(57)【要約】  成形品を第１の金型面と第２の金型面との間で成形する射出成形用金型（５３２、又は５４２、５４３）のはみ出しを低減する装置及び方法を提供する。装置は、電気作動信号の付与又は停止に応答して寸法を変え、第１の金型面を第２の金型面に対して付勢してその間のはみ出しを低減するようになっている活性材料アクチュエータ（５３０、５３３ａ及び５３３ｂ、又は５６１ａ及び５６１ｂ）を備える。装置は、使用中に、電気作動信号を上記活性材料アクチュエータ（５３０、５３３ａ及び５３３ｂ、又は５６１ａ及び５６１ｂ）に提供するようになっている伝送構造（５３３）も備える。活性材料アクチュエータ（５３０、５３３ａ及び５３３ｂ、又は５６１ａ及び５６１ｂ）は、一方が他方に載置され、第１の金型面を第２の金型面に対して付勢する様々な封止力を提供する１組の活性材料アクチュエータを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型面と第２の金型面との間で成形品を成形する射出成形用金型におけるはみ出しを低減する装置であって、
電気作動信号の付与又は停止に応答して寸法を変え、前記第１の金型面を前記第２の金型面に対して付勢してその間のはみ出しを低減するようになっている活性材料アクチュエータと、
使用中に、前記電気作動信号を前記活性材料アクチュエータに提供するようになっている伝送構造とを備える射出成形用金型のはみ出しを低減する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面は側面作用インサートを有し、前記第２の金型面はコア金型面を有する装置。
【請求項３】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面はスライドレールを有し、前記第２の金型面はコア金型面を有する装置。
【請求項４】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面は側面コアインサートを有し、前記第２の金型面はコア金型面を有する装置。
【請求項５】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面と前記第２の金型面との間の圧力を検出し、かつそれに対応した感知信号を提供するようになっている活性材料センサをさらに備える装置。
【請求項６】
請求項５に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記活性材料センサからの前記感知信号の受信に応答して、前記電気作動信号を前記活性材料アクチュエータに提供するようになっている制御構造をさらに備える装置。
【請求項７】
請求項６に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記制御構造は、前記受け取った感知信号の値の変化に従って前記電気作動信号の値を調整する装置。
【請求項８】
請求項７に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面の異なる部分を前記第２の金型面の対応する部分に対して付勢するように配置される複数の活性材料アクチュエータをさらに備える装置。
【請求項９】
請求項９に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面の異なる部分と前記第２の金型面の対応する部分との間の圧力を検出するように配置される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、かつ作動信号を前記複数の活性材料アクチュエータに提供するようになっている装置。
【請求項１０】
金型半体と相補金型半体との間で成形品を成形するような該金型半体であって、
前記成形品を形作るようになっている第１の金型面と、
該第１の金型面を前記相補金型半体に対して付勢するようになっている圧電アクチュエータと、
作動信号を前記圧電アクチュエータに提供して、該圧電アクチュエータの寸法を変化させ、前記第１の金型面を前記相補金型半体に対して付勢するようになっている電気構造とを備える該金型半体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体であって、前記圧電アクチュエータは、金型コア半体及び金型キャビティ半体のうちの少なくとも一方の凹部内に配置されるようになっている金型半体。
【請求項１２】
請求項１０に記載の相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体であって、前記電気構造に結合され、かつ前記第１の金型面と前記第２の金型半体との間の圧力を検出するようになっている圧電センサをさらに備える金型半体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体であって、前記圧電センサから感知信号を受け取り、かつ対応する作動信号を前記圧電アクチュエータに提供するようになっている制御構造をさらに備える金型半体。
【請求項１４】
コア及び圧電セラミックアクチュエータを有する成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、
前記側面作用コアインサートの表面を前記コアの表面の一部に対して封止するための力を求める工程と、
前記側面作用コアインサートを前記コアインサートに対して封止する力を供給するために、前記圧電セラミックアクチュエータを作動させる工程とを備える成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、前記封止するための力を求める工程は、以前に成形された品物を解析することによって実行される方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、前記封止するための力を求める工程は閉ループシステムを使用して実行され、前記方法は、
センサからコントローラに送られる圧力データに基づいて、前記封止するための力を自動的に求める工程と、
前記圧力データに基づいて、前記コントローラから圧電セラミックアクチュエータに信号を送る工程と
をさらに有する方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、前記成形機はマルチキャビティ金型を有し、前記封止するための力を求める工程は、該マルチキャビティ金型内の金型毎に繰り返し実行される方法。
【請求項１８】
側面作用インサートに隣接して位置決めされ、電気信号が付与される、又は停止すると、前記側面作用インサートを金型面に対して付勢するようになっている圧電アクチュエータを備える射出成形用金型の側面作用圧力生成部材。
