JP2002103400A - 射出圧縮成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 品質にバラツキのない均一な高精度の１個取
りを行い得る射出圧縮成形方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明の射出圧縮成形方法の一つは; 型
（２，３）を閉じることによりキャビティ（１）を形成
した後、キャビティ内に溶融樹脂を充填し; キャビティ
内の樹脂の充填状態を可動型コア（５）の位置より検出
し; 可動型コア（５）が所定の位置（ｃ）に達したとき
ゲートを完全に閉じる操作を行い; ゲートが閉じた後に
キャビティの可動型コア（５）の先端をキャビティ内に
進出させることによりキャビティ内の圧力を所定値まで
高め; 一定の冷却時間経過後に成形品を取り出す操作を
逐次遂行することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出圧縮成形方法
及びその方法を実施する装置に関し、特に、成形品を単
数成形するいわゆる１個取り射出圧縮成形方法及びその
方法を実施する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラッスチック成形方法のひとつである
射出成形では、成形機で溶融混練した高温の樹脂を金型
内の成形空間（キャビティ）に流し込み、金型内で冷却
固化することにより、プラスチックを所定の形に賦形す
る。一般の射出圧縮成形の場合、ショット毎に計量値や
温度むらなどが若干異なるため、成形品の重量バラツキ
が発生する。成形品の重量バラツキを低減するために、
強制的にゲートを閉じる成形方法が提案されている。

【０００３】その具体例として、例えば特開平６−３０
４９８１号公報に記載のものが挙げられる。この方法
は、ディスク状成形品の多数個取り金型に樹脂を充填
後、時間の制御でカットパンチによりゲートを閉じ、コ
アで圧縮するようにしている。しかし、時間の制御でゲ
ートを閉じる方法では、ショット毎のバラツキの影響を
無くすことは困難である。もう一つの具体例として、特
開平６−２０８７３４号公報に記載のものが挙げられ
る。この方法は、金型内に圧力センサー設けておき、そ
の検出値が所定の値になった時点でゲートを封止し、コ
アで圧縮するようにしている。しかし、金型内に設けた
圧力センサーにより圧力を検出する場合、金型内の圧力
は金型内部やその他の部品の汚染等によって経時的に変
化することが多く、そのため金型内への樹脂の充填状態
の判別手段として必ずしも好適でない場合がある。ま
た、摺動部の後端に圧力センサーを設ける場合、その摺
動抵抗が磨耗や潤滑油の影響で経時変化することによ
り、金型内の脂圧力を正確に検出することは困難であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、従来の射出圧縮成形の問題点を解消し、１個
取りの射出圧縮成形において、重量バラツキを低減さ
せ、従来にない高精度の成形品を得ることが可能な射出
圧縮成形方法及びその方法を実施する射出圧縮成形装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、１個取り
の射出圧縮成形において;型を閉じることによりキャビ
ティを形成した後、キャビティ内に溶融樹脂を充填し;
キャビティ内の樹脂の充填状態を可動型コアの位置より
検出し;可動型コアが所定の位置に達したときゲートを
完全に閉じる操作を行い;ゲートが閉じた後にキャビテ
ィの可動型コアの先端をキャビティ内に進出させること
によりキャビティ内の圧力を所定値まで高め;一定の冷
却時間経過後に成形品を取り出す操作を逐次遂行するこ
とを特徴とする射出圧縮成形方法によって達成できる。

【０００６】その場合、可動型コアに予め所定の圧力を
かけ、それらをパーティングライン側へ前進させておい
た状態でキャビティ内へ樹脂の充填を開始し、樹脂の充
填に伴い上記圧力に抗して可動型コアが次第に後退し、
これが所定位置に達したときゲートを完全に閉じるよう
構成することが推奨される。或いはまた、キャビティ内
へ規定量より多量の樹脂を充填した後、可動型コアをキ
ャビティ内へ押し出してキャビティ内の樹脂の一部をゲ
ートへ逆流させ、その過程で可動型コアが所定位置に達
したときゲートを完全に閉じるように構成することも推
奨される。

【０００７】また、上記の方法は、型を閉じたときにキ
ャビティが形成されるよう構成された可動側金型及び固
定側金型と；先端がキャビティ内に進出することによ
り、キャビティ内に充填された溶融樹脂の圧力を高める
よう可動側金型に設けられる可動型コアと；可動側金型
の可動型コアの位置を検出する位置センサーと；型の開
閉動作、射出ノズルからの溶融樹脂の供給動作、ゲート
の開閉動作、可動型コアの進退動作を制御する制御装置
と；を備え、上記制御装置による制御が、型を閉じ、キ
ャビティに射出ノズルから溶融樹脂を充填しつつ、上記
位置センサーにより可動型コアの位置を検出し、可動型
コアが所定の位置にきたら、ゲートを完全に閉じたの
ち、可動型コアをキャビティ内に進出させ、キャビティ
内の圧力を所定値まで高める操作を行い、一定の冷却時
間経過後に成形品を取り出す操作を順次遂行するよう構
成されたこと；を特徴とする射出圧縮成形装置によって
好適に実施することができる。

【０００８】更にまた、本発明の上記目的は、１個取り
の射出圧縮成形において;印籠構造の型を閉じることに
よりキャビティを形成した後、キャビティ内に溶融樹脂
を充填し;キャビティ内の樹脂の充填状態を可動側金型
の位置より検出し;可動側金型が所定の位置に達したと
きゲートを完全に閉じる操作を行い;ゲートが閉じた後
に可動側金型を前進させることによりキャビティ内の圧
力を所定値まで高め;一定の冷却時間経過後に成形品を
取り出す操作を逐次遂行することを特徴とする射出圧縮
成形方法によって達成することができる。

【０００９】その場合、可動側金型に予め所定の圧力を
かけ、型締めした状態でキャビティ内へ樹脂の充填を開
始し、樹脂の充填に伴い上記圧力に抗して可動側金型が
次第に後退し、これが所定位置に達したときゲートを完
全に閉じるように構成することが推奨される。或いはま
た、キャビティ内へ規定量より多量の樹脂を充填した
後、可動側金型を固定側金型へ向けて押し出してキャビ
ティ内の樹脂の一部をゲートへ逆流させ、その過程で可
動側金型が所定位置に達したときゲートを完全に閉じる
ように構成することも推奨される。

