JP6308689B2 - 立体形状成形品の射出圧縮成形装置および射出圧縮成形金型ならびに射出圧縮成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形装置および射出圧縮成形金型ならびに射出圧縮成形方法に関するものである。

キャビティ内で溶融樹脂を圧縮して立体形状成形品を成形する場合、一般的な圧縮成形金型を用いると中央の平面部分は圧縮力が働きやすいが、外側の屈曲部の部分は圧縮力が働きにくいという問題がある。そのため一般的な圧縮成形金型を用いて成形した立体形状成形品では、屈曲部の部分の樹脂の特性が中央の平面部分と相違したり、屈曲部にヒケを生じたりする問題が生じやすい。前記の問題に関連する文献としては、立体形状成形品の屈曲部に相当する外周壁や外周部を成形する部分を圧縮して成形する特許文献１および特許文献２が知られている。特許文献１は、箱型樹脂成形品の成形を行う圧縮成形プレスに関するものである。そして箱型の樹脂成形品の外周壁はプレス方向とほぼ平行またはプレス方向に対して傾斜した面となっているためプレス方向に圧縮を加えても外周壁の部分には十分に圧縮圧を加えることができないことを問題視し、箱型樹脂成形品の外周壁に対応して成形型にサイドコアを設け、このサイドコアにより圧縮することにより外周壁も均一に圧縮することが記載されている。ただし特許文献１は射出圧縮成形を行うものではなく、最初に成形型の上に成形樹脂４ａを載せてからプレス成形した後に、僅かに金型を開き、コーティング材５ａの注入を行う。そしてコーティング材の圧縮を行う際にサイドコアにより外周壁の圧縮を行うものである。

また特許文献２は外周部を成形する摺動金型を備えているが、射出成形または射出圧縮成形の際の射出開始時点では摺動金型は前進位置にあり、発泡成形とともに摺動金型が後退されることが記載されている。更に特許文献２の（００２５）には、射出圧縮成形を行う際の摺動金型の挙動も記載されているが、射出完了前に摺動金型を前進させて樹脂をキャビティ内に完全に充満し、以後は摺動金型を後退させて発泡成形を行うことが記載されている。

特開平６−１５６６７号公報（請求項１、０００３、０００７、０００８、図１、図２、図５） 特開平１１−３０９７３９号公報（請求項１、００２０、００２５、００３７、００４４、図１）

上記の特許文献１、特許文献２では、立体形状成形品を成形する際に屈曲部に相当する外周壁や外周部を特別に加工する技術は開示されるものの、それらは射出圧縮成形時に立体形状成形品の屈曲部に発生する圧力不足やヒケを防止して屈曲部を良好に成形する技術としては十分な開示がされたものではなかった。また特には板厚の薄い立体形状成形品の屈曲部を良好に射出圧縮成形する技術としては十分な開示がされたものではなかった。

本発明は上記の問題を鑑みて、射出圧縮成形との関連において立体形状成形品の屈曲部を良好に成形するための立体形状成形品の射出圧縮成形装置および射出圧縮成形金型ならびに射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。更に特に板厚の薄い立体形状成形品の屈曲部を良好に成形するための立体形状成形品の射出圧縮成形装置および射出圧縮成形金型ならびに射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形装置は、キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形装置において、前記立体形状成形品の容積よりも体積の大きなキャビティを形成可能な成形金型と、前記立体形状成形品の屈曲部を形成する前記キャビティの屈曲部形成部を構成する部分に設けられ屈曲部形成部内の溶融樹脂を押圧可能な可動コアと、前記成形金型のうちの固定金型に対する可動金型の距離を検出可能な位置センサと、前記キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行う圧縮機構と前記圧縮機構が前記キャビティ内に射出充填された溶融樹脂を圧縮する際の圧力または型締力を検出可能な圧力センサまたは力センサとが設けられ、前記位置センサ、圧力センサまたは力センサが所定の検出値を検出したことにより前記可動コアの押圧を開始することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形金型は、キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形金型において、前記立体形状成形品の容積よりも大きな体積に形成可能なキャビティと、前記立体形状成形品の屈曲部を形成する前記キャビティの屈曲部形成部を構成する部分に設けられ屈曲部形成部内の溶融樹脂を押圧可能な可動コアと、前記可動コアの近傍に設けられ可動コアにより押圧された余剰部を切除する切除装置とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形方法は、キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形方法において、可動金型を移動させて固定金型との間に前記立体形状成形品の容積よりも体積の大きく立体形状成形品の屈曲部を形成可能な屈曲部形成部を備えたキャビティを形成し、前記キャビティに射出装置から溶融樹脂を射出充填し、充填開始と同時または充填中に可動金型を前進させて前記キャビティ内の溶融樹脂を圧縮し、前記キャビティ内への溶融樹脂の充満が確認されたら前記屈曲部形成部の溶融樹脂を可動コアの作動により圧縮することを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形方法は、請求項３において、前記立体形状成形品は板厚が１．０ｍｍないし８．０ｍｍであり、前記屈曲部形成部は型開閉方向に直交する方向に対して４５°以上屈曲した部分に形成されることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形方法は、請求項３または請求項４において、前記成形金型の型閉中または型開後に、切除装置により少なくとも屈曲部のうちの可動コアにより圧縮された余剰部を切除することを特徴とする。

