JP6137368B1 - トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出圧縮成形方法や射出プレス成形方法において、型締機構の駆動部における出力の変動と、圧縮・プレス工程中における金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧の変動と、を射出装置の制御に依らず抑制することができる、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法を提供する。【解決手段】射出充填開始時に、トグルリンクを屈曲させた状態で、クロスヘッド２５を設定保持位置に位置保持させる位置保持制御を行わせる低圧型締工程と、駆動部に出力上限値１を設けた状態で、クロスヘッド２５を設定保持位置から設定前進位置まで前進させる速度及び位置制御を行わせる圧縮・プレス工程と、を有し、圧縮・プレス工程の少なくとも一部において、駆動部の発生出力が出力上限値１を維持した状態で、クロスヘッド２５の前進が継続される、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法によって達成される。【選択図】図６

Description

本発明は、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法に関するもので、特に、射出充填開始時に、トグルリンクを屈曲させた状態で、クロスヘッドを設定保持位置に位置保持させる位置保持制御を行わせる低圧型締工程を有する型締制御方法に関する。

トグル式型締機構を有する射出成形機を使用する一般的な射出成形方法においては、まず、屈曲させた状態のトグルリンクを、クロスヘッドの型閉じ方向への移動（前進）により伸張させて、タイバーに案内される可動盤を固定盤側へ移動させ、可動盤に取り付けられた可動型を、固定盤に取り付けられた固定型に型合わせ（型タッチ）させる。この状態においてトグルリンクは完全に伸張されておらず（屈曲角度≠１８０°）、タイバーは、長手方向の弾性力がほとんど発生していない略自然長を保持している（タイバーに長手方向の所定の弾性力が生じた状態を型合わせ（型タッチ）状態と見なす場合もある）。その後、クロスヘッドを更に前進させ、トグルリンクを完全に伸張させて（屈曲角度＝１８０°）、タイバーを長手方向に自然長より所定量伸張させることにより、同伸張量に応じてタイバーに発生する長手方向の弾性力を、可動盤及び固定盤を介して、可動型及び固定型に型締力として付与させることができる。このような、トグルリンクを完全に伸張させた状態（屈曲角度＝１８０°）をロックアップ状態、それ以外の、トグルリンクをわずかでも屈曲させた状態（屈曲角度≠１８０°）を非ロックアップ状態と呼称する。

次に、型締力が付与された状態（型締め状態）の可動型及び固定型間に形成される金型キャビティ内に、射出装置から溶融状態の樹脂材料（溶融樹脂）を射出充填させる。金型キャビティ内に射出充填された溶融樹脂は、金型キャビティ内の空気等に接触する溶融樹脂流の表面部位や、金型キャビティ面との接触部位から抜熱されて、温度低下による冷却固化が進行し溶融粘度が増加するため、その流動性及び圧力伝播性が低下する。従って、溶融樹脂が十分な、あるいは必要な流動性及び圧力伝播性を有している間に、金型キャビティを溶融樹脂で満たすために、溶融樹脂を所定の速度（射出速度）及び圧力（射出圧力）で射出装置から金型キャビティ内に射出充填させる。その結果、金型キャビティ内の溶融樹脂の、射出速度や射出圧力に準じた樹脂圧の上昇により、可動型及び固定型間に型開き力が発生する。

型締力は、この型開き力に抗して、可動型及び固定型間に形成される金型キャビティを閉空間として保持させ、両金型の型合わせ面（金型分割面）から樹脂が噴き出すこと（バリ吹き）を防止するために付与させるものである。そのため、各種射出充填条件から想定される最大型開き力よりも大きな型締力を付与させるように、トグル式型締機構において型締力調整（タイバーを長手方向に自然長より伸張させる量の調整）が行われる。また、トグル式型締機構は、型締力を付与させるためにトグルリンクをロックアップ状態にさせたり、型締力を解除させるためにロックアップ状態を解除させて非ロックアップ状態にさせたりするために必要な、クロスヘッドを型開閉方向に後退・前進させるための駆動部の出力が、付与させる型締力に対して小さくて良いという利点（倍力効果）を有すると共に、ロックアップ状態においては、この駆動部の出力を保持させずとも、型締力が保持されるという利点も有する。これら利点により、トグル式型締機構は直圧式型締機構と並んで型締機構の主要な形態となっている。

一方、トグル式型締機構においては、トグルリンクをロックアップ状態にさせず、非ロックアップ状態で射出充填工程を開始させる射出成形方法がある。１つは、可動型及び固定型を型合わせ（型タッチ）させた状態、もしくは、型タッチ状態から、低い型締力を生じさせる程度にクロスヘッドを前進させた非ロックアップ状態で射出充填工程を開始させる射出圧縮成形方法である。射出圧縮成形方法においては、金型キャビティ内に射出充填させた溶融樹脂の溶融樹脂流動（射出速度や射出圧力）により発生する型開き力に抗して、トグルリンクを屈曲させた状態で、クロスヘッドを設定保持位置（目標位置）に位置保持させる位置保持制御（低圧型締工程）が行われる。その結果、射出充填により発生する型開き力により、可動型が固定型から所定時間、且つ、所定量、型開きされ、同時にタイバーも伸張される。後述する射出プレス成形方法との差異は、低圧型締工程が、可動型及び固定型の金型分割面が開いていない状態から開始される点である。

そしてもう１つは、可動型を固定型から所定量型開きさせた非ロックアップ状態で射出充填工程を開始させる射出プレス成形方法である。射出プレス成形方法においても、射出充填により発生する型開き力に抗して、トグルリンクを屈曲させた状態で、クロスヘッドを設定保持位置（目標位置）に位置保持させる位置保持制御（低圧型締工程）が行われる。前述した射出圧縮成形方法との差異は、低圧型締工程が、可動型及び固定型の金型分割面が開いた状態から開始される点である。これらの射出成形方法は、型開きにより、所望する樹脂成形品の容積よりも金型キャビティ容積を拡張させた状態で射出充填工程を行わせることにより充填抵抗を減少させて、溶融樹脂内の圧力偏差を減少させるものである。この圧力偏差の減少は、冷却固化時に発生する内部ひずみを減少させる。

また、これらの射出成形方法は、射出充填工程の開始後、上記のような型開きにより拡張させた金型キャビティ容積を、可動型（可動盤）の型閉じ方向への移動により正規容積に縮小させる工程（圧縮・プレス工程）を有していることを特徴としている。この可動型（可動盤）の型閉じ方向への移動は、射出圧縮成形方法においては、圧縮動作や圧縮工程等と呼称され、射出充填に抗して設定保持位置に位置保持させたクロスヘッドを、設定前進位置（目標位置）まで前進させる速度及び位置制御により行われることが一般的である。

一方、この可動型（可動盤）の移動は、射出プレス成形方法においては、プレス動作やプレス工程等と呼称され、射出圧縮成形方法と同様に、射出充填に抗して設定保持位置に位置保持させたクロスヘッドを、設定前進位置（目標位置）まで前進させる速度及び位置制御により行われることが一般的である。射出圧縮成形方法及び射出プレス成形方法における、上記のような、クロスヘッドの前進を伴う可動型（可動盤）の型閉じ方向への移動を、本願においては圧縮・プレス工程と呼称するものとする。圧縮・プレス工程におけるクロスヘッドの設定前進位置は、まずこれを、金型キャビティ容積が正規容積となる可動型（可動盤）の位置に対応する位置として、その設定前進位置に到達後、正規の型締力を発生させる別の目標位置まで更にクロスヘッドを前進させる型締工程に移行させたり、クロスヘッドを所定の型締力が発生する、また別の目標位置まで前進させたり、クロスヘッドの設定保持位置から設定前進位置までを複数の区間に分割させて、区間毎の設定前進位置が設定されたり、成形品や成形条件によって様々な位置が設定される。

そして、圧縮・プレス工程においては、クロスヘッドを、設定前進位置（目標位置）まで設定速度で前進させる速度及び位置制御が行われる。そのため、可動盤を介してクロスヘッドに作用する前進抵抗力に対して、クロスヘッドの設定前進速度を維持するために必要な出力がトグル式型締機構の駆動部に発生する。

射出充填による、ゲート（金型キャビティ内への溶融樹脂の充填部位）から正規容積の金型キャビティ内への溶融樹脂の樹脂流動のみで、溶融樹脂を金型キャビティ内に充填させる一般的な射出成形方法に対して、射出圧縮成形方法や射出プレス成形方法は、金型キャビティ容積を拡張させて、射出充填時の充填抵抗を減少させると共に、可動型（可動盤）の型閉じ方向への移動（金型キャビティの容積縮小）により、その容積を拡張させた金型キャビティ内の溶融樹脂を、略均等な圧縮・プレス力を付与させた状態下で金型キャビティの末端部位に流動充填させる、上記のような圧縮・プレス工程により、金型キャビティ内の溶融樹脂全体に略均等な樹脂圧を有する樹脂流動を発生させるため、金型キャビティ内の末端部位へ流動する溶融樹脂中に樹脂圧偏差が発生しにくく、溶融樹脂の冷却固化時に生じる内部ひずみをより減少させることができる。そのため、成形後の、内部ひずみによる形状変形をより少なくする必要がある記録媒体用の樹脂ディスクや、形状変形による影響の大きい薄肉樹脂成形品等の樹脂成形品の成形に採用される。

