JP2020108936A - 金型制御装置、金型制御ユニット、金型及び金型制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ部で発生するガスをキャビティ部から抜き易くすることができる金型制御装置、金型制御ユニット、金型及び金型制御方法を提供する。【解決手段】金型制御装置は、金型を備え、金型は、通気性のない金属製の第１金型部材と、第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かってゲートに対向する位置に第２金型部材を配置してあり、キャビティ部に樹脂を充填した場合、第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、金型制御装置、金型制御ユニット、金型及び金型制御方法に関する。

自動車産業、食品産業や電気・電子産業などの幅広い分野では、液状の複数の樹脂を混合して成形された成形品が用いられている。液状の樹脂を硬化させる射出成形では、成形時の工程の短縮や生産性の向上が図れる。

特許文献１には、下型と上型とから構成される金型のキャビティに連通するスプールから液状の樹脂を注入し、樹脂がキャビティ内に十分に充填されたところで金型を加熱して樹脂を硬化させて電気・電子部品を製造する方法が開示されている。

特開２０１８−２９２３号公報

特許文献１のような射出成形では、一般的に２液からなる樹脂を一定の比率で混合して熱硬化させる。熱硬化樹脂は、加熱すると化学反応を起こし、化学反応でガスが発生する。発生したガスをキャビティ外に排出するため、金型にガス抜きの通気ゲートを設けることが考えられるが、均一にガスを排出することができず、成形品の品質が低下するおそれがある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、キャビティ部で発生するガスをキャビティ部から抜き易くすることができる金型制御装置、金型制御ユニット、金型及び金型制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る金型制御装置は、金型を備え、前記金型内の状態を制御する金型制御装置であって、前記金型は、通気性のない金属製の第１金型部材と、前記第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、前記第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に前記第２金型部材を配置してあり、前記キャビティ部に樹脂を充填した場合、前記第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部を備える。

本発明に係る金型制御ユニットは、金型内の状態を制御する金型制御ユニットであって、通気性のない金属製の第１金型部材のキャビティ部に樹脂を充填したことを示す信号を取得する信号取得部と、前記信号取得部で信号を取得した場合、通気性金属又は通気性セラミックであって前記キャビティ部と連通する第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部とを備える。

本発明に係る金型は、通気性のない金属製の第１金型部材と、前記第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、前記第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に前記第２金型部材を配置してある。

本発明に係る金型制御方法は、金型内の状態を制御する金型制御方法であって、通気性のない金属製の第１金型部材のキャビティ部に樹脂を充填したことを示す信号を取得し、前記信号が取得された場合、通気性金属又は通気性セラミックであって前記キャビティ部と連通する第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する。

本発明によれば、キャビティ部で発生するガスをキャビティ部から抜き易くすることができる。

本実施の形態の金型制御システムの構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態の第２金型部材が装着された第１金型部材の外観斜視の要部構成の第１例を示す模式図である。 本実施の形態の第２金型部材が装着された第１金型部材の側面側の要部構成の第１例を示す模式図である。 本実施の形態の第２金型部材が装着された第１金型部材の正面側の要部構成の第１例を示す模式図である。 本実施の形態の金型制御ユニットによる金型制御方法の一例を示すタイムチャートである。 液状の樹脂の熱硬化時にキャビティ部で発生するガスの様子の一例を示す模式図である。 対抗圧力を有するガスをキャビティ部に注入したときの様子の一例を示す模式図である。 成形品の正面側の形状の一例を示す模式図である。 本実施の形態の第２金型部材が装着された第１金型部材の外観斜視の要部構成の第２例を示す模式図である。 本実施の形態の第２金型部材が装着された第１金型部材の外観斜視の要部構成の第３例を示す模式図である。 キャビティ部の正面視の形状の他の例を示す模式図である。 本実施の形態の金型制御システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の金型制御システムの構成の一例を示す模式図である。金型制御システムは、金型制御装置としての金型制御ユニット８０及び金型７０の他に、高温用温度調節装置１０、低温用温度調節装置２０、成形機３０、計量供給装置４０、５０、及び対抗圧力供給装置６０を備える。

金型７０は、通気性のない金属製の第１金型部材７１、７３と、第１金型部材７１のキャビティ部７０１と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材７２とを備える。第１金型部材７１、７３は、例えば、成形機３０に固定される固定側（例えば、第１金型部材７１）と、金型開閉装置７６による金型開閉時に可動する可動側（例えば、第１金型部材７３）とで構成することができる。なお、第１金型部材７１を可動側とし、第１金型部材７３を固定側とすることもできる。第１金型部材７１には、液状の樹脂がキャビティ部７０１に射出されるゲート７０２が設けられている。

