(57)【要約】【課題】  複数のキャビティの個々に適切な射出充填工程と圧力保持工程が行え、成形サイクルを短くできる射出成形機の金型装置および射出成形方法。【解決手段】  複数のキャビティとその樹脂入口を有する金型と、射出ユニットに接合する樹脂供給通路とそれから分岐しキャビティの樹脂入口に連通する複数の出口通路を有するホットランナと、出口通路を開閉し開いたとき各キャビティへの樹脂供給を行う開閉手段および閉じた後各出口通路においてキャビティ内の溶融樹脂を加圧保持する保圧手段ならびにゲートバルブ閉位置センサを備えた複数のゲートバルブと、キャビティ毎に設置された充填完了検出手段と、射出充填していた１のキャビティの充填完了を検出すると１のキャビティは加圧保持し他の１のキャビティの射出充填を行うようにゲートバルブの開閉動作と射出スクリュの前進停止を制御する制御装置とを備えた金型装置と、それを用いた射出成形方法。【選択図】            図１
2005319711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャビティと同キャビティ毎に樹脂入口を有する金型と、射出ユニットに接合する樹脂供給通路および同樹脂供給通路から分岐し前記キャビティのそれぞれの樹脂入口に連通する複数の出口通路を有するホットランナと、同ホットランナの各出口通路毎に設けられ、同出口通路を開閉し開いたとき前記各キャビティへの樹脂供給を行う開閉手段および閉じた後各出口通路において前記キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持する保圧手段ならびに開閉位置を検出するゲートバルブ閉位置センサを備えた複数のゲートバルブと、前記キャビティ毎に設置された充填完了検出手段と、同充填完了検出手段により射出充填していた１の前記キャビティの充填完了を検出すると同１のキャビティは加圧保持し他の１の前記キャビティの射出充填を行うように前記ゲートバルブの開閉動作と前記射出ユニットの射出スクリュの前進停止を制御する制御装置とを備えてなることを特徴とする射出成形機の金型装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機の金型装置において、前記ゲートバルブは、前記出口通路に出没可能に嵌入するプランジャと、前記金型の支持台に固定され前記プランジャに直結して同プランジャ前後進させて前記ゲートバルブを開閉、保圧駆動する油圧シリンダのラムと、前記プランジャの先端部が前記出口通路に出没するときの位置を前記開閉位置として検出するゲートバルブ閉位置センサとを有し、前記プランジャの先端部が前記開閉位置から前記プランジャが一定距離抜き出された位置を全開位置、同開閉位置から同プランジャが前記出口通路内に一定距離嵌入した位置を全閉位置とし、同開閉位置と全開位置との間で前記キャビティへの樹脂供給を行い、同開閉位置と全閉位置との間で樹脂供給を断ち前記キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持するように、前記開閉手段と保圧手段を構成してなることを特徴とする射出成形機の金型装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置において、前記射出スクリュの射出駆動手段が油圧シリンダであって、前記充填完了検出手段は、前記射出ユニットに設置された前記射出スクリュの位置検出スケールの射出ストローク信号が、前記制御装置において予め設定された各キャビティの充填量に見合う射出ストロークに到達した時充填完了とするように構成したもの、前記射出駆動手段の油圧シリンダの作動油圧が予め設定された各キャビティにおける射出充填の末期に上昇する射出圧値を超えた時充填完了とするように構成したもの、あるいは、キャビティ内樹脂圧センサの検出値が予め設定された各キャビティにおける射出充填の末期に上昇する樹脂圧値を超えた時充填完了とするように構成したもののうちのいずれか1つ以上を備えることを特徴とする射出成形機の金型装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置において、前記射出スクリュの射出駆動手段がボールねじ軸とボールねじナットとサーボモータとを使用した電動直線移動機構であって、前記充填完了検出手段は、前記ボールねじ軸の回転数が、前記制御装置において予め設定された各キャビティの充填量に見合う前記射出スクリュの射出ストロークをボールねじ軸の回転数に換算した回転数に到達した時充填完了とするように構成したもの、あるいは、ボールねじ軸とボールねじ軸を支持するフレームとの間に荷重センサを介装し、同荷重センサの射出荷重が、前記制御装置において予め設定された射出充填の末期の射出荷重値に到達した時充填完了とするように構成したもののうちのいずれか１つ以上を備えることを特徴とする射出成形機の金型装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の射出成形機の金型装置において、前記複数のキャビティは互いに形状やサイズの異なったものを含むことを特徴とする射出成形機の金型装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置を用い、前記複数のゲートバルブの内の１を開にして前記１のゲートバルブの出口通路と前記キャビティの１つを連通して他のゲートバルブは閉じ、前記射出スクリュを前進して前記１のキャビティに射出充填し、同キャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、同射出スクリュの前進を一旦停止し、前記１のゲートバルブの開閉手段により前記１のゲートバルブの出口通路の閉動作を行い前記保圧手段により前記１のキャビティ内の溶融樹脂を設定圧に加圧保持して冷却工程に入るとともに、前記１のゲートバルブが閉となったら次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し、前記射出スクリュを再度前進させて前記次の１のキャビティに射出充填する工程を順次行い、それぞれの前記キャビティに対し個別に射出充填、保圧、冷却をすることを特徴とする射出成形方法。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置を用い、前記複数のゲートバルブの内の１を開にして前記１のゲートバルブの出口通路と前記キャビティの１つを連通して他のゲートバルブは閉じ、前記射出スクリュを前進して前記１のキャビティに射出充填し、同キャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、前記１のゲートバルブの開閉手段により前記１のゲートバルブの出口通路の閉作動を行うと同時に次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し、前記保圧手段により前記１のキャビティ内の溶融樹脂を設定圧に加圧保持して冷却工程に入るのと並行して、前記次の１のキャビティに射出充填する工程を順次行い、それぞれの前記キャビティに対し個別に射出充填、保圧、冷却をすることを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティに対しても適切な射出充填工程と圧力保持工程が行え、成形サイクルを短くできる、複数のキャビティを有する射出成形機の金型装置と射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状やサイズの異なった複数のキャビティを有する射出成形機の金型とキャビティ内に溶融樹脂を満遍なく充填する射出成形方法については従来から種々提案されているが、例えば特公平６−１５１８８号公報（特許文献１）に示されるものは、全キャビティに対し同時に射出充填を行うが、そのために各キャビティ毎に溶融樹脂の流量制御と圧力保持制御を行うものであり、また、各キャビティ毎に樹脂ノズルとこれに嵌合する保圧制御プランジャを備える。
【０００３】
流量制御は、ねじを備え回転することにより前後進可能な樹脂ノズルをベベルギアによって回転させ、ノズル隙間を変えて樹脂流路面積を変化させることにより樹脂流速を調整する構成とし、圧力保持制御は、保圧制御プランジャを樹脂通路に嵌挿することにより溶融樹脂の遮断とキャビティ内の圧力保持をするものである。
【０００４】
