KR20180089460A - 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법 - Google Patents

Abstract

사출 충전 개시 시, 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서 크로스 헤드(25)를 설정 유지 위치에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 수행하는 저압형 체결 공정과, 구동부에 출력 상한 값 1을 마련한 상태에서 크로스 헤드(25)를 설정 유지 위치에서 설정 전진 위치를 향해 전진하는 속도 및 위치 제어를 실시하도록 압축 프레스 공정을 가지고, 압축 프레스 공정의 적어도 일부에서 구동부의 발생 출력이 출력 상한값 1을 유지한 상태에서 크로스 헤드(25)의 전진이 계속되는 토글식 형 체결 기구를 가진 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 의해 달성된다.

Description

토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법

본 발명은 토글식 형(型) 체결(締結) 기구를 가지는 사출(射出) 성형기의 형 체결 제어 방법에 관한 것으로, 특히 사출 충전 개시 시에 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서 크로스 헤드를 설정 유지 위치에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 실시하게 하는 저압형 체결 공정을 가지는 형 체결 제어 방법에 관한 것이다.

토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기를 사용하는 일반적인 사출 성형 방법에 있어서는, 우선 굴곡시킨 상태의 토글 링크를, 크로스 헤드의 형 폐쇄 방향으로의 이동(전진)에 의해 신장시키고, 타이 바(tie bar)에 안내되는 가동반(可動盤)을 고정반(固定盤) 측으로 이동시키고, 가동반에 장착된 가동형을, 고정반에 장착된 고정형에 형 맞춤(형 터치)시킨다. 이 상태에서 토글 링크는 완전히 신장되어 있지 않고(굴곡각도≠180°), 타이 바는, 길이 방향의 탄성력이 거의 발생하지 않고 있는 대략 자연 길이를 유지하고 있다(타이 바에 길이 방향의 소정의 탄성력이 생긴 상태를 형 맞춤(형 터치)상태라 간주하는 경우도 있다). 그 후, 크로스 헤드를 더 전진시키고, 토글 링크를 완전히 신장시켜(굴곡각도=180°), 타이 바를 길이 방향으로 자연 길이보다 소정량 신장시킴으로써, 해당 신장량에 따라 타이 바에 발생하는 길이 방향의 탄성력을, 가동반 및 고정반을 개재하여 가동형 및 고정형에 형 체결력으로서 부여시킬 수 있다. 이러한 토글 링크를 완전히 신장시킨 상태(굴곡각도=180°)를 록업 상태, 그 이외의 토글 링크를 조금이라도 굴곡시킨 상태(굴곡각도≠180°)를 비(非)록업 상태라 호칭한다.

다음으로, 형 체결력이 부여된 상태(형 체결 상태)의 가동형 및 고정형 사이에 형성되는 금형 캐비티 내에, 사출 장치로부터 용융 상태의 수지 재료(용융 수지)를 사출 충전시킨다. 금형 캐비티 내에 사출 충전된 용융 수지는, 금형 캐비티 내의 공기 등에 접촉하는 용융 수지 유동의 표면 부위나 금형 캐비티면과의 접촉 부위로부터 열이 추출되고, 온도 저하에 의한 냉각 고화(固化)가 진행되어 용융 점도가 증가하기 때문에, 그 유동성 및 압력전파성이 저하된다. 따라서, 용융 수지가 충분하거나, 혹은 필요한 유동성 및 압력전파성을 가지고 있는 동안에 금형 캐비티를 용융 수지로 충족시키기 위해, 용융 수지를 소정의 속도(사출속도) 및 압력(사출압력)으로 사출 장치로부터 금형 캐비티 내에 사출 충전시킨다. 그 결과, 금형 캐비티 내의 용융 수지의 사출속도나 사출압력에 준한 수지압의 상승에 의해 가동형 및 고정형 사이에 형 개방력이 발생한다.

형 체결력은 이 형 개방력에 저항하여, 가동형 및 고정형 사이에 형성되는 금형 캐비티를 폐쇄 공간으로서 유지시키고, 양 금형의 형 맞춤면(금형 분할면)으로부터 수지가 분출되는 것(버(burr) 발생)을 방지하기 위해 부여시키는 것이다. 그 때문에, 각종 사출 충전 조건으로부터 상정되는 최대 형 개방력보다도 큰 형 체결력을 부여시키도록, 토글식 형 체결 기구에 있어서 형 체결력 조정(타이 바를 길이 방향으로 자연 길이보다 신장시키는 양의 조정)이 행하여진다. 또한, 토글식 형 체결 기구는, 형 체결력을 부여시키기 위해 토글 링크를 록업 상태가 되게 하거나, 형 체결력을 해제시키기 위해 록업 상태를 해제시켜 비록업 상태가 되게 하기 위해 필요한 크로스 헤드를 형 개폐 방향으로 후퇴·전진시키기 위한 구동부의 출력이, 부여시키는 형 체결력에 대하여 작아도 된다고 하는 이점(배력(倍力) 효과)을 가짐과 함께, 록업 상태에서는 이 구동부의 출력을 유지시키지 않고도 형 체결력이 유지된다고 하는 이점도 가진다. 이들 이점에 따라 토글식 형 체결 기구는 직압(直壓)형 체결 기구와 함께 형 체결 기구가 주요한 형태가 되고 있다.

한편, 토글식 형 체결 기구에 있어서는, 토글 링크를 록업 상태가 되게 하지 않고, 비록업 상태에서 사출 충전 공정을 개시시키는 사출 성형 방법이 있다. 하나는, 가동형 및 고정형을 형 맞춤(형 터치)시킨 상태, 혹은 형 터치 상태로부터, 낮은 형 체결력을 발생시킬 정도로 크로스 헤드를 전진시킨 비록업 상태에서 사출 충전 공정을 개시시키는 사출 압축 성형 방법이다. 사출 압축 성형 방법에 있어서는, 금형 캐비티 내에 사출 충전시킨 용융 수지의 용융 수지 유동(사출속도나 사출압력)에 의해 발생하는 형 개방력에 저항하여, 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서 크로스 헤드를 설정 유지 위치(목표 위치)에 위치 유지시키는 위치 유지 제어(저압형 체결 공정)가 실시된다. 그 결과, 사출 충전에 의해 발생하는 형 개방력에 의해 가동형이 고정형으로부터 소정시간, 또한 소정량 형 개방되고, 동시에 타이 바도 신장된다. 후술하는 사출 프레스 성형 방법과의 차이는, 저압형 체결 공정이 가동형 및 고정형의 금형 분할면이 개방되어 있지 않은 상태로부터 개시되는 점이다.

그리고 또 하나는, 가동형을 고정형으로부터 소정량 형 개방시킨 비록업 상태에서 사출 충전 공정을 개시시키는 사출 프레스 성형 방법이다. 사출 프레스 성형 방법에 있어서도, 사출 충전에 의해 발생하는 형 개방력에 저항하여, 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서 크로스 헤드를 설정 유지 위치(목표 위치)에 위치 유지시키는 위치 유지 제어(저압형 체결 공정)가 실시된다. 전술한 사출 압축 성형 방법과의 차이는, 저압형 체결 공정이 가동형 및 고정형의 금형 분할면이 개방된 상태로부터 개시되는 점이다. 이들 사출 성형 방법은, 형 개방에 의해 원하는 수지 성형품의 용적보다도 금형 캐비티 용적을 확장시킨 상태에서 사출 충전 공정을 실시하게 함으로써 충전 저항을 감소시켜, 용융 수지 내의 압력 편차를 감소시키는 것이다. 이 압력 편차의 감소는, 냉각 고화 시에 발생하는 내부 일그러짐을 감소시킨다.

또한, 이들 사출 성형 방법은, 사출 충전 공정의 개시 후, 상기와 같은 형 개방에 의해 확장시킨 금형 캐비티 용적을, 가동형(가동반)의 형 폐쇄 방향으로의 이동에 의해 정규 용적으로 축소시키는 공정(압축·프레스 공정)을 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 가동형(가동반)의 형 폐쇄 방향으로의 이동은, 사출 압축 성형 방법에서는 압축 동작이나 압축 공정 등으로 호칭되고, 사출 충전에 저항하여 설정 유지 위치에 위치 유지시킨 크로스 헤드를, 설정 전진 위치(목표 위치)까지 전진시키는 속도 및 위치 제어에 의해 실시되는 것이 일반적이다.

한편, 이 가동형(가동반)의 이동은, 사출 프레스 성형 방법에 있어서는, 프레스 동작이나 프레스 공정 등이라 호칭되고, 사출 압축 성형 방법과 마찬가지로 사출 충전에 저항하여 설정 유지 위치에 위치 유지시킨 크로스 헤드를, 설정 전진 위치(목표 위치)까지 전진시키는 속도 및 위치 제어에 의해 실시되는 것이 일반적이다. 사출 압축 성형 방법 및 사출 프레스 성형 방법에 있어서의 상기와 같은 크로스 헤드의 전진을 수반하는 가동형(가동반)의 형 폐쇄 방향으로의 이동을, 본원에서는 압축·프레스 공정으로 호칭하기로 한다. 압축·프레스 공정에서의 크로스 헤드의 설정 전진 위치는, 우선 이것을 금형 캐비티 용적이 정규 용적이 되는 가동형(가동반)의 위치에 대응하는 위치로서, 그 설정 전진 위치에 도달 후, 정규의 형 체결력을 발생시키는 별도의 목표 위치까지 크로스 헤드를 더 전진시키는 형 체결 공정으로 이행시키거나, 크로스 헤드를 소정의 형 체결력이 발생하거나, 또한 별도의 목표 위치까지 전진시키거나, 크로스 헤드의 설정 유지 위치로부터 설정 전진 위치까지를 복수의 구간으로 분할시켜, 구간 마다의 설정 전진 위치가 설정되거나, 성형품이나 성형조건에 따라 다양한 위치가 설정된다.

그리고, 압축·프레스 공정에 있어서는, 크로스 헤드를, 설정 전진 위치(목표 위치)까지 설정속도로 전진시키는 속도 및 위치 제어가 실시된다. 그 때문에, 가동반을 개재하여 크로스 헤드에 작용하는 전진 저항력에 대하여, 크로스 헤드의 설정 전진속도를 유지하기 위해 필요한 출력이 토글식 형 체결 기구의 구동부에 발생한다.

사출 충전에 의한 게이트(금형 캐비티 내에 대한 용융 수지의 충전 부위)로부터 정규용적의 금형 캐비티 내에 대한 용융 수지의 수지 유동만으로, 용융 수지를 금형 캐비티 내에 충전시키는 일반적인 사출 성형 방법에 대하여, 사출 압축 성형 방법이나 사출 프레스 성형 방법은 금형 캐비티 용적을 확장시키고, 사출 충전 시의 충전 저항을 감소시킴과 함께, 가동형(가동반)의 형 폐쇄 방향으로의 이동(금형 캐비티의 용적 축소)에 의해 그 용적을 확장시킨 금형 캐비티 내의 용융 수지를, 대략 균등한 압축·프레스력을 부여시킨 상태 하에서 금형 캐비티의 말단 부위에 유동 충전시키는, 상기와 같은 압축·프레스 공정에 의해 금형 캐비티 내의 용융 수지 전체에 대략 균등한 수지압을 가지는 수지 유동을 발생시키기 때문에, 금형 캐비티 내의 말단 부위에 유동하는 용융 수지 중에 수지압 편차가 발생하기 어렵고, 용융 수지의 냉각 고화 시에 생기는 내부 일그러짐을 보다 감소시킬 수 있다. 그 때문에, 성형 후의 내부 일그러짐에 의한 형상 변형을 보다 적게 할 필요가 있는 기록 매체용의 수지 디스크나, 형상 변형에 의한 영향이 큰 얇은 두께(薄肉)의 수지 성형품 등의 수지 성형품의 성형에 채용된다.

