(57)【要約】【課題】金型内での樹脂成形品の収縮量等の変動を経時的に測定することができる金型、その金型を用いた成形品の評価方法、その金型を用いた成形条件の決定方法を提供する。【解決手段】金型内における樹脂成形品の収縮量の経時的な変動を測定する収縮量測定部及び／又は金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的な変動を測定する収縮力測定部を備えた金型を用いる。収縮力測定部が、収縮力を伝達する伝達部を備え、伝達部を介して収縮力を測定し、収縮量測定部が、樹脂の収縮により変位する可動部を備え、可動部の変位量を収縮量として測定する金型が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に充填された樹脂の金型内における収縮量の経時的な変動を測定する収縮量測定部及び／又は金型に充填された樹脂の金型内における収縮力の経時的な変動を測定する収縮力測定部を備えた金型。
【請求項２】
前記収縮力測定部が、前記収縮力を伝達する伝達部を備え、
前記伝達部を介して前記収縮力を測定する請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記収縮量測定部が、前記樹脂の収縮により変位する可動部を備え、
前記可動部の変位量を前記収縮量として測定する請求項１又は２に記載の金型。
【請求項４】
前記樹脂の収縮により変位可能に前記樹脂と連結した可動棒と、前記可動棒を直線変位させる支持部と、前記収縮力を測定するための着脱可能な圧力センサーと、を備え、
前記圧力センサーの取り外した状態で、前記可動棒の経時的な変位量を前記収縮量の経時的な変動として測定し、
前記圧力センサーの装着した状態で、前記可動棒の変位により、前記圧力センサーが、押圧力を受けることにより前記収縮力の経時的な変動を測定する請求項１から３のいずれかに記載の金型。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の金型を用いて、成形品の欠陥を評価する成形品評価方法であって、
前記収縮量測定部により測定した樹脂の収縮量データ及び／又は前記収縮力測定部により測定した樹脂の収縮力データを取得するデータ取得工程と、
前記収縮量データと、予め測定された前記収縮量と前記成形品の欠陥の可否との関係を示す収縮量欠陥可否データと、を比較する収縮量データ比較工程及び／又は前記収縮力データと、予め測定された前記収縮力と前記成形品の欠陥の可否との関係を示す収縮力欠陥可否データと、を比較する収縮力データ比較工程と、
前記収縮量データ比較工程及び／又は前記収縮力データ比較工程に基づいて、前記成形品が欠陥品であるか又は非欠陥品であるかを判断する欠陥可否判断工程と、を備える成形品評価方法。
【請求項６】
前記成形品の欠陥が、成形体表面に生じるクラック、成形体表面又は内部に生じるボイド、又は離型不良からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の成形品の欠陥である請求項５に記載の成形品評価方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載の金型を用いて、成形条件を決定する方法。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の成形品評価方法を用い、欠陥品を除外する成形品の製造方法。
【請求項９】
請求項１から４に記載の金型と、
金型に充填された樹脂の金型内における収縮量及び／又は金型に充填された樹脂の金型内における収縮力と、前記金型によって成形される成形品の欠陥の可否との関係を示す欠陥可否データを記憶した欠陥可否データ記憶部と、
前記収縮量測定部により測定した収縮量及び／又は前記収縮力測定部により測定した収縮力と、前記欠陥可否データと、を比較し、成形品が欠陥品であるか又は非欠陥品であるかを判断する判断部と、
前記判断部の判断に応じて前記欠陥品の成形条件を記憶する欠陥成形条件記憶部と、
欠陥品が生じない成形条件であるか否かを判断する判断部と、を備えた射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型内での樹脂成形品の収縮量等の変化を経時的に測定することができる金型、その金型を用いて、樹脂成形品の欠陥を評価する方法、及びその金型を用いて成形条件を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、射出成形は、溶融した樹脂を金型キャビティ内に充填し、金型内で冷却して成形品を得るものである。従来から、光学部品、プラスチック建材、弱重電気部品、ＯＡ機器の外装・内装部品、自動車外装・内装部品等、様々な製品が射出成形により成形されている。
【０００３】
上記の通り、射出成形は様々な場面で利用される非常に優れた成形法の一つである。しかしながら、射出成形法は、成形条件を最適な条件に設定しなければ、樹脂成形品にクラックやボイドが生じたり、離型不良を生じたりする等の成形不良を頻繁に招くことが知られている。近年、これらの成形不良の発生を抑え、射出成形による樹脂成形品の生産性の向上がより一層強く求められるようになってきている。
【０００４】
