(57)【要約】【課題】  保圧過程における保持圧力の設定を容易し、製品の射出成形における成形収縮の異方性を均一化し、成形品のゲートからの距離による収縮異方性の差を小さくする。【解決手段】  プランジャー式射出成形機の動作が充填過程から保圧過程へ切り替えられる時点の射出プランジャー１３４の前進位置を制御部１８の演算手段１８１により算出し、この算出された全身位置に射出プランジャー１３４が保持されるように保圧過程の保持圧力を制御部１８の保圧制御手段１８２で制御し設定する構成にした。【選択図】  図１
2005119172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に熱可塑性樹脂を充填する充填過程と、熱可塑性樹脂の冷却に伴う体積収縮分を補うための保圧過程及び金型内の樹脂を冷却する冷却過程を経て成形品の成形を行う射出成形における保圧過程の保持圧力制御方法であって、
前記金型に熱可塑性樹脂を充填する射出機構の射出プランジャーまたは射出スクリューの前進方向及び後退方向の変位を検出する変位センサーを有し、
射出成形動作が前記充填過程から保圧過程に切り替えられた時点で前記変位センサーにより検出された変位信号に基づいて、成形収縮率の異方性分布を最小にする保持圧力を設定するための前記切り替え時点における前記射出プランジャーまたは射出スクリューの前進位置を求め、
前記求めた前進位置に前記射出プランジャーまたは射出スクリューが保持されるように前記保圧過程の保持圧力を制御し設定することを特徴とする射出成形における保圧過程の保持圧力制御方法。
【請求項２】
金型に熱可塑性樹脂を充填する充填過程と、熱可塑性樹脂の冷却に伴う体積収縮分を補うための保持圧力を供給する保圧過程及び金型内の樹脂を冷却する冷却過程を経て成形品の成形を行うようにした射出成形における保圧過程の保持圧力制御装置であって、
前記金型に熱可塑性樹脂を充填する射出機構の射出プランジャーまたは射出スクリューを前進及び後退動作する駆動手段と、
前記射出プランジャーまたは射出スクリューの前進方向及び後退方向の変位を検出する変位センサーと、
前記射出機構の動作が充填過程から保圧過程に切り替えられた時点で前記変位センサーにより検出された変位信号に基づいて、成形収縮率の異方性分布を最小にする保持圧力を設定するための前記射出プランジャーまたは射出スクリューの切り替え時点における該射出プランジャーまたは射出スクリュー射出プランジャーの前進位置を算出す演算手段と、
前記演算手段で算出された前進位置に前記射出プランジャーまたは射出スクリューが保持されるように前記保圧過程の保持圧力を前記駆動手段の動作により制御する保圧制御手段と、
を備えることを特徴とする射出成形における保圧過程の保持圧力制御装置。
【請求項３】
前記変位センサーから出力される変位信号を所定の周波数でサンプリングするサンプル・ホールド回路と、前記サンプル・ホールド回路でホールドされたアナログ信号値をサンプリング毎にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを有し、前記切り替え時点で前記変位センサーにより検出された変位信号は前記サンプル・ホールド回路及びＡ／Ｄ変換回路を通して前記演算手段に取り込まれるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の射出成形における保圧過程の保持圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に熱可塑性樹脂を充填する充填過程と、熱可塑性樹脂の冷却に伴う体積収縮を補うための保圧過程及び金型内の樹脂を冷却する冷却過程を経て成形品の成形を行う射出成形における保圧過程の保持圧力制御方法及び保持圧力制御装置に関し、さらに詳しくは、射出成形品の流動方向と該流動方向に直交する方向の成形収縮率の異方性分布が製品内で均一化できるようにした射出成形における保圧過程の保持圧力制御方法及び保持圧力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック成形加工法の一つである射出成形は、短時間に製品を加工できることから広く利用されている。
この射出成形は、製品形状に加工された金型内への溶融樹脂の充填工程、冷却に伴う体積収縮を補う保圧工程、金型内の樹脂を冷却する冷却工程及び成形品の取り出し工程を有し、これら一連の工程を繰り返すことにより、樹脂製品を成形するようになっている。
