JP2007118349A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 省エネルギ化の要請に応え得る最適な射出成形方法を実現するとともに、成形品質の向上及び歩留まり向上、更には、機構部分の長寿命化，品質確保及びメンテナンス性向上に寄与する。
【解決手段】 型開閉装置Ｍｃに支持された固定型１ｃと可動型１ｍを有する金型１に射出装置Ｍｉから溶融樹脂を射出充填して射出成形を行うに際し、予め、射出成形時に溶融樹脂が侵入しない固定型１ｃと可動型１ｍ間の隙間Ｇ（設定間隔Ｌｇ）を設定し、成形時に、設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で金型１を閉じ、この金型１に射出装置Ｍｉから溶融樹脂を射出充填するとともに、少なくとも射出充填中は設定間隔Ｌｇが固定されるように可動型１ｍに対する位置制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、型開閉装置に支持された固定型と可動型を有する金型に射出装置から溶融樹脂を射出充填して射出成形を行う射出成形方法に関する。

従来、射出成形機、特に、トグル式型締装置を備える射出成形機としては、特公平６−６１８０６号公報及び特開２００５−１３８４４７号公報等で開示される射出成形機が知られている。

ところで、射出成形機による射出成形方法は、通常、金型に対して射出装置から溶融樹脂を射出充填するため、溶融樹脂がいわば金型から漏れ出さないように型締装置により金型に対して圧力を付加した型締を行っており、この場合の型締力Ｆは、Ｆ≧Ａｃ×Ｐｃ（Ａｃ：投影面積，Ｐｃ：型内平均圧力）により設定される。特に、トグル式型締装置は、可動型を支持する可動盤と駆動部により進退変位するクロスヘッド間をトグル機構により連結し、クロスヘッドの加圧力を増圧して可動盤に伝達するとともに、トグル機構がほぼ伸長しきった状態におけるタイバーの伸びに基づいて所定の型締力を発生させる機能を備えている。そして、型締動作は、通常、図９に示すように、型開位置Ｘａから高速型閉が行われ、予め設定された低速低圧切換位置Ｘｂに達したなら低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉は金型保護区間となり、正常に排出されなかった成形品等が異物として検出される。この後、予め設定された高圧切換位置（或いは動作物理量に基づいて検出される金型閉鎖位置）Ｘｃに達したなら高圧型締に移行して高圧型締が行われる。なお、図９は、型締動作における負荷トルクＴの変化を示し、Ｘｄは型締終了位置を示している。型締終了位置Ｘｄでは、金型がロック状態となり、この後、金型に溶融樹脂が射出充填されても負荷トルクＴは発生しない。
特公平６−６１８０６号 特開２００５−１３８４４７号

しかし、上述した従来の射出成形方法は、次のような解決すべき課題が存在した。

即ち、射出圧縮成形法などの成形原理が基本的に異なる成形法を除く通常の射出成形方法では、上述のように、金型に圧力を付加して型締を行うことがいわば常識的な成形法になっている。この理由の一つとして、型締は金型の面精度（品質）を補う側面がある。金型（固定型と可動型）のパーティング面に面精度を悪くする凹凸面が存在した場合、バリ等の成形不良を招くのみならず成形品質の低下要因となるが、金型を高圧で締付けることにより凹凸面を小さく或いは無くすることができるため、金型の面精度の悪さを補うことができる。

一方、近年では、金型を製作する加工技術（加工機械）の飛躍的な進歩により金型の加工精度が格段と高まり、内的要因による型締に対する必要性（重要性）が低下しているとともに、外的要因による省エネルギ化の要請、即ち、二酸化炭素の排出削減や資源節約等の地球環境保護の観点から産業機械の省エネルギ化が要請されているが、従来の射出成形方法は、このような要請に対する十分な対策、特に、上述した常識的な成形法からの脱却を含めた根本的な対策が講じられておらず、結局、このような要請に応え得る最適（理想的）な射出成形方法が提案されていないのが実情である。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形方法は、型開閉装置Ｍｃに支持された固定型１ｃと可動型１ｍを有する金型１に射出装置Ｍｉから溶融樹脂を射出充填して射出成形を行うに際し、予め、射出成形時に溶融樹脂が侵入しない固定型１ｃと可動型１ｍ間の隙間Ｇ（設定間隔Ｌｇ）を設定し、成形時に、設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で金型１を閉じ、この金型１に射出装置Ｍｉから溶融樹脂を射出充填するとともに、少なくとも射出充填中は設定間隔Ｌｇが固定されるように可動型１ｍに対する位置制御を行うことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、設定間隔Ｌｇは、０．００１〜０．１〔ｍｍ〕の範囲に設定することができるとともに、この設定間隔Ｌｇの検出は、固定型１ｃ及び／又は可動型１ｍに付設した距離検出器Ｄを用いて行うことができる。一方、金型１を閉じる際は、可動型１ｍを型開位置Ｘａから前進移動させるとともに、この前進移動に伴う動作物理量の変動を監視し、当該動作物理量が予め設定した閾値Ｔｓに達したなら可動型１ｍの前進移動を停止するとともに、設定間隔Ｌｇを得る位置まで後退移動させてもよいし、可動型１ｍを型開位置Ｘａから設定間隔Ｌｇを得る位置まで直接前進移動させてもよい。なお、動作物理量には、この動作物理量の変動率（変動量）ΔＴを含ませることができる。また、可動型１ｍに対する位置制御は、射出工程の開始から冷却工程の終了まで行うことが望ましい。

