CN112172064A - 发泡成形方法和注塑成形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够解决壁厚波动、发泡状态波动、传感器腐蚀、传感器定位烦杂等的新的发泡成形方法和注塑成形机。该发泡成形方法具有：树脂填充工序，将树脂以预定的成形注射压力向以预定的成形合模力合模后的模具填充；填充停止工序，在填充时监视模具的模具间隙而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时，停止树脂的填充；表层固化和填充树脂冷却工序，在停止了树脂的填充之后，使树脂的表层固化一定时间，并且，使填充树脂冷却一定时间；体积控制工序，在使树脂的表层固化一定时间后降低合模力而对体积增大进行控制；以及取出工序，在进行了体积控制之后且使填充树脂冷却一定时间后，使模具开模而取出发泡成形品。

Description

发泡成形方法和注塑成形机

技术领域

本发明涉及一种发泡成形方法和注塑成形机，进一步详细而言涉及一种如下发泡成形方法和注塑成形机：利用能将成形模具内恰当填充(日文：ジャストパック)的注射压力和在以该注射压力进行了注塑成形时、出现模具分模线的打开的合模力，灵活运用了来自模具分模线的间隙传感器的信息。

背景技术

期望汽车零部件的轻量化，特别针对大型零部件期望能够实现轻量化的发泡成形品。例如，将汽车的门饰板(门的内衬)设为发泡成形品而谋求轻量化，从而能够提高节能效果。另外，通过将零部件的内部设为发泡成形品，防音效果也会提升，在与以往防音材料配套装配起来的部位，能够削减零部件，经济效果也变高。提出了几个响应了这样的要求的现有技术。

专利文献1提出了如下技术：一边控制发泡树脂的膨胀速度一边进行型芯回退(Core back)，以使模具内压传感器检测到的模具内压不成为负压。具体而言，提出了如下注射发泡成形机和注射发泡成形方法：在使注射发泡成形机的模具微开(型芯回退)时，使可动模板平行地移动而能够使发泡成形品的板厚均等。该技术如下所述：在使模具微开而使已注射填充到模具模腔的熔融树脂发泡之际，控制微开速度，以使模具内压传感器所检测到的模具内压不为负，并且，在发泡时的模具微开方面使用多个滚珠丝杆式的千斤顶，对驱动该千斤顶的伺服马达进行同步控制。

专利文献2提出了借助模具内压传感器进行发泡体的尺寸控制的技术。具体而言，提出了如下制造装置：尺寸的控制简便，能够简便地进行稳定地获得所期望的尺寸的发泡体的制造方法和尺寸控制，进一步稳定地获得所期望的尺寸的发泡体。该技术如下所述：将不含有发泡剂的收缩性成形材料注入模具内，将模具内的压力开始减少的时间点的压力设为P2，将模具内的压力相对于P2的减少量设为ΔP2，另一方面，将从结束向模具内注入含有发泡剂的收缩性成形材料的时间点到模具内的压力开始增加之间的最低的压力设为P3，将模具内的压力相对于P3的增加量设为ΔP3，基于所预先获得的发泡体的尺寸变化与该ΔP2和ΔP3之和ΔP4之间的相互关联控制ΔP4，调整所获得的发泡体的尺寸而获得所期望的尺寸的发泡体。

专利文献3提出了利用压力传感器探测发泡状态而进行合模的技术。具体而言，该技术是如下注射压缩成形方法：在使用发泡性树脂对在内部进入有许多泡状的气体的、多孔质的成形品进行成形的情况下，该注射压缩成形方法解决了难以决定树脂注射后的合模的时机这样的问题，在该注射压缩成形方法中，向闭模完成前的模具的模腔内注射发泡性熔融树脂，探测其发泡状态而进行合模，从而压缩发泡性熔融树脂而对成形品进行成形，或者，向闭模完成前的模具的模腔内注射发泡性熔融树脂，在经过了所预先设定的时间之后，进行合模，从而压缩发泡性熔融树脂而对成形品进行成形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-98582号公报

专利文献2：日本特开2002-1751号公报

专利文献3：日本特公平6-22835号公报

专利文献4：WO2011/161899A1

发明内容

发明要解决的问题

作为发泡成形品的制造方法，采用了所谓的型芯回退发泡成形技术。该方法是如下方法：使用模腔的容积可变的模具，在向该模具内填充发泡性熔融树脂之际缩小模腔的容积，在填充了之后扩大模腔的容积而使该发泡性熔融树脂发泡。不过，以往的型芯回退发泡成形技术中，成形品的发泡状态有时变得不均匀，成形品的壁厚易于波动。另外，注射填充量由螺杆的行程管理，因此，有时也无法将封闭位于螺杆顶端的防树脂倒流阀的时机控制成始终恒定，填充量不固定，发泡状态有时产生波动。

另外，作为解决发泡成形品的壁厚、发泡状态的波动的技术，在上述专利文献1～3中提出了利用模具内压传感器监视模具内压的技术。不过，模具内压传感器存在如下这样的问题：由于树脂填充时的产生气体而腐蚀；由于产品的形状、大小而压力分布出现偏差，因此难以进行传感器的定位，而且在设计模具时需要进行传感器位置的研究。

本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供如下新的发泡成形方法和注塑成形机：即使不使用模具内压传感器，也能够解决壁厚、发泡状态的波动，并且，能够解决传感器的腐蚀的问题、传感器定位的问题等。

用于解决问题的方案

本发明人发现，利用能将成形模具内恰当填充的注射压力(也称为成形注射压力)和在以该成形注射压力进行了注塑成形时出现模具分模线(也称为P/L面)的打开的合模力(也称为成形合模力)，进一步利用监视模具的开模量的间隙传感器，灵活运用来自该间隙传感器的信息，从而能够解决上述问题，于是完成了本发明。

(1)本发明的发泡成形方法是以预定的注射压力(成形注射压力)对以预定的合模力(成形合模力)合模后的由固定模具和可动模具构成的模具填充添加了发泡剂的树脂而进行成形的发泡成形方法，其特征在于，

该发泡成形方法具有如下工序：

树脂填充工序，以所述预定的注射压力向以所述预定的合模力合模后的模具填充所述树脂；

填充停止工序，在所述填充时监视所述模具的模具间隙而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时使所述填充停止；

