JPS63165115A

JPS63165115A - 射出圧縮成形方法

Info

Publication number: JPS63165115A
Application number: JP30925386A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Taniguchi; 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-08
Also published as: JPH051729B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば光学レンズ成形などの精密成形におけ
る射出圧縮成形方法に係り、特に精密な動作制御が可能
なサーボモータを型締手段の駆動源として用いた射出圧
縮成形方法に関するものである。

〔従来の技術〕

この射出圧縮成形として、金型内に溶融樹脂を注入して
も外部に漏出しない状態で固定金型と可動金型めパーテ
ィング面を所定の間隔だけ離しておき、その金型内に溶
融樹脂を注入し、その後型締めにより前記パーティング
面を接合して、金型内の樹脂を圧縮する方法が採用され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この射出圧縮成形では、注入後における樹脂の圧縮の仕
方は成形品の仕上がり（光学レンズにおいては例えば表
面、精度、曲率半径が金型の仕上がり寸法にどこまで忠
実であるか、またニュートンリングの数などの光学的性
質など）に直接影響するため、圧縮工程中における移動
金型のストローク制御は極めて重要である。

ところが従来の成形機では型締めの駆動源として油圧モ
ータや油圧シリンダなどが用いられているため微細、精
密なストローク制御ができず、そのため成形品の品質に
問題があった。

なお射出圧縮成形方法の公知技術として、例えば特開昭
５７−１２３０３１号公報などを挙げることができる。

本発明の目的は、前述したような従来技術の欠点を解消
し、高度な精密成形が可能な射出圧縮成形方法を提供す
るにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため、本発明は、金型内に溶融樹
脂を注入する例えば加熱筒内で回転するスクリューなど
の樹脂注入手段と、駆動源としてサーボモータを使用し
型開閉動作を行なう例えばトグル機構などの型締手段と
、移動金型の位置を検出する例えばパルスエンコーダな
どを有する位置検出手段と、全型内樹脂の目標圧縮速度
ならびに目標圧縮圧力を設定することのできる目標値設
定手段と、全型内樹脂の圧縮速度を検出する例えばパル
スエンコーダなどを有する圧縮速度検出手段と、全型内
樹脂の圧縮圧力を検出する例えば型内樹脂セ′ンサなど
の圧縮圧力検出手段と、検出圧縮速度が目標圧縮速度に
なるように、また検出圧縮圧力が目標圧縮圧力になるよ
うに前記サーボモータの回転状態をコントロールする例
えばマイクロコンピュータなどからなる圧縮制御手段と
を備える。

そして、前記位置検出手段からの検出信号に基づいて型
締途中の位置でサーボモータの回転を停止し、固定金型
と移動金型のパーティング面が互に若干離れ、かつ金型
内に溶融樹脂を注入しても外部に漏出しない状態で移動
金型の位置保持を行ない、前記樹脂注入手段により金型
内に所定量の溶融樹脂を注入する樹脂注入工程と、その
樹脂注入工程後に前記サーボモータを回転することによ
り、移動金型を固定金型側に移動して金型内樹脂を圧縮
する樹脂圧縮工程とを有している。

そしてその樹脂圧縮工程が少なくとも、前記検出圧縮速
度が目標圧縮速度になるように前記圧縮制御手段でサー
ボモータの回転状態をコントロールする圧縮速度制御工
程と、その圧縮速度制御工程後に、前記検出圧縮圧力が
目標圧縮圧力になるように前記圧縮制御手段でサーボモ
ータの回転状態をコントロールする圧縮圧力制御工程と
を含んでいることを特徴とするものである。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図とともに説明する。第１図は実
施例に係る射出圧縮成形機の概略構成図、第２図はその
成形機の型締装置の要部を断面とした正面図、第３図は
その型締装置の金型付近の要部を断面とした正面図、第
４図はその型締装置の駆動源付近の要部を断面とした平
面図、第５図はその型締装置の制御ブロック図、第６図
はその成形機の動作特性図、第７図は制御動作を説明す
るフローチャートである。

