特許 6774997 射出成形機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774997

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】射出成形機

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/77 20060101AFI20201019BHJP

   B29C 45/17 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/77

   B29C45/17

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-212110(P2018-212110)

(22)【出願日】2018年11月12日

(65)【公開番号】特開2020-78873(P2020-78873A)

(43)【公開日】2020年5月28日

【審査請求日】2019年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000222587

【氏名又は名称】東洋機械金属株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】518402093

【氏名又は名称】有限会社西内製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】特許業務法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西内 憲司

(72)【発明者】

【氏名】宮本 志郎

【審査官】 山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２４３４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０３５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２８９６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金型のキャビティに樹脂材料を射出する射出成形機であって、
前記キャビティに接続され、前記キャビティ内から気体を吸い出しまたは前記キャビティ内に気体を送り込んで前記キャビティ内の気圧を調整する気圧調整部と、
前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中に前記キャビティ内の気圧を調整するように前記気圧調整部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記キャビティ内の気圧が前記キャビティにおける前記樹脂材料の充填率に応じて定められた目標気圧となるように前記気圧調整部を制御し、
前記制御部は、前記射出動作を開始する時点から、前記充填率が高くなるにしたがって前記キャビティ内の気圧が徐々に低くなるように前記気圧調整部を制御することを特徴とする射出成形機。

【請求項2】

金型のキャビティに樹脂材料を射出する射出成形機であって、
前記キャビティに接続され、前記キャビティ内から気体を吸い出しまたは前記キャビティ内に気体を送り込んで前記キャビティ内の気圧を調整する気圧調整部と、
前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中に前記キャビティ内の気圧を調整するように前記気圧調整部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記キャビティ内の気圧が前記キャビティにおける前記樹脂材料の充填率に応じて定められた目標気圧となるように前記気圧調整部を制御し、
前記制御部は、前記射出動作を開始する時点から前記射出動作終了まで、前記キャビティ内の気圧が一定の値になるように前記気圧調整部を制御することを特徴とする射出成形機。

【請求項3】

前記キャビティ内の気圧を測定する気圧測定部をさらに有し、
前記制御部は、前記気圧測定部によって測定された前記キャビティ内の気圧に基づいて前記キャビティ内の気圧が前記目標気圧となるように前記気圧調整部をフィードバック制御する、請求項１または請求項２に記載の射出成形機。

【請求項4】

前記気圧調整部は、前記キャビティに接続されたシリンダ部と、前記シリンダ部に往復移動可能に収容されたピストン部と、前記ピストン部を往復移動させる駆動部と、を有している、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の射出成形機。

【請求項5】

前記気圧調整部は、前記キャビティに接続されたシリンダ部と、前記シリンダ部に往復移動可能に収容されたピストン部と、前記ピストン部を往復移動させる駆動部と、を有し、
前記制御部は、前記充填率に応じて定められた位置に前記ピストン部を移動させるように前記駆動部を制御する、請求項１または請求項２に記載の射出成形機。

【請求項6】

前記キャビティ内の気圧を測定する気圧測定部をさらに有し、
前記制御部は、前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中に、前記気圧測定部により測定された前記キャビティ内の気圧を表示することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の射出成形機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形機に関する。

【背景技術】

【0002】

射出成形機は、射出速度を速くすることによって射出時間を短くし、製品品質を高めることができる。その一方で、射出速度を速くすると、金型のキャビティ内の気体が逃げ切れずに金型内に閉じ込められてしまうことがあり、断熱圧縮による発熱で成形品の焼けなどの成形不良が生じるおそれがある。このような成形不良を抑制する従来の射出成形機が特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１の射出成形機は、金型のキャビティに真空引き流路を通じて空圧シリンダを接続しており、空圧シリンダ内のピストンを油圧で作動させることにより真空引きを行う。これにより、射出成形機は、射出動作時にキャビティ内に気体が閉じ込められることを回避して、焼けなどの成形不良を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭５９−１７９０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の射出成形機は、可動金型を固定金型に密着させた後に、キャビティ内の気体を空圧シリンダで真空引きし、次いでキャビティ内に樹脂材料を射出する射出動作を行っていた。そのため、射出動作を開始する時点でキャビティ内の気圧が大気圧より大幅に低くなっているので、金型のゲートを通じてキャビティ内に流れ込んだ樹脂材料が飛まつ状になって一気に拡散してしまい、成形品の表面に斑点状のムラなどが生じることがあった。

