JP4982436B2 - 射出成形機及び射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、型締装置により全閉し又は所定の隙間だけ開けて型締し、かつ位置制御した金型に射出装置から樹脂を射出充填する射出成形機及び射出成形方法に関する。

一般に、射出成形機による射出成形方法は、金型に対して射出装置から溶融した樹脂を射出充填するため、樹脂がいわば金型から漏れ出さないように型締装置により金型に対して高圧を付加した型締を行っており、この場合の型締力Ｆは、Ｆ≧Ａｃ×Ｐｃ（Ａｃ：投影面積，Ｐｃ：型内平均圧力）により設定される。このような高圧を付加する理由の一つとしては、金型の面精度（品質）を補う側面がある。即ち、金型（固定型と可動型）のパーティング面に面精度を悪くする凹凸面が存在した場合、バリ等の成形不良を招くのみならず成形品質の低下要因となるが、金型を高圧で締付けることにより凹凸面を小さく或いは無くすることができるため、金型の面精度の悪さを補うことができる。

しかし、近年においては、金型を製作する加工技術（加工機械）の飛躍的な進歩により金型の加工精度が格段と高まり、内的要因による型締に対する必要性（重要性）が低下しているとともに、一方において、外的要因による省エネルギ化の要請、即ち、二酸化炭素の排出削減や資源節約等の地球環境保護の観点から産業機械の省エネルギ化が要請されるに至っている。

そこで、本出願人は、このような要請に応えるため、既に、特許文献１により開示される射出成形方法を提案した。この射出成形方法は、型開閉装置に支持された固定型と可動型を有する金型に射出装置から溶融樹脂を射出充填して射出成形を行うに際し、予め、射出成形時に溶融樹脂が侵入しない固定型と可動型間の隙間（設定間隔：０．００１〜０．１〔ｍｍ〕程度）を設定し、成形時に、設定間隔に基づく隙間を空けた状態で金型を閉じ、この金型に射出装置から溶融樹脂を射出充填するとともに、少なくとも射出充填中は設定間隔が固定されるように可動型に対する位置制御を行うようにしたものである。これにより、金型に対する圧力は、必要な時に必要な量だけ付加されることになり、二酸化炭素の排出削減や資源節約等の地球環境保護の観点からの省エネルギ化の要請に応え得るとともに、成形時における金型内のガス抜きを確実かつ安定に行うことができ、もって、成形品質及び歩留まりを向上させることができる。
特開２００７−１１８３４９号公報

しかし、上述した特許文献１で開示される射出成形方法をはじめ、従来の射出成形方法は、次のような解決すべき課題が存在した。

第一に、可動型を固定型に対して僅かな隙間だけ開けた状態で樹脂を充填する場合、可動型を位置制御する必要があるため、一方向（型締方向）にのみ加圧することができない。したがって、充填初期に可動型に対して衝撃的な樹脂圧が付加された場合、可動型は型開方向に僅かながら変位する。この変位はフィードバック制御により直ちに修正されるため、通常の成形品であれば無視できるが、レンズ成形品やメディアディスク成形品のように高度の精密性（品質）が要求される成形品にとっては無視することができず、成形品質の高度化（高精密化）を図るには限界があった。

第二に、省エネルギ化を考慮した場合、できるだけ無駄な動作を排し、効率的な制御を行うことが必要となるが、射出成形機に備える射出装置と型締装置はそれぞれ独立した動作を行うため、個々の装置における省エネルギ化は進んでいるが、双方の動作内容を考慮した観点からは未知の部分も少なくない。特に、射出装置と型締装置は、成形サイクル上の動作タイミングについては十分な連携が図られているが、双方の動作内容、取り分け、省エネルギ化の観点からは更なる改善の余地も残されている。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機及び射出成形方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機Ｍは、上述した課題を解決するため、金型２を全閉し又は所定の隙間Ｌｓｘだけ開けて型締可能な型締装置Ｍｃと、金型２に樹脂を射出充填可能な射出装置Ｍｉと、少なくとも金型２を全閉し又は所定の隙間Ｌｓｘだけ開けた所定の型位置Ｘｓで位置制御を行う制御部３とを備える射出成形機であって、制御部３に、射出装置Ｍｉから射出する樹脂の圧力（樹脂圧）を検出する樹脂圧検出部４と、検出した樹脂圧Ｄｒを金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値Ｄｓに変換する樹脂圧変換部５と、この増補値Ｄｓを少なくとも位置制御に係わる型締方向に変位させる指令値Ｄｃに加算する増補値加算部６とを有する指令値増補機能部Ｆｉを設けたことを特徴とする。この場合、発明の好適な形態により、型締装置Ｍｃには、トグルリンク式型締装置又は直圧式型締装置のいずれをも適用できる。また、樹脂圧検出部４は、射出装置Ｍｉの一又は異なる二以上の位置に設けることにより樹脂圧を直接又は間接的に検出する一又は二以上の樹脂圧センサ４ｓ，４ｎを少なくとも選択して用いることができる。さらに、指令値増補機能部Ｆｉには、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングを調整可能なタイミング調整部７を設けることができる。