この場合、金属がプラスチックに比べて線膨張係数が小さいことから、金型の加工寸法に比べて成形品が見かけ上小さくなる成形収縮と呼ばれる現象が起こることが知られている。また、所定の成形品寸法に対して、金型の彫り込み寸法を大きくする見込み割合を成形収縮率と呼んでいる。この成形収縮率は、材料によって異なることが知られており、さらに、成形条件によっても異なることが知られている。
また、射出成形においては、樹脂の流動方向とそれに垂直な方向に対する線膨張率が異なることから、成形収縮率が流動方向に対して異なるという異方性をもつことが推測される。
【非特許文献１】成型加工  Ｖｏｌ．１３  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００１                        ｐ.８１２〜ｐ.８１７                        発行所  財団法人  プラスチック成形加工学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
射出成形品における成形収縮率の異方性は、射出成形過程の中でも樹脂が金型内に充填するときに比べて、充填された樹脂が金型内で冷却されるときに起こる体積収縮を補うための保圧過程の条件により大きく影響を受ける。従って、射出成形における成形条件のうちでも、特に保圧過程の条件を制御することにより成形収縮異方性の値や分布を変化させることが可能である。
【０００４】
また、プラスチックは高分子材料であり、分子構造そのものに異方性が存在する。このため、射出成形は、樹脂の流動を伴うため流動方向に分子が配向し易く、成形収縮率を含めた物性の異方性を無くすことは非常に困難である。
【０００５】
また、射出成形品は、ゲートと呼ばれる製品内への樹脂流入口が１カ所以上設けられるが、製品内の任意の個所においてゲートからの距離により成形収縮率が異なることから、通常の手法では収縮率の異方性を成形品全体で均一化することは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の発明は、金型に熱可塑性樹脂を充填する充填過程と、熱可塑性樹脂の冷却に伴う体積収縮分を補うための保圧過程及び金型内の樹脂を冷却する冷却過程を経て成形品の成形を行うようにした射出成形における保圧過程の保持圧力制御方法であって、前記金型に熱可塑性樹脂を充填する射出機構の射出プランジャーまたは射出スクリューの前進方向及び後退方向の変位を検出する変位センサーを有し、射出成形動作が前記充填過程から保圧過程に切り替えられた時点で前記変位センサーにより検出された変位信号を基づいて、成形収縮率の異方性分布を最小にする保持圧力を設定するための前記射出プランジャーまたは射出スクリューの切り替え時点における該射出プランジャーまたは射出スクリューの前進位置を求め、前記求めた前進位置に前記射出プランジャーまたは射出スクリューが保持されるように前記保圧過程の保持圧力を制御し設定することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、金型に熱可塑性樹脂を充填する充填過程と、熱可塑性樹脂の冷却に伴う体積収縮分を補うための保圧過程及び金型内の樹脂を冷却する冷却過程を経て成形品の成形を行うようにした射出成形における保圧過程の保持圧力制御装置であって、前記金型に熱可塑性樹脂を充填する射出機構の射出プランジャーまたは射出スクリューを前進及び後退動作する駆動手段と、前記射出プランジャーまたは射出スクリューの前進方向及び後退方向の変位を検出する変位センサーと、前記射出機構の動作が充填過程から保圧過程に切り替えられた時点で前記変位センサーにより検出された変位信号に基づいて、成形収縮率の異方性分布を最小にする保持圧力を設定するための前記射出プランジャーまたは射出スクリューの切り替え時点における該射出プランジャーまたは射出スクリュー射出プランジャーの前進位置を算出す演算手段と、前記演算手段で算出された前進位置に前記射出プランジャーまたは射出スクリューが保持されるように前記保圧過程の保持圧力を前記駆動手段の動作により制御する保圧制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の射出成形における保圧過程の保持圧力制御方法及び保持圧力制御装置においては、射出成形動作が充填過程から保圧過程に切り替えられた時点の変位