レンズ成形などの精密成形に用いられる射出圧縮成形機
は、第１図に示すように樹脂注入装置１と型締装置２と
から主に構成されている。

樹脂注入装置１は、加熱筒３、その加熱筒３に付設され
たホッパー４、前記加熱筒３内に回転可能に配設されて
先端部にチェックリングを備えた注入用スクリュー５、
歯車群６を介してスクリュー５を回転する注入用サーボ
モータ７などから構成されている。

一方、前記型締装置２は、テールストック８と、それと
対向するように設けられた固定グイプレート９と、前記
テールストック８と固定グイプレート９との間に所定の
間隔をおいて架設された４本のタイバー１０と、テール
ストック８と固定グイプレート９との間に配置されタイ
バー１０のガイドによって移動する移動グイプレー１−
１１と、前記固定グイプレート９に固着された固定金型
１２と、移動グイプレート１１に固着された移動金型１
３と、型開閉用サーボモータ１４と、この型開閉用サー
ボモータ１４の回転によって歯車１５゜１６．１７を介
して前後進するスクリューシャフト１８と、前記テール
ストック８と移動グイプレート１■との間に配置されて
クロスヘッド３５が前記スクリューシャフト１８の先端
部に連結されたトグル機構とから主に構成されている。

次に型締装置２の構造について、主に第２図ないし第４
図を用いて詳細に説明する。

前記型開閉用サーボモータ１４としては、例えば直流サ
ーボモータ、交流サーボモータ、あるいは直結駆動形サ
ーボモータのような特殊サーボモータなどが用いられ、
このサーボモータ１４の回転角はそれに付設されたパル
スエンコーダ１９（第１図、第４図参照）によって検出
される。このパルスエンコーダ１９は１回転で１０００
パルスの信号を出力するとともに、それによってトグル
機構のクロスヘッド３５が１０鰭前方あるいはａ方に移
動し、従ってパルスエンコーダ１９の１パルスでクロス
ヘッド３５が０．０１■１移動可能な精度が確保できる
。

第４図に示すように型開閉用サーボモータ１４の出力軸
には歯車１５が固着され、この歯車１５の回転駆動力は
中間の歯車１６を介して歯車１７に伝達されるようにな
っている。歯車１７は螺合体２０と一体回転でき、この
螺合体２０はスクリューシャフト１８と螺合している。

従って型開閉用サーボモータ１４の回転により、歯車１
５゜１６．１７ならびに螺合体２０を介してクロスヘッ
ド３５が前後進できるようになっている。なお第４図の
２１はクロスヘッド３５の回り止め用のガイドバーであ
り、この第４図は型開き完了時点の状態を示している。

第１図ならびに第２図に示すように、クロスヘッド３５
の両側には第１リンク２２ａの一端が枢着され、第１リ
ンク２２ａの他端は第２リンク２２ｂの中間部に枢着さ
れている。第２リンク２２ｂの基端はテールストック８
に枢着され、第２リンク２２ｂの他端は第３リンク２２
ｃの一端に枢着され、第３リンク２２Ｃの基端は移動ダ
イプレート１１に枢着されて、５点リンク機構を構成し
ている。

移動ダイプレート１１にはエジェクト手段２３が付設さ
れ、またタイバー１０の一端にはロードセル２４が螺着
され、そのロードセル２４の外周部が固定ダイプレート
９にボルトで固着されている。ロードセル２４は４本の
タイバー１０にそれぞれ螺着されているか、あるいは対
角線上にある２本のタイバー１０に螺着される。第２図
ならびに第３図は、溶融した合成樹脂の注入工程を示し
ている。

この成形機の制御部２５は第５図に示すように入出力イ
ンターフェース（Ｉｌｏ）２６と、中央処理演算ユニッ
ト（ＣＰＵ）２７と、リードオンリーメモリ　（ＲＯＭ
）２８と、ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）２９と
、パルスカウンタ３０と、発振器３１とを備えている。

