(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する第１の型板と、コアを有し前記第１の型板に対して相対的に移動可能とされた第２の型板とを組み合わせ、前記キャビティと前記コアの間に樹脂を充填して成形品を成形する成形用金型に適用され、前記第１及び第２の型板が相対的に離れる際に前記成形品を先端で押して前記型板から突き出す圧力センサ付エジェクタピンにおいて、
前記キャビティ内の圧力が先端に加わる受圧面積が一定の棒状部と、
前記棒状部の外径に略一致する内径を有し前記棒状部を軸方向に摺動可能に案内するとともに前記棒状部の先端が前記キャビティ内に臨む開口を先端に備えた案内部と、前記案内部の後端に設けられた段部の内部に形成されて前記案内部よりも内径が大きい収納室とを有し、前記棒状部とともに前記成形品に必要な圧力を与えるために前記案内部の外径が選定されたスリーブ部と、
前記スリーブ部の前記収納室内に設けられ、前記棒状部の基端に固定されて前記棒状部に加わる荷重により弾性的に変形する起歪部と、前記起歪部に設けられて前記起歪部に発生する変形を検知するセンサとを有する圧力検知手段と、
を有し、
前記棒状部と前記スリーブ部の各先端が前記成形品に接触し、前記成形品に必要な圧力を与えることを特徴とする圧力センサ付エジェクタピン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形用金型のキャビティ内に充填された樹脂の圧力を検知することのできる圧力センサ付エジェクタピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の射出成形機の一例における金型の拡大断面図を示す。この金型には、直接キャビティ１１０内の圧力を検出するロードセル１１１と、成形終了後に成形品をキャビティ１１０内から外に突き出すエジェクタピン１１２の基部に当接したロードセル１１３がエジェクタピン１１２とは別体に設けられている。いずれのロードセル１１１，１１３も、金型に特別な孔加工及び溝加工を施して取り付けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した射出成形機によれば、ロードセル１１１，１１３が大きいので金型を加工しなければ取り付けることができない。金型によっては加工できないものもあるので、その場合には取付け不可能となってしまう。金型を加工する工賃、手間、ロードセル自体のコストが高いので、本構造は採用しにくく、普及しにくい。
【０００４】
そこで本出願人は、エジェクタピンとロードセルによってキャビティ内の圧力を検知するかわりに、エジェクタピンと圧力センサが一体となった新規な圧力センサ付エジェクタピンを提案した。この圧力センサ付エジェクタピン２００は、図７に示すように、エジェクタピン２００の基端部に断面略コ字状の起歪部２０１を固定し、この起歪部２０１の下面に図示しない圧力センサを取り付けたものである。起歪部２０１はケーシング２０２に収納されている。
【０００５】
金型のキャビティ内の圧力がエジェクタピン２００の先端に加わると、その先端の受圧面積に応じた荷重がエジェクタピン２００に発生する。この荷重によって起歪部２０１が変形し、その変形をセンサが検知する。センサからの出力とキャビティ内の圧力との関係を示す予め用意されたデータに基づき、前記センサからの出力によりキャビティ内の圧力が検知される。
【０００６】
この前記圧力センサ付エジェクタピンによれば、圧力センサをエジェクタピンの後端に一体に設けたので、圧力センサを設置するために金型を加工する必要がなくなる等の効果が期待できる。
【０００７】
ところで、エジェクタピンを使用する場合には、金型の構造、成形品に突き当てる位置、成形品の形状・大きさ等の条件に応じて、使用するエジェクタピンの本数や太さを適当に設定する必要がある。一般には、比較的多くの本数を設けられる場合には比較的細いものでよいし、設けられる本数が少ない場合には比較的太いものが必要になる。また、成形品に突き当てる位置等の違いにより金型からの剥離に大きな力が必要な場合には太いものが必要であるし、比較的小さい力でよい場合には細いものでよい。
【０００８】
