(57)【要約】【課題】成形サイクルが長くなる点、薄肉部が他の部分と比べ早く硬化し易いことに起因する強度的な問題を解決しガスの注入部分への制御の難しさ等による大型成形の薄肉成形に対する限界があるという点、金型微細部の汚れ、詰りの清掃等の点を含む諸問題を解決する。【解決手段】本発明の成形方法は、ガスインジェクション成形方法に於いて、金型に樹脂を射出する以前に金型内を真空状態にし、その後、前記金型に樹脂の射出を行い、更に、樹脂を射出した後、該樹脂内に高圧ガスを注入する。また成形装置は、金型３と、真空貯め容器２と、金型と真空貯め容器とを接続する配管１１と、配管１１に設けられた真空弁１０と、高圧貯め容器５と、金型３と高圧貯め容器とを接続する配管２８と、配管２８に設けられた注入弁８及び排出弁９とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスインジェクション成形機によるガスインジェクション成形方法に於いて、金型に樹脂を射出する以前に該金型内を真空状態にし、その後、前記金型に樹脂の射出を行い、更に、樹脂を射出した後、該樹脂内に高圧ガスを注入することを特徴としたガスインジェクション成形方法。
【請求項２】
ガスインジェクション成形機を用いたガスインジェクション成形装置であって、所定の成形空間を有する金型と、真空貯め容器と、前記金型と真空貯め容器とを接続する配管と、前記配管に設けられ金型内を真空にする真空弁と、高圧ガスを貯める高圧貯め容器と、前記金型と高圧貯め容器とを接続する配管と、前記配管に設けられ前記金型内に樹脂を注入した後高圧ガスを注入する高圧ガス弁及びガスを排出する排出弁と、を有することを特徴とするガスインジェクション成形装置。
【請求項３】
前記金型が移動側金型と固定側金型からなり、前記移動側金型又は固定側金型の何れか一方側の金型に他方側の金型が近接したことを検出する近接センサーを設け、前記近接センサーからの信号によって前記真空弁を駆動することを特徴とする請求項２に記載したガスインジェクション成形装置。
【請求項４】
ピストン往復動式のガス圧縮機を有し、前記ガス圧縮機のシリンダーヘッド側で高圧を発生させると共にピストンロッド側で真空を発生させ、且つ前記シリンダーヘッド側に配管を介して高圧貯め容器を接続すると共に、ピストンロッド側に配管を介して真空貯め容器を接続したことを特徴とする請求項２又は３に記載したガスインジェクション成形装置。
【請求項５】
前記ガス圧縮機のピストンロッド側に接続した配管に一端が大気に開放した枝管を接続し、該枝管よりも真空貯め容器側の配管に該配管に加圧が作用したときに閉鎖し且つ真空が作用したときに開放する第１の弁が設けられると共に、該枝管に前記配管に加圧が作用したときに開放し且つ真空が作用したときに閉鎖する第２の弁が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載したガスインジェクション成形装置。
【請求項６】
前記ガス圧縮機のシリンダーヘッド側に接続した配管に、シリンダーヘッド側にガス出口用逆止弁を設けると共に高圧貯め容器側に高圧側圧力センサーを設け、更に、前記高圧貯め容器に前記高圧側圧力センサーに設定された圧力値に基づいてガス圧縮機を駆動又は停止することで、前記高圧側圧力センサーの設定値に応じて高圧貯め容器の圧力を制御することを特徴とした請求項２乃至５の何れかに記載したガスインジェクション成形装置。
【請求項７】
真空貯め容器の真空発生源として真空ポンプとピストン往復動式のガス圧縮機を用い、前記真空貯め容器に配管を介して真空ポンプとガス圧縮機を接続したことを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載したガスインジェクション成形装置。
【請求項８】
ピストン往復動式のガス圧縮機に於ける真空発生側と金型を配管で接続すると共に該配管に前記ガス圧縮機で真空が発生したときに開放する弁を設け、且つ真空貯め容器と金型を配管で接続すると共に該配管に真空切換弁を設け、前記真空切換弁を選択的に駆動することで、ガス圧縮機によって発生する真空を金型内に作用させて真空引きし、又はガス圧縮機によって発生する真空及び真空貯め容器に作用する真空によって金型内を真空引きし得るように構成したことを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載したガスインジェクション成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に射出した樹脂に高圧ガスを注入して薄肉成形を実現するガスインジェクション方法と、このガスインジェクション方法を合理的に実施するガスインジェクション成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型及び厚肉の樹脂成形品を成形するのに適しているガスインジェクション成形法は、低い射出圧力で金型内に樹脂を射出し、射出された樹脂内に高圧窒素ガスを注入して厚肉部に中空部分を形成し、樹脂成形品の肉厚を均一化し、且つ樹脂の冷却速度の変化を最小限にすることによりヒケを防止すると共に、高い２次圧を掛けずに樹脂内部から作用するガス圧を保持することにより、内部ひずみを解消してソリ等を防止することができるため、大型及び厚肉樹脂成形品の成形法として広く使われている中空成形法である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０３６２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスインジェクション成形法では樹脂成形品の内部に中空部分を形成するため、金型に対する樹脂の射出量は、金型の容積に対し中空部分の容積に相当する分少なくなる（ショートショット）。このため、金型内部に於ける樹脂の流動速度が遅くなり、先端部の樹脂温度が下がりるため、樹脂の合わせ目にウエルドが出るという問題が生じる。この問題を解決するために金型温度を上げて成形することが行われるが、この場合、冷却時間が延びて成形サイクルが長くなるという問題が生じる。
