JP2006142805A - プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品を注入圧縮成形する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の問題を解決する、プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品を注入圧縮成形する装置および方法を提供する。
【解決手段】 プラスチック材料を注入し、場合によっては注入プラスチック材料を圧縮するための第１空洞と第２空洞を備えるスタック成形プレス機によって、プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品を成形する装置および工程であって、その装置の鋳型（１０、１１）と反対側鋳型（９、１２）が、それぞれの相互に向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）を画定する。前記向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）同士の相互の平行度を示すパラメータが検出され、検出されたパラメータに応じて、プレス機を閉鎖する閉鎖アセンブリが制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、成形プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品の、連続した２つのステップによる成形に関する。

より詳しくは、本発明は、プレス機であって、相互に対向して設定された第１鋳型と第２鋳型を支承する中央回転要素と、中央回転要素に関して対向し合う側に設定され、そこに平行移動し得る第１反対側鋳型および第２反対側鋳型と、前記第１および第２反対側鋳型を、前記第１および第２鋳型に対して閉鎖して、それぞれの成形用空洞を画定する手段と、前記第１および第２空洞内にプラスチック材料を注入する手段と、前記第１構成要素を形成し、前記第２構成要素を重ね成形するために、前記第１および第２空洞それぞれのうちの少なくとも一方でプラスチック材料を圧縮する手段とからなるタイプのプレス機に関連付けることが可能である装置に関する。

上述の種類の成形プレス機は、通常「スタック成形プレス機」と呼ばれ、複雑なものをも含む２つの構成要素を備えた物品を、連続した２つのステップで成形するのに使用される。最初に第１構成要素が第１鋳型および第１反対側鋳型を使用して成形され、次いで中央回転要素の１８０°の回転によって、第１鋳型が第２反対側鋳型に対応する位置に配置されて、第２構成要素を第１構成要素に重ね成形する。同時に第２鋳型および第１反対側鋳型を使用して、後続の物品の第１構成要素が形成され、そのサイクルが同一のやり方で繰り返される。

このような成形装置によって作り得る製品は、様々な性質およびタイプであることが可能である。第１構成要素は、例えば、通常ポリカーボネートから作られる透明のプレート、大型寸法のものからも成ることが可能であり、第２構成要素は、異なったプラスチック材料、例えば非透明のものから作られる周囲枠であって、支持構造物上の製品、例えば自動車の車体を組み立てるための付属物および取り付け物が設けられた周囲枠によって構成することが可能である。

添付図１は、本発明が関わるスタック成形タイプのプレス機の側面概略図である。このプレス機は、簡潔に述べれば１対のプレス面１、２を備え、これは、ねじ込み式注入アセンブリ７、８それぞれが関連付けられ、垂直軸６の周囲で回転する中央要素４に関して両側に設定される。プレス面１、２は、プレート３、５それぞれを介して２つの反対側鋳型９、１２を支承し、それらの鋳型は、中央回転要素４によって担持される鋳型１０、１１それぞれに面する。プレス機には、従来の種類である限り図示しない油圧式閉鎖システムが設けられ、それによってプレス面１、２、したがって反対側鋳型９、１２が付いたプレート３、５が、両側で中央回転要素４に対して閉鎖されて、２つの成形用空洞を画定し、それらの中にプラスチック材料が、アセンブリ７、８を介して流体状態で注入される。このやり方で、反対側鋳型９と鋳型１０の間に画定された空洞で、例えば成形される物品の第１構成要素が形成され、反対側鋳型１２と鋳型１１の間に画定された空洞で、第２構成要素が、既に形成された第１構成要素に重ね成形される。第１構成要素の反対側鋳型９に対応する位置から、反対側鋳型１２に対応する位置への転送は、既に説明したように、中央要素４の軸６周囲での、１８０°の回転の結果として得られる。２つの構成要素によって形成された最終部分品が、最後にプレス機から取り外される。

このタイプのスタック成形プレス機は、例えば文書ドイツ特許出願第ＤＥ−Ａ−１０２
１７５８４号に記述されている。
このシステムは、このようにして閉鎖システム自体によって完成品を構成する２つの構成要素の注入処理を可能にする。