表层固化和填充树脂冷却工序，在停止了所述填充之后，使所述树脂的表层固化一定时间，并且，使填充的所述树脂冷却一定时间；

体积控制工序，在使所述树脂的表层固化一定时间后降低所述合模力而对体积增大进行控制；以及

取出工序，在所述体积控制工序之后且使填充的所述树脂冷却一定时间后，使所述模具开模而取出发泡成形品。

根据本发明，(a)以能恰当填充的预定的注射压力(成形注射压力)向以预定的合模力(成形合模力)合模后的模具内填充树脂，因此，能够以注射压力控制树脂的填充量，能够实现稳定的树脂填充。另外，无需利用螺杆的行程管理注射填充量，因此，不被注射位置控制、防倒流阀的动作左右，能够使向模具内填充的树脂量固定。(b)在模具的模具间隙达到了预定的模具间隙值时使向以预定的合模力(成形合模力)合模后的模具内的树脂填充停止，因此，作为该停止动作所使用的传感器，不是采用以往这样的设置于模腔内的模具内压传感器，而是能够采用设置于模腔外的间隙传感器。(c)能够利用模具间隙传感器监视模具间隙，该模具间隙传感器能够任意地安装于不受产生气体的影响的模具外表面。在产品的形状、大小不同的情况下，存在如下情况：在成形模具产生应变，或产生偏置，即使是在该情况下，也能够将模具间隙传感器设置于不影响最终获得的成形品的模具外表面，因此，即使是在产生应变、偏置的情况下，也能够利用模具间隙传感器进行准确的计量。此外，使树脂填充停止的时机能够显示于监视所测定的模具间隙数据的监视监控器，能够将该监视监控器作为监视位置设定器而输入停止的时机。(d)在停止了填充之后，开始冷却而进行表层的固化和填充树脂的冷却，在使表层固化一定时间后降低合模力而对体积增大进行控制，因此，能够获得具有固化后的表层的发泡成形品。(e)在体积控制工序之后且使填充树脂冷却一定时间后，使模具开模而取出发泡成形品，因此，能够获得均匀的发泡状态的发泡成形品。

在本发明的发泡成形方法中，利用显示面板显示、或显示和设定从所述合模力、所述注射压力、所述模具间隙、所述模具间隙值、所述表层的固化时间、填充的所述树脂的冷却时间、以及所述体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据。这样一来，利用显示面板显示数据、或对数据进行显示和设定变得容易，能够使操作性和管理性提高。

在本发明的发泡成形方法中，所述表层固化和填充树脂冷却工序中的表层固化时间和树脂冷却时间开始的起算点从如下时间点、即在使所述模具间隙的数据和经过时间图表化了时所述模具间隙达到了预定的模具间隙值的时间点开始。这样一来，能够控制使表层固化开始的起算点，能够在达到了所预先设定的表层固化时间时开始体积控制。其结果，能够获得表层恰当地固化后的发泡成形品。另外，通过监视模具间隙，能够控制使树脂冷却开始的起算点，能够在经过了所预先设定的冷却时间时取出成形品。其结果，能够获得均匀的发泡状态的发泡成形品。

在本发明的发泡成形方法中，所述体积控制工序中的所述体积增大的控制利用从施加于所述模具的预定的合模力、由基于树脂的发泡的内压产生的开模力、由模具所具备的弹簧产生的开模力、以及由合模缸产生的机械式开模力选择的一种或两种以上的力进行，并且是通过降低所述合模力而将所述模具间隙扩大到预定值来进行的。这样一来，能够一边监视模具间隙扩大到预定的模具间隙值的情况，一边对体积增大进行控制。能够利用模具间隙传感器监视模具间隙数据而进行模具间隙的扩大。

在本发明的发泡成形方法中，具备条件设定工序，在该条件设定工序中，预先设定从所述合模力、所述注射压力、所述模具间隙、所述模具间隙值、所述表层的固化时间、填充的所述树脂的冷却时间、以及所述体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据而根据所设定的所述数据设定预定值。这样一来，根据所预先设定的数据设定预定值，因此，使该设定值适用在制造时的各工序中，从而能够制造稳定的发泡成形品。

(2)本发明的注塑成形机具有：合模装置，其具备以预定的合模力(成形合模力)合模的由固定模具和可动模具构成的模具；注射装置，其以预定的注射压力(成形注射压力)向所述合模装置所具备的所述模具填充添加了发泡剂的树脂；以及控制装置，其控制所述合模装置和所述注射装置的动作，该注塑成形机的特征在于，

所述控制装置进行如下控制：树脂填充控制，利用所述注射装置针对以所述预定的合模力合模后的模具以所述预定的注射压力向所述模具内填充所述树脂；填充停止控制，在所述填充时监视所述模具的模具间隙而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值的时使所述填充停止；表层固化和填充树脂冷却控制，在停止了所述填充之后，使所述树脂的表层固化一定时间，并且使填充的所述树脂冷却一定时间；体积控制，在使所述树脂的表层固化一定时间后降低所述合模力而对体积增大进行控制；以及取出控制，在进行了所述体积控制之后且使填充的所述树脂冷却一定时间后，使所述模具开模而取出发泡成形品。

在本发明的注塑成形机中，具备显示面板，该显示面板显示、或显示和设定从所述合模力、所述注射压力、所述模具间隙、所述模具间隙值、所述表层的固化时间、填充的所述树脂的冷却时间、以及所述体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据。

在本发明的注塑成形机中，所述控制装置在所述表层固化和填充树脂冷却控制中将表层固化时间和树脂冷却时间开始的起算点控制为从如下时间点、即在使所述模具间隙的数据和经过时间图表化时所述模具间隙达到了预定的模具间隙值的时间点开始。

在本发明的注塑成形机中，所述控制装置以从施加于所述模具的预定的合模力、由基于树脂的发泡的内压产生的开模力、由模具所具备的弹簧产生的开模力、以及由合模缸产生的机械式开模力选择的一种或两种以上的力进行所述体积控制中的所述体积增大的控制，降低所述合模力而使所述模具间隙扩大到预定值。