しかしながら、前述した本出願人の提案になる圧力センサ付エジェクタピンにおいては、エジェクタピンの先端面が即受圧面となっている。従って、金型のキャビティ内の圧力が同じであっても、エジェクタピンの直径が異なれば、受圧面積が異なり、従ってエジェクタピンに加わる荷重が異なってくる。このため、前述したように種々の条件に応じてエジェクタピンの太さを変えると、キャビティ内の圧力が同じであっても圧力センサの出力が変化してしまう。従って、センサからの出力は、キャビティ内の圧力とセンサ出力との関係を示す基準になるデータと条件が同じになるように、補正して使用しなければならない。次に示す表１は、エジェクタピンのピン径（直径）と、金型内圧力（キャビティ内の樹脂圧力）と、エジェクタピンに加わる荷重との対応関係を示したものである。
【０００９】
【表１】
0003937525.tif 000002
【００１０】
例えば前記表１に示すように、金型内圧力が５００ｋｇｆ／ｃｍ２の場合、エジェクタピンに加わる荷重は、ピン径が１ｍｍでは３．９３ｋｇｆであるが、ピン径が６ｍｍでは１４１．３０ｋｇｆとなる。このように金型内圧力が同じでもピン径が変わるとセンサの出力が変化するので、センサの出力を補正しなければならない。
【００１１】
このように、本出願人が提案した圧力センサ付エジェクタピンは、前述した従来の課題を解決するものではあるが、センサの出力をピン径に応じた係数で演算処理する必要があるという煩雑さがあった。ピン径の違い（受圧面積の違い）による荷重の差異を考慮して起歪部をピン径ごとに設計することも考えられるが、コストが嵩み、またピン径が太くなって荷重が大きくなると起歪部が大型化し、設計可能なスペースを越えて実用にならない。
【００１２】
成形品に応力を与えずに様々な離型抵抗に対応するためには、太い径のエジェクタピンは不可欠であるが、本出願人が提案した前記圧力センサ付エジェクタピンでは太い径にすることが困難であるため、エジェクタピンが不要な別の位置に圧力センサの用途のみの捨てピン的な配置で圧力センサ付エジェクタピンを配置し、圧力センサとしての機能のみで使用している。
【００１３】
本発明は、本出願人提案の圧力センサ付エジェクタピンにおいて、さらにエジェクタピンの径が変わっても受圧面積が一定であるためにセンサの出力を補正せずにそのまま利用でき、受圧面積（荷重）に応じた設計が不要となるようにすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された圧力センサ付エジェクタピンは、キャビティを有する第１の型板と、コアを有し前記第１の型板に対して相対的に移動可能とされた第２の型板とを組み合わせ、前記キャビティと前記コアの間に樹脂を充填して成形品を成形する成形用金型に適用され、前記第１及び第２の型板が相対的に離れる際に前記成形品を先端で押して前記型板から突き出す圧力センサ付エジェクタピンにおいて、
前記キャビティ内の圧力が先端に加わる受圧面積が一定の棒状部と、
前記棒状部の外径に略一致する内径を有し前記棒状部を軸方向に摺動可能に案内するとともに前記棒状部の先端が前記キャビティ内に臨む開口を先端に備えた案内部と、前記案内部の後端に設けられた段部の内部に形成されて前記案内部よりも内径が大きい収納室とを有し、前記棒状部とともに前記成形品に必要な圧力を与えるために前記案内部の外径が選定されたスリーブ部と、
前記スリーブ部の前記収納室内に設けられ、前記棒状部の基端に固定されて前記棒状部に加わる荷重により弾性的に変形する起歪部と、前記起歪部に設けられて前記起歪部に発生する変形を検知するセンサとを有する圧力検知手段と、
を有し、
前記棒状部と前記スリーブ部の各先端が前記成形品に接触し、前記成形品に必要な圧力を与えることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載された圧力センサ付エジェクタピンは、請求項１記載の圧力センサ付エジェクタピンにおいて、前記棒状部の先端と、前記スリーブ部の案内部の先端が、実質的に同一面を構成していることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載された圧力センサ付エジェクタピンは、請求項１記載の圧力センサ付エジェクタピンにおいて、前記収納室の開口した下面が円形の蓋体で閉じられており、
