JP2022068921A - 射出圧縮成形方法、射出装置および射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品の品質が一定になる射出圧縮成形方法を提供する。
【解決手段】
射出成形機（１）において、金型（２４、２５）の型開量を直接検出する位置センサ（３６）を型盤（７、８）もしくは金型（２４、２５）に設ける。金型（２４、２５）を開いた状態にして射出材料を射出する型開射出工程と、その後に型締装置（２）を駆動して金型２４、２５）の型開量を狭める圧縮工程とからなる射出圧縮成形方法を実施するとき、型開射出工程において、位置センサ（３６）から検出される型開量が一定になるように型締装置（２）を制御する。これによって、型開射出工程において射出圧力によって型開量がわずかに広がって射出が不安定になる問題を解消し、成形品の品質が安定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型を開いた状態で射出する射出工程と、型開量を狭める圧縮工程とによって成形品を得る射出圧縮成形方法、および射出圧縮成形方法が実施される型締装置、および射出成形機に関するものである。

金型に射出材料を射出して成形品を得る射出方法として、例えば特許文献１に記載されているような、射出圧縮成形方法がある。射出圧縮成形方法は、金型を開いた状態にして射出材料を射出する射出工程を実施し、その後型締装置を駆動して型開量を狭める圧縮工程を実施する。圧縮工程においても継続して射出材料を射出するようにしてもいいし、射出を停止してもよい。いずれにしてもキャビティに射出材料が射出された状態で圧縮工程を実施することによって、射出材料がキャビティに効率よく充填されることになる。

特開２０１２-１４４０４２号公報

射出圧縮成形方法の射出工程は金型を開いた状態で実施するが、金型を開いた状態で維持するために型締装置は型開量を一定にする必要がある。例えばトグル式型締装置であれば、トグル機構のクロスヘッドの位置が一定になるように制御する。つまりクロスヘッドを駆動する型締サーボモータについてモータ位置を一定にする制御を実施している。このような制御によって射出工程における型開量は一定に保持され、射出が安定して成形品の品質が一定になるはずである。しかしながら、成形サイクル中、もしくは成形ショット毎に型開量が変化することがあり、成形が安定しないという問題がある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本開示は、射出成形機において金型の型開量を直接検出する位置センサを型盤もしくは金型に設ける。金型を開いた状態にして射出材料を射出する型開射出工程と、その後に型締装置を駆動して金型の型開量を狭める圧縮工程とからなる射出圧縮成形方法を実施するとき、型開射出工程において、位置センサから検出される型開量が一定になるように型締装置を制御する。

本開示によると、型開射出工程において型開量が一定になるように型締装置を制御するので、成形サイクル毎に型開量が変化することはなく、射出が安定して品質が一定の成形品が得られる。

本実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の工程を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の開始時における、射出成形機の一部と金型とを示す正面断面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の型閉工程における、射出成形機の一部と金型とを示す正面断面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の１段目の型開射出工程における、射出成形機の一部と金型とを示す正面断面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の１段目の圧縮工程における、射出成形機の一部と金型とを示す正面断面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の２段目の型開射出工程における、射出成形機の一部と金型とを示す正面断面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法の２段目の圧縮工程における、射出成形機の一部と金型とを示す正面断面図である。 本実施の形態に係る射出圧縮成形方法を実施するときの、スクリュ位置、射出圧力、型開量、型締サーボモータ位置、そして型締力の変化を示すグラフである。 従来の射出圧縮成形方法を実施するときの、スクリュ位置、射出圧力、型開量、型締サーボモータ位置、そして型締力の変化を示すグラフである。 本実施の他の形態に係る射出圧縮成形方法を実施するときの、スクリュ位置、射出圧力、型開量、型締サーボモータ位置、そして型締力の変化を示すグラフである。 従来の射出圧縮成形方法を実施するときの、スクリュ位置、射出圧力、型開量、型締サーボモータ位置、そして型締力の変化を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機の一部と金型とを示す正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る射出成形機の一部と金型とを示す正面図である。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