【０００５】
また樹脂成形品に於ける薄肉部は他の部分と比べ早く硬化し易いため、樹脂内部に注入するガス圧を高くすると、本来ガスを入れたくない部分にガスが入り込むことがあり、この場合、強度的な問題を引き起こす虞がある。このため、ガスの注入部分の制御が必要になるが、この制御はガス圧の調整だけでは解決しない場合が多く、金型を設計する際に最適なガス流路を設定することが必要となる。このように、金型の設計に起因する問題が発生することが多々あった。更に、溶融樹脂から出る揮発性ガスや離形剤の炭化による金型微細部分の汚れ、詰り等のため最低１００００ショット毎に清掃が必要であった。
【０００６】
上記の如く、ガスインジェクション成形法で大型成形の薄肉成形を行なおうとすると、射出圧力を上げて樹脂の流動速度を早くするものの薄肉部が早く硬化し易いため内部のガス圧力を上げるが、あまり高い圧力を掛けると薄肉部から破壊されるため、ガス圧にも限界が有るのと同時に薄い部分にガスが入り込むと強度的な問題を引き起こすため、ガスの注入部分の制御が難しく薄肉成形を行なうには自ずと限界があつた。
【０００７】
本発明の目的はガスインジェクション成形法に於ける問題点である、成形サイクルが長くなる点と、薄肉部が他の部分と比べ早く硬化し易いことに起因する強度的な問題を解決することを目的とするガスの注入部分への制御の難しさ等による大型成形の薄肉成形に対する限界があるという点と、金型微細部の汚れ、詰りの清掃等の点を含む諸問題を解決する方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記諸問題を解決する本発明のガスインジェクション成形方法は、ガスインジェクション成形機によるガスインジェクション成形方法に於いて、金型に樹脂を射出する以前に該金型内を真空状態にし、その後、前記金型に樹脂の射出を行い、更に、樹脂を射出した後、該樹脂内に高圧ガスを注入することを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明に係るガスインジェクション成形装置は、ガスインジェクション成形機を用いたガスインジェクション成形装置であって、所定の成形空間を有する金型と、真空貯め容器と、前記金型と真空貯め容器とを接続する配管と、前記配管に設けられ金型内を真空にする真空弁と、高圧ガスを貯める高圧貯め容器と、前記金型と高圧貯め容器とを接続する配管と、前記配管に設けられ前記金型内に樹脂を注入した後高圧ガスを注入する高圧ガス弁及びガスを排出する排出弁とを有するものである。
【００１０】
上記ガスインジェクション成形装置に於いて、金型が移動側金型と固定側金型からなり、前記移動側金型又は固定側金型の何れか一方側の金型に他方側の金型が近接したことを検出する近接センサーを設け、前記近接センサーからの信号によって前記真空弁を駆動するように構成することが好ましい。
【００１１】
また上記何れかのガスインジェクション成形装置に於いて、ピストン往復動式のガス圧縮機を有し、前記ガス圧縮機のシリンダーヘッド側で高圧を発生させると共にピストンロッド側で真空を発生させ、且つ前記シリンダーヘッド側に配管を介して高圧貯め容器を接続すると共に、ピストンロッド側に配管を介して真空貯め容器を接続することが好ましい。
【００１２】
また上記何れかのガスインジェクション成形装置に於いて、ガス圧縮機のピストンロッド側に接続した配管に一端が大気に開放した枝管を接続し、該枝管よりも真空貯め容器側の配管に該配管に加圧が作用したときに閉鎖し且つ真空が作用したときに開放する第１の弁が設けられると共に、該枝管に前記配管に加圧が作用したときに開放し且つ真空が作用したときに閉鎖する第２の弁が設けられていることが好ましい。
【００１３】
また上記何れかのガスインジェクション成形装置に於いて、ガス圧縮機のシリンダーヘッド側に接続した配管に、シリンダーヘッド側にガス出口用逆止弁を設けると共に高圧貯め容器側に高圧側圧力センサーを設け、更に、前記高圧貯め容器に前記高圧側圧力センサーに設定された圧力値に基づいてガス圧縮機を駆動又は停止することで、前記高圧側圧力センサーの設定値に応じて高圧貯め容器の圧力を制御することが好ましい。
【００１４】
また上記何れかのガスインジェクション成形装置に於いて、真空貯め容器の真空発生源として真空ポンプとピストン往復動式のガス圧縮機を用い、前記真空貯め容器に配管を介して真空ポンプとガス圧縮機を接続することが好ましい。
【００１５】
また上記何れかのガスインジェクション成形装置に於いて、ピストン往復動式のガス圧縮機に於ける真空発生側と金型を配管で接続すると共に該配管に前記ガス圧縮機で真空が発生したときに開放する弁を設け、且つ真空貯め容器と金型を配管で接続すると共に該配管に真空切換弁を設け、前記真空切換弁を選択的に駆動することで、ガス圧縮機によって発生する真空を金型内に作用させて真空引きし、又はガス圧縮機によって発生する真空及び真空貯め容器に作用する真空によって金型内を真空引きし得るように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るガスインジェクション成形方法では、金型に樹脂を射出する前に該金型内を真空にするため、射出された樹脂が金型内に吸引されて流速が上がる一方で空気を媒介した熱伝導が小さくなり輻射作用が存在するものの大変小さいため、射出された樹脂が冷える速度が遅くなり薄肉部にも樹脂が流れやすくなる。又樹脂の流れに対する空気抵抗が無く、同時に狭い部分に空気が溜まって樹脂の流れ阻害するという問題が解消する。
