JPH0796238B2 - 熱可塑性樹脂のプレス成形装置およびその成形方法と、その成形金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂のプレス成形装置およびその成
形方法と、その成形金型に係わり、特には溶融樹脂の射
出装置とプレス成形装置の関連およびその成形方法に関
する。

（従来の技術） 従来、成形品の良外観を得る方法として射出成形法があ
り、寸法精度を良くする方法として金型を微小の寸法で
開いて置き射出終了後に金型を閉じて樹脂に圧縮を加え
る射出圧縮成形法が知られている。また、寸法精度が良
くて内部歪みが小さい方法としては特開昭60−196321、
特開昭61−22917に示されているように金型をあらかじ
め大きく開いておき、キャビティ内に樹脂を投入し、金
型を閉ることにより成形している。

（発明が解決しょうとする課題） しかしながら、上記従来の射出成形法、射出圧縮成形法
では投影面積の大きな成形品を成形する場合に、狭い空
間に樹脂を供給するため高圧で樹脂を射出しなければな
らずソリ等の変形が生じたり、また金型の端の方では圧
力の伝わりが悪いために流動速度が遅くなり、色むら、
フローマーク等が生ずる。特開昭60−196321、特開昭61
−22917による成形では、成形品の供給装置より供給さ
れた部分と金型を閉じることにより流れた部分との違い
により色むら、不良マーク、内部歪み等を生じ易く、特
にフィラ等で強化した樹脂の場合に生ずると言う問題が
ある。

本発明は上記従来の問題点に着目し、成形品を安定した
品質で生産性よく成形する熱可塑性樹脂のプレス成形装
置およびその成形方法と、その成形金型の提供を目的と
している。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係わる第１の発明
は金型を開閉するプレス等の圧縮成形装置と溶融樹脂を
金型間に供給する射出装置を有するプレス成形装置にお
いて、所定の金型の開いた位置を検出する金型位置検出
手段と、所定の金型の開いた位置で機械的に固定する機
械式固定手段と、機械的に固定されたことを検出して樹
脂を流し、所定量流入後に閉じるゲート開閉手段と、所
定量の樹脂が流入したことを検出する射出量検出手段
と、所定量金型内に流入した樹脂を溜める空間を有する
空間と、所定量の樹脂の流入後に空間内の樹脂をキャビ
ティ内に圧縮し流入させる圧縮手段と、から成り、第２
の発明では樹脂を溜める空間がゲート開閉手段とキャビ
テイとの間に設けられている。また、第３の発明では溶
融樹脂を金型間に供給し、圧縮、冷却して成形する熱可
塑性樹脂のプレス成形装置において、金型の下降中に所
定の位置を検出し、検出した信号より金型を止めるとと
もに機械的に固定し、固定された信号よりゲートを開い
て樹脂を流し、所定量の樹脂が空間内に流入したらゲー
トを閉じ、その後に圧縮を開始し、空間内よりキャビテ
ィ内に樹脂を流入する。さらに、第４の発明では溶融樹
脂を金型間に供給し、圧縮、冷却して成形する熱可塑性
樹脂のプレス成形装置において、金型の下降中に所定の
位置を検出し、検出した信号より金型を止めるとともに
機械的に固定し、固定された信号よりゲートを開いて樹
脂を流し、所定量の樹脂が空間内に流入したら、圧縮を
開始し空間内よりキャビテイ内に樹脂を流入させ、さら
に所定量の樹脂が流入した後にゲートを閉じ、閉じた後
に所定量加圧する。また第５の発明では圧縮する速度を
可変としている。第６の発明では、プレス等のダイプレ
ートに取着され、開閉する両金型と、両金型間に設けら
れた成形品キャビテイと、射出装置からの溶融樹脂を成
形品キャビテイに供給する樹脂の通路を有する熱可塑性
樹脂の成形金型において、成形品キャビテイと樹脂の通
路との間に樹脂溜め部を設け、樹脂溜めは、成形品キャ
ビテイと樹脂の通路に接続する一方の金型に設けられた
窪みと、一方の金型の窪みに相対する位置で、他方の金
型に設けられた突起とからなる。また、第７の発明で
は、一方の金型に設けられた窪みと他方の金型に設けら
れた突起との間の樹脂溜めから成形品キャビテイに供給
する薄いフイルム状の通路を設けている。