尚、射出圧縮成形方法においては、可動型及び固定型の金型分割面が開いていない状態、すなわち、可動型及び固定型が型閉じ状態（型タッチ状態、もしくは、型タッチ状態から、低い型締力を発生させる程度にクロスヘッドを前進させた状態）で射出充填工程が開始される。そのため、溶融樹脂表面の金型キャビティ内面との接触面にスキン層（初期凝固層）が形成されるのと略同じタイミングで金型が型開き状態となる。このスキン層は柔軟性を有しているため、ゴム風船（スキン層）内に流動性を有する物体（溶融樹脂）が内包された状態に例えることができる。そのため、形成されたスキン層の強度で内包された溶融樹脂が外部に漏れることを防止可能な型開き量であれば、可動型及び固定型の金型分割面間から溶融樹脂が漏れることはなく、金型分割面がフラットな通常金型が採用されることが多い。例外的に、スキン層の形成に時間を要する場合、形成されスキン層の強度が低い場合、あるいは、型開き量が多い場合等には、後述するようなシェアエッジ構造の金型が使用される。

一方、射出プレス成形方法においては、可動型及び固定型の金型分割面が開いた状態で射出充填工程が開始されるため、溶融樹脂表面の金型キャビティ内面との接触面に、上記のようなスキン層（初期凝固層）が形成される間も無く、開いた金型分割面から溶融樹脂が漏れ出してしまう。そのため、型開き量が微少な例外的な場合を除き、シェアエッジ構造の金型が採用されることが一般的である。

シェアエッジ構造とは、くいきり構造、あるいはインロー構造等と呼称されることもあり、型合わせさせる金型の分割面を形成する嵌合部の構造として一般的に知られた構造である。具体的には、型開閉方向に伸びて、互いに摺動しながら挿脱することのできる嵌合部（凹凸部）を、可動型と固定型の間に形成することによって、所定量、金型を型開きさせて金型キャビティ容積を拡張させても、同金型キャビティが閉空間として保持され、金型キャビティ内に射出充填された溶融樹脂が、金型外へ漏れ出したり、バリ吹きが発生したりすることを防止できる構造である。

特許文献１には、最初に金型を所定量開いた状態にしてスクリュまたはプランジャを軸方向に駆動して該金型の金型キャビティに溶融樹脂を射出させた後、この金型を型締めして射出された溶融樹脂を圧縮する圧縮工程（圧縮・プレス工程）と、この圧縮工程と並行して、所定時間だけスクリュまたはプランジャを後退させて、金型内の溶融樹脂の樹脂圧を低下させる圧抜き工程と、この圧抜き工程後にスクリュまたはプランジャに軸方向の駆動力をかけて溶融樹脂に所定の樹脂圧を印加する保圧工程と、を有する薄肉成形品の成形方法（射出プレス成形方法）が開示されている。

これは、圧縮工程（圧縮・プレス工程）により溶融樹脂が金型キャビティの中心部近傍（ゲート近傍）から周辺方向に移動するため、金型キャビティの周辺部は樹脂圧が低い一方で、ゲート近傍は高圧になるという、成形品内での溶融樹脂の圧力の不均一の解決を意図するものである。すなわち、圧縮工程の実施中にスクリュまたはプランジャを後退させることにより、ゲート近傍の溶融樹脂の圧力を急激に減圧させることが可能なため、ゲート近傍の高圧の樹脂圧を減圧させて、成形品内での溶融樹脂の圧力の不均一を緩和させることが記載されている。

また、特許文献２には、溶融樹脂材料の射出充填工程は型締圧力制御によって行い、溶融樹脂材料の射出充填に伴う可動型の型後退位置のピークを検出した後、あるいは、射出開始後、型締圧力があらかじめ定めた所定型締圧力に到達した後、可動型をあらかじめ定めた所定の型位置に位置決め制御して圧縮を行う圧縮工程（圧縮・プレス工程）へ移行・切り替えを行うディスク成形品の成形方法（射出圧縮成形方法）が開示されている。これは、圧縮工程における圧縮開始タイミングを一定にすることにより圧縮を安定的に行い、圧縮工程においては、射出プレス成形方法のように可動型の位置決め制御（移動制御）を行うことにより、その圧縮量を均一にすることを意図するものであり、実質的には、直圧式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法である。

特開２０１２−１４４０４２号公報 特開２００１−１２１５９５号公報

特許文献１の薄肉成形品の成形方法（射出プレス成形方法）においては、型締機構側で行われる圧縮工程（圧縮・プレス工程）と、射出装置側で行われる圧抜き工程とが並行して行われる。すなわち、圧縮工程における型締機構側での駆動部出力の制御と、圧抜き工程における減圧のための、射出装置側でのスクリュまたはプランジャの軸方向の後退速度や背圧の制御とを同調させる必要がある。更に、保圧工程は、圧抜き工程の終了後、あるいは圧縮工程の終了後に開始されるため、保圧工程の開始タイミングによっては、圧縮工程における型締機構側での駆動部出力の制御と、保圧工程における射出装置側でのスクリュまたはプランジャの軸方向の前進速度や背圧の制御とを同調させる必要がある。

しかしながら、位置センサや圧力センサ等、異なる計測対象を有する各センサの検知精度の差異や、異なる駆動形態により駆動される型締機構や射出装置の、それら検知信号に基づく応答性や通信速度の差異等を考慮して、これら異なる装置の制御を同調させて、所望する同調制御を行わせることは難しいと言わざるを得ない。また、タイマーによる時間制御も記載されているが、成形条件が同じでも、溶融樹脂の温度に影響を与える気温の変動や、射出成形機の射出装置や型締機構、金型等、装置温度の変動等による外乱に起因する成形状態の変化が生じれば、時間制御も難しいと言わざるを得ない。

また、圧縮工程（圧縮・プレス工程）により、金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧が上昇し、溶融樹脂が金型キャビティの隅々まで充填されているその最中に、製品部に次いで容積の大きなゲート側の溶融樹脂の樹脂圧が圧抜き工程により減圧されてしまえば、ゲート近傍の溶融樹脂の減圧が金型キャビティの周辺部への溶融樹脂の流動速度や流動圧力に影響し、金型キャビティ末端部位への溶融樹脂充填を阻害する虞がある。

このように、特許文献１の薄肉成形品の成形方法（射出プレス成形方法）においては、射出装置の制御に依って、圧縮工程（圧縮・プレス工程）中の成形品内での溶融樹脂の圧力の不均一を緩和させること、すなわち、圧縮・プレス工程中における金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧の変動を抑制させることが困難であるという問題がある。

一方、特許文献２のディスク成形品の成形方法（射出圧縮成形方法）においては、射出開始後の同じタイミング（可動型の型後退位置のピークを検出した後、もしくは、型締圧力が所定型締圧力に到達した後）で、圧縮工程（圧縮・プレス工程）を開始して、その圧縮工程において、可動型をあらかじめ定めた所定の型位置に位置決め制御して圧縮を行うことにより、圧縮工程における圧縮を安定的に行い、その圧縮量を均一にすると記載されている。すなわち、特許文献２の射出圧縮成形方法は、射出開始後の同じタイミング（可動型の型後退位置のピークを検出した後、もしくは、型締圧力が所定型締圧力に到達した後）で、圧縮・プレス工程に移行させるものである。この圧縮工程においては、可動型を移動させる可動型位置（目標位置）と、圧縮工程開始から可動型を同可動型位置に到達させる速度が予め設定されており、この設定に基づいて可動型を固定型側へ前進させて圧縮工程が行われる。その結果、可動型を移動させる型締機構の駆動部には、圧縮工程中における圧縮速度（可動型の前進速度）を設定速度（あるいは加速度）に維持するために、可動型の前進抵抗力に準ずる出力が発生する。

ここで、この圧縮工程（圧縮・プレス工程）の間も、金型キャビティ内の溶融樹脂は、温度低下による冷却固化が進行し溶融粘度が増加するため、可動型を固定型側へ設定速度で移動させるために、型締機構の駆動部に発生する出力が金型キャビティ容積の縮小に伴い漸次増加する。すなわち、必要な出力が小さい、可動型の移動開始時と、最も大きくなる完了直前とで、可動型の固定型側への移動速度が設定速度で等速制御される、射出プレス成形方法の圧縮・プレス工程においては、金型キャビティ内の溶融樹脂の冷却固化の進行に準じて、圧縮・プレス工程中の、型締機構の駆動部に発生する出力が漸次増加する。これは、射出圧縮成形方法の圧縮・プレス工程においても同様である。

