JP3872614B2 - 射出成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティとキャビティ毎の樹脂通路とを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
形状やサイズの異なった複数のキャビティを有する射出成形機の金型キャビティ内に溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法は、従来のものとして、特開平５−４３３号によって開示された、各キャビティへの樹脂通路にスライドコアを設け、そのスライドコアを移動させることにより樹脂通路面積を変えて、流れの抵抗を変えることにより各キャビティへの充填速度を加減し、充填の完了のタイミングを同時に行うようにした方法がある。
【０００３】
また、特公平６−１５１８８号で開示されたものは、各キャビティ毎に溶融樹脂の流量制御と圧力保持制御を行うもので、各キャビティ毎に樹脂ノズルとこれに嵌合する保圧制御プランジャーを用い、流量制御は、ねじを備え回転することにより前後進可能な樹脂ノズルをベベルギアを使って回転させ、ノズル隙間を変えて樹脂流路面積を変化させることにより樹脂流速を調整する構成とし、保圧制御プランジャーを樹脂通路に挿通することにより溶融樹脂の遮断とキャビティ内の圧力保持をするもので、保圧作動はタイマ設定、又はキャビティ内圧力検出、或いは、プランジャー先端圧の検出等で開始し、保圧中は保圧プランジャーを押す油圧シリンダの油圧を多段制御できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の形状やサイズの異なった複数のキャビティ内に溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法は、例えば上述の特開平５−４３３号、特公平６−１５１８８号に示されるものは、ともに樹脂の種類、温度、圧力が変わったとき、同時に充填完了させるための射出条件の調整設定に多くの工数と時間がかかる。また、射出後の樹脂圧力保持時間がどのキャビティについても一定であるため、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件になかなか合わないという問題があった。
【０００５】
本発明は、形状サイズの異なった複数のキャビティに対して、個々に各キャビティの樹脂通路を閉じ、個別にキャビティ内の樹脂に圧力を加えるように制御して溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、以下の各項に記述した射出成形方法を特徴とする。
【００１５】
（１）請求項１の発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力検出手段と圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って個別に前記各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂圧力を樹脂が溶融状態の間、前記圧力検出手段により検出した個別の樹脂圧力信号を前記圧力保持手段にフィードバックして、予め前記各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように個別に制御することを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
【００１６】
請求項１の射出成形方法によれば、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、個別のキャビティの樹脂圧力信号を、それぞれの圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧力を予め設定した保圧パターンとなるように、個別に制御することができるので、樹脂ゲート開閉手段の動作タイミングの設定が簡単になる。樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ。
【００１７】
（２）請求項２の発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って前記開閉手段により個別に各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂が溶融状態の間、樹脂の圧縮代、保持圧力の理論計算により予め各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように、個別に前記圧力保持手段の付加圧力を制御することを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
【００１８】
本発明の請求項２の射出成形方法によれば、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、予め計算して決めた保圧パターンになるように、圧力保持手段が個別に保圧制御することができるので、圧力検出手段等の機能部品が少なくなる。樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係り本発明者が検討した検討例１の射出成形方法について図を参照して説明する。図１は、本検討例１において使用する、形状やサイズの異なった複数のキャビティを有する金型の構成と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【００２０】
１は射出ユニットの主な構成部品である射出ユニット本体で、この射出ユニット本体１には射出シリンダ１ａと射出スクリュ２を回転するモータ４を支え、軸方向にモータ４をガイドするガイド部材１ｂを備え、射出スクリュ２を軸方向に前後進させる油圧シリンダ１ｃを備えている。射出スクリュ２の後端は油圧シリンダ１ｃ内の油圧ピストン３に結合し、その油圧ピストン３を突き通した延長軸はモータ４と直結している。
【００２１】
油圧シリンダ１ｃは油圧制御盤２６に備えられた図示省略の油圧バルブに配管される。２２は制御装置２５から配線されたモータ４を駆動する電気動力線である。５は射出スクリュ２の軸に回転可能に取付けられたスクリュ位置センサであり、２１はスクリュ位置センサ５の検出信号を制御装置２５に伝える信号配線である。
【００２２】
７は射出成形機に図示しない固定型盤と支持盤９を介して固定された固定金型で、この固定金型７は可動金型８と結合したとき、溶融樹脂を受け入れる複数の金型キャビティを形成する。図１では、キャビティ（Ａ）１１Ａ、キャビティ（Ｂ）１１Ｂとキャビティ（Ｃ）１１Ｃを示しているが、例えばキャビティ（Ｄ）、キャビティ（Ｅ）等が同時に設けられてもよい。この金型の構成の説明ではキャビティ（Ａ）１１Ａとキャビティ（Ｂ）１１Ｂ及びキャビティ（Ｃ）１１Ｃを例にして説明する。可動金型８は成形品取り出しのとき固定金型７から離れる方向に移動可能である。
【００２３】
固定金型７にホットランナ１０が取り付けられており、ホットランナ１０には各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへ溶融樹脂を供給する樹脂通路が設けられ、溶融樹脂が固まらぬように常時加温されている。ホットランナ１０の各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへの入り口１０ａは円錐形状に絞られて、プランジャー形状の樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのバルブ受け座となっている。
【００２４】
樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、ホットランナ１０を貫通して、支持盤９内部の各キャビティの位置に設けられた各油圧シリンダ９ａに結合されている。
【００２５】
一方、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃが可動金型８の各キャビティ１１Ａ、１１Ｂ，１１Ｃまでそれぞれ金型８を突き通して移動可能に嵌合している。キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに樹脂が射出されるまでは、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの先端はキャビティ１１Ａ〜１１Ｃまで若干距離を開けておき、キャビティに樹脂が射出された後、樹脂圧を加えるための圧縮代を設けておかれる。保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの他端部は可動金型８内に備えられた保圧棒と同数の油圧シリンダ８ａの各ピストン１５ａにそれぞれ結合されている。
【００２６】
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは各キャビティ（Ａ）１１Ａ、キャビティ（Ｂ）１１Ｂ、キャビティ（Ｃ）１１Ｃそれぞれの樹脂圧を検出する樹脂圧センサである。制御装置２５は信号配線２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを介して各樹脂圧センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの信号を受け、油圧制御盤２６に内蔵する図示省略の各油圧バルブを介して樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ等を制御する。
【００２７】
図１に示した金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの工程を図２の工程順ブロック図によって説明する。図２の横軸は時間軸である。最上段は射出ユニットの射出シリンダ１ａ、射出スクリュ２による溶融樹脂の射出工程を示し、その下段にはキャビティ（Ａ）１１Ａの充填と樹脂圧力の保持（保圧制御）と冷却をブロックで示し、その下にキャビティ（Ａ）のゲートバルブ１３Ａ開閉のタイミングを、又その下に各工程に合わせてキャビティ（Ａ）の内圧の変化を示している。
【００２８】
溶融樹脂の射出開始前に油圧シリンダ９ａの圧油サイドを切換えて、全樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開き、射出スクリュ２が前進して溶融樹脂がホットランナ１０の樹脂通路を通り各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに射出充填される。
【００２９】
キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂圧検出センサ１６Ａが予め設定されたこのキャビティ（Ａ）の樹脂圧力ＰOAを検出したとき（ＴA ）、樹脂ゲートバルブ１３Ａを閉じてキャビティ（Ａ）の樹脂通路を遮断し、同時に可動金型８に内蔵するキャビティ（Ａ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ａを押し込んでキャビティ（Ａ）に樹脂圧力を掛け、その圧力を樹指圧センサ１６Ａにより検出し、その検出信号値を制御装置２５内の図示省略の演算回路において設定値ＰA と比較し、この設定値ＰA と一致するように、油圧制御盤２６内の図示省略の油圧調整バルブと油圧切換バルブを介して、キャビティ（Ａ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ａ）内の樹脂圧力を、樹脂が溶融状態の間、設定値ＰA に保持するようにフィードバック制御をする。ゲートバルブ１３Ａは型締昇圧後、次サイクルの射出開始前に開くようにする。
【００３０】
図２のキャビティ（Ａ）１１Ａの作動形態の下側に、キャビティ（Ｂ）１１Ｂの充填と樹脂圧力の保持（保圧制御）と冷却をブロック図で示し、これに並行してキャビティ（Ｂ）のゲートバルブ１３Ｂ開閉のタイミング、キャビティ（Ｂ）の内圧を示す。
【００３１】
