JP2003112348A

JP2003112348A - 射出成形方法

Info

Publication number: JP2003112348A
Application number: JP2001308898A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kakimoto; 昌寿柿本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のキャビティを有した射出成形におい
て、キャビティ間での最適成形条件を同一とし、成形バ
ラツキを防止する。【解決手段】複数のキャビティ４，９を有した射出成
形金型によって樹脂を射出成形する。各キャビティ４，
９毎における樹脂充填完了時の圧力立ち上がりを検知す
ることにより、キャビティ４，９間の樹脂充填完了時の
圧力立ち上がり時間差を求め、この時間差をなくすよう
に金型温度を制御する。樹脂充填完了時の圧力立ち上が
りは、キャビティ４，９に対応して配置した圧力測定セ
ンサ２８，２９によって検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−１１２８７号公報には、金型
の内部圧力を用いて、射出速度や保圧の制御を行う射出
成形制御方法が記載されている。また、射出成形機の射
出ノズルに圧力センサを設置し、その圧力によって、射
出圧、保圧の制御を行うこともなされている。これらの
制御方法はいずれも、成形品の高精度化を可能とするた
めに、樹脂温度のバラツキやその他のバラツキ要因によ
る成形バラツキの低減を図るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の射出成形方法では、キャビティが１つのときは
良いが、キャビティが２つ以上ある場合、キャビティ間
のバラツキに関しての制御ができない。そして、キャビ
ティ間のバラツキあると、各キャビティにより、良品が
成形可能な最適成形条件範囲が異なるため、全キャビテ
ィにおいて良品を得るための成形条件幅が極めて狭くな
る。このため、上述の射出成形方法を利用しても、成形
時のバラツキにより、キャビティによってヒケ、ウェル
ド、フローマークなどの不良が発生して、歩留まりが低
下する。

【０００４】このキャビティ間のバラツキは、作製時の
誤差、ガス抜けになるクリアランスの差、ランナ、キャ
ビティの温度差などが原因となって、溶融樹脂が充填す
るときの入り易さを左右することにより生じている。こ
れは同一のキャビティ形状、ランナ形状、ゲート形状で
も生じており、修正は困難である。

【０００５】すなわち、成形条件が一定のとき、充填が
早いキャビティはヒケ、フローマークが発生しにくく、
ウェルドが発生し易いのに対し、充填が遅いキャビティ
はヒケ、フローマークが発生し易く、ウェルドが発生し
にくいものとなっている。但し、ヒケに関しては成形品
の形状や成形条件によって逆の場合も有り得る。このと
き、充填が早いキャビティは充填完了時の圧力が早く立
ち上がり、充填が遅いキャビティは充填完了時の圧力が
遅く立ち上がる。また、連続成形では、成形開始時から
成形数が増えるにつれて、ガス抜き溝への樹脂の付着や
金型の劣化等が発生することにより、キャビティ間のバ
ラツキ具合が変化している。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、キャビティ間での最適成形条
件範囲を同一にし、かつ成形数が増えてもキャビティ間
に生じるバラツキを抑えることが可能な射出成形方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、複数のキャビティを有した射出
成形金型によって樹脂を射出成形する方法であって、各
キャビティ毎における樹脂充填完了時の圧力立ち上がり
を検知することにより、キャビティ間の樹脂充填完了時
の圧力立ち上がり時間差を求め、この時間差をなくすよ
うに金型温度を制御することを特徴とする。

【０００８】射出成形においては、射出成形機のノズル
からスプルー、共通のランナ及び各キャビティが有する
ランナ、ゲートを経て各キャビティに充填される。ま
た、オーバーフローを有するときはオーバーフローまで
充填される。そして、各キャビティの細部にまで樹脂が
充填したときから射出成形機で検知している圧力が保圧
設定圧力になるまで急激に上昇する、充填完了時の圧力
立ち上がりが起こる。

【０００９】請求項１の発明では、この充填完了時の圧
力立ち上がり時間を各キャビティ毎に検知し、検知した
時間差を基にして、金型温度を制御することにより、キ
ャビティ内への樹脂の充填完了までの時間差をなくすた
め、キャビティ間での最適成形条件が同一になり、全て
のキャビティでの品質が安定する。また、成形数が増え
ても、キャビティ間のバラツキが発生することがない。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の射出成
形方法であって、前記樹脂充填完了時の圧力立ち上がり
は、キャビティ、ゲートまたはランナのいずれかで検知
することを特徴とする。

