(57)【要約】【課題】射出圧縮成形において、高射出力の射出であっても所定の型開き位置が変化せず高品質の成形品が得られる射出成形機の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】射出圧縮成形を実施する射出成形機４７の固定盤１１と可動盤１２との間に設けられて金型４５のキャビティ２３の容積を所定量拡大させるストッパ２４により可動盤１２を位置決めした後、前記キャビティ２３へ溶融材料４４を射出するとき、キャビティ２３の投影面積と射出圧力から定まる射出力より大きな型締力が発生するように型締装置１０を制御した後、型締装置１０はキャビティ２３内の溶融材料４４を圧縮する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出圧縮成形を実施する射出成形機の固定盤と可動盤との間に設けられて金型のキャビティの容積を所定量拡大させるストッパにより前記可動盤を位置決めした後、前記キャビティへ溶融材料を射出するとき、前記キャビティの投影面積と射出圧力から規定される射出力より大きな型締力が発生するように型締装置を制御した後、キャビティ内の溶融材料を圧縮することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】
前記ストッパは、油圧シリンダ装置からなり、該油圧シリンダ装置のピストンの前進限度位置で前記可動盤の位置決めを行う請求項１に記載の射出成形機の制御方法。
【請求項３】
前記型締力は、前記射出力に前記油圧シリンダ装置の反抗力を加えた力より小さくなるように制御される請求項２に記載の射出成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の制御方法に関し、特には射出圧縮成形を実施する射出成形機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出圧縮成形は、可動金型を固定金型との型合わせ面から所定量開いた位置で位置決めし、容積を拡大させたキャビティへ溶融材料を射出し、その後、可動金型と固定金型を圧締してキャビティ内の溶融材料を圧縮し展延させてキャビティに溶融材料を充填させる成形方法である。
【０００３】
特許文献１には、前記射出圧縮成形における可動金型（可動盤）の位置決めを位置決め用シリンダ装置で高精度に行う技術が開示されている。しかしながら、特許文献１による可動金型の位置決めは、ブースタラムにより発生する低い出力に基づく力で行われているため、高射出力で溶融材料を射出したときには可動盤は射出力に負けて位置決め位置から開いて、型開き位置が変化してしまう。その結果、容積がより拡大されたキャビティへ射出され厚くなった溶融材料を、所定の成形品厚さまで圧縮・展延させることが困難となる。特に、流動性の低い溶融材料を用いる燃料電池用セパレータの成形ではこの問題は顕著であり、歪みのない均一な板厚のセパレータを成形することが困難であった。
【特許文献１】実公昭６１−２７７１３号公報（第１頁〜２頁、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、射出圧縮成形において、高射出力の射出であっても所定の型開き位置が変化せず高品質の成形品が得られる射出成形機の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、請求項１の発明は、射出圧縮成形を実施する射出成形機の固定盤と可動盤との間に設けられて金型のキャビティの容積を所定量拡大させるストッパにより前記可動盤を位置決めした後、前記キャビティへ溶融材料を射出するとき、前記キャビティの投影面積と射出圧力から規定される射出力より大きな型締力が発生するように型締装置を制御した後、キャビティ内の溶融材料を圧縮することを特徴とする射出成形機の制御方法に係る。