(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出ユニットからランナ及び複数のゲートを介して金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能な射出成形装置を使用し、前記各ゲートについて注入開始順序を予め定め、この注入開始順序に従って前記各ゲートから前記溶融樹脂を前記キャビティ内に順次注入する射出成形方法において、
前記注入開始順序の第１順位に定めた第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、前記第１ゲート近傍における前記キャビティ内の型内圧力を検出し、検出した前記型内圧力が予め定めた圧力変動パターンに一致するように前記射出ユニットの射出圧力を制御する型内圧制御工程を含む射出成形方法。
【請求項２】
前記第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、前記注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を開始し、前記型内圧制御工程の終了と同時に前記各ゲートからの樹脂注入を停止することを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
前記第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、前記注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を開始し、前記型内圧制御工程の終了と同時に前記第１ゲートからの樹脂注入を停止し、前記第１ゲートからの樹脂注入を停止してから所定時間経過後に、前記後順位ゲートからの樹脂注入を停止することを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記型内圧制御工程では、前記第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、前記型内圧力が所定値になった段階から所定時間の間、前記型内圧力が前記所定値に一致するように前記射出ユニットの射出圧力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記射出ユニットに含まれる射出スクリュの移動量に基づいて、前記後順位ゲートからの樹脂注入を開始することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の射出成形方法。
【請求項６】
射出ユニットからランナ及び複数のゲートを介して金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能であり、前記各ゲートについて注入開始順序が予め定められている射出成形装置において、
前記注入開始順序の第１順位に定められた第１ゲート近傍における前記キャビティ内の型内圧力を検出する型内圧検出手段と、
前記型内圧力の変動条件として予め定められた圧力変動パターンを設定する圧力パターン設定手段と、
前記型内圧検出手段によって検出された前記型内圧力が前記圧力パターン設定手段によって設定された圧力変動パターンに一致するように前記射出ユニットの射出圧力を調整する制御手段とを備えることを特徴とする射出成形装置。
【請求項７】
前記制御手段による前記射出ユニットの射出圧力制御を終了させるタイミングを設定するためのタイマを更に備え、前記制御手段は、前記タイマの設定時間が経過した際に、前記射出圧力制御を終了すると共に、前記第１ゲートからの樹脂注入を停止させることを特徴とする請求項６に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記タイマの設定時間が経過した後、所定時間経過後にタイムアップする遅延タイマを更に備え、前記制御手段は、前記タイマの設定時間が経過して前記射出圧力制御を終了させた後、前記射出ユニットの射出圧力を段階的に変化させると共に、前記遅延タイマの設定時間が経過した際に、前記注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を停止させることを特徴とする請求項７に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記射出ユニットに含まれる射出スクリュの移動量を検出するスクリュ移動量検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記スクリュ移動量検出手段の検出値に基づいて、前記注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を開始させることを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形方法及び射出成形装置に関し、特に、自動車のバンパーといったような大型薄肉の樹脂製品を製造するのに好適な射出成形方法及び射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野に属する技術としては、特開平６−６４００３号公報や特開平６−２５４８９５号公報によって開示されたものが知られている。これらの公報によって開示された射出成形方法は、自動車のバンパーといったような大型薄肉の樹脂製品を製造する際に適用され、何れも、射出ユニットからランナ及び複数のゲートを介して金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能な射出成形装置を使用するものである。
【０００３】