发明的效果

根据本发明，能够提供如下新的发泡成形方法和注塑成形机：即使不使用模具内压传感器，也能够解决产品的壁厚、发泡状态的波动等，并且，能够解决传感器的腐蚀的问题、传感器定位的问题。

附图说明

图1是表示注塑成形机的一个例子的外观构成图。

图2是针对各工序中的模具的模具间隙的说明图，图2的(a)是注射填充前的模具间隙，图2的(b)是树脂以预定的成形注射压力Pi填充到模具内时(恰当填充时)的模具间隙，图2的(c)是使树脂的表层固化了一定时间时(表面固化点)的模具间隙，图2的(d)是使成形合模力Pc降低成合模力Pc’而控制了体积增大时(型芯回退中)的模具间隙。

图3是说明在各工序中所计量的模具的模具间隙与时间之间的关系的图表。

图4是发泡成形方法的工序流程的说明图。

图5是预先设定发泡成形条件的工序流程的说明图。

图6是注塑成形机的机构图的一个例子。

图7是控制装置的机构图的一个例子。

附图标记说明

2、模具；2c、固定模具；2m、可动模具；3、合模缸；4、驱动活塞；4r、活塞杆；8、监视监控器；9、间隙传感器；9a、传感器元件；9b、板；10、注塑成形机；11、底盘；12、注射装置；13、合模装置；14、显示装置；16、螺杆；17、加热缸；18、料斗；19、注射缸；20、罩；29、安全门；30、罩；31、固定盘；32、连接杆；33、可动盘；34、顶出缸；35、合模缸；39、伺服马达；40、回转式编码器；51、控制装置(成形机控制器)；53、伺服放大器；62、压力传感器；63、温度传感器；55、控制器主体；55p、控制程序；55m、数据存储器；56、压力补偿部；57、速度限制器；58、旋转速度补偿部；59、扭矩补偿部；60、电流检测部；61、速度转换部；R、树脂；Lm、预定的间隙(模具间隙)；Pi、成形注射压力(能将模具内恰当填充的预定的注射压力)；Pc、成形合模力(在以成形注射压力进行了注塑成形时出现模具P/L的打开的合模力)；VL、速度极限值。

具体实施方式

参照附图，对本发明的发泡成形方法和注塑成形机进行说明。此外，本发明并不限定于以下的实施方式，包含在其主旨的范围内的各种变形形态、应用形态。

本发明的发泡成形方法是以预定的注射压力(成形注射压力Pi，以下相同)向以预定的合模力(成形合模力Pc，以下相同)合模后的由固定模具2c和可动模具2m构成的模具2填充添加了发泡剂的树脂R而进行成形的发泡成形方法。并且，其特征在于，该发泡成形方法具有如下工序：树脂填充工序，以成形注射压力Pi(预定的注射压力)向以成形合模力Pc(预定的合模力)合模后的模具2填充树脂R；填充停止工序，在该树脂R的填充时监视模具2的模具间隙Lm而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时使树脂R的填充停止；表层固化和填充树脂冷却工序，在停止了树脂R的填充之后，使树脂R的表层固化一定时间，并且，使填充树脂R冷却一定时间；体积控制工序，在使树脂R的表层固化一定时间后降低合模力而对体积增大进行控制；以及取出工序，在体积控制工序之后且使填充树脂R冷却一定时间后，使模具2开模而取出发泡成形品。另外，本发明的注塑成形机10的特征在于具备实施该发泡成形方法的合模装置13、注射装置12以及控制装置51。

对于该发泡成形方法，本发明人发现，利用能将模具2内恰当填充的成形注射压力Pi和在以该成形注射压力Pi进行了注塑成形时出现模具分模线(也称为P/L面)的打开的成形合模力Pc，进一步利用监视模具2的开模量的间隙传感器9，灵活运用来自该间隙传感器9的信息，从而能够解决以往的问题，于是完成了该发泡成形方法。

即、在该发泡成形方法中，(a)以能恰当填充的成形注射压力Pi(预定的注射压力)向以成形合模力Pc(预定的合模力)合模后的模具2内填充树脂R，因此，能够以注射压力控制树脂R的填充量，能够实现稳定的树脂填充。另外，无需利用螺杆16的行程管理注射填充量，因此，不被注射位置控制、防倒流阀的动作左右，能够使向模具2内填充的树脂量恒定。(b)在模具2的模具间隙Lm达到了预定的模具间隙值时使向以成形合模力Pc合模后的模具2内的树脂填充停止，因此，作为该停止动作所使用的传感器，不是采用以往这样的设置于模腔内的模具内压传感器，而是能够采用设置于模腔外的间隙传感器9。(c)能够利用模具间隙传感器9监视模具间隙Lm，该模具间隙传感器9能够任意地安装于不受产生气体的影响的模具外表面。在产品的形状、大小不同的情况下，存在如下情况：在成形模具产生应变或产生偏置，即使是在该情况下，也能够将模具间隙传感器9设置于不影响最终获得的成形品的模具外表面，因此，即使是在产生应变、偏置的情况下，也能够利用模具间隙传感器9进行准确的计量。此外，使树脂填充停止的时机能够显示于监视所测定的模具间隙数据的监视监控器8，能够将该监视监控器8作为监视位置设定器而输入停止的时机。(d)在停止了填充之后，开始冷却而进行表层的固化和填充树脂R的冷却，在使表层固化一定时间后降低合模力而对体积增大进行控制，因此，能够获得具有固化后的表层的发泡成形品。(e)在体积控制工序之后且使填充树脂R冷却一定时间后，使模具2开模而取出发泡成形品，因此，能够获得均匀的发泡状态的发泡成形品。

(与本申请人的现有技术之间的差异点)

