(57)【要約】【課題】インサート品をキャビティ内に配置することなく、実際のインサート成形品に対応する離型力を測定できる離型力測定装置を提供する。【解決手段】離型力測定装置５０は、キャビティ７が形成された測定用成形型（固定側型板３）と、キャビティ７の開放面を閉鎖する閉鎖部材２０と、キャビティ７内の成形品４０を閉鎖部材２０から離間させる可動側エジェクターピン１４と、可動側エジェクターピン１４に作用する力を測定する圧力センサ１５とを備える。キャビティ７を、樹脂充填ノズルにスプルー８を介して接続するランナー７ａと、ランナー７ａの外周側においてゲート７ｃを介してランナー７ａに連続しており充填樹脂量を成形品と同じ樹脂量とするための樹脂溜まり７ｂとで構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティが形成され該キャビティの一端面が開放している測定用成形型と、該測定用成形型のキャビティ開放面を閉鎖する閉鎖部材と、エジェクターピンと、前記エジェクターピンに作用する力を測定するセンサとを少なくとも備えた離型力測定装置であって、
前記キャビティは樹脂充填ノズルにスプルーを介して接続するランナーと該ランナーの外周側においてゲートを介して連続しており充填樹脂量を成形品と同じ樹脂量とするための樹脂溜まりとで構成されていることを特徴とする離型力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は離型力測定装置、特に、樹脂成形品を成形用の金型から離型させるのに必要な力（離型力）を測定するための離型力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形装置などにおいて、固定型と可動型で形成されるキャビティ内に熱硬化性樹脂を充填し、樹脂が硬化した後に金型を開いて、成形品を金型から取り出す（離型する）ことが行われる。離型の際に、成形品が金型に張り付き、取り出し不良となって、生産性の低下につながることがある。それを回避するために、この「張り付き現象」を高い精度で再現させて、張り付き現象の調査や検証を行う必要があり、そのための装置や方法がいくつか提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の離型力測定装置では、テストピースを測定したい実際の成形型と同一条件をもって製作して用意し、離型力測定装置の測定用成形型のキャビティの開口部に前記テストピースを当接した状態で測定用成形品を樹脂成形する。そして、エジェクターピンの押上げ力によって、測定用成形品をテストピースに対し移動させてテストピースと測定用成形品との接着界面を剥離させ、剥離時の荷重をロードセルで測定することで、離型力を測定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１７９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の離型力測定装置では、テストピースと測定用成形品との接着界面における剥離時の応力を測定するため、テストピースと同一条件の実際の成形型からの、測定用成形品と同一条件で樹脂成形された樹脂成形品の純粋な離型力を測定できる利点がある。しかし、実際の成形品がインサート品を内包する成形品の場合について、すなわちインサート成形品を成形する場合については、格別の考察はなされていない。
【０００６】
離型力の測定に、専用の離型力測定装置を使用する場合、インサート品をキャビティ内に挿入した状態で測定用成形品を成形することで、実際の製品の場合に近い離型力を測定することができる。しかし、ここで成形された測定用成形品は、一般に、測定後には廃棄されるものであり、使用したインサート品に係る費用が無駄なコストとなる。
【０００７】
