(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部部品が金型内に配置され、前記金型内の前記内部部品の周囲に樹脂を注入する樹脂加圧注型装置であって、
前記樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、
前記樹脂タンクに付帯して設定した加圧力に制御する加減圧制御部と、
前記樹脂タンクと前記金型を繋ぐ配管と、
前記金型の樹脂注入口近傍において、単位時間当たりに前記配管内を通る樹脂量を測定する流量計測センサと、
前記金型の樹脂注入口近傍において、前記配管内を通る樹脂圧力を測定する樹脂圧力センサと、
前記金型内での前記樹脂の粘度変化、前記樹脂内のボイドの発生位置およびボイド径、および前記金型の水平断面における樹脂流入面積の値に基づいて算出された前記ボイドが、前記樹脂内に残留しない液面浮上速度条件を満たす前記樹脂の注入速度の値が格納された目標注入速度データベースを有し、現ステップの前記流量計測センサの測定値と前記配管の断面積から求めた前記現ステップの注入速度の測定値、前記現ステップの前記樹脂圧力センサの測定値、および前記加減圧制御部で設定した樹脂タンクの前記現ステップの加圧力の値に基づいて、
少なくとも前記現ステップの加圧力、前記現ステップの前記樹脂圧力センサの測定値、および前記現ステップの注入速度の測定値から構成される計算式から前記現ステップの損失係数を求め、
さらに、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記目標注入速度データベースに格納された前記樹脂の注入速度の値、前記現ステップの注入速度の測定値、および前記現ステップの損失係数から構成される計算式から前記樹脂タンクの次ステップの加圧力を求め、前記次ステップの加圧力の値を前記加減圧制御部に送る注入速度制御部とを備えたことを特徴とする樹脂加圧注型装置。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂加圧注型装置において、
前記金型の樹脂注入口近傍において、前記配管内を通る前記樹脂の温度を測定する樹脂温度センサを備え、
前記注入速度制御部は、前記樹脂の粘度の値が格納された樹脂粘度データベースを有し、前記現ステップの前記樹脂温度センサの測定値に基づいて、前記樹脂粘度データベースから現ステップの樹脂の粘度を求め、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記現ステップの前記樹脂圧力センサの測定値、前記現ステップの注入速度の測定値、および前記現ステップの樹脂の粘度から構成される計算式から配管構造に依存する断面係数を求め、
さらに、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記目標注入速度データベースに格納された前記樹脂の注入速度の値、前記現ステップの注入速度の測定値、前記現ステップの樹脂の粘度および前記配管構造に依存する断面係数から構成される計算式から前記樹脂タンクの次ステップの加圧力を求め、前記次ステップの加圧力の値を前記加減圧制御部に送ることを特徴とする樹脂加圧注型装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の樹脂加圧注型装置において、
前記目標注入速度データベースは、予め、ボイド径、樹脂粘度、樹脂密度、ボイド内成分の密度、および重力加速度から構成される計算式とボイド浮上速度を算出し、単位時間当たりの前記樹脂の樹脂流量と前記樹脂の樹脂液面の面積から液面浮上速度を算出し、前記ボイド浮上速度のほうが前記液面浮上速度よりも大きくなるように注入速度が決定され、時間ごとの注入速度を表すプロファイルであることを特徴とする樹脂加圧注型装置。
【請求項４】
樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、前記樹脂タンクに付帯して設定した加圧力に制御する加減圧制御部と、前記樹脂タンクと金型を繋ぐ配管と、前記金型の樹脂注入口近傍において、単位時間当たりに前記配管内を通る樹脂量を測定する流量計測センサと、前記金型の樹脂注入口近傍において、前記配管内を通る樹脂圧力を測定する樹脂圧力センサと、前記金型内での前記樹脂の粘度変化、前記樹脂内のボイドの発生位置およびボイド径、および前記金型の水平断面における樹脂流入面積の値に基づいて算出された前記ボイドが、前記樹脂内に残留しない液面浮上速度条件を満たす前記樹脂の注入速度の値が格納された目標注入速度データベースを有し、前記樹脂タンクへの次ステップの加圧力を制御し、前記金型への前記樹脂の注入速度を制御する注入速度制御部とを備えた樹脂加圧注型装置における加圧注入方法であって、
