JP5311504B2

JP5311504B2 - 射出成形機の制御方法および射出成形機

Info

Publication number: JP5311504B2
Application number: JP2010091941A
Authority: JP
Inventors: 谷澤清司; 加古峰稔
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: JP2011218708A

Description

本発明は、固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出中または射出後に、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品または中空成形品を成形する射出成形機の制御方法、および射出成形機およびに関するものである。

射出成形機による発泡成形品の成形を行う場合、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品を成形する。その場合の制御方法として、特許文献１ないし特許文献３に記載された方法が知られている。特許文献１の射出発泡成形機は、ブーストシリンダを備え、油圧ポンプを駆動するサーボモータを制御することにより、ブーストシリンダへの送油量を制御し、移動型の位置制御を制御するものである。しかしながら特許文献１は、油圧シリンダにより移動型の位置を行うのでサーボモータにより速度を制御するものと比較して応答性が劣るという問題があった。またブーストシリンダに発泡用の制御を行うためにサーボモータで駆動される油圧ポンプを別個に設ける必要があるものであった。

また特許文献２および特許文献３は、発泡成形時の可動盤の型開方向への移動は、サーボモータの速度制御によって行うものである。そして型締シリンダには、キャビティ内の発泡成形品の発泡力に対向して型閉方向に一定の力が働くように作動油が封入されている。しかしながらこの特許文献２および特許文献３の制御方法は、次にような問題があった。即ち、キャビティ内の発泡成形品は成形サイクル毎に一定の発泡をするとは限らず、サーボモータの設定速度以上に発泡が進行する場合や発泡が遅れる場合がある。それらの場合に油圧により常に型閉方向に一定の力が働いているので、サーボモータやボールネジ等に対して好ましくない負荷が加わる場合があるという問題があった。

また射出成形機により中空成形品の成形を行う場合も、特許文献４に示されるように、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、中空成形品を成形することが行われる。この場合も移動型を型開方向に移動させる際には樹脂の射出量およびガスの充填量が完全に同一という訳ではないので、発泡成形品の成形と同様に外乱による影響を受けるという問題があった。

特開２００２−２８３４２５号公報（請求項１、００２３、図１）特開２００２−３２１２６２号公報（請求項１、００２１、図２）特開２００５−３４２９３５号公報（請求項１、００２７、図１）特開平８−２６７４９６号公報（請求項１、００２７、図１）

本発明では上記の問題を鑑みて、発泡成形品や中空成形品を成形する際に、サーボモータを用いて速度制御して可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させる際の外乱に対する制御応答性能を向上させ、サーボモータやボールネジ機構の負荷を好ましい範囲内とする射出成形機の制御方法、および射出成形機を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の射出成形機の制御方法は、固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出中または射出後に、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品または中空成形品を成形する射出成形機の制御方法において、キャビティの容積を拡大する際に可動金型または可動金型の一部をサーボモータにより速度制御して型開方向に移動させるとともに、外乱に対応して流体機構により可動金型または可動金型の一部をクローズドループ制御することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の射出成形機の制御方法は、請求項１において、サーボモータの負荷、可動金型または可動金型の一部の型開方向への移動速度、キャビティ内の樹脂圧、および可動金型または可動金型の一部の型開方向への後退力の少なくとも一つを検出して、流体機構のクローズドループ制御を行うことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の射出成形機は、固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出中または射出後に、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品または中空成形品を成形する射出成形機において、キャビティの容積を拡大する際に可動金型または可動金型の一部を速度制御して型開方向に移動させるサーボモータと、可動金型または可動金型の一部をクローズドループ制御により型閉方向に押圧可能な流体機構と、が備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の射出成形機は、請求項３において、サーボモータの負荷を検出する検出手段、可動金型または可動金型の一部の型開方向への移動速度を検出する検出手段、キャビティ内の樹脂圧を検出する検出手段、および可動金型または可動金型一部の型開方向への後退力を検出する検出手段の少なくとも一つの検出手段が設けられ、該検出手段の検出値により流体機構のクローズドループ制御を行うことを特徴とする。

本発明の射出成形機の制御方法、および射出成形機は、固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出中または射出後に、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品を成形する発泡成形品の射出成形機の制御方法において、発泡工程において可動金型または可動金型の一部をサーボモータにより速度制御して型開方向に移動させるとともに、外乱に対応して流体機構により可動金型または可動金型の一部をクローズドループ制御するので、サーボモータやボールネジ機構の負荷を好ましい範囲内とすることができ、良好な発泡成形品または中空成形品の成形を実現することができる。