一方、本発明に係る射出成形方法は、上述した課題を解決するため、型締装置Ｍｃにより全閉し又は所定の隙間Ｌｓｘだけ開けて型締した金型２に対して、制御部３により所定の型位置Ｘｓに対する位置制御を行うとともに、射出装置Ｍｉから金型２に樹脂を射出充填するに際し、射出装置Ｍｉから射出する樹脂の圧力（樹脂圧）を検出するとともに、検出した樹脂圧Ｄｒを、金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値Ｄｓに変換し、この増補値Ｄｓを、少なくとも位置制御に係わる型締方向に変位させる指令値Ｄｃに加算するようにしたことを特徴とする。この場合、発明の好適な形態により、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングは、タイミング調整部７により調整可能である。また、制御部３では、付与される目標値Ｄｏ（Ｄｐｓ）を入力するに際し、目標値Ｄｏ（Ｄｐｓ）に向かって徐々に傾斜するランプ処理を行うことができる。

このような本発明に係る射出成形機Ｍ及び射出成形方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 制御部３に、射出装置Ｍｉから射出する樹脂の圧力（樹脂圧）を検出する樹脂圧検出部４と、検出した樹脂圧Ｄｒを金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値Ｄｓに変換する樹脂圧変換部５と、この増補値Ｄｓを少なくとも位置制御に係わる型締方向に変位させる指令値Ｄｃに加算する増補値加算部６とを有する指令値増補機能部Ｆｉを設けたため、樹脂圧が金型２（可動型２ｍ）に付加される前にその大きさを検出し、かつ樹脂圧に対抗する型締力を可動型２ｍに反映できるため、いわば、充填初期に可動型２ｍに付加される衝撃的な樹脂圧を相殺することができる。したがって、制御上は、位置のフィードバック制御に対する応答遅れを解消できるとともに、成形上は、充填初期の樹脂圧により可動型２ｍが型開方向に僅かに変位する不具合を低減又は解消でき、特に、レンズ成形品やメディアディスク成形品等のように高度の精密性（品質）が要求される成形品であっても良好な成形を行うことができるなど、成形品質の更なる高度化（高精密化）を実現できる。

（２） 好適な態様により、型締装置Ｍｃには、トグルリンク式型締装置又は直圧式型締装置のいずれをも適用できるため、様々なタイプの射出成形機Ｍに広く利用することができ、汎用性に優れる。

（３） 好適な態様により、樹脂圧検出部４に、射出装置Ｍｉの一又は異なる二以上の位置に設けることにより樹脂圧を直接又は間接的に検出する一又は二以上の樹脂圧センサ４ｓ，４ｎを少なくとも選択して用いれば、射出成形機Ｍの動作環境等に応じて選択できる。即ち、第一樹脂圧センサ４ｓは、早期に検出できる点で有利になる反面、検出の正確性において不利になり、他方、第二樹脂圧センサ４ｎは、検出の正確性において有利になる反面、早期に検出できない点で不利になるため、これらの点を考慮して使い分けることができる。

（４） 好適な態様により、指令値増補機能部Ｆｉに、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングを調整可能なタイミング調整部７を設ければ、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミング、即ち、樹脂が金型２に充填するタイミングと金型２（可動型２ｍ）の位置制御に係わる型締方向に変位させるタイミングを最適化できるため、例えば、金型２に必要な型締力を実際に発生する金型２内の樹脂圧にトレースさせることができるなど、射出装置Ｍｉと型締装置Ｍｃの双方の動作内容を連携させることにより高度の省エネルギ化を実現できる。

（５） 好適な態様により、制御部３において、付与される目標値Ｄｏ（Ｄｐｓ）を入力するに際し、目標値Ｄｏ（Ｄｐｓ）に向かって徐々に傾斜するランプ処理を行うようにすれば、ＰＩＤ制御系を構成した際におけるオーバシュート等の不安定動作を防止し、制御の安定性を高めることができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る射出成形機Ｍの概略構成について、図１〜図４を参照して説明する。

射出成形機Ｍは、図２に示す型締装置（トグル式型締装置）Ｍｃと図３に示す射出装置Ｍｉを備える。図２に示す型締装置Ｍｃは、離間して配した固定盤１１と駆動盤１２を備え、固定盤１１は不図示の機台上に固定されるとともに、駆動盤１２は当該機台上に進退変位可能に支持される。また、固定盤１１と駆動盤１２間には、四本のタイバー１３…を架設する。この場合、各タイバー１３…の前端は、固定盤１１に固定するとともに、各タイバー１３…の後端は、駆動盤１２に対して挿通させ、かつ後端側に形成したねじ部１４…に、駆動盤１２に対するストッパを兼ねる調整ナット１５…をそれぞれ螺合する。各調整ナット１５…は、駆動盤１２の位置を調整する型厚調整機構１６を構成する。この型厚調整機構１６は、さらに、各調整ナット１５…に対して同軸上に一体に設けた小歯車１７…と、各小歯車１７…に噛合する大歯車１８と、この大歯車１８に噛合する駆動歯車１９と、この駆動歯車１９を回転シャフトに設けた型厚調整モータ２０と、この型厚調整モータ２０の回転数を検出するロータリエンコーダ２０ｅを備える。