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ストッパは、油圧シリンダ装置からなり、該油圧シリンダ装置のピストンの前進限度位置で前記可動盤の位置決めを行う射出成形機の制御方法に係る。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２において、前記型締力は、前記射出力に前記油圧シリンダ装置の反抗力を加えた力より小さくなるように制御される射出成形機の制御方法に係る。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明は、射出圧縮成形を実施する射出成形機の固定盤と可動盤との間に設けられて金型のキャビティの容積を所定量拡大させるストッパにより前記可動盤を位置決めした後、前記キャビティへ溶融材料を射出するとき、前記キャビティの投影面積と射出圧力から規定される射出力より大きな型締力が発生するように型締装置を制御した後、キャビティ内の溶融材料を圧縮するので、キャビティの容積を変化させずに圧縮が開始でき高品質の成形品が得られる。
【０００９】
請求項２の発明は、前記ストッパは、油圧シリンダ装置からなり、該油圧シリンダ装置のピストンの前進限度位置で前記可動盤の位置決めを行うので、反抗力を効果的に発生させることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、前記型締力は、前記射出力に前記油圧シリンダ装置の反抗力を加えた力より小さくなるように制御されるので、射出時の可動盤の位置決めを効果的に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明を実施する射出成形機を可動盤の位置決め時の状態で示すブロック図、図２は本発明を実施する射出成形機を射出時の状態で示すブロック図、図３は本発明を実施する射出成形機を圧縮時の状態で示すブロック図、図４はストッパの一例を示す拡大断面図、図５は射出時に金型へ作用する力の状態を示す概念図である。
【００１２】
図１ないし図３に示すように、射出成形機４７は、型締装置１０、射出装置２５、油圧装置４６および制御装置４３から構成される。射出成形機４７は、射出装置２５においてプラスチック、金属またはセラミック等からなる材料を可塑化して生成した溶融材料４４を型締装置１０の固定金型２０と可動金型２１よりなる金型４５へ射出するものである。
【００１３】
型締装置１０は、固定盤１１と、取付盤１３と、固定盤１１と取付盤１３との間に架設された複数のタイバ２２と、タイバ２２を摺動して固定盤１１に接近し離隔する可動盤１２と、当該可動盤１２において固定盤１１側の反対側に固着された型締ピストン１６と、型締ピストン１６を往復動可能に嵌挿し取付盤１３に固着された型締シリンダ１４と、ブースタラム１５とから構成される。前記ブースタラム１５は、型締ピストン１６において可動盤１２側と反対側の端面中心部に穿孔された型閉室１９を形成する穴に嵌挿され型締シリンダ１４の底面中心部に固着された中空円筒状である。そして、固定盤１１と可動盤１２の対向面には、金型４５となす固定金型２０と可動金型２１とがそれぞれ取付けられ、可動盤１２の固定盤１１への接近移動によって型合わせされ、キャビティ２３が形成される。
【００１４】
金型４５が取付けられた固定盤１１と可動盤１２の対向面のいずれかの面には、複数のストッパ２４が取付けられる。ストッパ２４は、図４に示すように、固定盤１１と可動盤１２の対向面のいずれかの面に取付けられる取付板５０と、取付板５０に液圧密に固着されるストッパシリンダ５１と、ストッパシリンダ５１に往復動自在に嵌挿されるストッパピストン５２と、ストッパピストン５２において取付板５０側と反対側に固着されるロッド５３と、ロッド５３の中心穴に螺刻された雌螺子に螺合する調整螺子５５と、調整螺子５５の緩みを防止するロックナット５４とからなる。ストッパシリンダ５１におけるストッパピストン５２の取付板５０側はストッパ室５６が形成される。ストッパ室５６に供給される圧油によりストッパピストン５２はストッパシリンダ５１の端面５７に押圧されて、可動盤１２の衝止が実行される。図示の実施例によると、取付板５０は固定盤１１に取付けられている。なお、ストッパ２４は油圧シリンダ装置からなり、該装置のピストンとはストッパピストン５２に相当する。