キャビティ（Ｂ）１１Ｂもキャビティ（Ａ）１１Ａと同様に、樹脂圧センサ１６Ｂが予め設定されたこのキャビティ（Ｂ）の樹脂圧力ＰOBを検出すると（ＴB ）、樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じてキャビティ（Ｂ）の樹脂通路を遮断し、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｂによるキャビティ（Ｂ）内の圧力を樹指圧センサ１６Ｂにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰB と比較し、この設定値ＰB と一致するように、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｂ）内の樹脂圧力が設定値ＰB を保持するようにフィードバック制御をする。ゲートバルブ１３Ｂはゲートバルブ１３Ａと同様に型締昇圧後に開くようにする。
【００３２】
図２の、キャビティ（Ｂ）１１Ｂの作動形態の下側に、キャビティ（Ｃ）１１Ｃの射出充填と樹脂圧力の保持（保圧制御）と冷却をブロックで示し、これに並行してキャビティ（Ｃ）のゲートバルブ１３Ｃ開閉のタイミング、キャビティ（Ｃ）の内圧を示す。
【００３３】
キャビティ（Ｃ）１１Ｃについても同じく、樹脂圧検出センサ１６Ｃが予め設定されたこのキャビティ（Ｃ）の樹脂圧力ＰOCを検出すると、樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じてキャビティ（Ｃ）の樹脂通路を遮断し、キャビティ（Ｃ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｃによるキャビティ（Ｃ）内の圧力を圧力検出センサ１６Ｃにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰC と比較し、この設定値ＰC と一致するように、キャビティ（Ｃ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｃ）内の樹脂圧力が設定値ＰC を保持するようにフィードバック制御をする。キャビティ（Ｃ）のゲートバルブ１３Ｃはゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂと同様に型締昇圧後に開くようにする。
【００３４】
各キャビティ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却された後、各保圧棒１５Ａ〜１５Ｃによる圧力保持が解かれ、成形品取出し後に各保圧棒１５Ａ〜１５Ｃは以前の位置まで戻される。
【００３５】
最下段は固定金型７と可動金型８の型締め工程を示し、型締した金型の各キャビティへ溶融樹脂を射出充填、圧力保持冷却の工程中は型締め加圧を継続し（圧力保持）、全てのキャビティ内樹脂の降圧の工程が終了し、成形品の冷却固化後に型締圧を降圧し、型開（降圧型開）、成形品取出が行われ、その後再び、型締（型閉、昇圧型締）が行われた後に次の射出充填が始まる。
【００３６】
キャビティ（Ａ）１１Ａはキャビティ（Ｂ）１１Ｂより大型で、キャビティ（Ｃ）１１Ｃはキャビティ（Ｂ）よりも小型であるとき、溶融樹脂の射出充填の時間は、キャビティ（Ｃ）が最も短く、キャビティ（Ｂ）はその次ぎに短く、キャビティ（Ａ）が最も長くなる。
【００３７】
ホットランナ１０内の樹脂通路の断面積、樹脂入口からキャビティ１１Ａ〜１１Ｃまでの長さ、樹脂温度に対する樹脂の粘度等により、流動解析を行い、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの溶融樹脂の充満する時間を計算するか、又は各種樹脂の樹脂温度に対する充填時間を成形実験により把握し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了タイミングをタイマ、或いは射出スクリュ２のストローク長さに置き換え、動作信号を発することもできる。
【００３８】
射出シリンダ１ａ内の射出スクリュ２は、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ（降圧）、次の射出に備えて射出スクリュ２を回転しながら後退し、新しく供給された樹脂ペレットを可塑化溶融しながらスクリュ２先端に貯溜する（可塑化、射出スクリュ回転戻り）。
【００３９】
このように各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃはその樹脂通路を個別に遮断し、個別の圧力検出手段により検出した樹脂圧力信号を個別の圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧力を冷却固化するまで保持するので、射出スクリュ２は各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮を図ることができる。
【００４０】
本発明に係り本発明者が検討した検討例２の射出成形方法について図を参照して説明する。図３は検討例２に係る複数のキャビティを有する金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図、図４は図３の金型と射出ユニットの制御形態によって射出成形するときの工程順ブロック図である。これらの図における機能部品の大部分は、検討例１と同じであり、検討例１を説明した図１と同じ機能部品は同部品番号を使用し、金型と射出ユニットの構成の説明は省略する。
【００４１】
この検討例２の制御系統を示す図３の模式図のように、検討例１と異なる部分は、最も射出量の大きいキャビティ（Ａ）１１Ａに樹脂を射出する樹脂通路に樹脂ゲートバルブが無く、キャビティ（Ａ）に樹脂圧を加える油圧シリンダ８ａ及び油圧配管、保圧棒１５Ａが省いてあることである。
【００４２】
図４の工程順ブロック図で示すように、この射出成形方法においては、射出シリンダ１ａと射出スクリュ２による射出圧力と圧力保持時間を、最も射出量の大きいキャビティ（Ａ）１１Ａの充填、樹脂圧力保持の条件に合わせ、他のより小さなキャビティ（Ｂ）１１Ｂ、キャビティ（Ｃ）１１Ｃには、それぞれに樹脂ゲートバルブ１３Ｂ、１３Ｃ、圧力保持手段である保圧棒１５Ｂ、１５Ｃと２組の油圧シリンダ８ａ、樹脂圧センサ１６Ｂ、１６Ｃが設けてある。
【００４３】
射出充填時には、各キャビティに同時に溶融樹脂が射出充填されるが、キャビティ（Ａ）１１Ａの溶融樹脂の充填後の圧力保持は、射出シリンダ１ａ、射出スクリュ２による射出後の保持圧力ＰS と等しく、キャビティ（Ａ）内の樹脂の流動性が無くなるまで冷却した後、射出スクリュ２は圧力を下げ、樹脂を可塑化しながら回転し、後退する。
【００４４】
キャビティ（Ａ）１１Ａより射出量の少ないキャビティ（Ｂ）１１Ｂにおいては、図４に示すように、充填に際し樹脂圧センサ１６Ｂが予め設定されたこのキャビティ（Ｂ）１１Ｂの樹脂圧力ＰOBを検出すると、樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じてキャビティ（Ｂ）の樹脂通路を遮断し、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｂによるキャビティ（Ｂ）内の圧力を樹指圧センサ１６Ｂにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰB と比較し、この設定値ＰB と一致するように、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｂ）内の樹脂圧力が設定値ＰB を保持するようにフィードバック制御する（保圧制御）。ゲートバルブ１３Ｂは型締昇圧後に開くようにする。キャビティ（Ｂ）１１Ｂはキャビティ（Ａ）１１Ａより射出量が少ないので樹脂の充填時間も保圧時間も短くなるのは当然のことである。
【００４５】
キャビティ（Ｂ）１１Ｂよりさらに射出量の少ないキャビティ（Ｃ）１１Ｃにおいても同じく、樹脂圧センサ１６Ｃが予め設定されたこのキャビティ（Ｃ）の樹脂圧力ＰOCを検出すると、樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じてキャビティ（Ｃ）の樹脂通路を遮断し、キャビティＣ用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｃによるキャビティ（Ｃ）内の圧力を圧力検出センサ１６Ｃにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰC と比較し、この設定値ＰC と一致するように、キャビティ（Ｃ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｃ）内の樹脂圧力が設定値ＰC を保持するようにフィードバック制御する。
【００４６】
このように、前述の検討例１の構成と同様に、射出後の各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂圧保持時間も個別に設定することにより、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができ、且つ、最も射出量の大きいキャビティ（Ａ）１１Ａには樹脂ゲートバルブ１３Ａも保圧棒１５Ａと油圧シリンダ８ａ、樹脂圧センサ１６Ａも省略することができるので、金型の構成部品が減少し、制御部が簡単化するのでコストが低減する。
【００４７】
また、上記の検討例１または検討例２の射出成形方法において、小さなキャビティの内、形状とサイズが近似のキャビティについては樹脂圧センサを共通に使用し、樹脂圧センサより検出した樹脂圧力信号を上記の近似のキャビティの油圧シリンダ８ａにフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧を設定値に保持するように制御するようにすれば（図示略）、上記の検討例１または検討例２の射出成形方法と同様の効果を得ると同時に、さらに金型の構成部品が減少し、制御部が簡単化するので、一層のコスト低減の効果がある。
【００５２】
本発明に係る射出成形方法の実施の第１形態は、前述の検討例１で説明した図１の金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図に記載してある射出スクリュ２のストローク位置を検出するスクリュ位置センサ５により、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの閉動作をさせるものである。
【００５３】
即ち、溶融樹脂の射出充填工程で、予め各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎に設定したスクリュ位置に従ってそれぞれの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを閉じることにより、個別に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を遮断し、後は検討例１と同様に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの圧力検出センサ１６Ａ〜１６Ｃにより個別のキャビティ内樹脂圧力を検出し、圧力保持用の各保圧棒１５Ａ〜１５Ｃの作動油圧シリンダ８ａの油圧を調節して各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹脂圧力を樹脂が冷却固化するまで設定値に保持するように個別に制御する射出成形方法である。
【００５４】
図５は図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの実施の第１形態に係る射出成型方法の工程順ブロック図であり、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの保圧を時間の経過に対し一定（ＰA 、ＰB 、ＰC ）に保持する例である。
【００５５】
図６は実施の第１形態に係る射出成型方法の他の例の工程順ブロック図であり、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの型内圧を一定値でなく、時間に対して型内圧が、各キャビティの形状、容量等の条件に適合するような保圧パターン（ＰAP、ＰBP、ＰCP）に合うように保圧力を時間の経過に対し変化させた例である。この場合は、同一金型に形状やサイズが大きく異なった成形品のキャビティが設けられていても、各キャビティを最適の保圧条件にセットすることができる。
