JP5645822B2 - 射出成形機の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、型締装置により型締された金型に対して射出装置から樹脂を射出充填して成形を行う射出成形機の成形方法に関する。

従来、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、金型に高圧の型締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が、一方において、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、射出成形機等の産業機械には、省エネルギ化が要請されている。

そこで、このような要請に応えるため、本出願人は、既に、特許文献１により、金型に対する圧力を必要な時に必要な量だけ付加することにより、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とともに、成形時における金型内のガス抜きを確実かつ安定に行い得る等の利点を有する射出成形方法を提案した。この射出成形方法は、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、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設定間隔が固定されるように可動型に対する位置制御を行うようにしたものである。

特開２００７−１１８３４９号公報

しかし、上述した特許文献１の射出成形方法をはじめ、従来における射出成形機の成形方法は、次のような解決すべき課題が存在した。

第一に、基本的には、型締装置の型締条件を固定条件として設定し、これに基づいて、射出装置の射出条件を設定するため、射出条件を正確かつ的確に設定した場合であっても、金型に充填された樹脂は、金型や型締機構における温度変動等の影響を受けるとともに、最終的な成形品の品質及び均質性も影響を受ける。特に、温度や圧力等に敏感に影響を受けやすい特性を有する樹脂の場合には、この問題が大きくなり、高度の成形品質を確保する観点からは更なる改善の余地があった。

第二に、成形条件は、主に射出装置側で設定するため、射出速度，速度切換位置，速度圧力切換位置，射出圧力，保圧力等の正確性の要求される射出条件をはじめ、正確な計量が要求される計量値等の計量条件を含む各種成形条件を設定する必要がある。したがって、成形条件に対する設定作業が容易でないとともに、成形時における動作制御も煩雑化する。しかも、通常、射出速度に対する多段の制御や保圧に対する制御などの一連の制御が行われるため、成形サイクル時間が長くなる傾向があり、成形サイクル時間の短縮化、更には量産性を高めるには限界があった。

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機の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機Ｍの成形方法は、上述した課題を解決するため、型締装置により所定の型締力で型締された固定型２ｃと可動型２ｍからなる金型２に対して、射出装置により所定の射出圧力で樹脂Ｒを射出充填して成形を行うに際し、少なくとも金型２内の樹脂Ｒの固化に伴って樹脂Ｒの圧縮（自然圧縮）が可能となる型締装置として、型締シリンダ３の駆動ラム４により可動型２ｍを変位させる直圧方式の油圧式型締装置Ｍｃを使用し、予め、射出充填時に可動型２ｍと固定型２ｃ間に所定の隙間（以下、型隙間）Ｌｍが生じ、かつ良品成形可能な射出圧力（以下、成形射出圧力）Ｐｉと型締力（以下、成形型締力）Ｐｃを求めて設定するとともに、生産時に、成形型締力Ｐｃにより油圧式型締装置Ｍｃを型締し、かつ成形射出圧力Ｐｉをリミット圧力Ｐｓとして設定し、射出装置Ｍｉを駆動して金型２に対する樹脂Ｒの射出充填を行った後、所定の冷却時間Ｔｃの経過後に成形品Ｇの取出しを行うようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、成形型締力Ｐｃには、型締シリンダ３に接続した油圧回路１１における圧力センサ１２により検出した油圧Ｐｏを用いることができるとともに、この成形型締力Ｐｃは、油圧回路１１における温度センサ１３により検出した油温Ｔｏの大きさにより補正することができる。一方、成形射出圧力Ｐｉ及び成形型締力Ｐｃは、可動型２ｍと固定型２ｃ間の最大時における型隙間（以下、成形隙間）Ｌｍｐが、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕となるように設定することができる。また、成形射出圧力Ｐｉは、射出充填時に可動型２ｍと固定型２ｃ間に型隙間Ｌｍが生じ、かつ良品成形可能な最小値又はその近傍の値に設定することができる。さらに、成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃは、冷却時間Ｔｃの経過後における可動型２ｍと固定型２ｃ間に所定の残留隙間Ｌｍｒが生じるように設定できるとともに、この残留隙間Ｌｍｒは、成形隙間Ｌｍｐよりも小さいことを条件とし、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕から選定することができる。他方、射出装置Ｍｉにおける射出速度Ｖｄに対して速度限界値ＶＬを設定することができる。

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

（１） 予め、射出充填時に可動型２ｍと固定型２ｃ間に所定の型隙間Ｌｍが生じ、かつ良品成形可能な成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを求めて設定するとともに、生産時に、成形型締力Ｐｃにより型締装置Ｍｃを型締し、かつ成形射出圧力Ｐｉをリミット圧力Ｐｓとして設定し、射出装置Ｍｉを駆動して金型２に対する樹脂Ｒの射出充填を行うようにしたため、金型２に充填された樹脂Ｒに対して、常に設定した成形射出圧力Ｐｉを付与できる。この結果、一定の成形型締力Ｐｃと一定の成形射出圧力Ｐｉとの相対的な力関係により所定の型隙間Ｌｍを生じさせることができるとともに、樹脂Ｒの射出充填が終了した後も成形型締力Ｐｃによる自然圧縮を生じさせることができ、成形品Ｇの高度の品質及び均質性を確保できる。したがって、温度や圧力等に敏感に影響を受けやすい特性を有する低粘性の樹脂Ｒの成形に最適となる。

