JP3188908B2 - 射出圧縮成形方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は閉鎖された金型内に溶融
樹脂を充填し、充填された樹脂圧によって金型が若干開
き、その後型締側で圧縮を行うようにした射出圧縮成形
方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機における射出圧縮成形は、 （１）射出充填された樹指圧によって金型が開く時の金
型の移動後退限を機械的に制御する。 （２）金型の型開量（型開量とは充填された樹脂圧によ
って金型が後退する移動量あるいは圧縮量を見込んだ型
開位置に保持された金型の位置をいう）を検出し、設定
した型開量および型開速度になるように型締圧力あるい
は射出速度を制御する。 （３）圧縮工程においては、金型の型開量を検出し、設
定した金型の圧縮移動量および金型の圧縮移動速度にな
るように型締速度あるいは型締圧力を変化させるなどに
よって精密成形や複雑形状あるいは薄肉形状の成形を行
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の射出圧縮成形で
は、次のような問題があった。まず、 （１）金型の後退限を機械的に制限する方法では、 成形中に樹脂温度などの成形条件が変動した場合の
対応が困難であるため、成形品の品質のバラツキが生じ
る。 充填完了後から圧縮工程に移行するに際してタイム
ラグが生じるため、金型内の樹脂流速が不連続となり、
その結果フローマークなどの欠陥が生じる。 また、フローマークなどの欠陥を防止するために、
射出機構側と型締機構側のバランスをとるための連動動
作が必要となり、制御のソフト面とハード面とも複雑化
し操作性が低下する。

【０００４】（２）金型の型開量を検出し、この検出信
号に基づいて制御する方法では、 金型のキャビティ内に充填した樹脂流速の不連続に
起因したフローマークなどの欠陥についてはかなり解決
できるものの、逆に、その分だけソフト面およびハード
面ともにかなり複雑化し操作性が極めて難しくなる。

【０００５】 また、逆に設定値通りに型開きまたは
圧縮工程が制御できるため、最適設定値の選択が極めて
難しい上に、成形中の成形条件の変動を吸収するような
柔軟性が縮小されるため、良品率が大幅に低下する可能
性を含んでいる。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、射出圧力と型締圧力の圧力制御のみの簡単な制御
で成形中の成形条件の変動に影響されず、安定して良品
を供給することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の発明では、射出充填工程時に射
出機構側であらかじめ樹脂の冷却固化収縮量を算出して
おきこの収縮量を加えた樹脂量を金型内に充填可能な射
出圧力で射出圧力制御を行うとともに、型締機構側では
金型のキャビティ中に充填された樹脂圧によって前記樹
脂の冷却固化収縮量に相当する型開量まで金型が開くこ
とを許容する型締力をあらかじめ金型に付加させてお
き、射出充填完了後も引続き前記型締力を樹脂の冷却固
化するまで保持し、第２の発明では射出圧力制御を射出
充填開始から射出充填完了までを充填可能な一定圧力に
制御する圧力制御で行い収縮量を残さずに充填し、第３
の発明では、型締力の保持を射出充填完了を示す射出機
構の射出駆動力が急激に上昇し始めた時に起動するタイ
マのタイムアウト信号に達した時まで継続するようにし
た。

【０００８】また、第４の発明では、型締力の保持を射
出充填完了を示す射出機構の射出駆動部の移動が停止し
た時に起動するタイマのタイムアウト信号に達した時ま
で継続し、第５の発明では、型締力の保持は樹脂を射出
充填する前の金型閉鎖位置に復帰した時に起動するタイ
マのタイムアウト信号に達した時まで継続するようにし
た。

【０００９】さらに第６の発明では、射出充填量設定手
段と射出圧力設定手段を備え、前記２つの設定手段に基
づいて射出充填を行う射出制御部と、前記射出充填によ
って樹脂の冷却固化収縮量に相当する型開量まで金型が
開くことを許容する型締力を設定する型締力設定手段
と、前記型締力設定手段に基づいて型締を行う型締制御
部を具備するとともに、射出機構の射出駆動力が急激に
上昇し始めた時、あるいは射出駆動部の移動が停止した
時に射出充填完了信号を発生させる射出充填完了検出部
と、前記射出充填完了検出部からの検出信号に基づいて
起動するタイマと、圧縮工程における保圧・冷却時間を
設定する時間設定部と、前記時間設定部の設定値と前記
タイマのタイムアウト信号を比較して前記射出制御部お
よび型締制御部へ各々制御信号を発生させる比較制御部
を有した構成にした。

【００１０】

【作用】射出充填工程時は充填可能な圧力制御とするこ
とで充填初期には金型のキャビティ内の樹脂流動抵抗が
小さいため高速充填となり、充填後期には樹脂流動抵抗
が大きくなるため充填速度は自然減速されるため、樹脂
充填中は自動的に連続的な速度勾配を有し、かつパック
圧を生じない理想的な自然充填流れ（ナチュラルフロ
ー）となり得る。

