JP5324377B2 - 射出発泡成形機 - Google Patents

Description

本発明は、金型キャビティ内に射出充填した発泡性溶融樹脂を、金型を寸開することにより発泡させ、高精度の発泡成形品が得られるようにする射出発泡成形機の構成に関する。

従来から知られている射出成形機による射出発泡成形は、加熱可塑化した発泡性樹脂を金型キャビティ内に高速で射出充填し、射出充填が終わり金型に接している成形品の表面が冷却して硬化した後、金型の間隔を広げて成形品の内圧を下げ成形品の内部を発泡膨張させ、外観の見栄えがよく、軽くて丈夫な成形品を得ることを狙いとするものである。

特許文献１に示した従来例の発泡性樹脂成形装置について説明する。この射出発泡成形装置は、可動型盤または固定型盤のどちらか一方に、可動金型移動機構が4組設けられた成形装置であり、該可動金型移動機構はサーボモータにより駆動されるねじによりナットが直線移動し、同ナットの片端面が他方の型盤に当接して金型を離間可能にした可動金型移動機構であり、同機構により可動金型を型開方向へ移動させる際に型開閉機構または型締機構により、型閉方向へ負荷をかけながら可動金型を寸開移動させるようにしたものである。

特開２００２―３２１２６２号公報

特許文献１の従来例は、高価なサーボモータユニットを備えた寸開装置が4組必要であり、コストが高い。また、コアバック時、可動型盤の移動は可動金型移動機構により行われるため、可動型盤に直接固定されている型開閉用の油圧サイドシリンダ、および可動型盤にタイバーを介して固定されている図示されていない型締シリンダは、金型移動機構により型開方向に移動されることになる。この移動時、油圧サイドシリンダおよび型締シリンダの型開用油室は容積が拡大し、該型開用油室に連通する油圧回路において、吸い上げピストンポンプと同様の作用を振る舞い、型開用油室に負圧を発生させる。通常、型開用油室の拡大した容積を補充するため、コアバック時には型開用油室に油タンクが連通されており、油タンクに蓄えられている油が、型開用油室の負圧により吸い上げられて型開用油室に流入する。このとき型開用油室は、油の重量と流動抵抗に打ち勝って、油タンクの油を吸い上げて流入させなければならないため、油の密度または油の粘度が高い（流動性が低い）と、型開用油室の負圧は大きくなる。

この型開用油室内の負圧により油圧サイドシリンダおよび型締シリンダのラムを型閉方向に引っ張る力が増大すると共に、型開速度が遅くなる。特に型開速度が遅くなると成形品強度低下の要因である発泡気泡の粗大化に繋がる。また型開用油室の負圧により油タンクから吸い上げられる油の圧力が飽和蒸気圧よりも低くなった場合は、キャビテーションが発生し、油圧配管の破損に繋がる虞がある。

このため型開用油室の負圧が、コアバック時における可動型盤の型開方向への移動の抵抗となると共に、型開速度低下の要因となるため、推力の大きいコアバック装置が必要であった。

また、特許文献１に記載されている可動型盤に固定され、固定型盤に固定されていないコアバック装置は、固定型盤に当接しているコアバック装置の端部が、固定型盤に固定されていないので、可動型盤が移動しすぎた場合（可動型盤と固定型盤の距離が広がりすぎた場合）、可動型盤と固定型盤の距離を縮めるために、コアバック装置のサーボモータを逆回転させてボールねじを可動型盤側に移動させようとしても、ボールねじが固定型盤と接している面が離れてしまい、コアバック装置によって可動型盤を型閉じ方向に位置補正することができない。

同一金型を異なる成形機に載せる場合には、成形機の組付け誤差に起因した型盤の傾き具合の差により、同一コアバック制御設定値を用いても、異なる成形機ではコアバック完了時のキャビティ肉厚に差が発生する虞がある。また経年変化などにより金型のキャビティ肉厚寸法に偏りが有る場合には、固定金型と可動金型の平行度を維持しても、キャビティ肉厚に差が発生する虞がある。

また、コアバック時にはコアバック装置が型盤を押す力で型盤が撓んで微小変形するが、コアバック装置の取付位置が型盤の曲げ剛性の低い位置に取付けられると、型盤の撓み変形が大きくなり、微小型盤位置制御が必要なコアバック制御に対して外乱となり，コアバック制御の精度低下を起こし、発泡成形品の品質を落とす虞がある。

また、コアバック装置は型盤の金型取付領域の外側に設置しなければならないが、既設の型盤にはコアバック装置を設置する領域がない場合が多い。このため、コアバック装置を十分な機能、コアバック精度が得られる状態で型盤に設置するには、コアバック装置を取り付ける領域を持ち、且つコアバック力に対しても容易に変形しないような十分な剛性を持つ型盤に交換するなどの対応が必要でありコストの増大に繋がる。

本発明は、コアバック専用装置と、射出成形機に元々備わっている型盤移動装置を併用して、コアバック動作を行うことにより、コアバック装置の少数化、小型化を可能とし、低コストの射出発泡成形機を提供すると共に、更にコアバック動作時の型締シリンダの型開用油室に油圧回路中のアンロード油を充当させることによって、コアバック抵抗力の低減および型開速度低下を防止可能な射出成形機を提供することを目的とする。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の射出発泡成形機は、可動型盤と、固定型盤と、両型盤の４隅に型締め用の油圧シリンダと該油圧シリンダにより型締駆動されるタイバーを有し、固定型盤に対し可動型盤を進退可能に駆動するための２組の型開閉用アクチュエータと、２組のコアバック専用装置を備え、前記２組の型開閉用アクチュエータと、２組のコアバック専用装置を制御する制御装置を備えた射出発泡成形機であって、可動型盤を固定型盤から離間させる発泡コアバック動作の際に、前記２組の型開閉用アクチュエータおよび前記２組のコアバック専用装置を同時に型開方向に駆動するように動作制御するコアバック専用プログラムを備えたことを特徴とする。