（２） 成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを設定すれば足りるため、相互に影響し合う、射出速度，速度切換位置，速度圧力切換位置，射出圧力，保圧力等の正確性の要求される射出条件をはじめ、正確な計量が要求される計量値等の計量条件を含む各種成形条件の設定は不要となる。したがって、成形条件のシンプル化及び設定容易化、更には品質管理の容易化を図ることができるとともに、生産時における動作制御も容易に行うことができる。しかも、射出速度に対する多段の制御や保圧に対する制御などの一連の制御が不要となるなど、成形サイクル時間の短縮を図れるとともに、量産性及び経済性を高めることができる。

（３） 少なくとも樹脂Ｒの自然圧縮が可能となる型締装置として、型締シリンダ３の駆動ラム４により可動型２ｍを変位させる直圧方式の油圧式型締装置Ｍｃを使用したため、型締装置Ｍｃ自身の油圧挙動を直接利用して、金型２内の樹脂Ｒに対する自然圧縮を行わせることができ、良好な自然圧縮を確実に実現できるとともに、制御の容易化にも寄与できる。

（４） 好適な態様により、成形型締力Ｐｃに、型締シリンダ３に接続した油圧回路１１における圧力センサ１２により検出した油圧Ｐｏを用いれば、成形型締力Ｐｃに係わる設定を容易に行うことができる。また、絶対値としての正確な成形型締力Ｐｃの設定は不要となるため、より誤差要因の少ない高精度の動作制御を行うことができる。

（５） 好適な態様により、成形型締力Ｐｃを、油圧回路１１における温度センサ１３により検出した油温Ｔｏの大きさにより補正するようにすれば、温度ドリフト等による油温Ｔｏの影響を排除できるため、成形型締力Ｐｃを常に一定に維持することができる。したがって、動作制御の更なる高精度化及び安定化を図ることができ、成形品Ｇの高度の品質及び均質性に寄与できる。

（６） 好適な態様により、成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを、可動型２ｍと固定型２ｃ間の最大時における成形隙間Ｌｍｐが、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕となるように設定すれば、不良成形品の排除と良好なガス抜きを確保する観点からの最適化を容易かつ確実に実現できる。

（７） 好適な態様により、成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを、冷却時間Ｔｃの経過後における可動型２ｍと固定型２ｃ間に所定の残留隙間Ｌｍｒが生じるように設定すれば、金型２のキャビティ内の樹脂Ｒに対する自然圧縮を確実に行うことができる。

（８） 好適な態様により、残留隙間Ｌｍｒを、成形隙間Ｌｍｒよりも小さいことを条件とし、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕から選定すれば、成形品Ｇにおける高度の品質及び均質性を確保する観点からの最適化を容易かつ確実に実現できる。

（９） 好適な態様により、成形射出圧力Ｐｉを、射出充填時に可動型２ｍと固定型２ｃ間に成形隙間Ｌｍが生じ、かつ良品成形可能な最小値又はその近傍の値に設定すれば、これに伴って、成形型締力Ｐｃも最小値又はその近傍の値に設定可能となるため、省エネルギ性を高める観点から最適なパフォーマンスを得ることができるとともに、機構部品等の保護及び長寿命化を図ることができる。

（１０） 好適な態様により、射出装置Ｍｉにおける射出速度Ｖｄに対して速度限界値ＶＬを設定すれば、万が一、射出速度Ｖｄが過度に速くなった場合であっても、金型２やスクリュ等に対する機械的な保護を図ることができる。

本発明の最良実施形態に係る成形方法の設定時の処理手順を説明するためのフローチャート、 同成形方法の生産時の処理手順を説明するためのフローチャート、 同成形方法の実施に用いる直圧方式の油圧式型締装置を備える射出成形機の構成図、 同射出成形機の要部における制御系のブロック系統図、 同成形方法の設定時の処理を説明するための型締力に対する成形品の良否結果を示すデータ表、 同成形方法の生産時における時間に対する射出圧力，射出速度及び型隙間の変化特性図、 同成形方法の金型の状態を示す模式図、 同成形方法により成形した成形品の状態説明図、 背景技術に係る成形方法により成形した成形品の状態説明図、

２：金型，２ｃ：固定型，２ｍ：可動型，３：型締シリンダ，４：駆動ラム，１１：油圧回路，１２：圧力センサ，１３：温度センサ，Ｍ：射出成形機，Ｍｃ：油圧式型締装置，Ｍｉ：射出装置，Ｒ：樹脂，Ｌｍ：所定の隙間（型隙間），Ｌｍｐ：最大時における型隙間（成形隙間），Ｌｍｒ残留隙間，Ｐｉ：成形射出圧力，Ｐｃ：成形型締力，Ｐｓ：リミット圧力，Ｇ：成形品，Ｖｄ：射出速度，ＶＬ：速度限界値

