(57)【要約】【課題】金型内の樹脂の温度を正確に検出し、冷却時間を更に短縮し生産性を向上させると共に、確実に冷却を行い、取り出し時の突き出し不良の発生を確実に防止可能な、射出成形装置、射出成形方法及びコネクタの製造方法を提供する。【解決手段】キャビティ１３の樹脂温度を測定し出力するための赤外線温度センサー１６を有する金型１０を用い、前記赤外線温度センサー１６から出力されるキャビティ１３の樹脂温度を監視して、該樹脂温度が所定の温度になったなら冷却工程を終了するようにして射出成形を行い、コネクタを製造した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティの樹脂温度を測定し出力するための赤外線温度センサーが設けられた金型と、樹脂を可塑化し射出する射出装置と、金型内の樹脂の温度を監視する監視装置と、前記射出装置及び前記金型を制御する制御装置からなり、
前記赤外線温度センサーから出力される樹脂温度を監視して、該樹脂温度が所定の温度になったなら冷却工程を終了して型開きを行うように形成されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
型閉した金型のキャビティに射出ノズルより可塑化した樹脂を射出する射出工程、キャビティの樹脂を所定の圧力に保持する保圧工程、キャビティの樹脂が所定の温度になるまで金型を冷却する冷却工程、冷却終了後型開して成形品を取り出す取り出し工程を順次行う射出成形方法において、
樹脂温度を測定し出力するための赤外線温度センサーが設けられた金型を用い、前記赤外線温度センサーから出力される樹脂温度を監視して、該樹脂温度が所定の温度になったなら冷却工程を終了することを特徴とする射出成形方法。
【請求項３】
前記射出工程、保圧工程、冷却工程、取り出し工程を、順次、繰り返し行う連続成形方法であることを特徴とする請求項２記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記赤外線温度センサーが、前記金型のエジェクタピンに設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記金型が、成形品の多数個取り用に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載の射出成形方法。
【請求項６】
前記赤外線温度センサーが、成形品の厚肉部の樹脂温度を測定可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１に記載の射出成形方法。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１に記載の射出成形方法を用いてコネクタを成形することを特徴とするコネクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形装置、射出成形方法及びコネクタの製造方法に関し、より詳しくは射出成形機から金型内に射出された樹脂を冷却した後に型開きを開始するタイミングを最適化することが可能な、射出成形装置、射出成形方法及びコネクタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば射出成形方法により、自動車用コネクタ等を製造することが公知である。射出成形方法によりコネクタを製造する工程は、型閉工程、可塑化工程、射出工程、保圧工程、冷却工程、型開工程、取り出し工程等があり、これらの工程が繰り返し行われる。上記工程の中でも、可塑化工程、射出工程、保圧工程及び冷却工程の４工程は、ショット間で成形品の温度などにバラツキが出るという問題があった。
【０００３】
例えば、（１）可塑化工程では、加熱シリンダの内の溶融樹脂の温度が上下に変動する、（２）射出工程では、金型への樹脂の射出時に、樹脂の流動パターンが微妙に変化し、剪断発熱の程度が変化する、（３）金型の冷却が不均一になり、樹脂の冷却速度が変化する。このようなバラツキの中でも、成形品の温度に関わるバラツキが最も顕著である。一般に射出成形では、射出開始から冷却終了までの各工程の時間は、任意の時間に設定して成形を行う。連続成形の場合、各ショットは常に一定時間で成形が行われる。成形の各工程において温度にバラツキがあると、冷却終了時の成形品の温度が変化する。これは連続成形において、冷却終了時の成形品の温度が、ショット毎に変化しやすいことを意味する。
【０００４】
ところで、冷却工程の目的は、成形品を突き出す際に変形が起きないように固化させ、一定の弾性率を付与することにある。従って、成形品が所定の温度よりも高温の状態で金型を開いてしまうと、突き出し時に変形が起きてしまう。一方、成形品が所定の温度よりも低温で金型を開く場合は、過剰な冷却時間を費やしていることになる。