（２）第２の手段の射出発泡成形機は、上記第１の手段の射出発泡成形機において、前記コアバック専用装置が、モータと大減速比遊星歯車減速機とボールねじ軸とを直列に配置することにより小型化、省スペース化したコアバック専用装置を片方の型盤に固設し、前記ボールねじにより駆動されるナットがもう一方の型盤面を押すことにより可動金型が寸開されるようにした電動駆動コアバック装置であることを特徴とする。

（３）第３の手段の射出発泡成形機は、上記第１または第２の手段の射出発泡成形機において、前記型開閉用アクチュエータがサーボモータと減速機とボールねじ軸と該ねじ軸に螺合するボールねじナットを備えた２組の型開閉用ボールねじユニットであることを特徴とする。

（４）第４の手段の射出発泡成形機は、上記第１または第２の手段の射出発泡成形機において、前記型開閉用アクチュエータが油圧シリンダと該油圧シリンダの作動軸位置を検知する位置センサと、サーボバルブを備えた油圧アクチュエータであることを特徴とする。

（５）第５の手段の射出発泡成形機は、上記第１の手段の射出発泡成形機において、前記コアバック専用装置が、コアバック駆動用の油圧シリンダと該油圧シリンダの作動軸位置を検知する位置センサを備え、前記型開閉用アクチュエータがサーボモータと減速機とボールねじ軸と該ねじ軸に螺合するボールねじナットからなる２組の型開閉用ボールねじユニットであることを特徴とする。

（６）第６の手段の射出発泡成形機は、上記第１〜第３の手段のいずれかの射出発泡成形機において、前記コアバック専用プログラムは、前記２組の型開閉用ボールねじユニットと前記２組のコアバック専用装置の制御を、コアバック目標停止基準位置値を設定し、コアバック中はそれぞれ独立制御とし、且つ各軸の前記コアバック目標停止基準位置値に対する停止位置ずれ目標値をそれぞれ設け、各前記コアバック目標停止基準位置値に、それぞれ対応した各軸の前記停止位置ずれ値を加算あるいは減算した値を、コアバック専用装置各軸のコアバック目標完了位置値として、前記２組の型開閉用ボールねじユニットと前記２組のコアバック専用装置の各コアバック量を独立に制御するプログラムであることを特徴とする。

（７）第７の手段の射出発泡成形機は、上記第４の手段の射出発泡成形機において、前記コアバック専用プログラムが、前記型開閉用油圧シリンダの位置制御または速度制御をマスターとし、前記ボールねじコアバック専用装置の位置制御または速度制御をスレーブとし、前記コアバック専用装置の位置制御または速度制御を、前記２組の型開閉油圧シリンダの作動位置センサーにより測定された前記油圧シリンダの移動量または移動速度の平均値に追従するようにマスタースレーブ制御により行うプログラムであることを特徴とする。

（８）第８の手段の射出発泡成形機は、上記第５の手段の射出発泡成形機において、前記コアバック専用プログラムが、前記コアバック専用油圧シリンダの位置制御または速度制御をマスターとし、前記型開閉用ボールねじユニットの位置制御または速度制御をスレーブとし、前記型開閉用ボールねじユニットの位置制御または速度制御を、前記２組の油圧シリンダ位置センサーにより測定された前記油圧シリンダの移動量または移動速度の平均値に追従するようにマスタースレーブ制御により行うプログラムであることを特徴とする。

（９）第９の手段の射出発泡成形機は、上記第１〜第８の手段のいずれかの射出発泡成形機において、前記型締シリンダはタイバーを進退させるためのラムにより型開用油室と型締用油室に仕切られており、更に前記型開用油室と型締用油室を連通させるバイパス油圧配管と、該バイパス油圧配管上に前記型開用油室と型締用油室を連通/非連通を切換える切換弁を備え、前記コアバック専用プログラムが前記２組の型開閉用ボールねじユニットと前記２組のコアバック専用装置によるコアバック動作中は前記切換弁を開いて前記型開用油室と型締用油室と油タンクを連通させると共に、前記バイパス油圧配管に油圧源におけるアンロード油循環用のアンロード油圧配管を連通させ、前記コアバック専用装置によるコアバック動作中以外は前記バイパス油圧配管と、前記アンロード油圧配管を非連通とするようにプログラムしてあることを特徴とする。

（１０）第１０の手段の射出発泡成形機は、上記第１〜第９のいずれかの射出発泡成形機において、固定型盤は型盤中央部に略円筒形状のリブと、該リブから放射状に前記型締シリンダと連結するリブを備えた固定型盤であって、前記コアバック専用装置の取付中心を前記放射状リブの延長上で、且つ、前記型締シリンダの内壁上に来るように前記コアバック専用装置を設置してあることを特徴とする。

（１１）第１１の手段の射出発泡成形機は、上記第１〜第１０の射出発泡成形機において、前記固定型盤または前記可動型盤がそれぞれの金型取付け面に脱着可能なように取付け可能で、更にコアバック専用装置が型盤の本来有する金型取付け領域に干渉しない位置に取付けが可能な領域を有するコアバック装置取付板を備えたことを特徴とする。

請求項１〜請求項５に係わる発明は上記第１〜第５の手段の射出発泡成形装置であり、この射出発泡成形装置を用い、請求項６〜請求項８に係わる発明の上記第６〜第８の手段で述べた射出発泡成形制御プログラムのように、金型キャビティに射出充填した溶融発泡性樹脂を、金型を寸開（コアバック）して発泡させる際に、両ダイプレートの間隔を広げる駆動手段として、２組のコアバック専用装置と２組の型開閉用ボールねじ装置を併用してコアバック動作を行えるため、コアバック動作が必要な場合に、コアバック機能を有しない標準仕様の射出成形機に追加しなければならないコアバック専用装置が２組だけでよく、コアバック専用装置の装備の小型化、少数化が可能であり、コストを低下させることができる。