本发明的发泡成形方法是以本申请人所开发的现有技术(参照专利文献4)为基础而解决了发泡成形特有的问题的发明。首先，对一般的成形方法进行说明。在一般的成形方法中，在对模具2施加高压的合模力而进行了合模之后进行注塑成形。在该情况下，将合模条件(合模力)设定为固定条件，设定该合模力下的注射条件(注射压力)。不过，即使是在确切地设定了注射压力的情况下，若模具2、合模装置13的温度变动，则填充到模具2的树脂R的成形品的品质、均匀性也受到影响。另外，成形之际的主要条件、即注射速度、速度切换位置、速度压力切换位置、注射压力、保压力等注射条件、树脂的准确的计量条件等由注射装置12设定，难以进行树脂的准确的计量等的注射装置12的控制存在极限。而且，通常，进行针对注射速度的多级控制、保压控制等一系列的控制，因此，成形周期时间变长，在成形周期时间的缩短化、量产性存在极限。

本申请人所开发的现有技术(参照专利文献4)是一种解决了上述以往的成形方法中的问题的方法，在该方法中，以预定的注射压力(成形注射压力Pi)向以预定的合模力(成形合模力Pc)合模后的模具2(固定模具2c和可动模具2m)填充树脂R而进行成形。作为合模装置13，使用随着模具2内的树脂R的固化而可进行树脂的压缩(自然压缩)的合模装置。使用该合模装置13，作为事先的条件设置，求出在注射填充时在可动模具2m与固定模具2c之间产生预定的模具间隙Lm且能够成形合格品的成形注射压力Pi和成形合模力Pc。基于如此求出来的条件(成形注射压力Pi和成形合模力Pc)，在生产时，利用成形合模力Pc进行合模，将成形注射压力Pi作为极限压力而注射树脂R，在经过预定的冷却时间后进行成形品的取出。

在要将该技术适用到发泡成形的情况下，对于成形注射压力Pi和成形合模力Pc，与现有技术大致同样，具体而言，利用能将模具2内恰当填充的成形注射压力Pi和在以该成形注射压力Pi进行了注塑成形时出现P/L面的打开的成形合模力Pc。通过如此设置，添加了发泡剂的树脂R能够恰当填充于模具2内，能够利用注射压力控制树脂R的填充量，能够实现稳定的树脂填充。另一方面，在发泡成形中，采用型芯回退这样的体积控制手段：在填充了之后扩大模腔的容积而进行发泡，本发明的特征在于如下这点：在利用了成形注射压力Pi和成形合模力Pc的基础上，在进行发泡成形特有的型芯回退之际，将达到了预定的模具间隙值之时设为表层固化的开起点(起算点)而在使表层固化了一定时间之后进行型芯回退。而且，本发明的特征还在于如下这点：在使表层固化一定时间后降低合模力而对体积增大进行控制。通过采用这样的特征性的手段，能够在使树脂R的表面固化了的状态下使中心侧的熔融部发泡，因此，能够以优质且均匀的发泡状态进行成形。

以下，说明各构成要素。

[注塑成形机]

注塑成形机10是以成形注射压力Pi向以成形合模力Pc合模后的模具2填充添加了发泡剂的树脂R而进行成形的装置，用于实施本发明的发泡成形方法。在图1的例子中，在底盘11上设置有合模装置13、注射装置12以及控制装置51。在注射装置12和合模装置13的驱动部设置有罩20、安全门29、罩30。图1的例子是卧式注塑成形机10，但也可以是立式的注塑成形机，并没有特别限定。另外，驱动方式也未被限定，既可以是电驱动，也可以是液压驱动。此外，显示装置14通常安装于注塑成形机10，但也可以设置于远离注塑成形机10的作业场所。

(合模装置)

合模装置13是进行合模、开模闭模的装置，如图1和图6所示，具备由固定模具2c和可动模具2m构成的模具2，能够以成形合模力Pc对该模具2进行合模。利用注射装置12以成形注射压力Pi向以成形合模力Pc合模后的模具2填充添加了发泡剂的树脂R(也称为树脂R)。从注射装置12所具备的加热缸17的顶端喷嘴注射树脂而进行树脂R的填充。在该合模装置13中，在使所填充的树脂R发泡了之后，使模具2开模，利用顶出缸34等取出发泡成形品。

(注射装置)

如图1和图6所示，注射装置12是以成形注射压力Pi向以成形合模力Pc合模后的模具2填充添加了发泡剂的树脂R的装置。注射装置12主要包括：加热缸17，其使树脂R增塑；料斗18，其储藏要向加热缸17供给的树脂R；以及注射缸19。在加热缸17的内部设置有螺杆16。从料斗18供给到加热缸17的内部的树脂R被卷绕于外周的加热器(未图示的)加热，一边被进行增塑一边被进行计量，利用螺杆16的旋转动作向顶端侧输送，螺杆16前进而被从顶端喷嘴注射。在注射缸19中，将液压驱动装置、电动驱动装置用作驱动动力源。在该注射装置12的树脂的机械计量以与以往同样的精度进行，在本发明中，以能向模具2内恰当填充添加了发泡剂的树脂R的成形注射压力Pi控制填充量。其结果，与以往的机械计量相比，能够实现稳定的树脂填充。

(控制装置)

控制装置51是控制合模装置13和注射装置12的动作的装置。该控制装置51进行如下控制：以成形注射压力Pi向以成形合模力Pc合模后的模具2填充树脂R的树脂填充控制；在该填充时监视模具2的模具间隙Lm而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时使填充停止的填充停止控制；在停止了填充之后使树脂R的表层固化一定时间、并且使填充树脂R冷却一定时间的表层固化和填充树脂冷却控制；在使树脂R的表层固化一定时间后将成形合模力Pc降低成合模力Pc’而对体积增大进行控制的体积控制；以及在进行了体积控制之后且使填充树脂R冷却一定时间后使模具2开模而取出发泡成形品的取出控制。

(发泡成形方法)

本发明的发泡成形方法是利用上述的合模装置13和注射装置12的动作控制进行的方法，具有进行上述的树脂填充控制的树脂填充工序、进行填充停止控制的填充停止工序、进行表层固化和填充树脂冷却控制的表层固化和填充树脂冷却工序、进行体积控制的体积控制工序、以及进行发泡成形品的取出控制的发泡成形品取出工序。以下依次说明所述各工序，从而也一并对上述注塑成形机10中的各控制进行说明。

