JPH0729230B2 - 圧縮成形機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、樹脂加工物を油圧プレスで圧縮成形する圧縮
成形機の制御方法に関する。

（従来の技術） 油圧シリンダでスライドを移動させ、樹脂加工物を圧縮
成形する圧縮成形機は周知である。この圧縮成形機は加
工物の材質、形状に応じて種々の型式のものがある。

自動車のフロントパネル、ボディパネル等を、熱硬化性
のシート状材料であるSMC（Sheet Molding Compound）
で成形する場合、例えば、特開昭60-15119号公報に記載
の圧縮成形機が用いられていた。

この従来の圧縮成形機は、ベースと、該ベースに立設さ
れたアプライトと、該アプライト上部に設けられたクラ
ンクと、該クランクに設けられた油圧シリンダと、該油
圧シリンダのロッド下端に支持され且つ前記アプライト
に案内されて上下動するスライドとを有し、前記ベース
上面に下金型を固定し、前記スライド下面に上金型を固
定し、上下金型間のキャビティ内で樹脂を圧縮成形する
ものであった。

前記従来の圧縮成形機において、SMC材料を圧縮成形す
るには、第７図に示す如く、油圧シリンダを制御してい
た。即ち、スライドが上死点から下降して型締めするま
での間（t₁,t₂,t₃）は、油圧シリンダの速度を多段階に
制御する速度制御が採用され、材料が金型キャビティ内
に充満した後、圧縮成形が完了するまでの間（t₄,t₅）
は、油圧シリンダの加圧力を一定にする圧力制御が採用
され、成形完了から型開きの間（t₆,t₇）は、再度速度
制御に切換えられていた。

前記速度制御から圧力制御への切換えは、タイマーのセ
ットアップによって行なわれていた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来のタイマーによる制御切換えでは、次の問題点
があった。

即ち、第７図に示すt₅の範囲で圧力制御を行ない成果を
上げるためには、金型内に樹脂（SMC）が完全に充満し
ている必要があるが、タイマーでの制御切換えでは、金
型内に樹脂が充満していようが、いまいが、外的（タイ
マー）な制御のみで、圧力制御に切換えるため、十分な
成果が得られなかった。

例えば、第７図に示すt₃,t₄の設定が短かかった時、材
料は型内に充満されないうちに圧力制御を行なうため、
型内樹脂には圧力がかからず、著しい時にはショートシ
ョットの発生又は欠けが発生する等の問題が生じてい
た。

逆に、t₃,t₄の設定が長すぎると、樹脂は型内に充満し
た後、加熱固化を始めており、一部は固化が開始されて
いるために、樹脂に対して圧力が作用せず、成形品の強
度も十分なものが得られないことがあった。

そこで、本発明は、圧縮成形機において、速度制御か
ら、圧力制御への切換えを加工物の充填状況に応じて適
した時点で行えるようにした、圧縮成形機の制御方法を
提供することを特徴とする。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明の圧縮成形機の制御方
法は、一対の金型の少なくとも一方を油圧シリンダで移
動させ、前記金型間のキャビティ内で樹脂加工物を圧縮
成形するに際し、加工物の加圧開始までは油圧シリンダ
の移動速度を制御し、加圧開始後は油圧シリンダの加圧
力を制御する圧縮成形機の制御方法において、前記速度
制御から圧力制御への切換えを、油圧シリンダが所定ス
トローク値Z₀に達した時に行なうと共に、該切換時のキ
ャビティ内圧Ｐを検出し、該検出値Ｐと、予じめ設定し
た所定内圧P₀とを比較して、キャビティ内圧Ｐを所定内
圧P₀にするためのストローク修正量Ｚを Ｚ＝α（P₀−Ｐ） α；係数 で求め、次の成形のときの速度制御から圧力制御への切
換時の油圧シリンダのストローク値を、Z₀＋Ｚに修正
し、この修正操作を各成形毎に繰返す点を特徴とする。

（作用） 本発明によれば、型開きされた金型のキャビティ内に一
定量の樹脂加工物を充填し、油圧シリンダで金型を接近
させて型締し、その後、加圧することにより加圧物を圧
縮成形する。前記型締までの油圧シリンダの移動は、そ
の速度が制御され、加圧時は、その圧力が制御される。