通気性金属は、微小な気孔が無数にあいている金属材料（多孔質金属を含む）であり通気性を有する。なお、通気性金属は、金属材料に微小な気孔が予め設けられている場合だけでなく、微小な気孔を加工によって形成する場合も含む。気孔の平均径（例えば、数十μｍ）、気孔率は適宜設定することができる。第２金型部材７２は、通気性金属に限定されるものではなく、通気性があるセラミックのような無機化合物を加熱処理し焼き固めた焼結体（成形体）でもよい。また、第２金型部材７２が通気性金属である場合、通気性金属の表面に通気性セラミックをコーティングしてもよい。

第１金型部材７１と第２金型部材７２とは、はめ込み構造で構成してあるので、第２金型部材７２の装着又は取り外しが容易になる。第２金型部材７２は、例えば、金属３Ｄプリンタを用いて、金属粉末をレーザ光により焼結させて通気性のある多孔質の金型として製作することができる。第２金型部材７２は、通気性金属素材を加工して製作してもよい。第１金型部材７１及び第２金型部材７２の詳細は後述する。

計量供給装置４０は、タンク４１、ポンプ（不図示）などを備える。計量供給装置４０と成形機３０とは、材料供給管４４で接続され、材料供給管４４には、電磁弁４３、圧力センサ４２が設けられている。タンク４１内の液状の樹脂（第１の樹脂）は、計量されてポンプによって成形機３０へ圧送される。

計量供給装置５０は、タンク５１、ポンプ（不図示）などを備える。計量供給装置５０と成形機３０とは、材料供給管５４で接続され、材料供給管５４には、電磁弁５３、圧力センサ５２が設けられている。タンク５１内の液状の樹脂（第２の樹脂）は、計量されてポンプによって成形機３０へ圧送される。第１の樹脂と第２の樹脂は、所要の混合比率になるように計量されて成形機３０に圧送される。なお、図示していないが、材料供給管４４、５４を一つの配管に纏めて成形機３０に接続するとともに、当該配管にスタティクスミキサーを設けて、樹脂を混合してもよい。計量供給装置４０、５０から供給される樹脂は、熱硬化性樹脂とすることができ、例えば、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。

成形機３０は、バレル３３及びスクリュー３１などを備え、計量供給装置４０、５０から圧送された液状の樹脂（本実施例では、２液の樹脂）は、バレル３３内に送られ、スクリュー３１によって混合されるとともに、バレル３３内の圧力（射出圧力）によってノズルの先端から金型７０内に射出される。ノズルの先端には、逆流防止バルブ３２が設けられている。

対抗圧力供給装置６０は、ガスポンプ６１、タンク６２、ガスコンプレッサ（不図示）などを備える。タンク６２は、空気、窒素ガス、炭酸ガス、及びアルゴンガスを含む不活性ガスのいずれか一つを収容する。対抗圧力供給装置６０と第２金型部材７２との間には、流体配管６６を接続してある。対抗圧力供給装置６０と第２金型部材７２との間の流体配管６６には、第２開閉弁としての対抗弁６３（電磁弁）、圧力センサ６５が設けられている。また、流体配管６６は途中で分岐し、第１開閉弁としての排気弁６４（電磁弁）を介して排出口に接続されている。対抗圧力供給装置６０は、流体配管６６及び第２金型部材７２を通じて、対抗圧力を有する気体をキャビティ部７０１に供給することができる。対抗圧力は、例えば、キャビティ部７０１内のガスの圧力と同等以上であって、射出圧力よりも低い圧力とすることができる。キャビティ部７０１内のガスとは、液状の樹脂の熱硬化の際の化学反応で発生するガスである。排気弁６４及び対抗弁６３は、例えば、一つの切換弁で代用することもできる。

第１金型部材７１、７３それぞれには、送媒管１３と、返媒管２３とが接続されている。送媒管１３は、さらに中途で分岐し、分岐した一方の送媒管１３は、電磁弁１１を介して高温用温度調節装置１０に接続され、分岐した他方の送媒管１３は、電磁弁２１を介して低温用温度調節装置２０に接続されている。また、返媒管２３は、さらに中途で分岐し、分岐した一方の返媒管２３は、電磁弁１２を介して高温用温度調節装置１０に接続され、分岐した他方の返媒管２３は、電磁弁２２を介して低温用温度調節装置２０に接続されている。また、金型７０には、温度センサ７４、圧力センサ７５が設けられている。

