JPH042410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮成形方法に関し、詳しくは金型
キヤビテイ内の型内圧に基づいて圧縮力を調整す
るようにしたことを特徴とするものである。

〔従来技術〕

成形材料、殊に溶融樹脂は、成形に伴なつて大
きな材料収縮を生じる。この収縮を補償するため
に射出成形においては、金型面では金型キヤビテ
イ寸法の修正、成形面では保圧力による溶融樹脂
の圧縮が行われている。後者では、保圧によつて
ゲート近傍での歪は、ダイレクトゲートを除き回
避されない。また、ゲート近傍では充分な圧力で
あつても、溶融樹脂は時間とともに粘度が高くな
つて流れ長さ方向に圧力降下を生じるので、キヤ
ビテイ末端まで充分な圧力を作用させることがで
きず、ひいては均一な型内圧を得ることができな
い。さらに、金型キヤビテイ内の樹脂よりピンゲ
ート等の部分での樹脂が早く固化する金型構造に
おいては、ゲートシール後に保圧力を作用できな
い欠点がある。上記のごとき欠点を解消するため
には、高生産性を有する射出成形とゲート一点だ
けではなく成形品全体を加圧する圧縮成形とを組
合わせることが適切な方法といえる。

現在のところ射出圧縮成形は、圧縮力が型締機
構によるものと、型締機構以外の押出機構による
ものとに分離される。型締機構によるものとして
は、例えばローリンクス社で開発されたローリン
クス法が知られている。この方法は、低圧で型閉
させて射出圧力によつて型開を生じさせ、充填後
に高圧で型締させるものである。これによれば、
型開量は射出圧力などによつて決まり、型開量の
正確な制御ができない欠点がある。

また、エンゲル社のトグル機構によるサンドイ
ツチプレス方法が知られている。この方法は、ト
グル機構を完全に伸ばしきらずに射出し、その後
にトグル機構を伸ばして圧縮するものである。

また、最近、型開量を設定するために、機械的
なストツパで可動型の動きを規制する構造のもの
が開発されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

いずれの方法も充填状況に応じた圧縮量調整が
できない。その結果、充填不足の場合は充分な圧
縮力を加えることができず、過充填の場合などに
おいては、圧縮力によつて金型の損傷を招来する
危険がある。

さらに、押出機構によるものとしては、例えば
マイクロモールデイング法が知られている。この
方法は、金型内に型締機構とは別に油圧シリンダ
を設け、この油圧シリンダの力によつて金型キヤ
ビテイ内の樹脂を圧縮するものである。しかしな
がらこれによれば、射出圧力に対抗するために大
きな油圧シリンダを必要とするうえ、金型構造の
制約を受ける。しかも、型開量が射出圧力によつ
て左右され、正確に型開量が制御できない欠点が
ある。

ここで注意すべきことは、既に与えられている
充填状況は、シヨツト毎に均一ではなく、多少相
違していることである。溶融樹脂の収縮状況は、
上記充填状況の影響を受けるうえ、金型温度、圧
縮機構の油圧等の成形条件に左右される。しかも
これらの成形条件は、外乱の影響を避けられず、
シヨツト毎に一定ではない。従つて溶融樹脂の収
縮状況は一定になるとは言えない。このような溶
融樹脂の収縮状況を知らずして一定の圧縮力を付
与したとしても、成形品の高度な再現性は達成さ
れない。前述したいずれの圧縮機構においても圧
縮力は一定に与えられており、収縮状況に即応し
て圧縮力を調整する方法が皆無である。

そこで問題となるのは、溶融樹脂の充填状況と
収縮状況とをいかなる観点から把握するかに尽き
る。本件出願人会社の代表者は、特開昭52−
14658号公報に示すように、プラスチツクの状態
関数から樹脂圧に着目し、この樹脂圧を金型の樹
脂通路部において連続的な型内圧波形として把握
することに成功している。この型内圧波形は、金
型の樹脂通路部に設けたセンサーによつて、溶融
樹脂の充填開始から保圧終了までの溶融樹脂の充
填状況と収縮状況として表わされる。これに対し
て、金型キヤビテイにセンサーを設けて検出され
る型内圧は、キヤビテイに樹脂が充填されて初め
て検出されるものであつて、キヤビテイにおける
溶融樹脂の充填状況と収縮状況として表される。
従つて、収縮状況の変化はキヤビテイの型内圧波
形の変化として把握できることとなる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的とするところは、金型キヤビテイ
の型内圧を各シヨツト毎に最適な状態に保持し、
優れた精度と品質の成形品を連続して成形可能に
する圧縮成形方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は、金型キヤビテイの型内圧を検
出して予め設定した型内圧波形に一致するように
充填材料に対する圧縮力を可動側から閉ループ制
御系で調整することにある。

