(57)【要約】  射出成形機の金型のベント部の間隙を制御する方法及び装置が提供され、この方法及び装置は、ベント部の間隙の開口度を調整するように構成される活性材料インサートを備える。活性材料インサートは、コントローラからの信号に応答して作動して、成形プロセス中にベント部の間隙の開口を選択的に塞ぐように構成される。配線構造が活性材料インサートに結合され、作動信号を伝達するように構成される。また、溶融物フローセンサを設けてベント部の間隙の調整を支援することができ、溶融物フローセンサをコントローラに接続してベント部の間隙の動作に対してリアルタイム閉ループ制御を提供することができる。好ましくは、本方法及び本装置は、金型キャビティ内の溶融物の流れを制御するシステムの一部として使用される。
2007533493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置であって、
前記ベント部の間隙に隣接して配置され、作動信号が印加されることにより、寸法を変化させて該ベント部の間隙を少なくとも部分的に閉じるように構成される活性材料と、
使用中に、電気信号を前記活性材料素子に供給するように構成される伝送構造と
を備える、射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項２】
前記活性材料素子は、ベント部の間隙とベントコレクタとの間に配置される圧電アクチュエータを含む、請求項１記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項３】
前記ベント部の間隙に近づいてくる成形材料を検出し、且つそれに対応する感知信号を生成するように配置される活性材料センサをさらに備える、請求項１記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項４】
使用中に、（ｉ）前記感知信号を受け取り、（ｉｉ）該感知信号に応答して前記作動信号を生成し、（ｉｉｉ）該作動信号を前記活性材料素子に送るように構成される制御構造をさらに備える、請求項３記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項５】
複数の活性材料素子及び複数の活性材料センサをさらに備え、前記制御構造は、該複数の活性材料センサから感知信号を受け取り、作動信号を前記複数の活性材料素子に送る、請求項４記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項６】
前記活性材料素子の各々及び前記活性材料センサの各々は、圧電セラミック材料を含む、請求項５記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項７】
金型キャビティと連通する金型のエアベントを少なくとも部分的に塞ぐように配置される圧電アクチュエータを備える、射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項８】
複数のエアベントを備える金型において、少なくとも１つの圧電アクチュエータが各エアベントに位置決めされる、請求項７記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項９】
電気配線により前記圧電アクチュエータに接続されるコントローラと、
電気配線により前記コントローラに接続されるセンサとをさらに備え、該センサは前記金型キャビティ内の溶融物の状態に関するデータを前記コントローラに送る、請求項７記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項１０】
前記センサは活性材料素子を含む、請求項９記載の成形機のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータ、前記センサ、及び前記コントローラを組み合わせることにより、溶融物の状態に基づいて前記ベント部の間隙に対して閉ループ制御を行う、請求項９記載の成形機のベント部の間隙を制御する装置。
【請求項１２】
第１の金型半体と、
第２の金型半体と、
前記第１の金型半体及び前記第２の金型半体のうちの少なくとも一方から排気するためのエアベントと、
作動信号の印加または該作動信号の除去により、寸法が変化するように構成された圧電素子とを備え、該寸法変化により前記エアベントを少なくとも部分的に閉じまたは開いて、該エアベントを通して排気を制御する、射出成形用金型。
【請求項１３】
少なくとも１つのエアベント部を有する加熱金型半体と、
該加熱金型半体に結合され、作動信号の印加または該作動信号の除去によって生じる寸法変化に応答して前記エアベント部を少なくとも部分的に閉じるように構成される活性材料素子と
