(57)【要約】【課題】成形品の品質のばらつき低減や金型の破損防止に有効な射出成形の方法を提供する。【解決手段】本実施形態の射出成形の工程は、型締め工程（Ｓ１０）、ノズルタッチ工程（Ｓ２０）、バルブゲート開き工程（Ｓ３０）、射出工程（Ｓ４０）、冷却工程（Ｓ５０）、樹脂材料の溶融・計量工程（Ｓ６０）、型開き工程（Ｓ７０）、および成形品の突出し工程（Ｓ８０）からなる。Ｓ３０のバルブゲート開き工程において、複数のバルブゲート１７を開放する制御が実行される。そして制御装置７は、開確認用近接センサ１９によって複数のバルブゲート１７のすべてが開状態になったことが検出されてその信号を受信すると（Ｓ３２〜Ｓ３５）、金型のキャビティに向けて溶融樹脂の射出を開始する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバルブゲート（１７）を有する金型（６）におけるキャビティに射出成形品に使用される溶融樹脂を射出する射出成形の方法であって、
前記複数のバルブゲート（１７）のそれぞれについて開状態であることを検出する複数のセンサ（１９）によって前記複数のバルブゲート（１７）のすべてが開状態になったことが確認されてから、前記金型（６）のキャビティ内に前記溶融樹脂の射出を開始することを特徴とする射出成形の方法。
【請求項２】
前記複数のセンサ（１９）として、検出しようとする物体が近づいたことを非接触で検出する近接センサ（１９）を用いることを特徴とする請求項１に記載の射出成形の方法。
【請求項３】
前記近接センサ（１９）として、高周波磁界を発生するコイルを備えて電磁誘導を利用する方式を採用することを特徴とする請求項２に記載の射出成形の方法。
【請求項４】
前記金型（６）は複数のキャビティを有し複数個の同じ成形品を取ることのできる金型であり、前記バルブゲート（１７）は前記金型（６）のキャビティ毎に少なくとも１個設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の射出成形の方法。
【請求項５】
前記複数のバルブゲート（１７）を空気圧により駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の射出成形の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバルブゲートを用いて金型のキャビティへ溶融樹脂を流入させる射出成形の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の射出成形の方法としては、溶融樹脂を金型に向かって移送するためのスクリューと、溶融樹脂の流れを制御する複数のバルブゲートと、往復するスクリューの位置を検出し直線位置センサと、を備えた射出成形システムにおいて、コンピュータが直線位置センサによって検出されたスクリューの位置に基づいてバルブゲートの開閉を制御し、金型への溶融樹脂の射出制御を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２０００−５１５４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、通常バルブゲートを駆動する駆動手段には応答のばらつきが生じる。例えば空気圧式や液圧式を駆動源とする場合には、流体の圧力のばらつきや流量のばらつきがその原因となり、またバルブゲートの駆動機械部品の摺動抵抗も原因となる。そして、上記従来の射出成形の方法においては複数のバルブゲートのうち開く制御信号が送られたゲートから順次溶融樹脂が流入していくことになるが、上記応答のばらつきのため、バルブゲートを開にする制御信号が発信されてから実際に溶融樹脂が流入するタイミングにずれが生じることになる。
【０００４】