【００１７】
特に、樹脂の冷却速度が遅くなるため、ウエルド対策のための金型温度を上昇させることが不要となり、金型を積極的に冷却することができる。このため、射出された樹脂は成形空間内に存在する間は冷却速度が遅く、金型に接触した後に速やかに冷却することとなり、成形サイクルを短縮化して大型成形品の薄肉化を実現すると同時にガスインジェクション成形法の持つ最大の効果である大型成形品のソリ・ヒケを防止した薄肉成形が可能となる。このように、一般的な射出成形法に於けるソリッド成形との比較で唯一劣っていた成形サイクルを短縮することが可能となり、大きな経済効果を得ることができる。
【００１８】
また金型の冷却をはかることができるため、潤滑剤や離型剤の炭化をふせぐことが可能となり、金型の微細な部分の汚れや詰まりを防ぐことができ、清掃の回数を削減することができる。
【００１９】
また、ガスインジェクション成形法はショートショットであるので、一般的な成形法に比較して射出圧は低い、しかし、金型の内部を真空にすることによって樹脂を射出する際の射出圧力を更に小さくすることが可能となり、大型の製品を成形する場合でも、射出圧の低い射出成形機（現在成形している射出成形機よりも小型の機械）を利用することができ、経済的に有利である。
【００２０】
本発明に係る第１のガスインジェクション成形装置では、金型に対し、真空貯め容器と高圧貯め容器を夫々の配管を介して接続し、真空側の配管には真空弁が、高圧側の配管には高圧弁と排出弁が設けられているので、真空弁を作動させることによって金型内を真空引きして真空にすることができ、高圧弁を作動させることによって金型内に射出された樹脂に高圧ガスを注入することができ、更に、排出弁を作動させることで樹脂に注入された高圧ガスを排出することができる。従って、ガスインジェクション成形方法を合理的に実施することができる。
【００２１】
また第２のガスインジェクション成形装置では、移動側金型或いは固定側金型の何れか一方側に設けた近接センサーからの信号によって真空側の配管に設けた真空弁を駆動することで、金型の内部から合理的に真空引きすることができる。
【００２２】
また第３のガスインジェクション成形装置では、ピストン往復動式のガス圧縮機を利用して、シリンダーヘッド側で高圧を発生させると共にピストンロッド側で真空を発生させることで、高圧と真空を同時に発生させることができるので、設備を大型化させることがない。
【００２３】
また第４のガスインジェクション成形装置では、ガス圧縮機のピストンロッド側に接続した配管に枝管を設け、枝管に第１の弁を設けると共に配管に第２の弁を設けたので、配管内がガス圧縮機によって加圧されたとき、第２の弁が閉鎖して第１の弁が開放することで、加圧された空気を大気に排気することができ、且つ配管内が真空になったとき、第２の弁が開放して第１の弁が閉鎖することで、配管に接続された真空貯め容器に対し確実に真空引きすることができ、加圧された空気が作用することがない。
【００２４】
上記の如く、第４のガスインジェクション成形装置では、高圧の発生と真空の発生を１台のガス圧縮機によって実現することが可能であり、装置を小型化すると共に、真空を発生させるための費用は配管に幾つかの弁を追加させることで良く、経済的な装置を実現することができる。
【００２５】
また第５のガスインジェクション成形装置では、ガス圧縮機のシリンダーヘッド側に接続した高圧側の配管に、ガス出口用逆止弁、高圧側圧力センサーを設けることによって、高圧側圧力センサーの設定値に応じてガス圧縮機を駆動し又は停止することで高圧貯め容器の圧力を制御することができる。このため、高圧側の配管や高圧貯め容器に異常に高い圧力が作用することがなく、安全性を確保することができる。また、更なる安全性を実現するためには安全弁を設置することが望ましい。
【００２６】
また第６のガスインジェクション成形装置では、真空貯め容器の真空発生源として真空ポンプとピストン往復動式のガス圧縮機を用い、夫々を真空貯め容器に接続することによって、真空貯め容器の内部の状況に応じて最適な状態で真空引きすることができる。
【００２７】
また第７のガスインジェクション成形装置では、金型に、ガス圧縮機で真空が発生したときに開放する弁を設けた配管を介してピストン往復動式のガス圧縮機に於ける真空発生側と接続すると共に、真空切換弁を設けた配管を介して真空貯め容器を接続したので、真空切換弁を選択的に駆動することによって、金型内に作用する真空圧、容量を調整することができる。
【００２８】
即ち、真空切換弁を開放したときには金型にガス圧縮機で発生する真空と真空貯め容器による真空を作用させて金型内から短時間で大量の空気を真空引きし、また真空切換弁を閉じたときには金型にガス圧縮機によって発生する真空を作用させて成型時に樹脂から発生するガスを吸引することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るガスインジェクション成形方法及びガスインジェクション成形装置の最も好ましい実施形態について図を用いて説明する。本発明のガスインジェクション成形方法（以下、単に「成形方法」という）は、金型に樹脂を射出するのに先立って該金型の内部を真空にするものであり、金型の内部を真空とすることによって、空気を媒介とする熱伝導を阻止して樹脂の冷却速度を遅くし、これにより金型内部に於ける流動性を確保し、更に、射出された樹脂の内部に高圧ガスを注入することで、微細な部位にも確実に充填し得るようにしたものである。
【００３０】
また本発明に係るガスインジェクション成形装置（以下、単に「成形装置」という）は、上記成形方法を合理的に実施するものである。
【００３１】