を備える、射出成形用金型ホット半体システム。
【請求項１４】
射出成形用金型のベント部の間隙を調整する方法であって、
圧電セラミックアクチュエータを作動させて前記ベント部の間隙の幅を調整し、該ベント部の間隙を通る溶融物の流れを制限する、射出成形用金型のベント部の間隙を調整する方法。
【請求項１５】
前記ベント部の間隙の幅は、溶融物の温度、溶融物の組成、及び溶融物の圧力から成る群から選択される１つ又は複数の要因に基づいて調整される、請求項１４記載の射出成形用金型のベント部の間隙を調整する方法。
【請求項１６】
金型キャビティに通じる流体流路を制御する方法であって、
溶融物を前記金型キャビティに射出するステップと、
前記溶融物が前記金型キャビティに流れる際に溶融物先端部を感知し、該溶融物先端部に対応する信号をセンサからコントローラに送信するステップと、
前記コントローラから信号を送信し、活性材料アクチュエータを作動させるステップとを有し、該活性材料アクチュエータが作動されることにより、エアベントを制御し前記金型キャビティにおける溶融物の流れを制御する方法。
【請求項１７】
金型キャビティ半体と、
金型コア半体と、
前記キャビティ半体と前記コア半体との間に形成される金型キャビティと連通するエアベントと、
該エアベント内に位置決めされる圧電アクチュエータと
を備える、エアベント付き射出成形用金型。
【請求項１８】
前記金型キャビティと連絡するセンサと、
前記圧電アクチュエータ及び前記センサのそれぞれと連絡する制御手段と
をさらに備える、請求項１７記載のエアベント付き射出成形用金型。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記センサからの感知信号に応答して、作動信号を前記圧電アクチュエータに送信して該アクチュエータの寸法を変化させ、前記エアベントを通る射出材料の流れを制御する、請求項１８記載のエアベント付き射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型内のエアベントギャップ即ちベント部の間隙を調整するために、活性材料素子が射出成形機の機器（たとえば、ホットランナーノズルアセンブリ）に使用される方法及び装置に関する。「活性材料」とは、圧電アクチュエータ、圧電セラミック、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金等の形状可変材料群のことである。本発明では、活性材料を射出成形用金型内のベント部の間隙を調整するために使用し、それによって成形品の品質を向上させる。活性材料素子はセンサとして使用することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
活性材料は、或る形のエネルギーを別の形のエネルギーに変換できる変換器としての特徴を有している。たとえば、圧電アクチュエータ（又はモータ）は、入力された電気エネルギーを機械エネルギーに変換して素子の寸法を変化させ、その一方で圧電センサ（又は発電機）は機械エネルギー（素子の寸法形状変化）を電気エネルギーに変換する。圧電セラミック変換器の一例が、Berghausに付与された米国特許第５，２３７，２３８号に示されている。圧電アクチュエータの一供給業者は、Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH（Hans-Bockler-Str. 2, D-85221 Dachau, Germany）であり、この業者の広告及びウェブサイトには、このような装置が示されている。通常、１０００ボルトの電位を圧電セラミックインサートに印加すると、圧電セラミックインサートの厚みがおよそ０．０３８１ｍｍ（０．００１５″／インチ）（０．１５％）「成長」する。別の供給業者であるMide Technology Corporation（Medford, Maine）は、磁歪素子及び形状記憶合金を含む種々の活性材料を有しており、この業者の広告及びウェブサイトには、材料仕様及び他の公表されている詳細を含め、このような装置が示されている。
【０００３】
図１ａ〜図５は、排気の問題を説明するために従来技術による金型を示す。図１ａ〜図１ｃは金型の３つの図を示す。左の図はコア側の平面図であり、右の図はキャビティ側の平面図である。中央の図は閉じられて組み立てられた金型の断面を示す。金型は、キャビティブロック４１０、コアブロック４１１、並びにいくつかのエジェクタピン４１２、４１３、及び４１４を備える。金型半体は両方とも冷却チャネル４１５及び４１６を備える。キャビティブロック４１０は、エアベント４１７、エアベントコレクタチャネル４１８、及びエアベント排気路４１９を含む。キャビティブロック４１０は、溶融物を投入するための溶融物スプルーチャネル４２０も含んでいる。コアブロック４１１は、コアブロック４１１に機械加工された溶融物ランナー４２１、ゲート４２２、及びスプループラー４２３を含んでいる。閉じた金型は、成形されるパーツを形作ることになる金型キャビティ４２４を囲って仕切る。