そのため、射出圧縮成形方法や射出プレス成形方法の圧縮・プレス工程においては、金型キャビティ内の溶融樹脂に付与される圧縮・プレス力が一定ではなく、溶融樹脂の温度低下及び金型キャビティ容積の縮小に伴いその樹脂圧が増加するという問題がある。金型キャビティ内の溶融樹脂全体に略均等な樹脂圧を有する樹脂流動を発生させることができる圧縮・プレス工程であっても、その樹脂圧が同工程中に増加する等の変動が生じれば、該変動に準じて金型キャビティ内の溶融樹脂に樹脂圧偏差が発生し、圧縮・プレス工程による、溶融樹脂の冷却固化時に生じる内部ひずみの減少という本来の効果を低減させてしまう。

一方、射出成形機の射出装置側のトラブルや計量樹脂量の設定ミス等で、想定量以上の溶融樹脂が金型キャビティ内に射出充填される過充填や、想定速度や想定圧力を超える溶融樹脂の射出充填が成された場合、特許文献１の射出プレス成形方法や、特許文献２の射出圧縮成形方法のように、射出充填開始時に、金型（可動型）の位置を保持させる位置保持制御が行われる低圧型締工程においても、型締機構の駆動部に発生する出力が、漸次ではなく急激に、且つ、想定値を超えて増加する。何故なら、低圧型締工程における金型（可動型）の位置保持制御も、金型（可動型）の前進速度をゼロとして等速制御する速度制御であって、このような過充填や、想定を超える射出速度や射出圧力に準じた想定を超える型開き力に抗しても、金型（可動型）の、前進速度をゼロとする位置保持制御が行われるからである。

また、このように、低圧型締工程において、型締機構の駆動部に発生する出力が急激に増加する場合、特に過充填が成された場合、圧縮・プレス工程においても、型締機構の駆動部に発生する出力が急激に、且つ、想定値を超えて増加する。このように、低圧型締工程や圧縮・プレス工程において、駆動部の出力の増加が想定値を超えた場合、その出力は、同駆動部の機械的上限値まで上昇し、型締機構や射出装置や金型を破損させる虞がある。更に、型締装置の駆動部がサーボモータである場合、サーボモータがトリップしてしまい、低圧型締工程や圧縮・プレス工程の継続が困難となり、同駆動部に作用する前進抵抗力の反力によって、可動型が型開きされて、金型の中子が破損する虞や、シェアエッジ構造の金型であっても溶融樹脂が金型から吹き出す虞がある。

そのため、特許文献２のディスク成形品の成形方法を含め、クロスヘッドの前進速度が設定速度で等速制御される圧縮・プレス工程や、可動型位置（クロスヘッド位置）が位置保持制御（移動速度≒０）される低圧型締工程を有する射出圧縮成形方法及び射出プレス成形方法においては、型締機構の駆動部に発生する想定を超える出力に対応して型締機構を保護することができないという問題がある。

また、型締機構の駆動部に発生する出力が急激に増加した場合の型締機構や射出装置や金型の保護を、特許文献１の薄肉成形品の成形方法（射出プレス成形方法）のように、射出装置の制御によって行おうとしても、先に説明したように、型締機構側と射出装置側との制御を同調させることが難しい。ましてや、射出装置側のトラブルや計量樹脂量の設定ミス等を前提とした場合、そのような同調制御自体が成立しておらず、型締機構や射出装置や金型の保護は期待できない。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、射出圧縮成形方法や射出プレス成形方法において、型締機構の駆動部における出力の変動と、圧縮・プレス工程中における金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧の変動と、を射出装置の制御に依らず抑制することができる、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的は、駆動部によりクロスヘッドを型開閉方向に後退・前進させて、トグルリンクを屈曲・伸張させることにより、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を型開閉及び型締めさせるトグル式型締機構において、
射出充填開始時に、前記トグル式型締機構の前記トグルリンクを屈曲させた状態で、前記クロスヘッドを設定保持位置に位置保持させる位置保持制御を行わせる低圧型締工程と、
前記トグル式型締機構の前記駆動部に出力上限値１を設けた状態で、前記クロスヘッドを前記設定保持位置から設定前進位置まで前進させる速度及び位置制御を行わせる圧縮・プレス工程と、を有し、
前記圧縮・プレス工程の少なくとも一部において、前記トグル式型締機構の前記駆動部の発生出力が前記出力上限値１を維持した状態で、前記クロスヘッドの前進が継続される、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法によって達成される。

また、本発明に係る、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法においては、前記圧縮・プレス工程の前記少なくとも一部が、前記設定保持位置から前記設定前進位置間の任意の位置領域、または、前記圧縮・プレス工程中の任意の時間領域であっても良い。

そして、本発明に係る、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法においては、前記低圧型締工程が、金型分割面が開いていない状態から開始される場合と、前記低圧型締工程が、金型分割面が開いた状態から開始される場合とがあっても良い。

更に、本発明に係る、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法においては、前記圧縮・プレス工程において、前記設定保持位置から前記設定前進位置までを複数の区間に分割させて、前記各区間における前記クロスヘッドの前進速度と、前記出力上限値１とが設定されても良い。

一方、本発明に係る、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法においては、前記低圧型締工程の少なくとも一部において、前記トグル式型締機構の前記駆動部に出力上限値２を設け、前記可動盤が前記クロスヘッドに作用させる型開き力が、前記駆動部における前記出力上限値２による前記クロスヘッドの位置保持力を超えた場合に、前記型開き力と前記位置保持力とが略等しくなる位置まで、前記クロスヘッドが後退して、前記可動盤が型開き方向に移動する低圧型締保護工程と、
前記型開き力が前記位置保持力より小さくなった場合に、前記低圧型締保護工程において後退した前記クロスヘッドを前記設定保持位置へと前進させて、前記可動盤を型閉じ方向に移動させる低圧型締復帰工程と、
を含んでいていても良い。

そして、本発明に係る、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法においては、前記低圧型締工程の前記少なくとも一部を複数の区間に分割させて、前記各区間における前記出力上限値２が設定されも良い。

本発明に係る、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法は、駆動部によりクロスヘッドを型開閉方向に後退・前進させて、トグルリンクを屈曲・伸張させることにより、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を型開閉及び型締めさせるトグル式型締機構において、
射出充填開始時に、前記トグル式型締機構の前記トグルリンクを屈曲させた状態で、前記クロスヘッドを設定保持位置に位置保持させる位置保持制御を行わせる低圧型締工程と、
前記トグル式型締機構の前記駆動部に出力上限値１を設けた状態で、前記クロスヘッドを前記設定保持位置から設定前進位置まで前進させる速度及び位置制御を行わせる圧縮・プレス工程と、を有し、
前記圧縮・プレス工程の少なくとも一部において、前記トグル式型締機構の前記駆動部の発生出力が前記出力上限値１を維持した状態で、前記クロスヘッドの前進が継続されるため、射出圧縮成形方法や射出プレス成形方法において、型締機構の駆動部における出力の変動と、圧縮・プレス工程中における金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧の変動と、を射出装置の制御に依らず抑制することができる。

トグル式型締機構を有する射出成形機の、金型を型開き限位置まで型開きさせた状態を示す概略側面図である。 トグル式型締機構を有する射出成形機の、金型分割面が開いた状態の型締保持工程を示す概略側面図である。 トグル式型締機構を有する射出成形機の、金型分割面を型タッチさせた状態を示す概略側面図である。 トグル式型締機構を有する射出成形機の型締状態（ロックアップ状態）を示す概略側面図である。 本発明の実施例１に係る射出成形方法における、固定型に対する可動型の動作を説明する概略断面図である。 本発明の実施例１に係る射出成形方法における、トグル式型締機構を有する射出成形機の、時間経過に係る、クロスヘッドの位置制御、同クロスヘッド位置の移動・保持トルクの変化示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図１乃至図６を参照しながら、本発明の実施例１の、トグル式型締機構１０を有する射出成形機１と、同射出成形機１による射出プレス成形方法における型締制御方法を説明する。

図１の射出成形機１は、可動盤１５に取り付けられた可動型１２ｂを型開き限位置まで型開きさせた状態である。マシンベース１３上には、固定盤１４が固定キー１４ａを介して固定的に載置されている。可動盤１５は、マシンベース１３上に、摺動移動可能に載置されている。固定盤１４及び可動盤１５間には、固定型１２ａと可動型１２ｂとからなる金型１２が取り付けられており、可動盤１５を型開閉方向（図１の左右方向）に移動させることにより、固定型１２ａに対して可動型１２ｂを型開閉させることができる。尚、以後の図１乃至図４を参照する説明に不要なため、同図における、固定盤１４の前方（図１の右側）に配置される射出装置の図示は割愛している。

