JP2001219448A - 成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンプルな装置により、簡単な工数によっ
て、キャビティへのゴム材料の充填を精確に検知するこ
と。 【解決手段】 射出成形機より射出されたゴム材料が充
填される成形用金型１、２において、該成形用金型内に
形成されたキャビティ３内における射出されたゴム材料
が最後に充填される流動末端部位に光ファイバーセンサ
８が配設され、前記キャビティ３内の流動末端部位に前
記ゴム材料が到達し前記キャビティ３内に前記ゴム材料
が充填されたことを検知するように構成されている成形
用金型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機より射
出された材料が充填される成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるゴム成形装置において、成
形毎に発生する廃棄物としてランナー・ゲート屑の他
に、パーティング（Ｐ．Ｌ．）面に発生するバリ屑があ
る。このバリ屑除去のために後加工が必要となる上、ち
ぎれたバリ屑が成形品に付着したり、金型内に残って次
回の成形の際、異物混入不良になる場合がある。

【０００３】上述したバリの発生を防止するために、従
来のゴム成形体の製造方法（特開平６−１５６７４）
は、図４に示されるようにキャビティＣの内圧を圧力セ
ンサＰによって検出して、射出制御を行うものであっ
た。

【０００４】また従来の成形用金型（特開平５−１１１
９４０）は、図５に示されるように超音波センサＵによ
りＰ．Ｌ．面におけるバリの発生を検出するものであっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のゴム成形装
置は、前記圧力センサＰ自体が高価である上に、射出制
御を行うタイミングの圧力値や圧力波形を、トライアン
ドエラーで確認し、金型毎に条件を入力する必要があ
り、工数がかかるという問題があった。

【０００６】上記従来の成形用金型は、超音波センサＵ
を含む超音波受発信装置や波形の表示装置、そして、バ
リの発生を認識して射出成形機に制御信号を出力する装
置等、非常に高価な設備を設置しなければならないとい
う問題があった。

【０００７】そこで本発明者は、射出成形機より射出さ
れたゴム材料が充填される成形用金型において、該成形
用金型内に形成されたキャビティ内における射出された
ゴム材料が最後に充填される流動末端部位に配設された
光ファイバーセンサによって、前記キャビティ内の流動
末端部位に前記ゴム材料が到達し前記キャビティ内に前
記ゴム材料が充填されたことを検知するという本発明の
技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、シン
プルな装置により、簡単な工数によって、前記キャビテ
ィへの前記ゴム材料の充填を精確に検知するという目的
を達成する本発明に到達した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の成形用金型は、射出成形機より射出され
たゴム材料が充填される成形用金型において、該成形用
金型内に形成されたキャビティ内における射出されたゴ
ム材料が最後に充填される流動末端部位に光ファイバー
センサが配設され、前記キャビティ内の流動末端部位に
前記ゴム材料が到達し前記キャビティ内に前記ゴム材料
が充填されたことを検知するように構成されているもの
である。

【０００９】本発明（請求項２に記載の第２発明）の成
形用金型は、前記第１発明において、前記キャビティの
流動末端部位に前記キャビティに充填される前記ゴム材
料の粘度に応じた一定の幅および深さの溝が形成されて
いるものである。

【００１０】本発明（請求項３に記載の第３発明）の成
形用金型は、前記第２発明において、前記光ファイバー
センサが、前記溝を構成する壁面に形成された開口に配
設されているものである。

【００１１】本発明（請求項４に記載の第４発明）の成
形用金型は、前記第３発明において、前記光ファイバー
センサが配設される前記開口部が形成された前記溝の外
側に大容量のオーバーフロー溝が形成されているもので
ある。

【００１２】本発明（請求項５に記載の第５発明）の成
形用金型は、前記第４発明において、前記開口部に配設
された前記光ファイバーセンサの先端に耐熱性の透明カ
バーが配設されているものである。

【００１３】本発明（請求項６に記載の第６発明）の成
形用金型は、前記第５発明において、前記溝の深さが、
０．０１ｍｍないし０．３ｍｍの範囲内に設定されてい
るものである。

【００１４】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
成形用金型は、射出成形機より射出されたゴム材料が充
填される成形用金型において、該成形用金型内に形成さ
れたキャビティ内における射出されたゴム材料が最後に
充填される前記流動末端部位に配設された前記光ファイ
バーセンサが、前記キャビティ内の流動末端部位に前記
ゴム材料が到達し前記キャビティ内に前記ゴム材料が充
填されたことを検知するので、シンプルな装置により、
簡単な工数によって、前記キャビティへの前記ゴム材料
の充填を精確に検知するという効果を奏する。