センサーからの変位信号を基づいて前記切り替え時点における射出プランジャーまたは射出スクリューの前進位置を求め、この前進位置に射出プランジャーまたは射出スクリューが保持されるように保圧過程の保持圧力を制御し設定する構成にしたので、保圧過程における樹脂の流動を制御し製品全体の収縮異方性の差を制御することが可能になり、射出成形における成形収縮の異方性が均一化され、成形品のゲートからの距離による収縮異方性の差を小さくできるとともに、ヒケや反り、割れなどのない成形品の成形を容易にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施例における最良の形態では、射出機構の動作が充填過程から保圧過程に切り替えられた時点の変位センサーで検出された変位信号を基に前記切り替え時点における射出プランジャーまたは射出スクリュー射出プランジャーの前進位置を演算手段により算出し、この算出した前進位置に射出プランジャーまたは射出スクリューが保持されるように保圧過程の保持圧力を保圧制御手段により制御する。これにより、保圧過程における保持圧力の設定を容易にし、成形品のゲートからの距離による収縮異方性の差を小さくし、ヒケや反り、割れなどのない成形品の成形を容易に実現する。
【実施例１】
【００１０】
次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の方法を適用したスクリュープリプランジャー式射出成形機及び保圧過程の保持圧力制御システムの全体の構成図である。
この図１に示すスクリュープリプランジャー式射出成形機１０は、金型１１の開閉及び締めを行う型締め機構１２と、樹脂材料を溶融して金型１１に充填する射出機構１３とを備えている。
【００１１】
前記金型１１は固定型１１１と可動型１１２とを備え、この固定型１１１と可動型１１２との合わせ面には、製品形状に対応するキャビティ１１３が形成されている。また、前記固定型１１１は、型締め機構１２を構成する固定盤１２１に取着され、この固定盤１２１にはスプルブッシュ１１４が設けられており、射出機構１３から供給される溶融樹脂材が前記スプルブッシュ１１４を通してキャビティ１１３内に充填されるように構成されている。
【００１２】
前記可動型１１２は、図１に示すように、型締め機構１２を構成する可動盤１２２に取着され、この可動盤１２２を含む可動型１１２は、型締め機構１２を構成する型締めシリンダ機構１２３によって、固定型１１１に圧接される方向及び固定型１１１から離間される方向に移動されるように構成されている。
【００１３】
前記射出機構１３は、図１に示すように、外周にヒータ１３１ａを有し、かつ内部に樹脂押し込み用スクリュー１３７ａを有する樹脂加熱溶融部１３７と、外周にヒータ１３１ｂを有し、かつ先端にノズル１３２を有するとともに前端部が樹脂加熱溶融部１３７の先端と連通してスクリュー１３７ａで押し込まれる樹脂を受ける射出シリンダ１３３と、この射出シリンダ１３３にその後端から進退可能に嵌合した射出プランジャー１３４と、この射出プランジャー１３４を前進及び後退方向に駆動する油圧シリンダ１３５とを備え、この油圧シリンダ１３５のピストンロッド１３５ａは射出プランジャー１３４の後端に連結されている。
また、樹脂加熱溶融部１３７の後端部には、樹脂加熱溶融部１３７の内部に連通するホッパー１３６が設けられており、このホッパー１３６内にはペレット状の樹脂材料１４が収納されている。
【００１４】
前記油圧シリンダ１３５には、電磁切換弁１５及び油圧制御回路１６を介して油圧ポンプ１７が接続され、電磁切換弁１５及び油圧ポンプ１７を含む油圧制御回路１６はコンピュータからなる制御部１８によって制御され管理される構成になっている。
【００１５】
図１において、１９は前記射出プランジャー１３４の前進方向及び後退方向の変位を検出する変位センサーであり、この変位センサー１９には、油圧シリンダ１３５のピストンロッド１３５ａの前進及び後退方向の移動量を検出できるように構成した差動トランス方式のもの、油圧シリンダ１３５のピストンロッド１３５ａの前進及び後退方向の移動量を光学的に検出できるように構成したリニアエンコーダ方式のもの、または、油圧シリンダ１３５のピストンロッド１３５ａの直線運動を回転運動に変化し、この回転量からピストンロッド１３５ａの前進及び後退方向の移動量を光学的に検出できるように構成したロータリエンコーダ方式のものなどが使用される。
【００１６】