また、特開２００１−２０５６５６公報(特許文献２)に示されるものは、各キャビティへの樹脂通路のそれぞれに樹脂ゲートバルブとキャビティ充填樹脂の圧力を検出する樹脂圧センサを設けた金型を用い、まず、第１のキャビティの樹脂ゲートバルブを開いて樹脂を充填し、型内圧設定パターンに追従するように樹脂圧センサで検出された樹脂圧信号をフィードバック制御して射出ユニットの油圧シリンダの油圧を調整し、第１のキャビティ内の樹脂圧が保圧完了後に樹脂ゲートバルブを閉じる。以下、第２のキャビティ以降についても同様に繰り返して全キャビティでの成形を行う方法である。
【０００５】
【特許文献１】特公平６−１５１８８号公報（第２頁、図）
【特許文献２】特開２００１−２０５６５６公報（第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
形状やサイズの異なった複数のキャビティ内に溶融樹脂を満遍なく充填する従来の射出成形方法は、上記の特公平６−１５１８８号に示された例では、樹脂の種類、温度、圧力が変わったとき、同時に充填完了させるための射出条件の調整設定に多くの工数と時間がかかり、射出後の樹脂圧力保持時間がどのキャビティについても一定であるため、成形品の形状、サイズが変わると成形品の保圧条件が合わないので、ひけやバリ等の成形不良が発生するという問題がある。
【０００７】
また、特開２００１−２０５６５６に示された例は、各キャビティ毎に射出、保圧の工程の繰り返しを行っているので、全体の成形サイクルが長くなるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、形状やサイズの異なった複数のキャビティを有しても、個々のキャビティ
に適切な射出充填工程と圧力保持工程が行え、成形サイクルを短くできる射出成形機の金型装置および射出成形方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（７）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。
【００１０】
（１）その第１の手段として、複数のキャビティと同キャビティ毎に樹脂入口を有する金型と、射出ユニットに接合する樹脂供給通路および同樹脂供給通路から分岐し前記キャビティのそれぞれの樹脂入口に連通する複数の出口通路を有するホットランナと、同ホットランナの各出口通路毎に設けられ、同出口通路を開閉し開いたとき前記各キャビティへの樹脂供給を行う開閉手段および閉じた後各出口通路において前記キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持する保圧手段ならびに開閉位置を検出するゲートバルブ閉位置センサを備えた複数のゲートバルブと、前記キャビティ毎に設置された充填完了検出手段と、同充填完了検出手段により射出充填していた１の前記キャビティの充填完了を検出すると同１のキャビティは加圧保持し他の１の前記キャビティの射出充填を行うように前記ゲートバルブの開閉動作と前記射出ユニットの射出スクリュの前進停止を制御する制御装置とを備えてなることを特徴とする射出成形機の金型装置を提供する。
【００１１】
（２）第２の手段としては、第１の手段の射出成形機の金型装置において、前記ゲートバルブは、前記出口通路に出没可能に嵌入するプランジャと、前記金型の支持台に固定され前記プランジャに直結して同プランジャ前後進させて前記ゲートバルブを開閉、保圧駆動する油圧シリンダのラムと、前記プランジャの先端部が前記出口通路に出没するときの位置を前記開閉位置として検出するゲートバルブ閉位置センサとを有し、前記プランジャの先端部が前記開閉位置から前記プランジャが一定距離抜き出された位置を全開位置、同開閉位置から同プランジャが前記出口通路内に一定距離嵌入した位置を全閉位置とし、同開閉位置と全開位置との間で前記キャビティへの樹脂供給を行い、同開閉位置と全閉位置との間で樹脂供給を断ち前記キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持するように、前記開閉手段と保圧手段を構成してなることを特徴とする射出成形機の金型装置を提供する。
【００１２】
（３）また、第３の手段として、第１の手段または第２の手段の射出成形機の金型装置において、前記射出スクリュの射出駆動手段が油圧シリンダであって、前記充填完了検出手段は、前記射出ユニットに設置された前記射出スクリュの位置検出スケールの射出ストローク信号が、前記制御装置において予め設定された各キャビティの充填量に見合う射出ストロークに到達した時充填完了とするように構成したもの、前記射出駆動手段の油圧シリンダの作動油圧が予め設定された各キャビティにおける射出充填の末期に上昇する射出圧値を超えた時充填完了とするように構成したもの、あるいは、キャビティ内樹脂圧センサの検出値が予め設定された各キャビティにおける射出充填の末期に上昇する樹脂圧値を超えた時充填完了とするように構成したもののうちのいずれか１つ以上を備えることを特徴とする射出成形機の金型装置を提供する。
【００１３】
（４）第４の手段として、第１の手段または第２の手段の射出成形機の金型装置において、前記射出スクリュの射出駆動手段がボールねじ軸とボールねじナットとサーボモータとを使用した電動直線移動機構であって、前記充填完了検出手段は、前記ボールねじ軸の回転数が、前記制御装置において予め設定された各キャビティの充填量に見合う前記射出スクリュの射出ストロークをボールねじ軸の回転数に換算した回転数に到達した時充填完了とするように構成したもの、あるいは、ボールねじ軸とボールねじ軸を支持するフレームとの間に荷重センサを介装し、同荷重センサの射出荷重が、前記制御装置において予め設定された射出充填の末期の射出荷重値に到達した時充填完了とするように構成したもののうちのいずれか１つ以上を備えることを特徴とする射出成形機の金型装置。
【００１４】
（５）第５の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの射出成形機の金型装置において、前記複数のキャビティは互いに形状やサイズの異なったものを含むことを特徴とする射出成形機の金型装置。
【００１５】
（６）第６の手段として、第１の手段または第２の手段の射出成形機の金型装置を用い、前記複数のゲートバルブの内の１を開にして前記１のゲートバルブの出口通路と前記キャビティの１つを連通して他のゲートバルブは閉じ、前記射出スクリュを前進して前記１のキャビティに射出充填し、同キャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、同射出スクリュの前進を一旦停止し、前記１のゲートバルブの開閉手段により前記１のゲートバルブの出口通路の閉動作を行い前記保圧手段により前記１のキャビティ内の溶融樹脂を設定圧に加圧保持して冷却工程に入るとともに、前記１のゲートバルブが閉となったら次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し、前記射出スクリュを再度前進させて前記次の１のキャビティに射出充填する工程を順次行い、それぞれの前記キャビティに対し個別に射出充填、保圧、冷却をすることを特徴とする射出成形方法を提供する。
【００１６】
