(57)【要約】【課題】低コストで、成形品に発生するヒケを成形工程で確実に検出することができる射出成形におけるヒケの検出方法を提供すること。【解決手段】キャビティ３２内に射出される溶融樹脂と当接する位置に金型３０に赤外線温度センサ５０を設け、この赤外線温度センサ５０により成形品冷却時の温度を連続的に測定して、得られた温度変化曲線における変曲点の有無を検出し、変曲点が有る場合に成形品にヒケが発生したと判断することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内に射出される溶融樹脂と当接する位置に金型に温度センサを設け、該温度センサにより成形品冷却時の温度を連続的に測定して、得られた温度変化曲線における変曲点の有無を検出し、該温度変化曲線に変曲点が有る場合に成形品にヒケが発生したと判断することを特徴とする射出成形におけるヒケの検出方法。
【請求項２】
前記温度センサが赤外線温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形におけるヒケの検出方法。
【請求項３】
前記温度センサが成形品のヒケの発生しやすい位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形におけるヒケの検出方法。
【請求項４】
キャビティ内に射出される溶融樹脂と当接するように金型に設けられた温度センサと、該温度センサにより成形品冷却時における温度を連続的に測定して、得られた温度変化曲線における変曲点の有無を検出し、該温度変化曲線に変曲点が有る場合に成形品にヒケが発生したと判断するヒケ検出手段と、該ヒケ検出手段により判断された成形品のヒケの有無に基づいて成形品を良品と不良品とに振分ける振分け手段とを備えたことを特徴とする射出成形機。
【請求項５】
前記温度センサが赤外線温度センサであることを特徴とする請求項４に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記温度センサが成形品のヒケの発生しやすい位置に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形機。
【請求項７】
請求項４〜６に記載の射出成形機を用いて連続的に射出成形を行い、成形品を良品と不良品とに振分けることで良品のみを得るようにしたことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形におけるヒケの検出方法、射出成形機および射出成形方法に関し、更に詳しくは、温度センサを用いたヒケの検出方法、および温度センサにより成形品のヒケの有無を検出し、良品と不良品とに振分けるように構成された射出成形機およびこれを用いた射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、射出成形により成形される樹脂成形品、特にその肉厚部には、ヒケによる不良が発生することが多く、このヒケ不良は、一般的に成形品を目視により外観検査することによって選別されている。
【０００３】
これに対し、外観検査によらないヒケ検出方法として、特許文献１に示される超音波を使用したものが知られている。この方法は、射出成形用の金型に超音波探触子を設け、この金型のキャビティに向けて発信した超音波の反射波の有無により、成形品に発生するヒケの有無を検出するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１０１８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、目視による外観検査の場合、成形後に検査員による検査工程が必要となるため、検査工程のためのコストが嵩んでしまうという問題があった。さらに、成形工程と検査工程が別工程であるため、検査工程で発覚したヒケ不良の問題点を、成形工程において成形条件を変更するなどの迅速な対応に生かすことができず、結果として大量の不良品を生産してしまう等の問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載されるような、超音波を用いた検出方法では、成形工程でヒケの発生の有無を検出することができるものの、金型に取り付ける超音波装置が高価であることに加え、成形品に発生した小さいヒケを確実に検出することができない等の問題があった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、低コストで、成形品に発生するヒケを成形工程で確実に検出することができる射出成形におけるヒケの検出方法、ならびに射出成形機およびこれを用いた射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る射出成形におけるヒケの検出方法は、請求項１に記載のように、キャビティ内に射出される溶融樹脂と当接する位置に金型に温度センサを設け、該温度センサにより成形品冷却時の温度を連続的に測定して、得られた温度変化曲線における変曲点の有無を検出し、該温度変化曲線に変曲点が有る場合に成形品にヒケが発生したと判断することを要旨とするものである。