【００１１】また、樹脂の冷却固化収縮量を加えた樹脂
量を充填し、かつ冷却固化収縮量に相当する型開量まで
許容する型締力とすることで、射出充填完了時におい
て、金型へ樹脂はほぼ満充填（ジャストパック）の状態
であるため、金型内の樹脂流速の不連続に起因するフロ
ーマークなどの欠陥発生の影響を全く受けない。射出充
填中および圧縮工程切替時においても、金型に適正型締
力を付加させているため、成形中の成形条件の変動が生
じたとしても、型締力がばねのような弾性的な作用とし
て働くといった柔軟性を持つ。

【００１２】圧縮工程において、初期の型締力で保持す
ることで必要以上の型締力を樹脂に付加させないので、
樹脂の冷却固化収縮挙動に対応した圧縮作用となるた
め、残留歪や変形を極めて小さくできる。

【００１３】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例の詳
細について説明する。

【００１４】図１は本発明に係る実施例の制御概念図、
図２は型締装置の平面図、図３はねじ噛合調整装置の断
面図、図４は半割ナットの動作状態を示す説明図、図５
は金型の型開量と型締圧力との関係を示す関係図、図６
は射出装置の射出充填開始から射出充填完了までの射出
充填工程および圧縮工程を含んだ射出圧縮成形の状態を
示す説明図、図７は本発明に類似したその他の実施例を
示す制御概念図をそれぞれ示す。

【００１５】本実施例における射出圧縮成形装置は型締
装置１、射出装置４０および制御部６０から構成されて
いる。まず、図２ないし図４を用いて型締装置を説明す
る。図２に示す型締装置１は移動シリンダ２、型締シリ
ンダ３、タイバ７、固定盤１０、ねじ噛合調整装置１
１、可動盤２０、ナットボックス２１、半割ナット２
２、タイバ係止装置２６、固定金型３０ａ、可動金型３
０ｂおよび連結板５０などから構成される。

【００１６】固定金型３０ａはマシンベース１ａの一端
部上に固着された固定盤１０へ取付けられており、一
方、マシンベース１ａの他端部側上には前記固定盤１０
と対向して可動金型３０ｂが可動盤２０へ取付けられて
いる。この固定金型３０ａと可動金型３０ｂの対向面は
凹凸に係合した構成をなし前記固定金型３０ａと可動金
型３０ｂ間にキャビティ２８を画成している。固定盤１
０の両側面部にそれぞれ固設された移動シリンダ２のピ
ストンロッド６の先端は可動盤２０に取付けられ、固定
盤１０に対してマシンベース１ａ上を摺動し進退するこ
とができる。符号４は内部ピストン、４ａはピストンロ
ッド室側、４ｂはピストンヘッド室側をそれぞれ示す。

【００１７】前記可動盤２０を貫通するタイバ７は、全
長同一径に製作されたものが複数個（本発明では４個）
設けられており、その一端は型締シリンダ３の内部ピス
トン５に固着され、他端は連結板５０と略直角方向に貫
通した後、ナットまたはエンドプレート５１にて締付け
て固定されると同時に、タイバ７と連結板５０とはキー
などを用いてタイバ７の廻り止め防止がされている。

【００１８】型締シリンダ３内に前後摺動自在に内部ピ
ストン５を設けるとともに、内部ピストン５の外周に油
もれ防止用のパッキンを配設し、内部ピストン５のロッ
ド側にはタイバ７が固着され、ヘッド側にはラム５３を
内部ピストン５の略中心上に固着して凸状に設けた。さ
らに、ラム５３と係合したラムシリンダ５２をラム５３
が前後摺動自在に設けるとともに、ラム５３外周の摺動
部にパッキンを配設してラム室５ｃからの油がピストン
ヘッド室側５ｂにもれないような構造になっている。符
号５ａはピストンロッド室側を示す。

【００１９】ラム５３の外径は、例えば、タイバ７の外
径の１／２以下、または内部ピストン５の外径の１／３
〜１／４以下とし、ラム５３の長さは、型締時に内部ピ
ストン５のヘッド端両側がラムシリンダ５２の端面に当
接する前に、ラム５３の先端がラムシリンダ５２の奥部
に当接するような構成になっている。

【００２０】タイバ７の略中位部には、型閉動作時に可
動金型３０ｂと固定金型３０ａが接触した時に後述する
半割ナット２２と噛合して可動盤２０をタイバ７に係止
するためのねじ部または溝部８が形成されている。可動
盤２０に一端を固設され、他端を後で述べるねじ噛合調
整装置１１の調整軸１３のねじ部１２と螺合するととも
に半割ナット２２を内装している。ここで、ねじ噛合調
整装置１１は、ねじ部１２、調整軸１３、押圧部材１
７、すべりキー１８、スプロケット１９および押え板２
５などから構成されている。