【００５６】
本実施の第１形態においては、図１に示すホットランナ１０内の樹脂通路の断面積、樹脂入口から各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃまでの長さ、樹脂温度に対する樹脂の粘度等により、流動解析を行い、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの溶融樹脂の充満する時間を計算するか、又は各種樹脂の樹脂温度に対する充填時間を成形実験により把握し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了タイミングを射出スクリュ２のストローク長さに置き換えて把握することができる。
【００５７】
図５または図６に示すように、このようにして予測した各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対する充填終了のタイミングＴA 、ＴB 、ＴC は、射出スクリュ２のストローク位置ＳA 、ＳB 、ＳC で示したようになる。溶融樹脂の射出開始前に油圧シリンダ９ａの圧油サイドを切換えて、全樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開き、射出スクリュ２が前進して溶融樹脂がホットランナ１０の樹脂通路を通り各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに射出充填される。
【００５８】
この射出の工程において、スクリュ位置センサ５が射出スクリュ２のストローク位置ＳC を検出したとき、その信号のタイミングＴC によりキャビティ（Ｃ）１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じ、キャビティ（Ｃ）の保圧棒１５Ｃが押し出されてキャビティ（Ｃ）内の溶融樹脂を圧し、その樹脂圧は樹脂圧センサ１６Ｃにより検出される。
【００５９】
樹脂の保持圧力は予め適当な値（図５のＰC 、又は図６のＰCP）に設定されており、樹脂圧センサ１６の検出値は制御装置２５において設定値（ＰC 、又はＰCP）と比較され、キャビティ（Ｃ）１１Ｃの保圧棒１５Ｃを押し出す油圧シリンダ８ａの油圧を調節して樹脂圧力が一致するようにフィードバック制御をする。
【００６０】
キャビティ（Ｃ）１１Ｃ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却され、保圧時間のタイムアウトのタイミングＴR で保圧棒１５Ｃによる圧力保持を解くように油圧シリンダ８ａの油圧が下げられ、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｃは以前の位置まで戻される。
【００６１】
同様に、射出スクリュ２がストローク位置ＳB となるタイミングＴB で、キャビティ（Ｂ）１１Ｂの樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じ、保圧棒１５Ｂが押し出され、キャビティ（Ｂ）の樹脂圧は樹脂圧センサ１６Ｂにより検出され、樹脂圧が設定値（図５のＰB 、又は図６のＰBP）と一致するように、キャビティ（Ｂ）の保圧棒１５Ｂを押し出す油圧シリンダの油圧を調節してフィードバック制御される。
【００６２】
キャビティ（Ｂ）１１Ｂ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却された後、タイムアウトのタイミング位置ＴR で保圧棒１５Ｂによる圧力保持が解かれ、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｂは以前の位置まで戻される。
【００６３】
同様に、射出スクリュ２がストローク位置ＳA のタイミングＴA では、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じ、保圧棒１５Ａが押し出され、キャビティ（Ａ）の樹脂圧は樹脂圧センサ１６Ａにより検出され、樹脂圧が設定値（図５のＰA 、又は図６のＰAP）と一致するように、キャビティ（Ａ）の保圧棒１５Ａを押し出す油圧シリンダ８ａの油圧を調節されフィードバック制御される。
【００６４】
キャビティ（Ａ）１１Ａ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却された後、タイムアウトのタイミング位置ＴR で保圧棒１５Ａによる圧力保持が解かれ、次に成形品取出後に保圧棒１５Ａは以前の位置まで戻される。
【００６５】
一方、射出シリンダ１ａ内の射出スクリュ２は、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ（降圧）、次の射出に備えて射出スクリュ２を回転しながら後退し、新しく供給された樹脂ペレットを可塑化溶融しながらスクリュ２先端に貯溜する（可塑化、射出スクリュ回転戻り）。
【００６６】
この各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を個別に遮断し、個別の圧力検出手段により検出した樹脂圧力信号を個別の圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹脂圧力を冷却固化するまで保持する射出成形方法によれば、射出スクリュ２はキャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立てることができる。
【００６７】
このスクリュ位置センサ５により各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの閉動作を行わせる方法は、前述の検討例１、２の樹指圧センサ１６Ａ〜１６Ｃによる一定のキャビティ圧力検知により各樹脂ゲートバルブ１３の閉動作を行わせる方式と置き換えることが可能である。
【００６８】
本発明の実施の第２形態の射出成形方法を、使用する金型と射出ユニットの制御系統の構成について図７の金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図により、また、射出成形方法について上記の実施の第１形態と同じ図５及び図６の工程順ブロック図を用いて説明する。
【００６９】
図５は図７の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの実施の第２形態に係る射出制御方法の工程順ブロック図であり、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの保圧を時間の経過に対し一定（ＰA 、ＰB 、ＰC ）に保持する例である。
【００７０】
図６は実施の第２形態に係る射出制御方法の他の例の工程順ブロック図で、各キャビティの形状、容量等の条件に適合するような保圧パターン（ＰAP、ＰBP、ＰCP）に合うように保圧力を時間の経過に対し変化させた例である。
【００７１】
図７の金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図は、図１に示した模式図と大部分は共通であり、可動金型２８と油圧シリンダ２８ａの制御部だけが異なっているものなので、構成については相違部分についての説明に止め、図１と共通部については同一形状、同一機能に部品は同じ部品番号を付し、説明を省略する。
【００７２】
本発明の実施の第２形態は、前述の実施の第１形態と同様に、射出工程の前に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を開き、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに同時に溶融樹脂を射出充填する時、射出スクリュ２のストローク位置ＳA 、ＳB 、ＳC に従って各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを閉じ、保圧手段により各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに付加する型内圧力を各キャビティの特性に適合するように保持し押圧力を制御する射出成形方法である。
【００７３】
本実施の形態における保圧手段による各キャビティの型内圧力制御方法は、実施の第１形態のようにキャビティ１１Ａ〜１１Ｃの圧力を検出して保圧棒１５Ａ〜１５Ｃをフィードバック制御する制御方法と異なり、予め決めて置いた時間に対する型内圧力のパターンを直接保圧棒の作動油圧制御弁に指令して各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへの付加圧力を制御する方式であり、この型内圧力のパターンは、個別に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃについて、樹脂のＰ−Ｖ−Ｔ曲線（温度と圧力の変化に対する容積変動率）や溶融樹脂の圧縮率のデータを用いて、樹脂の圧縮代、保持圧力を理論計算して決めたものとするもので、この方法によれば、前述の検討例１、２および実施の第１形態においては必要であったキャビティ内の圧力検出手段を省略することができる。
【００７４】
図７において、固定金型７は可動金型２８と結合したとき、溶融樹脂を受け入れる複数の金型のキャビティ（Ａ）１１Ａ、キャビティ（Ｂ）１１Ｂ、キャビティ（Ｃ）１１Ｃを形成する。可動金型２８は固定金型７から離れる方向に移動可能である。
【００７５】
保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃはそれぞれ各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃまで金型２８を貫通して移動可能に嵌合し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに樹脂が射出されるまでは、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの先端はキャビティまで若干距離を開けておき、キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに樹脂が射出充填された後、樹脂圧を加えるための圧縮代を設けておかれる。保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの他端部は可動金型２８内に備えられた保圧棒１５Ａ〜１５Ｃと同数の油圧シリンダ２８ａの各ピストン１５ａに結合されている。
【００７６】
制御装置３５は、スクリュ位置センサ５が検出した射出スクリュ２の位置の信号に従って、各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを作動する油圧シリンダ９ａへの作動油圧を同時に、又は、順番に切換えるように油圧制御盤３６内の図示しない各油圧切換弁に指示し、図示省略の各油圧切換弁はこの指示に従って油圧を切換え、各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを開閉する。
【００７７】
また、制御装置３５は各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに溶融樹脂が射出充填され、各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃが閉となって保圧工程（保圧制御）に入ったとき、油圧制御盤３６に内蔵する図示しない各油圧バルブを介して、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを作動制御する。
【００７８】
制御装置３５に備えられた記憶部には、個別に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃについて、樹脂のＰ−Ｖ−Ｔ曲線（温度と圧力の変化に対する容積変動率）や溶融樹脂の圧縮率のデータを用いて、樹脂の圧縮代、保持圧力を理論計算して決めた型内圧力のパターン、例えば、図５のＰA 、ＰB 、ＰC 、又は図６のＰAP、ＰBP、ＰCPが記憶されている。