可動盤１５の後方（図１の左側）には、トグルリンクが装着されている。可動盤１５の上方側には、トグルピン４０を介してトグルリンク２２の一端が連結され、更に、同他端にはミッドリンク２３の一端が連結されている。ミッドリンク２３の他端は、リンクハウジング１６の上方側にトグルピンを介して連結されると共に、同ミッドリンク２３の略中間部が、クロスヘッドリンク２４の一端ともトグルピンを介して連結される。クロスヘッドリンク２４の他端はクロスヘッド２５の上方側と連結されている。

一方、可動盤１５及びリンクハウジング１６の下方側間にも上記と同様のトグルリンクが構成され、下方側のクロスヘッドリンク２４の他端がクロスヘッド２５の下方側と連結されている。尚、トグルピンは全て符号４０で示すものとするが、図１他においては、代表して、トグルリンク２２の一端側（可動盤１５側）のトグルピン４０のみ表記するかトグルピン４０の表記を割愛している。また、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を、２つのリンクの屈曲・伸張状態（２つのリンク間の屈曲角度）を説明するために、まとめてトグルリンクと呼称することがある。

尚、後述するボールねじ機構のボールねじ軸２１ａと略平行（図１の手前と奥）に、リンクハウジング１６から可動盤１５側に突出するように２本のガイドロッドが配置されており、このガイドロッドの可動盤１５側の端部は、タイバー１７他に支持されるガイドロッド支持板等に支持されている。このガイドロッドは、クロスヘッド２５の左右（図１の手前と奥）を、ガイドロッドブッシュを介して貫通しており、自重を含む、クロスヘッド２５の鉛直方向に作用する荷重を支持すると共に、クロスヘッド２５の型開閉方向の移動を案内する構成である。ガイドロッドは後述するボールねじ機構のボールねじ軸２１ａと略平行（図１の手前と奥）に配置されるため、図１他側面図に図示すると、ボールねじ軸２１ａやクロスヘッド２５と重複して見難くなるため、図示は割愛した。

そして、回転及び直線運動変換機構であるボールねじ機構のボールねじ軸２１ａが、図示しないベアリング等の回転支持機構を介してリンクハウジング１６を貫通させて、リンクハウジング１６に対して回転可能に、且つ、型開閉方向の移動を拘束された状態で支持されている。また、ボールねじ軸２１ａの外周面に加工されたねじ部と組み合わされるナット体２１ｂが、クロスヘッド２５の型開閉方向に貫通するように配置され、ボールねじ軸２１ａとクロスヘッド２５とがそのナット体２１ｂを介して連結されている。更に、リンクハウジング１６の後方（図１の左側）には、リンクハウジング１６に配置された図示しない支持部材にサーボモータ２０が配置され、同じくリンクハウジング１６の後方に突出させたボールねじ軸２１ａの端部とカップリング２０ａを介して連結されている。尚、図を簡単にするため、サーボモータ２０とボールねじ軸２１ａとがカップリング２０ａを介して直接連結される形態としたが、歯車やチェーン、あるいは、プーリーやプーリーベルト等の伝達機構や、サーボモータ２０の保護のためのクラッチ等を、サーボモータ２０とボールねじ軸２１ａとの間に配置させる形態であっても良い。

固定盤１４、可動盤１５及びリンクハウジング１６には、４本のタイバー１７が貫通しており、それぞれのタイバー１７は、固定ナット１８により固定盤１４に固定され、可動ナット１９によりリンクハウジング１６に対して位置が固定される。また、可動盤１５と同様に、リンクハウジング１６もマシンベース１３上に摺動移動可能に載置されている。ここで、可動ナット１９は、リンクハウジング１６の後方（図１の左側）の面に回転可能に、且つ、型開閉方向の移動を拘束された状態で配置されているとともに、可動ナット１９と同じ面に配置される図示せぬダイハイト調整装置によって、リンクハウジング１６の後方の面で回転させることが可能である。更に、可動ナット１９の内周面に形成させたねじ部と、タイバー１７の外周面に形成させたねじ部とを螺合させることで、タイバー１７のリンクハウジング１６に対する型開閉方向の位置が固定される。

この構成により、ダイハイト調整装置によって可動ナット１９を回転させ、リンクハウジング１６及び、トグルリンクでリンクハウジング１６と連結された可動盤１５を一体で、マシンベース１３上を型開閉方向に移動させ、金型１２の型厚及び所望する型締力に応じた位置に調整することができる。図１において、固定盤１８の端面からリンクハウジング１６の端面までの距離（タイバー１７全長）がＬ（エル）になるよう型厚及び型締力調整されているものとする。

図１に示す、トグルリンクを最大限屈曲させた型開き状態から、サーボモータ２０を駆動させて、ボールねじ軸２１ａをリンクハウジング１６に対して回転させる。ここで、ナット体２１ｂを介してボールねじ軸２１ａと連結されているクロスヘッド２５は、その上下方向をクロスヘッドリンク２４によりミッドリンク２３と連結されており、ナット体２１ｂと共に、ボールねじ軸２１ａの回転方向と同じ方向の回転運動を拘束されている。そのため、ボールねじ軸２１ａの回転駆動により、クロスヘッド２５は、ナット体２１ｂと共に、ボールねじ軸２１ａの回転速度と、ボールねじ軸２１の外周面に加工されたねじ部のピッチ（リード）に準じた速度で型開き方向（図１の右側）へ移動（前進）する。このようにして、クロスヘッド２５を型開閉方向に後退・前進させることができる。

このクロスヘッド２５の前進により、クロスヘッドリンク２４を介してクロスヘッド２５と連結されているミッドリンク２３と、同ミッドリンク２３とリンクピンを介して連結されているトグルリンク２２とを、屈曲状態から伸張させて、タイバー１７に案内される可動盤１５の固定盤１４側への移動を開始させ、可動型１２ｂを固定型１２ａへ型閉じさせることができる。

射出プレス成形方法においては、可動型１２ｂを固定型１２ａとの型タッチ状態から所定量型開きさせた非ロックアップ状態で射出充填工程を開始させる。図２に、可動型１２ｂを固定型１２ａから所定量α（アルファ）型開きさせた非ロックアップ状態のトグル式型締機構１０を示す。図２において、固定盤１８の端面からリンクハウジング１６の端面までの距離（タイバー１７全長）をＬ＋（β１）（ベータワン）としているが、これは、射出充填工程前のタイバー１７の全長Ｌが、射出充填工程の開始により、可動型１２ｂに発生する型開き力によりβ１伸張されることを示す。また、図１乃至図４においては、図の簡略化のため金型１２の詳細の図示を割愛しているが、金型１２は、可動型１２ｂ及び固定型１２ａの金型分割面がフラットではなく、それぞれの金型分割面が凹凸に形成されているシェアエッジ構造を有しており、図５（ａ）に示すように、可動型１２ｂを固定型１２ａから所定量α型開きさせた状態においても、両金型間に形成される金型キャビティ５０が閉空間として保持される。

図５（ａ）において、射出装置５から所定の射出速度及び射出圧力で射出させた溶融樹脂は、固定型１２ａのホットランナー１２ｃ及びゲート部分（ランナーの金型キャビティ側連通部）に配置されたゲートバルブ１２ｄを介して金型キャビティ５０内に充填される。このような、金型キャビティ５０内が溶融樹脂で満たされない状態であっても、溶融樹脂の射出速度や射出圧力に起因する型開き力が可動型１２ｂに作用する。そのため、射出充填工程の間、タイバー１７をβ１伸張させるこの型開き力に抗して、可動型１２ｂを固定型１２ａから所定量α（アルファ）型開きさせた非ロックアップ状態（トグルリンク２２及びミッドリンク２３を屈曲させた状態）で、クロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）に位置保持させる位置保持制御を行わせる（低圧型締工程）。このようなクロスヘッド２５の位置制御を、時間経過に対するクロスヘッド２５の型開閉方向の位置で示したグラフを図６（ａ）に示す。

図６（ａ）のグラフでは、型開き限位置（縦軸）及び型閉じ動作開始点（横軸）を原点（ゼロ）として、横軸が時間ｔ、縦軸がクロスヘッド２５の位置（型閉じ方向をプラスとする）を示す。これまで挙げた図１及び図２と、図５及び図６の相互関係について簡単に説明すると、図１の型開き状態が図６（ａ）のグラフの原点の状態に相当する。また、図２の、可動型１２ｂを固定型１２ａから所定量α（アルファ）型開きさせた非ロックアップ状態が、図５（ａ）に示す射出充填工程中（低圧型締工程中）、及び、図６（ａ）の時間ｔ１からｔ２間の圧縮・プレス開始位置２（射出プレス成形方法）の太い実線部分に相当する。この圧縮・プレス開始位置２は、射出充填工程開始時に位置保持制御されるクロスヘッド２５の位置（設定保持位置／目標位置）であって、可動型１２ｂの型開き位置は、このクロスヘッド２５の位置に対応するトグル式型締機構１０による型開き位置となる。尚、図６（ａ）のグラフの原点から時間ｔ３まで示されている一点鎖線は、射出圧縮成形方法におけるクロスヘッド２５の位置を示すものであるため、ここでの説明は割愛する。