前記注入速度制御部により、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記現ステップの前記樹脂圧力センサの測定値、および前記現ステップの注入速度の測定値から構成される計算式から前記現ステップの損失係数を求め、さらに、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記目標注入速度データベースに格納された前記樹脂の注入速度の値、前記現ステップの注入速度の測定値、および前記現ステップの損失係数から構成される計算式から前記樹脂タンクの次ステップの加圧力を求め、前記金型への前記樹脂の注入速度を制御し、
前記目標注入速度データベースは、予め、ボイド径、樹脂粘度、樹脂密度、ボイド内成分の密度、および重力加速度から構成される計算式とボイド浮上速度を算出し、単位時間当たりの前記樹脂の樹脂流量と前記樹脂の樹脂液面の面積から液面浮上速度を算出し、前記ボイド浮上速度のほうが前記液面浮上速度よりも大きくなるように注入速度が決定され、時間ごとの注入速度を表すプロファイルであることを特徴とする加圧注入方法。
【請求項５】
請求項４に記載の加圧注入方法において、
前記樹脂加圧注型装置は、前記金型の樹脂注入口近傍において、前記配管内を通る前記樹脂の温度を測定する樹脂温度センサを有し、
前記注入速度制御部は、前記樹脂の粘度の値が格納された樹脂粘度データベースを有し、前記現ステップの前記樹脂温度センサの測定値に基づいて、前記樹脂粘度データベースから前記現ステップの樹脂の粘度を求め、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記現ステップの前記樹脂圧力センサの測定値、前記現ステップの注入速度の測定値、および前記現ステップの樹脂の粘度から構成される計算式から配管構造に依存する断面係数を求め、さらに、少なくとも前記現ステップの加圧力、前記目標注入速度データベースに格納された前記樹脂の注入速度の値、前記現ステップの注入速度の測定値、前記現ステップの樹脂の粘度および前記配管構造に依存する断面係数から構成される計算式から前記樹脂タンクの次ステップの加圧力を求め、前記金型への前記樹脂の注入速度を制御することを特徴とする加圧注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の部品周囲に樹脂を加圧注型して成形する樹脂加圧注型装置に関し、特に、樹脂の注入速度制御におけるボイドの残留の防止に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂加圧注型装置の従来技術として、特許文献１（特開昭６２−１７０３０５号公報）、特許文献２（特開平６−２９７４７７号公報）、特許文献３（特開２００７−７９１０号公報）に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１は、ピストンに配置された圧力センサによって材料の注入圧が測定され、その注入圧によって材料押し出し用シリンダーの動作圧力をコントロールする成型装置である。
【０００４】
特許文献２は、樹脂の貯蔵容器の単位時間あたりの重量変化から注入速度を求め、緩衝器によって注入量を調整する装置である。
【０００５】
特許文献３は、樹脂のゲル化時間をパラメータとした式を用いてキャビティ内の圧力を制御する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１７０３０５号公報
【特許文献２】特開平６−２９７４７７号公報
【特許文献３】特開２００７−７９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高電流を開閉する機構の開閉器などの絶縁製品は、多数の導電部品周囲に樹脂で覆うことで絶縁性を確保する。その成形方法として、金型内部に導電部品を複数配置した後、樹脂を流し込んで加熱硬化させる注型成形法が用いられている。