【００１０】また、上記の方法は、型を閉じたときにキ
ャビティが形成されるよう構成された印籠構造の可動側
金型及び固定側金型と；可動側金型の可動側金型の位置
を検出する位置センサーと；型の開閉及び進退動作、射
出ノズルからの溶融樹脂の供給動作、ゲートの開閉動作
を制御する制御装置と；を備え、上記制御装置による制
御が、型を閉じ、キャビティに射出ノズルから溶融樹脂
を充填しつつ、上記センサーにより可動側金型の位置を
検出し、可動側金型が所定の位置にきたら、ゲートを完
全に閉じたのち、可動側金型を前進させ、キャビティ内
の圧力を所定値まで高める操作を行い、一定の冷却時間
経過後に成形品を取り出す操作を順次遂行するよう構成
されたこと；を特徴とする射出圧縮成形装置によって好
適に実施することができる。

【００１１】なお、上記射出圧縮成形において用いる位
置センサーは、その分解能Ｂ（単位：ｍｍ）が; 製造す
べき成形品の厚さをｔ（単位：ｍｍ）、要求する厚さの
バラツキをＡ（単位：％）以下としたとき、Ｂ≦（Ａ・
ｔ）／２００の関係式を満たすものであることが望まし
い。

【００１２】ゲートの開閉には、ホットランナーとして
バルブゲート型のものを用い、そのバルブによりゲート
の開閉を行うように構成することができる。或いはま
た、キャビティ内をゲートに向けて進退するカットパン
チによりゲートの開閉を行うように構成することもでき
る。

【００１３】カットパンチを用いる場合、カットパンチ
をその最前進位置で停止させる位置決め機構を、カット
パンチの駆動装置側に設け、カットパンチの駆動力が可
動型コア及び／又は可動側金型に伝達されないように構
成することが望ましい。また、上記カットパンチと、そ
の駆動装置の駆動シャフトとの間のクリアランスは0.１
ｍｍ以下であることが望ましい。上記カットパンチによ
るゲートカット力Ｐｇは; カットパンチの先端の軸直角
断面積をＡ、射出樹脂圧をｐｉとしたとき、〔Ｐｇ／
（ｐｉ・Ａ）〕≧１.1の関係式を満たすことが望まし
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつゝ本発明を
具体的に説明する。図１は、本発明に係る射出圧縮成形
方法を実施するための本発明に係る１個取りの射出圧縮
成形装置であって、可動型コアとカットパンチを備えた
一実施例の要部を示す概略断面図;図２は、図１に示し
た射出圧縮成形装置に備えられる制御装置の一例を示す
説明図;図３は、本発明におけるキャビティへの溶融樹
脂の充填操作の一実施例の詳細を段階的に示す説明図;
図４は、図３に示す操作に従って射出圧縮成形を行う場
合のタイミングチャートの一例;図５は、本発明におけ
るキャビティへの溶融樹脂の充填操作のもう一つの実施
例の詳細を段階的に示す説明図;図６は、図５に示す操
作に従って射出圧縮成形を行う場合のタイミングチャー
トの一例;図７は、本発明に係る上記射出圧縮成形装置
の可動型コアの位置検出手段及びカットパンチの駆動機
構部分の構成の一実施例を示す断面図;図８は、本発明
に係る射出圧縮成形方法を実施するための本発明に係る
１個取りの射出圧縮成形装置であって、印籠構造の可動
側及び固定側金型と、カットパンチを備えた一実施例の
要部を示す概略断面図;図９は、本発明に係る射出圧縮
成形方法を実施するための本発明に係る１個取りの射出
圧縮成形装置であって、可動型コアとバルブゲート型ホ
ットランナーを備えた一実施例の要部を示す概略断面
図;図１０は、バルブゲート型ホットランナーの第一実
施例を示す断面図;図１１は、バルブゲート型ホットラ
ンナーの第二実施例を示す断面図;図１２は、キャビテ
ィ内への溶融樹脂の充填操作を可動型コア又は可動側金
型の位置制御によって行うように構成した本発明におけ
る各ショット間のコア位置のバラツキを示すグラフ;図
１３は、キャビティ内への溶融樹脂の充填操作をタイマ
ーによる時間制御によって行うように構成した従来技術
における各ショット間のコア位置のバラツキを示すグラ
フ; である。

【００１５】図１に示す本発明に係る１個取りの射出圧
縮成形装置において、１はキャビティ、２は可動側金
型、２０は可動側プラテン、３は固定側金型、３０は固
定側プラテン、４は射出ノズル、５はその先端部がキャ
ビティ１内へ進退駆動せしめられる可動型コア、５０は
可動型コア５を駆動するためのシリンダー、６は可動型
コアの位置を検出する位置センサー、７は金型装置全体
の動作を制御する制御装置、８はゲート、９はゲート８
をシールするためのカットパンチ、９０はカットパンチ
９を駆動するためのシリンダー、１０はキャビティ１内
に溶融樹脂を供給するホットランナー、ＰＬは可動側金
型２と固定側金型３とのパーティングラインである。ま
た、制御装置７の構成を示す図２において、７ａは入力
信号処理プロセッサー、７１はそのプロセスカード、７
２はＩ／Ｏカード、７ｂは制御用出力信号発信プロセッ
サー、７３はそのプロセスカード、７４はＩ／Ｏカード
である。６は前記位置センサーであり、また、５０は、
可動型コア５を駆動するための前記シリンダー、９０
は、カットパンチ９を駆動するための前記シリンダーで
ある。

