JPH0729231B2

JPH0729231B2 - 圧縮成形機の制御方法

Info

Publication number: JPH0729231B2
Application number: JP8944488A
Authority: JP
Inventors: 悦二郎今西; 猛佐野; 一幸梶山; 博明近藤; 直樹竹内; 正信車地
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-04-11
Filing date: 1988-04-11
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPH01262100A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、合成樹脂材料を圧縮成形する圧縮成形機の制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の圧縮成形機は、ベースと、該ベースに立設された
アプライトと、該アプライト上部に設けられたクラウン
と、該クラウンに設けられた油圧シリンダと、該油圧シ
リンダのロッド下端に支持され且つ前記アプライトに案
内されて上下動するスライドとを有し、前記ベース上面
に下金型を固定し、前記スライド下面に上金型を固定
し、上下金型間のキャビティ内で樹脂を圧縮成形するも
のであった。

前記従来の圧縮成形機において、SMC材料（Sheet Moldi
ng Compound,熱硬化性シート材料）を圧縮成形するに
は、第10図に示す如く、油圧シリンダを制御していた。
即ち、スライドが上死点から下降して型締めするまでの
間（t₁,t₂,t₃）は、油圧シリンダの速度を多段階に制御
する速度制御が採用され、材料が金型キャビティ内に充
満した後、圧縮成形が完了するまでの間（t₄,t₅）は、
油圧シリンダの加圧力を一定にする圧力制御が採用さ
れ、成形完了から型開きの間（t₆,t₇）は、再度速度制
御に切換えられていた。

前記SMC材料の金型内での圧力挙動は、第11図に示す如
く、金型が樹脂にタッチした瞬間に急激に圧力が上昇
し、流動、充填を行うが、その後、金型温度の影響を受
け、加熱されたSMC材料は、同図の「ａ」にて示すよう
に膨張し、圧力が上昇する。その後、「ｂ」の圧間では
収縮が起こり圧力が降下する。その後、「ｃ」の圧間で
硬化が進む。

即ち、樹脂の充填後、膨張−収縮−硬化を行う材料に対
しては、各状態に最適の圧力制御を行なわなければなら
ず、圧力制御が不適切であると、ひけや割れが発生する
ことを示している。

従って、熱硬化性樹脂材料を圧縮成形する場合は、前記
速度制御から圧力制御への適切な移行、及び圧力制御に
おける適切な圧力の保持が極めて重要であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来は、速度制御から圧力制御への移行
は、第12図に示す如く、スライドの速度を多段に切換え
ることによって行なっていた。

従って、速度切換え点において、速度が不連続となり、
スムーズな減速が得られず、金型が急激に又はその逆に
緩慢に樹脂にタッチしたり、また、振動しながらタッチ
したりして、樹脂の充満（マテリアルフロー）が適正に
行なわれず、以後の圧力制御に悪影響を与えていた。

また、樹脂の種類によっては、高速でスライドを下降さ
せ、最終段階で急激に、しかもスムーズに減速する必要
があるが、従来の多段階的減速パターンでは無理があ
り、各樹脂に対する最適な成形を行うことができないと
云う問題があった。

一方、圧力制御においては、従来は第10図に示すように
略一定圧力で加圧していたため、膨張−収縮−硬化を行
う樹脂に対しては、良品の成形品を得ることができない
と云う問題があった。

そこで、、本発明は、速度制御においては、スムーズに
圧力制御に移行できるようにし、圧力制御においては、
樹脂の状態に応じた圧力を付与するようにして、良品を
得ることができるようにした、圧縮成形機の制御方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するための本発明の圧縮機の制御方法
は、一対の金型の内、一方の金型を油圧シリンダで移動
させ、前記金型間のキャビティ内で樹脂加工物を圧縮成
形するに際し、加工物の加圧開始までは油圧シリンダの
移動速度を制御し、加圧開始後は油圧シリンダの加圧力
を制御する圧縮成形機の制御方法において、前記速度制
御から圧力制御に切換る前の速度制御における減速制御
は、油圧シリンダの移動速度Ｖを、 Z₁ ；減速制御開始時の油圧シリンダのストローク位置 Z₂ ；速度制御から圧力制御に切換る時の油圧シリンダ
のストローク位置 α ；時定数 e ；自然対数の底 t ；減速制御開始からの時間で制御する点を特徴とする。また、前記圧力制御は、圧
力制御開始後一定時間T₀の間は一定圧力P₀に保持し、そ
の後の圧力Ｐを、 P₁ ；圧縮成形終了時の油圧シリンダの圧力 β ；時定数 e ；自然対数の底 t ；一定時間T₀経過後からの時間で制御する点を特徴とする。