【0006】

また、発泡成形においては、樹脂材料の流動中に気泡が破裂してしまうことを抑制するためにキャビティ内の気圧を高める必要があるところ、キャビティ内への樹脂材料の充填が進むとキャビティ内の空間容積が徐々に小さくなって気圧が必要以上に上昇してしまうことがある。これにより、樹脂材料のスムーズな流動が阻害されてしまい、成形品の表面にフローマークなどが生じるおそれがあった。

【0007】

そこで、本発明は、成形品の表面性状の不良を効果的に抑制できる射出成形機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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る射出成形機は、金型のキャビティに樹脂材料を射出する射出成形機であって、前記キャビティに接続され、前記キャビティ内から気体を吸い出しまたは前記キャビティ内に気体を送り込んで前記キャビティ内の気圧を調整する気圧調整部と、前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中に前記キャビティ内の気圧を調整するように前記気圧調整部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記キャビティ内の気圧が前記キャビティにおける前記樹脂材料の充填率に応じて定められた目標気圧となるように前記気圧調整部を制御し、前記制御部は、前記射出動作を開始する時点から、前記充填率が高くなるにしたがって前記キャビティ内の気圧が徐々に低くなるように前記気圧調整部を制御することを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、キャビティに接続され、キャビティ内から気体を吸い出しまたはキャビティ内に気体を送り込んでキャビティ内の気圧を調整する気圧調整部と、キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中にキャビティ内の気圧を調整するよう気圧調整部を制御する制御部と、を有する。このようにしたことから、射出動作中にキャビティ内の気圧を調整することができるので、キャビティ内の気圧を調整することによってキャビティ内の樹脂材料の拡散状態や流動状態を制御することができる。そのため、成形品の表面性状の不良を効果的に抑制できる。
また、前記制御部は、前記キャビティ内の気圧が前記キャビティにおける前記樹脂材料の充填率に応じて定められた目標気圧となるように前記気圧調整部を制御する。このようにすることで、充填率に応じてキャビティ内を適切な気圧に調整することができ、成形品の表面性状の不良をより効果的に抑制できる。
また、前記制御部は、前記充填率が高くなるにしたがって前記キャビティ内の気圧が徐々に低くなるように前記気圧調整部を制御する。このようにすることで、射出動作を開始する時点でキャビティ内の気圧が大気圧より大幅に低くなることを回避できる。これにより、金型のゲートを通じてキャビティ内に流れ込んだ樹脂材料が飛まつ状になって拡散してしまうことを防ぐことができ、成形品の表面に斑点状のムラなどが生じることを抑制できる。また、キャビティへの樹脂材料の充填が完了するまで、キャビティ内の気圧を低く保つことができるので、キャビティへの樹脂材料の焼けや充填不良を抑制することができる。

【0010】

上記目的を達成するために、本発明に係る射出成形機は、金型のキャビティに樹脂材料を射出する射出成形機であって、前記キャビティに接続され、前記キャビティ内から気体を吸い出しまたは前記キャビティ内に気体を送り込んで前記キャビティ内の気圧を調整する気圧調整部と、前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中に前記キャビティ内の気圧を調整するように前記気圧調整部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記キャビティ内の気圧が前記キャビティにおける前記樹脂材料の充填率に応じて定められた目標気圧となるように前記気圧調整部を制御し、前記制御部は、前記射出動作を開始する時点から前記射出動作終了まで、前記キャビティ内の気圧が一定の値になるように前記気圧調整部を制御することを特徴とする。

【0011】

本発明において、前記キャビティ内の気圧を測定する気圧測定部をさらに有し、前記制御部は、前記気圧測定部によって測定された前記キャビティ内の気圧に基づいて前記キャビティ内の気圧が前記目標気圧となるように前記気圧調整部をフィードバック制御することが好ましい。このようにすることで、キャビティ内の気圧を精度よく調整することができる。