また、タイバー１３…には、可動盤２１をスライド自在に装填する。この可動盤２１は可動型２ｍを支持するとともに、固定盤１１は固定型２ｃを支持し、可動型２ｍと固定型２ｃは金型２を構成する。金型２には、固定型２ｃと可動型２ｍ間の隙間Ｌｓｘ、即ち、可動型２ｍの型位置Ｘｓを検出する位置検出器Ｋを付設する。位置検出器Ｋは四つのセンサ部Ｋｐ…からなり、各センサ部Ｋｐ…は、金型２（可動型２ｍ及び固定型２ｃ）における四つの側面（上下面及び左右面）に取付ける。図６に、金型２の上面に配した一つのセンサ部Ｋｐを示す。センサ部Ｋｐは、可動型２ｍの上面に取付けることにより当該上面から直角に起立する被検出プレートＫｐｒと、固定型２ｃの上面に取付けることにより被検出プレートＫｐｒに対面させて配した近接センサＫｐｓを備える。このように、金型２を構成する固定型２ｃ及び可動型２ｍに付設した位置検出器Ｋを用いれば、隙間Ｌｓｘを直接検出できるため、位置検出器Ｋ以外の誤差要因を排除した正確な検出を行うことができる利点がある。なお、可動型２ｍの一部を被検出プレートとして利用すれば、例示の被検出プレートＫｐｒは省略可能である。さらに、タイバー１３…には、タイバー１３…の伸縮に基づく歪を利用して型締圧（型締力）を検出する歪ゲージを用いた一又は二以上の型締圧センサＲ…を付設する。

一方、駆動盤１２と可動盤２１間にはトグルリンク機構Ｌを配設する。トグルリンク機構Ｌは、駆動盤１２に軸支した一対の第一リンクＬａ，Ｌａと、可動盤２１に軸支した一対の出力リンクＬｃ，Ｌｃと、第一リンクＬａ，Ｌａと出力リンクＬｃ，Ｌｃの支軸に結合した一対の第二リンクＬｂ，Ｌｂを有し、この第二リンクＬｂ，Ｌｂはクロスヘッド２２に軸支する。駆動盤１２とクロスヘッド２２間には型締用駆動部２３を配設する。型締用駆動部２３は、駆動盤１２に回動自在に支持されたボールねじ部２５と、このボールねじ部２５に螺合し、かつクロスヘッド２２に一体に設けたボールナット部２６を有するボールねじ機構２４を備えるとともに、ボールねじ部２５を回転駆動する回転駆動機構部２７を備える。回転駆動機構部２７は、型締用サーボモータ２８と、このサーボモータ２８に付設して当該サーボモータ２８の回転数を検出するロータリエンコーダ２８ｅと、サーボモータ２８のシャフトに取付けた駆動ギア２９と、ボールねじ部２５に取付けた被動ギア３０と、この駆動ギア２９と被動ギア３０間に架け渡したタイミングベルト３１を備えている。これにより、サーボモータ２８を作動させれば、駆動ギア２９が回転し、駆動ギア２９の回転は、タイミングベルト３１を介して被動ギア３０に伝達され、ボールねじ部２５が回転することによりボールナット部２６が進退移動する。この結果、ボールナット部２６と一体のクロスヘッド２２が進退移動し、トグルリンク機構Ｌが短縮又は拡長し、可動盤２１が型開方向（後退方向）又は型閉方向（前進方向）へ進退移動する。

さらに、７０は、制御部３の中心に位置付けられる成形機コントローラであり、型締用サーボモータ２８，ロータリエンコーダ２８ｅ，型厚調整モータ２０，ロータリエンコーダ２０ｅ，四つの近接センサＫｐｓ…（図６）及び型締圧センサＲ…を接続するとともに、次に説明する射出装置Ｍｉに付設した第一樹脂圧センサ４ｓ及び第二樹脂圧センサ４ｎを接続する。成形機コントローラ７０は、射出成形機Ｍ全体の制御を司り、各種シーケンス制御を含む制御処理及び演算処理を実行する。したがって、成形機コントローラ７０はコンピュータ機能を備えており、本発明に係る射出成形方法を実行するための制御プログラム（処理プログラム）を格納する。

他方、図３に示す射出装置Ｍｉは、射出盤４１とその後方に配した射出駆動盤４２を備え、射出盤４１と射出駆動盤４２間には複数（例示は二本）のガイドシャフト４３…を架設する。ガイドシャフト４３…にはガイドブッシュ部４４…を介して射出ブロック４５をスライド自在に装填する。一方、射出駆動盤４２は、伝達シャフト４６を回動自在に支持する。伝達シャフト４６の後端には従動プーリ４７を取付け、この従動プーリ４７に不図示のスクリュ進退用駆動モータ（サーボモータ）から回転伝達する。伝達シャフト４６の前端にはボールねじ機構４８のボールスクリュ４９の後端を結合するとともに、このボールスクリュ４９に螺合するボールナット５０は、射出ブロック４５の後端に結合する。したがって、不図示のスクリュ進退用駆動モータ及びボールねじ機構４８は進退駆動部５１を構成する。これにより、射出ブロック４５には進退駆動部５１から射出のための直進運動が伝達される。

