JP2665811B2 - 金型における樹脂の流動状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金型内に射出される溶融樹脂の挙動を検出す
る樹脂の流動状態検出装置に関する。

（従来の技術） 従来、金型内の樹脂挙動を検出する方法として、歪ゲ
ージや水晶を使ったキャビティ内圧センサがあり、又、
キャビティの特定場所に溶融樹脂が到達したかどうかを
検出する方法として光電スイッチなどを埋込む方法があ
った。

たとえば、特公昭58−52486号公報によれば、射出成
形用金型内の通路すなわちランナ部またはキャビティの
ゲートあるいはスプルーの近くに樹脂圧力を検出するた
めの圧力変換器を設けて、溶融樹脂が成形機のノズルか
ら金型に注入され、さらにキャビティ末端まで充満して
冷却固化するまでに至る樹脂圧力を測定し、充填不足ま
たは充填オーバーにならない型内圧力の最高許容範囲内
に所望の必要設定圧力を見出し、ゲートがシールされる
までこの設定圧を保持するように成形機の射出機構たと
えば油圧機構を制御するようにした射出成形機の型内圧
による制御方法が開示されている。

上記のように金型内の樹脂通路部に圧力センサを設け
て型内圧を測定すると、金型構造の変化に応じて樹脂が
充填されてゆく状況、金型末端部へ樹脂が充満してから
の樹脂の圧縮状況、冷却固化に伴う収縮状況、射出終了
後の圧力降下（残留応力）状況を時間の経緯とともに観
測することができる。

しかし、これらはいずれも通常１個所での圧力検出で
あり、複数個所の検出をするとなるとセンサ及びアンプ
を複数配置せねばならず、配線が大変複雑となりコスト
上昇を伴うので、総合的に最適な検出装置としては不十
分であった。

（発明が解決しようとする課題） したがって、金型における樹脂の流動状態を直接によ
り正確に知るため、より多くの情報源が得られる簡易な
方法を見い出すという課題が提起される。

このような事情に鑑みて、本発明は金型内の樹脂通路
のうち複数個所に溶融樹脂が到達したかどうかを１つの
弾性体光ファイバーを用いて検出できるようにした金型
における樹脂の流動状態検出装置を提供することを目的
としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、特許請求の範囲
に記載した構成を欠くことのできないものとする。

具体的には、樹脂の流動状態を検出するため、２枚の
エジェクタプレートを対面配置してエジェクタピンをキ
ャビティ内に突出させる一般のエジェクタ装置に弾性体
の光ファイバーによる感圧センサを設けている。

この光ファイバーは、エジェクタピンの後端面が対面
する下側エジェクタプレートの各部位を通る連通溝に装
着され、その一端に投光器を他端に受光器を取付けてい
る。

そしてこの連通溝内の光ファイバー頂部が各エジェク
タピンの後端面の変位による押圧力によって生ずる光量
の段階的変化を電気パルスとして検出し、成形機の制御
装置に金型内の樹脂流動圧に対する情報を出力すること
を特徴とする構成を備えている。

（作用） このような構成により本発明は、キャビティ内に射出
された樹脂により型内圧が高まるとキャビティ内壁に露
出しているエジェクタピンに圧力が加わり、エジェクタ
ピンが後退する。

このため、エジェクタピンの後端面が光ファイバーの
頂部に一定の押圧力を与えることから、光ファイバーの
光量はこの外力に応じて段階的に減少する。この変化を
電気パルス信号としてとらえ、成形機の制御装置に金型
内の樹脂流動圧に対する情報が出力される。

この結果、金型における樹脂の流動状態が検出可能と
なる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明における樹脂の流動状態検出装置に適
用する金型１の概略構成図を示している。

この金型１は樹脂成形用の汎用金型であって、成形機
に固定するための固定側取付板２と、可動側取付板３の
間にガイドピン４に支持されて積み重ねられた固定側型
板５、可動側型板６、受け板７およびスペーサブロック
８が設けられている。さらに、可動側型板６には成形品
Ｐを形成するためのキャビティ用コア９を有し、スペー
サブロック8,8間には成形品Ｐおよびスプルー10を突出
するエジェクタ装置11が設けられている。

このエジェクタ装置11は、複数のエジェクタピン12…
が並設して収容される上側エジェクタプレート13と、こ
のプレート13に対面配置されエジェクタピン12の各後端
面12aを受ける下側エジェクタプレート14を備えてい
る。

本発明の検出装置は、溶融樹脂の金型内でのフロー
（流動状態）を検知するものであるため、このエジェク
タ装置11に第２図および第３図に示す構成を備えてい
る。さらに検出装置は第４図に示すように、このエジェ
クタ装置11からの樹脂の流動状態における情報を電圧パ
ルスとしてとられ、それを射出信号との関連において比
較し、成形機の作動を制御する構成が設けられている。

金型内での溶融樹脂の流動状態はキャビティ内圧の変
化すなわち各エジェクタピン12に加わる圧力により判断
できる。

このため本発明では、第３図に示す下側エジェクタプ
レート14にゴム製光ファイバー15を装着するための溝16
が設けられており、この溝16は各エジェクタピン12の後
端面12aが下側エジェクタプレート14に当たる受け面位
置をそれぞれ通過するように蛇行した形状となってい
る。