【請求項１９】
請求項１８に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、複数の側面作用インサートを有する金型において、少なくとも１つの圧電アクチュエータが各側面作用インサートに隣接して位置決めされる側面作用圧力生成部材。
【請求項２０】
請求項１９に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、各圧電アクチュエータにより生成される力は、該圧電アクチュエータに結合されるコントローラによって個々に決定される側面作用圧力生成部材。
【請求項２１】
請求項１８に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、使用中に、導電体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、
導電体により前記コントローラに接続され、前記側面作用インサートと前記金型面との間に生成される圧力に関するデータを前記コントローラに送るセンサと
をさらに備える側面作用圧力生成部材。
【請求項２２】
請求項２１に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、前記センサは活性材料素子を有する側面作用圧力生成部材。
【請求項２３】
請求項２１に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、前記圧電アクチュエータ、前記センサ、及び前記コントローラの組み合わせは、前記側面作用インサートと前記金型面との間の圧力に対するリアルタイム閉ループ制御を提供する側面作用圧力生成部材。
【請求項２４】
成形機の金型部品を組み立てる方法であって、
前記複数の活性材料アクチュエータを、他の金型部品に対して付勢されるべき金型部品に隣接して位置決めする工程と、
前記複数のセンサを、前記金型部品と前記他の金型部品との間の圧力を検出するように位置決めする工程と、
前記複数のセンサを、前記金型部品と前記他の金型部品との間の圧力を検出し、かつ使用中に、該検出された圧力に対応する感知信号をコントローラに送るように構成する工程とを有する成形機の金型部品を組み立てる方法。
【請求項２５】
射出成形装置であって、
金型キャビティと、
金型コアと、
前記金型キャビティに相対して前記金型コアに向けて移動するようになっている可動金型部材と、
電気信号が付与される、又は停止すると寸法を変えて、前記可動金型部材を移動させるようになっている活性材料アクチュエータとを備える射出成形装置。
【請求項２６】
射出成形装置であって、
金型キャビティインサートと、
金型コアインサートと、
スライドレールに固定された側面コアインサートと、
前記スライドレールに隣接して設けられ、電気信号が付与される、又は停止すると寸法を変え、それによって前記コアインサートを移動させるようになっている活性材料アクチュエータと
を備える射出成形装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の射出成形装置であって、前記活性材料アクチュエータは、圧力を前記スライドレールに対して加え、該圧力は前記側面作用コアインサートに伝達される射出成形装置。
【請求項２８】
マルチキャビティ射出成形用金型であって、
複数の金型キャビティと、
複数の金型コアと、
複数の側面作用金型インサートと、
複数の圧電セラミックアクチュエータと、
複数の圧電セラミックセンサと、
前記側面作用金型インサートと前記金型コアとの間の圧力が閉ループフィードバック制御によって調整されるように、使用中に、電気配線を介して前記複数の圧電セラミックアクチュエータ及び前記複数の圧電セラミックセンサに接続される制御手段とを備えるマルチキャビティ射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
１．発明の分野
本発明は、１以上のサイドコアインサートに力を付与して射出成形用金型のコア側壁に対して付勢し、それによって成形品の品質を向上させるとともに金型部品の寿命を延ばすために、活性材料素子が射出成形機の機器（たとえば、インサートスタック）に使用される方法及び装置に関する。「活性材料」とは、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、活性材料を使用して、サイドコアインサートの位置及びサイドコアインサートが付与する力を調整し、それによって成形品の品質を向上させるとともに樹脂封止を向上させる。活性材料素子はセンサとして使用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術
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特徴づけられる。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、しかるに圧電センサ（又は発電機）は、素子の寸法形状変化たる機械エネルギー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、ベルガウス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、マルコ  システマナリセ  ウント  エントヴィックルング  ゲーエムベーハー（ドイツ国、ダクハウ、デー85221、ハンス  ブロックラー  ストラッセ２）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単位インチあたりおよそ２５．４ミリメートルあたり０．０３８１ミリメートル（０．００１５インチ／インチ）（０．１５％）だけ「成長」する。別の供給業者であるマイデ  テクノロジー  コーポレーション（マイン  メッドフォーロ）は、磁歪素子及び形状記憶合金を有する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１〜図５は、側面作用インサートを有する通常の従来技術による金型を示す。図示するように、側面作用インサートは、射出成形パーツの側壁に穴を形成する。金型はキャビティブロック５０１と、コアブロック５０２とを備え、閉じ合わせたときに、プラスチックを充填してパーツ５０４を形成することができる金型キャビティ５０３を形成する。金型は、パーツ５０４の側壁に穴５０７を形成する突出型５０６を有する側面作用インサート５０５も備える。図１に示す閉位置にある金型では、突出型５０６がコア５０８の側面を封止し、入ってくるプラスチックが必ず型５０６の周囲を流れるようにし、それによってパーツの穴５０７の周縁を形作る。インサート５０５は金型キャビティ５０１の角度付きピン５０９及び角度付き壁５１０によってコアに対して保持され、それにより、インサート５０５を左に移動するように付勢するインサート５０５の端壁５１１に対して作用する射出圧力によって生じる力に対抗する。