【００１１】キャビティ、ゲート、ランナには、樹脂が
充填されるため、樹脂充填時に圧力立ち上がりを検知で
き、金型温度の制御が可能となる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１記載の射出成
形方法であって、前記樹脂充填完了時の圧力立ち上がり
は、キャビティに連通状態で設けたオーバーフローで検
知することを特徴とする。

【００１３】オーバーフローは、キャビティの最終充填
位置にあるため、オーバーフローでの検知は充填完了と
ほぼ一致する。このため、充填完了時の圧力立ち上がり
を簡単に、かつ正確に検知することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態により、具体的に説明する。なお、各実施の形態にお
いて、同一の部材には同一の符号を付してある。

【００１５】（実施の形態１）図１〜図３は、本発明の
実施の形態１であり、図１は実施の形態１の射出成形金
型の断面、図２及び図３はランナ圧力の波形図を示す。

【００１６】射出成形金型１は可動金型２と固定金型３
とからなっており、これらの固定金型３及び可動金型２
では、固定側第１キャビティ形成駒８と可動側第１キャ
ビティ形成駒１５とが対向し、固定側第２キャビティ形
成駒１２と可動側第２キャビティ形成駒１６とが対向し
ている。

【００１７】そして、固定側第１キャビティ形成駒８と
可動側第１キャビティ形成駒１５とによって、第１キャ
ビティ４、第１ゲート７及び第１ランナ６が形成され、
固定側第２キャビティ形成駒１２と可動側第２キャビテ
ィ形成駒１６とによって、第２キャビティ９、第２ゲー
ト１１及び第２ランナ１０が形成されている。第１ゲー
ト７及び第１ランナ６は、スプルー５と第１キャビティ
４とを連結し、第２ゲート１１及び第１ランナ１０は、
スプルー５と第２キャビティ９とを連結する。

【００１８】固定側第１キャビティ形成駒８と固定側第
２キャビティ形成駒１２には、それぞれ温調媒体が流れ
る固定側第１温調穴１３、固定側第２温調穴１４が貫通
している。また、可動側第１キャビティ形成駒１５と可
動側第２キャビティ形成駒１６にはそれぞれ温調媒体が
流れる可動側第１温調穴１７、可動側第２温調穴１８が
貫通している。

【００１９】そして、可動側第１温調穴１７、可動側第
２温調穴１８、固定側第１温調穴１３、固定側第２温調
穴１４は温調ホース１９を通じて温調媒体を循環させる
可動側第１温調機２０、可動側第２温調機２１、固定側
第１温調機２２、固定側第２温調機２３にそれぞれ接続
されている。なお、図１では各温調機から各温調穴へ出
る温調ホース１９だけを記載しているが、各温調穴から
各温調機へ戻る温調ホースも接続されるものである。

【００２０】また、可動側第１温調機２０、可動側第２
温調機２１、固定側第１温調機２２、固定側第２温調機
２３には、温調媒体温度をヒータの入切などで制御する
可動側第１温調機温度制御装置２４、可動側第２温調機
温度制御装置２５、固定側第１温調機温度制御装置２
６、固定側第２温調機温度制御装置２７がそれぞれ具備
されている。

【００２１】さらに、固定側第１キャビティ形成駒８に
おける第１ランナ６形成部分には、第１ランナ圧力測定
センサ２８が配置され、固定側第２キャビティ形成駒１
２における第２ランナ１０形成部分には、第２ランナ圧
力測定センサ２９が配置されている。

【００２２】また、可動金型２には、成形された成形品
を可動金型２から押し出すための押し出しピン３０と押
し出しピン３０を作動させるための押し出し板３１が配
置されている。この構造の金型１は射出成形機（図示省
略）に取り付けられるものである。

【００２３】第１ランナ圧力測定センサ２８、第２ラン
ナ圧力測定センサ２９の出力データは演算装置３２に送
られる。演算装置３２からは、可動側第１温調機温度制
御装置２４、可動側第２温調機温度制御装置２４、可動
側第２温調機温度制御装置２５、固定側第１温調機温度
制御装置２６、固定側第２温調機温度制御装置２７に対
して温度設定値が送られる。