特に請求項４、５、７、８においては、既存の通常射出成形機に対して、高価なサーボモータの追加改造を必要としないので、射出発泡成形機化への改造コストを更に抑制できる。

また、成形機の差（機差）による型盤の傾き度合いや、経年変化などにより金型のキャビティ肉厚寸法に偏りが発生した場合に対し、コアバック各軸の型盤停止位置を独立に補正できるので、キャビティの肉厚が厚い側のコアバック量を小さくし、キャビティの肉厚が薄い側のコアバック量を大きくすることなどの方法により、成形品の実肉厚寸法を均一に補正することができる。

また、成形品の突き出し時、成形品が金型から離れにくい場合などに、コアバック完了時の型盤位置をコアバック装置の各軸で微小差をつけることにより、コアバック量が小さな軸部側の肉厚寸法で成形品は略固化するため、コアバック量が大きな軸部周辺は、成形品が金型の開動作に追従できずに、成形品表面がキャビティ壁から剥離する（または剥離しやすくなる）ので、エジェクタによる成形品突き出しが容易にできる。

請求項９に係わる発明は上記第９の手段の射出発泡成形装置であり、コアバック時に容積が拡大する型開用油室へ、油タンクラインだけでなく、油圧源で低圧で循環しているアンロード油のアンロード油圧配管を繋ぐことで、型開用油室へ積極的に作動油を供給することにより、コアバック時の型開用油室への油の流入を容易にすることが出来る。これにより、コアバック時の動作抵抗の要因である型開用油室の負圧化を抑制できるので、コアバック力が軽減でき、コアバック装置を小型化、または少数化することができるとともに、油圧配管内のキャビテーションを防止できる。

請求項１０に係わる発明は上記第１０の手段の射出発泡成形装置であり、曲げ剛性が高く型盤の撓み量が小さいリブ延長上とシリンダ壁上にコアバック装置の作用点を設けることにより、外乱となる型盤の撓み変形量を減らし、コアバック移動制御に与える悪影響を抑制することができる。

請求項１１に係わる発明は上記第１１の手段の射出発泡成形装置であり、前記固定型盤または前記可動型盤がそれぞれの金型取付け面に脱着可能なように取付け可能で、且つコアバック装置が型盤の本来有する金型取付け領域に干渉しない位置に取付けが可能な領域を有するコアバック装置取付板を備えることにより、射出発泡成形機への改造などの場合、既設の型盤でも容易にコアバック装置を設置することが可能となり、さらに当該コアバック装置取付盤は金型取付盤も兼用するため、コアバック取付部と一体であることによる金型取付部の高い剛性によって、コアバック力によるコアバック装置取付部の変形量を抑制できる。また脱着可能なため、射出発泡成形機から通常射出発泡成形機へ復元改造も容易になり改造コストを抑制できる。

本発明の第１の実施の形態に係わる射出発泡成形機の制御系統を示す側面図である。 図１の射出発泡成形装置の可動型盤の正面図である。 図１の射出発泡成形装置のコアバック装置のレイアウト位置を変えた可動型盤の正面図である。 図１のコアバック装置の詳細側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる射出発泡成形機の制御系統を示す側面図である。 図５の射出発泡成形装置のコアバック装置の取付け位置を示す可動型盤の正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係わる射出発泡成形機の制御系統を示す側面図である。 図７の射出発泡成形装置のコアバック装置の取付け位置を示す可動型盤の正面図である。 図１の射出発泡成形装置の可動型盤のコアバック装置作動時の型盤変形状態を示す側面図である。 図１の射出発泡成形装置の可動型盤のコアバック装置作動時の型盤変形をできるだけ少なくするためのコアバック装置の取付け位置を示す正面図である。

（第１の実施の形態）
第１の実施形態を図に基づいて説明する。 図１は本発明の第１の実施の形態に係わる射出発泡成形機の制御系統を示す側面図、図２は図１の射出発泡成形装置の可動型盤の正面図、図３は図１の射出発泡成形装置のコアバック装置のレイアウト位置を変えた可動型盤の正面図、図４は図１のコアバック装置の詳細側面図である。

図において、基盤１の一端には固定金型４を取付けた固定型盤２が固設されている。固定型盤２にはストロークが短く断面積の大きな４基の型締シリンダ２ａが内蔵され、図２に示すように、固定型盤２の各角隅に中心線に対して対称に設けられ油圧により型締動作を行うことができる。

基盤１の上には固定型盤２に対向して可動金型５を取付けた可動型盤３が移動可能に載置される。可動型盤３はボールねじ２２と同ボールねじ２２に螺合し可動型盤３に固設しているナット２３を組み合わせたボールねじ型盤開閉手段４０によって基盤１の上を移動して可動金型５を固定金型４に対して開閉させることができる。

ボールねじ型盤開閉手段４０は、ボールねじ軸２２は基盤１に固設された支持台４１、支持台４２において軸受けを介してラジアル方向、スラスト方向を拘束し、回転自由に支持される構成である。ボールねじ軸２２はサーボモータ４６、小コグベルトプーリー４５、コグベルト４３、大コグベルトプーリー４４を経て回転駆動される。

型開閉時に制御装置３０からの制御信号によりサーボモータ４６が回されるとボールねじ軸２２が回転駆動され、ナット２３が軸方向に押圧されて可動型盤３を移動（可動型盤３の移動及びコアバック）させる。

型締シリンダ２ａの中を摺動するラム６はその片側面にタイバー７が直結され、固定型盤２に対向する可動型盤３が型閉時に近づいてきたとき、タイバー７は可動型盤３に対応する位置に空けられた複数の挿通孔を貫通する。

