JP3771704B2 - 射出成形方法および射出成形機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は射出成形方法および射出成形機に関し、特に、品質のバラツキが少ない樹脂成形品を安定的に成形することができる射出成形方法、およびその射出成形方法に用いることができる射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形は、溶融樹脂を射出成形用金型内に射出し、該溶融樹脂を射出成形用金型に設けられたキャビティに充填し、冷却・固化させて成形品を製造する方法である。この射出成形において、金型内に射出された溶融樹脂は、射出された瞬間から金型と接触して冷却され固化を開始して流動性を失っていくため、樹脂の流動性が消失する前に、キャビティ内への樹脂の充填を完了する必要がある。従来、射出成形によって成形される各種成形品は、この点をも考慮して設計され、成形が行われてきた。
【０００３】
ところで、最近の商品の軽薄短小化の流れに伴って、その商品を構成する部品においても軽薄短小化が要求されている現在、いっそう薄肉の樹脂成形品を射出成形によって成形することが求められるようになっている。ところで、射出成形においては、金型内へ溶融樹脂の射出を開始してからキャビティ内に導入された溶融樹脂が冷却・固化して流動層が消失し、金型のキャビティ内に溶融樹脂を充填できなくなるまでの最大の時間、すなわち、樹脂充填可能最大時間を考慮しなければならない。この樹脂充填可能最大時間は、一般に、用いる樹脂種、キャビティの形状、樹脂の射出圧力、射出速度、金型の冷却温度等の種々の要因によって決定されるが、上記のような薄肉の成形品を成形するための金型のキャビティは、狭隘な空間形状となるため、上記樹脂充填可能最大時間が短くなってしまい、工程条件として調整可能な条件は射出圧力および射出速度の２つとなる。したがって、短い樹脂充填可能最大時間の間に、従来よりも高速かつ高圧の射出によってキャビティー内に迅速に溶融樹脂を充填することが、例えば、生産性の向上、成形品の品質向上のためには必要となってきた。特に、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の射出成形といった高速条件下では、射出開始時に極めて迅速に高圧の作動油を油圧アクチュエータに供給することを可能にする応答性が重要となるところ、この応答性が油圧回路の圧力に依存していることがわかった。
さらに、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下になる成形品は、多くの場合、樹脂充填に必要な樹脂圧力が、２０００ｋｇ／ｃｍ2 を超え、場合によっては３０００ｋｇ／ｃｍ2 を超えることもあり、成形機の最高射出樹脂圧力が充填可否を決める重要な要件になることが経験的にわかってきた。
【０００４】
そこで、最近、薄肉の成形品の成形を行うために、高速かつ高圧で溶融樹脂の射出を行うことができる射出成形機が、各メーカーから上市されてきている。例えば、日精樹脂工業（株）から商品名：ＵＨ１０００、住友重機械（株）から商品名：ＳＧＨ等の機種が上市されている。これらの射出成形機は、高速かつ高圧による溶融樹脂の射出に対応するために、高い応答性で射出を制御することが必要となり、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を高い応答性で制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとが、油圧回路に搭載されている。
【０００５】
油圧サーボバルブは、一般に、油圧出力が目標値になるよう、バルブ内部でメカ的なフィードバックを行い、高速、高応答、かつ高精度に、油圧出力を制御するバルブである。通常、この油圧サーボバルブは、その能力を最大限に引き出す目的で、アキュムレーター（蓄圧器）とセットで搭載されている。アキュムレーターは、油圧サーボバルブの高応答の作動に応じて、高圧の作動油を油圧アクチュエータに供給するために、高圧の作動油を蓄え、油圧回路の圧力を補償するものであり、プラダ型とピストン型に大別される。
【０００６】
そして、油圧サーボバルブが作動すると、アキュムレーターに蓄えられた高圧の作動油が、油圧回路に供給される。アキュムレーター内の作動油が消費されると、消費に比例して作動油圧が低下する。
また、油圧サーボバルブは、その機構上、常に、わずかに油圧回路内の作動油をリークしている。その結果、アキュムレーター内に蓄えられた作動油が消費され、消費に比例した作動油圧力の低下が生ずる。
【０００７】
作動油圧力が、設定した下限側の圧力を下回ると、油圧ポンプからアキュムレーターに作動油を充填（チャージ）し、設定した上限側の圧力に達すると、作動油の充填を停止する。また、アキュムレーターがピストン型の場合は、油圧ポンプからの作動油のチャージはピストンの下限側および上限側の位置で制御する場合もある。
【０００８】
このように、アキュムレーターの作動油圧力、すなわち、油圧回路の圧力は、アキュムレーター内の作動油の量（作動油の消費と充填）に依存し、成形サイクルに同期していないため、毎ショット毎の射出する瞬間の油圧回路の圧力は異なっている。この結果、射出のためのアクチュエータに供給される油圧力も変化し、最高射出樹脂圧力も変化する。
【０００９】
しかし、昨今の薄肉品成形の要求に対し、前述のごとく、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下となるような場合では、成形機の最高射出樹脂圧力が充填可否を決める重要な要件になる。この最高射出樹脂圧力はアクチュエータに供給される油圧力に依存しているため、変動する回路圧力によって、最高射出樹脂圧力が、ショット毎に変化し、その結果、ショートショットや、過充填によるバリが発生し、安定した製品が得られない問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アキュムレーターを搭載した成形機のショット毎の最大射出樹脂圧力は、アキュムレーター内の作動油量の変化とともに変化しているが、一般的な肉厚の成形品を成形する場合は、必ずしも最高圧力が必要ではないため安定した成形が可能であった。しかし、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下となる薄肉成形品の射出成形では、成形機の最高射出樹脂圧力が充填可否を決める重要な要件となり、油圧回路の圧力変動により、この最高射出樹脂圧力が変動し、ショートショットやバリ等の不安定要因となっていた。この油圧回路の圧力変動の幅は、アキュムレーターの、設定した上・下限の圧力の幅と一致し、一般的には最高圧力の１０％程度、圧力変動を厳しく制限する場合で、５％程度になっている。
【００１１】
このことを実例で説明すると、アキュムレーターの上下限の設定圧力を各々１５０ｋｇ／ｃｍ2 と１４０ｋｇ／ｃｍ2 とすると、成形工程での各油圧駆動装置における作動油の消費、および油圧サーボバルブの定常的な作動油の消費により、アキュムレーターの圧力が下がる。圧力が下限設定の１４０ｋｇ／ｃｍ2 になるとアキュムレーターに油圧ポンプによって作動油をチャージし、１５０ｋｇ／ｃｍ2 でチャージを停止する。