【0014】

本発明において、前記気圧調整部は、前記キャビティに接続されたシリンダ部と、前記シリンダ部に往復移動可能に収容されたピストン部と、前記ピストン部を往復移動させる駆動部と、を有していることが好ましい。このようにすることで、気圧調整部として真空ポンプを採用した構成に比べて、簡易な構成でキャビティ内の圧力を調整できる。
本発明において、前記気圧調整部は、前記キャビティに接続されたシリンダ部と、前記シリンダ部に往復移動可能に収容されたピストン部と、前記ピストン部を往復移動させる駆動部と、を有し、前記制御部は、前記充填率に応じて定められた位置に前記ピストン部を移動させるように前記駆動部を制御することが好ましい。

【0015】

本発明において、前記キャビティ内の気圧を測定する気圧測定部をさらに有し、前記制御部は、前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作中に、前記気圧測定部により測定された前記キャビティ内の気圧を表示することが好ましい。このようにすることで、射出動作中のキャビティ内の気圧を容易に把握することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、射出動作中にキャビティ内の気圧を調整することができるので、キャビティ内の気圧を調整することによってキャビティ内の樹脂材料の状態を制御することができる。そのため、成形品の表面性状の不良を効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る射出成形機の要部断面図である。

【図2】図１の射出成形機の制御部およびそれに制御される各機能部を示す図である。

【図3】図１の射出成形機における型閉動作を説明する図である。

【図4】図１の射出成形機における射出動作を説明する図である。

【図5】図１の射出成形機における可塑化動作を説明する図である。

【図6】図１の射出成形機における製品取り出し動作を説明する図である。

【図7】図１の射出成形機において射出動作中にキャビティ内の気圧を調整する動作について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態に係る射出成形機について、図１〜図７を参照して説明する。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係る射出成形機の要部断面図である。図２は、図１の射出成形機の制御部およびそれに制御される各機能部を示す機能ブロック図である。図３〜図６は、図１の射出成形機における成形品の成形動作について説明する図であって、順に型閉動作、射出動作、可塑化動作および製品取り出し動作を示す。図７は、図１の射出成形機において射出動作中にキャビティ内の気圧を調整する動作について説明する図である。図７（ａ）は、キャビティの樹脂材料の充填率に対する目標気圧を示すグラフである。図７（ｂ）は、射出動作時におけるスクリューの射出速度を示すグラフである。図７（ｃ）は、射出動作時におけるキャビティ内の気圧を示すグラフである。以下の説明において、「前後」は、シリンダの先端側および後端側のことをいい、図１、図３〜図６の左方および右方に対応する。

【0020】

本実施形態に係る射出成形機１は、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２を有する金型ＫのキャビティＣに、樹脂材料Ｊを射出して成形品である製品Ｍを製造する。

【0021】

図１に示すように、射出成形機１は、シリンダ１０と、スクリュー３０と、気圧調整部５３と、気圧測定部５７と、を有している。

【0022】

シリンダ１０は、円筒形状のシリンダ本体１１と、シリンダ本体１１の先端（図１左端）に取り付けられた射出ノズルであるシリンダ先端部１２と、を有している。シリンダ本体１１の外周面には、例えば、複数のバンドヒータからなる加熱装置１３が設けられている。加熱装置１３は、シリンダ先端部１２にも設けられていてもよい。シリンダ先端部１２は、シリンダ本体１１内の空間と接続される樹脂流路１４が形成されている。樹脂流路１４の出口である射出口１７は、固定金型Ｋ２に形成されたランナＲに接続される。

【0023】

スクリュー３０は、図１に示すように、スクリュー本体３１と、スクリュー本体３１の先端に取り付けられたスクリューヘッド３２と、を有している。

【0024】

スクリュー本体３１は、円柱形状を有しており、外周面にスクリューフライトが設けられている。スクリュー本体３１の後端部（図１右側の端部、図示なし）は、後述するスクリュー駆動部６０に連結されている。

【0025】

スクリューヘッド３２は、円錐形状（テーパ形状）を有するヘッド部３３と、ヘッド部３３の後端に同軸に連なる円柱形状の軸部３４と、逆流防止用の逆流防止リング３５と、軸部３４とスクリュー本体３１との間に設けられた円形のシート３６と、を有している。

【0026】

逆流防止リング３５は、円筒形状を有しており、外径がシリンダ本体１１の内径と略同一でかつ内径が軸部３４の外径より大きくなるように形成されている。逆流防止リング３５は、内側に軸部３４が挿通され、軸部３４に対して前後方向に移動可能である。