또한, 사출 압축 성형 방법에 있어서는, 가동형 및 고정형의 금형 분할면이 개방되어 있지 않은 상태, 즉, 가동형 및 고정형이 형 폐쇄 상태(형 터치 상태, 혹은 형 터치 상태로부터 낮은 형 체결력을 발생시킬 정도로 크로스 헤드를 전진시킨 상태)에서 사출 충전 공정이 개시된다. 그 때문에, 용융 수지 표면의 금형 캐비티 내면과의 접촉면에 스킨층(초기 응고층)이 형성되는 것과 대략 같은 타이밍으로 금형이 형 개방 상태가 된다. 이 스킨층은 유연성을 가지고 있기 때문에, 고무풍선(스킨층) 내에 유동성을 가지는 물체(용융 수지)가 내포된 상태에 비유할 수 있다. 그 때문에 형성된 스킨층이 강도로 내포된 용융 수지가 외부로 누설되는 것을 방지 가능한 형 개방량이라면, 가동형 및 고정형의 금형 분할면 사이로부터 용융 수지가 누설되는 일은 없고, 금형 분할면이 평면인 통상 금형이 채용되는 경우가 많다. 예외적으로 스킨층의 형성에 시간을 필요로 하는 경우, 형성된 스킨층의 강도가 낮은 경우, 혹은 형 개방량이 많은 경우 등에는 후술하는 것과 같은 전단부 에지(shear edge) 구조의 금형이 사용된다.

한편, 사출 프레스 성형 방법에 있어서는, 가동형 및 고정형의 금형 분할면이 개방된 상태에서 사출 충전 공정이 개시되기 때문에, 용융 수지 표면의 금형 캐비티 내면과의 접촉면에 상기와 같은 스킨층(초기 응고층)이 형성될 틈도 없이, 개방된 금형 분할면으로부터 용융 수지가 누설되어 버린다. 그 때문에, 형 개방량이 미소한 예외적인 경우를 제외하고, 전단부 에지 구조의 금형이 채용되는 것이 일반적이다.

전단부 에지 구조란, 절단 구조, 혹은 스피곳(spigot) 구조 등이라 호칭되는 경우도 있고, 형 맞춤시키는 금형의 분할면을 형성하는 끼워맞춤부의 구조로서 일반적으로 알려진 구조이다. 구체적으로는, 형 개폐 방향으로 신장되어, 서로 미끄러지면서 삽입 탈착할 수 있는 끼워맞춤부(요철부)를 가동형과 고정형 사이에 형성함으로써, 소정량, 금형을 형 개방시켜 금형 캐비티 용적을 확장시켜도, 해당 금형 캐비티가 폐쇄 공간으로서 유지되고, 금형 캐비티 내에 사출 충전된 용융 수지가 금형 밖으로 누설되거나, 버가 발생되거나 하는 것을 방지할 수 있는 구조이다.

특허문헌 1에는, 최초에 금형을 소정량 개방된 상태로 해서 스크류(screw) 또는 플런저(plunger)를 축 방향으로 구동하여 상기 금형의 금형 캐비티에 용융 수지를 사출시킨 후, 이 금형을 형 체결하여 사출된 용융 수지를 압축하는 압축 공정(압축·프레스 공정)과, 이 압축 공정과 병행하여 소정시간만큼 스크류 또는 플런저를 후퇴시켜, 금형 내의 용융 수지의 수지압을 저하시키는 감압 공정과, 이 감압 공정 후에 스크류 또는 플런저에 축 방향의 구동력을 걸어 용융 수지에 소정의 수지압을 인가하는 압력 유지 공정을 가지는 얇은 두께의 성형품의 성형 방법(사출 프레스 성형 방법)이 개시되어 있다.

이것은, 압축 공정(압축·프레스 공정)에 의해 용융 수지가 금형 캐비티의 중심부 근방(게이트 근방)으로부터 주변 방향으로 이동하기 때문에, 금형 캐비티의 주변부는 수지압이 낮은 반면, 게이트 근방은 고압이 된다고 하는 성형품 내에서의 용융 수지의 압력의 불균일을 해결하는 것을 의도하는 것이다. 즉, 압축 공정의 실시 중에 스크류 또는 플런저를 후퇴시킴으로써, 게이트 근방의 용융 수지의 압력을 급격하게 감압시키는 것이 가능하기 때문에, 게이트 근방의 고압의 수지압을 감압시켜 성형품 내에서의 용융 수지의 압력의 불균일을 완화시키는 것이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 용융 수지 재료의 사출 충전 공정은 형 체결 압력 제어에 의해 실시하여, 용융 수지 재료의 사출 충전에 수반되는 가동형의 형 후퇴 위치의 피크를 검출한 후, 혹은 사출 개시 후, 형 체결 압력이 미리 정한 소정의 형 체결 압력에 도달한 후, 가동형을 미리 정한 소정의 형 위치에 위치 결정 제어해서 압축을 실시하는 압축 공정(압축·프레스 공정)으로 이행·전환을 실시하는 디스크 성형품의 성형 방법(사출 압축 성형 방법)이 개시되어 있다. 이것은 압축 공정에서의 압축 개시 타이밍을 일정하게 함으로써 압축을 안정적으로 실시하고, 압축 공정에서는 사출 프레스 성형 방법과 같이 가동형의 위치 결정 제어(이동 제어)를 실시함으로써, 그 압축량을 균일하게 하는 것을 의도하는 것으로, 실질적으로는 직압형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법이다.

일본 공개특허공보 특개2012-144042호 일본 공개특허공보 특개2001-121595호

특허문헌 1의 얇은 두께의 성형품의 성형 방법(사출 프레스 성형 방법)에 있어서는, 형 체결 기구 측에서 실시되는 압축 공정(압축·프레스 공정)과, 사출 장치 측에서 실시되는 감압 공정이 병행되어 실시된다. 즉, 압축 공정에서의 형 체결 기구 측에서의 구동부 출력의 제어와, 감압 공정에서의 감압을 위한 사출 장치 측에서의 스크류 또는 플런저 축 방향의 후퇴속도나 배압(背壓)의 제어를 동조시킬 필요가 있다. 또한, 압력 유지 공정은 감압 공정의 종료 후, 혹은 압축 공정의 종료 후에 개시되기 때문에, 압력 유지 공정의 개시 타이밍에 따라서는, 압축 공정에서의 형 체결 기구 측에서의 구동부 출력의 제어와, 압력 유지 공정에서의 사출 장치 측에서의 스크류 또는 플런저의 축 방향의 전진속도나 배압의 제어를 동조시킬 필요가 있다.

그러나, 위치 센서나 압력 센서 등, 다른 계측 대상을 가지는 각 센서의 검지 정밀도의 차이나, 다른 구동 형태에 의해 구동되는 형 체결 기구나 사출 장치의 그들 검지 신호에 기초하는 응답성이나 통신속도의 차이 등을 고려하여, 이들 다른 장치의 제어를 동조시켜 원하는 동조 제어를 실시하게 하는 것은 어렵다고 하지 않을 수 없다. 또한, 타이머에 의한 시간 제어도 기재되어 있지만, 성형 조건이 동일하더라도, 용융 수지의 온도에 영향을 주는 기온의 변동이나, 사출 성형기의 사출 장치나 형 체결 기구, 금형 등, 장치 온도의 변동 등에 의한 외란(外亂)에 기인하는 성형상태의 변화가 생기면, 시간제어도 어렵다고 할 수 밖에 없다.

또한, 압축 공정(압축·프레스 공정)에 의해 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압이 상승하고, 용융 수지가 금형 캐비티의 구석까지 충전되고 있는 중에 제품부 다음으로 용적이 큰 게이트 측의 용융 수지의 수지압이 감압 공정에 의해 감압되어 버리면, 게이트 근방의 용융 수지의 감압이 금형 캐비티의 주변부에 대한 용융 수지의 유동속도나 유동 압력에 영향을 주어, 금형 캐비티 말단 부위에 대한 용융 수지 충전을 저해할 우려가 있다.

이와 같이, 특허문헌 1의 얇은 두께의 성형품의 성형 방법(사출 프레스 성형 방법)에 있어서는, 사출 장치의 제어에 따라 압축 공정(압축·프레스 공정) 중인 성형품 내에서의 용융 수지의 압력의 불균일을 완화시키는 것, 즉 압축·프레스 공정 중에서의 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압의 변동을 억제시키는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 2의 디스크 성형품의 성형 방법(사출 압축 성형 방법)에 있어서는, 사출 개시 후의 동일한 타이밍(가동형의 형 후퇴 위치의 피크를 검출한 후, 혹은 형 체결압력이 소정의 형 체결 압력에 도달한 후)으로 압축 공정(압축·프레스 공정)을 개시하고, 그 압축 공정에 있어서, 가동형을 미리 정한 소정의 형 위치에 위치 결정 제어해서 압축을 실시함으로써 압축 공정에서의 압축을 안정적으로 실시하고, 그 압축량을 균일하게 한다고 기재되어 있다. 즉, 특허문헌 2의 사출 압축 성형 방법은 사출 개시 후의 같은 타이밍(가동형의 형 후퇴 위치의 피크를 검출한 후, 혹은 형 체결압력이 소정형 체결 압력에 도달한 후)으로 압축·프레스 공정으로 이행시키는 것이다. 이 압축 공정에서는, 가동형을 이동시키는 가동형 위치(목표 위치)와, 압축 공정 개시로부터 가동형을 같은 가동형 위치에 도달시키는 속도가 미리 설정되어 있고, 이 설정에 기초해서 가동형을 고정형 측으로 전진시켜 압축 공정이 실시된다. 그 결과, 가동형을 이동시키는 형 체결 기구의 구동부에는, 압축 공정 중에서의 압축속도(가동형의 전진속도)를 설정속도(혹은 가속도)로 유지하기 위해, 가동형의 전진 저항력에 준하는 출력이 발생한다.

여기서, 이 압축 공정(압축·프레스 공정)을 실시하는 동안에도, 금형 캐비티 내의 용융 수지는, 온도 저하에 따른 냉각 고화가 진행되어 용융 점도가 증가하기 때문에, 가동형을 고정형 측에 설정속도로 이동시키기 위해, 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 출력이 금형 캐비티 용적의 축소에 따라 점차 증가한다. 즉, 필요한 출력이 작은 가동형의 이동 개시 시와, 가장 커지는 완료 직전에 가동형의 고정형 측으로의 이동속도가 설정속도로 등속 제어되는 사출 프레스 성형 방법의 압축·프레스 공정에 있어서는, 금형 캐비티 내의 용융 수지의 냉각 고화의 진행에 준하여 압축·프레스 공정 중의 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 출력이 점차 증가한다. 이것은, 사출 압축 성형 방법의 압축·프레스 공정에 있어서도 마찬가지이다.