図中の３２はキーボードスイッチ、３３は表示器（ＣＲ
Ｔ）　、３４は注入用サーボモータ７の回転量を検出す
るパルスエンコーダである。

次にこの射出圧縮成形機の制御動作について、主に第７
図のフローチャートとともに説明する。

ステップ（以下Ｓと略記する）１において、後述する樹
脂注入量、δ１．δ、、Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３゜Ｓｌ、Ｓ２
．Ｓ３．ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３．ｔｌ。

ｔ２．ｔ３．ｔｃ、δ３の良否判定のための上、下限値
などの数値が入力設定される。これらの入力操作は第５
図に示すキーボードスイッチ３２によってなされ、それ
ぞれＲＡＭ２９の所定のアドレスに格納される。射出圧
縮成形する前の型締装置は、前ショットとの引き続きで
型開き完了の状態にある。Ｓ２で型開閉用サーボモータ
１４の駆動を開始し、移動金型１３を固定金型１２側に
近付け、第３図に示されているように固定金型１２のパ
ーティング面と移動金型１３のパーティング面とが若干
離れた中間停止位置でサーボモータ１４の回転を停止す
る（Ｓ４）。

サーボモータ１４０回転にともなってパルスエンコーダ
１９からパルス信号が順次出力され、その信号が制御部
２５に取り入れられて、パルスカウンタ３０によってカ
ウントされる。第３図に示す固定金型１２に対する移動
金型１３の離間寸法δ１は成形品の品質上極めて重要で
あり、前述のように高分解能のパルスエンコーダ１９に
よって移動金型１３の位置が精度よく検出され、Ｓ３に
おいて中間停止位置（離間寸法δ１の位置）に到達かど
うか監視している。特にこの実施例のように型締装置と
してトグル機構を使用することにより、固定金型１２に
対して移動金型１３が接近した位置では、型開閉用サー
ボモータ１４の回転角に対する移動金型１３の移動量が
非常に小さい。

すなわち、前述のようにパルスエンコーダ１９の１パル
スでクロスヘッド３５は０．０１龍移動するが、本実施
例のように型締手段としてトグル機構を使用すると、固
定、移動の両金型が接近した位置では、クロスヘッド３
５の１鶴の移動に対して移動金型１３は約０．１ｍｍし
か移動しないので、パルスエンコーダ１９の１パルスで
、移動金型１３は０．００１　ｍｍという精度を保って
移動する。このようにして、移動金型１３を精度よく中
間停止位置に停止させることができる。

例えば直径が５０１−で、厚さが５鰭の光学レンズを射
出圧縮成形する場合、固定金型１２と移動金型１３との
離間寸法δ１は０．８０ｍｍが適当で、型締完了点を０
パルスとした場合、中間停止位置はそれより８００パル
ス手前となる。

移動金型１３が所定の中間位置に停止すると、次に８５
で注入用サーボモータフの駆動が開始され、注入用スク
リュー５の回転により可塑化、混練されたＸ、クリル樹
脂やポリカーボネート樹脂などの溶融状態の合成樹脂が
固定金型１２と移動金型１３との間の空間部に注入され
る。移動金型１３が中間位置に停止しても、第３図に示
しているように固定金型１２と移動金型１３との機械軸
心に平行ないんろう部分の密な嵌合により、溶融樹脂を
注入しても外部に漏れないようになっている。

光学レンズ成形用によく使用されるメタクリル樹脂の場
合は、成形条件としスクリュー５の回転速度は例えば５
０〜１５０ｒ−ｐ−ｍ程度が、また金型キャビティへの
樹脂注入速度はｌＯ〜１５ｃｃ／秒程度が適当で、通常
の射出成形の場合よりもスクリュー５の回転速度は低く
、しかも樹脂の注入速度も遅い。このように低速で樹脂
を金型内に注入することにより、残留応力が生じないよ
うに自然の状態で流し込まれる。