次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る成形方法を実施できる射出成形機Ｍの構成について、図３及び図４を参照して説明する。

図３において、Ｍは射出成形機であり、射出装置Ｍｉと型締装置Ｍｃを備える。射出装置Ｍｉは、前端に射出ノズル２１ｎを、後部にホッパ２１ｈをそれぞれ有する加熱筒２１を備え、この加熱筒２１の内部にはスクリュ２２を挿入するとともに、加熱筒２１の後端にはスクリュ駆動部２３を配する。スクリュ駆動部２３は、片ロッドタイプの射出ラム２５を内蔵する射出シリンダ（油圧シリンダ）２４を備え、射出ラム２５の前方に突出するラムロッド２５ｒはスクリュ２２の後端に結合する。また、射出ラム２５の後端には、射出シリンダ２４に取付けた計量モータ（オイルモータ）２６のシャフトがスプライン結合する。２７は、射出装置Ｍｉを進退移動させて金型２に対するノズルタッチ又はその解除を行う射出装置移動シリンダを示す。これにより、射出装置Ｍｉは、射出ノズル２１ｎを金型２にノズルタッチし、金型２のキャビティ内に溶融（可塑化）した樹脂Ｒを射出充填することができる。

一方、型締装置Ｍｃには、型締シリンダ（油圧シリンダ）３の駆動ラム４により可動型２ｍを変位させる直圧方式の油圧式型締装置を用いる。型締装置Ｍｃに、このような油圧式型締装置を用いれば、射出充填時に射出圧力により可動型２ｍを変位させ、必要な型隙間Ｌｍ（Ｌｍｐ，Ｌｍｒ）を生じさせることができる。型締装置Ｍｃは、位置が固定され、かつ離間して配した固定盤２８と型締シリンダ３を有するとともに、固定盤２８と型締シリンダ３間に架設した複数のタイバー２９…にスライド自在に装填した可動盤３０を有し、この可動盤３０には型締シリンダ３の駆動ラム４から前方に突出したラムロッド４ｒの先端を固定する。また、固定盤２８には固定型２ｃを取付けるとともに、可動盤３０には可動型２ｍを取付ける。この固定型２ｃと可動型２ｍは金型２を構成する。これにより、型締シリンダ３は金型２に対する型開閉及び型締を行うことができる。なお、３１は金型２を開いた際に、可動型２ｍに付着した成形品Ｇ（図７）の突き出しを行う突出しシリンダを示す。

他方、１１は油圧回路であり、油圧駆動源となる可変吐出型油圧ポンプ３６及びバルブ回路３７を備える。油圧ポンプ３６は、ポンプ部３８とこのポンプ部３８を回転駆動するサーボモータ３９を備える。４０はサーボモータ３９の回転数を検出するロータリエンコーダを示す。また、ポンプ部３８は、斜板型ピストンポンプにより構成するポンプ機体４１を内蔵する。したがって、ポンプ部３８は、斜板４２を備え、斜板４２の傾斜角（斜板角）を大きくすれば、ポンプ機体４１におけるポンプピストンのストロークが大きくなり、吐出流量が増加するとともに、斜板角を小さくすれば、同ポンプピストンのストロークが小さくなり、吐出流量が減少する。よって、斜板角を所定の角度に設定することにより、吐出流量（最大容量）が所定の大きさに固定される固定吐出流量を設定することができる。斜板４２には、コントロールシリンダ４３及び戻しスプリング４４を付設するとともに、コントロールシリンダ４３は、切換バルブ（電磁バルブ）４５を介してポンプ部３８（ポンプ機体４１）の吐出口に接続する。これにより、コントロールシリンダ４３を制御することにより斜板４２の角度（斜板角）を変更することができる。

さらに、ポンプ部３８の吸入口は、オイルタンク４６に接続するとともに、ポンプ部３８の吐出口は、バルブ回路３７の一次側に接続し、さらに、バルブ回路３７の二次側は、射出成形機Ｍにおける射出シリンダ２４，計量モータ２６，型締シリンダ３，突出しシリンダ３１及び射出装置移動シリンダ２７に接続する。したがって、バルブ回路３７には、射出シリンダ２４，計量モータ２６，型締シリンダ３，突出しシリンダ３１及び射出装置移動シリンダ２７にそれぞれ接続する切換バルブ（電磁バルブ）を備えている。なお、各切換バルブは、それぞれ一又は二以上のバルブ部品をはじめ、必要な付属油圧部品等により構成され、少なくとも、射出シリンダ２４，計量モータ２６，型締シリンダ３，突出しシリンダ３１及び射出装置移動シリンダ２７に対する作動油の供給，停止，排出に係わる切換機能を有している。