【００１２】
このように、アキュムレーターにおける作動油の圧力は、成形工程には無関係に、設定した上下限の圧力によって制御されているため、射出開始時の油圧回路の圧力は、１４０ｋｇ／ｃｍ2 から１５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内で変動する。そのため、溶融樹脂の射出時の射出圧力、すなわち、射出時に到達し得る最高樹脂圧力も、油圧回路の圧力の回路圧力の１４０ｋｇ／ｃｍ2 から１５０ｋｇ／ｃｍ2 に対応した圧力範囲で変動することとなる。
【００１３】
一般的に、射出成形機の油圧回路圧力と樹脂圧力の関係は、油圧てこの原理に基づき、樹脂圧力が油圧回路圧力の１５倍から２０倍となるように設計されている。ここでの例を１５倍とすると、到達し得る最高樹脂圧力の変動幅は（１４０×１５＝）２１００ｋｇ／ｃｍ2 から（１５０×１５＝）２２５０ｋｇ／ｃｍ2 となる。倍率を２０倍とすると、同様に、到達し得る最高樹脂圧力の変動幅は、２８００ｋｇ／ｃｍ2 〜３０００ｋｇ／ｃｍ2 となる。
【００１４】
そして、射出成形において、実際に樹脂を金型内に射出して充填する際の到達し得る最高樹脂圧力は、その時点での油圧回路圧力、つまり、アキュムレーターの圧力に対応した樹脂圧力になるが、前述のように、アキュムレーターは射出成形の工程とは無関係にチャージを行っているために、図６に示すように、上限設定値と下限設定値の間を変動しているため、射出を行う時点でのアキュムレーターの圧力に対応する最高樹脂圧力で射出が行われることになり、各ショット毎に最高樹脂圧力は変動することとなる。
【００１５】
一般的な射出成形では、前記のような最高樹脂圧力を必要としないため、この到達し得る最高樹脂圧力の変動は、それほど問題にならない場合が多い。
しかし、薄肉の成形品を成形する場合には、このような到達し得る最高樹脂圧力の変動は、成形状態に影響を及ぼし、特に、非常に薄肉の成形品を成形する場合には、成形品の品質のバラツキを生じる原因となることがわかった。
【００１６】
そこで、上限設定値と下限設定値の間を変動するアキュムレーター圧力に対応する射出圧力の変動が、成形状態に及ぼす影響を検討するために、まず、アキュムレーターの上下限の設定圧力をそれぞれ１４０ｋｇ／ｃｍ2 と１５０ｋｇ／ｃｍ2 として、後記の図３に示すような平均肉厚０．１７ｍｍの非常に薄肉の樹脂成形品を成形した場合の実際の射出時のアキュムレーター圧力と、Ｍｉｎクッション位置との関係を調べた。その結果、この図７に示すように、アキュムレーター圧力が設定下限値の１４０ｋｇ／ｃｍ2 で射出が行われた場合は、Ｍｉｎクッション位置のバラツキが大きく出ることが分かった。また、このアキュムレーターの圧力の変動によって、図８に示すように、得られる成形品の重量も大きなバラツキを示すことが分かった。ここで、Ｍｉｎクッション位置とは、射出成形機内のスクリューの最前進位置を言う。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記品質のバラツキを押さえるために、射出前のアキュムレーター圧力を一定にすることを目的に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行った後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うか、あるいは、各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことによって、前記問題を解決し、油圧回路の圧力変動による影響を受けずに、品質のバラツキの少ない成形品を安定して成形することができることを知見し、本発明を想到するに至った。
【００１８】
すなわち、本発明は、前記課題を解決するために、第１の方法として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備える射出成形機を用いる射出成形方法において、
各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことにより、該射出を一定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
ここで、上記第１の方法において、各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを開始し、かつ完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うのが好ましい。
また、型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、およびノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始するのが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、第２の方法として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備える射出成形機を用いる射出成形方法において、
各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を所定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
また、上記第１または第２の方法において、射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を射出成形するのが好ましい。
また、厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形するのが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明は、前記第１の方法に用いられる射出成形機として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備え、
各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を一定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形機を提供するものである。
ここで、上記第１の方法に用いられる射出成形機において、各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを開始し、かつ完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うのが好ましい。
また、型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、およびノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始するのが好ましい。
