(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型と、前記金型を型締めする型締め手段と、前記金型の内部に溶融樹脂を射出・充填する射出手段と、前記金型の内部の樹脂圧を測定する圧力検出手段と、型締め状態の前記金型の内部に前記溶融樹脂を射出・充填した場合において、前記樹脂圧のピーク値に基づいて設定した圧力値となった時に前記型締めを開放する型締め開放制御手段とを備え、
前記金型を固定型と移動型とで構成すると共に、前記移動型の変位を検出する変位検出手段を備え、
前記型締め状態から前記型締めを開放しつつ所定時間経過した状態に至るまでの前記移動型の変位を金型変位量とする場合において、
前記型締め開放制御手段は、前記圧力値となった時であって、前記金型の内部に前記溶融樹脂を射出・充填した状態の前記金型変位量が、前記溶融樹脂を射出・充填していない状態の前記金型変位量の値以下の時に前記型締めを開放する射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型と、前記金型を型締めする型締め手段と、前記金型の内部に溶融樹脂を射出・充填する射出手段と、前記金型の内部の樹脂圧を測定する圧力検出手段とを備えた射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形装置は、型締めした状態の金型の内部に溶融樹脂を射出・充填し、冷却した後、型締めを開放し、型開きをして成形品を取り出す。この種の射出成形装置では、成形品の冷却に多くの時間を要する場合には成形サイクルが長くなる。
【０００３】
近年では、成形品の冷却中に他の成形動作を並行させる射出成形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この射出成形装置では、射出装置、回転テーブル、回転テーブルに取り付けた複数の型締装置、型締装置に配設した金型カセット等が設けてある。これにより、内部に溶融樹脂を射出・充填した金型カセットは型締装置によって型締めの状態を維持したまま移動させることができる。このため、成形品を冷却している間に順次金型カセットに溶融樹脂を射出・充填することができ、成形品の冷却時間が長い場合でも成形サイクルを短縮することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記従来の一般の射出成形装置では、成形品の冷却と型締めの開放とを段階的に行うため、型締めを開放するのに要する時間の分、成形サイクルがさらに長くなっていた。
【０００６】
また、前記特許文献１に記載の射出成形装置では、型締めを維持したまま金型カセットを冷却するため、それぞれの金型カセット毎に型締装置を設ける必要がある。このため、装置が大掛りになり、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、安価で、成形サイクルが短い射出成形装置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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る射出成形装置の第１特徴構成は、金型と、前記金型を型締めする型締め手段と、前記金型の内部に溶融樹脂を射出・充填する射出手段と、前記金型の内部の樹脂圧を測定する圧力検出手段と、型締め状態の前記金型の内部に前記溶融樹脂を射出・充填した場合において、前記樹脂圧のピーク値に基づいて設定した圧力値となった時に前記型締めを開放する型締め開放制御手段とを備えた点にある。
【０００９】
従来、樹脂の射出成形においては、金型を型締め状態のまま冷却することが通常であった。これに対し、本発明者らは、金型の内部に溶融樹脂を射出・充填した場合の金型の内部の樹脂圧に着目し、冷却中に金型の型締めを開放しても成形品に影響を及ぼさない圧力値を、樹脂圧のピーク値との関係に基づいて設定できることを見出した。
【００１０】
本構成によれば、冷却中に金型の型締めを開放することができるため、従来の射出成形装置に比べて成形サイクルを短くすることができる。
【００１１】
また、本構成に係る射出成形装置を、成形品の冷却中に他の成形動作を並行する射出成形装置等に適用する場合には、金型毎に型締め手段を設ける必要がない。このため、装置が大掛りになることはなく、装置が安価となる。