그 때문에, 사출 압축 성형 방법이나 사출 프레스 성형 방법의 압축·프레스 공정에 있어서는, 금형 캐비티 내의 용융 수지에 부여되는 압축·프레스력이 일정하지 않고, 용융 수지의 온도 저하 및 금형 캐비티 용적의 축소에 따라 그 수지압이 증가한다는 문제가 있다. 금형 캐비티 내의 용융 수지 전체에 대략 균등한 수지압을 가지는 수지 유동을 발생시킬 수 있는 압축·프레스 공정이더라도, 그 수지압이 해당 공정 중에 증가하는 등의 변동이 생기면, 상기 변동에 준하여 금형 캐비티 내의 용융 수지에 수지압 편차가 발생하여, 압축·프레스 공정에 의한 용융 수지의 냉각 고화 시에 생기는 내부 일그러짐의 감소라고 하는 본래의 효과를 저감시켜 버린다.

한편, 사출 성형기의 사출 장치 측의 트러블이나 계량 수지량의 설정 실수 등으로, 상정량 이상의 용융 수지가 금형 캐비티 내에 사출 충전되는 과충전이나, 상정속도나 상정 압력을 초과하는 용융 수지의 사출 충전이 이루어진 경우, 특허문헌 1의 사출 프레스 성형 방법이나, 특허문헌 2의 사출 압축 성형 방법과 같이, 사출 충전 개시 시에 금형(가동형)의 위치를 유지시키는 위치 유지 제어가 실시되는 저압형 체결 공정에 있어서도 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 출력이 점차가 아니고 급격하게, 또한 상정값을 초과해서 증가한다. 왜냐하면, 저압형 체결 공정에서의 금형(가동형)의 위치 유지 제어도, 금형(가동형)의 전진속도를 제로로 하여 등속 제어하는 속도 제어로서, 이러한 과충전이나, 상정을 초과하는 사출속도나 사출압력에 준한 상정을 초과하는 형 개방력에 저항해도, 금형(가동형)의 전진속도를 제로로 하는 위치 유지 제어가 실시되기 때문이다.

또한, 이와 같이 저압형 체결 공정에 있어서, 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 출력이 급격하게 증가하는 경우, 특히 과충전이 이루어진 경우, 압축·프레스 공정에 있어서도, 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 출력이 급격하게, 또한 상정값을 초과해서 증가한다. 이와 같이, 저압형 체결 공정이나 압축·프레스 공정에 있어서, 구동부의 출력의 증가가 상정값을 초과한 경우, 그 출력은, 해당 구동부의 기계적 상한값까지 상승하여, 형 체결 기구나 사출 장치나 금형을 파손시킬 우려가 있다. 또한, 형 체결장치의 구동부가 서보 모터인 경우, 서보 모터가 트립되어, 저압형 체결 공정이나 압축·프레스 공정을 계속하기가 곤란해지고, 해당 구동부에 작용하는 전진 저항력의 반력(反力)에 의해 가동형이 형 개방되어, 금형의 중자(中子)가 파손될 우려나, 전단부 에지 구조의 금형이더라도 용융 수지가 금형으로부터 분출될 우려가 있다.

그 때문에, 특허문헌 2의 디스크 성형품의 성형 방법을 포함하여, 크로스 헤드의 전진속도가 설정속도로 등속 제어되는 압축·프레스 공정이나, 가동형 위치(크로스 헤드 위치)가 위치 유지 제어(이동속도≒0)되는 저압형 체결 공정을 가지는 사출 압축 성형 방법 및 사출 프레스 성형 방법에 있어서는, 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 상정을 초과하는 출력에 대응해서 형 체결 기구를 보호할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 형 체결 기구의 구동부에 발생하는 출력이 급격하게 증가한 경우의 형 체결 기구나 사출 장치나 금형의 보호를, 특허문헌 1의 얇은 두께의 성형품의 성형 방법(사출 프레스 성형 방법)과 같이 사출 장치의 제어에 의해 실시하려고 해도, 앞서 설명한 바와 같이, 형 체결 기구 측과 사출 장치 측의 제어를 동조시키는 것이 어렵다. 하물며, 사출 장치 측의 트러블이나 계량 수지량의 설정 실수 등을 전제로 한 경우, 그러한 동조 제어 자체가 성립되어 있지 않으므로, 형 체결 기구나 사출 장치나 금형의 보호는 기대할 수 없다.

본 발명은 상기한 것과 같은 문제점을 감안하여 행하여진 것으로, 구체적으로는, 사출 압축 성형 방법이나 사출 프레스 성형 방법에 있어서, 형 체결 기구의 구동부에서의 출력의 변동과, 압축·프레스 공정 중에서의 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압의 변동을 사출 장치의 제어에 따르지 않고 억제할 수 있는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적은 구동부에 의해 크로스 헤드를 형 개폐 방향으로 후퇴·전진시키고, 토글 링크를 굴곡·신장시킴으로써, 고정반에 장착된 고정형에 대하여 가동반에 장착된 가동형을 형 개폐 및 형 체결시키는 토글식 형 체결 기구에 있어서,

사출 충전 개시 시에, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서, 상기 크로스 헤드를 설정 유지 위치에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 실시하게 하는 저압형 체결 공정과,

상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부에 출력 상한값 1을 마련한 상태에서, 상기 크로스 헤드를 상기 설정 유지 위치로부터 설정 전진 위치를 향해서 전진시키는 속도 및 위치 제어를 실시하게 하는 압축·프레스 공정을 가지고,

상기 압축·프레스 공정의 적어도 일부에서, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부의 발생 출력이 상기 출력 상한값 1을 유지한 상태에서 상기 크로스 헤드의 전진이 계속되는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따르는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 있어서는 상기 압축·프레스 공정의 상기 적어도 일부가, 상기 설정 유지 위치로부터 상기 설정 전진 위치 사이의 임의의 위치 영역, 또는 상기 압축·프레스 공정 중의 임의의 시간 영역이어도 된다.

그리고, 본 발명에 따르는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 있어서는, 상기 저압형 체결 공정이 금형 분할면이 개방되어 있지 않은 상태로부터 개시되는 경우와, 상기 저압형 체결 공정이 금형 분할면이 개방된 상태로부터 개시되는 경우가 있어도 된다.

또한, 본 발명에 따르는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 있어서는, 상기 압축·프레스 공정에 있어서, 상기 설정 유지 위치로부터 상기 설정 전진 위치까지를 복수의 구간으로 분할시켜, 상기 각 구간에서의 상기 크로스 헤드의 전진속도와, 상기 출력 상한값 1이 설정되어도 된다.

한편, 본 발명에 따르는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 있어서는, 상기 저압형 체결 공정의 적어도 일부에서 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부에 출력 상한값 2를 마련하고, 상기 가동반이 상기 크로스 헤드에 작용시키는 형 개방력이 상기 구동부에서의 상기 출력 상한값 2에 의한 상기 크로스 헤드의 위치 유지력을 초과한 경우에, 상기 형 개방력과 상기 위치 유지력이 대략 같아지는 위치까지 상기 크로스 헤드가 후퇴하고, 상기 가동반이 형 개방 방향으로 이동하는 저압형 체결 보호 공정과,

상기 형 개방력이 상기 위치 유지력보다 작아진 경우에, 상기 저압형 체결 보호 공정에 있어서 후퇴한 상기 크로스 헤드를 상기 설정 유지 위치로 전진시키고, 상기 가동반을 형 폐쇄 방향으로 이동시키는 저압형 체결 복귀 공정을 포함하고 있어 있어도 된다.

그리고, 본 발명에 따르는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법에 있어서는, 상기 저압형 체결 공정의 상기 적어도 일부를 복수의 구간으로 분할시켜, 상기 각 구간에서의 상기 출력 상한값 2가 설정되어도 된다.

본 발명에 따르는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법은, 구동부에 의해 크로스 헤드를 형 개폐 방향으로 후퇴·전진시키고, 토글 링크를 굴곡·신장시킴으로써, 고정반에 장착된 고정형에 대하여 가동반에 장착된 가동형을 형 개폐 및 형 체결시키는 토글식 형 체결 기구에 있어서,

사출 충전 개시 시에, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서, 상기 크로스 헤드를 설정 유지 위치에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 실시하게 하는 저압형 체결 공정과,

상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부에 출력 상한값 1을 마련한 상태에서, 상기 크로스 헤드를 상기 설정 유지 위치로부터 설정 전진 위치를 향해서 전진시키는 속도 및 위치 제어를 실시하게 하는 압축·프레스 공정을 가지고,

상기 압축·프레스 공정의 적어도 일부에서, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부의 발생 출력이 상기 출력 상한값 1을 유지한 상태에서 상기 크로스 헤드의 전진이 계속되기 때문에, 사출 압축 성형 방법이나 사출 프레스 성형 방법에 있어서, 형 체결 기구의 구동부에서의 출력의 변동과, 압축·프레스 공정 중에서의 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압의 변동을 사출 장치의 제어에 의존하지 않고 억제할 수 있다.

도 1은 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 금형을 형 개방 한도 위치까지 형 개방시킨 상태를 나타내는 개략측면도이다.
도 2는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 금형 분할면이 개방된 상태의 형 체결 유지 공정을 나타내는 개략측면도이다.
도 3은 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 금형 분할면을 형 터치시킨 상태를 나타내는 개략측면도이다.
도 4는 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 상태(록업 상태)를 나타내는 개략측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따르는 사출 성형 방법에 있어서의 고정형에 대한 가동형의 동작을 설명하는 개략단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따르는 사출 성형 방법에 있어서의 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 시간경과에 따르는 크로스 헤드의 위치 제어, 해당 크로스 헤드 위치의 이동·유지 토크의 변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

실시예 1

우선, 도 1 내지 도 6을 참조하면서 본 발명의 실시예 1의 토글식 형 체결 기구(10)를 가지는 사출 성형기(1)와, 해당 사출 성형기(1)에 의한 사출 프레스 성형 방법에 있어서의 형 체결 제어 방법을 설명한다.

도 1의 사출 성형기(1)는, 가동반(15)에 장착된 가동형(12b)을 형 개방 한도 위치까지 형 개방시킨 상태이다. 머신 베이스(13) 상에는, 고정반(14)이 고정 키(14a)를 개재하여 고정적으로 올려 놓여져 있다. 가동반(15)은, 머신 베이스(13) 상에 미끄럼 이동 가능하게 올려 놓여져 있다. 고정반(14) 및 가동반(15) 사이에는, 고정형(12a)과 가동형(12b)으로 이루어지는 금형(12)이 장착되어 있고, 가동반(15)을 형 개폐 방향(도 1의 좌우 방향)으로 이동시킴으로써 고정형(12a)에 대하여 가동형(12b)을 형 개폐시킬 수 있다. 또한, 이후의 도 1 내지 도 4를 참조하는 설명에 불필요하기 때문에, 해당 도면에서의 고정반(14)의 전방(도 1의 오른쪽)에 배치되는 사출 장치의 도시는 생략하고 있다.