また、前記変位センサー１９の出力端には、変位センサー１９から出力される信号のうち、射出プランジャー１３４の前進方向及び後退方向の変位に関係する検出信号成分のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２０と、この帯域通過フィルタ２０を通過した検出信号を電圧に変化して増幅する増幅回路２１と、この増幅回路２１から出力される検出信号を所定の周波数でサンプリングするサンプル・ホールド回路２２と、このサンプル・ホールド回路２２でホールドされたアナログ信号値をサンプリング毎にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２３とが直列に接続されており、Ａ／Ｄ変換回路２３から出力されるディジタル信号は前記制御部１８に取り込まれるように構成されている。
【００１７】
前記制御部１８は、図２に示すように、前記射出成形動作が充填過程から保圧過程に切り替えられた時点で変位センサー１９により検出され、かつサンプル・ホールド回路２７及びＡ／Ｄ変換回路２８を通して取り込んだ変位信号に基づいて、成形収縮率の異方性分布を最小にする保持圧力を設定するための射出プランジャー１３４の切り替え時点における射出プランジャー１３４の前進位置を算出す演算手段１８１と、この算出された前進位置に射出プランジャー１３４が保持されるように前記保圧過程における保持圧力を設定して前記油圧シリンダ１３５の油圧制御回路１６を制御する保圧制御手段１８２を備えている。
【００１８】
次に、上記のように構成されたプランジャー式射出成形機における保圧過程の保持圧力制御システムの動作について説明する。
樹脂製品の成形に際しては、制御部１８からの型締め動作指令に基づき型締め機構１２の型締めシリンダ機構１２３を動作して、金型１1を図１に示すように型締めする。しかる後、成形品に応じて制御部１８で設定された成形条件、すなわち最適な射出圧力、射出速度及び射出時間に従って電磁切換弁１５及び油圧制御回路１６を制御することにより、射出機構１３の油圧シリンダ１３５を前進移動させる。これに伴い、射出シリンダ１３３内の溶融樹脂材は射出プランジャー１３４によってノズル１３２からスプルブッシュ１１４及び図示省略のスプル、ゲート等を通してキャビティ１１３内に高圧で射出され充填される。
【００１９】
ここで、上記油圧シリンダ１３５の前進に伴う射出プランジャー１３４の前進移動位置は変位センサー１９により検出され、その検出信号は帯域通過フィルタ２５及び増幅回路２６を通してサンプル・ホールド回路２７に出力される。このサンプル・ホールド回路２７では、上記検出信号を所定の周波数でサンプリングするとともに、サンプル・ホールド回路２７でホールドされたアナログ信号値はＡ／Ｄ変換回路２８によりサンプリング毎にディジタル信号に変換され、制御部１８に取り込まれる。そして、このサンプリング毎のディジタル信号は制御部１８のメモリ部１８３に順次格納される。
【００２０】
上記成形条件によるプランジャー式射出成形機の充填過程が終了すると、プランジャー式射出成形機の動作は、充填過程から保圧過程へ切り替えられる。この充填過程から保圧過程に切り替えられた時点では、制御部１８の演算手段１８１が動作して、前記切り替え時点で変位センサー１９により検出され、かつサンプル・ホールド回路２７及びＡ／Ｄ変換回路２８を通して取り込んだ変位信号に基づいて、成形収縮率の異方性分布を最小にする保持圧力を設定するための前記切り替え時点における射出プランジャー１３４の前進位置を算出する。制御部１８の保圧制御手段１８２は、演算手段１８１で算出された前進位置に射出プランジャー１３４が保持されるように保圧過程における保持圧力を油圧シリンダ１３５の油圧制御回路１６により制御する。
【００２１】
このような本実施例のプランジャー式射出成形機における保圧過程の保持圧力制御システムによれば、プランジャー式射出成形機の動作が充填過程から保圧過程へ切り替えられる時点の射出プランジャー１３４の前進位置を制御部１８の演算手段１８１により算出し、この算出された前進位置に射出プランジャー１３４が保持されるように保圧過程の保持圧力を制御部１８の保圧制御手段１８２で制御し設定する構成にしたので、保圧過程における樹脂の流動を制御し製品全体の収縮異方性の差を制御することが可能になる。これにより、保圧過程における保持圧力の設定が容易になり、製品の射出成形における成形収縮の異方性が均一化され、成形品のゲートからの距離による収縮異方性の差を小さくできるとともに、ヒケや反り、割れなどのない成形品の成形を容易に実現できる。