（作用） 上記構成によれば、可動盤が設定した位置に達した時に
後退を防止する機械式固定装置で精度良く押さえている
ために圧縮シロが変化せず成形品が安定する。また、金
型が所定量開いた位置で固定された可動盤に装着された
金型のキヤビティ内にゲート部開閉機構により所定量の
溶融樹脂を射出充填し、あるいは充填中に、金型を平行
に移動させるため金型内では溶融樹脂が均一に圧縮さ
れ、金型内を均一に流れる。さらに、射出完了あるいは
完了前より樹脂を圧縮するが圧縮完了まではゲート部開
閉機構によりゲート部を閉じているため逆流による逃げ
量が少なくゲートに接続した注入口の極く近くのみが逆
流する。圧縮完了時あるいはその後にゲートを開き樹脂
の射出を再開し適量射出後に再びゲートを閉じ射出を停
止する。このため、圧縮時の逃げ量を供給することが出
来、凹みがなく、かつ外観、寸法精度の良い、組織の良
い成形品が得られる。

（実施例） 以下に、本発明に係わる熱可塑性樹脂のプレス成形装置
およびその成形方法と、その成形金型の実施例につき、
図面を参照にして詳細に説明する。第１図は本発明の第
１実施例の全体構成図、第第２図は第１実施例の回路
図、３図〜第７図は第１実施例の成形順序を説明する
図、第８図は本発明の第２実施例の全体構成図、第９図
は第２実施例の成形を説明する図である。第１図におい
て、１は熱可塑性樹脂のプレス成形装置であり、プレス
成形装置１には４本のリフトガイドロッド２と、リフト
ガイドロッド２によって支持され上下方向に移動するリ
フトフレーム３と、リフトフレーム３に内蔵された４本
の圧縮シリンダ４によって支持されたアッパーダイプレ
ート５と、４本のリフトガイドロッド２にそれぞれ固定
されたキャッチャケース６およびキャッチャケース６に
内蔵されたロックシリンダ７とリフトフレーム３の昇降
用リフトシリンダ８（以下、リフトシリンダ８と言
う。）と、リフトガイドロッド２を個別に上下に調整す
るモータ9aにより駆動されベルト、ウオームギヤ等を介
して作動するハイトアジャスタ９とネジにて係合し支持
するダイプレート10と、ダイプレート10を載置固定する
フレーム11と、が配設されている。可動盤30はリフトフ
レーム３、アッパダイプレート５により、固定盤40はダ
イプレート10、フレーム11により、また、機械式固定装
置50はキュッチャケース６、ロークシリンダ７、リフト
シリンダ８、リフトガイドロッド２で構成されている。
ロックシリンダ７には可動盤30が機械式固定装置50で機
械的にロックされたか否かを検出する位置センサー71等
のロック検出装置70が設けられている。アッパーダイプ
レート５には上金型12、ダイプレート10には下金型13と
上金型12の位置を検出する位置センサー14等の金型位置
検出装置80が固設されている上金型12と下金型13との間
には樹脂溜め20と成形品キャビティ21（以下キャビティ
21と言う。）とが設けられ、その間は幅広で（紙面の鉛
