JP4042223B2

JP4042223B2 - Mold material flow sensor

Info

Publication number: JP4042223B2
Application number: JP27317998A
Authority: JP
Inventors: 博明川崎; 靖雄石綿; 裕広島; 千里秋成
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000102959A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形型のキャビティ内に充填された材料の流動状態を検出することのできる成形型用材料流動センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形等において、成形金型のキャビティ内に充填された材料（例えば樹脂）の流れ、及び流れの方向や速度等の流動性を把握することは、安定した成形を行うための最も重要な要素とされている。また、成形品の外観にあらわれる不良現象は、キャビティ内の流動速度を制御することによって改善できることも知られている。
一般的な、キャビティ内の流動速度の制御は、射出機における送り出し速度（シリンダ速度）により行う。また、精密成形の分野では、材料流動解析ソフトを用い、材料の流れの速度や方向の解析を行って金型設計に反映させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、射出機におけるシリンダ速度の制御によるキャビティ内の材料流動速度の制御は、キャビティ形状が単純な成形金型であれば可能であるが、キャビティ形状が複雑な成形金型では材料の流動が複雑となるため、シリンダ速度の制御だけではキャビティ内の流動速度を十分に制御することができない場合がある。
【０００４】
また、上記のような複雑なキャビティ形状の成形金型を、材料流動解析ソフトを用いて設計しても、成形金型内の流動現象を実測しないと、解析結果を評価することが困難である。
【０００５】
ところで、キャビティ形状が複雑な成形金型であっても、キャビティ内の流動状態を実測し、良質の成形が行われた際の成形条件を再現することができれば、不良品を減少させて、常に良質の成形を行うことが可能となる。そこで、キャビティ内の流動状態を実測する各種センサ類（例えばキャビティ内を流動する材料の圧力を検出するセンサ）を成形金型に取り付けることが考えられるが、成形金型に特別な孔加工及び溝加工を施さなければないので、手間及びコストがかかり、採用しにくい。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題を解消するために、キャビティ内の材料の流動状態を実測でき、且つ、その施工を容易にすることができる成形型用材料流動センサを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による請求項１に記載された成形型用材料流動センサは、二個以上の検知手段を、キャビティ内での位置を認識し得るように、キャビティの内壁面に沿って設けられる一個の部品内に所定の配置で設け、認識しているキャビティ内での各検知手段の配置と各検知手段にて検知された材料の通過時間の差から、前記キャビティ内を流動する材料の流動状態を検知することを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載された成形型用材料流動センサでは、請求項１に記載の成形型用材料流動センサにおいて、前記検知手段は、前記キャビティをなす成形型が相対的に分離する際に、前記キャビティにて成形された成形品を先端で押して前記成形型から突き出すエジェクタピンの先端にあらわれる如く配されたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載された成形型用材料流動センサでは、請求項２に記載の成形型用材料流動センサにおいて、前記検知手段は、棒状に形成され、前記エジェクタピンの先端に自己の先端をあらわして棒軸方向に摺動可能に設けられて、前記キャビティ内を流動する材料の圧力が先端に加わる棒状部と、
該棒状部の基端側に固定されて前記棒状部に加わる加重により弾性的に変形する起歪部と、
該起歪部に発生する変形を検知する歪み検知素子と、