가동반(15)의 후방(도 1의 왼쪽)에는, 토글 링크가 장착되어 있다. 가동반(15)의 상방 측에는, 토글 핀(40)을 개재하여 토글 링크(22)의 일단이 연결되고, 또한, 해당 타단에는 미드 링크(23)의 일단이 연결되어 있다. 미드 링크(23)의 타단은, 링크 하우징(16)의 상방 측에 토글 핀을 개재하여 연결됨과 함께, 해당 미드 링크(23)의 대략 중간부가, 크로스 헤드 링크(24)의 일단과도 토글 핀을 개재하여 연결된다. 크로스 헤드 링크(24)의 타단은 크로스 헤드(25)의 상방 측과 연결되어 있다.

한편, 가동반(15) 및 링크 하우징(16)의 하방 측 사이에도 상기와 같은 토글 링크가 구성되고, 하방 측의 크로스 헤드 링크(24)의 타단이 크로스 헤드(25)의 하방 측과 연결되어 있다. 또한, 토글 핀은 전부 부호 40으로 나타내는 것으로 하지만, 도 1 외에서는 대표적으로 토글 링크(22)의 일단측(가동반(15) 측)의 토글 핀(40)만 표기하거나 토글 핀(40)의 표기를 생략하고 있다. 또한, 토글 링크(22) 및 미드 링크(23)를 2개의 링크의 굴곡·신장 상태(2개의 링크 사이의 굴곡각도)를 설명하기 위해, 통합하여 토글 링크라 호칭하는 경우가 있다.

또한, 후술하는 볼 나사 기구의 볼 나사 축(21a)과 대략 평행(도 1의 앞쪽과 안쪽)하게 링크 하우징(16)으로부터 가동반(15) 측으로 돌출되도록 2개의 가이드 로드가 배치되어 있고, 이 가이드 로드의 가동반(15) 측의 단부는, 타이 바(17)의 타측에 지지되는 가이드 로드 지지판 등에 지지되어 있다. 이 가이드 로드는, 크로스 헤드(25)의 좌우(도 1의 앞쪽과 안쪽)를, 가이드 로드 부시를 개재하여 관통하고 있고, 자중(自重)을 포함하는 크로스 헤드(25)의 연직 방향으로 작용하는 하중을 지지함과 함께, 크로스 헤드(25)의 형 개폐 방향의 이동을 안내하는 구성이다. 가이드 로드는 후술하는 볼 나사 기구의 볼 나사 축(21a)과 대략 평행(도 1의 앞쪽과 안쪽)하게 배치되기 때문에, 도 1의 외측면도에 도시하면, 볼 나사 축(21a)이나 크로스 헤드(25)와 중복되어 보기 어려워지기 때문에, 도시는 생략했다.

그리고, 회전 및 직선운동 변환 기구인 볼 나사 기구의 볼 나사 축(21a)이, 도시하지 않는 베어링 등의 회전 지지 기구를 개재하여 링크 하우징(16)을 관통시키고, 링크 하우징(16)에 대하여 회전 가능하게, 또한 형 개폐 방향의 이동을 구속된 상태로 지지되어 있다. 또한, 볼 나사 축(21a)의 외주면에 가공된 나사부와 조합되는 너트체(21b)가 크로스 헤드(25)의 형 개폐 방향으로 관통되도록 배치되고, 볼 나사 축(21a)과 크로스 헤드(25)가 그 너트체(21b)를 개재하여 연결되어 있다. 또한, 링크 하우징(16)의 후방(도 1의 왼쪽)에는 링크 하우징(16)에 배치된 도시하지 않는 지지 부재에 서보 모터(20)가 배치되고, 마찬가지로 링크 하우징(16)의 후방으로 돌출시킨 볼 나사 축(21a)의 단부와 커플링(20a)을 개재하여 연결되어 있다. 또한, 도면을 간단히 하기 위해 서보 모터(20)와 볼 나사 축(21a)이 커플링(20a)을 개재하여 직접 연결되는 형태로 했지만, 톱니바퀴나 체인, 혹은, 풀리나 풀리 벨트 등의 전달 기구나, 서보 모터(20)의 보호를 위한 클러치 등을, 서보 모터(20)와 볼 나사 축(21a)의 사이에 배치시키는 형태여도 된다.

고정반(14), 가동반(15) 및 링크 하우징(16)에는, 4개의 타이 바(17)가 관통되어 있고, 각각의 타이 바(17)는, 고정 너트(18)에 의해 고정반(14)에 고정되며, 가동 너트(19)에 의해 링크 하우징(16)에 대하여 위치가 고정된다. 또한, 가동반(15)과 마찬가지로 링크 하우징(16)도 머신 베이스(13) 상에 미끄럼 이동 가능하게 올려 놓여져 있다. 여기서, 가동 너트(19)는 링크 하우징(16)의 후방(도 1의 왼쪽)의 면에 회전 가능하게, 또한 형 개폐 방향의 이동을 구속된 상태로 배치되어 있음과 함께, 가동 너트(19)와 같은 면에 배치되는 도시하지 않는 다이 하이트(Die Height) 조정 장치에 의해 링크 하우징(16)의 후방의 면에 회전시키는 것이 가능하다. 또한, 가동 너트(19)의 내주면에 형성시킨 나사부와, 타이 바(17)의 외주면에 형성시킨 나사부를 니사 맞춤으로써, 타이 바(17)의 링크 하우징(16)에 대한 형 개폐 방향의 위치가 고정된다.

이 구성에 따라, 다이 하이트 조정 장치에 의해 가동 너트(19)를 회전시키고, 링크 하우징(16) 및 토글 링크로 링크 하우징(16)과 연결된 가동반(15)을 일체로 머신 베이스(13) 상을 형 개폐 방향으로 이동시켜, 금형(12)의 형 두께 및 원하는 형 체결력에 따른 위치로 조정할 수 있다. 도 1에 있어서, 고정반(18)의 단면으로부터 링크 하우징(16)의 단면까지의 거리(타이 바(17) 전체 길이)가 L(엘)이 되도록 형 두께 및 형 체결력이 조정되어 있는 것으로 한다.

도 1에 나타내는 토글 링크를 최대한 굴곡시킨 형 개방 상태로부터 서보 모터(20)를 구동시키고, 볼 나사 축(21a)을 링크 하우징(16)에 대하여 회전시킨다. 여기서, 너트체(21b)를 개재하여 볼 나사 축(21a)과 연결되어 있는 크로스 헤드(25)는, 그 상하 방향이 크로스 헤드 링크(24)에 의해 미드 링크(23)와 연결되어 있고, 너트체(21b)와 함께 볼 나사 축(21a)의 회전 방향과 같은 방향의 회전운동이 구속되어 있다. 그 때문에, 볼 나사 축(21a)의 회전 구동에 의해 크로스 헤드(25)는, 너트체(21b)와 함께 볼 나사 축(21a)의 회전속도와, 볼 나사 축(21)의 외주면에 가공된 나사부의 피치(리드)에 준한 속도로 형 개방 방향(도 1의 오른쪽)으로 이동(전진)한다. 이와 같이 하여, 크로스 헤드(25)를 형 개폐 방향으로 후퇴·전진시킬 수 있다.

이 크로스 헤드(25)의 전진에 의해, 크로스 헤드 링크(24)를 개재하여 크로스 헤드(25)와 연결되어 있는 미드 링크(23)와, 해당 미드 링크(23)와 링크 핀을 개재하여 연결되어 있는 토글 링크(22)를 굴곡 상태로부터 신장시키고, 타이 바(17)에 안내되는 가동반(15)의 고정반(14) 측으로의 이동을 개시시키고, 가동형(12b)을 고정형(12a)에 형 체결시킬 수 있다.

사출 프레스 성형 방법에 있어서는, 가동형(12b)을 고정형(12a)과의 형 터치 상태로부터 소정량 형 개방시킨 비록업 상태에서 사출 충전 공정을 개시시킨다. 도 2에 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 소정량 α(알파) 형 개방시킨 비록업 상태의 토글식 형 체결 기구(10)를 나타낸다. 도 2에서 고정반(18)의 단면으로부터 링크 하우징(16)의 단면까지의 거리(타이 바(17) 전체 길이)를 L+(β1)(베타 원)으로 하고 있지만, 이것은 사출 충전 공정 전의 타이 바(17)의 전체 길이(L)가, 사출 충전 공정의 개시에 의해 가동형(12b)에 발생하는 형 개방력에 의해 β1 신장되는 것을 나타낸다. 또한, 도 1 내지 도 4에서는, 도면의 간략화를 위해 금형(12)의 상세한 도시를 생략하고 있지만, 금형(12)은, 가동형(12b) 및 고정형(12a)의 금형 분할면이 플랫이 아니라, 각각의 금형 분할면이 요철로 형성되어 있는 전단부 에지 구조를 가지고 있고, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 소정량 α형 개방시킨 상태에서도, 양 금형 사이에 형성되는 금형 캐비티(50)가 폐쇄 공간으로서 유지된다.

도 5(a)에 있어서, 사출 장치(5)로부터 소정의 사출속도 및 사출압력으로 사출시킨 용융 수지는, 고정형(12a)의 핫 러너(12c) 및 게이트 부분(러너의 금형 캐비티 측 연통부)에 배치된 게이트 밸브(12d)를 개재하여 금형 캐비티(50) 내에 충전된다. 이러한 금형 캐비티(50) 내가 용융 수지로 채워지지 않는 상태이더라도, 용융 수지의 사출속도나 사출압력에 기인하는 형 개방력이 가동형(12b)에 작용한다. 그 때문에, 사출 충전 공정을 실시하는 동안, 타이 바(17)를 β1 신장시키는 이 형 개방력에 저항하여, 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 소정량 α(알파) 형 개방시킨 비록업 상태(토글 링크(22) 및 미드 링크(23)를 굴곡시킨 상태)에서 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 실시하게 한다(저압형 체결 공정). 이러한 크로스 헤드(25)의 위치 제어를, 시간 경과에 대한 크로스 헤드(25)의 형 개폐 방향의 위치로 나타낸 그래프를 도 6(a)에 나타낸다.