このように溶融樹脂の流入タイミングにずれが生じると、金型の材料充填工程において各ゲートから金型内に射出される溶融樹脂が所定量にならず、不良の成形品が生じ、あるいは金型内の圧力分布に異常が生じ金型が損傷してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は上記問題点を鑑みてなされたものであり、成形品の品質のばらつき低減や金型の破損防止に有効な射出成形の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、射出成形の方法に係る第１の発明は、複数のバルブゲート（１７）を有する金型（６）におけるキャビティに射出成形品に使用される溶融樹脂を射出する射出成形の方法であって、
前記複数のバルブゲート（１７）のそれぞれについて開状態であることを検出する複数のセンサ（１９）によって、前記複数のバルブゲート（１７）のすべてが開状態になったことが確認されてから、前記金型（６）のキャビティ内に前記溶融樹脂の射出を開始することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、複数のバルブゲートが開状態であることを確認してからキャビティへ溶融樹脂の射出を開始することにより、バルブゲートが実際に開く時間にずれが生じても、すべてのバルブゲートから同時に溶融樹脂を流し始めることができる。したがって、成形品の品質のばらつき低減や金型の破損防止に有効な射出成形の方法が得られる。
【０００８】
また、上記複数のセンサ（１９）として、検出しようとする物体が近づいたことを非接触で検出する近接センサ（１９）を用いることが好ましい。この発明によれば、機械的スイッチではなく非接触方式のセンサを用いることにより、検出物体やセンサの経年劣化が低く、長寿命化を図れる。
【０００９】
また、近接センサ（１９）として、高周波磁界を発生するコイルを備えて電磁誘導を利用する方式を採用することが好ましい。この発明によれば、センサの応答速度が速く、油などが飛散するような悪条件であっても確実な検出を期待できるので、バルブゲートの開状態を迅速かつ確実に検出することができる。
【００１０】
また、上記金型（６）は複数のキャビティを有し複数個の同じ成形品を取ることのできる金型であり、バルブゲート（１７）は金型（６）のキャビティ毎に少なくとも１個設けられているものである。この発明によれば、各バルブゲートが開き始めるタイミングにずれが生じてもその影響が生じないように、複数個取りの全ての成形品についてキャビティに対して同じ条件で射出させることができるので、一回の成形で生産される複数個の成形品や各回の成形で生産される成形品についてひけの大小、重量の差等による品質のばらつきを低減でき、安定した品質の成形品を提供することができる。
【００１１】
また、上記複数のバルブゲート（１７）を空気圧により駆動することが好ましい。この発明によれば、空気圧式の駆動源による圧力の変動等によるバルブゲートの開きタイミングのずれを十分に吸収できる射出成形の方法を提供できる。特に、工場内で他の機器にも兼用されるエアを駆動源する場合にはさらに他の機器の使用状況等により空気圧の変動や流量の変動が起こりやすく、また変動幅が大きくなることがあり顕著な効果が得られる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下に、図１〜図７を用いて第１実施形態を説明する。まず、図１は本実施形態の射出成形の方法を実施するための射出成形システムの構成を一部断面で示した正面図である。図２は本実施形態の射出成形の方法で用いられる複数のバルブゲート開閉装置８、９、１０、１１を制御する構成を示したブロック図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、本実施形態に示す射出成形の方法は、射出成形装置１と、射出成形装置１に装着されるバルブゲート式の金型装置６、金型装置６内のバルブゲート開閉装置８、９、１０、１１の開閉を制御する制御装置７と、を用いて実施するものである。この制御装置７は射出成形装置１の運転を制御する装置として兼用してもよい。
【００１５】