【０００４】
パーツが、閉じられた金型の中で十分に冷却された後、金型が開かれる。キャビティブロック５０１がコアブロック５０２から離れるように移動し始めると、角度付きピン５０９が、インサート５０５の角度付きスルーホール５１２の側面に対してカムのように作用してインサート５０５を左に移動させ、それにより、型５０６がパーツの側壁に形成した穴から型５０６を退避させる。インサート５０５は、インサート５０５を水平に摺動させるがコアブロックから引き抜かれないようにするギブ５１３によってコアブロック５０２上に保持される。キャビティブロックは引き続きコアブロックから離れるように移動し、角度付きピン５０９が角度付きスルーホール５１２の側面との接触を失うと、インサート５０５は左への移動を停止する。ピン５０９の角度は、図３に示すようにピン５０９が角度付き穴５１２との係合を失う前に、型５０６が成形パーツから完全に退避しているように設計される。金型は、図４に示すようにパーツを排出するのに十分になるまで開き続ける。金型半体間の位置合わせ手段、金型の排出手段、及び他の多くの詳細については、当業者に既知であることから示していない。
【０００５】
図５は、側面作用インサートの摩耗及び位置合わせずれの影響を示す。金型キャビティブロック５０１の角度付きピン５０９、及び／又は角度付き穴５１２、及び／又は角度付き壁５１０の駆動面が、それぞれ破線面５１５及び５１６で示すように摩耗すると、インサート型５０６がコア５０８に対して適宜封止することができない場合がある。これにより通常、図５に示すように、射出されたプラスチックが形成中の穴の中を流れるか、又は形成中の穴を部分的に若しくは完全に塞ぐ１４。また、これも図５に示すように、パーツの壁厚が、形成された穴５１７の下部において増大することになり得る。こういった種類の欠陥は、側面作用インサート及び／又はその駆動機構が摩耗した場合に当該技術分野において既知である。
【０００６】
ブラウンに付与された米国特許第４，５５６，３７７号には、薄壁用途のためのセルフセンタリング金型スタック設計が開示されている。バネボルトを使用して、インターロックテーパを介してコアインサートを金型のキャビティ半体と位置合わせさせながらコアインサートをコアプレートに保持する。Brownは、コアとキャビティとの間の位置合わせを改良し、コアシフト（「オフセット」）の影響を低減する手段を開示しているが、事前対策的にこのようなシフトを実際に測定し、次いで補正することは開示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、必要とされるのは、側面作用金型コアインサートを射出成形機の金型コアに対して封止することが可能な新規の技術である。封止方法及び封止装置は、好ましくは微細レベルで調整可能な制御を特徴とし、また好ましくは埋め込みセンサ及び封止機能の閉ループ制御を組み込む。
【０００８】
［発明の概要］
本発明の利点は、上記問題を解消する射出成形機の装置及び方法を提供すること、並びに射出成形機において側面コアインサートを金型コアの側壁に対して付勢する効果的で効率的な手段を提供することである。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、成形品を第１の金型面と第２の金型面との間で成形する射出成形機のはみ出しを低減する構造及び／又は工程が提供され、当該構造及び／又は工程は、電気作動信号の付与又は停止に応答して寸法を変え、第１の金型面を第２の金型面に対して付勢してその間のはみ出しを低減するようになっている活性材料アクチュエータと、電気作動信号を当該活性材料アクチュエータに提供するようになっている伝送構造とを備える。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体のための構造及び／又は工程が提供され、当該金型半体は、成形品を形作るようになっている第１の金型面と、当該第１の金型面を第２の金型半体に対して付勢するようになっている圧電アクチュエータと、作動信号を当該圧電アクチュエータに提供して、当該圧電アクチュエータの寸法を変化させ、上記第１の金型面を第２の金型半体に対して付勢するようになっている電気構造とを備える。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、コア及び圧電セラミックアクチュエータを有する成形機の側面作用コアインサートに力を付与する構造及び／又は工程が提供され、当該構造及び／又は工程は、上記側面作用コアインサートの表面を上記コアの表面の一部に対して封止するための力を求める工程と、上記圧電セラミックアクチュエータの作動工程であって、それによって上記側面作用コアインサートを上記コアインサートに対して封止する上記力を供給する作動工程とを有する。
【００１２】
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】
【００１３】
［現時点で好適な例示的な実施形態の詳細な説明］
１．はじめに
本発明について、プラスチック射出成形機に、側面インサートを射出成形用金型のコア半体に対して付勢して、開口を有する成形パーツを生成するように機能する１以上の活性材料素子が備えられたいくつかの実施形態に関連してこれより説明する。しかし、活性材料センサ及び／又はアクチュエータは、パーツの位置合わせ／封止が望まれる、射出成形装置内の任意の場所に配置してもよい。このような活性材料素子の他の諸用途が、（１）「Method and Apparatus for Countering Mold Deflection and Misalignment Using Active Material Elements」、（２）「Method and Apparatus for Adjustable Hot Runner Assembly Seals and Tip Height Using Active Material Elements」、（３）「Method and Apparatus for Assisting Ejection from an Injection Molding Machine using Active Material Elements」、（４）「Method and Apparatus for Controlling a Vent Gap with Active Material Elements」、（５）「Methods and Apparatus for Vibrating Melt in an Injection Molding Machine Using Active Material Elements」、（６）「Method and Apparatus for Injection Compression Molding Using Active Material Elements」、及び（７）「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。
