JPH0911298A - 射出圧縮成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変形や反り、残留歪の極めて小さい高品質の
成形品を得ることのできる樹脂の射出圧縮成形方法や装
置を提供しようとするものである。 【構成】 樹脂の射出圧縮成形方法において、両金型を
タッチした状態で樹脂の冷却固化収縮量を加算した樹脂
量を金型キャビティ内へ射出充填可能な射出圧力制御す
る射出充填工程とともに、同時に型締力を負荷させる型
締工程を連動して行ない、射出充填完了状態の検知後
に、型締力を増加して圧縮工程を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低圧型締の金型キャビ
ティ内に溶融樹脂を充填し、充填された樹脂圧によって
金型が若干型開し、その後型締機構で金型を高圧に圧縮
するようにした射出圧縮成形方法および射出圧縮成形装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧式の型締シリンダで型締を行なう型
締機構の射出成形装置を用いて射出成形する場合、下記
に示すような手順により実施していた。 （１）型締機構にストッパなどを設けて、金型を所定の
型開量位置でストッパにより機械的にロックさせる。あ
るいは射出充填により金型が開く後退量をストッパによ
り制限する。射出充填後の型締圧縮工程は、ストッパに
よる機械的ロックを解除して行なう。または、別途付設
した圧縮専用の型締シリンダなどで圧縮工程を行なう。 （２）型締機構の可動盤と固定盤の間に圧縮専用のユニ
ットを装着し、型開量保持ならびに圧縮工程を装着した
ユニットで行なう。 （３）可動盤または可動型の位置を検出し、射出充填に
より金型が容易に開くように低い型締力で型締を行な
う。射出充填工程は設定した型開量および型開速度にな
るように、型締圧力あるいは射出速度を制御する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな射出成形を行なう場合には下記に示すような種々の
問題がある。 （１）成形中に樹脂温度などの成形条件が変動した場合
の対応が困難であるため、成形品の品質にバラツキが生
じ、良品を安定して供給することはできない。また、射
出充填から圧縮工程に移行する際にタイムラグが生じる
ため、金型内の樹脂流動挙動が不連続となり、その結
果、フローマークなどの欠陥が生じ、高品質な成形品を
得ることは困難である。さらに、機械的ロック機構ある
いは圧縮専用の型締シリンダなどの付設により、成形機
は複雑・大型化となり、その結果、生産性は著しく低下
する。

【０００４】（２）成形機本体は何ら大幅な改造は必要
としないものの、圧縮専用ユニットを装着することによ
り、金型を取付可能な有効寸法が縮小され（成形機のス
ペックダウン）、その結果、多岐にわたる成形品への対
応が限定されてしまう。また、圧縮専用ユニットは相当
な重量物であり、ユニット装着によって、成形機の変形
や摺動部の異常摩耗、駆動系への負担増などの成形機へ
与えるダメージは大きい。さらに、ユニットの駆動源の
接続、成形機との動作タイミングをとるための制御信号
の接続などを必要とし、操作性は極めて低い。

【０００５】（３）あらかじめ型締力を負荷させた状態
で射出充填を行なうため、型締力＜射出充填による樹脂
圧となるまでは型開挙動を示さず、その結果、型開挙動
の前後で金型キャビティ内の樹脂流動状態が変化し、上
記（１）の場合程ではないが、フローマークなどの欠陥
が生じやすい。そのため、型開挙動が容易となるように
極めて小さい型締力を設定する方法が考えられるが、こ
の場合には、過大な型開挙動が生じないように型締力あ
るいは射出速度を厳密に制御する必要があり、その結
果、極めて高い制御応答性、制御精度が要求されるた
め、制御システムの複雑化・高度化によるコスト高、操
作性の低下を招く。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、不必要な成形機の大型化による生産性の低下を避
け、型締力と射出圧力の簡単な圧力制御で、高品質な成
形品を安定して供給するために、本発明の方法では、固
定盤と可動盤および連結板がタイバーの軸線方向に配置
され、可動盤と連結板との間に半割りナットを装着し、
かつ、タイバーには該半割りナットと嵌合するネジ部ま
たは溝部を配設し、固定盤には移動シリンダおよびタイ
バーと連接された型締シリンダが固設され、移動シリン
ダで可動盤を固定盤方向に進退動させるとともに、型締
シリンダで可動盤を固定盤側に押圧させて型締力を負荷
させる型締機構を用いて射出圧縮成形を行なうに際し
て、前記移動シリンダで可動盤を固定盤側へ前進させて
両金型がタッチした状態で前記半割りナットをタイバー
上のネジ部または溝部に噛合・固定させた後、樹脂の冷
却固化収縮量を加算した樹脂量を金型キャビティ内に射
出充填可能な射出圧力制御の射出充填工程と前記型締シ
リンダで樹脂の冷却固化収縮量に相当する型開量位置ま
で射出充填によって金型が開くことを許容する型締力を
負荷させる型締工程とを連動して同時に行ない、射出充
填完了を検知した後、前記型締シリンダの型締力を増圧
させて圧縮工程を行なうこととした。

