JP2003231164A - 射出成形方法 - Google Patents
射出成形方法Info
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Abstract
方法において、金型を型締する際におけるエネルギーを
省力化する。 【解決手段】 金型10の型開量を計測する位置センサ
Lと、樹脂の射出充填時における金型装置10の型開量
を設定できる型締条件設定機を有した型締制御装置61
と、を備えた射出成形装置100を用いて、所定の型開
量だけ金型が開いた際に所望する形状の製品が得られる
よう金型キャビティを形成した金型10を第1型締力に
より型締して樹脂を充填した後、位置センサLによって
金型の型開量を計測し、計測した型開量が型締条件設定
機に設定した型開量より小さい場合は前記第1型締力を
小さくし、計測した型開量が型締条件設定機に設定した
型開量より大きい場合は前記第1型締力を大きくするこ
とによって、樹脂の充填後における金型の型開量になる
ように制御する。
Description
充填して成形する射出成形方法に関するものであり、特
に射出成形装置の型締時におけるエネルギーの省力化に
優れた射出成形方法である。
と称することもある)のキャビティに溶融樹脂を充填す
る射出充填工程を有しており、射出充填工程には高い樹
脂の充填圧力を必要とする。金型キャビティの中に充填
された樹脂は、その高い充填圧力によって金型装置を開
こうとする型開力を発生させるが、成形中に金型装置が
開いた場合は、金型キャビティの寸法が大きくなって成
形品の寸法が変わってしまったり、樹脂が金型キャビテ
ィの外に漏れだしてバリになる等といった問題が生じる
そのため、従来の射出成形方法は、樹脂の充填時に金型
装置を開かせないようにする必要があり、樹脂充填時に
おいて金型装置を前記型開力より高い型締力で型締しつ
づけいる。そのため、従来の射出成形機は、前記型開力
に耐えうる大きな型締力の型締装置を備えて、樹脂充填
時には金型装置を前記型開力より高い型締力で型締して
おり、該型締装置の昇圧に大きなエネルギーを必要とす
ることは常識とされていた。
圧に大きなエネルギーを必要とする従来の射出成形方法
は、現在のように省エネルギー化が強く要求さている状
況下において、省エネルギーの観点で問題である。本発
明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであ
り、大きなエネルギーをかけて型締装置の型締力を昇圧
させなくとも、成形品の寸法が変わってしまったり、キ
ャビティに充填した充填物がキャビティの外に漏れだし
てバリになることを防止することができる射出成形方法
であって、射出成形装置の型締時におけるエネルギーの
省力化に優れた射出成形方法を提供することを目的とす
る。
めに、 (1) 本発明による射出成形方法は、金型の型開量を
計測するセンサを配したトグル式型締機構の型締装置を
備えた射出成形装置を用いて行う射出成形方法であっ
て、所定の型開量だけ金型が開いた際に所望する形状の
製品が得られるよう金型キャビティを形成した金型を、
該型締装置で第1の型締力により型締した後、金型キャ
ビティ内に樹脂を充填し、樹脂の充填完了直後に前記セ
ンサで計測した型開量が前記所定の型開量より小さい場
合は第1の型締力を小さくし、該計測した型開量が前記
所定の型開量より大きい場合は第1の型締力を大きくす
ることにより、樹脂の充填完了直後の型開量が前記所定
の型開量になるよう制御する。
て、樹脂充填時に発生する型開力の最大値がTの場合に
おいて、前記第1型締力を0〜0.7Tの範囲とする。
る実施形態の好ましい1例について詳細に説明する。図
1〜図3は本発明の実施の形態に係り、図1は本発明に
よる射出成形装置の全体構成図であり、図2(1)〜
(3)は射出成形時における金型装置内の樹脂充填状態
と装置全体の挙動とを説明する概念図である。図3は金
型キャビティの投影面積を説明する図である。
る射出成形装置100は、金型装置10、型締装置2
0、射出装置30、および型締装置と射出装置を制御す
る制御装置60とを備えている。
固定型3と可動型4とを備えており、メス型の固定型3
とオス型の可動型4とがくいきり構造の嵌合部で嵌め合
わされ、該嵌め合わされた状態でその内部に金型キャビ
ティを形成する構造となっており、該くいきり構造の嵌
合部(くいきり部と称することもある)は金型キャビテ
ィの全周にわたって形成される。
のパーティング面が完全に閉じられたときに所望の製品
形状になるのではなく、パーティング面が完全に閉じら
れたときから所定距離(本実施形態においては2.3m
m)開いたときにおいて、所望する製品の形状となるよ
