JP2009298033A

JP2009298033A - 成形品判別システム

Info

Publication number: JP2009298033A
Application number: JP2008155391A
Authority: JP
Inventors: Gakuji Ikemura; 学司池村
Original assignee: Iriso Electronics Co Ltd
Current assignee: Iriso Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】成形品の良否の判別精度を向上させることの可能な成形品判別システムを提供する。
【解決手段】射出成形装置１０の金型１５のキャビティ１６に射出された成形材料の圧力を検出する圧力センサ１９と、金型１５のキャビティ１６に射出された成形材料の温度を検出する温度センサ１８ａ，１８ｂと、圧力センサ１９によって検出された成形材料の圧力と、温度センサ１８ａ，１８ｂによって検出された成形材料の温度とに基づいて、該成形材料からなる成形品の良否を判別する制御部２６とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば樹脂等の成形材料を射出成形装置の金型のキャビティに射出してなる成形品の良否を判別するための成形品判別システムに関するものである。

従来、この種の成形品判別システムとして、射出成形装置の金型のキャビティに射出された成形材料の圧力を検出する圧力検出手段と、該成形材料からなる成形品の良否を、圧力検出手段によって検出された成形材料の圧力に基づき判別する判別手段とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平７−５２２０７号公報

ところで、射出成形を行う際には、キャビティの末端部まで成形材料が充填されずに成形材料が冷却・固化されることにより、成形品の一部が欠ける等のように不完全な形状の成形品が生産されるショートショットという現象が発生することが知られている。

しかしながら、前記従来例では、成形材料の圧力のみを検出しており、キャビティ内の成形材料の冷却・固化状態を検出していないことから、ショートショットが発生したか否かを判別することが困難であった。これにより、成形品の良否の判別精度が十分でないおそれがあった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形品の良否の判別精度を向上させることの可能な成形品判別システムを提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、射出成形装置の金型のキャビティに射出された成形材料の圧力を検出する圧力検出部と、前記金型のキャビティに射出された成形材料の温度を検出する温度検出部と、圧力検出部によって検出された成形材料の圧力と、温度検出部によって検出された成形材料の温度とに基づいて、該成形材料からなる成形品の良否を判別する判別部とを備えている。

これにより、キャビティ内の成形材料の温度及び圧力に基づき成形品の良否が判別されることから、キャビティ内の成形材料の圧力及び冷却・固化状態に基づき成形品の良否を判別することが可能になる。

本発明によれば、キャビティ内の成形材料の圧力及び冷却・固化状態に基づき成形品の良否を判別することができるので、ショートショット等の不具合が発生したか否かを容易に判別することができ、成形品の良否判別の精度を向上させることができる。また、キャビティ内の成形材料の圧力及び温度を検出することにより、成形品に外観不良や寸法不良が発生したか否かについても判別することができるという利点がある。

図１乃至図７は本発明の一実施形態を示すもので、図１は射出成形装置の概略構成図、図２は図１に示した射出成形装置の要部拡大図、図３は成形品判別システムの制御系構成を示す機能ブロック図、図４は品質判別情報のデータ構造の一例を示す図、図５は品質判別を行う場合の制御部の動作を説明するフロー図、図６はキャビティ内の成形材料の温度特性を示す図、図７はキャビティ内の成形材料の圧力特性を示す図である。

本発明の成形品判別システムは、射出成形装置１０によって成形された成形品の良否を、射出成形装置１０の金型１５のキャビティ１６に射出された成形材料の圧力及び温度に基づき判別するようになっている。なお、本実施形態では、上記の機能を射出成形装置１０に実装することにより、成形品判別システムを構成している。

射出成形装置１０の構成について図１及び図２を参照して説明する。射出成形装置１０は、周知のインラインスクリュー型の構成をなし、加熱シリンダ１１、スクリュー１２、射出シリンダ１３、ホッパ１４、金型１５、型締めシリンダ１７を備えている。なお、ここでは射出成形装置１０の要部となる構成のみを示し、他の構成については説明を省略する。

加熱シリンダ１１の先端には、成形材料を金型１５側に射出するためのノズル１１ａが設けられており、スクリュー１２は、加熱シリンダ１１内部において射出シリンダ１３からノズル１１ａに向かって延びるように設けられている。また、スクリュー１２は、モータ等（図示省略）によって回転駆動されるとともに、射出シリンダ１３の駆動によって加熱シリンダ１１内を前進または後退するようになっている。