【００１６】図１に示した射出圧縮成形装置の特徴は、 （１）キャビティ１内に充填された溶融樹脂を加圧する
ため、可動側金型２に可動型コア５を設けたこと; （２）キャビティ１内への溶融樹脂の充填状態を検出
し、これに基づきゲートのシール操作等を制御するた
め、可動型コア５の位置を検知し得る位置センサー６を
設けたこと; （３）ゲート８を開閉操作する手段として、キャビティ
内をゲートに向けて進退するカットパンチ９を用いたこ
と; （４）キャビティ１内への溶融樹脂の充填を開始し、そ
の後、位置センサー６で可動型コア５の位置を検出しつ
つ、可動型コアが所定の位置に達した時点で、カットパ
ンチ９を作動させてゲート８を閉じて溶融樹脂の充填を
停止し、更に、可動型コア５を押し出すことにより、キ
ャビティ１内の樹脂を加圧するという一連の操作を自動
的に行う制御装置７を設けたこと; 等々である。

【００１７】以下、図３を参照しつつ、図１に示した装
置により射出圧縮成形を行う場合の樹脂充填操作につい
て説明する。図４は、図３に示した操作方法に従って射
出圧縮成形を行うときのタイミングチャートを示す。

【００１８】まず、射出前の段階で、可動型コア５にあ
らかじめ所定の圧力Ｐ１をかけ、可動型コア５をパーテ
ィングラインＰＬ側へ前進させておいた状態にした上
で、図３（ａ）に示すように、ホットランナー１０から
キャビティ１内へ樹脂の充填を開始する。

【００１９】キャビティ１内に次第に樹脂が充填され、
キャビティ内圧力が上記圧力Ｐ１以上になると、その圧
力によって可動型コア５が図３（ｂ）に示すように次第
に後退する。そのときの可動型コア５の位置は、可動型
コア５の側面に取り付けたマグネスケール６１ａとその
読取りヘッド６２ａとから成る位置センサー６により検
出しつつ、樹脂の充填を行う。可動型コア５が後退を続
け、その先端５−１が図３（ｃ）に示す如くあらかじめ
定めた矢符ｃで示す所定の位置に達したとき（即ち、キ
ャビティ内に成形品に必要な所定量の樹脂が充填された
とき）、そのことを位置センサー６の出力に基づいて検
知し、前記制御装置７から、カットパンチ９の駆動シリ
ンダー９０に信号を送り、カットパンチ９を押し出して
ランナーゲートを閉じる。このとき、カットパンチ９に
加えるべき力Ｐｇの大きさについては、図７を用いて後
述する。

【００２０】位置センサー６としては、上記の如き構成
のもの以外に、リミットスイッチ等、適宜の公知の手段
を利用することができる。位置センサーの分解能は５μ
ｍ以下、好ましくは１μｍ以下、更に好ましくは０. ５
μｍ以下のものを用いることが推奨される。また、位置
センサーの検出値のサンプリングタイムは１ｍｓｅｃ以
下、好ましくは５０μｓｅｃ以下、更に好ましくは２５
μｍ以下とする。このときの可動型コア及びカットパン
チを制御するための各検出値のスキャニングタイムは２
ｍｓｅｃ以下、好ましくは１ｍｓｅｃ以下、更に好まし
くは５００μｓｅｃ以下とする。

【００２１】上記の如くしてゲートを閉じた後、圧縮成
形を行なうべく、可動型コア５の駆動用シリンダー５０
（図１参照）に信号を送ってこれを作動させ、可動型コ
ア５をキャビティ１内へ向けて前進させて、キャビティ
内の溶融樹脂を圧縮することによりキャビティ内の圧力
分布を均一にすると同時に、キャビティ１内の樹脂圧力
が所定値に達するまで圧縮する。即ち、図３（ｄ）に示
すように可動型コア５に圧力Ｐ２をかけ、キャビティ内
の樹脂圧を高めた状態で、キャビティ内の樹脂を冷却、
固化させる。所定の冷却時間が経過し、キャビティ内の
樹脂が固化した時点で、型を開いて成形品を取り出す。

【００２２】次に、図５に示す樹脂充填操作について説
明する。このときのタイミングチャートの一例を図６に
示す。図５（ａ）に示すように、あらかじめ可動型コア
５を、成形品に必要な樹脂量の規定位置ｃよりも大きめ
の位置ｄまで後退させておく。この状態で、ホットラン
ナー１０から樹脂を充填することにより、図５（ｂ）に
示すように、キャビティ内へ成形品に必要な規定量より
多量の樹脂が充填される。次いで、図５（ｃ）に示すよ
うに、ホットランナーのゲートは開いたままの状態で、
ホットランナーからの注入圧に打ち勝つ力Ｐ３を可動型
コア５に加えて可動型コア５をキャビティ内へ押し出す
ことにより、キャビティ内に充填された樹脂の一部をラ
ンナーゲートを通じてホットランナー側へ逆流させる。
この逆流操作により、キャビティ内の圧力分布を均一化
することができる。なお、キャビティ内に樹脂を過剰充
填すると過大な圧力が発生するので、矢符ｃで示す規定
位置よりも僅かだけ多めに充填しておき、可動型コア５
をキャビティ内へ押し戻し、逆流させるようにしてもよ
い。

【００２３】このようにして可動型コア５をキャビティ
内へ押し戻す過程で、図５（ｄ）に示す如くキャビティ
内の樹脂が規定量に達した時点、即ち、可動型コアの先
端が矢符ｃで示す位置に至った時点でこれを検出して、
カットパンチ９を押し出してランナーゲートを閉じる。
ゲートを閉じた後、圧縮成形を行なうべく、図５（ｅ）
に示すように可動型コア５に力Ｐ２をかけ、キャビティ
内の樹脂圧を高めた状態で、キャビティ内の樹脂を冷
却、固化させる。

【００２４】次に、図７を参照しつつ、カットパンチ９
の最前進位置決め手段、位置センサー６の分解能、その
他について補足的に説明する。まず、カットパンチ９の
最前進位置決め手段について述べる。可動型コアを用い
た成形装置において、キャビティ内圧Ｐは型締め圧力Ｐ
ｃによって制御している。即ち、「キャビティ内圧Ｐ＝
型締め圧力Ｐｃ」の関係が成立している。その場合、カ
ットパンチ９の最前進位置決め手段を可動側金型２や可
動型コア５に設けると、カットパンチ９の前進圧力が可
動側金型２や可動型コア５に直接作用し、型締め圧力Ｐ
ｃが変化し、キャビティ内圧Ｐが変化することになって
好ましくない。そこで、カットパンチ９の最前進位置決
め手段を、カットパンチの駆動用シリンダー９０に設け
ることにより、上記問題点を解消することができる。