【００７９】
また、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの樹脂加圧側の油圧を、制御装置３５の記憶部に記憶している型内圧パターンから前記圧縮率から換算した値で調整して各キャビティの内圧を直接制御する。
【００８０】
実施の第１形態と同じ図５の工程順ブロック図及び他の例として図６の工程順ブロック図を用いて、実施の第２形態に係る射出成形方法を説明する。溶融樹脂の射出開始前に油圧シリンダ９ａの圧油サイドを切換えて、全樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開き、射出スクリュ２が前進して溶融樹脂がホットランナ１０の樹脂通路を通り各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに射出充填される。
【００８１】
本実施の形態においては前述の実施の第１形態と同様に、図７に示すホットランナ１０内の樹脂通路の断面積、樹脂入口から各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃまでの長さ、樹脂温度に対する樹脂の粘度等により、流動解析を行い、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの溶融樹脂の充満する時間を計算するか、又は各種樹脂の樹脂温度に対する充填時間を成形実験により把握し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了タイミングを射出スクリュ２のストローク長さに置き換えて把握することができる。
【００８２】
このようにして予測した各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対する充填終了のタイミングＴA 、ＴB 、ＴC は、射出スクリュ２のストローク位置ＳA 、ＳB 、ＳC で示したようになる。
【００８３】
射出充填の工程において、始めにスクリュ位置センサ５が射出スクリュ２のストロークがＳC を検出したとき、その信号のタイミングＴC によりキャビティ（Ｃ）１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じ、キャビティ（Ｃ）の保圧棒１５Ｃが押し出されてキャビティ（Ｃ）内の溶融樹脂を加圧する。
【００８４】
このとき、保圧棒１５Ｃの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁１３Ｃは、制御装置３５の指示により、保圧棒１５Ｃの背圧を調整してキャビティ（Ｃ）の内圧が設定値（図５のＰC 、又は図６のＰCP）となるように制御する。
【００８５】
キャビティ（Ｃ）内の樹脂は保圧時間のタイムアウト後、保圧棒１５Ｃによる圧力保持を解くように油圧シリンダ２８ａの油圧が下げられ、冷却され、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｃは以前の位置まで戻される。
【００８６】
次に、スクリュ位置センサ５が射出スクリュ２のストローク位置ＳB を検出すると、その信号のタイミングＴB によりキャビティ（Ｂ）１１Ｂの樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じ、保圧棒１５Ｂが押し出されてキャビティ（Ｂ）内の溶融樹脂を加圧する。
【００８７】
保圧棒１５Ｂの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁３１Ｂは、制御装置３５の指示により、保圧棒１５Ｂの背圧を調整してキャビティ（Ｂ）１１Ｂの内圧が設定値（図５のＰB 、又は図６のＰBP）となるように制御する。キャビティ（Ｂ）内の樹脂は保圧時間のタイムアウト後、保圧棒１５Ｂより圧力保持が解かれ、冷却され、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｂは以前の位置まで戻される。
【００８８】
同様に、射出スクリュ２のストローク位置ＳA の検出のタイミングＴA では、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じ、保圧棒１５Ａを押し、保圧棒１５Ａの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁３１Ａは、制御装置３５の指示により、保圧棒１５Ａの背圧を調整してキャビティ（Ａ）の内圧が設定値（図５のＰA 、又は図６のＰAP）となるように制御し、キャビティ（Ａ）内の樹脂は保圧時間のタイムアウト後、保圧棒１５Ａによる圧力保持が解かれ、冷却され、成形品取出後に保圧棒１５Ａは以前の位置まで戻される。
【００８９】
一方、射出シリンダ１ａ内の射出スクリュ２は、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲート１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ（降圧）、次の射出に備えて射出スクリュ２を回転しながら後退し、新しく供給された樹脂ペレットを可塑化溶融しながらスクリュ２先端に貯溜し（可塑化、射出スクリュ回転戻り）、次の射出工程に備える。
【００９０】
この各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を個別に遮断し、制御装置３５より各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対するそれぞれの油圧調整弁３１Ａ〜３１Ｃに設定圧力を指示して、溶融樹脂の保持圧力を個別に直接制御する射出成形方法によれば、射出スクリュ２はキャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲート１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立てることができる。また、前述の他の実施の形態においては必要であったキャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹指圧センサとその周辺機能部品を省略することができるので、コスト低減の効果がある。
【００９１】
【発明の効果】
（１）本発明の請求項１の射出成形方法によれば、射出成型方法を、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力検出手段と圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って個別に前記各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂圧力を樹脂が溶融状態の間、前記圧力検出手段により検出した個別の樹脂圧力信号を前記圧力保持手段にフィードバックして、予め前記各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように個別に制御するように構成したので、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、個別のキャビティの樹脂圧力信号を、それぞれの圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧力を予め設定した保圧パターンとなるように、個別に制御することができるため、樹脂ゲート開閉手段の動作タイミングの設定がより簡単になる効果がある。また、樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ、等の効果がある。
【００９６】
（２）本発明の請求項２の射出成形方法によれば、射出成型方法を、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って前記開閉手段により個別に各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂が溶融状態の間、樹脂の圧縮代、保持圧力の理論計算により予め各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように、個別に前記圧力保持手段の付加圧力を制御するように構成したので、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、予め計算して決めた保圧パターンになるように、圧力保持手段が個別に保圧制御することができるため、圧力検出手段等の機能部品が少なくなり、コスト低減の効果がある。また、樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ、等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係り本発明者が検討した検討例１の射出成形方法における複数のキャビティを有する金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【図２】 図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの工程順ブロック図である。
【図３】 本発明に係り本発明者が検討した検討例２の射出成形方法における複数のキャビティを有する金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【図４】 図３の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの工程順ブロック図である。
【図５】 図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第１形態における工程順ブロック図であり、図７の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第２形態における工程順ブロック図である。
【図６】 図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第１形態の他の例における工程順ブロック図の他の例であり、図７の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第２形態の他の例における工程順ブロック図である。
【図７】 本発明の実施の第２形態に係る射出成形方法における金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 射出ユニット本体
２ 射出スクリュ
５ スクリュ位置センサ
７ 固定金型
８ 可動金型
９ 支持盤
９ａ 油圧シリンダ
１０ ホットランナ
１１Ａ キャビティ（Ａ）
１１Ｂ キャビティ（Ｂ）
１１Ｃ キャビティ（Ｃ）
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 樹脂ゲートバルブ
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 保圧棒
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 樹脂圧センサ
２５、３５ 制御装置
２６、３６ 油圧制御盤
２８ 可動金型
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 油圧調整弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティとキャビティ毎の樹脂通路とを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
形状やサイズの異なった複数のキャビティを有する射出成形機の金型キャビティ内に溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法は、従来のものとして、特開平５−４３３号によって開示された、各キャビティへの樹脂通路にスライドコアを設け、そのスライドコアを移動させることにより樹脂通路面積を変えて、流れの抵抗を変えることにより各キャビティへの充填速度を加減し、充填の完了のタイミングを同時に行うようにした方法がある。