加熱シリンダ１１の外周には、成形材料としての樹脂を収容するホッパ１４が設けられており、ホッパ１４から供給された樹脂は、加熱シリンダ１１内で加熱溶融され、スクリュー１２の前進によりノズル１１ａを介して金型１５へ加圧射出される。

金型１５は固定型１５ａと可動型１５ｂからなり、固定型１５ａは加熱シリンダ１１に連結され、可動型１５ｂは型締めシリンダ１７に連結されている。可動型１５ｂは、型締めシリンダ１７の駆動によって前進または後退することにより、型締め及び型開閉するようになっている。また、固定型１５ａと可動型１５ｂの間には、成形品の外形に応じて形成されたキャビティ１６が設けられており、ノズル１１ａから射出された溶融樹脂がキャビティ１６内に注入されるようになっている。

また、可動型１５ｂのキャビティ１６側には、キャビティ１６に射出された樹脂の温度を検出する温度センサ１８と、該樹脂の圧力を検出する圧力センサ１９とが設けられている。温度センサ１８は、キャビティ１６の厚さ寸法が大きい部分（図中Ｘ１の部分）における樹脂の温度を検出する第１の温度センサ１８ａと、キャビティ１６の厚さ寸法が小さい部分（図中Ｘ２の部分）における樹脂の温度を検出する第２の温度センサ１８ｂとから構成されており、各温度センサ１８ａ，１８ｂは、検出した温度を表す情報を制御部２６に送信する。また、圧力センサ１９は、検出した圧力を表す情報を制御部２６に送信する。

次に、図３を参照して成形品判別システムの制御系構成について説明する。

位置センサ２０は、射出シリンダ１１内のスクリュー１２の位置を検出するためのものであり、スクリュー１２の位置を検出すると、該位置を表す情報を制御部２６に送信する。

入出力部２１は周知のタッチパネルであり、利用者がタッチパネルの画面に触れることにより、射出成形装置１０の制御内容や後述の品質判別情報２５ａの内容等を適宜設定することができる。また、入出力部２１は、制御部２６の制御により品質判別結果等の情報を表示する。

射出シリンダ駆動部２２は、射出シリンダ１１の動作を制御するためのもので、制御部２６からの制御信号に基づいて射出シリンダ１１を駆動させる。

型締めシリンダ駆動部２３は、型締めシリンダ１７の動作を制御するためのもので、制御部２６からの制御信号に基づいて型締めシリンダ１７を駆動させる。

搬送部２４は周知のロボットアーム等からなり、良否が判別された成形品を金型１５から取り出して、所定の収容部（図示省略）に搬送するようになっている。

記憶部２５は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な記憶素子であり、成形品の良否を判別するための複数の条件からなる品質判別情報２５ａが記憶されている。品質判別情報２５ａには、図４に示すように、正常な射出動作時におけるキャビティ１６内の樹脂の圧力及び温度の特性を表す基準値と、成形品が良品として判別されるための測定値と基準値の差の許容範囲とが予め設定されている。

制御部２６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びタイマ回路等を備えたコンピュータからなり、上記各種機器を制御するようになっている。また、制御部２６には、第１の温度センサ１８ａ、第２の温度センサ１８ｂ、圧力センサ１９、位置センサ２０、入出力部２１、射出シリンダ駆動部２２、型締めシリンダ駆動部２３、搬送部２４及び記憶部２５が接続されている。制御部２６は、温度センサ１８、圧力センサ１９及び位置センサ２０によって検出されたデータに基づき成形品の良否を判別するようになっており、本願請求項でいう判別手段を構成している。

以上のように構成された成形品判別システムにおいて、成形品の良否を判別する場合の制御部２６の動作を、図５のフロー図を参照して説明する。まず、制御部２６は、射出シリンダ駆動部２２及び型締めシリンダ駆動部２３を介して射出シリンダ１３及び型締めシリンダ１７を駆動させ、固定型１５ａと可動型１５ｂを接触させる。そして、制御部２６は、射出シリンダ駆動部２２を介してスクリュー１２を前進させることにより、加熱シリンダ１１内で加熱溶融された樹脂を、ノズル１１ａを介してキャビティ１６内に射出させる（ステップＳ１）。