本実施形態の発泡成形品の射出成形機の正面図である。本実施形態の発泡成形品の射出成形機の制御方法のフローチャート図（前半）である。本実施形態の発泡成形品の射出成形機の制御方法のフローチャート図（後半）である。別の実施形態の発泡成形品の射出成形機の制御方法のフローチャート図（前半）である。別の実施形態の発泡成形品の射出成形機の制御方法のフローチャート図（後半）である。更に別の実施形態の発泡成形品の射出成形機の要部拡大図である。

本発明の実施形態の発泡成形を行う射出成形機１１について、図１を参照して説明する。射出成形機１１は、型締装置１２とその側方に設けられた射出装置１３から基本的な部分が構成される。本実施形態の型締装置１２は、固定金型１４が取付けられる固定盤１５に対して可動金型１６が取付けられる可動盤１７を型開閉機構１８により移動させ、ハーフナット機構１９のハーフナット２０を係合部２１に係合した後に型締機構２２により型締を行うものである。更に詳しくは型締装置１２は、ベッド上に固定盤１５と受圧盤２３とが設けられ、固定盤１５と受圧盤２３の間には四本のタイバ２４が平行に配設されている。そしてタイバ２４には、可動盤１７が挿通され、可動盤１７は固定盤１５に対して型開閉方向に移動可能となっている。

次に型開閉機構１８について説明する。固定盤１５には型開閉機構１８のサーボモータ２５が固定されるとともに、ボールネジ２６が型開閉方向には移動不可能であって回転可能に固定盤１５に軸支されている。そしてサーボモータ２５の駆動軸の回転によりボールネジ２６が回転されるように接続されている。固定盤１５および固定金型１４に対する可動盤１７および可動金型１６の位置は、型開閉機構１８のサーボモータ２５の位置センサであるロータリエンコーダ２８により検出される。また可動盤１７のブラケット１７ａにはボールネジナット２７が固定され、前記ボールネジナット２７にボールネジ２６が回転自在に挿通されてボールネジ機構が構成されている。そしてボールネジ２６の他端は受圧盤２３に回転可能に軸支されている。本実施形態では型開閉機構１８は、固定盤１５および可動盤１７の一側面下部と他側面上部の２箇所に対角方向に設けられている。なお型開閉機構１８は、大型の発泡成形品や高精度の発泡成形品を成形するものでは、３基以上、望ましくは４基設けられるようにしてもよい。更には型開閉機構１８としては、ベッド上、可動盤１７、および受圧盤２３のいずれかにサーボモータ２５等の電動機が取付けられたものでもよい。

そして一方の型開閉機構１８の可動盤１７のブラケット１７ａとボールネジナット２７との間には力検出手段であるロードセル４０が取付けられている。ロードセル４０は、発泡成形時に可動盤１７の型開方向への後退力を検出する検出手段であり、本実施形態では片方の型開閉機構１８のボールネジナット２７と可動盤１７のブラケット１７ａの間に取付けられているが、両方の型開閉機構１８に取付けてもよい。またロードセル４０は可動金型１６と可動盤１７の間など、可動金型１６の後退力が検出可能な他の部分に取付けてもよい。

次に流体機構である油圧機構を用いた型締機構２２について説明する。受圧盤２３には復動シリンダである型締シリンダ２９のシリンダ筒３０が形成されている。そして前記シリンダ筒３０の内部には、円筒状の型締ラム３１が挿通されている。また受圧盤２３と型締ラム３１の両者に亘って型締ラム３１の位置を検出する位置センサ３６が取付けられている。またシリンダ筒３０と型締ラム３１の間には型締側油室３２ａおよび型開側油室３２ｂが形成されるようになっている。そして前記型締側油室３２ａには、ポンプ３３からサーボバルブ３４を介して作動油が供給されるようになっている。なおサーボバルブ３４からは型締側油室３２ａおよび型開側油室３２ｂの両方に接続されるようにしてもよい。また型締シリンダ２９を制御するバルブについては、サーボバルブ３４と同様にクローズドループ制御により流量制御可能な機能を有するバルブを用いてもよい。更に型締機構については、固定盤等の四隅近傍に各タイバをロッドとする型締シリンダをそれぞれ設けたものや他の油圧機構により型締等を行うものでもよい。更にまた型締装置については、縦方向に型開閉されるものでもよい。