（７）第７の手段として、第１の手段または第２の手段の射出成形機の金型装置を用い、前記複数のゲートバルブの内の１を開にして前記１のゲートバルブの出口通路と前記キャビティの１つを連通して他のゲートバルブは閉じ、前記射出スクリュを前進して前記１のキャビティに射出充填し、同キャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、前記１のゲートバルブの開閉手段により前記１のゲートバルブの出口通路の閉作動を行うと同時に次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し、前記保圧手段により前記１のキャビティ内の溶融樹脂を設定圧に加圧保持して冷却工程に入るのと並行して、前記次の１のキャビティに射出充填する工程を順次行い、それぞれの前記キャビティに対し個別に射出充填、保圧、冷却をすることを特徴とする射出成形方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、射出成形機の金型装置を、複数のキャビティと同キャビティ毎に樹脂入口を有する金型と、射出ユニットに接合する樹脂供給通路および同樹脂供給通路から分岐し前記キャビティのそれぞれの樹脂入口に連通する複数の出口通路を有するホットランナと、同ホットランナの各出口通路毎に設けられ、同出口通路を開閉し開いたとき前記各キャビティへの樹脂供給を行う開閉手段および閉じた後各出口通路において前記キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持する保圧手段ならびに開閉位置を検出するゲートバルブ閉位置センサを備えた複数のゲートバルブと、前記キャビティ毎に設置された充填完了検出手段と、同充填完了検出手段により射出充填していた１の前記キャビティの充填完了を検出すると同１のキャビティは加圧保持し他の１の前記キャビティの射出充填を行うように前記ゲートバルブの開閉動作と前記射出ユニットの射出スクリュの前進停止を制御する制御装置とを備えてなるように構成したので、キャビティ毎に個別に射出充填と保圧を最適に設定でき、各キャビティにおける成形品の形状、サイズに応じて個別に射出と保圧条件を設定することができるため、ひけ、バリ等の生計不良を防ぎ、成形品の品質を上げることができるほか、射出スクリュは１のキャビティのゲートバルブが閉じた後は射出スクリュで１のキャビティの圧力保持をする必要が無く、直ぐに次の他の１のキャビティのゲートバルブが開になりしだい次の１のキャビティに射出充填が行え、また、各キャビティのゲートバルブが閉じた後は射出圧を保持する必要が無くなるので、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができ、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮できるという効果がある。
【００１８】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の射出成形機の金型装置において、前記ゲートバルブは、前記出口通路に出没可能に嵌入するプランジャと、前記金型の支持台に固定され前記プランジャに直結して同プランジャ前後進させて前記ゲートバルブを開閉、保圧駆動する油圧シリンダのラムと、前記プランジャの先端部が前記出口通路に出没するときの位置を前記開閉位置として検出するゲートバルブ閉位置センサとを有し、前記プランジャの先端部が前記開閉位置から前記プランジャが一定距離抜き出された位置を全開位置、同開閉位置から同プランジャが前記出口通路内に一定距離嵌入した位置を全閉位置とし、同開閉位置と全開位置との間で前記キャビティへの樹脂供給を行い、同開閉位置と全閉位置との間で樹脂供給を断ち前記キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持するように、前記開閉手段と保圧手段を構成したので、ゲートバルブのプランジャの出没により出口通路を開閉して各キャビティへの樹脂供給を行う開閉手段とするとともに、プランジャを開閉位置を越えて出口通路内に押し込むことによりキャビティ内の溶融樹脂を加圧保持する保圧手段とすることができ、それぞれのキャビティに個別の条件で射出充填が行え、各キャビティ内の樹脂圧力を冷却固化するまで保持することができるので、請求項１の発明の作用効果を、簡明な構造で確実に奏することができる。
【００１９】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置において、前記射出スクリュの射出駆動手段が油圧シリンダであって、前記充填完了検出手段は、前記射出ユニットに設置された前記射出スクリュの位置検出スケールの射出ストローク信号が、前記制御装置において予め設定された各キャビティの充填量に見合う射出ストロークに到達した時充填完了とするように構成したもの、前記射出駆動手段の油圧シリンダの作動油圧が予め設定された各キャビティにおける射出充填の末期に上昇する射出圧値を超えた時充填完了とするように構成したもの、あるいは、キャビティ内樹脂圧センサの検出値が予め設定された各キャビティにおける射出充填の末期に上昇する樹脂圧値を超えた時充填完了とするように構成したもののうちのいずれか１つ以上を備えるように構成したので、射出スクリュの射出駆動手段が油圧シリンダである場合において、各キャビティにおける充填完了を確実に自動的に検出でき、請求項１または請求項２の発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【００２０】
（４）請求項４の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置において、前記射出スクリュの射出駆動手段がボールねじ軸とボールねじナットとサーボモータとを使用した電動直線移動機構であって、前記充填完了検出手段は、前記ボールねじ軸の回転数が、前記制御装置において予め設定された各キャビティの充填量に見合う前記射出スクリュの射出ストロークをボールねじ軸の回転数に換算した回転数に到達した時充填完了とするように構成したもの、あるいは、ボールねじ軸とボールねじ軸を支持するフレームとの間に荷重センサを介装し、同荷重センサの射出荷重が、前記制御装置において予め設定された射出充填の末期の射出荷重値に到達した時充填完了とするように構成したもののうちのいずれか１つ以上を備えるように構成したので、射出スクリュの射出駆動手段がボールねじ軸とボールねじナットとサーボモータとを使用した電動直線移動機構である場合において、各キャビティにおける充填完了を確実に自動的に検出でき、また、各キャビティの射出ストロークを油圧駆動の場合より射出スクリュの速度と位置の制御が正確にできるので制御が容易であり、請求項１または請求項２の発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【００２１】
（５）請求項５の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の射出成形機の金型装置において、前記複数のキャビティは互いに形状やサイズの異なったものを含むように構成したので、従来各キャビティ毎の成形品質に問題を生じやすかった形状やサイズの異なった複数のキャビティを有する金型の場合においても、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の作用効果を奏することができる。
【００２２】
（６）請求項６の発明によれば、射出成形方法を、請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置を用い、前記複数のゲートバルブの内の１を開にして前記１のゲートバルブの出口通路と前記キャビティの１つを連通して他のゲートバルブは閉じ、前記射出スクリュを前進して前記１のキャビティに射出充填し、同キャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、同射出スクリュの前進を一旦停止し、前記１のゲートバルブの開閉手段により前記１のゲートバルブの出口通路の閉動作を行い前記保圧手段により前記１のキャビティ内の溶融樹脂を設定圧に加圧保持して冷却工程に入るとともに、前記１のゲートバルブが閉となったら次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し、前記射出スクリュを再度前進させて前記次の１のキャビティに射出充填する工程を順次行い、それぞれの前記キャビティに対し個別に射出充填、保圧、冷却をするように構成したので、請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置の作用効果を奏して、各キャビティにおける成形品の成形不良を防ぎ、成形品の品質を上げることができるほか、射出スクリュは、１のキャビティのゲートバルブが閉じた後は射出スクリュで１のキャビティの圧力保持をする必要が無く、直ぐに次の他の１のキャビティのゲートバルブが開になりしだい次の１のキャビティの射出充填を行ない、また、各キャビティのゲートバルブが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができ、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程を短縮できる。
【００２３】