型閉時、可動型盤３が固定型盤２側へ移動し、各タイバー７が可動型盤３の挿通孔を突き通った後、タイバー固定手段１１がタイバー７を型盤３に固定するようになっている。

型閉後、型締めシリンダ２ａにより型締めされ、射出シリンダ８より溶融樹脂がキャビティ９内に射出される。その後、金型と接触した樹脂が固化した時点で、型開閉ボールねじ２２とコアバック装置２０が可動型盤３を押して寸開作動して金型４，５を開き溶融樹脂が発泡膨張する。可動型盤３に単数又は複数の型内圧センサ２９が取付けられ、可動金型５を貫通してキャビティ９内の樹脂圧を検出することができる。

発泡成形時に固定金型４と可動金型５の間隔を定位置まで寸開するコアバック作動は上記の型盤開閉手段４０とコアバック動作専用であるコアバック装置２０とを併用して同時に移動制御することにより行われる。コアバック装置２０は、図１、図２に示すように、可動型盤３の上側両側、又は、図３に示すように、対角する位置に２組設置される。図３に示す位置については、既設の射出成形機の型盤開閉手段４０が型盤に対して対角に設置されていた場合等に、コアバック装置２０を追加設置するとき対応することができる。

コアバック装置２０の具体的な構造を図４によって説明する。可動型盤３にコアバック装置支持板１４が固設される。コアバック装置支持板１４にサーボモータ１２と直結する大減速比遊星歯車減速機１３が固設されている。ボールねじ１６は軸端１６ａにおいて大減速比遊星歯車減速機１３の出力軸１３ａに軸継手１５で結合されている。サーボモータ１２、大減速比遊星歯車減速機１３、出力軸１３ａ、軸継手１５、およびボールねじ１６は直列に配置されている。大減速比遊星歯車減速機１３を用いてコアバック装置２０の構成部材を直列に配置することで、同程度の減速比を有する他減速方式の減速機を用いた場合よりもコアバック装置を小型化、省スペース化可能とした。またボールねじ１６はコアバック装置支持板１４に取付けられた多重のボールベアリング１７によってラジアル方向は自在に、スラスト方向を強力に拘束して支えることができる。

ボールねじ１６にはボールねじナット１８が螺合され、同ナット１８は端部１８ａ部において、コアバック装置支持板１４に止めピン１９により回り止めされているので、ボールねじ１６が回転駆動されるとナット１８は回転方向を拘束された状態でボールねじ１６の軸方向に移動することができる。可動型盤３と対向した固定型盤２の対向端面に当接支持台２１が固定型盤２に固定して取付けられている。ナット１８は、型締が行われたときに、ボールねじナット１８の端面１８ｂが当接支持台２１の当接面２１ａと極微少な間隔をもって接触しない程度となる位置にボールねじ１６によってセットされている。

型締め、および発泡膨張のための可動型盤３の移動等を行う油圧系統について説明する。図１において、型締シリンダ２ａの油圧制御回路は、制御装置３０、油圧ポンプ２６、油圧ポンプ２６から送り出される作動油の油圧を高圧、低圧の２段階に切り換え可能な電磁比例制御リリーフ弁２７、各型締シリンダ２ａへの作動油を型締用油室２ｂと型開用油室２ｃと切換えることができるロジック弁２８と油タンク２５とで構成される。

型締シリンダ２ａはタイバー７を進退させるためのラム６により型開用油室２ｃと型締用油室２ｂに仕切られており、更に型開用油室２ｃと型締用油室２ｂを連通させるバイパス油圧配管３３，３６と、該バイパス油圧配管３３，３６上に型開用油室２ｃと型締用油室２ｂを連通/非連通を切換えるロジック弁２８を備え、コアバック専用プログラムが２組の型開閉用ボールねじユニット４０と２組のコアバック装置２０によるコアバック動作中はロジック弁２８を開いて型開用油室２ｃと型締用油室２ｂと油タンク２５を連通させると共に、前記バイパス油圧配管３３、３６に油圧源におけるアンロード油循環用のアンロード油圧配管３１、３２を連通させ、コアバック装置２０によるコアバック動作中以外は型開用油室２ｃと型締用油室２ｂおよび前記バイパス油圧配管３３、３６と、前記アンロード油圧配管３１、３２をそれぞれ非連通とするようにプログラムしてある。

型締時には型盤開閉手段４０により型閉した後、タイバー固定手段１１によりタイバー７を可動型盤３に固定し、ロジック弁２８を型開用油室２ｃと型締用油室２ｂおよび前記バイパス油圧配管３３、３６と、前記アンロード油圧配管３１、３２をそれぞれ非連通に切換え、油ポンプ２６とリリーフ弁２７により発生させた高圧油を４個の油圧シリンダの型締用油室２ｂに送って型締めし、この状態で溶融樹脂をキャビティ９内に射出する。射出後、金型内面に接する溶融樹脂表面が固化した時点で以下に説明するような発泡膨張工程が行われる。

制御装置３０に内蔵されたコアバック専用プログラムは、２組の型開閉手段（ボールねじユニット）４０と、２組のコアバック装置２０の制御を、コアバック目標停止基準位置値を設定し、コアバック作動中はそれぞれ独立制御とし、且つ各軸の前記コアバック目標停止基準位置値に対する停止位置ずれ目標値（許容値を含む）を設け、各前記コアバック目標停止基準位置値に、それぞれ対応した各軸の前記停止位置ずれ値を加算あるいは減算した値を、コアバック装置各軸のコアバック目標完了位置として、各型開閉手段ボールねじユニット４０と各コアバック装置２０のコアバック速度と停止位置を独立に制御するプログラムである。

射出発泡成形機における樹脂射出充填後のコアバック動作と金型内の成形品の発泡膨張工程を説明する。タイバー７と可動金型３を固定した状態で、樹脂射出充填後、ロジック弁２８を型開用油室２ｃと型締用油室２ｂを連通に切換えると共に、前記バイパス油圧配管３３、３６に油圧源におけるアンロード油循環用のアンロード油圧配管３１、３２を連通させる。