射出成形装置１は、本実施形態の射出成形の方法を実施する射出成形システムにおいて樹脂を供給する装置であり、射出成形品に使用される種々の樹脂材料を非溶融状態で内蔵するホッパー３と、ホッパー３と内部がつながっている加熱シリンダー４と、加熱シリンダー４の中に設けられているスクリュー５と、スクリュー５を回転させるモータ２と、を備えている。
【００１６】
樹脂材料は、固形のペレットでホッパー３に供給され、ホッパー３内から加熱シリンダー４に送られる。加熱シリンダー４は樹脂材料を可塑化する働きがあり、その外側に加熱用のヒータ等が巻かれており、樹脂材料は外側から溶融状態になるように加熱される。また樹脂材料はスクリュー５の回転によるせん断力から生じる摩擦熱によっても加熱される。
【００１７】
スクリュー５は、その軸方向に往復運動し、制御装置７によって射出シリンダーに供給される作動油の圧力と流量の設定値が制御されて、後述する射出条件が満たされたときに前進し金型のキャビティ（空洞部）への溶融樹脂の射出を開始する。スクリュー５が設けられている加熱シリンダー４の内部は、溶融樹脂が供給される金型のキャビティとつながっている。射出が開始されると溶融材料はスクリュー５の移動によって加熱シリンダー４内から複数の通路が形成されるマニホールドに押し込まれ、金型装置６に設けられている複数のバルブゲートを通って金型のキャビティに流入する。
【００１８】
金型装置６は固定型プレートに固定させて用いられる固定金型と、移動型プレートに固定させて用いられる移動金型とから構成されている。固定金型と移動金型との各対向面には複数個のキャビティが設けられている。本実施形態では一度の型締めおよび型開きにより４個の射出成形品を同時に成形できる方法について説明する。なお、この金型装置は同じ射出成形品を４個取りできるものでもよいし、４種類の射出成形品を同時に成形できるものであってもよい。
【００１９】
固定金型には、射出成形装置１の加熱シリンダー４の出口からから各キャビティへと連通するメインランナーが設けられており、さらにメインランナーと各キャビティとの間をつないでいる第１ランナー、第２ランナー、第３ランナーおよび第４ランナーがそれぞれ設けられている。
【００２０】
第１ランナーの先端にはキャビティに臨む第１バルブゲートが設けられ、第１バルブゲートは第１バルブゲート開閉装置８によって開閉される。第２ランナーの先端にはキャビティに臨む第２バルブゲートが設けられ、第２バルブゲートは第２バルブゲート開閉装置９によって開閉される。第３ランナーの先端にはキャビティに臨む第３バルブゲートが設けられ、第３バルブゲートは第３バルブゲート開閉装置１０によって開閉される。第４ランナーの先端にはキャビティに臨む第４バルブゲートが設けられ、第４バルブゲートは第４バルブゲート開閉装置１１によって開閉される。
【００２１】
各バルブゲート開閉装置８、９、１０、１１はその駆動弁１４が空気圧または油圧によって駆動される方式であり、制御装置７はホース１２によってそれぞれの各バルブゲート開閉装置８〜１１に供給される空気圧または油圧を制御することにより、開閉のタイミングや開口面積を制御している。また各バルブゲート開閉装置８、９、１０、１１は電動モータにより駆動する方式を採用することもできる。
【００２２】
駆動弁１４は、バルブゲートを閉じるときと開くときとでその位置が異なっており、この開位置と閉位置はそれぞれセンサによって検出することができる。図３（ａ）はバルブゲートが閉じている状態を示した模式図であり、図３（ｂ）はバルブゲートが開いている状態を示した模式図である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、バルブゲート１７が閉じているときは、駆動弁１４と一体となってノズル１６の軸方向に往復運動するピン１５はノズル１６の先端部に形成される通路を塞ぐ位置にある。このときの駆動弁１４の位置は閉確認用近接センサ１８によって検出されその情報は通信線１３を介して制御装置７に入力される。
【００２４】