【０００９】
この場合、請求項２に記載のように、前記温度センサが赤外線温度センサであることが好ましく、また、請求項３に記載のように、前記温度センサが成形品のヒケの発生しやすい位置に設けられておればさらに好適である。
【００１０】
また、上記課題を解決するために本発明に係る射出成形機は、請求項４に記載のように、キャビティ内に射出される溶融樹脂と当接するように金型に設けられた温度センサと、該温度センサにより成形品冷却時における温度を連続的に測定して、得られた温度変化曲線における変曲点の有無を検出し、該温度変化曲線に変曲点が有る場合に成形品にヒケが発生したと判断するヒケ検出手段と、該ヒケ検出手段により判断された成形品のヒケの有無に基づいて成形品を良品と不良品とに振分ける振分け手段とを備えたことを要旨とするものである。
【００１１】
この場合、請求項５に記載のように、前記温度センサが赤外線温度センサであることが好ましく、また、請求項６に記載のように、前記温度センサが成形品のヒケの発生しやすい位置に設けられておればさらに好適である。
【００１２】
また、上記課題を解決するために本発明に係る射出成形方法は、請求項４〜６に記載の射出成形機を用いて連続的に射出成形を行い、成形品を良品と不良品とに振分けることで良品のみを得るようにしたことを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る射出成形におけるヒケの検出方法によれば、キャビティ内に射出される溶融樹脂と当接する位置に温度センサを設けることによって、成形品にヒケが発生した場合には、成形品と温度センサとが離間するため、この温度センサで測定された成形品冷却工程における温度変化曲線に変曲点が発生する。したがって、温度変化曲線に生じる変曲点の有無を判断するのみで、ヒケの不良の発生の有無を判断することが可能となるため、成形工程後の外観検査等が不必要となり、成形品に発生するヒケを成形工程で確実に検出することができる。
【００１４】
この場合、上記温度センサが赤外線温度センサであれば、温度変化曲線における変曲点を確実に検知することができる。また、温度センサが成形品のヒケの発生しやすい位置に設けられておれば、ヒケ発生による成形不良を見逃すことがほとんど無くなる。
【００１５】
また、本発明に係る射出成形機および射出成形方法によれば、温度センサにより測定される温度変化曲線における変曲点の有無により、成形品におけるヒケ不良発生の有無を検出し、この検出した情報に基づき、成形品は良品と不良品とに振分けられる。したがって、成形工程終了後、成形品は自動的に良品と不良品とに振り分けられることとなるため、成形工程後の外観検査等による振分けが不要となる。
【００１６】
この場合、上記と同様に、温度センサが赤外線温度センサであれば、温度変化曲線における変曲点を確実に検知することができ、温度センサが成形品のヒケの発生しやすい位置に設けられておれば、ヒケ発生による成形不良を見逃すことがほとんど無くなる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は本実施形態に係る射出成形機１０の側面図である。射出成形機１０は、は、鉛直に起立したベース１１に、射出ユニット２０、金型駆動ユニット４０が取り付けられ、ベース１１の下に成形品振分けユニット６０（本発明に係る振分け手段に相当する）が配設されてなる。以下、各部位について具体的に説明する。
【００１９】
射出ユニット２０は、主として、ベース１１上に取り付けられた基台２２上に、加熱シリンダ２４、および射出スクリュ２７を回転させるための射出用サーボモータ２６が取り付けられてなる。加熱シリンダ２４には、ホッパー２５が取り付けられており、このホッパー２５から原料である樹脂ペレットが加熱シリンダ２４に供給され、シリンダ内で溶融される。また加熱シリンダ２４の先端には、射出ノズル２９が取り付けられ、射出用サーボモータ２６が回転駆動することにより射出スクリュ２７が前進し、加熱シリンダ２４内の溶融樹脂が固定側プレート２８に取り付けられた固定側金型３０ａに射出されることとなる。
【００２０】
金型駆動ユニット４０は、主として、シリンダ取付プレート４４を介してベース１１上に取り付けられた油圧シリンダである型締シリンダ４２と、この型締シリンダ４２の駆動軸４２ａと連結された可動側プレート４６とで構成されている。可動側プレート４６には、可動側金型３０ｂが取り付けられており、この可動側金型３０ｂは、型締シリンダ４２を駆動源として、固定側金型３０ａ方向に進退移動可能となっている。なお、シリンダ取付プレート４４に設けられたガイドシャフト４８が可動側プレート４６に挿通されることで、可動側金型３０ｂが回転しないよう規制されている。