【００１５】上記構成より成る第２発明の成形用金型
は、前記第１発明において、前記キャビティの流動末端
部位に前記キャビティに充填される前記ゴム材料の粘度
に応じた一定の幅および深さの溝が形成されているの
で、充填された前記ゴム材料が前記キャビティ内の前記
流動末端部位に到達して完全に充填されたことを検知す
ることが出来るという効果を奏する。

【００１６】上記構成より成る第３発明の成形用金型
は、前記第２発明において、前記溝を構成する壁面に形
成された開口に配設された前記光ファイバーセンサによ
って、前記溝に到達した前記ゴム材料を検知するので、
前記ゴム材料が前記キャビティに完全に充填されたこと
を検知することが出来るという効果を奏する。

【００１７】上記構成より成る第４発明の成形用金型
は、前記第３発明において、前記光ファイバーセンサが
配設される前記開口部が形成された前記溝の外側に大容
量のオーバーフロー溝が形成されているので、前記キャ
ビティ内に充填された前記ゴム材料を前記溝を介してそ
の外側に形成された大容量のオーバーフロー溝に流動す
るため、前記ゴム材料の前記キャビティ内の前記流動末
端部位への到達を確実にするという効果を奏する。

【００１８】上記構成より成る第５発明の成形用金型
は、前記第４発明において、前記開口部に配設された前
記光ファイバーセンサの先端に耐熱性の透明カバーが配
設されているので、充填された前記ゴム材料の圧力から
前記光ファイバーセンサを保護するという効果を奏す
る。

【００１９】上記構成より成る第６発明の成形用金型
は、前記第５発明において、前記溝の深さが、０．０１
ｍｍないし０．３ｍｍの範囲内に設定されているので、
前記光ファイバーセンサ用の必要な受発光部を確保する
という効果を奏する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００２１】（実施形態）本実施形態の成形用金型は、
図１ないし図３に示されるように射出成形機より射出さ
れたゴム材料が充填される成形用金型１、２において、
該成形用金型内に形成されたキャビティ３内における射
出されたゴム材料が最後に充填される流動末端部位に光
ファイバーセンサ８が配設され、前記キャビティ３内の
流動末端部位に前記ゴム材料が到達し前記キャビティ３
内に前記ゴム材料が充填されたことを検知するように構
成されているものである。

【００２２】本実施形態の成形用金型は、図１に示され
るように固定型１と可動型２とから成り、前記固定型１
と可動型２との間にキャビティ３が形成され、該キャビ
ティ３が射出成形装置のノズルに連通するランナ４にゲ
ート５を介して連通している。

【００２３】前記キャビティ３の右端の流動末端部位に
は前記キャビティに充填される前記ゴム材料の粘度に応
じた一定の幅および深さの検出溝６が形成され、該検出
溝６が大容量の半円径断面形状のオーバーフロー溝１２
に連通している。

【００２４】前記溝の深さは、０．０１ｍｍないし０．
３ｍｍの範囲内に設定される。試作金型における成形結
果および前記キャビティに充填される前記ゴム材料の流
動解析により、キャビティの流動末端部位を予め把握
し、キャビティの材料流動末端部ＰＬに幅３ｍｍ深さ
０．０１〜０．１５ｍｍ程度の溝を片側の例えば可動型
２に対して加工する。

【００２５】前記検出溝６の深さは、材料がキャビティ
３に完全に充填されてから流れ込むように、浅くしなけ
ればならない。しかし、あまり浅くしすぎて、材料が流
れ込む前にキャビティ３内の材料圧力が上昇し過ぎ、バ
リが発生してもいけない。それらについて考慮し、検討
した結果、０．１〜０．１５ｍｍ程度が最も良いと言う
ことが出来る。

【００２６】しかし、材料粘度が極端に違うものについ
ては、このサイズは変更したほうが良い場合がある。例
えば極端に材料粘度が低いものについては、前記検出溝
６の深さを０．０１〜０．０５ｍｍ程度に設定する必要
があり、また逆に極端に高いものについては、０．２５
〜０．３ｍｍに設定する必要がある。

【００２７】つぎに、前記検出溝６の巾寸法について
は、成形品に検出溝６の巾の材料が残ることから、成形
後にそれを容易に除去できるよう、必要最小限つまり、
光ファイバーセンサ８の受発光部を確保できる寸法とす
るのが良い。