【００２１】
さらにまた、本発明は、前記第２の方法に用いられる射出成形機として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備え、
各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を所定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形機を提供するものである。
また、上記第１または第２の方法に用いられる射出成形機において、射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を射出成形するのが好ましい。
また、厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形するのが好ましい。
【００２２】
以下、本発明の射出成形方法（以下、「本発明の方法」という）および射出成形機について詳細に説明する。
【００２３】
本発明の方法は、射出成形用金型への溶融樹脂の射出を行う油圧シリンダー等の油圧アクチュエータに、高圧の作動油の供給を高応答性で制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を用いて、射出成形を行うに際して、溶融樹脂の射出を一定の圧力で行うために、各射出サイクル毎にアキュムレーターに作動油の強制チャージを行う方法である。本発明の方法において、作動油の強制チャージは、射出成形工程の射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の任意の時期に行われる。具体的には、図１に示す金型閉鎖から成形品の取り出し（エジェクタの作動）を示す一連の射出成形工程サイクルにおいて、金型閉鎖を開始する型閉スタート信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、ノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号、および射出の開始を示す射出開始信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始し、アキュムレーターの圧力を所定の上限値まで上昇させればよい。この方法においては、作動油の強制チャージが射出開始に近い時期に行われるほど、油圧サーボバルブにおける作動油のリーク等による圧力降下の影響を低減し、射出時の圧力をより最高圧力に近い圧力で行うことができ有利であるが、強制チャージが射出開始に近すぎると、油圧ポンプによる作動油のアキュムレーターへのチャージ時間を確保するために、強制チャージが完了するのを待って、成形工程を進行させなければならず、成形サイクルを長くする不都合を招くこともある。一方、作動油の強制チャージ完了が射出開始よりも前になるように強制チャージを早いタイミングで行う場合には、前記の不都合を招くおそれはないが、強制チャージから射出開始までの間に、油圧サーボバルブにおける作動油のリーク等による圧力降下の影響を受け、射出時に到達し得る最高樹脂圧力が低くなるので、この点は考慮しなければならない。本発明の方法においては、作動油のアキュムレーターへの強制チャージを行う時期は、成形に要する最高樹脂圧力、１成形サイクルに要する時間、油圧ポンブの作動油のチャージ能力等に応じて、適宜決定することができる。通常、作動油のチャージ時間は、０．５秒〜１．５秒、型締めスタートから射出開始までが０．８〜１．６秒程度である。例えば、作動油のチャージが１．２秒で、射出開始までが１．５秒の場合は、型締スタート信号で０．２秒のタイマーをスタートし、タイマーがタイムアップとなると同時に、チャージを開始すると、射出開始０．１秒前にチャージが完了する。
【００２４】
また、本発明の方法において、作動油のアキュムレーターへの強制チャージを、各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時、例えば、図１に示す成形工程サイクルにおいて、射出開始を示す射出開始信号によって、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うと、アキュムレーターの圧力が上限の設定値にあるときに溶融樹脂の射出が行われるため、常に最高樹脂圧力で安定した成形を行うことができ、品質のバラツキのない成形品を安定して得ることができる点で、有効である。一方、アキュムレーターへの作動油の強制チャージを待って、射出を開始するため、アキュムレーターへの作動油のチャージ時間だけ、成形サイクルを長くする必要がある。
【００２５】
また、本発明の方法は、射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が長い成形品の成形に適用して、品質のバラツキの少ない成形品を成形することができ、有用であるが、特に、樹脂充填可能最大時間が短い樹脂成形品を成形する場合に有利である。特に、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を、品質のバラツキが少なく安定して射出成形できる方法として、有用である。また、本発明の方法は、樹脂充填可能最大時間が短い成形品として、厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３ｍｍ以上の樹脂成形品を成形する方法として、有効である。さらに、現実的には、３ｍｍ〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形する方法として、有効である。
【００２６】
この本発明の方法を行うための本発明の射出成形機は、例えば、図２に示すごとく、射出開始信号によって射出シリンダー１に高圧の作動油を高応答性で供給する油圧サーボバルブ２と、該油圧サーボバルブ２に接続され、高圧の作動油を蓄えるアキュムレーター３と、アキュムレーター３に作動油をチャージする油圧ポンプ４を有する油圧回路を備えるものである。５は、アキュムレーターへの作動油のチャージを油圧ポンプ４から行うためのアキュムレーターチャージ用電磁弁であり、６はアキュムレーター３内の圧力を検出する圧力センサーである。この油圧回路において、アキュムレーター３には、図１に示す金型閉鎖から成形品の取り出し（エジェクタの作動）を示す一連の射出成形工程サイクルにおいて、型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、ノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号、および射出の開始を示す射出開始信号の内、選択されたいずれかの制御信号によって、アキュムレーターチャージ用電磁弁５が作動されるとともに、油圧ポンプ４が作動して、アキュムレーター３に作動油が強制チャージされる。このような油圧回路を有する射出成形機は、成形サイクルの一連の作動を制御するシーケンス制御を、前記の作動油の強制チャージを行う時期に基づいて、一部変更することによって構成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法にしたがって、図３に示す肉厚０．１７ｍｍの薄肉成形品を成形した実施例に基づいて、本発明の方法および射出成形機について、具体的に説明する。