本発明の立体形状成形品の射出圧縮成形装置は、キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形装置において、前記立体形状成形品の容積よりも体積の大きなキャビティを形成可能な成形金型と、前記立体形状成形品の屈曲部を形成する前記キャビティの屈曲部形成部を構成する部分に設けられ屈曲部形成部内の溶融樹脂を押圧可能な可動コアと、前記成形金型のうちの固定金型に対する可動金型の距離を検出可能な位置センサと、前記キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行う圧縮機構と前記圧縮機構が前記キャビティ内に射出充填された溶融樹脂を圧縮する際の圧力または型締力を検出可能な圧力センサまたは力センサとが設けられ、前記位置センサ、圧力センサまたは力センサが所定の検出値を検出したことにより前記可動コアの押圧を開始するので、立体形状成形品の屈曲部を良好に成形できる。

本実施形態の射出圧縮成形装置の概略説明図である。 本実施形態の射出圧縮成形方法において射出充填開始時の状態を示す図である。 本実施形態の射出圧縮成形方法において射出充填完了時の状態を示す図である。 本実施形態の射出圧縮成形方法において可動コアの前進完了時の状態を示す図である。 本実施形態の射出圧縮成形方法において立体形状成形品から余剰部を切除する状態を示す図である。 図２におけるＡ−Ａ線の断面図である。 本実施形態の射出圧縮成形方法において成形され余剰部を切除する前の立体形状成形品の斜視図である。 別の実施形態の射出圧縮成形装置の概略説明図である。

本発明の本実施形態の射出圧縮成形装置とその型締装置について、図１を参照して説明する。射出圧縮成形装置１１の型締装置１２は、図示しないベッド上に固定金型１３が取付けられる固定盤１４が固着されている。固定盤１４の反金型側の面の中央部には射出装置１５から金型内へ溶融樹脂が射出充填されるための注入孔が設けられている。また固定盤１４の四隅近傍には型締機構である型締シリンダ１６がそれぞれ設けられている。型締シリンダ１６は、増圧ストローク、強力型開ストロークを備えた復動シリンダである。型締シリンダ１６のピストンに固着されるロッドがタイバ１７となっている。そしてタイバ１７は、可動金型１８が取付けられる可動盤１９の四隅近傍にそれぞれ挿通されている。タイバ１７の外周の所定位置には係合溝２０が型開閉方向の所定の長さにわたり形成され、一方可動盤１９の反金型側の面には前記係合溝２０と係脱されるハーフナット２１が設けられている。なお本発明において型締シリンダ１６については、固定盤１４か可動盤１９のいずれか一方の盤に３個以上が設けられるものであればよい。

また型締シリンダ１６のタイバ１７とは反対側にも可動部であるロッド２３が設けられ、前記ロッド２３には、成形に伴う型締シリンダ１６のピストンおよびロッド（タイバ１７）の位置ずれを修正するための図示しない調整機構が設けられている。また固定盤１４に対するタイバ１７やロッド２３の相対的な位置を検出する図示しない位置センサが取付けられている。更には固定盤１４の両側の側面には、固定金型１３が取付けられた固定盤１４に対して可動金型１８が取付けられた可動盤１９を近接・離間移動させるためのサーボモータやボールネジ等からなる型開閉機構２２が設けられている。また可動盤１９と固定盤１４の間には、固定盤１４と可動盤１９の距離を測定するリニアスケールタイプの位置センサ２４が設けられている。位置センサ２４は、各タイバ１７の近傍に合計４本が設けられ、可動盤１９の各部（四隅近傍部）と固定盤１４の対応する各部（四隅近傍部）の距離が測定可能となっている。なお位置センサ２４については、サーボモータを用いた型開閉機構を四隅近傍に設ける場合はサーボモータのエンコーダでもよい。または固定金型１３の各部に対する可動金型１８の各部の位置を少なくとも３点以上望ましくは型締シリンダ１６に対応して４点検出するものでもよい。更にはタイバ１７やロッド２３の固定盤１４に対する位置を検出するセンサにより、ハーフナット２１を係止後の可動盤１９の各部の位置を検出するようにしても、簡易的な位置測定は可能である。