本発明に於いて、金型は移動側金型と固定側金型とからなり、移動側金型と固定側金型を閉じたとき、内部に目的の成形品を成形する空間（キャビティ）が形成される。移動側金型が幾つの金型によって構成されるかは限定するものではなく、目的の成形品の形状に応じて１個或いは複数個の移動金型が用いられる。
【００３２】
金型から真空引きする（金型に真空を作用させる）際の位置、即ち、金型に接続する真空貯め容器或いはガス圧縮機の真空側と接続されて真空が作用する真空側配管の金型に対する接続位置は、特に限定するものではなく、キャビティの形状から最も合理的な部位に接続することが好ましい。
【００３３】
例えば、金型に対する真空側配管の接続位置を、キャビティに於ける断面積の大きい部位に対応させた場合には金型内を比較的短時間で真空にすることが可能であり、またキャビティに於ける隅部に対応させた場合には射出された樹脂を該隅部に円滑に流入させることが可能であり成形品の微細な部位まで樹脂を充填して良好な成形品を得ることが可能となる。
【００３４】
金型に真空を作用させる真空の発生源としての装置構成は特に限定するものではなく、本発明の成形方法を実施するのに充分な真空を発生させることが可能であり、且つ成形サイクルに対応させて充分な容量を有するものであれば良い。このような真空源としてはロータリー方式或いはレシプロ方式の真空ポンプや、ピストンを直線往復動させる方式のガス圧縮機等がある。
【００３５】
また金型に射出された樹脂に注入する高圧ガスの発生源としての装置構成も特に限定するものではなく、本発明の成形方法を実施するのに充分な高圧ガスを発生させることが可能であり、且つ成形サイクルに対応させて充分な容量を有するものであれば良い。このような高圧源としてはロータリー方式或いはレシプロ方式の高圧圧縮機があり、特に、ピストンを直線往復動させる方式のガス圧縮機であることが好ましい。
【００３６】
本発明の真空貯め容器、高圧貯め容器は、金型内に短時間で真空を作用させ、或いは金型に射出された樹脂内に短時間で大量の高圧ガスを注入するために、予め蓄圧しておく機能と、真空ポンプ或いはガス圧縮機に於ける脈動を平滑にする機能を有するものであり、このような機能を発揮し得るものであれば利用することが可能である。このような容器としては、切削加工により、鍛造加工により、溶接加工により構成した容器があり、何れも好ましく使用することが可能である。
【００３７】
また真空貯め容器、高圧貯め容器の容量は限定するものではなく、金型に構成される成形空間（キャビティ）の容量に応じて適宜設定することが好ましい。本件発明者の知見では、約１００リットル程度の容量でも充分に目的を達成することが可能であった。
【００３８】
本発明に於いて「真空」とは、キャビティの内圧が１キロパスカル前後の値を意味している。前記内圧の値は、本件発明者が種々の実験を重ねた結果得た、本発明の課題を解決という効果を発揮し得る圧力である。
【実施例１】
【００３９】
次に本発明の第１実施例に係る成形装置の構成について図を用いて説明する。図１は第１実施例に係る成形装置の構成を説明するフローシート図である。図２は移動側金型と固定側金型の関係を説明する模式図である。図３は真空引きを開始する際の金型の要部の構成を説明する図である。図４は真空引きの進行に伴う金型の要部の構成を説明する図である。
【００４０】
先ず、第１実施例に係る成形装置Ａの構成を図１により説明する。図に於いて、成形装置Ａは、金型３と、金型３に真空を作用させるための真空発生部と、金型３に射出された樹脂に高圧ガスを注入するための高圧ガス発生部と、を有して構成されている。金型３は移動側金型３ａと固定側金型３ｂとを有しており、図示しない射出機に取り付けられている。
【００４１】
真空発生部は、真空ポンプ１と、真空貯め容器２と、真空貯め容器２と金型３を接続する配管１１と、配管１１に於ける真空貯め容器２の出口の近傍に設けた真空センサー３０及び真空センサー３０よりも金型３側に設けた真空弁１０と、を有して構成されている。
【００４２】
上記の如く構成された真空発生部では、真空ポンプ１によって発生した真空は真空貯め容器２に蓄圧され、真空センサー３０によって圧力が監視される。そして真空弁１０の開動作に応じて、真空貯め容器２に蓄圧された真空が配管１１を通して金型３に作用し、該金型３の内部に真空を作用させることが可能である。また真空貯め容器２の圧力が真空センサー３０の設定値を超えたとき、真空ポンプ１が停止する。
【００４３】
高圧ガス発生部は、ガス圧縮機４と、高圧ガスを蓄圧する高圧ガス貯め容器５と、ガス圧縮機４と高圧貯め容器５を接続する配管２２と、配管２２に於けるガス圧縮機４の出口側に設けた出口逆止弁６及び高圧貯め容器５の近傍に設けた圧力センサー７と、高圧貯め容器５と金型３を接続する配管２８と、配管２８に於ける高圧貯め容器５の近傍に設けた注入弁８及び金型３内部の圧力を監視するために金型３の近傍に設けた圧力監視センサー２６と、配管２８に於ける注入弁８よりも金型３側に設けられた排出弁９と、を有して構成されている。
【００４４】
上記の如く構成された高圧ガス発生部では、ガス圧縮機４から発生した高圧ガスは配管２２及び出口逆止弁６を通って高圧貯め容器５に蓄圧され、高圧貯め容器５の内圧が圧力センサー７の設定値を超えたとき、ガス圧縮機４が停止する。また高圧貯め容器５に貯められた高圧ガスは、排出弁９を閉じた状態で注入弁８が開放することで配管２８を通って金型３（金型３に射出された樹脂の内部）に注入される。金型３に注入された高圧ガスの圧力は監視センサー２６によって監視される。そして注入弁８を閉じた後、排出弁９を開放することで、金型３（金型３に射出された樹脂の内部）内の高圧ガスを大気に放出することが可能である。
【００４５】