この速度制御から圧力制御への切換えのタイミングは、
油圧シリンダのストローク位置を検出することにより行
なわれる。

即ち、まず最初に、前記一定量の樹脂が金型キャビティ
内に充満するであろうときの油圧シリンダのストローク
位置Z₀と、その時のキャビティ内圧P₀とを設定する。こ
のZ₀,P₀の値は、予備成形や実験又は計算で、予じめ求
めることができる。

次に、実稼動において、最初の成形は、油圧シリンダの
ストロークが、前記設定値Z₀に達した時に、速度制御か
ら圧力制御に切換える。それと同時にキャビティ内圧Ｐ
を検出する。この検出値Ｐと予じめ設定した内圧P₀とを
比較する。

検出値Ｐと設定値P₀が等しい場合は、樹脂は予想通りに
完全にキャビティ内に充満していると考えられるので、
次回の成形に際しても、油圧シリンダが設定ストローク
位置Z₀に達した時に制御を切換える。

前記検出値Ｐが設定値P₀よりも小さい場合は、樹脂はキ
ャビティ内に充満していないと考えられる。

そこで、次回の成形に際しては、制御切換時点を補正し
てやるのである。この補正量Ｚは、Ｚ＝α（P₀−
Ｐ）で求める。係数αは、予じめ実験等で定められる。

従って、次回の成形時は、油圧シリンダのストローク位
置が、Z₀＋Ｚになった時、速度制御から圧力制御に切
換える。

また、前記検出値Ｐが設定値P₀よりも大きい場合は、樹
脂は過充満の状態であると考えられるので、この場合も
前記未充満の場合と同様、次回の成形に際しては、制御
切換ストローク位置を、Z₀＋Ｚに補正する。

そして、第２回目の成形においても、キャビティ内圧Ｐ
を検出し、検出値Ｐと設定値P₀とを比較し、前記と同様
のストローク値補正を行なう。

前記補正操作を繰返すことにより、成形回数を重ねるに
従って、制御切換の適正ストローク位置を見つけ出すこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図に示すものは、SMC用の圧縮成形機であり、フロ
アーに固定されたベッド１と、ベッド１の四隅に立設さ
れたアップライト２と、この４本のアップライト２の上
端部を連結固定するクラウン３とを有する。前記クラウ
ン３の中央部には単動式のメインシリンダ４が取付けら
れ、メインシリンダ４のピストンロッド５はクラウン３
の下方に突出し、該ピストンロッド５の下端にスライド
６が連結されている。このスライド６は前記４本のアッ
プライト２に案内され上下動自在とされている。また、
前記クラウン３の左右両側に複動式のサブシリンダ７が
設けられ、このサブシリンダ７のピストンロッド８がス
ライド６に連結されている。

前記ベッド１の四隅には、レベリングシリンダ９が設け
られ、このシリンダ９のピストンロッド10の上端面は前
記スライド６の下面に接離自在に当接する。

前記スライド６の下面に上金型11が着脱自在に取付けら
れ、また前記ベッド１の上面に下金型12が着脱自在に取
付けられている。

前記上・下金型11,12は、型締めされると両者の合せ部
にキャビティ13が形成されるよう構成され、下金型12に
は、キャビティ13内の圧力を検出する型圧センサ14が内
蔵されている。

前記ベッド１の側面にロータリエンコーダ15が取付けら
れ、このエンコーダ15の入力軸に取付けられたスプロケ
ット16と、前記クラウン３の側面に回動自在に取付けら
れたスプロケット17との間に、チエン18が巻掛けられ、
このチエン18の両端部はスライド６に取付けられたブラ
ケット19に係止されている。しかして、前記エンコーダ
15はスライド６の位置及び移動速度を検出する。

前記クラウン３上にオイルタンク20が載置され、該オイ
ルタンク20と前記メインシリンダ４は満油弁21を介して
接続されている。更に、メインシリンダ４とサブシリン
ダ７は、油圧配管22,23,24を介して加圧シリンダ用油圧
ユニット25に接続されている。また前記レベリングシリ
ンダ９は油圧配管26を介してレベリング油圧ユニット27
に接続されている。

前記加圧シリンダ用油圧ユニット25、レベリング油圧ユ
ニット27、型圧センサ14、及び、ロータリエンコーダ15
は、互いに制御手段28に電気的に接続されている。

尚、29は、金型搬出入台である。

第３図に示すものは、前記加圧シリンダ用油圧ユニット
25内の油圧回路図である。

同図において、30はオイルタンクであり、M₁,M₂は油圧
ポンプ駆動用第１及び第２モータである。第１モータM₁
は２台の速度制御用第１及び第２サーボポンプP₁,P₂を
駆動し、第２モータM₂は、第３及び第４油圧ポンプP₃,P
₄とサーボ用油圧ポンプP₅とを駆動している。