【０００５】
このような問題を解決するために、金型内の樹脂の温度を検出し出力する検出手段を備える冷却工程制御装置を用いて、冷却温度が設定温度と一致した時、金型の冷却を終了するようにして射出成形を行うことが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２５５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、温度を検出するためのセンサーとして熱電対を用いることが記載されている。しかしながら、熱電対は温度測定の際の応答速度が遅いという問題があった。そのため、熱電対を用いた温度センサーでは、金型内の樹脂の正確な温度を測定することが困難である。
【０００８】
特に連続成形等において、冷却時間を更に短縮し、取り出し時の突き出し不良の発生を防止しようとする場合、金型内の樹脂の温度を正確に測定することはきわめて重要なことである。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解消するためになされたものであり、金型内の樹脂の温度を正確に検出し、過剰な冷却時間の場合は冷却時間を更に短縮し生産性を向上させると共に、確実に冷却を行い、取り出し時の突き出し不良の発生を防止できる、射出成形装置、射出成形方法及びコネクタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の射出成形装置は、キャビティの樹脂温度を測定し出力するための赤外線温度センサーが設けられた金型と、樹脂を可塑化し射出する射出装置と、金型内の樹脂の温度を監視する監視装置と、前記射出装置及び前記金型を制御する制御装置からなり、前記赤外線温度センサーから出力される樹脂温度を監視して、該樹脂温度が所定の温度になったなら冷却工程を終了して型開きを行うように形成されていることを要旨とするものである。
【００１１】
本発明の射出成形方法は、型閉した金型のキャビティに射出ノズルより可塑化した樹脂を射出する射出工程、キャビティの樹脂を所定の圧力に保持する保圧工程、キャビティの樹脂が所定の温度になるまで金型を冷却する冷却工程、冷却終了後型開して成形品を取り出す取り出し工程を順次行う射出成形方法において、樹脂温度を測定し出力するための赤外線温度センサーが設けられた金型を用い、前記赤外線温度センサーから出力される樹脂温度を監視して、該樹脂温度が所定の温度になったなら冷却工程を終了することを要旨とするものである。
【００１２】
上記射出成形方法において、前記射出工程、保圧工程、冷却工程、取り出し工程を、順次、繰り返し行う連続成形方法であることや、前記射出工程において、前記樹脂温度が使用する樹脂の融点未満の場合には、成形不良と判断して成形を中断して、金型から不良成形品を取り出すことや、前記射出工程において、前記樹脂温度が使用する樹脂の分解温度を超えた場合には、成形不良と判断して成形を中断して、金型から不良成形品を取り出すことや、前記赤外線温度センサーが、前記金型のエジェクタピンに設けられていることや、前記金型が、成形品の多数個取り用に形成されていることや、前記赤外線温度センサーが、成形品の厚肉部の樹脂温度を測定可能な位置に設けられていることなどが好ましい。
【００１３】
本発明のコネクタの製造方法は、上記の射出成形方法を用いてコネクタを成形することを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の射出成形装置及び射出成形方法によれば、樹脂温度を測定し出力するための赤外線温度センサーが設けられた金型を用い、前記赤外線温度センサーから出力される樹脂温度を監視して、該樹脂温度が所定の温度になったなら冷却工程を終了するものであるから、冷却終了温度を正確に把握でき、従来の冷却時間を所定の時間に設定する成形方法等と比較して、冷却時間を常に最適に保つことができる。本発明によれば、冷却が不十分で温度が高すぎることによる突出不良を低減することができ、成形品の過剰な冷却時間を削減することができる。
【００１５】
また、従来の熱電対を温度センサとして用いる方法と比較して、本発明は赤外線温度センサを用いることにより、赤外線温度センサは熱電対よりもはるかに応答速度が高いため、樹脂温度を正確に把握して冷却時の温度管理を更に精密に行うことが可能である。その結果、本発明の射出成形方法は、熱電対を用いる従来の射出成形方法と比較して、冷却時間を更に短縮し生産性を向上させると共に、確実に冷却を行い、取り出し時の突き出し不良の発生を確実に防止可能であるという効果を奏する。
【００１６】