このような手法による本発明に係る射出成形方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 成形時に、溶融樹脂が侵入しない設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で金型１を閉じ、この金型１に射出装置Ｍｉから溶融樹脂を射出充填するとともに、少なくとも射出充填中は設定間隔Ｌｇが固定されるように可動型１ｍに対する位置制御を行うため、金型１に対する圧力は、必要な時に必要な量だけ付加されることになり、二酸化炭素の排出削減や資源節約等の地球環境保護の観点からの省エネルギ化の要請に応え得る最適（理想的）な射出成形方法を実現できる。

（２） 設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で金型１を閉じるため、成形時における金型１内のガス抜きを確実かつ安定に行うことができ、もって、成形品質の向上及び歩留まり向上に寄与できる。

（３） 金型１に対する圧力は、射出工程以降における必要な時に必要な量だけ付加されるため、金型１や型開閉装置Ｍｃに対して無用かつ大きな応力が付加される不具合を回避でき、もって、金型１や型開閉装置Ｍｃの劣化や故障を抑制し、機構部分の長寿命化，精度確保及びメンテナンス性向上に寄与できる。

（４） 好適な態様により、設定間隔Ｌｇを０．００１〜０．１〔ｍｍ〕の範囲に設定すれば、ガス抜き作用と溶融樹脂の侵入防止作用の双方を良好に実現できる。

（５） 好適な態様により、設定間隔Ｌｇの検出を、固定型１ｃ及び／又は可動型１ｍに付設した距離検出器Ｄを用いて行えば、設定間隔Ｌｇを直接検出できるため、距離検出器Ｄ以外の誤差要因を排除した正確な設定間隔Ｌｇを検出できる。

（６） 好適な態様により、金型１を閉じる際に、可動型１ｍを型開位置Ｘａから前進移動させるとともに、この前進移動に伴う動作物理量の変動を監視し、当該動作物理量が予め設定した閾値Ｔｓに達したなら可動型１ｍの前進移動を停止するとともに、設定間隔Ｌｇを得る位置まで後退移動させるようにすれば、設定間隔Ｌｇを設定する際における確実性及び正確性、更には安定性及び円滑性を高めることができる。特に、一旦金型１を閉鎖し、この閉鎖位置を基準として設定間隔Ｌｇを設定するため、時間の経過等により金型１に発生する熱膨張等の伸縮による誤差要因を排除できる。

（７） 好適な態様により、動作物理量に、この動作物理量の変動率（変動量）ΔＴを含ませれば、物理量自体（絶対値）を閾値と比較して検出する場合に比べ、正確で安定した検出を行うことができる。即ち、物理量自体を閾値と比較して検出する方法は、温度ドリフトや機構摩擦等の外乱に直接影響を受け、正確で安定した検出を行うことができないが、動作物理量の変動率（変動量）ΔＴを用いることにより、このような不具合を回避できる。

（８） 好適な態様により、金型１を閉じる際に、可動型１ｍを型開位置Ｘａから設定間隔Ｌｇを得る位置まで直接前進移動させれば、設定間隔Ｌｇを設定する際における容易性及び迅速性を高めることができる。

（９） 好適な態様により、可動型１ｍに対する位置制御を、射出工程の開始から冷却工程の終了まで行うようにすれば、射出工程における射出充填中のみならず、保圧中におけるキャビティ容積の正確な維持による保圧樹脂の円滑な流入確保や冷却工程における成形品のヒケの発生防止に寄与できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る射出成形方法の実施に用いる型開閉装置Ｍｃの構成について、図３〜図５を参照して説明する。

図３は、射出成形機Ｍを示し、この射出成形機Ｍは、トグル式の型開閉装置Ｍｃと射出装置Ｍｉを備える。型開閉装置Ｍｃは、離間して配した固定盤１１と駆動盤１２を備え、固定盤１１は不図示の機台上に固定されるとともに、駆動盤１２は当該機台上に進退変位可能に支持される。また、固定盤１１と駆動盤１２間には、四本のタイバー１３…を架設する。この場合、各タイバー１３…の前端は、固定盤１１に固定するとともに、各タイバー１３…の後端は、駆動盤１２に対して挿通させ、かつ後端側に形成したねじ部１４…に、駆動盤１２に対するストッパを兼ねる調整ナット１５…をそれぞれ螺合する。

