薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス成形装置
【課題】成形金型等が熱膨張の影響を受けた場合にも、正確なアプローチ位置に可動金型を停止でき、良好な射出プレス成形を実施可能な薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス成形装置を提供する。
【解決手段】固定金型１９と可動金型２２の間に圧縮可能なキャビティ６７が形成されるアプローチ位置Ｆに可動盤２１を停止させ、前記キャビティ６７に射出された溶融樹脂を可動盤６７を前進させて圧縮する薄板の射出プレス成形において、前記アプローチ位置Ｆへの可動盤２１の位置決め制御は、型閉方向に可動盤２１を移動させ、最大型締力以下の設定型締力ａが検出されたオフセット位置Ｅにて可動盤２１を停止して制御原点０を補正し、前記オフセット位置Ｅから設定値ａ分だけ型開方向に移動させる。
【解決手段】固定金型１９と可動金型２２の間に圧縮可能なキャビティ６７が形成されるアプローチ位置Ｆに可動盤２１を停止させ、前記キャビティ６７に射出された溶融樹脂を可動盤６７を前進させて圧縮する薄板の射出プレス成形において、前記アプローチ位置Ｆへの可動盤２１の位置決め制御は、型閉方向に可動盤２１を移動させ、最大型締力以下の設定型締力ａが検出されたオフセット位置Ｅにて可動盤２１を停止して制御原点０を補正し、前記オフセット位置Ｅから設定値ａ分だけ型開方向に移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導光板に代表される樹脂製の薄板の成形は、射出圧縮成形の一種である射出プレス成形により行われることが多い。射出プレス成形では固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を圧縮して成形を行う。従って射出プレス成形は、成形金型内のキャビティが拡大された状態で射出開始でき、導光板等の薄板の成形に適した成形方法である。
【０００３】
射出プレス成形において、前記アプローチ位置へ可動金型を停止する方法については二つの方法がある。一つ目の方法は、型開位置からそのままアプローチ位置まで可動金型を移動させて停止させる方法である。また二つ目の方法は、可動金型を一旦、型当接させてから開き方向に移動させて、アプローチ位置に停止させる方法である。前者の方法については、可動金型を一旦型当接位置まで移動させてから開く工程がないので、成形サイクルを短縮することができるというメリットがあり、ディスク成形などでは採用されている。しかしながら前者の方法は、可動金型は比較的高速で目標位置に到達され、型同士が当接していない状態で停止されるので、アプローチ位置への停止精度に点で問題があった。また後者の方法は、アプローチ位置へ到達するまでの時間は長くなるがアプローチ位置への停止精度の点では優れている。
【０００４】
ところで射出プレス成形を含む射出成形全般における問題として、成形開始時から成形サイクルを重ねるにつれて成形金型を中心に、固定盤、可動盤、タイバ、ベッドなどの各部材が加熱され、熱膨張を起こし成形に影響を与えるという問題がある。このような成形金型等の熱膨張の問題に対処するものとして、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載されたものは、型締完了確認後に型位置検出手段によって検出された可動金型の位置に基づいて型厚寸法を補正するものである。しかし特許文献１は、一般的な射出成形に関するものであって射出プレスに関するものではない。そのため段落番号００３７に記載されるように型厚補正のための型位置データのサンプリングが型締完了後の大きな圧締力を及ぼした状態で行われる。また特許文献１は射出プレス成形におけるアプローチ位置に可動盤等をどのようにして移動させ停止させるかを含めた開示がなく、射出プレス成形には適用することができないものであった。また特許文献２に記載されたものは、射出プレス成形における型厚寸法を補正するものであるが、前記の型開位置からそのままアプローチ位置まで可動金型を移動させて停止させる方法に関するものであり、次のような問題を有するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１４８７４０号公報（請求項１、００３７、図３）
【特許文献２】特開２００９−２０８４１２号公報（請求項１、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち特許文献２では、前記のように可動金型は比較的高速で目標位置（アプローチ位置）に到達し、型同士が当接していない状態で停止されるので、上記のようにアプローチ位置への停止精度の点で問題があった。また測定された位置は、記憶されて補正に用いられるが、測定された成形サイクルにおいては反映されずに次回の成形サイクルに用いられる。そのため各成形サイクルについては、測定された成形に位置が反映されずに、成形品の精度が低くなりがちである。
【０００８】
そこで本発明では、成形金型等が熱膨張の影響を受けた場合にも、正確なアプローチ位置に可動金型を停止でき、良好な射出プレス成形を実施可能な薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の薄板の射出プレス成形方法は、固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を前進させて圧縮する薄板の射出プレス成形方法において、
前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の型締装置は、請求項１において、前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて、成形サイクル毎または成形サイクル複数回につき１回、制御原点を補正することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の薄板の射出プレス成形装置は、固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を圧縮する薄板の射出プレス成形装置において、前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の型締装置は、請求項３において、受圧盤と可動盤の間、ベースと可動盤の間、および固定盤と可動盤の間のいずれかの間の距離を検出する位置センサが設けられ、前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置における可動盤を前記位置センサにより検出し制御原点を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の薄板の射出プレス成形方法および射出プレス成形装置は、固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を圧縮する薄板の射出プレス成形方法および射出プレス成形装置において、前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うので、各成形サイクル時に正確なアプローチ位置に可動金型を停止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の射出プレス成形装置の側面図である。
【図２】本実施形態の射出プレス成形方法の手順と位置の関係を示す図である。
【図３】本実施形態の射出プレス成形方法のフローチャート図である。
【図４】本実施形態の射出プレス成形方法の前半の各位置における成形金型の状態を示す図である。
【図５】本実施形態の射出プレス成形方法の後半の各位置における成形金型の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態の射出プレス成形装置１１の概略について、図１を参照して説明する。射出プレス成形装置１１は、ベース１２上の一側に設けられた型締装置１３とその他側に設けられた射出装置１４から基本的な部分が構成される。射出装置１４は公知のものであり、加熱筒内に設けられたスクリュにより樹脂材料を可塑化し、可塑化された溶融樹脂をノズルから射出可能なものである。固定盤１５の反可動盤側の面の中央に形成されるノズル孔１５ａの両側の位置に、ノズルタッチ機構１６のシリンダ機構または電動機構が取付けられている。また射出装置は、プリプラ式の射出装置などを用いてもよい。