大型寸法の部分品、または高品質の部分品の場合、ゆがみによる変形のないこと、最高の機械特性を維持することに関して、成形品について必要な品質を保証するという問題がある。これは特に透明のプラスチック材料から作られる大型プレートの場合に当てはまり、この場合、その光学的特性を損ねる残留応力の存在を阻止することが必要である。この理由により、製造される物品の特性を向上させるというまさにその目的のために、注入圧縮の技法が使用されるが、これは、プラスチック材料を鋳型内に注入するステップに続いて、または前記注入ステップと同時に、圧縮するステップを実行することから成る。前記技法は、第１構成要素または第２構成要素、あるいは他のもの、あるいはその両方の成形に使用することが可能であるが、獲得するべき鋳型の空洞内に注入される材料の残留応力を大幅に縮小することを可能にする。

これらの方法論、ならびに個別の特有の解決方法が、例えばイタリア特許出願第ＴＯ２００４Ａ０００６９６号および第ＴＯ２００４Ａ０００６９７号に記述されており、そのいずれもが、本出願人の名義で２００４年１０月８日に申請され、そのいずれも、本出願の申請の日付時点で未だ未公開である。

しかし、プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品の構成要素の両方または一方のみで得られる注入圧縮の工程は、いくつかの重大な問題を含み、それらは基本的に以下の事実、即ち、２つの反対側鋳型９および１２を支承するプレート３、５の（図１で１３および１５によって示す）垂直面と、鋳型１０および１１を支承する、中央要素４のそれらに面する（図１で１４ａおよび１４ｂによって示す）垂直面との閉鎖が、注入ステップおよび場合によっては圧縮ステップ中に、油圧式閉鎖アセンブリによって得られ、その閉鎖が、（既述のように図１で１３および１５によって示す）外部面に対してしか作用しないという事実に由来するものである。一般的に、閉鎖アセンブリは、実質的にプレス面１および２の頂上に隣接して設定される（図１に示さない）水平案内柱を含む。

向かい合う面１３、１４ａと、１５、１４ｂの相対的な位置の制御は、したがって前記柱の位置の制御に委任される。これは許容誤差の問題を含むものであり、それは、システムが、プレス機および鋳型に属する多数の中間の弾性要素を有するからであり、そのことは、測定、したがって精確な介入が可能であることに悪影響を及ぼす。必要な精度で注入圧縮を実施することを可能にするためには、１つまたは複数の鋳型および反対側鋳型の、圧縮が間で実施される表面同士が、相互に平行にもたらされることが必要である。この平行度をおおよそで制御することは、実際に、材料分配に悪影響を及ぼす誤差を生むが、それは、プレス機の閉鎖システムが、圧力の少ない方の鋳型域、即ち、注入器から離れた方の、未だ全面的または部分的に空である鋳型域を最初に閉鎖する傾向にあるからである。この厚みが一定でない場合、誤差が生まれ、同じパラメータである場合、それは、鋳型の回転後に増幅される。実際、第２空洞で成形品を閉鎖することによって、追加の力が発生し、それは不良位置合わせ、したがって誤差を増加させる傾向を有する。

従来のスタック成形プレス機では、平行度を正確に制御することは、事実上実際的には不可能である。この制御欠落の問題は、成形構成要素の厚みの均一性の欠如、したがってあらゆる視点で望ましくない以下の影響を生む。内部応力、変形、寸法上の許容誤差、審美的外観等。

スタック成形タイプのプレス機を使用した注入圧縮の方法論に連結する他の問題は、プ
ラスチック材料の用量に関する。この注入圧縮は、材料用量を正確に投入しなければならないことを想定している。一般的に圧縮ステップの前に注入システムを閉鎖することが必要である。このように、成形用空洞の最終容積がはっきり画定されるので、空洞内の材料の用量投入の全ての誤差が、圧縮の最後に望ましくない効果を、続いてバリをも、あるいは空洞の閉鎖を完了することが不可能となることを生じる。そうではなく、材料の欠如は部分品の不完全さを生む。したがって、ステップ中に様々な変化要因を正確なやり方で制御下に維持して、鋳型が精確に所望の閉鎖位置に所望の圧力で到達するようにすることが必要である。最終の厚みは、鋳型によって直接注意深く測定せねばならず、圧縮ステップは、材料を空洞内に可能な最善の形で分配するように平行な形で実施して、成形部分品の内部応力、したがってその変形、機械的特性、また透明の物品の場合は光学的特性への悪影響をも防止するようにしなければならない。

