(57)【要約】【課題】異なる形状のキャビティにおいても高精度な成形品を得ることが可能な射出成形方法および射出成形機を提供する。【解決手段】本発明の射出成形方法は、成形金型内の複数のキャビティ１３Ａ〜１３Ｄへ樹脂を射出して複数の成形品を得る射出成形方法であって、形状が異なる複数のキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度を温度検出手段によって検出し、温度センサー１０ａ〜１０ｄによる検出結果に基づいて樹脂を射出するキャビティ１３Ａ〜１３Ｄを選択する。【選択図】図２
2010228157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型内の複数のキャビティへ樹脂を射出して複数の成形品を得る射出成形方法において、
形状が異なる前記複数のキャビティの温度を温度検出手段によって検出し、
前記温度検出手段による検出結果に基づいて前記樹脂を射出する前記キャビティを選択することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
前記複数のキャビティのうち、最も温度の低い前記キャビティに対して前記樹脂を射出すること
を特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】
前記各キャビティに対して複数回に分けて前記樹脂の射出を行うこと
を特徴とする請求項１または２記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記複数のキャビティが一定温度を維持するように前記樹脂を射出すること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記一定温度が前記成形金型の飽和温度であることを特徴とする請求項４記載の射出成形方法。
【請求項６】
形状の異なる複数のキャビティを有する成形金型と、
前記複数のキャビティの温度を検出するとともにその検出結果に基づいて樹脂を射出するキャビティを選択する温度検出手段と、
前記温度検出手段による結果に基づいて選択された前記キャビティに対して前記樹脂の射出を行う制御装置と、を備えること
を特徴とする射出成形機。
【請求項７】
前記温度検出手段が、前記複数のキャビティに対応する複数の温度センサーを有している
ことを特徴とする請求項６記載の射出成形機。
【請求項８】
前記温度センサーが接触式であることを特徴とする請求項７記載の射出成形機。
【請求項９】
前記各キャビティに連通するそれぞれのランナにおける前記樹脂の流動の停止および通過を選択可能なランナ開閉制御装置を具備し、
前記ランナ開閉制御装置が制御装置と連動して動作することにより、前記複数のランナを前記温度検出手段の結果に応じて順に開放する
を特徴とする請求項６ないし８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、射出成形方法および射出成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形金型として、生産性を上げるため、一度の成形で多数の製品を得ることができるように複数のキャビティを備えた構成のものが知られている。複数のキャビティは同一形状とされていることが一般的で、同一の製品を多数成形することが可能である。これにより、大量生産が可能となって生産効率が向上した。
【０００３】
ところが、キャビティの形状が全て同一であることから、一つの成形金型では同一形状の製品しか得られない。このため、異なる形状の成形品を得る場合には、それぞれの製品ごとに金型を用意しなければならず、異なる形状の成形金型を製作するための時間や、これらを用いて各成形品を製作する時間が多く必要になることから、生産性が良くない。
【０００４】
そこで、異なる形状のキャビティを備えた成形金型を用いる方法が提案されている（特許文献１）。これにより、一度の成形で異なる形状の成形品を得ることが可能となった。また、使用する金型の数を減らすことができるのでコストを大幅に削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−４０３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したような射出成形方法を用いた場合、複数あるキャビティに対して順番に樹脂の充填を完了させていくことから、全てのキャビティに対する樹脂の充填が完了するまでの間、キャビティ間に温度差が生じてしまう。キャビティ間の温度差が大きいと成形品の精度にバラツキが生じてしまい、高精度の成形品を得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、異なる形状のキャビティにおいても高精度な成形品を得ることが可能な射出形成方法および射出成形機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の射出形成方法は、上記課題を解決するために、成形金型内の複数のキャビティへ樹脂を射出して複数の成形品を得る射出成形方法において、形状が異なる複数のキャビティの温度を温度検出手段によって検出し、温度検出手段による検出結果に基づいて樹脂を射出するキャビティを選択することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、各キャビティの温度を検出し、その検出結果に基づいて樹脂を射出するキャビティを選択することによって各キャビティ（成形金型）の温度分布を均一にすることができる。