直の長さ）、薄い（Ｌ寸法）フィルム状の通路部22で連
結されている。また、キャビティ21の周辺には上金型12
と下金型13にシュアエッジクリアランス23が設けられて
いる。また、樹脂溜め20は成形品キャビテイ21と樹脂の
通路25との間に設けられている。この樹脂溜め20は、一
方の下金型13に設けられた成形品キャビテイ21と樹脂の
通路25とに接続する窪み13aと、他方の上金型12に設け
られている一方の下金型13の窪み13aに相当する位置の
突起12aとからなる。また、樹脂溜め20は上金型12の可
動により、突起12が窪み13aに挿入され容積が増減す
る。さらに、一方の金型13に設けられた窪み13aと他方1
2の金型に設けられた突起12aとの間の樹脂溜め20から成
形品キャビティ21に供給する薄いフイルム状の通路22を
設けている（第３図に記載）。射出装置100は射出機構1
10と、ゲート部開閉機構120と、制御部140と、から構成
され、ダイプレート10の下方に設けられている。第２図
では同回路を示し、圧縮シリンダ４、ロックシリンダ
７、およびリフトシリンタ８はポンプ15からの油圧を電
磁弁16a、16b、16cを介して受け作動する。また、ロッ
クシリンダ７はポンプ15からの油圧により作動し、リフ
トフレーム３をロックしたのを位置センサー71等のロッ
ク検出装置70で検出している。さらに、圧縮シリンダ４
の回路には流量調整弁17が設けられ、位置センサー14か
ら検出した速度に合わせて制御部140からの信号に応じ
て流量を調整して、上金型12が平行に上下するように調
整している。この平行に移動する移動制御装置60は位置
センサー14、流量調整弁17、制御部140、圧縮シリンダ
４で構成されている。なお、この回路は一つのポンプで
作動させているが別々に駆動しても良く、またポンプで
流量を調整しても良く、さらに電磁弁と流量調整弁は１
個でも良い。また、上記実施例では圧縮シリンダは流量
調整弁により速度に合わせて流量を調整して、上金型が
平行に上下するように調整しているが、本実施例に囚わ
れることなくリンク等を用いても良い。射出機構110は
スクリュ111と、スクリュ回転モータ112と、射出シリン
ダ113と、流量調整弁114と、電磁弁115と、調圧弁116
と、よりなり、スクリュ回転モータ112によるスクリュ1
11の回転で混練、計量を行い、流量調整弁114で調整さ
れた流量により射出シリンダ113の滑動を制御して溶融
樹脂の射出速度を、調圧弁116による圧力で溶融樹脂の
射出圧力をコントロールしている。射出する樹脂量の計
量は射出シリンダ113の滑動の位置を位置センサ117で検
出し行う。上金型13と射出機構110との間のゲート121に
ゲート部開閉機構120とが設けられ、制御部140からの指
令にもとづきサーボモータ141を作動させゲート部開閉
機構120のバルブ122を開閉している。