【００１６】
型締装置１３について説明すると、ベース１２上には、固定金型１９が取付けられる固定盤１５が配設されている。また固定盤１５に対して一側寄り（反射出装置側）のベース１２上には受圧盤１８が配設されている。固定盤１５と受圧盤１８はそれぞれの四隅近傍がナット３６により固定されたタイバ２０により連結されている。また固定盤１５と受圧盤１８との間には、可動金型２２が取付けられる可動盤２１が型開閉方向に移動可能に設けられている。４本のタイバ２０の材質や固定盤１５や受圧盤１８への固定方式については公知のものである。射出プレス成形装置１１は、上記の構造を備えるので射出圧縮成形（型閉状態から射出を行う場合）や、一般的な射出成形にも利用できる。
【００１７】
固定盤１５と固定盤１５のベース１２への取付けについて説明する。固定盤１５の両側面の外側には内側に向けて水平方向に爪状の突出部がある案内部材２３がボルト２８によりベース１２に固定されている。そして固定盤１５の側面の凹部に前記案内部材２３の突出部が挿入されている。固定盤１５は、ボルト等によりベース１２に固定されておらず、案内部材２３によりガイドされ型開閉方向への移動が制限されない形となっている。従ってここでは固定盤１５という名称を用いるが、厳密な意味では固定金型１９が取付けられるがベース１２に対して固定されていない盤である。
【００１８】
次に受圧盤１８と型締シリンダ３７について説明する。受圧盤１８は型締機構である型締シリンダ３７をベース１２上で載置する盤であって、中央部に型締シリンダ３７のシリンダ部３８が固定されている（本実施形態において受圧盤１８は型締シリンダ３７の一部でもある）。そして図示は省略するがシリンダ部３８のシリンダ筒３７の内部には高速でラム３９を前進させる型閉機構であるブースタシリンダと、型開機構および型締機構である大径の増圧シリンダのピストンが設けられ、前記ピストンに固定されたラム３９が可動盤２１の背面２１ｂの中央部に固定されている。従って本実施形態の型締機構は、可動盤２１の中央部に直接加圧力が加えられることにより固定金型１９と可動金型２２を型締する方式であり、可動盤の外側近傍にリンクが取付けられるトグル型締装置と比較すると型締力により可動盤２１に反りが発生することが少ない。型締シリンダ３７の油圧機構については説明を省略するが、サーボバルブを用いて高精度な制御が可能なものが望ましい。なお本発明の型締装置は、前記のトグル型締装置やハーフナットを用いた型締シリンダ方式等の他の型締機構を除外するものではない。
【００１９】
次に受圧盤１８のベース１２への取付けについて説明する。受圧盤１８の下部の両側には、型開閉方向と直交する方向に取付部２９がそれぞれ張出している。そして取付部２９には上下方向に貫通孔が形成されている。そして貫通孔の上方から下方のベース１２に向けてショルダーボルト３２が挿通され、受圧盤１８がデース１２に取付けられている。また受圧盤１８の下面中央部は、受圧盤１８を軸支する軸支部である球面軸受３４を介してベース１２に取付けられている。従って受圧盤１８は、ベース１２に対して型開閉方向には移動不可能となっているが、球面軸受３４の中心を中心に盤の角度が僅かに変更可能となっている。なお受圧盤１８の下方のボス部をベース１２側の孔に挿入することによっても、受圧盤１８を、ベース１２に対して型開閉方向には移動不可能であって僅かに角度変更させることも可能である。また型締シリンダ３７のシリンダ部３８は反固定盤側に向けて一定の長さがあり、その後端には受圧盤１８の角度調整機構４０が取付けられている。そして受圧盤１８は、角度調整機構４０により、盤の角度が各方向に変更可能となっている。
【００２０】
次に可動盤２１について説明する。可動盤２１は一定の板厚を有する盤体であり、その前面は可動金型２２の取付面２１ａであり、背面２１ｂにはラム３９が固定されている。図１に示されるようにベース１２上の固定盤１５と受圧盤１８の間であって、固定盤１５の側面の位置よりも外側の位置には、リニアガイド機構５７のガイドレール５８が型開閉方向の軸Ｘとそれぞれ平行に１本づつ設けられている。一方可動盤２１の下面両側の脚部５９にはリニアガイド機構５７のハウジング６０が固定されている。そして可動盤２１の脚部５９は、固定盤側と受圧盤側にそれぞれ張出して設けられており、脚部５９の固定盤側と受圧盤側にそれぞれハウジング６０が取付けられている。可動盤２１の脚部５９へのハウジング６０の取付けは、図示しない型開閉方向と直交しかつ水平方向に設けられた偏芯軸を介して取付けられている。従って前記偏芯軸を回転させ固定させることにより可動盤２１に対してハウジング６０の上下高さを変更させることができ、可動盤２１の高さが調節できるようになっている。
【００２１】
また可動盤２１の四隅近傍にはタイバ２０を挿通する貫通孔５６が形成されている。本実施形態では可動盤２１の貫通孔５６にはブッシュは挿入されておらず、可動盤２１は型締時も含めて直接タイバ２０に負荷がかからない非接触状態に設けられている。換言すれば可動盤２１はリニアガイド機構５７によってベース１２上に直立し、リニアガイド機構５７のみにガイドされて移動されるようになっている。なお可動盤についてもガイドブッシュに介してタイバに挿通される公知の形式のものでもよく、またはタイバに挿通されないものでもよい。
【００２２】
本実施形態では、受圧盤１８と可動盤２１の間に可動盤２１の位置（受圧盤１８と可動盤２１との距離）を検出する位置センサ４２が設けられている。位置センサ４２は、図２における型開完了位置Ａと型締位置Ｇの間の可動盤２１の移動を検出する。位置センサ４２を設ける位置は、前記のように受圧盤１８と可動盤２１の間の他、受圧盤１８の側方のベース１２上の部材（ベース１２の一部）と可動盤２１の間に設けることが好ましい。実施形態では位置センサ４２はリニアスケールが用いられるが、ロータリエンコーダやポテンショメータ等、他の位置センサを用いてもよい。また後述するシリンダ切換位置Ｃや金型保護開始位置Ｂ等はリミットスイッチを用いて設定してもよい。
【００２３】
本実施形態のように受圧盤１８がベース１２に固定され固定盤１５が移動する配置の型締装置１３において、受圧盤１８と可動盤２１（または可動金型２２）の間に位置センサ４２を設けることの長所は、固定盤１５にセンサの一方が取付けられないので、固定盤１５が傾いたり撓み等により変形したとしてもその影響を受けないことである。また固定盤１５（またはその側方のベース１２）と可動盤２１の間は、金型交換や成形品取出し用のスペースとなるが、位置センサ４２がそれらの作業の邪魔にならないという長所がある。しかし欠点としては直接に固定盤１５と可動盤２１の間の距離を検出していないので、タイバ２０の伸びの影響を受けやすいという問題や、図２、図５に示されるアプローチ位置Ｆ（射出開始前の可動金型２２等の待機位置）において射出充填開始され可動盤２１が射出圧によって受圧盤１８側に向けて後退したとしても、固定盤１５も射出装置１４側に向けて後退していると、位置センサ４２により可動盤２１の状態を捉えることが難しいという問題がある。
【００２４】
なお本発明において型締装置１３における盤の形状や固定方式については前記したものに限定されない。一般的な射出成形機のように固定盤がベースに固定され、受圧盤が型開閉方向に移動可能なものでもよい。固定盤がベースに固定されるタイプでは、固定盤と可動盤の間に位置センサを設けた場合は、金型間の距離をより正確に測定できるとともに、射出プレスのアプローチ位置Ｆ付近における射出充填時の可動盤の変位を捉えやすい。またタイバの熱膨張の影響を受けにくいという長所がある。しかし上記のように型締時の固定盤の傾きや撓み等の変形をした際の影響を受ける。
【００２５】
更にまた特許文献２のように、固定金型と可動金型の間に位置センサを設ける場合は、金型の熱膨張の影響を受けずに金型間の距離をより正確に測定できるという長所がある。しかし金型からの熱によりセンサが劣化しやすいという欠点がある。また成形される導光板の変更に応じて成形金型が交換されるので、それらの金型毎に位置センサを設ける必要があるという欠点がある。そしてまた成形金型に対して位置センサを着脱可能に設けたとしても、取付および調整に作業時間がかかる。
【００２６】