真空弁１０が開放するタイミングは、金型３が閉じる動作に同期し得るように設定されている。即ち、図２に示すように、金型３を構成する移動側金型３ａは射出成形機の可動盤３１ａに取り付けられ、固定側金型３ｂは固定盤３１ｂに取り付けられている。移動側金型３ａ或いは固定側金型３ｂの何れか一方に、対向する金型が近接してきたことを検出する近接センサー３２が配置され、他方に近接センサー３２によって検出される検出部材３６が設けられている。そして近接センサー３２によって検出部材３６を検出したときに発生する信号に応じて真空弁１０が開放し、或いは閉鎖し得るように構成されている。
【００４６】
固定側金型３ｂの移動側金型３ａと接触する面にはキャビティの全周にわたって気密シール３３が配置されており、移動側金型３ａの表面が気密シール３３と接触することで、金型３に形成されたキャビティが気密性を保持し得るように構成されている。また固定側金型３ｂに通路３５が形成されており、該通路３５に真空側配管１１が接続されている。
【００４７】
気密シール３３の断面形状や寸法は特に限定するものではなく、一般的な気密シール材として利用されるＯリングを利用することが可能である。しかし、必ずしもＯリングである必要はなく、多角形断面を持ったシール材を利用することが可能である。特に、気密シール３３は充分な締め代を有することが好ましい。そして移動側金型３ａが気密シール３３と接触したのと略同時に近接センサー３２によって検出部材３６を検出し得るように構成することが好ましい。
【００４８】
気密シール３３と近接センサー３２を上記の如く構成しておくことで、移動側金型３ａが気密シール３３に接触したとき、近接センサー３２の信号によって、移動側金型３ａを停止させ該移動側金型３ａと気密シール３３との協働によって金型３内を気密構造とすると共に、真空弁１０を開放させてキャビティ内に真空を作用させることが可能となる。
【００４９】
図３に示すように、固定側金型３ｂに構成された通路３５はキャビティに連通する部分に於いて溝状に形成され、移動側金型３ａの表面と協働して通路３４が構成される。この溝の断面積は通路３５の断面積よりも小さくなるような値を有しており、通路３４の断面積は移動側金型３ａの表面との離隔寸法に応じて変化する。即ち、通路３４は、移動側金型３ａが固定側金型３ｂに接近して気密シール３３と接触した状態では通路３５の断面積よりも充分に大きい断面積を持ち、図４に示すように移動側金型３ａが固定側金型３ｂに向けて閉じたとき、通路３５よりも小さい断面積（樹脂が漏れることのない断面積）を持つ通路３４ａが形成されるように構成されている。
【００５０】
上記の如く構成された成型装置Ａに於いて、移動側金型３ａが固定側金型３ｂから充分に離隔している状態では、近接センサー３２は検出部材３６を検出していない状態であり、真空弁１０が閉じた状態を維持し、配管１１に真空が作用することはない。
【００５１】
移動側金型３ａが固定側金型３ｂに接近し、図２に示すように、移動側金型３ａの表面が気密シール３３に接触すると、この接触と略同時に近接センサー３２が検出部材３６を検出して信号が発生し、この信号に伴って真空弁１０が開放する。真空弁１０の開放により、真空貯め容器２の真空が配管１１を通して金型３に作用し、該金型３の内部（移動側金型３ａ、気密シール３３、固定側金型３ｂからなる空間の内部）を真空引きする。このとき、通路３４は移動側金型３ａの固定側金型３ｂからの離隔寸法に応じた大きい断面積を有しており、短時間で金型３の内部を真空引きすることが可能である。
【００５２】
移動側金型３ａの固定側金型３ｂに対する接近に伴って通路３４の断面積は小さくなり、移動側金型３ａが固定側金型３ｂに圧接して金型３が閉じたとき、図４に示すように、断面積が通路３５の断面積よりも小さい通路３４ａを構成する。このときの通路３４ａの断面積は、キャビティに射出した樹脂に高圧ガスを注入して樹脂が金型３の成形面に密着したときに樹脂が入り込むことがなく、且つ金型３内で樹脂から発生したガスを継続して吸引し得る程度である。
【００５３】
上記成形装置Ａによる成形手順について簡単に説明する。先ず、真空ポンプ１、ガス圧縮機４を駆動して、真空貯め容器２、高圧貯め容器５を夫々充分に蓄圧しておく。このとき、真空貯め容器２の圧力は真空センサー３０によって予め設定された真空に保持され、同様に高圧貯め容器５の圧力は圧力センサー７によって予め設定された圧力に保持される。特に、高圧貯め容器５の圧力は金型３に射出された樹脂の内部に注入される圧力以上に設定されると共に保持される。
【００５４】
そして移動側金型３ａを固定側金型３ｂに接近させると、この接近に伴って移動側金型３ａが気密シール３３に接触するのと略同時に近接センサー３２から信号が発生し、この信号に基づいて真空弁１０が開放して金型３に真空が作用し、通路３４、３５を介して金型３内の空気が短時間で吸引される。
【００５５】
金型３の内部の真空は真空センサー３０によって監視され、予め設定された真空が作用していることを確認した後、成形機の可動盤３１ａに高い力が作用して金型３の型締めが完了する。次いで、金型３のキャビティに対し予め設定された量の樹脂が射出される。
【００５６】
金型３のキャビティに樹脂が射出されると、配管２８に設けた排出弁９を閉じた状態で注入弁８を開放し、高圧貯め容器５に蓄圧されていた高圧ガスを樹脂の内部に注入する。これにより、射出された樹脂は金型３のキャビティの隅々まで充填され良好な成型が実現する。この状態で所定時間保持され、この間、樹脂に対する高圧ガスの圧力は圧力監視センサー２６によって監視されて保持される。
【００５７】
そして、金型３内で射出され且つ注入された高圧ガスによって成形面に圧接した成形品が適度に冷却したとき、注入弁８を閉鎖すると共に排出弁９を開放し、金型３の内部にある成形品に注入されている高圧ガスを大気に排出する。
【００５８】
その後、可動盤３１ａが作動し、移動側金型３ａが固定側金型３ｂから離隔して金型３が開放し、冷却した成形品が金型３から取り出される。これにより、一連の成形サイクルが終了し、次の成形サイクルが開始される。
