(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型内に樹脂材料を充填するための駆動手段と、
前記駆動手段を制御することによって、射出速度が、充填開始から充填終了までの充填期間における前記充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって無段階に高くなるように前記射出速度を変化させ、かつ、前記樹脂材料が充填された前記成形金型内に加える保圧力が、保圧開始から保圧終了までの保圧期間にわたって無段階に小さくなるように前記保圧力を変化させる制御手段と、を備える射出成形機。
【請求項２】
前記射出速度が、前記充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって高くなるように無段階に変化させ、かつ、前記保圧力が前記保圧期間にわたって小さくなるように無段階に変化させる作動状態と、前記射出速度及び前記保圧力をそれぞれ段階的に変化させる別の作動状態とに切り換える切換手段を備える、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記射出速度が、前記充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって直線的に高くなるように前記射出速度を変化させると共に、前記保圧力が前記保圧期間にわたって直線的に小さくなるように前記保圧力を変化させる、請求項１または２に記載の射出成形機。
【請求項４】
成形金型内に樹脂材料を充填する射出速度が、充填開始から充填終了までの充填期間における前記充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって無段階に高くなるように前記射出速度を変化させる充填工程と、
前記樹脂材料が充填された前記成形金型内に加える保圧力が、保圧開始から保圧終了までの保圧期間にわたって無段階に小さくなるように保圧力を変化させる保圧工程と、を有する射出成形方法。
【請求項５】
前記充填工程において、前記射出速度が、前記充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって直線的に高くなるように前記射出速度を変化させると共に、前記保圧力が前記保圧期間にわたって直線的に小さくなるように前記保圧力を変化させる、請求項４に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形金型に樹脂材料を充填する射出速度、及び樹脂材料が充填された成形金型内に加える保圧力を制御する射出成形機及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に射出工程は、成形金型のキャビティ内に樹脂材料を充填する充填工程と、成形金型内に充填された樹脂材料の冷却に伴う収縮を補うためにキャビティ内の樹脂材料に保圧力を加える保圧工程とを有している。
【０００３】
保圧工程において、成形品の表面には、徐々に固化していく樹脂材料に加わる力Ｆによって、図５に示すように、射出成形機のシリンダ１０３が連結された成形金型１０２のゲート１０９近傍でシワ１１０が発生する不都合がある。
【０００４】
このような成形不良の対策としては、保圧力を段階的に低下させることで、成形金型１０２のゲート１０９近傍において成形品の表面にシワ１１０が生じるのを防ぐことができる。また、充填工程において射出速度を低下させることによって、シワ、歪によるヒネリ、キャビティ内で飛散した樹脂が付着した跡、いわゆるジェッティングが成形品に発生するのを防ぐことができる。
【０００５】
例えば特許文献１には、充填工程における射出速度を段階的に変化させ、かつ、保圧工程での保圧力を段階的に小さくなるように変化させる技術が開示されている。そして、例えばポリスチレン等の硬質樹脂材料を用いて射出成形を行う場合には、このように段階的に制御する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−９１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば熱可塑性エラストマー、軟質塩化ビニール等の軟質樹脂材料を用いた射出成形を行う場合、硬質樹脂材料に比べて溶融時の粘度が低く、キャビティ内が比較的高圧になる。このため、軟質樹脂材料を用いる場合、キャビティ内の残留応力が比較的高く、ヒネリが発生しやすい問題点がある。
【０００８】
したがって、軟質樹脂材料を用いる場合、特許文献１に記載の技術のように、射出速度及び保圧力を段階的に変化させる場合には、成形条件の数値を制御装置に手動で設定する作業が非常に繁雑であり、多数の成形条件を設定する際に数値を誤って設定してしまう問題もあった。したがって、このような難しい成形条件を確実に設定するためには、作業者に熟練及び技能を要するという不都合があった。
【０００９】
すなわち、上述したような成形品の不良を防ぐための条件設定値の幅が広く、実際に成形品を成形して試してみなければわからない。このため、設定可能な数値の範囲内から成形品を良品として得られる最適な成形条件を見出して設定するまでには、時間を要し、生産性を低下させる要因となっている。
【００１０】
また、成形条件を調整中に作られる成形品は、材料特性が不安定になるので全て廃棄されており、成形条件を見出すまでに作られる成形品に使用する樹脂材料が無駄に費やされる問題がある。
【００１１】