注入用サーボモータフに付設されているパルスエンコー
ダ３４によってサーボモータ７の回転ｍ１換言すればス
クリュー５の回転量が検出され、その検出信号に基づい
て予め設定された注入量になったか否かＳ６において監
視される。

このようにして適正量の樹脂の計量、注入が終了すると
注入用サーボモータフの回転を停止しくＳ７）、次に樹
脂圧縮工程に移る。この樹脂圧縮工程は、圧縮速度制御
工程と、それに続く圧縮圧力制御工程とからなっている
。この圧縮速度制御工程と圧縮圧力制御工程との切換位
置δ２は、前述の直径が５０ｍｍで、厚さが５ｆｌの光
学レンズを成形する場合、移動金型Ｉ３が中間停止位置
から０．４龍（４０パルス）固定金型１２へ近づいた位
置が適当である。

第６図はこの成形機の動作特性図で、図中の曲線■は樹
脂の流動速度曲線、曲線■は樹脂のキャビティ内圧力曲
線である。前段の圧縮速度制御工程では、型開閉用サー
ボモータの回転状態をコントロールして、移動金型Ｉ３
の圧縮速度の方を制御し、圧縮圧力の方は監視しない。

一方、後段の圧縮圧力制御工程でも型開閉用サーボモー
タの回転状態をコントロールする訳であるが、この工程
では移動金型１３の圧縮圧力の方を制御Ｕシ、圧縮速度
の方は監視しない。

圧縮速度制御工程では同図に示すように、移動金型１３
が中間停止位置からストローク１（Ｓｌ）まで進む間は
第１圧縮速度（ｖｌ）に、ストローク１（Ｓｌ）からス
トローク２（３２）まで進む間は第２圧縮速度（Ｖ２）
に、ストローク２　（Ｓ２）からストローク３（Ｓ３）
まで進む間は第３圧縮速度（■３）に、それぞれ段階的
に目標設定されている。この圧縮速度は余り速くない方
がよく、例えば樹脂流動速度が１０ｍｍ／秒以下が適当
で、この実施例の場合はＶｌ、Ｖ２．Ｖ３と徐々に圧縮
速度が遅くなっている。

実際の圧縮速度は、制御部２５内の発振器３１から出力
される基準パルス信号列と、サーボモータ１４の回転に
ともなってパルスエンコーダ１９から出力されるパルス
信号列と、トグル機構２２の姿勢とから演算される。そ
してこの実際の圧縮速度と目標圧縮速度（Ｖｌ、Ｖ２．
Ｖ３・・・・・・）とが比較され、その偏差値が零にな
るように制御部２５から型開閉用サーボモータ１４に対
して速度制御信号が出力される。なお、前述の実際の圧
縮速度の演算、実際の圧縮速度と各時点での目標圧縮速
度との比較、ならびにサーボモータ１４への制御量の演
算などはＣＰＵ２７によって演算処理される。また、移
動金型１３のストロークは、パルスエンコーダ１９から
のパルス信号をカウントすることによって検知される。

このような各ストローク間での実際の圧縮速度と目標圧
縮速度（Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３・・・・・・）との比較なら
びにサーボモータ１４のコントロールは、第７図の８９
から８１４で順次なされる。このようにして切換点δ２
まで圧縮速度制御を行うと、次に制御モードを圧縮圧力
制御に切換える。

圧縮圧力制御工程では第６図に示すように、切換点δ２
から時間ｔ１までの間は第１圧縮圧力Ｐ１に、時間ｔ２
の間は第２圧縮圧力Ｐ２に、時間ｔ３の間は第３圧縮圧
力Ｐ３に、それぞれ段階的に目標設定がなされており、
これらの目標値を具体的に示垂ば２０００〜３０００　
ｋｇ／ｃシが適当である。