【００２８】
図２に示す油圧回路を有する射出成形機（日精樹脂工業（株）ＵＨ１０００（ＰＳ６０Ｅ５Ｈ）において、アキュムレーターチャージ電磁弁５の作動を、チャージ開始信号に基づいて、任意のタイミングで行うように改造し、成形機の最高油圧：１５０ｋｇ／ｃｍ2 まで作動油をアキュムレーターにチャージするようにした。成形品は、材料として６６ＮｙアロイＹ１９Ａ（住友化学工業）を用い、図３に示す寸法、および形状の成形品をテスト型を用いて成形した。成形条件は金型温度１２０℃、樹脂温度３００℃にて行った。
【００２９】
図４はアキュムレーターへの作動油のチャージを、型閉め完了、可塑化完了、および射出開始信号のそれぞれで行ったときの射出成形時のアキュムレーター圧力の散布図である。比較のために従来の方式で行った場合のアキュムレーター圧力のバラツキを示す。この図４から、従来の方式によるアキュムレーター圧力の制御と比べるとアキュムレーターへの作動油のチャージタイミングを、これらの可塑化完了、型閉め完了、および射出開始信号で行った場合のアキュムレーター圧力のバラツキが小さくなっていることが分かる。また、これらのうち、アキュムレーターへの作動油のチャージを射出開始信号で行った場合が最も安定していることも分かる。
【００３０】
図５は、本発明を用いた場合（射出開始信号に基づいてアキュムレーターへの作動油の強制チャージを行った場合）に得られた成形品の重量バラツキを示した図である。前記の図８に比較してバラツキの少ない成形品を非常に安定して成形できることが分かる。
【００３１】
また、前記と同じ射出成形機および材料を用い、通常、厚さ２０ｍｍの平板を成形する金型の板厚を変更し、射出速度を１０００ｍｍ／秒として、従来の制御条件で成形を行い、得られた成形品の板厚と、射出成形時の最高射出圧力、および１００ショットを行った場合に得られる成形品の重量バラツキを測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
注 板厚０．２ｍｍの成形品の成形では、時々、板厚０．１７ｍｍの成形品の
成形では、頻繁にショートショットが発生した。
【００３３】
上記の表１に示す結果から、従来の制御では、充填可能最大時間が０．１秒以下となる付近から、完全充填するための樹脂圧力が、ほぼ成形機の最大射出樹脂圧力と同じとなり、充填のバラツキが大きくなった。
【００３４】
次に、前記と同じ射出成形機および材料を用い、通常、厚さ２０ｍｍの平板を成形する金型の板厚を変更し、射出速度を１０００ｍｍ／秒として、本発明の制御条件で成形を行い、得られた成形品の板厚と、射出成形時の最高射出圧力、および１００ショットを行った場合に得られる成形品の重量バラツキを測定した。結果を表２に示す。
【００３５】
【００３６】
表２に示す結果から、本発明の方法による射出成形では、成形品のバラツキは小さく、ショートショットの発生がなく、従来の制御方法で行った場合に比べて顕著な効果の差があることが確認できた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の射出成形方法によれば、アキュムレーターを使用する射出成形機における油圧回路の圧力変動による影響を受けずに、品質のバラツキの少ない成形品を安定して成形することができる。
また、本発明の射出成形機は、前記射出成形方法によって品質のバラツキの少ない成形品を安定して成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形方法の成形工程におけるアキュムレーターへの作動油の強制チャージのタイミングを説明する図。
【図２】 本発明の射出成形方法で用いる射出成形機の油圧回路を説明する図。
【図３】 （ａ）は、本発明の実施例で成形した成形品の平面図、（ｂ）は、その側面図。
【図４】 本発明の実施例におけるアキュムレーターへの作動油のチャージを、型閉め完了、可塑化完了、および射出開始信号のそれぞれに基づいて行ったときの射出成形時のアキュムレーター圧力のバラツキを示す図。
【図５】 本発明の実施例で成形した成形品の重量のバラツキの測定結果を示す図。
【図６】 従来の射出成形方法におけるアキュムレーター圧力の制御を説明する図。
【図７】 従来の射出成形方法におけるアキュムレーター圧力とＭｉｎクッション値との関係を示す図。
【図８】 従来の射出成形方法で得られた成形品の重量バラツキの測定結果を示す図。
【符号の説明】
１ 射出シリンダー
２ 油圧サーボバルブ
３ アキュムレーター
４ 油圧ポンプ
５ アキュムレーターチャージ用電磁弁
６ 圧力センサー
【産業上の利用分野】
本発明は射出成形方法および射出成形機に関し、特に、品質のバラツキが少ない樹脂成形品を安定的に成形することができる射出成形方法、およびその射出成形方法に用いることができる射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形は、溶融樹脂を射出成形用金型内に射出し、該溶融樹脂を射出成形用金型に設けられたキャビティに充填し、冷却・固化させて成形品を製造する方法である。この射出成形において、金型内に射出された溶融樹脂は、射出された瞬間から金型と接触して冷却され固化を開始して流動性を失っていくため、樹脂の流動性が消失する前に、キャビティ内への樹脂の充填を完了する必要がある。従来、射出成形によって成形される各種成形品は、この点をも考慮して設計され、成形が行われてきた。
【０００３】
ところで、最近の商品の軽薄短小化の流れに伴って、その商品を構成する部品においても軽薄短小化が要求されている現在、いっそう薄肉の樹脂成形品を射出成形によって成形することが求められるようになっている。ところで、射出成形においては、金型内へ溶融樹脂の射出を開始してからキャビティ内に導入された溶融樹脂が冷却・固化して流動層が消失し、金型のキャビティ内に溶融樹脂を充填できなくなるまでの最大の時間、すなわち、樹脂充填可能最大時間を考慮しなければならない。この樹脂充填可能最大時間は、一般に、用いる樹脂種、キャビティの形状、樹脂の射出圧力、射出速度、金型の冷却温度等の種々の要因によって決定されるが、上記のような薄肉の成形品を成形するための金型のキャビティは、狭隘な空間形状となるため、上記樹脂充填可能最大時間が短くなってしまい、工程条件として調整可能な条件は射出圧力および射出速度の２つとなる。したがって、短い樹脂充填可能最大時間の間に、従来よりも高速かつ高圧の射出によってキャビティー内に迅速に溶融樹脂を充填することが、例えば、生産性の向上、成形品の品質向上のためには必要となってきた。特に、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の射出成形といった高速条件下では、射出開始時に極めて迅速に高圧の作動油を油圧アクチュエータに供給することを可能にする応答性が重要となるところ、この応答性が油圧回路の圧力に依存していることがわかった。