〔作用〕

請求項１記載の本発明によれば、油圧シリンダの速度制
御が、指数関数を用いて行なわれるため、減速がスムー
ズになり、均一なマテリアルフローを得ることができ
る。また、減速位置、時定数を変速することによって、
各樹脂に対応する最適な減速パターンを得ることができ
る。その結果、以後の圧力制御を最適な成形条件に維持
することができる。

請求項２記載の本発明によれば、加圧力が指数関数的に
制御されており、この指数関数的制御は、実際の型内圧
力挙動によく一致している。即ち、樹脂の成形時に発生
する膨張−収縮−硬化反応に応じた加圧力に制御するた
め、各樹脂に応じた最適加圧条件で成形することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第６図に示すものは、SMC用の圧縮成形機であり、フロ
アーに固定されたベッド１と、ベッド１の四隅に立設さ
れたアップライト２と、この４本のアップライト２の上
端部を連結固定するクラウン３とを有する。前記クラウ
ン３の中央部には単動式のメインシリンダ４が取付けら
れ、メインシリンダ４のピストンロッド５はクラウン３
の下方に突出し、該ピストンロッド５の下端にスライド
６が連結されている。このスライド６は前記４本のアッ
プライト２に案内され上下動自在とされている。また、
前記クラウン３の左右両側に複動式のサブシリンダ７が
設けられ、このサブシリンダ７のピストンロッド８がス
ライド６に連結されている。

前記ベッド１の四隅には、レベリングシリンダ９が設け
られ、このシリンダ９のピストンロッド10の上端面は前
記スライド６の下面に接離自在に当接する。

前記スライド６の下面に上金型11が着脱自在に取付けら
れ、また前記ベッド１の上面に下金型12が着脱自在に取
付けられている。

前記上・下金型11,12は、型締めされると両者の合せ部
にキャビティ13が形成されるよう構成され、下金型12に
は、キャビティ13内の圧力を検出する型圧センサ14が内
蔵されている。

前記ベッド１の側面にロータリエンコーダ15が取付けら
れ、このエンコーダ15の入力軸に取付けられたスプロケ
ット16と、前記クラウン３の側面に回動自在に取付けら
れたスプロケット17との間に、チエン18が巻掛けられ、
このチエン18の両端部はスライド６に取付けられたブラ
ケット19に係止されている。しかして、前記エンコーダ
15はスライド６の位置及び移動速度を検出する。

前記クラウン３上にオイルタンク20が載置され、該オイ
ルタンク20と前記メインシリンダ４は満油弁21を介して
接続されている。更に、メインシリンダ４とサブシリン
ダ７は、油圧配管22,23,24を介して加圧シリンダ用油圧
ユニット25に接続されている。また前記レベリングシリ
ンダ９は油圧配管26を介してレベリング油圧ユニット27
に接続されている。

前記加圧シリンダ用油圧ユニット25、レベリング油圧ユ
ニット27、型圧センサ14、及び、ロータリエンコーダ15
は、互いに制御手段28に電気的に接続されている。

尚、29は、金型搬出入台である。

第７図に示すものは、前記加圧シリンダ用油圧ユニット
25内の油圧回路図である。

同図において、30はオイルタンクであり、M₁,M₂は油圧
ポンプ駆動用第１及び第２モータである。

第１モータM₁は２台の速度制御用第１及び第２サーボポ
ンプP₁,P₂を駆動し、第２モータM₂は、第３及び第４油
圧ポンプP₃,P₄とサーボ用油圧ポンプP₅とを駆動してい
る。

第１乃至第４ポンプ（P₁〜P₄）の吐出口は第１〜４油圧
ライン31,32,33,34に夫々接続されている。第１〜４油
圧ライン31,32,33,34は第５油圧ライン35に集合され、
第５油圧ライン35は第６及び第７油圧ライン36,37に分
岐している。第６油圧ライン36は、メインシリンダ４に
接続された前記油圧配管22と、サブシリンダ７のヘッド
側に接続された前記油圧配管23とに分岐している。前記
第７油圧ライン37は、サブシリンダ７のロッド側に接続
された前記油圧配管24に接続されている。サーボ用油圧
ポンプP₅の吐出口に接続されたパイロット油圧配管38
は、図中、点線で示されている。

前記第１〜４油圧ライン31,32,33,34には夫々、遠隔操
作リリーフ弁39,40,41,42が介在され、各リリーフ弁39,
40,41,42はドレンライン43に接続されている。ドレンラ
イン43には冷却器44が介在されている。