【０００８】
成形後の樹脂内にボイドが残留すると、高電圧負荷時にボイドから放電が生じ、絶縁破壊に至るなどの問題が生じる。実際の成形において、設計上の制約により、樹脂の注入口を最下部に設けることが出来ない場合には、注入口よりも低い位置に樹脂が落下して空気を巻き込むことでボイドが発生しやすい。
【０００９】
また、分岐して流れた樹脂が合流する場合もボイドが発生しやすい。このため、樹脂注入時にボイドの発生を防ぐことは極めて困難であり、発生したボイドを樹脂硬化前に浮力によって浮上させて排出し、樹脂内のボイド残留を防ぐことが課題となる。
【００１０】
このような課題を解決するためには、浮力と抗力の関係からボイドの浮上速度を算出する一方で、このボイド浮上速度が注入中の樹脂液面上昇速度よりも速くなるように液面上昇速度を制御しながら注入する必要がある。
【００１１】
しかしながら、金型精度の確保と複数の導電部品の配置により、金型内にセンサを設置して、樹脂液面上昇速度を直接センシングおよび制御することは非常に困難である。そこで、予めＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）で樹脂の粘度変化特性やボイド径、金型形状および内部部品形状などから、ボイド浮上速度が注入中の樹脂液面上昇速度よりも速くなるような樹脂の注入速度プロファイルを求め、そのプロファイルを目標値として適宜注入速度を制御する成形装置が必要となる。
【００１２】
注入速度を制御する機構として、射出成形機のようにサーボモータとプランジャーを樹脂タンクに取り付けて樹脂押出し量を制御する方法が考えられる。しかしながら、注型では注入前に樹脂の攪拌が必須であり、サーボモータとプランジャーの導入には攪拌羽根が大きな障害となる。
【００１３】
攪拌時と注入時で攪拌羽根とモーターとプランジャーを入れ替える機構も考えられるが、注型では射出成形よりも大量の樹脂を使用するため、樹脂タンクも非常に大きく、入れ替えの手間と必要機器および設備コストが多大となる。そこで、現行の注型でよく用いられている空気圧による圧力制御機構を用いて、比較的容易に注入速度を制御する方法が必要となる。
【００１４】
しかしながら、特許文献１はピストンの圧力制御に関する装置であり、注入速度を直接制御する方法は記載されていない。また、特許文献２は緩衝器を用いて注入量を調整する機構であり、配管通過時の損失を考慮した機構は記載されていない。また、特許文献３は樹脂のゲル化時間をパラメータとした式を用いてキャビティ内の圧力を制御する機構であり、配管通過時の圧力損失を考慮した式によって注入速度を制御する機構は記載されていない。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、樹脂を貯蔵する樹脂タンクと金型までの配管を通過する間の圧力差と流速を測定することで、配管の損失係数を求め、ＣＡＥ等で選定した目標注入速度データベースとなるように樹脂タンクの圧力を調整することができる樹脂加圧注型装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１８】
すなわち、代表的なものの概要は、内部部品が金型内に配置され、金型内の内部部品の周囲に樹脂を注入する樹脂加圧注型装置であって、樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、樹脂タンクと金型を繋ぐ配管と、金型の樹脂注入口近傍において、単位時間当たりに配管内を通る樹脂量を測定する流量計測センサと、金型の樹脂注入口近傍において、配管内を通る樹脂圧力を測定する樹脂圧力センサと、金型内での樹脂の粘度変化、樹脂内のボイドの発生位置およびボイド径、および金型の水平断面における樹脂流入面積の情報に基づいて、算出されたボイドが樹脂内に残留しない液面浮上速度条件の情報が格納された目標注入速度データベースと、現ステップの流量計測センサの測定値、現ステップの樹脂圧力センサの測定値、および現ステップの樹脂タンクの加圧力データを記憶し、記憶した情報に基づいて、配管の配管抵抗に起因する損失係数を求め、損失係数および目標注入速度データベースに格納された情報に基づいて、樹脂タンクへの次ステップの加圧力を制御し、金型への樹脂の注入速度を制御する注入速度制御部とを備えたものである。