最初，参照图4而说明生产时的发泡成形方法的各工序，之后，参照图5而说明事先的条件设定之际的各工序。此外，图2是针对各工序中的模具的模具间隙的说明图，图2的(a)是注射开始前的模具间隙，图2的(b)是以预定的成形注射压力Pi将树脂填充到模具内之后的模具间隙，图2的(c)是使树脂的表层固化了一定时间之后的模具间隙，图2的(d)是将成形合模力Pc降低到合模力Pc’而控制了体积增大时的模具间隙。另外，图3是说明在各工序中所计量的模具的模具间隙与时间之间的关系的图表，附图标记A是从注射填充前到恰当填充时的树脂填充时间，附图标记B是从恰当填充时到表层固化停止时的表层固化时间，附图标记C是从恰当填充时到冷却停止时的冷却时间，附图标记D是从表面固化停止点到型芯回退停止的、使模具间隙扩开而进行发泡的型芯回退时间。

(树脂填充工序)

树脂填充工序是以成形注射压力Pi向以成形合模力Pc合模后的模具2填充添加了发泡剂的树脂R的工序。该树脂填充工序在图4中以步骤21～23表示。成形合模力Pc和成形注射压力Pi在图5所示的条件设置流程中被预先进行条件设定。

首先，对添加了发泡剂的树脂R(以下称为“树脂R”)进行增塑(步骤21)。对构成注射装置12的加热缸17进行加热、且使螺杆16旋转而进行树脂R的增塑。此外，根据目标发泡成形品任意地选择树脂R、欲使其含有的发泡剂，根据选择的材料使随后论述的各种条件最佳化。与该步骤21同时或在该步骤21的前后，以成形合模力Pc使用于填充增塑后的树脂R的模具2合模(步骤22)。成形合模力Pc下的合模由合模装置13所具备的合模机构进行。

在图2的(a)的注射填充工序前，可动模具2m与固定模具2c之间的模具分模线(P/L)处的模具分割面(P/L面)如图2的(a)所示那样没有间隙(Lm＝0)地抵接。

此外，例如，如图6所示，合模装置13优选使用利用合模缸(液压缸)35的驱动活塞4使可动模具2m移位的直压方式的液压式合模装置。通过使用液压式合模装置，利用成形注射压力Pi使可动模具2m移位，能够产生所需要的模具间隙Lm。如图6所示，合模装置13具有分开地配置的固定盘31、合模缸35、以及滑动自由地装填于多个连接杆32的可动盘33，该多个连接杆32架设于该固定盘31与合模缸35之间。可动盘33固定从合模缸35的驱动活塞4突出到前方的活塞杆4r的顶端。在固定盘31安装固定模具2c，在可动盘33安装可动模具2m。由固定模具2c和可动模具2m构成的模具2利用合模缸35进行模开闭和合模。附图标记34是在使模具2打开了之际进行附着于可动模具2m的成形品的顶出(取出)的顶出缸。此外，控制合模缸35、注射缸19等的液压回路的说明与公知的技术同样，因此，在此省略其说明。

接着，以成形注射压力Pi向合模后的模具2内注射并填充增塑后的树脂R(步骤23)。成形注射压力Pi下的注射基于在图5所示的条件设置流程中预先进行了条件设定的设定数据进行，并且利用注射装置12所具备的压力传感器进行探测的同时进行。若注射填充树脂R，则模具内的压力上升，如图2的(b)和图3所示，以成形合模力Pc合模后的模具2的模具间隙Lm克服成形合模力Pc而扩大(步骤24)。如图3所示，利用监视监控器使该模具间隙Lm的扩大图表化，能够把握其状态。

图3的图表表示模具2的模具间隙Lm与经过时间之间的关系的一个例子。在图3的例子中，从经过时间0秒这点开始注射，从约0.8秒起模具间隙Lm开始克服成形合模力Pc而扩大。在图3的例子中，在约1.2秒的时间点，达到成为成形注射压力Pi的预定的模具间隙Lm。开始树脂填充而直到达到预定的模具间隙Lm为止的时间是“树脂填充时间A”。根据图5所示的条件设定工序并基于树脂R的种类、成形品的大小、与此相应的模具2的大小、注射量、注射压力、成形时间、产品的壁厚等事先设定这样的成形合模力Pc和成形注射压力Pi。如在图3中所例示那样，在以相同的成形合模力Pc合模了的情况下，在提高了注射压力的填充中，成为成形注射压力Pi的预定的模具间隙Lm稍微变大，在降低了注射压力的填充中，成为成形注射压力Pi的预定的模具间隙Lm稍微变小。在以成为良好的树脂填充状态为前提的基础上，使克服合模力而成为预定的模具间隙Lm的注射压力最佳化，从而对这样的成形合模力Pc和成形注射压力Pi分别进行条件设定。其结果，能以注射压力控制树脂R的填充量，能够稳定地实现良好的树脂填充状态。另外，无需利用螺杆16的行程管理注射填充量，因此，不被注射位置控制、防倒流阀的动作左右，能够使向模具2内填充的树脂量恒定。

模具间隙Lm能够利用模具间隙传感器9监视。模具间隙传感器9与以往的模具内压传感器不同，如图2所示，不是以往这样的安装于模腔内，而是能够安装于不受产生气体的影响的模具外表面的任意的位置。其结果，能够防止以往这样的腐蚀的问题。而且，在成形品的形状、大小不同的情况下，存在如下情况：在成形模具产生应变，或产生偏置，即使是在该情况下，也能够将模具间隙传感器9设置于不影响最终获得的成形品的模具外表面，因此，即使是在产生应变、偏置的情况下，也能够利用模具间隙传感器9进行准确的计量。

模具间隙传感器9并没有特别限定，能够采用通常使用的高精度的距离测定传感器等。具体而言，如图2所示，在模具2的外表面安装由距离测定传感器构成的传感器元件9a和板9b，通过从传感器元件9a计量到板9b，能够计量模具间隙Lm。此外，该模具间隙Lm的计量数据在图3所示的形态的监视监控器8中以图表显示。能够基于所显示的图表或计量数据在例如达到了所设定的模具间隙值的时间点进行之后的控制。例如，能够进行随后论述的填充停止、表层固化开始、冷却开始、开模控制(型芯回退开始和停止)等。另外，例如也能够根据靠近所设定的模具间隙值什么程度来控制之后的控制的开始时机。只要基于所显示的图表或计量数据进行这样的控制即可，没有特别限定。