型締ラム３１の先端側にはハーフナット機構１９が取付けられている。ハーフナット機構１９は、凹凸形状の歯部を有する向かい合う一対のハーフナット２０からなり、可動盤１７のメカニカルラム３７の係合部２１に対して進退する。一方可動盤１７の背面中央には、受圧盤２３側に向けて円柱状のメカニカルラム３７が固定されている。可動盤１７の一部であるメカニカルラム３７の周囲の円筒面には、ハーフナット２０の歯部と係合する溝部が複数形成された係合部２１が設けられている。

射出装置１３は公知のものであり、樹脂ペレットを可塑化させて溶融樹脂とし、前記溶融樹脂をスクリュ等の前進により固定金型１４と可動金型１６の間に形成されたキャビティＣへ射出する。射出装置１３の駆動源は電動でも油圧でもよく、スクリュ以外にプランジャにより射出するものでもよい。また場合によっては射出装置１３のノズルにはシャットオフバルブ等のバルブを設けてもよい。本実施形態では、射出装置１３の加熱筒に対して、窒素ガス等の発泡ガスを供給するガス供給手段３５が設けられている。

本実施形態において型締装置１２に取付けられる成形金型は、インロー構造と呼ばれるものである。具体的には固定金型１４の凹状のキャビティブロック１４ａに可動金型１６の突状のコアブロック１６ａが挿入されることにより固定金型１４と可動金型１６の間に容積が変更可能なキャビティＣが形成されるものである。そして固定金型１４のコアブロック１４ａの側面と可動金型１６のコアブロック１６ａの側面の間は、僅かな間隔に設定されており、固定金型１４に対して可動金型１６が移動しても溶融樹脂が漏れないようになっている。なお、成形金型については、上記のインロー構造の金型以外に、可動金型の枠部が可動金型のコア部に対して相対的に型開閉方向に移動可能な平当て金型を用いたものであってもよい。前記平当て金型の場合、枠部の前面が固定金型の面と当接され、固定金型のキャビティ面と枠部の内側キャビティ面とコア部のキャビティ面とにより容積可変のキャビティが形成される。

また射出成形機１１の制御装置３８については、サーボアンプ４１を介して型開閉機構１８のサーボモータ２５に接続され（図１では一方のサーボモータ２５への接続は記載省略）、サーボモータ２５の指令信号が制御装置３８からサーボアンプ４１へ送信されるようになっている。また制御装置３８は、可動盤１７の型開方向への後退力を検出するロードセル４０に接続され、ロードセル４０により検出された信号（電流値ｐ１）が制御装置３８へ入力されるようになっている。更に制御装置３８は、別のサーボアンプ４２を介してサーボバルブ３４に接続され、サーボバルブ３４の指令信号が制御装置３８からサーボアンプ４２へ送信されるようになっている。また制御装置３８は、図示を省略した油圧回路の各バルブ、射出装置１３のサーボモータ等の駆動源、設定画面等にも接続され、射出成形機１１全体の制御がなされるようになっている。

次に本実施形態の射出成形機１１の制御方法について説明する。まず型開閉機構１８のサーボモータ２５が作動され、可動盤１７と可動金型１６が型閉方向に前進されて型閉が完了するとハーフナット２０の歯部がメカニカルラム３７の係合部２１に向けて前進して、可動盤１７と型締シリンダ２９の型締ラム３１が接続される。そして型締シリンダ２９の型締側油室３２ａに作動油が送られて型締完了し、上記した固定金型１４のキャビブロック１４ａと可動金型１６のコアブロック１６ａの間に容積可変のキャビティＣが形成される。一方、型締完了までに射出装置１３の加熱筒内では溶融樹脂の計量が完了している。前記の計量時には射出装置１３の加熱筒内の溶融樹脂には、ガス供給手段３５から窒素ガス等の発泡ガスが供給され、溶融樹脂は発泡ガスを含んだ状態となっている。なおキャビティＣ内で発泡成形を行う際の発泡方法については、上記のものに限定されない。例えば材料とともに発泡材を加熱筒内に投入するものでもよく、ノズル部分やキャビティ内に向けて直接発泡ガスを投入するものでもよい。