【０００７】また、第２の発明の装置では、固定盤と可
動盤および連結板がタイバーの軸線方向に配置され、可
動盤と連結板との間に装着される半割りナットを有し、
かつ、タイバーには該半割りナットと嵌合するネジ部ま
たは溝部が配設され、固定盤には移動シリンダおよびタ
イバーと連接され型締シリンダとが固設された型締機構
を備え、射出充填量設定部と射出圧力設定部と前記ふた
つの設定部の設定値に基づいて射出充填を行なう射出制
御部を備え、樹脂の冷却固化収縮量に相当する型開量ま
で射出充填によって金型が開くことを許容する型締力を
設定する型締力設定部と該型締力設定部の設定値に基づ
いて型締を行なう型締制御部を具備するとともに、半割
りナットがタイバー上のネジ部または溝部へ噛合・固定
されたことを検知する半割りナット固定検知部と該半割
りナット固定検知部の検出信号に基づいて前記射出制御
部へ射出開始信号を発信し前記型締制御部へ型締開始信
号を発信する比較制御部と射出充填完了を検知する射出
充填完了検知部と該射出充填完了検知部の検出信号に基
づいて起動するタイマと圧縮工程における型締増圧開始
時間を設定する時間設定部と該時間設定部の設定値と前
記タイマのタイムアウト信号を比較して前記型締制御部
へ型締増圧開始信号を発信させる時間制御部とを有する
構成とした。

【０００８】

【作用】本発明は以上のように構成されており、半割り
ナットをタイバー上のネジ部または溝部に噛合・固定さ
せた後、射出充填工程と型締工程を連動して同時に行な
うことにより、半割りナットと可動盤は半割りナットの
駆動がスムーズに行なえるように両金型の厚さ（ダイハ
イト値）をネジ部または溝部のピッチから算出される、
未だ隙間を有している状態であり、換言すれば、半割り
ナットと可動盤が当接するまでは未だ型締力は負荷され
ていない状態であるので、射出充填による型開挙動は充
填初期から容易かつ連続的に起こり、その結果、金型キ
ャビティ内の樹脂流動状態も連続的な広がりを示す。

【０００９】さらに、樹脂の冷却固化収縮量を加えた樹
脂量を充填し、かつ、冷却固化収縮量に相当する型開量
を許容する型締力を負荷することにより、射出充填完了
時において、金型へ樹脂はほぼ満充填（ジャストパッ
ク）の状態であるため、金型内の樹脂流動の不連続に起
因するフローマークなどの欠陥発生の影響を全く受けな
い。その結果、従来必要とされた型締力および射出充填
の複雑かつ高度な制御システムは不要となる上に、圧縮
工程において、射出充填完了を検知してから型締圧力を
増圧させることができるので、型締増圧開始の難しいタ
イミング制御も不要となるため、制御の操作性は極めて
容易となる。また、射出充填工程時は充填可能な圧力制
御とすることで充填初期には金型のキャビティ内の樹脂
流動抵抗が小さいため高速充填となり、充填後期には樹
脂流動抵抗が大きくなるので充填速度は自然減速される
ため、樹脂充填中は自動的に連続的な速度勾配をもち、
かつパック圧を生じない理想的な自然充填流れ（ナチュ
ラルフロー）となり、その結果、射出充填制御の操作性
も極めて容易となる。さらに、型締動作と射出充填動作
を同時に行なうことにより、成形サイクルの短縮が図ら
れ、生産性が大幅に向上する。