つまり、各キャビティにおける射出条件を適切に制御することができる。これにより、各キャビティにおいて成形した成形品の品質のバラツキをなくすことが可能となり、形状の異なる複数の成形品を同時に精度良く形成することができる。したがって、高精度の成形品を効率よく製造することが可能である。
【００１０】
また、複数のキャビティのうち、最も温度の低いキャビティに対して樹脂を射出することが好ましい。
本発明によれば、最も温度の低いキャビティに対して樹脂を射出することによって、各キャビティの温度差を小さくすることができる。これにより、成形金型の温度分布を略均一に保つことができるようになるので安定した生産が可能になる。
【００１１】
また、各キャビティに対して複数回に分けて樹脂の射出を行うことが好ましい。
本発明によれば、各キャビティに対して複数回に分けて樹脂の射出を行うこととしたので、射出毎に温度検出手段の結果に基づいて樹脂を射出するキャビティを選択することができ、全てのキャビティへ樹脂の充填が完了するまで成形金型の温度分布を均一に保つことができる。
【００１２】
また、複数のキャビティが一定温度を維持するように樹脂を射出することが好ましい。
本発明によれば、複数のキャビティが同じ一定温度を維持するように樹脂を射出することとしたので、各キャビティ間に温度差が生じるのを防ぐことができる。
【００１３】
また、一定温度が成形金型の飽和温度であることが好ましい。
本発明によれば、キャビティ内に射出された樹脂が型温度に向けて冷えていくことを防止して、各キャビティ間に温度差が生じるのを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の射出成形機は、上記課題を解決するために、形状の異なる複数のキャビティを有する成形金型と、前記複数のキャビティの温度を検出するとともにその検出結果に基づいて樹脂を射出するキャビティを選択する温度検出手段と、前記温度検出手段による結果に基づいて選択された前記キャビティに対して前記樹脂の射出を行う制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、温度検出手段によって形状の異なる複数のキャビティの温度を検出するとともに、制御装置において温度検出手段の検出結果に基づいて樹脂を射出するキャビティを選択することが可能になるので、成形金型の温度分布を均一にすることができる。これにより、各キャビティにおいて成形した成形品の品質にバラツキが生じるのをなくすことが可能である。したがって、各キャビティの形状が異なっても、高精度の製品を成形することが可能である。
【００１６】
また、温度検出手段が、複数のキャビティに対応する複数の温度センサーを有していることが好ましい。
本発明によれば、各キャビティの温度を正確に検出することができ、各キャビティに対して最適なタイミングで樹脂を射出することが可能になる。
【００１７】
前記温度センサーが接触式であることが好ましい。
本発明によれば、各キャビティ内の樹脂の温度変化をより正確に検出することができる。
【００１８】
前記各キャビティに連通するそれぞれのランナにおける前記樹脂の流動の停止および通過を選択可能なランナ開閉制御装置を具備し、前記ランナ開閉制御装置が前記制御装置と連動して動作することにより、前記複数のランナを前記温度検出手段の検出結果に応じて順に開放することが好ましい。
本発明によれば、温度検出手段の検出結果に応じて、樹脂を射出するキャビティと樹脂を射出しないキャビティとを選択することができるので、上記の射出成形方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の成形金型と射出成形機の一実施例を示す断面図。
【図２】本発明の成形金型における可動型部パーティング面の平面図。
【図３】本発明の射出成形方法の一例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２１】
図１は、本発明の射出成形方法に用いる本発明の成形金型と射出成形機の一実施例を示す断面図である。図２は、本発明の成形金型における可動型部のパーティング面の平面図である。
図１および図２に示すように、本発明の射出成形機１００は、固定型部２、可動型部３、スペーサ４、固定型取付板５、可動型取付板６、押出板７、押出棒８、ランナ開閉弁９、及び温度センサー１０（温度検出手段）を有してなる成形金型１を備えている。
【００２２】
また、成形金型１外には、射出シリンダー１７、ランナ開閉制御装置１１および温度検出器１２（温度検出手段）が設けられており、ランナ開閉制御装置１１および温度検出器１２は射出成形機１００の制御装置２０とそれぞれ接続されている。