次に本実施形態の射出圧縮成形装置１１の型締装置１２の油圧機構について本発明に関連する要部を中心に説明する。油圧機構は、型締シリンダ１６に作動油を供給するポンプ２６がタンク２５に接続され、ポンプ２６からの主管路２７にはチェックバルブ２８が設けられている。そしてその先の主管路２７から分岐して設定圧を規定する電磁比例リリーフバルブ２９（圧力制御弁）が設けられている。また主管路２７から各型締シリンダ１６へは管路３０がそれぞれ分岐している。そして各管路３０には4ポート３ポジション型のサーボバルブ３１がそれぞれ設けられている。サーボバルブ３１のＡポートは型締シリンダ１６の型締側油室１６ａへの管路３２に接続され、Ｂポートは型開側油室１６ｂへの管路３３にそれぞれ接続され、Ｔポートはタンク２５に接続されている。

前記管路３２には圧力センサ３４が、管路３３には圧力センサ３５がそれぞれ設けられている。従って本実施形態で型締シリンダ１６毎にサーボバルブ３１と圧力センサ３４，３５がそれぞれ設けられている。そして圧力センサ３４，３５は、それぞれサーボバルブ３１と型締シリンダ１６の間の管路３２，３３に設けられ、各型締シリンダ１６の作動油の油圧が直接検出可能となっている。なお前記においてサーボバルブ３１に替えて、型締シリンダ１６の型締側油室１６ａおよび型開側油室１６ｂに対して作動油をクローズドループ制御により流量制御して供給可能なバルブ（例えば電磁比例流量制御バルブ等）を用いてもよい。また型締シリンダ１６の型締側油室１６ａに直接圧力センサ３４を取付けたものでもよい。更にリリーフバルブと圧力制御バルブは別個に設けてもよく、その場合型締シリンダ１６ごとに対応して圧力制御バルブを取付けてもよい。そして本実施形態の油圧回路のサーボバルブ３１と型締シリンダ１６の間の管路３２，３３はそれぞれ型締シリンダ１６毎に独立して設けられており、各型締シリンダ１６間は別の管路により接続されていない。従って各型締シリンダ１６間を接続する管路が無いので、コストダウンできる上に、固定盤１４の周囲に複雑な配管構造を設けずに済む。

次に本実施形態の型締装置１２の制御装置３６と信号伝達経路について、本発明に関連する部分に絞って説明する。管路３２に設けられ型締シリンダ１６の型締側油室１６ａの油圧を検出する各圧力センサ３４、管路３３に設けられの型締シリンダ１６の型開側油室１６ｂの圧力を検出する各圧力センサ３５と制御装置３６との間はそれぞれ通信線により接続されている。また固定盤１４と可動盤１９の四隅近傍の各部の距離を検出する各位置センサ２４と制御装置３６の間もそれぞれ通信線により接続されている。更には各サーボバルブ３１と制御装置３６の間も、図示しないアンプを介してそれぞれ通信線により接続されている。従って前記圧力センサ３４，３５および位置センサ２４から送られたデータは制御装置３６に送信され、制御装置３６からサーボバルブ３１（またはそのアンプ）等へ指令信号が生成され送信されるようになっている。また制御装置３６は、後述する可動コア５２の油圧シリンダ５３を作動させるバルブ等に、成形金型を作動させる機構にも接続されている。

本実施形態の射出装置１５は電動モータまたは油圧機構により加熱筒の内部のスクリュが回転または前後進可能となっている。そして加熱筒内で溶融された溶融樹脂の射出充填および保圧が可能となっている。射出装置１５はプランジャを用いたものなどその種類は限定されない。

次に本実施形態の射出圧縮成形装置１２の一部を構成し、固定盤１４に取付けられる固定金型１３と可動盤１９に取付けられる可動金型１８からなる成形金型について図２を参照して説明する。本実施形態の成形金型は、図７に示されるような屈曲部Ｗ１を備えた立体形状成形品Ｗを射出圧縮成形するための金型である。成形金型はいわゆるインロー構造を備えた金型であって、型閉された際に成形品Ｗの容積よりも大きな体積のキャビティＣを形成することが可能となっている。型閉されて形成されたキャビティＣには立体形状成形品Ｗの屈曲部Ｗ１を形成する屈曲部形成部Ｃ１が設けられる。また本実施形態では、立体形状成形品Ｗの屈曲部Ｗ１から型開後に余剰部Ｗ２を切除するので、屈曲部形成部Ｃ１には余剰部Ｗ２を形成するための余剰部形成部Ｃ２を含んでいる。