また、図６（ａ）の原点から時間ｔ２までの、クロスヘッド２５の速度及び位置制御時に、クロスヘッド２５の位置を移動・保持させるサーボモータ２０に発生する回転トルク（出力）の変化を、図６（ｂ）の同じく原点から時間ｔ２に対して示している。サーボモータ２０の回転トルクは、可動型１２ｂを型開き限位置から圧縮・プレス開始位置２まで時間ｔ１で型閉じ方向に移動させるために必要な値まで上昇する。そして、可動型１２ｂが圧縮・プレス開始位置２に到達するのと略同時に、図５（ａ）に示すような、射出装置５から溶融樹脂を金型キャビティ５０内に射出させる射出充填工程が開始されると、サーボモータ２０は、射出充填による型開き力に抗してクロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２に保持するために必要な回転トルク（出力）を発生する。射出充填工程中に発生する型開き力は一定ではなく変動し、これに抗して発生するサーボモータ２０の回転トルクも変動する。しかしながら、金型キャビティ５０が溶融樹脂で満たされる（フルパック）前の射出充填工程前半において、適正な状態下での射出充填が継続されれば、その型開き力の変動は大きなものではない。そこで、グラフを見易くするため、射出充填工程前半（例えば時間ｔ１からｔ１’）において、型開き力及びこれに準じて発生するサーボモータ２０の回転トルクは、クロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２に保持するために必要な最大回転トルクが維持され、略一定であるものとする。射出充填工程の進行に伴い、射出充填工程後半のフルパック状態に近づくに連れて、金型キャビティ５０内の溶融樹脂の樹脂圧が増加し、発生する型開き力も増加する。その結果、クロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２に位置保持するために必要な回転トルク（出力）も漸次増加する。

ここで、図２及び図５（ａ）に示す射出充填工程中（低圧型締工程中）に、先に説明したような過充填や、想定速度や想定圧力を超える溶融樹脂の射出充填が成され、急激な型開き力の上昇が発生した場合、この型開き力の上昇に抗してクロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）に位置保持するために、回転トルク（出力）は、図６（ｂ）のグラフのＡ（一点鎖線）で示すように、定格トルクＴＴまで一気に上昇する。そして、それでも可動盤１５を圧縮・プレス開始位置２に位置保持することが出来なければ、回転トルク（出力）は、時間制限を伴う最大許容トルクＫＴまで上昇する。それでもクロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２に位置保持することが困難な場合、最大許容トルクＫＴに到達後、これを保持可能な時間制限後にサーボモータ２０がトリップする。

その結果、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を屈曲させた状態）で、クロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）に位置保持させることが困難になり、可動型１２ｂ（可動盤１５）が型開き力に抗しきれずに固定型１２ａから更に型開きされる。この場合、シェアエッジ構造の金型であっても、金型キャビティ５０を閉空間として保持させることができなくなり、金型分割面から溶融樹脂が漏れ出す虞がある。例えその状況まで到らないとしても、サーボモータ２０がトリップすれば、安全のため、射出成形機１の成形サイクルは即停止される。サイクル停止（成形サイクルが完了した時点で成形サイクルを停止させる）に対して、成形サイクル途中で停止された場合、金型キャビティ５０内の溶融樹脂の冷却固化を待ってそれを取り出す作業や、溶融樹脂が金型１２から漏れた場合はその除去及び清掃作業、また、射出装置５側でも、貯留部の溶融樹脂を含め、射出装置５内の樹脂材料が、そのまま次の成形サイクル再開時に使用できない状態に劣化するため、射出装置５を固定型１２ａから離間させて、射出装置５内の溶融樹脂を排出させるパージ作業や射出装置５内の清掃作業等の復旧・成形再開準備作業が必要となる。

ここで、通常、サーボモータにはモータ本体の保護のために、仕様としての定格トルク（ＴＴ）よりも大きな、保持可能時間により異なる最大許容トルク（ＫＴ）が所定時間継続して発生した場合にモータをトリップさせる安全機構が装備されている。しかしながら、サーボモータのこの安全機構はあくまでもモータ本体の保護であるため、サーボモータが駆動させる対象の保護は考慮されていない。そのため、このような、射出充填工程中（低圧型締工程中）の想定外の型開き力の上昇に追従する駆動部の出力（回転トルク）上昇による、金型、トグル式型締機構及び同駆動部の破損や、成形サイクル途中での成形工程の停止を回避するために、射出充填工程中（低圧型締工程中）に、トグル式型締機構の駆動部に出力上限値を設けることが好ましい。

実施例１では、低圧型締工程中のサーボモータ２０に、本来のサーボモータ２０の安全機構とは別に、回転トルクの上限値（トルクリミットＴＬ２／出力上限値２）を設けている。このトルクリミットＴＬ２の値は、適正な状態下での射出充填工程時に想定される型開き力に対抗可能な位置保持力を、トグル式型締機構１０を介して可動盤１５（可動型１２ｂ）に作用させる、サーボモータ２０の回転トルク（出力）を基準にした値である。実施例１では、適正な状態下での射出充填工程時の初期に想定される、略一定の型開き力よりも、若干大きな位置保持力を発生可能な回転トルクが、トルクリミットＴＬ２（出力上限値２）として設定されているものとする。（射出充填工程（低圧型締工程）が開始される時間ｔ１から時間ｔ１’の時間領域）

サーボモータ２０にトルクリミットＴＬ２が設定されることにより、本来であれば、図６（ｂ）のグラフのＡ（一点鎖線）で示すような急激なサーボモータ２０の回転トルク（出力）の上昇が発生する場合でも、サーボモータ２０の回転トルクはトルクリミットＴＬ２以上に上昇することはない。このように、可動盤１５（可動型１２ｂ）がクロスヘッド２５に作用させる型開き力が、サーボモータ２０におけるトルクリミットＴＬ２によるクロスヘッド２５の位置保持力を超えた場合に、発生している型開き力と、クロスヘッド２５の位置保持力とが略等しくなる（バランスする）位置まで、クロスヘッド２５が後退して、可動盤１５（可動型１２ｂ）が型開き方向に移動する（低圧型締保護工程）。

また、この可動盤１５（可動型１２ｂ）の型開き方向への移動（低圧型締保護工程）により金型キャビティ５０の容積が増加して、発生している型開き力が、クロスヘッド２５の位置保持力より小さくなった場合に、低圧型締保護工程において後退したクロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）へと前進させて、可動盤１５（可動型１２ｂ）を型閉じ方向に移動させる（低圧型締復帰工程）。このように、クロスヘッド２５の圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）における位置保持制御時であっても、サーボモータ２０にトルクリミットＴＬ２が設定されることにより、クロスヘッド２５の位置制御を必要とせず、発生している型開き力と、トルクリミットＴＬ２によるクロスヘッド２５の位置保持力とがバランスするように、クロスヘッド２５が、圧縮・プレス開始位置２を前進限として型開閉方向に前進・後退する。

このような低圧型締保護工程及び低圧型締復帰工程により、サーボモータ２０の回転トルクはＡからＡ’（同図のグラフ下の四角内参照）の二点鎖線で示すように抑制される。その結果、万一、先に説明したような理由により、低圧型締工程において、想定より高いサーボモータ２０の回転トルクが発生したとしても、これをトルクリミットＴＬ２により抑制させて、射出装置の制御に依らず、トグル式型締機構や射出装置や金型の破損を防止（保護）すると共に、サーボモータ２０をトリップさせることなく成形サイクルを継続させることができる。

更に、上記のような低圧型締保護工程及び低圧型締復帰工程により、射出装置の制御に依らず、射出充填工程（低圧型締工程）のトルクリミットＴＬ２が設けられた部分において、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に付与させる圧力を、トルクリミットＴＬ２による位置保持力以下に安定させることができる。尚、低圧型締工程中に、保護工程としての上記のような低圧型締保護工程や低圧型締復帰工程が発生した場合、射出充填に関する充填樹脂量、射出速度、射出圧力等の射出条件設定値が適切でない、あるいは、誤っている可能性や、射出装置側に何らかの異常が発生している可能性がある。そのため、これら保護工程が働いた場合、その旨を警報や操作画面への表示等でオペレータに知らせると共に、これら保護工程が働いたタイミング、クロスヘッドの後退位置及び設定保持位置へ復旧するまでに要した時間等、関連データも合わせて記録・表示されるように構成されることが好ましい。