【０００４】
図２は、閉じた金型キャビティに射出されているプラスチック材料が、スプルーチャネル４２０、ランナー４２１、及びスルーゲート４２２を介して流入するところを示す。樹脂４２５がキャビティ４２４を充填し始めると、そのスペースをそれまで占有していた空気４２６が移動する。溶融物は空気を流路の先に押しやる。空気を逃すための通路を提供するように、また樹脂が金型キャビティ４２４を完全に充填するまでこの通路を開いたままにしておくように、エアベント４１７が金型に位置決めされている。したがって、エアベント４１７は通常、金型キャビティ４２４の、樹脂が金型キャビティに入る箇所であるゲート４２２から通常は最も離された距離にある末端部分に位置決めされる。仮にエアベントが、入ってくる樹脂が到達する恐れのある他の或る箇所に位置決めされた場合には、エアベントが樹脂によって塞がれ、金型キャビティ内に残存している空気が金型キャビティから逃れられなくなる。
【０００５】
エアベント４１７は、樹脂がその場所に到達したときに、エアベント又はエアベントコレクタ４１８を超えて樹脂が流れ込まないようなサイズを有する。ベント部の間隙４３０は通常、０．０２５ｍｍ〜０．０７５ｍｍ（０．００１″〜０．００３″）であり、これは空気を通過させるのに十分大きいが、大半の樹脂が流れないようにするのに十分小さな空間である。エアベントの奥行きはランド４３１と呼ばれ、通常は０．６２５ｍｍ〜１．２５０ｍｍ（０．０２５″〜０．０５０″）である。エアベントコレクタ４１８はエアベント４１７の奥にあるはるかに大きなチャネルであり、エアベントを通過した空気を自由に通過させる。エアベント排気路４１９はベントコレクタ４１８を金型外部に接続させ、それによって空気を周囲環境に排出することができる。排出された空気は、図２に矢印Ａで示すように金型から排出される。射出された溶融物がエアベントに達しても、溶融物は粘度が高すぎて小さなギャップに入ることはできない。図３は充填されたキャビティを示す。図４は、固化したパーツ４４１を金型のコア半体から押し出すように作動する金型開口及びエジェクタピンを示す。
【０００６】
図５は、射出された溶融物がエアベント及びエアベントコレクタに入った場合に何が起きるかを示す。これは、溶融物射出圧が高すぎて金型を閉じた状態に保つ締結力を超え、両金型半体が離れるように強いられ、ひいてはベント部の間隙が広がり、溶融物の流入を許してしまう場合に発生し得る。これとは別に、加工中の溶融物の粘度が、ベント部の間隙を設計した際に考慮された粘度よりもはるかに低い場合に発生し得る。時に、図５に示すように、この成形はみ出し部分（molded flash）４４０は成形パーツ４４１にくっついたまま成形パーツ４４１と共に排出される。また場合によっては、はみ出し部分が折れてエアベント及びエアベントコレクタ内に残り、次の成形サイクルにおいてエアベント及びエアベントコレクタを塞ぎ、それによって金型の排気機能が不十分となり、欠陥のあるパーツが成形される結果になる恐れがある。
【０００７】
発生するおそれのある別のエアベント問題は、溶融物のホビングによりベント部の間隙が狭くなる、又はなくなる場合である。エアベントは金型の分割線４９０上に位置決めされるため、金型の開閉及び締結サイクルを繰り返すと、分割線の表面が徐々に潰れる可能性がある。この影響によりベント部の間隙が狭まる。定期的に、金型が摩耗するにつれて、金型のエアベントを再度機械加工して正確なベント部の間隙を復元する。ベント部の間隙が狭まる、又はなくなると、結果として射出プロセス中に金型キャビティの排気状態が悪くなるか、又は排気がなくなり、欠陥のあるパーツが成形されることになり得る。
【０００８】
「Venting from the Inside」と題するWilliam J. TobinによるPlastics Machinery & Equipmentの記事には、射出成形用金型での排気についての概説が含まれている。
【０００９】
Brandau他に付与された米国特許第５，２３８，３８９号には、両ブロー金型半体を調整可能な閉位置に閉じ、所定のギャップを両ブロー金型半体間に残してエアベントとして機能させるブロー金型締結機構が開示されている。ブロー成形では、キャビティ内の材料は、キャビティの形状に従うように圧縮流体によりサイズ拡張されている加熱されたパリソン又はプレフォームである。金型を排気して、拡張しているプレフォームによって移動空気を排出する必要があるが、材料がベント部の間隙に流入する危険性は、材料が加熱された流体の状態で内部に存在する射出成形用金型よりもはるかに低い。