低温用温度調節装置２０は、金型７０の温度を、例えば、室温に調節することができる。高温用温度調節装置１０は、金型７０の温度を所定の高温（例えば、熱硬化樹脂を硬化させるべく、１１０℃から２３０℃程度の温度）に調節することができる。なお、低温用温度調節装置２０を具備しない構成であってもよい。

金型制御ユニット８０は、制御部としての機能を有し、成形機信号取得部８１、金型信号取得部８２、弁開閉制御部８３、及び対抗圧力制御部８４を備える。

成形機信号取得部８１は、成形機３０から所定の信号を取得する。所定の信号は、例えば、樹脂の射出を開始したことを示す射出開始信号、樹脂の充填割合が所要の範囲内であることを示す第１時点信号、射出の完了を示す射出完了信号などを含む。

金型信号取得部８２は、金型開閉装置７６から所定の信号を取得する。所定の信号は、例えば、金型を閉じたことを示す金型閉信号、金型を開いたことを示す金型開信号などを含む。

弁開閉制御部８３は、対抗弁６３、及び排気弁６４の開閉を制御することができる。

対抗圧力制御部８４は、対抗圧力供給装置６０が供給する不活性ガスの圧力を制御することができる。

次に、本実施の形態の金型（第１金型部材７１及び第２金型部材７２）の詳細について説明する。

図２は本実施の形態の第２金型部材７２が装着された第１金型部材７１の外観斜視の要部構成の第１例を示す模式図であり、図３は本実施の形態の第２金型部材７２が装着された第１金型部材７１の側面側の要部構成の第１例を示す模式図であり、図４は本実施の形態の第２金型部材７２が装着された第１金型部材７１の正面側の要部構成の第１例を示す模式図である。なお、便宜上、図では、第１金型部材７３は省略している。図に示すように、第１金型部材７１は、正面視が正方形状の形状をなし、中央部に正面視が円状のキャビティ部７０１を形成してある。キャビティ部７０１の深さは、成形品の形状に応じて適宜決定される。図の例では、便宜上、キャビティ部７０１の形状を円盤状にしている。不図示の第１金型部材７３にも、成形品の形状に応じたキャビティ部が形成されている。成形品は、例えば、シリコン樹脂製のレンズとすることができるが、これに限定されない。第１金型部材７１の一側面には、成形機３０のノズルが当接するスプール７０３がゲート７０２に向かって形成されている。なお、便宜上、ランナーは省略している。スプール７０３の位置は図の例に限定されない。

第２金型部材７２は、第１金型部材７１に設けられたゲート７０２から射出方向に向かってゲート７０２に対向する位置に配置してある。ゲート７０２に対向する位置とは、例えば、ゲート７０２の位置に対向するキャビティ部７０１の位置とすることができる。

より具体的には、第２金型部材７２は、ゲート７０２から射出方向に向かってゲート７０２に対向する位置からキャビティ部７０１の周縁に沿って設けられている。図に示すように、第２金型部材７２は、ゲート７０２に対向する位置又は位置付近を間にしてキャビティ部７０１の周縁に沿って設けてもよく、あるいは、図示していないが、ゲート７０２に対向する位置又は位置付近を一端としてキャビティ部７０１の周縁に沿って設けてもよい。これにより、後述のように、キャビティ部７０１で発生したガス（液状の樹脂を加熱することによる化学反応によって発生するガス）が第２金型部材７２に進入する際の第２金型部材７２の表面積（図で模様を付した領域）を大きくすることができ、第２金型部材７２の無数の気孔を通じてキャビティ部７０１から面状に排出されるので、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。キャビティ部７０１で発生したガスを面状に、かつ均一に排出できるので、成形品のひずみの発生を防止できる。

また、第２金型部材７２は、ゲート７０２から射出方向に向かってゲート７０２に対向する位置に配置され、キャビティ部７０１に連通する対向部７２１と、対向部７２１及びキャビティ部７０１に連通し、キャビティ部７０１の周縁の一部に配置された周縁部７２２とを備える。周縁部７２２は、排気通路７２３を通じて第１金型部材７１の外部と連通している。キャビティ部７０１で発生したガスが第２金型部材７２の周縁部７２２に対して面状に進入する際の周縁部７２２の表面積（図で模様を付した領域）を適宜の値のものを使用することができる。図３の例では、周縁部７２２の深さ方向の寸法は、キャビティ部７０１の深さ（第１金型部材７１における深さ）の半分程度としている。これにより、キャビティ部７０１の形状や容積等が異なる場合でも、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。