【００１２】
また、本発明に係る射出成形装置は、前記金型を固定型と移動型とで構成すると共に、前記移動型の変位を検出する変位検出手段を備え、前記型締め状態から前記型締めを開放しつつ所定時間経過した状態に至るまでの前記移動型の変位を金型変位量とする場合において、前記型締め開放制御手段は、前記圧力値となった時であって、前記金型の内部に前記溶融樹脂を射出・充填した状態の前記金型変位量が、前記溶融樹脂を射出・充填していない状態の前記金型変位量の値以下の時に前記型締め手段を開放する点にある。
【００１３】
金型の内部の樹脂が型締めを開放しても成形品として影響がない状態にある時には、樹脂の金型への食付きにより金型と成形品との間の摺動抵抗が増す。このため、金型の内部に溶融樹脂を射出・充填した場合の金型変位量は、溶融樹脂を射出・充填していない場合の金型変位量と同等もしくはそれより小さい値となる。
【００１４】
本構成のように、樹脂圧が所定の圧力値になった時という条件に加え、金型の内部に溶融樹脂を射出・充填した場合の金型変位量が、溶融樹脂を射出・充填していない場合の金型変位量の値以下になった時に型締めを開放することにより、成形品の品質を低下させることなく、従来の射出成形装置に比べて成形サイクルを短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る射出成形装置の一実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明を、射出・第１冷却・第２冷却・型開きの４つのステーションを備え、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ナイロン）等の樹脂を成形する射出成形装置１００に適用した場合について説明する。
【００１６】
本実施形態に係る射出成形装置１００は、図１に示すように、射出装置１０と成形装置２０とを備えている。射出装置１０は、ペレット状の樹脂を貯留する樹脂貯留手段１１と、成形装置２０に対して進退自在であり、樹脂貯留手段１１から供給される樹脂を溶融して射出する射出手段１２とを備える。射出手段１２の内部にはスクリュー（図示しない）が設けてあり、このスクリューが回転することによって、溶融樹脂を計量し、下方に射出できるようになっている。
【００１７】
成形装置２０は、ベース盤２１と、ベース盤２１の上でＲ方向に回転する円形状のインデックステーブル２２とを備える。成形装置２０には、射出手段１２の射出方向に位置する部分に射出ステーションＳ１が設けてあり、この射出ステーションＳ１からインデックステーブル２２の回転方向Ｒに沿って、９０°毎の位置に第１冷却ステーションＳ２、第２冷却ステーションＳ３、型開きステーションＳ４がこの順に設けてある。各ステーションＳ１〜Ｓ４のインデックステーブル２２の上には、それぞれ金型１が配設してあり、インデックステーブル２２を９０°毎に回転駆動させることにより金型１が各ステーションＳ１〜Ｓ４に順次送られるようになっている。
【００１８】
インデックステーブル２２の回転中心部には、回転部側がインデックステーブル２２に固定されたロータリージョイント２３が設けてある。ロータリージョイント２３は、固定部側を金型温調用の水等の流体を循環させる流体循環手段（図示しない）等と接続すると共に、回転部側をそれぞれの金型１と流体供給・排出路２４を介して接続してある。これにより各ステーションＳ１〜Ｓ４を移動する金型１に対して流体を循環できるようになっている。
【００１９】
射出ステーションＳ１には、図２に示すような金型１を型締めする型締め手段３０が設けてあり、型締め状態の金型１に対して射出手段１２から内部に溶融樹脂を射出・充填できるようになっている。型締め手段３０は、金型１の上方から押圧し、インデックステーブル２２との間で金型１を型締めする型締めプレート３１と、型締めプレート３１を支える４本のタイバー３２とを備える。タイバー３２には、油圧シリンダ等の駆動装置３３が設けてあり、この駆動装置３３を駆動させることにより型締めプレート３１をインデックステーブル２２に対して上下動できるようになっている。駆動装置３３は型締め開放制御手段３４と接続してあり、金型１の型締め開放を制御できるようになっている。
【００２０】