型盤開閉手段４０は可動型盤３を型閉した状態を保ち、タイバー７はタイバー固定手段１１により可動型盤３に固定し、コアバック装置２０を駆動してボールねじナット端面１８ｂを固定型盤２に固設された当て筒２１の端面２１ａに当てる（ナット端面１８ｂが当て筒端面２１ａに当接する位置が制御プログラムに記憶してあれば、その位置に止めておけば良い）。

２組の型開閉手段４０と、２組のコアバック装置２０はそれぞれ制御装置３０により独立制御される。発泡成形品の形状によっては、わざと発泡厚さに差を持たせる、或いは、固化速度に差があるために、寸開の速度や停止位置を均等にできない場合もあるので、計算又は実測の結果より、コアバック目標停止基準位置値を設定し、コアバック装置２０、又は型開閉手段４０毎に、各軸の前記コアバック目標停止基準位置に対する停止位置ずれ目標値（許容値を含む）を設け、各前記コアバック目標停止基準位置値に、それぞれ対応した各軸の前記停止位置ずれ値を加算あるいは減算した値を、コアバック装置各軸のコアバック目標完了位置として、各型開閉手段４０と各コアバック装置２０のコアバック速度と停止位置を独立に制御する。制御装置３０は２組の型開閉手段４０と、２組のコアバック装置２０のコアバック動作の制御をすると同時に、同じ動作指示用信号配線を用いてボールねじの回転数を制御装置３０にフィードバックしてコアバック位置を把握させるようにしている。

キャビティ９内の樹脂が発泡膨張し、可動金型５に発泡力Ｆｐがかかる。このとき、コアバック装置２０、型開閉手段４０の前進によるコアバックの力をＦｃとしたとき、Ｆｐ＞Ｆｃとすれば（又は、コアバックの速度が樹脂の膨張速度より遅ければ）キャビティ９内において樹脂と金型との間に空隙を生じることは無い。樹脂の発泡膨張時に、発泡力Ｆｐとコアバックの力Ｆｃを加えた力Ｆｐ+Ｆｃが油圧シリンダ２ａのタイバー７に加わりラム６が型開側に動作することにより、油圧シリンダ２ａの型締用油室２ｂに作動油の流出抵抗による背圧を生じる。このとき、ラム６の動作抵抗となるものの、型締用油室２ｂ側に低圧の油を供給して積極的に背圧を発生させることは、可動型盤３の型開方向の動作を安定させることに有効である。

更に、コアバック時、可動型盤３の移動はコアバック装置２０により行われるため、可動型盤にタイバー固定手段１１およびタイバー７を介して固定されている型締シリンダのラム６は、コアバック装置２０により型開方向に駆動されて、油圧シリンダ２ａの型開用油室２ｃはコアバック時に容積が拡大し、型開用油室２ｃに連通する油圧回路において、吸い上げピストンポンプと同様の作用を振る舞い、型開用油室２ｃに負圧を発生させる。

前記型締用油室２ｂの背圧とともに、型開用油室２ｃの負圧によりラム６が型閉方向に引っ張られてラム６の型開方向の抵抗力Ｆｂとなるが、ロジック弁２８を型開用油室２ｃと型締用油室２ｂを連通に切換えると共に、型開用油室２ｃは油タンク２５だけでなく前記バイパス油圧配管３３、３６に油圧源において低圧の循環しているアンロード油用のアンロード油圧配管３１、３２が連通されているので、型開用油室２ｃの負圧は抑制あるいは解消されて、ラム６は型開用油室２ｃの負圧によって型閉方向に引っ張られることはない。

つまり、低圧（正圧）で循環しているアンロード油を型開用油室２ｃに連通させて、アンロード油を正圧によって積極的に型開用油室２ｃに供給できるので、型開用油室２ｃに負圧を発生させる大きな要因である油タンク２５からの油の吸い上げ量を少なくできる。
更に、このとき型開用油室２ｃは型締用油室２ｂと連通させているので、コアバック動作により容積が縮小されることによって型締用油室２ｂから流出する油を型開用油室２ｃに供給できるため、油タンク２５からの油の吸い上げ量を更に少なくできる。

この結果、型開用油室２ｃの負圧は抑制あるいは解消されて、コアバック時の可動型盤３の型開方向の抵抗力Ｆｂを低減できるため、コアバック装置２０を小型化または少数化することができるとともに、型開速度低下とキャビテーションの発生を防止できる。
また、何も仕事をしておらず循環しているだけのアンロード油を有効活用できるので、エネルギー効率を向上させることができる。

キャビティ９内の樹脂が発泡し、コアバック装置２０，型盤開閉手段４０のボールねじ回転数の軸方向位置換算値が、発泡樹脂の厚さが所定寸法になる値として設定した値に到達したら、コアバック装置２０，型盤開閉手段４０を停止し、金型の間隔を保持し冷却し、樹脂が固化する。

薄肉の成形品の場合、コアバック移動量は小さいが、発泡気泡の微細化のために金型５の移動速度は樹脂の発泡膨張速度を超えないように制御することが好ましい。樹脂圧計２９により金型キャビティ９内の樹脂圧を計測して、この樹脂圧がマイナスにならぬように、金型５の移動速度、即ち、コアバック装置２０の前進速度を樹脂圧が一定値になるようにフィードバック制御しても良いし、樹脂の発泡膨張速度を予め計算、又は、実測して求めておき、その速度より低い速度になるように制御しても良い。

（第２の実施の形態）
第２の実施形態を図に基づいて説明する。図５は第２の実施の形態に係わる射出発泡成形機の制御系統を示す側面図、図６は図５の射出発泡成形装置のコアバック装置の取付け位置を示す可動型盤の正面図である。