実際の圧縮圧力はタイバー１０に付設された各ロードセ
ル２４によってなされ、それぞれの検出信号は制御部２
５に入力されて、ＣＰＵ２７によって平均値が演算され
る。この実際の圧縮圧力（平均値）と目標圧縮圧力（Ｐ
Ｉ、Ｐ２．Ｐ３・・・・・・）とが各時点で比較され、
その偏差値が零になるように制御部２５から型開閉用サ
ーボモータ１４に対して速度制御信号が出力される。前
述した実際の圧縮圧力と目標圧縮圧力との比較、ならび
にサーボモータ１４への制御量の演算などはＣＰｕ２７
によって演算処理される。また時間ｔｌ。

ｔ２．ｔ３の計時は、発振器３１から出力される基準パ
ルス信号をカウントすることによってなされる。

このような各時間での実際の圧縮圧力と目標圧縮圧力（
ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３・・・・・・）との比較ならびにサー
ボモータ１４のコントロールは、第７図の３１５から８
２１で順次なされる。

このようにして圧縮圧力制御工程が終了すると、次に冷
却・型開工程に移る。この工程では、まずＳ２２で圧縮
圧力制御工程の最終位置δ、をキープするように型開閉
用サーボモータ１４の回転状態を制御しながら、製品厚
みの検定を行う（Ｓ２２　’　）。

前記Ｓ１で予め製品の良否判定のための上、下限値が設
定されているから、最終位置δ、をパルスカウンタ３０
で検出して、前記上、下限値内に入つておれば良品と判
定しＳ２３へ進む。一方、最終位置δ３が上、下限値か
ら外れていれば不良品と判定しＳ２４へ進む。

従って本実施例では、良品と判定された場合、移動金型
１３と固定金型１２のパーティング面は接合しておらず
、なお若干の隙間を有している。

Ｓ２３，２４では冷却タイＬｔｃが経過したか否か判断
され、Ｓ２５，２６で型開き動作を行い、前述のように
良品と判定されたものは製品を良品ビンへ（Ｓ２７）、
不良品と判定されたものは製品を不良品ビンへ（３２８
）、それぞれ投入するようになっている。

前記実膳例のように型締手段の駆動源ならびに樹脂注入
手段の駆動源にそれぞれサーボモータを使用すれば、溶
融樹脂の正確な計量と、適正な圧縮成形ができ、さらに
優れた成形品質が得られる。

また前記実施例のように、目標圧縮速度ならびに（ある
いは）目標圧縮圧力を複数段階に分けて設定すれば、さ
らに残留歪のない、精密な成形が可能となる。なお、目
標圧縮圧力は場合によっては複数段階に分けないで、一
定の値を設定することもある。

前記実施例では圧縮圧力を検出するのにロードセルを用
いたが、これに代えて型内樹脂圧センサを用いてもよい
。

前記実施例では型締手段としてトグル機構を用いたが、
駆動源としてサーボモータを使用した直圧式のものでも
構わない。

〔発明の効果〕

本発明は前述したように樹脂圧縮工程が、圧縮速度を制
御する工程と、圧縮圧力を制御する工程とに分けられて
いる。金型内の合成樹脂がまだ流動状態にあるとき圧縮
速度を制御し、その後合成樹脂が半流動状態になってか
ら圧縮圧力を制御することにより、成形品に残留歪が生
じることなく、金型面にきれいに沿った精密な成形がで
きる。

また型締手段の駆動源としてサーボモータを用いること
により、移動金型を予め定めされた中間停止位置に正確
に止めることができ、しかもその後の圧縮速度制御工程
ならびに圧縮圧力制御工程において、前記実施例で示し
たように細かい制御が可能となり、前述の制御モードと
相俟って精密成形を可能にする。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明の詳細な説明するためのもので、第１
図は実施例に係る射出圧縮成形機の概略構成図、第２図
はその成形機の型締装置の要部を断面とした正面図、第
３図はその型締装置の金型付近の要部を断面とした正面
図、第４図はその型締装置の駆動源付近の要部を断面と
した平面図、第５図はその型締装置の制御ブロック図、
第６図はその成形機の動作特性図、第７図は制御動作を
説明するためのフローチャートである。１・・・・・・樹脂注入装置、５・・・・・・注入用ス
クリュー、７・・・・・・注入用サーボモータ、９・・
・・・・固定ダイプレート、１０・・・・・・タイバー
、１１・・・・・・移動グイプレート、１２・・・・・
・固定金型、１３・・・・・・移動金型、１４・・・・
・・型開閉用サーボモータ、１８・・・・・・スクリュ
ーシャフト、１９・・・・・・パルスエンコーダ、２４
・・・・・・ロードセル、２５・・・・・・制御部、２
６・・・・・・人出カインターフェース、２７・・・・
・・中央処理演算ユニット、２８・・・・・・ＲＯＭ、
２９・・・・・・ＲＡＭ、３０・・・・・・パルスカウ
ンタ、３１・・・・・・発振器。第３図Ｌｆ−１謂剰憾