を具備したことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載された成形型用材料流動センサでは、請求項１〜請求項３の何れかに記載の成形型用材料流動センサにおいて、前記検知手段は三個の検知手段で構成され、それぞれが他の二個の検知手段に対して等間隔となるように一個の部品内に所定の配置で設けられて前記キャビティの内壁面に沿って配されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載された成形型用材料流動センサでは、請求項１〜請求項３の何れかに記載の成形型用材料流動センサにおいて、前記検知手段が二個の検知手段で構成され、前記二個の検知手段は、材料の流れ方向に沿って所定間隔をおいて配されていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は成形型Ｂの断面図である。なお、本実施の形態では、成形型Ｂとして射出成形機における金型を例にして説明する。この成形型Ｂは、成形機の固定側ホルダに取り付けられる固定側取付板１０と、成形機の可動側ホルダに取り付けられる可動側取付板１１とを有している。固定側取付板１０には、雌型であるキャビティ１２ａを有する固定側型板１２が取り付けられている。可動側取付板１１には、雄型となるコア１３ａを有する可動側型板１３が、受け板１４とスペーサブロック１５を介して取り付けられている。
【００１３】
上記成形型Ｂは、固定側型板１２と可動側型板１３との間で分割可能とされている。具体的には、成形機の可動側ホルダの動きに合せ、可動側型板１３が板面に垂直な方向に沿って固定側型板１２に対して移動し、これによって固定側型板１２と可動側型板１３との間の開閉が行われる。また、固定側型板１２には、ガイドブシュ１９が設けられ、可動側型板１３には、ガイドポスト１８が設けられている。ガイドポスト１８は、ガイドブシュ１９に摺動可能に挿入されている。そして、固定側型板１２と可動側型板１３との間の開閉は、このガイドブシュ１９とガイドポスト１８によって案内されるので、固定側型板１２と可動側型板１３との間が閉じた時に、キャビティ１２ａとコア１３ａとが正確な位置関係で組み合わされることとなる。
【００１４】
前記固定側取付板１０には、成形機のシリンダのノズルから成形型Ｂ内に溶融した樹脂等の材料を注入する際の経路となるスプル１６と、成形型Ｂを成形機のシリンダのノズルに取り付ける際の位置決め手段となるロケートリング１７とが取り付けられている。
【００１５】
可動側取付板１１の下側には、エジェクトプレート２１が設けられている。エジェクトプレート２１には、成形型Ｂが開いた時にコア１３ａから突き出して、コア１３ａ側にある成形品を型の外に突き出すためのエジェクタピン２４が設けられている。また、エジェクトプレート２１には、成形型Ｂが閉じた時にエジェクトプレート２１を所定位置に復帰させることによって、エジェクタピン２４を引っ込めるためのリターンピン２２が設けられている。なお、図１中２４ａは、エジェクタピンであるが、このエジェクタピン２４ａはスプル１６内に成形されたランナーを成形品とともに突き出すものである。
【００１６】
エジェクタピン２４（２４ａ）は、図２（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、成形品（ランナー）を突き出す如く平坦且つ略円形の先端を有したスリーブ部３０を有している。また、スリーブ部３０の後端には、スリーブ部３０よりも大径とされた段部３１が設けられている。
【００１７】
スリーブ部３０には案内部３２が穿設されている。案内部３２は、スリーブ部３０の先端部にて開口し、スリーブ部３０の後端に通じる略円形の内径をなしている。また、案内部３２は、スリーブ部３０に対して三個設けられ、スリーブ部３０の先端部において、それぞれが他の二個に対して等間隔となる正三角形の頂点に位置する如く配されている。
【００１８】
段部３１の内部には、案内部３２と連通した収納室３３が設けられている。この収納室３３は、下面が開口しているが、円形の蓋体３４で閉じられている。そして、前記各案内部３２及び収納室３３には、検知手段３５が配されている。
【００１９】
検知手段３５は、図２（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、スリーブ部３０における各案内部３２内に収納された棒状部３６と、段部３１における収納室３３内に収納された起歪部３７及び歪み検知素子３８とからなる。
【００２０】
棒状部３６は、各案内部３２に対応して三個設けられ、それぞれ案内部３２内を自己の棒軸方向に摺動可能となるように、案内部３２の内径に沿って断面略円形に形成されている。そして、各棒状部３６の先端は、それぞれ案内部３２の先端の開口３２ａから、キャビティ１２ａ内に臨んでいる。また、棒状部３６の先端と案内部３２の先端は、実質的に同一平面を構成している。三個の棒状部３６は、上述した各案内部３２の配置から、前記同一平面において、それぞれが他の二個の棒状部３６に対して等間隔となるように配されている。さらに、各棒状部３６の後端には、収納室３３内に延出された略半球形の押圧子３６ａが一体に形成されている。
【００２１】