一方、バルブゲート１７が開いているときは、ピン１５はノズル１６の先端部に形成される通路を開放するようにノズル１６の先端部から離れた位置にある。このときの駆動弁１４の位置は開確認用近接センサ１９によって検出されその情報は通信線１３を介して制御装置７に入力される。なお、両近接センサと制御装置７との通信は無線で行うようにしてもよい。また両近接センサ１８、１９は、バルブゲート開閉装置８〜１１のそれぞれについて駆動弁１４の位置を検出するために装置の外側に設けられている。
【００２５】
本射出成形システムにおいては、バルブゲート１７が開状態、閉状態であることをそれぞれ検出して制御装置７に入力し、この情報を射出成形工程の実施に活用している。特にバルブゲート１７が開状態であることを確実に検出することは、キャビティに溶融樹脂を射出するタイミングに活用しているため、その検出の精度を確保する必要がある。
【００２６】
このため本実施形態では、検出しようとする物体が近づいたことを非接触で検出することができる近接センサを用いている。これにより、リミットスイッチ、マイクロスイッチ等を使用する機械式スイッチに比べて、検出物体（駆動弁１４）に接触することもないので、検出物体（駆動弁１４）やセンサの経年劣化が遅く、長寿命になるという利点がある。
【００２７】
この非接触の近接センサは、電磁誘導を利用した高周波発振方式、磁石を用いた磁気方式、静電容量の変化を利用した静電容量方式等を採用することができる。本実施形態ではこの中でも高周波磁界を発生する検出コイルを備えて電磁誘導を利用する方式を採用している。
【００２８】
この高周波発振方式は、検出コイルが高周波磁界を発生し、この磁界に検出物体である駆動弁１４が近づくと電磁誘導によって検出物体（駆動弁１４）に誘導電流が流れることを利用している。そして、この誘導電流によって検出コイルのインピーダンスが変化して発振が停止すると、検出物体が開位置または閉位置にあると認識した情報が制御装置７に入力される。この方式であれば、センサの応答速度が速く、油などが飛散するような悪条件であっても迅速で高精度の検出を実施することができる。またセンサヘッド部を小さくできるので、搭載性に優れており、複数個の設置する場合に有用である。
【００２９】
次に、本射出成形システムを用いた射出成形の工程について図４および図５を用いて説明する。図４は本実施形態の射出成形工程の流れを示したフローチャートである。図５は図４におけるバルブゲート開き工程（Ｓ３０）の手順を示したフローチャートである。
【００３０】
図４に示すように、射出成形の工程は、工程順に、型締め工程（Ｓ１０）、ノズルタッチ工程（Ｓ２０）、バルブゲート開き工程（Ｓ３０）、射出工程（Ｓ４０）、冷却工程（Ｓ５０）、樹脂材料の溶融および計量工程（Ｓ６０）、型開き工程（Ｓ７０）、成形品の突出し工程（Ｓ８０）であり、再度Ｓ１０に戻って繰り返され、それぞれが連携しながら自動的かつ連続的に実施され、多量の成形品を製造することができる。
【００３１】
まず、Ｓ１０の型締め工程においては、トグル装置等によって上記固定金型と移動金型を強い力をかけて閉じ、雌型と雄型を閉じる工程を行い、射出成形時の高圧に耐えられる型閉めを実施する。次に、Ｓ２０のノズルタッチ工程においては、型締めされた金型内に溶融状態の樹脂を注入するために、加熱シリンダー４の出口を金型の樹脂注入口であるノズルタッチ部に接触させる工程を実施する。このノズルタッチ工程は成形作業の開始時に一度行えばよく、後の連続的自動成形中は、この工程はスキップする。
【００３２】
次の本実施形態の特徴の一つであるバルブゲート開き工程（Ｓ３０）では、各キャビティに設けられているバルブゲートが開状態となるようにバルブゲート開閉装置８〜１１を駆動し、金型装置６のすべてのバルブゲートが開いたことを確認する工程である。Ｓ３０の工程の手順について図５にしたがって説明する。
【００３３】
Ｓ３０のバルブゲート開き工程がスタートすると、制御装置７から各バルブゲートを開く命令が出される（Ｓ３１）。具体的には制御装置７からバルブゲート開閉装置８〜１１に対して駆動弁１４を開位置にするようにホース１２を通じて所定の空気圧のエアが送られ、駆動弁１４が図３（ｂ）に示す開位置に移動する。ピン１５は駆動弁１４の移動にともになって、ノズル１６の先端部から後退するように離れ、当該先端部におけるノズル１６の通路が開放されてバルブゲート１７が開状態となる。