上述の問題は、注入圧縮を物品の第１構成要素だけに想定する場合も、両方の構成要素が注入圧縮によって成形される場合にも生じる。明らかに、二番目の場合の方が、鋳型に属する要素の不良位置合わせおよび制御の欠如の問題が、より重大である。

本発明の目的は、上述の問題を解決することにある。

本発明の第１の態様によれば、前記目的は、開始時に画定されるタイプのプラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品を成形する装置であって、前記鋳型と前記反対側鋳型がそれぞれの向かい合う面を画定し、その本質的な特質が、前記向かい合う面に動作可能に関連付けられる、前記面同士の相互の平行度を示すパラメータを測定する、測定されたパラメータに応じて前記閉鎖手段を制御する感知手段を、それが備えるという事実にある装置によって達成される。

前記感知手段は、前記反対側鋳型をそれぞれの鋳型に対して閉鎖する間、直接に前記面同士の間隔を測定する位置変換器および／または、前記反対側鋳型をそれぞれの鋳型に対して閉鎖する最終ステップで、前記向かい合う面同志の間に掛かる圧力を直接測定する圧力変換器を含むことが可能である。

他の態様によれば、本発明は、開始時に画定されるタイプの装置によって、プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品を成形する工程であって、前記向かい合う面同士の相互の平行度を示すパラメータを測定するステップと、測定されたパラメータに応じて前記閉鎖手段を制御するステップとさらに含むことを特徴とする工程を想定する。

次に本発明を、添付図面を参照して詳しく記述するが、図面は単に、限定されない例としてここに提示するものである。

図を参照すると、本発明によるスタック成形プレス機は、従来型のプレス機（その本質的な構成要素は既に記述した）とは異なり、それは、鋳型１０および１１に対応する面１４ａ、１４ｂと、それぞれに、反対側鋳型９および１２に対応する向かい合う面１３および１５との平行度を測定するシステムが存在するという理由による。

上述の測定システムは、位置変換器または変位変換器から構成することが可能であり、それは、例えば、中央要素４、即ち鋳型１０、１１に、（通常四角形である）面１４ａ、
１４ｂの頂上に対応する位置で予め配置され、間隔Ａ、Ａ１およびＢ、Ｂ１を直接に測定するように設計される。位置変換器１６は従来のタイプのものであり、それらの詳細は、それらが当業者の範囲内にある限り、簡潔にするために、ここでは記述しない。

位置変換器１６の代替物として、またはそれと組み合わせるものとして、圧縮ストロークの最終ステップおよび／またはその最後で、向かい合う面１４ａ、１３の間、および１４ｂ、１５の間にかかる圧力を直接測定する感知器をさらに設けることが可能である。１７によってここに示す、例えば荷重測定装置から構成されるこれらの変換器は、中央要素４、即ち鋳型１０、１１の、位置変換器１６の位置付近の位置にも設けることが可能である。

位置変換器１６および／または圧力変換器１７は、異なった区域に位置決めすることが可能であり、必ずしも中央要素４でなくてもよく、例えば意図的に設けられた支持体に位置決めすることも可能である。

位置変換器１６および／または圧力変換器１７は、プレス機に通常設けられる電気制御システムによって、また適切なアルゴリズムを介して、プレス機自体の油圧式閉鎖アセンブリに動作可能に連結されて、閉鎖シリンダの力および速度が調整されるようになって、それによって成形工程が精確に遂行されることを保証する。圧縮ステップが実行される面１４ａ、１３の間、および１４ｂ、１５の間の間隔を直接測定することによって、一定の工程を得ることが可能になる。向かい合う面が全ての側面に接触していること、また一定の閉鎖圧力が掛かっていることを最終的にチェックすることによって、一方または他方の成形用空洞に存在するプラスチック材料の有効量に対して精確なチェックを実行することが可能に、即ち生産される部分品の品質を制御することが可能になる。

当然ながら、感知器１６および１７の構造および配置は、実施例を参照してここに記述したものから変化することが可能である。位置変換器１６の存在しか、あるいは圧力変換器１７の存在しか想定しないことも、また注入プラスチック材料の圧縮ステップが、成形用空洞の一方にしか想定されない場合、いずれの場合でも前記変換器を前記空洞だけに関連付けうることも可能であることをさらに留意されたい。