(填充停止工序)

填充停止工序是在填充时监视模具2的模具间隙Lm而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时使填充停止的工序。图3中的树脂填充时间A是开始树脂填充而直到达到预定的模具间隙Lm为止的时间。在图4中，以步骤24表示该填充停止工序。达到了预定的模具间隙值时或靠近了预定的模具间隙值时的之后的控制的开始如在之前的段落中进行了说明那样。

步骤24是如下步骤：由于步骤23中的树脂R的注射填充而模具内的压力上升，在以成形合模力Pc合模后的模具2的模具间隙Lm克服成形合模力Pc而达到了预定的模具间隙值时使树脂填充停止。树脂填充在达到了预定的模具间隙值的时间点停止。此外，具体的填充停止动作能够利用注射装置12所具备的阀销的封闭动作等进行。树脂填充的停止也可显示于监视所测定的模具间隙数据的监视监控器8，将该监视监控器8作为监视位置设定器而任意地设定停止的时机来执行。

根据该工序，在模具2的模具间隙Lm达到了预定的模具间隙值时使向以成形合模力Pc合模后的模具2内的树脂填充停止，因此，作为该停止动作所使用的传感器，不是采用以往这样的设置于模腔内的模具内压传感器，而是能够采用设置于模腔外的间隙传感器9。其结果，不会因树脂填充时的产生气体而腐蚀。

(表层固化和填充树脂冷却工序)

表层固化和填充树脂冷却工序是与步骤24中的填充的停止同时或连续地使树脂R的表层固化一定时间、并且使填充树脂冷却一定时间的工序。该表层固化工序和填充树脂冷却工序与填充的停止同时开始或与填充的停止连续地开始，因此，以与填充停止工序相同的步骤24表示。

步骤24是如下步骤：如图3的模具间隙数据与经过时间之间的关系的图表所示，将表层固化时间B和树脂冷却时间C开始的起算点设为树脂填充停止而模具间隙达到了预定的模具间隙值的时间点。该表层固化的起算点与填充被停止了的时间一致。即、表层固化从树脂填充停止了的时间点开始。进行表层固化的时间(表层固化时间B)从停止了树脂填充的时间点开始。此外，也可替代计时器计数而通过监视模具间隙值来进行表层固化。这样一来，能够控制使表层固化开始的起算点，在达到了所预先设定的表层固化时间(或模具间隙值)时开始体积控制。其结果，能够获得表层恰当地固化了的发泡成形品。

“一定时间(表层固化时间B)”根据以图5随后论述的条件设定工序基于树脂R的种类、成形品的大小、形状、与此相应的模具2的大小、形状、树脂量、产品的壁厚等被事先设定。在图3的例子中，将与达到了预定的模具间隙值的约1.2秒的地点处的填充停止同时地开始表层固化而直到约2.8秒为止的约1.6秒钟作为预定的“一定时间”设为表层固化时间B。此外，在该表层固化工序中，也同时进行树脂冷却，因此，如图2的(c)和图3的图表所示，由于树脂的自然收缩而间隙Lm逐渐变小。若加热后的树脂的填充停止，则树脂冷却开始，填充树脂的表层的温度最先降低而表层固化。由于一定时间(表层固化时间B)的表层固化，成形品的表面成为致密且较薄的平坦的树脂层，能够形成外观良好的发泡成形品。一定时间的长度根据时间控制，但也可以根据自然收缩的模具间隙Lm控制。在根据时间控制的情况下，能够利用计时器计数设定，在根据模具间隙Lm控制时，能够利用由模具间隙传感器9所测定的数据设定。预先对该一定时间的长度、模具间隙Lm进行条件设定，从而能够使致密的表层的厚度增厚或减薄，能够制造满足期望的发泡成形品。

此外，开始填充树脂R的冷却的步骤也是步骤24。另一方面，使冷却停止的步骤27是持续到下述的步骤25、26的体积控制工序(型芯回退工序)之后的工序，且是冷却填充树脂R而直到成为发泡成形品为止的工序。冷却开始的起算点与开始表层固化的起算点相同。

(体积控制工序)

体积控制工序是在使树脂R的表层固化一定时间(表层固化时间B)后将成形合模力Pc降低成合模力Pc’而对体积增大进行控制的工序。该体积控制工序在图4中包括与表层固化的停止同时进行或连续地进行的型芯回退的开始(步骤25)和型芯回退的停止(步骤26)。如图2的(d)所示，将成形合模力Pc降低成合模力Pc’而使模具间隙Lm扩大到预定值来进行体积增大的控制。降低合模力而进行的模具间隙Lm的扩大能够通过监视模具间隙传感器9的模具间隙数据来进行。能够通过控制合模力的降低速度等而实现模具间隙Lm的扩大速度(也称为模具间隙扩大速度)。

体积增大的控制由从施加于模具2的预定的合模力、由基于树脂R的发泡的内压产生的开模力、由模具2所具备的弹簧产生的开模力、以及由合模缸35产生的机械式开模力选择的一种或两种以上的力进行。通过该控制，将成形合模力Pc降低到合模力Pc’而将模具间隙Lm扩大到预定值。能够一边监视模具间隙Lm成为预定的模具间隙值的情况一边控制模具间隙Lm的扩大。由基于树脂R的发泡的内压产生的开模力、由模具2所具备的弹簧产生的开模力、以及由合模缸35产生的机械式开模力是抵抗已施加于模具2的预定的合模力的反向的力。取得所述各力的平衡，将模具间隙Lm扩大到预定值。基于树脂R的发泡的内压必定存在，但仅凭由该内压产生的开模力无法克服已施加于模具2的预定的合模力。因而，利用由模具2所具备的弹簧产生的开模力和由合模缸35产生的机械式开模力中的一者或两者来控制。

模具间隙Lm的大小影响发泡的程度、发泡成形品的强度，因此，在考虑了这些的基础上，设定使模具间隙Lm扩大什么程度。其设定值根据随后论述的事先的条件设定进行设定。

(发泡成形品的取出工序)