実際のインサート成形品とほぼ同じ形状のキャビティを備えた離型力測定装置を用い、インサート品を除いて測定用成形品を成形して、その離型力を測定することにより、インサート品に係る無駄なコストを低減することができる。しかし、その場合、インサート品がないことによる充填される樹脂量の違いやキャビティ内での樹脂の流れ方の違い等が原因となって、実際のインサート成形品を成形したときの離型力とは値が異なってくる。そのために、高い精度で離型力を測定することができない。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、離型力測定装置において、インサート品を使用しないでインサート成形品に相当する成形品を成形する場合でも、実際のインサート品を含む成形品が離型するときの離型力に整合した離型力を高い精度で測定できるようにした離型力測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による離型力測定装置は、キャビティが形成され該キャビティの一端面が開放している測定用成形型と、該測定用成形型のキャビティ開放面を閉鎖する閉鎖部材と、エジェクターピンと、前記エジェクターピンに作用する力を測定するセンサとを少なくとも備えた離型力測定装置であって、前記キャビティは樹脂充填ノズルにスプルーを介して接続するランナーと該ランナーの外周側においてゲートを介して連続しており充填樹脂量を成形品と同じ樹脂量とするための樹脂溜まりとで構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による離型力測定装置では、成形時に、キャビティの開放面は閉鎖部材で閉じられており、成形機の樹脂充填ノズルから射出される例えば熱硬化性樹脂である成形用樹脂は、スプルーに最初に流入する。流入した樹脂は、ランナーを通過し、ランナーの外周側においてゲートを介して樹脂溜まりに流入することで、キャビティへの樹脂の充填は終了する。充填時に、ランナー内での樹脂の流れは、その外周側に位置する樹脂溜まりに向けた一定方向の流れとなり、また、樹脂溜まりの容積を調整することで、充填樹脂量を成形品と同じ樹脂量とすることができ、さらに、樹脂がランナーを通過する時間を制御することが可能となる。ランナーおよびゲートはディスクゲートであってもよく、他の形状であってもよい。
【００１１】
したがって、樹脂溜まりの容積を実際に成形しようとする成形品の樹脂量に応じて調整することにより、ランナーを通過する樹脂の量、通過時間、流れ方向を、実際の成形品を成形する場合とほぼ同等にすることが可能となる。
【００１２】
成形後に、型を開いた状態で、エジェクターピンの作用により成形品を押し上げる。成形品が上方に移動しようとするとき、成形品と前記閉鎖部材との間の張り付き力に対応した力が、エジェクターピンを介してセンサに伝えられる。このときの、成形品が閉鎖部材から離型するときの力が、離型力として測定される。
【００１３】
閉鎖部材は少なくともランナーに対向した部位に位置しており、前記のように、樹脂の充填時に、ランナー内を、実際の成形品を成形する場合とほぼ同等の量、時間、流れ方向で通過するので、成形品と閉鎖部材との間の張り付き力は、実際の成形品を成形するときの張り付き力に極めて近似したものとなる。
【００１４】
それらのことから、本発明による離型力測定装置では、前記閉鎖部材を実際に使用する成形装置の金型とパラメータが同じ条件となるように製作しておくことにより、実際の成形装置を用いて成形品を成形するときの金型からの離型力と整合した離型力を高い精度で測定することができるようになる。そして、この測定値に基づいて、実際の成形装置での離型力を精度よく求めることができるようになる。
【００１５】
特に、本発明による離型力測定装置は、インサート成形品を製造する実際の成形装置での離型力を検証し解析する目的で使用するのに好適となる。すなわち、離型力測定装置におけるキャビティ容積を、実際のインサート成形品の容積と同等とした場合に、コストの関係からインサート品を配置しないで、試験用成形品を製造しようとすると、インサート品が存在しない分だけ、より多くの樹脂が充填されることとなり、実際のインサート品を含む成形品の場合と比較して、キャビティ内での樹脂の量、通過時間、流れ方向が異なってくる。また、充填樹脂がガラス繊維のような補強材を含むものである場合には、インサート品の有無によって、補強材の配向方向も異なってくる。そのために、離型力測定装置で得られる離型力は、実際の成形装置で生じる離型力とは大きく異なってくる。本発明による離型力測定装置では、樹脂が流入するランナーの外周側にゲートを介して樹脂溜まりを設けたことで、インサート品が存在する場合とほぼ同等の樹脂量、通過時間、流れ方向を、ランナー内に生じさせることが可能となり、結果として、張り付き力の再現に重要となる樹脂硬化度や繊維配向もほぼ同等に再現できるため、成形品と評価用プレートとの間の張り付き力を、実際のインサート成形品を成形するときの張り付き力に極めて近似したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による離型力測定装置の一例を示す断面図であり成形時の状態を示している。