各調整ナット１５…は、駆動盤１２の位置を調整する型厚調整機構１６を構成する。この型厚調整機構１６は、さらに、各調整ナット１５…に対して同軸上に一体に設けた小歯車１７…と、各小歯車１７…に噛合する大歯車１８と、この大歯車１８に噛合する駆動歯車１９と、この駆動歯車１９を回転シャフトに設けた型厚調整モータ２０と、この型厚調整モータ２０の回転数を検出するロータリエンコーダ２０ｅを備えている。

この場合、各小歯車１７…は、正方形の四隅位置にそれぞれ配され、かつ大歯車１８は各小歯車１７…に囲まれる位置に配するため、各小歯車１７…は、大歯車１８に同時に噛合する。これにより、型厚調整モータ２０を作動させれば、駆動歯車１９の回転が大歯車１８に伝達され、各小歯車１７…は同時に回転するとともに、一体に回転する各調整ナット１５…は、各タイバー１３…のねじ部１４…に沿って進退移動するため、駆動盤１２も進退移動し、その前後方向位置を調整することができる。

一方、タイバー１３…には、可動盤２１をスライド自在に装填する。この可動盤２１は可動型１ｍを支持するとともに、固定盤１１は固定型１ｃを支持し、可動型１ｍと固定型１ｃは金型１を構成する。また、金型１には、固定型１ｃと可動型１ｍ間の隙間Ｇを検出する距離検出器Ｄを付設する。距離検出器Ｄは四つのセンサ部Ｄｐ…からなり、各センサ部Ｄｐ…は、金型１（可動型１ｍ及び固定型１ｃ）における四つの側面（上下面及び左右面）に取付ける。図５に、金型１の上面に配した一つのセンサ部Ｄｐを示す。センサ部Ｄｐは、可動型１ｍの上面に取付けることにより当該上面から直角に起立する被検出プレートＤｐｒと、固定型１ｃの上面に取付けることにより被検出プレートＤｐｒに対面させて配した近接センサＤｐｓを備える。このように、金型１を構成する固定型１ｃ及び可動型１ｍに付設した距離検出器Ｄを用いれば、設定間隔Ｌｇを直接検出できるため、距離検出器Ｄ以外の誤差要因を排除した正確な設定間隔Ｌｇを検出できる利点がある。なお、可動型１ｍの一部を被検出プレートとして利用すれば、例示の被検出プレートＤｐｒは省略可能である。

他方、駆動盤１２と可動盤２１間にはトグルリンク機構Ｌを配設する。トグルリンク機構Ｌは、駆動盤１２に軸支した一対の第一リンクＬａ，Ｌａと、可動盤２１に軸支した一対の出力リンクＬｃ，Ｌｃと、第一リンクＬａ，Ｌａと出力リンクＬｃ，Ｌｃの支軸に結合した一対の第二リンクＬｂ，Ｌｂを有し、この第二リンクＬｂ，Ｌｂはクロスヘッド２２に軸支する。

さらに、駆動盤１２とクロスヘッド２２間には型開閉用駆動部２３を配設する。型開閉用駆動部２３は、駆動盤１２に回動自在に支持されたボールねじ部２５と、このボールねじ部２５に螺合し、かつクロスヘッド２２に一体に設けたボールナット部２６を有するボールねじ機構２４を備えるとともに、ボールねじ部２５を回転駆動する回転駆動機構部２７を備える。回転駆動機構部２７は、型開閉用サーボモータ２８と、このサーボモータ２８に付設して当該サーボモータ２８の回転数を検出するロータリエンコーダ２８ｅと、サーボモータ２８のシャフトに取付けた駆動ギア２９と、ボールねじ部２５に取付けた被動ギア３０と、この駆動ギア２９と被動ギア３０間に架け渡したタイミングベルト３１を備えている。

これにより、サーボモータ２８を作動させれば、駆動ギア２９が回転し、駆動ギア２９の回転は、タイミングベルト３１を介して被動ギア３０に伝達され、ボールねじ部２５が回転することによりボールナット部２６が進退移動する。この結果、ボールナット部２６と一体のクロスヘッド２２が進退移動し、トグルリンク機構Ｌが短縮又は拡長し、可動盤２１が型開方向（後退方向）又は型閉方向（前進方向）へ進退移動する。