次に図２−図３の本実施形態のフローチャートに示されるように、射出装置１３のスクリュを前進させて前記キャビティＣ内に溶融樹脂の射出を開始する（Ｓ１）。一方キャビティＣ内に射出された発泡ガスを含む溶融樹脂は、加熱筒内よりもキャビティ内では圧力が低下するので発泡が進行する。この際の発泡の進行度は、溶融樹脂におけるガスの含有量や射出量のバラつき等から成形サイクル毎に僅かに変化し、また１回の成形中にも変化して外乱の要素となる。また熱可塑性樹脂を使用した場合、固定金型１４および可動金型１６は冷却されているので、キャビティＣ内の溶融樹脂は、金型のキャビティ面に当接する部分から冷却固化が進行する。

ここから発泡コアバック制御について説明する。次に射出装置１３のスクリュが前進して設定されたコアバック開始位置に到達したかを検出し（Ｓ２）、到達した場合に、コアバック制御のうちの前半の可動盤後退制御（可動金型後退制御）を開始する。このコアバック開始位置については、保圧切換位置かそれよりもスクリュが前進した位置が設定されることが好ましい。ただし射出開始時からのタイマによる計時やキャビティ内の樹脂圧検出値等を用いて可動盤後退制御を開始してもよい。またコアバック開始位置を検出する検出手段とは別のタイマ等の手段により、射出完了が先に検出されたとき（Ｓ３）は、コアバック開始タイマの計時を開始し（Ｓ４）、タイムアップしたら可動盤後退制御を開始する。

可動盤後退制御については、まず油圧機構である型締シリンダ２９の型締側油室３２ａの圧力を低下または一旦０にする型締圧抜を行う（Ｓ５）。そして次に可動盤１７等（可動金型１６を含む）を開始位置ｔ１（型側の開始位置ｔ１）から型開方向へ移動させる。その際に予め設定された移動速度に対応する指令信号を制御装置３８からサーボアンプ４１に送り、サーボモータ２５を速度制御によりクローズドループ制御し、可動盤１７等の型開を開始する（Ｓ６）。なお本実施形態では可動盤１７等の設定速度は、可動盤後退制御区間ｔ３の間、常時一定速度であるが、設定速度を変更するものや、速度曲線により速度が変更されるものでもよい。また途中で１回または複数回、可動盤１７等を停止させ多段階に可動盤後退制御を行うものでもよく、その場合後退時の速度は一定速度でも異なる速度でもよい。従って本発明の可動盤１７等をサーボモータ２５により速度制御して型開方向に移動させるとは、途中で停止する工程を有するもの（または場合によっては稀には僅かに前進させるもの）が含まれる。また本発明のサーボモータ２５の速度制御は、位置制御を行うものであってもタイマを用いて単位時間毎に目標位置を更新するもの等であって実質的な内容が速度制御に類似するものも含まれる。

可動盤後退制御の間、型締シリンダ２９は、特に発泡成形による外乱の影響が無いと仮定される限り、型開閉機構１８のサーボモータ２５による速度制御に対して従動的なクローズドループ制御を行う。そして可動盤後退制御は、サーボモータ２５の速度制御により行われるので、設定された後退速度にほぼ沿った速度で可動盤１７等を移動させることが可能である。なお本実施形態では、型締シリンダ２９は、可動盤１７等がキャビティ内の溶融樹脂の発泡力に押圧されて型開する力に対向して、型閉方向に可動盤１７等を押圧するように、型締側油室３２ａに型締方向に働く低圧の作動油が供給されている。またこのことによりハーフナット２０の歯部とメカニカルラム３７の係合部２１との間は型締時と同様に当接が保たれている。しかしキャビティＣ内の溶融樹脂の発泡力が弱い場合等では、型締シリンダ２９は当初または途中からまったくフリーの状態（型締側油室３２ａと型開側油室３２ｂの作動油による押圧力が均衡した状態）を基準としてクローズドループ制御するようにしてもよい。