金型１はガイドピン１ａを介して開閉される固定型２と可動型３とを備える。金型１の外側には固定型２に対する可動型３の変位を検出する変位検出手段４が設けてある。金型１の内部にはキャビティ５が設けてあり、射出手段１２から射出された溶融樹脂は可動型３の側に設けたゲート６を介してキャビティ５に充填される。キャビティ５の固定型２の側と可動型３の側には、キャビティ５の樹脂圧を測定する圧力検出手段として、それぞれ反ゲート側樹脂圧を測定する固定型側圧力検出手段７とゲート側樹脂圧を測定する可動型側圧力検出手段８とが設けてある。変位検出手段４、固定型側圧力検出手段７、移動型側圧力検出手段８は、それぞれ型締め開放制御手段３４と接続してあり、これらの検出結果に基づいて型締めを開放するタイミングを制御できるようになっている。
尚、本実施形態では、圧力検出手段を、固定型側圧力検出手段７、可動型側圧力検出手段８として、固定型２と可動型３とにそれぞれ設けているが、これに限定されるものではない。圧力検出手段の設置位置は、ゲートの配設形態によって適宜設定可能である。例えば、ゲートが金型１のＰＬ（パーティングライン）の方向に沿って設けてある場合には、固定型２のみにゲート側樹脂圧及び反ゲート側樹脂圧を測定する圧力検出手段を設けることもできる。また、圧力検出手段の数についても、特に制限はなく、求める検出精度等に応じて適宜設定することができる。
【００２１】
型開きステーションＳ４には、型開き手段４０が設けてあり、冷却された金型１の型を開いて成形品を取り出せるようになっている。型開き手段４０は、天板４１と、天板４１を支える３本の支柱４２とを備える。天板４１の下面には、金型１の可動型３を挟持するクランプ４３が設けてあり、天板４１の上面に設けた油圧シリンダ等の駆動装置４４によってクランプ４３が天板４１に対して上下動できようになっている。また、型開きステーションＳ４における金型１の下方には、イジェクト機構（図示しない）が設けてあり、型開きした金型１から成形品を離型し、取り出せるようになっている。
【００２２】
次に、上記構成を備える射出成形装置１００の動作の一例について、図１〜図３を参照して説明する。ここでは、インサート成形する場合を例示する。
【００２３】
金型１は、型開きステーションＳ４で型開き手段４０によって型閉じされた後、インデックステーブル２２の回転によって射出ステーションＳ１に送られる。
【００２４】
射出ステーションＳ１では、インデックステーブル２２の回転が停止し、金型１が射出ステーションＳ１にセットされると、型締め手段３０によって、型締めプレート３１が金型１を上方から押圧し、インデックステーブル２２との間で金型１を型締め状態とする（型締め）。また、この型締めの動作と略並行して、樹脂を計量中の射出手段１２が金型１に向かって進み、射出手段１２の先端を金型１のゲート６にセットする（ノズルタッチ）。この後、射出手段１２は、溶融樹脂を射出して金型１のキャビティ５に充填し（射出）、そのままキャビティ５に圧力をかけた状態を保持する（保圧）。
【００２５】
保圧の間、型締め開放制御手段３４は、固定型側圧力検出手段７及び移動型側圧力検出手段８によって、キャビティ５の内の樹脂圧をチェックしている。樹脂圧が予めピーク値に基づいて設定した圧力値になると、型締め開放制御手段３４は、型締め手段３０による型締めを開放し始める。型締め開放制御手段３４は、これと同時に変位検出手段４によって、型締め状態から型締めを開放し始めた時のそれぞれの時点でのＰＬ（パーティングライン）の変位量（固定型２に対する移動型３の変位、以下「金型変位量」と称する）をモニタしており、この金型変位量と、予め測定し記録しておいたキャビティ５に樹脂がない状態の金型１の金型変位量と比較する。そして、モニタしている金型変位量が、キャビティ５に樹脂がない状態の金型１の金型変位量である型の弾性回復量と同等もしくはそれより小さい場合には、型締め開放制御手段３４はそのまま型締めを開放する。また、モニタしている金型変位量の方が大きくなった時には、型締めの開放を一旦停止し、所定時間冷却した後、型締めの開放を再開し、モニタしている金型変位量の方が小さくなればそのまま型締めを開放する。尚、型締めを開放する時の樹脂圧の圧力値は、例えば後述する実施例に示すように、実際の射出成形に先立って行う予備実験等によって樹脂圧のピーク値を基準にして設定する。
