(57)【要約】【目的】射出成型品の品質を向上させる射出成型装置および射出成形方法を提供する。【解決手段】射出成形装置は、金型と、射出装置と、比容感知モジュールとを含む。射出装置は、金型に材料を注入するのに適している。比容感知モジュールの少なくとも一部は、金型に配置され、比容感知モジュールは、金型内の材料の実際の比容を感知するのに適している。また、射出成形方法も提供する。【選択図】図１
2019181921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型と、
前記金型に材料を注入するのに適した射出装置と、
少なくとも一部が前記金型に配置され、前記金型内の前記材料の実際の比容を感知するのに適した比容感知モジュールと、
を含む射出成形装置。
【請求項２】
前記比容感知モジュールが、少なくとも１つの圧力感知部品および少なくとも１つの温度感知部品を含み、前記少なくとも１つの圧力感知部品が、前記金型に配置され、前記金型内の前記材料の圧力を感知するのに適し、前記少なくとも１つの温度感知部品が、前記金型に配置され、前記金型内の前記材料の温度を感知するのに適した請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記比容感知モジュールが、プロセッサを含み、前記プロセッサが、前記少なくとも１つの圧力感知部品および前記少なくとも１つの温度感知部品に結合され、前記金型内の前記材料の前記圧力および前記金型内の前記材料の前記温度に基づいて、前記金型内の前記材料の前記実際の比容を計算するのに適した請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの圧力感知部品が複数であり、前記少なくとも１つの温度感知部品が複数であり、前記複数の圧力感知部品が、それぞれ前記金型の複数の位置に対応して、それぞれ前記複数の位置に対応する前記金型内の前記材料の前記圧力を感知し、前記複数の温度感知部品が、それぞれ前記金型の前記複数の位置に対応して、それぞれ前記複数の位置に対応する前記材料の前記温度を感知する請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記金型の内表面が、前記金型内の前記材料に面し、前記少なくとも１つの温度感知部品が、前記金型の前記内表面に配置された請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記金型の内表面が、前記金型内の前記材料に面し、前記金型が、前記金型の外表面から前記金型の前記内表面に向かって延伸するスルーホールを有し、前記少なくとも１つの圧力感知部品が、前記金型の前記外表面に配置され、前記スルーホールに対応する請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記金型の内表面が、前記金型内の前記材料に面し、前記少なくとも１つの温度感知部品および前記少なくとも１つの圧力感知部品が、前記金型の前記内表面に配置されたセンサに統合される請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項８】
コントローラを含み、前記コントローラが、前記比容感知モジュールに結合され、前記金型内の前記材料の前記実際の比容に基づいて、前記射出成形装置の少なくとも１つの射出成形パラメータを調整するのに適した請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの射出成形パラメータが、前記射出装置の射出圧力、前記金型の温度、および前記射出装置によって行われた圧力保持時間を含む請求項８に記載の射出成形装置。
【請求項１０】
前記射出装置が前記金型に前記材料を注入するプロセスの間、前記比容感知モジュールが、所定の時間間隔で前記金型内の前記材料の前記実際の比容を何度も感知するのに適した請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項１１】
射出装置で材料を金型に注入することと、
前記金型内の前記材料の実際の比容を比容感知モジュールで感知することと、
を含む射出成形方法。
【請求項１２】
前記金型内の前記材料の圧力を少なくとも１つの圧力感知部品で感知することと、
前記金型内の前記材料の温度を少なくとも１つの温度感知部品で感知することと、
を含む請求項１１に記載の射出成形方法。
【請求項１３】
前記金型内の前記材料の前記圧力および前記金型内の前記材料の前記温度に基づいて、前記金型内の前記材料前記の実際の比容をプロセッサで計算することを含む請求項１２に記載の射出成形方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの圧力感知部品が複数であり、前記少なくとも１つの温度感知部品が複数であり、前記射出成形方法が、