次に本実施形態の射出プレス成形方法において薄物である導光板を成形するのに使用する成形金型１９，２２について該略を説明する。ここで薄物とは、必ずしもこれに限定されないが目安として、ゲートから端部までの溶融樹脂の流動長さが板厚の３０倍以上のものであり、薄さの上限は射出プレスでキャビティ内に充填可能な薄さのものまでを指す。成形品の種類としては、導光板のほか、拡散板、レンズ、光ディスク、ガラスの代用とする板状体、車用部品、テレビの枠材等、各種のものが該当する。
【００２７】
成形金型の可動金型２２においては、金型本体部６１（主型）の略中央にはキャビティ形成面６２ａが形成されるコアブロック６２が固定されている。また金型本体部６１には可動枠部６３がバネ６４を介して取付けられている。そして中央のコアブロック６２に対して周囲の可動枠部６３は、前記バネ６４が伸縮することにより相対的に移動可能に設けられている。そして可動枠部６３の固定金型１９側の面は固定金型１９と当接するパーティング面６３ａとなっている。また可動金型２２には図示しないゲートカッタ部材やエジェクタ機構や温調流路が配設されている。従って本発明において可動盤２１と可動金型２２の金型本体部６１およびコアブロック６２は一体であり共に移動する。
【００２８】
一方固定金型１９においては、キャビティ形成ブロック６５と当接ブロック６６は、金型本体部６８（主型）に固定されている。キャビティ形成面６５ａが形成されるキャビティ形成ブロック６５の周囲に当接ブロック６６が配設され、可動金型２２のコアブロック６２のキャビティ形成面６２ａとキャビティ形成ブロック６５のキャビティ形成面６５ａが対向する位置に設けられている。そして当接ブロック６６の当接面であるパーティング面６６ａと可動金型２２の可動枠部６３の当接面であるパーティング面６３ａが当接され、その内側にキャビティ６７が形成されるようになっている。また固定金型１９には、図示しないスプルブッシュや温調流路が形成されている。可動金型２２の可動枠部６３は、コアブロック６２に対して相対的に移動されることから、前記型当接後にキャビティ形成面６５ａに対するキャビティ形成面６２ａの距離が可変となり、キャビティ６７内の溶融樹脂が圧縮可能となっている。
【００２９】
また本発明に使用される成形金型は、上記のパーティング面６３ａ，６６ａ同士が当接される射出プレス金型（圧縮成形金型）以外に、可動金型のコアブロックが固定金型のキャビ部に挿入されて容積が可変のキャビティが形成される、いわゆるインロー金型という金型も使用可能である。インロー金型の場合は可動金型全体が、固定金型に対して移動してキャビティ内の溶融樹脂が圧縮される。
【００３０】
次に本発明の射出成形装置１１による射出プレス成形方法、とりわけアプローチ位置Ｆ等の設定についてまず説明する。上記の背景技術の欄において記載したように、射出成形（射出プレス成形を含む）の場合、成形を開始してから成形サイクルを重ねる間に、成形金型や射出プレス成形装置１１の各部の温度が上昇し、熱膨張するという問題がある。また射出プレス成形の場合、圧縮を開始する際に固定金型１９から可動金型２２を離隔した位置であってキャビティ６７の容積が拡大したアプローチ位置Ｆに正確に可動金型２２を停止させる必要がある。しかし前記のように成形金型等が熱膨張すると固定金型１９と可動金型２２が当接する位置等が変更されてしまい、アプローチ位置Ｆから型締位置Ｇまでの実質的な距離が変更されてしまうという問題がある。
【００３１】
そこでまず最初にオフセット位置Ｅを検出するための設定型締力ｆを設定入力する。本実施形態では設定型締力ｆは、型締シリンダ３７またはその管路における図示しない圧力センサにより検出される油圧の値を設定入力する。この設定型締力ｆは最大型締力以下であって、射出プレス成形装置１１の大きさ等により相違するが最大型締力の５〜５０％、本実施形態のようにバネを用いた金型にあっては１０〜５０％の間とすることが望ましい。前記設定型締力Ｆは、最大型締力（１００％）としても成形においては問題ないが無駄が多い。オフセット位置Ｅを検出する設定型締力ｆは、金型に応じて作業員が入力するようにしてもよく、機械出荷時から最大型締力との関係で一定の比率に設定しておいてもよい。そしてオフセット位置Ｅが位置センサ４２とその検出値を用いて制御を行うコントローラにおける制御原点０となる。次にオフセット位置Ｅから型開方向への距離により、型前進限位置Ｄ、アプローチ位置Ｆ、シリンダ切換位置Ｃ、金型保護開始位置Ｂ、型開閉の高速・低速切替位置、型開完了位置Ａなどを設定入力する。
【００３２】
アプローチ位置Ｆは射出プレス成形において、固定金型１９と可動金型２２の間に圧縮可能なキャビティ６７が形成される位置（射出前の可動盤２１等の待機位置）であって、図２および図５に示されるように、型前進限位置Ｄやオフセット位置Ｅよりも可動金型２２が後退した位置に設定される。換言すれば、型前進限位置Ｄに対して溶融樹脂が圧縮されるストロークを加えた位置となる。そして本実施形態ではアプローチ位置Ｆは、オフセット位置Ｅを０として型開位置に向けて正の数で設定される。従って金型の熱膨張が生じたとしても、オフセット位置Ｅさえ修正すれば、常時固定金型１９に対して一定の距離を隔てたアプローチ位置Ｆに可動盤２１や可動金型２２のコアブロック６２等を停止することができる。またオフセット位置Ｅからアプローチ位置Ｆまではごく僅かの距離であるので、可動盤２１および可動金型２２の金型本体部６１等をサーボバルブ等のクローズドループ手段によりごく低速で移動させればよく、停止精度が向上する。
【００３３】
またシリンダ切換位置Ｃ（ＬＳ−Ｃ）は、型締シリンダ３７のうちのブースタシリンダのみによる型閉作動に加えて増圧シリンダによる型締作動を追加する位置であり、固定金型１９と可動金型２２のパーティング面６６ａ，６３ａが当接される位置に設定される（厳密には完全に一致しない場合もある）。トグル機構を用いた型締装置の場合はシリンダ切換位置Ｃの設定はされないが、リンクの伸張に応じて可動金型の前進量が減少する代わりに型締力が増大するので、最適の位置で型の当接が行われるように調整がなされる。
【００３４】
次に図２ないし図５により、本発明の射出成形装置１１による射出プレス成形方法、取分けアプローチ位置Ｆへの可動盤２１の位置決め制御を成形サイクルに沿って説明する。まず型閉用のブースタシリンダを作動させ、型開完了位置Ａから可動盤２１と可動金型２２の型閉を行う（Ｓ１）。金型保護開始位置Ｂからシリンダ切換位置Ｃ（パーティング面当接位置）までの間は、型閉金型保護区間であって、型閉用のブースタシリンダに送る作動油に圧力制限を行って、樹脂等の異物の挟み込み等による金型破損を防止する。その際には可動盤２１の金型保護開始位置Ｂを通過と同時にタイマにより計時を行い所定時間経過してもシリンダ切換位置Ｃに到達しない場合は異常と判断して機械を停止する（図３のフローチャートでは型閉金型保護区間についてはフローを省略する）。そしてシリンダ切換位置Ｃ（ＬＳ−Ｃ）に到達すると（Ｓ２）、図示しないサージバルブを閉鎖することによりタンクからの増圧シリンダ内への送油は停止され、代わりにポンプから増圧シリンダへ高圧の作動油が供給され、増圧が開始される（Ｓ３）。
【００３５】
これらの金型保護開始位置Ｂ、シリンダ切換位置Ｃは、前回の成形時のオフセット位置Ｅにおいて補正した原点０からの値に設定値を加えた値により演算された位置に制御される。しかし前回までに複数回成形された際のオフセット位置Ｅの平均値に設定値を加えた値により演算された位置を用いて制御してもよい。
【００３６】
更にシリンダ切換位置Ｃから可動金型２２のコアブロック６２等を前進させ、コアブロック６２が最前進し、型前進限位置Ｄに到達するまでの間は、射出プレス金型保護区間であって、型締シリンダ３７（ブースタシリンダおよび増圧シリンダ）に送る作動油を可動金型２２の最低限バネ６４を圧縮可能な値に圧力制限を行って、金型間のカジリ、キャビティ６７内の樹脂残留等による金型破損を防止する。その際にはバネ６４の力に対抗して最大型締力の５〜２０％程度の型締力が加えられ、その分タイバ２０が伸張する。そしてその際、次に記載する型前進限位置Ｄに到達するまでに金型保護異常値を検出した場合（Ｓ４）は、金型保護を働かせて装置を停止する（Ｓ１３）。また所定時間がタイムアップしても前記型前進限位置Ｄに到達しない場合（Ｓ５）についても、金型保護を働かせて装置を停止する（Ｓ１３）。
【００３７】