＜射出成形機＞
本実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、ベッドBに設けられている型締装置２と射出装置３とから概略構成されている。型締装置２は、固定盤７と、可動盤８と、型締ハウジング９と、型締ハウジング９と固定盤７とを連結しているタイバー１０、１０、…と、トグル機構１１とから構成されている。型締装置２には型締サーボモータ１３が設けられ、伝達機構１５を介してボールネジ機構１６を回転し、トグル機構１１のクロスヘッド１７を駆動するようになっている。

射出装置３は、加熱シリンダ１９と、この加熱シリンダ１９に入れられているスクリュ２０とから概略構成されている。本実施の形態に係る射出成形機１には、コントローラ２２が設けられ、型締装置２の型締サーボモータ１３や射出装置３を制御するようになっている。

＜金型＞
本実施の形態においては、型締装置２に設けられている金型に特徴がある。金型は、固定盤７に設けられている固定側金型２４と、可動盤８に設けられている可動側金型２５
とから構成されているが、射出圧縮成形用の金型になっている。

固定側金型２４は、そのパーティングラインが平面状になっているが、可動側金型２５は、その周囲がパーティングラインから後退して段部２７が形成されており、それによって中央部に凸部２８が形成されている。この段部２７には複数個のスプリング３０、３０を介して枠体３１が設けられている。枠体３１は、スプリング３０、３０によって前方に押されているが、固定側金型２４によって押されると後退するようになっている。固定側金型２４のパーティングラインと可動側金型２５の凸部２８と枠体３１とからキャビティが構成されることになるが、型閉して枠体３１が後退することによって、キャビティの容積が小さくなる。これによってキャビティに射出された射出材料を圧縮できるようになっている。

固定側金型２４は、スプル３３とランナ３４が設けられており、加熱シリンダ１９に設けられている射出ノズル３５がスプル３３に接している。

＜位置センサ＞
本実施の形態に係る射出成形機１には、金型２４、２５の型開量を直接検出する位置センサ３６が設けられている点に特徴がある。位置センサ３６は、型盤つまり固定盤７や可動盤８に設けるようにしてもよいが、本実施の形態においては金型２４、２５に設けられている。本実施の形態において位置センサ３６はピン３８を備えた接触式センサからなる。位置センサ３６は可動側金型２５に固定されており、ピン３８が当たる検出片３９が枠体３１に設けられている。したがって、金型２４、２５が型閉じされて枠体３１が後退すると、型開量が減少して位置センサ３６によって検出されることになる。この位置センサ３６もコントローラ２２に接続され、型開量がコントローラ２２に入力されている。

＜本実施の形態に係る射出圧縮成形方法＞
本実施の形態に係る射出圧縮成形方法を説明する。
成形サイクルの開始時において、金型２４、２５は図３Ａに示されているように、完全に型開きされた状態になっている。図２に示されているように、コントローラ２２は最初に型閉工程S１を実施する。すなわち、型締サーボモータ１３を駆動して可動盤８を型閉方向に駆動して、固定側金型２４と可動側金型２５の枠体３１とが接する位置にする。つまり所定の型開量だけ型開きされた状態まで型閉じする。つまりキャビティが構成される位置にする。この状態が図３Ｂに示されている。

＜１段目の型開射出工程＞
このキャビティが構成され、型開きされた状態で１段目の型開射出工程S２を実施する。つまり、コントローラ２２は射出装置３のスクリュ２０を駆動して一定速度で前進させる。これによって、図３Ｃに示されているように、金型２４、２５のキャビティに射出材料が充填される。