さらに、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下になる成形品は、多くの場合、樹脂充填に必要な樹脂圧力が、２０００ｋｇ／ｃｍ2 を超え、場合によっては３０００ｋｇ／ｃｍ2 を超えることもあり、成形機の最高射出樹脂圧力が充填可否を決める重要な要件になることが経験的にわかってきた。
【０００４】
そこで、最近、薄肉の成形品の成形を行うために、高速かつ高圧で溶融樹脂の射出を行うことができる射出成形機が、各メーカーから上市されてきている。例えば、日精樹脂工業（株）から商品名：ＵＨ１０００、住友重機械（株）から商品名：ＳＧＨ等の機種が上市されている。これらの射出成形機は、高速かつ高圧による溶融樹脂の射出に対応するために、高い応答性で射出を制御することが必要となり、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を高い応答性で制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとが、油圧回路に搭載されている。
【０００５】
油圧サーボバルブは、一般に、油圧出力が目標値になるよう、バルブ内部でメカ的なフィードバックを行い、高速、高応答、かつ高精度に、油圧出力を制御するバルブである。通常、この油圧サーボバルブは、その能力を最大限に引き出す目的で、アキュムレーター（蓄圧器）とセットで搭載されている。アキュムレーターは、油圧サーボバルブの高応答の作動に応じて、高圧の作動油を油圧アクチュエータに供給するために、高圧の作動油を蓄え、油圧回路の圧力を補償するものであり、プラダ型とピストン型に大別される。
【０００６】
そして、油圧サーボバルブが作動すると、アキュムレーターに蓄えられた高圧の作動油が、油圧回路に供給される。アキュムレーター内の作動油が消費されると、消費に比例して作動油圧が低下する。
また、油圧サーボバルブは、その機構上、常に、わずかに油圧回路内の作動油をリークしている。その結果、アキュムレーター内に蓄えられた作動油が消費され、消費に比例した作動油圧力の低下が生ずる。
【０００７】
作動油圧力が、設定した下限側の圧力を下回ると、油圧ポンプからアキュムレーターに作動油を充填（チャージ）し、設定した上限側の圧力に達すると、作動油の充填を停止する。また、アキュムレーターがピストン型の場合は、油圧ポンプからの作動油のチャージはピストンの下限側および上限側の位置で制御する場合もある。
【０００８】
このように、アキュムレーターの作動油圧力、すなわち、油圧回路の圧力は、アキュムレーター内の作動油の量（作動油の消費と充填）に依存し、成形サイクルに同期していないため、毎ショット毎の射出する瞬間の油圧回路の圧力は異なっている。この結果、射出のためのアクチュエータに供給される油圧力も変化し、最高射出樹脂圧力も変化する。
【０００９】
しかし、昨今の薄肉品成形の要求に対し、前述のごとく、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下となるような場合では、成形機の最高射出樹脂圧力が充填可否を決める重要な要件になる。この最高射出樹脂圧力はアクチュエータに供給される油圧力に依存しているため、変動する回路圧力によって、最高射出樹脂圧力が、ショット毎に変化し、その結果、ショートショットや、過充填によるバリが発生し、安定した製品が得られない問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アキュムレーターを搭載した成形機のショット毎の最大射出樹脂圧力は、アキュムレーター内の作動油量の変化とともに変化しているが、一般的な肉厚の成形品を成形する場合は、必ずしも最高圧力が必要ではないため安定した成形が可能であった。しかし、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下となる薄肉成形品の射出成形では、成形機の最高射出樹脂圧力が充填可否を決める重要な要件となり、油圧回路の圧力変動により、この最高射出樹脂圧力が変動し、ショートショットやバリ等の不安定要因となっていた。この油圧回路の圧力変動の幅は、アキュムレーターの、設定した上・下限の圧力の幅と一致し、一般的には最高圧力の１０％程度、圧力変動を厳しく制限する場合で、５％程度になっている。
【００１１】
このことを実例で説明すると、アキュムレーターの上下限の設定圧力を各々１５０ｋｇ／ｃｍ2 と１４０ｋｇ／ｃｍ2 とすると、成形工程での各油圧駆動装置における作動油の消費、および油圧サーボバルブの定常的な作動油の消費により、アキュムレーターの圧力が下がる。圧力が下限設定の１４０ｋｇ／ｃｍ2 になるとアキュムレーターに油圧ポンプによって作動油をチャージし、１５０ｋｇ／ｃｍ2 でチャージを停止する。
【００１２】
このように、アキュムレーターにおける作動油の圧力は、成形工程には無関係に、設定した上下限の圧力によって制御されているため、射出開始時の油圧回路の圧力は、１４０ｋｇ／ｃｍ2 から１５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内で変動する。そのため、溶融樹脂の射出時の射出圧力、すなわち、射出時に到達し得る最高樹脂圧力も、油圧回路の圧力の回路圧力の１４０ｋｇ／ｃｍ2 から１５０ｋｇ／ｃｍ2 に対応した圧力範囲で変動することとなる。
【００１３】
一般的に、射出成形機の油圧回路圧力と樹脂圧力の関係は、油圧てこの原理に基づき、樹脂圧力が油圧回路圧力の１５倍から２０倍となるように設計されている。ここでの例を１５倍とすると、到達し得る最高樹脂圧力の変動幅は（１４０×１５＝）２１００ｋｇ／ｃｍ2 から（１５０×１５＝）２２５０ｋｇ／ｃｍ2 となる。倍率を２０倍とすると、同様に、到達し得る最高樹脂圧力の変動幅は、２８００ｋｇ／ｃｍ2 〜３０００ｋｇ／ｃｍ2 となる。
【００１４】
そして、射出成形において、実際に樹脂を金型内に射出して充填する際の到達し得る最高樹脂圧力は、その時点での油圧回路圧力、つまり、アキュムレーターの圧力に対応した樹脂圧力になるが、前述のように、アキュムレーターは射出成形の工程とは無関係にチャージを行っているために、図６に示すように、上限設定値と下限設定値の間を変動しているため、射出を行う時点でのアキュムレーターの圧力に対応する最高樹脂圧力で射出が行われることになり、各ショット毎に最高樹脂圧力は変動することとなる。
【００１５】
一般的な射出成形では、前記のような最高樹脂圧力を必要としないため、この到達し得る最高樹脂圧力の変動は、それほど問題にならない場合が多い。
しかし、薄肉の成形品を成形する場合には、このような到達し得る最高樹脂圧力の変動は、成形状態に影響を及ぼし、特に、非常に薄肉の成形品を成形する場合には、成形品の品質のバラツキを生じる原因となることがわかった。
【００１６】