また、射出盤４１には加熱筒５２の後端を取付けるとともに、この加熱筒５２にはスクリュ５３を挿通させる。加熱筒５２は、前端に射出ノズル５４を有するとともに、後部に仮想線で示す材料供給用のホッパ５５を備える。射出ノズル５４は、前記固定型２ｃにノズルタッチし、金型２のキャビティに対してこの射出ノズル５４から溶融した樹脂を射出充填することができる。さらに、射出ブロック４５に設けた支持孔４５ｓの内周部によりベアリング部５６を介してスクリュカップリング５７を回動自在に支持し、このスクリュカップリング５７の前端中心位置にスクリュ５３の後端を一体に支持する。射出ブロック４５の外面には支持体５８を取付け、この支持体５８によりスクリュ回転用駆動モータ（サーボモータ）５９を支持する。そして、このサーボモータ５９とスクリュカップリング５７は、回転伝達機構６０を介して接続する。

一方、射出ブロック４５の内部であって、この射出ブロック４５とスクリュカップリング５７間には、ロードセルを用いた第一樹脂圧センサ４ｓを内蔵させる。ロードセルは、比較的肉厚の内環部及び外環部、それに比較的肉薄の中間起歪部によりワッシャ形に一体形成し、中間起歪部に複数のストレンゲージを付設して構成したものであり、射出圧力、即ち、樹脂圧Ｄｒを間接的に検出することができる。なお、６１は、射出ブロック４５の前端開口から内部に挿入してロードセルの外環部を固定する固定ブロックである。さらに、射出ノズル５４には、射出ノズル５４内の樹脂圧Ｄｒを直接検出する第二樹脂圧センサ４ｎを付設する。したがって、第一樹脂圧センサ４ｓ及び第二樹脂圧センサ４ｎは、射出装置Ｍｉから射出する樹脂の圧力（樹脂圧Ｄｒ）を検出する樹脂圧検出部４を構成し、第一樹脂圧センサ４ｓ及び第二樹脂圧センサ４ｎは成形機コントローラ７０に接続する。

図１及び図４は、成形機コントローラ７０に内蔵するサーボ回路、特に、本実施形態に係る射出成形方法に使用するサーボ回路７０ｓを示し、図１は位置制御時の機能ブロック図、図４は圧力制御時の機能ブロック図をそれぞれ示す。

図１は、型締用サーボモータ２８を駆動する位置制御時のサーボ回路７０ｓを示す。７１は位置補償部であり、偏差演算器７２とＰＩＤ制御系７３により構成する。ＰＩＤ制御系７３には、積分器７３ａ，積分ゲイン設定部７３ｂ，積分リミッタ７３ｃ，微分器７３ｄ，微分ゲイン設定器７３ｅ，加算器７３ｆ，減算器７３ｇ，比例ゲイン設定器７３ｈが含まれ、図１に示す系統によりＰＩＤ制御が行われる。また、偏差演算器７２の非反転入力部には、予め設定した可動型２ｍの型位置Ｘｓ（隙間Ｌｓｘ：０．００１〜０．１〔ｍｍ〕程度）等に対応して設定した位置目標値Ｄｏが付与されるとともに、偏差演算器７２の反転入力部には、可動型２ｍの位置検出値Ｄｄが付与される。この位置検出値Ｄｄは、位置検出器Ｋ又はロータリエンコーダ２８ｅから得られる。この場合、位置目標値Ｄｏはランプ処理部７４を介して偏差演算器７２に付与される。このランプ処理部７４により、入力する位置目標値Ｄｏに対し、位置目標値Ｄｏに向かって徐々に傾斜するランプ処理が行われる。このようなランプ処理部７４を設けることにより、ＰＩＤ制御系７３を構成した際におけるオーバシュート等の不安定動作を防止し、制御の安定性を高めることができる。そして、型締用サーボモータ２８は、偏差演算器７２から得られる偏差値に基づき、ＰＩＤ制御系７３，速度変換部７５，速度リミッタ７６を介して駆動制御される。

以上説明した機能ブロックは、通常のサーボ回路の構成となるが、本実施形態では、さらに、指令値増補機能部Ｆｉを備える。この指令値増補機能部Ｆｉは、射出装置Ｍｉから射出する樹脂の圧力（樹脂圧）を検出する樹脂圧検出部４と、検出した樹脂圧（検出値）Ｄｒを金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値Ｄｓに変換する樹脂圧変換部５と、この増補値Ｄｓを少なくとも型位置Ｘｓに対する位置制御に係わる型締力の指令値Ｄｃに加算する増補値加算部６とを備える。