また、４０は成形機コントローラであり、型開閉用サーボモータ２８，ロータリエンコーダ２８ｅ，型厚調整モータ２０，ロータリエンコーダ２０ｅ及び四つの近接センサＤｐｓ…を接続する。この成形機コントローラ４０の一部であるサーボ回路４１を図４に示す。サーボ回路４１は、偏差演算部４２，４３、加算器４４，４５、位置ループゲイン設定部４６、フィードフォワードゲイン設定部４７、速度リミッタ４８，速度変換器（微分器）４９，速度ループゲイン設定部５０，トルクリミッタ５１，ドライバ５２，外乱監視部５３，加速度変換器（微分器）５４，検出値切換部５５を備え、同図に示す系統によりサーボ制御系（サーボ回路４１）を構成する。そして、ドライバ５２の出力側には、前述した型開閉用サーボモータ２８を接続するとともに、このサーボモータ２８に付設したロータリエンコーダ２８ｅは、速度変換器４９と偏差演算部４２の反転入力部にそれぞれ接続する。また、偏差演算部４２の非反転入力部は、不図示のシーケンスコントローラに接続する。

さらに、同図中、Ｐｔは金型１の閉鎖に伴う負荷トルクＴの検出に用いる信号取込端子、Ｐｖは金型１の閉鎖に伴う可動盤２１の速度Ｖの検出に用いる信号取込端子、Ｐａは金型１の閉鎖に伴う可動盤２１の加速度Ａの検出に用いる信号取込端子、Ｐｅは金型１の閉鎖に伴う外乱により発生する推定トルクＥの検出に用いる信号取込端子、Ｐｘは金型１の閉鎖に伴う可動盤２１の位置偏差Ｘｒの検出に用いる信号取込端子をそれぞれ示す。なお、各部の動作（機能）は後述する型開閉装置Ｍｃの動作により説明する。

次に、このように構成される型開閉装置Ｍｃの動作（機能）を含む本実施形態に係る射出成形方法について、図１〜図７を参照して説明する。

まず、成形機コントローラ４０は、金型閉鎖位置Ｘｆ（図７参照）を検出する閉鎖位置検出機能を備える。なお、金型閉鎖位置Ｘｆとは、可動型１ｍと固定型１ｃがタッチする位置である。閉鎖位置検出機能は、金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド２２の移動量（変位量）及び金型１の閉鎖に伴う動作物理量の変動量を順次検出するとともに、図７に示すように、クロスヘッド２２の一定移動量ΔＸに対する動作物理量の変動率ΔＴを順次求めることにより、この変動率ΔＴが予め設定した設定率Ｔｓに達したときの位置を金型閉鎖位置Ｘｆとして検出する機能である。

この場合、変動率ΔＴは変動量であってもよい。即ち、変動率ΔＴは、一定移動量ΔＸに対応する変動量ΔＴとして求めてもよいし、ΔＴ／ΔＸから求めた変動率であってもよい。また、動作物理量には負荷トルクＴを用いる。この負荷トルクＴに係わる信号は、上述した信号取込端子Ｐｔから得られ、信号取込端子Ｐｔから得られる信号は、成形機コントローラ４０に付与される。さらに、クロスヘッド２２の移動量は、サーボモータ２８の回転数を検出するロータリエンコーダ２８ｅのエンコーダパルスを用いて検出する。

一方、成形機コントローラ４０には、設定率（閾値）Ｔｓを設定する。この設定率Ｔｓは、変動率（上昇率）ΔＴが、当該設定率Ｔｓに達したときの位置を金型閉鎖位置Ｘｆとして検出するために用いる。したがって、設定率Ｔｓの大きさは、実験及び調整等を経て適宜設定することができる。例えば、負荷トルクＴは、最大トルクを１００〔％〕としてパーセント表示されるため、クロスヘッド２２の一定移動量ΔＸを数ミリメートルに設定し、この際における負荷トルクＴの上昇率（上昇量）ΔＴを求めた際には、この上昇率ΔＴに対する設定率Ｔｓを、１〔％〕前後に設定できる。

また、成形機コントローラ４０には、予め、射出成形時に溶融樹脂が侵入しない固定型１ｃと可動型１ｍ間の隙間Ｇ（設定間隔Ｌｇ）を設定する。即ち、図５に示す固定型１ｃと可動型１ｍ間の隙間Ｇを設定間隔Ｌｇとして設定する。この場合、設定間隔Ｌｇとしては、０．００１〜０．１〔ｍｍ〕の範囲から選定する。０．００１〜０．１〔ｍｍ〕の範囲は、ガス抜き作用と溶融樹脂の侵入防止作用の双方を良好に実現できる範囲であり、この範囲は実験的にも確認できた。特に、０．００１〔ｍｍ〕の水準は、ＣＤやＤＶＤ等の成形を行う金型に要求される金型精度の水準であるとともに、前述した距離検出器Ｄにより検出可能な水準である。