【００１０】
Takeshima他に付与された米国特許第４，４８９，７７１号には、射出された材料がエアベントに到達すると射出成形用金型のエアベントを自動的に閉じる手段が開示されている。複雑でスペースをとる機構が各エアベント位置に使用されてこの機能を行う。
【００１１】
Ryobiに付与された欧州特許第０  ４４８  ８５５号には、金型内のエアベント路を開閉するためのエアベント制御弁が開示されている。エアベントが閉じる信号を受けてから実際にエアベントが閉じるまでにかかる時間が測定され、予め設定された時間との比較が行われている。実際にかかった時間が予め設定された時間を超える場合にアラームが鳴り、動作の異常を知らせる。
【００１２】
Shigyoに付与された米国特許第４，９９５，４４５号には、金型キャビティ内の溶融材料からの圧力に応答してエアベント路を閉じるように動作する、金型のエアベント弁が開示されている。複雑でスペースをとる機構が、金型の金型キャビティ周縁に取り付けられる。
【００１３】
Brewに付与された米国特許第５，３９７，２３０号には、往復するピンを備える金型のエアベント装置が開示されている。エアベントピンは、金型キャビティ内の樹脂が満杯になったことに応答して、エアベントの開口を閉じる。エアベントピンが閉じられている間は、洗浄流体がエアベント路を循環して、樹脂が固化する前に樹脂の残骸を洗浄する。この装置は、金型キャビティの側面に取り付けられた比較的大きなピン及び動作シリンダ装置を備える。
【００１４】
Katsumata他に付与された米国特許第５，６８３，７３０号には、機械操作により閉じることが可能なエアベント装置が開示されている。入ってくる溶融物の圧力に反応し、且つエアベントを閉じるピンを動作させるように移動する検出室がある。金型構造内のスペースを占有する比較的大きな装置が使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、必要とされるのは、入ってくる溶融材料がエアベント手段に到達したときに金型内のエアベント路を閉じることができる、好ましくは調整可能な制御機構を備え、また好ましくは埋め込みセンサ及び閉機能の閉ループ制御を有する新規の技術である。
【００１６】
［発明の概要］
本発明の利点は、上記問題を解決する射出成形機装置及び方法を提供すること、及び、射出成形機でベント部の間隙の開口を調整する有効で効率的な手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、射出成形機のベント部の間隙を制御するための構造及び／又は方法が提供され、当該構造及び／又は方法は、ベント部の間隙に隣接して配置され、作動信号が与えられると、寸法を変化させてベント部の間隙を少なくとも部分的に閉じるように構成される活性材料素子と、電気信号を上記活性材料素子に供給するように構成される伝送構造とを備える。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、金型キャビティと連通する金型のエアベントを少なくとも部分的に塞ぐように配置される圧電アクチュエータを備える、成形機のベント部の間隙を制御する装置のための構造及び／又は工程が提供される。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、第１の金型半体と、第２の金型半体と、第１の金型半体及び第２の金型半体のうちの少なくとも一方から排気するためのエアベントと、作動信号の印加または作動信号の除去により、寸法が変化するように構成される圧電素子とを備え、当該寸法変化により上記エアベントを少なくとも部分的に閉じるか又は開いて、エアベントを通して排気を制御する、射出成形機のための構造及び／又は工程が提供される。
【００２０】
本発明の現時点で好ましい特徴の例示的な実施の形態について、添付図面を参照しつつこれより説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［好適な実施形態の詳細な説明］
１．はじめに