【００２５】これを図７により説明すれば、図７におい
て、９０はカットパンチの駆動用シリンダーであり、９
１ａはそのピストン、９１ｂは駆動シャフト、９１ｃは
位置決めスリーブ、９１ｄは付属ジャケット、９１ｅは
位置決めのための制止面である。図示した状態におい
て、駆動シャフト９１ｂの右端面がカットパンチ９の左
端面に当接しており、駆動シャフト９１ａが右方向へ駆
動されたとき、カットパンチ９を右方向へ前進させ、そ
の最前進位置においてランナーゲートをシールするよう
になっている。そこで、この最前進位置において、駆動
シャフト９１ｂの位置決めスリーブ９１ｃが付属ジャケ
ット９１ｄの制止面９１ｅに当接するように構成してお
くことにより、駆動シャフト９１ｂの前進が阻止され、
これによりカットパンチ９の最前進位置決めがなされ
る。このような位置決め手段を、例えば、可動型コア５
とカットパンチ９の間に設けたのでは、カットパンチ９
の前進力が可動型コア５に直接作用し、キャビティ内圧
を変化させることになるが、図示した如く、シリンダー
９０の側に位置決め手段を設けることによって、これを
回避することが可能となる。

【００２６】次に、駆動シャフト９１ｂの右端面と、カ
ットパンチ９の左端面との間のクリアランス（図示した
状態では両者は当接しており、クリアランスは０となっ
ている。）について説明する。ゲートシールを行うため
シリンダー９０を作動させる際に、仮に、駆動シャフト
９１ｂの右端面とカットパンチ９の左端面との間にクリ
アランスがあったとすると、ゲートカット信号がシリン
ダー９０に送られ、シリンダー９０が作動を開始してか
ら、実際にカットパンチ９が動かされるまでの間にタイ
ムラグが生じてしまう。そこで、キャビティ１内に樹脂
が充填され、その圧力でカットパンチ９が後退したとき
に、カットパンチ９の左端面が駆動シャフト９１ｂの右
端面に接触して上記クリアランスが０となるように構成
することが最も望ましく、多くとも0.１ｍｍ程度のクリ
アランスに抑えることが望ましい。

【００２７】次に、カットパンチ９によるゲートカット
力Ｐｇについて説明する。ゲートカット力Ｐｇは、カッ
トパンチ９が樹脂の充填圧力によって受ける力よりも大
きくなければならない。即ち、図７（ｃ）に示すよう
に、カットパンチ９の先端の断面積をＡ、樹脂圧をｐｉ
としたとき、Ｐｇ＞ｐｉ・Ａでなければ、カットパンチ
９は前進できない。カットパンチ９がスムースに前進
し、安定したゲートカットが行われるためには、〔Ｐｇ
／（ｐｉ・Ａ）〕≧１.1 程度であることが望ましい。
実例を挙げれば、ｐｉ＝２５〜４５ＭＰａ（保圧工
程）、Ａ＝４.9１ｃｍ²（直径２５ｍｍ）とした場合、
例えば〔Ｐｇ／（ｐｉ・Ａ）〕＝１.2 となるようにす
るには、Ｐｇ＝１２３０ｋｇｆとすればよい。

【００２８】次に、成形品の厚さのバラツキを所定範囲
内に抑えるために要求される位置センサー６の分解能に
ついて説明する。例えば、位置センサーの分解能が１０
μｍであるとすると、基準位置を中心として前後に１０
μｍの誤差が生じるので、成形品の厚さのバラツキは
（１０×２）μｍとなる。そこで、位置センサーの分解
能をＢ（ｍｍ）とし、得られる成形品の厚さをｔ（ｍ
ｍ）とし、その厚さのバラツキをＡ（％）とすれば、バ
ラツキをＡ（％）以下に抑えるには、（Ｂ／ｔ）×１０
０×２≦Ａ が満たされなければならない。この式か
ら、位置センサーの分解能Ｂについて、Ｂ≦（Ａ・ｔ）
／２００ という関係式が導かれる。実例を挙げれば、
厚さｔ＝１.2７ｍｍの成形品を、厚さのバラツキＡ＝１
％以下で製造しようとする場合に必要とされる位置セン
サーの分解能Ｂは、上記関係式から、Ｂ≦（１×１.2
７）／２００＝０.0０６４（ｍｍ）＝６４（μｍ）とな
り、分解能Ｂが６４μｍ以下の位置センサーを用いる必
要があることになる。このように、位置センサーに必要
とされる分解能は、製造すべき成形品に要求される厚さ
のバラツキ精度から定められる。同様に繰返し精度も必
要である。

【００２９】次に、図８に示した実施例について説明す
る。この装置は、本発明に係る１個取りの射出圧縮成形
装置であって、印籠構造の可動側金型２及び固定側金型
３と、カットパンチを備えたものであり、図中、２１
は、可動側プラテン２０及び可動側金型２を、固定側金
型３へ向けて進退駆動させるためのシリンダーであり、
その他、図１と同一の参照番号を付したものは図１にお
けると同一又は同等の構成要素を示している。

【００３０】図８に示した射出圧縮成形装置の特徴は、 （１）キャビティ１内に充填された溶融樹脂の加圧は、
印籠型の可動側金型２自体を固定側金型３に向けて前進
させることにより行うこと; （２）キャビティ１内への溶融樹脂の充填状態を検出
し、これに基づきゲートのシール操作等を制御するた
め、可動側金型２の位置を検知し得る位置センサー６を
設けたこと; （３）ゲート８を開閉操作する手段として、キャビティ
内をゲートに向けて進退するカットパンチ９を用いたこ
と; （４）キャビティ１内への溶融樹脂の充填を開始し、そ
の後、位置センサー６で可動側金型２の位置を検出しつ
つ、可動型コアが所定の位置に達した時点で、カットパ
ンチ９を作動させてゲート８を閉じて溶融樹脂の充填を
停止し、更に、可動側金型２を押し出すことにより、キ
ャビティ１内の樹脂を加圧するという一連の操作を自動
的に行う制御装置７を設けたこと; 等々である。