次に、第１及び第２の温度センサ１８ａ，１８ｂと圧力センサ１９は、それぞれキャビティ１６内に射出された樹脂の温度または圧力を検出し、検出データを制御部２６に送信する（ステップＳ２）。ここで、第１の温度センサ１８ａによって検出された樹脂の温度特性は図６のＡ１のように示され、第２の温度センサ１８ｂによって検出された樹脂の温度特性は図６のＡ２のように示される。このように、キャビティ１６の厚さ寸法即ち成形品の厚さ寸法が異なる部分のそれぞれについて温度特性を検出することにより、品質判別処理をより正確に行うことが可能になる。また、圧力センサ１９によって検出された樹脂の圧力特性は、図７のように示される。

制御部２６は、樹脂の射出後所定時間（例えば５秒）、第１及び第２の温度センサ１８ａ，１８ｂと圧力センサ１９によって検出された信号を受信した後に（ステップＳ３）、記憶部２５に記憶された図４の品質判別情報２５ａを用いて成形品の品質判別処理を行う（ステップＳ４）。

ここで、品質判別処理の内容について具体的に説明すると、制御部２６は、圧力センサ１９によって検出された樹脂の圧力の最大値、最大値に達したときの時間、最大値に達したときに位置センサ２０によって検出されたスクリュー１２の位置、樹脂がキャビティ１６内に射出された後の所定時間帯（例えば２秒から３秒の間）における圧力の最大値、該所定時間帯における圧力の最小値及び該所定時間帯の圧力の平均値の全ての測定値が、品質判別情報２５ａのそれぞれの項目の許容範囲内である場合に、良品であると判断する。この場合、所定時間帯における圧力の最大値、最小値及び平均値に基づいて成形品の良否を判別していることから、圧力特性が異なる他の成形材料を用いて射出成形を行う場合でも正確な品質判別処理を行うことができる。また、制御部２６は、上記項目のうち少なくとも一つ以上の項目が許容範囲外であった場合に、不良品であると判断する。

また、制御部２６は、第１及び第２の温度センサ１８ａ，１８ｂによって検出された樹脂の温度の最大値、最大値に達したときの時間、最大値に達したときに位置センサ２０によって検出されたスクリュー１２の位置、樹脂がキャビティ１６内に射出された後の所定時間帯（例えば２秒から３秒の間）における温度の最大値、該所定時間帯における温度の最小値及び該所定時間帯の温度の平均値の全ての測定値が、品質判別情報２５ａのそれぞれの項目の許容範囲内である場合に、良品であると判断する。この場合、所定時間帯における温度の最大値、最小値及び平均値に基づいて成形品の良否を判別していることから、温度特性が異なる他の成形材料を用いて射出成形を行う場合でも正確な品質判別処理を行うことができる。さらに、制御部２６は、上記項目のうち少なくとも一つ以上の項目が許容範囲外であった場合に、不良品であると判断する。

なお、本実施形態では、樹脂の温度及び圧力の各測定値の全てが許容範囲内であるか否かに基づき品質判別処理を行っているが、温度及び圧力それぞれの各測定値のうち少なくとも一つに基づき成形品の良否を判別してもよい。

そして、制御部２６は、搬送部２４を制御して、品質が判別された成形品を収容部（図示省略）に搬送する（ステップＳ５）。

以上のように、キャビティ１６内の樹脂の温度及び圧力に基づき成形品の良否が判別されることから、キャビティ１６内の樹脂の圧力及び冷却・固化状態に基づき成形品の良否を判別することが可能になる。

このように、本実施形態の成形品判別システムによれば、射出成形装置１０の金型１５のキャビティ１６に射出された樹脂の圧力を検出する圧力センサ１９と、金型１５のキャビティ１６に射出された樹脂の温度を検出する温度センサ１８ａ，１８ｂと、圧力センサ１９によって検出された樹脂の圧力と、温度センサ１８ａ，１８ｂによって検出された樹脂の温度とに基づいて、該樹脂からなる成形品の良否を判別する制御部２６とを備えたので、キャビティ１６内の樹脂の圧力及び冷却・固化状態に基づき成形品の良否を判別することができる。従って、ショートショット等の不具合が発生したか否かを容易に判別することができ、成形品の良否判別の精度を向上させることができる。また、キャビティ内の成形材料の圧力及び温度を検出することにより、成形品に外観不良や寸法不良が発生したか否かについても判別することができるという利点がある。