发泡成形品的取出工序是在进行了体积控制(步骤25、26)之后且经过了填充树脂的冷却时间C之后(步骤27)、使模具2开模而取出发泡成形品的工序。该取出工序在图4中以步骤28表示。在该取出工序中所取出来的发泡成形品成为均匀的发泡状态的发泡成形品。此外，在从模具取出发泡成形品之际，利用模具的开模和顶出缸34的动作取出，这样的机构与现有技术相同，因此，在此省略其说明。

在发泡成形品的取出工序之后，通过选择继续制造还是结束的步骤29，使制造继续或结束。该步骤29中的选择既可以在制造前预先设定，也可以每次都进行。预先进行的设定既可以根据所投入的树脂量，也可以根据制造数量。

(其他)

在本发明中，期望的是，利用监视监控器8监视模具间隙Lm。监视监控器8具备显示面板，该显示面板显示、或显示和设定从合模力、注射压力、模具间隙、模具间隙值、表层的固化时间、填充树脂的冷却时间、以及体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据。根据这样的监视监控器8，利用显示面板显示、或表示和设定数据变得容易，能够使针对监视的操作性和管理性提高。在监视监控器8，一边随着时间的经过描画例如图3所示的图表一边实时显示。作为“显示面板”，能够例示图1所示的显示装置14等，包括设定器。此外，“模具间隙扩大速度”是模具间隙扩大的速度，能够根据图3的图表中的型芯回退动作时的斜率算出。

(条件设定)

本发明的发泡成形方法具备条件设定工序，在该条件设定工序中，从上述的合模力、注射压力、模具间隙、模具间隙值、表层的固化时间、填充树脂的冷却时间、以及体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据通过事先的条件设定工序预先设定，根据所设定的该数据设定制造时的预定值。通过该条件设定工序，根据所预先设定的数据设定制造时的预定值，因此，通过将该设定值用作量产制造时的各工序条件，能够制造稳定的发泡成形品。

图5是预先设定(条件设置)发泡成形条件的工序流程的说明图。最初，设定成形合模力Pc和成形注射压力Pi而在步骤11～14中进行发泡前的树脂填充状态是不是恰当的条件设置。之后，在步骤15～18中设定树脂填充时间A、表层固化时间B、冷却时间C、体积控制时间D以及模具间隙Lm的扩大长度等。

首先，步骤11是使添加了发泡剂的树脂R增塑的步骤。步骤12是使基于合模装置13的能力而设定的合模力最佳化的步骤，步骤13是使基于注射装置12的能力而设定的注射压力最佳化的步骤。根据注射压力使合模力最佳化，也根据合模力使注射压力最佳化，因此，各自的最佳化考虑是否在P/L面呈现预定的模具间隙Lm(步骤13)、以及是不是向模具内均匀且均质地填充了树脂(恰当填充)(步骤14)而设定。即、模具间隙Lm由合模力和注射压力调整，设定能将模具2内恰当填充的注射压力(成形注射压力Pi)、以及在以该成形注射压力Pi进行了注塑成形时出现P/L面的打开(预定的模具间隙Lm)的合模力(成形合模力Pc)。步骤11～步骤14被反复进行到能够使成形合模力Pc和成形注射压力Pi最佳化为止。

接着，步骤15是如下步骤：决定在由于在步骤11～步骤14中获得的成形合模力Pc和成形注射压力Pi而产生了的模具间隙Lm达到了什么程度的模具间隙值时停止树脂填充而开始表层固化和树脂冷却。模具间隙值的决定根据模具的形状、构造、产品的壁厚等而不同，因此，决定是将较大的模具间隙Lm设为模具间隙值，还是将较小的模具间隙Lm设为模具间隙值。

步骤16是如下步骤：在达到了所决定的模具间隙值之时使树脂填充停止，进行将停止了之后的表层固化时间B设为什么程度的条件设置。步骤17是如下步骤：在达到了表层固化时间B之后如此进行条件设置：将合模力降低而进行体积增大到成为什么程度的模具间隙Lm为止。步骤18是对冷却到什么程度的时间进行条件设置的步骤。步骤19是取出成形后的发泡成形品而确认成形状态和发泡状态的步骤。通过这样的步骤15～19设定各条件。

所设定的条件作为图4所示的制造工序中的设定条件而被输入，能够进行发泡成形品的制造。

如此，事先对能将模具2内恰当填充的成形注射压力Pi、在以该成形注射压力Pi进行了注塑成形时出现P/L面的打开(模具间隙Lm)的成形合模力Pc进行条件设定。通过以所获得的条件进行量产，能够向模具2内恰当填充添加了发泡剂的树脂R，能够利用注射压力控制树脂R的填充量，能够实现稳定的树脂填充。另一方面，在发泡成形中，在填充了之后扩大模腔的容积进行发泡，因此，在利用了成形注射压力Pi和成形合模力Pc的基础上，将达到了预定的模具间隙值之时设为表层固化的开起点进行一定时间固化之后进行型芯回退，事先对这样的条件进行设定。通过这样的事先设定，能够量产具有优质且均匀的发泡状态的发泡成形品。

根据这样的本发明，1)以压力为中心进行控制，因此，利用填充压力，监视P/L面的打开(模具间隙Lm)，从而能够消除填充量的波动。其结果，与现有技术相比，能够使产品的尺寸和质量稳定。另外，能够消除在同轴往复式螺杆成形机中易于产生的挤压量(填充量)的波动。2)另外，能够利用监视监控器8观察图表并容易地控制恰当填充这点，因此，成形技能者的负担减轻并且成品率提升。3)利用显示于监视监控器8的图表判定发泡产品的表面固化的时机。4)模具间隙传感器9设置于模具的外表面，因此，不会产生由产生气体导致的腐蚀，不会产生基于该腐蚀的传感器的故障、更换等。具有如下优点：该模具间隙传感器9能够在之后安装于任意的位置，而且，也没有传感器特有的温度漂移的担心。

(控制装置的例子)

图7是表示控制装置51的一个例子的构成图。控制装置51是成形机控制器，附带有显示装置14(参照图1)。在显示装置14附设有触摸面板，能够利用该触摸面板所具备的设定器进行各种设定操作和选择操作等。成形机控制器51并不限定于图7所示的构成，也可以是除此之外的构成。