【００１９】
また、樹脂加圧注型装置における加圧注入方法であって、注入速度制御部により、現ステップの流量計測センサの測定値、現ステップの樹脂圧力センサの測定値、および現ステップの樹脂タンクの加圧力データを記憶し、記憶した情報に基づいて、配管の配管抵抗に起因する損失係数を求め、損失係数および目標注入速度データベースに格納された情報に基づいて、樹脂タンクへの次ステップの加圧力を制御し、金型への樹脂の注入速度を制御し、目標注入速度データベースに格納される情報は、予め、ボイド径、樹脂粘度、樹脂密度、ボイド内成分の密度、重力加速度から構成される計算式を用いてボイド浮上速度を算出し、単位時間当たりの樹脂の樹脂流量と樹脂の樹脂液面の面積から液面浮上速度を算出し、ボイド浮上速度のほうが液面浮上速度よりも大きくなるように注入速度が決定された注入速度プロファイルの情報である。
【発明の効果】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２１】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、成形上発生するボイドを適正な注入速度で制御することにより、確実に樹脂液面上面まで浮上させて排出することで、ボイドによる成形不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の注入速度制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置のＣＡＥによる適正注入速度プロファイルの決定方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の注入速度プロファイルの一例を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の注入速度プロファイルの一例を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置のＣＡＥによる他の適正注入速度プロファイルの決定方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る樹脂加圧注型装置の構成を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る樹脂加圧注型装置の注入速度制御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】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
（実施の形態１）
＜樹脂加圧注型装置の構成＞
図１により、本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の構成を示す構成図である。
【００２５】
図１において、樹脂加圧注型装置は、樹脂タンク１、加減圧制御部３、流量計測センサ５、樹脂圧力センサ６、金型８、目標注入速度データベース９、注入速度制御部１０、コンプレッサ１５、大気開放弁１６、真空ポンプ１７から構成されている。
【００２６】
金型８内部には、内部部品７が配置され、注入口１８から樹脂２が流し込まれる。
【００２７】
樹脂タンク１には、少なくとも樹脂２を加減圧制御できる加減圧制御部３、樹脂タンク１内を加圧するコンプレッサ１５、樹脂タンク１内を減圧する大気開放弁１６が接続され、配管４と注入口１８によって接続された金型８へ樹脂２を圧送する。
【００２８】
樹脂タンク１内を真空に引く真空ポンプ１７は樹脂タンク１内の樹脂２を真空攪拌する際に使用する。金型８内の初期圧は大気圧または金型８付帯の真空ポンプ１７によって真空状態とする。
【００２９】
ここで、真空状態とは大気圧以下の圧力となることを示す。金型８の注入口１８近傍には、単位時間当たりに配管内を通る樹脂量を測定する流量計測センサ５と樹脂圧力センサ６を配置する。
【００３０】
流量計測センサ５は配管内部の流れに影響を及ぼさない非接触型のセンサが望ましいが、その限りではない。金型８内には少なくとも１個の内部部品７を配置し、樹脂２を流し込む。
【００３１】
注入速度制御部１０は、記憶部１１と演算部１２から構成される。記憶部１１には加減圧制御部３からの現ステップの加圧力データ、流量計測センサ５からの流量データ、樹脂圧力センサ６からの金型の注入口１８近傍の樹脂圧力データ、目標注入速度データベース９からの注入速度の目標値を記憶させる。