また、射出成形装置１０のスクリュー１２の位置を検出する位置センサ２０を備え、制御部２６は、圧力センサ１９によって検出された樹脂の圧力の最大値、該最大値に達したときの時間、該最大値に達したときに位置センサ２０によって検出されたスクリュー１２の位置、樹脂がキャビティ１６内に射出された後の所定時間帯における圧力の最大値、該所定時間帯における圧力の最小値及び該所定時間内の圧力の平均値の少なくとも一つに基づき、該成形材料からなる成形品の良否を判別するので、樹脂の圧力に関連する様々なパラメータに基づき成形品の良否を判別することができ、成形品の良否判別の精度をより向上させることができる。

さらに、射出成形装置１０のスクリュー１２の位置を検出する位置センサ２０を備え、制御部２６は、温度センサ１８によって検出された樹脂の温度の最大値、該最大値に達したときの時間、該最大値に達したときに位置センサ２０によって検出されたスクリュー１２の位置、樹脂がキャビティ１６内に射出された後の所定時間帯における温度の最大値、該所定時間帯における温度の最小値及び該所定時間内の温度の平均値の少なくとも一つに基づき、該樹脂からなる成形品の良否を判別するので、樹脂の温度に関連する様々なパラメータに基づき成形品の良否を判別することができ、成形品の良否判別の精度をより向上させることができる。

さらにまた、圧力センサ１９、温度センサ１８及び制御部２６を射出成形装置１０に設けたので、成形品判別システムを射出成形装置１０一体で成形品判別システムを実現することができる。

なお、上記実施形態は本発明の具体例に過ぎず、本発明が上記実施形態のみに限定されることはない。例えば、上記実施形態では、圧力センサ１９、温度センサ１８及び制御部２６を射出成形装置１０に設けたものを示したが、制御部２６が行う成形品の良否判別処理を、射出成形装置１０に接続されたパーソナルコンピュータを用いて行ってもよい。

また、上記実施形態では、一つの圧力センサ１９と、二つの温度センサ１８ａ，１８ｂとを備えたものを示したが、圧力センサ１９及び温度センサ１８の数を適宜変更してもよい。さらに、キャビティ１６内の任意の位置における成形材料の圧力及び温度を検出可能であれば、圧力センサ１９及び温度センサ１８の設置位置を適宜変更してもよい。

射出成形装置の概略構成図図１に示した射出成形装置の要部拡大図本発明の一実施形態を示す成形品判別システムの制御系構成を示す機能ブロック図品質判別情報のデータ構造の一例を示す図品質判別を行う場合の制御部の動作を説明するフロー図キャビティ内の成形材料の温度特性を示す図キャビティ内の成形材料の圧力特性を示す図

符号の説明

１０…射出成形装置、１２…スクリュー、１５…金型、１６…キャビティ、１８ａ…第１の温度センサ、１８ｂ…第２の温度センサ、１９…圧力センサ、２０…位置センサ、２６…制御部。

Claims

射出成形装置の金型のキャビティに射出された成形材料の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記金型のキャビティに射出された成形材料の温度を検出する温度検出手段と、
圧力検出手段によって検出された成形材料の圧力と、温度検出手段によって検出された成形材料の温度とに基づいて、該成形材料からなる成形品の良否を判別する判別手段とを備えた
ことを特徴とする成形品判別システム。
前記射出成形装置のスクリューの位置を検出する位置検出手段を備え、
前記判別手段は、前記圧力検出手段によって検出された成形材料の圧力の最大値、該最大値に達したときの時間、該最大値に達したときに位置検出手段によって検出されたスクリューの位置、成形材料が前記キャビティ内に射出された後の所定時間帯における圧力の最大値、該所定時間帯における圧力の最小値及び該所定時間帯の圧力の平均値の少なくとも一つに基づき、該成形材料からなる成形品の良否を判別する
ことを特徴とする請求項１記載の成形品判別システム。
前記射出成形装置のスクリューの位置を検出する位置検出手段を備え、
前記判別手段は、前記温度検出手段によって検出された成形材料の温度の最大値、該最大値に達したときの時間、該最大値に達したときに位置検出手段によって検出されたスクリューの位置、成形材料が前記キャビティ内に射出された後の所定時間帯における温度の最大値、該所定時間帯における温度の最小値及び該所定時間帯の温度の平均値の少なくとも一つに基づき、該成形材料からなる成形品の良否を判別する
ことを特徴とする請求項１記載の成形品判別システム。
前記圧力検出手段、温度検出手段及び判別手段を射出成形装置に設けた
ことを特徴とする請求項１記載の成形品判別システム。