この場合、樹脂圧検出部４は、前述した第一樹脂圧センサ４ｓと第二樹脂圧センサ４ｎを備え、樹脂圧選択部８１により、第一樹脂圧センサ４ｓから得る樹脂圧Ｄｒと第二樹脂圧センサ４ｎから得る樹脂圧Ｄｒを選択できる。樹脂圧変換部５は、樹脂圧検出部４から得る樹脂圧Ｄｒを金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に変換する型締力変換処理部８２と、この型締力変換処理部８２の出力をゲイン調整するゲイン調整部８３と、このゲイン調整部８３の出力を速度変換する速度変換部８３と、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングを調整可能なタイミング調整部７を備える。増補値加算部６は、速度変換部７５と速度リミッタ７６間に設けた加算器７７により構成し、この加算器７７により、速度変換部７５から出力する指令値Ｄｃに対して速度変換部８３から出力する増補値Ｄｓを加算することができる。また、モード選択部８５により、指令値増補機能部Ｆｉ（増補値Ｄｓ）を使用するモードと使用しないモードを選択することができる。

一方、図４は、型締用サーボモータ２８を駆動する圧力制御時のサーボ回路７０ｓを示す。９１は圧力補償部であり、偏差演算器９２とＰＩＤ制御系９３により構成する。ＰＩＤ制御系９３には、積分器９３ａ，積分ゲイン設定部９３ｂ，積分リミッタ９３ｃ，微分器９３ｄ，微分ゲイン設定器９３ｅ，減算器９３ｆ及び９３ｇ，比例ゲイン設定器９３ｈが含まれ、図４に示す系統によりＰＩＤ制御が行われる。また、偏差演算器９２の非反転入力部には、予め設定した型締圧（型締力）等に対応する圧力目標値Ｄｐｓが付与されるとともに、偏差演算器９２の反転入力部には、型締圧センサＲ…から得る型締圧（平均値）に係わる圧力検出値Ｄｐｄが付与される。この場合、圧力目標値Ｄｐｓは前述したランプ処理部７４と同様のランプ処理部９４を介して偏差演算器９２に付与される。そして、型締用サーボモータ２８は、偏差演算器９２から得られる偏差値に基づき、ＰＩＤ制御系９３を介して駆動制御される。

次に、このような射出成形機Ｍを用いた本実施形態に係る射出成形方法について、型締装置Ｍｃの動作を中心にして、図５に示すフローチャート，図１〜図４及び図６（図８及び図９）を参照して説明する。

今、型締装置Ｍｃ（金型２）は型開状態（全開位置）にあるものとする。型締工程の開始により金型２の可動型２ｍを閉じる型閉工程が行われる（ステップＳ１）。型閉工程では、最初に可動盤２１が高速で前進移動する高速型閉が行われ、この後、低速低圧型閉が行われる。まず、型閉動作の開始により、型締用サーボモータ２８が作動し、クロスヘッド２２が前進移動するとともに、可動盤２１は全開位置から型閉方向へ高速で前進移動する。そして、クロスヘッド２２が予め設定した低速低圧切換点（切換位置）に達すれば、低速低圧型閉に移行して低速低圧で前進移動する。この場合、サーボ回路７０ｓでは、図１に示す系により速度制御が行われる。即ち、位置目標値Ｄｏの代わりに速度目標値が付与され、型閉速度に対する速度制御が行われる。この際、クロスヘッド２２の位置（速度）は型締用サーボモータ２８の回転数を検出するロータリエンコーダ２８ｅのエンコーダパルスを用いて検出する。例示のロータリエンコーダ２８ｅは、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスの発生数により絶対位置（速度）の検出を行う。なお、図１に示すモード選択部８５は、指令値増補機能部Ｆｉを使用しないモードが選択される。

一方、低速低圧型閉が進行し、予め設定した近接位置、即ち、可動型２ｍが固定型２ｃに接近する近接位置に達したなら、位置（速度）の検出を上述したロータリエンコーダ２８ｅから位置検出器Ｋに切換える。これにより、位置検出器Ｋから得られる位置検出値Ｄｄに基づいて、可動型２ｍは、図６に示すように、固定型２ｃに対して隙間Ｌｓｘを開けた型位置Ｘｓで停止し、これにより型閉工程が終了する（ステップＳ２）。また、可動型２ｍが型位置Ｘｓ（隙間Ｌｓｘ）で停止した際には、型位置Ｘｓに対する位置制御が行われる（ステップＳ３，Ｓ４）。

この場合、サーボ回路７０ｓでは、図１に示す系により位置制御が行われる。なお、サーボ回路７０ｓでは、図１に示すモード選択部８５により指令値増補機能部Ｆｉを使用するモードが選択される。また、樹脂圧検出部４では、樹脂圧選択部８１により、射出ノズル５４内の樹脂圧Ｄｒを検出する第二樹脂圧センサ４ｓが選択される。ところで、本実施形態では、樹脂圧検出部４に、射出装置Ｍｉの異なる位置に設けた二つの樹脂圧センサ４ｓ，４ｎ、即ち、射出圧力に基づいて樹脂圧Ｄｒを間接的に検出する第一樹脂圧センサ４ｓと射出ノズル５４に付設して射出ノズル５４内の樹脂圧Ｄｒを直接検出する第二樹脂圧センサ４ｎを備えている。したがって、第一樹脂圧センサ４ｓと第二樹脂圧センサ４ｎは、射出成形機Ｍの動作環境等に応じて選択できる。この場合、第一樹脂圧センサ４ｓは、早期に検出できる点で有利になる反面、検出の正確性において不利になり、他方、第二樹脂圧センサ４ｎは、検出の正確性において有利になる反面、早期に検出できない点で不利になるため、これらの点を考慮して使い分けることができる。