【図２】図１に示す離型力測定装置が型を開いた状態を示す断面図。
【図３】図１に示す離型力測定装置での離型時の状態を示す断面図。
【図４】図１に示す離型力測定装置での摺動抵抗を説明するための図。
【図５】樹脂硬化度と時間の関係を示すグラフ。
【図６】キャビティ内での樹脂の流れを説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明による離型力測定装置の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すように、離型力測定装置５０は、固定側取付板１に対して、固定用スペーサブロック２を介して、測定用成形型として機能する固定側型板３が取り付けられている。固定側取付板１と固定側型板３との間には、固定側エジェクタープレート下４と固定側エジェクタープレート上５が位置しており、そこには、適数本の固定側エジェクターピン６が固定側型板３に対して上下方向に摺動できるように取り付けられている。
【００１９】
固定側型板３の下面側には成形用空間であるキャビティ７が形成されており、該キャビティ７の下端面は開放している。キャビティ７は、平面視でほぼ中央部に位置するランナー７ａと、その外周側に位置する樹脂溜まり７ｂと、前記ランナー７ａと樹脂溜まり７ｂとを連通するためのゲート７ｃとで構成される。
【００２０】
固定側型板３には、キャビティ７内に成形用樹脂（例えば熱硬化性樹脂）を充填するスプルー８が形成されており、成形時に、図示しない成形機ノズルから、該スプルー８を通して、ランナー７ａ内に成形用樹脂（例えば熱硬化性樹脂）が射出される。射出された樹脂は、ランナー７ａからゲート７ｃを通り樹脂溜まり７ｂに流入する。それにより、キャビティ７に成形品とほぼ同等の量の樹脂が充填される。この実施の形態ではランナー７ａおよびゲート７ｃの部分はディスクゲートとなっているが、他の形状であってもよい。
【００２１】
樹脂溜まり７ｂは、この例では、実際の成形品で使用される樹脂量とほぼ等しい容積とされる。さらに、ゲート７ｃは、図示のものでは、ランナー７ａの全外周に連続するようにして形成され、開口幅は全周方向で等しくされる。もちろん、不連続な多点ゲートであってもよい。
【００２２】
固定側型板３に対向して、可動側型板９が位置しており、該可動側型板９は、可動側スペーサブロック１０を介して、可動側取付板１１に接続している。可動側型板９と可動側取付板１１との間には、可動側エジェクタープレート下１２と可動側エジェクタープレート上１３が位置しており、そこには、適数本の可動側エジェクターピン１４が可動側型板９に対して上下方向に摺動できるように取り付けられている。可動側エジェクターピン１４の下端と可動側エジェクタープレート下１２との間には、圧力センサ１５が取り付けられており、圧力センサ１５からの信号（電荷）はアンプ１６を介してデータロガー１７に伝えられる。なお、圧力センサ１５は、適宜の圧力センサを用いることができるが、上記の実施の形態では、水晶圧電式の圧力センサを用いており、受けた力に比例した電荷を出力し、アンプ１６で電荷を電圧に変換し、さらにデータロガー１７で電圧を圧力に変換することで、後記する離型力および摺動抵抗を測定するようにしている。
【００２３】
この実施の形態において、可動側型板９の上面における、前記測定用成形型である固定側型板３に形成した成形用空間であるキャビティ７の開放面に対向する位置には、閉鎖部材２０が配置されている。閉鎖部材２０は、前記キャビティ７の開放面の全面を閉鎖できる大きさである。また、この例において、閉鎖部材２０は、キャビティ７における前記ランナー７ａに対向して位置する評価用プレート２１と、該評価用プレート２１の外周側に位置し、その内周面が評価用プレート２１の外周面に摺接するストリッパプレート２２の２つの部材から形成される。評価用プレート２１は好ましくはランナー７ａの全開放領域に対向する大きさであるが、より少ない領域を覆う大きさであっても差支えない。ストリッパプレート２２は、評価用プレート２１では覆われないキャビティ７の開放面のすべてを閉鎖できる大きさとされる。