これにより、サーボモータ３９の回転数を可変制御すれば、可変吐出型油圧ポンプ３６の吐出流量及び吐出圧力を可変でき、これに基づいて、上述した射出シリンダ２４，計量モータ２６，型締シリンダ３，突出しシリンダ３１及び射出装置移動シリンダ２７に対する駆動制御を行うことができるとともに、成形サイクルにおける各動作工程の制御を行うことができる。このように、斜板角の変更により固定吐出流量を設定可能な可変吐出型油圧ポンプ３６を使用すれば、ポンプ容量を所定の大きさの固定吐出流量（最大容量）に設定できるとともに、固定吐出流量を基本として吐出流量及び吐出圧力を可変できるため、制御系による制御を容易かつ円滑に実施できる。

他方、５１は成形機コントローラであり、ディスプレイ５２が付属する。ディスプレイ５２にはタッチパネルが付設され、このタッチパネルにより各種設定操作及び選択操作等を行うことができる。前述したサーボモータ３９は、成形機コントローラ５１に内蔵するサーボアンプ５３（図４）に接続するとともに、バルブ回路３７は成形機コントローラ５１の制御信号出力ポートに接続する。また、ロータリエンコーダ４０は成形機コントローラ５１の入力ポートに接続する。さらに、油圧回路１１におけるバルブ回路３７の一次側には、油圧を検出する圧力センサ１２を接続するとともに、油温を検出する温度センサ１３を接続し、圧力センサ１２及び温度センサ１３は成形機コントローラ５１の制御信号出力ポートに接続する。

成形機コントローラ５１には、図４に示すように、要部として、コントローラ本体５５と上述したサーボアンプ５３が含まれる。コントローラ本体５５は、ＣＰＵ及び内部メモリ等のハードウェアを内蔵するコンピュータ機能を備えている。したがって、内部メモリには、各種演算処理及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するため制御プログラム（ソフトウェア）５５ｐを格納するとともに、各種データ（データベース）類を記憶するデータメモリ５５ｍが含まれる。制御プログラム５５ｐには、本実施形態に係る成形方法の少なくとも一部を実現するための制御プログラムが含まれる。また、サーボアンプ５３は、圧力補償部５６、速度リミッタ５７、回転速度補償部５８、トルク補償部５９、電流検出部６０及び速度変換部６１を備え、圧力補償部５６にはコントローラ本体５５から、成形射出圧力Ｐｉ（リミット圧力Ｐｓ）又は成形型締力Ｐｃが付与されるとともに、速度リミッタ５７には速度限界値ＶＬが付与される。これにより、圧力補償部５６からは圧力補償された速度指令値が出力し、速度リミッタ５７に付与される。この速度指令値はリミット圧力Ｐｓにより制限されるとともに、速度リミッタ５７から出力する速度指令値は、速度限界値ＶＬにより制限される。さらに、速度リミッタ５４から出力する速度指令値は、回転速度補償部５８に付与されるとともに、この回転速度補償部５８から出力するトルク指令値はトルク補償部５９に付与される。そして、トルク補償部５９から出力するモータ駆動電流がサーボモータ３９に供給され、サーボモータ３９が駆動される。なお、ロータリエンコーダ４０から得るエンコーダパルスは、速度変換部６１により速度検出値に変換され、回転速度補償部５８に付与されることにより、回転速度に対するマイナループのフィードバック制御が行われる。

次に、本実施形態に係る成形方法について、図３〜図９を参照しつつ図１及び図２に示すフローチャートに従って説明する。

まず、本実施形態に係る成形方法の概要は、

（Ａ） 予め、生産時に使用する成形型締力Ｐｃと成形射出圧力Ｐｉを求めるとともに、成形条件として設定する。この際、
（ｘ） 射出充填時に、固定型２ｃと可動型２ｍ間に適切な型隙間（自然隙間）Ｌｍが生じること、
（ｙ） 成形品Ｇには、バリ，ヒケ及びソリ等の成形不良が発生しないこと、
を条件とする。

また、自然隙間Ｌｍは、ガス抜き及び樹脂Ｒの圧縮（自然圧縮）を考慮して、最大時の型隙間となる成形隙間Ｌｍｐと、冷却時間Ｔｃが経過した後の型隙間となる残留隙間）Ｌｍｒを考慮し、
（ｘａ） 成形隙間Ｌｍｐは、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕、
（ｘｂ） 残留隙間Ｌｍｒは、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕、
の各許容範囲を満たすことを条件とする。
（Ｂ） 生産時には、設定した成形型締力Ｐｃにより型締を行うこと、成形射出圧力Ｐｉをリミット圧力に設定すること、の成形条件により樹脂Ｒは単純に射出する。

したがって、このような成形方法によれば、射出充填時には、金型２において自然隙間Ｌｍ及び自然圧縮（Ｌｍ−Ｌｒ）が発生する。この結果、射出装置Ｍｉにより射出充填される樹脂Ｒの挙動が不安定であっても、型締装置Ｍｃが不安定な樹脂Ｒの挙動に適応し、高度の品質及び均質性を有する成形品Ｇが得られる。