도 6(a)의 그래프에서는, 형 개방 한도 위치(세로축) 및 형 폐쇄 동작 개시점(가로축)을 원점(제로)으로 하고, 가로축이 시간 t, 세로축이 크로스 헤드(25)의 위치(형 폐쇄 방향을 플러스로 한다)를 나타낸다. 여기까지 열거한 도 1 및 도 2와, 도 5 및 도 6의 상호 관계에 대해 간단히 설명하면, 도 1의 형 개방 상태가 도 6(a)의 그래프의 원점의 상태에 상당한다. 또한, 도 2의 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 소정량 α(알파) 형 개방시킨 비록업 상태가 도 5(a)에 나타내는 사출 충전 공정 중(저압형 체결 공정 중), 및 도 6(a)의 시간 t1로부터 t2 사이의 압축·프레스 개시 위치 2(사출 프레스 성형 방법)의 굵은 실선부분에 상당한다. 이 압축·프레스 개시 위치 2는, 사출 충전 공정 개시 시에 위치 유지 제어되는 크로스 헤드(25)의 위치(설정 유지 위치/목표 위치)로서, 가동형(12b)의 형 개방 위치는, 이 크로스 헤드(25)의 위치에 대응하는 토글식 형 체결 기구(10)에 의한 형 개방 위치가 된다. 또한, 도 6(a)의 그래프의 원점으로부터 시간 t3까지 나타내고 있는 1점 쇄선은, 사출 압축 성형 방법에 있어서의 크로스 헤드(25)의 위치를 나타내는 것이기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

또한, 도 6(a)의 원점으로부터 시간 t2까지의 크로스 헤드(25)의 속도 및 위치 제어 시에, 크로스 헤드(25)의 위치를 이동·유지시키는 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크(출력)의 변화를, 도 6(b)와 마찬가지로 원점으로부터 시간 t2에 대하여 나타내고 있다. 서보 모터(20)의 회전 토크는, 가동형(12b)을 형 개방 한도 위치로부터 압축·프레스 개시 위치 2까지 시간 t1에서 형 폐쇄 방향으로 이동시키기 위해 필요한 값까지 상승한다. 그리고, 가동형(12b)이 압축·프레스 개시 위치 2에 도달하는 것과 대략 동시에 도 5(a)에 나타내는 것과 같은 사출 장치(5)로부터 용융 수지를 금형 캐비티(50) 내에 사출시키는 사출 충전 공정이 개시되면, 서보 모터(20)는 사출 충전에 의한 형 개방력에 저항해서 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2에 유지하기 위해 필요한 회전 토크(출력)를 발생한다. 사출 충전 공정 중에 발생하는 형 개방력은 일정하지 않고 변동되고, 이에 저항해서 발생하는 서보 모터(20)의 회전 토크도 변동된다. 그러나, 금형 캐비티(50)가 용융 수지로 채워지기(풀 팩)전의 사출 충전 공정 전반(前半)에 있어서, 적정한 상태 하에서의 사출 충전이 계속되면, 그 형 개방력의 변동은 큰 것이 아니다. 따라서, 그래프를 보기 쉽게 하기 위해, 사출 충전 공정 전반(예를 들면 시간 t1로부터 t1')에 있어서, 형 개방력 및 이에 준해서 발생하는 서보 모터(20)의 회전 토크는, 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2에 유지하기 위해 필요한 최대 회전 토크가 유지되어, 대략 일정한 것이 된다. 사출 충전 공정의 진행에 수반하여 사출 충전 공정 후반의 풀 팩 상태에 근접함에 따라, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지의 수지압이 증가하고, 발생하는 형 개방력도 증가한다. 그 결과, 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2에 위치 유지하기 위해 필요한 회전 토크(출력)도 점차 증가한다.

여기서, 도 2 및 도 5(a)에 나타내는 사출 충전 공정 중(저압형 체결 공정 중)에 앞서 설명한 것과 같은 과충전이나, 상정속도나 상정 압력을 초과하는 용융 수지의 사출 충전이 이루어져, 급격한 형 개방력의 상승이 발생한 경우, 이 형 개방력의 상승에 저항해서 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)에 위치 유지하기 위해, 회전 토크(출력)는 도 6(b)의 그래프의 A(1점 쇄선)로 나타내는 바와 같이, 정격 토크 TT까지 단숨에 상승한다. 그리고, 그럼에도 가동반(15)을 압축·프레스 개시 위치 2에 위치 유지하는 것이 곤란하면, 회전 토크(출력)는 시간 제한을 수반하는 최대 허용 토크 KT까지 상승한다. 그럼에도 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2에 위치 유지하는 것이 곤란한 경우, 최대 허용 토크 KT에 도달 후, 이것을 유지 가능한 시간 제한 후에 서보 모터(20)가 트립한다.

그 결과, 토글 링크(22) 및 미드 링크(23)를 굴곡시킨 상태에서, 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)에 위치 유지시키는 것이 곤란해져, 가동형(12b)(가동반(15))이 형 개방력에 끝까지 저항하지 않고 고정형(12a)으로부터 더 형 개방된다. 이 경우, 전단부 에지 구조의 금형이더라도, 금형 캐비티(50)를 폐쇄 공간으로서 유지시킬 수 없게 되어, 금형 분할면으로부터 용융 수지가 누설될 우려가 있다. 설령 그 상황까지 이르지 않는다고 해도, 서보 모터(20)가 트립하면, 안전을 위해 사출 성형기(1)의 성형 사이클은 즉시 정지된다. 사이클 정지(성형 사이클이 완료된 시점에서 성형 사이클을 정지시킨다)에 대하여, 성형 사이클 도중에 정지된 경우, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지의 냉각 고화를 기다려 그것을 꺼내는 작업이나, 용융 수지가 금형(12)으로부터 누설된 경우는 그 제거 및 청소 작업, 또한, 사출 장치(5) 측에서도 저류부(貯留部)의 용융 수지를 포함시키고, 사출 장치(5) 내의 수지 재료가, 그대로 다음 성형 사이클 재개 시에 사용할 수 없는 상태로 열화(劣化)되기 때문에, 사출 장치(5)를 고정형(12a)으로부터 이간(離間)시켜, 사출 장치(5) 내의 용융 수지를 배출시키는 퍼지 작업이나 사출 장치(5) 내의 청소 작업 등의 복구·성형재개 준비작업이 필요해진다.

여기서, 통상 서보 모터에는 모터 본체의 보호를 위해, 사양으로서의 정격 토크(TT)보다도 큰 유지 가능 시간에 의해 다른 최대 허용 토크(KT)가 소정시간 계속해서 발생한 경우에 모터를 트립시키는 안전기구가 장비되어 있다. 그러나, 서보 모터의 이 안전기구는 어디까지나 모터 본체의 보호이기 때문에, 서보 모터가 구동시키는 대상의 보호는 고려되고 있지 않다. 그 때문에, 이러한 사출 충전 공정 중 (저압형 체결 공정 중)의 상정 외의 형 개방력의 상승에 추종하는 구동부의 출력(회전 토크) 상승에 의한 금형, 토글식 형 체결 기구 및 해당 구동부의 파손이나, 성형 사이클 도중에서의 성형공정의 정지를 회피하기 위해, 사출 충전 공정 중(저압형 체결 공정 중)에 토글식 형 체결 기구의 구동부에 출력 상한값을 마련하는 것이 바람직하다.

실시예 1에서는, 저압형 체결 공정 중의 서보 모터(20)에 본래의 서보 모터(20)의 안전기구와는 별도로, 회전 토크의 상한값(토크 리미트 TL2/출력 상한값 2)을 마련하고 있다. 이 토크 리미트 TL2의 값은, 적정한 상태 하에서의 사출 충전 공정 시에 상정되는 형 개방력에 대항 가능한 위치 유지력을, 토글식 형 체결 기구(10)를 개재하여 가동반(15)(가동형(12b))에 작용시키는, 서보 모터(20)의 회전 토크(출력)을 기준으로 한 값이다. 실시예 1에서는, 적정한 상태 하에서의 사출 충전 공정 시의 초기에 상정되는 대략 일정한 형 개방력보다도, 약간 큰 위치 유지력을 발생 가능한 회전 토크가, 토크 리미트 TL2(출력 상한값 2)로서 설정되어 있는 것으로 한다.(사출 충전 공정(저압형 체결 공정)이 개시되는 시간 t1로부터 시간 t1'의 시간 영역). 또한, 실시예 1에서는, 저압형 체결 공정 중의 금형 캐비티(50) 내가 풀 팩 상태에 근접하는 저압형 체결 공정 후반(시간 t1'-t2)을 제외한 부분(시간 t1-t1')에 있어서, 토크 리미트 TL2가 마련되어 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니고 토크 리미트 TL2는 임의의 기간에 설정하는 것이 가능하다. 또한, 저압형 체결 공정의 토크 리미트 TL2가 마련된 부분(실시예 1에서는 시간 t1-t1')을 복수의 구간으로 분할시키고, 각 구간에 각각 다른 토크 리미트 TL2를 설정해도 된다.

서보 모터(20)에 토크 리미트 TL2가 설정됨으로써, 본래라면, 도 6(b)의 그래프의 A(1점 쇄선)로 나타내는 것과 같은 급격한 서보 모터(20)의 회전 토크(출력)의 상승이 발생하는 경우라도, 서보 모터(20)의 회전 토크는 토크 리미트 TL2 이상으로 상승하는 일은 없다. 이와 같이, 가동반(15)(가동형(12b))이 크로스 헤드(25)에 작용시키는 형 개방력이, 서보 모터(20)에서의 토크 리미트 TL2에 의한 크로스 헤드(25)의 위치 유지력을 초과한 경우에, 발생하고 있는 형 개방력과, 크로스 헤드(25)의 위치 유지력이 대략 같아지는(밸런스가 맞는) 위치까지, 크로스 헤드(25)가 후퇴하고, 가동반(15)(가동형(12b))이 형 개방 방향으로 이동한다(저압형 체결 보호 공정).

또한, 이 가동반(15)(가동형(12b))의 형 개방 방향으로의 이동(저압형 체결 보호 공정)에 의해 금형 캐비티(50)의 용적이 증가하고, 발생하고 있는 형 개방력이 크로스 헤드(25)의 위치 유지력보다 작아진 경우에, 저압형 체결 보호 공정에 있어서 후퇴한 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)로 전진시키고, 가동반(15)(가동형(12b))을 형 폐쇄 방향으로 이동시킨다(저압형 체결 복귀 공정). 이와 같이, 크로스 헤드(25)의 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)에서의 위치 유지 제어이더라도, 서보 모터(20)에 토크 리미트 TL2가 설정됨으로써, 크로스 헤드(25)의 위치 제어를 필요로 하지 않고, 발생하고 있는 형 개방력과, 토크 리미트 TL2에 의한 크로스 헤드(25)의 위치 유지력이 밸런스가 맞도록, 크로스 헤드(25)가 압축·프레스 개시 위치 2를 전진 한계로서 형 개폐 방향으로 전진·후퇴한다.

이러한 저압형 체결 보호 공정 및 저압형 체결 복귀 공정에 의해, 서보 모터(20)의 회전 토크는 A로부터 A'(해당 도면의 그래프 하의 사각 내 참조)의 2점 쇄선으로 나타내는 것과 같이 억제된다. 그 결과, 만일 앞서 설명한 것과 같은 이유에 의해 저압형 체결 공정에 있어서, 상정보다 높은 서보 모터(20)의 회전 토크가 발생했다고 해도, 이것을 토크 리미트 TL2에 의해 억제시켜, 사출 장치의 제어에 따르지 않고, 토글식 형 체결 기구나 사출 장치나 금형의 파손을 방지(보호)함과 함께 서보 모터(20)를 트립시키지 않고 성형 사이클을 계속시킬 수 있다.