【００２８】そして、前記検出溝６の底部或いは上部
に、前記キャビティ３に極力近づけて光ファイバーセン
サ８が設置される。すなわち前記光ファイバーセンサ８
が、前記検出溝６を構成する壁面６０に形成された開口
６１に介挿配設されている。

【００２９】前記開口部６１に配設された前記光ファイ
バーセンサ８の先端に耐熱性の透明保護カバー７が配設
されている。すなわち前記光ファイバーセンサ８の先端
部には、石英ガラスのような耐熱性のある、透明なカバ
ーが設置され、材料流入による前記センサの破損を防止
するように構成されている。

【００３０】前記光ファイバーセンサ８を構成するファ
イバーの一端は、アンプユニット９に接続され、光ファ
イバーセンサでの検出信号（オン、オフ）を信号線１０
を介して射出成形機の制御装置１１に出力されるように
構成されている。

【００３１】前記光ファイバーセンサ８が配設される前
記開口部６１が形成された前記検出溝６の外側に大容量
の略半円断面形状のオーバーフロー溝１２が形成されて
いる。

【００３２】前記キャビティ３の材料最終充填位置が検
出溝６の位置にくる成形品を成形する手順について、図
３を参照して説明する。

【００３３】まず、成形機制御装置１１によって射出制
御できる図示しない射出成形機の射出装置から、これも
図示しない型締め装置により、前記固定型１と可動型２
が閉じられた前記キャビティ３の中に、ゴム材料が射出
される。

【００３４】前記固定型１および可動型２は図示しない
金型内部或いは外部に設置されたヒーターユニットによ
り、ゴム材料を加硫反応させる温度に昇温されている。
射出されたゴム材料は、前記ランナー４およびゲート５
を通り、ステップ１０１において射出圧力および速度の
設定値に従い前記キャビティ３に充填される。

【００３５】前記キャビティ３にゴム材料が完全に充填
される際、材料最終充填位置に加工された前記検出溝６
内にゴム材料が流入する。ステップ１０２において、前
記光ファイバーセンサ８によってバリの検出の検出が行
われる。すなわち前記検出溝６に設置された前記光ファ
イバーセンサ８は、それ自身の発した光を、透明な前記
保護カバー７を通し、光沢のある固定型１の下面で発射
させ、再度保護カバー７を通して発光面と同じ面にある
受光面で検出される。

【００３６】前記検出溝６に流入した前記ゴム材料は、
前記光ファイバーセンサ８の発する光を遮るため、前記
アンプユニット９から信号線１０を経由して、前記成形
機制御装置１１に信号が伝わる。

【００３７】そしてこの信号により、ステップ１０３に
おいて射出を停止するために射出を打ち切る等の制御を
行うことで、前記キャビティ３内のゴム材料の圧力を低
く抑えた設定値の保圧を作用させることが出来る。

【００３８】ステップ１０５において、前記保圧時間が
設定値に到達したら保圧工程が完了され、射出を完了す
る。その間に前記キャビティ３内の材料全体が加硫反応
を起こすまで、図示しない型締め装置により、この状態
を保持することで、前記金型のＰ．Ｌ．面へのバリの発
生を抑制し、バリ仕上げ不要な成形品を得ることができ
る。

【００３９】なお前記検出溝６の深さは、ゴム材料の流
動性に合わせて前記検出溝６の深さ０．０１〜０．１５
ｍｍ程度に設定されているので、射出終了時にキャビテ
ィ３内材料の収縮により引張られて、引け不良が発生す
ることも無い。

【００４０】また前記検出溝６の幅は、前記光ファイバ
ーセンサ８の先端受発光部のサイズに合わせて、３ｍｍ
程度に設定されているので、前記検出溝６の設置部位
は、試作結果や流動解析結果より、キャビティ３の材料
最終充填位置に設定され、前記検出溝６は真空成形用の
つなぎ溝や射出量調整用のオーバーフロー溝と兼ねても
良い。

【００４１】前記保護カバー７については、もともと前
記光ファイバーセンサ８が耐熱性のあるファイバーを何
本か束ねて固定してあるものであるため、前記保護カバ
ー７無しに直接検出溝６の下に光ファイバーセンサ８を
設置すると、成形時に材料が流れ込んだ際、その圧力
で、光ファイバーセンサ８が破損したり、ファイバーと
ファイバーの間に材料が侵入し、バリを検出する精度に
影響が出る恐れがあるため、材料の圧力に耐えられて、
且つ耐熱性のある石英ガラスなど透明度の高いもので作
られた保護カバー７を設置する必要がある。