本実施の形態の射出発泡成形機には、第１の実施形態と同様の２基のコアバック装置２０が設置されているが、第２の実施形態の射出発泡成形機が第１の実施形態の射出発泡成形機と異なるところは、型盤開閉手段に油圧シリンダ式の駆動手段を用い、油圧シリンダ近辺の可動型盤の移動位置を検出して、その検出値に追随するように、コアバック装置２０が速度と位置を制御されるようにしたことであり、その他の部分は第１の実施形態と同じであるので、共通部分の説明は省略する。

図５において、コアバック装置２０は可動型盤３の全面に脱着可能なように固定された取付板６２に取付けられ、型盤開閉用油圧シリンダ４７は基盤１に取付けられ、型盤開閉用油圧シリンダ４７のロッド４８の先端は可動型盤３又は可動型盤３に脱着可能なように固定された取付板６２に取付けられる。固定型盤２の型盤開閉用油圧シリンダ４７に近い場所にスケール６６が取付けられ、同スケール６６の位置を検出する位置センサ６５が、型盤３の型盤開閉用油圧シリンダ４７に近い位置に取付けられ、型盤開閉用油圧シリンダ４７によって移動した可動型盤３（金型５）の移動距離が検出されるとその電気信号が制御装置６０へ送られる。油圧ポンプ２６によって生じた高圧の作動油はリリーフ弁２７によって油圧を調整され、サーボ弁６４によって切換えられる。

図６に示している取付板６１，６２は、型盤開閉用油圧シリンダ４７のロッド４８の先端とコアバック装置２０を型盤２，３に取付けるために型盤２，３の全面をカバーするものである。油圧シリンダ４７とコアバック装置２０の型盤に向かった位置は図６に示す位置であるが、コアバック装置２０を追加しようとする既設の成形機によっては図３に示すような対角の位置に設置される場合でも対応可能である。

第２の実施の形態の射出成形機による樹脂射出充填後、金型内の成形品の発泡膨張時のコアバック動作を説明する。制御装置６０に内蔵されているコアバック専用プログラムは、型開閉用油圧シリンダ４７の突き出しロッド４８の突出位置制御または速度制御をマスターとし、ボールねじコアバック装置２０の位置制御または速度制御をスレーブとし、コアバック装置２０は２組の型開閉油圧シリンダ４７の作動位置センサー６５により測定された油圧シリンダロッド４８の移動量または移動速度の平均値に追従するようにマスタースレーブ制御を行うプログラムである。

２組の型開閉手段である油圧シリンダ４７はそれぞれ制御装置６０により独立制御される。計算又は実測の結果より、型開閉油圧シリンダ４７毎のロッド４８の速度と停止目標位置を独立に設定し、位置センサ６５により固定型盤２に取付けられたスケール６６の目盛りをチェックして固定金型４と可動金型５の相対位置または相対速度を検出しながら可動型盤３を移動し金型４と金型５を寸開させる。

２組のコアバック装置２０は２組の位置センサ６６により検出された金型４，５の相対寸開速度または位置のデータの平均値に追随してボールねじ１６を回しボールねじナット１８を移動させて（図４参照）、型盤開閉用油圧シリンダ４７毎のロッド４８と同速度、または同位置に寸開動作するように制御される。

キャビティ９内の樹脂の発泡力Ｆｐ、コアバック装置２０、油圧シリンダ４７の前進によるコアバックの力をＦｃとしたとき、Ｆｐ＞Ｆｃとすれば（又は、コアバックの速度が樹脂の膨張速度より遅ければ）キャビティ９内において樹脂と金型との間に空隙を生じることは無い。樹脂の発泡膨張時に、発泡力Ｆｐとコアバックの力Ｆｃを加えた力Ｆｐ+Ｆｃが油圧シリンダ２ａのタイバー７に加わりラム６が油圧シリンダ２ａの型締用油室２ｂに背圧を生じる関係、およびラム６の移動により型開用油室２ｃに負圧を生じる関係は第１の実施の形態の場合と変わりない。

キャビティ９内の樹脂が発泡し、油圧シリンダ４７の停止位置、コアバック装置２０のボールねじ回転数が設定値が発泡樹脂の厚さが所定寸法になる値に到達したら、コアバック装置２０，型盤開閉手段の油圧シリンダ４７を停止し、金型の間隔を保持し冷却し、樹脂が固化する。

（第３の実施の形態）
第３の実施形態を図に基づいて説明する。図７は第３の実施の形態に係わる射出発泡成形機の制御系統を示す側面図、図８は図７の射出発泡成形装置のコアバック装置の取付け位置を示す可動型盤の正面図である。

本実施の形態の射出発泡成形機が第１の実施形態の射出発泡成形機及び第２の実施形態の射出発泡成形機と異なるところは、型盤開閉手段にボールねじ式の駆動手段を用い、コアバック装置には油圧シリンダを用い、ボールねじ式の駆動手段で型開閉駆動される可動型盤が、油圧シリンダ式コアバック装置の速度または位置の検出値に追随するように制御されるようにしたことであり、このこと以外の装置手段は第１の実施の形態の成形機と同じであるので共通部分の説明は省略する。

図７、図８において、２組のコアバック用油圧シリンダ７１は可動型盤３又は、可動型盤３の全面に脱着可能に固定された取付板６２に取付けられ、２組の型盤開閉用ボールねじ式型盤開閉手段４０は基盤１に取付けられる。コアバック専用油圧シリンダ７１のロッド７２の先端は固定型盤２又は可動型盤２の全面に脱着可能に固定された取付板６１の面に当てられる。固定型盤２のコアバック専用油圧シリンダ７１に近い場所にスケール６６が取付けられ、同スケール６６の目盛を検出して金型４と金型５の相対位置を検出する位置センサ６５が型盤３のコアバック専用油圧シリンダ７１に近い位置に取付けられる。