複数の位置に対応する前記金型内の前記材料の前記圧力をそれぞれ前記複数の圧力感知部品で感知することと、
前記複数の位置に対応する前記材料の前記温度をそれぞれ前記複数の温度感知部品で感知することと、
を含む請求項１２に記載の射出成形方法。
【請求項１５】
前記金型内の前記材料の前記比容に基づいて、少なくとも１つの射出成形パラメータをコントローラで調整することを含む請求項１１に記載の射出成形方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの射出成形パラメータが、前記射出装置の射出圧力、前記金型の温度、および前記射出装置によって行われた圧力保持時間を含む請求項１５に記載の射出成形方法。
【請求項１７】
前記射出装置が前記金型に前記材料を注入するプロセスの間、所定の時間間隔で前記金型内の前記材料の前記比容を前記比容感知モジュールで何度も感知することを含む請求項１１に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形装置および成形方法に関するものであり、特に、射出成形装置および射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形（injection molding）は、熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性プラスチックで作られた部品を製造するプロセスである。射出成形機のシリンダー内のプラスチック材料を加熱して溶かし、流動状態にする。その後、プランジャーまたはスクリューの心軸の圧力の下でプラスチック材料を圧縮し、前方へ動かすことによりシリンダーの前面のノズルを通過して、低温の密閉金型に急速に注入する。冷却および設置の期間の後、金型を開いて射出成型品を取得する。
【０００３】
射出成型のプロセスにおいて、射出圧力、金型の温度、圧力保持時間、および環境温度等の要因は、いずれも金型内のプラスチック材料の比容に影響を与え、射出成型品の品質は、プラスチック材料の比容が期待通りであるかどうかによって決まる。既存の射出成形機の場合、射出成型品の品質は、プラスチック材料の圧力および金型の温度を感知することによって大まかに推定することができるため、オペレータの経験に基づいて射出パラメータを調整することができる。しかし、プラスチック材料の実際の比容がはっきりしていない場合、上述した調整を正確に行うことは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、射出成型品の品質を向上させる射出成型装置および射出成形方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の射出成形装置は、金型と、射出装置と、比容感知モジュールとを含む。射出装置は、金型に材料を注入するのに適している。比容感知モジュールの少なくとも一部は、金型に配置され、比容感知モジュールは、金型内の材料の実際の比容を感知するのに適している。
【０００６】
本発明の１つの実施形態において、比容感知モジュールは、少なくとも１つの圧力感知部品および少なくとも１つの温度感知部品を含み、少なくとも１つの圧力感知部品は、金型に配置され、金型内の材料の圧力を感知するのに適しており、少なくとも１つの温度感知部品は、金型に配置され、金型内の材料の温度を感知するのに適している。
【０００７】
本発明の１つの実施形態において、比容感知モジュールは、プロセッサを含む。プロセッサは、少なくとも１つの圧力感知部品および少なくとも１つの温度感知部品に結合され、金型内の材料の圧力および金型内の材料の温度に基づいて、金型内の材料の実際の比容を計算するのに適している。
【０００８】
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの圧力感知部品は、複数であり、少なくとも１つの温度感知部品は、複数である。複数の圧力感知部品は、それぞれ金型の複数の位置に対応して、それぞれ複数の位置に対応する金型内の材料の圧力を感知し、複数の温度感知部品は、それぞれ金型の複数の位置に対応して、それぞれ複数の位置に対応する金型内の材料の温度を感知する。
【０００９】
本発明の１つの実施形態において、金型の内表面は、金型内の材料に面し、少なくとも１つの温度感知部品は、金型の内表面に配置される。
【００１０】
本発明の１つの実施形態において、金型の内表面は、金型内の材料に面し、金型は、金型の外表面から金型の内表面に向かって延伸するスルーホールを有し、少なくとも１つの圧力感知部品は、金型の外表面に配置され、スルーホールに対応する。