【００２３】
本実施形態の成形金型１内には、複数のキャビティ１３が形成されており、複数個の成形品を同時に成形する多面取り構成とされている。
【００２４】
図２に示すように、可動型部３には形状の異なる４つのキャビティ１３Ａ〜１３Ｄが設けてあり、全てのキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの容積が異なっている。
【００２５】
固定型部２には、平面視において複数のキャビティ１３Ａ〜１３Ｄが配置された領域の略中央に開口するスプルー１４と、このスプルー１４から放射状に延出し個々のキャビティ１３Ａ〜１３Ｄに連通する複数のランナー１５と、各ランナー１５と各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄとの接続部に設けられランナー１５よりも縮径されたゲート１６と、が設けられている。
【００２６】
可動型部３には、溶融樹脂が流動するランナー１５、スプルー１４およびゲート１６を通じて溶融樹脂が流入するキャビティ１３Ａ〜１３Ｄが複数設けられている。各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの形状は、目的とする成形品形状が得られるようにそれぞれ設計されている。
【００２７】
本実施形態の可動型部３には、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度を検出するための温度センサー１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が複数設けられている。温度センサー１０（１０ａ〜１０ｄ）は、各キャビティ１３（１３Ａ〜１３Ｄ）内に１つずつ配置されており、成形金型１外に設けられた温度検出器１２と接続されている。本実施形態においては、キャビティ１３毎に１つずつ温度センサー１０を設けたが、一つのキャビティ１３内に複数個の温度センサー１０を配置してもよい。これにより、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度測定をより正確に行える。また、ここでは接触式の温度センサー１０を用いているが、キャビティ１３間の温度分布を検出することができれば種類は問わない。なお、図２に示す温度センサー１０ａ〜１０ｄの位置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
そして、各温度センサー１０ａ〜１０ｄは、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度の検出信号を温度検出器１２に伝達する。
【００２８】
温度検出器１２は、上記各温度センサー１０ａ〜１０ｄとともに本発明の温度検出手段を構成するもので、各温度センサー１０ａ〜１０ｄから送られてきた検出信号を温度値に変換し、その温度値に基づいて射出を行うキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの順番を決定し、その結果を射出成形機１００の制御装置２０へと出力する。温度検出器１２には、成形金型１の設定温度、各キャビティ間の許容温度差、冷却温度等が予め格納されている。
【００２９】
ランナ開閉制御装置１１は、各ランナー１５上に配置された複数のランナ開閉弁９ａ〜９ｄに接続されている。各ランナ開閉弁９ａ〜９ｄは個別に制御可能なもので、ランナ開閉制御装置１１は制御装置２０からの指令に基づいて開弁あるいは閉弁を行い、それぞれのランナー１５を通過する樹脂の流れを許容あるいは停止する。
【００３０】
一方、制御装置２０は、温度検出器１２から入力された各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度値に基づいて、ランナ開閉弁９ａ〜９ｄに対して開閉動作指令を出力し、各ランナ開閉弁９ａ〜９ｄに対する開閉動作等の指令を出力する。
【００３１】
次に、本発明の射出成形方法の一実施例について図３を用いて説明する。
本実施例では、図３に示すように、初期温度測定工程Ｓ１、射出工程Ｓ２、保圧工程Ｓ３、冷却工程Ｓ４、型開工程Ｓ５を行う。
使用する樹脂としては熱可塑性樹脂が用いられ、例えば、ポリアミド、ＡＢＳ、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＰＥ、ＰＰなどのポリオレフィン、ポリエステル、熱可塑性ウレタンエラストマー、ポリ塩化ビニール、ＰＥＥＫなどの射出成形できる樹脂が挙げられる。
【００３２】
まず、射出成形を開始するにあたり、制御装置２０は全てのランナ開閉弁９ａ〜９ｄに対する閉信号をランナ開閉制御装置１１に出力し、全てのランナー１５を閉状態にする。
【００３３】