次に、具体的な処理手順について説明する。まず、予め、成形条件となる成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを求めるとともに、成形条件として設定する。図１に、成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを求めて設定する処理手順を説明するためのフローチャートを示す。

最初に、射出装置Ｍｉ側の射出条件となる射出圧力を初期設定する。このときの射出圧力は、射出装置Ｍｉの能力（駆動力）に基づく射出圧力を設定できる（ステップＳ１）。この場合、射出圧力は、射出シリンダ２４に接続した油圧回路１１における圧力センサ１２により検出した油圧Ｐｏにより求めることができる。射出圧力は、絶対値として正確に求める必要がないため、検出した油圧Ｐｏの大きさを用いてもよいし、演算により射出圧力に変換して用いてもよい。また、型締装置Ｍｃ側の型締条件となる型締力を初期設定する。このときの型締力は、型締装置Ｍｃの能力（駆動力）に基づく型締力を設定できる（ステップＳ２）。この場合、型締力は、型締シリンダ３に接続した油圧回路１１における圧力センサ１２により検出した油圧Ｐｏにより求めることができる。型締力は、絶対値として正確に求める必要がないため、検出した油圧Ｐｏの大きさを用いてもよいし、演算により型締力に変換して用いてもよい。なお、油圧回路１１はバルブ回路３７により切換えられ、型締時には型締装置Ｍｃ側の油圧回路として機能するとともに、射出時には射出装置Ｍｉ側の油圧回路として機能する。射出圧力及び型締力として、このような油圧Ｐｏを用いれば、成形型締力Ｐｃ及び成形射出圧力Ｐｉに係わる設定を容易に行うことができる。しかも、絶対値としての正確な成形型締力Ｐｃ及び成形射出圧力Ｐｉの設定は不要となるため、より誤差要因の少ない高精度の動作制御を行うことができる。

次いで、初期設定した型締力に対する最適化処理を行うことにより生産時に用いる成形型締力Ｐｃを求めるとともに、初期設定した射出圧力に対する最適化処理を行うことにより生産時に用いる成形射出圧力Ｐｉを求める（ステップＳ３，Ｓ４）。型締力及び射出圧力を最適化する方法の一例について、図５を参照して説明する。例示の場合、初期設定した型締力は４０〔ｋＮ〕である。初期設定した型締力及び射出圧力を用いて試し成形を行った結果は、図５に示すように、成形隙間Ｌｍｐ及び残留隙間Ｌｍｒはいずれも０となる。即ち、型締力が大きいため、バリは発生しない（◎）とともに、ヒケ，ソリ，ガス抜きに関してはいずれも不良（▲ ▲▲）となる。

そこで、型締力の大きさ及び射出圧力の大きさを、図５に示すように、段階的に低下させ、それぞれの段階で試し成形を行うことにより、固定型２ｃと可動型２ｍ間の型隙間Ｌｍ（Ｌｍｐ，Ｌｍｒ）を測定するとともに、成形品Ｇの良否状態を観察する（ステップＳ５，Ｓ６）。図５が、この結果を示している。

なお、図５に、射出圧力のデータがないが、射出圧力の最適化は、射出充填時に可動型２ｍと固定型２ｃ間に成形隙間Ｌｍが生じ、かつ良品成形可能となることを条件に、設定し得る最小値又はその近傍の値を成形射出圧力Ｐｉとすることができる。したがって、具体的には、図５に示すように、型締力を変更（低下）した際に、適宜、射出圧力も変更（低下）し、樹脂Ｒが金型２に対して正常に充填しなくなる手前の大きさを選択することができる。成形射出圧力Ｐｉとして、このような最小値又はその近傍の値を選択すれば、これに伴って、成形型締力Ｐｃも最小値又はその近傍の値に設定可能となるため、省エネルギ性を高める観点から最適なパフォーマンスを得ることができるとともに、機構部品等の保護及び長寿命化を図ることができる。そして、求めた成形射出圧力Ｐｉは、生産時の射出圧力に対するリミッタ圧力Ｐｓとして設定する（ステップＳ７）。

他方、図５における各段階において、仮想線枠Ｚｕで囲まれる１４，１５，１６〔ｋＮ〕の型締力のとき、成形隙間Ｌｍｐ及び残留隙間Ｌｍｒはいずれも許容範囲を満たしている。即ち、成形隙間Ｌｍｐは、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕の許容範囲、更には、０．０３〜０．２０〔ｍｍ〕の許容範囲をも満たしている。また、残留隙間Ｌｍｒは、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕の許容範囲、更には、０．０１〜０．０４〔ｍｍ〕の許容範囲をも満たしている。しかも、バリ，ヒケ及びソリのいずれも発生しない（◎）とともに、ガス抜きも良好（◎）に行われ、良品成形品を得るという条件を満たしている。したがって、成形型締力Ｐｃは、三つの型締力１４，１５，１６〔ｋＮ〕から選択して設定することができる。そして、選択した型締力は、生産時に型締を行う際の成形型締力Ｐｃとして設定する（ステップＳ８）。