〔作用〕

射出機構によつて金型のキヤビテイに成形材料
を充填されると、成形材料がキヤビテイに大部分
充填された時点で金型キヤビテイの型内圧が検出
される。該検出型内圧は、急激に立ち上がつてピ
ークまで到達し、その後、成形材料の固化・収縮
によつて低下しようとする。

各シヨツト毎にキヤビテイの型内圧を検出し、
該検出型内圧が予め設定した基準型内圧に一致す
るように、圧縮力を射出圧力等の射出機構側では
なく、可動側の型締機構や押出機構から閉ループ
制御系で与える。

〔実施例〕

図面第１図は本発明を適用する射出圧縮成形装
置を示す概略図、第２図は型内圧に係わる圧縮力
の調整制御系のブロツク図、第３図は予め設定す
る型内圧波形を示す線図である。

第１図に示す射出圧縮成形装置において、金型
１は固定型板２と可動型板３とを当接させること
で内部にキヤビテイ４を形成する。キヤビテイ４
には射出装置５の射出機構６を作動させることで
ノズル７から射出される樹脂がスプルー８、ラン
ナ１０、ピンゲート１１を経て注入される。固定
型板２には圧力検出ピン１２を貫通状に設けてお
り内端をランナ１０に露呈させ、外端を樹脂通路
部としてのランナ部型内圧センサ１３に当接さ
せ、ピン１２の運動によつて樹脂通路部としての
ランナ部の型内圧を検出するようにしている。

一方、可動型板３は可動ダイプレート１４に保
持され、この可動ダイプレート１４を介して型締
機構１５の型締ラム１６によつて固定型板２に向
かつて押圧される。

可動型板３には圧力検知ピン１７が貫通状に設
けられており、ピン１７の内端をキヤビテイ４内
に露呈させ、外端をダイプレート１４側の可動型
板１８に設けたキヤビテイ部型内圧センサ１９に
当接させている。

２０は、センサ１３及び１９によつて検出され
た型内圧を予め設定した型内圧波形と比較し、射
出機構６乃至型締機構１５を駆動するサーボ系に
制御信号をフイードバツクする閉ループ制御シス
テムである。この閉ループ制御システム２０は、
第２図にブロツク図で示すように、ランナ部型内
圧センサ１３からの型内圧信号によつて射出機構
６を制御する射出制御部２０ａと、キヤビテイ部
型内圧センサ１９からの型内圧信号によつて型締
機構１５を制御する圧縮制御部２０ｂとで構成し
ており、双方の回路は基本的には同じ機能動作を
行う。

射出制御部２０ａでは、樹脂がキヤビテイ４に
射出注入された時ランナ１０における型内圧Wa
を検出し、増幅器２１ａを経て比較器２２ａに入
力すると同時に、型内圧波形設定回路２３ａに予
め設定された基準型内圧波形Wa′も比較器２２ａ
に与えられ、ここで前記検出型内圧Waを基準型
内圧波形Wa′と比較し、信号差Eaを制御器２４
ａに出力する。制御器２４ａから増幅器２５ａを
経てサーボバルブ駆動機構２６ａに送る制御信号
Maは、サーボバルブの操作量に対応する。これ
によりサーボバルブを操作し、油圧源２７ａから
射出機構６のシリンダに所定量の油圧を加え、基
準型内圧波形Wa′に一致するように制御する。

一方、圧縮制御部２０ｂにおいて、樹脂が所定
量充填されたキヤビテイ４の型内圧Wbをセンサ
１９で検出し、増幅器２１ｂを経て比較器２２ｂ
に送り、ここで型内圧波形設定回路２３ｂに予め
設定された基準型内圧波形Wb′と検出型内圧Wb
を比較し、それによる差信号Ebを制御器２４ｂ
に出力する。制御器２４ｂから増幅器２５ｂを経
てサーボバルブ駆動機構２６ａに制御信号Mbを
送り、これによつてサーボバルブを操作し、油圧
源２７ｂから型締機構１５のシリンダに所定量の
油圧を与えキヤビテイ内の樹脂に圧縮力を加え
る。

射出及び圧縮制御部２０ａ，２０ｂの各々の型
内圧波形設定回路２３ａ，２３ｂに目標値として
予め設定しておく基準型内圧波形Wa′，Wb及び
射出制御乃至圧縮制御タイミングは、予備成形を
繰り返し行い、設計値に合つた最良の成形品が得
られた時の型内圧波形を設定回路２３ａ，２３ｂ
にプログラムする。