また、図４に示すように、ゲート７０２と周縁部７２２の両端部７２２ａ、７２２ｂそれぞれとを結ぶ線分のなす角度θは、４５°から９０°の範囲内とすることができる。より具体的には、ゲート７０２と周縁部７２２の両端部７２２ａ、７２２ｂそれぞれとを結ぶ線分をキャビティ部７０１の底面（又は天面）に投影した場合の当該線分のなす角度θを、４５°から９０°の範囲内とすることができる。角度θが４５°未満である場合、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜きにくくなる。また、角度θが９０°を超える場合、第２金型部材７２（周縁部７２２）の形状が大きくなり、コストが高くなる。角度θを、４５°から９０°の範囲内にすることにより、コスト高を抑えつつ、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。

次に、金型７０の制御方法について説明する。

図５は本実施の形態の金型制御ユニット８０による金型制御方法の一例を示すタイムチャートである。まず、金型７０は閉じた状態であり、排気弁６４及び対抗弁６３は閉じた状態であるとする。金型制御ユニット８０は、成形機３０から射出開始信号を取得した場合（すなわち、キャビティ部７０１に樹脂が充填された場合）、射出開始信号の取得時点から時間ｔｄだけ経過した時点で排気弁６４を開状態に制御する。時間ｔｄは、適宜決定することができ、より具体的には、樹脂を加熱して熱硬化させる過程でガスが発生するタイミングとすることができる。

図６は液状の樹脂の熱硬化時にキャビティ部７０１で発生するガスの様子の一例を示す模式図である。図６に示すように、ゲート７０２からキャビティ部７０１に射出された液状の樹脂は、キャビティ部７０１を広がりながらゲート７０２に対向する位置に向かって流れる（図では、樹脂の流れを破線の矢印で示す）。なお、実際の樹脂の流れは、さらに複雑であるが、便宜上、簡略化して図示している。液状の樹脂の熱硬化の際の化学反応（例えば、重合過程）で発生したガスは、ゲート７０２に対向する位置に配置された第２金型部材７２（具体的には、対向部７２１及び周縁部７２２）の微小な気孔を通じて流体配管に流れキャビティ部７０１の外部へ排出される（図では、ガスの流れを実線の矢印で示す）。第２金型部材７２が通気性を有するので、キャビティ部７０１からガスを排出できる面積が、通気ゲートよりも大きく、均一にガスを面状に排出することができ、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。また、成形品のひずみの発生を防止できる。

また、従来の通気ゲートを設けた従来の金型と比較してキャビティ部７０１内で発生したガスを抜き易いので、射出圧力を小さくできる。また、従来のように、真空ガス抜き装置を用いる必要がないので、キャビティ部の圧力を静圧にすることができ、成形品が金型内部で張り付くことがなく、成形品を金型から外し易くなる。

金型制御ユニット８０は、樹脂を充填した後の所定の第１時点で排気弁６４を閉状態に制御するとともに、対抗弁６３を開状態に制御する。これにより、対抗圧力供給装置６０は、流体配管６６及び第２金型部材７２を通じて、対抗圧力を有する気体をキャビティ部７０１に供給することができる。対抗圧力は、例えば、キャビティ部７０１内のガス圧と同等以上であって、射出圧力よりも低い圧力とすることができる。所定の第１時点は、例えば、キャビティ部７０１を流れる樹脂の先端部が、キャビティ部７０１の側壁に到達するタイミングとすることができ、樹脂の充填割合が所定範囲（例えば、９０％以上、より好ましくは９５％以上）になった時点とすることができる。

図７は対抗圧力を有するガスをキャビティ部７０１に注入したときの様子の一例を示す模式図である。図中、模様を付した領域は充填された樹脂を示すが、実際のキャビティ部７０１内の樹脂の様子は複雑であるので、簡略化して図示している。また、樹脂の先端部は、キャビティ部７０１の側壁に到達しているが、図では、対応圧力のガス（抗圧のガス）が注入されていることを明示するため、樹脂の先端部とキャビティ部７０１の側壁との間に隙間を図示している。

樹脂の先端部がキャビティ部７０１の側壁に到達した場合に、樹脂の充填を完了させるため、あるいは熱硬化が所望の状態に達するまでの間、射出圧力をキャビティ部７０１に対して加える必要がある。このため、樹脂の先端部は、第１金型部材７１、７３の微小な隙間に侵入してバリの原因となる。第２金型部材７２を通じて対抗圧力を加えることにより、樹脂の侵入を抑制してバリの発生を低減することができる。