【００２１】つぎに、タイバ係止装置２６を図３を用い
て説明する。タイバ係止装置２６は、半割ナット開閉シ
リンダ１４、ピストン１５、ピストンロッド１６、半割
ナット２２、連結棒１０１、ストッパ１０２、１０３か
ら構成される。

【００２２】半割ナット２２は可動盤２０に隣接して設
けられ、タイバ７毎に上下に２分割された各１組の半割
ナット２２を有しており、半割ナット２２ａの反噛合側
端面にピストンロッド１６の一端が固着されている。さ
らにピストンロッド１６の他端に半割ナット開閉シリン
ダ１４に係合して上下に摺動するピストン１５を配設
し、半割ナット開閉シリンダ１４の下端部に調整板１０
０が固着されている。半割ナット２２ａと２２ｂの中を
通して連結した連結棒１０１がピストンロッド１６の左
右に配してあり、連結棒１０１の一端は前記した調整板
１００に固着され、また他端は半割ナット２２ｂに固着
されている。

【００２３】そして、図４（ａ）に示すように、前記半
割ナット開閉シリンダ１４のピストンロッド側室１５ｂ
に圧油を供給することにより、ピストン１５を押上げる
とともに半割ナット開閉シリンダ１４が下方に押下げら
れて、上下１組の半割ナット２２ａと２２ｂがナットボ
ックス２１を摺動しつつ移動して半割ナット２２とタイ
バ７との噛合状態が解除され、それぞれストッパ１０
２、１０３に当接することで停止することになってい
る。

【００２４】また、半割ナット２２をタイバ７と噛合さ
せたい時は、図４（ｂ）に示すように、前記半割ナット
開閉シリンダ１４のピストンヘッド室側１５ａに圧油を
供給することにより、ピストン１５を押下げるとともに
半割ナット開閉シリンダ１４が上方に押上げられて、半
割ナット２２ａ、２２ｂがナットボックス２１を摺動し
つつ移動して最後には接触し、タイバ７との噛合状態が
行われるような構成になっている。

【００２５】さらに、前記した半割ナット２２の左右１
８０度方向では、半割ナット２２の一端は、タイバ７を
挿通して配された調整軸１３の端部に固設されたスプロ
ケット部１９を廻すことにより、反スプロケット部１９
側の調整軸１３の端部が半割ナット２２と常時当接して
摺動するようになっている。

【００２６】また、半割ナット２２の他端には、可動盤
２０の反固定盤１０側の一部に押圧部材１７の挿入室を
２個１組の半割ナット２２毎に数ヶ所設けて、たえず半
割ナット２２をタイバ７の軸方向に押圧するようになっ
ており、前記した調整軸１３が固定盤１０側へ移動する
時は押圧部材１７のスプリングは圧縮され、反固定盤１
０側へ移動する時は伸張されるように配されている。

【００２７】調整軸１３の反半割ナット２２側の端部近
傍の外周部にはスプロケット部１９を有し、すべりキー
１８を用いて調整軸１３と廻り止め防止がなされてい
る。スプロケット部１９を図示しないチエーンで連結す
るとともに、チエーンに図示しないモータの出力軸と一
体のスプロケットを連結し、モータの回転によりチエー
ンを駆動して調整軸１３をタイバ７の軸方向に前後移動
させることで、調整軸１３と当接した半割ナット２２を
タイバ７上のねじ部または溝部８と噛合させるように半
割ナット２２の位置を調整可能に構成されている。

【００２８】また、スプロケット部１９の軸部の外周部
については、一端部をナットボックス２１の端部と、さ
らに、他端部はスプロケット部１９の脱落防止のために
一端をナットボックス２１に固着された押え板２５によ
って回動自在に支持されている。なお、符号２４は挿通
孔を示す。

【００２９】なお、本実施例では前述したような型締装
置を用いたのは次のような理由による。 型締機構がコンパクトとなり省スペース化が図れ
る。 小容量のラム室５ｃへの圧油供給量が小油量でよい
ため、射出圧縮成形の際の型開きおよび圧縮応答性が高
い。 複数（４つ）の型締シリンダ３へ供給する油圧調整
を行うことによって可動盤２０の傾動補正（レベリング
制御）が可能である。

【００３０】つぎに、射出装置４０について述べる。本
実施例における射出装置４０はバレル４１内にスクリュ
４２が配設され、ホッパ４３内の樹脂原料が供給ゾー
ン、圧縮ゾーンにおいて加熱圧縮され、計量ゾーンにお
いて溶融計量され、そして射出ゾーンを経てノズル４４
内へ射出されるように構成されている。

【００３１】そして、バレル４１の外周面には樹脂原料
を外部加熱するためのヒータが設けられており、樹脂原
料がスクリュ４２の回転によって前方へ送られるように
なっている。

