樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置
【課題】金型キャビティ容積の拡大位置制御を向上させ、所望する多層構造の樹脂成形品を得る樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置を提供する。
【解決手段】金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締力を解放した後、型厚調整機構を駆動してトグル機構を前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行う。
【解決手段】金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締力を解放した後、型厚調整機構を駆動してトグル機構を前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２種類の樹脂成形材料を多層構造に射出成形する、樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品や家電製品などに使用される樹脂成形品は、装飾性や多様性を高めたり、あるいは、成形工程時の工程を省略してコストを低減するために、成形と同時にその金型内で樹脂成形材料を多層構造とする成形が実施されるようになった。即ち、
（１）成形品に装飾性や多様性を高めるために成形品の表面に、たとえば、ソフト感を有した樹脂層、あるいは、高級感を有した着色樹脂層を積層した構造体とする積層成形。
（２）リサイクル材の有効利用および成形品の補強のために、樹脂成形品の内部にリサイクル材または補強材入りの樹脂材料などを充填するサンドイッチ成形。などの方法が提案されている。
【０００３】
これらの成形方法は、第１層となる樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後、第２層となる樹脂成形材料を射出充填する際に、金型キャビティ容積を拡大して成形が行われる。そして、これらの成形方法に用いられる型締機構は、金型キャビティ容積の拡大制御が比較的容易とされる油圧式の型締シリンダを備えた直圧式が採用されている。（特許文献１参照）
【０００４】
ところで、これらの成形方法において、金型キャビティ容積の拡大量は成形品の厚みや寸法などに影響を与える重要な因子であり、高精度に再現性高く制御することが要求される。しかしながら、このような従来の直圧式の型締機構を用いた成形方法では、作動油の圧縮性や温度変化による粘度の変化により、油圧シリンダの制御精度が変動する。
また、シリンダストロークが長いことから、制御応答性が低い。さらに、シリンダストロークの制御量と金型の移動量が一対一であるので、位置制御特性の低さから多層射出成形を行うと成形品の厚みが高精度な成形品を得ることができないといった問題があった。
【０００５】
そのため、可動盤の後退制御を可動盤の後退量より大きい運動を行うクロスヘッドで行うことで制御精度を向上させるトグル式型締装置の型盤位置制御方法が開示されている。
この方法によれば、高い精度で可動盤と固定盤との間隔を一定に保つことができる。（特許文献２参照）
【０００６】
しかしながら、従来のトグル式型締装置を用いトグル機構を屈曲させて金型キャビティ容積を拡大する成形方法では、依然として以下のような問題があった。
即ち、２層目の樹脂成形材料を射出充填後にトグル機構を駆動して型開を行い、金型キャビティ容積を拡大して２層目の成形樹脂材料の充填空間を確保した際の屈曲状態でのトグル機構では、２層目の射出充填圧力が可動型面に作用すると、可動盤位置を保持して抗するに必要で十分な保持力を得ることができない。このため、充填圧力が可動型面に作用すると、可動盤が後退してさらに金型キャビティ容積が拡大して成形品の厚み精度が維持できないという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−８６５５０号公報
【特許文献２】特開平８−３０９７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、トグル式の型締機構を用いた金型キャビティ容積の拡大制御において、金型キャビティ容積の拡大位置制御を向上させ、所望する多層構造の樹脂成形品を得る樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る樹脂の多層射出成形方法は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る樹脂の多層射出成形方法は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に係る樹脂の多層射出成形方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記２層目の樹脂成形材料を射出充填した後、前記可動盤が後退して多層成形品を取り出すための型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間で、１層目樹脂充填の際の型締力設定位置となるまで前記型厚調整機構を駆動してトグル機構を前進させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に係る樹脂の多層射出成形方法は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させることを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項５に係る樹脂の多層射出成形装置は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項６に係る樹脂の多層射出成形装置は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７に係る樹脂の多層射出成形装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、前記型厚調整機構は、型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または個別に駆動するように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項８に係る樹脂の多層射出成形装置は、請求項５乃至請求項７に記載の発明において、前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
前記請求項１に係る樹脂の多層射出成形方法では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、２層目の樹脂成形材料をトグル機構がロッキング状態で型閉されて形成された２次キャビティ内に射出充填するので、２層目の樹脂充填力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填圧力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
【００１８】
前記請求項２に係る樹脂の多層射出成形方法では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、トグル機構がロッキング状態で型閉されて２次キャビティを形成し、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するので、２層目の樹脂充填圧力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
前記請求項３に係る樹脂の多層射出成形方法では、成形品冷却完了後の型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間に、型厚調整機構を駆動してトグル機構を１層目成形の所定位置まで移動させることから、成形サイクルタイムを延長することがない。
【００１９】
前記請求項４に係る樹脂の多層射出成形方法では、１層目及び／又は２層目の樹脂成形材料に発泡剤を含ませたので、発泡層を有する積層成形品、内部や外部あるいは内部と外部を発泡させたサンドイッチ成形品を得ることができる。そして、発泡における金型キャビティ容積の拡大は、トグル機構の倍率特性を利用し、金型タッチ点にある型締装置を型開方向に移動させた際に検出したクロスヘッドと可動盤との関係を位置データとして記憶させ、該記憶した位置データに基づき可動盤の位置を制御する。この方法によれば、所望する発泡倍率、気泡径の発泡層を有する多層射出成形品を得ることができる。
【００２０】
前記請求項５に係る樹脂の多層射出成形装置では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、２層目の樹脂成形材料をトグル機構がロッキング状態で型閉されて形成された２次キャビティ内に射出充填する構成としたので、２層目の樹脂充填圧力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
【００２１】
前記請求項６に係る樹脂の多層射出成形装置では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、トグル機構がロッキング状態で型閉されて２次キャビティを形成し、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填する構成としたので、２層目の樹脂充填圧力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
【００２２】
前記請求項７に係る樹脂の多層射出成形装置では、型厚調整機構を型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されたタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または、個別に駆動するように構成したので、可動盤の平行度調整や金型の平行度に合った可動盤位置調整、また、型締力の微調整、金型キャ
ビティ容積拡大位置の微調整などを高精度に、且つ、再現性高く行うことができる。
【００２３】