そして可動盤後退制御中の可動盤１７等の型開方向への後退力（可動盤１７からボールネジ２６に伝達される力）は、可動盤１７とボールネジナット２７との間に設けられたロードセル４０により検出されて（本実施形態では２本のうち１本にロードセル４０が設けられているので半分の力が検出される）、制御装置３８へ送られる。そしてロードセル４０に働く負荷（電流値ｐ１）と予め設定された型開力設定ｐ２を比較し（Ｓ７）、制御装置３８からサーボアンプ４２へプラスマイナス１０Ｖの範囲で指令電圧を送り、サーボバルブ３４への出力を調整することにより、型締シリンダ２９をクローズドループ制御する。具体的には型開力設定の設定値ｐ２よりもロードセル４０が検出した負荷ｐ１が大きい場合は、溶融樹脂の発泡力等の外乱によりサーボモータ２５やボールネジ機構の負荷が高くなっていると判断されるので、サーボバルブ３４を制御するサーボアンプ４２への指令信号の出力電圧を増加させ（Ｓ８）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａに作動油を追加供給して前記型締側油室３２ａの油圧を高くし、可動盤１７等の型閉方向への押圧力を高める。このことによりサーボモータ２５やボールネジ機構の負荷であるロードセル４０の値を小さくすることができる。また型開力設定の設定値ｐ２よりもロードセル４０が検出した負荷ｐ１が等しい場合は、サーボバルブ３４を制御するサーボアンプ４２への指令信号の出力電圧を維持する（Ｓ９）。更に型開力設定の設定値ｐ２よりもロードセル４０が検出した負荷（電流値ｐ１）が低い場合は、サーボバルブ３を制御するサーボアンプ４２への指令信号の出力電圧を減少させ（Ｓ１０）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａへの作動油の供給量を減少させるか０にして型締シリンダ２９により可動盤１７等を型閉方向への押圧力を低くするか０にする。

そして本発明の可動盤後退制御では、サーボモータ２５による速度制御を、外乱を検出して型締シリンダ２９をクローズドループ制御して補完することにより、サーボモータ２５やボールネジ機構の負荷を高めずに、設定された速度制御値にほぼ沿った形で可動盤１７等の移動を行うことができる。そして可動盤１７等の位置がコアバック設定停止位置ｔ２に到達するまでの可動盤後退制御区間ｔ３の間、前記制御を継続し、コアバック設定停止位置ｔ３に到達すると（Ｓ１１）、サーボモータ２５による速度制御による可動盤後退制御は停止され、サーボモータ２５による位置制御により可動盤１７等が停止（型速度０ｍｍ／ｈ）される（Ｓ１２）。

このコアバック設定停止位置ｔ３に到達するときまでキャビティＣ内の溶融樹脂の容積は拡大され続け、キャビティＣに接触する部分から順次冷却固化が進行する。そして停止位置ｔ３では、発泡成形品は予め定められた形状となっているが、キャビティＣ内の内圧は発泡成形品に発泡力がまだ残っていることにより０ではない。従って本実施形態では次にコアバック制御のうちの後半の可動盤停止制御を行いつつ発泡成形品の冷却を継続する。可動盤停止制御では、サーボモータ２５の位置制御を用いて行われるので、正確な厚みの発泡成形品が得られる。

図３のフローチャート図により可動盤停止制御について説明すると、可動盤停止制御では、型停止時のロードセル４０の検出値（電流値ｐ１）を継続してサンプリングし（Ｓ１３）、検出値ｐ１は制御装置３８へ送られる。そしてロードセル４０の検出値（電流値ｐ１）と予め設定された停止力設定の設定値ｐ３を比較し（Ｓ１４）、設定値ｐ３よりもロードセル４０の検出値（電流値ｐ１）が大きい場合は、サーボモータ２５やボールネジ機構の負荷が高くなっていると判断されるので、サーボバルブ３４を制御するサーボアンプ４２への指令信号の出力電圧を増加させ（Ｓ１５）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａに作動油を供給して前記型締側油室３２ａの油圧を高くして可動盤１７の型閉方向への押圧力を高くする。また停止力設定の設定値ｐ３よりもロードセル４０が検出した負荷（電流値ｐ１）が等しい場合は、サーボバルブ３４を制御するサーボアンプ４２への指令信号の出力電圧を維持する（Ｓ１６）。更に停止力設定の設定値ｐ３よりもロードセル４０が検出した負荷（電流値ｐ１）が低い場合は、サーボバルブ３４を制御するサーボアンプ４２への指令信号の出力電圧を減少させ（Ｓ１７）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａへの作動油の供給量を減少させるか０にして型締シリンダ２９により可動盤１７等を型閉方向への押圧力を低くするか０にする。そして前記制御を冷却時間タイマの計時がタイムアップするまで継続し（Ｓ１８）、タイムアップしたら、発泡コアバック制御のうちの可動盤停止制御も終了する。この際にはキャビティＣ内の発泡成形品は冷却固化が完了している。そして型締シリンダ２９の型開側油室３２ｂに別の油圧回路から作動油を供給して強力型開を行う。そしてその後型締シリンダ２９側のハーフナット２０と可動化盤１７側のメカニカルラム３７の係止を解除した上で、型開閉機構１８のサーボモータ２５を作動させて可動盤１７および可動金型１６を型開完了位置まで型開する（Ｓ１９）。そして成形の完了した発泡成形品を金型内から取出す。