これら公報のうち、特開平６−６４００３号公報に記載された射出成形方法では、各ゲート（樹脂注入部）について注入開始順序を予め定め、この注入開始順序に従って各ゲートから溶融樹脂をキャビティ内に順次注入させていく。すなわち、まず、注入開始順序の第１順位に定められたゲートから樹脂注入を開始し、溶融樹脂の流頭が第２順位に定められたゲートまで達した段階で、第２順位のゲートから樹脂注入を開始する。そして、第２順位のゲートから樹脂注入を開始する際に、ランナ（樹脂供給路）を介して射出成形ユニットから供給する溶融樹脂の総量を増加させる。これにより、後順位ゲート（第２ゲート）から樹脂注入することに伴って、先行順位のゲート（第１ゲート）からの樹脂注入量が減少してしまうことを防止でき、樹脂製品に、いわゆるウェルドマークやフローマークが生じてしまうことを低減可能となる。
【０００４】
また、特開平６−２５４８９５号公報に記載された射出成形方法においても、同様に、注入開始順序の第１順位に定められたゲートから樹脂注入を開始し、溶融樹脂の流頭が第２順位に定められたゲートまで達した段階で、第２順位のゲートから樹脂注入を開始する。この際、第２順位のゲートを開放するタイミングや射出圧力を適宜設定して、第２順位のゲートから注入する溶融樹脂を、第１順位のゲートから注入した溶融樹脂の内部を介して流頭の外方に湧出させながらキャビティ内に拡散、流動させる。これにより、各ゲートから注入される溶融樹脂同士の衝突を防止でき、また、キャビティ内の圧力分布が均一に維持されるので、樹脂製品にウェルドマークや反り等が生じてしまうことを低減可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では、樹脂製品をより薄肉化することが求められており、また、射出成形によって幅広の樹脂製品や、突出部、湾曲部等を含む複雑な形状をもった樹脂製品を製造することが求められている。そして、このような製品を射出成形方法によって製造する際には、樹脂製品にウェルドマーク等や、歪み、反り、波うちといった変形が生じてしまうことを防止しなければならない。このためには、できるだけ溶融樹脂を高速で射出して充填時間を短縮化することにより、圧力損失を増大させると共に樹脂注入の妨げとなるスキン層の生成を低減させ、キャビティ内の圧力分布を均一に維持する必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来の射出成形方法において、充填時間を短縮化すべく溶融樹脂を高速で射出すると、ゲート及びランナ内で溶融樹脂に作用する流動抵抗に起因して射出圧力が高まってしまう。また、樹脂充填を終了させる際には、射出スクリュを減速させてから射出スクリュが停止するまでの間に生じる慣性力と、溶融樹脂自体がもつ弾性により、ゲート及びランナにより圧縮された溶融樹脂がキャビティ内に押し込まれてしまう。
【０００７】
この結果、キャビティ内には、いわゆる、サージ圧力が発生し、これに起因して型内圧力が急激に増加するオーバーシュート現象が引き起こされてしまう。このようなオーバーシュート現象が発生すると、樹脂製品には、いわゆるバリや波うちが生じてしまう。また、キャビティ内では、圧力が高まると共に圧力分布も不均一になってしまうことから、樹脂製品にウェルドマークやフローマークが発生してしまうおそれもある。このように、従来の射出成形方法では、充填時間を短縮化するために溶融樹脂を高速で射出すると、樹脂製品の品質が満足し得るレベルに確保できないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、溶融樹脂を高速で射出可能であり、充填時間を短縮化させて良好な品質の製品を得ることができる射出成形方法及び射出成形装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による射出成形方法は、射出ユニットからランナ及び複数のゲートを介して金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能な射出成形装置を使用し、各ゲートについて注入開始順序を予め定め、この注入開始順序に従って各ゲートから溶融樹脂をキャビティ内に順次注入する射出成形方法において、注入開始順序の第１順位に定めた第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、第１ゲート近傍におけるキャビティ内の型内圧力を検出し、検出した型内圧力が予め定めた圧力変動パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御する型内圧制御工程を含むものである。
【００１０】
この射出成形方法では、まず、注入開始順序の第１順位に定められた第１ゲートから樹脂注入を開始し、溶融樹脂の流頭が第２順位以降に定められたゲート（後順位ゲート）まで達した段階で、第２順位以降のゲートから樹脂注入を開始する。また、キャビティ内の第１ゲート近傍では、第１ゲートからの樹脂注入が開始された後、所定の圧力検出手段によってキャビティ内の型内圧力（溶融樹脂の圧力）を検出する。そして、検出した型内圧力が所定の圧力変動パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御（フィードバック制御）する。圧力変動パターンは成形開始に先立って予め定めておき、樹脂製品の形状、サイズ等に応じて、例えば、型内圧力を一定の時間だけ所定値に維持するパターンや、時間の経過と共に型内圧力を二次曲線状に変化させるパターン等を採用することができる。
【００１１】
このように、第１ゲートからの樹脂注入を開始すると共に後順位ゲートから樹脂注入を順次開始していく際に、キャビティ内の型内圧力が所定の圧力変動パターンに一致するように制御することにより、射出圧力の高まりや、射出スクリュの慣性力と溶融樹脂自体がもつ弾性により溶融樹脂がキャビティ内に押し込まれることに起因するサージ圧力の発生を低減可能となる。従って、バリや波うちの原因となるオーバーシュート現象を防止でき、溶融樹脂を高速で射出することが可能となる。また、溶融樹脂を高速で射出することにより、型内圧力を全体的に低下させると共にキャビティ内の圧力分布を均一に維持することができるので、樹脂製品にウェルドマークや反り等が生じるのを防止可能となる。