射出材料がキャビティに射出されると、その射出圧力が金型２４、２５に作用する。この射出圧力によってタイバー１０、１０がわずかに伸長して型開量がわずかに大きくなる。しかしながら本実施の形態に係る射出圧縮成形方法では、１段目の型開射出工程S２において型開量が一定になるように制御する。具体的には、コントローラ２２は位置センサ３６で検出される型開量が一定になるように、型締サーボモータ１３のモータ位置を制御する。これによって１段目の型開射出工程S２における型開量の変化を抑制する。

図４のグラフを参照すると、１段目の型開射出工程S２において、符号５１で示されているように型開量が一定に制御されている。このとき、型締サーボモータ１３のモータ位置は型開量を一定にするために、符号５２で示されているように１段目の型開射出工程S２の間、少しずつ変化している。タイバー１０、１０の伸長を相殺して型開量が一定になるよう制御しているからである。またタイバー１０、１０がわずかに伸長するので、型締力は符号５３で示されているように１段目の型開射出工程S２においてわずかずつ上昇している。

１段目の型開射出工程S２は、キャビティに充填される射出材料が基準となる充填率、例えば５０％に達したら完了する。基準となる充填率に達したか否かは、スクリュ２０の位置、つまりスクリュ位置で検出してもいいし、１段目の型開射出工程S２の開始からの経過時間で検出してもよい。

＜１段目の圧縮工程＞
１段目の型開射出工程S２の完了後、コントローラ２２は１段目の圧縮工程S３を実施する。すなわち図３Ｄに示されているように、型締サーボモータ１３を駆動して金型２４、２５を型閉方向に圧縮する。型開量は図４のグラフにおいて符号５５で示されているように狭くなる。型開量が基準量に達したら１段目の圧縮工程S３を完了する。なお、１段目の圧縮工程S３において射出材料の射出は停止してもいいし、射出を継続してもよい。本実施の形態においてはこの工程中においてもスクリュ２０を前進させて射出材料の射出を継続している。したがって、図４のグラフにおいて符号５６で示されているようにスクリュ位置は前進し続けている。１段目の圧縮工程S３によって型締力は符号５７で示されているように上昇する。

＜２段目の型開射出工程＞
２段目の型開射出工程S４を実施する。つまり、コントローラ２２は射出装置３のスクリュ２０を駆動して一定速度で前進させる。これによって、図３Ｅに示されているように、金型２４、２５のキャビティに追加的に射出材料が充填される。

２段目の型開射出工程S４においても型開量が一定になるように制御する。すなわちコントローラ２２は位置センサ３６で検出される型開量が一定になるように、型締サーボモータ１３のモータ位置を制御する。これによって２段目の型開射出工程S４における型開量の変化を抑制する。

２段目の型開射出工程S４においても、図４のグラフにおいて符号５９で示されているように型開量が一定に制御されるので、型締サーボモータ１３のモータ位置は符号６０で示されているように少しずつ変化している。またこの工程の間、タイバー１０、１０がわずかに伸長するので、型締力は符号６１で示されているようにわずかずつ上昇する。

２段目の型開射出工程S４は、キャビティに充填される射出材料が基準となる充填率、例えば８０％に達したら完了する。

＜２段目の圧縮工程＞
２段目の型開射出工程S４の完了後、コントローラ２２は２段目の圧縮工程S５を実施する。すなわち型締サーボモータ１３を駆動して金型２４、２５を型締する。図３Ｆに示されているように、射出材料はキャビティ全体に充填される。この２段目の圧縮工程S５において射出材料の射出は停止してもいいし、射出を継続してもよい。本実施の形態においてはこの工程中においてもスクリュ２０を前進させて射出材料の射出を継続している。したがって、図４のグラフにおいて符号６３で示されているようにスクリュ位置は前進し続けている。スクリュ位置が完了位置に達したら射出を停止する。射出材料が冷却固化したら２段目の圧縮工程S５を完了する。

＜型開工程、突出工程＞
図２に示されているように、型開工程S６を実施する。すなわち型締サーボモータ１３を駆動して金型２４、２５を型開する。ついで突出工程S７を実施して成形品を突き出す。成形サイクルを完了する。再び型閉工程S１に戻って成形サイクルを繰り返す。