【０００３】
また、特公平６−１５１８８号で開示されたものは、各キャビティ毎に溶融樹脂の流量制御と圧力保持制御を行うもので、各キャビティ毎に樹脂ノズルとこれに嵌合する保圧制御プランジャーを用い、流量制御は、ねじを備え回転することにより前後進可能な樹脂ノズルをベベルギアを使って回転させ、ノズル隙間を変えて樹脂流路面積を変化させることにより樹脂流速を調整する構成とし、保圧制御プランジャーを樹脂通路に挿通することにより溶融樹脂の遮断とキャビティ内の圧力保持をするもので、保圧作動はタイマ設定、又はキャビティ内圧力検出、或いは、プランジャー先端圧の検出等で開始し、保圧中は保圧プランジャーを押す油圧シリンダの油圧を多段制御できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の形状やサイズの異なった複数のキャビティ内に溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法は、例えば上述の特開平５−４３３号、特公平６−１５１８８号に示されるものは、ともに樹脂の種類、温度、圧力が変わったとき、同時に充填完了させるための射出条件の調整設定に多くの工数と時間がかかる。また、射出後の樹脂圧力保持時間がどのキャビティについても一定であるため、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件になかなか合わないという問題があった。
【０００５】
本発明は、形状サイズの異なった複数のキャビティに対して、個々に各キャビティの樹脂通路を閉じ、個別にキャビティ内の樹脂に圧力を加えるように制御して溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、以下の各項に記述した射出成形方法を特徴とする。
【００１５】
（１）請求項１の発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力検出手段と圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って個別に前記各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂圧力を樹脂が溶融状態の間、前記圧力検出手段により検出した個別の樹脂圧力信号を前記圧力保持手段にフィードバックして、予め前記各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように個別に制御することを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
【００１６】
請求項１の射出成形方法によれば、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、個別のキャビティの樹脂圧力信号を、それぞれの圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧力を予め設定した保圧パターンとなるように、個別に制御することができるので、樹脂ゲート開閉手段の動作タイミングの設定が簡単になる。樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ。
【００１７】
（２）請求項２の発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って前記開閉手段により個別に各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂が溶融状態の間、樹脂の圧縮代、保持圧力の理論計算により予め各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように、個別に前記圧力保持手段の付加圧力を制御することを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
【００１８】
本発明の請求項２の射出成形方法によれば、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、予め計算して決めた保圧パターンになるように、圧力保持手段が個別に保圧制御することができるので、圧力検出手段等の機能部品が少なくなる。樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係り本発明者が検討した検討例１の射出成形方法について図を参照して説明する。図１は、本検討例１において使用する、形状やサイズの異なった複数のキャビティを有する金型の構成と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【００２０】
１は射出ユニットの主な構成部品である射出ユニット本体で、この射出ユニット本体１には射出シリンダ１ａと射出スクリュ２を回転するモータ４を支え、軸方向にモータ４をガイドするガイド部材１ｂを備え、射出スクリュ２を軸方向に前後進させる油圧シリンダ１ｃを備えている。射出スクリュ２の後端は油圧シリンダ１ｃ内の油圧ピストン３に結合し、その油圧ピストン３を突き通した延長軸はモータ４と直結している。
【００２１】
油圧シリンダ１ｃは油圧制御盤２６に備えられた図示省略の油圧バルブに配管される。２２は制御装置２５から配線されたモータ４を駆動する電気動力線である。５は射出スクリュ２の軸に回転可能に取付けられたスクリュ位置センサであり、２１はスクリュ位置センサ５の検出信号を制御装置２５に伝える信号配線である。
【００２２】
７は射出成形機に図示しない固定型盤と支持盤９を介して固定された固定金型で、この固定金型７は可動金型８と結合したとき、溶融樹脂を受け入れる複数の金型キャビティを形成する。図１では、キャビティ（Ａ）１１Ａ、キャビティ（Ｂ）１１Ｂとキャビティ（Ｃ）１１Ｃを示しているが、例えばキャビティ（Ｄ）、キャビティ（Ｅ）等が同時に設けられてもよい。この金型の構成の説明ではキャビティ（Ａ）１１Ａとキャビティ（Ｂ）１１Ｂ及びキャビティ（Ｃ）１１Ｃを例にして説明する。可動金型８は成形品取り出しのとき固定金型７から離れる方向に移動可能である。
【００２３】
固定金型７にホットランナ１０が取り付けられており、ホットランナ１０には各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへ溶融樹脂を供給する樹脂通路が設けられ、溶融樹脂が固まらぬように常時加温されている。ホットランナ１０の各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへの入り口１０ａは円錐形状に絞られて、プランジャー形状の樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのバルブ受け座となっている。
【００２４】
樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、ホットランナ１０を貫通して、支持盤９内部の各キャビティの位置に設けられた各油圧シリンダ９ａに結合されている。
【００２５】
一方、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃが可動金型８の各キャビティ１１Ａ、１１Ｂ，１１Ｃまでそれぞれ金型８を突き通して移動可能に嵌合している。キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに樹脂が射出されるまでは、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの先端はキャビティ１１Ａ〜１１Ｃまで若干距離を開けておき、キャビティに樹脂が射出された後、樹脂圧を加えるための圧縮代を設けておかれる。保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの他端部は可動金型８内に備えられた保圧棒と同数の油圧シリンダ８ａの各ピストン１５ａにそれぞれ結合されている。
【００２６】
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは各キャビティ（Ａ）１１Ａ、キャビティ（Ｂ）１１Ｂ、キャビティ（Ｃ）１１Ｃそれぞれの樹脂圧を検出する樹脂圧センサである。制御装置２５は信号配線２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを介して各樹脂圧センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの信号を受け、油圧制御盤２６に内蔵する図示省略の各油圧バルブを介して樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ等を制御する。
【００２７】
図１に示した金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの工程を図２の工程順ブロック図によって説明する。図２の横軸は時間軸である。最上段は射出ユニットの射出シリンダ１ａ、射出スクリュ２による溶融樹脂の射出工程を示し、その下段にはキャビティ（Ａ）１１Ａの充填と樹脂圧力の保持（保圧制御）と冷却をブロックで示し、その下にキャビティ（Ａ）のゲートバルブ１３Ａ開閉のタイミングを、又その下に各工程に合わせてキャビティ（Ａ）の内圧の変化を示している。
【００２８】
溶融樹脂の射出開始前に油圧シリンダ９ａの圧油サイドを切換えて、全樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開き、射出スクリュ２が前進して溶融樹脂がホットランナ１０の樹脂通路を通り各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに射出充填される。
【００２９】
キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂圧検出センサ１６Ａが予め設定されたこのキャビティ（Ａ）の樹脂圧力ＰOAを検出したとき（ＴA ）、樹脂ゲートバルブ１３Ａを閉じてキャビティ（Ａ）の樹脂通路を遮断し、同時に可動金型８に内蔵するキャビティ（Ａ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ａを押し込んでキャビティ（Ａ）に樹脂圧力を掛け、その圧力を樹指圧センサ１６Ａにより検出し、その検出信号値を制御装置２５内の図示省略の演算回路において設定値ＰA と比較し、この設定値ＰA と一致するように、油圧制御盤２６内の図示省略の油圧調整バルブと油圧切換バルブを介して、キャビティ（Ａ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ａ）内の樹脂圧力を、樹脂が溶融状態の間、設定値ＰA に保持するようにフィードバック制御をする。ゲートバルブ１３Ａは型締昇圧後、次サイクルの射出開始前に開くようにする。
【００３０】
図２のキャビティ（Ａ）１１Ａの作動形態の下側に、キャビティ（Ｂ）１１Ｂの充填と樹脂圧力の保持（保圧制御）と冷却をブロック図で示し、これに並行してキャビティ（Ｂ）のゲートバルブ１３Ｂ開閉のタイミング、キャビティ（Ｂ）の内圧を示す。
【００３１】
キャビティ（Ｂ）１１Ｂもキャビティ（Ａ）１１Ａと同様に、樹脂圧センサ１６Ｂが予め設定されたこのキャビティ（Ｂ）の樹脂圧力ＰOBを検出すると（ＴB ）、樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じてキャビティ（Ｂ）の樹脂通路を遮断し、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｂによるキャビティ（Ｂ）内の圧力を樹指圧センサ１６Ｂにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰB と比較し、この設定値ＰB と一致するように、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｂ）内の樹脂圧力が設定値ＰB を保持するようにフィードバック制御をする。ゲートバルブ１３Ｂはゲートバルブ１３Ａと同様に型締昇圧後に開くようにする。
【００３２】