【００４２】前記検出溝６の外側に設置する前記オーバ
ーフロー溝１２であるが、これは前記検出溝６を通った
材料が溜まるところである。このオーバーフロー溝１２
については、成形品を離型する際、この溝に溜まった材
料が成形品よりちぎれて残らないような半円形などの断
面形状にすると良い。

【００４３】またそのサイズについては、完全に充填す
ると金型のＰ．Ｌ．面にバリが発生する可能性が高いの
で、完全に充填させないようにするため、材料の注入バ
ラツキ量或いは、前記光ファイバーセンサ８により材料
を検出して射出を停止させるまでに流れ込む材料の量よ
りも大きくする。

【００４４】そして、前記オーバーフロー溝１２の前記
検出溝６から最も遠い部位に図示しない真空引きの孔を
つなげて、これも図示しない真空ポンプにより、成形
時、材料を射出する前か或いは射出中に、キャビティ３
内の空気を抜いてやれば、成形品のエア混入不良を低減
することも出来る。

【００４５】本実施形態の成形用金型は、前記キャビテ
ィ３内に材料が完全に充填された状況を、確実に検出
し、その信号を射出成形機の制御装置に送る機構を、安
価に実現するものである。

【００４６】まず射出成形機より金型内に射出された材
料が、前記キャビティ３内に充填され、完全に充填され
る際、前記ゴム材料が流動末端部ＰＬに加工された前記
検出溝部６に流れ込み、前記ゴム材料が光ファイバーセ
ンサ８の受発光部を遮るため、材料のキャビティ３への
完全充填を検出することができる。

【００４７】そしてその検出信号を射出成形機の制御装
置１１に送ることで、射出成形機側で、前記キャビティ
３への材料の供給を止めて、バリの発生を抑止すること
が容易になる。以上により、バリ除去加工の必要の無
い、安価で一定品質の成形品を提供することが可能とな
る。

【００４８】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００４９】前記光ファイバーセンサ８には反射型と透
過型があり、反射型はセンサ内部に発光と受光の機能を
持つファイバーが束ねられているものである。今回の開
発構造に対して、透過型つまり発光と受光にそれぞれ別
のセンサを使用するものを、それぞれ固定型と可動型の
検出溝６部に設置して使用しても良いが、設置するため
の加工の手間や、保護カバーが更に必要なことを考える
と、反射型を使用するほうが、低コストに目的を達成す
ることが出来る。

【００５０】また１個の前記光ファイバーセンサ８によ
って検出し、射出制御を行う仕様としているが、検出溝
６に２個の光ファイバーセンサ８を並べたり、２個目を
オーバーフロー溝１２のところに設置して、その間の材
料流動速度やタイミングを検出して、より高精度な射出
制御を実施することも出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の成形用金型お要部を示す部
分拡大断面図である。

【図２】本実施形態の成形用金型を示す断面図である。

【図３】本実施形態の成形用金型に装着された光ファイ
バーセンサの検出出力による射出成形の制御フローを示
すチャート図である。

【図４】従来のゴム成形体の製造方法を説明するための
断面図である。

【図５】従来の成形用金型を説明するための断面図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 成形用金型 ３ キャビティ ８ 光ファイバーセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 直 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 牛田 洋子 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA45 AM33 AP19 AQ01 CA11 CB01 CK41 CK85 4F206 AA45 AM33 AP19 AQ01 JA07 JN25 JP11 JQ81

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機より射出されたゴム材料が充
   填される成形用金型において、 該成形用金型内に形成されたキャビティ内における射出
   されたゴム材料が最後に充填される流動末端部位に光フ
   ァイバーセンサが配設され、前記キャビティ内の流動末
   端部位に前記ゴム材料が到達し前記キャビティ内に前記
   ゴム材料が充填されたことを検知するように構成されて
   いることを特徴とする成形用金型。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記キャビティの流動末端部位に前記キャビティに充填
   される前記ゴム材料の粘度に応じた一定の幅および深さ
   の溝が形成されていることを特徴とする成形用金型。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記光ファイバーセンサが、前記溝を構成する壁面に形
   成された開口に配設されていることを特徴とする成形用
   金型。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記光ファイバーセンサが配設される前記開口部が形成
   された前記溝の外側に大容量のオーバーフロー溝が形成
   されていることを特徴とする成形用金型。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記開口部に配設された前記光ファイバーセンサの先端
   に耐熱性の透明カバーが配設されていることを特徴とす
   る成形用金型。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記溝の深さが、０．０１ｍｍないし０．３ｍｍの範囲
   内に設定されていることを特徴とする成形用金型。