射出成形用金型のベント部の間隙を調整するように機能する１つ又は複数の活性材料素子がプラスチック射出成形機に備えられた、いくつかの実施形態に関連して本発明をこれより説明する。しかし、活性材料センサ及び／又はアクチュエータは、射出成形装置内の、排気が望ましいであろう任意の場所に配置することができる。このような活性材料素子の他の諸用途が、（１）「活性材料素子を用いた成形変位及び不整合を計測する方法及び装置」（Method and Apparatus for Countering Mold Deflection and Misalignment Using Active Material Elements）、（２）「活性材料素子を用いた調整可能なホットランナアセンブリシール及び先端部高さを提供する方法及び装置」（Method and Apparatus for Providing Adjustable Hot Runner Assembly Seals and Tip Height Using Active Material Elements）、（３）「活性材料素子を用いて射出成形機からの排出を支援する方法及び装置」（Method and Apparatus for Assisting Ejection from an Injection Molding Machine using Active Material Elements）、（４）「活性材料素子を用いた成形コンポーネント締結方法及び装置（Method and Apparatus for Mold Component Locking Using Active Material Elements）、（５）「活性材料素子を用いた射出成形機における振動融解方法及び装置」（Methods and Apparatus for Vibrating Melt in an Injection Molding Machine Using Active Material Elements）、（６）「活性材料素子を用いた射出圧縮成形方法及び装置」（Method and Apparatus for Injection Compression Molding Using Active Material Elements）及び（７）「成形システムにおいて活性材料素子を利用する制御システム」（Control System for Utilizing Active Material Elements in a Molding System）と題する関連出願において考察されており、これらはすべて本願と同時出願されている。
【００２２】
上述したように、当該技術分野では、活性材料手段及びベント部の間隙を調整する方法を提供することにより、先見的に射出成形機金型内の１つ又は複数のベント部の間隙を調整する方法及び装置が必要とされている。以下の説明では、圧電セラミックインサートを好ましい活性材料として説明する。しかし、磁歪素子及び形状記憶合金等、活性材料群からの他の材料を本発明により使用することも可能である。可能な代替の活性材料及びそれぞれの性質のリストを以下の表１に掲げ、これら活性材料はいずれも本発明により使用することが可能である。
【００２３】
【表１】
2007533493.tif 000003
【００２４】
２．第１の実施形態の構造
本発明の第１の好ましい実施形態を図６及び図７に示しており、図６及び図７においては、金型キャビティブロック４６０のエアベントの部分に取り付けられた圧電セラミックインサート４５０が示されている。該インサートは、コンジット４５１を介してコントローラ４５２に電気的に接続される。溶融物センサ４５３が、キャビティブロック４６０の該インサート４５０近くで、入ってくる溶融物を、該インサート４５０に到達する前に検出するような位置に取り付けられる。センサ４５３もまた、コンジット４５４を介してコントローラ４５２に接続される。
【００２５】
本発明の代替の実施形態によれば、金型キャビティは、複数の位置でエアベントを制御する複数の圧電セラミックインサートを備えることができる。これらインサートはすべて同じコントローラに接続され、それぞれの動作は、個々のベント部の間隙を調整して各位置で可能な排気量を変更するようにコントローラによって同期され、調整される。これは次に、金型キャビティの充填中に溶融物の先端部がどのように進むかに或る程度影響することになる。したがって、各ベント部の間隙を調整して作動させることにより、溶融物の先端部を制御して、或る領域では加速させ、或る領域では減速させることが可能である。
【００２６】
本発明による現時点で好ましい実施形態によれば、圧電セラミックインサート４５０が、配線４５１を介してコントローラ４５２に接続されるが、無線制御方法も可能である。オプションとして、１つ又は複数の別個の圧電セラミックセンサ（図示せず）を設けて、ベント部の間隙の開口の変化を検出することができ、これもまた配線４５１によりコントローラ４５２に接続される。本発明により使用される圧電素子（すなわち、圧電センサ及び／又は圧電アクチュエータ）は、Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH製のいずれの素子も含むことができる。圧電センサは、ベント部の間隙の状態を検出し、配線接続４５１を通して対応する感知信号を送り、それによって閉ループフィードバック制御を行う。圧電アクチュエータは配線接続４５１を通して作動信号を受け取り、対応する力を加えてベント部の間隙の開口を調整する。なお、圧電センサを設けて、任意の所望の位置から圧力を感知することもできる。同様に、２つ以上の圧電アクチュエータを設けて、より大きな移動、角運動等を行うように直列又は縦続的に取り付けてもよい。