うに設計されている。なお、金型装置10は前記したよ
うにくいきり部にて嵌めあわされているため、例え所定
距離開いても金型キャビティ内に充填された樹脂が金型
装置10の外部に漏れ出すことはない。
の前記金型キャビティを型移動方向から投影した場合の
投影面積はScm2は本実施形態においては1000c
m2であり、2.3mm開いた状態の金型キャビティ内
に樹脂を充填する際の、樹脂圧力の型内平均値は概ね3
5MPa(350kg/cm2)である。従って、通常
の射出成形方法では、前記金型装置100の成形品と同
一成形品を成形しようとすれば、35MPa×1000
cm2=3.5MN(350ton)の型締力に型締機
構を昇圧することのできる型締シリンダーを使用する必
要がある。
盤1に取り付けられ、可動型4は可動盤2に取り付けら
れている。従って、後述する型締装置20を作動させる
ことにより、可動型4を固定型3に対して自在に前後進
させることができる。
いて説明する図1に示した型締装置20は、可動盤2と
固定盤1と型締シリンダ22と、型締シリンダ22に駆
動によって作動するトグル式型締機構8(トグル機構と
称することもある)と、型締シリンダ22に所望の油圧
を供給する図示しない油圧源等を備え、可動盤2は固定
盤1とエンドプレート5との間に架設した4本のタイバ
ー7に案内されて、型締シリンダ22で駆動されたトグ
ル機構8により可動金型4とともに前後進できるよう構
成されている。また、本実施形態においては、位置セン
サLを、可動盤2の位置を測定できるように配してお
り、可動盤2の位置を測定した該位置センサLの測定値
の信号は、制御装置60に備えた型締制御装置61の型
締制御部に入力される。
ンサは、金型装置10の位置を測定して型開量を算出す
る位置センサLが、計測値が正確であるという点で好ま
しいが、これに限るものではなく、図1に示した実施形
態の1例のように可動盤2の位置を測定することにより
型開量を算出する位置センサLであって良く、また駆動
シリンダ22のピストンロッド、あるいはトグル機構8
の一部等、可動盤2の位置を算出して割り出せる他の部
分の位置を測定する等して、間接的に型開量を計測する
センサであっても良い。
置61によって、型締シリンダ22に油圧を供給する型
締シリンダ制御バルブ(型締CYL制御バルブと称する
こともある)を制御し、金型装置10を自在に開閉し、
また型締できるよう構成されている。また、図1に示し
た型締制御装置61は、前記位置センサLの出力信号よ
り可動盤2の位置を検知して型開量を算出し、後述する
制御方法によって、型締シリンダ22に油圧を供給する
型締シリンダ制御バルブを制御することができるよう構
成されている。
ような油圧式のトグルタイプの型締装置20を使用した
が、可動盤2を所望の位置に正確に、かつ、自在に移動
させることができ、金型装置10に十分な型締力を負荷
することのできる型締装置であれば、本実施形態に限ら
ず、電動式のトグルタイプ型締装置等を本発明に用いて
も良い。
は、バレル32とバレル32に内装されスクリュフライ
トを有するスクリュ34と、バレル32内に樹脂を供給
するホッパ38と、該スクリュ34を前後進させる射出
シリンダ40と、該スクリュ34を回転させる油圧モー
タ42と、射出シリンダ40と油圧モータ42に所望の
油圧を供給する図示しない油圧源等を備え、前記バレル
32外周面には、図示しないヒータが取付けられてい
る。
スクリュ34が回転することにより、ホッパ38からペ
レット形状の樹脂をバレル内に供給する構造となってお
り、該供給したペレット形状の樹脂は、バレル32に取
付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュ3
4の回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶
融し、スクリュ前方に送られる。スクリュ34の前方に
送られ、溶融した樹脂(溶融樹脂と称することもある)
は、射出シリンダ40により前進するスクリュ34によ
って、バレル32の先端部にあるノズル39から射出す
ることができる。
は、型締装置を制御する型締制御部61と該型締制御部
に型締条件を設定する型締条件設定器、及び射出装置を
制御する射出制御装置63と該射出制御部に射出条件を
設定する射出条件設定器等を備えている。
態の好ましい1例を、図1及び図2を用いて説明する。
第1の工程として、型締制御装置61の中の型締条件設
定機に初期型締力として、第1型締力を1tonとして
設定するとともに、所定の型開量として2.3mmを設
定する。なお、型開量を2.3mmとした理由は、前述