型前進限位置Ｄは、前回のオフセット位置Ｅや、前回までのオフセット位置Ｅの平均値から予め設定された僅かに型開側の位置に設けられ、可動金型２２の可動枠部６３が相対的に後退して可動枠部６３と金型本体部６１の間のバネ６４がこれ以上収縮できなくなる位置（コアブロック６２が可動枠部６３に対してこれ以上前進できなくなる位置）と略一致する位置か、その位置よりも僅かに型閉側の位置に設けられる。そして型前進限位置Ｄに到達すると射出プレス金型保護区間は終了し（Ｓ６）、更に可動盤２１を型閉方向に移動させようとするとタイバ２０の伸びが顕著になり油圧シリンダ等の昇圧も急速に進行する。なお前進限位置Ｄの設定は必須ではなく、タイマ等により射出プレス金型保護区間を終了させ、その後に設定型締力ｆが検出された際は、オフセット位置Ｅに到達したと判断するようにしてもよい。なお図４においてシリンダ切換位置Ｃに対して前進限位置Ｄの固定盤１５の位置が右側に記載されているのは、固定盤１５が射出装置１４の方向に移動したことを示している。固定盤がベッドに対して固定されたタイプでは型締力の上昇とともに受圧盤が後退する。
【００３８】
そして次に型締シリンダ３７（またはその管路）に設けられた圧力センサにより予め設定された設定型締力ｆの値が検出されると（Ｓ７）、オフセット位置Ｅに到達したと判断して可動盤２１の前進を一旦停止させる（Ｓ８）。オフセット位置Ｅや後述するアプローチ位置Ｆにおける可動盤２１等の位置や成形金型の状態は、図５に示される通りである。オフセット位置Ｅを検出するための設定型締力ｆはほとんどの場合、最大型締力以下であるので、成形サイクルに与える影響は僅かであり、エネルギーのロスも小さい。しかし型当接ではなく、一定以上の設定型締力ｆを加えるので、金型間の摩擦による停止位置のムラなどを排除して、安定的な位置を求めることができる。
【００３９】
本実施形態においてはオフセット位置Ｅにおいて位置センサ４２によって検出された値ｎが０となるよう（ｎ→０）、制御原点０を成形サイクルごと毎回補正し更新する（Ｓ９）。その理由は、成形を重ねるにつれて成形金型が熱膨張するが、そのまま同じ設定値で成形しているとアプローチ位置Ｆが型締位置Ｇに近づくことになる。そしてその結果、型締力が必要以上に加わってしまい、成形品が薄くなったり未充填に生じる。また型締力が必要以上に加わるため機械や金型を破損や寿命を縮めたりするからである。なおオフセット位置Ｅにおける制御原点０の更新は、成形回数複数回につき１回、または数学的に偏差を用いて行うようにしてもよい。更には時間の経過、金型の温度変化といった所定の条件に応じて、オフセット位置Ｅを測定して制御原点を補正するものでもよい。ただし毎回オフセット位置Ｅを補正した方が、オフセット位置Ｅにおいて修正した制御原点０に対してアプローチ位置Ｆまでの設定値ａを加えてアプローチ位置Ｆに可動盤２１等を停止させるので、固定金型１５との関係において可動金型２２をより正確なアプローチ位置Ｆに停止することができる。また位置センサ４２の制御原点０の更新は、本実施形態のようにオフセット位置Ｅを０位置として更新することが好ましいが、他の位置を０位置とし、オフセット位置Ｅを常に同じ数値に更新するものでもよい。
【００４０】
オフセット位置Ｅにおいて制御原点０がリセットされたら（Ｓ９）、次に型締シリンダ３７の開き側に作動油を送り、可動盤２１および可動金型２２（金型本体部６１とコアブロック６２）を型開方向に移動させる（Ｓ１０）。そして型開中に前記オフセット位置Ｅから型開方向に予め設定値ａだけ離隔したアプローチ位置Ｆが検出されたら（Ｓ１１）、可動盤２１等の型開を停止させる（Ｓ１２）。このことにより成形金型が熱膨張しても、常時固定金型１９に対して可動金型２２のコアブロック６２を一定距離隔てたアプローチ位置Ｆに停止させることができる。これらの停止制御は、位置センサ４２の検出値をクローズドループ制御してサーボバルブを制御することにより正確に行うことができる。そしてアプローチ位置Ｆにおいては型締シリンダ３７の型締側と型開側は両方作動油が封入されて均衡した状態にある。
【００４１】
そしてアプローチ位置Ｆでは、固定金型１９のパーティング面６６ａに対して可動金型２２の可動枠部６３のパーティング面６３ａが当接されバネ６４が閉めシロがある状態で、容積可変のキャビティ６７に対して射出装置１４から溶融樹脂の射出（射出充填）を行う。本実施形態ではスクリュの前進位置を検出して、型締シリンダ３７を再作動させ、射出充填中に可動盤２１等を急速に前進させ、キャビティ６７内の溶融樹脂の圧縮を行う。なお射出開始と圧縮開始の関係は、射出中に限らず、射出開始と同時または射出後に圧縮を開始するものでもよい。型締シリンダ３７による型締は、所定の条件に従い、一段圧または多段圧で行われるが最初は最大型締力により型締される場合がほとんどである。本実施形態のように固定盤１５が移動し、受圧盤１８と可動盤２１の間の距離を検出することにより可動盤２１の位置を求めるものでは、最大型締力により型締された際の可動盤２１等の型締位置Ｇ（成形品が冷却収縮した後の型締完了位置）については、タイバ２０が伸張されてオフセット位置Ｅよりも更に前進した位置となることがほとんどである（ただし成形品や成形金型の種類によってはこの限りではない。）また特に固定盤が固定され固定盤と可動盤の間の距離を検出するタイプにおける可動盤の型締位置は、オフセット位置よりも締め方向（固定盤の側）となるとは限らない。
【００４２】
また本実施形態では、射出プレス成形装置１１は型締シリンダ３７を用いたものであるが、それ以外に電動または油圧により型締を行うトグル機構を用いたものでもよい。トグル機構の場合、成形金型取付時の金型厚みに応じて受圧盤の位置が決定される。そして可動盤の位置は、型締用のサーボモータのロータリエンコーダまたはクロスヘッドの位置に基づいて検出され、型締力は、タイバセンサ（歪みセンサ）の値やロードセルの値、または電動モータのトルク（電流値）などから検出される。従って成形開始後には前記のタイバセンサ等によりオフセット位置Ｅを検出し、毎回オフセット位置Ｅにおけるロータリエンコーダ等の制御原点をリセットする。その際には受圧盤の位置は移動させないので、サイクルが延長されることはない。なお成形開始時から一定以上成形金型が熱膨張すると、オフセット位置Ｅからのアプローチ位置Ｆまでの値は正確であっても、リンクの屈曲角度の変化に伴って型締力が変更されてしまうので、その際には受圧盤の位置を後退させることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス成形装置は、竪型の型締装置を使用したものにも応用することができる。また成形材料についても限定されない。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 射出プレス成形装置
１２ ベース
１３ 型締装置
１４ 射出装置
１５ 固定盤
１８ 受圧盤
１９ 固定金型
２０ タイバ
２１ 可動盤
２２ 可動金型
３７ 型締シリンダ
６１，６８ 金型本体部
６２ コアブロック
６３ 可動枠部
６４ バネ
６７ キャビティ
Ａ 型開完了位置
Ｂ 金型保護開始位置
Ｃ シリンダ切換位置
Ｄ 型前進限位置
Ｅ オフセット位置
Ｆ アプローチ位置
Ｇ 型締位置
ａ 設定値
ｆ 設定型締力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導光板に代表される樹脂製の薄板の成形は、射出圧縮成形の一種である射出プレス成形により行われることが多い。射出プレス成形では固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を圧縮して成形を行う。従って射出プレス成形は、成形金型内のキャビティが拡大された状態で射出開始でき、導光板等の薄板の成形に適した成形方法である。
【０００３】
射出プレス成形において、前記アプローチ位置へ可動金型を停止する方法については二つの方法がある。一つ目の方法は、型開位置からそのままアプローチ位置まで可動金型を移動させて停止させる方法である。また二つ目の方法は、可動金型を一旦、型当接させてから開き方向に移動させて、アプローチ位置に停止させる方法である。前者の方法については、可動金型を一旦型当接位置まで移動させてから開く工程がないので、成形サイクルを短縮することができるというメリットがあり、ディスク成形などでは採用されている。しかしながら前者の方法は、可動金型は比較的高速で目標位置に到達され、型同士が当接していない状態で停止されるので、アプローチ位置への停止精度に点で問題があった。また後者の方法は、アプローチ位置へ到達するまでの時間は長くなるがアプローチ位置への停止精度の点では優れている。
【０００４】