【００３２】
目標注入速度データベース９には、予めＣＡＥ等で少なくとも金型８内での樹脂２の粘度変化、ボイド発生位置およびボイド径、金型８の水平断面における樹脂流入面積から、ボイドが残留しないような液面浮上速度条件を求め、それを実現するための樹脂２の注入速度プロファイルを目標値として格納する。
【００３３】
演算部１２では、記憶部１１に格納されたデータから、少なくとも配管抵抗および樹脂粘度変化を含む損失係数を算出する。さらに、損失係数を基に目標注入速度に達するように加圧力の補正を行い、樹脂タンク１に付帯した加減圧制御部３にデータを送り、次ステップの加圧力として反映させる。
【００３４】
＜注入速度制御方法＞
次に、図２〜図６により、本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の注入速度制御方法について説明する。図２は本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の注入速度制御を示すフローチャート、図３は本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置のＣＡＥによる適正注入速度プロファイルの決定方法を示すフローチャート、図４および図５は本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置の注入速度プロファイルの一例を説明するための説明図、図６は本発明の実施の形態１に係る樹脂加圧注型装置のＣＡＥによる他の適正注入速度プロファイルの決定方法を示すフローチャートである。
【００３５】
図２において、まず、初期設定の加圧力に樹脂タンク１内が達したことを加減圧制御部３で検知した後に注入を開始する。ステップ１０１では、次ステップの加圧力を再設定するとともに、加圧力データを樹脂タンク１付帯の加減圧制御部３から注入速度制御部１０の記憶部１１に送る。初期ステップでは、加圧力の再設定がないため、注入開始後の加圧力データを加減圧制御部３から注入速度制御部１０に送る。
【００３６】
ステップ１０２では、注入口１８近傍に設置した流量計測センサ５から単位時間当たりに配管内を通る樹脂量を計測し、注入速度制御部１０の記憶部１１に送るとともに、演算部１２にて計測した樹脂量と配管の断面積から注入速度の実測値を算出する。
【００３７】
ステップ１０３では、金型の注入口１８近傍に設置した樹脂圧力センサ６から樹脂圧力を測定し、注入速度制御部１０の記憶部１１に送る。
【００３８】
ステップ１０４では、予めＣＡＥ等で少なくとも金型８内での樹脂２の粘度変化、ボイド発生位置およびボイド径、金型８の水平断面における樹脂流入面積から、ボイドが残留しないような液面浮上速度条件を求め、それを実現するための樹脂２の注入速度プロファイルを目標値として注入速度制御部１０の記憶部１１に送る。ＣＡＥによる計算例の詳細に関しては後述する。
【００３９】
ステップ１０５において、ステップ１０２で計測および算出した注入速度の実測値と、目標注入速度データベース入力ステップ１０４で入力した注入速度の目標値との差が許容値以下となればステップ１０８に進む。
【００４０】
一方で、ステップ１０５において、許容値を超える場合は、ステップ１０６に進む。ステップ１０６では、ステップ１０１で求めた現ステップの加圧力データPiと、ステップ１０２で求めた注入速度の実測値viと、ステップ１０３で求めた金型近傍の樹脂圧力Ptiから、少なくとも配管抵抗と樹脂粘度による抵抗に起因する損失係数αiを求める。
【００４１】
ここで、添字iは現ステップを表し、i+1は次ステップを表す。この損失係数αiを求める方法の一例として、ダルシー則を適用した式１を用いて注入速度制御部１０の演算部１２で算出する。
【００４２】
【数１】
0005739838.tif 000002
【００４３】
次に、ステップ１０７では、ステップ１０６で算出した損失係数αiを用いて、一例として式２で次ステップの加圧力Pi+1を算出し、樹脂タンク１付帯の加減圧制御部３にデータを送り、加圧力設定ステップ１０１で加圧力の再設定を行う。
【００４４】
【数２】
0005739838.tif 000003
【００４５】