【0027】

逆流防止リング３５は、軸部３４との間に環状流路３７を形成している。逆流防止リング３５は、軸部３４に対して前方に移動すると、シート３６との間に隙間ができる。これにより、環状流路３７において樹脂材料Jの流動が可能となる。また、逆流防止リング３５は、軸部３４に対して後方に移動すると、シート３６に当接して隙間が無くなる。これにより、環状流路３７において樹脂材料Jの後方への流動（逆流）が規制される。

【0028】

気圧調整部５３は、気体流路５９を通じてキャビティＣに接続されており、キャビティＣ内から空気や樹脂材料Ｊが生じたガスなどを含む気体を吸い出しまたはキャビティＣ内に気体を送り込んでキャビティＣ内の気圧Ｐを調整する。気体流路５９は、気体のみ通過可能に構成されている。

【0029】

気圧調整部５３は、キャビティＣに接続された筒状のシリンダ部５４と、シリンダ部５４に往復移動可能に収容されたピストン部５５と、ピストン部５５を往復移動させる駆動部としてのピストン駆動部５６と、を有している。

【0030】

ピストン部５５とピストン駆動部５６とは、例えば、図示しないモータおよびボールねじ機構を有し、モータによりボールねじ機構を駆動してピストン部５５をシリンダ部５４内で往復移動させる。

【0031】

ピストン部５５は、シリンダ部５４の内部空間を２つの空間に区画している。一方の空間は、気体流路５９を通じてキャビティＣにつながる気圧調整空間５４ａであり、他方の空間は、外部に開放された残りの空間５４ｂである。キャビティＣおよび気圧調整空間５４ａは気密となるように構成されている。そのため、ピストン部５５の移動により気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋが大きくなると、キャビティＣ内の気体が気圧調整空間５４ａに吸い出されてキャビティＣ内の気圧Ｐが低くなる。また、ピストン部５５の移動により気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋが小さくなると、気圧調整空間５４ａ内の気体がキャビティＣに送り込まれてキャビティＣ内の気圧Ｐが高くなる。本実施形態において、シリンダ部５４の内部空間の軸方向に直交する断面積（横断面積）は１０ｃｍ^２であり、キャビティＣの容積Ｖ_０は１００ｃｍ^３である。

【0032】

気圧調整部５３は、ピストン駆動部５６によりシリンダ部５４内でピストン部５５を往復移動させることによってキャビティＣ内の気圧Ｐを調整することができるので、真空ポンプなどを採用した構成に比べて簡易な構成となる。なお、気圧調整部５３として真空ポンプを採用してもよい。

【0033】

気圧測定部５７は、気体の圧力を測定する圧力センサーであって、シリンダ部５４の気圧調整空間５４ａに面するようにしてシリンダ部５４の壁部に埋め込まれている。気圧測定部５７は、気圧調整空間５４ａ内の気圧を測定するものであるが、気圧調整空間５４ａはキャビティＣにつながっていることから、気圧測定部５７によって測定された気圧は、キャビティＣの気圧Ｐとみなすことができる。なお、気圧測定部５７は、金型Ｋに埋め込まれ、キャビティＣ内の気圧Ｐを直接測定するようにしてもよい。

【0034】

また、図２に示すように、射出成形機１は、スクリュー駆動部６０と、型締駆動部７０と、制御部８０と、を有している。

【0035】

スクリュー駆動部６０は、例えば、図示しないモータ、減速機構およびボールねじ機構などを有して構成されている。スクリュー駆動部６０は、シリンダ１０内においてスクリュー３０を回転および前後進させる。

【0036】

型締駆動部７０は、例えば、図示しない型締装置が有するトグルリンク機構を屈伸させることにより、移動金型Ｋ１が取り付けられた図示しない可動ダイプレートを、固定金型Ｋ２が取り付けられた図示しない固定ダイプレートに対して進退させる。これにより、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２が型閉および型開される。