【００３１】図８の装置を用いて、前記図３又は図５に
示した操作と同様の操作を行って、キャビティ１に溶融
樹脂をショット毎のバラツキを低く抑えて充填し得るこ
とは容易に理解されよう。即ち、図３と同様の充填操作
を行うには、シリンダー２１を駆動して、可動側金型２
に予め所定の圧力Ｐ１をかけ、型締めした状態でゲート
８を通じてキャビティ１内へ樹脂の充填を開始し、樹脂
の充填に伴い上記圧力Ｐ１に抗して可動側金型２が次第
に後退し、可動側金型の内壁面２ａが矢符ｃで示す所定
位置に達したとき、位置センサー６でこれを検知し、こ
れに基づきシリンダー９０を駆動してカットパンチ９を
押し出して、ゲート８を完全に閉じ、然るのち、圧縮成
形のため可動側金型２を僅かに押し出してキャビティ内
圧を高めるようにすればよい。

【００３２】また、図５と同様の充填操作を行うには、
可動側金型の内壁面２ａが矢符ｄで示す位置に位置する
ように可動側金型２を後退させた状態で、ゲート８を通
じてキャビティ１内へ樹脂を充填することにより、規定
量より多量の樹脂を充填する。然るのち、シリンダー２
１を駆動して可動側金型２を固定側金型３へ向けて押し
出してキャビティ内の樹脂の一部をゲート８を通じて逆
流させ、その過程で可動側金型２が矢符ｃで示す所定位
置に達したとき、位置センサー６でこれを検知し、これ
に基づきシリンダー９０を駆動してカットパンチ９を押
し出して、ゲート８を完全に閉じ、然るのち、圧縮成形
のため可動側金型２を更に前進させてキャビティ内圧を
高めるようにすればよい。

【００３３】次に、図９に示した実施例について説明す
る。この装置は、本発明に係る１個取りの射出圧縮成形
装置であって、可動型コア５とバルブゲート型ホットラ
ンナー１０ａを備えたものであり、図中、１０ａがバル
ブゲート型ホットランナー、１０ｂはそのバルブコント
ロール装置、１３はホットランナー内のバルブであり、
その他、図１と同一の参照番号を付したものは図１にお
けると同一又は同等の構成要素を示している。

【００３４】図９に示した射出圧縮成形装置の特徴は、 （１）キャビティ１内に充填された溶融樹脂を加圧する
ため、可動側金型２に可動型コア５を設けたこと; （２）キャビティ１内への溶融樹脂の充填状態を検出
し、これに基づきゲートのシール操作等を制御するた
め、可動型コア５の位置を検知し得る位置センサー６を
設けたこと; （３）ホットランナーとしてバルブゲート型ホットラン
ナー１０ａを用い、そのバルブ１３によりゲート８を開
閉操作するようにしたこと; （４）キャビティ１内への溶融樹脂の充填を開始し、そ
の後、位置センサー６で可動型コア５の位置を検出しつ
つ、可動型コアが所定の位置に達した時点で、バルブゲ
ート型ホットランナー１０ａのバルブ１３を作動させて
ゲート８を閉じて溶融樹脂の充填を停止し、更に、可動
型コア５を押し出すことにより、キャビティ１内の樹脂
を加圧するという一連の操作を自動的に行う制御装置７
を設けたこと; 等々である。

【００３５】図９の装置を用いて、前記図３と同様の充
填操作を行うには、シリンダー５０を駆動して、可動型
コア５に予め所定の圧力Ｐ１をかけ、これをパーティン
グラインＰＬ側へ前進させておいた状態でキャビティ内
へ樹脂の充填を開始し、樹脂の充填に伴い上記圧力Ｐ１
に抗して可動型コア５が次第に後退し、図９（ｂ）に示
すように可動型コア５の先端５−１が矢符ｃで示す所定
位置に達したとき、位置センサー６でこれを検知し、こ
れに基づきバルブコントロール装置１０ｂを作動させて
バルブゲート型ホットランナー１０ａのバルブ１３を駆
動してゲート８を完全に閉じ、然るのち、圧縮成形のた
め可動型コア５を僅かに押し出してキャビティ内圧を高
めるようにすればよい。

【００３６】また、図５と同様の充填操作を行うには、
可動型コア５の先端５−１が矢符ｄで示す位置に位置す
るように可動型コア５を後退させた状態で、ゲート８を
通じてキャビティ１内へ樹脂を充填することにより、規
定量より多量の樹脂を充填する。然るのち、シリンダー
５０を駆動して可動型コア５をキャビティ内へ押し出し
てキャビティ内の樹脂の一部をゲート８を通じて逆流さ
せ、その過程で可動型コア５が矢符ｃで示す所定位置に
達したとき、位置センサー６でこれを検知し、これに基
づきバルブコントロール装置１０ｂを作動させてバルブ
ゲート型ホットランナー１０ａのバルブ１３を駆動して
ゲート８を完全に閉じ、然るのち、圧縮成形のため可動
型コア５を更に僅かに押し出してキャビティ内圧を高め
るようにすればよい。

【００３７】なお、上記図９の実施例で用いるバルブゲ
ート型ホットランナー１０ａについて、簡単に説明すれ
ば、これは、溶融樹脂注入用のノズル自体に、溶融樹脂
の温度低下を防止するためのヒーターを設けると共に、
ノズルゲートを開閉し得るニードル弁を備えたランナー
を指すものである。その第一実施例を図１０を参照しつ
つ説明する。同図に示すバルブゲート型ホットランナー
１０ａは、ホットノズル１１、ヒーター１２、ニードル
弁１３、アクチュエーター１４、リミットバー１５等々
から構成される。アクチュエーター１４は、ピストン１
４ａ、シリンダー室１４ｂ、ピストンロッド１４ｃ等か
ら成る。

【００３８】溶融樹脂は、ホットノズル１１の入口１１
ａから導入され、内孔１１ｂを通過して、先端のゲート
１１ｃからキャビティ内へ注入、充填される。この樹脂
充填期間中は、ニードル弁１３の先端は、図１０に示す
ようにホットノズル１１内の位置ａに止まっているた
め、ゲート１１ｃは開口状態にあり、溶融樹脂は容易に
キャビティ内へ流出できる。