次に、本実施形態に係る射出成形方法による成形時の具体的な処理手順について、図１及び図２に示すフローチャートに従って説明する。

今、金型１は型開位置（全開位置）にあるものとする。したがって、トグルリンク機構Ｌにおけるクロスヘッド２２は、図７に示す型開位置Ｘａにあり、次のステップでは型閉工程が行われる（ステップＳ１）。図２は、型閉工程の処理手順を示す。型閉動作の開始により、型開閉用サーボモータ２８が作動し、クロスヘッド２２が前進移動するとともに、可動盤２１は型開位置Ｘａから型閉方向へ前進移動する（ステップＳ１０１）。この場合、最初に可動盤２１が高速で前進移動する高速型閉が行われる。

また、サーボ回路４１では、可動盤２１（クロスヘッド２２）に対する速度制御及び位置制御が行われる。即ち、シーケンスコントローラからサーボ回路４１の偏差演算部４２に対して位置指令値が付与され、ロータリエンコーダ２８ｅのエンコーダパルスに基づいて得られる位置検出値と比較される。これにより、偏差演算部４２からは位置偏差Ｘｒが得られるため、この位置偏差Ｘｒに基づいて位置のフィードバック制御が行われる。したがって、検出値切換部５５はロータリエンコーダ２８ｅから得る位置検出値を選択する側に切換わっており、ロータリエンコーダ２８ｅから得る位置検出値が偏差演算部４２に付与される。そして、位置偏差Ｘｒは、位置ループゲイン設定部４６により補償されて加算器４４の入力部に付与されるとともに、位置指令値は、フィードフォワードゲイン設定部４７により補償されて加算器４４の入力部に付与される。そして、加算器４４の出力は、速度リミッタ４８を介して偏差演算部４３の非反転入力部に付与される。一方、位置検出値は、速度変換部４９により微分されて速度（速度検出値）Ｖに変換されるとともに、この速度Ｖは、偏差演算部４３の反転入力部に付与される。これにより、偏差演算部４３からは、速度偏差が得られるため、この速度偏差に基づいて速度のフィードバック制御が行われる。この場合、速度Ｖは速度リミッタ４８により制限される。

さらに、速度偏差は、速度ループゲイン設定部５０により補償され、加算器４５の入力部に付与される。他方、速度Ｖは、加速度変換部５４により微分されて加速度（加速度検出値）Ａに変換されるとともに、加速度Ａは、外乱監視部５３の入力部に付与される。外乱監視部５３は、加速度Ａを監視し、例えば、何らかの原因（外乱）によって加速度Ａが異常に変化したなら、復帰を速める推定トルク（トルク値）Ｅを出力する。そして、推定トルクＥは、加算器４５の入力部に補正値として付与される。この結果、加算器４５からはトルク指令（指令値）が得られ、トルク指令は、トルクリミッタ５１を介してドライバ５２に付与される。これにより、サーボモータ２８が駆動制御され、可動盤２１（クロスヘッド２２）に対する位置制御及び速度制御が行われる。なお、トルクリミッタ５１から出力するトルク指令は、外乱監視部５３の入力部にフィードバックされる。

一方、可動盤２１が型閉方向へ前進移動し、クロスヘッド２２が、予め設定した低速低圧切換点Ｘｂに達すれば、低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉は、図７に示すように、金型保護区間Ｚｄとなり、この金型保護区間Ｚｄにより異物検出等の金型保護処理が行われる。即ち、金型保護区間Ｚｄでは、負荷トルクＴの大きさが監視され、予め設定した閾値を越えたなら、異物が存在すると判断して型開制御等の異常処理が行われる。

そして、金型保護区間Ｚｄが終了したなら、閉鎖位置検出機能により、金型１に対する金型閉鎖位置Ｘｆの検出処理が行われる。この際、成形機コントローラ４０は、金型保護区間Ｚｄの終了により金型閉鎖位置Ｘｆを検出するための前述した上昇率ΔＴ（動作物理量）の大きさを監視する上昇率監視処理を行う（ステップＳ１０２）。上昇率監視処理においては、まず、成形機コントローラ４０は、クロスヘッド２２の位置を検出する。クロスヘッド２２の位置は、型開閉用サーボモータ２８の回転数を検出するロータリエンコーダ２８ｅのエンコーダパルスを用いて検出する。この場合、ロータリエンコーダ２８ｅは、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスの発生数により絶対位置の検出を行う。ロータリエンコーダ２８ｅを利用することにより、クロスヘッド２２の位置を検出する別途の位置検出手段は不要になる。このように、可動盤２１の移動量に対して相対的に移動量の大きいクロスヘッド２２の変位量（移動量）を利用することにより、金型閉鎖位置Ｘｆに対する精度の高い検出を行うことができる。また、成形機コントローラ４０は、負荷トルクＴを、例えば、５００〔μｓｅｃ〕毎のサンプリング周期により順次取り込むとともに、平均化処理によりＮ回の移動平均を求める。

