JPH0455849B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、射出機の射出シリンダに、成形材
料を計量して供給するための材料供給装置を備え
た射出機の材料供給量制御方法及びその装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来の通常の射出機に於ける材料供給は、材料
供給部に取付けたホツパに、成形材料を入れて行
われ、その場合の成形材料の計量は、主として射
出スクリユの回転数及び回転時間に依存する。こ
の場合の射出シリンダには、成形材料が充満状態
にある。また、その混練状態は、主として射出ス
クリユの形状、特に圧縮比に依存し、混練状態を
変化させるためには、圧縮比の異なる射出スクリ
ユとの交換を要する。加えて、高粘度の成形材料
を使用する際には、可塑化トルクが定格を超過す
ることがあつた。このような理由から、射出機の
材料供給部に、スクリユフイーダ等の材料供給装
置を備え、成形材料の供給量を制御することによ
り、混練状態の変化或いは可塑化トルクの定格超
え等に対処し、成形品の品質を確保するようにな
つている。

この材料供給装置による成形材料の供給量は、
成形される製品及びスプルー、ランナ、ゲート等
のある金型内の材料分だけ、即ち１シヨツト分の
成形材料を出来るだけ厳密に供給することが望ま
しい。このために、材料供給装置として例えばス
クリユフイーダを備える場合、その供給時間或い
はスクリユの回転数を設定して対処している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来の射出機の材料供給
装置にあつては、各シヨツト毎の供給量を完全に
一致させることは略不可能であり、その結果、成
形材料の供給量は、各シヨツト毎に相違し、漸増
又は漸減傾向を示す。成形材料が漸増すると、射
出シリンダの成形材料が次第に増大し、最終的に
は成形材料が充満状態となり、前述したホツパに
成形材料を入れる射出機の場合と同様となり、材
料供給装置の存在が無意味となる。また、成形材
料が漸減すると、射出シリンダの成形材料が次第
に減少し、最終的には計量部に於いて計量するた
めの成形材料が確保できなくなり、計量不能の事
態を生じる。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

この発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、特許請求の範囲第１項に記載し
た発明の構成は、材料供給装置を備えた射出機に
て、材料供給部へ成形材料を供給するに際し、可
塑化工程時の実際の計量時間を計量時間検出器に
て検出し、該計量時間と予め設定した基準計量時
間との差を判定手段にて判定し、その判定結果に
基づいて材料供給装置による材料供給量を制御す
る射出機の材料供給制御方法である。

しかして、材料供給装置から射出機の材料供給
部に供給された成形材料は、混練部にて溶融及び
混練され、計量部へ移送される。その際、計量時
間検出器によつて計量部での成形材料の実際の計
量時間が検出される。この計量時感が適正である
かどうかが、実際の計量時間と予め設定した基準
計量時間との差として判定手段にて判定される。

そして、実際の計量時間が適正時間よりも長い
場合には、より多くの成形材料を射出機の材料供
給部に供給する。これに対し、実際の計量時間が
適正時間よりも短い場合には、より少ない成形材
料を射出機の材料供給部に供給する。このよう
に、計量時間を把持して、材料供給装置から供給
される成形材料が適正量に維持される。

また、特許請求の範囲第２項に記載した発明の
構成は、材料供給装置としてのスクリユフイーダ
から材料供給部へ供給された成形材料が、射出ス
クリユにより、混練部にて可塑化され、計量部に
移送後に、ノズルから射出される射出後に於い
て、該計量部での成形材料の実際の計量時間を検
出する計量時間検出器と、成形材料に応じた材料
供給量基本制御値を設定する基本制御値設定手段
と、前記検出された計量時間と予め設定した基準
計量時間との差を判定する判定手段と、該判定手
段の判定結果に修正係数を乗じた絶対値が補正量
とし、基準計量時間よりも計量時間のほうが長い
とき、材料供給量基本制御値に適正量を加算し、
基準計量時間よりも計量時間のほうが短いとき、
材料供給量制御値から補正量を減算して、制御信
号を得る補正手段とを備え、該制御信号に基づい
て前記スクリユフイーダを駆動する射出機の材料
供給制御装置である。