また、成形不良を抑えるために、射出速度及び保圧力を緩やかに変化させる成形条件を見出して設定する場合、成形条件の多数の細かい設定が必要になる。このため、成形条件の設定箇所が増えてしまい、成形条件の設定時に数値の誤入力や、誤入力に伴う成形金型の破損を招くといった二次的な問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記関連する技術の課題を解決し、成形条件の煩雑な設定作業を削減し、成形条件を容易かつ短時間に設定することができる射出成形機及び射出成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するため、本発明に係る射出成形機は、成形金型内に樹脂材料を充填するための駆動手段と、駆動手段を制御することによって、射出速度が、充填開始から充填終了までの充填期間における充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって無段階に高くなるように射出速度を変化させ、かつ、樹脂材料が充填された成形金型内に加える保圧力が、保圧開始から保圧終了までの保圧期間にわたって無段階に小さくなるように保圧力を変化させる制御手段と、を備える。
【００１４】
また、本発明に係る射出成形方法は、成形金型内に樹脂材料を充填する射出速度が、充填開始から充填終了までの充填期間における充填開始から前記充填期間の少なくとも８０％にわたって無段階に高くなるように射出速度を変化させる充填工程と、樹脂材料が充填された成形金型内に加える保圧力が、保圧開始から保圧終了までの保圧期間にわたって無段階に小さくなるように保圧力を変化させる保圧工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成形品を良品として得られる成形条件を容易、かつ短時間に設定することが可能になる。また、本発明によれば、成形金型を破損するといった二次的な問題が生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の射出成形機を示す模式図である。
【図２】実施形態の射出成形機の動作について簡単に説明するためのフローチャートである。
【図３】実施形態の射出成形機における充填工程及び保圧工程を説明するための図である。
【図４】実施形態の射出成形機において切換スイッチを操作する場合を説明するためのフローチャートである。
【図５】射出成形機における保圧工程にて成形品に作用する力について説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、実施形態の射出成形機を示す模式図である。図１に示すように、射出成形機１は、成形金型２のゲートにノズルが連結されるシリンダ３と、樹脂材料を搬送して成形金型２のキャビティ内に充填するためのスクリュ５と、スクリュ５を回転する駆動手段としてのサーボモータ６と、を備えている。
【００１９】
また、射出成形機１は、成形金型２内に樹脂材料を充填するためのサーボモータ６を制御することによって、射出速度を無段階に変化させ、かつ、樹脂材料が充填された成形金型２内に加える保圧力を無段階に小さくなるように変化させる制御手段としての制御部７を備えている。
【００２０】
また、射出成形機１は、射出速度を無段階に変化させ、かつ、保圧力を無段階に変化させる作動状態と、射出速度及び保圧力をそれぞれ段階的に変化させる別の作動状態とに切り換える切換手段として切換スイッチ８を備えている。
【００２１】
サーボモータ６は、制御部７によって回転駆動されることで、シリンダ３内のスクリュ５を回転駆動させ、成形金型２内に樹脂材料を充填する。
【００２２】
制御部７は、制御回路が形成された制御基板７ａを有しており、制御基板７ａがサーボモータ６と電気的に接続されている。また、制御部７は、切換スイッチ８及び各種の設定スイッチが設けられたコントローラを有している。
【００２３】
切換スイッチ８は、制御部７の制御基板７ａに電気的に接続されている。運転者が切換スイッチ８を切換操作することで、上述したようにサーボモータ６を用いて例えば射出速度及び保圧力を段階的に変化させる標準的な多段階モードと、射出速度及び保圧力を無段階に変化させる無段階モードとに切り換えて駆動させることが可能に構成されている。
【００２４】
つまり、本実施形態において、制御部７は、切換スイッチ８がオン状態のとき、射出速度が無段階に大きくなるように変化させると共に、保圧力が無段階に小さくなるように変化させる。また、制御部７は、切換スイッチ８がオン状態のとき、射出速度が無段階に変化するように制御すると共に、成形金型２内に所定量の樹脂材料が充填されたときに射出速度を無段階に小さくなるように制御する。
【００２５】
また、制御部７は、切換スイッチ８がオフ状態のとき、射出速度が例えば１段階から６段階までの任意の段階で大きくなるように制御すると共に、成形金型２内に所定量の樹脂材料が充填されたときに射出速度を例えば１段階だけ小さくなるように制御する。また、制御部７は、切換スイッチ８がオフ状態のとき、保圧力が例えば１段階から６段階までの任意の段階で小さくなるように変化させる。なお、切換スイッチ８がオフ状態のときに、保圧力が、無段階に小さくなるように制御されてもよい。
【００２６】
図２は、実施形態の射出成形機１の動作について簡単に説明するためのフローチャートである。図２に示すように、上述したように射出速度及び保圧力をそれぞれ無段階に変化させる場合、射出成形機１の制御部７のコントローラを操作し（ステップＳ１）、切換スイッチ８をオン状態にする（ステップＳ２）。制御部７は、制御基板７ａの切換スイッチ８がオン状態に切り換えられることで、制御を開始し（ステップＳ３）、サーボモータ６の駆動が開始される（ステップＳ４）。そして、制御部７は、サーボモータ６によってスクリュ５を回転し、射出速度及び保圧力を無段階に変化させる。
【００２７】
以上のように構成された射出成形機１において、成形品を成形する際に行われる、射出速度及び保圧力の制御について説明する。