図８は成形品の正面側の形状の一例を示す模式図である。図８の例は、例えば、自動車用のレンズである。図に示すように、本実施の形態の場合には、円形状の成形品の周囲にはバリが発生していない。一方、比較例（対抗圧力のガスの注入を行わない例）は、成形品の周囲（すなわち、キャビティ部の側壁の一部に相当する領域）には、バリの発生が散見される。このように、本実施の形態では、第２金型部材７２を通じて対抗圧力を加えることにより、第１金型部材７１、７３の隙間への樹脂の侵入を抑制してバリの発生を低減することができる。

金型制御ユニット８０は、射出が完了し、樹脂が硬化した後に、金型７０が開くまで対抗弁６３を開状態に制御する。成形品のひずみ等を防止するため、金型７０が開くまでキャビティ部７０１には背圧が印加されているので、背圧を止めるまで（金型７０を開くまで）、キャビティ部７０１に対して対抗圧力を加えることにより、背圧による樹脂の侵入を抑制して、バリの発生をさらに低減することができる。

金型制御ユニット８０は、金型７０が開いた場合、対抗圧力供給装置６０から供給される流体（ガス）の圧力を上げる。第２金型部材７２の気孔には、排出するガスが残留する場合があるので、対抗圧力を上げて第２金型部材７２へ供給することにより、第２金型部材７２の気孔を清掃することができ、第２金型部材７２を第１金型部材７１から取り外すことなく長時間使用することができる。金型制御ユニット８０は、その後、対抗弁６３を閉じる。

第２金型部材７２の形状は、前述の例に限定されるものではない。以下、第２金型部材７２の他の形状について説明する。

図９は本実施の形態の第２金型部材７２が装着された第１金型部材７１の外観斜視の要部構成の第２例を示す模式図である。図９に示すように、第２金型部材７２は、ゲート７０２から射出方向に向かってゲート７０２に対向する位置からキャビティ部７０１の周縁に沿って設けられている。図に示すように、第２金型部材７２は、ゲート７０２に対向する位置又は位置付近を間にしてキャビティ部７０１の周縁に沿って設けられている。図２に例示した第１例との相違点は、第２金型部材７２の深さ方向の寸法は、キャビティ部７０１の深さ（第１金型部材７１における深さ）と同等にしている。これにより、キャビティ部７０１の形状や容積等に応じて、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。また、キャビティ部７０１の形状や容積等に応じて、第２金型部材７２を通じてキャビティ部７０１に対して対抗圧力を加えることができ、第１金型部材７１、７３間の隙間への樹脂の侵入を抑制してバリの発生を低減することができる。

図１０は本実施の形態の第２金型部材７２が装着された第１金型部材７１の外観斜視の要部構成の第３例を示す模式図である。図１０に示すように、第２金型部材７２は、ゲート７０２から射出方向に向かってゲート７０２に対向する位置に配置され、キャビティ部７０１に連通する対向部７２１と、対向部７２１及びキャビティ部７０１に連通し、キャビティ部７０１の周縁の一部に配置された周縁部７２２とを備える。図２に例示した第１例との相違点は、周縁部７２２の深さ方向の寸法は、対向部７２１側から周縁部７２２の両端部７２２ａ、７２２ｂに向かって小さくなっている。これにより、キャビティ部７０１の形状や容積等に応じて、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。また、キャビティ部７０１の形状や容積等に応じて、第２金型部材７２を通じてキャビティ部７０１に対して対抗圧力を加えることができ、第１金型部材７１、７３間の隙間への樹脂の侵入を抑制してバリの発生を低減することができる。

上述の例では、キャビティ部７０１の正面視の形状が円形の場合について説明したが、キャビティ部７０１の正面視の形状は、円形に限定されない。以下の他の例について説明する。

図１１はキャビティ部７０１の正面視の形状の他の例を示す模式図である。図１１Ａでは、キャビティ部７０１の正面視の形状は楕円状であり、図１１Ｂでは、キャビティ部７０１の正面視の形状は矩形状であり、図１１Ｃでは、キャビティ部７０１の正面視の形状は三角形状である。いずれの場合でも、第２金型部材７２は、ゲート７０２から射出方向に向かってゲート７０２に対向する位置からキャビティ部７０１の周縁に沿って設けられている。これにより、キャビティ部７０１の形状や容積等に応じて、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から抜き易くすることができる。また、キャビティ部７０１の形状や容積等に応じて、第２金型部材７２を通じてキャビティ部７０１に対して対抗圧力を加えることができ、第１金型部材７１、７３間の隙間への樹脂の侵入を抑制してバリの発生を低減することができる。