前記請求項８に係る樹脂の多層射出成形装置では、１層目樹脂に発泡剤を含む樹脂成形材料を用い、第１層目を発泡させた多層射出成形品や１層目及び２層目いずれも発泡剤を含む樹脂成形材料を用いて、発泡層と発泡層を積層した多層射出成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１〜図９は本発明を実施するための最良の形態に係り、図１は本発明実施形態による樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図２は型厚調整機構を概念的に示した構想図面である。図３は成形動作手順を示すフローチャート、図４は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャート、図５は成形工程の概略を説明する工程説明図、図６は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
図７は他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図８は他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図、図９は他の実施形態の２層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明における射出成形装置１００は、型締装置１１０と、射出装置１２０と、型締装置１１０及び射出装置１２０を制御する制御装置１３０と、金型３０とを備えている。金型３０は、図１に示すように固定型３１と可動型３２とを備えており、固定型３１と可動型３２とは半押込み構造であり嵌合部で嵌め合わされ、嵌め合わされた状態で固定型３１に形成されたキャビティ面と可動型３２に形成されたキャビティ面とが組み合わされて金型キャビティ３２を形成する構造となっている。そして、前記半押込み構造の嵌合部は金型全周に亘って形成され、射出充填後に金型キャビティ３３の容積を拡大しても金型キャビティ３３内に充填した樹脂成形材料が金型３０から漏れ出すことを防止している。符合３４は、１層目の樹脂成形材料を射出充填した後に可動型３２を後退させて形成した２次キャビティである。
【００２６】
図１に示す型締装置１１０は、固定型１２と可動型１３と電動サーボモータ２２を駆動源とするリンク駆動機構１８と、リンク駆動機構１８に駆動されるトグル機構１６と、電動サーボモータ２２を駆動制御する制御用ドライバとを備え、可動盤１３は固定盤１２とリンクハウジング１１との間に架設したタイバー２１により案内されて、トグル機構１６により可動型３２とともに前後進できるように構成されている。
また、型締装置１１０に備えたリンク駆動機構１８のクロスヘッド駆動軸２３には、クロスヘッド１７の位置を検出するための位置センサとしてのストロークセンサ２４が取付けられており、ストロークセンサ２４によってクロスヘッド１７の位置を正確に検出することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、クロスヘッド１７の位置を検出するための位置センサとしてストロークセンサ２４を配する構成としたが、クロスヘッド１７の位置を検出するための位置センサがこれに限らないことはもちろんであり、電動サーボモータ２２に内蔵されたセンサで検出する方式であっても良い。
【００２８】
また、型締装置１１０は、型締力を検出するセンサとしてタイバー２１の固定盤側の一端に型締力センサ２５を備えており、型締力検出センサ２５はタイバー２１の伸び量を検出することによって型締力を検出する構成となっている。さらに、射出成形装置１００は、型開閉ストロークを検出する型開閉ストロークセンサとして、可動盤位置センンサ２６が可動盤１３の位置を検出するようにして配されており、可動盤位置センサ２６の計測値から金型３０の開閉ストロークを検出する。そして、これらの検出器からの検出信号を受け、型締制御部の出力信号によって型開閉の制御が行われる。
【００２９】
前記型締装置１１０は、異なる厚さの金型３０を取付けるための型厚調整機構１９を備えている。駆動手段２９によりリンクハウジング１１に内挿され、且つ、タイバー２１に螺合したタイバーナット２７を回転駆動することでトグル機構１６を前後進できるようになっている。さらに、型厚調整機構１９を駆動して型締力を設定することができる。
符号２８は、型厚調整機構１９によってトグル機構１６とともに移動するリンクハウジング１１の移動量を検出してダイハイト位置を検出するダイハイト位置センサであり、ダイハイト位置を正確に検出することができる。
【００３０】
本実施形態におけるトグル機構１６は、５つのリンク節を有する５節ダブルトグル式で、クロスヘッド１７を型開閉方向に動作させることによって可動盤１３の移動と型締力を制御する方式としたが、リンク節が４つである４節ダブルトグル式の機構であっても良い。
また、本実施形態においては、図１に示すような電動サーボモータ２２をクロスヘッド１７の駆動手段としたが、本発明に適用できる本実施の形態に限らず、クロスヘッド１７の駆動手段として油圧シリンダなどを本発明に適用しても良い。そして、型締装置１１０は図示しないマシンベース上に載置された構成となっている。
【００３１】
次に、本発明の実施形態に用いた射出装置１２０の構成について説明する。
図１に示す射出装置１２０は、金型キャビティ３３内に１層目の樹脂成形材料を供給する第１射出ユニット４１と、２層目の樹脂成形材料を供給する第２射出ユニット４２とからなり、それぞれの射出ユニットがバレルとバレルに内装されフライトを有するスクリュと、バレル内に樹脂成形材料を供給するホッパとを備え、スクリュを前後進させるスクリュ移動手段と、スクリュを回転駆動するスクリュ回転駆動手段が設けられている。
そして、第１射出ユニット４１と第２射出ユニット４２は、樹脂流路を開閉するシャットオフバルブ４３，４４とを有している。
【００３２】
前記第１射出ユニット４１及び第２射出ユニット４２は、スクリュの回転手段によってスクリュが回転することにより、ホッパからペレット状の樹脂成形材料がバレル内に供給される構成となっており、該供給されたペレット状の樹脂成形材料はバレルに取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュの回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融し、スクリュ前方へ送られる。スクリュ前方へ送られた溶融樹脂は、スクリュ移動手段により先進するスクリュによってバレルの先端に取付けられたシャットオフバルブ４３、４４を通りノズルを介して金型キャビティ内に射出充填される。
【００３３】
そして、第１射出ユニット４１は固定型３１の射出成形装置１００の軸線方向から、第２射出ユニット４２は固定型３１の射出成形装置１００の軸線と交差方向から金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する構成となっている。なお、第１層及び第２層の樹脂成形材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂などの汎用熱可塑性樹脂や、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ナイロン）などの汎用エンプラなどを用いることができる。また、これらのリサイクル材をサンドイッチ成形の核材として用いることは有用である。
また、本実施形態における射出装置１００のスクリュ移動手段及びスクリュ回転手段は電動サーボモータを駆動源としたが、本発明に適用できる実施形態は本実施例に限らず、油圧シリンダと油圧モータを駆動源とした移動及び回転手段であっても良い。
【００３４】
そして、本実施の形態に用いた制御装置１３０は、型締装置１１０を制御する型締制御部７１と型締条件を設定する型締条件設定器、及び射出装置１３０を制御する射出制御部７２と射出条件を設定する射出条件設定器を基本構成としている。
【００３５】
図２に示す型厚調整１９は、リンクハウジング１１背面の四隅に挿通されたタイバー２１に螺合されたタイバーナット２７を回転駆動する電動サーボモータを駆動源とする駆動手段２９が４本のタイバー２１それぞれに設けられた構成となっている。符号２２は、トグル機構１６を駆動するリンク駆動機構１８の駆動手段である電動サーボモータである。
型厚調整機構１９により移動するリンクハウジング１１の移動量は、前述したダイハイト位置を検出するダイハイト位置センサ２８により検出される。本実施形態では、４本のタイバー２１にそれぞれ独立してタイバーナット２７を駆動する駆動手段を備えて、四軸が同期又は個別に駆動される構成としたが、２本のタイバーを一対として、または４本のタイバー２１を一組として一つの駆動手段で駆動する形態であって良い。
【００３６】
以上のように構成された射出成形装置１００の作動について説明する。図３は成形動作手順を示すフローチャート、図４は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャート、図５は成形工程の概略を説明する工程説明図、図６は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【００３７】
成形動作手順は、図３及び図５で示すように以下の手順により行う。
（ａ）先に型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）に基づいて型閉動作を行う。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ１）に達した後は設定値（Ｓ１）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｂ）第１射出ユニット４１のシャットオフバルブ４３を開いて、１層目の溶融樹脂を金型キャビティ３３内に射出充填する。１層目の溶融樹脂が射出充填され保圧が完了した後、シャットオフバルブ４３を閉じ、次いで第１層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００３８】
（ｃ）第１層目樹脂の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ２）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ型締力を解放する。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達した後は設定値（Ｓ２）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
（ｄ）型締力が解放されストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１２）に基づいてダイハイト後退動作を行って可動盤１３を後退させ金型キャビティ３３の容積を拡大、第１層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に２次キャビティ３４を形成する。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１２）に達した後は設定値（Ｓ１２）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