（７）請求項７の発明によれば、射出成形方法を、請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置を用い、前記複数のゲートバルブの内の１を開にして前記１のゲートバルブの出口通路と前記キャビティの１つを連通して他のゲートバルブは閉じ、前記射出スクリュを前進して前記１のキャビティに射出充填し、同キャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、前記１のゲートバルブの開閉手段により前記１のゲートバルブの出口通路の閉作動を行うと同時に次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し、前記保圧手段により前記１のキャビティ内の溶融樹脂を設定圧に加圧保持して冷却工程に入るのと並行して、前記次の１のキャビティに射出充填する工程を順次行い、それぞれの前記キャビティに対し個別に射出充填、保圧、冷却をするように構成したので、請求項１または請求項２に記載の射出成形機の金型装置の作用効果を奏して、各キャビティにおける成形品の成形不良を防ぎ、成形品の品質を上げることができるほか、射出スクリュは、１のキャビティのゲートバルブが閉じた後は射出スクリュで１のキャビティの圧力保持をする必要が無く、しかも１のキャビティの充填完了検出手段により充填完了を検出すると、１のゲートバルブの出口通路の閉作動を行うと同時に次の１のキャビティのゲートバルブの開動作を行いその出口通路と次の１のキャビティを連通し射出充填を行なうため各キャビティへの溶融樹脂の射出を殆ど停滞することなく連続して行うことができ、また、各キャビティのゲートバルブが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができ、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程をより短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施するための最良の形態として、以下に実施例１から実施例３を説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１から図６に基づき本発明の実施例１に係る射出成形機の金型装置および射出成形方法を説明する。図１は、本実施例の、射出成形機の複数のキャビティを有する金型装置の構成と油圧射出ユニットの制御系統を示す模式図、図２は図１の金型のゲートバルブおよびその周辺の詳細な構成を示す部分拡大図、図３は図１の金型と射出ユニットを用いた射出成形の工程図、図４は図１の金型のゲートバルブと射出ユニットの射出スクリュの動作を制御する制御回路と機能部品を示すブロック図で、ゲートバルブの切換えタイミングを射出ストロークの指定された位置としたもの、図５は図４のブロック図において、ゲートバルブの切換えタイミングを射出油圧の設定値に換えた場合の制御回路と機能部品の部分ブロック図、図６は図４のブロック図において、ゲートバルブの切換えタイミングを樹脂圧力の設定値に換えた場合の制御回路と機能部品の部分ブロック図である。
【００２６】
本実施例は、射出駆動に油圧シリンダを用いた射出ユニットを使用し、形状やサイズの異なった複数のキャビティとキャビティ内の溶融樹脂を加圧保持できる機能を持つゲートバルブとを備えた金型装置、および同装置により射出充填するとき、樹脂通路におけるゲートバルブの切換えタイミングを、射出ストロークの指定された位置、射出油圧の設定値、あるいは樹脂圧力の設定値とした射出成形方法を示す。
【００２７】
図１において、１は射出ユニットの主要な構成部品である射出ユニット本体であり、射出ユニット本体１は、射出シリンダ１ａを備えると共に、その内部に挿入された射出スクリュ２を回転駆動するモータ４を支え、軸方向にガイドするガイド部材１ｂを備え、射出スクリュ２を軸方向に前後進させる油圧シリンダ１ｃを備えている。射出スクリュ２の後端は油圧シリンダ１ｃ内の油圧ピストン３に結合し、油圧ピストン３を後方に突き通した延長軸はモータ４と直結している。
【００２８】
油圧シリンダ１ｃは４方向切換弁３３を経て油圧ポンプ３２からの作動油供給配管につながっている。油圧ポンプ３２は回転速度変更、油圧変換が可能なようにサーボモータ３１で駆動される（サーボモータの代わりにインバータで回転制御される交流モータを使用してもよい）。５は射出スクリュ２の軸に軸方向を拘束され、回転方向は拘束されないように取付けられたスクリュ位置検出スケールであり、スクリュ位置検出スケール５の検出信号は制御装置２５に伝えられる。
【００２９】
７は射出成形機に固定ダイプレート（図示省略）と支持盤９を介して固定された固定金型であり、固定金型７は可動金型８と結合したとき、溶融樹脂を受け入れる複数のキャビティ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを形成する（図１では、３つのキャビティを図示しているが、もっと多くの、例えばキャビティ１１Ｄ、キャビティ１１Ｅ・・・等が同時に設けられてもよい）。本実施例において複数のキャビティ１１Ａ〜１１Ｃは形状やサイズが異なったものとしているが、本発明は同じ形状、サイズの複数のキャビティに対しても同様に適用できる。なお、可動金型８は成形品取り出しのとき固定金型７から離れる方向に移動可能である。
【００３０】
固定金型７にはホットランナ１０が取り付けられており、ホットランナ１０にはキャビティへ溶融樹脂を供給するための樹脂通路１０ｄと、樹脂通路１０ｄから分岐し各キャビティ１１Ａ、キャビティ１１Ｂ、キャビティ１１Ｃへ連通する出口通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃとが設けられ、溶融樹脂が固まらぬように常時加温されている。また、各キャビティへの出口通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ円筒形のプランジャ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが嵌挿摺動可能なように円筒形の貫通孔となっており、それらが後述の油圧シリンダ９Ａ〜９Ｃ、ゲートバルブ閉位置センサ１７Ａ〜１７ｃ等と共に各々ゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを構成している。
【００３１】
図２に示すように、ゲートバルブ１３Ａの円筒形のプランジャ１４Ａは、その後端側がホットランナ１０を貫通して支持盤９に設けられたシリンダ本体２２の油圧シリンダ９Ａ内を摺動するラム２１に結合されている。シリンダ本体２２はシリンダ蓋２３と共締めで支持盤９に取付けられている。支持盤９にはゲートバルブ閉位置センサ１７Ａが取付けられ、その検出部はシリンダ本体２２を突通し、先端が油圧シリンダ９Ａの円筒内面と同一面になるように仕上げられ、ラム２１には、その端面の円周に沿って感知部２４が設けられている。
【００３２】
ゲートバルブ閉位置センサ１７Ａが電磁コイル構造の場合は、感知部２４は磁性体、シリンダ本体２２とラム２１は非磁性体にする必要がある。ゲートバルブ閉位置センサ１７Ａは射出開始信号と次のゲートバルブ１３Ｂの起動信号を発する。このゲートバルブ１３Ａおよびその周辺の構造は、ゲートバルブ１３Ｂ、１３Ｃにおいても同様である。
【００３３】
ラム２１が２点鎖線で示したような油圧シリンダ９Ａの後端に接する位置（図２の実線位置から距離ｅ移動した右端位置）においてゲートバルブ１３Ａは樹脂通路全開となる全開位置となっており、逆方向に移動すると、ラム２１が実線の位置（プランジャ１４ａの先端部が出口通路１０ａに出没する位置：開閉位置）でゲートバルブ１３Ａの閉が始まり、ラム２１が図上でさらに左方向に距離ｃ移動して油圧シリンダ９Ａの後端に接するとゲートバルブ１３Ａのプランジャ１４Ａは停止し、全閉位置となる。
【００３４】
キャビティ１１Ａに溶融樹脂が充填した後、ラム２１の右側に油圧が作用し、ラム２１が全開位置から距離ｅ（開閉位置）を越えてさらに左方向に進みプランジャ１４Ａの先端が出口通路１０ａに挿入されると、樹脂に圧力が加えられ、圧力が保持された状態のまま冷却される。この保圧工程においては、プランジャ１４Ａの先端は出口通路１０ａ内を距離ｃの範囲を摺動し、キャビティ１１Ａの樹脂圧力にバランスした位置で樹脂圧を保持する。キャビティ１１Ａ内で冷却して固化した成型品は、型開のとき可動金型の方に付着して固定金型から離れ、同時に加圧されたプランジャ１４Ａがストローク一杯に先端側に移動して出口通路１０ａに残って固まった成形品のゲートランナを押し出す。以上の操作、作用はゲートバルブ１３Ｂ、１３Ｃにおいても同様である。