【0037】

制御部８０は、射出成形機１全体の動作を司る。制御部８０は、例えば、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ）、各種Ｉ／Ｏインタフェースなどを有する組み込み機器用のマイクロコンピュータを有して構成されている。制御部８０は、加熱装置１３、ピストン駆動部５６、スクリュー駆動部６０および型締駆動部７０に接続されている。制御部８０は、型閉動作、射出動作、保圧動作、可塑化動作（計量動作）、型開動作および製品取り出し動作などの各種動作において、上記各機能部を制御する。また、制御部８０は、気圧測定部５７に接続されており、気圧測定部５７から出力される信号に基づいてキャビティＣ内の気圧Ｐを取得する。

【0038】

制御部８０には、表示操作部９０が接続されている。表示操作部９０は、射出成形機１に係る情報を表示する表示部９１と、操作を入力するため操作部９２と、を有している。表示部９１は、制御部８０からの制御信号に基づき、表示領域に各種画面を表示する。操作部９２は、複数のキーを備えており、各キーに入力された操作に応じた信号を制御部８０に送信する。なお、表示操作部９０は、操作部９２としてタッチパネルを備え、表示部９１に表示領域に重ねられたタッチパネルとそこに表示したアイコンとを組み合わせて構成したソフトウェアスイッチを有していてもよい。

【0039】

本実施形態において、制御部８０は、キャビティＣに樹脂材料を射出する射出動作中に、気圧測定部５７により測定されたキャビティＣ内の気圧Ｐ（例えば、気圧Ｐを示す数値や図７（ｃ）に示すグラフなど）を表示部９１に表示する。

【0040】

次に、本実施形態の射出成形機１における成形品である製品Ｍの製造方法に係る動作の一例について説明する。

【0041】

射出成形機１の制御部８０は、準備動作として、加熱装置１３およびスクリュー駆動部６０を制御して、溶融された樹脂材料Ｊが安定して射出口１７から流れ出るまでパージ動作を行う。パージ動作が完了すると、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、スクリュー３０を回転させながら後退させ、樹脂材料Ｊを可塑化（溶融）しつつ１回の射出に必要となる量を、シリンダ１０内のスクリュー３０の前方の空間に供給する。シリンダ１０を金型Ｋに向けて前進させて、シリンダ先端部１２の射出口１７を固定金型Ｋ２に形成されたランナＲに接続する。

【0042】

準備動作が完了すると、制御部８０は、型締駆動部７０を制御して、図３に示すように、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２を重ねて型締めする（型閉動作）。

【0043】

このとき、制御部８０は、型閉動作と並行してピストン駆動部５６を制御して、ピストン部５５を初期位置に移動させる。本実施形態において、ピストン部５５の初期位置は、気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋが０となる位置（ピストン部５５の位置Ｌ＝０）である。気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋはピストン部５５の位置Ｌに比例する。ピストン部５５が初期位置にあるとき、キャビティＣ内の気圧Ｐは初期気圧Ｐ_０となる。本実施形態において、初期気圧Ｐ_０は大気圧である。

【0044】

次に、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、図４に示すように、スクリュー３０を前進させて樹脂材料Ｊを金型ＫのキャビティＣに射出する（射出動作）。

【0045】

また、制御部８０は、射出動作と連動してピストン駆動部５６を制御し、射出動作中にキャビティＣ内の気圧Ｐが、キャビティＣにおける樹脂材料Ｊの充填率Ｆに応じて、図７（ａ）に示すような目標気圧Ｐｔとなるようにピストン部５５を移動させる。

【0046】

この目標気圧Ｐｔは、図７（ａ）に示すように、射出動作開始直後から充填率Ｆが高くなるにしたがって初期気圧Ｐ_０（大気圧）から徐々に低くなるように設定されている。これ以外にも、例えば、図７（ａ）に示す目標気圧Ｐｔ’のように、充填率Ｆがある程度高く（例えば３０％）なってから、充填率Ｆが高くなるにしたがって大気圧から徐々に低くなるように設定されていてもよい。または、図７（ａ）に示す目標気圧Ｐｔ’’のように、充填率Ｆの変化にかかわらず一定の値となるように設定されていてもよい。目標気圧Ｐｔは、樹脂材料Ｊの種類やキャビティＣの形状などに応じて適宜設定される。