前記起歪部は、一対の支持部と一対の支持部を繋ぐ梁部とを有しており、
前記起歪部は、前記蓋体の内面と前記収納室の側周面に接して、段部の上面からは離れており、
前記棒状部の基端が前記梁部の上面中央に固定され、前記梁部の下面中央に前記センサが設けられていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の第１の例を図１〜図５を参照して説明する。図１は、成形用金型Ｂの断面図である。この成形用金型Ｂは、成形機の固定側ホルダに取り付けられる固定側取付板１０と、成形機の可動側ホルダに取り付けられる可動側取付板１１を有している。前記固定側取付板１０には、雌型であるキャビティ１２ａを有する固定側型板１２が取り付けられている。前記可動側取付板１１には、雄型となるコア１３ａを有する可動側型板１３が、受け板１４とスペーサブロック１５を介して取り付けられている。
【００１９】
この成形用金型Ｂは、固定側型板１２と可動側型板１３の間で分割可能である。成形機のホルダの動きに合わせ、可動側型板１３は板面に垂直な方向に沿って固定側型板１２に対して移動し、これによって固定側型板１２と可動側型板１３の開閉が行われる。固定側型板１２にはガイドブシュ１９が設けられ、可動側型板１３にはガイドポスト１８が設けられ、ガイドポスト１８はガイドブシュ１９に摺動可能に挿入されている。固定側型板１２と可動側型板１３の開閉は、このガイドブシュ１９とガイドポスト１８によって案内されるので、固定側型板１２と可動側型板１３が閉じた時にキャビティ１２ａとコア１３ａは正確な位置で組み合わされる。
【００２０】
前記固定側取付板１０には、成形機のシリンダのノズルから成形用金型Ｂ内に溶融した樹脂を注入する際の経路となるスプル１６と、成形用金型Ｂを成形機のシリンダのノズルに取り付ける際の位置決め手段となるロケートリング１７が取り付けられている。
【００２１】
可動側取付板１１の側には、エジェクトプレート２１が設けられている。エジェクトプレート２１には、成形用金型Ｂが開いた時に前記コア１３ａから突出して成形品を金型外に突き出す圧力センサ付エジェクタピン（以下エジェクタピンと呼ぶ）２４が設けられている。また、エジェクトプレート２１には、成形用金型Ｂが閉じた時に、エジェクトプレート２１を所定位置に復帰させることによってエジェクタピン２４を引っ込めるためのリターンピン２２が設けられている。
【００２２】
図２に示すように、前記エジェクタピン２４は、先端部で成形品を突き出す断面円形の棒状部２５と、棒状部２５を摺動可能に収納するスリーブ部２６を有している。スリーブ部２６は外径が概ね一様であるが、その内径は上半部と下半部で異なる。スリーブ部２６の上半部は棒状部の案内部２７である。案内部２７は、内径が棒状部２５の外径に略一致し、棒状部２５を軸方向に摺動可能に案内する。棒状部２５の先端は、案内部２７の先端の開口２８から、キャビティ１２ａ内に臨んでいる。棒状部２５の先端と案内部２７の先端は、実質的に同一面を構成している。スリーブ部２６の下半部は、内径が棒状部２５の外径よりも大きい。
【００２３】
図３及び図４に示すように、前記スリーブ部２６の後端部には段部２９が設けられている。段部２９の内部は収納室３０である。収納室３０の内径は、スリーブ部２６の下半部の内径よりも大きい。収納室３０は下面が開口しているが、円形の蓋体３１で閉じられている。この収納室３０の内部には、棒状部２５の基端に固定された圧力検知手段３２が収納されている。圧力検知手段３２は棒状部２５の先端に加わる圧力を検知する。
【００２４】
図３及び図４に示すように、本例の圧力検知手段３２は、棒状部２５の基端に固定された起歪部３３と、起歪部３３に設けられた圧力センサとしての歪みセンサ３４を有している。起歪部３３は、一対の支持部３５，３５と一対の支持部３５，３５を繋ぐ梁部３６とを有する断面略コ字状の部品である。起歪部３３は蓋体３１の内面と収納室３０の側周面に接しており、梁部３６の上面からは離れている。棒状部２５の基端は梁部３６の上面中央に固定されている。起歪部３３の梁部３６は、棒状部２５に加わる荷重を受けて弾性的に変形し、支持部３５，３５はこの荷重を支える。このため起歪部３３は、必要な安全率が見込める強度の材質で一体に成形されている。