【００３５】
制御装置２５は、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎に設置された充填完了検出手段と、射出充填工程のプログラムに従いゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを開閉し、射出スクリュ２を油圧シリンダ１ｃを前進駆動させ、充填完了検出手段の信号により射出スクリュを停止するように制御する。充填完了検出手段は３つの方式があり、どの方式を使用してもよい。
【００３６】
充填完了検出手段（ａ）は、図３の工程図、図４に示す制御回路と機能部品のブロッ
ク図に示すように、射出スクリュ２が射出前進するとき、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填量に見合うキャビティ毎の射出ストロークを予め射出ストローク設定器５２に設定し制御装置２５に入力するとともに、スクリュ位置検出スケール５が射出スクリュ２のストロークを検出して制御装置２５に伝え、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了位置を検出する方式である。
【００３７】
充填完了検出手段（ｂ）は、図３の工程図、図５に示す制御回路と機能部品のブロッ
ク図に示すように、充填の末期にキャビティ内において上昇する溶融樹脂の圧力に対応して上昇する射出圧をゲートバルブ保圧切換射出圧として各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎に予めゲートバルブ保圧切換射出圧設定器５５に設定し制御装置２５に入力するとともに、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの射出圧を油圧計３７で検出して制御装置２５に伝え、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ充填完了位置を検出する方式である。
【００３８】
充填完了検出手段（ｃ）は、図３の工程図、図６に示す制御回路と機能部品のブロック図に示すように、充填の末期にキャビティ１１内において上昇する溶融樹脂の圧力をゲートバルブ保圧切換樹脂圧として各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎に予めゲートバルブ保圧切換樹脂圧設定器５６に設定し制御装置２５に入力するとともに、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの樹脂圧を樹脂圧センサ１６Ａ〜１６Ｃで検出して制御装置２５に伝え、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ充填完了位置を検出する方式である。
【００３９】
図１に示した金型と射出ユニットの制御系統によって射出成形するときの１サイクルの工程は図３の工程ブロック図で示すとおりである。図３の横軸は時間軸である。最上段は射出ユニットの射出シリンダ１ａ、射出スクリュ２による溶融樹脂の射出工程を示し、その下段にはキャビティ１１Ａの射出充填と樹脂圧力の保持（保圧）、冷却をブロックで示し、その下にキャビティ１１Ｂの射出充填と樹脂圧保持、冷却、その下にキャビティ１１Ｃの射出充填と樹脂圧保持、冷却を示している。
【００４０】
その下は射出スクリュ２のストロークとキャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎の射出完了位置を×で示す。その下はキャビティ１１Ａ〜１１Ｃ毎の射出圧（油圧計３７）、又は各キャビティ内の樹脂圧力（樹脂圧センサ１６Ａ〜１６Ｃ）を示す。その下は各ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの保持圧を、その下には順にゲートバルブ１３Ａ、ゲートバルブ１３Ｂ、ゲートバルブ１３Ｃの開閉のタイミングを示す。最下段は型締装置の工程を示している。
【００４１】
図１〜図６により射出スクリュ２の動作とこれに伴う各ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの動作の制御方法を以下に説明する。
【００４２】
（１）射出充填の準備：制御装置２５の射出スクリュ制御回路５１からサーボモータ３１に指示して適当な射出速度が得られる送油量が出せるような回転速度で油圧ポンプ３２を回転駆動し、４方向切換弁３３は閉じ位置で圧油を受け、比例圧力弁３４は供給油圧を設定圧に制御する。また、ゲートバルブ１３を駆動する方の油圧ポンプ４２もサーボモータ４１で回転駆動され、切換弁４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃはいずれも閉じ位置で圧油を受け、比例圧力弁４４は油圧を設定圧に制御する。４７は油圧計である。固定金型７と可動金型８が型締された後、射出工程が始まる。
【００４３】
（２）キャビティ１１Ａへの射出充填：射出スクリュ制御回路５１からゲートバルブ作動制御回路５３へ、切り換え弁４６Ａの切換えを指示し、ゲートバルブ１３Ａのプランジャ１４Ａが後進して溶融樹脂の通路を開く。キャビティ１１Ａへの溶融樹脂の射出は、ゲートバルブ１３Ａが開き始めた時点（開閉位置）から行われる。すなわち、プランジャ１４Ａの先端面が出口通路１０ａ内からホットランナ１０の樹脂通路１０ｄに達した位置（図２において実線の位置、および図３のゲートバルブ１３Ａ開閉線図上の○印）で、ゲートバルブ閉位置センサ１７Ａがゲートバルブ１３Ａ開の信号をゲートバルブ作動制御回路５３へ送り、ゲートバルブ作動制御回路５３から射出スクリュ制御回路５１を経て４方向切換弁３３に切り換えを指示し、油圧シリンダ１ｃに作動油を送り、射出スクリュ２が前進し、溶融樹脂をゲートバルブ１３Ａ側の出口通路１０ａからキャビティ１１Ａ内に射出充填する。
【００４４】
キャビティ１１Ａへの溶融樹脂の充填完了信号は上述した３通りの方式、すなわち、（ａ）射出ストローク設定器５２で設定したストローク位置をスクリュ位置検出スケール５が検出したとき（図３で射出ストロークの線図上の×印、）、又は、（ｂ）油圧計３７がゲートバルブ保圧切換射出圧設定器５５の設定圧力を検出したとき（射出圧の線図上の×印）、又は、（ｃ）樹脂圧センサ１６Ａがゲートバルブ保圧切換樹脂圧設定器５６の設定圧を検出したとき（キャビティ内樹脂圧の線図上の×印）に、射出スクリュ制御回路５１から発せられる。
【００４５】
上記３通りの検出信号は単独でも複合して確認するようにしても良い。キャビティ１１Ａへの溶融樹脂の充填完了信号は射出スクリュ制御回路５１から、ゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられ、ゲートバルブ作動制御回路５３は切換弁４６Ａの切換えを指示し、ゲートバルブ１３Ａのプランジャ１４Ａを前進させ、プランジャ１４Ａが開閉位置で出口通路１０ａを閉じると射出スクリュ２が停止する。プランジャ１４Ａはさらに前進してキャビティ１１Ａ内の溶融樹脂を油圧シリンダ９Ａにより加圧し、溶融樹脂の圧縮代と冷却縮小分だけプランジャ１４Ａは更に前進して停止し圧力を加えたまま冷却工程に入る。
【００４６】
（３）キャビティ１１Ｂへの射出充填：ゲートバルブ１３Ａのプランジャ１４Ａを前進して出口通路１０ａを閉じたときの位置（開閉位置：図３のゲートバルブ１３Ａ開閉線上の△印）をゲートバルブ閉位置センサ１７Ａが検出し、その信号がゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられると、切換弁４６Ｂが切換えられてゲートバルブ１３Ｂのプランジャ１４Ｂが後進を開始して溶融樹脂の出口通路１０ｂを開く。キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の射出は、ゲートバルブ１３Ｂが開き始めた時点（開閉位置）から行われる。
【００４７】