したように図1に示した金型装置10が、パーティング
面が完全に閉じられたときから2.3mm開いたときに
おいて、樹脂の収縮率などを勘案して所望する製品の形
状が得られるように設計されているためである。従っ
て、金型が閉じられた状態からXmm開いたときにおい
て、樹脂の収縮率などを勘案して所望する製品の形状の
製品が得られるように設計されている金型を用いる場合
は、前記型開量としてXmmを設定する。
ダ22を作動させてトグル機構8を延伸させることによ
り、可動盤2を固定盤1の方向に移動させて金型10を
型閉する。そして、第1型締力W(本実施形態において
は1ton)にて金型装置10を型締した状態で、トグ
ル機構8のリンクをロッキングし、延伸させたトグル機
構8が後述する型開力により屈曲しないようにする。
(本実施形態では、ポリプロピレン)を金型キャビティ
に射出する。溶融樹脂(本実施形態では、ポリプロピレ
ン)が金型キャビティ内に充填されていくにつれて、樹
脂圧力は上昇を始め、金型装置10を開こうとする型開
力が発生する。そして、前記型開力が第1型締力Wを超
えたとき金型装置10は金型キャビティを広げるように
開き始める。
延伸されたままの状態であるため、前記型開力により金
型装置10が型開きされるために、タイバー7が延びる
ことになる。この時の型締力は、タイバー7が延びるこ
とによって、トグル機構8で発生させた第1型締力Wか
ら徐々に増加する。
填完了した際において、前記型開力は最大値となり、図
2(3)に示すように前記型開力の最大値Tと釣り合う
長さ分のΔLだけタイバー7が延びるので、ΔLだけ型
が開くことになる。
量を計測し、計測した型開量ΔLが型締条件設定機に設
定した型開量より小さい場合は次の成形において、前記
第1型締力を小さくし、計測した型開量が型締条件設定
機に設定した型開量より大きい場合は、次の成形におい
て前記第1型締力を大きくすることによって、樹脂の充
填後における金型の型開量が、前記該型締条件設定機に
設定した型開量になるように制御する。
の型開力によって、タイバー7がΔLだけ延びることに
よって、型締力はトグル機構8で発生させた第1の型締
力Wから増加するので、前記型開力に耐えうる大きな型
締力が発生する。なお、本実施形態においては、金型装
置10がわずかに開いた状態になっても、固定型3と可
動型4の間に形成したくいきり構造の嵌合部によりシー
ルされおり、金型キャビティ内の溶融樹脂が金型装置1
0の外に漏れ出すことはない。
れた後、樹脂は十分に冷却されて成形品として取出され
る。
る金型キャビティ投影面積Sは、1000cm2であ
り、充填完了時における型内平均樹脂圧力Pが概算で3
5MPa(350Kgf/cm2)程度必要である。そ
のため、成形時における型開力の最大値Tとして3.5
MN(350ton)程度が発生するが、第1の型締力
Wは0.1MN(1ton)であるので、型開力の最大
値Tとの差は、約3.49MN(349ton)とな
る。図1に示す実施形態のタイバー7は4本であるの
で、タイバー7は一本あたり約7MN(70ton)の
力で伸ばされて、2.3mm程度伸びている。タイバー
7が一本あたり2.3mm程度伸びることによって、型
締力は第1の型締力0.1MN(1ton)より増加し
て3.5MN(350ton)となる。
上説明したような理由から、溶融樹脂の充填圧力を利用
して型締装置の型締力を昇圧し、前記型開力の最大値T
(本実施形態においては350ton)に耐えうる大き
な型締力を型締シリンダ22によって発生させる必要が
ないので、型締シリンダを小型化でき、型締力を昇圧さ
せるためにエネルギーが少なくて良いという優れた効果
を有する。
の0.7倍より大きくした場合は、第1の型締力Wと型
開力の最大値Tとの差が小さくなり、ΔLが非常に小さ
くなる。該ΔLが非常に小さい場合は、可動盤2等の部
材の変形、可動盤1とタイバー7の摺動抵抗、あるいは
その他の外部要因により、必ずしも型開力Tに釣り合う
分だけ金型装置10が開かないこともあり、再現性等に
問題を生じる可能性がある。従って、型開力の最大値T
に対して、第1の型締力Wを0〜0.7倍の範囲に選択
しておくことが好ましい。
金型キャビティの容積が拡大して成形品の大きさが変化
するので、金型キャビティの寸法は予め可動盤の移動方
向に容積が拡大することを予測して小さめに製作してお
くことが必要であり、所定の型開量だけ金型が開いたと
きに所望する形状の製品が得られるように金型キャビテ
ィを形成する。実際に金型装置10を製作する場合にお
いては、金型キャビティの投影面積、樹脂の種類、成形
温度等から成形の際に発生する型開力の最大値Tを予測
し、該予測した型開力の最大値Tに対して、第1の型締