【００２１】
また、可動側金型３０ｂには、赤外の熱線放射を検知する赤外線温度センサ５０が取り付けられている。図２に金型３０の断面図を示す。図に示されるように、赤外線温度センサ５０は、その先端部が金型３０における成形空間であるキャビティ３２に臨んで設けられている。この赤外線温度センサ５０は、例えば成形品の肉厚部や、リブが設けられている個所等、成形品の形状からヒケが発生しやすいと予測される場所（本図では２個所）に設けられるため、成形される製品に応じてその数は異なる。
【００２２】
成形品振分けユニット６０は、主として、ベースプレート６２上にシリンダ取付プレート６６を介して取り付けられたエアシリンダ６４と、良品用シュータ６８ａ、不良品用シュータ６８ｂとからなる。エアシリンダ６４の駆動軸６４ａには、傾斜ブロック７０が連結されている。この傾斜ブロック７０は、ベースプレート６２上の駆動軸６４ａ方向に配設されたガイドレール７２上をスライド可能に取り付けられている。
【００２３】
また、ベースプレート６２の下には、上記赤外線温度センサ５０から得た信号を元にエアシリンダ６４の駆動制御を行うための制御ボックス７４が備えられている。さらに、この制御ボックス７４の側面には、エアシリンダ６４を進退移動させるためのエア流路を切り換える電磁弁７６が取り付けられている。
【００２４】
図３は、この制御ボックス７４を中心とした成形品振分けユニット６０の電気的な構成図を示している。各赤外線温度センサ５０により測定された温度データは、それぞれの赤外線温度センサ５０と対になって設けられたアンプ５１を介して、振分けユニット用制御回路６１（本発明に係るヒケ検出手段に相当する）に送られる。振分けユニット用制御回路６１は、この温度データに基づき、上記エアシリンダ６４と接続された電磁弁７６の開閉制御を行うこととなる。
【００２５】
ここで、上記可動側金型３０ｂに設けられた赤外線温度センサ５０による、射出成形におけるヒケの検出方法について、以下の実験例を参照して説明する。
【００２６】
（実験例）  
上記射出成形機１０により、ある成形条件で射出成形した場合における、成形開始の１ショット目から９ショット目までの成形品冷却時の温度変化を赤外線温度センサ５０により連続的に測定した。図４は、この時測定された１ショット目（No.１）から９ショット目（No.９）までの温度変化曲線であり、図中に「Ｓ」が記載されているものは、成形品にヒケ不良が発生したものである。
【００２７】
一般的に射出成形による製造開始直後は、金型温度や、溶融樹脂の温度が十分高くなっていない等の影響で成形品にヒケ不良が発生しやすいことが知られている。この実験例においても、１ショット目から８ショット目までは、成形品にヒケが発生し不良となったが、９ショット目には、ヒケが発生していない良品を得ることができた。
【００２８】
ここで、図４に示されるように、１ショット目から８ショット目までの温度変化曲線には、成形品の冷却開始から約１．２〜１．３秒の時点で温度変化曲線に変曲点Ｐが発生していることが分かる。そして、この変曲点Ｐの大きさは、成形を重ねる毎に小さくなり、９ショット目の温度変化曲線に変曲点は発生していない。
【００２９】
つまり、成形品にヒケが発生した場合には、赤外線温度センサ５０の表面と成形品の表面とが離れる結果、その冷却時における温度変化曲線に変曲点が発生する。一方、成形品にヒケが発生しない場合には、No.９の曲線のように、単調減少の温度変化曲線となる。したがって、赤外線温度センサ５０で測定された温度変化曲線における変曲点の有無に基づいて、成形品にヒケが発生したか否かを外観検査に依らずとも判断することができることとなる。
【００３０】
次に、このようなヒケ検出方法を、前述した射出成形機１０に適用した射出成形方法について以下説明する。図５は、この射出成形機１０による樹脂製品の成形工程を説明するためのフローチャートである。 
【００３１】
まず、図示されない操作盤等の操作により目標生産数（Ｎ）を入力後、スタートスイッチを押す（Ｓ５０１）と、射出成形機１０のメイン制御回路により、射出用サーボモータ２６、型締シリンダ４２等が原位置であるか確認される（Ｓ５０２）。
【００３２】
この時、射出用サーボモータ２６、型締シリンダ４２等のアクチュエータのいずれかが原位置でない（Ｓ５０２「ＮＯ」）ことが検出された場合には、インターロック機構により射出成形機１０が始動することはない（Ｓ５０３）。
【００３３】
原位置を確認すべきアクチュエータのいずれもが原位置に位置すると確認された場合（Ｓ５０２「ＹＥＳ」）には、型締シリンダ４２が前進し、可動側金型３０ｂが固定側金型３０ａに押しつけられ型締される（Ｓ５０４）。この後、射出用サーボモータ２６が回転駆動され（Ｓ５０５）、加熱シリンダ２４内の溶融樹脂が金型３０のキャビティ３２内に射出される。
【００３４】