【００２２】
以下、製品の射出成形における成形収縮の異方性を均一化できる理由について説明する。
射出成形において溶融樹脂を金型内に充填するとき、樹脂は大きなせん断変形を受ける。この結果、樹脂の分子が流動方向に配向することにより、成形品の物性に異方性が生じることが知られている。このことから、成形収縮の値は異方性を持つと推測される。
そこで、本願発明者らは、成形収縮の異方性を発現する要因が樹脂の流動に起因する分子配向と考え、樹脂の流動過程である溶融樹脂の金型への充填過程における充填速度と保圧過程における保持圧力の変化に対する成形収縮の変化について検討した。以下に、その実験と結果について述べる。
【００２３】
まず、本実施例の実験に用いる試料には、結晶や強化材の影響が収縮異方性に影響を与えることを避けるため、非晶性の非強化熱可塑性樹脂であるＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂）を使用した。また、試料としての成形品１００は、図３及び図４に示すように、長さ２００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの平板からなり、この平板状の成形品１００は、樹脂の流動方向が成形品１００の長さ方向と同一になるように曲面加工されたファンゲート（図３及び図４に示す部分１００Ａに対応する）から樹脂を金型内に充填することにより成形されたものである。
【００２４】
また、図３において、流動方向（長さ方向）の線分Ａ−Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ｄ，Ｅ−Ｆ，Ｆ−Ｇ，Ｇ−Ｈ，及び流動方向と直行する方向の線分Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ，Ｃ−Ｇ，Ｄ−Ｈは金型に予め形成されたけがき線であり、ＡＢＦＥで囲まれた領域はゲートに近い領域１を表し、ＣＤＨＧで囲まれた領域はゲートから遠い領域２を表している。
【００２５】
図３および図４に示す成形品１００において、流動方向の成形収縮率Ｓｆは（１）式によって算出される。
Ｓｆ＝（Ｌ０−Ｌ）／Ｌ０・・・・・・・・・・（１）
ここで、Ｌ０は、金型上のけがき線ＡとＢ間（あるいはＢとＣ間など）の距離であり、Ｌはけがき線ＡとＢ間（あるいはＢとＣ間など）のそれぞれに対応する成形品１００における線間の距離であり、これらの距離Ｌ０, Ｌを測定器により測定し、これらの測定値を（１）式に代入することにより、流動方向の成形収縮率Ｓｈが算出される。
【００２６】
また、流動方向に直交する直交方向の成形収縮率Ｓｖも同様に、金型上のけがき線ＡとＥ間（あるいはＢ−Ｆ間など）に対応する距離を測定し、この測定値を流動方向の成形収縮率Ｓｆの式と同様な式に代入することにより、直交方向の成形収縮率Ｓｖを算出する。
【００２７】
また、この実験例では、ゲートからの距離による収縮異方性について検討を行うため、ゲートに近い領域１と遠い領域２とに測定個所を分けて測定し、その測定値に基づいて、ゲートに近い領域１及び遠い領域２における流動方向の成形収縮率Ｓｆ、及び直交方向の成形収縮率Ｓｖをそれぞれ算出した。
【００２８】
次に、上記の算出結果を基に成形品の収縮異方性について考察する。
図５は、本実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における充填速度と成形収縮率との関係を示すグラフであり、白抜きの四角で示す各点はゲートに近い領域１における充填速度の変化に対する流動方向の成形収縮率の変化を表し、また、白抜きの丸で示す各点はゲートから遠い領域２における充填速度の変化に対する流動方向の成形収縮率の変化を表している。また、黒塗りの四角で示す各点はゲートに近い領域１における充填速度の変化に対する直交方向の成形収縮率の変化を表し、また、黒塗りの丸で示す各点はゲートから遠い領域２における充填速度の変化に対する直交方向の成形収縮率の変化を表している。
【００２９】
この図５から明らかなように、成形収縮率は、流動方向に比べて直交方向の方が大きいという異方性を有している。これは、金型への熱伝導によって溶融樹脂の固化層が成長する時、流動に伴って分子が配向し、かつ分子配向方向には線膨張係数が低下するためと考えられる。この結果、分子が流動方向に配向することによって、線膨張係数が流動方向に比べて直交方向で増加し、流動方向の成形収縮率は直交方向のそれに比べて小さくなる。その結果、収縮異方性が発現すると推考される。