なお、図５の場合、成形隙間Ｌｍｐが、０．０３〜０．２０〔ｍｍ〕の許容範囲を満たすとともに、残留隙間Ｌｍｒが、０．０１〜０．０４〔ｍｍ〕の許容範囲を満たすことがバリの発生しない最良成形品を得ることができるが、バリは成形品取出後に除去できるとともに、少しのバリがあっても良品として使用できる場合もあるため、図５に（〇）や（△）で示す低度のバリ発生は即不良品となるわけではない。したがって、図５に示す結果を考慮すれば、成形品Ｇの種類等によっては、仮想線枠Ｚｕｓで囲まれる型締力１２，１３〔ｋＮ〕の選択も可能である。即ち、成形隙間Ｌｍｐが、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕の許容範囲を満たすとともに、残留隙間Ｌｍｒが、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕の許容範囲を満たせば、良品成形品を得ることが可能となる。

図５は、本実施形態に係る成形方法における成形型締力Ｐｃと成形射出圧力Ｐｉの設定手法を説明するための実験的なデータである。したがって、実際の設定に際しては、例えば、型締力を、４０，３０，２０，１０等のように、数回程度の変更実施により目的の成形型締力Ｐｃ及び成形射出圧力Ｐｉを求めることができる。また、型締力及び射出圧力の大きさは、オペレータが任意に設定してもよいし、射出成形機Ｍに備えるオートチューニング機能等を併用しつつ自動又は半自動により求めてもよい。オートチューニング機能を利用した場合には、バリが発生する直前の型締力を容易に求めることができる。

一方、射出装置Ｍｉの射出速度Ｖｄに対する速度限界値ＶＬを設定する（ステップＳ９）。この速度限界値ＶＬは、必ずしも設定する必要はないが、設定することにより、万が一、射出速度Ｖｄが過度に速くなった場合でも、金型２やスクリュ２２等に対して機械的な保護を図ることができる。したがって、速度限界値ＶＬには、金型２やスクリュ２２等に対して機械的な保護を図ることができる大きさを設定する。

さらに、他の必要事項の設定を行う（ステップＳ１０）。例示の射出成形機Ｍは、成形型締力Ｐｃを、油圧回路１１における温度センサ１３により検出した油温Ｔｏの大きさにより補正する補正機能を備えている。この補正機能は、成形型締力Ｐｃに対する温度ドリフト等による油温Ｔｏの影響を排除するための機能であり、成形型締力Ｐｃを常に一定に維持できるため、動作制御の更なる高精度化及び安定化を図れるとともに、成形品Ｇの高度の品質及び均質性に寄与できる。したがって、他の必要事項の設定としては、補正機能により補正する際に使用する補正係数等を適用できる。

次に、生産時の具体的な処理手順について説明する。図２は、成形射出圧力Ｐｉ及び成形型締力Ｐｃを用いた生産時の処理手順を説明するためのフローチャートを示す。

まず、バルブ回路３７の切換及びサーボモータ３９の制御により、射出装置Ｍｉの計量モータ２６を駆動し、樹脂Ｒを可塑化して射出準備を行う（ステップＳ２１）。本実施形態に係る成形方法では、一般的な成形法のように、樹脂Ｒを正確に計量する計量工程は不要である。即ち、一般的な計量工程における計量動作は行うが、正確な計量値を得るための計量制御は行わない。いわば樹脂Ｒが不足する前に樹脂Ｒを追加する動作となる。また、バルブ回路３７の切換及びサーボモータ３９の制御により、型締装置Ｍｃの型締シリンダ３を駆動し、型締力が成形型締力Ｐｃとなるように、金型２に対する型締を行う（ステップＳ２２）。このときの金型２の状態を図７（ａ）に示す。

次いで、バルブ回路３７の切換及びサーボモータ３９の制御により、射出装置Ｍｉの射出シリンダ２４を駆動し、図６に示す射出開始時点ｔｓから樹脂Ｒの射出を行う（ステップＳ２３）。この場合、スクリュ２１は定格動作により前進させればよく、スクリュ２１に対する速度制御及び圧力制御は不要である。これにより、加熱筒２２内の可塑化溶融した樹脂Ｒは金型２のキャビティ内に充填される（ステップＳ２４）。樹脂Ｒの充填に伴い、図６に示すように、射出圧力Ｐｄが上昇する。そして、リミット圧力Ｐｓに近づき、リミット圧力Ｐｓに達すれば、リミット圧力Ｐｓに維持するための制御、即ち、オーバーシュートを防止する制御が行われ、射出圧力Ｐｄはリミット圧力Ｐｓ（成形射出圧力Ｐｉ）に維持される（ステップＳ２５，Ｓ２６）。したがって、射出動作では実質的な一圧制御が行われる。なお、図６中、Ｖｄは射出速度を示す。