射出成形条件の選択においてＣＡＥ技術を用いた検討が一般的に行われている。しかしながら、実際の条件絞込みは、経験と勘をベースとして試行錯誤で進めることが多い。そこで、このような作業において、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）技術とＣＡＯ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）技術とを組み合わせて最適条件を探索する技術が実用化されている。この方法は、最適条件を検索する際に膨大な計算を繰り返さなければならないという問題があるものの、応答曲面近似式等を用いることにより計算負荷を抑える技術も開発されており、一定の成果を挙げている（特許文献１）。
【０００５】
また、射出成形において、上記成形不良が発生する不良原因も様々である。射出成形による樹脂成形品の生産性の向上には、成形不良の原因を解明し、樹脂成形品の良否を適切に判定することも重要である。特に、射出成形においては、樹脂成形品に想定外の成形不良が生じる場合があり、このような場合でも精度良く樹脂成形品の良否を判定する方法が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
ところで、樹脂成形品に発生する成形不良は、金型内における樹脂成形品の収縮等の変動により生じることが多い。例えば、樹脂成形品の内部に生じる内部クラックやボイドは、樹脂成形品が、収縮する際の収縮挙動にその原因の一つがある。特許文献１に記載の方法は、シミュレーションを行うことで、最適な成形条件を決定するものであり、金型内での実際の樹脂成形品の変動を考慮して成形条件を決めるものではない。また、特許文献２に記載の方法は、様々な条件で試しうちを行い、そこで得られた良品データ、不良品データをもとに樹脂成形品の良否判断を行うものであり、特許文献１と同様に金型内での樹脂成形品の変動を考慮するものではない。
【０００７】
上記の通り、金型内部での樹脂の収縮挙動を考慮することが求められる。金型の内部観察方法が特許文献３に記載されている。特許文献３には、金型の長さ方向及び／又は周方向に複数の観察窓を設け、金型内部は暗室状態にしておき、観察窓の一部の窓より波長幅の広い白色強力光や紫外線ランプの強力光等を金型内に入射させ、金型内部の溶融物や液体内部で光を散乱させ、他の観察窓から上記散乱光を観察することにより混入している微小異物やボイドを検出するモールド金型の内部観察方法が開示されている。しかしながら、この方法では、金型内での樹脂成形品の収縮量等の変動を経時的に測定できないため、成形不良の原因の解明等を容易にすることはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５３４９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７００５６号公報
【特許文献３】特開平６−３１５９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の通り、従来の成形条件の決定方法、樹脂成形品の良否判定方法は、金型内での実際の樹脂成形品の変動を考慮して決められるものではなかった。上記の通り、金型内での樹脂成形品の変動と成形不良との間には密接な関係がある。したがって、金型内での樹脂成形品の収縮量等の変動を経時的に測定することができれば、樹脂成形品に生じる成形不良の原因を解明しやすく、容易に最適な成形条件を決定したり、樹脂成形品の良否を判定したりすることができる。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、金型内での樹脂成形品の収縮量等の変動を経時的に測定することができる金型、その金型を用いた成形品の評価方法、その金型を用いた成形条件の決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、金型内における樹脂成形品の収縮量の経時的な変動を測定する収縮量測定部及び／又は金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的な変動を測定する収縮力測定部を備えた金型であれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には本発明は以下のものを提供する。
【００１２】
（１）  金型に充填された樹脂の金型内における収縮量の経時的な変動を測定する収縮量測定部及び／又は金型に充填された樹脂の金型内における収縮力の経時的な変動を測定する収縮力測定部を備えた金型。
【００１３】
（１）の発明によれば、金型内における樹脂成形品の収縮量の変動及び収縮力の変動を経時的に測定することができるため、成形不良の原因の解明が容易になる。また、本発明の金型を用いることで、金型内での樹脂成形品の変動を把握しながら、成形条件を検討することができるため、容易に最適な成形条件を決定することができる。
【００１４】
本発明の金型の特徴は、収縮量測定部と収縮力測定部とを備えることである。金型内での樹脂成形品の変動と成形不良との間には密接な関係があるため、金型内における樹脂成形品のこれら二つの変動を経時的に測定することで、様々な成形不良の原因を解明でき、最適な成形条件を決定できることである。
【００１５】