【００１４】
上述したように、当該技術分野では、金型コアに対して対象物の位置を調整する活性材料手段及び方法を提供することにより、事前対策的に対象物を射出成形機内の射出成形用金型の側面に対してロックするための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。
【００１５】
【表１】
2007533494.tif 000003
【００１６】
２．第１の実施形態の構造
図６は、図１〜図５に図示し説明した金型に適用される本発明の第１の好ましい実施形態を示す。圧電セラミック素子５３０が、キャビティブロック５３２に形成された凹部５３１の壁に取り付けられる。圧電セラミック素子５３０は好ましくは、金型内の側面作用インサート５３５の表面に隣接するように凹部５３１内で位置合わせされる。圧電セラミック素子５３０はコンジット５３３によりコントローラ５３４に接続されるが、無線制御方法も可能であり、それによって作動信号を素子５３０に提供する。圧電セラミック素子５３０は、側面作用インサート５３５の表面に対して拡張するような向きを有し、それによって素子５３０の作動により側面作用インサートの突出型５３６をコア側壁５３７に対してしっかりと押しつけることができる。素子の作動により側面作用インサート５３５がコア側壁５３７に対して押しつけられて封止することになる場所に限り、素子５３０を金型アセンブリ内の他の場所に位置決めしてもよいことも考えられる。
【００１７】
この第１の好ましい構成は、上述した表面のいずれの摩耗にもかかわりなく所望の穴又は開口を成形パーツに正確に形成できるようにする。本発明の第１の好ましい実施形態により、圧電セラミックアクチュエータ５３０の作動に対して閉ループ制御を有するシステムを得るために、１以上の圧電セラミックセンサを、これらセンサをコントローラ５３４にリンクするコンジットと共に設けてもよい。
【００１８】
圧電セラミック素子５３０は、１以上の圧電センサ及び１以上の圧電アクチュエータを含んでよく、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、素子５３０に加えられた圧力を検出し、電気コンジット５３３を通して対応する感知信号を送る。圧電アクチュエータは、電気コンジット５３３を通して作動信号を受け取り、対応する力を側面コアインサート５３５とコア側壁５３７との間に付与する。
【００１９】
なお、圧電センサを、任意の所望の位置の圧力を感知するように設けてもよい。同様に、２つ以上の圧電アクチュエータを設けて、直列又は縦続に搭載してより大きな移動、角運動等を行ってもよい。さらに、各圧電アクチュエータを、封止面間の様々な場所に様々な封止力を提供するように別個に制御可能な１以上の弓形、台形、矩形等に分けてもよい。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層以上の層に積層して、所望の通りの封止力微制御を行ってもよい。
【００２０】
コンジット５３３は、圧電センサ信号を読み取り、かつ／又は作動信号を圧電アクチュエータに提供する任意の所望の形態のコントローラ又は処理回路に結合される。たとえば、１以上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が、本明細書において述べる圧電素子５３０を制御又は感知することができる。１以上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。
【００２１】
なお、圧電センサを、任意の所望の位置の圧力を感知するように設けてもよい。同様に、２つ以上の圧電アクチュエータを設けて、直列又は縦続に搭載してより大きな移動、角運動等を行ってもよい。さらに、各圧電アクチュエータを、封止面間の様々な場所に様々な封止力を提供するように別個に制御可能な１以上の弓形、台形、矩形等に分けてもよい。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層以上の層に積層して、所望の通りの封止力微制御を行ってもよい。
【００２２】
３．第１の実施形態のプロセス
動作に際して、素子５３０は電気コンジット５３３によりコントローラ５３４に接続され、コントローラが素子５３０に電圧印加すると、素子５３０は幅を拡張させ、側面コアインサート５３５の角度付き面に対して力を及ぼし、それによってインサートの突出型５３６をコア側壁５３７に対して付勢する。これにより、上述したように、側面コアインサート５３５の表面５３８及び５３９の任意の摩耗劣化にも拘わらず良好な封止がコアに対して確実に保たれる。本実施形態によれば、およそ１０００Ｖが素子５３０に印加される場合、素子５３０への電圧印加により素子の長さが約０．１５％増大する。素子５３０の作動により、側面作用インサート５３５及びコア側壁５３７が共に押し付けられて封止し、それにより成形動作の温度及び圧力の範囲を通して効果的な封止が側面インサート／コア側壁の境界面に確実に保たれるのに十分な力（約５００ｋｇ〜約７０００ｋｇ）が提供される。もちろん、様々なレベルの電圧を様々なときに、また様々なアクチュエータセグメントに印加して、各種の封止面間で封止力の微制御を行うことができる。
【００２３】
センサが設けられる場合、センサは信号をコントローラ５３４に送り、圧電セラミック素子５３０を有する各種金型部品の状態を示すこともできる。センサから受け取る信号に基づいて、コントローラは適切な作動信号を生成し、この信号はコンジット５３３を介して素子５３０に送られ、センサから受け取ったデータに従って素子５３０に電圧印加して、コアインサート／コア側壁の境界面の適宜封止を実現する。たとえば、コントローラ５３４は、封止力を一定に保たせるように、又は所定のスケジュール、時間、温度、及び／若しくはサイクル数に基づいて増減させるようにプログラムすることができる。活性材料アクチュエータ５３０は、単独で使用しても、又は角度付きピンと併せて使用してもよい。