図２の、キャビティ（Ｂ）１１Ｂの作動形態の下側に、キャビティ（Ｃ）１１Ｃの射出充填と樹脂圧力の保持（保圧制御）と冷却をブロックで示し、これに並行してキャビティ（Ｃ）のゲートバルブ１３Ｃ開閉のタイミング、キャビティ（Ｃ）の内圧を示す。
【００３３】
キャビティ（Ｃ）１１Ｃについても同じく、樹脂圧検出センサ１６Ｃが予め設定されたこのキャビティ（Ｃ）の樹脂圧力ＰOCを検出すると、樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じてキャビティ（Ｃ）の樹脂通路を遮断し、キャビティ（Ｃ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｃによるキャビティ（Ｃ）内の圧力を圧力検出センサ１６Ｃにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰC と比較し、この設定値ＰC と一致するように、キャビティ（Ｃ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｃ）内の樹脂圧力が設定値ＰC を保持するようにフィードバック制御をする。キャビティ（Ｃ）のゲートバルブ１３Ｃはゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂと同様に型締昇圧後に開くようにする。
【００３４】
各キャビティ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却された後、各保圧棒１５Ａ〜１５Ｃによる圧力保持が解かれ、成形品取出し後に各保圧棒１５Ａ〜１５Ｃは以前の位置まで戻される。
【００３５】
最下段は固定金型７と可動金型８の型締め工程を示し、型締した金型の各キャビティへ溶融樹脂を射出充填、圧力保持冷却の工程中は型締め加圧を継続し（圧力保持）、全てのキャビティ内樹脂の降圧の工程が終了し、成形品の冷却固化後に型締圧を降圧し、型開（降圧型開）、成形品取出が行われ、その後再び、型締（型閉、昇圧型締）が行われた後に次の射出充填が始まる。
【００３６】
キャビティ（Ａ）１１Ａはキャビティ（Ｂ）１１Ｂより大型で、キャビティ（Ｃ）１１Ｃはキャビティ（Ｂ）よりも小型であるとき、溶融樹脂の射出充填の時間は、キャビティ（Ｃ）が最も短く、キャビティ（Ｂ）はその次ぎに短く、キャビティ（Ａ）が最も長くなる。
【００３７】
ホットランナ１０内の樹脂通路の断面積、樹脂入口からキャビティ１１Ａ〜１１Ｃまでの長さ、樹脂温度に対する樹脂の粘度等により、流動解析を行い、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの溶融樹脂の充満する時間を計算するか、又は各種樹脂の樹脂温度に対する充填時間を成形実験により把握し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了タイミングをタイマ、或いは射出スクリュ２のストローク長さに置き換え、動作信号を発することもできる。
【００３８】
射出シリンダ１ａ内の射出スクリュ２は、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ（降圧）、次の射出に備えて射出スクリュ２を回転しながら後退し、新しく供給された樹脂ペレットを可塑化溶融しながらスクリュ２先端に貯溜する（可塑化、射出スクリュ回転戻り）。
【００３９】
このように各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃはその樹脂通路を個別に遮断し、個別の圧力検出手段により検出した樹脂圧力信号を個別の圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧力を冷却固化するまで保持するので、射出スクリュ２は各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮を図ることができる。
【００４０】
本発明に係り本発明者が検討した検討例２の射出成形方法について図を参照して説明する。図３は検討例２に係る複数のキャビティを有する金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図、図４は図３の金型と射出ユニットの制御形態によって射出成形するときの工程順ブロック図である。これらの図における機能部品の大部分は、検討例１と同じであり、検討例１を説明した図１と同じ機能部品は同部品番号を使用し、金型と射出ユニットの構成の説明は省略する。
【００４１】
この検討例２の制御系統を示す図３の模式図のように、検討例１と異なる部分は、最も射出量の大きいキャビティ（Ａ）１１Ａに樹脂を射出する樹脂通路に樹脂ゲートバルブが無く、キャビティ（Ａ）に樹脂圧を加える油圧シリンダ８ａ及び油圧配管、保圧棒１５Ａが省いてあることである。
【００４２】
図４の工程順ブロック図で示すように、この射出成形方法においては、射出シリンダ１ａと射出スクリュ２による射出圧力と圧力保持時間を、最も射出量の大きいキャビティ（Ａ）１１Ａの充填、樹脂圧力保持の条件に合わせ、他のより小さなキャビティ（Ｂ）１１Ｂ、キャビティ（Ｃ）１１Ｃには、それぞれに樹脂ゲートバルブ１３Ｂ、１３Ｃ、圧力保持手段である保圧棒１５Ｂ、１５Ｃと２組の油圧シリンダ８ａ、樹脂圧センサ１６Ｂ、１６Ｃが設けてある。
【００４３】
射出充填時には、各キャビティに同時に溶融樹脂が射出充填されるが、キャビティ（Ａ）１１Ａの溶融樹脂の充填後の圧力保持は、射出シリンダ１ａ、射出スクリュ２による射出後の保持圧力ＰS と等しく、キャビティ（Ａ）内の樹脂の流動性が無くなるまで冷却した後、射出スクリュ２は圧力を下げ、樹脂を可塑化しながら回転し、後退する。
【００４４】
キャビティ（Ａ）１１Ａより射出量の少ないキャビティ（Ｂ）１１Ｂにおいては、図４に示すように、充填に際し樹脂圧センサ１６Ｂが予め設定されたこのキャビティ（Ｂ）１１Ｂの樹脂圧力ＰOBを検出すると、樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じてキャビティ（Ｂ）の樹脂通路を遮断し、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｂによるキャビティ（Ｂ）内の圧力を樹指圧センサ１６Ｂにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰB と比較し、この設定値ＰB と一致するように、キャビティ（Ｂ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｂ）内の樹脂圧力が設定値ＰB を保持するようにフィードバック制御する（保圧制御）。ゲートバルブ１３Ｂは型締昇圧後に開くようにする。キャビティ（Ｂ）１１Ｂはキャビティ（Ａ）１１Ａより射出量が少ないので樹脂の充填時間も保圧時間も短くなるのは当然のことである。
【００４５】
キャビティ（Ｂ）１１Ｂよりさらに射出量の少ないキャビティ（Ｃ）１１Ｃにおいても同じく、樹脂圧センサ１６Ｃが予め設定されたこのキャビティ（Ｃ）の樹脂圧力ＰOCを検出すると、樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じてキャビティ（Ｃ）の樹脂通路を遮断し、キャビティＣ用の油圧シリンダ８ａに圧油を送り保圧棒１５Ｃによるキャビティ（Ｃ）内の圧力を圧力検出センサ１６Ｃにより検出し、その検出信号値を制御装置２５において設定値ＰC と比較し、この設定値ＰC と一致するように、キャビティ（Ｃ）用の油圧シリンダ８ａの油圧を調節し、キャビティ（Ｃ）内の樹脂圧力が設定値ＰC を保持するようにフィードバック制御する。
【００４６】
このように、前述の検討例１の構成と同様に、射出後の各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂圧保持時間も個別に設定することにより、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができ、且つ、最も射出量の大きいキャビティ（Ａ）１１Ａには樹脂ゲートバルブ１３Ａも保圧棒１５Ａと油圧シリンダ８ａ、樹脂圧センサ１６Ａも省略することができるので、金型の構成部品が減少し、制御部が簡単化するのでコストが低減する。
【００４７】
また、上記の検討例１または検討例２の射出成形方法において、小さなキャビティの内、形状とサイズが近似のキャビティについては樹脂圧センサを共通に使用し、樹脂圧センサより検出した樹脂圧力信号を上記の近似のキャビティの油圧シリンダ８ａにフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧を設定値に保持するように制御するようにすれば（図示略）、上記の検討例１または検討例２の射出成形方法と同様の効果を得ると同時に、さらに金型の構成部品が減少し、制御部が簡単化するので、一層のコスト低減の効果がある。
【００５２】
本発明に係る射出成形方法の実施の第１形態は、前述の検討例１で説明した図１の金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図に記載してある射出スクリュ２のストローク位置を検出するスクリュ位置センサ５により、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの閉動作をさせるものである。
【００５３】
即ち、溶融樹脂の射出充填工程で、予め各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎に設定したスクリュ位置に従ってそれぞれの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを閉じることにより、個別に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を遮断し、後は検討例１と同様に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの圧力検出センサ１６Ａ〜１６Ｃにより個別のキャビティ内樹脂圧力を検出し、圧力保持用の各保圧棒１５Ａ〜１５Ｃの作動油圧シリンダ８ａの油圧を調節して各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹脂圧力を樹脂が冷却固化するまで設定値に保持するように個別に制御する射出成形方法である。
【００５４】
図５は図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの実施の第１形態に係る射出成型方法の工程順ブロック図であり、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの保圧を時間の経過に対し一定（ＰA 、ＰB 、ＰC ）に保持する例である。
【００５５】
図６は実施の第１形態に係る射出成型方法の他の例の工程順ブロック図であり、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの型内圧を一定値でなく、時間に対して型内圧が、各キャビティの形状、容量等の条件に適合するような保圧パターン（ＰAP、ＰBP、ＰCP）に合うように保圧力を時間の経過に対し変化させた例である。この場合は、同一金型に形状やサイズが大きく異なった成形品のキャビティが設けられていても、各キャビティを最適の保圧条件にセットすることができる。
【００５６】
本実施の第１形態においては、図１に示すホットランナ１０内の樹脂通路の断面積、樹脂入口から各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃまでの長さ、樹脂温度に対する樹脂の粘度等により、流動解析を行い、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの溶融樹脂の充満する時間を計算するか、又は各種樹脂の樹脂温度に対する充填時間を成形実験により把握し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了タイミングを射出スクリュ２のストローク長さに置き換えて把握することができる。
【００５７】