収縮量測定部、収縮力測定部は、金型内での樹脂成形品の収縮量及び収縮力を経時的に測定することができるものであればよい。例えば、収縮量は、金型内での樹脂成形品の収縮量を直接測定しても良いし、樹脂成形品に収縮量測定のための部品を連結させて間接的に測定しても良い。収縮力も同様に樹脂成形品の収縮の際の収縮力を直接測定してもよいし、樹脂成形品に連結させた部品を用いて間接的に測定してもよい。間接的に測定する方法であると、金型内の樹脂成形品の収縮量、収縮力の経時的な変動を容易に測定できるので好ましい。
【００１６】
「樹脂」とは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等従来公知のものを挙げることができる。また、本発明は金型内における樹脂成形品の収縮量等の変動を経時的に測定することができるため、未知の材料であっても容易に成形不良の原因解明を行うことができ、さらに、未知の材料であっても容易に最適な成形条件を決定することができる。
【００１７】
「変動を経時的に測定」とは、樹脂成形品が金型内に存在する間の樹脂成形品の収縮量と時間との関係、及び樹脂成形品の収縮力と時間との関係を測定することである。測定する時間は、特に限定されず、通常の成形において、樹脂成形品が金型内に存在する時間であってもよいし、それ以上長い時間測定してもよい。測定時間は解明したい成形不良によって適宜変更することができる。例えば、離型不良等の成形不良を解消したい場合には、実際の樹脂成形品の成形と同様の時間で金型から樹脂成形品を取り出し、それまでの間の経時的変化を測定すれば充分である。しかしながら、樹脂成形品表面等に発生するクラックやボイド等の成形不良について検討する場合には、実際の成形よりも長い時間、樹脂成形品を金型内に留めて置いて、経時的変化を測定する必要がある場合がある。クラックやボイド等は、通常の射出成形において金型から取り出した後の樹脂成形品の収縮等によっても生じるからである。このように、本発明の金型を用いれば、量産する際に金型から取り出した後に発生するような成形不良も容易に解消し、最適な成形条件を決定することができる。
【００１８】
本発明で解決することができる成形不良は、クラック、ボイド、離型不良、樹脂の収縮による変形、等様々な成形不良が挙げられる。本発明で直接測定しているのは、金型内での樹脂成形品の収縮量と収縮力の経時的な変動のみであるが、これらの変動は、樹脂成形品の粘度等の特性と関係する等しているため、上記の経時的な変動を測定すれば様々な成形不良を解消することができる。なお、いずれの成形不良も好ましく解消することができるが、本発明を適用することが特に好ましい成形不良としては、ボイド、クラック、離型不良が挙げられる。
【００１９】
（２）  前記収縮力測定部が、前記収縮力を伝達する伝達部を備え、前記伝達部を介して前記収縮力を測定する（１）に記載の金型。
【００２０】
（２）の発明によれば、収縮力測定部が、金型内における樹脂成形品の収縮力を伝達する伝達部を備えるため、金型内での樹脂成形品の収縮力を上記伝達部により伝達させて、金型外部等の測定しやすい場所で、金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的な変化を測定することができる。
【００２１】
伝達部を用いて伝達された収縮力を測定する方法は特に限定されない。例えば、金型内の樹脂成形品が収縮する際に伝達部を引き込もうとするときの引き込む力を測定してもよいし、伝達部が引き込まれる際に圧力センサーを押させるようにして押圧力として測定してもよい。
【００２２】
（３）  前記収縮量測定部が、前記樹脂の収縮により変位する可動部を備え、前記可動部の変位量を前記収縮量として測定する（１）又は（２）に記載の金型。
【００２３】
（３）の発明によれば、収縮量測定部が、金型内の樹脂成形品の収縮により変位する可動部を備えるため、目視により直接測定することができない金型内での樹脂成形品の収縮量の変化を容易に測定することができる。金型内での樹脂成形品の収縮量の変動を金型外で測定することができるため、容易に金型内での樹脂成形品の収縮量の変動を観測することができる。
【００２４】
（４）  前記樹脂の収縮により変位可能に前記樹脂と連結した可動棒と、前記可動棒を直線変位させる支持部と、前記収縮力を測定するための着脱可能な圧力センサーと、を備え、前記圧力センサーの取り外した状態で、前記可動棒の経時的な変位量を前記収縮量の経時的な変動として測定し、前記圧力センサーの装着した状態で、前記可動棒の変位により、前記圧力センサーが、押圧力を受けることにより前記収縮力の経時的な変動を測定する（１）から（３）のいずれかに記載の金型。
【００２５】
（４）の発明によれば、一つの金型で容易に、樹脂成形品の金型内における収縮量の経時的な変動、金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的な変動を測定することができる。より具体的には、可動棒によって、金型内の樹脂成形品の収縮量、及び樹脂成形品の収縮力の経時的な変動を金型外で容易に測定することができる。
【００２６】
樹脂成形品と連結して樹脂成形品の収縮とともに変位する可動棒は、直線変位するため、その変位量を容易に測定することができる。その結果、金型内における樹脂成形品の収縮量の経時的な変動を容易に測定することができる。可動棒は、樹脂成形品と連結可能であり、金型内の熱に耐えられる程度の耐熱性を有するものであれば特に限定されない。また、可動棒を直線変位させる支持部としては、可動棒を直線変位させることができるものであれば特に限定されず、例えば、レール等の支持部を用いて可動棒を直線変位させることが挙げられる。