本発明に係るコネクタの製造方法によれば、上記の射出成形方法を採用したことにより、形状が複雑で肉厚の異なる部分等からなるコネクタを効率良く製造できると共に、成型不良などの発生を少なくして確実な製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の射出成形方法に用いる成形装置の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施例で用いられる射出成形装置１は、固定側金型１１と可動側金型１２とからなり、内部にキャビティ１３を有する金型１０と、樹脂を可塑化するシリンダ部２１と樹脂を射出する射出ノズル２２からなる射出装置２０と、金型内の樹脂の温度を監視する監視装置３０と、射出成形装置の射出装置及び金型等を制御する制御装置４０等から構成されている。
【００１８】
成形用金型１０は、固定側金型１１と可動側金型１２との間で分割して、型開及び型閉することが可能である。図１の成形用金型１０は、型閉した状態を示す。図１に示すように、成形用金型１０は型閉した状態で、成形品となる樹脂を注入する空間となるキャビティ１３が形成される。固定側金型１１の射出ノズル２２が接続される位置に、キャビティ１３までの樹脂の経路となるスプルー１４が設けられている。可動側金型１１は、スプルー１４に対応する位置にエジェクタピン１５が設けられ、キャビティ１３に臨む位置に赤外線温度センサーとして、赤外線温度センサーが組み込まれたエジェクターピン（以下、赤外線温度センサー付きエジェクターピンという）１６が設けられている。赤外線温度センサー付きエジェクターピンを用いると、金型に設けられている普通のエジェクターピンを交換するだけで、赤外線温度センサーを金型に取付けることができるので、赤外線温度線センサーを金型に埋め込むための加工等を施すことが不要となる。
【００１９】
赤外線温度センサー付きエジェクターピンは、例えば双葉電子工業株式会社の商品名「金型内樹脂温度センサ  ＥＰＳＳＺＬシリーズ」等の市販品を用いることができる。また、赤外線温度センサーは、エジェクターピンの機能がないものでもよい。このような赤外線センサーとしては、例えば株式会社マイセック社の商品名「赤外線樹脂温度計  ＭＴＳ−４０８型」等が挙げられる。赤外線温度センサーは、エジェクターピンの設置箇所以外の位置に装着する場合は、キャビティの樹脂の温度を測定可能とするために、キャビティに臨むように、金型内に埋設される。
【００２０】
エジェクターピン１５及び赤外線温度センサー付きエジェクターピン１６は、先端で成形品２を付き出し可能な形状に形成されている。赤外線温度センサー付きエジェクターピン１６は、測定したキャビティ１３の樹脂の温度を出力可能に形成されている。赤外線温度センサー付きエジェクターピン１６から出力された樹脂温度は、制御装置３０等に接続されている。制御装置３０は、赤外線温度センサーの樹脂温度を監視して、冷却工程を制御する。出力された樹脂温度が低下して、所定の温度に達したならば、金型を可動させる開閉機構（図示しない）を制御して、金型を型開するように構成されている。成形用金型１０は、型開し、エジェクターピン１５、１６で成形品２とスプルー１４の部分を突き出すことで、成形用金型１０から成形品２を取り出すことができる。
【００２１】
また成形用金型１０は、特に図示しないが、金型を型閉する前に、エジェクターピン１５、１６を所定の位置まで引っ込めるための機構を備えている。また成形用金型１０は、特に図示しないが、冷却機構を備えている。
【００２２】
図２は本発明の実施例の射出成形方法のフローチャートである。以下、図１に示す成形用金型を用いた射出成形方法について説明する。図２に示すように、まず可塑化工程（Ｓ１１０）で射出装置２０のシリンダ２１内で樹脂が可塑化される。次にＡ：射出工程（Ｓ１２０）で成形用金型を型閉し、形成されたキャビティ１３に、シリンダ２１で可塑化した樹脂を射出ノズル２２の先端から射出する。射出時間は、射出樹脂の射出量に応じて所定の時間に設定されている。射出された樹脂は、成形用金型１０のスプルー１４を通りキャビティ１３に充填される。次いでＢ：保圧工程（Ｓ１３０）では、所定の時間、圧力を一定に保持して、キャビティ内に樹脂を行き渡らせる。次いで、Ｃ：冷却工程（Ｓ１４０）では、冷却機構により成形用金型１０の冷却を行う。尚、冷却工程では、射出装置で樹脂の可塑化が行われる。
【００２３】
赤外線温度センサー付きエジェクタピン１６は、キャビティ１３の樹脂の温度を測定し監視装置３０に出力する。監視装置３０では赤外線温度センサー付きエジェクタピン１６から出力される温度を監視している。そして監視装置３０に接続された制御装置４０が、赤外線温度センサーから出力された樹脂の測定温度の判定処理を行う。判定処理（Ｓ１５０）で、赤外線温度センサーから出力される樹脂温度が所定の温度になったなら（ＹＥＳ）、冷却工程を終了して、取り出し工程に移る。一方、判定処理（Ｓ１５０）で、赤外線温度センサーから出力される樹脂温度が所定の温度にならない場合（ＮＯ）は、冷却を継続する。