以上の各ステップをステップ１０８にて注入速度が０、すなわち金型８の内部に全て樹脂２が充填されるまで繰り返し、注入速度を目標値となるように逐次制御する。
【００４６】
また、ＣＡＥによる適正注入速度プロファイルの決定方法としては、図３に示すように、ステップ３０１では、金型と内部部品の形状モデルを作成する。ステップ３０２では、使用する樹脂の情報として、式３〜式５に示す樹脂発熱式と式６〜式８に示す樹脂粘度式を入力する。なお、式３〜式５および式６〜式８に示す式は一例であり、これ以外にも樹脂の発熱と粘度の変化に関る式を入力できる。
【００４７】
【数３】
0005739838.tif 000004
【００４８】
【数４】
0005739838.tif 000005
【００４９】
【数５】
0005739838.tif 000006
【００５０】
ここで、A：反応率、t：時間、T：温度、dA/dt：反応速度、k1,k2：温度の関数となる係数、M,N,ka,kb,l1,l2：材料固有の定数、Q：任意時刻までの発熱量、Q0：反応終了までの総発熱量である。
【００５１】
【数６】
0005739838.tif 000007
【００５２】
【数７】
0005739838.tif 000008
【００５３】
【数８】
0005739838.tif 000009
【００５４】
ここで、η：粘度、η0：初期粘度、A：反応率、Ag：ゲル化反応率、D：温度依存の係数、d,e,i,j：材料固有の定数である。
【００５５】
ステップ３０３では、ボイドの情報として、ボイド径rbとボイド発生位置を入力する。ステップ３０４では成形条件として、注入樹脂温度を入力し、ステップ３０５では成形条件として、金型温度を入力し、ステップ３０６では成形条件として、樹脂注入速度を入力する。
【００５６】
ステップ３０１〜ステップ３０６で作成および入力した情報を基にステップ３０７にて樹脂流動発熱解析を行う。まず、式９に示す式からボイド浮上速度を計算する。
【００５７】
【数９】
0005739838.tif 000010
【００５８】
ここで、rb：ボイド径、ρr：樹脂密度、ρb：ボイド内成分の密度、g：重力加速度、η：粘度である。また、液面浮上速度は式１０に示す式から計算する。
【００５９】
【数１０】
0005739838.tif 000011
【００６０】
ここで、vL：液面浮上速度、VL：単位時間当たりの樹脂流量、S：樹脂液面の面積である。
【００６１】
最後に、硬化反応率はステップ３０２で示した式３〜式５から計算する。硬化反応率A＝1は樹脂の硬化反応が終了したことを示す。
【００６２】
ステップ３０８では、ボイド残留防止の必要条件の判定を行う。もしステップ３０８で条件を満たす場合はステップ３０９に進み、条件を満たさない場合はステップ３０６に進み、樹脂注入速度を中心に成形条件の変更を行う。
【００６３】
ステップ３０９は注入速度が遅すぎるまたは金型および樹脂温度が高すぎるなどの影響によって発生する未充填硬化を防止するための判定条件であり、充填時の硬化反応率が１よりも小さいかを判定する。もしステップ３０９で条件を満たす場合はＣＡＥを終了し、ステップ３０９で条件を満たさない場合はステップ３０５に進み、成形条件を変更し、ステップ３０８およびステップ３０９を満足するまで繰り返し、適正な樹脂注入速度を含む成形条件を求める。
【００６４】
上記ＣＡＥによって求めた注入速度プロファイルを、図２のステップ１０４の目標注入速度データベースとして入力する。
【００６５】
ここで、注入速度プロファイルの一例として、図４のように内部部品の形状が３段階で変化する場合について説明する。
【００６６】
図４のhは樹脂液面の高さを表し、h1、h2、h3は内部部品の形状が変化する位置の高さである。図４においてはボイド１９が樹脂２の上部まで浮上した状態を示している。断面当たりに内部部品の占める割合が高い場合は注入速度を遅くすることで液面浮上速度の上昇を防止し、逆に断面当たりに内部部品の占める割合が低い場合は液面浮上速度がボイド浮上速度を超えない範囲で注入速度を速くして、未充填硬化を防止する。
【００６７】
このような構想に基づいて内部部品の形状変化に合わせて、注入速度を３段階で制御した場合の注入速度プロファイルの一例を図５に示す。
【００６８】