ゲートバルブ１３Ｂが開き始める位置（開閉位置）は上記のゲートバルブ１３Ａの場合と同様に、プランジャ１４Ｂの先端面が出口通路１０ｂ内から樹脂通路１０ｄに達した位置であり、ゲートバルブ閉位置センサ１７Ｂのゲートバルブ１３Ｂ開の信号がゲートバルブ作動制御回路５３、射出スクリュ制御回路５１を経て４方向切換弁３３に切り換えを指示し、油圧シリンダ１ｃに駆動されて射出スクリュ２が前進し、溶融樹脂をゲートバルブ１３Ｂ側の出口通路１０ｂからキャビティ１１Ｂ内に射出充填する。
【００４８】
キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の充填完了信号は、上記のキャビティ１１Ａに、（ａ）射出ストローク設定器５２で設定したストローク位置をスクリュ位置検出スケール５が検出したとき（図３で射出ストロークの線図上の２番目の×印、）、又は、（ｂ）油圧計３７がゲートバルブ保圧切換射出圧設定器５５の設定圧力を検出したとき（射出圧の線図Ｂ上の×印）、又は、（ｃ）樹脂圧センサ１６Ｂがゲートバルブ保圧切換樹脂圧設定器５６の設定圧を検出したとき（キャビティ内樹脂圧の線図Ｂ上の×印）に、射出スクリュ制御回路５１から発せられる。
【００４９】
キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の充填完了信号は射出スクリュ制御回路５１からゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられ、切換弁４６Ｂを切換え、プランジャ１４Ｂを前進させ、プランジャ１４Ｂがその開閉位置で出口通路１０ｂの通路を閉じると射出スクリュ２が停止し、プランジャ１４Ｂはさらに前進してキャビティ１１Ｂ内の溶融樹脂を油圧シリンダ９Ｂにより加圧し、溶融樹脂の圧縮代と冷却縮小分だけゲートバルブ１３Ｂは更に前進して停止し圧力を加えたまま冷却工程に入る。
【００５０】
（４）キャビティ１１Ｃへの射出充填：ゲートバルブ１３Ｂのプランジャ１４Ｂを前進して出口通路１０ｂを閉じたときの位置（開閉位置：図３のゲートバルブ１３Ｂ開閉線上の△印）をゲートバルブ閉位置センサ１７Ｂが検出し、その信号がゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられると、切換弁４６Ｃが切換えられてゲートバルブ１３Ｃのプランジャ１４Ｃが後進を開始して溶融樹脂の出口通路１０ｃを開く。キャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の射出は、ゲートバルブ１３Ｃが開き始めた時点（開閉位置）から行われる。
【００５１】
ゲートバルブ１３Ｃが開き始める位置（開閉位置）はプランジャ１４Ｃの先端面が出口通路１０ｃ内から樹脂通路１０ｄに達した位置で、位置センサ１７Ｃのゲートバルブ１３Ｃ開の信号がゲートバルブ作動制御回路５３、射出スクリュ制御回路５１を経て４方向切換弁３３に切り換えを指示し、油圧シリンダ１ｃに駆動されて射出スクリュ２が前進し、溶融樹脂をゲートバルブ１３Ｃ側の出口通路１０ｃからキャビティ１１Ｃ内に射出充填する。
【００５２】
キャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の充填完了信号は、（ａ）スクリュ位置出スケール５のストローク位置信号（図３で射出ストロークの線図上の３番目の×印）、（ｂ）油圧計３７で検出した射出圧信号（射出圧の線図Ｃ上の×印）、（ｃ）樹脂圧センサ１６Ｃで検出した溶融樹脂の圧力信号、のいずれかにより、射出スクリュ制御回路５１から発せられる。
【００５３】
キャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の充填完了信号は射出スクリュ制御回路５１からゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられ、切換弁４６Ｃを切換え、プランジャ１４Ｃを前進させ、プランジャ１４Ｃが出口通路１０ｂを閉じると（開閉位置：図３のゲートバルブ１３Ｃ開閉線上の△印）、射出スクリュ２が停止し、プランジャ１４Ｃはさらに前進してキャビティ１１Ｃ内の溶融樹脂を油圧シリンダ９Ｃにより加圧し、溶融樹脂の圧縮代と冷却縮小分だけゲートバルブ１３Ｃは更に前進して停止し圧力を加えたまま冷却工程に入る。キャビティが３つ以上ある場合の射出充填も上述のキャビティ１１Ｂ、又は、キャビティ１１Ｃにおけると同様の工程で作動される。
【００５４】
（５）射出充填工程の１サイクルの完了：最後のキャビティ１１Ｃへの射出充填後、ゲートバルブ１３Ｃが閉じた後は、射出スクリュ２は射出圧を保持する必要が無くなるので、樹脂圧力を下げ、次の射出に備えて、射出スクリュ２は回転しながら後進し、樹脂材料を溶融可塑化して射出スクリュ２の先端に貯溜する。また、型締装置は、金型キャビティへの溶融樹脂を射出充填、圧力保持冷却の工程中は型締め加圧を継続し、冷却工程を終わった時点で、型開を開始するが、このとき全てのゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃのプランジャ１４Ａ〜１４Ｃは更にストロークの最後まで前進して成形品と共にゲートランナを押し出す。充分に型開した後、成形品が取出され、型閉して射出充填の工程の１サイクルが完了する。
【００５５】
このように本実施例においては、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃは対応するゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃにより溶融樹脂の出口通路１０ａ〜１０ｂを個別に遮断し、各ゲートバルブのプランジャ１４ａ〜１４ｃを個別に樹脂通路に押し込むことにより、キャビティ１１Ａ〜１１Ｃを個別に圧力保持してキャビティ内の樹脂圧力を冷却固化するまで保持することができるので、射出スクリュ２は、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃに対する各ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃが閉じた後は射出圧を保持する必要が無く、直ぐに次の射出に備えた可塑化溶融工程に移行することができ、ペレットの可塑化溶融工程に余裕が取れ、射出工程全体の工程短縮を図ることができる。
【実施例２】
【００５６】
本発明の実施例２に係る射出成形機の金型装置および射出成形方法を、図７に基づき説明する。図７は、図１の金型と射出ユニットを用いた本実施例の射出成形の工程図である。本実施例は実施例１に対して射出開始のタイミングを早めたものであり、図１、図２に示される射出成形機の金型装置の構成と油圧射出ユニットの制御系統、金型のゲートバルブおよびその周辺の詳細な構成、図４〜図６に示す金型のゲートバルブと射出ユニットの射出スクリュの動作を制御する制御回路と機能部品は、本実施例でも同様なので、これらの図も参照する。
【００５７】
（１）射出充填の準備と（２）キャビティ１１Ａへの射出充填の工程は、実施例１と全く同様であるので記載を省略する。
【００５８】
（３）キャビティ１１Ｂへの射出充填：キャビティ１１Ａへの溶融樹脂の充填完了は、
前述した３通りの方式で検出される。すなわち、（ａ）スクリュ位置検出スケール５のストローク位置信号（図７で射出ストロークの線図上の１番目の×印）、（ｂ）油圧計３７で検出した射出圧信号（射出圧の線図Ａ上の×印）、（ｃ）樹脂圧センサ１６Ａで検出した溶融樹脂の圧力信号、のいずれかが、射出スクリュ制御回路５１へ伝えられる。これらの信号は単独でも複合して確認するようにしても良い。
【００５９】
キャビティ１１Ａへの溶融樹脂の充填完了信号は、射出スクリュ制御回路５１からゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられ、ゲートバルブ作動制御回路５３は切換弁４６Ａを切換えを指示し、ゲートバルブ１３Ａのプランジャ１４Ａを前進させプランジャ１４Ａは出口通路１０ａを閉じる。また、切換弁４６Ａの切換えと同時に切換弁４６Ｂが切換えられてゲートバルブ１３Ｂのプランジャ１４Ｂが後進を開始して溶融樹脂の出口通路１０ｂを開き、その開閉位置からキャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の射出が始まる。切換弁４６Ａと切換弁４６Ｂの切換えは同時に行われるが、ゲートバルブ１３Ａが閉じるときのプランジャ１４Ａの前進移動距離ｅよりは、ゲートバルブ１３Ｂが開き始めるまでにプランジャ１４Ｂが後進する距離ｃが長く、ゲートバルブ１３Ａの閉とゲートバルブ１３Ｂの開との間に僅かな樹脂流れが止まる時間が生じるが、各プランジャ１４ａ、１４ｂの移動時間は作動油配管に（図示略の）流量調整弁を設けることで調整でき、射出スクリュ２は殆ど停止せずに前進することができる。