また、金型２のキャビティ内に樹脂Ｒが満たされることにより、金型２は樹脂Ｒに加圧され、固定型２ｃと可動型２ｍ間に型隙間Ｌｍが生じるとともに、最大時には成形隙間Ｌｍｐが生じる（ステップＳ２７）。この成形隙間Ｌｍｐは、予め設定した成形型締力Ｐｃ及び成形射出圧力Ｐｉにより、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕の許容範囲、望ましくは、０．０３〜０．２０〔ｍｍ〕の許容範囲となり、良好なガス抜きが行われるとともに、不良の排除された良品成形が行われる。このときの金型２の状態を図７（ｂ）に示す。一方、時間の経過に伴って金型２のキャビティ内における樹脂Ｒの固化が進行するとともに、この固化に伴って樹脂Ｒの圧縮（自然圧縮）が行われる（ステップＳ２８）。

そして、設定した冷却時間Ｔｃが経過すれば、バルブ回路３７の切換及びサーボモータ３９の制御により、型締シリンダ３を駆動し、可動型２ｍを後退させることにより型開きを行うとともに、バルブ回路３７の切換及びサーボモータ３９の制御により、突出しシリンダ３１を駆動し、可動型２ｍに付着した成形品Ｇの突き出しを行う（ステップＳ２９，Ｓ３０）。これにより、成形品Ｇが取り出され、一成形サイクルが終了する。なお、冷却時間Ｔｃは、射出開始時点ｔｓからの経過時間として予め設定することができる。また、図６に示すように、冷却時間Ｔｃの経過した時点ｔｅでは、樹脂Ｒの自然圧縮により、固定型２ｃと可動型２ｍ間の残留隙間Ｌｍｒは、予め設定した成形型締力Ｐｃ及び成形射出圧力Ｐｉにより、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕の許容範囲、望ましくは、０．０１〜０．０４〔ｍｍ〕の許容範囲となり、金型２のキャビティ内における樹脂Ｒに対する自然圧縮が確実に行われるとともに、成形品Ｇにおける高度の品質及び均質性が確保される。このときの金型２の状態を図７（ｃ）に示す。

この後、次の成形が継続する場合には、同様に、樹脂Ｒを可塑化して射出準備を行うとともに、以降は、型締、射出、冷却等の処理を同様に行えばよい（ステップＳ３１，Ｓ２１，Ｓ２２…）。

よって、このような本実施形態に係る射出成形機Ｍの成形方法によれば、予め、射出充填時に可動型２ｍと固定型２ｃ間に所定の型隙間Ｌｍが生じ、かつ良品成形可能な成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを求めて設定するとともに、生産時に、成形型締力Ｐｃにより型締装置Ｍｃを型締し、かつ成形射出圧力Ｐｉをリミット圧力Ｐｓとして設定し、射出装置Ｍｉを駆動して金型２に対する樹脂Ｒの射出充填を行うようにしたため、金型２に充填された樹脂Ｒに対して、常に設定した成形射出圧力Ｐｉを付与できる。この結果、一定の成形型締力Ｐｃと一定の成形射出圧力Ｐｉとの相対的な力関係により所定の型隙間Ｌｍを生じさせることができるとともに、樹脂Ｒの射出充填が終了した後も成形型締力Ｐｃによる自然圧縮を生じさせることができ、成形品Ｇの高度の品質及び均質性を確保できる。したがって、温度や圧力等に敏感に影響を受けやすい特性を有する低粘性の樹脂Ｒの成形に最適となる。特に、型締装置Ｍｃとして、型締シリンダ３の駆動ラム４により可動型２ｍを変位させる直圧方式の油圧式型締装置を使用したため、型締装置Ｍｃ自身の油圧挙動を直接利用して金型２内の樹脂Ｒに対する自然圧縮を行わせることができ、これにより、良好な自然圧縮を確実に実現できるとともに、制御の容易化にも寄与できる。

図８は、本実施形態に係る成形方法により成形した成形品Ｇの状態を示すとともに、図９（ａ），（ｂ）は、比較例として、金型２に型隙間Ｌｍを生じさせることなく成形を行う一般的な成形方法により成形した成形品Ｇの状態を示す。今、成形品Ｇの形状に、図８及び図９に示すような、厚さＤｗが２〔ｍｍ〕のプレート部Ｇｗ及びこのプレート部Ｇｗに直角に設けた厚さＤｗｒが２〔ｍｍ〕のリブ部Ｇｗｒを含む場合を想定する。この場合、一般的な成形方法では、図９（ａ）に示すように、プレート部Ｇｗの上面Ｇｗｆにリブ部Ｇｗｒに沿った凹状のヒケＧｗｆｅが生じる。この理由は、リブ部Ｇｗｒの体積が比較的大きくなるため、金型２のキャビティ容積が一定に維持される場合には、キャビティ内に充填された樹脂Ｒが固化し、体積が減少した際に、その減少分が凹状のヒケＧｗｆｅとなって発生するためである。したがって、一般的な成形方法においては、ヒケＧｗｆｅの発生を回避するため、図９（ｂ）に示すように、厚さＤｗｒｓが１〔ｍｍ〕程度の薄いリブ部Ｇｗｒｓに設計せざるを得ず、プレート部Ｇｗにとって十分な強度を確保できないなどの不具合を招く。