【００３４】
しかし、各バルブゲート開閉装置８〜１１は供給されるエアがすべてのホース１２について同じ条件とならず、例えば空気圧が全てのホースにおいて同じ圧力にならなかったり、流量変動や圧力変動が生じたりすることがある。このような現象により、すべてのバルブゲートについて開き開始のタイミングがずれたり、開き完了のタイミングがずれたりすることになる。つまり、制御装置７から同時に開命令が出されたとしてもバルブゲートの開き始めるタイミングや開き終わるタイミングはそれぞれバルブゲート毎に異なり同じにならない。またこれらのタイミングはショット毎にも異なり必ずしも一定の順番にはならない。
【００３５】
この場合に、Ｓ３０の工程の前にスクリュー５の前進によって加熱シリンダー４内に圧力がかけられてノズル１６の先端部に溶融樹脂が送り込まれていると、最初に開き始めたバルブゲートを皮切りに溶融樹脂が流入して射出が開始され、以後開いていくバルブゲートに次々と溶融樹脂が流入することになる。このような状況になると、先に開いたバルブゲートから多くの樹脂がキャビティに流れ込み、開き始めが遅いバルブゲートからはあまり多くの樹脂がキャビティに流れないことになる。
【００３６】
そして、同じ成形品を多数個取りする金型では、重量差のある製品が生じたりやひけの具合が異なる製品が生じたりする。また、異なる種類の成形品を一度に成形する金型においても、ショット毎にバルブゲートの開くタイミングがいつも同じになるとは限らないため、ショット毎に品質にばらつきある製品が生じてしまう。
【００３７】
また、１個のキャビティに対して複数のバルブゲートを設けた金型においてもバルブゲート毎に流入する樹脂の量や流れ具合が一定せず、またショット毎に樹脂が一定に流入しないので成形品のひけが予測の範囲を超えてしまったり、ショット毎にばらつきある製品が生じたりする。
【００３８】
このように樹脂材料が充填不足になると、金型内に必要な樹脂の充填がなされずに樹脂材料が冷却、固化し、成形品の表面のざらつきや一部が欠ける現象が発生する。また、上記の現象が顕著になると金型内に樹脂の片流れ現象が発生し、場合によっては金型が破損することがある。
【００３９】
そこで、Ｓ３０の工程では、Ｓ３１のステップの後にすべてのバルブゲートの開状態を検出するまでＳ４０の射出工程を開始しない処理を行っている。この処理は、制御装置７が各バルブゲートについて開確認用近接センサ１９から開状態の検出信号（開信号）を受信するまで、開信号の受信を判定するステップ（Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５）を繰り返し実行するものである。
【００４０】
そして、制御装置７はすべての開確認用近接センサ１９から開信号を受信したと判定すると（Ｓ３５）、Ｓ３０の処理を終了し、Ｓ４０の射出工程を開始すべく、スクリュー５を金型側に進行させる制御を実施する（Ｓ４０）。加熱シリンダー４内で一定温度に保たれた溶融樹脂は、スクリュー５の前進にともなってメインランナーに射出され、第１ランナー、第２ランナー、第３ランナーおよび第４ランナーに分岐して流れ、第１バルブゲート、第２バルブゲート、第３バルブゲートおよび第４バルブゲートを通ってキャビティに流入する。
【００４１】
なお、この射出工程では、成形品の品質を確保するために射出が終了した時点で射出動作を停止せず、金型内の溶融樹脂が一定の硬さになるまで射出圧力をかけ続けて保圧を行う。
【００４２】
次に、各バルブゲートを閉じるために、制御装置７はすべてのバルブゲート開閉装置８〜１１に対して駆動弁１４を閉位置にするようにホース１２を通じて所定の空気圧のエアを送り、駆動弁１４を図３（ａ）に示す閉位置に移動させる。そして、閉確認用近接センサ１８は駆動弁１４について閉位置にあることを検出すると制御装置７に信号を送る。
【００４３】