【００３２】符号４６は射出シリンダ、４７は正逆転用
モータであってスクリュ４２に直結されており、スクリ
ュ４２を正逆回転するようになっている。

【００３３】つぎに、制御部６０について述べる。制御
部６０は射出充填量設定手段６１、射出圧力設定手段６
２、射出制御部６３、油圧制御弁６４、型締力設定手段
６５、型締制御部６６、油圧制御弁６７、油圧供給源６
８ａ、６８ｂ、射出充填完了検出部６９、タイマ７０、
時間設定部７１および比較制御部７２から構成されてい
る。

【００３４】射出充填量設定手段６１と射出圧力設定手
段６２が射出制御部６３に接続され、射出制御部６３は
射出シリンダ４６の動作を制御する油圧制御弁６４と正
逆転用モータ４７の動作を制御する図示しない制御装置
および型締力設定手段６５にそれぞれ接続されている。

【００３５】型締力設定手段６５は型締制御部６６とも
接続され、型締制御部６６は型締シリンダ３の動作を制
御する油圧制御弁６７に接続されている。なお、６８
ａ、６８ｂは簡略化した油圧供給源である。

【００３６】射出シリンダ４６に取付けてある圧力セン
サあるいは速度センサ（ともに図示しない）と射出充填
完了検出部６９が接続されており、射出充填完了検出部
６９はタイマ７０へ接続される。時間設定部７１とタイ
マ７０は比較制御部７２を介して接続され、比較制御部
７２は型締制御部６６および射出制御部６３にそれぞれ
接続されている。

【００３７】以上のように構成された射出圧縮成形装置
の作用について述べる。

【００３８】まず、制御部６０では固定金型３０ａと可
動金型３０ｂで画成されるキャビティ２８容積に樹脂物
性に係り算出される樹脂の冷却固化収縮量を加えた樹脂
量を計量値として射出充填量設定手段６１で設定すると
ともに、キャビティ２８内へ充填可能でバリを発生しな
い射出充填圧力範囲から射出効率の最もよい射出圧力条
件を射出圧力値として射出圧力設定手段６２で設定す
る。

【００３９】同時に、設定した計量値および射出圧力値
と、キャビティ２８容積およびキャビティ投影面積から
射出充填完了時に樹脂の冷却固化収縮量に相当する型開
量まで可動金型３０ｂが固定金型３０ａに対して離間す
ることを許容する型締力値を型締力設定手段６５で設定
する。

【００４０】この場合、射出充填完了時に溶融樹脂がほ
ぼ満充填されている状態（ジャストパック）を適正型締
力値とするが、この状態を図５を用いて詳細に説明す
る。

【００４１】図５は計量値および射出圧力値が一定条件
下で射出充填を行った際に型締圧力値を変化させた時の
固定金型３０ａに対する可動金型３０ｂの離間量、すな
わち型開量との関係を示す。

【００４２】図５中ないしは実験によって得られた
データをグラフ化したものであり、このデータにより次
のような知見を得た。すなわち、 の場合は、２５０Ｌ×３００Ｗ×５０Ｈ×２ｔ（投影
面積７５０ｃｍ² ）の箱物を成形品として得るものであ
り、キャビティ２８面は比較的フラットで箱の側面に縦
リブが有るような、例えばパソコンケースや書類ケース
の成形をする場合を示す。

【００４３】の場合はキャビティ２８面はフラットで
リブ構造でなく薄物などの極めて平面状の、例えばレン
ズやディスクなどのような成形品を成形する場合を示
す。

【００４４】の場合は、キャビティ２８面は複雑形状
をなし全体的に複雑形状、大物形状、厚肉形状の、例え
ばインパネやバンパーなどのような成形品を成形する場
合を示す。

【００４５】前述したように図５中〜については、
型締圧力値を低圧から高圧へ増加させるにつれて型開量
は小さくなるとともに、を基準として左右に平行移動
した傾向を呈しており、型締圧力を増加する過程で突然
型開量の減少率が低下する変曲点（図５中のＡ、Ａ′、
Ａ″）が現れることが判明した。

【００４６】このような実験結果をを代表して説明す
ると、変曲点Ａよりも型締圧力値が小さいＢ領域では、
射出充填中の樹脂流動の運動エネルギによって可動金型
３０ｂが固定金型３０ａより大きく離間するため、射出
充填完了時には充填した樹脂とキャビティ２８間に大き
な隙間が生じる結果となった。

【００４７】このような状態では、射出充填完了から圧
縮工程へ移行する際に樹脂の流動速度が不連続となり、
その結果フローマークなどの欠陥が発生する。このよう
な不良品を生ずるような原因を排除しようとすると射出
工程と圧縮工程を連動させるなどの極めて制御の難しい
成形法が要求される。