起歪部３７及び歪み検知素子３８は対をなし、各棒状部３６に対応して三個設けられて収納室３３内に配されている。
起歪部３７は、各棒状部３６に対応して対向する一対の支持部３７ａと、各支持部３７ａ上を跨ぐ梁部３７ｂとを有する断面略コ字状の部品である。この起歪部３７は、収納室３３を閉じる蓋体３４の内面に対して支持部３７ａを介して置かれ、梁部３７ｂの上面略中央に対して各棒状部３６の後端にある押圧子３６ａの下端部が接触するように固定されている。起歪部３７の梁部３７ｂは、棒状部３６に加わる荷重を受けて弾性的に変形し、支持部３７ａはこの荷重を支える。このため、起歪部３７は、必要な安全率は見込める強度の材質で一体に形成されている。
【００２２】
歪み検知素子３８は、各起歪部３７における梁部３７ｂの下面略中央に設けられている。この歪み検知素子３８は、棒状部３６に加わる荷重を受けた梁部３７ｂの弾性的な変形を検知する素子である。また、歪み検知素子３８は、各棒状部３６の直下にあって、上述の如く配された棒状部３６の配置と同様に、それぞれが他の二個の歪み検知素子３８に対して等間隔となるように配されている。歪み検知素子３８は、図４に示すように、所定電圧が加えられたブリッジ回路４０をなす抵抗体の一つとして構成されている。該抵抗体に弾性的な変形が生じると、ブリッジ回路４０内の抵抗比が可変して歪み検知素子３８（抵抗体）の歪み量に対応する歪み信号を出力する。ブリッジ回路４０の後段の増幅器４１では、前記歪み信号を検出し、処理手段４２に対して増幅信号を出力する。処理手段４２では、入力された増幅信号に基づいて演算処理を行う。このように、歪み検知素子３８は、抵抗線の弾性的な変形による抵抗値の可変を電圧の変化として出力する抵抗線歪みゲージとして用いることができる。
【００２３】
以上の構成における作用を説明する。
材料を成形型Ｂに射出する工程において、キャビティ１２ａ内に溶融した材料が射出されると、エジェクタピン２４（２４ａ）の先端に材料の圧力が加わる。各棒状部３６の先端に材料の圧力が加わり、棒状部３６に下向きの荷重がかかると、棒状部３６は起歪部３７の梁部３７ｂを下向きに押す。各支持部３７ａに支えられた梁部３７ｂの上面略中央に荷重がかかると、梁部３７ｂが撓み歪み検知素子３８がその歪み量に対応した信号を上記の如く処理手段４２に出力する。
【００２４】
処理手段４２での演算処理は以下のように行われる。
まず、図５に示すように、三個の歪み検知素子３８（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）は、上述の如く、それぞれが他の二個の歪み検知素子３８に対して等間隔Ｐとなるように配されている。つまり、三個の歪み検知素子３８は、正三角形の各頂点に位置する如く配されている。また、歪み検知素子３８の一つ（Ｓ₁）は、該歪み検知素子３８（Ｓ₁）と前記正三角形の中心Ｏを通る中心線Ｙに対して直交する基準線Ｘにおける、中心線Ｙとの交点に位置する如く設定されている。すなわち、基準線Ｘに対し、歪み検知素子３８（Ｓ₁）から歪み検知素子３８（Ｓ₂）、あるいは歪み検知素子３８（Ｓ₁）から歪み検知素子３８（Ｓ₃）の間を結ぶ辺の角度は、６０°となる。この検知素子３８の配置データは、処理手段４２に有している。
【００２５】
このように配された各歪み検知素子３８（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）に対し、上述の如く棒状部３６を介して材料の圧力が検知される。この際、図５（ａ），図５（ｂ）に示す如く、材料が歪み検知素子３８（Ｓ₁）、歪み検知素子３８（Ｓ₂）、歪み検知素子３８（Ｓ₃）の順で通過したとする。この時の基準線Ｘに対する材料の流れ方向θは、各歪み検知素子３８（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）間の配置（距離）と、各歪み検知素子３８（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）が検知している材料の通過した時間差から、以下の計算式によって算出される。
【００２６】
【数１】

【００２７】
また、上記計算式によって算出された材料の流れ方向θと上記時間差から、以下の計算式によって材料の速度Ｖが算出される。
【００２８】
【数２】

【００２９】
仮に、Ｐ＝３mm，ｔ₁＝２sec ，ｔ₂＝４sec ，ｔ₃＝７sec の時、材料の流れ方向θ＝３６．９°、材料の速度Ｖ＝０．５８９mm／sec となる。
【００３０】
また、各歪み検知素子３８は、抵抗線歪みゲージとして構成されており、予め処理手段４２に、各歪み検知素子３８からの出力とキャビティ１２ａ内の圧力との関係を示すデータを有するようにしていれば、曲げモーメントの計算式により棒状部３６にかかった荷重が求められ、キャビティ１２ａ内の圧力が算出される。この圧力の検知は、流動する材料の先端部を検知する他、連続した圧力の変化の検知をするとが可能である。