油圧ポンプ２６によって生じた高圧の作動油が減圧弁３８によって油圧を調整されてコアバック専用油圧シリンダ７１に送られ、同コアバック専用油圧シリンダ７１によってコアバックされる型盤３（金型５）の移動距離が検出されるとその電気信号が制御装置７０へ送られ、制御装置７０において型盤３（金型５）の移動速度または停止位置の設定値になるように、サーボ弁６４によって切換えられ制御される。

取付板６１，６２は、油圧シリンダ７１を型盤２，３に取付けるために型盤２，３の全面をカバーするものである。油圧シリンダ７１とボールねじ型盤開閉手段４０の型盤に面する位置は図８に示す位置であるが、コアバック専用油圧シリンダ７１を追加しようとする既設の成形機の型盤開閉手段４０が図３に示すような対角の位置にレイアウトされる場合でも取付板６１、６２の出っ張り部を対角位置に持ってくることで対応可能である。

第３の実施形態の射出成形機による樹脂射出充填後、金型内の成形品の発泡膨張時のコアバック動作を説明する。制御装置７０に内蔵されているコアバック専用プログラムは、コアバック専用油圧シリンダ７１のロッド７２の突出位置制御または速度制御をマスターとし、ボールねじ型盤開閉手段４０の位置制御または速度制御をスレーブとし、ボールねじ型盤開閉手段４０の速度と位置制御または速度制御を、２組のコアバック専用油圧シリンダ７１のロッド７２により押されて移動した金型４と金型５の２組の相対位置センサー６５により測定された移動速度または移動量の平均値に追従するようにマスタースレーブ制御により行うプログラムである。

２組の型開閉手段であるボールねじ型盤開閉手段４０と、２組のコアバック専用油圧シリンダ７１はそれぞれ制御装置７０により独立制御される。計算又は実測の結果より、コアバック専用油圧シリンダ７１毎のロッド７２の速度と目標停止位置を独立に設定し、位置センサ６５により固定型盤２に取付けられたスケール６６の目盛りをチェックして固定金型４と可動金型５の相対位置または相対速度を検出しながら可動型盤３を移動し金型４と金型５を寸開させる。

２組のボールねじ型盤開閉手段４０は２組の位置センサ６６により検出された金型４，５の相対寸開速度または位置のデータの平均値に追随してボールねじ２２を回しボールねじナット２３を移動させてコアバック専用油圧シリンダ７１毎のロッド７２と同速度または同位置に寸開動作するように制御される。

キャビティ９内の樹脂の発泡力Ｆｐ、コアバック油圧シリンダ７１、ボールねじ型盤開閉手段４０の前進によるコアバックの力をＦｃとしたとき、Ｆｐ＞Ｆｃとすれば（又は、コアバックの速度が樹脂の膨張速度より遅ければ）キャビティ９内において樹脂と金型との間に空隙を生じることは無い。樹脂の発泡膨張時に、発泡力Ｆｐとコアバックの力Ｆｃを加えた力Ｆｐ+Ｆｃが油圧シリンダ２ａのタイバー７に加わりラム６が油圧シリンダ２ａ型締用油室２ｂに背圧を生じる関係、およびラム６の移動より型開用油室２ｃに負圧を生じる関係は第１の実施の形態の場合と変わりない。

キャビティ９内の樹脂が発泡し、コアバック専用油圧シリンダ７１のロッド７２の停止位置、ボールねじ式型盤開閉手段４０のボールねじ回転数が設定値が発泡樹脂の厚さが所定寸法になる値に到達したら、コアバック専用油圧シリンダ７１，ボールねじ式型盤開閉手段４０を停止し、金型の間隔を保持し冷却し、樹脂が固化する。

（第４の実施の形態）
上記の第１、第２、第３の実施の形態の射出発泡成形機は、いずれも型締シリンダ２ａにより型締めが為された後、ラム６の動作抵抗力Ｆｂに抗してコアバック装置の力Ｆｃにより寸開動作を行うものであり、この抵抗力Ｆｂによる力を減じる対策を講じてもなお、固定型盤２，可動型盤３に相当な力がかかり、極端な表現であるが、図９における２点鎖線２‘、３’で示したような変形を生じる。発泡成形は微妙な寸法精度が要求されるので、型盤２，３の変形はできるだけ抑制されなければならない。

型盤２の変形量をできるだけ減じるための構成は以下の通りである。射出発泡成形機の固定型盤２は型盤中央部に射出シリンダ８（図１参照）が出入りする円筒部周りのリング形状のリブ２ｇと、リブ２ｇから放射状に型締シリンダ２ａと連結するリブ２ｄを備えた固定型盤２であって、コアバック装置２０の取付中心を、型盤の４隅にある型締シリンダ２ａによる型締力に対して、型締シリンダ２ａを対角にて連結し型盤の曲げ剛性が高い放射状リブ２ｄの延長上で、且つ、コアバック力方向に対して中実であり高剛性を有する型締シリンダ２ａの内壁上に来るように設置することでコアバック装置２０の押し力に対して型盤２の剛性を強めるようにしてある。

また、固定型盤２及び可動型盤の強度を増し、同時にコアバック装置２０を望ましい位置に設置するため、固定型盤２及び可動型盤それぞれの金型取付け面に脱着可能なように取付け可能で、型盤の本来有する金型取付け領域に干渉しないように、図６及び図８に示すように、コアバック装置取付板６１，６２を備えることもできる。

２ 固定型盤
２ａ 型締用油圧シリンダ
２ｂ 型締用油室
２ｃ 型開用油室
３ 可動型盤
４ 固定側金型
５ 可動側金型
６ ラム
７ タイバー
９ キャビティ
１１ タイバー固定手段
１２，４６ サーボモータ
１３ 大減速比遊星歯車減速機
１６ ボールねじ軸
１８ ボールねじナット
２０ コアバック装置
２２ ボールねじ軸
２３ ボールねじナット
２７ 電磁比例制御リリーフ弁
２８ ロジック弁
２９ 型内圧センサ
３０，６０，７０ 制御装置
３８ 減圧弁
４０ 型盤開閉手段
４７ 型盤開閉油圧シリンダ
６１、６２ コアバック装置取付板
６４ 切換弁
６５ 位置検出センサ
６６ スケール
７１ コアバック専用油圧シリンダ