＜従来の射出圧縮成形方法＞
従来の射出圧縮成形方法でも、型開状態で射出する射出工程、型締装置を駆動して型開量を狭める圧縮工程からなる。しかしながら射出工程において型開状態で射出するとき、従来は型締サーボモータ１３のモータ位置が変化しないように制御している。換言すると、図５のグラフにおいて符号７０で示されているように、クロスヘッド１７の位置が変化しないように制御している。そうすると、型開量は符号７１で示されているように、少しずつ開いてしまう。クロスヘッド１７の位置が一定でも、射出圧力によってタイバー１０、１０がわずかに伸長するからである。これによって型締力も符号７２で示されているように僅かに大きくなる。

１段目の射出工程を完了後、１段目の圧縮工程を実施する。ついで２段目の射出工程を実施するとき、１段目の射出工程と同様に従来の制御方法では型締サーボモータ１３のモータ位置が変化しないようにしている。したがって、型開量は符号７５で示されているように少しずつ開いてしまう。これによって型締力も符号７６で示されているように僅かに大きくなる。

このように従来の射出圧縮成形方法では、射出工程において型開量が少しずつ広がってしまうので、射出を安定させることができない。したがって、成形サイクル毎に射出工程における型開量が異なってしまい、成形品の品質にばらつきが生じる原因になっている。

これに対して本実施の形態に係る射出圧縮成形方法では、型開射出工程S２、S４において型開量が一定になるように制御しているので、射出が安定する。したがって得られる成形品の品質を一定に維持できるという効果が得られる。

＜本実施の他の形態に係る射出圧縮成形方法＞
上の実施の形態に係る射出圧縮成形方法において、圧縮工程S３、S５は、型締サーボモータ１３を駆動して金型２４、２５を型締めするように説明した。つまり金型２４、２５の型開量を狭める方向に駆動するだけであるように説明した。しかしながら、圧縮工程S３、S５は、型開量を一時的に広げる型開段階と、この型開段階の後に実施する型開量を狭める圧縮段階と、から構成しても良い。図６には、２段目の圧縮工程S５‘を、型開段階８１と圧縮段階８２とから構成した射出圧縮成形方法を実施したときの、スクリュ位置、射出圧力、型開量、型締サーボモータ位置、そして型締力の変化が示されている。

図６のグラフに示されているように、２段目の圧縮工程S５‘では、型開段階８１を実施して型開量を符号８４で示されているように広げる必要がある。従って、型締サーボモータ１３のモータ位置は符号８５で示されているように一時的に型開方向に駆動する。そうすると、必然的に型締力は符号８６で示されているように低下する。

２段目の圧縮工程S５‘において、型開段階８１の次に型締段階８２を実施する。つまり、符号８７で示されているように、型締サーボモータ１３を駆動する。そうすると、型開量が符号８８で示されているように狭められ、型締力が符号８９で示されているように大きくなる。これによってキャビティ内に充填された射出材料を圧縮する。

なお、この実施の形態では１段目の圧縮工程S３については型開段階と圧縮段階とから構成していないが、１段目の圧縮工程S３についても型開段階と圧縮段階とから構成するようにしてもよい。さらには、１段目の圧縮工程S３、２段目の圧縮工程S５‘においてスクリュ２０を前進させて射出材料の射出を継続しているが、スクリュ２０を停止して射出を停止するようにしてもよい。

＜従来の射出圧縮成形方法＞
図７には、２段目の圧縮工程を型開段階と圧縮段階とから構成した、従来の射出圧縮方法を実施したときの、スクリュ位置、射出圧力、型開量、型締サーボモータ位置、そして型締力の変化が示されている。

