ う な所定時間内におけるスク リ ューの移動距離により逆流防止装置の 異常を検出し、 可塑化合成樹脂の充塡異常を検出する こ とはできな いという問題点がある。

また、 従来の制御方法においては、 成形品品質の安定性を確保す るために射出および保圧時間はゲー ト シール時間の変動を見込んで 長めに設定されているが、 特に他数個取り金型を使用する場合にお いては、 ゲー トおよびキヤ ビティ の冷却状況の変化に伴って各成形 品のゲー トの固化状況が異なるこ とがある。 このような場合、 スク リ ューの移動距離またはク ッ シ ョ ン量を監視してこれらの検出値が 一定であっても、 それぞれのキヤ ビティ へ充塡される可塑化合'成樹 脂量の合計が一定であるこ とを検出するにすぎず、 それぞれのキヤ ビティ に充填される可塑化合成樹脂量の異常を検出する ことにはな らない。 したがって、 従来のスク リ ューの移動距離またはク ッ シ ョ ン量を監視する方法においては、 他数個取り金型使用時の可塑化合 成榭脂充塡量の異常を検出することは困難であるという問題点もあ 本発明は、 前述のような問題点を解決する こ とを目的と して、 ス ク リ ユ ー移動距離が予め設定されている成形工程制御方法であって も逆流防止装置の異常を検出可能とするとと もに、 他数個取り金型 使用時においても可塑化合成樹脂充填量の異常を検出可能とする射 出成形機の充填異常検出方法をを提供しよ 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填異常検出方法は、 前述された目的 を達成するために、

スク リ ユーの移動距離により成形工程を制御する射出成形機の充 塡異常検出方法において、 このスク リ ユーが射出開始位置から射出一保圧切換位置を経て保 圧終了位置まで移動する間の少なく とも保圧工程の一部を含む所定 距離を移動する時間を計測し、 この計測された時間が所定の許容範 囲を逸脱した時に異常発生信号を発することを特徴とするものであ る

なお、 前記スク リ ユーが射出一保圧切換位置にある時または射出 開始位置にある時に前記時間計測を開始し、 そのスク リ ユーが保圧 終了位置に到達した時または射出一保圧切換位置から保圧終了位置 までの間の所定位置に到達した時に前記時間計測を終了することが 好ま しい。

保圧工程におけるスク リ ユ ー前進時に、 逆流防止装置に異常が発 生して可塑化合成樹脂の逆流を阻止できず可塑化合成樹脂の逆流を 許容すると、 キヤ ビティ 内へ充填されるべきシリ ンダ内の可塑化合 成樹脂の一部が後方へ逆流するために、 スク リ ューは正常に充塡さ れる場合より も速く移動する。 したがって、 計測により得られる実

• 保圧時間は正常に充塡される場合より短く なる。 また、 多数個取り 金型を用いる場合、 各キヤ ビティ のゲー トシールタイ ミ ングおよび 金型のヒー トサイクルが安定していれば、 保圧工程における充塡抵

'抗は成形サイクル毎に安定して.いるが、 金型側に何らかの異常があ つて可塑化合成樹脂の充塡抵抗が変化すればスク リ ユーが所定距離 を移動する時間 （保圧時間） が変化する。 すなわち、 金型のゲー ト 部の欠け、 金型の温度上昇による可塑化合成樹脂の粘性低下等が起 これば、 可塑化合成樹脂の充塡抵抗が小さ く なつて計測により得ら れる実保圧時間は正常に充塡される場合より短くなる。 一方、 ゲ一 ト部の一部に異物が詰まつたり、 金型の温度低下による可塑 合成 樹脂の粘性上昇等が起これば、 可塑化合成樹脂の充塡抵抗が大き く なって計測により得られる実保圧時間は正常に充填される場合より 長く なる。

したがって、 スク リ ューが射出開始位置から射出—保圧切換位置 を柽て保圧終了位置まで移動する間の少なく とも保圧工程の一部を 含む所定距離を移動する時間を計測し、 計測された時間が許容範囲 を逸脱しているか否かを判断することにより、 逆流防止装置および Zまた金型における充填異常の発生を検出すること.ができ、 異常発 生信号を発する。 図面の簡単な説明