しかして、スクリユフイーダから噴出機の材料
供給部に供給された成形材料は、混練部にて溶融
及び混練され、計量部に移送される。その際、計
量時間検出器によつて計量部での成形材料の実際
の計量時間が検出され、この実際の計量時間が適
正であるかどうかが、予め設定した基準計量時間
との差として判定手段にて判定される。この判定
結果である時間差に修正係数を乗じたものの絶対
値として補正量を求め、基準計量時間よりも実際
の計量時間のほうが長いときには、スクリユフイ
ーダから供給される成形材料が不足ぎみであるた
め、基本制御値設定手段にて設定された材料供給
量基本制御値に補正量を加算し、その補正信号に
よつてスクリユフイーダを幾分長目に駆動し、よ
り多くの成形材料を噴出機の材料供給部に供給す
る。これに対し、基準計量時間よりも実際の計量
時間のほうが短いときには、材料供給装置から供
給される成形材料が過剰ぎみであるため、基本制
御値設定手段にて設定された材料供給量基本制御
値から適正量を減算し、その補正信号によつてス
クリユフイーダを幾分短目に駆動し、より少ない
成形材料を射出機の材料供給部に供給する。基準
計量時間と実際の計量時間とが一致するときは、
実際の計量時間が適正時間であり、スクリユフイ
ーダから供給される成形材料が適正量であるた
め、基本制御値設定手段にて設定された材料供給
量基本制御値に零の補正量を加算し、その補正信
号によつて材料供給装置を駆動する。なお、材料
供給装置の駆動が、可塑化工程完了時から次の可
塑化工程直前までの間に行われれば、射出機の各
工程が円滑に実行される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

第１〜３図は、この発明の１実施例を示す。符
号１は射出機を示し、材料供給部２１にはスクリ
ユフイーダからなる材料供給装置２が備えられて
いる。ホツパ３１から供給された成形材料は、材
料供給装置２の駆動装置３２にて駆動される供給
スクリユ３３にて計量されて、射出機の材料供給
部２１に供給される。射出機の材料供給部２１に
供給された成形材料は、射出シリンダ３４と射出
スクリユ３５との間の混練部２２にて溶融及び混
練され、この可塑化工程中に、計量部２３に移送
される。この計量部２３には、ノズル２４から金
型２５に射出される成形材料が計量貯溜される。
計量部２３での成形材料の計量に要する時間であ
る計量時間を検出する計量時間検出器３が、例え
ば射出スクリユ３５の駆動側に設けられる。しか
して、計量時間検出器３は、計量開始から計量完
了までに要する時間、具体的には、成形材料をノ
ズル２４から金型２５に射出した後、射出スクリ
ユ３５が回転を始めた可塑化工程にて、計量部２
３に成形材料が順次に計量貯溜され、射出スクリ
ユ３５が次第に後退し、計量完了のリミツトスイ
ツチ等が作動するまでの時間を検出する検出器で
ある。

射出機１の材料供給部２１に材料供給装置２を
取付けた場合、射出シリンダ３４内の成形材料
は、充満状態にはなく、いわゆる飢餓フイードの
状態にある。この飢餓フイード状態にあつては、
材料供給部２１へホツパ３１から直接に材料供給
部２１に成形材料を供給し、成形材料が射出シリ
ンダ３４内に充満状態となつている場合と比較し
て、計量部２３での成形材料の計量時間は飢餓フ
イードの状態に応じて異なる。しかして、この飢
餓フイード状態を一定に維持し、成形品の品質を
一定に保つためには、材料供給装置２による成形
材料の供給量を出来るだけ一定にすることが必要
である。ここに本発明者等は、１シヨツトに対応
する一定時間内に、材料供給装置２から材料供給
部２１に供給される成形材料が、ノズル２４から
射出される１シヨツト分と相違する際に、理想的
な飢餓フイード状態にある時の計量時間を基準と
して、種々の計量時間を検討し、その結果次のこ
とが判明した。すなわち、計量時間が長くなるの
は、シリンダ３４内の成形材料が量的に減少した
ためであり、一定時間内に、材料供給装置２から
材料供給部２１に供給される成形材料が、常に１
シヨツト分より少ない状態となつており、射出ス
クリユ３５の可塑化能力を結果的に低下させた。
一方、計量時間が短くなるのは、シリンダ３４内
に貯溜される成形材料の単位時間当たりの量が増
加したためであり、一定時間内に、材料供給装置
２から材料供給部２１に供給される成形材料が、
常に１シヨツト分よりも多い状態となつたために
おきる、射出シリンダ３４内の成形材料の増大が
原因であつた。

これらの事柄から、１シヨツトに適正に対応す
る成形材料を材料供給装置２から材料供給部２１
に供給するためには、一定の飢餓フイードの状態
として、計量時間が一定時間となるように管理す
ればよいことが判明した。

このために、射出スクリユ３５の駆動側に設け
た計量所要時間検出器３によつて、計量部２３で
の成形材料の実際の計量時間T₁を検出し、この
計量時間T₁と予め設定した基準計量時間T₀とを、
判定手段４によつて比較し、計量時間T₁と基準
計量時間T₀との差（T₁−T₀）を求め、計量時間
T₁が適正であるかどうかを判定する。その時間
差の判定結果に基づき、補正手段５から制御信号
ｔを出力する。制御信号ｔは、基本制御値設定手
段６によつて成形材料に応じて予め設定された材
料供給量基本制御値t₀に補正量を演算したもので
ある。制御信号ｔは、駆動装置３２に入力され、
この制御信号ｔに応じて材料供給装置２が駆動さ
れ、射出機の材料供給部２１には適正量の成形材
料が供給されることになる。