【００６０】
キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の射出は、ゲートバルブ１３Ｂが開き始めた時点(開閉位置)から行われる。ゲートバルブ１３Ｂが開き始める位置（開閉位置）は、ゲートバルブ１３Ｂのプランジャ１４Ｂの先端面が出口通路１０ｂ内から樹脂通路１０ｄに達した位置で、ゲートバルブ閉位置センサ１７Ｂのゲートバルブ１３Ｂ開の信号がゲートバルブ作動制御回路５３、射出スクリュ制御回路５１を経て４方向切換弁３３に切り換えを指示し、油圧シリンダ１ｃに駆動されて射出スクリュ２が前進し、溶融樹脂をゲートバルブ１３Ｂ側の出口通路１０ｂからキャビティ１１Ｂ内に射出充填する。キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の充填完了から、キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の加圧保持、冷却工程までは実施例１と同様である。
【００６１】
（４）キャビティ１１Ｃへの射出充填：キャビティ１１Ｂへの溶融樹脂の充填完了は上述の３通りの方式で検出され、いずれかの方式により、射出スクリュ制御回路５１へ伝えられる。キャビティ１１Ｂの溶融樹脂の充填完了信号は射出スクリュ制御回路５１からゲートバルブ作動制御回路５３に伝えられ、ゲートバルブ作動制御回路５３は切換弁４６Ｂを切換えを指示し、ゲートバルブ１３Ｂのプランジャ１４Ｂを前進させ、ゲートバルブ１３Ｂは出口通路１０ｂを閉じる。切換弁４６Ｂの切換えと同時に、切換弁４６Ｃが切換えられてゲートバルブ１３Ｃのプランジャ１４Ｃが後進を開始して溶融樹脂の出口通路１０ｃを開き、その開閉位置からキャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の射出が始まる。切換弁４６Ｂと切換弁４６Ｃの切換えは同時に行われ、プランジャ１４Ｂの前進移動距離ｅとプランジャ１４Ｃが後進する距離ｃの違いがあるが、前述のように、射出スクリュ２は殆ど停止せずに前進させることが可能である。
【００６２】
キャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の射出は、ゲートバルブ１３Ｃが開き始めた時点（開閉位置）から行われる。ゲートバルブ１３Ｃが開き始める位置(開閉位置)は上記のゲートバルブ１３Ｂの場合と同様に、ゲートバルブ１３Ｃのプランジャ１４Ｃの先端面が樹脂通路１０ａに達した位置で、ゲートバルブ閉位置センサ１７Ｃのゲートバルブ１３Ｃ開の信号がゲートバルブ作動制御回路５３、射出スクリュ制御回路５１を経て４方向切換弁３３に切り換えを指示し、油圧シリンダ１ｃに駆動されて射出スクリュ２が前進し、溶融樹脂をゲートバルブ１３Ｃ側の出口通路１０ｃからキャビティ１１Ｃ内に射出充填する。
【００６３】
キャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の充填完了から、キャビティ１１Ｃへの溶融樹脂の加圧保持、冷却工程までは実施例１と同様である。
【００６４】
図７の工程図で示すように、本実施例の射出成形方法においては、１つのキャビティのゲートバルブの閉動作と次のキャビティのゲートバルブの開動作とが並行して行われるため、射出スクリュ２から各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへの溶融樹脂の射出を殆ど停滞することなく連続して行うことができるので、射出充填のサイクルタイムを短くすることができ、生産能力を向上させることができる。また、実施例１と同様に、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃにおける成形品の形状、サイズに応じて個別に射出、保圧の条件を設定することができ、成形品の品質を上げる効果がある。
【実施例３】
【００６５】
本発明の実施例３に係る射出成形機の金型装置および射出成形方法を、図８、図９に基づき説明する。図８は、本実施例の射出成形機の複数のキャビティを有する金型装置の構成と油圧射出ユニットの制御系統を示す模式図、図９は図４のブロック図において、ゲートバルブの切換えタイミングを図８のボールねじ荷重センサの荷重設定値に換えた場合の制御回路と機能部品の部分ブロック図である。
【００６６】
本実施例は、射出駆動にボールねじ機構を用いた射出ユニットを使用し、形状やサイズの異なった複数のキャビティと金型キャビティ内の溶融樹脂を加圧保持できる機能を持つゲートバルブとを備えた金型装置、および同装置により射出充填するとき、樹脂通路におけるゲートバルブの切換えタイミングを、射出ストロークの指定された位置とする、またはボールねじの負荷荷重の設定値とする射出成形方法を示す。
【００６７】
本実施例において、実施例１、実施例２と異なる装置構成は、射出スクリュ２の射出駆動手段が、油圧シリンダ１ｃを用いた油圧駆動でなく、ボールねじ軸６４とボールねじナット６２とサーボモータ６５とを使用した電動直線移動機構であること、また、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填完了検出手段が、各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填量に見合う射出ストロークをボールねじ軸６４の回転数に換算して充填完了位置を判定するか、または、ボールねじ軸６４の軸受とボールねじ軸支持フレームとの間に設けたボールねじ荷重センサ（ロードセル）６８の荷重の設定値により判定する点であり、図１における、ホットランナ１０にゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃを備えた金型装置の構造、ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの駆動用油圧制御系統、および、ゲートバルブ１３Ａ〜１３Ｃの制御方法、図２に示すゲートバルブの構造については実施例１、実施例２のものと同様なので説明を省略する。
【００６８】
図８において、射出シリンダ６１ａを一体に備えた射出ユニット本体６１は図示しない射出成形機の基盤に固定設置され、射出ユニット本体６１には射出シリンダ６１ａの中心軸に対称にボールねじナット６２、６２が固設されている。図示しない射出成形機の基盤上には射出シリンダ６１ａの軸方向に摺動可能な移動フレーム６３が設置され、移動フレーム６３には、図示しない軸受により、射出スクリュ２が軸方向を拘束し、回転自在に取付けられ、射出スクリュ２は移動フレーム６３に固設されたモータ４により回転駆動される。
【００６９】
また、移動フレーム６３には射出スクリュ２に軸対称にボールねじ軸６４、６４が、図示しない軸受により軸方向を拘束し、回転自在に取付けられており、同じ移動フレーム６３に固設されたサーボモータ６５、６５により回転を同調して駆動される。サーボモータ６５、６５は図９に示す制御装置６６の射出スクリュ制御回路６７において回転数、回転速度、始動、停止を同調制御される。移動フレーム６３と片側のサーボモータ６５の取付面との間にボールねじ軸６４の引張力を測定検出するボールねじ荷重センサ（ロードセル）６８が介装され、ボールねじ軸６４を支持するフレームである移動フレーム６３とボールねじ軸６４との間の荷重センサとして働く。ボールねじ荷重センサ６８の検出した引張力を２倍にして射出スクリュ２の射出押出力を得ることができる。
【００７０】
制御装置６６は射出スクリュ制御回路６７とゲートバルブ作動制御回路５３とを内蔵している。射出スクリュ２の射出工程は、射出スクリュ制御回路６７に組込まれた作動プログラムに従ってサーボモータ６５、６５が回転し、射出スクリュ２がキャビティ毎の射出充填の前進をする。
【００７１】
各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃへの充填完了は、（ａ）そのキャビティ１１Ａ〜１１Ｃの充填量に見合う射出ストロークをボールねじ軸６４、６４の回転数に換算して充填完了位置とし、その回転数に達したとき充填完了とするか、又は、（ｂ）ボールねじ軸６４の負荷を検出するボールねじ荷重センサ（ロードセル）６８の検出値をキャビティ毎のゲートバルブ保圧切換ボールねじ荷重設定器６９の設定荷重と比較し、キャビティ１１への射出充填の末期にボールねじ荷重センサ６８の検出射出荷重が設定されたゲートバルブ保圧切換ボールねじ荷重値を超えたときに充填完了とする。