図１２は本実施の形態の金型制御システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、成形機３０の処理及び金型温度調整処理を含めて、便宜上、処理の主体を金型制御システムとして説明する。金型制御システムは、金型温度を室温に調整し（Ｓ１１）、射出を開始する（Ｓ１２）。金型制御システムは、金型温度を所定の高温に調整し（Ｓ１３）、液状の樹脂を熱硬化させる。

金型制御システム（金型制御ユニット８０）は、排気弁６４を開き（Ｓ１４）、キャビティ部７０１で発生したガスをキャビティ部７０１から排出する。金型制御システム（金型制御ユニット８０）は、所定の第１時点であるか否かを判定し（Ｓ１５）、所定の第１時点でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、ステップＳ１５の処理を続ける。

所定の第１時点である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、金型制御システム（金型制御ユニット８０）は、排気弁６４を閉じ、対抗弁６３を開き（Ｓ１６）、第２金型部材７２を通じてキャビティ部７０１に対して対抗圧力を加える。

金型制御システム（金型制御ユニット８０）は、金型７０を開いたか否かを判定し（Ｓ１７）、金型７０を開いていない場合（Ｓ１７でＮＯ）、ステップＳ１７の処理を続ける。金型７０を開いた場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、金型制御システム（金型制御ユニット８０）は、対抗圧力（抗圧）を所定時間上げて（Ｓ１８）、第２金型部材７２を清掃する。金型制御システム（金型制御ユニット８０）は、対抗弁６３を閉じ（Ｓ１９）、処理を終了する。

本実施の形態の金型制御装置は、金型を備え、前記金型内の状態を制御する金型制御装置であって、前記金型は、通気性のない金属製の第１金型部材と、前記第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、前記第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に前記第２金型部材を配置してあり、前記キャビティ部に樹脂を充填した場合、前記第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部を備える。

本実施の形態の金型制御ユニットは、金型内の状態を制御する金型制御ユニットであって、通気性のない金属製の第１金型部材のキャビティ部に樹脂を充填したことを示す信号を取得する信号取得部と、前記信号取得部で信号を取得した場合、通気性金属又は通気性セラミックであって前記キャビティ部と連通する第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部とを備える。

本実施の形態の金型は、通気性のない金属製の第１金型部材と、前記第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、前記第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に前記第２金型部材を配置してある。

本実施の形態の金型制御方法は、金型内の状態を制御する金型制御方法であって、通気性のない金属製の第１金型部材のキャビティ部に樹脂を充填したことを示す信号を取得し、前記信号が取得された場合、通気性金属又は通気性セラミックであって前記キャビティ部と連通する第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する。

金型は、通気性のない金属製の第１金型部材と、第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備える。第１金型部材は、例えば、射出成形機に固定される固定側と、金型開閉時に可動する可動側とで構成される。固定側にはゲートが設けられている。通気性金属は、微小な気孔が無数にあいている金属材料（多孔質金属を含む）であり通気性を有する。なお、通気性金属は、金属材料に微小な気孔が予め設けられている場合だけでなく、微小な気孔を加工によって形成する場合も含む。気孔の平均径（例えば、数十μｍ）、気孔率は適宜設定することができる。第２金型部材は、通気性金属に限定されるものではなく、通気性があるセラミックのような無機化合物を加熱処理し焼き固めた焼結体（成形体）でもよい。また、第２金型部材が通気性金属である場合、通気性金属の表面に通気性セラミックをコーティングしてもよい。

第２金型部材は、第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かってゲートに対向する位置に配置してある。ゲートに対向する位置とは、例えば、ゲートの位置に対向するキャビティ部の位置とすることができる。

制御部は、キャビティ部に樹脂を充填した場合、第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する。樹脂は、例えば、液状の複数（例えば、２つ）種類の熱硬化性樹脂とすることができ、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。キャビティ部に樹脂を充填した場合とは、より具体的には、樹脂を加熱して熱硬化させる過程でガスが発生するタイミングとすることができる。

ゲートからキャビティ部に射出された液状の樹脂は、キャビティ部を広がりながらゲートに対向する位置に向かって流れる。液状の樹脂の熱硬化の際の化学反応で発生したガスは、ゲートに対向する位置に配置された第２金型部材の微小な気孔を通じて流体配管に流れキャビティ部の外部へ排出される。第２金型部材が通気性を有するので、キャビティ部からガスを排出できる面積が、通気ゲートよりも大きく、均一にガスを排出することができ、ガスをキャビティ部から抜き易くすることができる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記制御部は、樹脂を充填した後の所定の第１時点で前記第１開閉弁を閉状態に制御するとともに、対抗圧力供給装置が供給する加圧された流体が流れ、前記第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第２開閉弁を開状態に制御する。