図５または図６に示すように、このようにして予測した各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対する充填終了のタイミングＴA 、ＴB 、ＴC は、射出スクリュ２のストローク位置ＳA 、ＳB 、ＳC で示したようになる。溶融樹脂の射出開始前に油圧シリンダ９ａの圧油サイドを切換えて、全樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開き、射出スクリュ２が前進して溶融樹脂がホットランナ１０の樹脂通路を通り各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに射出充填される。
【００５８】
この射出の工程において、スクリュ位置センサ５が射出スクリュ２のストローク位置ＳC を検出したとき、その信号のタイミングＴC によりキャビティ（Ｃ）１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じ、キャビティ（Ｃ）の保圧棒１５Ｃが押し出されてキャビティ（Ｃ）内の溶融樹脂を圧し、その樹脂圧は樹脂圧センサ１６Ｃにより検出される。
【００５９】
樹脂の保持圧力は予め適当な値（図５のＰC 、又は図６のＰCP）に設定されており、樹脂圧センサ１６の検出値は制御装置２５において設定値（ＰC 、又はＰCP）と比較され、キャビティ（Ｃ）１１Ｃの保圧棒１５Ｃを押し出す油圧シリンダ８ａの油圧を調節して樹脂圧力が一致するようにフィードバック制御をする。
【００６０】
キャビティ（Ｃ）１１Ｃ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却され、保圧時間のタイムアウトのタイミングＴR で保圧棒１５Ｃによる圧力保持を解くように油圧シリンダ８ａの油圧が下げられ、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｃは以前の位置まで戻される。
【００６１】
同様に、射出スクリュ２がストローク位置ＳB となるタイミングＴB で、キャビティ（Ｂ）１１Ｂの樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じ、保圧棒１５Ｂが押し出され、キャビティ（Ｂ）の樹脂圧は樹脂圧センサ１６Ｂにより検出され、樹脂圧が設定値（図５のＰB 、又は図６のＰBP）と一致するように、キャビティ（Ｂ）の保圧棒１５Ｂを押し出す油圧シリンダの油圧を調節してフィードバック制御される。
【００６２】
キャビティ（Ｂ）１１Ｂ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却された後、タイムアウトのタイミング位置ＴR で保圧棒１５Ｂによる圧力保持が解かれ、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｂは以前の位置まで戻される。
【００６３】
同様に、射出スクリュ２がストローク位置ＳA のタイミングＴA では、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じ、保圧棒１５Ａが押し出され、キャビティ（Ａ）の樹脂圧は樹脂圧センサ１６Ａにより検出され、樹脂圧が設定値（図５のＰA 、又は図６のＰAP）と一致するように、キャビティ（Ａ）の保圧棒１５Ａを押し出す油圧シリンダ８ａの油圧を調節されフィードバック制御される。
【００６４】
キャビティ（Ａ）１１Ａ内の樹脂は保圧された状態のまま冷却された後、タイムアウトのタイミング位置ＴR で保圧棒１５Ａによる圧力保持が解かれ、次に成形品取出後に保圧棒１５Ａは以前の位置まで戻される。
【００６５】
一方、射出シリンダ１ａ内の射出スクリュ２は、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ（降圧）、次の射出に備えて射出スクリュ２を回転しながら後退し、新しく供給された樹脂ペレットを可塑化溶融しながらスクリュ２先端に貯溜する（可塑化、射出スクリュ回転戻り）。
【００６６】
この各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を個別に遮断し、個別の圧力検出手段により検出した樹脂圧力信号を個別の圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹脂圧力を冷却固化するまで保持する射出成形方法によれば、射出スクリュ２はキャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立てることができる。
【００６７】
このスクリュ位置センサ５により各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの閉動作を行わせる方法は、前述の検討例１、２の樹指圧センサ１６Ａ〜１６Ｃによる一定のキャビティ圧力検知により各樹脂ゲートバルブ１３の閉動作を行わせる方式と置き換えることが可能である。
【００６８】
本発明の実施の第２形態の射出成形方法を、使用する金型と射出ユニットの制御系統の構成について図７の金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図により、また、射出成形方法について上記の実施の第１形態と同じ図５及び図６の工程順ブロック図を用いて説明する。
【００６９】
図５は図７の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの実施の第２形態に係る射出制御方法の工程順ブロック図であり、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの保圧を時間の経過に対し一定（ＰA 、ＰB 、ＰC ）に保持する例である。
【００７０】
図６は実施の第２形態に係る射出制御方法の他の例の工程順ブロック図で、各キャビティの形状、容量等の条件に適合するような保圧パターン（ＰAP、ＰBP、ＰCP）に合うように保圧力を時間の経過に対し変化させた例である。
【００７１】
図７の金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図は、図１に示した模式図と大部分は共通であり、可動金型２８と油圧シリンダ２８ａの制御部だけが異なっているものなので、構成については相違部分についての説明に止め、図１と共通部については同一形状、同一機能に部品は同じ部品番号を付し、説明を省略する。
【００７２】
本発明の実施の第２形態は、前述の実施の第１形態と同様に、射出工程の前に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を開き、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに同時に溶融樹脂を射出充填する時、射出スクリュ２のストローク位置ＳA 、ＳB 、ＳC に従って各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを閉じ、保圧手段により各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに付加する型内圧力を各キャビティの特性に適合するように保持し押圧力を制御する射出成形方法である。
【００７３】
本実施の形態における保圧手段による各キャビティの型内圧力制御方法は、実施の第１形態のようにキャビティ１１Ａ〜１１Ｃの圧力を検出して保圧棒１５Ａ〜１５Ｃをフィードバック制御する制御方法と異なり、予め決めて置いた時間に対する型内圧力のパターンを直接保圧棒の作動油圧制御弁に指令して各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへの付加圧力を制御する方式であり、この型内圧力のパターンは、個別に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃについて、樹脂のＰ−Ｖ−Ｔ曲線（温度と圧力の変化に対する容積変動率）や溶融樹脂の圧縮率のデータを用いて、樹脂の圧縮代、保持圧力を理論計算して決めたものとするもので、この方法によれば、前述の検討例１、２および実施の第１形態においては必要であったキャビティ内の圧力検出手段を省略することができる。
【００７４】
図７において、固定金型７は可動金型２８と結合したとき、溶融樹脂を受け入れる複数の金型のキャビティ（Ａ）１１Ａ、キャビティ（Ｂ）１１Ｂ、キャビティ（Ｃ）１１Ｃを形成する。可動金型２８は固定金型７から離れる方向に移動可能である。
【００７５】
保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃはそれぞれ各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃまで金型２８を貫通して移動可能に嵌合し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに樹脂が射出されるまでは、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの先端はキャビティまで若干距離を開けておき、キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに樹脂が射出充填された後、樹脂圧を加えるための圧縮代を設けておかれる。保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの他端部は可動金型２８内に備えられた保圧棒１５Ａ〜１５Ｃと同数の油圧シリンダ２８ａの各ピストン１５ａに結合されている。
【００７６】
制御装置３５は、スクリュ位置センサ５が検出した射出スクリュ２の位置の信号に従って、各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを作動する油圧シリンダ９ａへの作動油圧を同時に、又は、順番に切換えるように油圧制御盤３６内の図示しない各油圧切換弁に指示し、図示省略の各油圧切換弁はこの指示に従って油圧を切換え、各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを開閉する。
【００７７】
また、制御装置３５は各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに溶融樹脂が射出充填され、各樹脂ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃが閉となって保圧工程（保圧制御）に入ったとき、油圧制御盤３６に内蔵する図示しない各油圧バルブを介して、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを作動制御する。
【００７８】
制御装置３５に備えられた記憶部には、個別に各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃについて、樹脂のＰ−Ｖ−Ｔ曲線（温度と圧力の変化に対する容積変動率）や溶融樹脂の圧縮率のデータを用いて、樹脂の圧縮代、保持圧力を理論計算して決めた型内圧力のパターン、例えば、図５のＰA 、ＰB 、ＰC 、又は図６のＰAP、ＰBP、ＰCPが記憶されている。
【００７９】
また、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、保圧棒１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの樹脂加圧側の油圧を、制御装置３５の記憶部に記憶している型内圧パターンから前記圧縮率から換算した値で調整して各キャビティの内圧を直接制御する。
【００８０】
実施の第１形態と同じ図５の工程順ブロック図及び他の例として図６の工程順ブロック図を用いて、実施の第２形態に係る射出成形方法を説明する。溶融樹脂の射出開始前に油圧シリンダ９ａの圧油サイドを切換えて、全樹脂ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開き、射出スクリュ２が前進して溶融樹脂がホットランナ１０の樹脂通路を通り各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに射出充填される。