第１乃至第４ポンプ（P₁〜P₄）の吐出口は第１〜４油圧
ライン31,32,33,34に夫々接続されている。第１〜４油
圧ライン31,32,33,34は第５油圧ライン35に集合され、
第５油圧ライン35は第６及び第７油圧ライン36,37に分
岐している。第６油圧ライン36は、メインシリンダ４に
接続された前記油圧配管22と、サブシリンダ７のヘッド
側に接続された前記油圧配管23とに分岐している。前記
第７油圧ライン37は、サブシリンダ７のロッド側に接続
された前記油圧配管24に接続されている。サーボ用油圧
ポンプP₅の吐出口に接続されたパイロット油圧配管38
は、図中、点線で示されている。

前記第１〜４油圧ライン31,32,33,34には夫々、遠隔操
作リリーフ弁39,40,41,42が介在され、各リリーフ弁39,
40,41,42はドレンライン43に接続されている。ドレンラ
イン43には冷却器44が介在されている。

前記第６油圧ライン36には第１〜３オン・オフ弁45,46,
47が介在されている。第１オン・オフ弁45は、第６油圧
ライン36を開閉自在とする。第２オン・オフ弁46は第６
油圧ライン36をオイルタンク30に開放する。第３オン・
オフ弁47は、メインシリンダ用配管22を開閉自在とす
る。これら各オンオフ弁45,46,47はパイロット油圧配管
38の油圧によって操作される。この操作は前記制御手段
28からの指令により行なわれる。

前記第１オンオフ弁45と第３オンオフ弁47間の第６油圧
ライン36に圧力制御弁48が介在されている。この圧力制
御弁48は、前記制御手段28からの指令により、その設定
圧を無段階もしくは有段階に変更自在とされている。

前記第７油圧ライン37にも第４〜６オンオフ弁49,50,51
が介在されている。これらの各オンオフ弁49,50,51も前
記制御手段28からの指令によって開閉操作される。

前記満油弁21にはチェック弁52が内蔵され、このチェッ
ク弁52はパイロット油圧配管38の油圧によってON-OFF操
作される。この操作も前記制御手段28の指令によって行
なわれる。

第４図は、レベリング油圧ユニット27の油圧回路図であ
り、オイルタンク53の作動油は、油圧ポンプP₆、第８油
圧ライン54を通ってレベリングシリンダ９に接続された
前記油圧配管26に接続されている。この第８油圧ライン
54にサーボ弁55が介在され、該サーボ弁55は、前記制御
手段28からの指令によって作動する。このサーボ弁55
は、各レベリングシリンダ９に対応して４ヶ設けられて
いる。

第５図に示すものは、前記構成の圧縮成形機の動作フロ
ー図であり、第６図に示すものはその動作線図である。

これらの図面において、STEP1は、スライド６が上死点
位置にあるスタート時点を示す。この状態において、下
金型12のキャビティ13にSMC材料56が充填される。

次にSTEP2は、スライド６が高速で下降する状態を示し
ている。この時、第３図の油圧回路図において、第１〜
４ポンプP₁,P₂,P₃,P₄からの作動油が、第１〜４油圧ラ
イン31,32,33,34及び第５油圧ライン35を通り、更に、
第６油圧ライン36からメインシリンダ４及びサブシリン
ダ７の油圧配管22,23を通って、メインシリンダ４及び
サブシリンダ７に供給される。この時、第１、３、５、
６の各オンオフ弁45,47,50,51は開き、第２及び第４オ
ンオフ弁46,49は閉じられている。この時、サブシリン
ダ７のロッド側油は第５オンオフ弁50を通ってタンク30
に戻される。

STEP3は、スライド６の中速下降状態を示し、速度制御
サーボポンプP₁,P₂の吐出量を制御手段28により制御す
ることにより、スライド６の下降速度を中速にする。こ
のSTEP2からSTEP3への切換えは、ロータリエンコーダ15
によるスライド６の位置検出に基づき行なわれる。

STEP4は速度制御とレベリング制御が同時に行なわれ
る。即ち、ロータリエンコーダ15によるスライド６の位
置検出に基づき、STEP3からSTEP4に切換えられ、この
時、スライド６の下面は、レベリングシリンダ９のロッ
ド10上端面にソフトタッチする。その後、スライド６は
レベリングシリンダ９のロッド10を押圧しながら下降す
る。このレベリングシリンダ９は、４本とも同じレベル
になるよう各サーボ弁55が制御され、スライド６の水平
度が高精度に維持される。