【００２７】
金型内で樹脂成形品が収縮の際に変位する可動棒に、圧力センサーを押させることで、容易に金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的な変動を測定することができる。
【００２８】
（５）  （１）から（４）のいずれかに記載の金型を用いて、成形品の欠陥を評価する成形品評価方法であって、前記収縮量測定部により測定した樹脂の収縮量データ及び／又は前記収縮力測定部により測定した樹脂の収縮力データを取得するデータ取得工程と、前記収縮量データと、予め測定された前記収縮量と前記成形品の欠陥の可否との関係を示す収縮量欠陥可否データと、を比較する収縮量データ比較工程及び／又は前記収縮力データと、予め測定された前記収縮力と前記成形品の欠陥の可否との関係を示す収縮力欠陥可否データと、を比較する収縮力データ比較工程と、前記収縮量データ比較工程及び／又は前記収縮力データ比較工程に基づいて、前記成形品が欠陥品であるか又は非欠陥品であるかを判断する欠陥可否判断工程と、を備える成形品評価方法。
【００２９】
（５）の発明によれば、（１）から（４）に記載のいずれかの金型を用いているため、金型内における樹脂成形品の収縮量及び収縮力の経時的変動を測定することができる。この測定データと予め測定しておいた欠陥可否データとを比較することで、樹脂成形品を金型から取り出すことなく、得られる樹脂成形品が欠陥品であるか否かを判断することができる。
【００３０】
収縮量データとは、金型内における樹脂成形品の収縮量の経時的変化を表すデータであり、収縮力データとは、金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的変化を表すデータである。
【００３１】
従来の方法であっても、樹脂成形品の外部に現れる欠陥については、金型から成形品を取り出して観察することで評価することができる。しかし、内部に現れる成形不良は、透明樹脂等の場合を除き原則として外部から観察することができない。本発明の樹脂成形品の評価方法であれば、金型内における樹脂成形品の収縮挙動に基づいて、得られる樹脂成形品が欠陥品であるか否かを判断するため、樹脂成形品の内部に欠陥が有るか否かも容易に評価することができる。結果として、本発明の樹脂成形品の評価方法であれば、樹脂成形品内部に生じる成形不良も正確に判断することができるため、より簡便で精度の高い樹脂成形品の評価方法になる。
【００３２】
収縮量欠陥可否データとは、例えば、樹脂成形品に欠陥がある場合又は欠陥が無い場合の金型内での樹脂成形品の収縮量の変動、ある時点での金型内での樹脂成形品の収縮量の値等を挙げることができるが、樹脂成形品の欠陥の有無を判断することができるようなデータであれば特に限定されない。収縮量欠陥可否データとしては、欠陥がある場合のデータのみを用いてもよいし、欠陥が無い場合のデータのみを用いてもよいが、両方とも用いる方が、樹脂成形品が欠陥品であるか否かの判断が容易になるので好ましい。また、欠陥がある場合のデータ、欠陥が無い場合のデータを問わず、データは多い方が好ましい。より正確に樹脂成形品が欠陥品であるか否かを判断することができるからである。なお、収縮力欠陥可否データについても同様である。
【００３３】
欠陥品可否データは、予め知られている場合にはそのデータを用いることができる。また、予め知れられていない場合には、本発明の金型を用いて容易に決めることができる。具体的には、先ず、本発明の金型を用いて、金型内での樹脂成形品の収縮量及び収縮力の変動を測定する。次いで、金型から樹脂成形品を取り出し得られた樹脂成形品の成形不良を観察する。成形不良が全く無ければ、得られたデータは欠陥が無い場合のデータである。成形不良が有れば、得られたデータは、欠陥が有る場合のデータである。このようにして、欠陥品になる場合のデータと欠陥品にならない場合のデータとを取得することができる。なお、本願発明の金型を用いれば、金型内における樹脂成形品の経時的な変動を測定することができるため、欠陥の種類や欠陥の程度を観察した後に、上記変動を欠陥品が発生しないような変動に調整するようにして成形条件を変更することで、欠陥を生じない条件を取得しやすくなる。
【００３４】
比較工程と欠陥可否判断工程とは、成形の際のデータと欠陥品になる場合のデータ及び／又は欠陥品にならない場合のデータとを比較して、その成形により得られる樹脂成形品が欠陥品であるか否かを判断する工程である。
【００３５】
データを比較する際には、一回の成形で得られるデータ全てを比較する必要は無く、欠陥品であると判断できるデータが現れた場合には、その時点で欠陥品であることを判断することができる。このように判断することで、樹脂成形品の収縮が金型から取り出された後にも起こるような場合、樹脂成形品内部に欠陥が生じる場合であっても、収縮が止まるまで待つ必要は無く、素早く成形品が欠陥品であることを評価することができる。
【００３６】
（６）  前記成形品の欠陥が、成形体表面に生じるクラック、成形体表面又は内部に生じるボイド、又は離型不良からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の成形品の欠陥である（５）に記載の成形品評価方法。
【００３７】
（６）の発明によれば、評価する欠陥が、金型内での樹脂成形品の収縮と関係の深い、成形体表面に生じるクラック、成形体表面又は内部に生じるボイド、又は離型不良であれば、特に好ましく成形不良を評価することができる。