【００３０】
また、図５から明らかなように、金型に充填される溶融樹脂の充填速度が変化しても、流動方向とこれと直交する直交方向の成形収縮率はほとんど変化することがない。このことから、射出成形過程で最も大きいと考えられる樹脂充填中に受けるせん断ひずみの差は、成形収縮率にあまり影響されないと考えられる。
【００３１】
図６は、本実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における充填速度と収縮異方性との関係を示すグラフであり、黒塗りの丸で示す各点はゲートに近い領域１における充填速度の変化に対する収縮異方性の変化を表し、また、黒塗りの三角で示す各点はゲートから遠い領域２における充填速度の変化に対する収縮異方性の変化を表している。ここで、各領域１，２の収縮異方性Ｓａは（２）式によって算出される。
Ｓａ＝Ｓｖ／Ｓｆ・・・・・・・・・・・・・（２）
【００３２】
成形収縮率は、流動方向に比べて直交方向の方が大きいことから、成形収縮率の異方性Ｓａは、図６から明らかなように、１より大きい値となる。そして、成形収縮率の異方性Ｓａは、充填速度が変化してもほとんど変化しない。これは、樹脂の分子配向が大きいとき、線膨張係数は小さくなることから、充填速度の違いは、樹脂のせん断速度の違いと考えられるが、金型内に樹脂が流入するときのせん断速度が変化しても、成形品全体の分子配向度はほとんど変化しないためである。
【００３３】
図７は、本実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における保圧過程の保持圧力と成形収縮率との関係を示すグラフであり、白抜きの四角で示す各点はゲートに近い領域１における保持圧力の変化に対する流動方向の成形収縮率の変化を表し、また、白抜きの丸で示す各点はゲートから遠い領域２における保持圧力の変化に対する流動方向の成形収縮率の変化を表している。また、黒塗りの四角で示す各点はゲートに近い領域１における保持圧力の変化に対する直交方向の成形収縮率の変化を表し、また、黒塗りの丸で示す各点はゲートから遠い領域２における保持圧力の変化に対する直交方向の成形収縮率の変化を表している。
【００３４】
この図７から明らかなように、ゲートに近い領域１及び遠い領域２における成形収縮率は保圧過程の保持圧力が大きくなるに従い小さくなる。
すなわち、保圧過程において、樹脂が金型内で冷却されるに伴い、溶融樹脂の体積収縮が起こり、金型内に充填されていた樹脂の表面がくぼむ、いわゆるヒケと呼ばれる現象が生じる。これを回避するために一定の圧力で樹脂を金型内に充填することにより、製品表面をヒケのない形状に保持できる。すなわち、保圧過程の保持圧力が高い時、樹脂の比容積は小さくなり溶融時の樹脂の密度が大きくなる。このことは、保圧過程の保持圧力が大きくなると、溶融樹脂は金型内に高密度で充填されるため、室温付近まで樹脂が冷却された時の体積収縮が小さくなるからである。
【００３５】
図８は、本実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における保圧過程の保持圧力と収縮異方性との関係を示すグラフであり、黒塗りの丸で示す各点はゲートに近い領域１における保持圧力の変化に対する収縮異方性の変化を表し、また、黒塗りの三角で示す各点はゲートから遠い領域２における保持圧力の変化に対する収縮異方性の変化を表している。
【００３６】
この図８から明らかなように、保持圧力が高くなるほど、ゲートに近い領域１および遠い領域２の収縮異方性が小さくなる。そして、保持圧力が５０[ＭＰａ] を越えると収縮異方性の変化が少なくなる傾向がある。
【００３７】
図９は、本実施例におけるゲートから近い領域１と遠い領域２との成形収縮異方性の差を表したグラフである。
この図９において、収縮異方性はゲートからの距離によって変化し、ゲート近傍の方がそれより遠い領域に対して収縮異方性は大きいことがわかる。そして、ゲートからの距離による収縮異方性の変化は、保持圧力が低いときは高く、保持圧力が上がるに従って減少し、保持圧力が６０[ＭＰａ]の付近で収縮異方性の変化が最も小さくなる。また、保持圧力が６０[ＭＰａ]を越えると、収縮異方性は大きくなる傾向を示す。
【００３８】