この従来の射出圧縮方法の２段目の圧縮工程では、型開段階を実施して型締サーボモータ１３を符号９２で示されているように駆動して型開量を符号９１で示されているように広げている。その後、型締段階を実施して型締サーボモータ１３を符号９３で示されているように駆動して型開量を符号９４で示されているように狭めている。従って、符号９５、９６で示されているように型締力は一時的に低下した後に大きくなっている。

従って、適切に射出圧縮成形方法が実施できているように見える。しかしながら、符号１０１、１０２に示されているように１段目、２段目の射出工程において型締サーボモータ１３のモータ位置を一定に制御しているので、射出圧力によって型開量は符号１０３、１０４で示されているようにわずかに開いてしまい、型締力も符号１０５、１０６で示されているように変化してしまう。従って、成形サイクル毎に射出工程における型開量が異なってしまい、成形品の品質にばらつきが生じる原因になる。

＜本発明の他の実施の形態＞
本実施の形態に係る射出成形機１や金型２４、２５はいろいろな変形が可能である。図６には第２の実施の形態が示されている。この実施の形態において可動側金型２５‘は、枠体３１が油圧シリンダ４１、４１によって押し上げられるようになっている。この実施の形態においても金型２４、２５’を型閉じして型開量を小さくすると枠体３１が油圧シリンダ４１、４１の押力に抗して押し込まれることになる。

この実施の形態においては、位置センサ３６‘も前実施の形態と異なっている。位置センサ３６’は、レーザによって位置を測定する非接触式センサからなる。位置センサ３６‘はマーカ４２との距離を測定することによって型開量を検出するようになっている。

図７には第３の実施の形態が示されている。この実施の形態において固定側金型２４‘’と可動側金型２５‘’は、いわゆるインロー型の金型になっている。つまり、固定側金型２４‘’は周辺部が比較的高く突き出た形状をしており、可動側金型２５‘’は周辺部が後退した形状をしている。インローのように金型２４‘’、２５‘’が結合され、型開射出工程、圧縮工程が実施できるようになっている。

本実施の形態に係る射出圧縮工程では、型開射出工程と圧縮工程とを、それぞれ２回ずつ実施している。つまり２段分実施している。しかしながら１段のみで実施してもよく、３段以上で実施してもよい。段数にかかわらず型開射出工程において、位置センサ３６によって検出される型開量が一定になるように型締サーボモータ１３を制御すればよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

１ 射出成形機 ２ 型締装置
３ 射出装置 ７ 固定盤
８ 可動盤 ９ 型締ハウジング
１０ タイバー １１ トグル機構
１３ 型締サーボモータ １７ クロスヘッド
１９ 加熱シリンダ ２０ スクリュ
２２ コントローラ ２４ 固定側金型
２５ 可動側金型 ３０ スプリング
３１ 枠体 ３６ 位置センサ
３８ ピン ３９ 検出片
４１ 油圧シリンダ

Claims (27)