【００７２】
また射出スクリュ制御回路６７が充填完了を検知した後は、（１）実施例１のように、ボールねじ軸６４、６４の回転を止め、射出スクリュ２を停止し、ゲートバルブ作動回路５３に伝えて保圧以降の工程に移行するか、（２）実施例２のように、充填完了信号をゲートバルブ作動回路５３に伝えて保圧以降の工程に移行するとき、同時に次のゲートバルブのプランジャを後退させて次のキャビティへの射出充填に入る。いずれも、以降の工程、方法は実施例１、実施例２と同様であるので、説明を省く。
【００７３】
本実施例の電動駆動射出ユニットは各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃの射出ストロークを油圧駆動射出ユニットの場合より正確に位置制御することができるので、射出充填のサイクルタイムを短くでき、生産能力を向上させ、各キャビティにおける成形品の形状、サイズに応じて個別に射出と保圧の条件を設定することができ、成形品の品質を上げる効果については、実施例１、実施例２の成形方法と同様である。
【００７４】
また、上記の全ての実施例の射出成形方法において、予め設定された各キャビティ１１Ａ〜１１Ｃ内の樹脂圧力の多段パターンをゲートバルブ押込み面積と油圧シリンダ面積より油圧パターンを算出し、制御回路が比例圧力弁４４に指示して、個別にゲートバルブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの付加圧力を多段パターン制御する射出成形方法も可能である。
【００７５】
以上、本発明を図示の各実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構成、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００７６】
なお、本発明は、実施例に示したように、複数のキャビティが形状やサイズの異なったものでも、個々のキャビティに適切な射出充填工程と圧力保持工程が行え、成形サイクルを短くできる射出成形機の金型装置および射出成形方法を提供することを課題としたが、同じ形状、サイズの複数のキャビティに対しても有効に適用でき、個々のキャビティに適切な射出充填工程と圧力保持工程が行え、成形サイクルを短くできる射出成形機の金型装置および射出成形方法となることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１に係る射出成形機の金型装置および射出成形方法の説明図であり、射出成形機の複数のキャビティを有する金型装置の構成と油圧射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【図２】図１の金型のゲートバルブおよびその周辺の詳細な構成を示す部分拡大図である。
【図３】図１の金型と射出ユニットを用いた射出成形の工程図である。
【図４】図１の金型のゲートバルブと射出ユニットの射出スクリュの動作を制御する制御回路と機能部品を示すブロック図であり、ゲートバルブの切換えタイミングを射出ストロークの指定された位置としたものである。
【図５】図４のブロック図において、ゲートバルブの切換えタイミングを射出油圧の設定値に換えた場合の制御回路と機能部品の部分ブロック図である。
【図６】図４のブロック図において、ゲートバルブの切換えタイミングを樹脂圧力の設定値に換えた場合の制御回路と機能部品の部分ブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係る射出成形機の金型装置および射出成形方法の説明図であり、図１の金型と射出ユニットを用いた射出成形の工程図である。
【図８】本発明の実施例３に係る射出成形機の金型装置および射出成形方法の説明図であり、射出成形機の複数のキャビティを有する金型装置の構成と油圧射出ユニットの制御系統を示す模式図である。
【図９】図４のブロック図において、ゲートバルブの切換えタイミングを図８のボールねじ荷重センサの荷重設定値に換えた場合の制御回路と機能部品の部分ブロック図である。
【符号の説明】
【００７８】
１                        射出ユニット本体
１ａ                      射出シリンダ
１ｃ                      油圧シリンダ
２                        射出スクリュ
４                        モータ
５                        スクリュ位置検出スケール
７                        固定金型
８                        可動金型
９                        支持盤
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ          油圧シリンダ
１０                      ホットランナ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    出口通路
１０ｄ                    樹脂通路
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ    キャビティ
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ    ゲートバルブ
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ    プランジャ
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ    樹脂圧センサ
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ    ゲートバルブ閉位置センサ
２１                      ラム
２２                      シリンダ本体
２３                      シリンダ蓋
２４                      感知部
２５                      制御装置
３１、４１                サーボモータ
３２、４２                油圧ポンプ
３３                      ４方向切換弁
３４、４４                比例圧力弁
３７、４７                油圧計
４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ    切換弁
５１                      射出スクリュ制御回路
５２                      射出ストローク設定器
５３                      ゲートバルブ作動制御回路
５５                      ゲートバルブ保圧切換射出圧設定器
５６                      ゲートバルブ保圧切換樹脂圧設定器
６１                      射出ユニット本体
６１ａ                    射出シリンダ
６２                      ボールねじナット
６３                      移動フレーム
６４                      ボールねじ軸
６５                      サーボモータ
６６                      制御装置
６７                      射出スクリュ制御回路
６８                      ボールねじ荷重センサ
６９                      ゲートバルブ保圧切換ボールねじ荷重設定器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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