上記構成において、次に作動を説明する。

まず、プレス成形装置の圧縮ストロークの設定について
第１図で説明する。リフトフレーム３を最下点（リフト
シリンダ８を最短ストロークエンド）にし、かつ、圧縮
シリンダ４も最短ストロークエンドの状態でハイトアジ
ャスタ９によって土金型12と下金型13を密接に当接す
る。このとき、ハイトアジャスタ９は４本のリフトガイ
ドロッド２の高さをそれぞれ個別に調整できるので密接
に当接することができる。当接した位置でロツクシリン
ダ７によりリフトフレーム３をキャッチャケース６に機
械式固定装置50で機械的ロックし、その後にリフトシリ
ンダ８のポート8aに油圧を送りバックラッシュをなく
す。この位置を原点としてハイトアジャスタ９により圧
縮ストロークの必要分だけ上方に移動させる。このと
き、リフトガイドロッド２の高さをそれぞれ個別にハイ
トアジャスタ９により調整できるので初期状態の平行度
を保たれる。この位置の高さでロックシリンダ７が機械
的に固定するように位置センサー等のロック検出装置70
のセツト位置を制御部140に入力し、この位置で上金型1
2を停止する。このとき、金型は第３図の状態となり、
樹脂溜まりの容積は成形品の樹脂量の30％〜110％とな
る位置に設定され（ただし、金型が閉じた時に残る容積
は除く。）、またこの状態ではゲート部開閉機構120も
閉じられている。次に第４図に示すようにゲート部開閉
機構120のバルブ122を開き樹脂溜め20に射出装置100よ
り溶融した樹脂24を供給する。所定量供給すると次に樹
脂溜め20よりキャビティ21に樹脂を流入させるが、樹脂
が多い場合には（樹脂量100％〜110％）樹脂が所定量射
出されるとスクリュ位置検出装置より信号が制御部140
に送られ、制御部140ではその信号を受け、サーボモー
タ141を作動させゲート部開閉機構120のバルブ122を第
５図のごとく閉じる。バルブ122が第５図のように閉じ
られると制御部140ではその信号を受け樹脂の圧縮開始
の指令信号を電磁弁16aに送り、ポンプ15よりの油圧を
圧縮シリンダ４に送り金型内の樹脂を圧縮する。樹脂が
少ない場合には（樹脂量30％〜102％）樹脂が所定量射
出されるとスクリュ位置検出装置より信号が制御部140
に送られ、制御部140ではその信号を受け樹脂の圧縮開
始の指令信号を電磁弁16aに送り、ポンプ15よりの油圧
を圧縮シリンダ４に送り樹脂溜め20内の樹脂を圧縮し第
６図のように樹脂溜め20より金型が開いているために厚
いフィルム状の通路（Ｄ）を経てキャビティ21に樹脂を
流入させる。このとき、上金型の位置はダイプレート10
の４隅に設けられた金型位置検出装置80で検出され制御
部140に送り制御部140で速度を演算し、その信号をもと
に上金型が平行に下降するように圧縮シリンダ４に送る
油量を制御部140の指令により流量調整弁17で制御して
いる。圧縮中には樹脂溜め20に継続して射出装置100よ
り溶融した樹脂24を供給するが、樹脂溜め20内に製品の
樹脂量が充填されたことがスクリュ位置検出装置により
検出されると、制御部140ではその信号を受け、サーボ
モータ141を作動させゲート部開閉機構120のバルブ122
を閉じる。バルブ122が閉じられて溶融樹脂の供給が止
まっても、上金型が平行に下降するように圧縮シリンダ
４は同様に制御されているとともに樹脂の供給は両金型
が接触するなど、所定の位置まで上金型が滑動し圧縮成
形される前に樹脂の供給を完了している。上記の樹脂溜
め20よりフィルム状の通路部22を経てキャビティ21に樹
脂を流入させるための金型の閉じる速度は、金型が大き
く開いているときには約10mm/s、金型がとじる直前では
0.5mm/sと、なるように制御すると良好な外観が得られ
る。第７図のごとく金型が閉じられ所定時間経過して成
形品が冷却した後に、金型が開き成形品が取り出され
る。

第８図は本発明の第２実施例の全体構成図を示す。な
お、第１図に示した構成と同一構成には同一符号を付し
説明を省略する。第８図において、201は熱可塑性樹脂
の機械駆動＋油圧プレス成形装置である。202は機械駆
動＋油圧プレス装置（以下、油圧プレス202と言う。）
であり、203は射出装置の押出機である。油圧プレス202
のリフトフレーム204の昇降は機械駆動用のクランク205
と連結部材206によって行われている。押出機203のノズ
ル207の先端208は下金型209の側面（Ｃ）に当接されて
おり、ノズル207には公知のニードル型バルブ210が内蔵
されている。下金型209の樹脂の通路211の周囲にはヒー
タ212が配設されている。また、射出装置の押出機203に
はスクリュ213と、図示されていないがスクリュの回転
モータ、ニードル型バルブのサーボモータ、流量調整
弁、電磁弁、調圧弁、タイマー、あるいは制御部等が配
設され、回転モータによるスクリュー213の回転で混
練、計量、押し出しを行っている。第９図は他の実施例
を示し、ノズル207にスプール型のバルブ215が組み込ま
れている。また、上記実施例ではノズルを下金型の側面
に当接させているが、第１実施例と同様に金型の下面に
当接させても良い。