【００１０】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図３は本発明に係り、図１は射
出圧縮成形装置の全体構成図、図２は成形動作の工程手
順図、図３は射出圧縮成形方法の射出充填・型締動作説
明図である。

【００１１】射出圧縮成形装置１００は、図１に示すよ
うに、型締装置１、射出装置４０および制御装置６０か
ら構成されている。型締装置１は、移動シリンダ２、型
締シリンダ３、タイバー７、固定盤１０、ネジ噛合調整
装置１１、可動盤２０、半割りナット２２、タイバー係
止装置２６、固定金型３０ａ、可動金型３０ｂおよび連
結板５０などから構成され、固定金型３０ａの中央の凹
部に可動金型３０ｂの中央の凸部が嵌装され、摺動自在
に進退動できるようになっている。符号５ａはピストン
ロッド室、８はネジ部（または溝部）、２８は金型キャ
ビティである。

【００１２】つぎに、射出装置４０について述べる。本
実施例における射出装置４０はバレル４１内にスクリュ
４２が配設され、ホッパ４３内の樹脂原料が供給ゾー
ン、圧縮ゾーンにおいて加熱圧縮され、計量ゾーンにお
いて溶融計量され、そして射出ゾーンを経てノズル４４
内へ射出されるように構成されている。そして、バレル
４１の外周面には樹脂原料を外部加熱するためのヒータ
が設けられており、樹脂原料がスクリュ４２の回転によ
って前方へ送られるようになっている。符号４６は射出
シリンダ、４７は正逆転用モータであってスクリュ４２
に直結されており、スクリュ４２を正逆回転するように
なっている。

【００１３】次に、制御装置６０について述べる。制御
装置６０は、射出充填量設定部６１、射出圧力設定部６
２、射出制御部６３、油圧制御弁６４、型締力設定部６
５、型締制御部６６、時間制御部６７、油圧制御弁６
８、油圧供給源６８ａ、６８ｂ、射出充填完了検出部６
９、タイマ７０、時間設定部７１、比較制御部７２、半
割りナット固定検知部７３などから構成されている。

【００１４】射出制御部６３は、射出充填量設定部６１
と射出圧力設定部６２に接続されるとともに、油圧制御
弁６４を介して正逆転用モータ４７の動作を制御する図
示しない制御装置に接続されるとともに、型締制御部６
６や時間制御部６７や比較制御部７２とも接続される。
一方、型締制御部６６は型締力設定部６５と接続される
とともに、射出シリンダ４６の射出充填完了検出部６９
とタイマ７０や時間制御部６７を介して接続され、油圧
制御弁６８を介して型締シリンダ３に制御指令を発信す
る。時間制御部６７は時間設定部７１に接続され、射出
制御や型締制御の際の時間制御を行なう。半割りナット
固定検出部７３は、半割りナット開閉シリンダ２６と接
続され半割りナット２２の開閉を検知して比較制御部７
２へ検知信号を発信する。