【００２６】
型締めの開放が完了すると、これと同時に保圧も終了する。保圧終了後、射出手段１２は次の射出に備えて樹脂の計量を開始しながら、元の位置に後退する（ノズルバック）。射出手段１２が元の位置に戻ると、インデックステーブル２２が回転し、金型１を第１冷却ステーションＳ２に送る。射出ステーションＳ１では、インデックステーブル２２の回転により、型閉じされた金型１が型開きステーションＳ４から送られてくるため、この金型１に対して同様の動作が行われる。
【００２７】
第１冷却ステーションＳ２に送られた金型１は、インデックステーブル２２の回転によって、第２冷却ステーションＳ３、型開きステーションＳ４に順次送られる。第１冷却ステーションＳ２、及び第２冷却ステーションＳ３では、金型１を放冷する（冷却）。
【００２８】
型開きステーションＳ４では、金型１がセットされると、型開き手段４０によって、クランプが可動型３を挟持し、上方に持ち上げて型を開く（型開き）。型を開きつつ、入れ子を戻した後（入れ子戻り）、イジェクト機構によって成形品を固定型２から離型させ（イジェクト）、取り出す（取出し）。成形品を取り出した後、次のインデックステーブル２２の回転までに、固定型２に金具をインサートし（インサート）、入れ子を入れ（入れ子入り）、可動型３を挟持しているクランプを可動型３のガイドピン１ａに沿って下降させて型を閉じる（型閉じ）。そして、インデックステーブル２２の回転の際には、型閉じした状態の金型１が、射出ステーションＳ１に送られて、同様の工程が繰り返される。
【００２９】
このように、成形品の冷却が完了する前に金型１の型締めを開放することで、型締め開放までの時間を短縮することができ、成形サイクルを短くすることができる。
【００３０】
特に、本実施形態の射出成形装置１００では、冷却ステーションを２つに分けて、４つのステーションＳ１〜Ｓ４を設けている。これにより、各ステーションＳ１〜Ｓ４で要する時間が略同じになるため、成形効率を向上させることができる。
また、型締め手段３０を、第１冷却ステーションＳ２、第２冷却ステーションＳ３に設ける必要がないため、装置に対するコストを抑えることができる。
【００３１】
以下に、本実施形態に係る射出成形装置１００を用いた実施例を示し、本発明をより詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
ポリカーボネート（ＰＣ）とアクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）とを用い、図４に示す成形品を射出成形によって製造する場合において、型締めを開放するタイミングによる成形品への影響を調べた。
【００３３】
その結果、図５に示すように、樹脂圧の圧力値がピーク値の約２／３の値になった時に型締めを開放した場合には成形品に影響はなかった。これに対し、図６に示すように、樹脂圧の圧力値がピーク値の約５／６の値になった時に型締めを開放した場合には成形品の表面にヒケが発生することが分かった。
尚、樹脂圧の圧力値がピーク値の約２／３の値で型締めを開放した時の金型変位量は、本実施例で用いた金型の成形前の型締め開放時の金型変位量である弾性回復量とほぼ同等の値であった。これに対し、樹脂圧の圧力値がピーク値の約５／６の値で型締めを開放した時の金型変位量は、成形前の型締め開放時の金型変位量よりも約２５μｍ大きくなっていた。本実施例においては、樹脂圧の圧力値がピーク値の約５／６の値で型締めを開放した場合には、樹脂圧によって型開きすることが確認できた。
【００３４】
（実施例２）
３０％グラスファイバー含有ポリアミド６（ＰＡ６＋ＧＦ３０％）を用い、図７に示す成形品を製造する場合において、図８に示すように樹脂圧の圧力値がピーク値の２／３の値になった時に型締めを開放し、成形品への影響を調べた。
その結果、成形品には影響がないことが分かった。
また、成形時の型締めを開放した時の金型変位量は、本実施例で用いた金型の成形前の型締め開放時の金型変位量である弾性回復量とほぼ同等の値であった。
【００３５】
（実施例３）
ＰＰＳ＋ＧＦ３０％を用い、図９に示す成形品を製造する場合において、図１０に示すように、樹脂圧の圧力値がピーク値の２／３の値になった時に型締めを開放した場合と成形品の冷却が完了した後に型締めを開放した場合(比較例)との成形品の各部位における寸法を比較した。