【００３９】このようにして、溶融樹脂がキャビティ内
に所要の充填状態を満たすよう充填された後、アクチュ
エーター１４を作動させて、ニードル弁１３の先端をホ
ットノズル１１の先端近傍の位置ｂまで前進させること
により、ゲート１１ｃを完全に閉鎖することができる。
なお、型が閉じている期間中は、ニードル弁１３の先端
が位置ｂを越えて前進しないように、図示した例におい
ては、ピストンロッド１４ｃの上端に取り付けたリミッ
トバー１５が、図では省略したストッパに阻止されて、
ニードル弁１３がそれ以上は前進（下降）しないように
なっている。

【００４０】また、図１１には、バルブゲート型ホット
ランナーの第二実施例が示されている。この実施例で
は、ゲート開閉部がキャビティに近接しておらず、ゲー
ト開閉部とキャビティの間に少なくとも１ショット分の
溶融樹脂を加熱溶融状態に保って溜める得るようになっ
ている。このような形態のバルブゲート型ホットランナ
ーであると、ゲート開閉部がキャビティから離れてお
り、内孔１１ｂに溜めておいた１ショット分以上の溶融
樹脂がキャビティ内に注入、充填されるので、ニードル
弁１３による溶融樹脂の合流の影響を受けることなく、
光学特性の必要な成形品を、その特性を損ねることなく
成形できる。

【００４１】以上、図１には、可動型コア５によりコア
圧縮を行うと共に、カットパンチ９によりゲートカット
を行う実施例を示し、図８には、印籠型金型の可動側金
型２によりパーティング圧縮を行うと共に、カットパン
チ９によりゲートカットを行う実施例を示し、図９に
は、可動型コア５によりコア圧縮を行うと共に、バルブ
ゲート型ホットランナー１０ａのバルブ１３によりゲー
トカットを行う実施例を示した。これらの実施例のほ
か、更に、本発明は、印籠型金型の可動側金型によりパ
ーティング圧縮を行うと共に、バルブゲート型ホットラ
ンナーのバルブによりゲートカットを行うような構成の
ものも同様に可能であることは容易に理解されよう。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、キャ
ビティへの樹脂の充填状態を可動型コア又は可動側金型
の位置により判別し、可動型コアの位置データに基づい
て樹脂の充填停止（ゲートシール）操作を行うように構
成したため、従来の如くタイマー制御によりゲートシー
ルを行うのに比べて、キャビティ間の充填樹脂量のバラ
ツキが格段に低減されるものである。即ち、図１２に
は、本発明に従い可動型コア又は可動側金型の位置に基
づいてゲートシールを行うようにして、複数回の成形を
行った場合のゲートシール完了時におけるコア停止位置
のバラツキが示されている。この場合における充填樹脂
の重量バラツキは１.5％であった。これに対して、図１
３には、従来技術に従い、充填開始から一定時間経過後
に一律にゲートシールを行うというタイマー制御を行っ
た場合の、ゲートシール完了におけるコア停止位置のバ
ラツキが示され、この場合における充填樹脂の重量バラ
ツキは６.6％であることが示されている。このバラツキ
に比べると、図１２の本発明のバラツキは非常に低いこ
とが理解できる。そのため、本発明は、高精度を要求さ
れるＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ等の光情報記録媒体
の成形に特に好適であることが理解できる。

【００４３】また、キャビティへの樹脂の充填状態の判
別を、キャビティ内の圧力ではなく、本発明の如く、可
動型コア又は可動側金型の位置により判別することによ
って、正確な制御が可能となる。即ち、キャビティ内の
圧力により樹脂の充填状態を判別する場合、その圧力の
検出値は、金型内やその他の部位の汚染等によって経時
的に変化することが多い。例えば、可動型コアの摺動部
の後端に圧力センサーを設ける場合、その摺動抵抗が摩
耗や潤滑油の影響で経時変化することにより、キャビテ
ィ内の樹脂圧力の検出値が変化する。また、圧力センサ
ーをキャビティに直接設ける場合は、成形品にセンサー
の跡が付くこと、及び、センサーを設ける位置の僅かな
違いから圧力の検出値が異なることがあるからである。
これに対して、本発明の如く、可動型コア又は可動側金
型の位置によりキャビティへの樹脂の充填状態を判別す
るようにすれば、ゲートシールや圧縮操作等の正確な制
御が可能となるものである。

【００４４】上記の如き構成を有する本発明によるとき
は、１個取り成形品を極めて高精度で成形できる。制御
方法の種類毎に、製品の重量バラツキに基づいて成形品
の品質を評価すると以下のようになる。 １）×：キャビティ内の樹脂充填状態を検出しない方法
（個別制御なし）。 ２）○：キャビティ内の圧力により充填状態を検出する
方法（圧力に基づく個別制御）。 ３）◎：可動型コア又は可動側金型の位置により樹脂充
填状態を検出する方法（位置に基づく個別制御）。 ×＞＞○＞◎の順に成形品の密度等の特性のバラツキが
大きい。即ち、キャビティ内の樹脂充填状態を検出しな
いで成形を行うよりも、キャビティ内の圧力に基づいて
樹脂の充填状態を検出して制御する方法が好ましい。可
動型コアの位置を検出して制御する方法が更に好まし
い。

【００４５】本発明は、上記の如く構成され、キャビテ
ィ内への樹脂の充填状態を可動型コア又は可動側金型の
位置から検知し、これに基づきゲートを閉じて、圧縮成
形を行なうようにしたものであるから、比較的簡単な装
置で、高精度の成形品の１個取りが迅速に効率よく行わ
れ得る射出圧縮成形方法及び装置を提供できる。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、その目的
の範囲内において上記の説明から当業者が容易に想到し
得るすべての変更実施例を包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出圧縮成形方法を実施するため
の本発明に係る１個取りの射出圧縮成形装置であって、
可動型コアとカットパンチを備えた一実施例の要部を示
す概略断面図である。