【００１２】
また、第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を開始し、型内圧制御工程の終了と同時に各ゲートからの樹脂注入を停止すると好ましい。このような手法は、一般的な薄肉の樹脂製品を製造する際に適用すると好適である。
【００１３】
更に、第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を開始し、型内圧制御工程の終了と同時に第１ゲートからの樹脂注入を停止し、第１ゲートからの樹脂注入を停止してから所定時間経過後に、後順位ゲートからの樹脂注入を停止すると好ましい。
【００１４】
一般に、幅広の製品や、突出部、湾曲部等を含む複雑な形状をもった樹脂製品を射出成形によって製造する場合、キャビティ内の端部、突出部、湾曲部に対しては溶融樹脂を注入し難くく、いわゆるショートショットが発生しやすい。この場合、従来は、ランナを延長し、ゲートを増設することにより対処していたが、これでは、設備コストが増大し、金型も複雑な形状となってしまう。これに対して、この射出成形方法のように、第１ゲートからの樹脂注入を停止させてから所定時間経過後に、後順位ゲートからの樹脂注入を停止するようにすれば、キャビティ内の端部、突出部、湾曲部に対して溶融樹脂を容易かつ確実に充填することが可能となり、かつ、設備コストの増大や金型の複雑化等を抑制することができる。
【００１５】
また、型内圧制御工程では、第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、型内圧力が所定値になった段階から所定時間の間、型内圧力が当該所定値に一致するように射出ユニットの射出圧力を制御すると好ましい。これにより、溶融樹脂の高速射出を容易かつ確実に行うことが可能となり、良好な品質の樹脂製品を製造することができる。
【００１６】
更に、射出ユニットに含まれる射出スクリュの移動量に基づいて、後順位ゲートからの樹脂注入を開始すると好ましい。
【００１７】
射出成形装置において、各ゲート間の距離、及び、射出スクリュの径（射出シリンダの内径）は所定の値に定められている。従って、これらの値から、射出スクリュの移動量と後順位ゲートから樹脂注入を開始するタイミングとの関係等を予め定めておくことができる。これにより、後順位ゲートからの樹脂注入を容易かつ確実に開始させることが可能となり、また、キャビティ内にセンサ等を設ける必要がなくなるので、設備コストを低減することができる。
【００１８】
請求項６に記載の本発明による射出成形装置は、射出ユニットからランナ及び複数のゲートを介して金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能であり、各ゲートについて注入開始順序が予め定められている射出成形装置において、注入開始順序の第１順位に定められた第１ゲート近傍におけるキャビティ内の型内圧力を検出する型内圧検出手段と、型内圧力の変動条件として予め定められた圧力変動パターンを設定する圧力パターン設定手段と、型内圧検出手段によって検出された型内圧力が圧力パターン設定手段によって設定された圧力変動パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このような構成をもった射出成形装置によれば、オーバーシュート現象を防止しながら、溶融樹脂を高速で射出可能となり、型内圧力を全体的に低下させると共にキャビティ内の圧力分布を均一に維持することができる。従って、樹脂製品に、バリ、波うち、ウェルドマーク、反り等が発生してしまうことを防止可能となる。
【００２０】
また、制御手段による射出ユニットの射出圧力制御を終了させるタイミングを設定するためのタイマを更に備え、制御手段は、タイマの設定時間が経過した際に、射出圧力制御を終了すると共に、第１ゲートからの樹脂注入を停止させると好ましい。
【００２１】
このような構成を採用すれば、射出ユニットの射出圧力制御（型内圧制御工程）を終了させるタイミングを容易かつ確実に設定可能となり、また、各ゲートからの樹脂注入を射出圧力制御の終了と同時に停止させることも容易かつ確実に行うことができる。
【００２２】
更に、当該タイマの設定時間が経過した後、所定時間経過後にタイムアップする遅延タイマを更に備え、制御手段は、当該タイマの設定時間が経過して射出圧力制御を終了させた後、射出ユニットの射出圧力を段階的に変化させると共に、遅延タイマの設定時間が経過した際に、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を停止させると好ましい。
【００２３】
このような構成を採用すれば、幅広の製品や、突出部、湾曲部等を含む複雑な形状をもった樹脂製品を射出成形によって製造する場合に、キャビティ内の端部、突出部、湾曲部に対して溶融樹脂を容易かつ確実に充填することが可能となる。この結果、設備コストの増大や金型の複雑化等を抑制することができる。
【００２４】
また、射出ユニットに含まれる射出スクリュの移動量を検出するスクリュ移動量検出手段を更に備え、制御手段は、スクリュ移動量検出手段の検出値に基づいて、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートからの樹脂注入を開始させると好ましい。
【００２５】