初期温度測定工程Ｓ１では、成形金型１の温度を射出成形に適した温度にまで昇温させる。樹脂未充填状態の各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度を温度センサー１０ａ〜１０ｄにより検出し、それぞれの結果を温度検出器１２へと出力する。温度検出器１２は、各温度センサー１０ａ〜１０ｄから送られてきた検出信号を温度値に変換して平均し、成形金型１全体の温度として算出して温度情報として制御装置２０へと出力する。制御装置２０は、成形金型１が予め設定された設定温度（本実施例においては、約５０℃）になるまで昇温させる。
【００３４】
成形金型１の温度調整は、キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの周囲に設けられた不図示の温調媒体流路内に温度制御した水や油等の温度調整媒体を流動させることによって行う。
【００３５】
射出工程Ｓ２では、まず、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄに対して順番に樹脂の射出を行う。
射出シリンダー１７から射出された溶融樹脂は、スプルー１４から各ランナー１５に流入するものの、開状態とされているのは一つのランナー１５のみであることから該ランナー１５内をさらに流動し、ゲート１６を通じて所定のキャビティ１３に流入する。一方、閉状態とされた他のランナー１５内の樹脂はランナ開閉弁９によってそれ以上の流動は阻止されるので、他のキャビティ１３内へは流入しない。本工程では、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄに対して複数回に分けて樹脂の射出を行い、１回に射出する樹脂量を射出シリンダー１７において予め計量しておくこととする。
【００３６】
このとき、各温度センサー１０ａ〜１０ｄによって各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度変化をリアルタイムに検出しながら射出を行う。
【００３７】
溶融樹脂の温度は約２２０℃〜３００℃程度である。ある程度射出を続けると、成形金型１の温度が６０℃程度になり、それ以上は上昇しなくなる。この温度を各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄにおける目標温度（一定温度）とし、各温度センサー１０ａ〜１０ｄによって各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度を検出して全てのキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度をこの目標温度を維持するよう、その後の射出においては樹脂の打ち分けを行う。
【００３８】
ここで例えば、キャビティ１３Ａに溶融樹脂を射出した場合、このキャビティ１３Ａの温度上昇が一番大きく、これに隣り合うキャビティ１３Ｂ，１３Ｃの温度も僅かに上昇する。例えば、キャビティ１３Ａの温度が１℃程度上昇すると、キャビティ１３Ｃよりも容積の小さいキャビティ１３Ｂの温度が０．５℃程度上昇し、キャビティ１３Ｃが０．３℃程度上昇する。一方、キャビティ１３Ｄはキャビティ１３Ａから最も遠い位置なので内部の樹脂が型温度に向けて冷えていくことになる。
【００３９】
そこで、温度検出器１２は、各温度センサー１０ａ〜１０ｄによって検出されたキャビティ１３Ａ〜１３Ｄ間の温度差を比較して次に充填すべきキャビティ１３Ａ〜１３Ｄを選択する。具体的には、温度上昇率が最も低いキャビティ１３、つまり、上記においては他のキャビティ１３と比べて温度が最も低いキャビティ１３Ｄを選択し、次にこのキャビティ１３Ｄに対して樹脂の射出を行う。温度検出器１２において、樹脂を射出するキャビティ１３の選択が随時決定され、例えば各キャビティ１３の温度および温度センサー２２によって検出される成形金型１の温度に応じて射出するタイミングが調整されるようになっている。
【００４０】
温度上昇率の高いキャビティ１３に対しては射出数あるいは１回の射出量を減らし、温度上昇率の低いキャビティ１３に対しては射出数あるいは１回の射出量を増やすようにする。このように、温度の低いキャビティ１３に対して溶融樹脂の射出を順次行うことによって各キャビティ１３における温度の均衡を図り、キャビティ１３間の温度差が所定値以上にならないように管理する。
【００４１】
なお、各キャビティ１３の温度上昇率は、容積、溶融樹脂の温度、射出樹脂量等によっても変わってくるので、条件に応じた各キャビティ１３の温度上昇率を前もって算出しておき、温度検出器１２から随時参照可能な形態で保持させておく。例えば、制御装置２０から参照可能なＬＵＴ（ルックアップテーブル）を備えた構成とする。
【００４２】
このように、本工程では各温度センサー１０によって各キャビティ１３の温度変化を検出しており、温度検出器１２において各キャビティ１３の温度を比較することによって、次に充填すべきキャビティ１３を選択するようになっている。
【００４３】
保圧工程Ｓ３では、キャビティ１３内に充填された樹脂に対して所定の圧力を負荷することにより、成形金型１によって冷やされて収縮した樹脂のひけに対する溶融樹脂の補充を行う。ここで、圧力負荷と溶融樹脂の補充作業を交互に繰り返し行ってもよい。また、保圧圧力および保圧時間は適宜設定する。
【００４４】