【００３８】
（７）  （１）から（４）のいずれかに記載の金型を用いて、成形条件を決定する方法。
【００３９】
（７）の発明によれば、本発明の金型を用いることで、容易に最適な成形条件を決定することができる。
【００４０】
最適な成形条件決定の際には、先ず、（１）から（４）のいずれかに記載の本発明の金型を用いて成形を行う。この際に、金型内における樹脂成形品の収縮量及び収縮力の経時的変化を測定する。次いで、金型から樹脂成形品を取り出し、成形不良があるか否かを確認する。成形不良がある場合には、成形の際に得られたデータと所望の収縮挙動とのギャップを埋めるようにして、新たな条件を設定し成形を行う。これを繰り返すことで、最適な成形条件を決定することができる。
【００４１】
上記の通り、本発明の成形条件の決定方法によれば、最終的な樹脂成形品のみからではなく、金型内における樹脂成形品の収縮挙動も考慮して成形条件を検討することができるため、容易に最適な成形条件を決定することができる。
【００４２】
（８）  （５）又は（６）に記載の成形品評価方法を用い、欠陥品を除外する成形品の製造方法。
【００４３】
（８）の発明によれば、（５）、（６）に記載された成形品の評価方法を用いるため、より高い精度で欠陥品を除外することができる。
【００４４】
（９）  （１）から（４）に記載の金型と、金型に充填された樹脂の金型内における収縮量及び／又は金型に充填された樹脂の金型内における収縮力と、前記金型によって成形される成形品の欠陥の可否との関係を示す欠陥可否データを記憶した欠陥可否データ記憶部と、前記収縮量測定部により測定した収縮量及び／又は前記収縮力測定部により測定した収縮力と、前記欠陥可否データと、を比較し、成形品が欠陥品であるか又は非欠陥品であるかを判断する判断部と、前記判断部の判断に応じて前記欠陥品の成形条件を記憶する欠陥成形条件記憶部と、欠陥品が生じない成形条件であるか否かを判断する成形条件判断部と、を備えた射出成形装置。
【００４５】
（９）の発明によれば、（１）から（４）のいずれかに記載の金型を用いているため、金型内における樹脂成形品の経時的な変動を測定することで、得られる樹脂成形品が欠陥品であるか否かを判断することができる。したがって、最適な成形条件を決定する際に、金型から樹脂成形品、測定治具等を取り出す工夫をすることなく容易に成形条件を検討することができる。
【００４６】
特に、本発明の射出成形装置は、欠陥品の成形条件を記憶する欠陥成形条件記憶部を備えているため、ここに多くの欠陥成形条件を記憶させることで、欠陥品であるか否かの判断の精度が向上する。
【００４７】
欠陥可否データ記憶部に記憶されている欠陥可否データは、上述の収縮量欠陥可否データ、収縮力欠陥可否データ等の欠陥可否データを意味する。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、金型内における樹脂成形品の収縮量の変動及び収縮力の変動を経時的に測定することができる。成形不良と金型内での樹脂成形品の収縮挙動とは関係が深いため、成形不良の原因の解明が容易になる。また、本発明の金型を用いることで、金型内での樹脂成形品の変動を把握しながら、成形条件を検討することができるため、容易に最適な成形条件を決定することができる。さらに、成形した際の成形条件、成形の際の金型内での樹脂成形品の収縮挙動を確認することで、実際に金型から樹脂成形品を取り出して確認するまでもなく、欠陥品か否かの判断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の一実施形態について、実施例の図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、以下の説明において、同一の構成要素については同一の番号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００５０】
図１（ａ）は、金型内における樹脂成形品の収縮量の変動を経時的に測定するときの金型の図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の金型のＡＡ断面図である。図２（ａ）は、金型内における樹脂成形品の収縮量の変動を経時的に測定するときの金型の図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の金型のＢＢ断面図である。図３は、樹脂の収縮量の経時的変化を測定する際の収縮量測定中の金型を示す図である。図４は、樹脂の収縮力の経時的変化を測定する際の収縮力測定中の金型を示す図である。
【００５１】
図１、図２に示すように、本発明の金型１は、樹脂成形品２の収縮とともに可動する可動部１１と、可動部の変位方向を固定するための固定部１２と、金型本体１３と、位置センサー１４又は圧力センサー１５を有する。
【００５２】
可動部１１は、樹脂成形品２の一端と連結するための連結凸部１１１と、樹脂成形品２の収縮により可動部１１が変位した際に圧力センサー１５に可動部１１からの押圧力をかけるための凸部１１２と、を有する。なお、図２に示すように、凸部１１２と固定部１２との間に圧力センサー１５を挟むようにして配置している。
【００５３】