【００２４】
４．第２の実施形態の構造
図７は、本発明の第２の好ましい実施形態を示す。プレフォーム金型スタック５４０が、コア５４１と、キャビティ５４２と、ホットランナーノズル５４６を有するゲートインサート５４５と、ネックリングインサートとして通常知られている２つの側面コアインサート５４３ａ及び５４３ｂとを備える。各側面コアインサート５４３ａ及び５４３ｂは、ギブ（図示せず）により可動ストリッパプレート５４９上に保持された可動スライドレール５４７ａ及び５４７ｂにそれぞれ搭載される。ストリッパプレート５４９に固定されたウェアプレート５４８が、側面コアインサートが摺動するのに適した表面を提供する。スライドレール５４７ａ及び５４７ｂ、ひいてはその上に搭載された側面コアインサート５４３ａ及び５４３ｂは、成形サイクルの排出部分中に従来の様式でカム（図示せず）によりスタック５５０の中心軸に対して垂直に移動する。側面コアインサート５４３ａ及び５４３ｂそれぞれのテーパ状ロック面５５１ａ、５５２ａ、及び５５１ｂ、５５２ｂは、図５に関連して上述したように摩耗する。圧電セラミックインサート素子５５３ａ及び５５３ｂが、キャビティプレート５５５に固定された支持ブロック５５４ａ及び５５４ｂに形成された凹部に搭載される。素子はそれぞれ、コンジット５５６ａ及び５５６ｂを介して単一のコントローラ５５７（ここでは便宜上２つの場所に示す）に電気的に接続される。
【００２５】
ここでも、第２の実施形態のオプションとしての実施形態によれば、本明細書において提供する側面コアインサートのロック機構に対してリアルタイム閉ループ制御を得るために、１以上の圧電セラミックセンサを、この圧電セラミックセンサを制御手段に接続する配線と共に設けてもよい。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。なお、圧電センサは任意の所望の位置からの圧力を感知するように設けてもよい。同様に、本明細書において述べる任意の単一の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に搭載してより大きな移動、角運動等を行ってもよい。
【００２６】
上述したように、上記活性素子インサートを使用することの有意な利点の１つは、側面作用インサート、金型コア、及び金型キャビティに使用される製造許容差を広げることができることであり、それによって金型部品でのこういった機構を機械加工するコストが大幅に低減する。
【００２７】
５．第２の実施形態のプロセス
動作に際して、金型が閉じられて把持されると、圧電セラミックインサート素子５５３ａ及び５５３ｂはコントローラ５５７により電圧印加されて、スライドレール５４７ａ及び５４７ｂにそれぞれ作用するさらなる力を及ぼす。これは、スライドレール５４７ａ及び５４７ｂに搭載されている側面コアインサート５４３ａ及び５４３ｂを共に把持する力を増大させ、それによって側面コアインサート５４３ａと５４３ｂとの間に形成される成形パーツにはみ出しが形成される危険性を概ね最小に抑える。本実施形態によれば、素子５５３ａ及び５５３ｂへの電圧印加は好ましくは、およそ１０００Ｖが印加される場合、各素子の長さを約０．１５％増大させる。素子５５３ａ及び５５３ｂの作動により、有効な封止が、動作温度範囲全体を通して金型アセンブリ内の結合部において確実に保たれるのに十分な力（約５００ｋｇ〜約１０，０００ｋｇ）が提供される。
【００２８】
センサが設けられる場合、センサをさらに使用することにより、圧電セラミック素子５５３ａ及び５５３ｂの自動制御が可能になる。コントローラはたとえば、射出成形機内の圧電セラミックセンサからの信号を使用して、成形サイクル中にアクチュエータをいつ作動させるべきか、またいつ作動停止させるべきかをリアルタイムで判断することができる。センサ素子は、射出成形用金型内の各種境界面間の圧力に応じて信号を生成し、コンジットを介してその信号をコントローラに送る。センサから受け取った信号に基づいて、コントローラは次いで他の信号を生成し、この他の信号はコンジットを介してアクチュエータに送られ、センサから受け取ったデータに従ってアクチュエータに電圧印加して、側面作用インサート／金型コア側壁の境界面の適宜封止を実現する。
【００２９】
６．第３の実施形態の構造
図８は、本発明の第３の好ましい実施形態を示す。プレフォーム金型スタック５６０は、図７に示すものと同様であるが、圧電セラミックインサート素子５６１ａ及び５６１ｂが、図７に示す実施形態の場合のようにスライドレール５６３ａ及び５６３ｂに対してではなく各側面コアインサート５６２ａ及び５６２ｂのそれぞれに対して直接力を与えるように位置決めされる点で異なる。これは、この実施形態では、側面コアインサート５６２ａ及び５６２ｂの各対が、それ自体の圧電セラミックインサート５６１ａ及び５６１ｂの対から直接作用を受けられることを意味する。本実施形態がマルチキャビティ射出成形用金型において実施される場合、コントローラ５６４は、個々の信号を提供して圧電セラミックインサートの各対を作動させ、それによって各成形スタックを「調整」可能なようにプログラムすることができる。したがって、成形パーツが、金型内の成形スタック間でばらつく見切り線はみ出しを含んでいることが分かった場合、それぞれ固有のばらつきを、個々の側面コアインサートに付与される把持力を調整するようにコントローラをプログラミングすることによって個々に修復することができる。
【００３０】
ここでも、本発明の第１及び第２の好ましい実施形態でのように、側面コアインサートに付与される力に対する閉ループフィードバック制御が望まれる場合、センサを金型スタック内に設けて、コントローラに接続してもよい。
【００３１】
７．第３の実施形態のプロセス
動作に際して、図８に示す実施形態は図７の実施形態と同様であるが、高負荷のより高い圧力での成形動作において望まれる場合がある、側面コアインサートにより大きな把持力を提供することが望ましい状況で使用することができる。金型が閉じられ、把持されると、圧電セラミックインサート素子５５３ａ及び５５３ｂがコントローラ５５７によって電圧印加されて、側面コアインサート５４３ａ及び５４３ｂに対して直接作用するさらなる力を及ぼし、それによって側面コアインサート５４３ａと５４３ｂとの間で形成される成形パーツにはみ出しが形成される危険性を最小に抑える。
【００３２】