前記第６油圧ライン36には第１〜３オン・オフ弁45,46,
47が介在されている。第１オン・オフ弁45は、第６油圧
ライン36を開閉自在とする。第２オン・オフ弁46は第６
油圧ライン36をオイルタンク30に開放する。第３オン・
オフ弁47は、メインシリンダ用配管22を開閉自在とす
る。これら各オンオフ弁45,46,47はパイロット油圧配管
38の油圧によって操作される。この操作は前記制御手段
28からの指令により行なわれる。

前記第１オンオフ弁45と第３オンオフ弁47間の第６油圧
ライン36に圧力制御弁48が介在されている。この圧力制
御弁48は、前記制御手段28からの指令により、その設定
圧を無段階もしくは有段階に変更自在とされている。

前記第７油圧ライン37にも第４〜６オンオフ弁49,50,51
が介在されている。これらの各オンオフ弁49,50,51も前
記制御手段28からの指令によって開閉操作される。

前記満油弁21にはチェック弁52が内蔵され、このチェッ
ク弁52はパイロット油圧配管38の油圧によってON-OFF操
作される。この操作も前記制御手段28の指令によって行
なわれる。

第８図は、レベリング油圧ユニット27の油圧回路図であ
り、オイルタンク53の作動油は、油圧ポンプP₆、第８油
圧ライン54を通ってレベリングシリンダ９に接続された
前記油圧配管26に接続されている。この第８油圧ライン
54にサーボ弁55が介在され、該サーボ弁55は、前記制御
手段28からの指令によって作動する。このサーボ弁55
は、各レベリングシリンダ９に対応して４ヶ設けられて
いる。

第９図に示すものは、前記構成の圧縮成形機の動作フロ
ー図であり、第１図に示すものはその動作線図である。

これらの図面において、STEP1は、スライド６が上死点
位置にあるスタート時点を示す。この状態において、下
金型12のキャビティ13にSMC材料56が充填される。

次にSTEP2は、スライド６が高速で下降する状態を示し
ている。この時、第３図の油圧回路図において、第１〜
４ポンプP₁,P₂,P₃,P₄からの作動油が、第１〜４油圧ラ
イン31,32,33,34及び第５油圧ライン35を通り、更に、
第６油圧ライン36からメインシリンダ４及びサブシリン
ダ７の油圧配管22,23を通って、メインシリンダ４及び
サブシリンダ７に供給される。この時、第１、３、５、
６の各オンオフ弁45,47,50,51は開き、第２及び第４オ
ンオフ弁46,49は閉じられている。この時、サブシリン
ダ７のロッド側油は第５オンオフ弁50を通ってタンク30
に戻される。

STEP3は、スライド６の中速下降状態を示し、速度制御
サーボポンプP₁,P₂の吐出量を制御手段28により制御す
ることにより、スライド６の下降速度を中速にする。こ
のSTEP2からSTEP3への切換えは、ロータリエンコーダ15
によるスライド６の位置検出に基づき行なわれる。

STEP4は速度制御とレベリング制御が同時に行なわれ
る。即ち、ロータリエンコーダ15によるスライド６の位
置検出に基づき、STEP3からSTEP4に切換えられ、この
時、スライド６の下面は、レベリングシリンダ９のロッ
ド10上端面にソフトタッチする。その後、スライド６は
レベリングシリンダ９のロッド10を押圧しながら下降す
る。このレベリングシリンダ９は、４本とも同じレベル
になるよう各サーボ弁55が制御され、スライド６の水平
度が高精度に維持される。

このSTEP4において、速度制御サーボポンプP₁,P₂が制御
され、スライド６の下降速度は指数関数的に無段階に制
御される。この指数関数制御については後で詳述する。
このSTEP4の終りにおいて上金型11と下金型12の型締め
が終り、キャビティ13内のSMC材料56がキャビティ13内
に充満する。この充満完了時のスライド６位置は予じめ
設定されているので、エンコーダ15で該スライド６位置
を検出すると、前記速度制御から次の圧力制御に切換え
られる。この制御切換がSTEP5で示されている。