固定部１２は、可動部１１をＸ方向にスライド移動させるためのガイド部１２１、可動部１１の上記スライド移動による変位量を測定するために樹脂成形品２の他端を固定するための固定ピン１２２と、を有する。図１、２に記載の金型１の可動部の変位はＸ方向のスライド移動である。
【００５４】
金型本体１３は、可動部１１を金型本体１３に通すための貫通孔１３１と、固定ピン１２２を金型本体１３に通すための貫通孔１３２と、を有する。
【００５５】
＜収縮量の測定＞
図１（ａ）に示す位置センサー１４のみを備えた金型１を用いる。可動部１１は、金型本体１３の貫通孔１３１を貫通している。可動部１１と貫通孔１３１との間は、金型本体１３内に樹脂が充填された後に樹脂が漏れない程度に密着している。また、金型本体１３内において樹脂成形品２が収縮した際に可動部１３は、貫通孔１３１をなめらかに滑るようになっている。なめらかに滑るようになっていれば、いつでも可動部１１が同じように滑るため、測定誤差が小さくなるので好ましい。
【００５６】
図１（ａ）に示すように、可動部１１は、樹脂成形品２が収縮した際にＸ方向に水平移動できるように、凸部１１２と固定部１２との間に一定の間隔を設ける。先ず溶融された樹脂が、ゲート（図示せず）から金型本体１３へ流れ込む。流れ込んだ樹脂により、金型本体１３内で連結凸部１１１及び固定ピン１２２が樹脂に埋まるようにして固まる。
【００５７】
樹脂が金型本体１３内で固まってくると、図３に示すように、樹脂成形品２が収縮していき、樹脂成形品２の収縮に伴い、可動部１１は図３矢印の方向（Ｘ方向）に金型本体１３内に引き込まれるように水平にスライド移動する。固定部１２には、可動部１１と樹脂成形品２との連結部がある樹脂成形品２の一端と対抗する端部に固定ピン１２２が設けられている。このため、樹脂成形品２の収縮の際に可動部１１の移動する方向に関しては、可動部１１に対向する側は、動かないように固定される。その結果、可動部１１の移動するＸ方向に関して、樹脂成形品２が収縮する際に移動するのは可動部１１側のみになるため、金型本体１３内における樹脂成形品２の収縮量Δ’を可動部１１の移動量Δと置き換えることができる。したがって、可動部１１の移動量Δを経時的に測定することで、金型本体１３内における樹脂の収縮量Δ’の経時的変化を測定することができる。なお、固定ピン１２２を設けずに、ゲート（図示せず）を金型本体１３内に貫入させるように設けることで、固定ピン１２２の効果を得ることもできる。
【００５８】
＜収縮力の測定＞
図２（ａ）に示す圧力センサー１５を備えた金型１を用いる。これは、図１（ａ）に示された金型１から位置センサー１４を取り外し、圧力センサー１５を取り付けたものであるが、全く別の金型本体を用意してもよい。しかし、同じ金型本体を用いる方がより簡単に多くのデータを取得することができるので好ましい。
【００５９】
樹脂が金型本体１３に流れ込み、金型本体１３内で連結凸部１１１及び固定ピン１２２が樹脂に埋まるようにして固まるまでは、収縮量の測定の場合と同様である。
【００６０】
樹脂が金型本体１３内で固まってくると、図４に示すように、樹脂成形品２が収縮していき、その樹脂の収縮に伴い、可動部１１には、金型本体１３内に引き込まれる方向（Ｘ方向）の力が加わる。この力は樹脂成形品２の収縮力Ｆによるものである。そして、この可動部１１を金型本体１３内に引き込む力により、凸部１１２から圧力センサー１５に押圧力Ｐ’がかかる。そして圧力センサーが押されガイド部１２１と圧力センサー１５との間に加わる押圧力Ｐの変化を経時的に測定することで、金型１内における樹脂の収縮力Ｆの経時的変化を測定することができる。なお、押圧力Ｐ’で収縮力の経時的変化を測定することもできる。また、収縮量の測定のときと同様に、固定ピン１２２で樹脂の一端を固定することで、樹脂成形品２の収縮の際に、可動部１１の移動方向に関しては、可動部１１に対向する側は、動かないように固定される。このため、可動部１１が金型本体１３から引き出される方向（−ｘ方向）に力が加わることを防ぐことができるので、金型内における樹脂の収縮力Ｆの経時的な変化を押圧力Ｐ又は押圧力Ｐ’の経時的変化に置き換えて測定する場合に、より測定しやすくなる。
【００６１】
＜成形条件の決定方法＞
先ず、本発明の金型を用いて、上記の方法で、所定の条件での金型内における樹脂成形品の収縮量及び収縮力の経時的変化を測定する。解決する成形不良の種類にもよるが、この場合、樹脂の収縮が完全に止まるまで、金型内に樹脂を留めておき、収縮量及び収縮力の経時的変化を測定することが好ましい。量産工程での射出成形品の成形の際には、樹脂成形品の収縮が完全に止まる前に金型から樹脂成形品を取り出すが、金型から取り出した後の樹脂成形品の収縮によって成形不良が生じることも考えられるため、樹脂成形品の収縮挙動をより多く考慮することによって、最適な成形条件決定を決定できるからである。
【００６２】
次いで、金型から樹脂成形品を取り出し、成形不良の確認を行う。成形不良の種類、程度と、金型内における樹脂成形品の収縮量、収縮力の経時的変化とを考慮に入れて、次に試す成形条件を決定する。このように成形条件を変更しながら、成形不良の発生しない最適な成形条件を決定する。本発明の成形条件の決定方法であれば、金型内における樹脂成形品の収縮量及び収縮力の経時的変化を考慮して、次に試す成形条件を決定することができるので、最適な成形条件を決めやすい。
【００６３】
特に、樹脂成形品の収縮挙動と関係の深い成形不良である成形体表面に生じるクラック、成形体表面又は内部に生じるボイド、金型から樹脂成形品を取り出す際の離型不良を解決するために、本発明の成形条件の決定方法を好ましく使用することができる。