ところで射出プレス成形を含む射出成形全般における問題として、成形開始時から成形サイクルを重ねるにつれて成形金型を中心に、固定盤、可動盤、タイバ、ベッドなどの各部材が加熱され、熱膨張を起こし成形に影響を与えるという問題がある。このような成形金型等の熱膨張の問題に対処するものとして、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載されたものは、型締完了確認後に型位置検出手段によって検出された可動金型の位置に基づいて型厚寸法を補正するものである。しかし特許文献１は、一般的な射出成形に関するものであって射出プレスに関するものではない。そのため段落番号００３７に記載されるように型厚補正のための型位置データのサンプリングが型締完了後の大きな圧締力を及ぼした状態で行われる。また特許文献１は射出プレス成形におけるアプローチ位置に可動盤等をどのようにして移動させ停止させるかを含めた開示がなく、射出プレス成形には適用することができないものであった。また特許文献２に記載されたものは、射出プレス成形における型厚寸法を補正するものであるが、前記の型開位置からそのままアプローチ位置まで可動金型を移動させて停止させる方法に関するものであり、次のような問題を有するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１４８７４０号公報（請求項１、００３７、図３）
【特許文献２】特開２００９−２０８４１２号公報（請求項１、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち特許文献２では、前記のように可動金型は比較的高速で目標位置（アプローチ位置）に到達し、型同士が当接していない状態で停止されるので、上記のようにアプローチ位置への停止精度の点で問題があった。また測定された位置は、記憶されて補正に用いられるが、測定された成形サイクルにおいては反映されずに次回の成形サイクルに用いられる。そのため各成形サイクルについては、測定された成形に位置が反映されずに、成形品の精度が低くなりがちである。
【０００８】
そこで本発明では、成形金型等が熱膨張の影響を受けた場合にも、正確なアプローチ位置に可動金型を停止でき、良好な射出プレス成形を実施可能な薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の薄板の射出プレス成形方法は、固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を前進させて圧縮する薄板の射出プレス成形方法において、
前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の型締装置は、請求項１において、前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて、成形サイクル毎または成形サイクル複数回につき１回、制御原点を補正することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の薄板の射出プレス成形装置は、固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を圧縮する薄板の射出プレス成形装置において、前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の型締装置は、請求項３において、受圧盤と可動盤の間、ベースと可動盤の間、および固定盤と可動盤の間のいずれかの間の距離を検出する位置センサが設けられ、前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置における可動盤を前記位置センサにより検出し制御原点を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の薄板の射出プレス成形方法および射出プレス成形装置は、固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を圧縮する薄板の射出プレス成形方法および射出プレス成形装置において、前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うので、各成形サイクル時に正確なアプローチ位置に可動金型を停止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の射出プレス成形装置の側面図である。
【図２】本実施形態の射出プレス成形方法の手順と位置の関係を示す図である。
【図３】本実施形態の射出プレス成形方法のフローチャート図である。
【図４】本実施形態の射出プレス成形方法の前半の各位置における成形金型の状態を示す図である。
【図５】本実施形態の射出プレス成形方法の後半の各位置における成形金型の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態の射出プレス成形装置１１の概略について、図１を参照して説明する。射出プレス成形装置１１は、ベース１２上の一側に設けられた型締装置１３とその他側に設けられた射出装置１４から基本的な部分が構成される。射出装置１４は公知のものであり、加熱筒内に設けられたスクリュにより樹脂材料を可塑化し、可塑化された溶融樹脂をノズルから射出可能なものである。固定盤１５の反可動盤側の面の中央に形成されるノズル孔１５ａの両側の位置に、ノズルタッチ機構１６のシリンダ機構または電動機構が取付けられている。また射出装置は、プリプラ式の射出装置などを用いてもよい。
【００１６】
型締装置１３について説明すると、ベース１２上には、固定金型１９が取付けられる固定盤１５が配設されている。また固定盤１５に対して一側寄り（反射出装置側）のベース１２上には受圧盤１８が配設されている。固定盤１５と受圧盤１８はそれぞれの四隅近傍がナット３６により固定されたタイバ２０により連結されている。また固定盤１５と受圧盤１８との間には、可動金型２２が取付けられる可動盤２１が型開閉方向に移動可能に設けられている。４本のタイバ２０の材質や固定盤１５や受圧盤１８への固定方式については公知のものである。射出プレス成形装置１１は、上記の構造を備えるので射出圧縮成形（型閉状態から射出を行う場合）や、一般的な射出成形にも利用できる。
【００１７】
固定盤１５と固定盤１５のベース１２への取付けについて説明する。固定盤１５の両側面の外側には内側に向けて水平方向に爪状の突出部がある案内部材２３がボルト２８によりベース１２に固定されている。そして固定盤１５の側面の凹部に前記案内部材２３の突出部が挿入されている。固定盤１５は、ボルト等によりベース１２に固定されておらず、案内部材２３によりガイドされ型開閉方向への移動が制限されない形となっている。従ってここでは固定盤１５という名称を用いるが、厳密な意味では固定金型１９が取付けられるがベース１２に対して固定されていない盤である。
【００１８】
次に受圧盤１８と型締シリンダ３７について説明する。受圧盤１８は型締機構である型締シリンダ３７をベース１２上で載置する盤であって、中央部に型締シリンダ３７のシリンダ部３８が固定されている（本実施形態において受圧盤１８は型締シリンダ３７の一部でもある）。そして図示は省略するがシリンダ部３８のシリンダ筒３７の内部には高速でラム３９を前進させる型閉機構であるブースタシリンダと、型開機構および型締機構である大径の増圧シリンダのピストンが設けられ、前記ピストンに固定されたラム３９が可動盤２１の背面２１ｂの中央部に固定されている。従って本実施形態の型締機構は、可動盤２１の中央部に直接加圧力が加えられることにより固定金型１９と可動金型２２を型締する方式であり、可動盤の外側近傍にリンクが取付けられるトグル型締装置と比較すると型締力により可動盤２１に反りが発生することが少ない。型締シリンダ３７の油圧機構については説明を省略するが、サーボバルブを用いて高精度な制御が可能なものが望ましい。なお本発明の型締装置は、前記のトグル型締装置やハーフナットを用いた型締シリンダ方式等の他の型締機構を除外するものではない。
【００１９】