発泡コアバック制御については、ロードセル４０を使用する以外の方法によっても実現可能である。次に説明する別の実施形態の射出成形機の型締装置は、可動盤１７のブラケット１７ａとボールネジナット２７の間にロードセル４０が設けられていない。そして可動盤後退制御の間は、可動盤１７が型開閉機構１８のサーボモータ２５により速度制御されて後退する際の後退速度を、後退速度検出手段により計測し、設定された後退速度と比較して、油圧機構の型締シリンダ２９の押圧力を制御する。またその後の可動盤停止制御の間は、サーボモータ２５への電流値を計測して、電流値が一定になるように制御する。

ロードセル４０を使用しない発泡コアバック制御について、図４―図５に示される別の実施形態の発泡成形品の射出成形機の制御方法のフローチャート図を用い、先のロードセル４０を使用する発泡コアバック制御との相違点を中心に説明する。ロードセル４０を使用しない射出成形機の発泡コアバック制御についても、射出後または射出中に型開開始され（Ｓ１０６）、可動盤後退制御が行われている間、可動金型１６または可動金型１６の一部の型開方向への移動速度を検出する検出手段であるサーボモータ２５のエンコーダ２８により可動盤１７等の位置を検出し速度制御がなされる点は同じである。その際に制御装置３８へ可動盤１７の位置が逐次送信され、実測の型開速度が算出される。そして制御装置３８において予め設定された型開速度と、前記実測の型開速度を比較し（Ｓ１０７）、比較結果に基づいて制御装置３８からサーボアンプ４２へプラスマイナス１０Ｖの範囲で指令電圧を送りサーボバルブ３４の出力を調整し、型締シリンダ２９をクローズドループ制御する。

具体的には型開速度の設定値ｖ２よりも実測の型開速度ｖ１が速い場合は、発泡力等の外乱によりサーボモータ２５やボールネジ機構の負荷が高くなっているので、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を増加させ（Ｓ１０８）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａに作動油を供給して前記型締側油室３２ａの油圧を高くして可動盤１７の型閉方向への押圧力を高める。このことにより可動盤１７等の型開速度を低下させてサーボモータ２５やボールネジ機構の負荷を小さくすることができる。また型開速度の設定値ｖ２と実測の型開速度ｖ１が等しい場合は、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を維持する（Ｓ１０９）。更に型開速度の設定値ｖ２よりも実測の型開速度ｖ１が遅い場合は、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を減少させ（Ｓ１０）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａへの作動油の供給量を減少させるか０にして型締シリンダ２９により可動盤１７等を型閉方向への押圧力を低くするか０にして可動盤１７の型閉方向への型開速度を速くする。そしてコアバック設定停止位置ｔ３に到達すると（Ｓ１１１）、サーボモータ２５による速度制御による可動盤後退制御は停止され、サーボモータ２５による位置制御により可動盤１７等が停止（型速度０ｍｍ／ｈ）される（Ｓ１１２）。

次に図５のフローチャート図に示されるように可動盤停止制御を行う。可動盤停止制御では、型停止時のサーボモータ２５の電流値ａ１をサーボモータの負荷を検出する検出手段である電流値検出手段により継続してサンプリングし（Ｓ１１３）、検出された電流値ａ１は制御装置３８へ送られる。そして前記検出された電流値a１と予め設定された所定の電流値ａ２を比較し（Ｓ１１４）、設定された電流値ａ２よりも検出されたサーボモータ２５の電流値ａ１が大きい場合は、サーボモータ２５やボールネジ機構の負荷が高くなっているので、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を増加させる（Ｓ１１５）。この際にサーボモータ２５への電流値ａ１を更に継続してサンプリングし（Ｓ１１８）、依然として予め設定された所定の電流値ａ２よりも検出される電流値ａ１が高い場合または同じ場合は、型締シリンダ２９による押圧力がサーボモータ２５の位置決め力の上回っており、可動盤１７等が停止位置よりも型閉側にあってサーボモータ２５が過負荷状態となっていると判断されるので、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を低下させる（Ｓ１１９）。また予め設定された所定の電流値ａ２よりも検出される電流値ａ１が低い場合は、冷却時間タイマの計時がタイムアップする（Ｓ１２０）まで、（Ｓ１１４）に戻って、検出された電流値ａ１と予め設定された所定の電流値ａ２を比較する。