高品質の複構成要素からなる物品を生産する場合、例えば、注入圧縮による成形が両方の構成要素に対して実行される、不透明の周囲枠を備えた大型寸法の透明プレートなどの場合、位置変換器１６と圧力変換器１７の両方が便利に使用されるという意味で、システムは完全なものであることが好ましい。この場合、成形される物品の最終的な品質という目的に対して最善の結果は、本発明による平行度を測定するシステムを、既に引用したイタリア特許出願第ＴＯ２００４Ａ０００６９７号の課題を形成する保持デバイスと、既に引用したイタリア特許第ＴＯ２００４Ａ０００６９７号の課題を形成する対比デバイスとに組み合わせることによって、得ることが可能である。

当然ながら、構造および実施形態の詳細は、次の請求項によって規定する通りの本発明の範囲から逸脱せずに、本明細書で記述し、述べるものから大きく変化することが可能である。

本発明によるスタック成形タイプのプレス機の概略的簡略立面図。

Claims (7)

1. プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備えた物品を成形する装置であって、相互に対向して設定された第１鋳型（１０）および第２鋳型（１１）を支承する中央回転要素（４）と、該中央回転要素（４）に関して対向し合う側に設定された、そこに平行移動し得る第１反対側鋳型（９）および第２反対側鋳型（１２）と、前記第１および第２鋳型（１０、１１）に対して前記第１および第２逆鋳型（９、１２）を閉鎖して、それぞれの成形用空洞を画定する手段と、前記第１および第２空洞内にプラスチック材料を注入する手段（７、８）と、前記第１構成要素を成形し、前記第２構成要素を重ね成形するために、前記第１および第２空洞それぞれの少なくとも一方で、プラスチック材料を圧縮する手段とからなり、前記鋳型（１０、１１）および前記反対側鋳型（９、１２）がそれぞれの向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）を画定する装置であって、さらに、前記向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）に動作可能に関連付けられて、前記向かい合う面（１４ａ、１６；１４ｂ、１５）の相互の平行度を示すパラメータを測定し、測定されたパラメータに応じて前記閉鎖手段を制御する感知手段（１６、１７）からなることを特徴とする装置。
2. 前記反対側鋳型（９、１２）をそれぞれの鋳型（１０、１１）に対して閉鎖する間に、直接に前記向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）同士の間隔（Ａ、Ａ１；Ｂ、Ｂ１）を測定する位置変換器（１６）を、前記感知手段が含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記反対側鋳型（９、１２）をそれぞれの鋳型（１０、１１）に対して閉鎖する最終ステップで、前記向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）同士の間に掛かる圧力を直接検出する圧力変換器（１７）を、前記感知手段が含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記感知手段（１６；１７）が、前記鋳型（１０、１１）に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. プラスチック材料から作られる、２つの構成要素を備える物品を、装置であって、相互に対向して設定された第１鋳型（１０）および第２鋳型（１１）を支承する中央回転要素（４）と、該中央回転要素（４）に関して対向し合う側に設定された、そこに平行移動し得る第１反対側鋳型（９）および第２反対側鋳型（１２）と、前記第１および第２鋳型（１０、１１）に対して前記第１および第２逆鋳型（９、１２）を閉鎖して、プラスチック材料を注入し、場合によっては注入されたプラスチック材料を圧縮するための第１空洞および第２空洞をそれぞれ画定する手段とからなり、前記鋳型（１０、１１）および前記反対側鋳型（９、１２）がそれぞれの向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）を画定する装置によって成形する工程であって、前記向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）の相互の平行度を示すパラメータを測定するステップと、測定されたパラメータに応じて前記閉鎖手段を制御するステップとからなることを特徴とする工程。
6. 圧縮のステップが実行される前記面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）同士の間隔（Ａ、Ａ１；Ｂ、Ｂ１）を直接測定することを想定することを特徴とする、請求項５に記載の工程。
7. 圧縮の最終ステップで、前記向かい合う面（１４ａ、１３；１４ｂ、１５）同士の間に掛かる圧力を直接測定することからなることを特徴とする、請求項６に記載の工程。

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