【００３１】
なお、成形完了後は、適当な冷却時間が経過したら、可動側型板１１と固定側型板１２との間が開いて成形品が取り出される。その際には、エジェクタピン２４（２４ａ）の先端の全面積が成形品の突き出しに関与する。すなわち、略同一平面を構成している棒状部３６とスリーブ部３０の各先端が成形品に接触することで、成形品に必要な押圧力を与える。
【００３２】
このように、上述した成形型用材料流動センサによれば、三個の検知手段３５を、所定の配置（正三角形の配置）を構成する如くエジェクタピン２４（２４ａ）の先端にユニット化して配し、キャビティ１２ａ内に臨むように設けたことにより、この各検知手段３５を通過する材料の流れ方向、速度、圧力を容易に実測することが可能となる。
【００３３】
したがって、キャビティ１２ａの形状が複雑な成形型Ｂであっても、キャビティ１２ａ内の流動状態を実測でき、これにより、良質の成形が行われた際の成形条件を容易に再現することが可能となるため、不良品を減少させて、常に良質の成形を行うことができる。
【００３４】
また、各検知手段３５がエジェクタピン２４（２４ａ）に収納される如くエジェクタピン２４（２４ａ）と一体とされているので、成形型Ｂに特別な加工を施すことなく、既存のエジェクタピンに替えるだけでよく、その設置を容易とすることができる。さらに、各検知手段３５がエジェクタピン２４（２４ａ）と一体とされていることにより、その測定点を簡単に増すことができる。これらによってキャビティ１２ａ内の各部の流動状態を精密に把握することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態において、ユニット化された三個の検知手段３５（歪み検知素子３８）は、正三角形の配置を構成する如く設けられているが、この限りでなく、各検知手段３５の位置関係が分かる所定の配置であって、キャビティ１２ａ内において各検知手段３５の位置を認識し得るようにすれば、各検知手段３５間の配置（距離）と、各検知手段３５にて検知した材料が通過した時間差から、上述した計算式を応用することによって材料の流動状態を把握することが可能である。
【００３６】
また、上述した実施の形態では、エジェクタピン２４（２４ａ）に対し、三個の検知手段３５をユニット化した構成であるが、図６に示すように、上述した検知手段３５と同様の構成の二個の検知手段３５をエジェクタピン２４（２４ａ）に対してユニット化して配してもよい。この場合、材料の流れ方向に沿って二個の検知手段３５を所定間隔Ｐをおいて配するようにし、（ｔ₁−ｔ₂）／Ｐの計算式によって平均速度Ｖの算出が可能である。また、キャビティ１２ａ内の圧力の算出もできる。ゆえに、二個の検知手段３５を用いる場合は、材料の流れ方向が判断できる細い流路を構成するキャビティ１２ａの部位への採用が適しており、検知手段３５の数を減少させることができる。
【００３７】
また、上述した二個乃至三個の検知手段３５をユニット化したエジェクタピン２４（２４ａ）には、例えば段部３１等の表面位置に基準位置を外観から判断できる切り欠き等を設けておくとよい。これによれば、エジェクタピン２４（２４ａ）を取り付ける（取り替える）際に、キャビティ１２ａ内における各検知手段３５の位置を認識できる位置に容易に決めることが可能となる。
【００３８】
また、上述した歪み検知素子３８は圧電変換素子も使用できる。一般に圧電変換素子は、半導体である２層の硫化モリブデンを銀の上部電極下部電極によって挟み、全体をポリイミド等の絶縁体によって被覆し、両電極からそれぞれ端子を導出した構造となっている。その場合の検知手段３５は、荷重を受けた棒状部３６の下端が、収納室３３内に設けた圧電変換素子を押圧して信号を出力するような構造にする。スリーブ部３０やスリーブ部３０に案内される棒状部３６の構造は前述した例と同一である。
【００３９】
さらに、上述した二個乃至三個の検知手段３５は、棒状部３６、起歪部３７及び歪み検知素子３８（圧電変換素子）を有した構成であるが、これに限ることはない。具体的には、歪み検知素子３８に替えて、ピエゾ型の圧力検出素子や、音波の伝達の有無から材料の通過の検知をする超音波検知素子や、光の透過状態から材料の通過の検知をする光学式検知素子、あるいは温度の変化から材料の通過の検知をする温度検知素子などを用い、これらを、棒状部３６、起歪部３７を介することなくエジェクタピン２４（２４ａ）の先端に上記所定の配置であらわれる如く構成することが考えられる。
【００４０】