【００２７】
圧電セラミックアクチュエータ４５０は好ましくは、単一のアクチュエータである。現時点で好ましい実施形態によれば、１０００Ｖの電圧が配線４５１を介して印加されているとき、アクチュエータのサイズはおよそ０．０１５％増大する。しかし、複数のアクチュエータ及び／又は他の形状を有するアクチュエータを使用することも、本発明の範囲内にあると意図され、したがって、本発明は圧電セラミックインサート４５０の任意の特定の構成に限定されない。
【００２８】
なお、圧電セラミックセンサを設けて、任意の所望の位置で圧力を感知することができる。同様に、２つ以上の圧電セラミックインサート４５０を設けて、より大きな移動、角運動等を行うように直列又は縦続的に取り付けてもよい。さらに、各圧電セラミック素子を、１つ又は複数の弓形、台形、矩形等のセグメントにしてもよく、各形状のセグメントを個別に制御して、ベント部の間隙の種々の位置で可変的なエアベント閉止力を提供することができる。さらに、圧電アクチュエータ及び／又はアクチュエータセグメントを２つ以上の層に積層して、所望の通りの封止力微細制御を行うことができる。
【００２９】
圧電センサ信号を読み取り、及び／又は作動信号を圧電アクチュエータに提供するために、配線４５１が任意の望ましい形態のコントローラ又は処理回路４５２に結合される。たとえば、１つ又は複数の汎用コンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ゲートアレイ、アナログ回路、専用デジタルプロセッサ及び／又は専用アナログプロセッサ、ハードワイヤード回路等により、本明細書において述べる圧電素子４５０を制御又は感知することができる。１つ又は複数のプロセッサを制御する命令は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気媒体、光学媒体、光磁気媒体等の任意の望ましいコンピュータ可読媒体に、及び／又は任意の望ましいデータ構造で記憶することができる。
【００３０】
本実施形態による圧電セラミックインサート４５０を使用することにより、上述した射出成形アセンブリの各種部品をより低い許容差で製造することが可能になり、それによって射出成形の部品及び関連する機械の製造コスト削減を可能ならしめる。従来、機能できるベント部の間隙を実現するために５〜３０マイクロメートル（５〜３０ミクロン）の許容差が使用されていた。さらなる利点としては、ベント部の間隙のサイズをより効率的に制御することが可能なことが挙げられ、それによって溶融物がベント部の間隙から漏れ出すのを防ぎ、又はベント部の間隙の詰まりを防ぎ、機器の停止時間が短縮される。
【００３１】
３．第１の実施形態のプロセス
動作に際して、圧電セラミックインサート４５０は、最適なベント部の間隙を提供するようにサイズ決めされ、金型キャビティブロック４６０内に位置決めされ、最適なベント部の間隙は公称０．０２５ｍｍ〜０．０７５ｍｍ（０．００１″〜０．００３″）範囲よりも大きくてもよく、溶融物がベント部の間隙に入るのを許す可能性のあるサイズである。この最適なベント部の間隙では、金型キャビティから排出される空気は、ベント部の間隙及びエアベントコレクタ４５５を通過する際に流出抵抗をまったく受けない。図７は、エアベント領域に向かって進んでいる射出プラスチック溶融物４９１を示す。溶融物がセンサ４５３に近づき、最終的にセンサ４５３に触れると、センサ４５３は温度又は圧力の急上昇を検出することができ、コンジット４５１を介して信号をコントローラ４５２に送る。
【００３２】
閉ループ制御構成において圧電センサがアクチュエータと共に使用される場合、センサ素子は、射出プラスチック溶融物４９１との接触に応答して信号を生成し（温度、圧力等の変化に基づくことができる）、コンジット４５１を介して信号をコントローラ４５２に送る。センサから受け取った信号に基づいて、コントローラは適当な作動信号を生成し、この作動信号がコンジット４５１を介してアクチュエータ素子に送られ、センサから受け取ったデータに従ってアクチュエータ素子に電圧印加して、適切なベント部の間隙制御を実現する。たとえば、コントローラ４５２は、ベント部の間隙の封止力を又は検出された温度、圧力等に従って増減するようにプログラムすることができる。
【００３３】