固定金型１３については、ノズルタッチ面からホットランナまたはコールドランナからなるランナ４１（樹脂通路）が形成され、ランナ４１から溶融樹脂がキャビティＣ内に射出充填される際に通過するゲート４２に接続されている。本実施形態では固定金型１３が凸型であり、本体４３の前部には２段に凸部４４が形成されている。そして凸部４４のうちの断面積の大きい凸部基部４５の側面が、凹型である可動金型１８の凹部を構成する外壁部４６の内側面４７と摺動する摺動面４８となっている。また前記凸部４４のうちの凸部基部４５よりも前部側（可動金型側）のコア部４９の側面は屈曲部形成部Ｃ１を構成するキャビティ形成面５０となっている。またコア部４９の前面は、型開閉方向と直交する方向に設けられた面であって、立体形状成形品Ｗの平面部Ｗ３を形成するキャビティ形成面である平面形成部５１となっている。

また本実施形態では図６に示されるようにキャビティＣのうち立体形状成形品Ｗが成形される平面部Ｗ３の下縁には、ゲート４２に接続される余剰部形成部５５が形成されている。そして溶融樹脂流動用の余剰部形成部５５と可動金型１８の余剰部形成部との間に形成されるキャビティ部分は、平面形成部５１と平面形成部５７の間に形成されるキャビティＣの平面部形成部Ｃ３よりも間隙が大きくなっており、ゲート４２から射出充填された溶融樹脂がキャビティ内に流動されやすくなっている。また保圧時にもゲート４２からこの余剰部形成部５５によって形成されるキャビティ部分を介して立体形状成形品Ｗに保圧力が及びやすくなっている。

可動金型１８については凹型であって、四方に外壁部４６が形成され、前記外壁部４６によって囲まれる底の部分が平面形成部５７となっている。そして型閉時には前記外壁部４６の内側に固定金型１３の凸部４４が挿入される。従って外壁部４６の内側面４７のうちの前方部分（固定金型側の部分）は、固定金型１３の摺動面４８と僅かな間隔を隔てて対向する摺動面４７ａとなっている。また外壁部４６の内側面４７のうちの後方部分（可動盤側の部分）は、屈曲部形成部Ｃ１のキャビティ形成面４７ｂとなっている。本実施形態では、屈曲部形成部Ｃ１は成形後に切除される余剰部Ｗ３が形成される余剰部形成部Ｃ２を含んでいる。そして前記屈曲部形成部Ｃ１のうちの余剰部形成部Ｃ２を構成する部分である外壁部４６には、前記屈曲部形成部Ｃ１に向けて押圧可能な可動コア５２が設けられている。

可動コア５２については、外壁部４６の外側面に押圧機構である油圧シリンダ５３が設けられており、油圧シリンダ５３のロッドの先端に押圧部５４が取付けられている。押圧部５４の前面は、屈曲部形成部Ｃ２のうちの余剰部形成部Ｃ３のキャビティ形成面４７ｂとなっており、押圧部５４が前進された際にはその側面も立体形状成形品Ｗの屈曲部Ｗ１の端面Ｗ４を形成する面となる。また外壁部４６に設けられた押圧部５４を収納する孔部５５と押圧部５４との間は溶融樹脂が入り込まない間隔となっている。本実施形態の立体形状成形品Ｗは、屈曲部Ｗ１が両側に２個あるので可動コア５２も２基が設けられるが、箱状のものでは可動コアは４基が設けられる。また立体形状成形品が断面Ｌ字状のものでは、可動コアは１基だけが設けられる場合もある。更に可動コアはキャビティ面の形状に対応して分割して多数が設けられたものでもよく個数が限定されない。

また本実施形態では可動コア５２の押圧部５４の押圧面（キャビティ形成面４７ｂ）は比較的面積が小さくて可動コア５２の前進により、成形された屈曲部Ｗ１に段差ができ、段差から先の部分に余剰部Ｗ２が形成されるようになっている。しかし可動コア５２の押圧部５４の押圧面の面積を、屈曲部Ｗ１を形成するための屈曲部形成部Ｃ１の面積とほぼ同じにすることも想定される。その場合は油圧シリンダ５３の能力にもよるが、可動コア５２の押圧部５４の前進距離は屈曲部Ｗ１のヒケを防止する程度に僅かなものとなる。そして前記において押圧部５４の前進による段差が成形品にとって問題にならない場合は、後で切除される余剰部Ｗ２は形成されない。従って本発明において余剰部Ｗ２およびその切除は必須ではない。

次に本実施形態の射出圧縮成形装置１１の立体形状成形品の射出圧縮成形方法について図２ないし図５により説明する。本発明が対象とする記立体形状成形品は板厚が１．０ｍｍないし８．０ｍｍであり、前記屈曲部形成部は型開閉方向に直交する方向に対して４５°以上屈曲した部分に形成されるものである。板厚については一部が１．０ｍｍより薄い部分やリブ等により８．０ｍｍよりも厚い部分があるものを含む。