【００１５】
射出装置２５は、加熱筒２６と、加熱筒２６に回転往復動可能に嵌挿されたスクリュ２７と、加熱筒２６の先端面に螺着され固定金型２０に当接するノズル２８と、スクリュ２７を往復駆動する射出シリンダ２９と、スクリュ２７を回転駆動するモータ３１とからなる。加熱筒２６の後部から供給された成形材料は、スクリュ２７により前方に搬送されつつ、加熱筒２６の外周に捲着された図示しないヒータにより溶融されて可塑化される。そして、可塑化された成形材料は、加熱筒２６内のスクリュ２７前方に、キャビティ２３の容積に応じた所定量が溶融材料４４として蓄積される。
【００１６】
油圧装置４６は、型締装置１０や射出装置２５のアクチュエータを油圧駆動するための機器である。ポンプ３７は、タンク３８に貯留された作動油を汲み上げて加圧し圧油となす。切換弁３６は、ポンプ３７の圧油を、タンク３８へ戻すニュートラル位置、型閉室１９と型締室１８へ供給する位置、または型開室１７へ供給する位置のいずれかを択一的に切り換え、可動盤１２を開閉制御する。切換弁３４は、切換弁３６が圧油を型閉室１７と型締室１８へ供給する位置に切り換えられているとき、圧油を型閉室１９に加えて型締室１８にも供給してより大きな型締力を発生可能にする。逆止弁３３は、型締室１８に供給された圧油の逆流を防止するとともに、切換弁３６が圧油を型開室１７へ供給する位置に切り換えられたときには強制的に逆止が解除されて型締室１８の圧油をタンク３８へ戻すように作動する。
【００１７】
切換弁３５は、切換弁３６が圧油を型閉室１９と型締室１８へ供給する位置に切り換えられているとき、圧油を複数のストッパ２４のストッパ室５６（図４参照）に供給可能にして、ストッパ２４、特にはストッパピストン５２が前進限度位置に達したときに、固定盤１１と可動盤１２とを所定間隔で衝止させ、可動盤１２の位置決めを行う。電磁リリーフ弁３９は、切換弁３６が圧油を型閉室１９と型締室１８へ供給する位置に切り換えられているとき、その圧油の油圧力を制御装置４３からの駆動電流によって自在に制御する。そのため、電磁リリーフ弁３９は、型締装置１０の型閉室１９、型締室１８およびストッパ室５６の油圧力を制御可能であり、ブースタラム１５の受圧面積Ａと型締ピストン１６の受圧面積Ｂで定まる型締力を制御することができるとともに、複数のストッパピストン５２の受圧面積Ｃの総計で定まる反抗力も制御することができる。なお、切換弁３５は、ポンプ３７と電磁リリーフ弁３９とによる油圧源とは別に設けたポンプと電磁リリーフ弁に接続されることにより、反抗力を型締力とは関係なく単独に制御するように構成してもよい。
【００１８】
切換弁４０は、ポンプ４１の圧油を、タンク３８へ戻すニュートラル位置、射出室４８へ供給する位置、または後退室４９へ供給する位置のいずれかを択一的に切り換え、スクリュ２７を前進または後退させて射出および可塑化の制御を行う。圧力センサ４２は、射出室４８へ圧油を供給する管路に設けられ、射出室４８の油圧力を検出して制御装置４３へその信号を伝送する。
【００１９】
制御装置４３は、マイクロプロセッサに基づいて構成されたプログラマブルなものであり、中央演算処理装置としてのＣＰＵと、成形条件等を設定入力・表示する操作部と、設定値、定数およびプログラムを格納するＲＡＭ・ＲＯＭ等の記憶部と、圧力センサ４２や各種手動スイッチ等に接続される入力部と、切換弁３４，３５，３６，４０および電磁リリーフ弁３９への駆動電流やヒータへの駆動電流を出力する出力部とからなる。制御装置４３は、射出成形機４７の型締装置１０や射出装置２５等のアクチュエータをシーケンス制御しそれらの速度や力を制御する他、加熱筒２６のヒータの温度制御を行う。図中、各切換弁と制御装置４３との信号線は省略されている。
【００２０】