【００３９】
（ｅ）所定のダイハイト位置（Ｓ１２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ３）に基づいて型閉動作を行って可動盤１３を前進させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ３）に達した後は設定値（Ｓ３）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｆ）第２射出ユニット４２のシャットオフバルブ４４を開いて、２層目の溶融樹脂を２次キャビティ３４内に射出充填する。２層目の溶融樹脂が射出充填され保圧が完了した後、シャットオフバルブ４４を閉じ、次いで第２層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００４０】
（ｇ）第２層目樹脂の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｈ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００４１】
次に、２層目の樹脂を射出充填後に発泡させる成形動作手順について、図４及び図６により説明する。本手順において、（ａ）〜（ｅ）までの手順は前述した図３及び図５に示した手順と同一であって、ここでは手順の異なる（ｆ）以降について説明する。
（ｆ）第２射出ユニット４２のシャットオフバルブ４４を開いて、発泡層となる２層目の溶融樹脂を２次キャビティ３４内に射出充填する。２層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ４４を閉じ、次いで第２層目樹脂の２次キャビティ接触面にスキン層が形成され、該スキン層の形成状態に応じて設定される所定の時間（ｔ１）型締状態を保持する。
（ｇ）第２層目の２次キャビティ接触面にスキン層が形成された後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ４）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ２次キャビティ３４の容積を拡大する。そして、該拡大されたキャビティ内で２層目樹脂を発泡させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ４）に達した後は、所定の冷却時間まで設定値（Ｓ４）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
【００４２】
（ｈ）第２層の冷却が完了してことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｉ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００４３】
ここで、発泡のための金型キャビティ容積の拡大動作（図６（ｇ））において、可動型３２が固定型３１に当接（金型タッチ）する直前のクロスヘッド１７の移動ストロークに対する可動盤１３の移動ストロークは凡そ１０対１の比率となる。また、クロスヘッド１９の移動速度に対する可動盤１３の移動速度も凡そ１０対１の比率となる。換言すれば、トグル機構１６を備えた型締装置ではクロスヘッド１７の位置を制御すれば可動盤１３はクロスヘッド位置精度の凡そ１０倍程度の精度で制御されることとなり、高精度な型開閉位置制御を行うことが可能である。そして、従来型の金型キャビティ容積の拡大し樹脂を発泡させる射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置では成形できなかった成形品であっても、発泡倍率、気泡径、成型品の厚みを高精度に制御でき、表面層が緻密で発泡倍率や気泡径サイズにバラツキが少ない多層射出成形品を得ることができる。
また、２次キャビティを第１層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に形成する構成としたが、本発明に適用できる実施形態は本実施例に限らず、第１層樹脂表面と固定型キャビティ面との間に形成する構成であっても良い。
【００４４】
図７は他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図８は他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図、図９は他の実施形態の２層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
図７に示す射出成形装置２００について、前述した図１に示す射出成形装置１００と異なる点について説明する。射出成形装置２００の第２射出ユニット５２が、第１射出ユニット５１と同様に固定盤１２の背面に射出成形装置２００の軸線方向に射出ノズル５６を介して連通して配されて、射出ノズル５６に取付けられたシャットオフバルブ５５を切替えることによって２種類の溶融樹脂を金型６０のキャビティ３３及び３４に供給するように構成されている。金型６０、型締装置１１０と制御装置２３０の基本構成はそれぞれ図１に示したものと同じである。
【００４５】
以上のように構成された射出成形装置２００の作動について説明する。成形動作手順は、図８に示すように下記の手順により行う。なお、図７の成形動作手順を示すフローチャートを省略した。これは、前述した動作フローに２層目の溶融樹脂をキャビティ内に射出充填したに後に、１層目の樹脂を再充填する工程が追加されているが、この追加部分は図８及び図９に記載された工程説明図で容易に理解できることによる。
（ａ）先に型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）に基づいて型閉動作を行う。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ１）に達した後は設定値（Ｓ１）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｂ）第１射出ユニット５１のシャットオフバルブ５３を開くとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を切替え、基材となる１層目の溶融樹脂を金型キャビティ３３内に射出充填する。１層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ５３を閉じるとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を２層目の樹脂の射出充填方向に切替え、次いで基材樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００４６】
（ｃ）基材樹脂の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ２）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ型締力を解放する。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達した後は設定値（Ｓ２）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
（ｄ）型締力が解放されストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１２）に基づいてダイハイト後退動作を行って可動盤１３を後退させ金型キャビティ３３の容積を拡大、第１層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に２次キャビティ３４を形成する。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１２）に達した後は設定値（Ｓ１２）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
【００４７】
（ｅ）所定のダイハイト位置（Ｓ１２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ３）に基づいて型閉動作を行って可動盤１３を前進させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ３）に達した後は設定値（Ｓ３）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｆ）第２射出ユニット５２のシャットオフバルブ５４を開いて、核材となる２層目の溶融樹脂を基材樹脂の内部に射出充填する。２層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ５４を閉じるとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を１層目の樹脂の射出充填方向に切替える。
（ｇ）次いで、核材となる２層目の樹脂が固化する前に、第１射出ユニット５１を駆動して１層目の溶融樹脂を適量充填し成形品表面の核材充填の痕跡を除去する。そして、この充填動作によってシャットオフバルブ５５からノズル先端までの樹脂流路内の溶融樹脂は１層目の樹脂に置き換えられ、次成形時に１層目樹脂と２層目樹脂とが混ざり合うことがない。核材の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００４８】
（ｈ）核材の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｉ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００４９】
次に、他の実施形態における２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形手順を図９に基づいて説明する。本手順において、（ａ）〜（ｅ）までの手順は前述した図８に記載と同一であり、ここでは、手順の異なる（ｆ）以降について説明する。
（ｆ）第２射出ユニット５２のシャットオフバルブ５４を開いて、核材となる２層目の発泡剤を含む溶融樹脂を１層目の基材樹脂の内部に射出充填する。２層目の溶融樹脂を射出充填完了の後、シャットオフバルブ５４を閉じるとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を１層目の樹脂充填方向に切替える。