本発明の射出圧縮成形装置１１の型締装置１２は、当初から強圧で型締を行う射出成形も実施可能だが、本実施形態のような射出圧縮成形が可能となっている。とりわけ本実施形態では、射出開始前にキャビティＣの容積が成形品の容積よりも拡大された状態で可動金型１８を停止させ、その状態で射出開始し射出された溶融樹脂の圧縮を行うタイプの射出圧縮成形（射出プレス成形）により成形が行われる。ただし立体形状成形品の形状や成形金型によっては、射出開始前にキャビティの容積が成形品の容積にほぼ一致する型閉完了状態で可動金型を停止させ、その状態で射出開始し射出圧によりキャビティＣの容積が拡大された後に溶融樹脂の圧縮を行うタイプの射出圧縮成形により成形を行うようにしてもよい。

まず型締装置１２による型閉工程は、型開き状態から可動盤１９および可動金型１８を型開閉機構２２により移動させ、型閉完了位置から所定分だけ手前の位置に可動盤１９および可動金型１８を停止させる（または型閉完了位置に到達させてからプレスストローク分だけ可動盤１９等を後退させて停止させる）。その際に位置センサ２４の値を検出した位置制御により固定金型１３と可動金型１８の間にはプレスストローク分だけ容積が拡大されたキャビティＣが形成される。そして型閉完了位置または可動金型１８の停止位置でハーフナット２１の係止を行う。

次の射出充填工程では、射出装置１５から前記キャビティＣ内に射出装置１５から溶融樹脂を射出開始する。そして射出中または射出後にスクリュ位置が所定位置に到達したことを検出する等のタイミングにより型締シリンダ１６を型締方向に作動させて前半のプレス工程を行う。プレス工程では、型締シリンダ１６は、固定盤１４に対する可動盤１９が平行度を保つ（設定された原点からの距離がそれぞれ等しくなるようにする）ように速度制御（または位置制御）を行いつつキャビティＣ内の溶融樹脂の圧縮を開始する。この際の制御については、各型締シリンダ１６に対して同じ目標速度（又は同じ目標位置）が指令値として出力され、各型締シリンダ１６のサーボバルブ３１が制御される。そして各位置センサ２４の値が検出されて各位置センサ２４に対応する型締シリンダ１６ごとに目標位置の指令値に対して実測位置の信号が加算されサーボバルブ３１の制御（クローズドループ制御）がなされる。この際の圧力は各サーボバルブ３１を介して型締シリンダ１６へ送られる元圧が設定圧になるように制御されている。なお平行制御については、４つの型締シリンダ１６の各位置センサ２４の値の平均値を算出し、指令値に加算して別途にフィードフォーワード制御の制御信号を生成し、前記フィードフォーワード制御の制御信号を、各位置圧縮用シリンダ１６のフィードバック制御の制御信号に加算してサーボバルブ３１を制御するようにしてもよい。またはいずれか１つの型締シリンダ１６をマスターシリンダとしてその位置を検出して目標位置に対する制御を行い、他の型締シリンダ１６がマスターシリンダに追従するように制御を行ってもよい。

そしてプレス工程においてキャビティＣ内に溶融樹脂がほぼ充満して可動盤１９等の前進量が小さくなり、型締シリンダ１６の油圧値が設定圧まで昇圧されたことが検出されるか設定された時間がタイムアップすると、プレス工程から後半の加圧工程に移行する。加圧工程については、４つの圧力センサ３４の値の平均値と設定圧力が比較され、設定圧力となるように各型締シリンダ１６が制御される。またこの際に各位置センサ２４の値を検出して各型締シリンダ１６ごとに平行制御を行う速度制御（または落ち制御）も継続して行われ、両者が加算されて型締シリンダ１６がクローズドループ制御される。

なお射出プレス制御（射出圧縮制御）における型締シリンダ１６を個別に制御する平行制御については、上記の方式に限定されるものではなく、速度制御、位置制御、圧力制御が適宜組合せ行われるものでもよい。また本発明において平行制御は必須のものではなく、型締シリンダ１６を圧力制御のみ行うものでもよい。

そして図３に示されるように型締シリンダ１６の作動により可動金型１８の平面形成部５７が固定金型１３に向けて前進してキャビティＣの容積が減少され、溶融樹脂がキャビティＣ内で圧縮されるが、この段階では平面形成部Ｃ３は型開閉方向から見た投影面積が大きく、溶融材料が相対的に大きな力で圧縮されるのに比較して屈曲部形成部Ｃ１は前記投影面積が小さくて圧縮力が伝達されにくく、屈曲部形成部Ｃ１の溶融材料は相対的に小さい力でしか圧縮されない。即ち溶融樹脂は粘弾性を有しているのでパスカルの原理の通り各部が均等に圧縮される訳ではない。