センサが設けられる場合、センサをさらに使用することにより、圧電セラミック素子５５３ａ及び５５３ｂの自動制御が可能になる。コントローラはたとえば、射出成形機内の圧電セラミックセンサからの信号を使用して、成形サイクル中にアクチュエータをいつ作動させるべきか、またいつ作動停止させるべきかをリアルタイムで判断することができる。
【００３３】
センサとして作用する追加の圧電セラミック素子がアクチュエータと組み合わせて使用されて、圧電セラミック素子５５３ａ及び５５３ｂの閉ループフィードバック制御を提供する。センサ素子は、金型の各種部品間の圧力に応答して信号を生成し、コンジットを介して対応する信号をコントローラ５５７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５５７は次いで作動信号を生成し、作動信号はコンジット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、側面コアインサートと金型コア側壁との境界面の適宜封止を実現する。
【００３４】
８．おわりに
したがって、説明してきたのは、圧電セラミック素子を別個に、又は組み合わせて射出成形機に使用して、射出成形装置、特に側面コアインサートの、それぞれの金型コアへの把持において有用な改良を行う方法及び装置である。
【００３５】
本発明による有利な特徴としては、１．単一で、又は組み合わせて使用されて、射出成形装置内の金型部品の表面上に力を生成する圧電セラミック素子、２．金型スタック、特に各スタックに個々に力を付与する必要のあるマルチスタック成形装置での金型スタックが必要とする特定の力に向けて調整された様式での、活性材料素子を介しての、金型部品の表面への力の提供、３．オプションとして閉ループ制御システムを有する、金型コアに対して１以上の側面コアインサートを押し縮める少なくとも活性材料アクチュエータが設けられた射出成形用金型が挙げられる。
【００３６】
本発明は、プレ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プラスチックプレ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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。以下の特許請求の範囲は、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】
【００３９】
【図１】側面作用インサートが、プラスチック材料が充填された金型閉位置にある状態の従来技術による金型の断面図である。
【図２】側面作用インサートが一部退避した状態の、金型一部開位置にある図１の金型を示す図である。
【図３】側面作用インサートが完全に退避した状態の、金型一部開位置にある図１の金型を示す図である。
【図４】パーツが排出されている状態の、金型全開位置にある図１の金型を示す図である。
【図５】摩耗した駆動機構を有する側面作用インサートを有する従来技術による金型の断面図である。
【図６】活性材料素子が側面作用インサートの摩耗及び／又は位置合わせずれを補償する本発明の第１の実施形態の断面図である。
【図７】活性材料インサートが、側面コアインサートを支持するスライドレールに力を供給して、成形品にはみ出しが形成されないようにする本発明の第２の実施形態の断面図である。
【図８】活性材料インサートが側面コアインサートに直接力を供給する本発明の第３の実施形態の断面図である。
【図１】
2007533494.tif 000004
【図２】
2007533494.tif 000005
【図３】
2007533494.tif 000006
【図４】
2007533494.tif 000007
【図５】
2007533494.tif 000008
【図６】
2007533494.tif 000009
【図７】
2007533494.tif 000010
【図８】
2007533494.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月25日(2006.12.25)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型面と第２の金型面との間で成形品を成形する射出成形用金型（５３２、又は５４３及び５４４）におけるはみ出しを低減する装置であって、
電気作動信号の付与又は停止に応答して寸法を変え、前記第１の金型面を前記第２の金型面に対して付勢してその間のはみ出しを低減するようになっている活性材料アクチュエータ（５３０、５５３ａ及び５５３ｂ、又は５６１ａ及び５６１ｂ）と、
使用中に、前記電気作動信号を前記活性材料アクチュエータ（５３０、５５３ａ及び５５３ｂ、又は５６１ａ及び５６１ｂ）に提供するようになっている伝送構造（５３３、又は５５６ａ及び５５６ｂ）と
を備え、
前記活性材料アクチュエータ（５３０、５５３ａ及び５５３ｂ、又は５６１ａ及び５６１ｂ）は、一方が他方に載置され、前記第１の金型面を前記第２の金型面に対して付勢する様々な封止力を提供する１組の活性材料アクチュエータを有する射出成形用金型のはみ出しを低減する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面は側面作用インサート（５４３ａ及び５４３ｂ）を有し、前記第２の金型面はコア金型面を有する装置。
【請求項３】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面はスライドレール（５４７ａ又は５４７ｂ）を有し、前記第２の金型面はコア金型面を有する装置。
【請求項４】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面は側面コアインサート（５４３ａ又は５４３ｂ）を有し、前記第２の金型面はコア金型面を有する装置。
【請求項５】
請求項１に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面と前記第２の金型面との間の圧力を検出し、かつそれに対応した感知信号を提供するようになっている活性材料センサをさらに備える装置。
【請求項６】
請求項５に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記活性材料センサからの前記感知信号の受信に応答して、前記電気作動信号を前記活性材料アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）に提供するようになっている制御構造（５３４、５５７、又は５６４）をさらに備える装置。
【請求項７】