また検出された電流値ａ１と設定された電流値ａ２が等しい場合は、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を維持する（Ｓ１１６）。更に検出された電流値ａ１よりも設定された電流値ａ２が低い場合は、サーボバルブ３４への指令信号の出力電圧を減少させ（Ｓ１７）、型締シリンダ２９の型締側油室３２ａへの作動油の供給量を減少させるか０にして型締シリンダ２９により可動盤１７等を型閉方向への押圧力を低くするか０にする。そして前記制御を冷却時間タイマの計時がタイムアップするまで継続し（Ｓ１２０）、タイムアップしたら、発泡コアバック制御のうちの可動盤停止制御も終了する。この際にはキャビティ内の発泡成形品は冷却固化している。そして型締シリンダ２９側のハーフナット２０と可動化盤１７側のメカニカルラム３７の係合部２１の係止を解除した上で、型開閉機構１８のサーボモータ２５を作動させて可動盤１７および可動金型１６を型開する（Ｓ１１９）。そして発泡の完了した発泡成形品を金型内から取出す。

また本発明は次のような検出手段の検出値を用いて発泡コアバック制御を行ってもよい。即ち可動盤後退制御時の型開閉機構１８のサーボモータ２５の負荷を、検出手段により電流値やトルクを測定することにより検出し、外乱による変化により前記電流値やトルクが変化するのに応じて油圧機構をクローズドループ制御するものでもよい。また型開閉機構１８のサーボモータ２５を制御するサーボアンプ４１への指令電圧値が外乱によって変化するのに応じて油圧機構等の流体機構をクローズドループ制御するものでもよい。更にはキャビティ内の樹脂圧を検出する検出手段である樹脂圧センサをキャビティ内に取付け、キャビティ内の樹脂圧が発泡状態により変化するのを測定し、油圧機構をクローズドループ制御するものでもよい。またそれらの検出手段の少なくとも一つの検出値を組み合わせて流体機構のクローズドループ制御に用いるものでもよい。

また本発明において予め設定された型開閉機構１８のサーボモータ２５による設定速度については、１成形サイクル中または一定の成形サイクル毎に自動修正、または制御により変更するようにしてもよい。具体的には型開力設定の設定値よりもロードセル４０が検出した負荷が毎回あるいは高い頻度で大きくなる場合、または型開速度の設定値よりも実測の型開速度が速い場合については、学習機能によりサーボモータ２５の設定速度を、成形の途中または次の成形サイクルから速くするように修正してもよい。また反対に型開力設定の設定値よりもロードセル４０が検出した負荷が毎回あるいは高い頻度で小さい場合、または型開速度の設定値よりも実測の型開速度が遅い場合については、学習機能によりサーボモータ２５による設定速度を成形の途中または次の成形サイクルから遅くするように修正するか、または油圧機構によりクローズドループ制御によらず加えられる押圧力を、成形の途中または次の成形サイクルから小さくするように修正してもよい。

また本願発明は、図６に示されるようなコアブロック６４が移動される機構を有する更に別の実施形態の発泡成形品の射出成形機５１であってもよい。別の実施形態の発泡成形品の射出成形機５１の型締装置５２については、固定盤５３には固定金型５４が取付けられ、可動盤５５には可動金型５６が取付けられている。また固定盤５３と可動盤５６の間には型開閉機構５７が設けられている。なお型締装置５２の型開閉機構５７や型締機構は種類を選ばず、トグル機構により型開閉機構と型締機構を兼用できるものでもよい。そして可動盤５５には電動のコアブロック移動装置５８が設けられている。電動のコアブロック移動装置５８は、可動盤５５の背面にサーボモータ５９が取付けられ、プーリとベルトにより接続されたボールネジ６０の回転によりボールネジナット６１、連結板６２、ロッド６３と、ロッド６３に固定されたコアブロック６４が型開閉方向に移動し、キャビティＣ１の容積が変更できるようになっている。可動金型５６の一部であるコアブロック６４は、可動金型５６側のキャビティ形成面の一部または全部を構成するものである。なおサーボモータ５９によるコアブロック６４の移動装置５８は、エジェクタ装置を改造したものでもよい。また可動盤５５または可動金型５６の内部には油圧機構を用いたシリンダ６５が取付けられ、シリンダ６５のロッドがコアブロック６４の背面に固定されている。またシリンダ６５には図示しないサーボバルブ等のクローズドループ型の流量制御バルブが接続されている。なおシリンダ６５に使用する流体は油圧ではなく圧搾空気でもよく、本発明は油圧機構に限定されず流体機構を用いたものであればよい。また図示は省略するがコアブロック６４とロッドの間にロードセルを設けたものやキャビティに樹脂圧センサを取付けてもよい。