このような構成を採用すれば、後順位ゲートからの樹脂注入を容易かつ確実に開始させることが可能となり、また、キャビティ内にセンサ等を設ける必要がなくなるので、設備コストを低減させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による射出成形方法及び射出成形装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による射出成形装置の第１実施形態を示すブロック構成図である。同図に示す射出成形装置１は、所望の形状に賦形された樹脂製品を得るための可動金型２及び固定金型３を備える。可動金型２は、型締装置の可動盤（図示せず）に固定されており、固定金型３は、支持盤５を介して型締装置の固定盤（図示せず）に固定されている。この射出成形装置１を用いて樹脂製品を製造する際には、図示しない型締シリンダを作動させ、可動盤と固定盤とを型締めする。これにより、可動金型２と固定金型３とによってキャビティ４が形成される。また、固定金型３と支持盤５との間には、図示しないヒータ等により加温されるホットランナ（ランナ）６が配置されている。
【００２８】
ホットランナ６の内部には、樹脂流路６ａが形成されており、この樹脂流路６ａは、固定金型３に形成された複数（この場合、３個）のゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３を介してキャビティ４と連通する。各ゲートＧ１〜Ｇ３に対しては、それぞれ、プランジャ状に形成された第１ゲート弁７１、第２ゲート弁７２、第２ゲート弁７３が設けられている。各ゲートＧ１〜Ｇ３の近傍では、樹脂流路６ａの内周面は略円錐面状に形成されており、各ゲート弁７１〜７３の先端を受けることができるようになっている。
【００２９】
各ゲート弁７１〜７３はホットランナ６を貫通しており、それぞれの端部（ゲートＧ１〜Ｇ３と反対側の端部）には、ピストン７１ａ、７２ａ、７３ａが固定されている。各ピストン７１ａ〜７３ａは、支持盤５に形成されたシリンダ内腔部５１，５２，５３の内部に配される。各シリンダ内腔部５１〜５３には、供給側と戻り側とが一対になった油圧配管８１，８２，８３が接続されており、油圧配管８１〜８３は、切換バルブ９を介して油圧ポンプ１０に接続されている。これにより、例えば、油圧配管８１を介してシリンダ内腔部５１内に作動油を供給すれば、ピストン７１ａと共に第１ゲート弁７１を進退移動させてゲートＧ１を開閉することができる。このように、ピストン７１ａ〜７３ａとシリンダ内腔部５１，５２，５３とは、それぞれ、第１油圧シリンダＣ１，第２油圧シリンダＣ２，第３油圧シリンダＣ３として機能する。なお、各油圧シリンダＣ１〜Ｃ３の代わりに、エアシリンダ等の他の流体駆動シリンダを用いることも可能である。
【００３０】
図１に示すように、ホットランナ６には、いわゆる、インラインスクリュ形式の射出ユニット１１に含まれる射出シリンダ（加熱シリンダ）１２が接続されている。これにより、可動金型２と固定金型３とによって形成されるキャビティ４内には、射出ユニット１１からホットランナ６及び各ゲートＧ１〜Ｇ３を介して溶融樹脂を射出注入することができる。射出シリンダ１２は、ユニット本体１５から延出されており、その内部には、射出スクリュ１４が配されている。射出スクリュ１４には、連結軸１６が接続されており、この連結軸１６は、ユニット本体１５の側方（図中右側）に配置された電動モータ１７の回転軸に接続されている。電動モータ１７は、ユニット本体１５に対してスライド自在に取り付けられている。
【００３１】
また、連結軸１６には、ピストン１６ａが固定されており、このピストン１６ａは、ユニット本体１５に形成されたシリンダ内腔部１５ａ内に位置する。シリンダ内腔部１５ａには、供給側と戻り側とが一対になった油圧配管１８が接続されており、油圧配管１８は、サーボバルブ１９を介して油圧ポンプ１０に接続されている。これにより、油圧配管１８を介してシリンダ内腔部１５ａ内に作動油を供給すれば、ピストン１６ａを介して射出スクリュ１４を前進又は後退させることができる。このように、ピストン１６ａとシリンダ内腔部１５ａとは、射出用油圧シリンダＣ４として機能する。油圧配管１８の供給側には、作動油の圧力を検出する圧力センサ２０が備えられている。なお、射出油圧シリンダＣ４の代わりに、エアシリンダ等の他の流体駆動シリンダを用いることも可能である。
【００３２】
更に、射出ユニット１１には、射出スクリュ１４の移動量を検出するスクリュ移動量センサ（スクリュ移動量検出手段）２１が設けられている。スクリュ移動量センサ２１は、連結軸１６に固定された被検出体を介して、射出スクリュ１４の移動量（ストローク）を電気的、磁気的又は光学的に検出するものである。
【００３３】
ここで、この射出成形装置１では、各ゲートＧ１〜Ｇ３について注入開始順序（各ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３からの樹脂注入を開始する順序）が予め定められている。すなわち、この射出成形装置１では、キャビティ４の中央部付近に接続されているゲートＧ１が注入開始順序の第１順位に定められており、このゲートＧ１（第１ゲート）から最初に樹脂注入が開始される。そして、図１においてゲートＧ１の上方に位置するゲートＧ２が注入開始順序の第２順位に定められ、図１においてゲートＧ１の下方に位置するゲートＧ３が注入開始順序の第３順位に定められている。このように、ゲートＧ２及びＧ３は、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートとなる。
【００３４】
また、可動金型２には、流路２ａが形成されている。この流路２ａの一端は、固定金型３に形成されているゲートＧ１（第１ゲート）近傍でキャビティ４と連通する。流路２ａの他端には、型内圧センサ２２（型内圧検出手段）が設けられている。型内圧センサ２２は、ゲートＧ１近傍から流路２ａ内に流入する溶融樹脂の圧力を検出する。これにより、型内圧センサ２２によって、注入開始順序の第１順位に定められたゲートＧ１近傍における溶融樹脂の圧力、すなわち、キャビティ４内の型内圧力が検出される。