位置制御時には、偏差演算部７２の非反転入力部に、型位置Ｘｓに対応する位置指令値Ｄｏが付与されるとともに、偏差演算部７２の反転入力部には、位置検出器Ｋから得る位置検出値Ｄｄが付与される。なお、前述したように、偏差演算部７２に付与される位置目標値Ｄｏは、ランプ処理部７４によりランプ処理が行われる。位置検出器Ｋは、四つの近接センサＫｐｓ…を備えるため、各近接センサＫｐｓ…に基づく四つの位置指令値を平均して用いればよい。これにより、偏差演算部７２からは偏差値が得られため、この偏差値に基づき、型締用サーボモータ２８は、ＰＩＤ制御系７３，速度変換部７５，速度リミッタ７６を介して駆動制御される。即ち、隙間Ｌｓｘを開けて停止している可動型２ｍの型位置Ｘｓに対する位置制御（フィードバック制御）が行われる。したがって、位置制御時には、型締用サーボモータ２８が正逆回転し、可動型２ｍが型締方向に変位しようとすれば、速やかに型開方向となる型位置Ｘｓに復帰するように制御されるとともに、可動型２ｍが型開方向に変位しようとすれば、速やかに型締方向となる型位置Ｘｓに復帰するように制御される。

他方、型閉工程の終了により上述した位置制御が行われるとともに、射出工程に移行する（ステップＳ５）。射出工程では、計量された溶融樹脂が射出装置Ｍｉから金型２に射出充填される充填工程、更には金型２に射出充填された樹脂に対して保圧を付与する保圧工程が行われる。充填工程では、スクリュ５３が予め設定された射出速度で前進し、スクリュ５３の前方に計量蓄積された樹脂が射出ノズル５４を通って金型２のキャビティ内に射出充填される。この際、金型２には隙間Ｌｓｘが存在するため、金型２内における射出充填中の空気及びガスは、隙間Ｌｓｘから外部に排出される。

ところで、可動型２ｍと固定型２ｃ間が僅かな隙間Ｌｓｘだけ開いた金型２のキャビティ内に樹脂が射出充填されるため、充填初期には可動型２ｍに対して衝撃的な樹脂圧が付加される。したがって、可動型２ｍは型開方向に僅かながら変位する問題を生じる。即ち、可動型２ｍが隙間Ｌｓｘで停止する場合、トグルリンク機構Ｌはロックアップ状態にならない。トグルリンク機構Ｌは、原理上、完全に伸張した状態にあれば、外部から短縮させる方向の圧力が付加されてもロックアップ状態となるが、本実施形態のように、可動型２ｍを固定型２ｃに対して隙間Ｌｓｘだけ開けて停止させた場合にはロックアップ状態にならない。このため、位置制御時の保持圧を超えた外部からの型開方向の圧力（圧開圧）が付加された場合には、可動型２ｍを型開方向へ変位させることが可能となる。

しかし、本実施形態に係る射出成形方法では、指令値増補機能部Ｆｉにより、可動型２ｍの僅かな変位をいわば相殺する制御が行われる。即ち、充填工程が開始し、樹脂が射出ノズル５４を通過する際に、樹脂圧センサ４ｎにより樹脂圧（検出値）Ｄｒが検出される（ステップＣＳ１１）。そして、この樹脂圧Ｄｒは、樹脂圧変換部５により、金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値Ｄｓに変換され、この増補値Ｄｓは、増補値加算部６により指令値Ｄｃに加算される（ステップＣＳ１２）。

具体的には、樹脂圧Ｄｒは、型締力変換部８２により、金型２内における樹脂圧に対抗する型締力に対応した大きさに変換される。この際の変換処理は、例えば、〔（樹脂圧×キャビティの投影面積）／定格型締力〕の演算式により求めることができる。次いで、型締力変換部８２の出力をゲイン調整部８３によりゲイン調整する。この場合、調整係数は成形環境など応じて任意に設定でき、例えば、×１であってもよいが、強すぎるため、通常は、×０．１〜×０．４程度に設定することができる。次いで、ゲイン調整部８３の出力は速度変換部８４に付与され、速度に対応した大きさに変換される。この後、タイミング調整部７によりタイミングが調整された増補値Ｄｓを得る。このタイミング調整部７には、一次遅れフィルタ或いは移動平均フィルタを用いることができ、これにより、制御対象が離れていることに基づく応答時間を調整し、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングの最適化を図ることができる。そして、この増補値Ｄｓが加算部７７により速度変換部７５の出力である指令値Ｄｃに加算される。