【００１５】以上のように構成された射出圧縮成形装置
１００の作動について述べる。まず、通常行なわれる型
締動作や取出動作の確認を済ませた後、試験成形運転を
行なう。この試験成形運転では通常数回の「捨て打ち」
と呼ばれる試し打ちを行ない、樹脂の特性に応じた射出
充填量、射出圧力および型締圧力の適正値を把握して条
件設定の情報を得る。試験成形運転で条件設定した後、
生産成形運転を行なう。具体的には、図２に示すような
操作手順にしたがって、以下の手順どおり実施する。 （１）移動シリンダ２で可動盤２０を固定盤１０側へ移
動前進させ、両金型３０ａ、３０ｂがタッチした後、移
動シリンダ２の駆動を停止させる。 （２）半割りナット開閉シリンダ２６を駆動させて、半
割りナット２２とタイバー７のネジ部または溝部を完全
に噛合・固定させる。ここで、前以て、両金型３０ａ、
３０ｂの金型厚さ（ダイハイト値）とネジ部または溝部
のピッチから、半割りナット２２とタイバー７のネジ部
または溝部が完全に噛合するように、あらかじめチェー
ンによって連結されたモータを回転させることにより、
スプロケットを回転させ、調整軸の前後進移動量を調整
しておく。 （３）半割りナット２２とタイバー７のネジ部または溝
部が完全に噛合・固定されたかどうかを半割りナット固
定検知部７３で検知した後、比較制御部７２は型締制御
部６６へ型締開始信号を、射出制御部６３へ射出開始信
号を各々発信して、型締動作と射出動作を連動して同時
に行なう。この時点では、すなわち、半割りナット２２
がタイバー７のネジ部または溝部へ噛合・固定された時
点では、半割りナット２２の駆動が容易となるように、
半割りナット２２と可動盤は、未だダイハイト値とネジ
部または溝部のピッチから算出される隙間を有した状態
であるので、この場合の型締動作はタイバー７とタイバ
ー７に噛合・固定された半割りナット２２を固定盤１０
側へ引抜くようにスライド前進させて、半割りナット２
２が可動盤２０に当接した後、型締力が負荷されること
となる。したがって、射出充填初期には未だ型締力が全
く負荷されていないので、射出充填による型開挙動は極
めて顕著に生じ、充填初期から連続的な型開挙動を示
す。すなわち、金型キャビティ２８内の樹脂は極めて低
圧状態で充填されるため、充填による樹脂の圧力偏差は
極めて小さい状態が得られ、これによって、変形や反り
などの変形防止効果が一層助長される。また、型開動作
と射出動作を同時に行なうことにより、成形サイクル短
縮が達成できる。

【００１６】（４）射出充填工程は、射出充填量設定部
６１で設定した金型キャビティ２８容積に樹脂物性に応
じて算出される樹脂の冷却固化収縮量を加えた樹脂量の
計量値と、射出圧力設定部６２で設定した金型キャビテ
ィ２８内へ充填可能でバリを発生しない射出充填圧力範
囲から射出効率の最も良い射出圧力条件の１圧の射出圧
力値に基づいて行なう。これにより、射出初期には金型
キャビティ２８内の流動抵抗が小さいので高速充填とな
り、射出後期には金型キャビティ２８内の流動抵抗の増
加に伴い、充填速度は自然減速し、その結果、連続的な
速度勾配を有し、かつパック圧を発生しない理想的な自
然充填流れ（ナチュラルフロー）が自動的に得られる。 （５）型締工程は、型締力設定部６５で設定した樹脂の
冷却個化収縮量に相当する型開量まで金型が開くことを
許容する型締力値に基づいて行なう。なお設定型締力値
への到達は射出完了前までに行なわれ、射出完了までは
設定型締力値を保持するように制御する。こうすること
により、樹脂の冷却固化収縮量を加えた樹脂量の計量値
による射出充填制御と併せて、射出充填完了時におい
て、金型キャビティ２８への樹脂はほぼ満充填（ジャス
トパック）の状態であるので、金型キャビティ２８内の
樹脂流速の不連続に起因するフローマークなどの欠陥発
生は皆無となる。その結果、射出充填完了を検知した
後、型締増圧による圧縮工程へ移行が可能となるので、
従来必要とされていた型締増圧開始の高度なタイミング
制御が不要となるので、制御システムの簡略化によって
操作性が極めて容易となる。