そこで、上限設定値と下限設定値の間を変動するアキュムレーター圧力に対応する射出圧力の変動が、成形状態に及ぼす影響を検討するために、まず、アキュムレーターの上下限の設定圧力をそれぞれ１４０ｋｇ／ｃｍ2 と１５０ｋｇ／ｃｍ2 として、後記の図３に示すような平均肉厚０．１７ｍｍの非常に薄肉の樹脂成形品を成形した場合の実際の射出時のアキュムレーター圧力と、Ｍｉｎクッション位置との関係を調べた。その結果、この図７に示すように、アキュムレーター圧力が設定下限値の１４０ｋｇ／ｃｍ2 で射出が行われた場合は、Ｍｉｎクッション位置のバラツキが大きく出ることが分かった。また、このアキュムレーターの圧力の変動によって、図８に示すように、得られる成形品の重量も大きなバラツキを示すことが分かった。ここで、Ｍｉｎクッション位置とは、射出成形機内のスクリューの最前進位置を言う。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記品質のバラツキを押さえるために、射出前のアキュムレーター圧力を一定にすることを目的に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行った後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うか、あるいは、各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことによって、前記問題を解決し、油圧回路の圧力変動による影響を受けずに、品質のバラツキの少ない成形品を安定して成形することができることを知見し、本発明を想到するに至った。
【００１８】
すなわち、本発明は、前記課題を解決するために、第１の方法として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備える射出成形機を用いる射出成形方法において、
各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことにより、該射出を一定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
ここで、上記第１の方法において、各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを開始し、かつ完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うのが好ましい。
また、型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、およびノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始するのが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、第２の方法として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備える射出成形機を用いる射出成形方法において、
各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を所定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
また、上記第１または第２の方法において、射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を射出成形するのが好ましい。
また、厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形するのが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明は、前記第１の方法に用いられる射出成形機として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備え、
各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を一定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形機を提供するものである。
ここで、上記第１の方法に用いられる射出成形機において、各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを開始し、かつ完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うのが好ましい。
また、型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、およびノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始するのが好ましい。
【００２１】
さらにまた、本発明は、前記第２の方法に用いられる射出成形機として、射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備え、
各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を所定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形機を提供するものである。
また、上記第１または第２の方法に用いられる射出成形機において、射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を射出成形するのが好ましい。
また、厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形するのが好ましい。
【００２２】
以下、本発明の射出成形方法（以下、「本発明の方法」という）および射出成形機について詳細に説明する。
【００２３】
本発明の方法は、射出成形用金型への溶融樹脂の射出を行う油圧シリンダー等の油圧アクチュエータに、高圧の作動油の供給を高応答性で制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を用いて、射出成形を行うに際して、溶融樹脂の射出を一定の圧力で行うために、各射出サイクル毎にアキュムレーターに作動油の強制チャージを行う方法である。本発明の方法において、作動油の強制チャージは、射出成形工程の射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の任意の時期に行われる。具体的には、図１に示す金型閉鎖から成形品の取り出し（エジェクタの作動）を示す一連の射出成形工程サイクルにおいて、金型閉鎖を開始する型閉スタート信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、ノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号、および射出の開始を示す射出開始信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始し、アキュムレーターの圧力を所定の上限値まで上昇させればよい。