Claims (11)

1. 可動型盤と、固定型盤と、両型盤の４隅に型締め用の油圧シリンダと該油圧シリンダにより型締駆動されるタイバーを有し、固定型盤に対し可動型盤を進退可能に駆動するための２組の型開閉用アクチュエータと、２組のコアバック専用装置を備え、前記２組の型開閉用アクチュエータと、２組のコアバック専用装置を制御する制御装置を備えた射出発泡成形機であって、可動型盤を固定型盤から離間させる発泡コアバック動作の際に、前記２組の型開閉用アクチュエータおよび前記２組のコアバック専用装置を同時に型開方向に駆動するように動作制御するコアバック専用プログラムを備えたことを特徴とする射出発泡成形機。
2. 請求項１に記載する射出発泡成形機において、前記コアバック専用装置が、モータと大減速比遊星歯車減速機とボールねじ軸とを直列に配置して片方の型盤に固設し、前記ボールねじにより駆動されるナットがもう一方の型盤面を押すことにより可動金型が寸開されるようにした電動駆動コアバック装置であることを特徴とする射出発泡成形機。
3. 請求項１または請求項２に記載する射出発泡成形機において、前記型開閉用アクチュエータがサーボモータと減速機とボールねじ軸と該ねじ軸に螺合するボールねじナットを備えた２組の型開閉用ボールねじユニットであることを特徴とする射出発泡成形機。
4. 請求項１または請求項２に記載する射出発泡成形機において、前記型開閉用アクチュエータが油圧シリンダと該油圧シリンダの作動軸位置を検知する位置センサと、サーボバルブを備えた油圧アクチュエータであることを特徴とする射出発泡成形機。
5. 請求項１に記載する射出発泡成形機において、前記コアバック専用装置が、コアバック駆動用の油圧シリンダと該油圧シリンダの作動軸位置を検知する位置センサを備え、前記型開閉用アクチュエータがサーボモータと減速機とボールねじ軸と該ねじ軸に螺合するボールねじナットからなる２組の型開閉用ボールねじユニットであることを特徴とする射出発泡成形機。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載する射出発泡成形機において、前記コアバック専用プログラムは、前記２組の型開閉用ボールねじユニットと前記２組のコアバック専用装置の制御を、コアバック目標停止基準位置値を設定し、コアバック中はそれぞれ独立制御とし、且つ各軸の前記コアバック目標停止基準位置値に対する停止位置ずれ目標値をそれぞれ設け、各前記コアバック目標基準位置値に、それぞれ対応した各軸の前記停止位置ずれ値を加算あるいは減算した値を、コアバック専用装置各軸のコアバック目標完了位置値として、前記２組の型開閉用ボールねじユニットと前記２組のコアバック専用装置の各コアバック量を独立に制御するプログラムであることを特徴とする射出発泡成形機。
7. 請求項４に記載する射出発泡成形機において、前記コアバック専用プログラムは、前記型開閉用油圧シリンダの位置制御または速度制御をマスターとし、前記ボールねじコアバック専用装置の位置制御または速度制御をスレーブとし、前記コアバック専用装置の位置制御または速度制御を、前記２組の型開閉油圧シリンダの作動位置センサーにより測定された前記油圧シリンダの移動量または移動速度の平均値に追従するようにマスタースレーブ制御により行うプログラムであることを特徴とする射出発泡成形機。
8. 請求項５に記載する射出発泡成形機において、前記コアバック専用プログラムは、前記コアバック専用油圧シリンダの位置制御または速度制御をマスターとし、前記型開閉用ボールねじユニットの位置制御または速度制御をスレーブとし、前記型開閉用ボールねじユニットの位置制御または速度制御を、前記２組の油圧シリンダ位置センサーにより測定された前記油圧シリンダの移動量または移動速度の平均値に追従するようにマスタースレーブ制御により行うプログラムであることを特徴とする射出発泡成形機。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載する射出発泡成形機において、前記型締シリンダはタイバーを進退させるためのラムにより型開用油室と型締用油室に仕切られており、更に前記型開用油室と型締用油室を連通させるバイパス油圧配管と、該バイパス油圧配管上に前記型開用油室と型締用油室を連通／非連通を切換える切換弁を備え、前記コアバック専用プログラムが前記２組の型開閉用ボールねじユニットと前記２組のコアバック専用装置によるコアバック動作中は前記切換弁を開いて前記型開用油室と型締用油室と油タンクを連通させると共に、前記バイパス油圧配管に油圧源におけるアンロード油循環用のアンロード油圧配管を連通させ、前記コアバック専用装置によるコアバック動作中以外は前記バイパス油圧配管と、前記アンロード油圧配管を非連通とするようにプログラムしてあることを特徴とする射出発泡成形機。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載する射出発泡成形機において、固定型盤は型盤中央部に略円筒形状のリブと、該リブから放射状に前記型締シリンダと連結するリブを備えた固定型盤であって、前記コアバック専用装置の取付中心を前記放射状リブの延長上で、且つ、前記型締シリンダの内壁上に来るように前記コアバック専用装置を設置してあることを特徴とする射出発泡成形機。
11. 請求項１〜請求項１０に記載する射出発泡成形機において、前記固定型盤または前記可動型盤がそれぞれの金型取付け面に脱着可能なように取付け可能で、更にコアバック専用装置が型盤の本来有する金型取付け領域に干渉しない位置に取付けが可能な領域を有するコアバック装置取付板を備えたことを特徴とする射出発泡成形機。

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