(57)【要約】【課題】射出成形機において、複屈折や反り量などのような成形品の品質を判断するための物理量が見いだせないような場合であっても、良品時の成形品表面温度分布との比較によって、適切に成形条件を調整することができる。【解決手段】成形品の表面温度分布を測定する表面温度分布測定装置を有し、良品時の基準表面温度分布を基準として、成形品の表面温度分布を測定し、基準表面温度分布と成形品の表面温度分布との差異が所定の閾値を超える部分の発生部が、成形品の輪郭部か中心部かに応じて、成形条件調整装置による成型条件の調整方法を変更する。これによって、温度の比較によって、適切に成形条件を調整することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融材料を固定盤および可動盤に固定した金型内に射出して成形を行う射出成形機において、
成形品の表面温度分布を測定する表面温度分布測定装置と、
良品成形時に前記表面温度分布測定装置で測定した成形品の表面温度分布を基準表面温度分布として記憶する基準表面温度記憶装置と、
前記金型を開いた時に前記表面温度分布測定装置で測定した成形品の表面温度分布と前記基準表面温度分布とを比較する表面温度分布比較装置と、
該比較結果に応じて成形条件を調整する成形条件調整装置とを有する表面温度分布測定装置を有する射出成形機であって、
前記成形条件調整装置は、
前記表面温度分布比較装置による比較の結果、前記成形品の表面温度分布と前記基準表面温度分布との差異の発生部が、成形品の輪郭部か成形品の中心部かに応じて、成形条件を調整することを特徴とする表面温度分布測定装置を有する射出成形機。
【請求項２】
前記成形条件の調整は、測定した成形品の輪郭部の温度が基準表面温度分布の輪郭部の温度よりも高い場合には射出速度を下げ、温度が低い場合には射出速度を上げることを特徴とする請求項１記載の表面温度分布測定装置を有する射出成形機。
【請求項３】
前記成形条件の調整は、測定した成形品の中心部の温度が基準表面温度分布の中心部の温度よりも高い場合には保圧力を下げ、温度が低い場合には保圧力を上げることを特徴とする請求項１記載の表面温度分布測定装置を有する射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品突き出し時の成形品表面の温度を測定する表面温度分布測定装置を有する射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機を用いて成形品を成形する際には、成形品が一定の品質で成形されるよう、成形品の品質を目視や物理量で判断したり、成形条件の物理量を検出して、その結果によって検出条件を変更することが行われている。
【０００３】
射出成形機における成形条件としては、樹脂の温度や、樹脂を充填するときの圧力、金型の温度といったものがある。また、成形品の不良としては、ばり、欠け、ひけ、ボイド、そり、銀条、黒条といったものがある。
【０００４】
成形条件の検出、成形品の品質の判断や、それによる成形条件の変更に関して、従来からいくつかの手法が提案されている。
特許文献１には、金型表面のスポット温度を赤外線温度センサーによってモニターし、コンピュータによってアルゴリズムを用いて、金型表面のスポット温度が適正な範囲の上限値又は下限値を超える明らかな異常が発生するときには、兆しの段階で予知して、測定されたスポット温度に基づいて、金型の温度調整装置により金型表面のスポット温度を調整する技術が開示されている。
特許文献２には、実施例として、ディスク成形品における品質値である面内複屈折の値と成形品の表面温度との関係を第１の相関とし、成形品における品質値である面内複屈折と成形機の特定成形条件のひとつである金型の表面温度との関係を第２の相関として、成形品の品質値を介して、金型の表面温度から特定成形条件の調整量を求める技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、樹脂成形品の反り量と成形品の表面温度との関係を第１の相関として予め求め、成形品の反り量と成形機の固定側金型と可動側金型との温度差との関係を第２の相関として予め求めておき、成形機における成形品の表面温度を検出し、この表面温度の検出結果を第１の相関に照合して反り量を推定して、この反り量の推定結果を第２の相関に照合して、成形機の金型温度を調整する技術が開示されている。