さらに、クロスヘッド２２の変位量（移動量）と負荷トルクＴの変動量が得られることにより、クロスヘッド２２の一定移動量ΔＸに対する負荷トルクＴの上昇量（上昇率）ΔＴを求める。この場合、例えば、クロスヘッド２２の一定移動量ΔＸを数ミリメートルに設定した場合、対応する負荷トルクＴの上昇量（上昇率）ΔＴ〔％〕を求める。そして、この上昇率ΔＴが、予め設定した設定率Ｔｓに達したか否かを監視し、上昇率ΔＴが設定率Ｔｓに達したなら、そのときのクロスヘッド２２の位置を金型閉鎖位置Ｘｆとし、可動型１ｍの前進移動を停止制御する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。このような変動率（変動量）ΔＴを用いることにより、物理量自体（絶対値）を閾値と比較して検出する場合に比べ、正確で安定した検出を行うことができる。即ち、物理量自体を閾値と比較して検出する方法は、温度ドリフトや機構摩擦等の外乱に直接影響を受け、正確で安定した検出を行うことができないが、動作物理量の変動率（変動量）ΔＴを用いることにより、このような不具合が回避される利点がある。

また、この後、型開動作を開始し、可動型１ｍを後退移動させる制御を行う（ステップＳ１０５）。型開動作の開始に際しては、直前に、検出値切換部５５の切換を行う。即ち、距離検出器Ｄから得る位置検出値を選択する側に切換える。これにより、距離検出器Ｄから得る位置検出値が偏差演算部４２の反転入力部に付与される。さらに、検出値切換部５５の切換制御と同時に、偏差演算部４２の非反転入力部には、設定間隔Ｌｇに基づく位置指令値を付与する。この位置指令値には、金型閉鎖位置Ｘｆにおいて検出した可動型１ｍの位置から予め設定されている設定間隔Ｌｇを減算した位置を用いることができる。なお、距離検出器Ｄは、四つの近接センサＤｐｓ…を備えるため、各近接センサＤｐｓ…に基づく四つの位置指令値を平均して用いればよい。この結果、可動型１ｍが後退移動するとともに、偏差演算部４２からは位置偏差Ｘｒが得られるため、この位置偏差Ｘｒに基づいて位置のフィードバック制御を行い、可動型１ｍが位置指令値に一致する位置まで後退移動したなら、可動型１ｍの後退移動を停止制御する（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。これにより、可動型１ｍは、当該可動型１ｍと固定型１ｃ間に設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で停止し、型閉工程が終了する（ステップＳ２）。図７中、Ｘｇが型閉工程が終了した位置を示すとともに、仮想線のＴｒは、従来（図９）における高圧型締時に発生する負荷トルクを示している。

このように、金型１を閉じるに際し、可動型１ｍを型開位置Ｘａから前進移動させるとともに、この前進移動に伴う負荷トルクＴの変動率（変動量）ΔＴを監視し、当該変動率ΔＴが予め設定した設定率Ｔｓに達したなら可動型１ｍの前進移動を停止するとともに、設定間隔Ｌｇを得る位置まで後退移動させるようにすれば、設定間隔Ｌｇを設定する際における確実性及び正確性、更には安定性及び円滑性を高めることができる。特に、一旦金型１を閉鎖し、この閉鎖位置を基準として設定間隔Ｌｇを設定するため、時間の経過等により金型１に発生する熱膨張等の伸縮による誤差要因を排除できる利点がある。

一方、本実施形態に係る射出成形方法では、金型１に対して圧力を付加する型締は行わないため、以上の型閉工程が終了したなら射出工程に移行する（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ１０８）。射出工程では、計量された溶融樹脂が射出装置Ｍｉから金型１に射出充填される射出充填工程、更には金型１に射出充填された樹脂に対して保圧を付与する保圧工程が行われるとともに、この射出工程と並行して型制御工程が行われる（ステップＳ２，Ｓ４…，Ｓ１０８）。型制御工程では、可動型１ｍの位置を距離検出器Ｄにより検出するとともに、可動型１ｍの位置を固定、即ち、設定間隔Ｌｇが固定されるように可動型１ｍに対する位置制御（フィードバック制御）を行う（ステップＳ４，Ｓ５）。