注入速度vp1 、vp2 、vp3 は、例えば、図３のステップ３０１〜ステップ３０９のＣＡＥから求める。ここでは３段階で注入速度制御する例を示したが、段階数を任意に決定し、それに応じた注入速度プロファイルを導出できるものとする。
【００６９】
または、図６に示すような内部部品の形状が変化する場合のＣＡＥによる適正注入速度プロファイルの決定方法により、注入速度プロファイルを導出することもできる。
【００７０】
図６に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートに対して、樹脂注入速度変化数入力と樹脂注入速度変化位置入力を行うステップと、液面高さと樹脂注入速度変化位置を比較するステップが追加されたものである。
【００７１】
図６において、ステップ８０１〜ステップ８０３は、図３のステップ３０１〜ステップ３０３と同様、ステップ８０５〜ステップ８０７は、図３のステップ３０４〜ステップ３０６と同様、ステップ８０９は、図３のステップ３０８と同様であり、その説明は省略する。
【００７２】
ステップ８０４では、形状による樹脂注入速度変化数を入力し、樹脂注入速度を変化させる樹脂注入速度変化位置を入力する。
【００７３】
ステップ８０８では、ステップ８０１〜ステップ８０７で作成および入力した情報を基に樹脂流動発熱解析を行う。
【００７４】
ステップ８１０では、液面高さが、ステップ８０４で入力された樹脂注入速度変化位置かどうかを判断し、ステップ８１０で液面高さが樹脂注入速度変化位置の場合は、ステップ８１１に進み、ステップ８１０で液面高さが樹脂注入速度変化位置でない場合は、ステップ８０７に進み、液面高さが樹脂注入速度変化位置になるまで繰り返す。
【００７５】
なお、このステップ８０７〜ステップ８１０の処理は、複数の樹脂注入速度変化位置の解析を行うため、複数回実行される。
【００７６】
また、ステップ８０７〜ステップ８１０の処理が全て終了し、ステップ８１１に進んだ後は、充填時の硬化反応率が１より小さいかを判定し、ステップ８１１で条件を満たす場合はＣＡＥを終了し、ステップ８１１で条件を満たさない場合はステップ８０６に進み、成形条件を変更し、ステップ８０９およびステップ８１１を満足するまで繰り返し、適正な樹脂注入速度を含む成形条件を求める。
【００７７】
実施の形態１では、成形上発生するボイドを適正な注入速度で制御することができ、確実に樹脂液面上面まで浮上させて排出することで、ボイドによる成形不良を防止することができる。
【００７８】
（実施の形態２）
＜樹脂加圧注型装置の構成＞
実施の形態２は、実施の形態１において、樹脂粘度による損失を考慮したものである。
【００７９】
図７により、本発明の実施の形態２に係る樹脂加圧注型装置の構成について説明する。図７は本発明の実施の形態２に係る樹脂加圧注型装置の構成を示す構成図であり、図１に示す実施の形態１の樹脂加圧注型装置に対して、配管４に樹脂温度測定センサ１３を加え、樹脂粘度データベース１４を注入速度制御部１０内の記憶部１１に入力しており、その他の構成は実施の形態と同様である。
【００８０】
樹脂温度測定センサ１３で求めた樹脂温度データから演算部１２にて樹脂粘度を算出し、損失係数を粘度依存項と少なくとも配管抵抗を含む配管構造依存項に分離して損失係数を求める。これにより、変動の可能性が高い粘度依存項の変化を樹脂粘度データベース１４で予め取得できるため、変動の予測ができ、注入速度も制御し易くなる。
【００８１】
＜注入速度制御方法＞
次に、図８により、本発明の実施の形態２に係る樹脂加圧注型装置の注入速度制御方法について説明する。図８は本発明の実施の形態２に係る樹脂加圧注型装置の注入速度制御を示すフローチャートであり、樹脂粘度による損失を考慮した注入速度制御方法を示している。
【００８２】
まず、初期設定の加圧力に樹脂タンク１内が達したことを加減圧制御部３で検知した後に注入を開始する。ステップ２０１では、次ステップの加圧力を再設定するとともに、加圧力データを樹脂タンク１付帯の加減圧制御部３から注入速度制御部１０の記憶部１１に送る。初期ステップでは、加圧力の再設定がないため、注入開始後の加圧力データを加減圧制御部３から注入速度制御部１０に送る。
【００８３】
ステップ２０２では、樹脂温度測定センサ１３を用いて、樹脂の温度を測定し、注入速度制御部１０の記憶部１１にデータを送り、記憶させる。ステップ２０３では、注入口１８近傍に設置した流量計測センサ５から単位時間当たりに配管内を通る樹脂量を計測し、注入速度制御部１０の記憶部１１に送るとともに、演算部１２にて計測した樹脂量と配管の断面積から注入速度の実測値を算出する。