또한, 상기와 같은 저압형 체결 보호 공정 및 저압형 체결 복귀 공정에 의해, 사출 장치의 제어에 따르지 않고, 사출 충전 공정(저압형 체결 공정)의 토크 리미트 TL2가 마련된 부분에서 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 부여시키는 압력을, 토크 리미트 TL2에 의한 위치 유지력 이하로 안정시킬 수 있다. 또한, 저압형 체결 공정 중에 보호 공정으로서의 상기와 같은 저압형 체결 보호 공정이나 저압형 체결 복귀 공정이 발생한 경우, 사출 충전에 관한 충전 수지량, 사출속도, 사출압력 등의 사출 조건 설정값이 적절하지 않거나, 혹은 잘못되어 있을 가능성이나, 사출 장치 측에 어떠한 이상이 발생하고 있을 가능성이 있다. 그 때문에, 이들 보호 공정이 가동된 경우, 그 취지를 경보나 조작 화면에 대한 표시 등으로 오퍼레이터에 알림과 함께, 이들 보호 공정이 가동된 타이밍, 크로스 헤드의 후퇴 위치 및 설정 유지 위치로 복구할 때까지 필요한 시간 등, 관련 데이터도 합해서 기록·표시되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 금형 캐비티(50) 내가 풀 팩 상태에 근접하는 사출 충전 공정(저압형 체결 공정) 후반에 상정되는, 회전 토크(출력)가 점차 증가될 때(시간 t1'로부터 시간 t2의 시간 영역)에서의 상정 외의 구동부의 출력(회전 토크) 상승에 대하여, 금형, 토글식 형 체결 기구 및 해당 구동부의 파손이나, 성형 사이클 도중에서의 성형공정의 정지를 회피하고 싶은 경우에는, 토크 리미트 TL2를 서보 모터(20)의 정격 토크(TT)보다는 크게, 최대 허용 토크(KT)보다는 작은 값이지만 크게 설정하는 것이 바람직하다. 상정되는 회전 토크(출력)가 불분명한 경우라도, 이러한 크기의 토크 리미트 TL2를, 사출 충전 공정(저압형 체결 공정)의 전체 영역(시간 t1로부터 시간 t2)에 설정하고, 성형 중에 모니터링되는 회전 토크의 변동을 확인하면서 토크 리미트 TL2의 설정값이나 설정 범위를 좁혀 가도 된다.

다음으로, 사출 충전 공정 개시 후, 소정의 타이밍으로 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)로부터 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)를 향해 전진시키고, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 압축·프레스력을 부여시키는 압축·프레스 공정으로 이행시킨다. 실시예 1에서는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 시간 t2까지 저압형 체결 공정이 계속되어, 시간 t2로부터 시간 t3까지 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 2로부터 압축·프레스 완료 위치까지 전진시키는 제어(속도 및 위치 제어)를 실시하게 한다. 이 압축·프레스 공정에서는, 가동반(15)(가동형(12b))의 형 폐쇄 방향으로의 이동에 의해 금형 캐비티(50)의 용적을 대략 정규의 용적까지 축소시키고, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 압축·프레스력을 대략 균등하게 부여시킴으로써, 금형 캐비티 내의 용융 수지 전체에 대략 균등한 수지압을 가지는 수지 유동을 발생시켜, 용융 수지를 게이트 근방으로부터 금형 캐비티(50)의 말단 부위까지 유동시킬 수 있다.

또한, 실시예 1의 사출 프레스 성형 방법에 있어서는, 사출 충전 공정 개시로부터의 경과 시간이나 사출 장치의 스크류의 전진 위치, 혹은 특허문헌 2와 같이, 사출 충전 공정 중의 가동반(15)(가동형(12b))의 형 개방량(타이 바(17)의 신장량) 등 어느 하나 혹은 복수의 설정 항목이 설정값에 도달한 타이밍으로 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)까지 설정속도로 전진시키고 가동형(12b)을 고정형(12a) 측으로 이동시키는 압축·프레스 공정으로 이행시킨다.

도 5(b)는, 도 6(a)의 시간 t2로부터 t3까지의 사이의 임의의 시점으로서, 형 개방량 α를 α'까지 감소시킨 상태(α'＜α)이다. 또한, 일반적인 사출 충전 방법에 있어서는, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 사출 장치 측으로부터 소정의 압력을 부여시키기 때문에, 사출 충전 공정 완료 후에도 소정시간, 도 5에 나타내는 게이트 밸브(12d)를 개방 상태로 하지만, 사출 프레스 성형 방법이나 사출 압축 성형 방법에 있어서는, 앞서 설명한 것과 같은 가동반(15)의 형 폐쇄 방향으로의 이동에 의해 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 압축·프레스력을 부여시키기 때문에, 게이트 밸브(12d)를 사출 충전 공정의 완료와 대략 동시에 폐색시킨다.

그리고, 압축·프레스 공정에 있어서는, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지의 온도가 저압형 체결 공정 시보다도 저하되고 있고, 압축·프레스 공정 중에도 용융 수지의 온도저하가 진행된다. 그 때문에, 이러한 상황 하에서 가동반(15)(가동형(12b))을 형 폐쇄 방향으로 이동시키고, 금형 캐비티(50)의 용적을 축소시키기 위해서는 큰 압축·프레스력이 필요해진다. 그 결과, 가동반(15)(가동형(12b))을 개재하여 크로스 헤드(25)에 작용하는 전진 저항력에 대하여 크로스 헤드(25)의 설정 전진속도를 유지하기 위해 필요한 회전 토크(출력)가 서보 모터(20)에 발생하고, 또한 압축·프레스 공정의 진행에 따라, 이 필요한 회전 토크(출력)가 점차 증가한다. 이 시간 t2로부터 t3 사이(압축·프레스 개시 위치 2로부터 압축·프레스 완료 위치 사이)에서의 크로스 헤드(25)를 전진시키는 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크의 변화를, 도 6(b)의 그래프의 시간 t2로부터 t3 사이의 굵은 실선부분으로 나타낸다. 이와 같이, 서보 모터(20)(구동부)에 발생하는 회전 토크(출력)는, 저압형 체결 공정보다도 압축·프레스 공정 쪽이 커지는 것이 일반적이다.

도 6(b)의 그래프의 시간 t2로부터 t3 사이의 굵은 실선부분으로 나타내는 바와 같이, 압축·프레스 공정에 있어서는, 크로스 헤드를 설정 전진 위치까지 전진시키는 속도 및 위치 제어가 실시되기 때문에, 압축·프레스 공정이 정상적으로 이루어졌다고 해도, 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크는 점차 증가한다. 이 동안(시간 t2로부터 시간 t3)의 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크의 증가(변동)를 Δ(델타)TL1로 한다. 이 회전 토크의 증가(변동)ΔTL1은 그대로 압축·프레스 공정 중에서의 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압의 변동이 된다. 상기 변동은 금형 캐비티 내의 용융 수지에 수지압 편차를 발생시켜, 압축·프레스 공정에 의한 용융 수지의 냉각 고화 시에 발생하는 내부 일그러짐의 감소라고 하는 본래의 효과를 저감시켜 버린다.

이러한 압축·프레스 공정 중의 구동부(서보 모터(20))의 출력(회전 토크)의 증가(변동)를 억제하기 위해, 본 발명에서는, 압축·프레스 공정 중에 토글식 형 체결 기구의 구동부에 출력 상한값 1을 마련하고 있다. 실시예 1에서는, 압축·프레스 공정 중의 서보 모터(20)(구동부)에 회전 토크의 상한값(토크 리미트 TL1/출력 상한값 1)을 마련하고 있다. 이 토크 리미트 TL1의 값은, 압축·프레스 공정 중, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에, 안정적으로 부여시키는 것이 적합하다고 생각되는 압축·프레스력을 기준으로 하고, 이 적합한 압축·프레스력을, 가동반(15)(가동형(12b))을 개재하여 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 부여시킬 수 있는 서보 모터(20)의 회전 토크로 하는 것이 바람직하다.

도 6(b)의 가는 2점 쇄선(B)로 나타내는 바와 같이, 압축·프레스 공정의 개시 후, 점차 증가하는 서보 모터(20)의 회전 토크가, 이 토크 리미트 TL1에 도달(시간 t2')한 후, 압축·프레스 유지 공정이 개시되는 시간 t3까지의 사이, 서보 모터(20)의 회전 토크가 토크 리미트 TL1을 유지한 상태에서 크로스 헤드(25)의 전진이 계속된다. 즉, 압축·프레스 공정을 실시하는 동안(시간 t2로부터 시간 t3)의 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크의 증가(변동)를 저감시킴과 함께(ΔTL1로부터 ΔTL1'), 적어도 압축·프레스 유지 공정의 일부(시간 t2'로부터 시간 t3)에 있어서 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에, 토크 리미트 TL1에 준한 압축·프레스력을 대략 균등하게 부여시킬 수 있다. 이러한 압축·프레스 공정 중에서의 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지의 수지압의 변동 억제와, 해당 용융 수지에 대한 대략 균등한 압축·프레스력의 부여 시간의 확보에 의해 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압 편차의 발생이 보다 억제되어, 용융 수지의 냉각 고화 시에 생기는 내부 일그러짐의 감소라고 하는 본래의 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다.

또한, 정상적인 압축·프레스 공정 중에 서보 모터(20)의 회전 토크가 토크 리미트 TL1에 도달하도록 설정하면, 저압형 체결 공정 후반부터 압축·프레스 공정 개시 시의 서보 모터(20)의 회전 토크가 점차 증가함에 따라, 압축·프레스 공정의 개시 후, 소정의 타이밍으로 해당 회전 토크가 토크 리미트 TL1에 도달한다. 그 후, 해당 회전 토크(토크 리미트 TL1)의 제약을 받아, 크로스 헤드(25)는 설정속도를 유지할 수 없어 설정속도보다 저속도로 전진한다. 그 때문에, 도 6(a)의 가는 2점 쇄선(B)으로 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(25)의 전진 위치는, 서보 모터(20)의 회전 토크가 토크 리미트 TL1에 도달 후, 크로스 헤드(25)의 전진속도가 감속하기 때문에 시간 t3에 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)에 도달할 수 없고, 혹은 도시하고 있지 않지만, 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)에 도달하는데 시간을 더 필요로 한다. 또한, 토크 리미트 TL1의 설정값이 지나치게 작으면, 크로스 헤드(25)의 전진속도가 극단적으로 저하, 혹은 전진이 곤란해져, 압축·프레스 공정의 본래의 목적인 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지를 압축·프레스력에 의해 말단까지 충전시키는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

따라서, 토크 리미트 TL1의 도달 후에 계속 가능한 크로스 헤드(25)의 전진속도가, 양품 성형을 위해 허용되는 설정속도로부터의 감속 범위가 되도록 토크 리미트 TL1을 설정하거나, 토크 리미트 TL1의 도달 후에 계속 가능한 크로스 헤드(25)의 전진속도 하에서 원하는 시간 내에 도달 가능한 크로스 헤드(25)의 위치, 혹은 그 원하는 시간을 새로운 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)로서 재설정하거나 하는 것이 바람직하다.

또한, 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)로부터 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)까지를 복수의 구간으로 분할시키고, 각 구간에서의 크로스 헤드(25)의 전진속도와, 토크 리미트 TL1을 설정해도 된다. 이 경우, 서보 모터(20)의 회전 토크가 상승하는 압축·프레스 공정의 후반의 구간일수록 토크 리미트 TL1을 크게 설정함으로써 크로스 헤드(25)의 전진속도의 당초의 설정속도로부터의 감속을 억제할 수 있다.