一方、ゴム光ファイバー15は、基本的には光の導波路
となるコア部と、コア部に光を閉じ込めるクラッド部と
から構成され、現状ではコアの屈折率分布が階段状で光
がコアとクラッドの界面で全反射しながら伝搬するステ
ップインデックス形（SI形）と、コア部分の屈折率が中
心から半径方向に２乗分布で低くなるグレイデット・イ
ンデックス形（GI形）、さらに伝搬モードの数により、
多数のモードを伝搬しうるマルチモード光ファイバー
と、１つのモードしか伝搬しないシングルモード光ファ
イバー等の種類に分けられる。

ゴム光ファイバーとしては、一般にコア、クラッド、
被覆材の３層構造からなるSI形が特に利用され、コア材
とクラッド材には透明シリコーンゴムを、外皮材には外
乱光除去、耐久性向上のためにフッ素形ゴムを用いてい
る。ゴム光ファイバーの外径は3mmでコア径は2mmであ
り、プラスチック系光ファイバーのコア径（0.25〜1m
m）に比べて径が大きいため、受発光素子あるいはファ
イバー同士の光学的接合もきわめて容易となっている。

このゴム光ファイバー15は感圧センサとしての機能を
有し、圧力、伸び、曲げなどの外的刺激に対して容易に
変形し、センシング素材として利用できる。

このようなゴム光ファイバー15を配置する溝16は、上
記のようにゴム光ファイバーの直径が3mmの場合、幅寸
法をゴム光ファイバーが溝内で変形あるいはずれない程
度の寸法公差とし、深さをゴム光ファイバーの頂部が下
側エジェクタプレート14の上面14bよりも0.5〜1mm程度
浮き出る寸法とする。また溝の断面形状は円形であって
も角形であってもよい。

この溝16はエジェクタピン12の受け面位置にゴム光フ
ァイバー15とエジェクタピンの後端面12aの間に板ばね
を介在させるため、下側エジェクタプレート14の上面14
aからわずかにへこんだ段差部14bを有し、これにより板
バネ17の座部が形成される。

このゴム光ファイバー15の両端部にはアンプ18に接続
された投光器19と受光器20が設けられ、光ファイバー15
が外部からの圧力すなわちエジェクタピン12の戻り押し
圧力に基づいて変形し、これによる光量の段階的変化を
検出するようになっている。

本発明では、アンプ18に微分器21が接続され、この微
分器21からの出力電圧波形を監視する波形監視装置22、
さらに微分器21からの電圧パルスをカウントするカウン
タ23、およびタイマ24を備え、成形機で設定される射出
信号Ｓがそれぞれカウンタ23およびタイマ24に入力され
る。そして、カウンタ23の出力信号と射出圧力の設定部
Ｉの出力信号と比較する比較器26と、タイマ24の出力信
号と射出圧力の設定部IIの出力信号とを比較する比較器
27が設けられている。

この比較器26,27からは成形機の制御装置に射出圧力
の制御信号又は警報信号を出力するようになっている。

本発明では、エジェクタピンは単に成形品Ｐやスプル
ー等を突き出すのみに設けられたものでなく、樹脂の流
動状態を検出するためでもあるので、突出し動作を伴な
わないダミーピンであってもよい。そして、これらのピ
ンが樹脂の流れをより的確に検出できるように同一キャ
ビティ内に複数個配置されている。

また、樹脂の充填完了状況を検出するには、検出点を
成形品の末端部に設ければよく、さらに、多数個取り金
型の場合に、検出点を各キャビティに設ければゲートバ
ランス、ゲートづまり等を検出することもできる。

次に、このように構成された本発明の検出装置におけ
るゴム光ファイバーの作動を以下に詳説する。

ゴム光ファイバー15はシリコンゴムで形成されてお
り、外部から圧力を加えて変形させると、通過光量が変
化する。加える圧力と光量との関係は直線的ではない
が、本発明のように変化だけをとらえるのであれば問題
はない。

また、第５図に示すように加圧部を連続的に同じ変形
となるように押した場合、光量は加圧部の長さＡに関係
しないが、第６図に示すように、加圧点をＢ＝5mm以上
離して増していく場合、光量は段階的に減少していくこ
とを見い出した。

本発明の装置は、この性質を利用したものである。

第４図において投光器19より出た光は、ゴム光ファイ
バー15の中で加圧点が増加していく毎に、段階的に減衰
して受光器20によってこの変化量を電気信号（第４
（ａ）図参照）に変換する。光量はもちろん加圧力によ
って変化するので、本発明の場合、加圧力はある一定の
値となるようにしている。