この場合、射出充填工程では、計量された溶融樹脂が射出装置Ｍｉから金型１に射出充填されるが、金型１には、設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇが存在するため、金型１内における射出充填中の空気及びガスは、当該隙間Ｇから外部に排出される。そして、溶融樹脂の射出充填がほぼ終了すれば、金型１内の圧力（樹脂圧）が上昇し、金型１が開く方向、即ち、可動型１ｍが後退方向に力を受ける。これにより、可動型１ｍは後退移動しようとするが、位置が固定されるように位置制御（フィードバック制御）されるため、可動型１ｍの位置は、射出工程中、一定に保持（固定）されるとともに、図７に示すように、これに伴って負荷トルクＴが発生する。なお、同図中、ｔｅが射出充填が終了した時点を示す。射出工程に対して、このような型制御工程が並行して行われることにより、射出充填工程における樹脂圧の上昇においても可動型１ｍの位置が固定されるとともに、保圧中におけるキャビティ容積が正確に維持されるため、保圧樹脂の円滑な流入が確保される利点がある。

他方、射出工程の終了により冷却工程に移行する（ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ１０８）。冷却工程では、予め設定された冷却時間だけ冷却が行われ、冷却時間の経過により冷却工程が終了する（ステップＳ８）。また、冷却工程中においても、型制御工程により、可動型１ｍの位置が固定、即ち、設定間隔Ｌｇが固定されるように可動型１ｍに対する位置制御（フィードバック制御）が並行して行われる（ステップＳ４，Ｓ５）。冷却工程に対して、このような型制御工程が並行して行われることにより、冷却工程における成形品のヒケの発生を防止できる利点がある。さらに、冷却工程の終了により、型制御工程も終了させる（ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１０９）。

そして、以上の冷却工程及び型制御工程が終了したなら、残りの工程、即ち、金型１の型開きを行う型開工程及び成形品を排出するエジェクタ工程等の残工程を行えば、一成形サイクルが終了する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。以降は、同サイクルが繰り返される。なお、可動型１ｍは、型開工程により型開位置Ｘａまで戻される。

このような本実施形態に係る射出成形方法（成形工程）と従来の射出成形方法（成形工程）の一部を対比して示せば、図６に示すようになる。同図から明らかなように、本実施形態に係る射出成形方法では、従来の射出成形方法に対して、金型１に圧力を付加して型締を行う型締工程が排除されるとともに、その代わりに、射出工程及び冷却工程において、金型１に対して設定した設定間隔Ｌｇ基づく隙間Ｇを固定、即ち、可動型１ｍの位置を固定する位置制御を並行して行う型制御工程が追加される。

したがって、本実施形態に係る射出成形方法によれば、成形時に、溶融樹脂が侵入しない設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で金型１を閉じ、この金型１に射出装置Ｍｉから溶融樹脂を射出充填するとともに、少なくとも射出充填中は設定間隔Ｌｇが固定されるように可動型１ｍに対する位置制御を行うため、金型１に対する圧力は、必要な時に必要な量だけ付加されることになり、二酸化炭素の排出削減や資源節約等の地球環境保護の観点からの省エネルギ化の要請に応え得る最適（理想的）な射出成形方法を実現できる。また、設定間隔Ｌｇに基づく隙間Ｇを空けた状態で金型１を閉じるため、成形時における金型１内のガス抜きを確実かつ安定に行うことができ、もって、成形品質の向上及び歩留まり向上に寄与できる。しかも、金型１に対する圧力は、射出工程以降における必要な時に必要な量だけ付加されるため、金型１や型開閉装置Ｍｃに対して無用かつ大きな応力が付加される不具合を回避でき、もって、金型１や型開閉装置Ｍｃの劣化や故障を抑制し、機構部分の長寿命化，精度確保及びメンテナンス性向上に寄与できる。

図８には本発明に係る変更実施形態を示す。この変更実施形態は型閉工程の変更である。前述した型閉工程（基本形態）は、金型１を閉じる際に、可動型１ｍを型開位置Ｘａから金型閉鎖位置Ｘｆまで前進移動させ、この後、設定間隔Ｌｇを得る位置まで後退移動させるものであるが、変更実施形態に係る型閉工程（変更形態）は、可動型１ｍを型開位置Ｘａから設定間隔Ｌｇを得る位置まで直接前進移動させるものである。

図８に変更形態の処理手順をフローチャートにより示す。型閉動作においては、まず、可動盤２１が型開位置Ｘａから型閉方向へ前進移動する（ステップＳ１０１）。この場合、基本形態と同様に、最初に、可動盤２１が高速で前進移動する高速型閉が行われ、低速低圧切換点Ｘｂに達すれば、低速低圧型閉に移行する。一方、変更形態では、低速低圧型閉において、予め設定した設定間隔Ｌｇを得る位置の手前における所定位置まで前進移動したなら、検出値切換部５５を、距離検出器Ｄから得る位置検出値を選択する側に切換え、この距離検出器Ｄから得る位置検出値を偏差演算部４２の反転入力部に付与するとともに、偏差演算部４２の非反転入力部に、設定間隔Ｌｇに基づく位置指令値を付与する（ステップＳ２０１）。なお、この位置指令値も予め設定する。そして、可動型１ｍが位置指令値に一致する位置まで前進移動したなら、可動型１ｍの前進移動を停止制御する（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）。この後は、図２に示した射出工程，冷却工程及び型制御工程が同様に行われる（ステップＳ１０８）。