（ｇ）次いで、２層目の樹脂が発泡また固化する前に、第１射出ユニット５１を駆動して１層目の溶融樹脂を適量充填し成形品表面の核材充填の痕跡を除去する。そして、この充填動作によってシャットオフバルブ５５からノズル先端までの樹脂流路内の溶融樹脂は１層目の樹脂に置き換えられ、次成形時に１層目樹脂と２層目樹脂とが混ざり合うことがない。核材の気泡核形成状態及び１層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間型締力が保持される。
【００５０】
（ｈ）１層目の溶融樹脂が再充填され所定の型締保持時間が経過した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ４）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ２次キャビティの容積を拡大する。そして、拡大されたキャビティ内で２層目樹脂を発泡させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ４）に達した後は、所定の冷却時間まで設定値（Ｓ４）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
（ｉ）発泡層の冷却が完了してことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｊ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００５１】
本発明においては、図５、６、８及び図９の（ｃ）〜（ｅ）に示すように、２次キャビティの形成は型締装置１１０のトグル機構１６を駆動して型締力を解放し（ｃ）、次いで型厚調整機構１９を可動盤１３がトグル機構１６のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置（Ｓ１２）となるまで後退させた後（ｄ）、トグル機構１６を駆動してトグル機構１６のロッキング状態となるまで可動盤１３を前進させて行う（ｅ）こととしたが、例えば、型締力を解放（ｃ）した後、型厚調整機構１９の後退動作に同期してトグル機構１６を駆動して可動盤１３を前進させ、所定の金型キャビティ位置（Ｓ１２）を検出した際にトグル機構１６がロッキング状態となる駆動方法であっても良い。この場合、成形工程の（ｄ）と（ｅ）が同時動作となることから工程時間が短縮される。
【００５２】
以上説明したことから明らかなように、本発明においては、１層目の樹脂成形材料を射出充填した後に、２層目の樹脂成形材料をトグル機構がロッキング状態で型閉じされて形成された２次キャビティ内に射出充填するので、２層目の樹脂充填圧力が可動盤に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがない。従って、トグル機構が押し戻されて金型キャビティが更に拡大されることがないので、成形品の厚み精度が維持でき、成形不良の発生がなく所望する多層射出成形品を得ることができる。
【００５３】
また、１層目の樹脂成形材料を射出充填した後に、トグル機構がロッキング状態で型閉じされて２次キャビティを形成し、１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するので、２層目の樹脂充填圧力が可動盤に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがない。従って、トグル機構が押し戻されて金型キャビティが更に拡大されることがないので、成形品の厚み精度が維持でき、成形不良の発生がなく所望する多層射出成形品を得ることができる。
そして、冷却完了後の型開工程の開始から次サイクルの型閉開始までの間に、型厚調整機構を駆動してトグル機構を１層目成形の型締力設定位置まで移動させることから、成形サイクルタイムを延長することがない。
【００５４】
本発明の実施形態において、トグル機構がロッキング状態となる所定のクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）で１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填することとしたが、例えば、クロスヘッド位置設定値をトグル機構が屈曲状態である金型タッチ点からトグル機構がロッキング状態となる所定のクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）の任意の中間位置に設定する低圧型締状態や、金型タッチ点から所定の隙間を設けて可動型を配した所定のクロスヘッド位置に設定する型開保持状態の方法を適用することができる。
この場合においては、１層目の樹脂成形材料を射出充填の後トグル機構を駆動してクロスヘット位置設置値（Ｓ１）とする構成が好ましい。
【００５５】
さらに、２層目の樹脂成形材料は発泡剤を含む材料を用いるので、発泡層を有する多層射出成形品や内部を発泡させたサンドイッチ成形品を得ることができる。そして、発泡における金型キャビティ容積の拡大は、トグル機構の倍率特性を利用し、金型タッチ点にある型締装置の可動盤を型開方向に移動させた際に検出したクロスヘッド位置と可動盤位置とのデータに基づいて制御する。この方法によれば、所望する発泡倍率、気泡径を有する発泡多層射出成形品を得ることができる。
また、１層目樹脂に発泡剤を含む樹脂成形材料を用い、第１層目を発泡させた多層射出成形品や１層目及び２層目いずれも発泡剤を含む樹脂成形材料を用いて、発泡層と発泡層を積層した多層射出成形品を得ることができる。そして、本発明の実施形態では発泡成形動作を所定の発泡型開位置（Ｓ４）まで１段で可動盤を後退させる構成としたが、成形する樹脂材料や発泡剤の種類に応じて多段で可動盤を後退させる構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明実施形態による樹脂の多層射出成形装置の全体構想図である。
【図２】型厚調整機構を概念的に示した構想図面である。
【図３】成形動作手順を示すフローチャートである。
【図４】２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャートである。
【図５】成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【図６】２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【図７】他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図である。
【図８】他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【図９】他の実施形態の２層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ リンクハウジング
１２ 固定盤
１３ 可動盤
１６ トグル機構
１７ クロスヘッド
１８ リンク駆動機構
１９ 型厚調整機構
２１ タイバー
２２ 電動サーボモータ
２３ クロスヘッド駆動軸
２４ ストロークセンサ
２５ 型締力センサ
２６ 可動盤位置センサ
２７ タイバーナット
２８ ダイハイト位置センサ
２９ 駆動手段
３０、６０ 金型
３１、６１ 固定型
３２、６２ 可動型
３３ 金型キャビティ
３４ ２次キャビティ
４１、５１ 第１射出ユニット
４２、５２ 第２射出ユニット
４３、４４、５３、５４、５５ シャットオフバルブ
５６ 射出ノズル
７１ 型締制御部
７２ 射出制御部
１００、２００ 射出成形装置
１１０ 型締装置
１２０、２２０ 射出装置
１３０、２３０ 制御装置
Ｓ１ クロスヘット位置（１層目型締完了設定値）
Ｓ２ クロスヘット位置（型締力解放設定値）
Ｓ３ クロスヘット位置（２層目型締完了設定値）
Ｓ４ クロスヘット位置（発泡型開設定値）
Ｓ１１ ダイハイト位置（１層目成形設定位置）
Ｓ１２ ダイハイト位置（２層目成形設定位置）
ｔ１ ２層目冷却時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２種類の樹脂成形材料を多層構造に射出成形する、樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品や家電製品などに使用される樹脂成形品は、装飾性や多様性を高めたり、あるいは、成形工程時の工程を省略してコストを低減するために、成形と同時にその金型内で樹脂成形材料を多層構造とする成形が実施されるようになった。即ち、
（１）成形品に装飾性や多様性を高めるために成形品の表面に、たとえば、ソフト感を有した樹脂層、あるいは、高級感を有した着色樹脂層を積層した構造体とする積層成形。
（２）リサイクル材の有効利用および成形品の補強のために、樹脂成形品の内部にリサイクル材または補強材入りの樹脂材料などを充填するサンドイッチ成形。などの方法が提案されている。
【０００３】
これらの成形方法は、第１層となる樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後、第２層となる樹脂成形材料を射出充填する際に、金型キャビティ容積を拡大して成形が行われる。そして、これらの成形方法に用いられる型締機構は、金型キャビティ容積の拡大制御が比較的容易とされる油圧式の型締シリンダを備えた直圧式が採用されている。（特許文献１参照）
【０００４】
ところで、これらの成形方法において、金型キャビティ容積の拡大量は成形品の厚みや寸法などに影響を与える重要な因子であり、高精度に再現性高く制御することが要求される。しかしながら、このような従来の直圧式の型締機構を用いた成形方法では、作動油の圧縮性や温度変化による粘度の変化により、油圧シリンダの制御精度が変動する。
また、シリンダストロークが長いことから、制御応答性が低い。さらに、シリンダストロークの制御量と金型の移動量が一対一であるので、位置制御特性の低さから多層射出成形を行うと成形品の厚みが高精度な成形品を得ることができないといった問題があった。
【０００５】
そのため、可動盤の後退制御を可動盤の後退量より大きい運動を行うクロスヘッドで行うことで制御精度を向上させるトグル式型締装置の型盤位置制御方法が開示されている。
この方法によれば、高い精度で可動盤と固定盤との間隔を一定に保つことができる。（特許文献２参照）
【０００６】
しかしながら、従来のトグル式型締装置を用いトグル機構を屈曲させて金型キャビティ容積を拡大する成形方法では、依然として以下のような問題があった。