図１０は、保持圧力６０[ＭＰａ]における、本実施例における充填過程終了間近、すなわち保圧過程に切り替えられる直前から保圧過程中における、射出プランジャーの位置との関係を表したグラフである。この曲線に示すグラフは、図１に示す変位センサー１９で検出された射出プランジャー変位信号をサンプル・ホールド回路２２でサンプリングし、かつＡ／Ｄ変換回路２３でデジタル信号に変換した後、制御部からの出力を表示する表示装置２９に出力された結果である。保持圧力６０[ＭＰａ]のとき射出プランジャー１３４は、充填過程から保圧過程に切り替えた後、前進位置が保持され、その後、金型内での樹脂冷却に伴って起こる体積収縮を補う樹脂を金型内に充填するためゆっくりと前進する。
【００３９】
すなわち、充填過程から保圧過程への切り替え時点における射出プランジャー１３４の前進位置が保持されるように保圧過程の保持圧力を６０[ＭＰａ]程度に設定するとともに、この圧力状態が保持されるように制御すれば、ゲートから近い領域１及び遠い領域２の収縮異方性の差を小さくできるとともに、ヒケや反り、割れなどのない成形品を提供することが可能になる。
【００４０】
このように本実施例においては、充填過程から保圧過程への切り替え時点における射出プランジャー１３４の前進位置が保持されるように保圧過程の保持圧力を設定し制御するようにしたので、成形収縮の異方性を成形品内で制御することができ、この結果、保圧過程における保持圧力の設定が容易になり、さらに、射出成形品全体における収縮異方性の均一化によって収縮の分布の差から発現するような、そり変形などの不良の発生を低減することができる。
【００４１】
なお、本発明にかかる保圧過程の保持圧力制御方法及びシステムは、上記実施例に示すプランジャー式の射出成形機に限らず、スクリュー式の射出成形機にも適用できる。
【００４２】
また、本発明にかかる射出機構の駆動手段は、上記実施例に示した油圧モータ及び油圧制御回路を有する油圧駆動方式のものに限らず、例えば、サーボモータやステッピングモータ及びその制御回路からなるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の方法を適用したプランジャー式射出成形機及び保圧過程の保持圧力制御システムの全体の構成図である。
【図２】本発明の実施例における保圧制御部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例において実験用資料として成形品の一例を示す説明用平面図である。
【図４】図３に示す資料用成形品の説明用側面図である。
【図５】本発明の実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における充填速度と成形収縮率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における充填速度と収縮異方性との関係を示すグラフである。
【図７】本実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における保圧過程の保持圧力と成形収縮率との関係を示すグラフである。
【図８】本実施例におけるゲートに近い領域１と遠い領域２における保圧過程の保持圧力と収縮異方性との関係を示すグラフである。
【図９】本実施例におけるゲートから近い領域１と遠い領域２との成形収縮異方性の差を表したグラフである。
【図１０】保持圧力６０[ＭＰａ]における本実施例における充填過程終了間近、すなわち保圧過程に切り替えられる直前から保圧過程中における、射出プランジャーの位置との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０      プランジャー式射出成形機
１１      金型
１２      型締め機構
１３      射出機構
１３３    射出シリンダ
１３４    射出プランジャー
１３５    油圧シリンダ
１３７    樹脂加熱溶融部
１３７ａ  スクリュー
１５      電磁切換弁
１６      油圧制御回路
１７      油圧ポンプ
１８      制御部
１８１    演算手段
１８２    保圧制御手段
１９      変位センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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