【００１１】
本発明の１つの実施形態において、金型の内表面は、金型内の材料に面し、少なくとも１つの温度感知部品および少なくとも１つの圧力感知部品は、金型の内表面に配置されたセンサに統合される。
【００１２】
本発明の１つの実施形態において、射出成形装置は、コントローラを含む。コントローラは、比容感知モジュールに結合され、金型内の材料の実際の比容に基づいて、射出成形装置の少なくとも１つの射出成形パラメータを調整するのに適している。
【００１３】
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの射出成形パラメータは、射出装置の射出圧力、金型の温度、および射出装置によって行われた圧力保持時間を含む。
【００１４】
本発明の１つの実施形態において、射出装置が金型に材料を注入するプロセスの間、比容感知モジュールは、所定の時間間隔で金型内の材料の実際の比容を何度も感知するのに適している。
【００１５】
本発明の射出成形方法は、以下を提供する。射出装置で材料を金型に注入し、金型内の材料の実際の比容を比容感知モジュールで感知する。
【００１６】
本発明の１つの実施形態における射出成形方法は、以下を提供する。金型内の材料の圧力を少なくとも１つの圧力感知部品で感知し、金型内の材料の温度を少なくとも１つの温度感知部品で感知する。
【００１７】
本発明の１つの実施形態における射出成形方法は、以下を提供する。金型内の材料の圧力および金型内の材料の温度に基づいて、金型内の材料の実際の比容をプロセッサで計算する。
【００１８】
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの圧力感知部品は、複数であり、少なくとも１つの温度感知部品は、複数であり、ここでの射出成形方法は、以下を提供する。複数の位置に対応する金型内の材料の圧力をそれぞれ複数の圧力感知部品で感知し、複数の位置に対応する金型内の材料の温度をそれぞれ複数の温度感知部品で感知する。
【００１９】
本発明の１つの実施形態における射出成形方法は、以下を提供する。金型内の材料の比容に基づいて、少なくとも１つの射出成形パラメータをコントローラで調整する。
【００２０】
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの射出成形パラメータは、射出装置の射出圧力、金型の温度、および射出装置によって行われた圧力保持時間を含む。
【００２１】
本発明の１つの実施形態における射出成形方法は、以下を提供する。射出装置が金型に材料を注入するプロセスの間、所定の時間間隔で金型内の材料の比容を比容感知モジュールで何度も感知する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の射出成形装置の場合、金型内の材料の実際の比容を取得する比容感知モジュールによって、射出パラメータを正確に調整し、それにより、射出成型品の品質を向上させる。
【００２３】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
【００２５】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る射出成形装置の概略図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に係る射出成形方法を示すフローチャートである。
【図３】図１の射出成形装置のいくつかの部品のブロック図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る射出成形装置の局部概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る射出成形装置の局部概略図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る射出成形装置の局部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の１つの実施形態に係る射出成形装置の概略図である。図１を参照すると、本実施形態の射出成形装置１００は、金型１１０と、射出装置１２０と、比容感知モジュール１３０とを含む。金型１１０は、上型１１２および下型１１４で構成される。図１に示すように、上型１１２および下型１１４は、互いに閉じた時に、型穴（mold cavity）１１０ａを定義する。射出装置１２０は、金型１１０の型穴１１０ａに材料（例えば、プラスチック材料）を注入するのに適している。比容感知モジュール１３０の少なくとも一部は、金型１１０に配置される。比容感知モジュール１３０は、金型１１０内の材料の実際の比容を感知するのに適しているため、射出パラメータを正確に調整し、それにより、射出成型品の品質を向上させる。