한편, 압축·프레스 공정에 있어서는, 저압형 체결 공정 시보다도 큰 압축·프레스력이 필요해지기 때문에, 앞서 설명한 것과 같은 사출 충전 공정 시(저압형 체결 공정 시)에서의 과충전이나, 상정속도나 상정 압력을 초과하는 용융 수지의 사출 충전(의 계속)에 의해, 도 6(b)의 그래프의 C(1점 쇄선)로 나타내는 것과 같은 급격한 회전 토크의 상승이 발생하는 경우가 있다. 저압형 체결 공정 시에 도 6(b)의 그래프의 A로 나타내는 것과 같은 급격한 회전 토크의 상승이, 토크 리미트 TL2에 의해 A'로 나타내는 바와 같이 억제된 경우는, 특히 그 가능성이 높다.

이러한 압축·프레스 공정 중의 상정 외의 구동부의 출력(회전 토크) 상승은, 본 발명의 실시예 1의 토크 리미트 TL1의 설정에 의해 회피되는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 압축·프레스 공정을 실시하는 동안에 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크의 증가(변동) ΔTL1의 성형품질에 대한 영향이 적을 경우, 토크 리미트 TL1을 저압형 체결 공정에서의 토크 리미트 TL2와 같이, 금형, 토글식 형 체결 기구 및 해당 구동부의 파손 방지를 위해 설정해도 된다.

예를 들면, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 압축·프레스 공정(시간 t2로부터 시간 t3)에 있어서, 토크 리미트 TL1 대신에, 그것보다도 큰 토크 리미트 TL1'를 설정하는 것으로 한다. 서보 모터(20)에 토크 리미트 TL1'가 설정됨으로써 해당 도면의 그래프의 C(1점 쇄선)로 나타내는 것과 같은 급격한 서보 모터(20)의 회전 토크의 상승이 발생한 경우라도, 도 6(b)가 가는 2점 쇄선(C')로 나타내는 바와 같이, 서보 모터(20)의 회전 토크는 토크 리미트 TL1' 이상으로 상승하는 일은 없다. 그리고, 전진하고 있었던 크로스 헤드(25)는, 서보 모터(20)의 토크 리미트 TL1'에 의한 크로스 헤드(25)의 전진력과, 크로스 헤드(25)에 작용하는 전진 저항력이 대략 동일한 상태가 되면 정지하고, 그 후, 크로스 헤드(25)는 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)에 도달할 때까지, 금형 캐비티 내의 용융 수지의 형 개폐 방향의 냉각 고화 수축에 준하여 전진한다. 저압형 체결 공정에서의 저압형 체결 보호 공정과 같이, 크로스 헤드(25)를 후퇴시키지 않고, 금형, 토글식 형 체결 기구 및 해당 구동부의 파손을 방지할 수 있다.

이와 같이, 압축·프레스 공정에 있어서는, 토크 리미트 TL1을 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지의 수지압의 변동 억제, 및 해당 용융 수지에 대한 대략 균등한 압축·프레스력의 부여 시간의 확보를 위해 설정할 수도, 금형, 토글식 형 체결 기구 및 해당 구동부의 파손을 방지하기 위해 설정할 수도 있다.

여기서, 실시예 1에서는, 저압형 체결 공정에 있어서 서보 모터(20)에 토크 리미트 TL2를 마련하고, 저압형 체결 보호 공정이나 저압형 체결 복귀 공정을 발생시켜, 금형이나 토글식 형 체결 기구 및 해당 구동부의 파손을 방지하는 형태를 설명했다. 한편, 사출 충전 공정이 완료되고 있지 않고, 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압이 점차 증가하는 저압형 체결 공정의 후반에, 이들 저압형 체결 보호 공정이나 저압형 체결 복귀 공정이 발생한 경우, 이들 저압형 체결 보호 공정 중(크로스 헤드(25)후퇴 중)이나, 저압형 체결 복귀 공정 중(크로스 헤드(25)전진 중)에 압축·프레스 공정으로 이행하는 경우도 있다. 이 경우, 크로스 헤드(25)는, 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)에서 정지하지 않고, 토크 리미트 TL1(출력 상한값)에 의한 크로스 헤드의 전진력으로 그대로 압축·프레스 완료 위치까지의 속도 및 위치 제어가 실시된다.

압축·프레스 공정 후, 가동반(15)(가동형(12b))을 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)에 있어서 소정시간위치 유지시키는 압축·프레스 유지 공정에 이행시킨다. 실시예 1에서는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 시간 t3까지 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 완료 위치까지 이동시키고, 시간 t3으로부터 시간 t4 사이, 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 완료 위치에 위치 유지시키는 위치 유지 제어가 실시된다. 이 압축·프레스 유지 공정에서는, 압축·프레스 공정에 있어서 압축·프레스력을 대략 균등하게 부여시킨 상태에서 금형 캐비티(50)의 말단 부위까지 유동되어, 냉각 고화가 어느 정도 진행된 용융 수지를, 그대로 적절한 압축·프레스력을 대략 균등하게 부여시킨 상태에서 최종적인 냉각 고화 상태가 되게 함으로써, 냉각 고화 시에 용융 수지에 생기는 내부 일그러짐을 억제시켜, 성형 후의 내부 일그러짐에 의한 수지 성형품의 형상 변형의 억제에 기여하는 것이다. 도 5(c)는, 도 6(a)의 시간 t3으로부터 t4까지의 상태이며, 도 3에 나타내는 바와 같이 고정형(12a)에 가동형(12b)을 형 폐쇄시킨 상태이다. 도 3에 있어서, 타이 바(17) 전체 길이를 L+β2(베타 투)로 하고 있지만, 이것은 압축·프레스 완료 위치에 있어서, 가동형(12b)에 부여시키고 있는 압축·프레스력에 의해 타이 바(17)가 β2 신장되어 있는 것을 나타낸다. 압축·프레스 유지 공정은, 크로스 헤드(25)의 위치 유지 제어가 실시되기 때문에, 압축·프레스 유지 공정 개시 시에, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 부여되어 있었던 압축·프레스력은, 해당 용융 수지의 형 개폐 방향의 냉각 고화 수축에 준해서 점차 감압된다.

사출 프레스 성형 방법에 있어서는, 이 압축·프레스 유지 공정 후, 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 형 개방시켜, 성형된 수지 성형품을 꺼내도 된다. 또한, 도 6(a)의 시간 t4 이후의 굵은 점선으로 나타낸 형 체결 공정을 더 실시해도 된다. 형 체결 공정으로 이행시키기 위해서는 서보 모터(20)를 구동시키고, 크로스 헤드(25)를 형 폐쇄 방향으로 더 전진시켜, 도 4에 나타내는 바와 같이, 토글 링크(22) 및 미드 링크(23)를 록업 상태가 되게 한다(굴곡각도=180°). 이 때, 도 6(b)의 그래프의 시간 t4 이후의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 서보 모터(20)의 회전 토크는, 토글 링크(22) 및 미드 링크(23)의 록업을 위해 상승하지만, 한번 록업 상태가 되면 서보 모터(20)를 정지시켜, 그 회전 토크를 유지시킬 필요는 없다. 도 2에 있어서, 타이 바(17) 전체 길이는 L+β2로부터 L+β(β＞β2)까지 더 신장되어, 그 타이 바(17)의 신장량 β에 따른 형 체결력이 금형(12)에 부여된다.

실시예 2

다음으로, 사출 압축 성형 방법에 있어서의 형 체결 제어 방법을 설명한다. 토글식 형 체결 기구(10)를 가지는 사출 성형기(1)를 사용하는 점은 실시예 1과 같다. 그 때문에, 실시예 1과 같은 구성 요건에 대해서는 동일한 부호를 채용하고, 실시예 1과의 상이점에 대해서만 설명한다.

앞서 설명한 것과 같이, 사출 압축 성형 방법은 가동형(12b) 및 고정형(12a)을 형 맞춤(형 터치)시킨 상태(도 3)로부터, 낮은 형 체결력을 발생시키는 정도로 토글 링크를 신장시킨 비록업 상태에서 사출 충전 공정을 개시시킨다. 그리고, 금형 캐비티(50) 내에 사출 충전시킨 용융 수지의 용융 수지 유동(사출속도나 사출압력)에 의해 발생하는 형 개방력에 저항하여, 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서 크로스 헤드를 압축·프레스 개시 위치 1(설정 유지 위치)에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 실시하게 한다(저압형 체결 공정). 그리고, 타이 바(17)를 신장시킴으로써, 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 타이 바(17)의 신장량과 대략 동일한 양을, 형 개방시킨다. 이 타이 바(17)의 신장량을 α로 하면, 도 2에 나타내는 상태가 된다. 이 경우, 도 2의 타이 바(17) 전체 길이의 L+ (β1)을 L+α로 다른 음으로 읽으면 이해가 용이하다. 사출 프레스 성형 방법이, 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 소정량 형 개방시킨 비록업 상태에서 사출 충전 공정을 개시시키는 것에 비하여, 가동형(12b) 및 고정형(12a)을 형 맞춤(형 터치)시킨 상태(금형(12)가 형 개방되지 않고 있는 상태)로부터 사출 충전 공정을 개시시키는 점이 다르다.

또한, 도 5에서는 도 5(c)의 가동형(12b) 및 고정형(12a)을 형 맞춤(형 터치)시킨 상태로부터, 낮은 형 체결력을 발생시킨 상태에서 사출 충전 공정을 개시시키고, 발생하는 형 개방력에 의해 도 5(b), 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 타이 바(17)를 신장시켜, 고정형(12a)으로부터의 가동형(12b)의 형 개방량이 α'에서 α로 커지도록, 도 5를 실시예 1과 반대로 참조하면 이해가 용이하다.

또한, 도 3에 나타내는 사출 충전 공정 개시전의 상태가, 도 6(a)의 그래프의 시간 t1에 상당하고, 도 2 및 도 5(a)에 나타내는 형 개방 상태(형 개방량 α)가, 사출 충전 공정 중의 최대 형 개방 상태로 하면, 도 6(a)의 그래프의 시간 t2에 상당한다. 여기서, 실시예 2의 사출 압축 성형 방법에 있어서는, 앞서 설명한 것 같이 이 도 6(a)의 그래프의 시간 t1로부터 t2 사이, 타이 바(17)의 신장에 의해 고정형(12a)으로부터 가동형(12b)이 형 개방된다. 이 동안, 토글식 형 체결 기구(10)에 있어서는, 가동형(12b) 및 고정형(12a)을 형 맞춤(형 터치)시킨 상태로부터, 낮은 형 체결력을 발생시킬 정도로 토글 링크를 신장시킨 비록업 상태에서 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 개시 위치 1(설정 유지 위치)에 위치 유지하는 위치 유지 제어(저압형 체결 공정)가 실시된다. 이것을, 도 6(a)의 그래프의 시간 t1로부터 t2 사이의 굵은 1점 쇄선으로 나타낸다.