この方法においては、作動油の強制チャージが射出開始に近い時期に行われるほど、油圧サーボバルブにおける作動油のリーク等による圧力降下の影響を低減し、射出時の圧力をより最高圧力に近い圧力で行うことができ有利であるが、強制チャージが射出開始に近すぎると、油圧ポンプによる作動油のアキュムレーターへのチャージ時間を確保するために、強制チャージが完了するのを待って、成形工程を進行させなければならず、成形サイクルを長くする不都合を招くこともある。一方、作動油の強制チャージ完了が射出開始よりも前になるように強制チャージを早いタイミングで行う場合には、前記の不都合を招くおそれはないが、強制チャージから射出開始までの間に、油圧サーボバルブにおける作動油のリーク等による圧力降下の影響を受け、射出時に到達し得る最高樹脂圧力が低くなるので、この点は考慮しなければならない。本発明の方法においては、作動油のアキュムレーターへの強制チャージを行う時期は、成形に要する最高樹脂圧力、１成形サイクルに要する時間、油圧ポンブの作動油のチャージ能力等に応じて、適宜決定することができる。通常、作動油のチャージ時間は、０．５秒〜１．５秒、型締めスタートから射出開始までが０．８〜１．６秒程度である。例えば、作動油のチャージが１．２秒で、射出開始までが１．５秒の場合は、型締スタート信号で０．２秒のタイマーをスタートし、タイマーがタイムアップとなると同時に、チャージを開始すると、射出開始０．１秒前にチャージが完了する。
【００２４】
また、本発明の方法において、作動油のアキュムレーターへの強制チャージを、各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時、例えば、図１に示す成形工程サイクルにおいて、射出開始を示す射出開始信号によって、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うと、アキュムレーターの圧力が上限の設定値にあるときに溶融樹脂の射出が行われるため、常に最高樹脂圧力で安定した成形を行うことができ、品質のバラツキのない成形品を安定して得ることができる点で、有効である。一方、アキュムレーターへの作動油の強制チャージを待って、射出を開始するため、アキュムレーターへの作動油のチャージ時間だけ、成形サイクルを長くする必要がある。
【００２５】
また、本発明の方法は、射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が長い成形品の成形に適用して、品質のバラツキの少ない成形品を成形することができ、有用であるが、特に、樹脂充填可能最大時間が短い樹脂成形品を成形する場合に有利である。特に、樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を、品質のバラツキが少なく安定して射出成形できる方法として、有用である。また、本発明の方法は、樹脂充填可能最大時間が短い成形品として、厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３ｍｍ以上の樹脂成形品を成形する方法として、有効である。さらに、現実的には、３ｍｍ〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形する方法として、有効である。
【００２６】
この本発明の方法を行うための本発明の射出成形機は、例えば、図２に示すごとく、射出開始信号によって射出シリンダー１に高圧の作動油を高応答性で供給する油圧サーボバルブ２と、該油圧サーボバルブ２に接続され、高圧の作動油を蓄えるアキュムレーター３と、アキュムレーター３に作動油をチャージする油圧ポンプ４を有する油圧回路を備えるものである。５は、アキュムレーターへの作動油のチャージを油圧ポンプ４から行うためのアキュムレーターチャージ用電磁弁であり、６はアキュムレーター３内の圧力を検出する圧力センサーである。この油圧回路において、アキュムレーター３には、図１に示す金型閉鎖から成形品の取り出し（エジェクタの作動）を示す一連の射出成形工程サイクルにおいて、型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、ノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号、および射出の開始を示す射出開始信号の内、選択されたいずれかの制御信号によって、アキュムレーターチャージ用電磁弁５が作動されるとともに、油圧ポンプ４が作動して、アキュムレーター３に作動油が強制チャージされる。このような油圧回路を有する射出成形機は、成形サイクルの一連の作動を制御するシーケンス制御を、前記の作動油の強制チャージを行う時期に基づいて、一部変更することによって構成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法にしたがって、図３に示す肉厚０．１７ｍｍの薄肉成形品を成形した実施例に基づいて、本発明の方法および射出成形機について、具体的に説明する。
【００２８】
図２に示す油圧回路を有する射出成形機（日精樹脂工業（株）ＵＨ１０００（ＰＳ６０Ｅ５Ｈ）において、アキュムレーターチャージ電磁弁５の作動を、チャージ開始信号に基づいて、任意のタイミングで行うように改造し、成形機の最高油圧：１５０ｋｇ／ｃｍ2 まで作動油をアキュムレーターにチャージするようにした。成形品は、材料として６６ＮｙアロイＹ１９Ａ（住友化学工業）を用い、図３に示す寸法、および形状の成形品をテスト型を用いて成形した。成形条件は金型温度１２０℃、樹脂温度３００℃にて行った。
【００２９】
図４はアキュムレーターへの作動油のチャージを、型閉め完了、可塑化完了、および射出開始信号のそれぞれで行ったときの射出成形時のアキュムレーター圧力の散布図である。比較のために従来の方式で行った場合のアキュムレーター圧力のバラツキを示す。この図４から、従来の方式によるアキュムレーター圧力の制御と比べるとアキュムレーターへの作動油のチャージタイミングを、これらの可塑化完了、型閉め完了、および射出開始信号で行った場合のアキュムレーター圧力のバラツキが小さくなっていることが分かる。また、これらのうち、アキュムレーターへの作動油のチャージを射出開始信号で行った場合が最も安定していることも分かる。
【００３０】
図５は、本発明を用いた場合（射出開始信号に基づいてアキュムレーターへの作動油の強制チャージを行った場合）に得られた成形品の重量バラツキを示した図である。前記の図８に比較してバラツキの少ない成形品を非常に安定して成形できることが分かる。
【００３１】
また、前記と同じ射出成形機および材料を用い、通常、厚さ２０ｍｍの平板を成形する金型の板厚を変更し、射出速度を１０００ｍｍ／秒として、従来の制御条件で成形を行い、得られた成形品の板厚と、射出成形時の最高射出圧力、および１００ショットを行った場合に得られる成形品の重量バラツキを測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