上記構成において、次に作動を説明する。

まず、第１実施例と同様に原点を調整された油圧プレス
202の機械駆動用のクランク205を作動させ、リフトフレ
ーム204を下降させる。所定の位置まで下降したら、ロ
ツクシリンダ７によりリフトフレーム204をキャッチャ
ケース６に機械式固定装置50で機械的にロックする。こ
のとき、金型は第３図の状態となり、樹脂溜まりの容積
は押し出し速度が第１実施例の射出速度より遅いために
成形品の樹脂量の80％〜110％となる位置に設定され
る。つぎに、樹脂溜まり20に押出機203より樹脂を供給
する。樹脂溜まり20に樹脂が所定量射出される第１実施
例と同様に信号が制御部に送られ、制御部ではその信号
を受け樹脂の圧縮開始の指令信号を電磁弁に送り、ポン
プよりの油圧を圧縮シリンダ４に送り樹脂溜め20内の樹
脂を圧縮し第６図のように樹脂溜め20よりフィルム状の
通路部22を経てキャビティ21に樹脂を流入させる。樹脂
溜め20内に製品の樹脂量が充填されたことがスクリュの
回転速度と回転時間により検出されると、図示しない制
御部ではその信号を受け、サーボモータを作動させニー
ドル型バルブ210を閉じる。ニードル型バルブ210が閉じ
られて溶融樹脂の供給が止まっても、上金型が平行に下
降するように圧縮シリンダ４は同様に制御されていると
ともに樹脂の供給は両金型が接触するなど、所定の位置
まで上金型が滑動し圧縮成形される前に樹脂の供給を完
了している。金型が閉じられ所定時間経過して成形品が
冷却した後に、金型が開き成形品が取り出される。

上記例において、ロックシリンダ７でリフトフレーム３
をロックするとともにポート8aに油圧を送りバックラッ
シュをなくしたが、ロックする前に、またはロックした
後にハックラッシュを無くしてもよい。また、金型間が
平行に移動するのに位置センサで金型の動きを検出した
がアッパダイプレート、圧縮シリンダのロッド等で検出
しても良い。また、圧縮ストロークの設定について上、
下金型を当接したが、寸法が判明しているときは始めに
ハイトアジャスタ37をそれぞれ個別に調整して初期状態
の平行度を保っても良い。さらに、型締め装置に竪形プ
レスを用いたが横形プレスでも良く、また金形の位置、
型締め速度、平行度が正確に制御出来れば上記例に囚わ
れることがない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば機械式固定装置で
精度良く押さえているために圧縮シロが変化せず成形品
が安定するとともに金型が所定量開いた位置で、厚みの
大きい通路部を通過させて圧縮して成形を行うため溶融
プラスチックの流動損失が少なくなり、射出圧力も高圧
とせずに容易に樹脂をキャビテイ内の隅々まで流すこと
ができる。また、金型を平行に移動させるため金型内で
溶融樹脂が均一に圧縮され、金型内を均一に流れるので
大きな投影面積の製品の成形が可能になるとともに外部
への樹脂の洩れ、歪み、バリ等を少なくできる。また、
幅広い通路部より供給しているためウエルド、歪み等の
少ない品質の安定した成形品を得られる。さらに、高速
で型締じ出来るので射出成形では不可能な投影面積の大
きな、薄い肉厚の成形品が出来る。また、樹脂をキャビ
テイに流すのが金型を閉じることにより行われるため型
締じ装置を射出装置の1/3〜1/4の大きさにできるという
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のプレスの成形装置の正面
図。 第２図は本発明の第１実施例のプレスの成形装置の回路
図。 第３図〜第７図は第１実施例の成形順序を説明する図。 第８図は本発明の第２実施例の全体構成図。 第９図は第２実施例の他の成形を説明する図。 １……プレスの成形装置 ３……リフトフレーム ４……圧縮シリンダ ５……アッパーダイプレート ７……ロックシリンダ ８……昇降用リフトシリンダ ９……ハイトアジャスタ 10……ダイプレート 12……上金型 13、209……下金型 14、117……位置センサー 17、114……流量調整弁 20……樹脂溜め 21……キャビティ 22……フィルム状の通路部 23……シェアエッジクリアランス 30……可動盤 40……固定盤 50……機械式固定装置 60……移動制御装置 70……ロック検出装置 80……金型位置検出装置 100……射出装置 110……射出機構 120……ゲート部開閉機構 121……ゲート 122……バルブ 140……制御部 201……油圧プレス成形装置 203……押出機