このような変更形態によれば、金型１を閉じる際に、可動型１ｍを型開位置Ｘａから設定間隔Ｌｇを得る位置まで直接前進移動させるため、設定間隔Ｌｇを設定する際における容易性及び迅速性を高めることができる利点がある。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の手法，構成，数値，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、設定間隔Ｌｇは、０．００１〜０．１〔ｍｍ〕の範囲に設定することが望ましいが、溶融樹脂の種類や金型精度等に対応してこの範囲以外の設定を排除するものではない。また、設定間隔Ｌｇの検出に、金型１に付設した距離検出器Ｄを用いる場合を示したが、可動盤２１及び／又は固定盤１１等の他の部位に付設してもよい。さらに、距離検出器Ｄとして近接センサＤｐｓを用いたが、光学センサや超音波センサ等の他のセンサを用いても同様に実施できる。なお、可動型１ｍに対する位置制御を、射出工程の開始から冷却工程の終了まで行う場合を示したが、射出工程のみで行ってもよい。他方、負荷トルクＴは、ドライバ５２の出力（トルクモニタ）を利用したが、トルクリミッタ５１の入力となるトルク指令を用いてもよい。また、金型閉鎖位置Ｘｆの検出における動作物理量として金型１の閉鎖に伴う負荷トルクＴを利用したが、他の動作物理量として、金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド２２の速度Ｖ，金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド２２の加速度Ａ，金型１の閉鎖に伴う外乱により発生する推定トルクＥ，金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド２２の位置偏差Ｘｒ等も利用可能である。なお、移動量として、クロスヘッド２２の移動量（変位量）を利用したが、必要により可動盤２１の移動量を直接利用することも可能である。さらに、動作物理量として、変動率（変動量）ΔＴを用いたが、物理量自体（絶対値）を用いる場合を排除するものではない。

本発明の最良の実施形態に係る射出成形方法の処理手順を示すフローチャート、 同射出成形方法における型閉工程の処理手順を示すフローチャート、 同射出成形方法を実施する射出成形機に備える型開閉装置の構成図、 同射出成形機に備える成形機コントローラの一部を示すブロック図、 同射出成形機に備える型開閉装置の金型に付設する距離検出器の一部を抽出して示す構成図、 同射出成形方法の原理を説明するための工程図、 同射出成形方法を説明するためのクロスヘッドの位置及び時間に対する負荷トルクの変動曲線図、 本発明の変更実施形態に係る射出成形方法における型閉工程の処理手順示すフローチャート、 背景技術を説明するためのクロスヘッドの位置に対する負荷トルクの変動曲線図、

符号の説明

１ 金型
１ｃ 固定型
１ｍ 可動型
Ｍｃ 型開閉装置
Ｍｉ 射出装置
Ｇ 固定型と可動型間の隙間
Ｌｇ 設定間隔
Ｄ 距離検出器
Ｘａ 型開位置
ΔＴ 動作物理量の変動率

Claims (7)

1. 型開閉装置に支持された固定型と可動型を有する金型に射出装置から溶融樹脂を射出充填して射出成形を行うに際し、予め、射出成形時に溶融樹脂が侵入しない固定型と可動型間の隙間（設定間隔）を設定し、成形時に、前記設定間隔に基づく隙間を空けた状態で金型を閉じ、この金型に前記射出装置から溶融樹脂を射出充填するとともに、少なくとも射出充填中は前記設定間隔が固定されるように前記可動型に対する位置制御を行うことを特徴とする射出成形方法。
2. 前記設定間隔は、０．００１〜０．１〔ｍｍ〕の範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
3. 前記設定間隔の検出は、前記固定型及び／又は前記可動型に付設した距離検出器を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形方法。
4. 前記金型を閉じる際は、前記可動型を型開位置から前進移動させるとともに、この前進移動に伴う動作物理量の変動を監視し、当該動作物理量が予め設定した閾値に達したなら前記可動型の前進移動を停止するとともに、前記設定間隔を得る位置まで後退移動させることを特徴とする請求項１，２又は３記載の射出成形方法。
5. 前記動作物理量には、この動作物理量の変動率（変動量）を含むことを特徴とする請求項４記載の射出成形方法。
6. 前記金型を閉じる際は、前記可動型を型開位置から前記設定間隔を得る位置まで直接前進移動させることを特徴とする請求項１，２又は３記載の射出成形方法。
7. 前記可動型に対する位置制御は、前記射出工程の開始から冷却工程の終了まで行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。

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