STEP6は、圧力制御とレベリング制御とを同時に行って
いる状態を示す。

即ち、油圧ポンプからの吐出量を一定とし、圧力制御弁
48によって油圧回路の圧力を制御する。

この圧力制御は、後で詳述する指数関数に従って行なわ
れる。この制御指令は制御手段28により行なわれる。

前記圧力制御において、レベリングシリンダ９は、メイ
ンシリンダ４やサブシリンダ７の圧力変化に対応して制
御され、スライド６を水平維持する。

しかして、圧縮成形が完了すると、圧抜き工程を介して
スライド６を少し上昇させ、インモールドコートが行な
われる。この工程はSTEP7で示されている。このSTEP7
は、サーボ弁55により速度制御が行なわれる。このスラ
イド上昇に際しては、第２、３、５オンオフ弁46,47,50
が閉じられ、第１、４、６オンオフ弁45,49,51が開かれ
る。しかして、作動油は第５油圧ライン35から第６及び
７油圧ライン36,37を通って、サブシリンダ７のシリン
ダ側及びロッド側に供給され、サブシリンダ７はフリー
状態になる。メインシリンダ４の油は、チェック弁52を
パイロット圧で操作することにより満油弁21を介してオ
イルタンク20に流入可能とされる。

そして、レベリングシリンダ９のサーボ弁55を介してレ
ベリングシリンダ９を上昇させることにより、スライド
６が上昇される。

このスライド６の上昇に際しても、レベリングシリンダ
９は制御され、水平状態を維持してスライド６を上昇さ
せる。

このスライド６の上昇速度及び位置は、ロータリエンコ
ーダ15によって検出され、速度制御にフィードバックさ
れる。

インモールドコートが完了すると、再度スライド６が下
降し、所定位置に達すると速度制御から圧力制御に切換
えられる。この切換えも型圧センサ14の圧力検出に基づ
き行なわれる。この工程がSTEP8で示されている。

STEP8において、前記STEP6と同様に指数関数的に無段階
の圧力制御が行なわれ、インモールドコートも含めた圧
縮成形が完了する。その後、圧抜きを行った後、スライ
ド６を元の上死点まで上昇させる。この上昇工程はSTEP
9以後に示されており、このSTEP9以後は速度制御とされ
ている。このSTEP9以後におけるスライド上昇に際して
は、第１、３、５オンオフ弁45,47,50が閉じられ、第
２、４、６オンオフ弁46,49,51が開かれる。しかして、
作動油は第５油圧ライン35から第７油圧ライン37を通っ
て、サブシリンダ７のロッド側に供給される。サブシリ
ンダ７のシリンダヘッド側の油は、第６油圧ライン36の
第２オンオフ弁46を通ってタンク30に戻され、メインシ
リンダ４の油は、チェック弁52をパイロット圧で操作す
ることにより、満油弁21を介してオイルタンク20に戻さ
れる。

しかして、圧縮成形の全工程が完了する。

次に、前記速度制御における指数関数制御につき説明す
る。

第２、３図に示す如く、まず制御手段28に次の初期値が
入力設定されている。

V₀ ；指数関数制御に入る前の油圧シリンダ（スライ
ド）の移動速度（STEP3における一定速度） Z₁ ；減速開始のスライド位置（STEP3からSTEP4に切り
換る位置） Z₂ ；圧力制御開始のスライド位置（STEP4からSTEP5に
切り換る位置） α ；時定数；速度制御ポンプP₁,P₂の最小制御速度そして、第２図に示す如く、スライド６の位置Ｚをエン
コーダ15で検出し、該検出値Ｚと減速開始位置Z₁とを比
較し、検出値Ｚが減速開始位置Z₁よりも高ければ、一定
速度V₀となるよう速度制御ポンプP₁,P₂で流量制御する
（STEP3）。

前記検出値Ｚと減速開始位置Z₁とがＺ≦Z₁であれば、指
数関数による減速パターン e;自然対数の底 t;減速開始時t₁からの時間でスライド６が減速するように制御する（STEP4）。

このとき、制御流量が、速度制御ポンプP₁,P₂で制御可
能であれば、同ポンプP₁,P₂で制御を行い、そうでない
小流量の制御の場合には、遠隔操作リリーフ弁41,42を
操作して、フローコントロールを行う（このとき速度制
御ポンプP₁,P₂の流量は０である）。

前記時定数αのデフォルト値として、がある。この時定数αを用いると、一定速度域（STEP
3）から減速域（STEP4）への速度の移行が滑らかにな
る。

第３、４図に示すものは、油圧ポンプが全て可変ポンプ
P₁の場合の制御回路図及び制御フローチャートであり、
この場合、油圧回路に、切換弁57とフローコントローラ
58が並列に介在されている。そして、制御流量が可変ポ
ンプP₁で制御可能であれば同ポンプP₁で制御を行い、そ
うでない小流量の制御の場合には、切換弁57をONにし
て、フローコントローラ58で流量を制御して、前記指数
関数制御を行う。