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型を開閉するプレス等の圧縮成形装置と
   溶融樹脂をキャビティに供給する射出装置を有するプレ
   ス成形装置において、所定の金型の開いた位置を検出す
   る金型位置検出手段と、所定の金型の開いた位置で機械
   的に固定する機械式固定手段と、機械的に固定されたこ
   とを検出して樹脂を流し、所定量流入後に閉じるゲート
   開閉手段と、所定量の樹脂が流入したことを検出する射
   出量検出手段と、所定量流入した樹脂を溜める樹脂溜め
   部と、所定量の樹脂の流入後に樹脂溜め部の樹脂をキャ
   ビテイに圧縮し流入させる圧縮手段と、からなる熱可塑
   性樹脂のプレス成形装置。
2. 【請求項２】樹脂溜め部がゲート開閉手段とキャビテイ
   との間に設けられている請求項１記載の熱可塑性樹脂の
   プレス成形装置。
3. 【請求項３】溶融樹脂をキャビティに供給し、圧縮、冷
   却して成形する熱可塑性樹脂のプレス成形装置におい
   て、金型の下降中に所定の位置を検出し、検出した信号
   により金型を止めるとともに機械的に固定し、固定され
   た信号よりゲートを開いて樹脂を流し、所定量の樹脂が
   樹脂溜め部あるいは／およびキャビティに流入したらゲ
   ートを閉じ、その後に圧縮を開始し、樹脂溜め部よりキ
   ャビテイに樹脂を流入することを特徴とする熱可塑性樹
   脂のプレス成形方法。
4. 【請求項４】溶融樹脂をキャビティに供給し、圧縮、冷
   却して成形する熱可塑性樹脂のプレス成形装置におい
   て、金型の下降中に所定の位置を検出し、検出した信号
   より金型を止めるとともに機械的に固定し、固定された
   信号よりゲートを開いて樹脂を流し、所定量の樹脂が樹
   脂溜め部あるいは／およびキャビティに流入したら、圧
   縮を開始し樹脂溜め部よりキャビテイに樹脂を流入さ
   せ、さらに所定量の樹脂が流入した後にゲートを閉じ、
   閉じた後に所定量加圧することを特徴とする熱可塑性樹
   脂のプレス成形方法。
5. 【請求項５】圧縮する速度を可変とする請求項３あるい
   は４記載の熱可塑性樹脂のプレス成形方法。
6. 【請求項６】プレス等のダイプレートに取着され、開閉
   する両金型と、両金型間に設けられた成形品キャビテイ
   と、射出装置からの溶融樹脂を成形品キャビテイに供給
   する樹脂の通路を有する熱可塑性樹脂の成形金型におい
   て、成形品キャビテイと樹脂の通路との間に樹脂溜め部
   を設け、樹脂溜め部は、成形品キャビテイと樹脂の通路
   に接続する一方の金型に設けられた窪みと、一方の金型
   の窪みに相対する位置で、他方の金型に設けられた突起
   とからなることを特徴とする熱可塑性樹脂の成形金型。
7. 【請求項７】一方の金型に設けられた窪みと他方の金型
   に設けられた突起との間の樹脂溜め部から成形品キャビ
   テイに供給する薄いフイルム状の通路を設けた請求項６
   記載の熱可塑性樹脂の成形金型。