そのため本発明では、キャビティＣの屈曲部形成部Ｃ１の溶融樹脂の圧縮を促進させるために可動コア５２を用いて屈曲部形成部Ｃ１の溶融樹脂を圧縮する。可動コア５２の前進のタイミングは、可動盤１９または可動金型１８の位置を位置センサ２４により検出して押圧機構である油圧シリンダ５３を作動させて押圧部５４を前進させる。なお可動コア５２の押圧部５４の前進のタイミングは、射出装置１５のスクリュ位置を位置センサにより検出して設定値に到達したら行うものでもよい。またはキャビティＣに設けられた圧力センサや型締シリンダ１６の圧力センサ３４により、圧縮機構が溶融樹脂を圧縮する際の圧力を検出して設定値に到達したら可動コア５２を前進させるものでもよい。更にはタイバセンサ等の力センサにより型締力を検出して設定値に到達したら可動コア５２を前進させるものでもよい。また本実施形態では加圧コア５２の前進のタイミングは射出プレス工程で行われるが、加圧工程への切換えと同時でもよく、加圧工程へ切換えの後でもよい。

そして図４に示されるように、可動コア５２の押圧部５４が前進してキャビティＣの屈曲部形成部Ｃ１の溶融樹脂を圧縮することにより、その部分の溶融樹脂が他の屈曲部形成部Ｃ１に向けて移動し、平面部Ｃ３に比べて低かった屈曲部形成部Ｃ１内の溶融樹脂の圧力が上昇される。キャビティＣ内に射出され充満された溶融樹脂は成形金型のキャビティ温度が溶融樹脂を冷却固化可能な温度となっているため冷却されて固化される。その際に溶融樹脂は収縮するが、圧縮機構である型締シリンダ１６によりキャビティＣの容積が圧縮されるので、ヒケと呼ばれるキャビティ形成面と立体形状成形品Ｗの間の空隙は生じにくい。また屈曲部形成部Ｃ１については冷却工程でも特にヒケと呼ばれる空隙が生じやすいが、圧縮機構による圧縮と相まって可動コア５２の押圧部５４の前進により屈曲部形成部Ｃ１の体積を減少させていくからヒケが生じにくい。

この際に射出装置１５の側では射出圧力またはスクリュ位置を検出して射出充填工程から保圧工程に切換えが行われる。本実施形態の成形金型では図６に示されるように、ゲート４２から溶融樹脂流動用の余剰部形成部５５のキャビティ部分は平面部形成部Ｃ３よりも断面積が大きくなっており、キャビティＣ内に保圧による圧力が加えやすくなっている。そして所定時間の保圧工程が終了すると冷却工程に移行する。なお射出充填工程から保圧工程に切換えのタイミングは、圧縮制御における射出プレス工程から加圧工程への切換えのタイミングより前でも同時でも後でもよい。また保圧工程はバルブゲートの閉鎖や射出装置１５のスクリュが前進限まで前進制御される等の理由により実行されないものでもよい。

そして冷却が完了すると図５に示されるように離型工程および型開工程が行われ、立体形状成形品ＷがキャビティＣから取り出される。本実施形態では、立体形状成形品Ｗの屈曲部Ｗ１には、その一部として余剰部Ｗ２が接続されている。余剰部Ｗ２は屈曲部Ｗ１の成形品部分よりも厚みが薄く、その間に段差が形成されている。従って成形金型の外部で切除装置５６により、段差の部分で余剰部Ｗ２の切除を行い、立体形状成形品Ｗを完成させる。なお余剰部Ｗ２はバリのように薄い場合もあり得る。なお余剰部Ｗ２の切除工程は、成形金型内に組み込んだ余剰部切除装置を用いて型閉中または型開後に行い、立体形状成形品Ｗを型外に取り出す前に余剰部Ｗ２を切除するようにしてもよい。更に本実施形態では、溶融樹脂流動用の余剰部形成部５５によって形成される余剰部Ｗ５の部分も切除装置５６により切除される。なお成形金型に切除装置を組み込む場合は、可動コア５２の平面部形成部Ｗ２側の近傍の外壁部４６に設けることが望ましい。

また可動コア５２の油圧シリンダ５３の前進により押圧部５４がコア部４９に当接し、余剰部Ｗ２が生じなかったか或いはバリが問題とならない程度であって余剰部Ｗ２の切除が必要ない場合、または段部があっても立体形状成形品Ｗとして差し支えない場合は、切除工程および切除装置５６は必要ない。