【００２４】
Ｄ：取り出し工程（Ｓ１６０）では、型開して、エジェクターピン１５及び赤外線温度センサー付きエジェクターピン１６により成形品２を突き出して、成形品２を成形用金型１０から取り出す。引き続き成形を行う場合は、Ａ：射出工程（Ｓ１２０）、Ｂ：保圧工程（Ｓ１３０）、Ｃ：冷却工程（Ｓ１４０）、Ｄ：取り出し工程（Ｓ１６０）を順次繰り返して行い、次のショットの成形を行う。
【００２５】
上記射出成形は、Ａ：射出工程、Ｂ：保圧工程、Ｃ：冷却工程、Ｄ：取り出し工程を、繰り返し連続的に行う。このように上記工程を繰り返して、連続射出成形を行うと、ショット毎に成形品温度のバラツキが出る。しかし、各ショットで成形品温度がばらついても、赤外線温度センサーによってキャビティ１３内の樹脂温度を監視しているので、成形工程における正確な樹脂温度を把握して、ショット毎のバラツキに応じて冷却終了時期をその都度決めることができる。
【００２６】
図３は成形時の成形用金型内の樹脂温度の変化を示すグラフであり、図４は射出成形工程のタイムチャートである。図３のグラフにおいて、曲線Ｓ１は射出成形を始めた当初の成形工程の温度変化を示すグラフであり、曲線Ｓ２は連続成形を行い、射出成形を数ショット行った後のショットの成形工程の温度変化を示すグラフである。ショットＳ１とショットＳ２を対比すると、成形開始直後のショットＳ１は成形用金型等が十分温まっていないこともあり、冷却工程において温度が速く低下する。これに対し、数ショット成形を行った後のショットＳ２は成形用金型が温まっているので、温度が低下するのが遅い。例えば冷却終了温度を１５０℃に設定したとすると、Ｓ１は約６秒（Ｙ点）で冷却終了となるが、Ｓ２は約８秒（Ｘ点）で冷却終了となる。
【００２７】
従来の射出成形方法では、図４の従来例の工程に示すように、例えば、Ａ：射出工程、Ｂ：保圧工程及びＣ：冷却工程を、それぞれの工程において、所定の時間を決めて、時間毎に工程を行っていた。すなわちＣ：冷却工程は、キャビティの成形体が所定の温度になる時間に対し、十分冷却されるように余裕を持った時間に設定されている。図３に示すように、例えば冷却後の温度が１５０℃になる時間として、ショットＳ１の場合は６秒、ショットＳ２の場合は８秒程度である。これに対し、従来の冷却終了時間Ｚ１は約１１秒程度に設定していた。このように、従来の冷却工程は、樹脂の温度が１５０℃になる時間に対し、過剰に長時間冷却していた。
【００２８】
これに対し本発明の実施例のショットＳ１の場合、図３に示すように、Ａ：射出工程及びＢ：保圧工程は、従来例と同様に所定の時間行うが、次のＣ：冷却工程は、所定の温度（１５０℃）になったなら、その時間を冷却終了時間（Ｚ２）として、冷却工程を終了し、次の取り出し工程に移行する。また本発明の実施例のショットＳ２では、図３に示すように、Ａ：射出工程及びＢ：保圧工程は、従来例と同様に所定の時間行い、次のＣ：冷却工程は、所定の温度（１５０℃）になった時間を冷却終了時間（Ｚ３）として冷却工程を終了する。このショットＳ２の場合は、金型が温まっているので、冷却終了時間Ｚ３は、ショットＳ１の冷却終了時間Ｚ２よりも長くなる。本発明ではＣ：冷却工程の冷却時間は、ショット毎に変化することになる。しかし、各ショットの冷却終了時間は、従来の冷却終了時間Ｚ１よりも短くすることができる。
【００２９】
参考のために熱電対を成形金型に埋め込んで、上記のショットＳ１の成形条件と同じ条件で成形を行った場合に、熱電対から出力される温度の曲線をＲ１として図３に示す。図３のＲ１の曲線は、赤外線温度センサーで測定したショットＳ１の曲線と比較して、キャビティの樹脂の温度変化をリアルタイムで正確に測定することが不可能であることを示している。
【００３０】
図５は赤外線温度センサを用いて射出成形の成形不良を検出する方法を示すフローチャートである。赤外線温度センサーでキャビティ内の樹脂温度を監視することで、射出成形の成形不良を容易に検出することができる。以下、具体的な成形不良の検出方法を説明する。
【００３１】
まず赤外線温度センサで監視するキャビティ内の樹脂の設定温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる３つの温度を設定する。設定温度Ｔ１は、使用する樹脂の融点である。射出工程Ａにおいて温度が設定温度Ｔ１未満の場合、十分に溶融していない樹脂がキャビティ１３内に射出されたと判断して、成形機を停止して、その不良品を取り除くことができる。