この判定手段４、補正手段５及び基本制御値設
定手段６は、第２図に示すようにマイクロコンピ
ユータ７にて構成される。第３図にはそのフロー
チヤートを示す。先ず、ステツプ40において実際
の計量時間T₁を計量所要時間検出器３によつて
検出し、メモリに予め記憶させておいた基準計量
時間T₀を読み出す（ステツプ41）。この基準計量
時間T₀は、成形材料の種類に応じて複数個記憶
させておき、手動による操作信号に応じて該当す
る基準計量時間T₀を読み出すようにすることも
できる。次に、ステツプ４２において、検出した
計量時間T₁を判定する。すなわち、判定手段４
において計量時間T₁と基準計量時間T₀とを比較
し、両者が等しい時間である場合、基本制御値設
定手段６によつて予め設定された材料供給量基本
制御値t₀をそのまま、すなわち補正手段５におい
て零の補正量を加算した制御信号ｔとする（ステ
ツプ43）。実際の計量時間T₁が基準計量時間T₀よ
りも長い場合には、材料供給量基本制御値t₀に補
正値Ｋ×（T₁−T₀）の絶対値を計算し（ステツプ
44）、計量時間T₁が基準計量時間T₀よりも短い場
合には、材料供給量基本制御値t₀から補正値Ｋ×
（T₁−T₀）の絶対値を減算し（ステツプ45）それ
ぞれ制御信号ｔを得る。ここに、Ｋは修正係数で
ある。これらの制御信号ｔは、出力レジスタに移
され（ステツプ46）、駆動装置３２に入力される。
かくして、この制御信号ｔに応じて材料供給装置
２が駆動され、射出成形機の材料供給部２１には
所定量の成形材料が供給される。この材料供給部
２１に成形材料を供給する時期は、或る可塑化工
程完了時から次の可塑化工程直前までの間とする ここで、予め設定される基準計量期間T₀は、
次のように決定される。第２図において、金型２
５内の成形材料の重量をMgとする。この時、計
量を完了した計量部２３内の計量値を（Ｍ＋α）
ｇにする。αは、射出後の計量部２３での残量を
考慮したものである。また射出シリンダ３４と射
出スクリユ３５との間の成形材料の重量を（Ｍ＋
β）ｇとする。βは、成形材料の溶融粘度、混練
のさせかたによつて異なるが、Ｍに近い値とす
る。更に、正確に重量測定した成形材料Mgを、
或る可塑化工程完了時から次の可塑化工程直前ま
での間に材料供給部２１に供給する。この状態
で、次の可塑化工程に移り、計量部２３での計量
がなされる。この時の計量時間を基準計量時間
T₀とする。

予め設定した材料供給量制御値t₀は、材料供給
装置２が例えばスクリユフイーダの場合には、ス
クリユ回転数を所定の回転数に固定し、その状態
でMgの成形材料を供給できるスクリユ回転時間
として与えられる。また、修正係数Ｋは、成形材
料の種類、形状、大きさ、混入物の種類等によつ
て異なるが、主として材料供給量基本制御値T₀
と基準計量時間T₀との比（t₀／T₀）を基準とし
て決定する。具体的には、0.1〜５の範囲で可変
設定できるのが好ましいが、0.1〜１の狭い範囲
で可変設定できるものでもよい。

次にポリプロピレン（pp）の成形を例として
具体的に説明する。

射出機１は、150tの型締力、600Kg／cm²の射出
圧力、230°のシリンダ温度として、１シヨツトに
て72ｇの成形品を成形した。

この発明によらない場合、即ち、例えばスクリ
ユフイーダを使用し、その駆動時間を固定した場
合には、計量部２３での実際の計量時間T₁は一
定とならず、漸増又は漸減傾向を示し、漸増傾向
にあつては材料不足を招き、最終的には計量不能
となり、漸減傾向にあつては材料過多を招き、ホ
ツパを射出機の材料供給部２１に直接取付けた場
合と同様に、射出シリンダ３４が成形材料充満状
態となり、通常成形での計量時間にまで短くなつ
た。この計量時間が短くなつた状態での、スクリ
ユフイーダによる１シヨツトの供給時間は10秒で
あり、計量時間は、成形開始時点に15秒であつた
ものが最終的に12秒に短縮された。その結果、成
形品にソリ、ヒケ等を生じて外観が不均一とな
り、更には、引張、曲げ、衝撃等の成形品物性値
も不均一となつた。