【実施例２】
【００５９】
次に、第２実施例に係る成形装置Ｂの構成について図５により説明する。尚、図に於いて前述の実施例と同一の部分及び同一の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図に示す成形装置Ｂは、真空発生部に真空ポンプ１を用いることなく、高圧発生部を構成するガス圧縮機４を利用して真空と高圧ガスを同時に発生させるように構成したものである。
【００６１】
成形装置Ｂに於けるガス圧縮機４に於けるガス圧縮機４の１段シリンダーヘッド側は、１段ピストン１５と１段ピストンロッド１６とによって、１段シリンダーヘッド室１３と、１段ピストンロッド室１４に分割されており、同様に２段シリンダーヘッド側は、２段ピストン２１と２段ピストンロッド２０とによって、２段シリンダーヘッド室１８と、２段ピストンロッド室１９に分割されている。
【００６２】
そして、高圧発生部は各段のシリンダーヘッド側に構成されている。即ち、１段シリンダーヘッド室１３は入口逆止弁１２を介して大気、或いは図示しない窒素発生装置に接続され、逆止弁１７を介して２段シリンダーヘッド室１８と接続されている。また２段シリンダーヘッド室１８から金型３までの構成は前述した第１実施例と同一構成となっている。
【００６３】
従って、１段シリンダーヘッド室１３で空気又は窒素ガスを昇圧させたガスは逆止弁１７を通って２段シリンダーヘッド室１８に導入され、再度２段ピストン２１の移動に伴って昇圧して高圧ガスとして配管２２に供給され、高圧貯め容器５に蓄圧される。
【００６４】
また真空発生部は各段のピストンロッド側に構成されている。即ち、１段ピストンロッド室１４には、端部が大気に開放された枝管２７ｃを派生させた配管２７が接続されており、配管２７であって枝管２７ｃよりも真空貯め容器２側に配管２７が加圧されたときに閉鎖し且つ真空が作用したときに開放する第１の弁となる逆止弁２３が設けられ、枝管２７ｃに配管２７が加圧されたときに開放し真空が作用したときに閉鎖する第２の弁となる逆止弁２４が設けられている。
【００６５】
また配管２７は真空センサー３０を介して真空貯め容器２と接続され、更に、逆止弁２３と真空貯め容器２との間に金型３に接続された配管１１が接続しており、該配管１１に真空切換弁となる真空弁２９が設けられている。この真空弁２９は、前述の第１実施例に於ける成型装置Ａの真空弁１０と同様に、金型３に真空を作用させ或いは遮断する機能を有するものである。
【００６６】
また２段ピストンロッド室１９にも同様に、端部が大気に開放された枝管２７ｄを派生させた配管２７ａが接続されており、枝管２７ｄに逆止弁２４と同様の機能を持った逆止弁２４ａが設けられると共に配管２７ａに逆止弁２３と同様の機能を持った逆止弁２３ａが設けられている。この配管２７ａは、配管２７の逆止弁２３と真空貯め容器２との間に接続されている。
【００６７】
配管２７、２７ａ及び枝管２７ｃ、２７ｄに夫々設けた逆止弁２３、２３ａ、２４、２４ａは、入口ポートと出口ポートの圧力差に応じて自動的に開閉し得る機能を有している。このため、１段ピストンロッド室１４、２段ピストンロッド室１９が真空或いは加圧されて配管２７、２７ａに作用すると、各逆止弁２３、２３ａ、２４、２４ａは配管２７、２７ａ内の圧力が作用するポートと対向するポートに作用する圧力との差に応じて、夫々自動的に開放し或いは閉鎖する。従って、特別な制御を必要とせずに、各ピストンロッド室１４、１９で発生する真空のみを真空貯め容器２、金型３に作用させることが可能である。
【００６８】
尚、２段ピストンロッド室１９に於ける真空発生量が少ないような場合、必ずしも該ピストンロッド室１９に真空回路を設ける必要はなく、１段ピストンロッド室１４に於いて発生する真空のみを利用することでも良い。
【００６９】
上記真空発生部では、ピストン１５、２１の往復動に伴って、１段ピストンロッド室１４と２段ピストンロッド室１９に交互に真空が発生する。言い換えると、１段ピストンロッド室１４、２段ピストンロッド室１９では、ピストン１５、２１の移動に伴って真空と加圧が交互に行われる。
【００７０】
例えば１段ピストンロッド室１４に真空が発生したとき、２段ピストンロッド室１９では加圧されることとなる。従って、配管２７、２７ａに逆止弁２３、２３ａを設けると共に、枝管２７ｃ、２７ｄに逆止弁２４、２４ａを設けることによって、これらの逆止弁２３、２４と１段ピストンロッド室１４との間に於ける配管２７の圧力、逆止弁２３ａ、２４ａと２段ピストンロッド室１９との間に於ける配管２７ａの圧力に応じて各逆止弁２３、２３ａ、２４、２４ａが開放或いは閉鎖することで、逆止弁２３、２３ａよりも真空貯め容器２側の配管２７に真空のみが作用する。
【００７１】
このため、１段ピストンロッド室１４で発生した真空を配管２７を通して、または２段ピストンロッド室１９で発生した真空を配管２７ａ、２７を通して、真空貯め容器２に真空を蓄圧することが可能であり、且つ真空弁２９を開放することで、金型３に対し真空貯め容器２に蓄圧された真空と、各ピストンロッド室１４、１９で発生する真空を同時に作用させることが可能である。
【００７２】
上記ガス圧縮機４による真空の発生と高圧ガスの発生について説明する。ガス圧縮機４の１段ピストン１５が１段シリンダーヘッド室１３側に移動すると、１段シリンダーヘッド室１３にあるガスが中間圧力（高圧貯め容器５に設定された圧力よりも低い圧力）まで圧縮される。同時に２段シリンダーヘッド室１８の圧力が低下するため、１段シリンダーヘッド室１３のガスは逆止弁１７を通過して２段シリンダーヘッド室１８に供給される。
【００７３】