センサの信号を受け取り、その大きさを評価し、最終的にコンジット４５１を介してコマンド信号を圧電セラミックインサート４５０に送るために、コントローラ４５２は、コンピュータ、ＰＬＣ、又は同様の装置を含むことができる。コマンド信号は、金型に射出されている樹脂及び／又はコントローラに入力されている可能性のある他の様々なパラメータに応じて、ベント部の間隙を部分的に狭めるか、又はベント部の間隙を完全に閉じるのに十分な程度、インサートに電圧印加することができる。たとえば、射出速度、溶融物の温度、金型の温度、及び射出圧力は、感知されコントローラに入力することが可能なパラメータであり、その理由は、これらがすべて、溶融物が金型キャビティをどのように充填するかに影響し、ひいてはエアベントのタイミング及び間隙設定パラメータに影響を及ぼすためである。これらパラメータのいくつか又はすべてを、コントローラのコマンド信号算出処理に含めることができ、コマンド信号は最終的にインサート４５０に送られる。インサート４５０へのコマンド信号はインサートを作動させて、プラスチックがエアベント及びコレクタに入らないようにするか、又は上に列挙したような他の感知パラメータに基づいて充填プロセスの初期にインサート４５０を作動させて、ベント部の間隙を変更させることにより空気が金型から排気される速度を変化させ、溶融物の先端部の方向又は速度を変えることができ、それによって溶融物がキャビティをどのように充填するかに関して制御を行うことができる。
【００３４】
４．第２の実施形態の構造
本発明による第２の好ましい実施形態を図８に示す。図８においては、溶融物が２カ所からキャビティに入るように２つのゲート４７０及び４７１を有する金型キャビティ４７４が示されている。各溶融物先端部４７２及び４７３は、最終的に金型キャビティ４７４の中央付近の或る箇所で合流する。明らかに、金型キャビティ内の空気は両方の溶融物先端部により押され、エアベントがなければキャビティの中央に閉じ込められる。空気を排出するために、エアベント４７５が、溶融物先端部４７２及び４７３が合流すると予想される位置に設けられる。圧電セラミックインサート４７６がエアベント４７５に位置決めされて、ベント部の間隙を制御する。該インサートは、コンジット４７７を介して、上述したようにベント部の間隙を制御するコントローラ４８３に接続される。エアベントコレクタ（収集）チャネル４７８が、排気のための拡大された通路を提供する。矢印Ｂは、溶融物先端が互いに近づく際に金型キャビティから排出される空気を示す。
【００３５】
センサ４７９及び４８０がエアベント４７５の両側に位置決めされ、コンジット４８１及び４８２を介してコントローラ４８３に接続されて、各溶融物先端が近づいている旨の信号を送信する。本発明により使用される圧電素子（すなわち、圧電センサ及び／又は圧電アクチュエータ）は、Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH製のいずれの素子を含んでもよい。圧電センサは、ノズルアセンブリ内の各種境界での圧力を検出し、コンジット４８１及び４８２を通して対応する感知信号を送ることができ、それによって閉ループフィードバック制御を行う。次いで、圧電アクチュエータがコンジット４８１及び４８２を通して作動信号を受け取り、対応する力を加える。なお、圧電センサは任意の所望の位置での圧力又は温度を感知するように設けてもよい。同様に、本明細書において説明する任意の単一アクチュエータに代えて２つ以上の圧電アクチュエータを設けてもよく、またアクチュエータを直列又は縦続的に取り付けて、より大きな移動、角運動等を行ってもよい。
【００３６】
上述したように、上記活性材料インサートを使用することの大きな利点の１つは、ベント部の間隙に使用される製造許容差を広げることができ、それによって金型内のそのような機構の機械加工コストを大幅に低減できることである。
【００３７】
５．第２の実施形態のプロセス
第１の実施形態のプロセスと同様に、動作に際して、コントローラは、溶融物先端部がエアベント４７５付近にあることを示す感知信号を受け取り、これら信号に基づいてコマンドを圧電セラミックアクチュエータ４７６に送ってベント部の間隙のサイズを変え、それによって確実に溶融物がベント部の間隙に流入しないようにする。本実施形態によれば、圧電セラミック素子４７６に電圧印加することにより、好ましくは、およそ１０００Ｖが印加された場合に約０．１５％の長さ増大が生み出される。
【００３８】
圧電セラミックアクチュエータ４７６は、最適なベント部の間隙を提供するようにサイズ決めされ、金型キャビティブロック４６０に位置決めされる。ベント部の間隙が適切にサイズ決めされた場合、金型キャビティから排出されている空気（矢印Ｂ）は、エアベント４７５を通過する際に流出抵抗をまったく受けない。図８は、エアベント領域に向かって進んでいる射出プラスチック溶融物先端部４７２、４７３を示す。溶融物が近づき、最終的にセンサ４７９、４８０に接触すると、センサは温度又は圧力の急上昇を検出し、コンジット４８１、４８２を介して信号をコントローラ４８３に送る。