【００２４】この実施の形態では、射出成形機により可
動金型２が固定金型３と接し、第１キャビティ４、第２
キャビティ９、第１ランナ６、第２ランナ１０、第１ゲ
ート７、第２ゲート１１を形成する。その後、溶融した
樹脂が射出成形機よりスプルー５、第１ランナ６、第２
ランナ１０、第１ゲート７、第２ゲート１１を介して第
１キャビティ４、第２キャビティ９に流れ込み、充填、
圧力がかかった状態で固化して成形品が形成され、その
後、射出成形機により可動金型２が固定金型３より離れ
る。このときには、成形品は固定金型３と離れ、可動金
型２側に接したままである。その後、射出成形機によ
り、押し出し板３１を介して押し出しピン３０が作動し
て成形品を可動金型２から離し、取り出し装置などによ
って金型１外へ搬送する。

【００２５】以上の成形過程の中で、第１ランナ６及び
第２ランナ１０での第１ランナ圧力測定センサ２８及び
第２ランナ圧力測定センサ２９にかかる樹脂圧力が測定
される。このときの波形を図２、図３に示す。

【００２６】図２及び図３に示すように、圧力測定セン
サ２８、２９には樹脂が到達したときに樹脂の圧力が検
出されている。各圧力測定センサ２８，２９で検知され
る圧力では、樹脂が各キャビティ４，９の細部にまで樹
脂が充填したときから射出成形機で検知している圧力が
保圧設定圧力になるまで急激に上昇する、充填完了時の
圧力立ち上がりが起こっている。

【００２７】図２の場合、第１ランナ圧力波形３３と比
較して第２ランナ圧力波形３４はこの充填完了完了時の
立ち上がりが遅く、図３の場合、第２ランナ圧力波形３
４は充填完了時の圧力立ち上がりが早い。なお、成形条
件は第１キャビティ４の成形品の品質が安定するように
設定している。このとき、図２の場合には第２キャビテ
ィ９にヒケ、フローマークが発生しやすく、図３の場合
には第２キャビティ９にウェルドが発生し易い。なお、
ヒケに関しては逆の場合も有り得る。かかる充填完了時
の圧力立ち上がりの時間差は演算装置３２が算出する。

【００２８】この実施の形態では、圧力立ち上がり時間
を以下のように決めるものである。すなわち、型締信号
が射出成形機から出力され、その後、ａ秒後からｂ秒後
まで演算装置３２にはデータが送られ、このデータ送信
が終わると一定時間に対する圧力の傾きがある数値以上
になる時の時間を第１ランナ６、第２ランナ１０でそれ
ぞれ求めるものである。

【００２９】そして、第２ランナ１０の時間から第１ラ
ンナ６の時間を差し引くことにより、時間差を求める。

【００３０】この時間差を基に、第２ランナー１０の充
填完了時の圧力立ち上がりが第１ランナ６の充填完了時
の圧力立ち上がりよりも遅いときは、可動側第２温調機
温度制御装置２５、固定側第２温調機温度制御装置２７
の温調媒体設定温度を上げる。このことにより、第２キ
ャビティ９、第２ランナ１０、第２ゲート１１の金型温
度は上昇し、この部分を流れる樹脂の温度が上昇し、流
動性が良くなる。

【００３１】一方、第２ランナ１０の充填完了時の圧力
立ち上がりが第１ランナ６の充填完了時の圧力立ち上が
りよりも早いときは、可動側第２温調機温度制御装置２
５、固定側第２温調機温度制御装置２７の温調媒体設定
温度を下げる。このことにより、第２キャビティ９、第
２ランナー１０、第２ゲート１１の金型温度は下がり、
この部分を流れる樹脂の温度が下がり、流動性が悪くな
る。

【００３２】この実施の形態では、以上のようにして、
第２キャビティ９、第２ランナ１０、第２ゲート１１に
流れる樹脂の流動性をコントロールすることにより、第
２ランナ１０の充填完了時の圧力立ち上がりと第１ラン
ナ６の充填完了時の圧力立ち上がりの時間差をなくすこ
とができる。これにより、キャビティ間の最適成形条件
が同一になり、第１キャビティ４、第２キャビティ９の
成形品ともに品質が安定する。また、成形数が増えて
も、キャビティ間のバラツキは発生しない。

【００３３】この実施の形態では、第２ランナ１０の充
填完了時の圧力立ち上がりを調整して第１ランナ６の充
填完了時の圧力立ち上がりとの時間差をなくすようにし
ているが、品質が安定した成形条件での型締め開始から
充填完了時の圧力立ち上がりを基に各キャビティの充填
完了時の圧力立ち上がりとの時間差を求め、各キャビテ
ィ毎にある温調機温度制御装置により、温調機の媒体温
度を制御しても良い。この場合には、キャビティ間の品
質バラツキがなくなるだけでなく、生産数が増えてもキ
ャビティ間だけではなく、ショット数による品質差もな
くすことができる。