【００８４】
ステップ２０４では、金型の注入口１８近傍に設置した樹脂圧力センサ６から樹脂圧力を測定し、注入速度制御部１０の記憶部１１に送る。ステップ２０５では、予めＣＡＥ等で少なくとも金型８内での樹脂２の粘度変化、ボイド発生位置およびボイド径、金型８の水平断面における樹脂流入面積から、ボイドが残留しないような液面浮上速度条件を求め、それを実現するための樹脂２の注入速度プロファイルを目標値として注入速度制御部１０の記憶部１１に送る。
【００８５】
ここで、ＣＡＥによる適正な注入速度条件の導出は、実施の形態１の図３および図６に示す方法と同一である。
【００８６】
ステップ２０６において、ステップ２０３で計測および算出した注入速度の実測値と、ステップ２０５で入力した注入速度の目標値との差が許容値以下となればステップ２１１に進む。
【００８７】
一方で、許容値を超える場合は、ステップ２０７に進み、樹脂粘度データベース１４に格納されている樹脂粘度式の係数を入力して、ステップ２０８に進む。ステップ２０８では、ステップ２０２で求めた配管内の樹脂温度と、ステップ２０７で入力され、記憶部１１に入力された樹脂２の粘度特性を示す樹脂粘度式係数を用いて、現時点の樹脂粘度ηiを算出する。
【００８８】
樹脂粘度を求める方法の一例として、ＣＡＥによる樹脂流動発熱解析で用いた式６〜式８から注入速度制御部１０の演算部１２で樹脂粘度ηiを算出する。
【００８９】
粘度式の式６〜式８は一例であり、これ以外の粘度変化を表す式も適用可能である。
【００９０】
ステップ２０９では、損失係数αiをステップ２０８で求めた樹脂粘度ηiとそれ以外の配管構造などに依存する断面係数βiの積として表した式１１を用いて注入速度制御部１０の演算部１２で算出する。
【００９１】
【数１１】
0005739838.tif 000012
【００９２】
さらに、断面係数βiはステップ２０１で求めた現ステップの加圧力データPiと、ステップ２０３で求めた注入速度の実測値viと、ステップ２０４で求めた金型近傍の樹脂圧力Ptiから、一例として、数１２の式を用いて注入速度制御部１０の演算部１２で算出する。
【００９３】
【数１２】
0005739838.tif 000013
【００９４】
次に、加圧力補正ステップ２１０では、ステップ２０８で算出した樹脂粘度ηiとステップ２０９で算出した粘度以外の配管構造などに依存する断面係数βiを用いて、一例として、数１３の式で次ステップの加圧力Pi+1を算出し、樹脂タンク１付帯の加減圧制御部３にデータを送り、ステップ２０１で加圧力の再設定を行う。
【００９５】
【数１３】
0005739838.tif 000014
【００９６】
以上の各ステップを注入のステップ２１１にて注入速度が０になるまで繰り返し、注入速度を目標値となるように逐次制御する。
【００９７】
実施の形態２では、樹脂を貯蔵する樹脂タンクと金型までの配管を通過する間の圧力差と流速を測定することで、配管抵抗および樹脂粘度変化を含む損失を求め、ＣＡＥ等で選定した目標注入速度データベースとなるように樹脂タンクの圧力を調整する装置によりボイドの残留を防止できる。
【００９８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は複数の部品周囲に樹脂を加圧注型して成形する樹脂加圧注型装置に関し、ボイドの残留の防止する装置やシステムなどに広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１…樹脂タンク、２…樹脂、３…加減圧制御部、４…配管、５…流量計測センサ、６…樹脂圧力センサ、７…内部部品、８…金型、９…目標注入速度データベース、１０…注入速度制御部、１１…記憶部、１２…演算部、１３…樹脂温度測定センサ、１４…樹脂粘度データベース、１５…コンプレッサ、１６…大気開放弁、１７…真空ポンプ、１８…注入口、１９…ボイド。
【図１】
0005739838.tif 000015
【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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