【００３９】
コントローラ４８３は、センサの信号を受け取り、その大きさを評価し、最終的にコンジットを介してコマンド信号を圧電セラミックアクチュエータ４７６に送るためにコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又は同様の装置を含むことができる。コマンド信号は、金型に射出されている樹脂及び／又はコントローラに入力されている他の種々のパラメータに応じて、ベント部の間隙を部分的に狭めるか、又はベント部の間隙を完全に閉じるのに十分な程度、インサートに電圧印加することができる。
【００４０】
６．おわりに
したがって、説明してきたのは、活性材料素子を別個に又は組み合わせて射出成形機に使用して、射出成形用金型の調整可能な排気機構の提供を含む有用な改良を射出成形装置において行うための方法及び装置である。
【００４１】
本発明による有利な特徴としては、１．圧電セラミック素子が単一又は組み合わせて使用されて、射出成形用金型内の任意の場所にあるベント部の間隙が制御されること、２．１つ又は複数のベント部の間隙を使用して、金型キャビティ内の射出プラスチック溶融物先端の移動を指向すること、３．射出成形用金型が活性材料素子によって調整されるベント部の間隙を備えること、４．局所力発生ユニットを使用してベント部の間隙を動的に調整することが挙げられる。
【００４２】
本発明は、プリフォーム軸に垂直な略円形の断面形状を有する射出成形ＰＥＴプラスチックプリフォームに明確な利点を提供するが、本発明は、バケツ、塗料缶、運搬箱、及び他の同様の製品等、場合によっては非円形の断面形状を有する他の成形製品にも等しく適用できることを当業者は認識するであろう。このような成形製品はすべて添付の特許請求の範囲内にある。
【００４３】
添付図面中に略図で示す、すなわちブロックで示す個々の部品はすべて、射出成形分野において既知のものであり、それぞれの固有の構造及び動作は、本発明を実施するための動作又は最良の形態にとって重要ではない。
【００４４】
本発明について、好ましい実施形態であると現時点で考えられるものを参照して説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる各種変更及び均等構成を包含するものである。特許請求の範囲は、このような変更及び均等構造及び機能をすべて包含するように最も広い解釈に従うべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１ａ】従来のエアベントを有する従来技術の金型の概略図である。
【図１ｂ】従来のエアベントを有する従来技術の金型の概略図である。
【図１ｃ】従来のエアベントを有する従来技術の金型の概略図である。
【図２】入ってくる材料が金型キャビティを部分的に充填した状態の、図１ｂの金型の断面図である。
【図３】材料が金型キャビティを充填した状態の、図１ｂの金型の断面図である。
【図４】金型が部分的開位置にあり、成形パーツが排出されている状態の、図１ｂの金型の断面図である。
【図５】金型が部分的開位置にあり、ベントはみ出し部を有する成形パーツが排出されている状態の、図１ｂの金型の断面図である。
【図６】ベント部の間隙が活性材料インサートを使用して調整される本発明の一実施形態を示す金型の断面図である。
【図７】入ってくる材料が金型キャビティを部分的に充填した状態の、図６の金型の断面図である。
【図８】エアベントが活性材料インサートを使用して調整される、本発明の第２の代替の実施形態を示す金型の断面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月26日(2006.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置であって、
前記ベント部の間隙に隣接して配置され、作動信号が印加されることにより、寸法を変化させて該ベント部の間隙を少なくとも部分的に閉じるように構成される活性材料素子と、
使用中に、電気信号を前記活性材料素子に供給するように構成される伝送構造と
を備える、射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記センサは活性材料素子を含む、請求項９記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記アクチュエータ、前記センサ、及び前記コントローラを組み合わせることにより、溶融物の状態に基づいて前記ベント部の間隙に対して閉ループ制御を行う、請求項９記載の射出成形用金型のベント部の間隙を制御する装置。
方法。
【国際調査報告】
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