【００４８】逆に、変曲点Ａよりも型締圧力値が大きい
Ｃ領域では、射出充填中の樹脂流動の運動エネルギを可
動金型３０ｂが固定金型３０ａに対して相対移動をする
ことなく吸収できるため、射出充填完了時には樹脂はキ
ャビティ２８内へ満充填（ジャストパック）されてい
た。

【００４９】また、前述したＣ領域であれば圧縮工程へ
移行する際にも樹脂の再流動が生じないためフローマー
クなどの欠陥の発生はなく、射出工程と圧縮工程を連動
させながら制御することは不必要となる。

【００５０】以上のような結果を踏まえて、本実施例で
はＣ領域に選定した。すなわち、Ｃ領域においても型締
圧力値が大きい領域は、結果的にはキャビティ２８内の
樹脂圧力が高くなり、射出圧縮成形における利点の１つ
であるキャビティ２８内の樹脂圧力の低圧化が達成され
なくなるので成形品の形状や樹脂の物性などから適正と
判断されるキャビティ２８内の樹脂圧力の許容最大値か
ら型締圧力値の最大値（上限値）を規定し、下限値は変
曲点のＡ点に相当する型締圧力値との範囲、すなわちＤ
領域を適正な型締圧力値とした。

【００５１】なお、前述した適正型締圧力値の設定に際
しては、図５に示すように型開量で定義したが、成形後
の成形品の品質検査によりフローマークなどの欠陥発生
の有無を判定した上で変曲点Ａを求めることも可能であ
る。

【００５２】以上述べたように初期設定を完了すると、
次は成形動作に入るのである。

【００５３】型閉に際して移動シリンダ２のピストンロ
ッド室側４ａに圧油を供給することにより可動盤２０お
よび可動盤２０の側面に固着されたナットボックス２１
やねじ噛合調整装置１１などが固定盤１０側へタイバ７
の軸線方向に一緒に移動する。まず、タイバ７の略中位
部に刻設されたねじ部または溝部８は可動盤２０の挿通
孔２４内へ円滑に挿入され、さらに可動盤２０が前進す
ることにより、まず、可動金型３０ｂと固定金型３０ａ
の表面がゆっくり接触して係止し、これによって移動シ
リンダ２のピストンロッド室側４ａへの圧油の供給は停
止される。

【００５４】つぎに、半割ナット２２がタイバ７上のね
じ部または溝部８と噛合を開始する。まず、半割ナット
開閉シリンダ１４内のピストンヘッド室側１５ａに図示
しない配管を通して圧油を供給すると、半割ナット２２
はタイバ７に対して略直角方向に前進する。ここで、前
もって可動金型３０ｂと固定金型３０ａが接触した場合
の両金型の金型厚み（ダイハイト）Ｈをスケールで測定
しておき、これをタイバ７上のねじ部または溝部８のピ
ッチＰで除した（Ｈ／Ｐ）時、ここで、もし割切れて小
数点以下の端数が生じない時は、両金型が軽く接触した
状態で半割ナット開閉シリンダ１４のピストンヘッド室
側１５ａに圧油を供給すれば、半割ナット２２はタイバ
７上のねじ部または溝部８と完全に噛合することにな
る。

【００５５】しかし、前記したこととは逆に、Ｈ／Ｐが
割切れずに小数点以下の端数が生じた時は、小数点以下
の端数にタイバ７上のねじ部または溝部８のピッチ（あ
るいは半割ナット２２のねじのピッチＰ）を乗じた数値
が、半割ナット２２とタイバ７上のねじ部または溝部８
を完全に噛合させるための移動距離Ａとなる。

【００５６】すなわち、両金型を軽く接触させた後は移
動距離Ａに見合う分だけチエーンによって連結されたモ
ータを回転させることでスプロケット１９を回転させて
調整軸１３を前後進させる。ただし、モータの回転はパ
ルスで測定し、調整軸１３の前後の移動距離に換算でき
るようになっている。こうして、タイバ７上のねじ部ま
たは溝部８に半割ナット２２を完全に噛合させることが
可能となる。

【００５７】また、噛合が完了した時型締シリンダ３に
よる可動金型３０ｂと固定金型３０ａの型締は開始可能
な状態に入っている。その後、型締制御部６６の出力信
号に基づいて油圧制御弁６７を駆動させて固定盤１０に
固設された型締シリンダ３のピストンロッド室側５ａへ
圧油を供給することにより固定金型３０ａと可動金型３
０ｂ間の強力な型締を開始することができる。ここで固
定金型３０ａと可動金型３０ｂ間に付加される型締力は
先に設定した適正型締圧力値である。また、型締が完了
しているかどうかの確認はピストンロッド室側５ａに配
設した圧力センサの検出値と設定値とを比較することに
よって行うことができる。