【0047】

射出動作において、スクリュー３０は、図７（ｂ）に示す射出速度Ｓで前進され、スクリュー３０の前進に伴って充填率Ｆが徐々に高くなっていく。制御部８０は、スクリュー３０の前進位置に基づいて樹脂材料Ｊの射出量を算出し、この射出量とキャビティＣの容積Ｖ_０とから充填率Ｆを算出する。そして、制御部８０は、ピストン駆動部５６を制御して、充填率Ｆに応じて予め設定された目標気圧Ｐｔに基づいて算出されたピストン部５５の位置Ｌに当該ピストン部５５を移動させる。

【0048】

このピストン部５５の位置Ｌは、気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋと比例関係を有している。本実施形態において、ピストン部５５の位置Ｌと気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋとは、以下の式（１）の関係を有する。ただし、αは定数であり、シリンダ部５４の内部空間の横断面積を示す。

【数1】

【0049】

ボイルの法則から、キャビティＣ内の気圧Ｐと、射出動作開始直前のキャビティＣ内の気圧（初期気圧Ｐ_０）と、キャビティＣの容積Ｖ_０と、気圧調整空間５４ａの容積Ｖｋと、射出動作開始直前の気圧調整空間５４ａの容積（初期容積Ｖｋ_０）と、キャビティＣの充填率Ｆとは、以下の式（２）の関係を有する。なお、気体の温度は一定とみなす。

【数2】

【0050】

上記式（２）の（１−Ｆ）・Ｖ_０はキャビティＣにおける空間部分（樹脂材料Ｊが充填されていない部分）の容積である。そして、充填率ＦにおけるキャビティＣ内の気圧Ｐの目標値（目標気圧）をＰｔとしたとき、これら式（１）、（２）からピストン部５５の位置Ｌを求める以下の式（３）が導出される。

【数3】

【0051】

表１に、実施形態における、キャビティＣの樹脂材料の充填率Ｆと充填率Ｆ毎に設定された目標気圧Ｐｔおよびピストン部５５の位置Ｌとの一例を示す。なお、表１に示す例では、初期気圧Ｐ_０である大気圧を１０１３２５Ｐａとし、気圧調整空間５４ａの初期容積Ｖｋ_０を０（ピストン部５５の初期位置を０）としている。また、キャビティＣの容積Ｖ_０を１００ｃｍ^３とし、シリンダ部５４の内部空間の横断面積αを１０ｃｍ^２とし、気体流路５９の容積を無視している。表１において充填率Ｆ毎に設定された目標気圧Ｐｔは、図７（ａ）に示す目標気圧Ｐｔのグラフと概ね同じ形状となる。

【0052】

【表1】

【0053】

制御部８０は、射出動作と並行してピストン駆動部５６を制御して、充填率Ｆに応じてピストン部５５を上記表１に示すピストン部５５の位置Ｌに移動させる。これにより、図７（ｃ）に示すように、射出動作中に充填率Ｆが高くなるにしたがってキャビティＣ内の気圧Ｐが徐々に低くなる。

【0054】

このように、制御部８０が、充填率Ｆが高くなるにしたがってキャビティＣ内の気圧Ｐが徐々に低くなるようにピストン駆動部５６を制御することで、射出動作を開始する時点でキャビティＣ内の気圧Ｐが大気圧より大幅に低くなることを回避できる。これにより、金型Ｋのゲートを通じてキャビティＣ内に流れ込んだ樹脂材料Ｊが飛まつ状になって拡散してしまうことを防ぐことができ、成形品の表面に斑点状のムラなどが生じることを抑制できる。また、キャビティＣへの樹脂材料Ｊの充填が完了するまで、キャビティＣ内の気圧Ｐを低く保つことができるので、キャビティＣへの樹脂材料Ｊの焼けや充填不良を抑制することができる。

【0055】

そして、射出動作によるキャビティＣへの樹脂材料Ｊの充填が完了すると、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、スクリュー３０を前方に押圧して、樹脂材料Ｊに所定の保圧圧力を加えるようにする（保圧動作）。保圧動作完了後に、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、図５に示すように、スクリュー３０を回転させながら後退させ、樹脂材料Ｊを可塑化（溶融）しつつ１回の射出に必要となる量を、シリンダ１０内のスクリュー３０の前方の空間に供給する（可塑化動作）。その後、樹脂材料Ｊが硬化すると、図６に示すように、制御部８０は型締駆動部７０を制御して、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２を開き（型開動作）、図示しないエジェクトピンによりキャビティＣから製品Ｍを取り出す（製品取り出し動作）。