【００３５】
上述した射出成形装置１の制御は、制御装置３０によって行なわれる。制御装置３０は、図１に示すように、射出成形装置１の動作手順等が予めプログラム化された制御回路（制御手段）３１を含む。この、制御回路３１は、ゲート数に応じた数（この場合、３本）の信号ラインを介して切換バルブ９と接続されており、信号ラインを介してサーボバルブ１９と接続されている。また、制御回路３１には、上述した圧力センサ２０、スクリュ移動量センサ２１、及び、型内圧センサ２２が信号ラインを介して接続されている。
【００３６】
圧力センサ２０は、油圧配管１８の供給側を流通する作動油の圧力を検出し、検出値を示す信号を制御回路３１に与える。また、スクリュ移動量センサ２１は、射出スクリュ１４の原点位置からの移動量を検出し、検出値を示す信号を制御回路３１に与える、更に、型内圧センサ２２は、ゲートＧ１（第１ゲート）近傍における溶融樹脂の圧力、すなわち、キャビティ４内の型内圧力を検出し、検出値を示す信号を制御回路３１に与える。
【００３７】
制御装置３０は、更に、可変式のタイマ３２と、入力／表示装置３３と、圧力パターン設定器３４（圧力パターン設定手段）とを含む。タイマ３２は、制御回路３１による射出ユニット１１の射出圧力制御を終了させるタイミングを設定するためものであり、制御回路３１に接続されている。また、入力／表示装置３３は、テンキー、表示部等を含み、圧力変動パターンを始めとする各種データの入力を行ったり、これらデータを表示させたりする際に用いられる。
【００３８】
圧力パターン設定器３４は、型内圧力の変動条件として予め定められた圧力変動パターンを設定するものであり、制御回路３１に接続されている。ここで、圧力変動パターンは成形開始に先立って予め定められており、この射出成形装置１では、型内圧力を一定の時間だけ所定値に維持するパターンが採用されている。圧力変動パターンとしては、樹脂製品の形状、サイズ等に応じて、例えば、時間の経過と共に型内圧力を二次曲線状に変化させるパターン等を採用してもよい。圧力パターン設定器３４は、圧力変動パターンに従って、型内圧力の目標値を示す信号を制御回路３１に与える。
【００３９】
制御回路３１は、圧力パターン設定器３４から受け取った信号に示される値と、型内圧センサ２２から受け取った信号に示される値とを比較すると共に、圧力センサ２０から受け取った信号に示される値に基づいて、両者の偏差をゼロにするための動作信号をサーボバルブ１９に対して与える。これにより、型内圧センサ２２によって検出された型内圧力と、圧力パターン設定器３４によって設定された圧力変動パターンとが一致するように、射出ユニット１１（射出用油圧シリンダＣ４）の射出圧力が制御（フィードバック制御）されることになる。この射出成形装置１では、制御回路３１による射出ユニット１１の射出圧力制御（型内圧制御工程）は、型内圧センサ２２によって検出された型内圧力が所定値Ｐ0になった段階で開始され、タイマ３２の設定時間Ｔ1が経過すると終了される。
【００４０】
また、制御回路３１は、スクリュ移動量センサ２１から受け取った信号に基づいて、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートであるゲートＧ２，Ｇ３から樹脂注入を開始させる。すなわち、射出成形装置１において、ゲートＧ１，Ｇ２間及びゲートＧ２，Ｇ３間の距離、並びに、射出スクリュ１４の径（射出シリンダの内径）は所定の値に定められている。従って、これらの値から、射出スクリュ１４の移動量（ストローク）と、後順位ゲートから樹脂注入を開始するタイミング、つまり、溶融樹脂の流頭が後順位ゲートＧ２，Ｇ３まで達するタイミングとの関係等を予め定めておくことができる。これにより、後順位ゲートからの樹脂注入を容易かつ確実に開始させることが可能となる。また、溶融樹脂の流頭が後順位ゲートＧ２，Ｇ３まで達したことを検出するセンサ等を設ける必要がなくなるので、設備コストを低減することができる。
【００４１】
このような構成をもった射出成形装置１によれば、オーバーシュート現象を防止しながら、溶融樹脂を高速で射出可能となり、型内圧力を全体的に低下させると共にキャビティ内の圧力分布を均一に維持することができる。従って、樹脂製品に、バリ、波うち、ウェルドマーク、反り等が発生してしまうことを防止可能となる。
【００４２】
次に、図２〜６を参照しながら、上述した射出成形装置１を使用して樹脂製品を製造する手順、すなわち、本発明による射出成形方法について説明する。
【００４３】
この場合、まず、型締装置を作動させて可動金型２と固定金型３とを締結し、キャビティ４を形成する。また、図示しないホッパから射出シリンダ１２内に所定の原料樹脂を供給すると共に、電動モータ１７を作動させて射出スクリュ１４を回転させる。そして、射出シリンダ１２内で溶融した溶融樹脂Ｒ（図３参照）を、予め定められている注入開始順序に従ってホットランナ６の樹脂流路６ａ及び各ゲートＧ１〜Ｇ３を介してキャビティ４内に順次注入していく。
【００４４】
すなわち、図２に示すように、制御装置３０の制御回路３１は、注入開始順序の第１順位に定められているゲートＧ１に対応する油圧シリンダＣ１を作動させるための動作信号を切換バルブ９に与える。また、制御回路３１は、所定のタイミングで、射出ユニット１１の射出用油圧シリンダＣ４を作動させるための動作信号をサーボバルブ１９に対して与える。これにより、油圧配管８１を介して支持盤５のシリンダ内腔部５１に作動油が供給され、第１ゲート弁７１が後退してゲートＧ１が開放される。また、油圧配管１８を介して射出ユニット１１のシリンダ内腔部１５ａに作動油が供給され、射出シリンダ１２内で射出スクリュ１４が前進する。この結果、可動金型２と固定金型３との間のキャビティ４内には、図３に示すように、ゲートＧ１を介して溶融樹脂Ｒが注入される。