即ち、２層目の樹脂成形材料を射出充填後にトグル機構を駆動して型開を行い、金型キャビティ容積を拡大して２層目の成形樹脂材料の充填空間を確保した際の屈曲状態でのトグル機構では、２層目の射出充填圧力が可動型面に作用すると、可動盤位置を保持して抗するに必要で十分な保持力を得ることができない。このため、充填圧力が可動型面に作用すると、可動盤が後退してさらに金型キャビティ容積が拡大して成形品の厚み精度が維持できないという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−８６５５０号公報
【特許文献２】特開平８−３０９７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、トグル式の型締機構を用いた金型キャビティ容積の拡大制御において、金型キャビティ容積の拡大位置制御を向上させ、所望する多層構造の樹脂成形品を得る樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る樹脂の多層射出成形方法は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る樹脂の多層射出成形方法は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に係る樹脂の多層射出成形方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記２層目の樹脂成形材料を射出充填した後、前記可動盤が後退して多層成形品を取り出すための型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間で、１層目樹脂充填の際の型締力設定位置となるまで前記型厚調整機構を駆動してトグル機構を前進させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に係る樹脂の多層射出成形方法は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させることを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項５に係る樹脂の多層射出成形装置は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項６に係る樹脂の多層射出成形装置は、金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７に係る樹脂の多層射出成形装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、前記型厚調整機構は、型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または個別に駆動するように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項８に係る樹脂の多層射出成形装置は、請求項５乃至請求項７に記載の発明において、前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
前記請求項１に係る樹脂の多層射出成形方法では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、２層目の樹脂成形材料をトグル機構がロッキング状態で型閉されて形成された２次キャビティ内に射出充填するので、２層目の樹脂充填力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填圧力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
【００１８】
前記請求項２に係る樹脂の多層射出成形方法では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、トグル機構がロッキング状態で型閉されて２次キャビティを形成し、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するので、２層目の樹脂充填圧力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
前記請求項３に係る樹脂の多層射出成形方法では、成形品冷却完了後の型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間に、型厚調整機構を駆動してトグル機構を１層目成形の所定位置まで移動させることから、成形サイクルタイムを延長することがない。
【００１９】
前記請求項４に係る樹脂の多層射出成形方法では、１層目及び／又は２層目の樹脂成形材料に発泡剤を含ませたので、発泡層を有する積層成形品、内部や外部あるいは内部と外部を発泡させたサンドイッチ成形品を得ることができる。そして、発泡における金型キャビティ容積の拡大は、トグル機構の倍率特性を利用し、金型タッチ点にある型締装置を型開方向に移動させた際に検出したクロスヘッドと可動盤との関係を位置データとして記憶させ、該記憶した位置データに基づき可動盤の位置を制御する。この方法によれば、所望する発泡倍率、気泡径の発泡層を有する多層射出成形品を得ることができる。
【００２０】
前記請求項５に係る樹脂の多層射出成形装置では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、２層目の樹脂成形材料をトグル機構がロッキング状態で型閉されて形成された２次キャビティ内に射出充填する構成としたので、２層目の樹脂充填圧力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
【００２１】
前記請求項６に係る樹脂の多層射出成形装置では、１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填した後に、トグル機構がロッキング状態で型閉されて２次キャビティを形成し、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填する構成としたので、２層目の樹脂充填圧力が可動型面に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがなく、したがって、トグル機構が押し戻されて２次キャビティがさらに拡大することがないので、成形品の厚み精度を維持でき成形品に不良が発生することがない。
【００２２】
前記請求項７に係る樹脂の多層射出成形装置では、型厚調整機構を型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されたタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または、個別に駆動するように構成したので、可動盤の平行度調整や金型の平行度に合った可動盤位置調整、また、型締力の微調整、金型キャ
ビティ容積拡大位置の微調整などを高精度に、且つ、再現性高く行うことができる。
【００２３】
前記請求項８に係る樹脂の多層射出成形装置では、１層目樹脂に発泡剤を含む樹脂成形材料を用い、第１層目を発泡させた多層射出成形品や１層目及び２層目いずれも発泡剤を含む樹脂成形材料を用いて、発泡層と発泡層を積層した多層射出成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１〜図９は本発明を実施するための最良の形態に係り、図１は本発明実施形態による樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図２は型厚調整機構を概念的に示した構想図面である。図３は成形動作手順を示すフローチャート、図４は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャート、図５は成形工程の概略を説明する工程説明図、図６は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
図７は他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図８は他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図、図９は他の実施形態の２層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明における射出成形装置１００は、型締装置１１０と、射出装置１２０と、型締装置１１０及び射出装置１２０を制御する制御装置１３０と、金型３０とを備えている。金型３０は、図１に示すように固定型３１と可動型３２とを備えており、固定型３１と可動型３２とは半押込み構造であり嵌合部で嵌め合わされ、嵌め合わされた状態で固定型３１に形成されたキャビティ面と可動型３２に形成されたキャビティ面とが組み合わされて金型キャビティ３２を形成する構造となっている。そして、前記半押込み構造の嵌合部は金型全周に亘って形成され、射出充填後に金型キャビティ３３の容積を拡大しても金型キャビティ３３内に充填した樹脂成形材料が金型３０から漏れ出すことを防止している。符合３４は、１層目の樹脂成形材料を射出充填した後に可動型３２を後退させて形成した２次キャビティである。
【００２６】
図１に示す型締装置１１０は、固定型１２と可動型１３と電動サーボモータ２２を駆動源とするリンク駆動機構１８と、リンク駆動機構１８に駆動されるトグル機構１６と、電動サーボモータ２２を駆動制御する制御用ドライバとを備え、可動盤１３は固定盤１２とリンクハウジング１１との間に架設したタイバー２１により案内されて、トグル機構１６により可動型３２とともに前後進できるように構成されている。
また、型締装置１１０に備えたリンク駆動機構１８のクロスヘッド駆動軸２３には、クロスヘッド１７の位置を検出するための位置センサとしてのストロークセンサ２４が取付けられており、ストロークセンサ２４によってクロスヘッド１７の位置を正確に検出することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、クロスヘッド１７の位置を検出するための位置センサとしてストロークセンサ２４を配する構成としたが、クロスヘッド１７の位置を検出するための位置センサがこれに限らないことはもちろんであり、電動サーボモータ２２に内蔵されたセンサで検出する方式であっても良い。
【００２８】
また、型締装置１１０は、型締力を検出するセンサとしてタイバー２１の固定盤側の一端に型締力センサ２５を備えており、型締力検出センサ２５はタイバー２１の伸び量を検出することによって型締力を検出する構成となっている。さらに、射出成形装置１００は、型開閉ストロークを検出する型開閉ストロークセンサとして、可動盤位置センンサ２６が可動盤１３の位置を検出するようにして配されており、可動盤位置センサ２６の計測値から金型３０の開閉ストロークを検出する。そして、これらの検出器からの検出信号を受け、型締制御部の出力信号によって型開閉の制御が行われる。