【００１７】（６）さらに、射出充填工程時には、射出
シリンダ４６の圧力制御によりスクリュ４２が前進限に
至るまでの、いわゆる、クッション量を残さない射切り
状態の射出制御とした。こうすることにより、射出充填
完了の検知が極めて容易かつ正確に行なえる。この状態
を図３を用いて説明する。 （７）射出充填開始点（型締開始点）Ａから射出充填完
了点（タイマ起動点）Ｅまでは、射出充填圧力が一定と
なるようにスクリュ４２の前進動作（射出速度）に応じ
て射出シリンダ４６内の作動油圧は一定に制御される。
射出完了時（Ｅ点）、すなわち、スクリュ４２が前進限
に達するとスクリュ４２の前進動作は停止するため（射
出速度＝０）、射出シリンダ４６内の作動油圧値は一時
的に急上昇する。したがって、射出シリンダ４６内の作
動油圧値の検出を行なうか、あるいは、スクリュまたは
ピストンの前進動作（射出速度）の検出を行なうかのい
ずれかの方法により、射出充填完了検知が正確に把握さ
れる。

【００１８】（８）射出充填完了検出部６９で射出充填
完了を検知するとタイマ７０が起動して、タイマ７０の
タイムアウト信号と時間設定部７１の設定値とを時間制
御部６７で判定して、圧縮工程を制御する。時間設定部
７１には以下の設定値があらかじめ入力されている。す
なわち、図３において、圧縮開始時間ｔ₁ は、型締増圧
を開始して圧縮工程を行なうための経過時間であって、
射出完了直後からゲートシールするまで（計量開始）の
範囲内で設定する。計量開始時間ｔ₂ は、ゲートシール
する時間を基準とし、シャットオフバルブが組込まれて
いる成形機ではシャットオフバルブ閉動作完了時間を基
準とし、設定する。圧縮完了時間ｔ₃ は、樹脂温度や金
型冷却能力や成形品形状などにより樹脂の冷却固化時間
を算出し、保圧冷却時間（圧縮完了時間）として設定す
る。

【００１９】（９）圧縮開始時間ｔ₁ のタイムアウト信
号により、時間制御部６７は型締制御部６６へ型締増圧
開始信号を発信して型締シリンダ３で高圧型締力を負荷
する（圧縮工程）。なお、この場合、射出充填完了から
圧縮工程開始までに若干のタイムラグが生じているが、
射出充填完了時には金型キャビティ２８内の樹脂はジャ
ストパック状態であることや初期の型締力が樹脂の冷却
固化収縮挙動に対応して継続的に負荷されていることに
より、フローマークなどの欠陥の発生は全くない。ま
た、射切り状態であっても、ノズル４４内および金型キ
ャビティ２８までの通路中には溶融樹脂が設定圧力値を
有する状態で充満されているため、圧縮工程での樹脂逆
流はほとんどない。 （１０）同様に計量開始時間ｔ₂ のタイムアウト信号に
より、時間制御部６７は射出制御部６３へ計量開始信号
を発信させて、計量動作を開始する。また、圧縮完了時
間ｔ₃ のタイムアウト信号により、時間制御部６７は型
締制御部６６へ圧縮完了信号を発信させて、型開動作後
に製品取出を行なって次の成形動作へ入る。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
下記のような優れた効果を奏することができる。 （１）半割りナットをタイバーのネジ部または溝部へ噛
合・固定させた後、射出充填工程と型締工程を同時に行
なうことにより、射出充填初期には型締力は未だ負荷さ
れていない状態であるので、射出充填による型開挙動は
顕著となり、その結果、金型キャビティ内樹脂の圧力偏
差が極めて小さい状態となり、変形・反り・残留歪の極
めて小さい高品質な成形品が短い成形サイクルで得られ
る。 （２）樹脂の冷却固化収縮量を加えた樹脂量を射出充填
するとともに、冷却固化収縮量に相当する型開量まで金
型が開くことを許容する型締力設定とすることで、射出
充填完了時には溶融樹脂はジャストパック状態であるこ
とや初期の型締力が樹脂の冷却固化収縮挙動に対応して
圧縮作用を負荷していることにより、射出充填完了の後
に圧縮工程を開始することができる。その結果、圧縮工
程はタイマによる簡単な制御で良く、高品質な成形品を
極めて容易な操作で得ることができる。 （３）充填可能な射出圧力制御の射出充填により、成形
品形状に応じた連続的な速度勾配を有し、パック圧の発
生がない、かつ、短時間充填が可能な理想的な射出充填
制御が極めて簡単に自動設定できるため、制御の操作性
が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出圧縮成形装置の全体
構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る射出圧縮成形方法におけ
る成形動作の工程手順図てある。