【0056】

以降、上記型閉動作〜上記製品取り出し動作を繰り返して製品Ｍの成形を行う。

【0057】

以上より、本実施形態の射出成形機１によれば、キャビティＣに接続され、キャビティＣ内から気体を吸い出しまたはキャビティＣ内に気体を送り込んでキャビティＣ内の気圧を調整する気圧調整部５３と、キャビティＣに樹脂材料Ｊを射出する射出動作中にキャビティＣ内の気圧Ｐを調整するようピストン駆動部５６を制御する制御部８０と、を有する。このようにしたことから、射出動作中にキャビティＣ内の気圧Ｐを調整することができるので、キャビティＣ内の気圧Ｐを調整することによってキャビティＣ内の樹脂材料Ｊの拡散状態や流動状態を制御することができる。そのため、製品Ｍの表面性状の不良を効果的に抑制できる。

【0058】

また、制御部８０は、キャビティＣ内の気圧ＰがキャビティＣにおける樹脂材料Ｊの充填率Ｆに応じて定められた目標気圧Ｐｔとなるようにピストン駆動部５６を制御する。このようにすることで、充填率Ｆに応じてキャビティＣ内を適切な気圧Ｐに調整することができ、製品Ｍの表面性状の不良をより効果的に抑制できる。

【0059】

上述した実施形態では、ピストン部５５の位置の算出にボイルの法則を用いるものであったが、ボイル・シャルルの法則を用い、上記式（１）〜（３）に代えて温度変化を考慮した式を導出して、ピストン部５５の位置Ｌを算出するようにしてもよい。このようにすることで、キャビティＣ内の気圧Ｐをより精度よく調整できる。

【0060】

また、上述した実施形態では充填率Ｆに応じて予め定めたピストン部５５の位置Ｌに当該ピストン部５５を移動させるものであったが、これに限定されるものではない。これ以外にも、例えば、制御部８０が、気圧測定部５７によって測定されたキャビティＣの気圧Ｐに基づいて、この気圧Ｐが目標気圧Ｐｔとなるようにピストン駆動部５６をフィードバック制御して、ピストン部５５を移動させるようにしてもよい。このようなフィードバック制御を採用した構成においても、キャビティＣ内の気圧Ｐを精度よく調整することができる。

【0061】

また、上述した実施形態では、制御部８０が、キャビティＣの充填率が高くなるにしたがってキャビティＣ内の気圧Ｐが徐々に低くなるように気圧調整部５３を制御する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、制御部８０は、射出動作前にキャビティＣ内の気圧Ｐを大気圧より高い加圧上限値まで上昇させかつ射出動作中にキャビティＣ内の気圧を加圧上限値に保つように気圧調整部５３を制御する構成を採用してもよい。このようにすることで、発泡成形において、樹脂材料の流動中に気泡が破裂してしまうことを抑制することができ、さらに、キャビティＣ内の気圧Ｐが必要以上に上昇してしまうことを防ぐことができる。そのため、樹脂材料のスムーズな流動を確保して、成形品の表面に生じるフローマークなどを抑制できる。

【0062】

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１…射出成形機、１０…シリンダ、１１…シリンダ本体、１２…シリンダ先端部、１３…加熱装置、１４…樹脂流路、１７…射出口、３０…スクリュー、３１…スクリュー本体、３２…スクリューヘッド、３３…ヘッド部、３４…軸部、３５…逆流防止リング、３６…シート、３７…環状流路、５３…気圧調整部、５４…シリンダ部、５４ａ…気圧調整空間、５４ｂ…残りの空間、５５…ピストン部、５６…ピストン駆動部、６０…スクリュー駆動部、７０…型締駆動部、８０…制御部、９０…表示操作部、９１…表示部、９２…操作部、Ｋ…金型、Ｋ１…移動金型、Ｋ２…固定金型、Ｃ…キャビティ、Ｒ…ランナ、Ｊ…樹脂材料、Ｍ…製品、Ｆ…充填率、Ｌ…ピストン部の位置、Ｐ…キャビティ内の気圧、Ｐ_０…初期気圧、Ｐｔ…目標気圧、Ｖ_０…キャビティの容積、Ｖｋ…気圧調整空間の容積

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】