また、上述した検知手段３５は、二個乃至三個をエジェクタピン２４（２４ａ）以外の部品を以てユニット化してもよい。すなわち、鋳造における鋳型等のようにエジェクタピン２４（２４ａ）を使用しない成形型において、材料（溶金等）の流動状態を把握する際に適宜ユニット化された検知手段３５を採用する。このように、本発明によれば、材料の種類や、成形型の種類に限定されることなく、成形型内の材料の流動を実測できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による成形型用材料流動センサは、二個以上の検知手段がキャビティ内を流動する材料の通過を検知することにより、認識しているキャビティ内における各検知手段の配置と、各検知手段にて検知された材料の通過の時間差から、材料の流れ方向、速度等の流動状態を把握することができる。また、前記検知手段は、ユニット化されているので成形型へ設置する際の位置決めが容易となる。
【００４２】
また、前記検知手段をエジェクタピンを以てユニット化したことにより、成形型に特別な加工を施さずに既存のエジェクタピンに替えるだけでよく、その設置を容易とすることができる。さらに、各検知手段がエジェクタピンに一体とされているので、測定点を簡単に増すことができる。これらによってキャビティ内の各部の材料の流動状態を精密に把握できる。
【００４３】
また、エジェクタピンを以てユニット化された検知手段を、エジェクタピンの先端部にてキャビティ内の圧力が加わる棒状部と、棒状部を介して棒状部の圧力を受ける起歪部と、起歪部の歪み量を検知する歪み検知素子とで構成すれば、材料の流れ方向や速度の算出に加え、瞬間的あるいは連続した材料の圧力の算出も行うことができる。この構成は、歪み検知素子はキャビティ内に表出していないため、エジェクタピンによる成形品の突き出しの際の押圧力が直接歪み検知素子にかかることがなく、検知手段としての耐久性が高い。
【００４４】
また、三個の検知手段を用いた場合、それぞれが他の二個の検知手段に対して等間隔となるように前記キャビティの内壁面に沿って配すれば、容易な計算式を以てキャビティ内の材料の流動状態を把握することが可能となる。
【００４５】
また、二個の検知手段を用いた場合、材料の流れ方向が判断できるキャビティの部位への採用が適しており、検知手段の数を減少させることができる。
【００４６】
このように、本発明による成形型用材料流動センサでは、キャビティ内の材料の流動状況を実測できるため、複雑な形状のキャビティを使用する場合でも、材料の充填速度（射出成形の場合にはシリンダ回転速度）や保圧力、保圧力時間等の条件を随時補正できるため、安定した成形を行うことが可能となる。これは、不良成形を減少させて材料の節約につながる。
また、材料の流れ方向と速度を測定することで、解析ソフト等でシミュレーション結果との比較検証も可能となるため、成形型の設計評価や不良現象の解析に有効である。これは、成形型を設計し、成形品の量産をするまでの成形サイクル時間の短縮につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる成形型の断面図。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態にかかるエジェクタピンの平面図。
（ｂ）図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる検知手段の斜視図。
【図４】本発明の実施の形態にかかる歪み検知素子と歪み検出を行う回路図。
【図５】（ａ）（ｂ）演算処理の解析図。
【図６】他の実施の形態を示す概略平面図。
【符号の説明】
１２ａ…キャビティ、２４，２４ａ…エジェクタピン、３５…検知手段、３６…棒状部、３７…起歪部、３８…歪み検知素子、Ｂ…成形型。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding material flow sensor capable of detecting a flow state of a material filled in a cavity of a molding die.
[0002]
[Prior art]
In injection molding, etc., grasping the flow of the material (for example, resin) filled in the cavity of the mold and the fluidity such as the flow direction and speed is the most important factor for stable molding. It is said that. It is also known that the defective phenomenon appearing in the appearance of the molded product can be improved by controlling the flow rate in the cavity.