【００２５】
図３及び図４に示すように、歪みセンサ３４は、起歪部３３の梁部３６の下面略中央に設けられている。この歪みセンサ３４は、起歪部３３の梁部３６の弾性的な変形を検知するセンサであり、例えば抵抗線の弾性的な変形によって抵抗値が変化し、これを電圧の変化として出力する抵抗線歪みゲージ等を用いることができる。
【００２６】
図示はしないが、歪みセンサ３４からの導線は段部２９又は蓋体３１に形成された貫通孔を通して外部に導出されている。金型の外部には、図示しない信号処理手段が設けられている。信号処理手段は、歪みセンサ３４からの出力とキャビティ内の圧力との関係を示すデータを有している。歪みセンサ３４からの信号は信号処理手段に入力され、信号処理手段はキャビティ内の圧力を出力する。
【００２７】
以上の構成における各部の寸法の一例を示す。棒状部２５の外径は１．５ｍｍ〜２ｍｍ又は必要に応じてそれ以上とする。起歪部３３の長手寸法は３ｍｍ〜４ｍｍとする。スリーブ部２６の案内部２７の外径は４ｍｍ〜２０ｍｍ、段部２９の外径は７ｍｍ以上でほぼ案内部２７の外径の１．５倍程度とする。
【００２８】
以上の構成における作用を説明する。樹脂を成形用金型Ｂに射出する工程において、キャビティ１２ａ内に溶融した樹脂が射出されると、エジェクタピン２４の先端に樹脂の圧力が加わる。本例のエジェクタピン２４においては、エジェクタピン２４の先端の面積の内、棒状部２５の先端の面積のみが圧力検知に係わる受圧面積である。即ち、スリーブ部２６の先端の環状の面は圧力の検知には関与しない。棒状部２５の先端に樹脂の圧力が加わり、棒状部２５に下向きの荷重が加わると、棒状部２５は起歪部３３の梁部３６を下向きに押す。支持部３５，３５に支えられた梁部３６の上面略中央部に荷重が加えられると、梁部３６は撓み、歪みセンサ３４がそのひずみ量に対応した信号を出力する。歪みセンサ３４の出力は信号処理手段に入力され、曲げモーメントの計算式により荷重が求められ、キャビティ内の圧力が算出されて出力される。
【００２９】
成形完了後、適当な冷却時間が経過したら、金型が開いて成形品が取り出される。その際には、エジェクタピン２４の先端の全面積が成形品の突き出しに関与する。即ち、略同一平面を構成している棒状部２５とスリーブ部２６の各先端が成形品に接触し、成形品に必要な押圧力を与えることができる。
【００３０】
このように、本例のエジェクタピン２４によれば、スリーブ部２６内に棒状部２５を設け、圧力検知手段３２は棒状部２５に加わる荷重のみを検知するようにしたので、エジェクタピン２４の押圧力はスリーブ部２６と棒状部２５の先端面積の合計で決まり、圧力の検知は一定の太さの棒状部２５によって常に一定の条件で行うことが出来る。
【００３１】
従って、外径のみが異なるスリーブ部２６を複数種類別途用意し、全体の外径は様々でありながら棒状部２５の太さ等の内部構造が一定であるエジェクタピンを選定できるようにしておけば、金型の構造、成形品に突き当てる位置、成形品の形状・大きさ等の条件により、使用するエジェクタピンの太さを任意に設定することができる。例えば、図５に示すエジェクタピン４０は、図２に示すエジェクタピン２４よりも太いスリーブ部４６を有している。全体の外径は図２のエジェクタピン２４よりも大きいのでより大きな突き出し力が得られるが、棒状部２５に加わる荷重はキャビティ内の圧力が同じなら図２のエジェクタピン２４と同じであり、得られる信号は補正することなく図２のエジェクタピン２４と同様に処理することができる。
【００３２】
このように本例によれば、異なる外径のスリーブ部を選択することによってエジェクタピンの全体の外径が変わっても、受圧面積は一定であり、このためセンサの出力を補正せずにそのまま利用できる。また、受圧面積（荷重）に応じて圧力検知手段の構造を変更する必要もない。
【００３３】
また、本例の圧力センサ付きのエジェクタピン２４は、エジェクタピン２４の本体と歪みセンサ３４が一体となっているので、金型に特別な加工を施すことなく、従来のエジェクタピンに替えて設置するだけで測定点を簡単に増やすことができ、これによって金型内の圧力サイクルの波形パターンをより精密に把握することができる。
【００３４】