上記状態では、１段ピストンロッド室１４が真空となり、２段ピストンロッド室１９が加圧される。このとき、１段ピストンロッド室１４が真空の状態になるので、枝管２７ｃに設けた逆止弁２４は閉鎖し、１段ピストンロッド室１４の真空が真空貯め容器２側の真空よりも低くなると逆止弁２３が開放する。同時に２段ピストンロッド室１９が加圧の状態にあるので、逆止弁２３ａが閉鎖し、逆止弁２４ａが開放する。
【００７４】
従って、１段シリンダーヘッド室１３で発生した高圧ガスは２段シリンダーヘッド室１８に供給され、１段ピストンロッド室１４で発生した真空は逆止弁２３、配管２７を通して真空貯め容器２に作用し、２段ピストンロッド室１９で発生した加圧ガスは逆止弁２４ａを通って枝管２７ｄから大気に排出される。
【００７５】
次に、ガス圧縮機４の２段ピストン２１が２段シリンダーヘッド室１８側に移動すると、２段シリンダーヘッド室１８にある既に加圧されたガスが更に加圧され、目的の圧力を持った高圧ガスとして配管２２から高圧貯め容器５に供給される。このとき、１段シリンダーヘッド室１３は負圧となり逆止弁１２を通して空気或いは窒素ガスが吸引される。
【００７６】
この状態では１段ピストンロッド室１４が加圧され、２段ピストンロッド室１９が真空となり、１段ピストンロッド室１４が加圧の状態になる。このため、１段ピストンロッド室１４に接続された配管２７では、逆止弁２３が閉鎖すると共に逆止弁２４が開放する。同時に２段ピストンロッド室１９が真空の状態にあるので、逆止弁２４ａが閉鎖すると共に逆止弁２３ａが開放する。従って、１段ピストンロッド室１４で発生した加圧ガスは逆止弁２４を通って枝管２７ｃから大気に排出され、２段ピストンロッド室１９で発生した真空は逆止弁２３ａ、配管２７ａを通して真空貯め容器２に作用する。
【００７７】
従って、真空弁２９を閉鎖しておくことによって、ガス圧縮機４の作動に伴って発生する真空は真空貯め容器２に蓄圧される。そして、真空弁２９を開放することによって、真空貯め容器２に蓄圧された真空を金型３に作用させて該金型３から大量の空気を真空引きすることが可能であり、金型３を型締めした後は、ガス圧縮機４の作動に伴って発生する真空によって該金型３内部の真空を維持すると共に、射出された樹脂から発生したガスを吸引することが可能である。
【００７８】
上記の如く構成された成形装置Ｂでは、１台のガス圧縮機４を作動させることで、真空と高圧ガスとを同時に発生させることが可能である。このため、成形装置Ｂの構成が簡単になり、成形装置Ｂの小型化をはかることが可能となる。特に、真空を発生させる系が複数の逆止弁と若干の配管を追加することによって構成されるため経済的に有利である。
【実施例３】
【００７９】
次に第３実施例に係る成形装置Ｃの構成について図６を用いて説明する。本実施例に係る成形装置Ｃは、前述した成形装置Ｂの配管２７、２７ａに設けた逆止弁２３、２３ａ、２４、２４ａを電気的に制御し得る弁に代えて構成したものである。従って、配管２７、２７ａの系以外の系は成型装置Ｂと同一に構成されている。
【００８０】
即ち、１段ピストンロッド室１４には、端部が大気に開放された枝管２７ｃを派生させた配管２７が接続されており、配管２７であって枝管２７ｃよりも真空貯め容器２側に配管２７が加圧されたときに閉鎖し且つ真空が作用したときに開放する第１の弁となる真空引き弁３７、及び負圧センサー３９が設けられ、枝管２７ｃに配管２７が加圧されたときに開放し真空が作用したときに閉鎖する第２の弁となる真空排気弁３８が設けられている。また配管２７は真空センサー３０を介して真空貯め容器２と接続され、更に、真空引き弁３７と真空貯め容器２との間に金型３に接続された配管１１が接続しており、該配管１１に真空弁２９が設けられている。
【００８１】
また２段ピストンロッド室１９にも同様に、端部が大気に開放された枝管２７ｄを派生させた配管２７ａが接続されており、枝管２７ｄに真空排気弁３８と同様の機能を持った真空排気弁３８ａが設けられると共に配管２７ａに真空引き弁３７と同様の機能を持った真空引き弁３７ａ及び負圧センサー３９ａが設けられている。この配管２７ａは、配管２７の真空引き弁３７と真空貯め容器２との間に接続されている。
【００８２】
真空引き弁３７、３７ａ、真空排気弁３８、３８ａは夫々電気信号に応じて開閉する電磁弁として構成されている。そして、負圧センサー３９、３９ａが配管２７、２７ａの負圧を検出して予め設定された負圧値になったときに発生する信号に応じて開閉し得るように構成されている。
【００８３】
上記構成に於いて、配管２７、２７ａに作用する真空、加圧は、夫々の配管２７、２７ａに設けた負圧センサー３９、３９ａによって検出され、検出した圧力と予め設定されている値を比較することで信号を発生し、この信号に応じて真空引き弁３７、３７ａ、真空排気弁３８、３８ａの開閉を制御することで、真空貯め容器２側の配管２７に真空のみを作用させることが可能である。
【００８４】
即ち、例えば１段ピストンロッド室１４が真空となり、２段ピストンロッド室１９が加圧されたとき、負圧センサー３９が配管２７が真空の状態にあることを認識して信号を発生し、この信号によって真空引き弁３７を開放すると共に真空排気弁３８を閉鎖する。同時に負圧センサー３９ａが配管２７ａが加圧の状態にあることを認識して信号を発生し、この信号に応じて真空引き弁３７ａを閉鎖すると共に真空排気弁３８ａを開放する。
【００８５】
従って、１段ピストンロッド室１４で発生した真空は配管２７を通して真空貯め容器２に作用し、２段ピストンロッド室１９で発生した加圧ガスは配管２７ａに設けた真空排気弁３８ａから大気に排出される。
【００８６】
上記の如く、配管２７、２７ａ、枝管２７ｃ、２７ｄに夫々電気信号に応じて開閉する真空引き弁３７、３７ａ、真空排気弁３８、３８ａを設けた場合でも、負圧センサー３９、３９ａによって配管２７、２７ａの負圧を検出して発生する信号に応じて開閉させることで、、前述した逆止弁２３、２３ａ、２４、２４ａを設けた場合と同様に各ピストンロッド室１４、１９で発生した真空のみを真空貯め容器２に作用させることが可能である。