成形では、頻繁にショートショットが発生した。
【００３３】
上記の表１に示す結果から、従来の制御では、充填可能最大時間が０．１秒以下となる付近から、完全充填するための樹脂圧力が、ほぼ成形機の最大射出樹脂圧力と同じとなり、充填のバラツキが大きくなった。
【００３４】
次に、前記と同じ射出成形機および材料を用い、通常、厚さ２０ｍｍの平板を成形する金型の板厚を変更し、射出速度を１０００ｍｍ／秒として、本発明の制御条件で成形を行い、得られた成形品の板厚と、射出成形時の最高射出圧力、および１００ショットを行った場合に得られる成形品の重量バラツキを測定した。結果を表２に示す。
【００３５】
表２に示す結果から、本発明の方法による射出成形では、成形品のバラツキは小さく、ショートショットの発生がなく、従来の制御方法で行った場合に比べて顕著な効果の差があることが確認できた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の射出成形方法によれば、アキュムレーターを使用する射出成形機における油圧回路の圧力変動による影響を受けずに、品質のバラツキの少ない成形品を安定して成形することができる。
また、本発明の射出成形機は、前記射出成形方法によって品質のバラツキの少ない成形品を安定して成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形方法の成形工程におけるアキュムレーターへの作動油の強制チャージのタイミングを説明する図。
【図２】 本発明の射出成形方法で用いる射出成形機の油圧回路を説明する図。
【図３】 （ａ）は、本発明の実施例で成形した成形品の平面図、（ｂ）は、その側面図。
【図４】 本発明の実施例におけるアキュムレーターへの作動油のチャージを、型閉め完了、可塑化完了、および射出開始信号のそれぞれに基づいて行ったときの射出成形時のアキュムレーター圧力のバラツキを示す図。
【図５】 本発明の実施例で成形した成形品の重量のバラツキの測定結果を示す図。
【図６】 従来の射出成形方法におけるアキュムレーター圧力の制御を説明する図。
【図７】 従来の射出成形方法におけるアキュムレーター圧力とＭｉｎクッション値との関係を示す図。
【図８】 従来の射出成形方法で得られた成形品の重量バラツキの測定結果を示す図。
【符号の説明】
１ 射出シリンダー
２ 油圧サーボバルブ
３ アキュムレーター
４ 油圧ポンプ
５ アキュムレーターチャージ用電磁弁
６ 圧力センサー
Claims (12)
- 射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備える射出成形機を用いる射出成形方法において、
各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことにより、該射出を一定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形方法。 - 各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを開始し、かつ完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
- 型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、およびノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始することを特徴とする請求項２に記載の射出成形方法。
- 射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備える射出成形機を用いる射出成形方法において、
各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を所定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形方法。 - 射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を射出成形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方法。
- 厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の射出成形方法。
- 射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備え、
各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を一定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形機。 - 各射出成形サイクル毎に、射出成形用金型の型閉め開始から溶融樹脂の射出成形用金型への射出開始までの間の所定の時期に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを開始し、かつ完了させた後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行うことを特徴とする請求 項７に記載の射出成形機。
- 型閉じを開始する型閉じ開始信号、低圧型締スローを開始する低圧型締スロー開始信号、高圧型締を開始するための高圧型閉め開始信号、型締完了を示す型閉じ完了信号、射出用ノズルの前進開始信号、およびノズルの金型の射出孔との接続を示すノズルタッチ確認信号のいずれかの制御信号によって、アキュムレーターへの油圧ポンプによる作動油の強制チャージを開始することを特徴とする請求項８に記載の射出成形方法。
- 射出成形用金型に溶融樹脂の射出を行う油圧アクチュエータへの高圧の作動油の供給を制御する油圧サーボバルブと、該油圧サーボバルブに接続され、油圧サーボバルブから油圧アクチュエータに供給される高圧の作動油を蓄えるアキュムレーターとを有する油圧回路を備え、
各射出成形サイクル毎に、溶融樹脂の射出開始時に、アキュムレーターに作動油の強制チャージを行い、アキュムレーターにおける作動油の油圧が所定の圧力に達した後、溶融樹脂の射出成形用金型への射出を行い、該射出を所定の射出圧力で行うようにしたことを特徴とする射出成形機。 - 射出開始から射出成形用金型のキャビティへの樹脂充填が完了するまでの樹脂充填可能最大時間が０．１秒以下の樹脂成形品を射出成形することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の射出成形機。
- 厚さが０．２ｍｍ以下、かつ最大流動長が３〜２０ｍｍの樹脂成形品を成形することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の射出成形機。
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