【００８１】
本実施の形態においては前述の実施の第１形態と同様に、図７に示すホットランナ１０内の樹脂通路の断面積、樹脂入口から各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃまでの長さ、樹脂温度に対する樹脂の粘度等により、流動解析を行い、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの溶融樹脂の充満する時間を計算するか、又は各種樹脂の樹脂温度に対する充填時間を成形実験により把握し、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了タイミングを射出スクリュ２のストローク長さに置き換えて把握することができる。
【００８２】
このようにして予測した各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対する充填終了のタイミングＴA 、ＴB 、ＴC は、射出スクリュ２のストローク位置ＳA 、ＳB 、ＳC で示したようになる。
【００８３】
射出充填の工程において、始めにスクリュ位置センサ５が射出スクリュ２のストロークがＳC を検出したとき、その信号のタイミングＴC によりキャビティ（Ｃ）１１Ｃの樹脂ゲートバルブ１３Ｃが閉じ、キャビティ（Ｃ）の保圧棒１５Ｃが押し出されてキャビティ（Ｃ）内の溶融樹脂を加圧する。
【００８４】
このとき、保圧棒１５Ｃの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁１３Ｃは、制御装置３５の指示により、保圧棒１５Ｃの背圧を調整してキャビティ（Ｃ）の内圧が設定値（図５のＰC 、又は図６のＰCP）となるように制御する。
【００８５】
キャビティ（Ｃ）内の樹脂は保圧時間のタイムアウト後、保圧棒１５Ｃによる圧力保持を解くように油圧シリンダ２８ａの油圧が下げられ、冷却され、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｃは以前の位置まで戻される。
【００８６】
次に、スクリュ位置センサ５が射出スクリュ２のストローク位置ＳB を検出すると、その信号のタイミングＴB によりキャビティ（Ｂ）１１Ｂの樹脂ゲートバルブ１３Ｂが閉じ、保圧棒１５Ｂが押し出されてキャビティ（Ｂ）内の溶融樹脂を加圧する。
【００８７】
保圧棒１５Ｂの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁３１Ｂは、制御装置３５の指示により、保圧棒１５Ｂの背圧を調整してキャビティ（Ｂ）１１Ｂの内圧が設定値（図５のＰB 、又は図６のＰBP）となるように制御する。キャビティ（Ｂ）内の樹脂は保圧時間のタイムアウト後、保圧棒１５Ｂより圧力保持が解かれ、冷却され、次に成形品取出後に保圧棒１５Ｂは以前の位置まで戻される。
【００８８】
同様に、射出スクリュ２のストローク位置ＳA の検出のタイミングＴA では、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲートバルブ１３Ａが閉じ、保圧棒１５Ａを押し、保圧棒１５Ａの樹脂加圧側の油圧回路に設けられた油圧調整弁３１Ａは、制御装置３５の指示により、保圧棒１５Ａの背圧を調整してキャビティ（Ａ）の内圧が設定値（図５のＰA 、又は図６のＰAP）となるように制御し、キャビティ（Ａ）内の樹脂は保圧時間のタイムアウト後、保圧棒１５Ａによる圧力保持が解かれ、冷却され、成形品取出後に保圧棒１５Ａは以前の位置まで戻される。
【００８９】
一方、射出シリンダ１ａ内の射出スクリュ２は、キャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲート１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ（降圧）、次の射出に備えて射出スクリュ２を回転しながら後退し、新しく供給された樹脂ペレットを可塑化溶融しながらスクリュ２先端に貯溜し（可塑化、射出スクリュ回転戻り）、次の射出工程に備える。
【００９０】
この各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂通路を個別に遮断し、制御装置３５より各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対するそれぞれの油圧調整弁３１Ａ〜３１Ｃに設定圧力を指示して、溶融樹脂の保持圧力を個別に直接制御する射出成形方法によれば、射出スクリュ２はキャビティ（Ａ）１１Ａの樹脂ゲート１３Ａが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立てることができる。また、前述の他の実施の形態においては必要であったキャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹指圧センサとその周辺機能部品を省略することができるので、コスト低減の効果がある。
【００９１】
【発明の効果】
（１）本発明の請求項１の射出成形方法によれば、射出成型方法を、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力検出手段と圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って個別に前記各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂圧力を樹脂が溶融状態の間、前記圧力検出手段により検出した個別の樹脂圧力信号を前記圧力保持手段にフィードバックして、予め前記各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように個別に制御するように構成したので、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、個別のキャビティの樹脂圧力信号を、それぞれの圧力保持手段にフィードバックしてキャビティ内の樹脂圧力を予め設定した保圧パターンとなるように、個別に制御することができるため、樹脂ゲート開閉手段の動作タイミングの設定がより簡単になる効果がある。また、樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ、等の効果がある。
【００９６】
（２）本発明の請求項２の射出成形方法によれば、射出成型方法を、形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って前記開閉手段により個別に各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂が溶融状態の間、樹脂の圧縮代、保持圧力の理論計算により予め各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように、個別に前記圧力保持手段の付加圧力を制御するように構成したので、予め設定したスクリュ位置に従って、各キャビティの樹脂通路を個別に遮断し、予め計算して決めた保圧パターンになるように、圧力保持手段が個別に保圧制御することができるため、圧力検出手段等の機能部品が少なくなり、コスト低減の効果がある。また、樹脂の種類、温度が変わっても射出条件の設定が簡単で工数も時間もかからない。また、射出後の各キャビティの樹脂圧保持時間も個別に設定でき、成形品の形状、サイズに応じた成形品の射出条件に適うことができる。また、この射出成形方法によれば、射出シリンダ、射出スクリュはキャビティの樹脂開閉ゲートが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができるので、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮に役立つ、等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係り本発明者が検討した検討例１の射出成形方法における複数のキャビティを有する金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【図２】 図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの工程順ブロック図である。
【図３】 本発明に係り本発明者が検討した検討例２の射出成形方法における複数のキャビティを有する金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【図４】 図３の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの工程順ブロック図である。
【図５】 図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第１形態における工程順ブロック図であり、図７の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第２形態における工程順ブロック図である。
【図６】 図１の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第１形態の他の例における工程順ブロック図の他の例であり、図７の金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの本発明の実施の第２形態の他の例における工程順ブロック図である。
【図７】 本発明の実施の第２形態に係る射出成形方法における金型と射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 射出ユニット本体
２ 射出スクリュ
５ スクリュ位置センサ
７ 固定金型
８ 可動金型
９ 支持盤
９ａ 油圧シリンダ
１０ ホットランナ
１１Ａ キャビティ（Ａ）
１１Ｂ キャビティ（Ｂ）
１１Ｃ キャビティ（Ｃ）
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 樹脂ゲートバルブ
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 保圧棒
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 樹脂圧センサ
２５、３５ 制御装置
２６、３６ 油圧制御盤
２８ 可動金型
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 油圧調整弁
Claims (2)
- 形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力検出手段と圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って個別に前記各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂圧力を樹脂が溶融状態の間、前記圧力検出手段により検出した個別の樹脂圧力信号を前記圧力保持手段にフィードバックして、予め前記各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように個別に制御することを特徴とする射出成形方法。
- 形状やサイズの異なった複数のキャビティと同キャビティ毎の樹脂ゲートを有する金型を用い、射出ユニットから溶融樹脂を射出して複数の成形品を同時に成形する射出成形方法において、射出スクリュのストローク位置を検出するスクリュ位置検出センサと、前記キャビティのそれぞれにキャビティの充填樹脂の圧力保持手段と樹脂ゲートの開閉手段とを設け、溶融樹脂の射出開始前に前記開閉手段により全ての前記樹脂ゲートを開き、射出充填工程では予め前記各キャビティ毎に設定した前記ストローク位置に従って前記開閉手段により個別に各キャビティの樹脂ゲートを閉じた後、同各キャビティ内の樹脂が溶融状態の間、樹脂の圧縮代、保持圧力の理論計算により予め各キャビティ毎に設定したキャビティ内の樹脂圧力のパターンに従うように、個別に前記圧力保持手段の付加圧力を制御することを特徴とする射出成形方法。
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