このSTEP4において、速度制御サーボポンプP₁,P₂が制御
され、スライド６の下降速度は多段階に制御される。こ
のSTEP4の終りにおいて上金型11と下金型12の型締めが
終り、キャビティ13内のSMC材料56がキャビティ13内に
充満する。

キャビティ13内にSMC材料56が充満すると、加圧シリン
ダ4,7の制御は、速度制御から圧力制御に切換えられ
る。この切換タイミングは、エンコーダ15によりスライ
ド６位置を検出し、該検出値が所定値に達したときに行
なわれる。この制御切換がSTEP5で示されている。

STEP6は、圧力制御とレベリング制御とを同時に行って
いる状態を示す。

即ち、油圧ポンプからの吐出量を一定とし、圧力制御48
によって油圧回路の圧力を制御する。

この圧力制御は、キャビティ13内のSMC材料56の状態変
化を型圧センサ14で検知し、該状態変化に対応して多段
階（無段階も含む）に加圧力を制御する。この制御指令
は制御手段28により行なわれる。

前記多段階圧力制御は、キャビティ13内のSMC材料56の
時間の経過による状態変化が予じめ判っている場合は、
予じめ定めた時間毎に、予じめ定めた設定圧に、多段に
制御することによっても達成される。

前記圧力制御において、レベリングシリンダ９は、メイ
ンシリンダ４やサブシリンダ７の圧力変化に対応して制
御され、スライド６を水平維持する。

しかして、圧力制御が完了すると、圧抜き工程を介して
スライド６を少し上昇させ、インモールドコートが行な
われる。この工程はSTEP7で示されている。このSTEP7
は、サーボ弁55により速度制御が行なわれる。このスラ
イド上昇に際しては、第２、３、５オンオフ弁46,47,50
が閉じられ、第１、４、６オンオフ弁45,49,51が開かれ
る。しかして、作動油は第５油圧ライン35から第６及び
７油圧ライン36,37を通って、サブシリンダ７のシリン
ダ側及びロッド側に供給され、サブシリンダ７はフリー
状態になる。メインシリンダ４の油は、チェック弁52を
パイロット圧で操作することにより満油弁21を介してオ
イルタンク20に流入可能とされる。

そして、レベリングシリンダ９のサーボ弁55を介してレ
ベリングシリンダ９を上昇させることにより、スライド
６が上昇される。

このスライド６の上昇に際しても、レベリングシリンダ
９は制御され、水平状態を維持してスライド６を上昇さ
せる。

このスライド６の上昇速度及び位置は、ロータリエンコ
ーダ15によって検出され、速度制御にフィードバックさ
れる。

インモールドコートが完了すると、再度スライド６が下
降し、所定位置に達すると速度制御から圧力制御に切換
えられる。この切換えは型圧センサ14の圧力検出又はエ
ンコーダ15のスライド位置検出に基づき行なわれる。こ
の工程がSTEP8で示されている。

STEP8において、前記STEP6と同様に多段階の圧力制御が
行なわれ、インモールドコートを含めた圧縮成形が完了
する。その後、圧抜きを行った後、スライド６を元の上
死点まで上昇させる。この上昇工程はSTEP9以後に示さ
れており、このSTEP9以後は速度制御とされている。こ
のSTEP9以後におけるスライド上昇に際しては、第１、
３、５オンオフ弁45,47,50が閉じられ、第２、４、６オ
ンオフ弁46,49,51が開かれる。しかして、作動油は第５
油圧ライン35から第７油圧ライン37を通って、サブシリ
ンダ７のロッド側に供給される。サブシリンダ７のシリ
ンダヘッド側の油は、第６油圧ライン36の第２オンオフ
弁46を通ってタンク30に戻され、メインシリンダ４の油
は、チェック弁52をパイロット圧で操作することによ
り、満油弁21を介してオイルタンク20に戻される。

しかして、圧縮成形の全工程が完了する。

前記圧縮成形のSTEP5の制御切換は、スライド６の位
置、換言すれば加圧シリンダ4,7のストローク位置を検
出して行なうのであるが、適正な切換位置を定めるのが
極めて困難であった。そこで、本実施例では、第１図に
示す如く、適正なストローク位置を定めるようにしてい
る。