第 1 図乃至第 4図は本発明による射出成形機の充塡異常検出方法 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に半図解式縦断面図、

第 2図は逆流防止弁の縦断面図、

第 3図は射出開始から保圧終了までのスク リ ュー位置を示す模式 図、

第 4図は射出成形機の充塡異常検出方法を説明するフローチャ ー ト図である。 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異常検出方法の具体的な一 実施例について、 図面を参照しつつ説明する。

まず、 射出成形機の全体の概略が示されている第 1 図において、 射出成形品を成形する金型 10に、 射出成形機 1 1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内部において、 材 料ホッパ 14から供給される可塑化合成樹脂の材料樹脂べレツ トを溶 融混練しつつ、 溶融可塑化された樹脂を計量し、 次いでノ ズル部 12 に穿設されている流路 15、 さらには金型 10におけるゲ一 ト部 16を介 してこの金型 10のキヤ ビティ 17に射出充塡するスク リ ュ一18が内装 されている。 このスク リ ュ一 18の材料樹脂べレツ 卜の溶融混練等の ための回転は電磁流量弁 19、 電磁圧力弁 20および切り換え弁 21を制 御装値 22により制御操作することにより油圧源 23からスク リ ュー回 転モータ 24に管路 25a を介して圧油を給排することにより行われる ₍ また、 スク リ 一 18およびスク リ ユー回転モータ 24は基盤 26に取り 付けられており、 この基盤 26は電磁流量弁 19、 電磁圧力弁 20および 切り換え弁 21を制御装置 22により制御操作することにより、 油圧源 23から管路 25b， 25 c を介して油圧ピス ト ン装置 27に給徘される圧油 でもって図上において左右に駆動される。 言い換えれぼ、 射出され る可塑化合成樹脂の計量および計量された可塑化合成樹脂の金型 1ひ のキヤ ビティ 17への射出充塡等のためのスク リ ュー 18のノズル部 12 に向かっての進退、 さらにはシリ ンダ 13内部の可塑化合成樹脂を所 定圧力とするためのスク リ ユー 18に対する所定押圧力の付与等は、 油圧ビス トン装置 2†への圧油の給排により基盤 26を介して行われる, なお、 基盤 26上には、 スク リ ュー 18の位置値を検出するスク リ ユー 位置検出器 28が係合され、 スク リ ユー位置検出器 28によ り検出され るスク リ ユー 18の位置値は制御装置 22および各種演算を行う渲算装 置 29に与えられる。 .

また、 外部入力装置 30を介して演算装置 29に与えられる基準保圧 時間は、 制御装置 22内に設けられたタイマ 31によつて計測される実 保圧時間と比較され、 可塑化合成樹脂の充填異常の有無を制御装置 22を介して表示装置 32に表示するとともに、 異常があれば制御装置 22から異常発生信号を出力して所定の処置をとる。

—方、 ノズル部 12の流路 15には溶融された可塑化合成樹脂の流通 を阻止する閉止弁 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を制御することにより操作レバー 35を介して行われる < また、 第 2図に示されているように、 スク リ ユ ー 1 8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 18の先端側、 図上において左側の 可塑化合成樹脂が樹脂圧力が髙く なればフラ ンジ突起部 38に圧接す るようになって可塑化合成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およびリ ング状摺動弁体 39によ り逆流防止装置と しての逆流防止弁 40が構成されている。

前述されたような射出成形機 1 1を用いる成形工程のうち、 保圧ェ 程において、 逆流防止弁 40が異物の混入、 摩耗等によ り可塑化合成 樹脂の逆流を阻止できず可塑化合成樹脂の逆流を許容した場合、 ス ク リ ユ ー 18の前進によ り押圧されてキヤ ビティ 17内へ充塡されるベ き シリ ンダ内の可塑化合成樹脂の一部が後方へ逆流するために、 ス ク リ ューは正常に充塡される場合よ り も速く 移動する。 したがって、 計測によ り得られる実保圧時間は正常に充塡される場合より短く な る。 また、 多数個取り金型 1 0を用いる場合、 各キヤ ビティ 1 7のゲー ト シールタイ ミ ングぉよび金型 10のヒー トサイ クルが安定していれ ば、 保圧工程における充塡抵抗は成形サイ クル毎に安定している力《、 金型 10側に何らかの異常があればスク リ ユ ー 1 8が所定距離を移動す る時間 （保圧時間） が変化する。 すなわち、 金型 10のゲー ト部 16の 欠け、 金型 10の温度上昇による可塑化合成樹脂の粘性低下等が起こ れば、 可塑化合成樹脂の充塡抵抗が小さ く なって実保圧時間は正常 に充塡される場合より短く なる。 一方、 多数個のゲー ト部 1 6の一部 に異物が詰ま つたり、 金型 1 0の温度低下による可塑化合成樹脂の粘 性上昇等が起これば、 可塑化合成樹脂の充塡抵抗が大き く なつて実 保圧時間は正常に充塡される場合より長く なる。