【００３４】また温調媒体の温度が上昇してから、金型
温度が上昇するまで時間がかかるため、あるショット数
毎に１回、測定、制御を行うのがよい。なお、第１ラン
ナ６及び第２ランナ１０に圧力測定センサを設置した
が、ゲート、キャビティのいずれに設置しても良い。

【００３５】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２を示す。この実施の形態において、固定側第１温調
穴１３、固定側第２温調穴１４は温調媒体を循環させる
固定側温調機１０１とそれぞれ固定側第１温調媒体流量
調整バルブ１０２、固定側第２温調媒体流量調整バルブ
１０３及び温調ホース１９を介して連結されている。な
お、各温調媒体流量調整バルブ１０２，１０３は各温調
機から各温調穴へ温調媒体が出ていく側に配置されてい
る。また、図４では、各温調機から各温調穴へ出る温調
ホース１９だけを記載しているが、各温調穴から各温調
機へ戻る温調ホースも接続されるものである。

【００３６】一方、可動側第１温調穴１７及び可動側第
２温調穴１８は温調媒体を循環させる可動側温調機１０
４と、それぞれ可動側第１温調媒体流量調整バルブ１０
５、可動側第２温調媒体流量調整バルブ１０６及び温調
ホース１９を介して連結されている。これらの固定側第
１温調媒体流量調整バルブ１０２、固定側第２温調媒体
流量調整バルブ１０３、可動側第１温調媒体流量調整バ
ルブ１０５、可動側第２温調媒体流量調整バルブ１０６
は演算装置３２に接続されており、それぞれのバルブ１
０２，１０３，１０５，１０６に対して演算装置３２か
ら流量設定値が送出される。

【００３７】この実施の形態において、第２ランナ１０
の充填完了時の圧力立ち上がりが第１ランナ６の充填完
了時の圧力立ち上がりよりも遅いときは、固定側第２温
調媒体流量調整バルブ１０３、可動側第２温調媒体流量
調整バルブ１０６により温調流量を増やす。このことに
より、第２キャビティ９、第２ランナ１０、第２ゲート
１１の金型温度が上昇し、この部分を流れる樹脂の温度
が上昇し、流動性が良くなる。

【００３８】これに対し、第２ランナ１０の充填完了時
の圧力立ち上がりが第１ランナ６の充填完了時の圧力立
ち上がりよりも早いときは、固定側第２温調媒体流量調
整バルブ１０３、可動側第２温調媒体流量調整バルブ１
０６により温調流量を減らす。このことにより、第２キ
ャビティ９、第２ランナ１０、第２ゲート１１の金型温
度が下がり、この部分を流れる樹脂の温度が下がり、流
動性が悪くなる。

【００３９】上述した実施の形態１では、キャビティ１
つにつき温調機が２台必要であるところから、温調機の
台数が限られているときに成形品取り数が多くなれば、
対応できなくなる。しかしながら、この実施の形態で
は、取り数に関係なく、固定側、可動側別系統の温調に
しても２台の温調機で調整することが可能となり、成形
品取り数が多くなっても対応することができる。

【００４０】（実施の形態３）図５〜図７は、本発明の
実施の形態３であり、図５は実施の形態３の射出成形金
型の断面、図６及び図７はオーバーフロー圧力の波形図
を示す。

【００４１】この実施の形態では、第１オーバーフロー
２０１、第２オーバーフロー２０２を形成するものであ
る。第１オーバーフロー２０１は、固定側第１キャビテ
ィ形成駒８及び可動側第１キャビティ形成駒１５におけ
る樹脂の最終充填位置に形成され、第２オーバーフロー
２０２は、固定側第２キャビティ形成駒１２及び可動側
第２キャビティ形成駒１６における樹脂の最終充填位置
に形成されている。

【００４２】さらに、固定側第１キャビティ形成駒８に
おける第１オーバーフロー２０１形成部分には、第１オ
ーバーフロー圧力測定センサ２０３が設置され、固定側
第２キャビティ形成駒１２における第２オーバーフロー
２０２形成部分には、第２オーバーフロー圧力測定セン
サ２０４が設置されている。これらの第１オーバーフロ
ー圧力測定センサ２０３、第２オーバーフロー圧力測定
センサ２０４の出力データは演算装置３３に送られる。