【００２７】
以下、本発明の１つの実施形態に係る射出成型方法の主なプロセスについて、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の１つの実施形態に係る射出成形方法を示すフローチャートである。図２を参照しながら、図１に示した射出成形装置１００を例に挙げると、まず、射出装置１２０で材料を金型１１０に注入する（ステップＳ６０２）。そして、比容感知モジュール１３０で金型１１０内の材料の実際の比容を感知する（ステップＳ６０４）。
【００２８】
詳しく説明すると、図１に示すように、本実施形態の比容感知モジュール１３０は、少なくとも１つの圧力感知部品１３２および少なくとも１つの温度感知部品１３４を含む。圧力感知部品１３２は、金型１１０の下型１１４に配置され、金型１１０内の材料の圧力を感知するのに適している。温度感知部品１３４は、金型１１０に配置され、金型１１０内の材料の温度を感知するのに適している。具体的に説明すると、温度感知部品１３４は、例えば、赤外線センサ（フォトレジスタ等）であり、温度感知部品１３４は、材料に面する金型１１０の上型１１２の内表面Ｓ１に配置されるため、金型１１０内の材料の温度を直接感知することができる。また、金型１１０は、スルーホール１１０ｂを有し、スルーホール１１０ｂは、金型１１０の外表面Ｓ２から材料に面する金型１１０の下型１１４の内表面Ｓ１’に向かって延伸する。圧力感知部品１３２は、金型１１０の下型１１４の外表面Ｓ２に配置され、スルーホール１１０ｂに対応して、スルーホール１１０ｂによって金型１１０内の材料の圧力を直接感知する。このような構成により、本実施形態において、温度感知部品１３４は、金型１１０内の材料の温度を直接感知するため、圧力感知部品１３２で感知した圧力値と組み合わせて比容値を正確に計算する。この方法は、金型１１０の温度のみを検出して材料の状態を大まかに推定する従来の方法とは異なる。別の実施形態において、圧力感知部品１３２および温度感知部品１３４は、両方が上型１１２に配置されてもよく、あるいは両方が下型１１４に配置されてもよい。
【００２９】
図３は、図１の射出成形装置のいくつかの部品のブロック図である。図３を参照すると、本実施形態の比容感知モジュール１３０は、さらに、プロセッサ１３６を含む。プロセッサ１３６は、例えば、コンピュータ、または演算機能を有する別の適切な装置である。プロセッサ１３６は、圧力感知部品１３２および温度感知部品１３４に結合され、圧力感知部品１３２で感知した金型１１０内の材料の圧力および温度感知部品１３４で感知した金型１１０内の材料の温度に基づいて、金型１１０内の材料の実際の比容を計算するのに適している。本実施形態において、圧力感知部品１３２で感知した圧力値および温度感知部品１３４で感知した温度値は、データ収集カード（data acquisition card, DAQ card）に保存した後、プロセッサ１３６に送信してもよい。ここで、信号増幅器を使用して、温度感知部品１３４で感知した温度値信号を増幅してもよい。また、圧力値、温度値、比容値は、オペレータが見れるように表示インターフェースに表示してもよい。
【００３０】
図３を参照しながら、さらに詳しく説明すると、本実施形態の射出成形装置１００は、さらに、コントローラ１４０を含む。コントローラ１４０は、例えば、コンピュータ、または制御機能を有する別の適切な装置である。コントローラ１４０は、比容感知モジュール１３０のプロセッサ１３６に結合され、プロセッサ１３６で計算した金型１１０内の材料の実際の比容に基づいて、射出成形装置１００の射出成形パラメータを調整するのに適している。射出成形パラメータは、射出装置１２０の射出圧力、金型１１０の温度、および射出装置１２０によって行われた圧力保持時間を含むことができる。圧力保持は、金型１１０に材料を注入した後に、射出装置１２０が適切な射出圧力を印加し続けて、金型１１０内の材料が凝固するまで適切な量の材料を提供する状態を指す。その結果、凝固過程の間に金型１１０内の材料が収縮して射出成型品が望ましくないサイズになるのを防ぐことができる。
【００３１】