したがって、このような指令値増補機能部Ｆｉを用いれば、樹脂圧が金型２（可動型２ｍ）に付加される前にその大きさを検出し、かつ樹脂圧に対抗する型締力を可動型２ｍに反映できるため、いわば、充填初期に可動型２ｍに付加される衝撃的な樹脂圧を相殺することができる。したがって、制御上は、位置のフィードバック制御に対する応答遅れを解消できるとともに、成形上は、充填初期の樹脂圧により可動型２ｍが型開方向に僅かに変位する不具合を低減又は解消でき、特に、レンズ成形品やメディアディスク成形品等のように高度の精密性（品質）が要求される成形品であっても良好な成形を行うことができるなど、成形品質の更なる高度化（高精密化）を実現できる。

図８及び図９は、本実施形態における指令値増補機能部Ｆｉの作用（効果）に係わる検証データを示す。図８及び図９は、いずれも時間ｔに対する樹脂圧Ｄｒ（Ｄｒｒ）と可動型２ｍの変位量（型変位量Ｅｘ（Ｅｘｒ））の変化特性を示したものであり、図８は本実施形態における指令値増補機能部Ｆｉを使用した場合、図９は同指令値増補機能部Ｆｉを使用しない場合をそれぞれ示す。これらの結果から明らかにように、指令値増補機能部Ｆｉを使用しない場合（図９）には、樹脂圧Ｄｒｒの影響により型変位量Ｅｘｒは、５０〔μｍ〕程度となり、比較的大きく変位するが、指令値増補機能部Ｆｉを使用した場合（図８）には、樹脂圧に対して対抗する型締力に係わる増補値Ｄｓが加算され、樹脂圧に対して増補値Ｄｓに基づく型締圧が重畳するため、型変位量Ｅｘは、２０〔μｍ〕程度と低減される。なお、図８に示す型変位量Ｅｘの変化特性は、波形重畳による低減のため、図９に示す型変位量Ｅｘｒの変化特性とは相似しない異なる波形となる。

ところで、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングは、指令値増補機能部Ｆｉに設けたタイミング調整部７により調整できるため、増補値Ｄｓを指令値Ｄｃに加算するタイミングを最適化することにより、図８に示す型変位量Ｅｘを最小化（最適化）することができる。即ち、樹脂が金型２に充填するタイミングと金型２（可動型２ｍ）の位置制御に係わる型締方向に変位させるタイミングを最適化できるため、例えば、金型２に必要な型締力を、実際に発生する金型２内の樹脂圧にトレースさせることにより型締力を最小化（最適化）するなど、射出装置Ｍｉと型締装置Ｍｃの双方の動作内容を連携させることにより高度の省エネルギ化を実現できる。

他方、射出工程の終了により冷却工程に移行する（ステップＳ６，Ｓ７）。冷却工程では、予め設定された冷却時間だけ冷却が行われ、冷却時間の経過により冷却工程が終了する（ステップＳ８）。また、冷却工程中においても、可動型２ｍの型位置Ｘｓに対するフィードバック制御（位置制御）が行われる（ステップＳ３，Ｓ４）。冷却工程に対して、このような位置制御を並行して行うことにより、冷却工程における成形品のヒケの発生を防止できる利点がある。さらに、冷却工程の終了により、可動型２ｍに対する位置制御も終了させる（ステップＳ９，Ｓ１０）。そして、冷却工程が終了したなら、残りの工程、即ち、金型２の型開きを行う型開工程及び成形品を排出するエジェクタ工程等の残工程を行えば、一成形サイクルが終了する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。以降は、同サイクルが繰り返される。なお、可動型２ｍは、型開工程により全開位置まで戻される。

一方、図７には、変更実施形態に係る射出成形方法の処理手順の一部を説明するためのフローチャートを示す。上述した実施形態では、図５に示すフローチャートに従って、圧縮を行わない通常の射出成形について説明したが、図７に示すように、射出工程（ステップＳ３，Ｓ６）を行った後、又はその途中で、可動型２ｍを隙間Ｌｓｘ分だけ前進させて可動型２ｍを固定型２ｃに当接させる圧縮工程（ステップＳ６７）を行ってもよい。この圧縮工程（ステップＳ６７）では、可動型２ｍに対する位置制御は解除し、サーボ回路７０ｓは、図４に示す圧力制御時の系により圧力制御を行うことができる。この場合、偏差演算器９２の非反転入力部には、予め設定した圧力（型締圧，保圧）に対応する圧力目標値Ｄｐｓがランプ処理部９４を介して付与されるとともに、偏差演算器９２の反転入力部には、型締圧センサＲ…から得る型締圧（平均値）に係わる圧力検出値Ｄｐｄが付与される。そして、型締用サーボモータ２８は、偏差演算器９２から得られる偏差値に基づき、ＰＩＤ制御系９３を介して駆動制御される。なお、このような圧力制御の代わりに、可動型２ｍを固定型２ｃに当接した位置に対する位置制御を行ってもよい。図７において、図５と同一のステップについては同一の符号を付した。このため、各ステップの説明は省略する。