制御部は、樹脂を充填した後の所定の第１時点で第１開閉弁を閉状態に制御するとともに、対抗圧力供給装置が供給する加圧された流体が流れ、第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第２開閉弁を開状態に制御する。

対抗圧力供給装置は、例えば、流体配管及び第２金型部材を通じて、対抗圧力を有する気体をキャビティ部に供給することができる。対抗圧力は、例えば、キャビティ部内のガス圧と同等以上であって、射出圧力よりも低い圧力とすることができる。所定の第１時点は、例えば、キャビティ部を流れる樹脂の先端部が、キャビティ部の側壁に到達するタイミングとすることができ、樹脂の充填割合が所定範囲内になった時点とすることができる。

樹脂の先端部がキャビティ部の側壁に到達した場合に、樹脂の充填を完了させるため、あるいは熱硬化が所望の状態に達するまでの間、射出圧力をキャビティ部に対して加える必要がある。このため、樹脂の先端部は、第１金型部材の固定側と可動側の微小な隙間に侵入してバリの原因となる。第２金型部材を通じて対抗圧力を加えることにより、樹脂の侵入を抑制してバリの発生を低減することができる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記制御部は、前記金型が開くまで前記第２開閉弁を開状態に制御する。

制御部は、金型が開くまで第２開閉弁を開状態に制御する。成形品のひずみ等を防止するため、金型が開くまでキャビティ部には背圧が印加されているので、背圧を止めるまで（金型を開くまで）、対抗圧力を加えることにより、背圧による樹脂の侵入を抑制して、バリの発生をさらに低減することができる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記制御部は、前記金型が開いた場合、前記対抗圧力供給装置から供給される流体の圧力を上げる。

制御部は、金型が開いた場合、対抗圧力供給装置から供給される流体の圧力を上げる。第２金型部材の気孔には、排出するガスが残留する場合があるので、対抗圧力を上げて第２金型部材へ供給することにより、第２金型部材を清掃することができ、第２金型部材を取り外すことなく長時間使用することができる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記第１金型部材と前記第２金型部材とは、はめ込み構造で構成してある。

本実施の形態の金型において、前記第１金型部材と前記第２金型部材とは、はめ込み構造で構成してある。

第１金型部材と第２金型部材とは、はめ込み構造で構成してあるので、第２金型部材の装着又は取り外しが容易になる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記第２金型部材は、前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置から前記キャビティ部の周縁に沿って設けられている。

本実施の形態の金型において、前記第２金型部材は、前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置から前記キャビティ部の周縁に沿って設けられている。

第２金型部材は、ゲートから射出方向に向かってゲートに対向する位置からキャビティ部の周縁に沿って設けられている。第２金型部材は、ゲートに対向する位置又は位置付近を間にしてキャビティ部の周縁に沿って設けてもよく、あるいは、ゲートに対向する位置又は位置付近を一端としてキャビティ部の周縁に沿って設けてもよい。これにより、キャビティ部で発生したガスが第２金型部材に進入する際の第２金型部材の表面積を大きくすることができ、ガスをキャビティ部から抜き易くすることができる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記第２金型部材は、前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に配置され、前記キャビティ部に連通する対向部と、前記対向部に連通し、前記キャビティ部の周縁の一部に配置された周縁部とを備える。

本実施の形態の金型において、前記第２金型部材は、前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に配置され、前記キャビティ部に連通する対向部と、前記対向部に連通し、前記キャビティ部の周縁の一部に配置された周縁部とを備える。

第２金型部材は、ゲートから射出方向に向かってゲートに対向する位置に配置され、キャビティ部に連通する対向部と、対向部に連通し、キャビティ部の周縁の一部に配置された周縁部とを備える。キャビティ部で発生したガスが第２金型部材の周縁部に進入する際の周縁部の表面積を適宜の値のものを使用することにより、キャビティ部の形状や容積等が異なる場合でも、ガスをキャビティ部から抜き易くすることができる。