【００２９】
前記型締装置１１０は、異なる厚さの金型３０を取付けるための型厚調整機構１９を備えている。駆動手段２９によりリンクハウジング１１に内挿され、且つ、タイバー２１に螺合したタイバーナット２７を回転駆動することでトグル機構１６を前後進できるようになっている。さらに、型厚調整機構１９を駆動して型締力を設定することができる。
符号２８は、型厚調整機構１９によってトグル機構１６とともに移動するリンクハウジング１１の移動量を検出してダイハイト位置を検出するダイハイト位置センサであり、ダイハイト位置を正確に検出することができる。
【００３０】
本実施形態におけるトグル機構１６は、５つのリンク節を有する５節ダブルトグル式で、クロスヘッド１７を型開閉方向に動作させることによって可動盤１３の移動と型締力を制御する方式としたが、リンク節が４つである４節ダブルトグル式の機構であっても良い。
また、本実施形態においては、図１に示すような電動サーボモータ２２をクロスヘッド１７の駆動手段としたが、本発明に適用できる本実施の形態に限らず、クロスヘッド１７の駆動手段として油圧シリンダなどを本発明に適用しても良い。そして、型締装置１１０は図示しないマシンベース上に載置された構成となっている。
【００３１】
次に、本発明の実施形態に用いた射出装置１２０の構成について説明する。
図１に示す射出装置１２０は、金型キャビティ３３内に１層目の樹脂成形材料を供給する第１射出ユニット４１と、２層目の樹脂成形材料を供給する第２射出ユニット４２とからなり、それぞれの射出ユニットがバレルとバレルに内装されフライトを有するスクリュと、バレル内に樹脂成形材料を供給するホッパとを備え、スクリュを前後進させるスクリュ移動手段と、スクリュを回転駆動するスクリュ回転駆動手段が設けられている。
そして、第１射出ユニット４１と第２射出ユニット４２は、樹脂流路を開閉するシャットオフバルブ４３，４４とを有している。
【００３２】
前記第１射出ユニット４１及び第２射出ユニット４２は、スクリュの回転手段によってスクリュが回転することにより、ホッパからペレット状の樹脂成形材料がバレル内に供給される構成となっており、該供給されたペレット状の樹脂成形材料はバレルに取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュの回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融し、スクリュ前方へ送られる。スクリュ前方へ送られた溶融樹脂は、スクリュ移動手段により先進するスクリュによってバレルの先端に取付けられたシャットオフバルブ４３、４４を通りノズルを介して金型キャビティ内に射出充填される。
【００３３】
そして、第１射出ユニット４１は固定型３１の射出成形装置１００の軸線方向から、第２射出ユニット４２は固定型３１の射出成形装置１００の軸線と交差方向から金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する構成となっている。なお、第１層及び第２層の樹脂成形材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂などの汎用熱可塑性樹脂や、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ナイロン）などの汎用エンプラなどを用いることができる。また、これらのリサイクル材をサンドイッチ成形の核材として用いることは有用である。
また、本実施形態における射出装置１００のスクリュ移動手段及びスクリュ回転手段は電動サーボモータを駆動源としたが、本発明に適用できる実施形態は本実施例に限らず、油圧シリンダと油圧モータを駆動源とした移動及び回転手段であっても良い。
【００３４】
そして、本実施の形態に用いた制御装置１３０は、型締装置１１０を制御する型締制御部７１と型締条件を設定する型締条件設定器、及び射出装置１３０を制御する射出制御部７２と射出条件を設定する射出条件設定器を基本構成としている。
【００３５】
図２に示す型厚調整１９は、リンクハウジング１１背面の四隅に挿通されたタイバー２１に螺合されたタイバーナット２７を回転駆動する電動サーボモータを駆動源とする駆動手段２９が４本のタイバー２１それぞれに設けられた構成となっている。符号２２は、トグル機構１６を駆動するリンク駆動機構１８の駆動手段である電動サーボモータである。
型厚調整機構１９により移動するリンクハウジング１１の移動量は、前述したダイハイト位置を検出するダイハイト位置センサ２８により検出される。本実施形態では、４本のタイバー２１にそれぞれ独立してタイバーナット２７を駆動する駆動手段を備えて、四軸が同期又は個別に駆動される構成としたが、２本のタイバーを一対として、または４本のタイバー２１を一組として一つの駆動手段で駆動する形態であって良い。
【００３６】
以上のように構成された射出成形装置１００の作動について説明する。図３は成形動作手順を示すフローチャート、図４は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャート、図５は成形工程の概略を説明する工程説明図、図６は２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【００３７】
成形動作手順は、図３及び図５で示すように以下の手順により行う。
（ａ）先に型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）に基づいて型閉動作を行う。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ１）に達した後は設定値（Ｓ１）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｂ）第１射出ユニット４１のシャットオフバルブ４３を開いて、１層目の溶融樹脂を金型キャビティ３３内に射出充填する。１層目の溶融樹脂が射出充填され保圧が完了した後、シャットオフバルブ４３を閉じ、次いで第１層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００３８】
（ｃ）第１層目樹脂の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ２）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ型締力を解放する。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達した後は設定値（Ｓ２）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
（ｄ）型締力が解放されストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１２）に基づいてダイハイト後退動作を行って可動盤１３を後退させ金型キャビティ３３の容積を拡大、第１層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に２次キャビティ３４を形成する。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１２）に達した後は設定値（Ｓ１２）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
【００３９】
（ｅ）所定のダイハイト位置（Ｓ１２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ３）に基づいて型閉動作を行って可動盤１３を前進させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ３）に達した後は設定値（Ｓ３）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｆ）第２射出ユニット４２のシャットオフバルブ４４を開いて、２層目の溶融樹脂を２次キャビティ３４内に射出充填する。２層目の溶融樹脂が射出充填され保圧が完了した後、シャットオフバルブ４４を閉じ、次いで第２層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００４０】
（ｇ）第２層目樹脂の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｈ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００４１】
次に、２層目の樹脂を射出充填後に発泡させる成形動作手順について、図４及び図６により説明する。本手順において、（ａ）〜（ｅ）までの手順は前述した図３及び図５に示した手順と同一であって、ここでは手順の異なる（ｆ）以降について説明する。
（ｆ）第２射出ユニット４２のシャットオフバルブ４４を開いて、発泡層となる２層目の溶融樹脂を２次キャビティ３４内に射出充填する。２層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ４４を閉じ、次いで第２層目樹脂の２次キャビティ接触面にスキン層が形成され、該スキン層の形成状態に応じて設定される所定の時間（ｔ１）型締状態を保持する。
（ｇ）第２層目の２次キャビティ接触面にスキン層が形成された後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ４）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ２次キャビティ３４の容積を拡大する。そして、該拡大されたキャビティ内で２層目樹脂を発泡させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ４）に達した後は、所定の冷却時間まで設定値（Ｓ４）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
【００４２】
（ｈ）第２層の冷却が完了してことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｉ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００４３】