前記指数関数を用いた減速を行うことにより、加圧下降
時（STEP4）のスライド６の減速がスムーズになり、均
一なマテリアルフローを得ることができるため、次工程
の圧力制御を最適条件下で行うことができ、良品質の成
形品を得ることができる。また、減速位置Z₁、時定数α
を変更することによって、各種樹脂に対応する最適な成
形条件を設定することができる。

次に、前記圧力制御における指数関数制御について詳述
する。

まず、この制御は、第５図に示すように、加圧制御（ST
EP5）開始後、一定時間T₀の間は、一定圧力P₀に保持し
た後、指数関数 P ；加圧シリンダ4,7の圧力 P₀ ；初期圧力 P₁ ；圧縮成形終了時の圧力 β ；時定数 t ；時間に基づいて、設定値を変更する。

前記指数関数制御は、制御手段28から、リリーフ弁（電
磁比例圧力制御弁）48に前記（３）式に対応する電気信
号を送り、加圧シリンダ4,7の油圧力を設定した圧力に
制御することにより行う。

尚、（３）式のP₀、P₁、βは、樹脂に応じて決定され
る。

圧力制御において、（３）式の指数関数を用いたのは、
第11図の型内圧力変動が、指数関数に合致しているから
である。

しかして、圧力制御を指数関数で行うことにより、圧縮
成形時に膨張−収縮−硬化の状態変化を行う樹脂に対
し、各状態に応じた加圧力を付与することができ、良品
質の成形品を得ることができる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

請求項１記載の発明によれば、加圧下降時の油圧シリン
ダの減速がスムーズになり、均一なマテリアルフローを
得ることができ、樹脂加工物が均一に金型キャビティ内
に充満することができるので、次工程の圧力制御が最適
条件で行うことができ、良品質の成形品を得ることがで
きる。

また、請求項２記載の発明によれば、樹脂の成形時に発
生する、膨張−収縮−硬化反応に応じた加圧力を制御す
るため、最適な加圧条件で成形することができ、良品質
の成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すプレス動作線図、第２図
は速度制御における減速制御のスライドの位置と時間と
の関係を示すグラフ、第３図は同制御回路図、第４図は
同フローチャート図、第５図は圧力制御における圧力と
時間との関係を示すグラフ、第６図は本発明の実施例に
使用する圧縮成形機の一部断面正面図、第７図はメイン
シリンダの油圧回路図、第８図はレベリングシリンダの
油圧回路図、第９図は圧縮成形の工程を示す動作フロー
図、第10図は従来の圧縮成形の制御方法を示すストロー
ク時−時間と、圧力−時間線図、第11図は型内圧力を示
す圧力−時間線図、第12図は従来の多段階減速制御を示
すストローク−時間線図である。 4,7……油圧シリンダ、11,12……金型、13……キャビテ
ィ、14……型圧センサ、15……エンコーダ、25……油圧
ユニット、28……制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内直樹兵庫県神戸市中央区港島中町６丁目14番地Ｄ―907号 (72)発明者車地正信兵庫県神戸市東灘区甲南町２丁目３―10― 506号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の金型の内、一方の金型を油圧シリン
ダで移動させ、前記金型間のキャビティ内で樹脂加工物
を圧縮成形するに際し、加工物の加圧開始までは油圧シ
リンダの移動速度を制御し、加圧開始後は油圧シリンダ
の加圧力を制御する圧縮成形機の制御方法において、前記速度制御から圧力制御に切換る前の速度制御におけ
る減速制御は、油圧シリンダの移動速度Ｖを、 Z₁ ；減速制御開始時の油圧シリンダのストローク位置 Z₂ ；速度制御から圧力制御に切換る時の油圧シリンダ
のストローク位置 α ；時定数 e ；自然対数の底 t ；減速制御開始からの時間で制御することを特徴とする圧縮成形機の制御方法。
【請求項２】一対の金型の内、一方の金型を油圧シリン
ダで移動させ、前記金型間のキャビティ内で樹脂加工物
を圧縮成形する際、加工物の加圧開始までは油圧シリン
ダの移動速度を制御し、加圧開始後は油圧シリンダの加
圧力を制御する圧縮成形機の制御方法において、前記圧力制御は、圧力制御開始後一定時間T₀の間は一定
圧力P₀に保持し、その後の圧力Ｐを、 P₁ ；圧縮成形終了時の油圧シリンダの圧力 β ；時定数 e ；自然対数の底 t ；一定時間T₀経過後からの時間で制御することを特徴とする圧縮成形機の制御方法。