本実施の形態の金型制御装置において、前記ゲートと前記周縁部の両端部それぞれとを結ぶ線分のなす角度は、４５°から９０°の範囲内である。

本実施の形態の金型において、前記ゲートと前記周縁部の両端部それぞれとを結ぶ線分のなす角度は、４５°から９０°の範囲内である。

ゲートと周縁部の両端部それぞれとを結ぶ線分のなす角度は、４５°から９０°の範囲内である。より具体的には、ゲートと周縁部の両端部それぞれとを結ぶ線分をキャビティ部の底面（又は天面）に投影した場合の当該線分のなす角度を、４５°から９０°の範囲内とすることができる。当該なす角度が４５°未満である場合、ガスをキャビティ部から抜きにくくなる。また、当該なす角度が９０°を超える場合、第２金型部材の形状が大きくなり、コストが高くなる。当該なす角度を、４５°から９０°の範囲内にすることにより、コスト高を抑えつつ、ガスをキャビティ部から抜き易くすることができる。

なお、前述の実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせることができる。

１０ 高温用温度調節装置
１１、１２、２１、２２、４３、５３ 電磁弁
１３ 送媒管
２３ 返媒管
２０ 低温用温度調節装置
３０ 成形機
４０、５０ 計量供給装置
４４、５４ 材料供給管
６０ 対抗圧力供給装置
６３ 対抗弁
６４ 排気弁
６６ 流体配管
７０ 金型
７０１ キャビティ部
７０２ ゲート
７１、７３ 第１金型部材
７２ 第２金型部材
７２１ 対向部
７２２ 周縁部
８０ 金型制御ユニット
８１ 成形機信号取得部
８２ 金型信号取得部
８３ 弁開閉制御部
８４ 対抗圧力制御部

Claims (15)

1. 金型を備え、前記金型内の状態を制御する金型制御装置であって、
   前記金型は、
   通気性のない金属製の第１金型部材と、
   前記第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、
   前記第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に前記第２金型部材を配置してあり、
   前記キャビティ部に樹脂を充填した場合、前記第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部を備える金型制御装置。
2. 前記制御部は、
   樹脂を充填した後の所定の第１時点で前記第１開閉弁を閉状態に制御するとともに、
   対抗圧力供給装置が供給する加圧された流体が流れ、前記第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第２開閉弁を開状態に制御する請求項１に記載の金型制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記金型が開くまで前記第２開閉弁を開状態に制御する請求項２に記載の金型制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記金型が開いた場合、前記対抗圧力供給装置から供給される流体の圧力を上げる請求項２又は請求項３に記載の金型制御装置。
5. 前記第１金型部材と前記第２金型部材とは、はめ込み構造で構成してある請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金型制御装置。
6. 前記第２金型部材は、
   前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置から前記キャビティ部の周縁に沿って設けられている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金型制御装置。
7. 前記第２金型部材は、
   前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に配置され、前記キャビティ部に連通する対向部と、
   前記対向部に連通し、前記キャビティ部の周縁の一部に配置された周縁部と
   を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の金型制御装置。
8. 前記ゲートと前記周縁部の両端部それぞれとを結ぶ線分のなす角度は、４５°から９０°の範囲内である請求項７に記載の金型制御装置。
9. 金型内の状態を制御する金型制御ユニットであって、
   通気性のない金属製の第１金型部材のキャビティ部に樹脂を充填したことを示す信号を取得する信号取得部と、
   前記信号取得部で信号を取得した場合、通気性金属又は通気性セラミックであって前記キャビティ部と連通する第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する制御部と
   を備える金型制御ユニット。
10. 通気性のない金属製の第１金型部材と、
    前記第１金型部材のキャビティ部と連通し、通気性金属又は通気性セラミックの第２金型部材とを備え、
    前記第１金型部材に設けられたゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に前記第２金型部材を配置してある金型。
11. 前記第１金型部材と前記第２金型部材とは、はめ込み構造で構成してある請求項１０に記載の金型。
12. 前記第２金型部材は、
    前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置から前記キャビティ部の周縁に沿って設けられている請求項１０又は請求項１１に記載の金型。
13. 前記第２金型部材は、
    前記ゲートから射出方向に向かって前記ゲートに対向する位置に配置され、前記キャビティ部に連通する対向部と、
    前記対向部に連通し、前記キャビティ部の周縁の一部に配置された周縁部と
    を備える請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の金型。
14. 前記ゲートと前記周縁部の両端部それぞれとを結ぶ線分のなす角度は、４５°から９０°の範囲内である請求項１３に記載の金型。
15. 金型内の状態を制御する金型制御方法であって、
    通気性のない金属製の第１金型部材のキャビティ部に樹脂を充填したことを示す信号を取得し、
    前記信号が取得された場合、通気性金属又は通気性セラミックであって前記キャビティ部と連通する第２金型部材と連通する流体配管に設けられた第１開閉弁を開状態に制御する金型制御方法。

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