【００６４】
なお、上記、成形条件の決定方法は、成形不良が生じた際の成形条件、収縮量データ及び収縮力データを取得する方法でもある。したがって、後述するような成形品の評価方法を実施する際に必要になる欠陥品可否データ等を取得することができる。
【００６５】
＜成形品評価方法＞
先ず、本発明の金型を用いて、収縮量データ及び／又は収縮力データを取得する。例えば、０．５秒おきに測定した樹脂成形品の収縮量や収縮力の結果をコンピュータへ自動で入力する方法等で、これらのデータを取得することができる。
【００６６】
次いで、得られた収縮量データを収縮量欠陥可否データと比較し、得られた収縮力データを収縮力欠陥可否データと比較する。上記の通り、収縮量欠陥可否データ、収縮力欠陥可否データは、予め知られていれば、それを使用することができる。しかし、未知の材料等であって、このようなデータがない場合には、上記成形条件の決定方法と同様の方法で、本発明の金型を用いて、これらのデータを取得することができる。したがって、上記の方法で収縮量欠陥可否データ、収縮力欠陥可否データを取得することと、本発明の成形品評価方法とを組み合わせることで、欠陥の可否を決めることができるデータが存在しないような場合にも成形品の評価を適切に行うことができる。また、より正確な判断のために、新たに欠陥可否のデータが必要になった場合にも、容易にこれらのデータを追加して適切な評価を行うことができる。
【００６７】
最後に、上記比較の結果、成形品に欠陥が生じる場合のデータと収縮量データ又は収縮力データが重なれば、その成形された成形品は欠陥品であると評価することができる。本発明の成形品評価方法は、金型から樹脂成形品を取り出す前に欠陥品を評価できる点が特徴である。さらに、樹脂成形品の収縮は上記の通り長時間続くが、早い段階で欠陥品データが得られれば、収縮が完全に止まるまで待つことなく、その時点で欠陥品であることを評価することができることも特徴である。なお、上記の通り、樹脂成形品の収縮挙動と成形体表面に生じるクラック、成形体表面又は内部に生じるボイド、金型から樹脂成形品を取り出す際の成形不良とは関係が深い。このため、これらの成形不良が樹脂成形品に存在するか否かについて、本発明の成形品評価方法を好ましく用いることができる。
【００６８】
＜成形品の製造方法＞
先ず、上記成形品評価方法を用いて、成形品の評価を行う。次いで、欠陥品を除外する。上記評価方法は、成形された成形品が欠陥品であるか否かを正確に評価することができる。
【００６９】
本発明の成形品の製造方法によれば、欠陥品をより正確に取り除き、製品中の不良率を下げることができる。特に、問題となっている成形不良が、通常の量産工程で樹脂が金型内に存在する間に判明する欠陥であれば、金型から成形品を取り出す前に欠陥品であることが判明するので、欠陥品を除外しやすいので好ましい。
【００７０】
＜射出成形装置＞
本発明の射出成形装置は、本発明の金型を用いることを特徴とする。本発明の金型に加えて、欠陥可否データ記憶部、収縮量データ及び／又は収縮力データから成形品が欠陥品であるか否かを判断する判断部、欠陥品の成形条件を記憶する欠陥成形条件記憶部、成形条件が欠陥品を生じない成形条件であるかを判断する判断部を備えることで、最適な成形条件を決める際に使用する射出成形装置として特に好ましい射出成形装置になる。
【００７１】
欠陥可否データ記憶部は、上記収縮量欠陥可否データ及び／又は収縮力欠陥可否データを記憶したものである。収縮量データ、収縮力データは、上記で説明したものと同様である。
【００７２】
特に欠陥品が発生するときの成形条件記憶する欠陥成形条件記憶部と、欠陥品が生じない成形条件であるか否かを判断する判断部と、を備えているので、成形条件からも欠陥品が生じるか否かを判断することができる。
【実施例】
【００７３】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００７４】
＜金型＞
図１から図４に示す金型を用いた。金型本体１３として、以下の金型本体Ａ、金型本体Ｂを用いた。
【００７５】
金型本体Ａ：５０ｍｍ×５０ｍｍ×８ｍｍｔ（８ｗ×８ｔ：１点サイドゲート）、反ゲート側にφ５の可動部１１が４０ｍｍピッチで配置されている。
金型本体Ｂ：５０ｍｍ×５０ｍｍ×８ｍｍｔ（３点サイドゲート、ゲートサイズは成形品肉厚と同じ）。金型Ａと同じ位置に同じサイズの可動部１１が配置されている。
＜位置センサー＞
非接触位置センサー：キーエンスＥＸ−３０５Ｖ（キーエンス社製）
＜圧力センサー＞
圧力センサー：ＴＹＰＥ９２２１Ａ（日本キスラー社製）
圧力センサーアンプ：チャージアンプ（日本キスラー社製）
Ａ−Ｄコンバーター：キーエンスＮＲ−１１０（キーエンス社製）
＜材料＞
樹脂ａ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチックス社製、「フォートロン１１４０Ａ１  ＨＤ９０５０」）、粘度３８０Ｐａ・ｓ
樹脂ｂ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチックス社製、「フォートロン１１４０Ａ１  ＨＤ９０５０高粘度品」）、粘度４２８Ｐａ・ｓ
樹脂ｃ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチックス社製、「フォートロン６５６５Ａ７」）