【００４５】
射出ユニット１１のスクリュ移動量センサ２１は、射出スクリュ１４の移動量を検出し、検出値を示す信号を制御回路３１に対して送出する。制御回路３１は、スクリュ移動量センサ２１から、射出スクリュ１４が原点位置から距離Ｓ１（図２参照）だけ移動したことを示す信号を受け取ると、注入開始順序の第２順位に定められているゲートＧ２に対応する油圧シリンダＣ２を作動させるための動作信号を切換バルブ９に与える。これにより、油圧配管８２を介して支持盤５のシリンダ内腔部５２に作動油が供給され、第２ゲート弁７２が後退してゲートＧ２が開放される。ゲートＧ２が開放された段階では、溶融樹脂Ｒの流頭は第２順位に定められたゲートＧ２まで達しており、ゲートＧ２から注入される溶融樹脂Ｒは、ゲートＧ１からの溶融樹脂Ｒと合流する。この結果、可動金型２と固定金型３との間のキャビティ４内には、ゲートＧ２からも溶融樹脂Ｒが注入される。
【００４６】
また、制御回路３１は、スクリュ移動量センサ２１から、射出スクリュ１４が距離Ｓ２（図２参照）だけ移動したことを示す信号を受け取ると、注入開始順序の第３順位に定められているゲートＧ３に対応する油圧シリンダＣ３を作動させるための動作信号を切換バルブ９に与える。これにより、油圧配管８３を介して支持盤５のシリンダ内腔部５３に作動油が供給され、第３ゲート弁７３が後退してゲートＧ３が開放される。ゲートＧ３が開放された段階では、溶融樹脂の流頭は第３順位に定められたゲートＧ３まで達しており、ゲートＧ３から注入される溶融樹脂Ｒは、ゲートＧ１からの溶融樹脂Ｒと合流する。この結果、可動金型２と固定金型３との間のキャビティ４内には、図４に示すように、ゲートＧ３からも溶融樹脂Ｒが注入される。
【００４７】
一方、第１ゲートであるゲートＧ１からの樹脂注入が開始されると、可動金型２に設けられた型内圧センサ２２は、注入開始順序の第１順位に定められたゲートＧ１近傍におけるキャビティ４内の型内圧力（溶融樹脂Ｒの圧力）を検出し、検出値を示す信号を制御回路３１に対して与える。また、圧力パターン設定器３４からは、予め定められた圧力変動パターンに従った型内圧力の目標値を示す信号が制御回路３１に与えられる。図２に示すように、制御回路３１は、型内圧センサ２２から型内圧が所定値Ｐ0になったことを示す信号を受け取ると、射出ユニット１１の射出圧力制御（型内圧制御工程）を開始する。
【００４８】
すなわち、制御回路３１は、圧力パターン設定器３４から受け取った信号に示される値と、型内圧センサ２２から受け取った信号に示される値とを比較し、かつ、圧力センサ２０から受け取った信号に示される値に基づき、サーボバルブ１９を介して、型内圧力の実測値と目標値との偏差をゼロにするように射出ユニット１１に含まれる射出用油圧シリンダＣ４の射出圧力を制御（フィードバック制御）する。この射出成形装置１では、図２に示すように、第１順位に定められたゲートＧ１から樹脂注入が開始された後、型内圧力が所定値Ｐになった段階から、型内圧力を当該所定値Ｐに維持する圧力変動パターンが採用されている。これにより、溶融樹脂Ｒの高速射出を容易かつ確実に行うことが可能となり、良好な品質の樹脂製品を製造することができる。
【００４９】
また、制御回路３１は、型内圧センサ２２から、型内圧が所定値Ｐになったことを示す信号を受け取ると、タイマ３２を起動させる。上述したように、タイマ３２は、成形対象となる樹脂製品に応じて予め定められた時間Ｔ1を設定するものであり、その設定時間Ｔ1が経過した段階で、動作信号を制御回路３１に与える。タイマ３２から動作信号を受け取った制御回路３１は、射出ユニット１１の射出圧力制御（型内圧制御工程）を終了させる。なお、射出圧力制御（型内圧制御工程）を終了させた後、制御回路３１は、所定の多段制御により射出ユニット１１の射出圧力を制御する。
【００５０】
また、タイマ３２から動作信号を受け取った制御回路３１は、同時に、すべてのゲートＧ１〜Ｇ３を閉鎖させるための動作信号を切換バルブ９に与える。これにより、第１ゲート弁７１〜第３ゲート弁７３は前進し、各ゲートＧ１〜Ｇ３が閉鎖される。このように型内圧制御工程の終了と同時に各ゲートＧ１〜Ｇ３からの樹脂注入を停止するのは、一般的な薄肉の樹脂製品を製造する際に適用すると好適である。また、タイマ３２を用いることにより、型内圧制御工程の終了と、各ゲートＧ１〜Ｇ３からの樹脂注入を停止させることを容易かつ確実に行うことができる。なお、各ゲートＧ１〜Ｇ３が閉鎖された後、射出ユニット１１の射出スクリュ１４は、所定の降圧工程を経た後、回転する状態で後退させられ、原点位置に戻される。
【００５１】
図５に示すように、従来の手法によって、複数（同図に示す例では、３個）のゲートからキャビティ内に溶融樹脂を高速で射出した場合、型内圧Ｐｓ（キャビティ内）には、サージ圧力が発生し、これに起因して型内圧力が急激に増加するオーバーシュート現象が引き起こされてしまう。このようなオーバーシュート現象が発生すると、樹脂製品には、いわゆるバリや波うちが生じてしまう。
【００５２】
これに対して、第１ゲートであるゲートＧ１からの樹脂注入を開始すると共に後順位ゲートであるゲートＧ２，Ｇ３から樹脂注入を順次開始していく際に、キャビティ４内の型内圧力が所定の圧力変動パターンに一致するように制御すれば、型内圧力Ｐｃにおいて、射出圧力の高まりや、射出スクリュ１４の慣性力と溶融樹脂自体がもつ弾性により溶融樹脂がキャビティ内に押し込まれることに起因するサージ圧力の発生を低減可能となる。これにより、溶融樹脂を高速で射出しても、バリや波うちの原因となるオーバーシュート現象を防止することができる。このように、溶融樹脂の高速射出を可能とする本発明による射出成形方法は、更に高速で溶融樹脂を射出したり、同一射出速度において、より肉厚の薄い樹脂製品を製造したりするのに好適である。
【００５３】