【図２】図１に示した射出圧縮成形装置に備えられる制
御装置の一例を示す説明図である。

【図３】本発明におけるキャビティへの溶融樹脂の充填
操作の一実施例の詳細を段階的に示す説明図である。

【図４】図３に示す操作に従って射出圧縮成形を行う場
合のタイミングチャートの一例である。

【図５】本発明におけるキャビティへの溶融樹脂の充填
操作のもう一つの実施例の詳細を段階的に示す説明図で
ある。

【図６】図５に示す操作に従って射出圧縮成形を行う場
合のタイミングチャートの一例である。

【図７】本発明に係る上記射出圧縮成形装置の可動型コ
アの位置検出手段及びカットパンチの駆動機構部分の構
成の一実施例を示す断面図である。

【図８】本発明に係る射出圧縮成形方法を実施するため
の本発明に係る１個取りの射出圧縮成形装置であって、
印籠構造の可動側及び固定側金型と、カットパンチを備
えた一実施例の要部を示す概略断面図である。

【図９】本発明に係る射出圧縮成形方法を実施するため
の本発明に係る１個取りの射出圧縮成形装置であって、
可動型コアとバルブゲート型ホットランナーを備えた一
実施例の要部を示す概略断面図である。

【図１０】バルブゲート型ホットランナーの第一実施例
を示す断面図である。

【図１１】バルブゲート型ホットランナーの第二実施例
を示す断面図である。

【図１２】キャビティ内への溶融樹脂の充填操作を可動
型コア又は可動側金型の位置制御によって行うように構
成した本発明における各ショット間のコア位置のバラツ
キを示すグラフである。

【図１３】キャビティ内への溶融樹脂の充填操作をタイ
マーによる時間制御によって行うように構成した従来技
術における各ショット間のコア位置のバラツキを示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 可動側金型 20 可動側プラテン ３ 固定側金型 30 固定側プラテン ４ 射出ノズル ５ 可動型コア 50 可動型コア駆動用シリンダー ６ 位置センサー 61 マグネスケール 62 読取りヘッド ７ 制御装置 ７ａ 入力信号処理プロセッサー ７ｂ 制御用出力信号発信プロセッサー ８ ゲート ９ カットパンチ 90 カットパンチ駆動用シリンダー 10 ホットランナー 10ａ バルブゲート型ホットランナー 10ｂ バルブコントロール装置 ＰＬ パーティングライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑畑 研二 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井化学株式会社内 (72)発明者 小笠原 英人 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井化学株式会社内 (72)発明者 三河 満晴 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井化学株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AM32 CA11 CB01 CK03 CK07 CK25 CK35 CK84 4F206 AM32 JA03 JM05 JN25 JN33 JQ81