したがって、 保圧工程中にスク リ ユ ー 18が所定距離移動する時間 (保圧時間） を実測し、 この実保圧時間を一定の許容幅をもたせた 基準保圧時間と比較して、 逆流防止弁 40および金型 10の充塡異常を 検出することができる。

次に、 所定のスク リ ュー 18移動距離により制御される成形工程に おいて、 逆流防止弁 40および金型 10の充填異常を検出する方法につ いて説明する。 本実施例においては、 逆流防止弁 40および金型 1 0のノ 充塡異常は、 スク リ ユ ー 18が射出—保圧切り換え位置から保圧終了 位置まで移動する時間、 すなわち保圧工程に要する時間を計測し、 計測された実保圧時間が基準保圧時間の許容範囲内であるか否かに より検出される。

前述されたような充塡異常検出方法について、 第 3囪に示されて いるスク リ ユ ー位置模式図を参照しつつ、 第 4図に示されているフ ローチャー ト図にもとづき説明する。

A ： 外部入力装置 30より、 基準保圧時間の上限値 T _{I S} - _Dおよび下限 値 T _{I S} - _Lを入力する。

B ： 閉止弁 33が閉じられて可塑化合成樹脂の流通が阻止された状態 において、 所定量の可塑化合成樹脂を計量する。 この計量が完了 . した時のスク リ ユ ー 18の位置値 S。 が射出開始位置となる。

C ： 閉止弁 33が IIか ήて可塑化合成樹脂が流通する状態において、 スク リ ユ ー 18に所定押圧力を付与することによりスク リ ユ ー 18を 前進させキヤ ビティ 17内へ可塑化合成樹脂を射出するとともに、 スク リ ユ ー位置検出器 28によりスク リ ユ ー位置値 S _Ρ を検出する。 射出はスク リ ユ ー 18が射出一保圧切り換え位置値 S A に到達する まで、 すなわち S P = S A となるまで続行する。

D ： スク リ ユ ー 18が射出一保圧切り換え位置値 S A に到達した時点 で、 スク リ ュー 18に付与する押圧力を保圧力に切り換えるととも に、 タイマ 31は計時を開始する。 E ： 保圧力によりスク リ ユー 18は微少ながらも所定距離 Δ S前進し. 保圧工程はスク リ ユー位匿検出器により検出されるスク リ ュー位 匿値 S P が保圧終了位置楦 S B と一致するまで続行する。

F ： 保圧工程終了と同時にタイマ 31は計時を終了して実保圧時間 T , を得るとともに、 閉止弁 33が閉じられて可塑化合成樹脂のキヤ ビ ティ 17内への流通が阻止される。

G ： 表示装置 32に実保圧時間 T'a を表示する。

H ： 実保圧時間 T _a と基準保圧時間の下限値 T _IS-_Lとを比較する。 実保圧時間 T _a が下限値 T _IS-_Lより短い場合はステップ I に進み. 下限値 T _{I S}-L以上である場合はステップ Jに進む。

I ： 逆流防止弁 40および またはキヤ ビティ 17に異常が発生したと 判断し、 異常 生信号を出力し所定の処理を行なう と と もに、 表 示装置 32に異常 生を表示する。

"J ： 実保圧時間 T a と基準保圧時間の上限値 T _{I S}-IIとを比較する。 実保圧時間 T a が上限値 T ZS-Uを超える場合はステツプ Kに進み. 上限値 T _{I S} - u l下である場合は成形品は良品であると判断して、 次ショ ッ トを行なう。