次に受圧盤１８のベース１２への取付けについて説明する。受圧盤１８の下部の両側には、型開閉方向と直交する方向に取付部２９がそれぞれ張出している。そして取付部２９には上下方向に貫通孔が形成されている。そして貫通孔の上方から下方のベース１２に向けてショルダーボルト３２が挿通され、受圧盤１８がデース１２に取付けられている。また受圧盤１８の下面中央部は、受圧盤１８を軸支する軸支部である球面軸受３４を介してベース１２に取付けられている。従って受圧盤１８は、ベース１２に対して型開閉方向には移動不可能となっているが、球面軸受３４の中心を中心に盤の角度が僅かに変更可能となっている。なお受圧盤１８の下方のボス部をベース１２側の孔に挿入することによっても、受圧盤１８を、ベース１２に対して型開閉方向には移動不可能であって僅かに角度変更させることも可能である。また型締シリンダ３７のシリンダ部３８は反固定盤側に向けて一定の長さがあり、その後端には受圧盤１８の角度調整機構４０が取付けられている。そして受圧盤１８は、角度調整機構４０により、盤の角度が各方向に変更可能となっている。
【００２０】
次に可動盤２１について説明する。可動盤２１は一定の板厚を有する盤体であり、その前面は可動金型２２の取付面２１ａであり、背面２１ｂにはラム３９が固定されている。図１に示されるようにベース１２上の固定盤１５と受圧盤１８の間であって、固定盤１５の側面の位置よりも外側の位置には、リニアガイド機構５７のガイドレール５８が型開閉方向の軸Ｘとそれぞれ平行に１本づつ設けられている。一方可動盤２１の下面両側の脚部５９にはリニアガイド機構５７のハウジング６０が固定されている。そして可動盤２１の脚部５９は、固定盤側と受圧盤側にそれぞれ張出して設けられており、脚部５９の固定盤側と受圧盤側にそれぞれハウジング６０が取付けられている。可動盤２１の脚部５９へのハウジング６０の取付けは、図示しない型開閉方向と直交しかつ水平方向に設けられた偏芯軸を介して取付けられている。従って前記偏芯軸を回転させ固定させることにより可動盤２１に対してハウジング６０の上下高さを変更させることができ、可動盤２１の高さが調節できるようになっている。
【００２１】
また可動盤２１の四隅近傍にはタイバ２０を挿通する貫通孔５６が形成されている。本実施形態では可動盤２１の貫通孔５６にはブッシュは挿入されておらず、可動盤２１は型締時も含めて直接タイバ２０に負荷がかからない非接触状態に設けられている。換言すれば可動盤２１はリニアガイド機構５７によってベース１２上に直立し、リニアガイド機構５７のみにガイドされて移動されるようになっている。なお可動盤についてもガイドブッシュに介してタイバに挿通される公知の形式のものでもよく、またはタイバに挿通されないものでもよい。
【００２２】
本実施形態では、受圧盤１８と可動盤２１の間に可動盤２１の位置（受圧盤１８と可動盤２１との距離）を検出する位置センサ４２が設けられている。位置センサ４２は、図２における型開完了位置Ａと型締位置Ｇの間の可動盤２１の移動を検出する。位置センサ４２を設ける位置は、前記のように受圧盤１８と可動盤２１の間の他、受圧盤１８の側方のベース１２上の部材（ベース１２の一部）と可動盤２１の間に設けることが好ましい。実施形態では位置センサ４２はリニアスケールが用いられるが、ロータリエンコーダやポテンショメータ等、他の位置センサを用いてもよい。また後述するシリンダ切換位置Ｃや金型保護開始位置Ｂ等はリミットスイッチを用いて設定してもよい。
【００２３】
本実施形態のように受圧盤１８がベース１２に固定され固定盤１５が移動する配置の型締装置１３において、受圧盤１８と可動盤２１（または可動金型２２）の間に位置センサ４２を設けることの長所は、固定盤１５にセンサの一方が取付けられないので、固定盤１５が傾いたり撓み等により変形したとしてもその影響を受けないことである。また固定盤１５（またはその側方のベース１２）と可動盤２１の間は、金型交換や成形品取出し用のスペースとなるが、位置センサ４２がそれらの作業の邪魔にならないという長所がある。しかし欠点としては直接に固定盤１５と可動盤２１の間の距離を検出していないので、タイバ２０の伸びの影響を受けやすいという問題や、図２、図５に示されるアプローチ位置Ｆ（射出開始前の可動金型２２等の待機位置）において射出充填開始され可動盤２１が射出圧によって受圧盤１８側に向けて後退したとしても、固定盤１５も射出装置１４側に向けて後退していると、位置センサ４２により可動盤２１の状態を捉えることが難しいという問題がある。
【００２４】
なお本発明において型締装置１３における盤の形状や固定方式については前記したものに限定されない。一般的な射出成形機のように固定盤がベースに固定され、受圧盤が型開閉方向に移動可能なものでもよい。固定盤がベースに固定されるタイプでは、固定盤と可動盤の間に位置センサを設けた場合は、金型間の距離をより正確に測定できるとともに、射出プレスのアプローチ位置Ｆ付近における射出充填時の可動盤の変位を捉えやすい。またタイバの熱膨張の影響を受けにくいという長所がある。しかし上記のように型締時の固定盤の傾きや撓み等の変形をした際の影響を受ける。
【００２５】
更にまた特許文献２のように、固定金型と可動金型の間に位置センサを設ける場合は、金型の熱膨張の影響を受けずに金型間の距離をより正確に測定できるという長所がある。しかし金型からの熱によりセンサが劣化しやすいという欠点がある。また成形される導光板の変更に応じて成形金型が交換されるので、それらの金型毎に位置センサを設ける必要があるという欠点がある。そしてまた成形金型に対して位置センサを着脱可能に設けたとしても、取付および調整に作業時間がかかる。
【００２６】
次に本実施形態の射出プレス成形方法において薄物である導光板を成形するのに使用する成形金型１９，２２について該略を説明する。ここで薄物とは、必ずしもこれに限定されないが目安として、ゲートから端部までの溶融樹脂の流動長さが板厚の３０倍以上のものであり、薄さの上限は射出プレスでキャビティ内に充填可能な薄さのものまでを指す。成形品の種類としては、導光板のほか、拡散板、レンズ、光ディスク、ガラスの代用とする板状体、車用部品、テレビの枠材等、各種のものが該当する。
【００２７】
成形金型の可動金型２２においては、金型本体部６１（主型）の略中央にはキャビティ形成面６２ａが形成されるコアブロック６２が固定されている。また金型本体部６１には可動枠部６３がバネ６４を介して取付けられている。そして中央のコアブロック６２に対して周囲の可動枠部６３は、前記バネ６４が伸縮することにより相対的に移動可能に設けられている。そして可動枠部６３の固定金型１９側の面は固定金型１９と当接するパーティング面６３ａとなっている。また可動金型２２には図示しないゲートカッタ部材やエジェクタ機構や温調流路が配設されている。従って本発明において可動盤２１と可動金型２２の金型本体部６１およびコアブロック６２は一体であり共に移動する。
【００２８】
一方固定金型１９においては、キャビティ形成ブロック６５と当接ブロック６６は、金型本体部６８（主型）に固定されている。キャビティ形成面６５ａが形成されるキャビティ形成ブロック６５の周囲に当接ブロック６６が配設され、可動金型２２のコアブロック６２のキャビティ形成面６２ａとキャビティ形成ブロック６５のキャビティ形成面６５ａが対向する位置に設けられている。そして当接ブロック６６の当接面であるパーティング面６６ａと可動金型２２の可動枠部６３の当接面であるパーティング面６３ａが当接され、その内側にキャビティ６７が形成されるようになっている。また固定金型１９には、図示しないスプルブッシュや温調流路が形成されている。可動金型２２の可動枠部６３は、コアブロック６２に対して相対的に移動されることから、前記型当接後にキャビティ形成面６５ａに対するキャビティ形成面６２ａの距離が可変となり、キャビティ６７内の溶融樹脂が圧縮可能となっている。
【００２９】
また本発明に使用される成形金型は、上記のパーティング面６３ａ，６６ａ同士が当接される射出プレス金型（圧縮成形金型）以外に、可動金型のコアブロックが固定金型のキャビ部に挿入されて容積が可変のキャビティが形成される、いわゆるインロー金型という金型も使用可能である。インロー金型の場合は可動金型全体が、固定金型に対して移動してキャビティ内の溶融樹脂が圧縮される。
【００３０】
次に本発明の射出成形装置１１による射出プレス成形方法、とりわけアプローチ位置Ｆ等の設定についてまず説明する。上記の背景技術の欄において記載したように、射出成形（射出プレス成形を含む）の場合、成形を開始してから成形サイクルを重ねる間に、成形金型や射出プレス成形装置１１の各部の温度が上昇し、熱膨張するという問題がある。また射出プレス成形の場合、圧縮を開始する際に固定金型１９から可動金型２２を離隔した位置であってキャビティ６７の容積が拡大したアプローチ位置Ｆに正確に可動金型２２を停止させる必要がある。しかし前記のように成形金型等が熱膨張すると固定金型１９と可動金型２２が当接する位置等が変更されてしまい、アプローチ位置Ｆから型締位置Ｇまでの実質的な距離が変更されてしまうという問題がある。