【００２４】
また、閉鎖部材２０を構成する評価用プレート２１とストリッパプレート２２とは、可動側型板９に固定された評価用プレート２１に対して、ストリッパプレート２２が上方に移動できる関係にあればよい。好ましくは、図示のもののように、評価用プレート２１の外周面は下方に向けて拡開した形状とされ、ストリッパプレート２２の内周面は、該評価用プレート２１の外周面に接して摺動できるように、やはり下方に向けて拡開した形状とされる。
【００２５】
上記の離型力測定装置５０を用いて、離型力を測定するときの手順を説明する。図１に示すように、可動側型板９の上面における所定の位置、すなわち、固定側型板３に形成した成形用空間であるキャビティ７の開放面に対向する位置に、閉鎖部材２０を配置する。そのときに、適宜の手段で、評価用プレート２１のみを可動側型板９の上面に固定する。型締めを行い、図示しない射出機ノズルから成形用樹脂を射出し、スプルー８を通してランナー７ａ内に供給する。ランナー７ａに供給された樹脂はゲート７ｃに向けて流動し、ゲート７ｃを通って、樹脂溜まり７ｂ内に流入する。そして、次第にキャビティ７の全体が樹脂で充填される。
【００２６】
ランナー７ａ内を流れる樹脂の流れ方向は、スプルー８からランナー７ａの全周に形成されたゲート７ｃに向けての流れとなり、流れ方向は一定する。また、充填される樹脂量は、樹脂溜まり７ｂとゲート７ｃがない場合のキャビティと比較して、樹脂溜まり７ｂとゲート７ｃの容積分だけ多くなり、充填時間も長くなる。樹脂量や時間は、樹脂溜まりとして機能する樹脂溜まり７ｂの容積を調整することで制御することができる。
【００２７】
充填後、一定圧をかけながら（保圧）、樹脂を硬化させ、指定時間の経過後に型を開く。図５のグラフは、樹脂溜まり７ｂがある場合と、それがない場合とでの、充填された樹脂の硬化度と時間の関係の一例を示している。グラフが示すように、樹脂が１００％硬化するまでの時間は異なってきており、樹脂溜まり７ｂの容積を実際の製品での樹脂量に調整することで実際の製品の場合に近い硬化時間が得られることがわかる。
【００２８】
図６は、樹脂としてガラス繊維６０を含む繊維強化樹脂を採用したときの、キャビティ７内での樹脂の挙動を示している。図６（ａ）は、樹脂溜まり７ｂとゲート７ｃがない場合の図、すなわち、キャビティ７としてランナー７ａのみのものを用いる場合であり、図６（ｂ）は、キャビティ７としてランナー７ａと樹脂溜まり７ｂを有するものを用いた場合である。図６（ａ）に示すように、ランナー７ａのみの場合には、キャビティの周囲の側壁に樹脂が衝突して、ガラス繊維６０の方向に乱れが生じる。一方、図６（ｂ）に示すにように樹脂溜まり７ｂを有する場合には、ランナー７ａ内を流れる樹脂は方向を乱すことなくそのまま樹脂溜まり７ｂ内に流入することができ、ランナー７ａ内において、ガラス繊維６０の整列した姿勢に乱れが生じない。
【００２９】
上記の実施の形態の離型力測定装置では、後記するように、成形品４０のランナー７ａ内に位置する部分と評価用プレート２１との間の張り付き力を測定するようにしており、図６（ｂ）に示すように、その部分で、ガラス繊維６０が整列した姿勢にあることは、離型力の検証／解析により適切なデータを提供できることとなる。また、このことは、実際の成形品がインサート品を含むインサート成形品である場合での、離型力の検証／解析により有効となる。
【００３０】
その理由は、一般に、インサート成形品を成形するときに、樹脂としてガラス繊維含有樹脂を用いる場合、キャビティ内に配置されたインサート品に沿うようにして樹脂が流れることから、実際の成形品における樹脂中のガラス繊維は整列した姿勢となる。上記のように、本発明による離型力測定装置５０では、離型力測定部位となるランナー７ａ内において、ガラス繊維６０が整列した姿勢となっており、実際のインサート成形品により近い状態での離型力の測定、検証が可能となる。
【００３１】