【００５８】次に型締完了後、射出充填動作に入る。

【００５９】射出制御部６３の出力信号に基づいて油圧
制御弁６４を作動させて射出シリンダ４６のピストン４
８を前進させるが、この時の前進は先に設定した射出圧
力値に基づき圧力制御される。

【００６０】すなわち、射出初期にはキャビティ２８内
の流動抵抗が小さいので高速充填となり、射出後期には
キャビティ２８内の流動抵抗の増加に伴い、充填速度は
自然減速し、その結果連続的な速度勾配を有し、かつパ
ック圧を発生しない理想的な自然充填流れ（ナチュラル
フロー）となる。

【００６１】なお、次ショット分の計量動作は、射出装
置４０側にて圧縮工程中と併行して行うことによりすで
に完了しており、射出制御部６３の出力信号に基づいて
正逆転用モータ４７を駆動しながら先に設定した計量値
分だけ溶融樹脂の計量を行うのである。

【００６２】さらに射出充填工程時には射出シリンダ４
６の圧力制御よりスクリュ４２が前進限に至るまでのい
わゆるクッション量を残さない射切り状態、すなわち収
縮量を残さずに射出制御される。

【００６３】こうすることにより、後述する射出充填完
了の確認のための検知が極めて容易かつ正確となる上に
計量および射出充填制御も簡単となる。

【００６４】また、射切り状態であってもノズル４４内
およびキャビティ２８までの通路中には溶融樹脂が設定
射出圧力値を有した状態で充満されているため逆流する
ことはない。

【００６５】なお、クッション量を残した射出充填も可
能であるが、この場合には射出側における保圧設定値を
充填完了後に可動金型３０ｂが動かないようにする必要
がある。

【００６６】射出充填に対応して可動金型３０ｂは固定
金型３０ａに対して離間する方向へ後退（型開き）す
る。射出充填完了時には型開量は最大となり、キャビテ
ィ２８内へは溶融樹脂はほぼ満充填（ジャストパック）
状態であることと、型締圧力値が常に弾性力を付加した
ようないわゆるあたかもバネのように弾力的に作用して
いることから、射出工程から圧縮工程への切替に際して
もフローマークなどの欠陥発生の心配は皆無となるた
め、特別な切替タイミング制御は不要となる。

【００６７】さらに、型締が弾力的に作用していること
で成形中に樹脂温度などの成形条件が変動しても変動を
吸収する働きとして作用するために品質のバラツキは皆
無となる。

【００６８】つぎに射出充填完了後は型締機構側で圧縮
工程を行う。

【００６９】射出充填完了したかどうかの確認の検知
は、前述した射切り状態において射出シリンダ４６内の
作動油圧値の変化、あるいはピストン４８の前進動作の
変化により求まる。これらの状態を図６を用いて説明す
る。

【００７０】図６において、射出充填開始から射出完了
直前までは射出充填圧力が一定となるようにスクリュ４
２の前進動作と合せて射出シリンダ４６内の作動油圧値
は一定に制御されている。

【００７１】射出完了時、すなわちスクリュ４２が前進
限に達するとスクリュ４２の前進動作は停止するために
射出シリンダ４６内の作動油圧値は一時的に急激に上昇
する。すなわち、射出シリンダ４６内の作動油圧値を検
出することにより射出充填完了が正確に検知できる。し
かしながら、これに限定するものでなくスクリュ４２の
前進動作あるいはピストン４８の前進動作を停止した時
を射出充填完了として検知してもよい。さらに、前記の
ような射出充填完了を確認検知する方法を組合せて使う
ことも可能である。

【００７２】こうして射出充填完了検出部６９で射出充
填完了を検知するとタイマ７０が起動して圧縮工程を制
御するのである。

【００７３】ここで、時間設定部７１にあらかじめ保圧
冷却時間または計量開始時間を入力するのであるが、保
圧冷却時間を入力する場合には樹脂温度、金型冷却能力
および成形品形状などにより樹脂の冷却固化時間を算出
した後保圧冷却時間（圧縮完了時間）として設定する。

【００７４】また、計量開始時間を入力する場合は、ゲ
ートがシールされる時間を基準とするが、シャットオフ
バルブが組込まれている成形機においては、シャットオ
フバルブ閉動作完了時間を基準として設定するのであ
る。

【００７５】タイマ７０のタイムアウト信号と時間設定
部７１の設定値を比較制御部７２で比較して各々の設定
値に達していることが判明すると射出制御部６３には計
量開始信号を、また型締制御部６６には圧縮完了信号を
出力して型開きに引続き製品取出しを行った後次の成形
動作に入る。

【００７６】このようにして、圧縮工程においては、前
記適正型締圧力値を保持することによって樹脂の冷却固
化収縮挙動に対応した圧縮動作が実現でき、極めて低歪
の高品質な成形体を得ることができるのである。