【００３２】
設定温度Ｔ２は、使用する樹脂の熱分解温度である。射出工程Ａにおいて温度が設定温度Ｔ２を超えた場合、樹脂が過剰に発熱し過ぎて、熱分解を起こした樹脂がキャビティ１３内に射出されたと判断して、成形機を停止して、その不良品を取り除くことができる。
【００３３】
設定温度Ｔ３は、使用する樹脂が成形後の成形品の突き出しに耐えうる弾性率を持つ下限の温度である。この設定温度Ｔ３を冷却終了温度として利用すれば、成形品の突き出し時の変形を防ぎつつ、更に冷却時間を常に必要最小限に保つことができる。
【００３４】
尚、上記設定温度Ｔ１、Ｔ２は樹脂の種類が決まれば、それに応じて正確に決めることができる。Ｔ３は、樹脂の種類の違いに加えて、成形品の形状、エジェクターピンの形状、エジェクターピンの摺動速度、エジェクターピンの突き出し圧力などを考慮して決めることが好ましい。具体的にＴ３を決めるには、本発明を適用しようとする金型を用いて、予め冷却時間を種々変えて射出成形実験を行い、樹脂温度がＸ℃以下で型を開けば確実に変形が起きない、というデータを取っておき、このＸ℃をＴ３として設定することができる。
【００３５】
図５に示すように、先ずＳ２１０では射出成形機の型閉開始信号が入力されると、監視モード１（Ｓ２２０）を開始する。監視モード１は、監視装置３０において監視している赤外線温度センサーから出力される樹脂温度測定値を監視して、この樹脂温度測定値が設定温度Ｔ１まで上昇したか否かを判定する。Ｓ２２０において、設定温度Ｔ１以上である場合（ＹＥＳ）、監視モード２の処理（Ｓ２３０）を開始する。一方Ｓ２２０の処理で、射出工程を開始して一定時間内に設定温度Ｔ１まで温度が上昇しない場合（ＮＯ）、成形不良と判断し成形機を停止して、成形を中断し、金型から不良成形品を取り出す。
【００３６】
監視モード２（Ｓ２３０）の処理は、樹脂温度測定値の最大値が設定温度Ｔ２以下であるか否かを判定する。測定値が設定温度Ｔ２以下の場合（ＹＥＳ）、監視モード３の処理（Ｓ２５０）を開始する。一方Ｓ２３０の処理で、射出工程の間に樹脂温度測定値の最大値が設定温度Ｔ２を超えた場合（ＮＯ）、成形不良と判断し金型から不良成形品を取り出す。
【００３７】
監視モード３（Ｓ２５０）の処理は、樹脂温度測定値が設定温度Ｔ３まで下降したか否かを判定する。測定値が設定温度Ｔ３まで達したならば（ＹＥＳ）、冷却終了と判断し、成形用金型１０に型開開始指令を送信して、型開を行う。一方、Ｓ２５０の処理で、一定時間内にＴ３の温度まで下降しない場合（ＮＯ）、成形不良と判断し、金型から不良成形品を取り出す。
【００３８】
本発明で用いる金型は、複数の成形品のキャビティが形成されている多数個取り用であってもよい。その場合、赤外線温度センサーは、金型の最も冷却されにくいキャビティの樹脂温度を測定可能な位置に埋設することが好ましい。多数個取り用の金型を用いることで、多数の成形品を一度に成形できると共に、赤外線温度センサーにより樹脂温度を監視できるため、温度のバラツキが大きくなりやすい多数個取り用の金型であっても、成形不良の発生を効果的に防止できる。
【００３９】
本発明において、成形用金型に赤外線温度センサーを設ける位置は、成形品の厚肉部のように、成形品の最も冷却されにくい位置とすることが好ましい。赤外線温度センサーは、比較的高価であることから、最適な箇所に最小限の数だけ設けることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の射出成形装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例の射出成形方法のフローチャートである。
【図３】成形時の成形用金型内の樹脂温度の変化を示すグラフである。
【図４】成形工程のタイムチャートである。
【図５】射出成形の成形不良を検出する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  射出成形装置
２  成形品
１０  成形用金型
１１  固定側金型
１２  可動側金型
１３  キャビティ
１４  スプルー
１５  エジェクターピン
１６   赤外線温度センサー付きエジェクターピン
２０  射出装置
２１  シリンダ
２２  射出ノズル
３０  監視装置
４０  制御装置
【図１】
2009137074.tif 000003
【図２】
2009137074.tif 000004
【図３】
2009137074.tif 000005
【図４】
2009137074.tif 000006
【図５】
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