上記の実施の形態の離型力測定装置５０において、離型力の測定に当たっては、樹脂が硬化した後、図２に示すように、型を開くと同時に、固定側エジェクタープレート下４と固定側エジェクタープレート上５を前進（図示の例では下方に向けて移動）させる。それにより、成形品４０は固定側エジェクターピン６により押し出されて、キャビティ７から離脱する。
【００３２】
次に、図３に示すように、可動側エジェクタープレート下１２と可動側エジェクタープレート上１３を前進（図示の例では上方に向けて移動）させる。それにより、裏面側が可動側エジェクターピン１４に当接しているストリッパプレート２２が、上方に押し出される。ストリッパプレート２２の上方への移動により、成形品４０はストリッパプレート２２とともに上方に移動し、成形品４０のランナー７ａ内に位置している部分は評価用プレート２１から離型させられる。
【００３３】
ここで、この際のストリッパプレート２２の押し出す力を「離型力」、成形品４０のランナー７ａ内に位置している部分が評価用プレート２１に張り付く力を「張り付き力」、可動側エジェクターピン１４と可動側型板９のピン穴側面との摩擦力を「摺動抵抗」と定義すると、「離型力」は、「張り付き力」と「摺動抵抗」の合計になっており、この「離型力」は、可動側エジェクターピン１４を介して圧力センサ１５に伝えられる。そして、「摺動抵抗」については、図４に示すように、成形品のない状態でストリッパプレート２２を押し出す「空打ち」により測定することができるので、この値と「離型力」により「張り付き力」を演算することができる。
【００３４】
上記のように、本発明による離型力測定装置５０を用いる際に、前記閉鎖部材２０における少なくとも前記評価用プレート２１を、実際に使用する成形装置の金型とパラメータが同じ条件となるように製作しておくことにより、実際の成形装置を用いて成形品を成形するときの金型からの離型力を精度高く推定することができ、この離型力あるいは張り付き力を検証および解析することで、実際の成形装置で生じる「張り付き力」の要因調査や対策検討が可能となる。
【００３５】
なお、上記に説明した閉鎖部材２０は、キャビティ開放面を閉鎖する閉鎖部材の一つの例であって、閉鎖部材はこれに限らない。図示しないが、一枚の板状材からなるものを閉鎖部材として用いることもできる。ただし、その場合には、可動側エジェクターピン１４の先端が成形品４０の裏面に直接当接できるように、閉鎖部材に可動側エジェクターピン１４の通過孔を形成しておくことが必要となる。この態様でも、可動側エジェクターピン１４の上昇により成形品４０を閉鎖部材から離型させることができる。
【００３６】
さらに、図示しないが、前記可動側型板９の表面側に閉鎖部材としての機能を持たせることもできる。この場合には、可動側型板９から上昇する可動側エジェクターピン１４の先端が成形品４０の裏面に直接当接するようになる。この態様では、可動側型板９の表面側における前記キャビティ７の少なくともランナー７ａに対向する領域を、実際に使用する成形装置の金型とパラメータが同じ条件となるように製作しておくことが必要となる。
【符号の説明】
【００３７】
５０…離型力測定装置、
４０…成形品、
１…固定側取付板、
２…固定用スペーサブロック、
３…測定用成形型として機能する固定側型板、
４…固定側エジェクタープレート下、
５…固定側エジェクタープレート上、
６…固定側エジェクターピン、
７…成形用空間であるキャビティ、
７ａ…ランナー、
７ｂ…ランナーの外周側に位置する樹脂溜まり、
７ｃ…ランナーと樹脂溜まりとを連通するためのゲート、
８…スプルー、
９…可動側型板、
１０…可動側スペーサブロック、
１１…可動側取付板、
１２…可動側エジェクタープレート下、
１３…可動側エジェクタープレート上、
１４…可動側エジェクターピン、
１５…圧力センサ、
１６…アンプ、
１７…データロガー、
２０…閉鎖部材、
２１…評価用プレート、
２２…ストリッパプレート。
【図１】
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【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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