【００７７】すなわち、型締側で圧縮を行う際の型締力
の最大値は、射出充填工程時に型開量を規定する初期設
定型締力であり、また圧縮工程中の型締力は初期型締力
と同程度で十分であるというテスト結果を得ている。

【００７８】このため、圧縮工程においても引続き初期
型締力を保持することにより、樹脂に最も適切な圧縮作
用が得られるとともに、制御においても型締力の増圧の
タイミング制御や最適型締力の設定などの複雑な制御が
不要となる。

【００７９】さらに、型締力の増圧ライン不要によって
成形機の低コスト化が図れ、不必要な型締力の付加によ
る金型や成形機の故障が防止できるなど、メリットは極
めて大きい。

【００８０】次に、図７を用いて本発明に係る実施例に
類似したその他の制御方法を説明する。なお、図１で述
べた同一のものは説明を省略し異なる部分を中心に説明
する。

【００８１】圧縮工程時における型締力の保持について
は可動金型３０ｂの前後変動状態を検出して行うことも
可能である。

【００８２】すなわち、本実施例では可動盤２０に取付
けたエンコーダなどの変位検出器（図示略）からの検出
信号を受けて可動金型３０ｂの現在位置を検出する金型
位置検出部７４と、初期型締力で型締した射出充填工程
前の可動金型３０ｂの位置を基準点として設定する基準
点設定部７５と、金型位置検出部７４からの出力信号と
基準点設定部７５の設定値とを比較してタイマ７０起動
信号を出力する比較制御部７２を備えた制御部を有して
いる。なお、可動金型３０ｂまたは型締シリンダ３に直
接変位検出器を取付けても同様な結果が得られる。

【００８３】つぎに、図７に基づいた射出圧縮成形装置
の作用について述べる。

【００８４】まず、金型位置検出部７４によって射出充
填前の型締した状態下の可動金型３０ｂの位置を検出し
た後、この検出値を基準点設定部７５へ基準点として設
定する。

【００８５】なお、射出充填完了までの動作は、前述し
たように図１に基づいて説明した制御手順と同一である
ので、引続く圧縮工程について述べる。

【００８６】圧縮工程において、金型位置検出部７４の
出力信号と基準点設定部７５の設定値を比較制御部７２
で比較し、可動金型３０ｂが射出充填前と同じ状態に復
帰していることを確認後タイマ７０を起動させるのであ
る。

【００８７】すなわち、射出充填完了時には樹脂の冷却
固化収縮量を加えた樹脂量がキャビティ２８内に満充填
（ジャストパック）されており、さらに、圧縮工程時に
は樹脂の冷却固化収縮に対応した圧縮動作であることか
ら、可動金型３０ｂが射出充填前と同じ位置へ復帰した
時点が樹脂の冷却固化が完了したことを示している。

【００８８】ここで、タイマ７０の設定をゼロとする
と、直ちに型開きし製品取出し動作に入るのである。そ
して、製品取出後は、成形品が大気中の空気に触れて空
冷される間に変形などが予想される場合にはタイマ７０
の設定値を大きくすることにより防止できる。

【００８９】なお、本実施例における型締装置１では、
可動盤２０を前後動させるのに移動シリンダ２を用いた
後型締シリンダ３によって型締を行うようにしたが、こ
れに限定することなく、可動盤２０の後方に型締シリン
ダ３を設けるか、電動式の型締機構にしてもよい。ま
た、型締装置１そのものを本実施例のように横型でなく
縦型にしても同様な効果が得られる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明においては 射出充填工程および圧縮工程は射出圧力と型締圧力
の圧力制御のみの簡単な制御方法でよいため、操作性は
極めて容易となる。さらに、圧力制御であるため、成形
中の圧力以外の成形条件の変動に影響されることなく高
品質な成形品を安定して供給することができる。 また、射出充填可能な射出圧力制御とすることで、
製品形状に応じた連続的な速度勾配を有し、パック圧の
発生のない、かつ短時間充填が可能な理想的な射出充填
制御が極めて簡単に自動設定できるため、制御の操作性
が極めて容易である。 射出充填完了時においても、溶融樹脂はジャストパ
ック状態であるため、樹脂流れの不連続に起因するフロ
ーマークなどの欠陥発生が皆無となり、その結果、射出
充填工程から圧縮工程切替に際しての極めて高度なタイ
ミング制御が不要となるため、さらに制御の操作性を簡
単とすることができる。 圧縮工程においても、樹脂の冷却固化収縮に対応し
た圧縮作用となるため、残留歪や変形を極めて小さくで
き、極めて高品質な成形品を得ることができる。 射出充填制御から保圧切替および保圧制御が不要と
なり、操作性が簡単となる上に、射出充填完了検知が簡
単かつ正確に検出できるため、制御システムが極めてシ
ンプルとなる。 射出充填完了から圧縮工程の切替に際しても、連続
的かつ流動的に型締側からの圧縮作用が付加されている
ことから、切替以降の圧縮工程および計量開始などの制
御は、タイマによる簡単な制御で可能となり、その結
果、制御システムは極めてシンプルかつ成形の制御操作
性は極めて容易である。 さらに、圧縮工程の型締力保持制御を金型位置が射
出充填前に復帰した時点を基準にして行うことで、より
樹脂の冷却固化収縮挙動が正確に把握できるので、適切
な冷却時間の設定によるさらなる成形サイクルの短縮化
および成形品の品質アップができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の制御概念図である。