次に、射出成形機４７における射出圧縮成形の制御方法について詳細に説明する。図１に示すように、制御装置４３は、切換弁３６および切換弁３５のソレノイドを励磁し、ブースタラム１５を介して型閉室１９に圧油を供給し可動盤１２を固定盤１１に接近させるとともに、ストッパ室５６に圧油を供給してストッパ２４を限度位置まで伸長させておく。可動金型２１が固定金型２０に係合して所定の圧縮代を残す位置まで到達したとき、可動盤１２の固定盤１１との対向面にストッパ２４の突出量が調整された調整螺子５５が当接する。すなわち、ストッパピストン５２の前進限度位置で可動盤１２と調整螺子５５が当接することにより位置決めが行われる。このとき、ブースタラム１５の受圧面積Ａは、複数のストッパピストン５２の受圧面積Ｃの総計よりも小さくなるように設計されているかまたは、ストッパ室５６の油圧力が型閉室１９の油圧力より十分高く制御されているので、電磁リリーフ弁３９の設定油圧力の如何に関わらず、ブースタラム１５のみによる型締力はストッパ２４の反抗力より小さくなる。そのため、ストッパ２４のストッパピストン５２は端面５７に当接して保持するので、可動盤１２は、ストッパピストン５２が前進限度位置まで伸長したストッパ２４により精確かつ安定して位置決めされる。
【００２１】
その後、図２に示すように、固定金型２０に当接した射出装置２５から溶融材料４４がキャビティ２３へ射出される。これは、切換弁４０のソレノイドが励磁され、射出ピストン３０の射出室４８へ圧油が供給されて行われる。それと同時に、切換弁３４のソレノイドも励磁され、圧油は型締室１８へも供給される。
【００２２】
射出装置２５からキャビティ２３へ溶融材料４４が射出されるとき、可動金型２１すなわち可動盤１２が固定盤１１に対して受ける力は、図５中の矢印として示すように、型締力（Ｐ2）、射出力（Ｐ1）および反抗力（Ｐ3）である。型締力（Ｐ2）は、ブースタラム１５の受圧面積Ａと型締ピストン１６の受圧面積Ｂの加算値に、電磁リリーフ弁３９で制御された圧油の油圧値を乗じたものである。射出力（Ｐ1）は、型締力の作用する方向に垂直な面であるキャビティ２３の投影面積に、圧力センサ４２の検出値に基づいて求められる溶融材料４４の射出圧力を乗じたものである。また、反抗力（Ｐ3）は、複数のストッパピストン５２の受圧面積Ｃの総計に、電磁リリーフ弁３９で制御された圧油の油圧値を乗じたものである。
【００２３】
射出装置２５からキャビティ２３へ溶融材料４４が射出されるとき、可動盤１２がその位置決め位置を保持できるための条件は、図５に示すように、型締力（Ｐ2）が射出力（Ｐ1）より大であり、かつ、射出力（Ｐ1）と反抗力（Ｐ3）の加算値が型締力（Ｐ2）より大であることである。つまり、｛Ｐ1＜Ｐ2＜（Ｐ1＋Ｐ3）｝とする関係式が成立することである。なお、反抗力と型締力とを比較すると、それぞれの受圧面積の設計上、反抗力は型締力の１０〜２０％程度であり、この反抗力が前記したように型締力の制御許容範囲となる。したがって、型締力の制御を容易にするためには、反抗力を可及的に大きくする必要がある。そのため、ストッパピストン５２の受圧面積Ｃを大きくするか、前記したようにストッパピストン５２の油圧源をポンプ３７と電磁リリーフ弁３９による回路から切り離して単独のものとし、ストッパピストン５２に型締力とは関係のない高い油圧力が供給されるようにすることが好ましい。
【００２４】
制御装置４３は、射出装置２５からキャビティ２３へ溶融材料４４が射出されるとき、型締力が上記条件となるように、電磁リリーフ弁３９を制御する。具体的には、制御装置４３は、その操作部で入力設定されたキャビティ２３の投影面積に圧力センサ４２で検出した射出圧力を乗算して射出力を求める。ブースタラム１５の受圧面積Ａ、型締ピストン１６の受圧面積Ｂおよび、複数のストッパピストン５２の受圧面積Ｃの総計は、射出成形機４７に固有の値であり、予め制御装置４３の記憶部に格納されている。また、電磁リリーフ弁３９で制御された圧油の油圧値は、制御装置４３の操作部を介して記憶部に格納されているその設定値を用いるか、電磁リリーフ弁３９の管路に別途設けた圧力センサにより検出して求めてもよい。上記のようにして求めた値により、制御装置４３は、型締力と反抗力も演算することができる。そして、制御装置４３は、求めた射出力、型締力および反抗力を比較演算して、型締力が前出の関係式を満足するように電磁リリーフ弁３９を制御する。