この作動原理を第２図を参照して説明する。

検出点のエジェクタピン12に溶融樹脂が到達すると、
ピン12は樹脂圧を受けて図中下方にピン12が押出され
る。ピンの後端面12aには板ばね17が当接しており、さ
らにその下にゴム光ファイバー15が配置されているの
で、ピン12はほぼ板ばね17の板厚に相当するストローク
だけ動いてゴム光ファイバー15を変形させる。即ち、ゴ
ム光ファイバー15は外力の大きさを検出するわけではな
く樹脂圧力があるかないかを検出する。

このようにして検出された信号は、アンプ18で適当に
増幅されエジェクタピンがゴム光ファイバーを押圧する
部位の数に応じて第４（ａ）図に示すように段階状の電
圧波形の信号となる。この信号は微分器21に入力する
と、段階的に変化するその変曲点でパルス信号が得られ
る。したがって電気信号の変化時すなわち検出ピンに樹
脂が到達した瞬間に各々パルスを発生させることができ
る。

カウンタ23はこのパルスを計数し、タイマ24はパルス
間隔を計時する。またこのパルス列をストレージオシロ
スコープなどで観測し、波形を比較することもできる。

例えば、あるキャビティで樹脂の流れ方向に適当に検
出点を配列した場合、カウンタ23は射出開始から検出点
の数をカウントして設定された値と一致した時点で信号
を出力する。

この出力信号は設定部Ｉ内の設定器の数だけであり、
これは成形機の制御装置では射出速度の切換えや射出圧
力の切換えの信号として使うことができる。特に、成形
品の末端部分の最も充填が遅い部分に検出点を置いた場
合、設定部Ｉの充填完了設定を全検出点の数と一致させ
ておけば、この出力を射出保持圧力への切換信号とする
ことができる。

一方、タイマ24はパルス間隔、即ちある検出点から次
の検出点までの時間を計時する。設定部IIの設定器は検
出点の全数から１つ少い数だけ設け、それぞれの検出点
間の溶融樹脂の流速を監視することになる。当然それぞ
れの設定器は許容範囲設定を有し、各々のパルス間隔時
間がこの許容範囲をはずれると警報信号を成形機に送
り、何らかの処理を行う。

また、多数個取り金型の場合においては、各キャビテ
ィに検出点を設けたとき、各キャビティの充填が全く同
時ならば、パルスは１つしか現われないが、ゲートバラ
ンスの違いに応じてパルスは何個か別れて出力される。
その金型における正常状態でのパルス数とパルス間隔を
設定しておき、射出時にそれらが異った場合に警報を出
力し不良検出を行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明は、汎用
金型のエジェクタプレートに弾性体の光ファイバーを装
着するだけで、キャビティ内の多数個所への溶融樹脂の
到達状況を検出でき、測定点を簡単に増加し、より正確
な樹脂の挙動による成形機の制御を行うことができる。

また、本発明はエジェクタピンもしくはダミーピンの
キャビティ配置に応じて自由に連通溝を変更でき、かつ
１本のゴム光ファイバーだけで多数の検出点を有する感
圧センサを備えることになるので、装置の汎用性および
信頼性の向上とコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する汎用金型の概略構成図、 第２図は本発明に係るエジェクタプレート間に設けられ
たエジェクタピンと光ファイバーとの関係を示す一部拡
大断面図、 第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿って見た本発明の下側エ
ジェクタプレート上のピン配列に伴う光ファイバーと連
通溝を示す概略配置図、 第４図は本発明の検出装置のブロック図、 第４（ａ）図および第４（ｂ）図は、第４図に示すX,Y
点における電圧波形図、 第５図および第６図はゴム光ファイバーに外力を加えた
場合の異なる実施例を示す作用説明図である。 １……金型 12……エジェクタピン 12a……後端面 13……上側エジェクタプレート 14……下側エジェクタプレート 15……ゴム光ファイバー 16……連通溝 17……板ばね 18……アンプ 19……投光器 20……受光器 21……微分器 22……波形監視装置 23……カウンタ 24……タイマ 26,27……比較器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型のキャビティ配置に合わせて上側エジ
   ェクタプレートに収容する複数のエジェクタピンを設
   け、 これらのエジェクタピンの後端面に対面する各部位を通
   る連通溝を、前記プレートに対面配置する下側エジェク
   タプレート上に形成し、 前記連通溝に弾性体の光ファイバを装着するとともに、
   該光ファイバーの一端に投光器を、他端に受光器を取付
   け、 前記連通溝内の光ファイバーが各エジェクタピンの後端
   面の変位による押圧力によって生ずる光量の段階的変化
   を電気パルスとして検出し、成形機の制御装置に金型内
   の樹脂流動圧に対する情報を出力し、かつ該エジェクタ
   ピンが無負荷時に復位する手段を設けたことを特徴とす
   る金型における樹脂の流動状態検出装置。
2. 【請求項２】弾性体の光ファイバーが１つのゴム光ファ
   イバーからなる請求項１記載の検出装置。
3. 【請求項３】連通溝が蛇行形状に下側エジェクタプレー
   トに形成されている請求項１記載の検出装置。
4. 【請求項４】エジェクタピンの復位する手段がエジェク
   タピンの後端面と光ファイバーとの間に介在した板ばね
   である請求項１記載の検出装置。