以上、最良の実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，数値．手法（手順）等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、本発明に係る射出成形機Ｍ及び射出成形方法は、各種形態（各種態様）により実施することができる。上述した実施形態（変更実施形態）では、可動型２ｍと固定型２ｃ間に隙間Ｌｓｘを設けた状態で樹脂を充填する場合を示したが、隙間Ｌｓｘを設けない全閉した金型２に樹脂を充填する場合であってもよい。この場合、設定した型締力が低い場合には、隙間Ｌｓｘを設けた場合と同様に可動型２ｍの変位を招く虞れがあるため、指令値増補機能部Ｆｉの機能が有効に作用する。また、型締装置Ｍｃとして、トグルリンク式型締装置を例示したが、直圧式型締装置であっても同様に適用できる。さらに、射出成形機Ｍとして電動式の射出成形機を例示したが、油圧式の射出成形機であっても同様に適用できる。油圧式の射出成形機の場合には、型締シリンダを使用するとともに、型締シリンダの後油室に型締力を付与するための作動油を供給する第一油圧駆動系と型締シリンダの前油室に型開力を付与するための作動油を供給する第二油圧駆動系を設け、各油圧駆動系を独立して制御すればよい。本発明に係る射出成形機Ｍ及び射出成形方法は、むしろ制御の応答性が低下する油圧式の射出成形機に適用して好適である。このように、本発明に係る射出成形機Ｍ及び射出成形方法は、様々なタイプの射出成形機Ｍに広く利用することができ、汎用性に優れる。

その他、指令値増補機能部Ｆｉにおける増補値Ｄｓについてはその大きさやタイミングを任意に調整できるように可変調整部（可変設定部）を設けてもよい。また、樹脂圧検出部４として、第一樹脂圧センサ４ｓ又は第二樹脂圧センサ４ｎを選択して用いる場合を例示したが、両者の平均値を用いるなど、両者を同時に使用してもよい。

本発明の最良の実施形態に係る射出成形機の成形機コントローラに内蔵するサーボ回路の位置制御時の機能ブロック図、 同射出成形機における型締装置の構成図、 同射出成形機における射出装置の一部断面構成図、 同射出成形機の成形機コントローラに内蔵するサーボ回路の圧力制御時の機能ブロック図、 本発明の最良の実施形態に係る射出成形方法の処理手順を説明するためのフローチャート、 同射出成形機の成形機コントローラに備える可動型の位置を検出する位置検出器の一部を抽出して示す構成図、 本発明の変更実施形態に係る射出成形方法の処理手順の一部を説明するためのフローチャート、 同射出成形機に備える指令値増補機能部を使用した場合の時間に対する樹脂圧と可動型の変位量（型変位量）の変化特性図、 同射出成形機に備える指令値増補機能部を使用しない場合の時間に対する樹脂圧と可動型の変位量（型変位量）の変化特性図、

符号の説明

２：金型，３：制御部，４：樹脂圧検出部，４ｓ：樹脂圧センサ，４ｎ：樹脂圧センサ，５：樹脂圧変換部，６：増補値加算部，７：タイミング調整部，Ｄｃ：指令値，Ｄｒ：樹脂圧，Ｄｓ：増補値，Ｄｏ（Ｄｐｓ）：目標値，Ｍ：射出成形機，Ｍｃ：型締装置，Ｍｉ：射出装置，Ｌｓｘ：所定の隙間，Ｘｓ：所定の型位置，Ｆｉ：指令値増補機能部

Claims (7)

1. 金型を全閉し又は所定の隙間だけ開けて型締可能な型締装置と、前記金型に樹脂を射出充填可能な射出装置と、少なくとも前記金型を全閉し又は所定の隙間だけ開けた所定の型位置で位置制御を行う制御部とを備える射出成形機において、前記制御部に、前記射出装置から射出する樹脂の圧力（樹脂圧）を検出する樹脂圧検出部と、検出した樹脂圧を金型内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値に変換する樹脂圧変換部と、この増補値を少なくとも前記位置制御に係わる型締方向に変位させる指令値に加算する増補値加算部とを有する指令値増補機能部を設けたことを特徴とする射出成形機。
2. 前記型締装置は、トグルリンク式型締装置又は直圧式型締装置であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 前記樹脂圧検出部は、前記射出装置の一又は異なる二以上の位置に設けることにより前記樹脂圧を直接又は間接的に検出する一又は二以上の樹脂圧センサを少なくとも選択して用いることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
4. 前記指令値増補機能部は、前記増補値を前記指令値に加算するタイミングを調整可能なタイミング調整部を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
5. 型締装置により全閉し又は所定の隙間だけ開けて型締した金型に対して、制御部により所定の型位置に対する位置制御を行うとともに、射出装置から金型に樹脂を射出充填する射出成形方法において、前記射出装置から射出する樹脂の圧力（樹脂圧）を検出するとともに、検出した樹脂圧を、金型内における樹脂圧に対抗する型締力に係わる増補値に変換し、この増補値を、少なくとも前記位置制御に係わる型締方向に変位させる指令値に加算することを特徴とする射出成形方法。
6. 前記増補値を前記指令値に加算するタイミングは、タイミング調整部により調整可能であることを特徴とする請求項５記載の射出成形方法。
7. 前記制御部は、付与される目標値を入力するに際し、前記目標値に向かって徐々に傾斜するランプ処理を行うことを特徴とする請求項５又は６記載の射出成形方法。

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