【００２５】
型締力は、上記のように、変数である射出圧力に基づいて演算され制御されるので、射出力の変化に対して数十ミリ秒の遅れが生ずる。この遅れが問題となるような高速の射出を行う場合は、電磁リリーフ弁３９をサーボ弁に代えることが好ましい。また他の方法として、一旦射出圧力の挙動パターンを記憶部に記憶させておき、射出の開始時に、射出の開始より略作動遅れに相当する時間先立って、型締力を前記記憶させた射出圧力パターンに基づいて制御することがより好ましい。
【００２６】
射出装置２５からキャビティ２３へ溶融材料４４が射出された後、図３に示すように、型締装置１０は溶融材料４４の圧縮を行う。これは、図２に示す射出時の状態に加えて、切換弁３５のソレノイドを解磁してストッパ２４の反抗力を解除した状態で行われる。さらにこのとき、射出圧力は、図示しない油圧調整機構により保持圧力に切り換えられ、キャビティ２３内の溶融材料４４が圧縮により射出装置２５側へ逆流するのを防止する。溶融材料４４の逆流は、ノズル２８部分に設ける開閉弁で行うこともある。キャビティ２３内の溶融材料４４の圧縮は、制御装置４３が電磁リリーフ弁３９を介して型締力を制御することにより行われる。
【００２７】
このようにして、本発明の射出圧縮成形によれば、射出装置２５からキャビティ２３へ溶融材料４４が射出されるとき、可動盤１２はストッパ２４の位置決め位置（ストッパピストン５２の前進限度位置）に停止するように型締力が制御されるので、キャビティ２３の容積を変化させずに溶融材料４４の圧縮を開始させることができ、流動性の悪い溶融材料を用いた薄肉の成形品であっても歪みや板厚の変化がない高品質の成形品が得られる。
【００２８】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。例えば、型締装置１０は油圧方式のもので説明したが、型締力が本発明のように制御できるものであれば、サーボモータとボール螺子等による機械方式のものでもよい。
【００２９】
また、実施例においてはストッパとして油圧シリンダ装置を用いたもので説明したが、そのストッパ２４に代えて、ブロック状の部材を固定盤１１と可動盤１２との間に挿脱するようにしてもよい。その場合は、本発明の課題を解決する条件としては、型締力が射出力より大であるというもののみとなる。そして、型締力は射出力に基づいて演算し制御するのではなく、射出力の最高値より大きい一定の型締力が生成されるように予め設定して制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実施する射出成形機を可動盤の位置決め時の状態で示すブロック図である。
【図２】本発明を実施する射出成形機を射出時の状態で示すブロック図である。
【図３】本発明を実施する射出成形機を圧縮時の状態で示すブロック図である。
【図４】ストッパの一例を示す拡大断面図である。
【図５】射出時に金型へ作用する力の状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  型締装置
１１  固定盤
１２  可動盤
２３  キャビティ
２４  ストッパ
２５  射出装置
４３  制御装置
４４  溶融材料
４５  金型
４７  射出成形機
５２  ストッパピストン
【図１】
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【図２】
2005231176.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005231176.tif 000007