ここで、発泡のための金型キャビティ容積の拡大動作（図６（ｇ））において、可動型３２が固定型３１に当接（金型タッチ）する直前のクロスヘッド１７の移動ストロークに対する可動盤１３の移動ストロークは凡そ１０対１の比率となる。また、クロスヘッド１９の移動速度に対する可動盤１３の移動速度も凡そ１０対１の比率となる。換言すれば、トグル機構１６を備えた型締装置ではクロスヘッド１７の位置を制御すれば可動盤１３はクロスヘッド位置精度の凡そ１０倍程度の精度で制御されることとなり、高精度な型開閉位置制御を行うことが可能である。そして、従来型の金型キャビティ容積の拡大し樹脂を発泡させる射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置では成形できなかった成形品であっても、発泡倍率、気泡径、成型品の厚みを高精度に制御でき、表面層が緻密で発泡倍率や気泡径サイズにバラツキが少ない多層射出成形品を得ることができる。
また、２次キャビティを第１層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に形成する構成としたが、本発明に適用できる実施形態は本実施例に限らず、第１層樹脂表面と固定型キャビティ面との間に形成する構成であっても良い。
【００４４】
図７は他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図８は他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図、図９は他の実施形態の２層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
図７に示す射出成形装置２００について、前述した図１に示す射出成形装置１００と異なる点について説明する。射出成形装置２００の第２射出ユニット５２が、第１射出ユニット５１と同様に固定盤１２の背面に射出成形装置２００の軸線方向に射出ノズル５６を介して連通して配されて、射出ノズル５６に取付けられたシャットオフバルブ５５を切替えることによって２種類の溶融樹脂を金型６０のキャビティ３３及び３４に供給するように構成されている。金型６０、型締装置１１０と制御装置２３０の基本構成はそれぞれ図１に示したものと同じである。
【００４５】
以上のように構成された射出成形装置２００の作動について説明する。成形動作手順は、図８に示すように下記の手順により行う。なお、図７の成形動作手順を示すフローチャートを省略した。これは、前述した動作フローに２層目の溶融樹脂をキャビティ内に射出充填したに後に、１層目の樹脂を再充填する工程が追加されているが、この追加部分は図８及び図９に記載された工程説明図で容易に理解できることによる。
（ａ）先に型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）に基づいて型閉動作を行う。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ１）に達した後は設定値（Ｓ１）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｂ）第１射出ユニット５１のシャットオフバルブ５３を開くとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を切替え、基材となる１層目の溶融樹脂を金型キャビティ３３内に射出充填する。１層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ５３を閉じるとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を２層目の樹脂の射出充填方向に切替え、次いで基材樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００４６】
（ｃ）基材樹脂の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ２）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ型締力を解放する。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達した後は設定値（Ｓ２）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
（ｄ）型締力が解放されストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１２）に基づいてダイハイト後退動作を行って可動盤１３を後退させ金型キャビティ３３の容積を拡大、第１層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に２次キャビティ３４を形成する。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１２）に達した後は設定値（Ｓ１２）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
【００４７】
（ｅ）所定のダイハイト位置（Ｓ１２）に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ３）に基づいて型閉動作を行って可動盤１３を前進させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ３）に達した後は設定値（Ｓ３）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構はメカロック状態）。
（ｆ）第２射出ユニット５２のシャットオフバルブ５４を開いて、核材となる２層目の溶融樹脂を基材樹脂の内部に射出充填する。２層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ５４を閉じるとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を１層目の樹脂の射出充填方向に切替える。
（ｇ）次いで、核材となる２層目の樹脂が固化する前に、第１射出ユニット５１を駆動して１層目の溶融樹脂を適量充填し成形品表面の核材充填の痕跡を除去する。そして、この充填動作によってシャットオフバルブ５５からノズル先端までの樹脂流路内の溶融樹脂は１層目の樹脂に置き換えられ、次成形時に１層目樹脂と２層目樹脂とが混ざり合うことがない。核材の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
【００４８】
（ｈ）核材の冷却が完了したことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｉ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００４９】
次に、他の実施形態における２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形手順を図９に基づいて説明する。本手順において、（ａ）〜（ｅ）までの手順は前述した図８に記載と同一であり、ここでは、手順の異なる（ｆ）以降について説明する。
（ｆ）第２射出ユニット５２のシャットオフバルブ５４を開いて、核材となる２層目の発泡剤を含む溶融樹脂を１層目の基材樹脂の内部に射出充填する。２層目の溶融樹脂を射出充填完了の後、シャットオフバルブ５４を閉じるとともに射出ノズル５６内のシャットオフバルブ５５を１層目の樹脂充填方向に切替える。
（ｇ）次いで、２層目の樹脂が発泡また固化する前に、第１射出ユニット５１を駆動して１層目の溶融樹脂を適量充填し成形品表面の核材充填の痕跡を除去する。そして、この充填動作によってシャットオフバルブ５５からノズル先端までの樹脂流路内の溶融樹脂は１層目の樹脂に置き換えられ、次成形時に１層目樹脂と２層目樹脂とが混ざり合うことがない。核材の気泡核形成状態及び１層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間型締力が保持される。
【００５０】
（ｈ）１層目の溶融樹脂が再充填され所定の型締保持時間が経過した後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置（Ｓ４）に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させ２次キャビティの容積を拡大する。そして、拡大されたキャビティ内で２層目樹脂を発泡させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値（Ｓ４）に達した後は、所定の冷却時間まで設定値（Ｓ４）を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。
（ｉ）発泡層の冷却が完了してことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤１３を後退させる。ストロークセンサ２４の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ２２を制御して位置保持制御を行う（トグル機構は屈曲状態）。次いで、成形品は金型３０から押出され射出成形機外へ取り出される。
（ｊ）型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値（Ｓ１１）に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構１６を前進させる。ダイハイト位置センサ２８の検出信号が設定値（Ｓ１１）に達した後は、設定値（Ｓ１１）を保持するように駆動手段２９を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
【００５１】
本発明においては、図５、６、８及び図９の（ｃ）〜（ｅ）に示すように、２次キャビティの形成は型締装置１１０のトグル機構１６を駆動して型締力を解放し（ｃ）、次いで型厚調整機構１９を可動盤１３がトグル機構１６のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置（Ｓ１２）となるまで後退させた後（ｄ）、トグル機構１６を駆動してトグル機構１６のロッキング状態となるまで可動盤１３を前進させて行う（ｅ）こととしたが、例えば、型締力を解放（ｃ）した後、型厚調整機構１９の後退動作に同期してトグル機構１６を駆動して可動盤１３を前進させ、所定の金型キャビティ位置（Ｓ１２）を検出した際にトグル機構１６がロッキング状態となる駆動方法であっても良い。この場合、成形工程の（ｄ）と（ｅ）が同時動作となることから工程時間が短縮される。
【００５２】
以上説明したことから明らかなように、本発明においては、１層目の樹脂成形材料を射出充填した後に、２層目の樹脂成形材料をトグル機構がロッキング状態で型閉じされて形成された２次キャビティ内に射出充填するので、２層目の樹脂充填圧力が可動盤に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがない。従って、トグル機構が押し戻されて金型キャビティが更に拡大されることがないので、成形品の厚み精度が維持でき、成形不良の発生がなく所望する多層射出成形品を得ることができる。