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個取りの射出圧縮成形において;型
   （２，３）を閉じることによりキャビティ（１）を形成
   した後、キャビティ内に溶融樹脂を充填し;キャビティ
   内の樹脂の充填状態を可動型コア（５）の位置より検出
   し;可動型コア（５）が所定の位置（ｃ）に達したとき
   ゲートを完全に閉じる操作を行い;ゲートが閉じた後に
   キャビティの可動型コア（５）の先端をキャビティ内に
   進出させることによりキャビティ内の圧力を所定値まで
   高め;一定の冷却時間経過後に成形品を取り出す操作を
   逐次遂行することを特徴とする射出圧縮成形方法。
2. 【請求項２】 可動型コア（５）に予め所定の圧力（Ｐ
   １）をかけ、これをパーティングライン（ＰＬ）側へ前
   進させておいた状態でキャビティ内へ樹脂の充填を開始
   し、樹脂の充填に伴い上記圧力（Ｐ１）に抗して可動型
   コア（５）が次第に後退し、これが所定位置（ｃ）に達
   したときゲートを完全に閉じる請求項１に記載の射出圧
   縮成形方法。
3. 【請求項３】 キャビティ内へ規定量より多量の樹脂を
   充填した後、可動型コア（５）をキャビティ内へ押し出
   してキャビティ内の樹脂の一部をゲートへ逆流させ、そ
   の過程で可動型コア（５）が所定位置（ｃ）に達したと
   きゲートを完全に閉じる請求項１に記載の射出圧縮成形
   方法。
4. 【請求項４】 バルブゲート型のホットランナー（１０
   ａ）を用い、そのバルブによりゲートの開閉を行う請求
   項１から３までのいずれか一項に記載の射出圧縮成形方
   法。
5. 【請求項５】 キャビティ内をゲートに向けて進退する
   カットパンチ（９）によりゲートの開閉を行う請求項１
   から３までのいずれか一項に記載の射出圧縮成形方法。
6. 【請求項６】 型を閉じたときにキャビティ（１）が形
   成されるよう構成された可動側金型（２）及び固定側金
   型（３）と；先端がキャビティ内に進出することによ
   り、キャビティ内に充填された溶融樹脂の圧力を高める
   よう可動側金型に設けられる可動型コア（５）と；可動
   側金型の可動型コア（５）の位置を検出する位置センサ
   ー（６）と；型の開閉動作、射出ノズルからの溶融樹脂
   の供給動作、ゲートの開閉動作、可動型コアの進退動作
   を制御する制御装置（７）と；を備え、 上記制御装置（７）による制御が、 型（２，３）を閉じ、キャビティ（１）に射出ノズルか
   ら溶融樹脂を充填しつつ、上記位置センサー（６）によ
   り可動型コア（５）の位置を検出し、可動型コア（５）
   が所定の位置（ｃ）にきたら、ゲートを完全に閉じたの
   ち、可動型コア（５）をキャビティ内に進出させ、キャ
   ビティ内の圧力を所定値まで高める操作を行い、一定の
   冷却時間経過後に成形品を取り出す操作を順次遂行する
   よう構成されたこと；を特徴とする射出圧縮成形装置。
7. 【請求項７】 上記位置センサー（６）の分解能Ｂ（単
   位：ｍｍ）が;製造すべき成形品の厚さをｔ（単位：ｍ
   ｍ）、要求する厚さのバラツキをＡ（単位：％）以下と
   したとき、Ｂ≦（Ａ・ｔ）／２００の関係式を満たす請
   求項６に記載の射出圧縮成形装置。
8. 【請求項８】 バルブゲート型のホットランナー（１０
   ａ）を用い、そのバルブ（１３）によりゲートの開閉を
   行う請求項６又は７に記載の射出圧縮成形装置。
9. 【請求項９】 キャビティ内をゲートに向けて進退する
   カットパンチ（９）によりゲートの開閉を行う請求項６
   又は７に記載の射出圧縮成形装置。
10. 【請求項１０】 上記カットパンチ（９）をその最前進
    位置で停止させる位置決め機構を、カットパンチの駆動
    装置（９０）側に設け、カットパンチの駆動力が可動型
    コア（５）及び／又は可動側金型（２）に伝達されない
    ように構成された請求項９に記載の射出圧縮成形装置。
11. 【請求項１１】 上記カットパンチ（９）と、その駆動
    装置（９０）の駆動シャフト（９１ｂ）との間のクリア
    ランスを0.１ｍｍ以下とした請求項９又は１０に記載の
    射出圧縮成形装置。
12. 【請求項１２】 上記カットパンチ（９）によるゲート
    カット力Ｐｇが;カットパンチ（９）の先端の軸直角断
    面積をＡ、射出樹脂圧をｐｉとしたとき、〔Ｐｇ／（ｐ
    ｉ・Ａ）〕≧１.1の関係式を満たす請求項９から１１ま
    でのいずれか一項に記載の射出圧縮成形装置。
13. 【請求項１３】 １個取りの射出圧縮成形において;印
    籠構造の型（２，３）を閉じることによりキャビティ
    （１）を形成した後、キャビティ内に溶融樹脂を充填
    し;キャビティ内の樹脂の充填状態を可動側金型（２）
    の位置より検出し;可動側金型（２）が所定の位置
    （ｃ）に達したときゲートを完全に閉じる操作を行い;
    ゲートが閉じた後に可動側金型（２）を前進させること
    によりキャビティ内の圧力を所定値まで高め;一定の冷
    却時間経過後に成形品を取り出す操作を逐次遂行するこ
    とを特徴とする射出圧縮成形方法。
14. 【請求項１４】 可動側金型（２）に予め所定の圧力
    （Ｐ１）をかけ、型締めした状態でキャビティ内へ樹脂
    の充填を開始し、樹脂の充填に伴い上記圧力（Ｐ１）に
    抗して可動側金型（２）が次第に後退し、これが所定位
    置（ｃ）に達したときゲートを完全に閉じる請求項１３
    に記載の射出圧縮成形方法。
15. 【請求項１５】 キャビティ内へ規定量より多量の樹脂
    を充填した後、可動側金型（２）を固定側金型（３）へ
    向けて押し出してキャビティ内の樹脂の一部をゲートへ
    逆流させ、その過程で可動側金型（２）が所定位置
    （ｃ）に達したときゲートを完全に閉じる請求項１３に
    記載の射出圧縮成形方法。
16. 【請求項１６】 バルブゲート型のホットランナー（１
    ０ａ）を用い、そのバルブによりゲートの開閉を行う請
    求項１３から１５までのいずれか一項に記載の射出圧縮
    成形方法。
17. 【請求項１７】 キャビティ内をゲートに向けて進退す
    るカットパンチ（９）によりゲートの開閉を行う請求項
    １３から１５までのいずれか一項に記載の射出圧縮成形
    方法。
18. 【請求項１８】 型を閉じたときにキャビティ（１）が
    形成されるよう構成された印籠構造の可動側金型（２）
    及び固定側金型（３）と；可動側金型の可動側金型
    （２）の位置を検出する位置センサー（６）と；型の開
    閉及び進退動作、射出ノズルからの溶融樹脂の供給動
    作、ゲートの開閉動作を制御する制御装置（７）と；を
    備え、 上記制御装置（７）による制御が、 型（２，３）を閉じ、キャビティ（１）に射出ノズルか
    ら溶融樹脂を充填しつつ、上記センサー（６）により可
    動側金型（２）の位置を検出し、可動側金型（２）が所
    定の位置（ｃ）にきたら、ゲートを完全に閉じたのち、
    可動側金型（２）を前進させ、キャビティ内の圧力を所
    定値まで高める操作を行い、一定の冷却時間経過後に成
    形品を取り出す操作を順次遂行するよう構成されたこ
    と；を特徴とする射出圧縮成形装置。
19. 【請求項１９】 上記位置センサー（６）の分解能Ｂ
    （単位：ｍｍ）が;製造すべき成形品の厚さをｔ（単
    位：ｍｍ）、要求する厚さのバラツキをＡ（単位：％）
    以下としたとき、Ｂ≦（Ａ・ｔ）／２００の関係式を満
    たす請求項１８に記載の射出圧縮成形装置。
20. 【請求項２０】 バルブゲート型のホットランナー（１
    ０ａ）を用い、そのバルブ（１３）によりゲートの開閉
    を行う請求項１８又は１９に記載の射出圧縮成形装置。
21. 【請求項２１】 キャビティ内をゲートに向けて進退す
    るカットパンチ（９）によりゲートの開閉を行う請求項
    １８又は１９に記載の射出圧縮成形装置。
22. 【請求項２２】 上記カットパンチ（９）をその最前進
    位置で停止させる位置決め機構を、カットパンチの駆動
    装置（９０）側に設け、カットパンチの駆動力が可動側
    金型（２）に伝達されないように構成された請求項２１
    に記載の射出圧縮成形装置。
23. 【請求項２３】 上記カットパンチ（９）と、その駆動
    装置（９０）の駆動シャフト（９１ｂ）との間のクリア
    ランスを0.１ｍｍ以下とした請求項２１又は２２に記載
    の射出圧縮成形装置。
24. 【請求項２４】 上記カットパンチ（９）によるゲート
    カット力Ｐｇが;カットパンチ（９）の先端の軸直角断
    面積をＡ、射出樹脂圧をｐｉとしたとき、〔Ｐｇ／（ｐ
    ｉ・Ａ）〕≧１.1の関係式を満たす請求項２１から２３
    までのいずれか一項に記載の射出圧縮成形装置。