特許文献４には、成形品取出機において、取出機のハンドのチャック部に表面温度を測定できる非接触型の温度センサを設けて、金型の表面温度を検出可能とし、表面温度が均一になるように金型の加熱冷却制御を行う成形品取出機及びその温度管理方法が開示されている。
特許文献５には、成形品製造システムにおいて、取り出し機に装着されたハンドに装着された成形品温度センサによって成形品表面温度を検出し、ＣＣＤカメラで撮像した外観画像とも比較して、取り出された成形品の良否判定を行い、温度圧力制御部により温度と充填圧力を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−３５７３７号公報
【特許文献２】特開平３−８２５１６号公報
【特許文献３】特開平４−１４４２３号公報
【特許文献４】特開２００２−２４０１１９号公報
【特許文献５】特開２０１２−３５４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている技術は、成形品における温度の検出が、成形品全体ではなく、一部に留まっているため、成形品全体の状態が監視できないという問題点がある。
特許文献２に開示されている技術は、成形品の品質値のひとつである面内複屈折と成形品や金型の表面温度との関係から特定成形条件を調整しており、特許文献３に開示されている技術は、成形品の品質値のひとつである反り量と成形品や金型の表面温度との関係から特定成形条件を調整しているが、成形品によっては、複屈折や反り量などのような成形品の品質を判断するための物理量を見いだせない場合があるという問題点がある。
【０００８】
特許文献４に開示されている技術は、金型装置における温度の検出が、取り出し機のハンドのチャック部における非接触の温度センサであり、温度の検出が、金型装置の全体ではなく、チャック部という一部に留まっているため、金型全体の状態が監視できないという問題点がある。
特許文献５に開示されている技術においても、成形品の表面温度は取り出し機に装着したハンドに装着した温度センサで行っているため、成形品全体ではなく一部の表面温度の検出に留まっており、また温度検出後の成形条件への反映については、単に温度と充填圧力が制御されるとのみ記載されており、具体的にどのように反映しているのかがわからないという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、複屈折や反り量などのような成形品の品質を判断するための物理量が見いだせないような場合であっても、良品時の成形品表面温度分布を基準として、この基準表面温度分布との比較によって、適切に成形条件を調整す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】
【００１０】
本願の請求項１に係る発明は、溶融材料を固定盤および可動盤に固定した金型内に射出して成形を行う射出成形機において、成形品の表面温度分布を測定する表面温度分布測定装置と、良品成形時に前記表面温度分布測定装置で測定した成形品の表面温度分布を基準表面温度分布として記憶する基準表面温度記憶装置と、前記金型を開いた時に前記表面温度分布測定装置で測定した成形品の表面温度分布と前記基準表面温度分布とを比較する表面温度分布比較装置と、該比較結果に応じて成形条件を調整する成形条件調整装置とを有する表面温度分布測定装置を有する射出成形機であって、前記成形条件調整装置は、前記表面温度分布比較装置による比較の結果、前記成形品の表面温度分布と前記基準表面温度分布との差異の発生部が、成形品の輪郭部か成形品の中心部かに応じて、成形条件を調整することを特徴とする表面温度分布測定装置を有する射出成形機である。
【００１１】
本願の請求項２に係る発明は、前記成形条件の調整は、測定した成形品の輪郭部の温度が基準表面温度分布の輪郭部の温度よりも高い場合には射出速度を下げ、温度が低い場合には射出速度を上げることを特徴とする請求項１記載の表面温度分布測定装置を有する射出成形機である。