また、図６は、溶融樹脂の射出注入時におけるキャビティ内における圧力分布を示す図表である。同図において、実線は、すべてのゲートＧ１〜Ｇ３を介して溶融樹脂を高速で注入すると共に、型内圧制御を行った場合、すなわち、上述した本発明による射出成形方法を適用した際におけるキャビティ４内の圧力分布を示し、一点鎖線は、ゲートＧ１のみを介して溶融樹脂を高速で注入した場合（型内圧制御なし）におけるキャビティ４内の圧力分布を示し、二点鎖線は、ゲートＧ１のみを介して溶融樹脂を従来と同様に低速で注入した場合（型内圧制御なし）におけるキャビティ４内の圧力分布を示す。
【００５４】
図６に示す結果からわかるように、第１ゲートであるゲートＧ１からの樹脂注入を開始すると共に後順位ゲートであるゲートＧ２，Ｇ３から樹脂注入を順次開始していく際に、キャビティ４内の型内圧力が所定の圧力変動パターンに一致するように制御すれば、型内圧力を全体的に低下させると共に圧力分布を均一に維持することができることがわかる。これは、圧力損失を増大させると共に樹脂注入の妨げとなるスキン層の生成が低減されるためである。すなわち、本発明の射出成形方法によれば、溶融樹脂を高速で射出しても、樹脂製品にウェルドマークや反り等が生じるのを防止可能となる。
【００５５】
なお、制御装置３０による型内圧制御工程が終了すると、キャビティ４内の樹脂に対しては、所定の冷却工程が施される。可動金型２及び固定金型３は、射出工程、型内圧制御工程（制御装置３０による射出圧力制御）、並びに、冷却工程の際には、図示しない型締装置によって締結（加圧）されている。樹脂製品の冷却が完了すると、型締圧が降圧させられ、金型２及び３が開らかれた後、所望形状に賦形された樹脂製品が取り出される。注入開始順序の第１順位に定められたゲートＧ１は、次の成形サイクルが開始される際に、再度、開放される。
【００５６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明による射出成形方法及び射出成形装置の第２実施形態について説明する。なお、図１に示した射出成形装置１と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
図７は、本発明による射出成形装置の第２実施形態を示す制御ブロック図である。同図に示す射出成形装置１Ａでは、可動金型２Ａ及び固定金型３Ａとによって形成されるキャビティ４Ａが、図８に示すように、幅が広く、また、突出部、湾曲部等を含む複雑な形状に溶融樹脂を賦形可能なものとされている。また、この射出成形装置１Ａに含まれる制御装置３０Ａは、上述した射出成形装置１に設けられたタイマ３２に相当する第１タイマ４１に加えて、更に、可変式の第２タイマ４２及び第３タイマ４３（遅延タイマ）を含む点で、射出成形装置１と異なる。
【００５８】
第２タイマ４２の設定時間Ｔ2は、第１タイマ４１の設定時間Ｔ1よりも長く設定され、第３タイマ４３の設定時間Ｔ3は、第２タイマ４２の設定時間Ｔ2より更に長く設定される。これにより、第２タイマ４２は、第１タイマ４１の設定時間Ｔ1が経過した後、所定時間（Ｔ2−Ｔ1）経過後にタイムアップし、第３タイマ４３は、第１タイマ４１の設定時間Ｔ1が経過した後、所定時間（Ｔ3−Ｔ1）経過後にタイムアップする。このように、遅延タイマとしての第２タイマ４２及び第３タイマ４３を用いれば、樹脂注入を停止し、第１ゲートであるゲートＧ１からの樹脂注入を停止させた後、後順位ゲートＧ２，Ｇ３からの樹脂注入を停止するタイミングを容易かつ確実に設定可能となる。なお、この射出成形装置１Ａでは、第１タイマ４１、第２タイマＴ２、及び第３タイマＴ３の設定時間をＴ1＜Ｔ2，Ｔ3として定めているが、これに限られるものではなく、成形品等に応じて例えばＴ1＞Ｔ2，Ｔ3として定めてもよい。すなわち、ゲートＧ１〜Ｇ３それぞれからの樹脂注入を停止するタイミングは、個別に容易かつ確実に設定可能である。
【００５９】
次に、このような構成をもった射出成形装置１Ａを用いた射出成形方法について、図９及び１０を参照しながら説明する。
【００６０】
この場合、図９に示すように、制御装置３０Ａの制御回路３１Ａは、第１実施形態に係る射出成形装置１を用いた射出成形方法と同様に、第１順位に定められたゲートＧ１からの樹脂注入を開始させ、後順位ゲートであるゲートＧ２，Ｇ３から樹脂注入を順次開始させていく。また、制御回路３１Ａは、型内圧センサ２２から型内圧が所定値Ｐ0になったことを示す信号を受け取ると、射出ユニット１１の射出圧力制御（型内圧制御工程）を開始し、型内圧センサ２２から、型内圧が所定値Ｐになったことを示す信号を受け取った段階で、各タイマ４１〜４３を起動させる。型内圧が所定値Ｐに達すると、射出ユニット１１の射出圧力は、制御回路３１Ａによって、型内圧が当該所定値Ｐに維持されるように制御（フィードバック制御）される。これにより、この射出成形方法によっても、溶融樹脂を高速で射出して良好な品質の樹脂製品を得ることができる。
【００６１】
また、射出成形装置１を用いた射出成形方法と同様に、制御装置３０Ａの制御回路３１Ａは、第１タイマ４１から動作信号を受け取ると、射出ユニット１１の射出圧力制御（型内圧制御工程）を終了させる。更に、図９に示すように、第１タイマ４１から動作信号を受け取った制御回路３１Ａは、同時に、第１順位に定められたゲートＧ１のみを閉鎖させるための動作信号を切換バルブ９に与える。これにより、第１ゲート弁７１は前進し、ゲートＧ１のみが閉鎖される。制御回路３１は、射出圧力制御（型内圧制御工程）を終了させた後、図９に示すように、射出ユニット１１の射出圧力が段階的に減少するように、サーボバルブ１９を介して射出用油圧シリンダＣ４を制御（いわゆる、多段制御）する。
【００６２】
一方、第２タイマ４２は、その設定時間Ｔ2が経過した段階、すなわち、第１タイマ４１の設定時間Ｔ1が経過した後、所定時間（Ｔ2−Ｔ1）が経過すると、動作信号を制御回路３１Ａに与える。第２タイマ４２から動作信号を受け取った制御回路３１Ａは、同時に、第２順位に定められたゲートＧ２を閉鎖させるための動作信号を切換バルブ９に与える。これにより、第２ゲート弁７２は前進し、ゲートＧ２が閉鎖される。