冷却工程Ｓ４では、全てのキャビティ１３内の溶融樹脂が硬化するまで冷却を行う。キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの周囲に設けられた温調媒体流路内に冷却水等を流動させることによって、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｂ内に充填された溶融樹脂を冷却する。このとき、温度センサー１０ａ〜１０ｄによって各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度変化を検出することによって冷却水の温度等を調整し、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄ内の樹脂が均等に冷却されるようにする。
【００４５】
なお、冷却時間は使用するキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの大きさや溶融樹脂の種類等によっても異なり、所望とする成形品の精度を得るために十分必要な一定時間を設定する。
【００４６】
型開工程Ｓ５では、可動型部３を可動させて固定型部２から離型させ、内部から冷却固化された成形品を取り出す。
【００４７】
従来の射出成形方法では、複数あるキャビティに対して順番に樹脂の充填作業を完了させていくことから、最初に樹脂の充填作業が完了したキャビティと、最後に樹脂の充填作業が完了したキャビティとの間で温度差が生じてしまい、成形品の精度にバラツキが生じてしまうという問題があった。
【００４８】
本実施形態では、温度センサー１０ａ〜１０ｄによって各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度変化をリアルタイムに検出し、その検出結果に基づいて射出を行うキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの順番を決定することによって、最適なタイミングで各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄに対して樹脂を注入させることができるようになっている。
【００４９】
このため、異なる形状の成形品を一つの成形金型１で形成する際に、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度を検知して、樹脂を射出するキャビティ１３Ａ〜１３Ｄの順番を制御することによって、キャビティ１３Ａ〜１３Ｄ間の温度差を小さくすることができる。キャビティ１３Ａ〜１３Ｄ間の温度差が小さいほど、各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄにおける成形品の精度のバラツキが小さくなり、安定した生産が可能になる。
【００５０】
このように、全てのキャビティ１３への樹脂の充填が完了するまで成形金型１の温度分布を均一に維持することによって各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄにおける成形品の品質のバラツキをなくすことが可能となり、形状の異なる複数の成形品を同時に精度良く形成することができる。したがって、キャビティ１３Ａ〜１３Ｄ間の温度差に起因する精度の悪化を低減することができ、効率良く高精度の成形品を得ることが可能である。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５２】
例えば、射出工程中だけでなく、冷却工程中においても各キャビティ１３Ａ〜１３Ｄの温度を検出し、キャビティ１３Ａ〜１３Ｄ間の冷却温度差をなくすように金型の温度調整を行うことによって、冷却中の成形金型１内の温度分布のばらつきに起因する成形精度のばらつきや製品不良を減少させることが可能である。
【００５３】
また、上記実施例においては、温度センサー２２によって成形金型１全体の温度を検出としたが、温度センサー２２を設けることなく、各キャビティ１３に設けられた温度センサー１０ａ〜１０ｄによって検出した温度を平均した値を成形金型１全体の温度としても良い。
【００５４】
なお、成形金型１内のキャビティ１３の個数は上記実施形態に限られたものではなく、４つ以上であってもこれ以下であってもよい。
また、キャビティ１３の平面形状は成形品の形状によるもので適宜設定され、図２に示すものに限らず、直径を異ならせた円形状のキャビティであってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…成形金型、１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）…温度センサー（温度検出手段）、１１…ランナ開閉制御装置、１２…温度検出器（温度検出手段）、１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ）…キャビティ、２０…制御装置
【図１】
2010228157.tif 000003
【図２】
2010228157.tif 000004
【図３】
2010228157.tif 000005