溶融樹脂の射出が完了（Ｓ５０６）し、成形品の冷却工程に入ると、赤外線温度センサ５０は温度測定を開始する（Ｓ５０７）。そして、成形品の冷却終了（Ｓ５０８）後、赤外線温度センサ５０の温度測定は終了する（Ｓ５０９）。
【００３５】
温度測定終了後、制御ボックス７４内の振分けユニット用制御回路６１は、赤外線温度センサ５０により測定された温度変化曲線を解析し、この温度変化曲線に変曲点が発生しているか否かを判定する（Ｓ５１０）。この時、測定された温度変化曲線に変曲点が発生していない（Ｓ５１０「ＮＯ」）とされた場合には、すぐさま型締シリンダ４２が後退し（Ｓ５１１）、金型３０に設けられた図示されないエジェクタピンにより、ワーク９９が良品用シュータ６８ａに向けて落下排出される。
【００３６】
この後、生産数ｎがカウントアップされ（Ｓ５１２）、このカウントアップされた生産数（ｎ＋１）が目標生産数（Ｎ）に達したかどうかが判定される（Ｓ５１３）。目標生産数（Ｎ）に達したとされた場合（Ｓ５１３「ＹＥＳ」）には、射出成形機１０は停止し、生産を終了する（Ｓ５１４）。一方、未だ目標生産数Ｎに達していないとされた場合（Ｓ５１３「ＮＯ」）には、ステップＳ５０４に戻り、次のサイクルの射出成形が行われることとなる。
【００３７】
これに対し、ステップＳ５１０で温度変化曲線に変曲点が生じていることが検出された（Ｓ５１０「ＹＥＳ」）場合には、ワーク９９にヒケ不良が発生しているものと判断され、振分けユニット用制御回路６１の指令により電磁弁７６がエア流路を切替え、エアシリンダ６４が図１の矢印Ｘ方向に前進する（Ｓ５１５）。このエアシリンダ６４が前進した後、型締シリンダ４２は後退し（Ｓ５１６）、ヒケ不良が発生しているワーク９９がエジェクタピンにより落下排出される。
【００３８】
すると、図１に示されるように、エアシリンダ６４の駆動軸に固定された傾斜ブロック７０が図中の点線で示される位置まで前進しているため、良品用シュータ６８ａの入口は塞がれた状態となる。そして、良品用シュータ６８ａに向かって落下してきたワーク９９は、傾斜ブロック７０の傾斜面を転がり、不良品用シュータ６８ｂ内に落とし込まれることとなる。
【００３９】
このように不良品が金型３０より排出され、良品とは別に振り分けられた後、エアシリンダ６４は後退し（Ｓ５１７）、原位置に復帰する。そして、ステップＳ５０４に戻り、次のサイクルの射出成形が行われることとなる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る射出成形方法によれば、赤外線温度センサ５０によりワーク９９に発生するヒケ不良をワーク９９冷却時の温度変化曲線の変曲点の有無により判断し、曲線に変曲点が生じた場合にはヒケ不良が発生しているとして、自動的に成形品振分けユニット６０により良品と不良品とに振分けられる。したがって、成形後の外観検査等による振分けが不要となり、成形品に発生するヒケを成形工程で確実に検出することができる。
【００４１】
なお、上記射出成形方法の構成に加え、ワーク９９のヒケ不良が連続的に検出された場合、射出成形機１０の運転を停止し、作業者に不良が連続的に発生していることを知らせるようにしてもよい。このようにすることで、大量に不良品が発生してしまうことを未然に防止し、成形条件の変更等の迅速な対応が可能となる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、傾斜ブロック７０をエアシリンダ６４により進退させることで、成形品が良品と不良品とに振分けられることを説明したが、確実に良品と不良品とに分別することができる方法であればこれに限られるものではない。例えば、射出成形工程に一般的に用いられている取出ロボットを温度変化曲線のデータに基づき制御することで、良品と不良品とを振り分けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の側面図である。
【図２】図１に示した射出成形機に使用される射出成形用金型の断面図である。
【図３】図１に示した射出成形機に配設された成形品振分けユニットの電気的な構成図である。
【図４】ある成形条件で射出成形した場合における、成形開始の１ショット目から９ショット目までの成形品冷却時の温度変化を赤外線温度センサにより測定した場合の温度変化曲線である。
【図５】図１に示した射出成形機における成形工程を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０    射出成形機
３０    金型
３２    キャビティ
５０    赤外線温度センサ
６０    成形品振分けユニット
６１    振分けユニット用制御回路
【図１】
2008137315.tif 000003
【図２】
2008137315.tif 000004
【図３】
2008137315.tif 000005
【図４】
2008137315.tif 000006
【図５】
2008137315.tif 000007