【００５３】
また、１層目の樹脂成形材料を射出充填した後に、トグル機構がロッキング状態で型閉じされて２次キャビティを形成し、１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するので、２層目の樹脂充填圧力が可動盤に作用してもトグル機構のクロスヘッドに樹脂の充填力が作用することがない。従って、トグル機構が押し戻されて金型キャビティが更に拡大されることがないので、成形品の厚み精度が維持でき、成形不良の発生がなく所望する多層射出成形品を得ることができる。
そして、冷却完了後の型開工程の開始から次サイクルの型閉開始までの間に、型厚調整機構を駆動してトグル機構を１層目成形の型締力設定位置まで移動させることから、成形サイクルタイムを延長することがない。
【００５４】
本発明の実施形態において、トグル機構がロッキング状態となる所定のクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）で１層目の樹脂成形材料を金型キャビティ内に射出充填することとしたが、例えば、クロスヘッド位置設定値をトグル機構が屈曲状態である金型タッチ点からトグル機構がロッキング状態となる所定のクロスヘッド位置設定値（Ｓ１）の任意の中間位置に設定する低圧型締状態や、金型タッチ点から所定の隙間を設けて可動型を配した所定のクロスヘッド位置に設定する型開保持状態の方法を適用することができる。
この場合においては、１層目の樹脂成形材料を射出充填の後トグル機構を駆動してクロスヘット位置設置値（Ｓ１）とする構成が好ましい。
【００５５】
さらに、２層目の樹脂成形材料は発泡剤を含む材料を用いるので、発泡層を有する多層射出成形品や内部を発泡させたサンドイッチ成形品を得ることができる。そして、発泡における金型キャビティ容積の拡大は、トグル機構の倍率特性を利用し、金型タッチ点にある型締装置の可動盤を型開方向に移動させた際に検出したクロスヘッド位置と可動盤位置とのデータに基づいて制御する。この方法によれば、所望する発泡倍率、気泡径を有する発泡多層射出成形品を得ることができる。
また、１層目樹脂に発泡剤を含む樹脂成形材料を用い、第１層目を発泡させた多層射出成形品や１層目及び２層目いずれも発泡剤を含む樹脂成形材料を用いて、発泡層と発泡層を積層した多層射出成形品を得ることができる。そして、本発明の実施形態では発泡成形動作を所定の発泡型開位置（Ｓ４）まで１段で可動盤を後退させる構成としたが、成形する樹脂材料や発泡剤の種類に応じて多段で可動盤を後退させる構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明実施形態による樹脂の多層射出成形装置の全体構想図である。
【図２】型厚調整機構を概念的に示した構想図面である。
【図３】成形動作手順を示すフローチャートである。
【図４】２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャートである。
【図５】成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【図６】２層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【図７】他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図である。
【図８】他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【図９】他の実施形態の２層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ リンクハウジング
１２ 固定盤
１３ 可動盤
１６ トグル機構
１７ クロスヘッド
１８ リンク駆動機構
１９ 型厚調整機構
２１ タイバー
２２ 電動サーボモータ
２３ クロスヘッド駆動軸
２４ ストロークセンサ
２５ 型締力センサ
２６ 可動盤位置センサ
２７ タイバーナット
２８ ダイハイト位置センサ
２９ 駆動手段
３０、６０ 金型
３１、６１ 固定型
３２、６２ 可動型
３３ 金型キャビティ
３４ ２次キャビティ
４１、５１ 第１射出ユニット
４２、５２ 第２射出ユニット
４３、４４、５３、５４、５５ シャットオフバルブ
５６ 射出ノズル
７１ 型締制御部
７２ 射出制御部
１００、２００ 射出成形装置
１１０ 型締装置
１２０、２２０ 射出装置
１３０、２３０ 制御装置
Ｓ１ クロスヘット位置（１層目型締完了設定値）
Ｓ２ クロスヘット位置（型締力解放設定値）
Ｓ３ クロスヘット位置（２層目型締完了設定値）
Ｓ４ クロスヘット位置（発泡型開設定値）
Ｓ１１ ダイハイト位置（１層目成形設定位置）
Ｓ１２ ダイハイト位置（２層目成形設定位置）
ｔ１ ２層目冷却時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする樹脂の多層射出成形方法。
【請求項２】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする樹脂の多層射出成形方法。
【請求項３】
前記２層目の樹脂成形材料を射出充填した後、前記可動盤が後退して多層成形品を取り出すための型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間で、１層目樹脂充填の際の型締力設定位置となるまで前記型厚調整機構を駆動してトグル機構を前進させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂の多層射出成形方法。
【請求項４】
前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の樹脂の多層射出成形方法。
【請求項５】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする樹脂の多層射出成形装置。
【請求項６】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする樹脂の多層射出成形装置。
【請求項７】
前記型厚調整機構は、型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または個別に駆動するように構成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の樹脂の多層射出成形装置。
【請求項８】
前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させるように構成したことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の樹脂の多層射出成形装置。
【請求項１】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする樹脂の多層射出成形方法。
【請求項２】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする樹脂の多層射出成形方法。
【請求項３】
前記２層目の樹脂成形材料を射出充填した後、前記可動盤が後退して多層成形品を取り出すための型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間で、１層目樹脂充填の際の型締力設定位置となるまで前記型厚調整機構を駆動してトグル機構を前進させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂の多層射出成形方法。
【請求項４】
前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の樹脂の多層射出成形方法。
【請求項５】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、該形成した２次キャビティに２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする樹脂の多層射出成形装置。
【請求項６】
金型キャビティに少なくとも２種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、
金型キャビティ内に１層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第１層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に２次キャビティを形成して、第１層目の樹脂成形材料の内部に２層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記２次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする樹脂の多層射出成形装置。
【請求項７】
前記型厚調整機構は、型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または個別に駆動するように構成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の樹脂の多層射出成形装置。
【請求項８】
前記１層目及び／又は２層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記１層目及び／又は２層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させるように構成したことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の樹脂の多層射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−９４０５２（Ｐ２００８−９４０５２Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８１３９６（Ｐ２００６−２８１３９６）
【出願日】平成１８年１０月１６日（２００６．１０．１６）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１６日（２００６．１０．１６）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
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