【００２８】
図３は、実施形態の射出成形機１における充填工程及び保圧工程を説明するための図である。図３において、縦軸が、射出速度及び射出圧力、保圧力の大きさを示し、横軸が時間を示している。図４は、実施形態の射出成形機１において切換スイッチ８を操作する場合を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
本実施形態の射出成形機１では、図３に示すように、射出工程における充填工程において、シリンダ３内でスクリュ５がノズル側に向かって移動する距離、言い換えれば時間の経過に伴って、例えば図中に破線で示すように射出速度が直線的に徐々に大きくなるように制御される。このとき、例えば図中に実線で示すような曲線をなすように射出圧力が変化する。
【００３０】
また、本実施形態では、成形金型２のキャビティ内への樹脂材料の充填が完了する直前、例えば、キャビティの容積の８０％〜９０％程度が充填された時点で、成形金型２内の圧力を所定の圧力まで低下させるために、射出速度が直線的に小さくなるように制御を行う。なお、成形条件の必要に応じて運転者が任意に設定することによって、制御部７は、射出速度の低下を開始する時点でのキャビティ内への充填率、すなわち減速点の制御を行うように構成されてもよい。
【００３１】
また、制御部７は、樹脂材料が充填された成形金型２内に加える保圧力が無段階に小さくなるように制御を行う。なお、保圧力は、スクリュ５の背圧に基づいて制御される。また、保圧力を低下させるタイミングとしては、例えば、キャビティ内に樹脂材料を９５％〜９８％程度まで充填した時点から保圧力の低下が開始するように制御を行う。
【００３２】
本実施形態では、射出速度を無段階に直線的に変化させることで、射出速度を多段階に変化させる場合と比較して、キャビティ内に充填された樹脂材料の残留応力が低くなり、ヒネリの発生が抑えられる。射出速度と同様に、本実施形態では、保圧力が無段階に直線的に小さくされることで、保圧力が多段階に小さくされる場合と比較して、キャビティ内に充填された樹脂材料の残留応力が低くなり、ヒネリの発生が抑えられる。
【００３３】
本実施形態における切換スイッチ８の切換操作について簡単に説明する。図４に示すように、成形を開始し（ステップＳ１１）、成形された成形品にシワ等の成形不良の発生があるか否かを運転者が判断する（ステップＳ１２）。成形品にシワ等が発生していた場合には、切換スイッチ８をオン状態にすることで、制御部７によって上述したように射出速度及び保圧力がそれぞれ制御される。このように制御部７が作動することで、射出速度及び保圧力をそれぞれ段階的に変化させる場合に必要な成形条件の設定を運転者が行う必要がなくなる。したがって、運転者が複雑な設定作業の一部を行う必要がなくなり、成形条件の設定を容易に行うことが可能になる。次に、運転者は成形条件を手動で設定する（ステップＳ１４）。
【００３４】
また、成形品に成形不良が発生していなかった場合には、切換スイッチ８がオフ状態のままで、成形条件の設定が行われる（ステップＳ１４）。なお、この場合、射出速度及び保圧力はそれぞれ多段階に変化するように制御が行われる。
【００３５】
成形条件を設定した後、成形された成形品にシワ等の成形不良の発生があるか否かを運転者が判断する（ステップＳ１５）。このとき、成形品に成形不良が発生していた場合には、ステップＳ１４に戻り、再度、成形条件の設定が行われ、以降、成形品に成形不良が発生しなくなるまで、成形条件の設定が繰り返される。そして、成形品に成形不良が発生していなかった場合には、その成形条件にて所望量の成形品を生産し（ステップＳ１６）、成形を終了する（ステップＳ１７）。
【００３６】
上述したように、実施形態の射出成形機１によれば、制御部７が、成形金型２内に樹脂材料を充填するためのサーボモータ６を制御することによって、射出速度を無段階に変化させ、かつ、樹脂材料が充填された成形金型２内に加える保圧力を無段階に小さくなるように変化させる。これによって、本実施形態は、特に硬質樹脂材料に比べて溶融時の粘度が低い軟質樹脂材料を用いて射出成形を行う場合に、充填工程において、成形不良を招くような高圧が生じないように比較的低圧で樹脂材料の充填を行うことができ、かつ保圧工程においても、成形不良を招くような高圧が生じないように比較的低圧で保圧を行うことができる。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば、シワ、歪みによるヒネリ、ジェッティングの発生を防ぎ、成形品が良品として得られる成形条件を容易、かつ短時間に設定することが可能になる。このため、最適な成形条件を設定するために必要な樹脂材料を削減し、成形品の生産性を向上することができる。また、本実施形態によれば、成形金型２を破損するといた二次的な問題が生じることを防ぐことができる。
【００３８】
なお、本実施形態の射出成形機１では、射出速度が直線的に徐々に大きくなるように制御し、かつ保圧力が直線的に徐々に小さくなるように制御されたが、このような制御に限定されるものではない。成形条件の必要に応じて、例えば、射出速度及び保圧力が変化する直線の傾斜角が変化するように制御されたり、射出速度及び保圧力が曲線的に徐々に変化するように制御されたりしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  射出成形機
２  成形金型
６  サーボモータ
７  制御部
８  切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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