力Wを上記の好ましい範囲で選定することによって、タ
イバー7の伸び量ΔLを予測する。そして、予測したΔ
Lだけ金型装置10が開いた状態で、所望寸法の成形品
が成形できる金型キャビティの寸法で、金型装置10を
製作する。前記予測で製作した金型装置10で、第1の
型締力を調整しながら、成形品の大きさを微調整して、
所望する大きさの成形品を得る。
ル機構8で発生させる型締力より大きい型締力が型締装
置に発生するので,型締装置20を構成するタイバー
7、固定盤1、可動盤2、及びトグル機構8等の機械的
強度を高めておくことが好ましく、トグル機構8で発生
させることのできる型締力に対して必要な型締装置の機
械的強度の1.5倍以上の機械的強度を選択して設計し
ておくことが特に好ましい。しかし、機械的強度を無制
限に大きくした型締装置20は現実的でないことから、
トグル機構8で発生させることのできる型締力に対して
必要な型締装置の機械的強度の1.5倍から10倍に機
械的強度を選択して型締装置20を設計しておくことが
好ましい。
成形方法によれば、樹脂の充填圧力を利用して型締装置
の型締力を昇圧するので、前記型開力の最大値に耐えう
る大きな型締力を型締シリンダ等によって発生させる必
要がない。従って、型締機構を小型化でき、型締力を昇
圧させるためにエネルギーが少なくて良いという優れた
作用効果を有する。特に、型締シリンダの変わりにボー
ルネジ等を使用する電動型型締機構を有する型締装置に
おいては、ボールネジ等のサイズの制限などから、型締
装置を大型化することが困難な場合もあることから、非
常に利用価値が高く効果的である。
0.7倍より小さくすることによって、所望する寸法の
成形品を効率的かつ安定的に成形することができる。
る。
金型装置内の樹脂充填状態と装置全体の挙動とを説明す
る概念図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】金型の型開量を計測するセンサを配したト
グル式型締機構の型締装置を備えた射出成形装置を用い
て行う射出成形方法であって、所定の型開量だけ金型が
開いた際に所望する形状の製品が得られるよう金型キャ
ビティを形成した金型を、該型締装置で第1の型締力に
より型締した後、金型キャビティ内に樹脂を充填し、樹
脂の充填完了直後に前記センサで計測した型開量が前記
所定の型開量より小さい場合は第1の型締力を小さく
し、該計測した型開量が前記所定の型開量より大きい場
合は第1の型締力を大きくすることにより、樹脂の充填
完了直後の型開量が前記所定の型開量になるよう制御す
ることを特徴とした射出成形方法。 - 【請求項2】樹脂充填時に発生する型開力の最大値がT
の場合において、前記第1の型締力を0〜0.7Tの範
囲とする請求項1記載の射出成形方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002029629A JP3711940B2 (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 射出成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP3711940B2 JP3711940B2 (ja) | 2005-11-02 |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPS639523A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 射出圧縮成形方法及び装置 |
JPH07100893A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-04-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 射出成形機の制御方式 |
JPH08238655A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Ube Ind Ltd | 射出圧縮成形方法 |
JPH0939060A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-10 | Ube Ind Ltd | 射出圧縮成形における型締圧力の制御方法 |
-
2002
- 2002-02-06 JP JP2002029629A patent/JP3711940B2/ja not_active Expired - Fee Related
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