本実施形態で成形された立体形状成形品Ｗは、型締装置１２による圧縮機構だけでは圧縮作用の及びにくい屈曲部形成部Ｃ１の部分を重点的に可動コア５２により圧縮可能なので、屈曲部形成部Ｃ１のヒケを防止するとともに平面形成部Ｃ３によって形成される平面部Ｗ３と屈曲部形成部Ｃ１によって形成される屈曲部Ｗ１の部分の樹脂の特性の差を無くするか小さくすることが可能である。

なお本発明の射出圧縮成形装置および射出圧縮成形方法は、次のような応用例であってもよい。まず成形金型に可動コアを設ける位置については、外壁部４６に限定されない。立体形状成形品Ｗは、大面積の平面部Ｗ３が中心側に向けて収縮するから、屈曲部Ｗ１も外壁部４６側ではなくコア部４９の側に張り付く傾向がある。従って屈曲部Ｗ１のヒケを防止する程度の場合は、可動コア５２を外側の外壁部４６側に設けるほうが望ましい場合が多い。しかし樹脂が有色であって屈曲部Ｗ１の外側のみが使用時の表面として美観が必要となる場合は、可動コア５２を屈曲部形成部Ｃ１の内側を形成するコア部４９の側に設けることも考えられる。前記により可動コア５２の前進による段差があっても、内側の形状に拘らない立体形状成形品Ｗの要求を満たすことができる。

更には図８の別の実施形態に示されるように、成形金型１０１は屈曲部形成部Ｃ１の先端側から可動コア１０２による押圧を行うものでもよい。固定金型１０３の本体部１０４には可動コア１０２の油圧シリンダ１０５が設けられている。そして固定金型１０３の凸部１０６の外側に沿うように可動コア１０２の押圧部１０７が設けられている。なおこの図８の別の実施形態についてもコア部が可動金型１０８に設けられる場合は、可動コアも可動金型に設けられる。図８の別の実施形態では屈曲部形成部Ｃ１が型開閉方向と略一致する方向に向けて延伸されているものについて特に好適に用いられる。図８の別の実施形態の場合、余剰部Ｗ３の問題が発生する可能性は小さくなる。また場合によっては可動コア１０２を更に前進させることによりエジェクタ機能を兼ねることができる場合もある。

また立体形状成形品については、屈曲部が曲面から構成されるものであってもよい。その場合屈曲部の定義は、型開閉方向に直交する方向に対して４５°以上の傾斜を備えた線を接線に持つ曲面の部分とする。または別の屈曲部の定義としては、曲面からなる屈曲部の部分に直交する板厚方向の線が、型開閉方向に直交する方向に対して４５°よりも小さい角度となる部分とする。このような屈曲部が曲面から構成される立体形状成形品を成形する成形金型１３，１８の場合、可動コア５２の押圧部５４の前面を曲面となしても、可動コア５２の押圧部５４の前進により押圧部５４以外の外壁面４７ｂとの間で段差を生じる場合が多い。従って段差が問題となる場合は、端部近傍に段差を設けるようにし、少なくとも段差を含む部分を成形金型の型閉中または型開後に、切除装置５６により切除することが望ましい。特には立体形状成形品が自動車のリア、フロント、ルーフ等の透明または半透明の樹脂ガラスである場合、段差は屈曲部の裏面側に形成されても問題となるので、切除することが望ましい。または屈曲部に曲面を備えたものは、上記図８の別の実施形態のように端面方向から可動コア１０２により押圧するようにすることも望ましい方策の一つである。

更に上記の各実施形態において、可動コアの駆動源は、油圧シリンダ５３を用いたもの以外であってもよい。可動コア５２がバネを用いたものの場合、バネの強さにもよるが、射出時に射出圧によりバネが後退して屈曲部形成部Ｃ１に比較的大量の溶融樹脂が供給され、その後、射出圧または保圧が弱くなるか及ばなくなってからバネが前進されるので、屈曲部形成部Ｃ１の樹脂の密度を高めることができる。また制御が必要とされないので金型構造や制御機構が簡略化できる。更に屈曲部形成部Ｃ１を内側（コア部側）から押圧するものでは、コア部に弾性体の部分を設け、前記弾性体の内側にエアや液体を入れてコア部から膨出させるものでもよい。また圧縮の進展による可動金型の前進移動とともにアンギュラピン等の機構により可動コアが自動的に屈曲部形成部Ｗ１に向けて前進して屈曲部形成部Ｃ１の溶融樹脂を圧縮するものでもよい。