請求項６に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記制御構造（５３４、５５７、又は５６４）は、前記受け取った感知信号の値の変化に従って前記電気作動信号の値を調整する装置。
【請求項８】
請求項７に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面の異なる部分を前記第２の金型面の対応する部分に対して付勢するように配置される複数の活性材料アクチュエータ（５５７及び５６４）をさらに備える装置。
【請求項９】
請求項８に記載の射出成形用金型のはみ出しを低減する装置であって、前記第１の金型面の異なる部分と前記第２の金型面の対応する部分との間の圧力を検出するように配置される複数の活性材料センサをさらに備え、前記制御構造（５３４、５５７、又は５６４）は、該複数の活性材料センサ（５５７及び５６４）から感知信号を受け取り、かつ作動信号を前記複数の活性材料アクチュエータ（５５７及び５６４）に提供するようになっている装置。
【請求項１０】
金型半体と相補金型半体との間で成形品を成形するような該金型半体であって、
前記成形品を形作るようになっている第１の金型面と、
該第１の金型面を前記相補金型半体に対して付勢するようになっている圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）と、
作動信号を前記圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）に提供して、該圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）の寸法を変化させ、前記第１の金型面を前記相補金型半体に対して付勢するようになっている電気構造（５３４、５５７、又は５６４）と
を備え、
前記圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）は、一方が他方に載置され、前記第１の金型面を前記相補金型半体に対して付勢する様々な封止力を提供する１組の圧電アクチュエータを有する該金型半体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体であって、前記圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）は、金型コア半体及び金型キャビティ半体のうちの少なくとも一方の凹部内に配置されるようになっている金型半体。
【請求項１２】
請求項１０に記載の相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体であって、前記電気構造に結合され、かつ前記第１の金型面と前記第２の金型半体との間の圧力を検出するようになっている圧電センサをさらに備える金型半体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の相補金型半体との間で品物を成形するようになっている金型半体であって、前記圧電センサから感知信号を受け取り、かつ対応する作動信号を前記圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）に提供するようになっている制御構造（５３４、５５７、又は５６４）をさらに備える金型半体。
【請求項１４】
コア及び圧電セラミックアクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）を有する成形機の側面作用コアインサート（５４３ａ及び５４３ｂ）に力を付与する方法であって、該方法は、
前記側面作用コアインサート（５４３ａ及び５４３ｂ）の表面を前記コアの表面の一部に対して封止するための力を求める工程と、
前記側面作用コアインサートを前記コアインサートに対して封止する力を供給するために、前記圧電セラミックアクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）を作動させる工程とを備え、
前記圧電セラミックアクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）は、一方が他方に載置され、前記スライド作用コアを前記コアインサート（５４３ａ及び５４３ｂ）に対して封止する様々な封止力を提供する１組の圧電セラミックアクチュエータを作動させることを特徴とする成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、前記封止するための力を求める工程は、以前に成形された品物を解析することによって実行される方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、前記封止するための力を求める工程は閉ループシステムを使用して実行され、前記方法は、
センサからコントローラ（５３４、５５７、又は５６４）に送られる圧力データに基づいて、前記封止するための力を自動的に求める工程と、
前記圧力データに基づいて、前記コントローラ（５３４、５５７、又は５６４）から圧電セラミックアクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）に信号を送る工程と
をさらに有する方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の成形機の側面作用コアインサートに力を付与する方法であって、前記成形機はマルチキャビティ金型を有し、前記封止するための力を求める工程は、該マルチキャビティ金型内の金型毎に繰り返し実行される方法。
【請求項１８】
側面作用インサート（５４３ａ及び５４３ｂ）に隣接して位置決めされ、電気信号が付与される、又は停止すると、前記側面作用インサートを金型面に対して付勢するようになっている圧電アクチュエータ（５４３又は５４４）を備え、
該圧電アクチュエータは、一方が他方に載置され、前記側面作用インサートを前記金型面に対して付勢する様々な封止力を提供する１組の圧電アクチュエータを有する射出成形用金型の側面作用圧力生成部材。
【請求項１９】
請求項１８に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、複数の側面作用インサートを有する金型において、少なくとも１つの圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）が各側面作用インサートに隣接して位置決めされる側面作用圧力生成部材。
【請求項２０】