【００３１】
そこでまず最初にオフセット位置Ｅを検出するための設定型締力ｆを設定入力する。本実施形態では設定型締力ｆは、型締シリンダ３７またはその管路における図示しない圧力センサにより検出される油圧の値を設定入力する。この設定型締力ｆは最大型締力以下であって、射出プレス成形装置１１の大きさ等により相違するが最大型締力の５〜５０％、本実施形態のようにバネを用いた金型にあっては１０〜５０％の間とすることが望ましい。前記設定型締力Ｆは、最大型締力（１００％）としても成形においては問題ないが無駄が多い。オフセット位置Ｅを検出する設定型締力ｆは、金型に応じて作業員が入力するようにしてもよく、機械出荷時から最大型締力との関係で一定の比率に設定しておいてもよい。そしてオフセット位置Ｅが位置センサ４２とその検出値を用いて制御を行うコントローラにおける制御原点０となる。次にオフセット位置Ｅから型開方向への距離により、型前進限位置Ｄ、アプローチ位置Ｆ、シリンダ切換位置Ｃ、金型保護開始位置Ｂ、型開閉の高速・低速切替位置、型開完了位置Ａなどを設定入力する。
【００３２】
アプローチ位置Ｆは射出プレス成形において、固定金型１９と可動金型２２の間に圧縮可能なキャビティ６７が形成される位置（射出前の可動盤２１等の待機位置）であって、図２および図５に示されるように、型前進限位置Ｄやオフセット位置Ｅよりも可動金型２２が後退した位置に設定される。換言すれば、型前進限位置Ｄに対して溶融樹脂が圧縮されるストロークを加えた位置となる。そして本実施形態ではアプローチ位置Ｆは、オフセット位置Ｅを０として型開位置に向けて正の数で設定される。従って金型の熱膨張が生じたとしても、オフセット位置Ｅさえ修正すれば、常時固定金型１９に対して一定の距離を隔てたアプローチ位置Ｆに可動盤２１や可動金型２２のコアブロック６２等を停止することができる。またオフセット位置Ｅからアプローチ位置Ｆまではごく僅かの距離であるので、可動盤２１および可動金型２２の金型本体部６１等をサーボバルブ等のクローズドループ手段によりごく低速で移動させればよく、停止精度が向上する。
【００３３】
またシリンダ切換位置Ｃ（ＬＳ−Ｃ）は、型締シリンダ３７のうちのブースタシリンダのみによる型閉作動に加えて増圧シリンダによる型締作動を追加する位置であり、固定金型１９と可動金型２２のパーティング面６６ａ，６３ａが当接される位置に設定される（厳密には完全に一致しない場合もある）。トグル機構を用いた型締装置の場合はシリンダ切換位置Ｃの設定はされないが、リンクの伸張に応じて可動金型の前進量が減少する代わりに型締力が増大するので、最適の位置で型の当接が行われるように調整がなされる。
【００３４】
次に図２ないし図５により、本発明の射出成形装置１１による射出プレス成形方法、取分けアプローチ位置Ｆへの可動盤２１の位置決め制御を成形サイクルに沿って説明する。まず型閉用のブースタシリンダを作動させ、型開完了位置Ａから可動盤２１と可動金型２２の型閉を行う（Ｓ１）。金型保護開始位置Ｂからシリンダ切換位置Ｃ（パーティング面当接位置）までの間は、型閉金型保護区間であって、型閉用のブースタシリンダに送る作動油に圧力制限を行って、樹脂等の異物の挟み込み等による金型破損を防止する。その際には可動盤２１の金型保護開始位置Ｂを通過と同時にタイマにより計時を行い所定時間経過してもシリンダ切換位置Ｃに到達しない場合は異常と判断して機械を停止する（図３のフローチャートでは型閉金型保護区間についてはフローを省略する）。そしてシリンダ切換位置Ｃ（ＬＳ−Ｃ）に到達すると（Ｓ２）、図示しないサージバルブを閉鎖することによりタンクからの増圧シリンダ内への送油は停止され、代わりにポンプから増圧シリンダへ高圧の作動油が供給され、増圧が開始される（Ｓ３）。
【００３５】
これらの金型保護開始位置Ｂ、シリンダ切換位置Ｃは、前回の成形時のオフセット位置Ｅにおいて補正した原点０からの値に設定値を加えた値により演算された位置に制御される。しかし前回までに複数回成形された際のオフセット位置Ｅの平均値に設定値を加えた値により演算された位置を用いて制御してもよい。
【００３６】
更にシリンダ切換位置Ｃから可動金型２２のコアブロック６２等を前進させ、コアブロック６２が最前進し、型前進限位置Ｄに到達するまでの間は、射出プレス金型保護区間であって、型締シリンダ３７（ブースタシリンダおよび増圧シリンダ）に送る作動油を可動金型２２の最低限バネ６４を圧縮可能な値に圧力制限を行って、金型間のカジリ、キャビティ６７内の樹脂残留等による金型破損を防止する。その際にはバネ６４の力に対抗して最大型締力の５〜２０％程度の型締力が加えられ、その分タイバ２０が伸張する。そしてその際、次に記載する型前進限位置Ｄに到達するまでに金型保護異常値を検出した場合（Ｓ４）は、金型保護を働かせて装置を停止する（Ｓ１３）。また所定時間がタイムアップしても前記型前進限位置Ｄに到達しない場合（Ｓ５）についても、金型保護を働かせて装置を停止する（Ｓ１３）。
【００３７】
型前進限位置Ｄは、前回のオフセット位置Ｅや、前回までのオフセット位置Ｅの平均値から予め設定された僅かに型開側の位置に設けられ、可動金型２２の可動枠部６３が相対的に後退して可動枠部６３と金型本体部６１の間のバネ６４がこれ以上収縮できなくなる位置（コアブロック６２が可動枠部６３に対してこれ以上前進できなくなる位置）と略一致する位置か、その位置よりも僅かに型閉側の位置に設けられる。そして型前進限位置Ｄに到達すると射出プレス金型保護区間は終了し（Ｓ６）、更に可動盤２１を型閉方向に移動させようとするとタイバ２０の伸びが顕著になり油圧シリンダ等の昇圧も急速に進行する。なお前進限位置Ｄの設定は必須ではなく、タイマ等により射出プレス金型保護区間を終了させ、その後に設定型締力ｆが検出された際は、オフセット位置Ｅに到達したと判断するようにしてもよい。なお図４においてシリンダ切換位置Ｃに対して前進限位置Ｄの固定盤１５の位置が右側に記載されているのは、固定盤１５が射出装置１４の方向に移動したことを示している。固定盤がベッドに対して固定されたタイプでは型締力の上昇とともに受圧盤が後退する。
【００３８】
そして次に型締シリンダ３７（またはその管路）に設けられた圧力センサにより予め設定された設定型締力ｆの値が検出されると（Ｓ７）、オフセット位置Ｅに到達したと判断して可動盤２１の前進を一旦停止させる（Ｓ８）。オフセット位置Ｅや後述するアプローチ位置Ｆにおける可動盤２１等の位置や成形金型の状態は、図５に示される通りである。オフセット位置Ｅを検出するための設定型締力ｆはほとんどの場合、最大型締力以下であるので、成形サイクルに与える影響は僅かであり、エネルギーのロスも小さい。しかし型当接ではなく、一定以上の設定型締力ｆを加えるので、金型間の摩擦による停止位置のムラなどを排除して、安定的な位置を求めることができる。
【００３９】
本実施形態においてはオフセット位置Ｅにおいて位置センサ４２によって検出された値ｎが０となるよう（ｎ→０）、制御原点０を成形サイクルごと毎回補正し更新する（Ｓ９）。その理由は、成形を重ねるにつれて成形金型が熱膨張するが、そのまま同じ設定値で成形しているとアプローチ位置Ｆが型締位置Ｇに近づくことになる。そしてその結果、型締力が必要以上に加わってしまい、成形品が薄くなったり未充填に生じる。また型締力が必要以上に加わるため機械や金型を破損や寿命を縮めたりするからである。なおオフセット位置Ｅにおける制御原点０の更新は、成形回数複数回につき１回、または数学的に偏差を用いて行うようにしてもよい。更には時間の経過、金型の温度変化といった所定の条件に応じて、オフセット位置Ｅを測定して制御原点を補正するものでもよい。ただし毎回オフセット位置Ｅを補正した方が、オフセット位置Ｅにおいて修正した制御原点０に対してアプローチ位置Ｆまでの設定値ａを加えてアプローチ位置Ｆに可動盤２１等を停止させるので、固定金型１５との関係において可動金型２２をより正確なアプローチ位置Ｆに停止することができる。また位置センサ４２の制御原点０の更新は、本実施形態のようにオフセット位置Ｅを０位置として更新することが好ましいが、他の位置を０位置とし、オフセット位置Ｅを常に同じ数値に更新するものでもよい。