なお、本発明においてはセンサとして圧電変換素子も使用できる。一般に圧電変換素子は、半導体である２層の硫化モリブデンを銀の上部電極下部電極によって挟み、全体をポリイミド等の絶縁体によって被覆し、両電極からそれぞれ端子を導出した構造となっている。その場合の圧力検知手段は、荷重を受けた棒状部２５の下端が、収納室３０内に設けた圧電変換素子を押圧して信号を出力するような構造にする。スリーブ部２６やスリーブ部２６に案内される棒状部２５の先端付近の構造は前述した例と同一である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の圧力センサ付エジェクタピンは、キャビティ内の圧力が加わる棒状部と、棒状部の後端に一体に設けられて棒状部に加わる圧力を検知する圧力検知手段と、これらを収納するスリーブ部とを有しているので、次のような効果が得られる。
【００３６】
（１）スリーブ部の外径を変えることによってエジェクタピンの径を変えても受圧面積が一定であるため、センサの出力を補正せずにそのまま利用できる。このため、受圧面積（荷重）に応じた設計が不要となり、エジェクタピンの太さの種類を増やすために従来要していた工数が大幅に削減できる。
【００３７】
（２）圧力センサを設置するために金型を加工する必要がなくなり、工賃が不要になる。
【００３８】
（３）金型の部品であるエジェクタピンそのものが圧力センサとしての機能を有しているので、取付けが容易であるとともに、部品点数が減少する。
【００３９】
（４）キャビティ内の圧力を検知することにより、適切な成形条件を設定することができる。
【００４０】
（５）検知したキャビティ内の圧力を表示することにより圧力波形線を得ることができ、これを分析することによって適当なゲートシール時期を確認できるとともに、圧力波形線を見ながら成形条件を設定できる。
【００４１】
（６）本発明のエジェクタピンをキャビティに多数配置することにより流動解析が可能となる。
【００４２】
（７）エジェクタピン自体が圧力センサとして機能するので、成形中に発生したエジェクタピンの折損を容易に検出できる。
【００４３】
（７）金型に加工せずに圧力センサの取付けができるので、金型の強度を低下させることがない。
【００４４】
（８）キャビティ内の圧力を検出できるので、射出圧力を適当に抑えて金型の破損を防止することができる。
【００４５】
（９）キャビティの各所に圧力センサを配置できるので、キャビティ内に樹脂が充填されたことをキャビティ内の圧力から確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例に係る成形用金型の断面図と平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１の例に係るエジェクタピンの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の第１の例に係るエジェクタピンの基端部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第１の例に係るエジェクタピンの基端部の蓋体を外した状態における底面図である。
【図５】本発明の実施の形態の第１の例におけるスリーブ部の外径が異なるエジェクタピンの断面図である。
【図６】従来の成形用金型の断面図である。
【図７】本出願人が先に提案した圧力センサ付エジェクタピンの断面図と平面図である。
【符号の説明】
１２  第１の型板としての固定側型板
１２ａ  キャビティ
１３  第２の型板としての可動側型板
１３ａ  コア
２４，４０  エジェクタピン
２５  棒状部
２６，４６  スリーブ部
２７  案内部
３０  収納室
３２  圧力検知手段
３３  起歪部
３４  センサとしての歪みセンサ
３５  支持部
３６  梁部
Ｂ  成形用金型
【図１】
0003937525.tif 000003
【図２】
0003937525.tif 000004
【図３】
0003937525.tif 000005
【図４】
0003937525.tif 000006
【図５】
0003937525.tif 000007
【図６】
0003937525.tif 000008
【図７】
0003937525.tif 000009