In general, the flow speed in the cavity is controlled by the feed speed (cylinder speed) in the injection machine. In the field of precision molding, material flow analysis software is used to analyze the speed and direction of material flow and reflect it in the mold design.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, control of the material flow rate in the cavity by controlling the cylinder speed in the injection machine is possible with a mold having a simple cavity shape, but the material flow is complicated with a mold having a complicated cavity shape. Therefore, the flow velocity in the cavity may not be sufficiently controlled only by controlling the cylinder speed.
[0004]
Moreover, even if a mold having a complicated cavity shape as described above is designed using material flow analysis software, it is difficult to evaluate the analysis results unless the flow phenomenon in the mold is measured. .
[0005]
By the way, even if the mold has a complicated cavity shape, if the flow conditions in the cavity can be measured and the molding conditions can be reproduced when high-quality molding is performed, the number of defective products is always reduced. It becomes possible to perform good quality molding. Therefore, it is conceivable to attach various sensors (for example, sensors for detecting the pressure of the material flowing in the cavity) that actually measure the flow state in the cavity to the molding die. Since it has to be processed, it takes time and money and is difficult to adopt.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a molding material flow sensor that can actually measure the flow state of the material in the cavity and facilitate the construction thereof in order to solve the above-described problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Mold material flow sensor according to claim 1 according to the present invention for achieving the above object, two or more detection means, so that can recognize the position in the cavity, along the inner wall surface of the cavity It flows in the cavity from the difference between the arrangement of each detecting means in the recognized cavity and the passage time of the material detected by each detecting means. It is characterized by detecting the flow state of the material.
[0008]
The molding material flow sensor according to claim 2, wherein the detection means is configured such that when the molding die forming the cavity relatively separates, The molded product formed in the cavity is arranged so as to appear at the tip of the ejector pin protruding from the mold by pushing the tip with the tip.
[0009]
The molding material flow sensor according to claim 3 is the molding material flow sensor according to claim 2, wherein the detection means is formed in a rod shape, and the tip of the ejector pin is represented by its own tip. A rod-like portion that is slidable in the rod axis direction, and the pressure of the material flowing in the cavity is applied to the tip;
A strain-generating portion that is fixed to the base end side of the rod-shaped portion and elastically deforms by a load applied to the rod-shaped portion;
A strain detecting element for detecting deformation occurring in the strain generating portion;
It is characterized by comprising.
[0010]
In the molding material flow sensor according to claim 4, the molding material flow sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection means includes three detection means, Are arranged in a predetermined arrangement in one component so as to be equidistant from the other two detection means, and are arranged along the inner wall surface of the cavity.
[0011]
In the molding material flow sensor according to claim 5, in the molding material flow sensor according to any one of claims 1 to 3, the detection means includes two detection means, The two detection means are characterized by being arranged at a predetermined interval along the material flow direction.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the mold B. FIG. In the present embodiment, a mold in an injection molding machine will be described as an example of the mold B. The molding die B includes a fixed side mounting plate 10 that is attached to a fixed side holder of the molding machine, and a movable side mounting plate 11 that is attached to a movable side holder of the molding machine. A fixed-side mold plate 12 having a female cavity 12a is attached to the fixed-side mounting plate 10. A movable side mold plate 13 having a male core 13 a is attached to the movable side mounting plate 11 via a receiving plate 14 and a spacer block 15.
[0013]
The molding die B can be divided between the fixed side template 12 and the movable side template 13. Specifically, in accordance with the movement of the movable side holder of the molding machine, the movable side template 13 moves relative to the fixed side template 12 along the direction perpendicular to the plate surface. Opening and closing between the movable side template 13 is performed. Further, the fixed side template 12 is provided with a guide bush 19, and the movable side template 13 is provided with a guide post 18. The guide post 18 is slidably inserted into the guide bush 19. The opening / closing between the fixed mold 12 and the movable mold 13 is guided by the guide bush 19 and the guide post 18 so that the fixed mold 12 and the movable mold 13 are closed. At this time, the cavity 12a and the core 13a are combined in an accurate positional relationship.