즉, 사출 압축 성형 방법에 있어서도, 사출 충전 공정에 중복되는 저압형 체결 공정은, 사출 프레스 성형 방법에 있어서의 저압형 체결 공정과, 크로스 헤드(25)의 위치 유지 제어의 "설정 유지 위치"가 다를 뿐이고, 서보 모터(20)에 발생하는 회전 토크는, 도 6(b)의 그래프의 시간 t1로부터 t2 사이와 같은 변화를 나타냄과 함께, 발생하는 회전 토크 그 자체는, 동일 규모의 사출 프레스 성형 방법보다도 일반적으로 크다. 그 때문에, 사출 압축 성형 방법에 있어서도, 저압형 체결 공정 중에 해당 도면의 그래프의 A(1점 쇄선)로 나타내는 것과 같은 급격한 형 개방력의 상승이 발생할 가능성이 있기 때문에, 토글식 형 체결 기구나 사출 장치나 금형의 파손을 방지(보호)함과 함께, 성형 사이클 도중에서의 성형 공정의 정지를 회피하기 위해, 저압형 체결 공정 중의 서보 모터(20)에 회전 토크의 상한값(토크 리미트 TL2/출력 상한값 2)을 마련하는 것이 바람직하다.

또한, 가동반(15)(가동형(12b))이 크로스 헤드(25)에 작용시키는 형 개방력이, 서보 모터(20)에서의 토크 리미트 TL2에 의한 크로스 헤드(25)의 위치 유지력이 대략 같아지는(밸런스가 맞는) 위치까지 크로스 헤드(25)가 후퇴하고, 가동반(15)(가동형(12b))이 형 개방 방향으로 이동한다(저압형 체결 보호 공정). 이 저압형 체결 보호 공정에 의해, 사출 장치의 제어에 따르지 않고, 토글식 형 체결 기구나 사출 장치나 금형의 파손을 방지(보호)함과 함께, 서보 모터(20)를 트립시키는 일 없이 성형 사이클을 계속시킬 수 있는 것은, 실시예 1에서 설명한 바와 같다.

실시예 2의 사출 압축 성형 방법에 있어서도, 사출 충전 공정 개시로부터의 경과 시간이나 사출 장치의 스크류의 전진 위치, 혹은 특허문헌 2와 같이, 사출 충전 공정 중의 가동반(15)(가동형(12b))의 형 개방량(타이 바(17)의 신장량) 등, 어느 하나의 혹은 복수의 설정 항목이 설정값에 도달한 타이밍으로 크로스 헤드(25)를 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)까지 설정속도로 전진시키고 가동형(12b)을 고정형(12a) 측으로 이동시키는 압축·프레스 공정으로 이행시킨다.

또한, 사출 압축 성형 방법에는, 사출 충전 시의 타이 바(17)의 신장에 의해 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 미소 형 개방시킨 후, 압축·프레스 공정과 같이 크로스 헤드(25)를 전진시키지 않고, 크로스 헤드(25)의 위치 유지 제어를 유지시킨 채, 신장시킨 타이 바(17)의 탄성력에 의한 형 폐쇄력과, 형 폐쇄에 의해 발생하는 가동형(12b)의 전진 저항력의 밸런스를 이용하여, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 압축·프레스력을 부여시키는 형태도 있다. 이 형태에서의 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지에 대한 압축·프레스력의 부여도, 압축·프레스 공정에서의 압축·프레스력의 부여와 기본적으로는 같다. 그 때문에, 후술하는 토크 리미트 TL1나 토크 리미트 TL1'의 설정에 의해 실시예 2와 동일한 효과를 발휘하지만, 설명을 간단히 하기 위해, 이 형태에 관한 설명은 생략한다.

실시예 2의 사출 압축 성형 방법의 압축·프레스 공정에 있어서도, 사출 프레스 성형 방법의 압축·프레스 공정과 마찬가지로, 크로스 헤드(25)를 압축 개시 위치 1(설정 유지 위치)로부터 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)까지 설정속도로 전진시키는 속도 및 위치 제어를 실시시키기 때문에, 가동반(15)(가동형(12b))을 개재하여 크로스 헤드(25)에 작용하는 전진 저항력에 대하여 크로스 헤드(25)의 설정 전진속도를 유지하기 위해 필요한 회전 토크(출력)가 서보 모터(20)에 발생하고, 또한 압축·프레스 공정의 진행에 따라, 이 필요한 회전 토크(출력)가 점차 증가한다.

이러한 압축·프레스 공정 중의 구동부(서보 모터(20))의 출력(회전 토크)의 증가(변동)를 억제하기 위해, 실시예 2에서도 압축·프레스 공정 중의 서보 모터(20)(구동부)에, 회전 토크의 상한값(토크 리미트 TL1/출력 상한값 1)을 마련하고 있다. 토크 리미트 TL1에 의해 금형 캐비티 내의 용융 수지의 수지압 편차의 발생이 보다 억제되어, 용융 수지의 냉각 고화 시에 발생하는 내부 일그러짐의 감소라고 하는 본래의 효과를 보다 확실히 얻을 수 있는 것은, 실시예 1의 사출 프레스 성형 방법에서 설명하고 있으므로, 여기서의 설명은 생략한다.

또한, 토크 리미트 TL1 도달 후에 계속 가능한 크로스 헤드(25)의 전진속도가 감속되는 점에 대해서도, 실시예 1과 마찬가지로 적절한 토크 리미트 TL1의 설정이나, 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)의 재설정이나, 압축·프레스 개시 위치 2(설정 유지 위치)로부터 압축·프레스 완료 위치(설정 전진 위치)까지의 구간 분할과 구간마다의 토크 리미트 TL1의 설정이 바람직하다.

한편, 실시예 2의 사출 압축 성형 방법의 압축·프레스 공정에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 금형 캐비티(50) 내의 용융 수지의 온도 저하에 따라 필요한 압축·프레스력이 증가하기 때문에, 급격한 서보 모터(20)의 회전 토크의 상승이 발생할 가능성이 있다. 이러한 서보 모터(20)의 회전 토크의 상승도, 토크 리미트 TL1의 설정에 의해 회피하는 것은 가능하지만, 실시예 1의 사출 프레스 성형 방법의 압축·프레스 공정에서 설명한 것과 같이, 토글식 형 체결 기구나 사출 장치나 금형의 파손을 방지하거(보호)나, 서보 모터(20)를 트립시키는 일 없이 성형 사이클을 계속시키는 것을 목적으로 한 토크 리미트 TL1'를 마련해도 된다.

사출 압축 성형 방법에 있어서도, 이 압축·프레스 유지 공정 후, 가동형(12b)을 고정형(12a)으로부터 형 개방시켜, 성형된 수지 성형품을 꺼내도 된다. 또한, 도 6(a)의 시간 t4 이후의 굵은 점선으로 나타낸 형 체결 공정을 더 실시해도 된다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시형태에 기재의 범위에는 한정되지 않는다. 상기 각 실시형태에는, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다.

예를 들면, 실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 토글식 형 체결 기구의 구동부를, 서보 모터와, 회전 및 직선운동 변환 기구인 볼 나사 기구와의 조합으로 했지만, 이것을 소정의 압력의 작동유를 공급하는 것에 의해 소정의 구동력으로 구동시킬 수 있는 유압 액츄에이터(유압 실린더)로 해도 된다. 구체적으로는, 크로스 헤드를 형 폐쇄 방향으로 이동시킬 때에, 해당 유압 액츄에이터에 작동유를 공유하는 유압 회로, 혹은 해당 액츄에이터로부터 작동유를 배출시키는 유압 회로에, 릴리프압을 임의로 조정 가능한 릴리프 밸브 등의 압력 제어 밸브를 배치시킴으로써, 이 유압 액츄에이터의 구동 시에 구동 상한값(최대 허용 압력)을 마련함으로써, 본 발명을 실시하는 것이 가능하다.

1: 사출 성형기
5: 사출 장치
10: 토글식 형 체결 기구
12a: 고정형
12b: 가동형
14: 고정반
15: 가동반
17: 타이 바
20: 서보 모터
21a: 볼 나사축(볼 나사 기구)
21b: 너트체(볼 나사 기구)
22: 토글 링크
23: 미드 링크
24: 크로스 헤드 링크
25: 크로스 헤드
50: 금형 캐비티

Claims (7)

1. 구동부에 의해 크로스 헤드를 형(型) 개폐 방향으로 후퇴·전진시키고, 토글 링크를 굴곡·신장시킴으로써, 고정반(固定盤)에 장착된 고정형에 대하여 가동반(可動盤)에 장착된 가동형을 형 개폐 및 형 체결(締結)시키는 토글식 형 체결 기구에 있어서,
   사출(射出) 충전 개시 시에, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 토글 링크를 굴곡시킨 상태에서, 상기 크로스 헤드를 설정 유지 위치에 위치 유지시키는 위치 유지 제어를 실시하게 하는 저압형 체결 공정과,
   상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부에 출력 상한값 1을 마련한 상태에서, 상기 크로스 헤드를 상기 설정 유지 위치로부터 설정 전진 위치를 향해서 전진시키는 속도 및 위치 제어를 실시하게 하는 압축·프레스 공정을 가지고,
   상기 압축·프레스 공정의 적어도 일부에서, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부의 발생 출력이 상기 출력 상한값 1을 유지한 상태에서 상기 크로스 헤드의 전진이 계속되는 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압축·프레스 공정의 상기 적어도 일부가, 상기 설정 유지 위치로부터 상기 설정 전진 위치 사이의 임의의 위치 영역, 또는 상기 압축·프레스 공정 중의 임의의 시간 영역인 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 저압형 체결 공정이, 금형 분할면이 개방되어 있지 않은 상태로부터 개시되는 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 저압형 체결 공정이, 금형 분할면이 개방된 상태로부터 개시되는 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 압축·프레스 공정에 있어서, 상기 설정 유지 위치로부터 상기 설정 전진 위치까지를 복수의 구간으로 분할시키고, 상기 각 구간에서의 상기 크로스 헤드의 전진속도와, 상기 출력 상한값 1이 설정되는 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 저압형 체결 공정의 적어도 일부에서, 상기 토글식 형 체결 기구의 상기 구동부에 출력 상한값 2를 마련하고, 상기 가동반이 상기 크로스 헤드에 작용시키는 형 개방력이, 상기 구동부에서의 상기 출력 상한값 2에 의한 상기 크로스 헤드의 위치 유지력을 초과한 경우에, 상기 형 개방력과 상기 위치 유지력이 대략 같아지는 위치까지 상기 크로스 헤드가 후퇴하고, 상기 가동반이 형 개방 방향으로 이동하는 저압형 체결 보호 공정과,
   상기 형 개방력이 상기 위치 유지력보다 작아진 경우에, 상기 저압형 체결 보호 공정에 있어서 후퇴한 상기 크로스 헤드를 상기 설정 유지 위치로 전진시키고, 상기 가동반을 형 폐쇄 방향으로 이동시키는 저압형 체결 복귀 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 저압형 체결 공정의 상기 적어도 일부를 복수의 구간으로 분할시키고, 상기 각 구간에서의 상기 출력 상한값 2가 설정되는 것을 특징으로 하는, 토글식 형 체결 기구를 가지는 사출 성형기의 형 체결 제어 방법.

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