【００４３】この実施の形態では、溶融した樹脂は最終
充填位置である第１オーバーフロー２０１、第２オーバ
ーフロー２０２にまで流れ込む。そして、成形の過程の
中で、第１オーバーフロー圧力測定センサ２０３、第２
オーバーフロー圧力測定センサ２０１および第２オーバ
ーフロー２０４により第１オーバーフロー２０２にかか
る樹脂圧力が測定される。このときの圧力波形を図６、
図７に示す。

【００４４】図６の場合、第１オーバーフロー圧力波形
２０５と比較して、第２オーバーフロー圧力波形２０６
は充填完了時の圧力立ち上がりが遅く、図７の場合、第
２オーバーフロー圧力波形２０６は充填完了時の圧力立
ち上がりが早い。このとき、図６の場合には第２キャビ
ティ９にヒケ、フローマークが発生し易く、図７の場合
には第２キャビティ９にウェルドが発生し易い。なお、
ヒケに関しては逆の場合も有り得る。この充填完了時の
圧力立ち上がりの時間差は演算装置３２で算出する。

【００４５】この実施の形態では、充填時の圧力立ち上
がり時間は以下のようにしてきめるものである。すなわ
ち、型締信号が射出成形機から出力され、その後、演算
装置３２に射出成形機から型開信号が送られるまでデー
タが送信され、このデータ送信が終わると圧力がかかり
始めた時間を第１オーバーフロー２０１、第２オーバー
フロー２０２でそれぞれ求めるものである。

【００４６】そして、第２オーバーフロー２０２の時間
から第１オーバーフロー２０１の時間を差し引くことに
より、時間差を求める。さらに、この時間差をなくすよ
うに、第１キャビティ４、第１ゲート７、第１ランナ６
及び第２キャビティ９、第２ゲート１１、第２ランナ１
０に対する温度制御を実施の形態２と同様にして行う。

【００４７】実施の形態１及び実施の形態２では、充填
時の圧力立ち上がり時間差を求めるため、設定データが
多いが、この実施の形態ではオーバーフローに圧力がか
かり始めた時間を求めるだけであるため、設定が容易で
ある。これは、圧力センサがランナ、ゲート、キャビテ
ィにある場合では、樹脂が圧力センサに接したときに一
度上昇するが、この実施の形態のように最終充填位置に
ある場合は、樹脂が圧力センサに接したときには充填完
了とほぼ一致するためである。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、充填完了時の
圧力立ち上がり時間を各キャビティ毎に検知し、検知し
た時間差を基に金型温度を制御して、キャビティ内への
樹脂の充填完了までの時間差をなくすため、キャビティ
間での最適成形条件が同一になり、全てのキャビティで
の品質が安定する。また、成形数が増えても、キャビテ
ィ間のバラツキが発生することがない。

【００４９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
と同様な効果を有するのに加えて、樹脂充填時に圧力立
ち上がりを検知でき、金型温度の制御が可能となる。

【００５０】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
と同様な効果を有するのに加えて、充填完了時の圧力立
ち上がりを簡単に、かつ正確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１が適用される射出成形金型の断面
図である。

【図２】実施の形態１におけるランナでの樹脂圧力の波
形図である。

【図３】実施の形態１におけるランナでの樹脂圧力の波
形図である。

【図４】実施の形態２適用される射出成形金型の断面図
である。

【図５】実施の形態３が適用される射出成形金型の断面
図である。

【図６】実施の形態３におけるオーバーフローでの樹脂
圧力の波形図である。

【図７】実施の形態３におけるオーバーフローでの樹脂
圧力の波形図である。

【符号の説明】

４第１キャビティ６第１ランナ７第１ゲート９第２キャビティ１０第２ランナ１１第２ゲート２８第１ランナ圧力測定センサ２９第２ランナ圧力測定センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のキャビティを有した射出成形金型
によって樹脂を射出成形する方法であって、各キャビティ毎における樹脂充填完了時の圧力立ち上が
りを検知することにより、キャビティ間の樹脂充填完了
時の圧力立ち上がり時間差を求め、この時間差をなくす
ように金型温度を制御することを特徴とする射出成形方
法。
【請求項２】前記樹脂充填完了時の圧力立ち上がり
は、キャビティ、ゲートまたはランナのいずれかで検知
することを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】前記樹脂充填完了時の圧力立ち上がり
は、キャビティに連通状態で設けたオーバーフローで検
知することを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。