これに対して、本発明に係る成形方法を用いた場合には、図８に示すように、厚さＤｗが２〔ｍｍ〕のプレート部Ｇｗに厚さＤｗｒが２〔ｍｍ〕のリブ部Ｇｗｒを設けた場合であっても、生産時には、成形型締力Ｐｃにより型締装置Ｍｃを型締し、かつ成形射出圧力Ｐｉをリミット圧力Ｐｓとして設定し、射出装置Ｍｉを駆動して金型２に対する樹脂Ｒの射出充填を行うようにしたため、金型２に充填された樹脂Ｒに対して、常に設定した成形射出圧力Ｐｉを付与できるとともに、樹脂Ｒの射出充填が終了した後も成形型締力Ｐｃによる自然圧縮を生じさせることができる。したがって、図８に示すように、プレート部Ｇｗの上面ＧｗｆにヒケＧｗｆｅは全く発生せず、良好な平坦性（平面性）を確保できるとともに、成形品の高度の品質及び均質性を確保できる。

さらに、本発明に係る成形方法によれば、成形射出圧力Ｐｉと成形型締力Ｐｃを設定すれば足りるため、相互に影響し合う、射出速度，速度切換位置，射出圧力，保圧力等の正確性の要求される射出条件をはじめ、正確な計量が要求される計量値等の計量条件を含む各種成形条件の設定は不要となる。したがって、成形条件のシンプル化及び設定容易化、更には品質管理の容易化を図ることができるとともに、生産時における動作制御も容易に行うことができる。しかも、射出速度に対する多段の制御や保圧に対する制御などの一連の制御が不要となるなど、成形サイクル時間の短縮を図れるとともに、量産性及び経済性を高めることができる。

以上、好適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、細部の構成，形状，数量，手法等において、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、成形隙間Ｌｍｐとして、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕の許容範囲を、残留隙間Ｌｍｒとして、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕の許容範囲をそれぞれ例示したが、これらの範囲に限定されるものではなく、新しい樹脂Ｒの種類等に応じて変更可能である。さらに、成形射出圧力Ｐｉは、良品成形可能な最小値又はその近傍の値に設定することが望ましいが、このような最小値又はその近傍の値以外となる場合を排除するものではない。一方、成形型締力Ｐｃとして、型締シリンダ３に接続した油圧回路１１における圧力センサ１２により検出した油圧Ｐｏを用いる場合を示したが、型締シリンダ３内の油圧を用いてもよいし、可動盤（可動型）等の機構部分における圧力を用いてもよい。

本発明に係る成形方法は、型締装置Ｍｃにより型締された金型２に対して射出装置Ｍｉから樹脂Ｒを射出充填して成形を行う各種の射出成形機に利用できる

Claims (8)

1. 型締装置により所定の型締力で型締された固定型と可動型からなる金型に対して、射出装置により所定の射出圧力で樹脂を射出充填して成形を行う射出成形機の成形方法において、少なくとも前記金型内の樹脂の固化に伴って樹脂の圧縮（自然圧縮）が可能となる型締装置として、型締シリンダの駆動ラムにより前記可動型を変位させる直圧方式の油圧式型締装置を使用し、予め、射出充填時に前記可動型と前記固定型間に所定の隙間（型隙間）が生じ、かつ良品成形可能な射出圧力（成形射出圧力）と型締力（成形型締力）を求めて設定するとともに、生産時に、前記成形型締力により前記油圧式型締装置を型締し、かつ前記成形射出圧力をリミット圧力として設定し、前記射出装置を駆動して前記金型に対する樹脂の射出充填を行った後、所定の冷却時間の経過後に成形品の取出しを行うことを特徴とする射出成形機の成形方法。
2. 前記成形型締力は、前記型締シリンダに接続した油圧回路における圧力センサにより検出した油圧を用いることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形方法。
3. 前記成形型締力は、前記油圧回路における温度センサにより検出した油温の大きさにより補正することを特徴とする請求項２記載の射出成形機の成形方法。
4. 前記成形射出圧力及び前記成形型締力は、前記可動型と前記固定型間の最大時における前記型隙間（成形隙間）が、０．０３〜０．３０〔ｍｍ〕となるように設定することを特徴とする請求項１，２又は３記載の射出成形機の成形方法。
5. 前記成形射出圧力は、射出充填時に前記可動型と前記固定型間に前記型隙間が生じ、かつ良品成形可能な最小値又はその近傍の値に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形機の成形方法。
6. 前記成形射出圧力と前記成形型締力は、前記冷却時間の経過後における前記可動型と前記固定型間に所定の残留隙間が生じるように設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形方法。
7. 前記残留隙間は、前記可動型と前記固定型間の最大時における前記型隙間（成形隙間）よりも小さいことを条件とし、０．０１〜０．１０〔ｍｍ〕から選定することを特徴とする請求項６記載の射出成形機の成形方法。
8. 前記射出装置における射出速度に対して速度限界値を設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形方法。

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