そこで、この発明を適用し、基準計量時間T₀
を15秒、材料供給基本制御値t₀を10秒、修正係数
Ｋを0.5に設定して、成形を行つた。その結果、
実際の計量時間T₁は、14.6〜15.4秒の間で変動し
たのみであり、得あれた成形品の外観及び成形品
の強度等は良好であり、品質は、一定の良好な範
囲内におさまつた。特に、ガラス繊維等を混入し
たポリプロピレンの場合、ガラス繊維等の破損が
少なく、例えば平均ガラス繊維長0.7mmのものを
30重量％混入したポリプロピレンの場合、前記し
た従来のホツパから成形材料を供給すると平均ガ
ラス繊維長が0.4〜0.45mmにまで低下するのに対
し、この発明によれば、平均ガラス繊維長が0.5
〜0.55mmとなり、比較的破損が少なく、強度面の
物性値が結果的に15〜20％向上した。

〔発明の効果〕

以上の説明によつて理解されるように、この発
明によれば、下記の効果が得られる。

(1) 材料供給装置を備え、飢餓フイード状態に成
形する射出機に於いて、成形中の可塑化工程で
の計量時間のバラツキが最小限度に抑制される
ので、成形品の外観、強度等の品質が向上しか
つその均質化が得られる。特に、ガラス繊維、
カーボン繊維等の充填物を含んだ成形材料に於
いて、充填物の破損が軽減するので、成形品の
品質が著しく向上する。

(2) 構造が簡素であり、材料供給装置を備える通
常の射出機に、容易に適用できる。

(3) 成形材料の計測値、射出シリンダ内の材料の
量、各シヨツト毎の成形材料供給量が略一定に
なるので、成形材料の熱的履歴が略等しくな
り、熱的に不安定な成形材料の成形にも有効で
ある。

(4) 計量時間の設定変更により、成形材料の混練
状態を容易に変えることができる。即ち、計量
時間の設定変更により、射出シリンダ内の材料
の量が変わり、飢餓フイールド状態も変化す
る。これにより、射出スクリユの圧縮比が変化
するので、射出スクリユを変えることなく、異
なつた混練状態が得られる。また、高粘度の成
形材料を用いる際、可塑変トルクの定格越えを
防止できる。

(5) 成形材料の供給時期は、可塑化工程完了点か
ら次の可塑化工程開始直前までの間とすれば、
良好に上記諸効果が発揮される。また、この間
の任意の時期に成形材料を供給でき、成形工程
の管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の１実施例を示すブロツク
図、第２図は、同じく構成要素の配置図、第３図
は、同じくフローチヤートである。 １：射出機、２：材料供給装置、３：計量時間
検出機、４：判定手段、５：補正手段、６：基本
制御値設定手段、２１：材料供給部、２２：混練
部、２３：計量部、２４：ノズル、２５：金型、
T₁：実際の計量時間、T₀：基準計量時間、t₀：
材料供給量基本制御値、ｔ：制御信号、Ｋ：修正
係数。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料供給装置を備えた射出機にて、材料供給
   部へ成形材料を供給するに際し、過塑化工程時の
   実際の計量時間を計量時間検出器にて検出し、該
   計量時間と予め設定した基準計量時間との差を判
   定手段にて判定し、その判定結果に基づいて材料
   供給装置による材料供給量を制御することを特徴
   とする射出機の材料供給量制御方法。 ２ 材料供給装置としてのスクリユフイーダから
   材料供給部へ供給された成形材料が、噴出スクリ
   ユにより、混練部にて可塑化され、計量部に移送
   後に、ノズルから噴出される射出機に於いて、該
   計量部での成形材料の実際の計量時間を検出する
   計量時間検出器と、成形材料に応じた材料供給量
   基本制御値を設定する基本制御値設定手段と、前
   記検出された計量時間と予め設定した基準計量時
   間との差を判定する判定手段と、該判定手段の判
   定結果に修正係数を乗じた絶対値を補正量とし、
   基準計量時間よりも計量時間のほうが長いとき、
   材料供給量基本制御値に補正量を加算し、基準計
   量時間よりも計量時間のほうが短いとき、材料供
   給量基本制御値から補正量を減算して、制御信号
   を得る補正手段とを備え、該制御信号に基づいて
   前記スクリユフイーダを駆動することを特徴とす
   る射出機の材料供給量制御装置。 ３ 材料供給装置の駆動が、可塑化工程完了時か
   ら次の可塑化工程直前までの間に行われる特許請
   求の範囲第２項記載の射出機の材料供給量制御装
   置。