本実施形態において、射出装置１２０が金型１１０に材料を注入するプロセスの間、比容感知モジュール１３０は、例えば、所定の時間間隔で金型内の材料の実際の比容を何度も感知する。例えば、金型１１０内の材料の圧力を０．０４秒毎に感知するよう圧力感知部品１３２を設定し、金型１１０内の材料の温度を０．０４秒毎に感知するよう温度感知部品１３４を設定してもよい。したがって、プロセッサ１３６は、金型１１０内の材料の現在の実際の比容を０．０４秒毎に計算し、これらの実際の比容値をコントローラ１４０に継続して瞬時に送信することができるため、コントローラ１４０は、射出装置１２０が金型１１０に材料を注入するプロセスの間に、射出装置１２０の射出圧力、金型１１０の温度、および射出装置１２０によって行われた圧力保持時間を継続して調整することができる。別の実施形態において、時間間隔は、別の時間長であってもよく、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、コントローラ１４０は、さらに、金型１１０内の材料の実際の比容に基づいて、次の射出成形プロセスのパラメータを調整してもよい。また、別の実施形態において、射出成形装置１００にコントローラがなくてもよく、プロセッサ１３６が金型１１０内の材料の実際の比容を計算した後に、オペレータが手動でパラメータを調整してもよい。
【００３２】
図１に示した金型１１０の型穴１１０ａの形状と、圧力感知部品１３２および温度感知部品１３４の構成は、単なる概略的な例であるため、以下、図面を参照しながら、その変化例について説明する。
【００３３】
図４は、本発明の別の実施形態に係る射出成形装置の局部概略図である。図４に示した実施形態と図１に示した実施形態の間の相違点は、図４において、複数の圧力感知部品１３２（３つ示す）および複数の温度感知部品１３４（３つ示す）があることである。これらの圧力感知部品１３２は、それぞれ金型１１０の型穴１１０ａの複数の位置１１０ａ１、１１０ａ２、および１１０ａ３に対応し、それぞれ位置１１０ａ１、１１０ａ２、および１１０ａ３に対応する金型１１０内の材料の圧力を感知する。同様に、これらの温度感知部品１３４は、それぞれ金型１１０の型穴１１０ａの複数の位置１１０ａ１、１１０ａ２、および１１０ａ３に対応し、それぞれ位置１１０ａ１、１１０ａ２、および１１０ａ３に対応する金型１１０内の材料の温度を感知する。したがって、位置１１０ａ１、１１０ａ２、および１１０ａ３における金型１１０内の材料の比容を計算することができるため、より包括的な方法でパラメータを調整することができる。
【００３４】
具体的に説明すると、位置１１０ａ３における材料の比容に基づいてパラメータを調整し、所望の値を達成した後、位置１１０ａ３における材料が凝固されたかどうかを判断する。位置１１０ａ３における材料が凝固した後、位置１１０ａ２における材料の比容に基づいてパラメータを調整し、所望の値を達成した後、位置１１０ａ２における材料が凝固されたかどうかを判断する。位置１１０ａ２における材料が凝固した後、位置１１０ａ１における材料の比容に基づいてパラメータを調整し、所望の値を達成した後、位置１１０ａ１における材料が凝固されたかどうかを判断する。上述したように、金型１１０内の異なる位置における材料に対してパラメータを順番に、且つ分節的に調整することにより、これらの位置における射出成型品の比容が確実に同じになるようにして、製品の品質をさらに向上させることができる。
【００３５】
図５は、本発明の別の実施形態に係る射出成形装置の局部概略図である。図５に示すように、位置Ｐにおける金型１１０の型穴の形状に大幅な変化があるため、この材料の比容が期待通りではない可能性が高い。そのため、図５に示すように、圧力感知部品１３２および温度感知部品１３４を位置Ｐに配置して、この材料の比容を有効に監視してもよい。
【００３６】
図６は、本発明の別の実施形態に係る射出成形装置の局部概略図である。図６に示した実施形態において、温度感知部品１３４および圧力感知部品１３２を金型１１０の内表面Ｓ１に配置したセンサに統合する。このようにして、温度感知部品１３４および圧力感知部品１３２の設置プロセスを簡易化することができる。
【００３７】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の射出成形装置および射出成形方法は、射出成形プロセスに応用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１００  射出成形装置
１１０  金型
１１０ａ  型穴
１１０ａ１、１１０ａ２、１１０ａ３、Ｐ  位置
１１０ｂ  スルーホール
１１２  上型
１１４  下型
１２０  射出装置
１３０  比容感知モジュール
１３２  圧力感知部品
１３４  温度感知部品
１３６  プロセッサ
１４０  コントローラ
Ｓ１、Ｓ１’  内表面
Ｓ２  外表面  
【図１】
2019181921.tif 000003
【図２】
2019181921.tif 000004
【図３】
2019181921.tif 000005
【図４】
2019181921.tif 000006
【図５】
2019181921.tif 000007
【図６】
2019181921.tif 000008
【外国語明細書】
2019181921000001.pdf