上記の実施形態では、固定金型１３が凸型の例について記載した。しかし可動金型１８が凸型であって、固定金型１３が凹型であってもよい。一般的には冷却時の樹脂収縮の関係から凸型の側に立体形状成形品Ｗを貼り付けて離型される場合が多い。また金型または台盤の構造上、エジェクタ装置は可動金型側のほうが設けるスペースがあるので、可動金型１８を凸型とし、可動金型に立体形状成形品Ｗを貼り付けて離型したほうがよい場合も多い。固定金型１３が凹型の場合、可動コアを固定金型の外壁部に設けてもよい。

また上記の実施形態では、凹型の外壁部４６の中に凸型のコア部４９が嵌合する所謂インロー金型について説明した。しかしながら本発明に用いられる成形金型は、特許文献２や特開２０１０−１７３１２０号に示されるように可動金型の可動枠ブロックが固定金型と面当接するとともに、前記可動枠ブロックがバネにより可動金型のコアブロックに対して相対移動してキャビティの容積が変更されるものでもよい。更には成形金型内部の油圧シリンダによりコアブロックのみが前進されるものでもよい。

また成形金型については薄い立体形状成形品Ｗを成形する場合、加熱手段によるキャビティ面の加熱と、冷却手段によるキャビティ面の冷却機能の双方を備えるものが望ましい。即ち射出充填時にはキャビティ面を加熱しておいて溶融樹脂の流動性を良好にし、または固化を遅らせることにより、板厚の薄い成形品であっても良好に溶融樹脂の射出充填を可能とすることができる。また特には上記のような自動車の樹脂ガラス等も板厚に対して面積が大きいので、このような加熱手段と冷却手段の双方を備えた成形金型が望ましい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。成形材料についても限定はされないが、熱可塑性樹脂、特に流動性に優れた材料が望ましい。また樹脂ガラス等の場合は、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィン系樹脂等が望ましい。

１１ 射出圧縮成形装置
１２ 型締装置
１３ 固定金型
１６ 型締シリンダ
１８ 可動金型
２４ 位置センサ
３４，３５ 圧力センサ
４６ 外壁部
４９ コア部
５２ 可動コア
５３ 油圧シリンダ
５４ 押圧部
Ｃ キャビティ
Ｃ１ 屈曲部形成部
Ｃ２ 余剰部形成部
Ｃ３ 平面部形成部
Ｗ 立体形状成形品
Ｗ１ 屈曲部
Ｗ２ 余剰部
Ｗ３ 平面部

Claims (5)

1. キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形装置において、
   前記立体形状成形品の容積よりも体積の大きなキャビティを形成可能な成形金型と、
   前記立体形状成形品の屈曲部を形成する前記キャビティの屈曲部形成部を構成する部分に設けられ屈曲部形成部内の溶融樹脂を押圧可能な可動コアと、
   前記成形金型のうちの固定金型に対する可動金型の距離を検出可能な位置センサと、
   前記キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行う圧縮機構と
   前記圧縮機構が前記キャビティ内に射出充填された溶融樹脂を圧縮する際の圧力または型締力を検出可能な圧力センサまたは力センサとが設けられ、
   前記位置センサ、圧力センサまたは力センサが所定の検出値を検出したことにより前記可動コアの押圧を開始することを特徴とする立体形状成形品の射出圧縮成形装置。
2. キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形金型において、
   前記立体形状成形品の容積よりも大きな体積に形成可能なキャビティと、
   前記立体形状成形品の屈曲部を形成する前記キャビティの屈曲部形成部を構成する部分に設けられ屈曲部形成部内の溶融樹脂を押圧可能な可動コアと、
   前記可動コアの近傍に設けられ可動コアにより押圧された余剰部を切除する切除装置とを備えたことを特徴とする立体形状成形品の射出圧縮成形金型。
3. キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に対して圧縮を行うことにより屈曲部を備えた立体形状成形品を成形する立体形状成形品の射出圧縮成形方法において、
   可動金型を移動させて固定金型との間に前記立体形状成形品の容積よりも体積の大きく立体形状成形品の屈曲部を形成可能な屈曲部形成部を備えたキャビティを形成し、
   前記キャビティに射出装置から溶融樹脂を射出充填し、
   充填開始と同時または充填中に可動金型を前進させて前記キャビティ内の溶融樹脂を圧縮し、
   前記キャビティ内への溶融樹脂の充満が確認されたら前記屈曲部形成部の溶融樹脂を可動コアの作動により圧縮することを特徴とする立体形状成形品の射出圧縮成形方法。
4. 前記立体形状成形品は板厚が１．０ｍｍないし８．０ｍｍであり、
   前記屈曲部形成部は型開閉方向に直交する方向に対して４５°以上屈曲した部分に形成されることを特徴とする請求項３に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形方法。
5. 前記成形金型の型閉中または型開後に、切除装置により少なくとも屈曲部のうちの可動コアにより圧縮された余剰部を切除することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の立体形状成形品の射出圧縮成形方法。