樹脂ｄ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチックス社製、「フォートロン６１６５Ａ６１」）
【００７６】
＜実施例１＞
金型Ａを用いて金型内における樹脂の収縮量の経時的変化を測定し、離型不良の改善を行った。
【００７７】
図５に示す条件（射出圧力、金型内の圧力）で、樹脂ａ、樹脂ｂについて３回成形を行い、樹脂成形品の収縮量の変動の平均を図５に示した。（ａ）が樹脂ａの結果であり、（ｂ）が樹脂ｂの結果である。なお、樹脂ａの場合には離型不良が生じ、樹脂ｂの場合には離型不良は生じなかった。図５から明らかなように、樹脂ａの方が収縮量は少なく、収縮による樹脂のズレは小さい。これらのデータ及び本発明の金型を用いることで、離型不良を判定することができる。
【００７８】
また、本発明の金型を用いると、樹脂成形品の金型内での収縮量の変化を測定することができるため、収縮量の変化が一定になる２００秒あたりで、離型不良であるか否かを判断することができる。
【００７９】
＜実施例２＞
金型Ｂを用い、樹脂ａを下記に示す成形条件で成形を行い、金型内における樹脂成形品の収縮力の経時的変化を測定した。測定結果を図６に示した。図６（ａ）は１４０℃×３時間の熱風乾燥した場合の結果であり、図６（ｂ）は、自然乾燥を行った場合の結果であり、図６（ｃ）は、１６０℃×８時間の熱風乾燥を行った場合の結果であり、図６（ｄ）は、１２０℃×８時間の真空乾燥を行った場合の結果である。１６０℃×８時間の熱風乾燥の場合のみボイドが確認されなかった。
［成形条件］
成形機：ＳＥ−１００Ｄ（住友重機械社製）
シリンダー温度：３２０℃
金型温度：１４０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧力：５０ＭＰａ
保圧時間：１０ｓｅｃ
冷却時間：３０ｓｅｃ
【００８０】
図６（ａ）から図６（ｄ）から明らかなように、ボイドが発生する場合のデータと、ボイドが発生しない場合のデータは異なる。これらのデータ及び本発明の金型を用いれば、金型内での樹脂成形品の収縮力の経時的変化を測定することで、樹脂成形品にボイドが生じることを判定することができる。特に、金型から樹脂成形品を取り出して観察することなくボイドを判定できることが本発明の金型等の特徴である。また、収縮力のピークを上昇させるような条件に変更して成形を行えばこの問題点については解消されるため、最適な成形条件を決定しやすい。
【００８１】
＜実施例３＞
金型Ｂを用い、樹脂ｃからなる樹脂成形品、樹脂ｄからなる樹脂成形品の樹脂流動方向の収縮力の経時的変化を測定した。成形は以下の成形条件で行った。それぞれの結果を図７に示した。樹脂ｃを用いた場合が実線、樹脂ｄを用いた場合が点線である。樹脂ｃを用いた場合に、樹脂成形品にクラックが発生し、樹脂ｄを用いた場合には樹脂成形品にはクラックは発生しなかった。
［成形条件］
実施例２の成形条件と同様の成形条件で行った。
【００８２】
図７から明らかなように、樹脂ｃからなる樹脂成形品の場合には、変曲点の位置でクラックが発生し、その後拡がる。一方、樹脂ｄからなる樹脂成形品の場合には、収縮力は、なめらかに変化しておりクラックが発生しない。これらのデータ及び本発明の金型を用いれば、樹脂成形品にクラックが発生することも容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）は、金型内における樹脂成形品の収縮量の変動を経時的に測定するときの金型の図であり、（ｂ）は図１（ａ）の金型のＡＡ断面図である。
【図２】図２（ａ）は、金型内における樹脂成形品の収縮量の変動を経時的に測定するときの金型の図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の金型のＢＢ断面図である。
【図３】図３は、樹脂の収縮量の経時的変化を測定する際の収縮量測定中の金型を示す図である。
【図４】図４は、樹脂の収縮力の経時的変化を測定する際の収縮力測定中の金型を示す図である。
【図５】金型Ａを用いて金型内における樹脂の収縮量の経時的変化を測定した結果を示す図である。
【図６】金型Ｂを用いて樹脂の収縮力の経時的変動を測定した図である。（ａ）は１４０℃×３時間の熱風乾燥した場合の結果であり、（ｂ）は、自然乾燥を行った場合の結果であり、（ｃ）は、１６０℃×８時間の熱風乾燥を行った場合の結果であり、（ｄ）は、１２０℃×８時間の真空乾燥を行った場合の結果である。
【図７】金型Ｂを用い、樹脂ｃ、樹脂ｄからなる樹脂成形品の樹脂流動方向の収縮量の経時的変化を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１      金型
２      樹脂成形品
１１    可動部
１１１  連結凸部
１１２  凸部
１２    固定部
１２１  ガイド部
１２２  固定ピン
１３    金型本体
１３１、１３２  貫通孔
１４    位置センサー
１５    圧力センサー
【図１】
2010042540.tif 000003
【図２】
2010042540.tif 000004
【図３】
2010042540.tif 000005
【図４】
2010042540.tif 000006
【図５】
2010042540.tif 000007
【図６】
2010042540.tif 000008
【図７】
2010042540.tif 000009