【００８７】
上記の如く構成された成形装置Ｃであっても、１台のガス圧縮機４を作動させることで、真空と高圧ガスとを同時に発生させることが可能である。このため、成形装置Ｃの構成が簡単になり、小型化をはかることが可能となる。
【００８８】
上記の如く構成された成形装置Ｃに於いて、真空貯め容器２に成形装置Ａと同様に真空ポンプ１を接続しても良い。このように、真空発生部に二つの真空源を設けることによって、金型３の内部に存在する大量の空気を真空引きする際には真空ポンプによって発生し真空貯め容器２に蓄圧された真空を作用させ、型締めした後該金型３の内部の真空を維持し且つ樹脂が発生するガスを吸引する際にはガス圧縮機４の作動に伴う真空を作用させることが可能となる。
【００８９】
即ち、移動側金型３ａが固定側金型３ｂに接触した瞬間は、金型３内の容積が大きく、短時間で大量の空気を真空引きすることが求められる。このため、真空圧が多少低くとも大量な真空引きを実現し得るように、真空貯め容器２の真空を作用させることが好ましい。また金型３の型締めが終了した後は、金型３の内部の真空圧が予め設定された値を維持することが求められる。このため、高い真空圧を発生することが可能なガス圧縮機４からの真空を作用させることが好ましい。
【００９０】
また、金型３に対する真空源を選択して作用させるには、配管２７に於ける金型３に接続される配管１１の接続部と真空貯め容器２との間に真空弁を設けることが好ましい。そして、真空ポンプを駆動して真空貯め容器２に真空を貯めておき、同時にガス圧縮機４を駆動して各ピストンロッド室１４、１９から交互に真空を発生させて配管２７に作用させておき、真空貯め容器２の近傍に設けた真空弁と真空弁２９を開放することで、金型３に真空貯め容器２の真空と、ガス圧縮機から発生する真空を同時に作用させることが可能である。また真空貯め容器２の近傍に設けた真空弁を閉鎖することによって、金型３にガス圧縮機４に於いて発生した真空を作用させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
上記本発明の成形方法では、微細な部分に至るまで充分に樹脂を充填して良好な製品を得ることが可能となり、特に大型の厚肉部と薄肉部を持つ樹脂成形品の成形に利用して効果的である。また本発明に係る成形装置は本発明の成形方法を効果的に実施することが可能となり有利である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施例に係る成形装置の構成を説明するフローシート図である。
【図２】移動側金型と固定側金型の関係を説明する模式図である。
【図３】真空引きを開始する際の金型の要部の構成を説明する図である。
【図４】真空引きの進行に伴う要部の金型の構成を説明する図である。
【図５】第２実施例に係る成形装置の構成を説明するフローシート図である。
【図６】第３実施例に係る成形装置の構成を説明するフローシート図である。
【符号の説明】
【００９３】
Ａ、Ｂ、Ｃ                成形装置
１                        真空ポンプ
２                        真空貯め容器
３                        金型
３ａ                      移動側金型
３ｂ                      固定側金型
４                        ガス圧縮機
５                        高圧貯め容器
６                        出口逆止弁
７                        圧力センサー
８                        注入弁
９                        放出弁
１０                      真空弁
１１                      配管
１２                      入口逆止弁
１３                      １段シリンダーヘッド室
１４                      １段ピストンロッド室
１５                      １段ピストン
１６                      １段ピストンロッド
１７                      逆止弁
１８                      ２段シリンダーヘッド室
１９                      ２段ピストンロッド室
２０                      ２段ピストンロッド
２１                      ２段ピストン
２２                      配管
２３、２３ａ、２４、２４ａ
逆止弁
２６                      圧力監視センサー
２７、２７ａ              配管
３１ａ                    可動盤
３１ｂ                    固定盤
３２                      近接センサー
３３                      気密シール
３４、３４ａ、３５        通路
３６                      検出部材
３７、３７ａ              真空引き弁
３８、３８ａ              真空排気弁
３９、３９ａ              負圧センサー
【図１】
2007290306.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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