1. 型締装置により金型を開いた状態にして射出材料を射出する型開射出工程と、
   該型開射出工程の後で前記型締装置を駆動して前記金型の型開量を狭める圧縮工程と、を備え、
   前記型開射出工程において、位置センサにより前記金型の型開量を検出し、前記位置センサの検出結果に基づいて前記型開量が一定になるよう前記型締装置を制御する、射出圧縮成形方法。
2. 前記圧縮工程において射出材料の射出を継続する、請求項１に記載の射出圧縮成形方法。
3. 前記圧縮工程は、前記型締装置を駆動して前記金型の型開量を広げる型開段階と、該型開処理後に前記型締装置を駆動して前記金型の型開量を狭める圧縮段階とからなる、請求項１または２に記載の射出成形方法。
4. 前記型締装置の型締機構はトグル機構である、請求項１～３のいずれかの項に記載の射出圧縮成形方法。
5. 前記型締装置はサーボモータで駆動するようになっている、請求項１～４のいずれかの項に記載の射出圧縮成形方法。
6. １回の前記型開射出工程と１回の前記圧縮工程とを１段の射出圧縮工程とし、該射出圧縮工程を２段以上繰り返す、請求項１～５のいずれかの項に記載の射出圧縮成形方法。
7. 前記位置センサは接触式センサからなる、請求項１～６のいずれかの項に記載の射出圧縮成形方法。
8. 前記位置センサは非接触式センサからなる、請求項１～７のいずれかの項に記載の射出圧縮成形方法。
9. 前記金型には前記金型の型閉じに反発するスプリングが内蔵されている、請求項１～８のいずれかの項に記載の射出圧縮成形方法。
10. 金型が設けられている型盤と、
    前記金型の型開量を検出する位置センサと、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記金型が型開き状態で射出材料が射出される型開射出工程と、該型開射出工程の後で前記金型の型開量を狭める圧縮工程とからなる射出圧縮成形が実施されるとき、
    前記型開射出工程において、前記位置センサの検出結果に基づいて型開量が一定になるよう制御する、型締装置。
11. 前記圧縮工程において射出材料の射出が継続されるようになっている、請求項１０に記載の型締装置。
12. 前記圧縮工程は、前記型締装置が駆動されて前記金型の型開量を広げる型開段階と、該型開処理後に前記型締装置が駆動されて前記金型の型開量が狭められる圧縮段階とからなる、請求項１０または１１に記載の型締装置。
13. 前記型締装置の型締機構はトグル機構である、請求項１０～１２のいずれかの項に記載の型締装置。
14. 前記型締装置はサーボモータで駆動されるようになっている、請求項１０～１３のいずれかの項に記載の型締装置。
15. １回の前記型開射出工程と１回の前記圧縮工程とを１段の射出圧縮工程とし、該射出圧縮工程が２段以上繰り返されるようになっている、請求項１０～１４のいずれかの項に記載の型締装置。
16. 前記位置センサは接触式センサからなる、請求項１０～１５のいずれかの項に記載の型締装置。
17. 前記位置センサは非接触式センサからなる、請求項１０～１６のいずれかの項に記載の型締装置。
18. 前記金型には前記金型の型閉じに反発するスプリングが内蔵されている、請求項１０～１７のいずれかの項に記載の型締装置。
19. 金型が設けられている型締装置と、
    射出材料を射出する射出装置と、
    前記金型の型開量を検出する位置センサと、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記金型が型開き状態で射出材料が射出される型開射出工程と、該型開射出工程の後で前記金型の型開量を狭める圧縮工程とからなる射出圧縮成形が実施されるとき、
    前記型開射出工程において、前記位置センサの検出結果に基づいて型開量が一定になるよう制御する、射出成形機。
20. 前記圧縮工程において射出材料の射出が継続されるようになっている、請求項１９に記載の射出成形機。
21. 前記圧縮工程は、前記型締装置が駆動されて前記金型の型開量を広げる型開段階と、該型開処理後に前記型締装置が駆動されて前記金型の型開量が狭められる圧縮段階とからなる、請求項１９または２０に記載の射出成形機。
22. 前記型締装置の型締機構はトグル機構である、請求項１９～２１のいずれかの項に記載の射出成形機。
23. 前記型締装置はサーボモータで駆動されるようになっている、請求項１９～２２のいずれかの項に記載の射出成形機。
24. １回の前記型開射出工程と１回の前記圧縮工程とを１段の射出圧縮工程とし、該射出圧縮工程が２段以上繰り返されるようになっている、請求項１９～２３のいずれかの項に記載の射出成形機。
25. 前記位置センサは接触式センサからなる、請求項１９～２４のいずれかの項に記載の射出成形機。
26. 前記位置センサは非接触式センサからなる、請求項１９～２５のいずれかの項に記載の射出成形機。
27. 前記金型には前記金型の型閉じに反発するスプリングが内蔵されている、請求項１９～２６のいずれかの項に記載の射出成形機。
    
    
    

Images