【図３】本発明の実施例に係る射出圧縮成形方法におけ
る射出充填・型締動作説明図である。

【符号の説明】

１ 型締装置 ２ 移動シリンダ ３ 型締シリンダ ７ タイバー ８ ネジ部（溝部） １０ 固定盤（固定プラテン） ２０ 可動盤（可動プラテン） ２２ 半割りナット（ハーフナット） ２６ タイバー係止装置（半割りナット開閉シリンダ） ２８ 金型キャビティ ３０ａ 固定金型 ３０ｂ 可動金型 ４０ 射出装置 ４１ バレル ４２ スクリュ ４３ ホッパ ４４ ノズル ４６ 射出シリンダ ４７ 正逆転用モータ ４８ ピストン ６０ 制御装置 ６１ 射出充填量設定部 ６２ 射出圧力設定部 ６３ 射出制御部 ６４ 油圧制御弁 ６５ 型締力設定部 ６６ 型締制御部 ６７ 時間制御部 ６８ 油圧制御弁 ６８ａ 油圧供給源 ６８ｂ 油圧供給源 ６９ 射出充填完了検出部 ７０ タイマ ７１ 時間設定部 ７２ 比較制御部 ７３ 半割りナット固定検知部 １００ 射出圧縮成形装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定盤と可動盤および連結板がタイバー
   の軸線方向に配置され、可動盤と連結板との間に半割り
   ナットを装着し、かつ、タイバーには該半割りナットと
   嵌合するネジ部または溝部を配設し、固定盤には移動シ
   リンダおよびタイバーと連接された型締シリンダが固設
   され、移動シリンダで可動盤を固定盤方向に進退動させ
   るとともに、型締シリンダで可動盤を固定盤側に押圧さ
   せて型締力を負荷させる型締機構を用いて射出圧縮成形
   を行なうに際して、 前記移動シリンダで可動盤を固定盤側へ前進させて両金
   型がタッチした状態で前記半割りナットをタイバー上の
   ネジ部または溝部に噛合・固定させた後、樹脂の冷却固
   化収縮量を加算した樹脂量を金型キャビティ内に射出充
   填可能な射出圧力制御の射出充填工程と前記型締シリン
   ダで樹脂の冷却固化収縮量に相当する型開量位置まで射
   出充填によって金型が開くことを許容する型締力を負荷
   させる型締工程とを連動して同時に行ない、 射出充填完了を検知した後、前記型締シリンダの型締力
   を増圧させて圧縮工程を行なうことを特徴とする射出圧
   縮成形方法。
2. 【請求項２】 固定盤と可動盤および連結板がタイバー
   の軸線方向に配置され、可動盤と連結板との間に装着さ
   れる半割りナットを有し、かつ、タイバーには該半割り
   ナットと嵌合するネジ部または溝部が配設され、固定盤
   には移動シリンダおよびタイバーと連接され型締シリン
   ダとが固設された型締機構を備え、 射出充填量設定部と、射出圧力設定部と、前記ふたつの
   設定部の設定値に基づいて射出充填を行なう射出制御部
   を備え、 樹脂の冷却固化収縮量に相当する型開量まで射出充填に
   よって金型が開くことを許容する型締力を設定する型締
   力設定部と、該型締力設定部の設定値に基づいて型締を
   行なう型締制御部を具備するとともに、 半割りナットがタイバー上のネジ部または溝部へ噛合・
   固定されたことを検知する半割りナット固定検知部と、
   該半割りナット固定検知部の検出信号に基づいて前記射
   出制御部へ射出開始信号を発信し前記型締制御部へ型締
   開始信号を発信する比較制御部と、射出充填完了を検知
   する射出充填完了検知部と、該射出充填完了検知部の検
   出信号に基づいて起動するタイマと、圧縮工程における
   型締増圧開始時間を設定する時間設定部と、該時間設定
   部の設定値と前記タイマのタイムアウト信号を比較して
   前記型締制御部へ型締増圧開始信号を発信させる時間制
   御部とを有することを特徴とする射出圧縮成形装置。