すべての閉確認用近接センサ１８からの閉信号の受信が確認されると、次にキャビティに充填された溶融樹脂を金型内を通っている冷却水によって冷却して固化する冷却工程を実施する（Ｓ５０）。そしてこの冷却工程と平行するように、樹脂材料の溶融と計量を実施する（Ｓ６０）。このＳ６０では、ホッパー３内にある樹脂材料をスクリュー５を回転させることで加熱シリンダー４内に導入し、加熱シリンダー４に巻かれたヒータとスクリュー５の回転による摩擦熱によって溶融状態にする。
【００４４】
溶融状態となった樹脂は加熱シリンダー４の先端部にたまり、一方、スクリュー５は自身の回転で樹脂内に発生した押し出し力で後退し始める。そして、樹脂材料の計量はこのスクリュー５の後退距離を制限することにより決定する。後退距離を所定の値に制御すると、次のショットで射出する樹脂量分が加熱シリンダー４内に蓄えられることになる。
【００４５】
次に、固定金型（雌型）と移動金型（雄型）を開く型開き工程を実施する（Ｓ７０）。型開き工程はＳ１０の型締め工程と逆の動作を行い、成形品は雄型に固着した状態で型開きされる。
【００４６】
そして、雄型に固着した成形品を取り外す成形品突出し工程を実施する（Ｓ８０）。この工程では、油圧と金型装置６の突出し構造を用いて自動的に成形品を脱落させている。以上のようにＳ１０〜Ｓ８０の一連の工程を実施し終わると、ワンショット分の成形品が生産され、次のショットの生産を開始するため自動的にＳ１０に戻り、以降の工程を連続的に実施する。Ｓ１０〜Ｓ８０の一連の工程はショット回数分繰り返される。
【００４７】
なお、複数本のホース１２は長さを同じにすることが好ましい。また空気圧力は０．５〜０．９ＭＰａに制御し、より好ましくは約０．８ＭＰａに制御する。このような構成によってバルブゲート間の開きタイミングのばらつきをより小さくすることができ、ワンショットに要する時間を低減して生産性を高めることができる。
【００４８】
本実施形態の射出成形の方法は、上記Ｓ１０〜Ｓ８０の工程からなる。Ｓ３０のバルブゲート開き工程においては、バブルゲート開閉装置８〜１１の駆動弁１４を開位置に駆動する制御が実行される。そして制御装置７は、開確認用近接センサ１９によって複数のバルブゲート１７のすべてが開状態になったことが検出されてその信号を受信すると、金型のキャビティに向けて溶融樹脂の射出を開始する。
【００４９】
バルブゲート１７を開放する制御が実行されてから様々な要因によりバルブゲート１７が実際に開く時間にずれが生じたとしても、この射出成形の方法によれば、すべてのバルブゲート１７が完全に開状態になってからキャビティへ溶融樹脂の射出を開始することにより、すべてのバルブゲート１７から同時に溶融樹脂を流し始めることができ、成形品の品質のばらつき低減や金型の破損防止に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態の射出成形の方法を実施するための射出成形システムの構成を一部断面で示した正面図である。
【図２】第１実施形態の射出成形方法で用いられる複数のバルブゲート開閉装置を制御する構成を示したブロック図である。
【図３】（ａ）はバルブゲートが閉じている状態を示した模式図であり、（ｂ）はバルブゲートが開いている状態を示した模式図である。
【図４】第１実施形態の射出成形の工程の流れを示したフローチャートである。
【図５】図４におけるバルブゲート開き工程（Ｓ３０）の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
６…金型装置（金型）
７…制御装置
８…第１バルブゲート開閉装置（バルブゲート開閉装置）
９…第２バルブゲート開閉装置（バルブゲート開閉装置）
１０…第３バルブゲート開閉装置（バルブゲート開閉装置）
１１…第４バルブゲート開閉装置（バルブゲート開閉装置）
１７…バルブゲート
１９…開確認用近接センサ（センサ、近接センサ）
【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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