K ： キヤ ビティ 17に異常が発生したと判断し、 異常発生信号を出力 し所定の処理を行なうとともに、 表示装置 32に異常発生を表示す

^ 0

前述のステップ. Iおよびステツプ Kにおいて充塡異常が検出され た場合、 異常癸生信号の出力により成形品の良品と不良品とを分別 する、 または射出成形機 11の稼働を停止する等の処置を行なう。

ところで、 射出工程は速度制御工程であり、 スク リ ユ ー 18が射出 開始位置値 S。 から射出一保圧切り換え位置値 S _A まで移動する間 は可塑化合成樹脂の充填速度は所定値に保たれているため、 この間 にスク リ ュー 18が移動する時間は一定である。 したがって、 スク リ ユ ー 18が射出開始位置値 S。 にある時にタイマ 31の計測を開始して も、 本実施例のようにスク リ ユ ー 18が射出一保圧切り換え位置値 S A にある時に計時を開始したと同じ効果が得られる。 また、 本実施例 においては計時終了のタイ ミ ングをスク リ ユ ー 18が保圧終了位置値 S B に到達した時点としたが、 第 3図において点線で示されるよう に、 スク リ ユー 18が射出一保圧切換位置値 S _A から所定距離 Δ S x 前進し保圧終了位置値 S B までに通過する位置値 S _x にある時と し てもよい。 なお、 このような'位置値 S _x において計時を終了するよ うにすれば、 保圧終了位置を越えないスク リ ユ ー 1 8の通過位置を柽 験的に得て、 保圧時間により保圧工程を制御する従来の成形工程制 御方法にも適用できる。

また、 本実施例においては閉止弁 3 3を備えた射出成形機 1 1を使用 して射出成形機の充塡異常検出方法を示したが、 前述されたような スク リ ユ ー位置値 S _x にて計時を終了する場合には従来の成形工程 制御方法にも適用できるため、 閉止弁 33を備えない射出成形機であ つても充塡異常を検出することができる。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 スク リ ューの移動距離により制御される成形ェ 程においても、 保圧工程中にスク リ ユ ー側および まナこは金型側に 発生する可塑化合成樹脂の充塡異常を検出することができる。 した がって、 本癸明の射出成形機の充塡異常検出方法は、 成形品の品質 向上のために所定量の可塑化合成樹脂を金型のキヤ ビティ に充塡す る制御を目的としたスク リ ユーの移動距離制御による成形工程には 特に好適である。

Claims

請求の範囲

· スク リ ユーの移動距離により成形工程を制御する射出成形機の 充填異常検出方法において、

このスク リューが射出開始位匿から射出一保圧切換位 gを柽て 保圧終了位匿まで移動する間の少なく とも保圧工程の一部を合む 所定钜離を移動する時間を計測し、 この計測された時間が所定の 許容範囲を逸脱した時に異常発生信号を発することを特徴とする 射出成形機の充塡異常検出方法。

. 前記スク リ ユーが射出一保圧切換位置にある時に時聞計測を開 始するとともに、 そのスク リ ユーが保圧終了位置に到達した時に 時間計測を終了することを特檄とする請求項 1 に記載の射出成形 機の充塡異常検 方法。

. 前記スク リ ュ ":が射出開始位置にある時に時間計測を開始する とともに、 そのスク リ ユーが保圧終了位置に到達した時に時間計 測を終了することを特徴とする請求項 1 に記載の射出成形機の充 塡異常検出方法。

. 前記スク リ ユーが射出一保圧切換位置にある時に時間計測を開 始するとともに、 そのスク リ ユーが射出一保圧切換位置から保圧 終了位置までの間の所'定位置に到達した時に時間計測を終了する ことを特徴とする锖求項 1 に記載の射出成形機の充填異常検出方 法 ο

. 前記スク リ ユーが射出開始位置にある時に時間計測を開始する とともに、 そのスク リ ユーが射出一保圧切換位置から保圧終了位 置までの間の所定位匿に到達した時に時間計測を終了することを 特徴とする請求項 1 に記載の射出成形機の充塡異常検出方法。