請求項１９に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、各圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）により生成される力は、該圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）に結合されるコントローラによって個々に決定される側面作用圧力生成部材。
【請求項２１】
請求項１８に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、使用中に、導電体により前記圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）に接続されるコントローラと、
導電体により前記コントローラに接続され、前記側面作用インサートと前記金型面との間に生成される圧力に関するデータを前記コントローラに送るセンサと
をさらに備える側面作用圧力生成部材。
【請求項２２】
請求項２１に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、前記センサは活性材料素子を有する側面作用圧力生成部材。
【請求項２３】
請求項２１に記載の射出成形用金型の側面作用圧力生成部材であって、前記圧電アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）、前記センサ、及び前記コントローラの組み合わせは、前記側面作用インサートと前記金型面との間の圧力に対するリアルタイム閉ループ制御を提供する側面作用圧力生成部材。
【請求項２４】
成形機の金型部品を組み立てる方法であって、
前記複数の活性材料アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）を、他の金型部品に対して付勢されるべき金型部品に隣接して位置決めする工程と、
前記複数のセンサを、前記金型部品と前記他の金型部品との間の圧力を検出するように位置決めする工程と、
前記複数のセンサを、前記金型部品と前記他の金型部品との間の圧力を検出し、かつ使用中に、該検出された圧力に対応する感知信号をコントローラに送るように構成する工程とを有し、
前記複数の活性材料アクチュエータ（５３２、又は５４３及び５４４）は、一方が他方に載置され、前記金型部品を前記他の金型部品に対して付勢する様々な封止力を提供する１組の活性材料アクチュエータを有する少なくとも１つの活性材料アクチュエータを有する、成形機の金型部品を組み立てる方法。
【請求項２５】
射出成形装置であって、
金型キャビティと、
金型コアと、
前記金型キャビティに相対して前記金型コアに向けて移動するようになっている可動金型部材と、
電気信号が付与される、又は停止すると寸法を変えて、前記可動金型部材を移動させるようになっている活性材料アクチュエータ（５３２、５４３、又は５４４）と
を備え、
該活性材料アクチュエータ（５３２、５４３、又は５４４）は、一方が他方に載置され、前記可動金型部材を移動させる様々な封止力を提供する１組の活性材料アクチュエータを有する、射出成形装置。
【請求項２６】
射出成形装置であって、
金型キャビティインサートと、
金型コアインサートと、
スライドレールに固定された側面コアインサートと、
前記スライドレールに隣接して設けられ、電気信号が付与される、又は停止すると寸法を変え、それによって前記コアインサートを移動させるようになっている活性材料アクチュエータ（５３２、５４３、又は５４４）と
を備え、
該活性材料アクチュエータ（５３２、５４３、又は５４４）は、一方が他方に載置され、前記コアインサートを移動させる様々な封止力を提供する１組の活性材料アクチュエータを有する、射出成形装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の射出成形装置であって、前記活性材料アクチュエータ（５３２、５４３、又は５４４）は、圧力を前記スライドレールに対して加え、該圧力は前記側面作用コアインサートに伝達される射出成形装置。
【請求項２８】
マルチキャビティ射出成形用金型であって、
複数の金型キャビティと、
複数の金型コアと、
複数の側面作用金型インサートと、
複数の圧電セラミックアクチュエータ（５４３及び５４４）と、
複数の圧電セラミックセンサと、
前記側面作用金型インサートと前記金型コアとの間の圧力が閉ループフィードバック制御によって調整されるように、使用中に、電気配線を介して前記複数の圧電セラミックアクチュエータ（５４３及び５４４）及び前記複数の圧電セラミックセンサに接続される制御手段と
を備え、
前記複数の活性材料アクチュエータ（５４３及び５４４）は、一方が他方に載置され、前記側面作用金型インサートを前記金型コアに対して付勢する様々な封止力を提供する１組の活性材料アクチュエータを有する少なくとも１つの活性材料アクチュエータを有する、マルチキャビティ射出成形用金型。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
［現時点で好適な例示的な実施形態の詳細な説明］
１．はじめに
本発明について、プラスチック射出成形機に、側面インサートを射出成形用金型のコア半体に対して付勢して、開口を有する成形パーツを生成するように機能する１以上の活性材料素子が備えられたいくつかの実施形態に関連してこれより説明する。しかし、活性材料センサ及び／又はアクチュエータは、パーツの位置合わせ／封止が望まれる、射出成形装置内の任意の場所に配置してもよい。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て成型たわみおよびずれを調整する方法および装置(PCT/CA2005/000415），（２）活性材料素子を用いて調整可能なホットランナーアセンブリシールと先端高さを調整可能な方法及び装置（PCT/CA2005/000416）,（３）活性材料を用いた射出成型機からの取り出しを補助する方法および装置（PCT/CA2005/000346）,（４）活性材料素子で通気隙間を制御する方法および装置（PCT/CA2005/000348）,（５）活性材料素子を用いて成型部材を固定する方法および装置（PCT/CA2005/000377）,（６）活性材料素子を用いた射出圧縮成型方法および装置（PCT/CA2005/000418），（７）成型システムにおいて、活性材料素子を利用するための制御システム（PCT/CA2005/000492）と題する本願と同時に出願されている関連出願においても述べられている。
【国際調査報告】
2007533494.tif 000012
2007533494.tif 000013