【００６３】
第３タイマ４３は、その設定時間Ｔ3が経過した段階、すなわち、第１タイマ４１の設定時間Ｔ1が経過した後、所定時間（Ｔ3−Ｔ1）が経過すると、動作信号を制御回路３１Ａに与える。第３タイマ４３から動作信号を受け取った制御回路３１Ａは、同時に、第３順位に定められたゲートＧ３を閉鎖させるための動作信号を切換バルブ９に与える。これにより、第３ゲート弁７３は前進し、ゲートＧ３が閉鎖される。このように、制御回路３１Ａは、遅延タイマとしての第２タイマ４２及び第３タイマ４３の設定時間Ｔ2，Ｔ3が経過した際に、注入開始順序の第２順位以降に定められた後順位ゲートＧ２，Ｇ３からの樹脂注入を停止させる。
【００６４】
このような手法により、各ゲートＧ１〜Ｇ３を介してキャビティ４Ａ内に溶融樹脂を注入した場合、ゲートＧ１から注入された溶融樹脂は温度低下により、図１０において高い点密度で示すような状態で、徐々に流動性を失っていくが、第１ゲートであるゲートＧ１が閉鎖された後も、後順位ゲートであるゲートＧ２，Ｇ３からの樹脂注入は継続されているので、これらのゲートＧ２，Ｇ３から注入された溶融樹脂は、図１０に示すように、キャビティ４Ａの端部、突出部、湾曲部等に流入して行くことになる。
【００６５】
一般に、幅広の製品や、突出部、湾曲部等を含む複雑な形状をもった樹脂製品を射出成形によって製造する場合、キャビティ内の端部、突出部、湾曲部に対しては溶融樹脂を注入し難くく、いわゆるショートショットが発生しやすい。この場合、従来は、ランナを延長し、ゲートを増設することにより対処していたが、これでは、設備コストが増大し、金型も複雑な形状となってしまう。これに対して、射出成形装置１Ａを用いた射出成形方法のように、型内圧制御工程を終了させると共に第１ゲートであるゲートＧ１からの樹脂注入を停止させた後、射出ユニットの射出圧力を段階的に変化（減少）させる多段制御を行い、更に所定時間経過後に、後順位ゲートＧ２，Ｇ３からの樹脂注入を停止するようにすれば、キャビティ４Ａ内の端部、突出部、湾曲部に対して溶融樹脂を容易かつ確実に充填することが可能となり、かつ、設備コストの増大や金型の複雑化等を抑制することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明による射出成形方法及び射出成形装置によれば、次のような効果を得る。すなわち、注入開始順序の第１順位に定めた第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、第１ゲート近傍におけるキャビティ内の型内圧力を検出し、検出した型内圧力が予め定めた圧力変動パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御することにより、溶融樹脂を高速で射出可能となり、充填時間を短縮化させて良好な品質の製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出成形装置の第１実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示した射出成形装置を用いた射出成形方法を説明するための工程図である。
【図３】図１に示した射出成形装置に含まれるキャビティに対して溶融樹脂を注入する際の状態を説明するための断面図である。
【図４】図１に示した射出成形装置に含まれるキャビティに対して溶融樹脂を注入する際の状態を説明するための断面図である。
【図５】複数のゲートからキャビティ内に溶融樹脂を注入した際におけるキャビティ内の型内圧力の時間変化を示す図表である。
【図６】キャビティ内に溶融樹脂を注入した際におけるキャビティ内の圧力分布を示す図表である。
【図７】本発明による射出成形装置の第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【図８】図７に示した射出成形装置に含まれるキャビティを説明するための断面図である。
【図９】図７に示した射出成形装置を用いた射出成形方法を説明するための工程図である。
【図１０】図７に示した射出成形装置に含まれるキャビティに対して溶融樹脂を注入する際の状態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…射出成形装置、２，２Ａ…可動金型、３，３Ａ…固定金型、４，４Ａ…キャビティ、５…支持盤、６…ホットランナ（ランナ）、９…切換バルブ、１０…油圧ポンプ、１１…射出ユニット、１２…射出シリンダ、１４…射出スクリュ、１５ａ，５１，５２，５３…シリンダ内腔部、１６ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａ…ピストン、１８，８１，８２，８３…油圧配管、１９…サーボバルブ、２０…圧力センサ、２１…スクリュ移動量センサ、２２…型内圧センサ、３０，３０Ａ…制御装置、３１，３１Ａ…制御回路、３２…タイマ、３４…圧力パターン設定器、４１…第１タイマ、４２…第２タイマ、４３…第３タイマ、７１…第１ゲート弁、７２…第２ゲート弁、７３…第３ゲート弁、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…油圧シリンダ，Ｃ４…射出用油圧シリンダ、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…ゲート。
【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】
0004067708.tif 000010
【図１０】
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