【図２】型締装置の平面図である。

【図３】ねじ噛合調整装置の断面図である。

【図４】半割ナットの動作状態を示す説明図である。

【図５】金型の型開量と型締圧力の関係を示す関係図で
ある。

【図６】射出装置の射出充填開始から射出充填完了まで
の射出充填工程および圧縮工程を含んだ射出圧縮成形の
状態を示す説明図である。

【図７】本発明に類似したその他の実施例を示す制御概
念図である。

【符号の説明】

１ 型締装置 ２ 移動シリンダ ３ 型締シリンダ ４、５ 内部ピストン ４ａ、５ａ ピストンロッド室側 ４ｂ、５ｂ ピストンヘッド室側 ５ｃ ラム室 ７ タイバ ８ ねじ部または溝部 １０ 固定盤 １１ ねじ噛合調整装置 １４ 半割ナット開閉シリンダ １７ 押圧部材 ２０ 可動盤 ２２（２２ａ、２２ｂ） 半割ナット ２４ 挿通孔 ２６ タイバ係止装置 ２８ キャビティ ３０ａ 固定金型 ３０ｂ 可動金型 ４０ 射出装置 ４１ バレル ４２ スクリュ ４４ ノズル ４６ 射出シリンダ ４７ 正逆転用モータ ４８ ピストン ５０ 連結板 ５１ エンドプレート ５２ ラムシリンダ ５３ ラム ６０ 制御部 ６１ 射出充填量設定手段 ６２ 射出圧力設定手段 ６３ 射出制御部 ６４ 油圧制御弁 ６５ 型締力設定手段 ６６ 型締制御部 ６７ 油圧制御弁 ６８ａ、６８ｂ 油圧供給源 ６９ 射出充填完了検出部 ７０ タイマ ７１ 時間設定部 ７２ 比較制御部 ７４ 金型位置検出部 ７５ 基準点設定部 １００ 調整板 １０１ 連結棒 １０２、１０３ ストッパ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出充填工程時に射出機構側であらかじ
   め樹脂の冷却固化収縮量を算出しておきこの収縮量を加
   えた樹脂量を金型内に充填可能な射出圧力で射出圧力制
   御を行うとともに、型締機構側では金型のキャビティ中
   に充填された樹脂圧によって前記樹脂の冷却固化収縮量
   に相当する型開量まで金型が開くことを許容する型締力
   をあらかじめ金型に付加させておき、射出充填完了後も
   引続き前記型締力を樹脂の冷却固化するまで保持するこ
   とを特徴とする射出圧縮成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の射出圧力制御を射出充填
   開始から射出充填完了までを充填可能な一定圧力に制御
   する圧力制御で行い収縮量を残さずに充填することを特
   徴とする射出圧縮成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の型締力の保持を射出充填
   完了を示す射出機構の射出駆動力が急激に上昇し始めた
   時に起動するタイマのタイムアウト信号に達した時まで
   継続することを特徴とする射出圧縮成形方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の型締力の保持を射出充填
   完了を示す射出機構の射出駆動部の移動が停止した時に
   起動するタイマのタイムアウト信号に達した時まで継続
   することを特徴とする射出圧縮成形方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の型締力の保持は樹脂を射
   出充填する前の金型閉鎖位置に復帰した時に起動するタ
   イマのタイムアウト信号に達した時まで継続することを
   特徴とする射出圧縮成形方法。
6. 【請求項６】 射出充填量設定手段と射出圧力設定手段
   を備え、前記２つの設定手段に基づいて射出充填を行う
   射出制御部と、前記射出充填によって樹脂の冷却固化収
   縮量に相当する型開量まで金型が開くことを許容する型
   締力を設定する型締力設定手段と、前記型締力設定手段
   に基づいて型締を行う型締制御部を具備するとともに、
   射出機構の射出駆動力が急激に上昇し始めた時、あるい
   は射出駆動部の移動が停止した時に射出充填完了信号を
   発生させる射出充填完了検出部と、前記射出充填完了検
   出部からの検出信号に基づいて起動するタイマと、圧縮
   工程における保圧・冷却時間を設定する時間設定部と、
   前記時間設定部の設定値と前記タイマのタイムアウト信
   号を比較して前記射出制御部および型締制御部へ各々制
   御信号を発生させる比較制御部を有することを特徴とす
   る射出圧縮成形装置。