本願の請求項３に係る発明は、前記成形条件の調整は、測定した成形品の中心部の温度が基準表面温度分布の中心部の温度よりも高い場合には保圧力を下げ、温度が低い場合には保圧力を上げることを特徴とする請求項１記載の表面温度分布測定装置を有する射出成形機である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、複屈折や反り量などのような成形品の品質を判断するための物理量が見いだせないような場合であっても、良品時の成形品表面温度分布を基準として、この基準表面温度分布との比較によって、実測温度と基準温度の差分が高い部分や低い部分が、成形品の輪郭部か中心部かに応じて、適切に成形条件を調整して成形不良を解決することができる射出成形機を提供することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明により、射出速度によって、特に成形品の輪郭部の温度が変化することを踏まえ、成形品の輪郭部の温度が基準表面温度分布と異なるときに、射出速度の変更によって、成形不良を解決することができる。
請求項３に係る発明により、保圧力によって、特に成形品の中心部の温度が変化することを踏まえ、成形品の中心部の温度が基準表面温度分布と異なるときに、保圧力の変更によって、成形不良を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の射出成形機の構成を示す図である。
【図２】本発明の射出成形機における、保圧力の違いによる温度の違いを示す図である。
【図３】本発明の射出成形機における、射出速度の違いによる温度の違いを示す図である。
【図４】本発明の射出成形機における、温度分布比較と成形条件の変更を行う流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の射出成形機における、成形条件の変更を行う流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は、本発明の射出成形機１の構成を示す図である。本発明の射出成形機１は、主として可動盤２と固定盤３と、可動盤２を型締めする型締装置４と、固定盤３を固定する台座１１とからなり、可動盤２と固定盤３とが型締装置４により型締された状態で、図示しない射出ユニットから、スプルー５やランナー６を通じて溶融された樹脂が固定側金型１３と可動側金型１２に形成されたキャビティ７内に注入される。そして、溶融された樹脂が固化した後に可動盤２を開き、可動側金型１２に形成されたキャビティ７に成形品９が成形されるようになっている。また、射出成形機１内には、図示しない制御装置が設けられており、射出成形機１の動作を制御している。
【００１６】
固定盤３上には、成形品の表面温度を検出する放射温度計１０が設置されている。放射温度計１０としては、一般的に用いられている、物体から放射される赤外線や可視光線の強度を測定することによって物体の表面温度を計測する放射温度計を用いることができる。本発明においては、放射温度計１０を用いて、成形品９の表面温度をピクセル毎に測定している。
【００１７】
図２は、本発明の射出成形機における、保圧力の違いによるキャビティ内の温度の違いを示す図である。保圧力が低い場合は、図２（Ａ）に示されているように中心部の温度が低く、逆に保圧力が高い場合は、図２（Ｂ）に示されているように中心部の温度が高い。中心部の温度が高いために中心部から輪郭部への圧力が伝達される。
【００１８】
図３は、本発明の射出成形機における、樹脂の射出速度の違いによるキャビティ内の温度の違いを示す図である。図３（Ａ）は樹脂の射出速度を６０ｍｍ／ｓの１速充填で行った例であり、図３（Ｂ）は樹脂の射出速度を６０ｍｍ／ｓ−３０ｍｍ／ｓの２速充填で行った例である。図３（Ｂ）に示されているように、射出速度を落とすことにより、輪郭部の温度が低く、キャビティ内の空気やガスが抜けて、断熱圧縮が抑えられたことがわかる。
【００１９】
図４は、本発明の射出成形機における、温度分布比較と成形条件の変更を行う手順を示すフローチャートであり、図５は図４のフローチャートにおける成形条件の変更を行う流れを示すフローチャートである。図４及び図５に基づいて、本発明の射出成形機１における成形条件の調整について以下にステップ毎に説明する。
【００２０】
予め、良品が成形されたときの成形品９の表面温度分布を基準表面温度分布として射出成形機１内の図示しない制御装置内のメモリに記憶しておく。
・（ステップＳＴ１）成形を開始する。
・（ステップＳＴ２）型閉じ、型締め、射出、冷却を行う。
・（ステップＳＴ３）型開きを完了する。
・（ステップＳＴ４）エジェクトして、成形品を金型から若干（２〜３ｍｍ程度）浮かせた状態とする。これは、成形品が金型についたままでは、金型の温度が影響して、成形品の正確な温度を測定することが困難なためである。