【００３６】
その結果、表１に示すように、樹脂圧の圧力値がピーク値の２／３の値になった段階で型締めを開放しても、成形品の寸法は、比較例とほとんど変わらず影響を及ぼさないことが分かった。
また、図９に示す成形品のＡ，Ｂのそれぞれの部位における成形品取り出し直後の成形品温度についても比較したところ、図１１に示すように、実施例３と比較例とでは温度に差がないことが分かった。
【表１】
0005229532.tif 000002
【００３７】
〔別実施形態〕
上記の実施形態においては、型締め開放制御手段３４は、樹脂圧がピーク値に基づいて設定した圧力値となった時に加え、成形時の金型変位量がキャビティ５に樹脂がない状態の金型１の金型変位量の値以下の時に型締めを開放する場合を例として説明したが、樹脂圧の圧力値のみに基づいて制御してもよい。樹脂圧はキャビティ５の樹脂の状態を表しているため、樹脂圧の圧力値のみによっても型締め開放のタイミングを見極めることができる。
【００３８】
また、型締め開放制御手段３４は、金型変位量に代えて、または金型変位量に加え、固定型２に対して可動型３が離れようとする力（テンション）に基づいて型締め開放を制御することができる。例えば、固定型２と可動型３との間にテンションセンサ等を設けておき、型締め状態から型締めを開放するまでの固定型２に対する可動型３のテンションをモニタし、テンションが所定値より小さい時に型締め開放するようにしてもよい。テンションをモニタすることにより、キャビティ５の内部の樹脂の反発力等を把握することができるため、厳密な制御をすることができる。
【００３９】
上記の実施形態においては、金型１を固定型２と可動型３とで構成した例を説明したが、例えば、スライドコアを設ける等、製造する成形品の形状に応じて従来公知の金型を適宜選択して使用することができる。尚、スライドコアを備えた金型の場合には、型開き手段４０にスライド駆動機構を設けておくことができる。
【００４０】
上記の実施形態においては、本発明に係る射出成形装置を、射出・第１冷却・第２冷却・型開きの４つのステーションを備えた射出成形装置１００に適用した場合を例として説明したが、これに限定されない。例えば、樹脂の種類、成形品の形状等により冷却時間が変わる場合には、これに応じて冷却ステーションを１つにして冷却時間を短くしたり、冷却ステーションを３つ以上設けて冷却時間を長くすることもできる。
【００４１】
また、射出から成形品取り出しまでを１つのステーションで行う射出成形装置にも適用することができる。この場合にも、冷却中に型締めを開放することができるため、別途型締めを開放する時間が必要なくなり、成形サイクルを短くすることができる。
【００４２】
本発明に係る射出成形装置は、ＰＰＳ、ナイロン等に限らず、ＰＣ、ＡＢＳ、ポリエステル等、様々な熱可塑性樹脂の成形に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る射出成形装置の概略図
【図２】本実施形態に係る射出成形装置の型締め手段の概略図
【図３】本実施形態に係る射出成形装置の成形サイクルを説明する図
【図４】実施例１の成形品の形状を示す図
【図５】成形時の樹脂圧と金型変位量とを示すグラフ
【図６】成形時の樹脂圧と金型変位量とを示すグラフ
【図７】実施例２の成形品の形状を示す図
【図８】成形時の樹脂圧と金型変位量とを示すグラフ
【図９】実施例３の成形品の形状を示す図
【図１０】成形時の樹脂圧を示すグラフ
【図１１】成形品の温度を示すグラフ
【符号の説明】
【００４４】
１      金型
２      固定型
３      可動型
４      変位検出手段
７      固定型側圧力検出手段
８      可動型側圧力検出手段
１２    射出手段
３０    型締め手段
３４    型締め開放制御手段
【図１】
0005229532.tif 000003
【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】
0005229532.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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