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金型内に溶融樹脂を注入する樹脂注入手段と、駆
動源としてサーボモータを使用し型開閉動作を行なう型
締手段と、移動金型の位置を検出する位置検出手段と、
金型内樹脂の目標圧縮速度ならびに目標圧縮圧力を設定
することのできる目標値設定手段と、金型内樹脂の圧縮
速度を検出する圧縮速度検出手段と、金型内樹脂の圧縮
圧力を検出する圧縮圧力検出手段と、検出圧縮速度が目
標圧縮速度になるように、また検出圧縮圧力が目標圧縮
圧力になるように前記サーボモータの回転状態をコント
ロールする圧縮制御手段とを備え、前記位置検出手段か
らの検出信号に基づいて型締途中の位置でサーボモータ
の回転を停止し、固定金型と移動金型のパーティング面
が互に若干離れ、かつ金型内に溶融樹脂を注入しても外
部に漏れない状態で移動金型の位置保持を行ない、前記
樹脂注入手段により金型内に所定量の溶融樹脂を注入す
る樹脂注入工程と、その樹脂注入工程後に前記サーボモ
ータを回転することにより移動金型を固定金型側に移動
して金型内樹脂を圧縮する樹脂圧縮工程とを有し、その樹脂圧縮工程が少なくとも、前記検出圧縮速度が目
標圧縮速度になるように前記圧縮制御手段でサーボモー
タの回転状態をコントロールする圧縮速度制御工程と、
その圧縮速度制御工程後に、前記検出圧縮圧力が目標圧
縮圧力になるように前記圧縮制御手段でサーボモータの
回転状態をコントロールする圧縮圧力制御工程とを含ん
でいることを特徴とする射出圧縮成形方法。
（２）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記樹
脂注入手段が、駆動源としてサーボモータを使用し、そ
のサーボモータによって回転するスクリューを備えてい
ることを特徴とする射出圧縮成形方法。
（３）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記型
締手段がトグル機構を備えていることを特徴とする射出
圧縮成形方法。
（４）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記位
置検出手段が、前記サーボモータの回転にともなってパ
ルス信号を出力するパルスエンコーダと、そのパルスエ
ンコーダから出力されるパルス信号をカウントするパル
スカウンタとから構成されていることを特徴とする射出
圧縮成形方法。
（５）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記圧
縮速度検出手段が、前記サーボモータの回転にともなっ
てパルス信号を出力するパルスエンコーダと、そのパル
スエンコーダから出力されるパルス信号をカウントする
パルスカウンタと、タイマーと、そのパルスカウンタと
タイマーからの出力によって圧縮速度を演算する演算部
とから構成されていることを特徴とする射出圧縮成形方
法。
（６）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記圧
縮圧力検出手段が型締手段の一部に設けられたロードセ
ルであることを特徴とする射出圧縮成形方法。
（７）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記圧
縮圧力検出手段が型内樹脂圧センサであることを特徴と
する射出圧縮成形方法。
（８）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記目
標圧縮速度が複数段階に分けて設定されていることを特
徴とする射出圧縮成形方法。
（９）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記目
標圧縮圧力が複数段階に分けて設定されていることを特
徴とする射出圧縮成形方法。