まず最初に、制御切換時のストローク位置Z₀と、そのと
きのキャビティ内圧P₀を予じめ設定する。この設定値
Z₀,P₀は、一定量のSMC材料56を充填した場合に、該材料
56がキャビティ13内に充満するときのスライド位置、及
び、そのキャビティ13内の圧力であり、予じめ、実験等
において求められている。

そして、まず最初の圧縮成形においては、前記設定位置
Z₀に、スライド６が達した時に制御を切換える。このタ
イミングは、エンコーダ15により行なう。それと同時
に、キャビティ13の内圧Ｐを型圧センサ14により検出す
る。そして、この検出値Ｐと前記設定内圧P₀とを比較す
る。

そして、Ｐ＝P₀の場合は、スライド６の制御切換位置Z₀
におけるキャビティ内圧は適正値を示しているのである
から、次回の圧縮成形における制御切換位置は、最初に
設定したZ₀のままとする。

Ｐ≠P₀の場合は、スライド６の制御切換位置Z₀における
キャビティ内圧が、適正値よりも大きいか小さいかであ
るから、次回の圧縮成形における制御切換位置を補正し
てやる。この補正量Ｚは、 Ｚ＝α（P₀−Ｐ）により求める。係数αは、予じめ実
験等において定められている。そして、第２回目の圧縮
成形においては、制御切換時のストローク位置Z₀は、Z₀
→Z₀＋Ｚに変更される。

２回目以後の圧縮成形においても、前記と同じ補正操作
が繰返される。この操作を繰返すことにより、制御切換
時の最適はスライド位置を見つけ出すことができる。こ
の最適位置を見つけ出す学習機能は、制御装置28が有し
ている。

尚、最初の制御切換ストローク位置を設定位置Z₀そのも
のとすると、補正量Ｚが＋，−に表われて、Ｚ→０
に収束させるための回数が多くなる。そこで、最初の制
御切換ストローク位置を設定位置Z₀よりも少し手前に設
定することにより、補正量Ｚを＋側から０に収束させ
ることができ、補正回数が少なくてすむ。

また、内圧検出値Ｐと設定値P₀の比較において、Ｐ＞P₀
の場合は、Ｐ＜P₀の場合に比べて製品に差程悪影響を及
ぼさないので、前記ストローク位置補正は、Ｐ＜P₀の場
合のみ行なうようにしても実用上問題ない。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、油圧シリンダの制御を切換えるタイミ
ングを、機械自身がその状態量に応じて修正し、最適な
成形条件を探し出してくれるため、従来のように、人手
によって修正していた作業が大幅に軽減でき、生産能率
が向上すると共に、速度制御から圧力制御への切換えが
適正となり、以後の圧力制御において、プレス加圧力が
加工物に十分に作用し、成形品の強度、寸法精度及びひ
すび等を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すフローチャート図、第２
図は本発明の実施例に使用する圧縮成形機の一部断面正
面図、第３図はメインシリンダの油圧回路図、第４図は
レベリングシリンダの油圧回路図、第５図は本発明の実
施例の圧縮成形機の動作フロー図、第６図は同プレス動
作線図、第７図は従来の圧縮成形機の制御を示すグラフ
である。 ４……メインシリンダ、６……スライド、７……サブシ
リンダ、11……上金型、12……下金型、13……キャビテ
ィ、14……型圧センサ、15……エンコーダ、28……制御
手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の金型の少なくとも一方を油圧シリン
   ダで移動させ、前記金型間のキャビティ内で樹脂加工物
   を圧縮成形するに際し、加工物の加圧開始までは油圧シ
   リンダの移動速度を制御し、加圧開始後は油圧シリダの
   加圧力を制御する圧縮成形機の制御方法において、 前記速度制御から圧力制御への切換えを、油圧シリンダ
   が所定ストローク値Z₀に達した時に行なうと共に、該切
   換時のキャビティ内圧Ｐを検出し、該検出値Ｐと、予じ
   め設定した所定内圧P₀とを比較して、キャビティ内圧Ｐ
   を所定内圧P₀にするためのストローク修正量Ｚを Ｚ＝α（P₀−Ｐ） α；係数 で求め、次の成形のときの速度制御から圧力制御への切
   換時の油圧シリンダのストローク値を、Z₀＋Ｚに修正
   し、この修正操作を各成形毎に繰返すことを特徴とする
   圧縮成形機の制御方法。