在图7中，例如，伺服马达39与内置于成形机控制器51的伺服放大器53连接，并且，阀回路(未图示)与成形机控制器51的控制信号输出端口连接。回转式编码器40与成形机控制器51的输入端口连接。在阀回路的一次侧连接有检测液压的压力传感器62，并且，连接有检测液温的温度传感器63，压力传感器62和温度传感器63与成形机控制器51的控制信号输出端口连接。

如图7所示，在成形机控制器51中包括控制器主体55和伺服放大器53。控制器主体55具备内置CPU和内部存储器等硬件的计算机功能。在内部存储器中存储控制程序55p，以便执行各种运算处理和各种控制处理，并且，包括用于存储各种数据类的数据存储器55m。在控制程序55p中包含用于实现成形方法的至少一部分的控制程序。伺服放大器53具备压力补偿部56、速度限制器57、旋转速度补偿部58、扭矩补偿部59、电流检测部60以及速度转换部61等。从控制器主体55对压力补偿部56赋予成形注射压力Pi或成形合模力Pc，并且，对速度限制器57赋予速度极限值VL。由此，从压力补偿部56输出压力补偿后的速度指令值，并赋予速度限制器57。对旋转速度补偿部58赋予从速度限制器57输出的速度指令值，并且，对扭矩补偿部59赋予从该旋转速度补偿部58输出的扭矩指令值。向伺服马达39供给从扭矩补偿部59输出的马达驱动电流，伺服马达39被驱动。此外，从回转式编码器40获得的编码器脉冲被速度转换部61转换成速度检测值，并赋予旋转速度补偿部58，从而进行对旋转速度的局部回路的反馈控制。

本发明并不限定于上述实施方式，在细节的构成、形状、数量、方法等方面，能够在不脱离本发明的主旨的范围内任意地变更、追加、删除。另外，可根据新的树脂R的种类等变更。

Claims (9)

1.一种发泡成形方法，其是以预定的注射压力对以预定的合模力合模后的由固定模具和可动模具构成的模具填充添加了发泡剂的树脂而进行成形的发泡成形方法，其特征在于，

该发泡成形方法具有如下工序：

树脂填充工序，以所述预定的注射压力向以所述预定的合模力合模后的模具填充所述树脂；

填充停止工序，在所述填充时监视所述模具的模具间隙而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时使所述填充停止；

表层固化和填充树脂冷却工序，在停止了所述填充之后，使所述树脂的表层固化一定时间，并且，使填充的所述树脂冷却一定时间；

体积控制工序，在使所述树脂的表层固化一定时间后降低所述合模力而对体积增大进行控制；以及

取出工序，在所述体积控制工序之后且使填充的所述树脂冷却一定时间后，使所述模具开模而取出发泡成形品。

2.根据权利要求1所述的发泡成形方法，其中，

利用显示面板显示、或显示和设定从所述合模力、所述注射压力、所述模具间隙、所述模具间隙值、所述表层的固化时间、填充的所述树脂的冷却时间、以及所述体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据。

3.根据权利要求1或2所述的发泡成形方法，其中，

所述表层固化和填充树脂冷却工序中的表层固化时间和树脂冷却时间开始的起算点从如下时间点、即在使所述模具间隙的数据和经过时间图表化了时所述模具间隙达到了预定的模具间隙值的时间点开始。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的发泡成形方法，其中，

所述体积控制工序中的所述体积增大的控制利用从施加于所述模具的预定的合模力、由基于树脂的发泡的内压产生的开模力、由模具所具备的弹簧产生的开模力、以及由合模缸产生的机械式开模力选择的一种或两种以上的力进行，并且是通过降低所述合模力而将所述模具间隙扩大到预定值来进行的。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的发泡成形方法，其中，

该发泡成形方法具备条件设定工序，在该条件设定工序中，预先设定从所述合模力、所述注射压力、所述模具间隙、所述模具间隙值、所述表层的固化时间、填充的所述树脂的冷却时间、以及所述体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据而根据所设定的所述数据设定预定值。

6.一种注塑成形机，其具有：合模装置，其具备以预定的合模力合模的由固定模具和可动模具构成的模具；注射装置，其以预定的注射压力向所述合模装置所具备的所述模具填充添加了发泡剂的树脂；以及控制装置，其控制所述合模装置和所述注射装置的动作，该注塑成形机的特征在于，

所述控制装置进行如下控制：树脂填充控制，利用所述注射装置针对以所述预定的合模力合模后的模具以所述预定的注射压力向所述模具内填充所述树脂；填充停止控制，在所述填充时监视所述模具的模具间隙而在达到了所预先设定的预定的模具间隙值时使所述填充停止；表层固化和填充树脂冷却控制，在停止了所述填充之后，使所述树脂的表层固化一定时间，并且使填充的所述树脂冷却一定时间；体积控制，在使所述树脂的表层固化一定时间后降低所述合模力而对体积增大进行控制；以及取出控制，在进行了所述体积控制之后且使填充的所述树脂冷却一定时间后，使所述模具开模而取出发泡成形品。

7.根据权利要求6所述的注塑成形机，其中，

该注塑成形机具备显示面板，该显示面板显示、或显示和设定从所述合模力、所述注射压力、所述模具间隙、所述模具间隙值、所述表层的固化时间、填充的所述树脂的冷却时间、以及所述体积增大用的合模力或模具间隙值或模具间隙扩大速度选择的一种或两种以上的数据。

8.根据权利要求6或7所述的注塑成形机，其中，

所述控制装置在所述表层固化和填充树脂冷却控制中将表层固化时间和树脂冷却时间开始的起算点控制为从如下时间点、即在使所述模具间隙的数据和经过时间图表化时所述模具间隙达到了预定的模具间隙值的时间点开始。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的注塑成形机，其中，

所述控制装置以从施加于所述模具的预定的合模力、由基于树脂的发泡的内压产生的开模力、由模具所具备的弹簧产生的开模力、以及由合模缸产生的机械式开模力选择的一种或两种以上的力进行所述体积控制中的所述体积增大的控制，降低所述合模力而使所述模具间隙扩大到预定值。

Images