一例として得られた型内圧波形を時間−圧力
（Ｔ−Ｐ）関係で表した第３図において説明する。
t1時間で樹脂を射出装置５によつて金型のキヤビ
テイ４に充填すると、樹脂の流れ前面がランナ１
０に到達して型内圧として検出され、ランナ１０
における充填状況がランナ部の型内圧波形Wa′の
圧力上昇として示される。充填過程においては、
ランナ部で検出された型内圧が型内圧波形Wa′に
一致するように射出機構６を制御する。同様に、
型内圧波形Wa′はキヤビテイ４に樹脂が充満した
時点をピーク圧点Ｐ１として示すので、ピーク圧
に到る手前の波形と一致するように閉ループ制御
して充填量を正確に設定する。特に図示しない
が、型内圧波形の立上がり最初を開ループとし、
閉ループ制御は、ピーク圧に到達する手段の波形
だけでも良い。これに対して、キヤビテイ部の型
内圧波形Wb′は、樹脂がキヤビテイ４に大部分充
填された時点で初めて検出され、その後急激に立
上がつてピーク圧点Ｐ１まで到達する。

その後、t2時間でゲートシール点Ｐ２となるが
t2時間においてはランナ部の型内圧波形Wa′に基
づいて、射出機構６を調整する。

次に、キヤビテイ部の固化が始まるが、キヤビ
テイ４に型締力乃至押出力を加えない限り、樹脂
硬化に伴う収縮によつて圧力は、図中点線W′で
示すように次第に降下し、ひけ、歪の原因にな
る。そこで、キヤビテイ内の樹脂に図示のような
t3時間定常的な型内圧波形Wb′に従つた型内圧が
得られるように圧縮力を積極的に付与する。こう
した特性の型内圧波形Wa′，Wb′が予備成形工程
で得られた夫々の設定回路２３ａ，２３ｂに予め
設定しておく。

上記一実施例においては、ランナ部の型内圧波
形Wa′とキヤビテイ部の型内圧波形Wb′とを組合
わせて閉ループ制御したので、充填量を正確に設
定できるうえ、充填状況と収縮状況に即応して完
全な成形を行える利点がある。

上記一実施例において、第３図に示すゲートシ
ール点Ｐ２までランナ部の型内圧波形Wa′に基づ
いて制御したものを説明したが、ゲートシール点
は任意に設定できる。例えば、強制ゲートシール
機構を有する金型に対しては、ピーク圧点Ｐ１に
到達後にキヤビテイ部の型内圧波形Wb′に基づい
て圧縮力を調整することが可能である。

この実施例によれば、t2時間におけるゲートか
らの応力集中を解消できるうえ、充填過程で起こ
るゲート近傍の応力を樹脂硬化前に良好に分散可
能である。

上記実施例において、キヤビテイ部の型内圧波
形Wb′に基づく圧縮力が定常的であるものを図示
説明したが、これに限定されるものではない。樹
脂の種類や金型構造あるいは成形方法等に応じ
て、圧縮力はt1の圧力立上がりからt4の終わりま
で任意に設定し制御することを妨げない。

また、上記実施例において、キヤビテイへの樹
脂の充填が樹脂通路部の型内圧波形制御によるも
のを説明したが、これに限定する趣旨ではない。
充填量が正確に行われる限り、例えば、トランス
フア成形及び圧縮成形等と組合わせて実施可能で
ある。

さらに、成形材料としては、樹脂以外にも適用
を妨げない。

〔効果〕

以上のように本発明によれば、金型キヤビテイ
の型内圧を検出して予め設定した型内圧波形に一
致するように、充填材料に対する圧縮力を可動側
から調整するものであるから、キヤビテイに充填
された材料の型内圧を各シヨツト毎に最適な状態
に維持して圧縮成形でき、優れた精度と品質の成
形品を連続して成形することが可能となる。

尚、キヤビテイ内の樹脂に対する圧縮力を型締
によつて得るだけでなく、金型を構成する可動型
板に圧縮のための押出機構を設け、これを閉ルー
プ制御システムで作動させても同様の効果がもた
らされ、既存の射出成形機にも適用できるため汎
用性の点でも優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として適用する射出
圧縮成形装置を示す概略図、第２図は閉ループ調
整制御システムのブロツク図、第３図は基準型内
圧波形を示す線図である。 １……金型、４……金型キヤビテイ、１５……
型締機構、１９……キヤビテイ部型内圧センサ、
２０……閉ループ制御系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型キヤビテイに成形材料を充填後に成型材
   料を射出機構側から独立して圧縮する圧縮成型方
   法であつて、充填から成形まで金型キヤビテイの
   型内圧を検出し、該検出型内圧の変化が予め設定
   した金型キヤビテイの基準型内圧に一致するよう
   に金型キヤビテイ内の成形材料に対する圧縮力を
   可動側から閉ループ制御系で調整するようにした
   ことを特徴とする圧縮成形方法。