・（ステップＳＴ５）放射温度計１０を用いて、成形品９の表面温度分布をピクセル毎に測定する。
・（ステップＳＴ６）放射温度計１０を用いて測定した実測表面温度分布と、予め制御装置内のメモリに記憶しておいた基準表面温度分布とを比較して、両者の温度差が所定の閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超える場合はステップＳＴ７に進み、超えない場合はステップＳＴ２に戻って成形を継続する。
・（ステップＳＴ７）実測表面温度分布と基準表面温度分布のいずれの温度の方が高いか、また、温度が高い箇所がいずれかによって、成形条件を変更し、その後ステップＳＴ２に戻り、成形を継続する。
比較結果の表示は、基準表面温度分布と、実測表面温度分布とをピクセル毎に比較し、所定のピクセル内の温度差が、所定の閾値（例えば１０℃）を超えているピクセル部分を色づけするなどして行う。
【００２１】
具体的な成形条件の変更方法について、図５に基づいてステップ毎に説明する。ここで、本発明における成形品の輪郭部及び中心部とは、型開閉の軸線方向において、固定盤から可動盤のキャビティ面を見たときの金型面と成形品の境界部つまり輪郭部及び中心部を示すものとし、成形品の外表面と内部とを指すものではない。また、輪郭部とは周辺の輪郭部から内側に１ｍｍ程度の範囲を指すものとする。
【００２２】
・（ステップＳＴ７１）実測表面温度分布と基準表面温度分布との温度差が所定の閾値を超える部分が輪郭部であり、実測表面温度が基準表面温度よりも高いか否かを判定し、高いと判定された場合にはステップＳＴ７２に進み、以下のように成形条件を変更する。
・（ステップＳＴ７２）
（１）射出速度を所定値（例えば１０ｍｍ／ｓ）ずつ下げていき、最終的にはショートショット（欠け）が発生しない程度まで下げる。射出速度を下げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（２）保圧を所定値（例えば１０ＭＰａ）ずつ下げていき、最終的にはひけが発生しない程度まで下げる。保圧を下げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（３）シリンダ温度を所定値（例えば５℃）ずつ下げていき、最終的にはノズル詰まりを起こさない程度まで下げる。
という順序で調整を行う。
【００２３】
・（ステップＳＴ７３）ステップＳＴ７１における判定結果がＮＯの場合は、ステップＳＴ７３に進み、中心部の実測表面温度が基準表面温度よりも高いかどうかを判定し、高いと判定された場合には、ステップＳＴ７４に進み、以下のように成形条件を変更する。
・（ステップＳＴ７４）
（１）保圧を所定値（例えば１０ＭＰａ）ずつ下げていき、最終的にはひけが発生しない程度まで下げる。保圧を下げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（２）射出速度を所定値（例えば１０ｍｍ／ｓ）ずつ下げていき、最終的にはショートショット（欠け）が発生しない程度まで下げる。射出速度を下げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（３）シリンダ温度を所定値（例えば５℃）ずつ下げていき、最終的にはノズル詰まりを起こさない程度まで下げる。
という順序で調整を行う。
【００２４】
・（ステップＳＴ７５）ステップＳＴ７３における判定結果がＮＯの場合は、ステップＳＴ７５に進み、輪郭部の実測表面温度が基準表面温度よりも低いかどうかを判定し、低いと判定された場合には、ステップＳＴ７６に進み、以下のように成形条件を変更する。
・（ステップＳＴ７６）
（１）射出速度を所定値（例えば１０ｍｍ／ｓ）ずつ上げていき、最終的にはバリが発生しない程度まで上げる。射出速度を上げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（２）保圧を所定値（例えば１０ＭＰａ）ずつ上げていき、最終的にはバリが発生しない程度まで上げる。保圧を上げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（３）シリンダ温度を所定値（例えば５℃）ずつ上げていき、最終的にはノズルよりの樹脂漏れを起こさない程度まで上げる。