尚、金型キャビティ５０内がフルパック状態に近づく、射出充填工程（低圧型締工程）後半に想定される、回転トルク（出力）の漸次増加時（時間ｔ１’から時間ｔ２の時間領域）における、想定外の駆動部の出力（回転トルク）上昇に対して、金型、トグル式型締機構及び同駆動部の破損や、成形サイクル途中での成形工程の停止を回避したい場合は、トルクリミットＴＬ２を、サーボモータ２０の定格トルク（ＴＴ）よりは大きく、最大許容トルク（ＫＴ）よりは小さい値等、大きめに設定することが好ましい。想定される回転トルク（出力）が不明な場合も、このような大きめのトルクリミットＴＬ２を、射出充填工程（低圧型締工程）全領域（時間ｔ１から時間ｔ２）に設定し、成形中にモニタリングされる回転トルクの変動を確認しながら、トルクリミットＴＬ２の設定値や設定範囲を絞り込んでも良い。

次に、射出充填工程開始後、所定のタイミングでクロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）から圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）まで前進させて、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に圧縮・プレス力を付与させる圧縮・プレス工程に移行させる。実施例１では、図６（ａ）に示すように、時間ｔ２まで低圧型締工程が継続され、時間ｔ２から時間ｔ３までに、クロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置２から圧縮・プレス完了位置まで前進させる制御（速度及び位置制御）を行わせる。この圧縮・プレス工程では、可動盤１５（可動型１２ｂ）の型閉じ方向への移動により、金型キャビティ５０の容積を略正規の容積まで縮小させて、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に圧縮・プレス力を略均等に付与させることにより、金型キャビティ内の溶融樹脂全体に略均等な樹脂圧を有する樹脂流動を発生させて、溶融樹脂をゲート近傍から金型キャビティ５０の末端部位まで流動させることができる。

尚、実施例１の射出プレス成形方法においては、射出充填工程開始からの経過時間や射出装置のスクリュの前進位置、あるいは、特許文献２のように、射出充填工程中の、可動盤１５（可動型１２ｂ）の型開き量（タイバー１７の伸張量）等、いずれか、あるいは複数の設定項目が設定値に到達したタイミングで、クロスヘッド２５を圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）まで設定速度で前進させて可動型１２ｂを固定型１２ａ側に移動させる圧縮・プレス工程に移行させる。

図５（ｂ）は、図６（ａ）の時間ｔ２からｔ３までの間の任意の時点であって、型開き量αをα’まで減少させた状態（α’＜α）である。尚、一般的な射出充填方法においては、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に射出装置側から所定の圧力を付与させるため、射出充填工程完了後も所定時間、図５に示すゲートバルブ１２ｄを開放状態にするが、射出プレス成形方法や射出圧縮成形方法においては、先に説明したような、可動盤１５の型閉じ方向への移動により、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に圧縮・プレス力を付与させるため、ゲートバルブ１２ｄを、射出充填工程の完了と略同時に閉塞させる。

そして、圧縮・プレス工程においては、金型キャビティ５０内の溶融樹脂の温度が低圧型締工程時よりも低下しており、圧縮・プレス工程中も溶融樹脂の温度低下が進行する。そのため、このような状況下において、可動盤１５（可動型１２ｂ）を型閉じ方向に移動させて、金型キャビティ５０の容積を縮小させるためには、大きな圧縮・プレス力が必要となる。その結果、可動盤１５（可動型１２ｂ）を介してクロスヘッド２５に作用する前進抵抗力に対して、クロスヘッド２５の設定前進速度を維持するために必要な回転トルク（出力）がサーボモータ２０に発生し、且つ、圧縮・プレス工程の進行に伴って、この必要な回転トルク（出力）が漸次増加する。この時間ｔ２からｔ３間（圧縮・プレス開始位置２から圧縮・プレス完了位置間）における、クロスヘッド２５を前進させるサーボモータ２０に発生する回転トルクの変化を、図６（ｂ）のグラフの時間ｔ２からｔ３間の太い実線部分で示す。このように、サーボモータ２０（駆動部）に発生する回転トルク（出力）は、低圧型締工程よりも、圧縮・プレス工程の方が大きくなることが一般的である。

図６（ｂ）のグラフの時間ｔ２からｔ３間の太い実線部分で示すように、圧縮・プレス工程においては、クロスヘッドを設定前進位置まで前進させる速度及び位置制御が行われるため、圧縮・プレス工程が正常に成されたとしても、サーボモータ２０に発生する回転トルクは漸次増加する。この間（時間ｔ２から時間ｔ３）のサーボモータ２０に発生する回転トルクの増加（変動）をΔ（デルタ）ＴＬ１とする。この回転トルクの増加（変動）ΔＴＬ１は、そのまま、圧縮・プレス工程中における金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧の変動となる。該変動は金型キャビティ内の溶融樹脂に樹脂圧偏差を発生させ、圧縮・プレス工程による、溶融樹脂の冷却固化時に生じる内部ひずみの減少という本来の効果を低減させてしまう。

このような、圧縮・プレス工程中の駆動部（サーボモータ２０）の出力（回転トルク）の増加（変動）を抑制するために、本発明においては、圧縮・プレス工程中に、トグル式型締機構の駆動部に出力上限値１を設けている。実施例１では、圧縮・プレス工程中のサーボモータ２０（駆動部）に回転トルクの上限値（トルクリミットＴＬ１／出力上限値１）を設けている。このトルクリミットＴＬ１の値は、圧縮・プレス工程中、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に、安定的に付与させることが好適と考えられる圧縮・プレス力を基準として、この好適な圧縮・プレス力を、可動盤１５（可動型１２ｂ）を介して、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に付与させることができる、サーボモータ２０の回転トルクとすることが好ましい。

図６（ｂ）の細い２点鎖線Ｂで示すように、圧縮・プレス工程の開始後、漸次増加するサーボモータ２０の回転トルクが、このトルクリミットＴＬ１に到達（時間ｔ２’）した後、圧縮・プレス保持工程が開始される時間ｔ３までの間、サーボモータ２０の回転トルクがトルクリミットＴＬ１を維持した状態で、クロスヘッド２５の前進が継続される。すなわち、圧縮・プレス工程の間（時間ｔ２から時間ｔ３）のサーボモータ２０に発生する回転トルクの増加（変動）を低減させる（ΔＴＬ１からΔＴＬ１’）と共に、少なくとも、圧縮・プレス保持工程の一部（時間ｔ２’から時間ｔ３）において、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に、トルクリミットＴＬ１に準じた圧縮・プレス力を略均等に付与させることができる。このような、圧縮・プレス工程中における金型キャビティ５０内の溶融樹脂の樹脂圧の変動抑制と、同溶融樹脂への略均等な圧縮・プレス力の付与時間の確保と、により、金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧偏差の発生がより抑制されて、溶融樹脂の冷却固化時に生じる内部ひずみの減少という本来の効果をより確実に得ることができる。

尚、正常な圧縮・プレス工程中に、サーボモータ２０の回転トルクがトルクリミットＴＬ１に到達するように設定すると、低圧型締工程後半から圧縮・プレス工程開始時の、サーボモータ２０の回転トルクの漸次増加に伴い、圧縮・プレス工程の開始後、所定のタイミングで、同回転トルクがトルクリミットＴＬ１に到達する。その後、同回転トルク（トルクリミットＴＬ１）の制約を受け、クロスヘッド２５は設定速度を維持できず、設定速度より低速度で前進する。そのため、図６（ａ）の細い２点鎖線Ｂで示すように、クロスヘッド２５の前進位置は、サーボモータ２０の回転トルクがトルクリミットＴＬ１に到達後、クロスヘッド２５の前進速度が減速するために時間ｔ３に圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）に到達することができず、あるいは、図示はしていないが、圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）に到達するのに更に時間を要する。また、トルクリミットＴＬ１の設定値が小さすぎると、クロスヘッド２５の前進速度が極端に低下、あるいは、前進が困難になり、圧縮・プレス工程の本来の目的である、金型キャビティ５０内の溶融樹脂を圧縮・プレス力により、末端まで充填させることが困難になる場合がある。

従って、トルクリミットＴＬ１到達後に継続可能なクロスヘッド２５の前進速度が、良品成形のために許容される、設定速度からの減速範囲になるようにトルクリミットＴＬ１を設定したり、トルクリミットＴＬ１到達後に継続可能なクロスヘッド２５の前進速度下で、所望時間内に到達可能なクロスヘッド２５の位置、あるいは、その所望時間を、新たな圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）として再設定したりすることが望ましい。

また、圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）から圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）までを複数の区間に分割させて、各区間におけるクロスヘッド２５の前進速度と、トルクリミットＴＬ１とを設定しても良い。この場合、サーボモータ２０の回転トルクが上昇する圧縮・プレス工程の後半の区間程、トルクリミットＴＬ１を大きく設定することにより、クロスヘッド２５の前進速度の、当初の設定速度からの減速を抑制することができる。

一方、圧縮・プレス工程においては、低圧型締工程時よりも大きな圧縮・プレス力が必要になるため、先に説明したような射出充填工程時（低圧型締工程時）における過充填や、想定速度や想定圧力を超える溶融樹脂の射出充填（の継続）により、図６（ｂ）のグラフのＣ（一点鎖線）で示すような急激な回転トルクの上昇が発生する場合がある。低圧型締工程時に図６（ｂ）のグラフのＡで示すような急激な回転トルクの上昇が、トルクリミットＴＬ２によりＡ’で示すように抑制された場合は、特にその可能性が高い。