【００４０】
オフセット位置Ｅにおいて制御原点０がリセットされたら（Ｓ９）、次に型締シリンダ３７の開き側に作動油を送り、可動盤２１および可動金型２２（金型本体部６１とコアブロック６２）を型開方向に移動させる（Ｓ１０）。そして型開中に前記オフセット位置Ｅから型開方向に予め設定値ａだけ離隔したアプローチ位置Ｆが検出されたら（Ｓ１１）、可動盤２１等の型開を停止させる（Ｓ１２）。このことにより成形金型が熱膨張しても、常時固定金型１９に対して可動金型２２のコアブロック６２を一定距離隔てたアプローチ位置Ｆに停止させることができる。これらの停止制御は、位置センサ４２の検出値をクローズドループ制御してサーボバルブを制御することにより正確に行うことができる。そしてアプローチ位置Ｆにおいては型締シリンダ３７の型締側と型開側は両方作動油が封入されて均衡した状態にある。
【００４１】
そしてアプローチ位置Ｆでは、固定金型１９のパーティング面６６ａに対して可動金型２２の可動枠部６３のパーティング面６３ａが当接されバネ６４が閉めシロがある状態で、容積可変のキャビティ６７に対して射出装置１４から溶融樹脂の射出（射出充填）を行う。本実施形態ではスクリュの前進位置を検出して、型締シリンダ３７を再作動させ、射出充填中に可動盤２１等を急速に前進させ、キャビティ６７内の溶融樹脂の圧縮を行う。なお射出開始と圧縮開始の関係は、射出中に限らず、射出開始と同時または射出後に圧縮を開始するものでもよい。型締シリンダ３７による型締は、所定の条件に従い、一段圧または多段圧で行われるが最初は最大型締力により型締される場合がほとんどである。本実施形態のように固定盤１５が移動し、受圧盤１８と可動盤２１の間の距離を検出することにより可動盤２１の位置を求めるものでは、最大型締力により型締された際の可動盤２１等の型締位置Ｇ（成形品が冷却収縮した後の型締完了位置）については、タイバ２０が伸張されてオフセット位置Ｅよりも更に前進した位置となることがほとんどである（ただし成形品や成形金型の種類によってはこの限りではない。）また特に固定盤が固定され固定盤と可動盤の間の距離を検出するタイプにおける可動盤の型締位置は、オフセット位置よりも締め方向（固定盤の側）となるとは限らない。
【００４２】
また本実施形態では、射出プレス成形装置１１は型締シリンダ３７を用いたものであるが、それ以外に電動または油圧により型締を行うトグル機構を用いたものでもよい。トグル機構の場合、成形金型取付時の金型厚みに応じて受圧盤の位置が決定される。そして可動盤の位置は、型締用のサーボモータのロータリエンコーダまたはクロスヘッドの位置に基づいて検出され、型締力は、タイバセンサ（歪みセンサ）の値やロードセルの値、または電動モータのトルク（電流値）などから検出される。従って成形開始後には前記のタイバセンサ等によりオフセット位置Ｅを検出し、毎回オフセット位置Ｅにおけるロータリエンコーダ等の制御原点をリセットする。その際には受圧盤の位置は移動させないので、サイクルが延長されることはない。なお成形開始時から一定以上成形金型が熱膨張すると、オフセット位置Ｅからのアプローチ位置Ｆまでの値は正確であっても、リンクの屈曲角度の変化に伴って型締力が変更されてしまうので、その際には受圧盤の位置を後退させることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の薄板の射出プレス成形方法および薄板の射出プレス成形装置は、竪型の型締装置を使用したものにも応用することができる。また成形材料についても限定されない。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 射出プレス成形装置
１２ ベース
１３ 型締装置
１４ 射出装置
１５ 固定盤
１８ 受圧盤
１９ 固定金型
２０ タイバ
２１ 可動盤
２２ 可動金型
３７ 型締シリンダ
６１，６８ 金型本体部
６２ コアブロック
６３ 可動枠部
６４ バネ
６７ キャビティ
Ａ 型開完了位置
Ｂ 金型保護開始位置
Ｃ シリンダ切換位置
Ｄ 型前進限位置
Ｅ オフセット位置
Ｆ アプローチ位置
Ｇ 型締位置
ａ 設定値
ｆ 設定型締力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を前進させて圧縮する薄板の射出プレス成形方法において、
前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、
型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、
前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする薄板の射出プレス成形方法。
【請求項２】
前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて、成形サイクル毎または成形サイクル複数回につき１回、制御原点を補正することを特徴とする請求項１に記載の射出プレス成形方法。
【請求項３】
固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を圧縮する薄板の射出プレス成形装置において、
前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、
型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、
前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする薄板の射出プレス成形装置。
【請求項４】
受圧盤と可動盤の間、ベースと可動盤の間、および固定盤と可動盤の間のいずれかの間の距離を検出する位置センサが設けられ、前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置における可動盤を前記位置センサにより検出し制御原点を補正することを特徴とする請求項３に記載の薄板の射出プレス成形装置。
【請求項１】
固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を前進させて圧縮する薄板の射出プレス成形方法において、
前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、
型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、
前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする薄板の射出プレス成形方法。
【請求項２】
前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて、成形サイクル毎または成形サイクル複数回につき１回、制御原点を補正することを特徴とする請求項１に記載の射出プレス成形方法。
【請求項３】
固定金型と可動金型の間に圧縮可能なキャビティが形成されるアプローチ位置に可動盤を停止させ、前記キャビティに射出された溶融樹脂を可動盤を圧縮する薄板の射出プレス成形装置において、
前記アプローチ位置への可動盤の位置決め制御は、
型閉方向に可動盤を移動させ、最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置にて可動盤を停止して制御原点を補正し、
前記オフセット位置から設定値分だけ型開方向に移動させることにより行うことを特徴とする薄板の射出プレス成形装置。
【請求項４】
受圧盤と可動盤の間、ベースと可動盤の間、および固定盤と可動盤の間のいずれかの間の距離を検出する位置センサが設けられ、前記最大型締力以下の設定型締力が検出されたオフセット位置における可動盤を前記位置センサにより検出し制御原点を補正することを特徴とする請求項３に記載の薄板の射出プレス成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２７９９３（Ｐ２０１３−２７９９３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３７９６（Ｐ２０１１−１６３７９６）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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