更に別の実施形態の発泡成形品の射出成形機５１の制御方法については、先に説明した図１等の実施形態とほぼ同様である。固定金型５４と可動金型５６との間に形成されたキャビティＣ１に射出成形機５１の射出装置６６から溶融樹脂を射出し、射出中または射出後にコアブロック６４をサーボモータ５９により速度制御して型開方向に移動させることにより発泡コアバック制御を開始する。その際の外乱をサーボモータ５９の電流値、トルク、指令値や、コアブロック６４の移動速度（サーボモータ５９のエンコーダの値）、ロードセルの値、樹脂圧センサ等の検出値により検出する。そしてその検出値を図示しない制御装置に送り、クローズドループにより油圧機構であるシリンダ６５に接続されるサーボバルブ等を操作し、特に型開方向へのコアブロック６４の外乱が大きい場合にコアブロック６４を型閉方向に押圧し、サーボモータ５９が過負荷にならず、ボールネジ６０やボールネジナット６１からなるボールネジ機構にも負荷がかかり過ぎないようにする。

本発明の射出成形機の制御方法に用いられる成形材料は限定されず、複数の樹脂材料を使用したものでもよい。また本発明は発泡成形以外にキャビティ内で成形品の容積を拡大させるものであれば、中空成形や、中空成形と発泡成形とを併用したものに用いてもよい。中空成形の場合は、ノズルまたはキャビティ内に中空部を形成する窒素ガス等のガスを注入するノズルが設けられる。そしてキャビティ内に溶融樹脂が射出された後に、場合によっては冷却固化を遅らせながら、成形品の内部にガスを充填して中空部を形成する。また同時に可動金型１６または可動金型５２の一部であるコアブロック５３を上記の図２−図３に示されるフローチャート図、または図４−図５に示されるフローチャート図等の制御方法により型開方向に移動させ、キャビティ内の容積を拡大する。このことによりキャビティに当接される面が綺麗な中空成形品が形成できる。

１１，５１射出成形機
１２，５２型締装置
１３，６６射出装置
１４，５４固定金型
１５，５３固定盤
１６，５６可動金型
１７，５５可動盤
１８，５７型開閉機構
２５，５９サーボモータ
２８エンコーダ（検出手段）
２９型締シリンダ（流体機構）
３４サーボバルブ
３８制御装置
４０ロードセル（検出手段）
４１，４２サーボアンプ
６４コアブロック（可動金型の一部）
Ｃ，Ｃ１キャビティ

Claims

固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出中または射出後に、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品または中空成形品を成形する射出成形機の制御方法において、
キャビティの容積を拡大する際に可動金型または可動金型の一部をサーボモータにより速度制御して型開方向に移動させるとともに、
外乱に対応して流体機構により可動金型または可動金型の一部をクローズドループ制御することを特徴とする射出成形機の制御方法。
サーボモータの負荷、可動金型または可動金型の一部の型開方向への移動速度、キャビティ内の樹脂圧、および可動金型または可動金型の一部の型開方向への後退力の少なくとも一つを検出して、流体機構のクローズドループ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御方法。
固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出中または射出後に、可動金型または可動金型の一部を型開方向に移動させてキャビティの容積を拡大し、発泡成形品または中空成形品を成形する射出成形機において、
キャビティの容積を拡大する際に可動金型または可動金型の一部を速度制御して型開方向に移動させるサーボモータと、
可動金型または可動金型の一部をクローズドループ制御により型閉方向に押圧可能な流体機構と、が備えられたことを特徴とする射出成形機。
サーボモータの負荷を検出する検出手段、可動金型または可動金型の一部の型開方向への移動速度を検出する検出手段、キャビティ内の樹脂圧を検出する検出手段、および可動金型または可動金型一部の型開方向への後退力を検出する検出手段の少なくとも一つの検出手段が設けられ、該検出手段の検出値により流体機構のクローズドループ制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。