このような、圧縮・プレス工程中の想定外の駆動部の出力（回転トルク）上昇は、本発明の実施例１のトルクリミットＴＬ１の設定により回避されることは言うまでもない。また、圧縮・プレス工程間に、サーボモータ２０に発生する回転トルクの増加（変動）ΔＴＬ１の、成形品質への影響が少ない場合、トルクリミットＴＬ１を、低圧型締工程におけるトルクリミットＴＬ２のように、金型、トグル式型締機構及び同駆動部の破損防止のために設定しても良い。

例えば、図６（ｂ）に示すように、圧縮・プレス工程（時間ｔ２から時間ｔ３）において、トルクリミットＴＬ１の代わりに、それよりも大きなトルクリミットＴＬ１’を設定するものとする。サーボモータ２０にトルクリミットＴＬ１’が設定されることにより、同図のグラフのＣ（一点鎖線）で示すような急激なサーボモータ２０の回転トルクの上昇が発生した場合でも、図６（ｂ）の細い２点鎖線Ｃ’で示すように、サーボモータ２０の回転トルクはトルクリミットＴＬ１’以上に上昇することはない。そして、前進していたクロスヘッド２５は、サーボモータ２０のトルクリミットＴＬ１’によるクロスヘッド２５の前進力と、クロスヘッド２５に作用する前進抵抗力とが略同じ状態になると停止し、その後、クロスヘッド２５は、圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）に到達するまで、金型キャビティ内の溶融樹脂の型開閉方向の冷却固化収縮に準じて前進する。低圧型締工程における低型締保護工程のように、クロスヘッド２５を後退させることはなく、金型、トグル式型締機構及び同駆動部の破損を防止することができる。

このように、圧縮・プレス工程においては、トルクリミットＴＬ１を、金型キャビティ５０内の溶融樹脂の樹脂圧の変動抑制、及び、同溶融樹脂への略均等な圧縮・プレス力の付与時間の確保のために設定することも、金型、トグル式型締機構及び同駆動部の破損を防止するために設定することもできる。

ここで、実施例１では、低圧型締工程において、サーボモータ２０にトルクリミットＴＬ２を設け、低圧型締保護工程や低圧型締復帰工程を発生させて、金型やトグル式型締機構及び同駆動部の破損を防止する形態を説明した。一方、射出充填工程が完了しておらず、金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧が漸次増加する低圧型締工程の後半に、これら低圧型締保護工程や低圧型締復帰工程が発生した場合、これら低圧型締保護工程中（クロスヘッド２５後退中）や、低圧型締復帰工程中（クロスヘッド２５前進中）に圧縮・プレス工程へ移行する場合もある。この場合、クロスヘッド２５は、圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）で停止せず、トルクリミットＴＬ１（出力上限値）によるクロスヘッドの前進力でそのまま、圧縮・プレス完了位置までの速度及び位置制御が行われる。

圧縮・プレス工程後、可動型１５（可動型１２ｂ）を圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）において所定時間位置保持させる圧縮・プレス保持工程に移行させる。実施例１では、図６（ａ）に示すように、時間ｔ３までにクロスヘッド２５を圧縮・プレス完了位置まで移動させ、時間ｔ３から時間ｔ４の間、クロスヘッド２５を圧縮・プレス完了位置に位置保持させる位置保持制御が行われる。この圧縮・プレス保持工程では、圧縮・プレス工程において、圧縮・プレス力を略均等に付与させた状態で、金型キャビティ５０の末端部位まで流動され、冷却固化がある程度進行した溶融樹脂を、そのまま適切な圧縮・プレス力を略均等に付与させた状態で最終的な冷却固化状態にさせることにより、冷却固化時に溶融樹脂に生じる内部ひずみを抑制させて、成形後の、内部ひずみによる樹脂成形品の形状変形の抑制に寄与するものである。図５（ｃ）は、図６（ａ）の時間ｔ３からｔ４までの状態であって、図３に示すように、固定型１２ａに可動型１２ｂを型閉じさせた状態である。図３において、タイバー１７全長をＬ＋β２（ベータツー）としているが、これは、圧縮・プレス完了位置において、可動型１２ｂに付与させている圧縮・プレス力により、タイバー１７がβ２伸張されていることを示す。圧縮・プレス保持工程は、クロスヘッド２５の位置保持制御が行われるため、圧縮・プレス保持工程開始時に、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に付与されていた圧縮・プレス力は、同溶融樹脂の型開閉方向の冷却固化収縮に準じて漸次減圧される。

射出プレス成形方法においては、この圧縮・プレス保持工程後、可動型１２ｂを固定型１２ａから型開きさせて、成形された樹脂成形品を取り出しても良い。また、更に、図６（ａ）の時間ｔ４以降の太い点線で示した型締工程を行っても良い。型締工程に移行させるには、サーボモータ２０を駆動させ、クロスヘッド２５を型閉じ方向に更に前進させて、図４に示すように、トグルリンク２２及びミッドリンク２３をロックアップ状態にさせる（屈曲角度＝１８０°）。この時、図６（ｂ）のグラフの時間ｔ４以降の太い点線で示すように、サーボモータ２０の回転トルクは、トグルリンク２２及びミッドリンク２３のロックアップのために上昇するものの、一度ロックアップ状態になれば、サーボモータ２０を停止させ、その回転トルクを保持させる必要はない。図２において、タイバー１７全長はＬ＋β２から更にＬ＋β（β＞β２）まで伸張され、そのタイバー１７の伸張量βに応じた型締力が金型１２に付与される。

次に、射出圧縮成形方法における型締制御方法を説明する。トグル式型締機構１０を有する射出成形機１を使用する点は実施例１と同じである。そのため、実施例１と同じ構成要件については同じ符号を採用し、実施例１との相違点についてのみ説明する。

先に説明したように、射出圧縮成形方法は、可動型１２ｂ及び固定型１２ａを型合わせ（型タッチ）させた状態（図３）から、低い型締力を発生させる程度にトグルリンクを伸張させた非ロックアップ状態で射出充填工程を開始させる。そして、金型キャビティ５０内に射出充填させた溶融樹脂の溶融樹脂流動（射出速度や射出圧力）により発生する型開き力に抗して、トグルリンクを屈曲させた状態で、クロスヘッドを圧縮・プレス開始位置１（設定保持位置）に位置保持させる位置保持制御を行わせる（低圧型締工程）。そして、タイバー１７を伸張させることにより、可動型１２ｂを固定型１２ａから、タイバー１７の伸張量と略同じ量、型開きさせる。このタイバー１７の伸張量をαとすると、図２に示す状態になる。この場合、図２のタイバー１７全長のＬ＋（β１）をＬ＋αと読み替えると理解が容易である。射出プレス成形方法が、可動型１２ｂを固定型１２ａから所定量型開きさせた非ロックアップ状態で射出充填工程を開始させるのに対して、可動型１２ｂ及び固定型１２ａを型合わせ（型タッチ）させた状態（金型１２が型開きされていない状態）から射出充填工程を開始させる点が異なる。

また、図５においては、図５（ｃ）の、可動型１２ｂ及び固定型１２ａを型合わせ（型タッチ）させた状態から、低い型締力を発生させた状態で射出充填工程を開始させて、発生する型開き力により、図５（ｂ）、図５（ａ）に示すようにタイバー１７を伸張させて、固定型１２ａからの可動型１２ｂの型開き量がα’からαと大きくなるように、図５を実施例１と逆に参照すると理解が容易である。

また、図３に示す射出充填工程開始前の状態が、図６（ａ）のグラフの時間ｔ１に相当し、図２及び図５（ａ）に示す型開き状態（型開き量α）が、射出充填工程中の最大型開き状態とすると、図６（ａ）のグラフの時間ｔ２に相当する。ここで、実施例２の射出圧縮成形方法においては、先に説明したように、この図６（ａ）のグラフの時間ｔ１からｔ２の間、タイバー１７の伸張により、固定型１２ａから可動型１２ｂが型開きされる。この間、トグル式型締機構１０においては、可動型１２ｂ及び固定型１２ａを型合わせ（型タッチ）させた状態から、低い型締力を生じさせる程度にトグルリンクを伸張させた非ロックアップ状態で、クロスヘッド２５を圧縮・プレス開始位置１（設定保持位置）に位置保持する位置保持制御（低圧型締工程）が行われる。これを、図６（ａ）のグラフの時間ｔ１からｔ２の間の太い一点鎖線で示す。