という順序で調整を行う。
【００２５】
・（ステップＳＴ７７）
ステップＳＴ７５における判定結果がＮＯの場合は、中心部の実測表面温度が基準表面温度よりも低い場合であって、ステップＳＴ７７に進み、以下のように成形条件を変更する。
（１）保圧を所定値（例えば１０ＭＰａ）ずつ上げていき、最終的にはバリが発生しない程度まで上げる。保圧を上げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（２）射出速度を所定値（例えば１０ｍｍ／ｓ）ずつ上げていき、最終的にはバリが発生しない程度まで上げる。射出速度を上げても成形不良が解決しない場合には、次に、
（３）シリンダ温度を所定値（例えば５℃）ずつ上げていき、最終的にはノズルよりの樹脂漏れを起こさない程度まで上げる。
という順序で調整を行う。
【００２６】
ステップＳＴ７２、ＳＴ７４、ＳＴ７６、ＳＴ７７のいずれかにおいて、成形条件を変更した後は、成形条件の変更が完了したものとして、ステップＳＴ７８に進み、処理を終了する。
【００２７】
以下、本発明に基づく実験について具体的に説明する。本発明は、下記の実験の結果から得た所見に基づくものである。
（実験１）
射出速度の違いによる成形品の違いの確認のため、以下の実験を行った。
（試験体１）
射出速度を２速充填とし、最初は６０ｍｍ／ｓの速度、途中から３０ｍｍ／ｓの速度として成形を行った。
（比較例１）
射出速度を１速充填とし、終始６０ｍｍ／ｓの速度として成形を行った。
（結果）
成形品の輪郭部の温度が、比較例１では１４０℃近傍の温度であったが、試験体１では約３０℃下がった温度となり、比較例１においては、空気やガスの抜けが悪いことに起因する断熱圧縮による温度上昇により、成形品の表面状態が良くなかったのに対し、試験体１においては空気やガスの抜けが改善され、断熱圧縮による温度上昇も抑えられ、成形品の表面状態が改善された。
【００２８】
（実験２）
保圧力の違いによる成形品の違いの確認のため、以下の実験を行った。
（試験体２）
射出速度を２速充填とし、最初は６０ｍｍ／ｓの速度、途中から３０ｍｍ／ｓの速度とし、保圧を３００Ｋｇｆ／ｃｍ2で、７．０秒間行った。
（比較例２）
射出速度を２速充填とし、最初は６０ｍｍ／ｓの速度、途中から３０ｍｍ／ｓの速度とし、保圧を７５０Ｋｇｆ／ｃｍ2で、７．０秒間行った。
（結果）
成形品の中心部の温度が、比較例２では２２０℃近傍、試験体２では２０５℃近傍となり、比較例２においては、中心部の温度が高いために、中心部から輪郭部への圧力が伝達され、成形品においてバリが発生したのに対し、試験体２においては中心部の温度が２０５℃まで下がることにより、圧力の伝達が抑えられ、バリの発生が認められなかった。
【００２９】
本実施形態においては、放射温度計１０を、射出成形機１の固定盤３の上に設置しているが、放射温度計１０の設置場所はこれに限ったものではなく、型開き、エジェクト後の成形品の表面温度が適切にピクセル毎に計測できるものであれば、いずれの場所に設けてもよい。
【００３０】
また、本実施形態においては、実測された表面温度分布と基準表面温度分布との温度差が閾値を超えた部分が成形品の輪郭部の場合には、射出速度の調整→保圧力の調整→シリンダ温度の調整の順で調整を行い、閾値を超えた部分が成形品の中心部の場合には、保圧力の調整→射出速度の調整→シリンダ温度の調整の順で調整を行っているが、それぞれ３段階の調整を行わなくても、温度差が閾値を超えた部分が成形品の輪郭部の場合に射出速度の調整を行い、閾値を超えた部分が成形品の中心部の場合に保圧力の調整を行うのみとしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１    射出成形機
２    可動盤
３    固定盤
４    型締装置
５    スプルー
６    ランナー
７    キャビティ
９    成形品
１０  放射温度計
１１  台座
１２  可動側金型
１３  固定側金型
９１，９３  中心部
９２，９４  輪郭部
【図１】
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【図２】
2014058146.tif 000004
【図３】
2014058146.tif 000005
【図４】
2014058146.tif 000006
【図５】
2014058146.tif 000007