すなわち、射出圧縮成形方法においても、射出充填工程に重複する低圧型締工程は、射出プレス成形方法における低圧型締工程と、クロスヘッド２５の位置保持制御の”設定保持位置”が異なるだけで、サーボモータ２０に発生する回転トルクは、図６（ｂ）のグラフの時間ｔ１からｔ２間と同様の変化を示すと共に、発生する回転トルクそのものは、同規模の射出プレス成形方法よりも一般的に大きい。そのため、射出圧縮成形方法においても、低圧型締工程中に、同図のグラフのＡ（一点鎖線）で示すような急激な型開き力の上昇が発生する可能性があるため、トグル式型締機構や射出装置や金型の破損を防止（保護）すると共に、成形サイクル途中での成形工程の停止を回避するために、低圧型締工程中のサーボモータ２０に、回転トルクの上限値（トルクリミットＴＬ２／出力上限値２）を設けることが好ましい。

また、可動盤１５（可動型１２ｂ）がクロスヘッド２５に作用させる型開き力が、サーボモータ２０におけるトルクリミットＴＬ２によるクロスヘッド２５の位置保持力とが略等しくなる（バランスする）位置まで、クロスヘッド２５が後退して、可動盤１５（可動型１２ｂ）が型開き方向に移動する（低型締保護工程）。この低型締保護工程により、射出装置の制御に依らず、トグル式型締機構や射出装置や金型の破損を防止（保護）すると共に、サーボモータ２０をトリップさせることなく成形サイクルを継続させることができることは、実施例１で説明したとおりである。

実施例２の射出圧縮成形方法においても、射出充填工程開始からの経過時間や射出装置のスクリュの前進位置、あるいは、特許文献２のように、射出充填工程中の、可動盤１５（可動型１２ｂ）の型開き量（タイバー１７の伸張量）等、いずれか、あるいは複数の設定項目が設定値に到達したタイミングで、クロスヘッド２５を圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）まで設定速度で前進させて可動型１２ｂを固定型１２ａ側に移動させる圧縮・プレス工程に移行させる。

尚、射出圧縮成形方法には、射出充填時のタイバー１７の伸張により、可動型１２ｂを固定型１２ａから微少型開きさせた後、圧縮・プレス工程のようにクロスヘッド２５を前進させず、クロスヘッド２５の位置保持制御を維持させたまま、伸張させたタイバー１７の弾性力による型閉じ力と、型閉じにより発生する可動型１２ｂの前進抵抗力のバランスを利用して、金型キャビティ５０内の溶融樹脂に圧縮・プレス力を付与させる形態もある。この形態における金型キャビティ５０内の溶融樹脂への圧縮・プレス力の付与も、圧縮・プレス工程における圧縮・プレス力の付与と基本的には同じである。そのため、後述する、トルクリミットＴＬ１やトルクリミットＴＬ１’の設定により、実施例２と同様の効果を奏するが、説明を簡単にするために、この形態についての説明は割愛する。

実施例２の射出圧縮成形方法の圧縮・プレス工程においても、射出プレス成形方法の圧縮・プレス工程と同様に、クロスヘッド２５を、圧縮開始位置１（設定保持位置）から圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）まで、設定速度で前進させる速度及び位置制御を行わせるため、可動盤１５（可動型１２ｂ）を介してクロスヘッド２５に作用する前進抵抗力に対して、クロスヘッド２５の設定前進速度を維持するために必要な回転トルク（出力）がサーボモータ２０に発生し、且つ、圧縮・プレス工程の進行に伴って、この必要な回転トルク（出力）が漸次増加する。

このような、圧縮・プレス工程中の駆動部（サーボモータ２０）の出力（回転トルク）の増加（変動）を抑制するために、実施例２でも、圧縮・プレス工程中のサーボモータ２０（駆動部）に、回転トルクの上限値（トルクリミットＴＬ１／出力上限値１）を設けている。トルクリミットＴＬ１により、金型キャビティ内の溶融樹脂の樹脂圧偏差の発生がより抑制されて、溶融樹脂の冷却固化時に生じる内部ひずみの減少という本来の効果をより確実に得ることができることは、実施例１の射出プレス成形方法で説明しているので、ここでの説明は割愛する。

また、トルクリミットＴＬ１到達後に継続可能なクロスヘッド２５の前進速度が減速される点についても、実施例１と同様に、適切なトルクリミットＴＬ１の設定や、圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）の再設定や、圧縮・プレス開始位置２（設定保持位置）から圧縮・プレス完了位置（設定前進位置）までの区間分割と区間毎のトルクリミットＴＬ１の設定が望ましい。

一方、実施例２の射出圧縮成形方法の圧縮・プレス工程においても、実施例１と同様に、金型キャビティ５０内の溶融樹脂の温度低下に伴って、必要な圧縮・プレス力が増加するため、急激なサーボモータ２０の回転トルクの上昇が発生する可能性がある。このようなサーボモータ２０の回転トルクの上昇も、トルクリミットＴＬ１の設定により回避することは可能だが、実施例１の射出プレス成形方法の圧縮・プレス工程で説明したように、トグル式型締機構や射出装置や金型の破損を防止（保護）や、サーボモータ２０をトリップさせることなく成形サイクルを継続させることを目的とした、トルクリミットＴＬ１’を設けても良い。

射出圧縮成形方法においても、この圧縮・プレス保持工程後、可動型１２ｂを固定型１２ａから型開きさせて、成形された樹脂成形品を取り出しても良い。また、更に、図６（ａ）の時間ｔ４以降の太い点線で示した型締工程を行っても良い。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、実施例１及び実施例２において、トグル式型締機構の駆動部を、サーボモータと、回転及び直線運動変換機構であるボールねじ機構との組み合わせとしたが、これを、所定の圧力の作動油を供給することにより所定の駆動力で駆動させることができる油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）としても良い。具体的には、クロスヘッドを型閉じ方向に移動させる際に、同油圧アクチュエータに作動油を共有する油圧回路、あるいは、同アクチュエータから作動油を排出させる油圧回路に、リリーフ圧を任意で調整可能なリリーフ弁等の圧力制御弁を配置させることにより、この油圧アクチュエータの駆動時に駆動上限値（最大許容圧力）を設けることにより、本発明を実施することが可能である。

１ 射出成形機
５ 射出装置
１０ トグル式型締機構
１２ａ 固定型
１２ｂ 可動型
１４ 固定盤
１５ 可動盤
１７ タイバー
２０ サーボモータ
２１ａ ボールねじ軸（ボールねじ機構）
２１ｂ ナット体（ボールねじ機構）
２２ トグルリンク
２３ ミッドリンク
２４ クロスヘッドリンク
２５ クロスヘッド
５０ 金型キャビティ

Claims (7)

1. 駆動部によりクロスヘッドを型開閉方向に後退・前進させて、トグルリンクを屈曲・伸張させることにより、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を型開閉及び型締めさせるトグル式型締機構において、
   射出充填開始時に、前記トグル式型締機構の前記トグルリンクを屈曲させた状態で、前記クロスヘッドを設定保持位置に位置保持させる位置保持制御を行わせる低圧型締工程と、
   前記トグル式型締機構の前記駆動部に出力上限値１を設けた状態で、前記クロスヘッドを前記設定保持位置から設定前進位置に向けて前進させる速度及び位置制御を行わせる圧縮・プレス工程と、を有し、
   前記圧縮・プレス工程の少なくとも一部において、前記トグル式型締機構の前記駆動部の発生出力が前記出力上限値１を維持した状態で、前記クロスヘッドの前進が継続される、トグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。
2. 前記圧縮・プレス工程の前記少なくとも一部が、前記設定保持位置から前記設定前進位置間の任意の位置領域、または、前記圧縮・プレス工程中の任意の時間領域である、請求項１に記載のトグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。
3. 前記低圧型締工程が、金型分割面が開いていない状態から開始される、請求項１または請求項２に記載のトグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。
4. 前記低圧型締工程が、金型分割面が開いた状態から開始される、請求項１または請求項２に記載のトグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。
5. 前記圧縮・プレス工程において、前記設定保持位置から前記設定前進位置までを複数の区間に分割させて、前記各区間における前記クロスヘッドの前進速度と、前記出力上限値１とが設定される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のトグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。
6. 前記低圧型締工程の少なくとも一部において、前記トグル式型締機構の前記駆動部に出力上限値２を設け、前記可動盤が前記クロスヘッドに作用させる型開き力が、前記駆動部における前記出力上限値２による前記クロスヘッドの位置保持力を超えた場合に、前記型開き力と前記位置保持力とが略等しくなる位置まで、前記クロスヘッドが後退して、前記可動盤が型開き方向に移動する低圧型締保護工程と、
   前記型開き力が前記位置保持力より小さくなった場合に、前記低圧型締保護工程において後退した前記クロスヘッドを前記設定保持位置へと前進させて、前記可動盤を型閉じ方向に移動させる低圧型締復帰工程と、
   を含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のトグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。
7. 前記低圧型締工程の前記少なくとも一部を複数の区間に分割させて、前記各区間における前記出力上限値２が設定される、請求項６に記載のトグル式型締機構を有する射出成形機の型締制御方法。

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