[0014]
The fixed-side mounting plate 10 has a sprue 16 serving as a path for injecting a material such as molten resin into the mold B from the nozzle of the cylinder of the molding machine, and the mold B as a nozzle of the cylinder of the molding machine. A locating ring 17 serving as positioning means for attachment is attached.
[0015]
An eject plate 21 is provided below the movable side mounting plate 11. The eject plate 21 is provided with ejector pins 24 that project from the core 13a when the mold B is opened and project the molded product on the core 13a side out of the mold. The eject plate 21 is provided with a return pin 22 for retracting the ejector pin 24 by returning the eject plate 21 to a predetermined position when the mold B is closed. In FIG. 1, reference numeral 24a denotes an ejector pin, which ejects a runner formed in the sprue 16 together with a molded product.
[0016]
As shown in FIGS. 2A, 2B, and 3, the ejector pin 24 (24a) has a sleeve portion 30 having a flat and substantially circular tip so as to project a molded product (runner). . A step portion 31 having a diameter larger than that of the sleeve portion 30 is provided at the rear end of the sleeve portion 30.
[0017]
A guide portion 32 is formed in the sleeve portion 30. The guide portion 32 opens at the distal end portion of the sleeve portion 30 and has a substantially circular inner diameter that communicates with the rear end of the sleeve portion 30. In addition, three guide portions 32 are provided for the sleeve portion 30, and are arranged at the tip of the sleeve portion 30 so that each is positioned at the apex of an equilateral triangle that is equally spaced with respect to the other two portions. Yes.
[0018]
A storage chamber 33 that communicates with the guide portion 32 is provided inside the step portion 31. The storage chamber 33 is open at the bottom, but is closed by a circular lid 34. A detecting means 35 is disposed in each guide portion 32 and the storage chamber 33.
[0019]
As shown in FIGS. 2A, 2 </ b> B, and 3, the detection unit 35 is housed in a rod-like portion 36 housed in each guide portion 32 in the sleeve portion 30 and in a housing chamber 33 in the step portion 31. And the strain sensing element 38.
[0020]
Three rod-shaped portions 36 are provided corresponding to each guide portion 32, and each has a substantially circular cross section along the inner diameter of the guide portion 32 so that the guide portion 32 can slide in the direction of its own rod axis. Is formed. And the front-end | tip of each rod-shaped part 36 has faced in the cavity 12a from the opening 32a of the front-end | tip of the guide part 32, respectively. Further, the tip of the rod-like portion 36 and the tip of the guide portion 32 constitute substantially the same plane. The three rod-shaped portions 36 are arranged so as to be equally spaced from the other two rod-shaped portions 36 in the same plane due to the arrangement of the guide portions 32 described above. Further, a substantially hemispherical pressing member 36 a extending into the storage chamber 33 is integrally formed at the rear end of each rod-like portion 36.
[0021]
The strain generating portion 37 and the strain detecting element 38 form a pair, and three are provided corresponding to each rod-shaped portion 36 and arranged in the storage chamber 33.
The strain generating portion 37 is a substantially U-shaped section having a pair of support portions 37a facing each other corresponding to each rod-shaped portion 36 and a beam portion 37b straddling the support portions 37a. The strain generating portion 37 is placed on the inner surface of the lid body 34 that closes the storage chamber 33 via a support portion 37a, and is a presser located at the rear end of each rod-shaped portion 36 with respect to the approximate center of the upper surface of the beam portion 37b. The lower end of 36a is fixed so as to contact. The beam portion 37b of the strain generating portion 37 is elastically deformed by receiving a load applied to the rod-like portion 36, and the support portion 37a supports this load. For this reason, the strain generating portion 37 is integrally formed of a material having a strength that can expect a necessary safety factor.
[0022]
The strain detection element 38 is provided in the approximate center of the lower surface of the beam portion 37 b in each strain generating portion 37. The strain detection element 38 is an element that detects elastic deformation of the beam portion 37 b that receives a load applied to the rod-shaped portion 36. In addition, the strain detection elements 38 are directly below the respective rod-shaped portions 36, and are arranged at equal intervals with respect to the other two strain detection elements 38, similarly to the arrangement of the rod-shaped portions 36 arranged as described above. It is arranged to become. As shown in FIG. 4, the strain detection element 38 is configured as one of the resistors constituting the bridge circuit 40 to which a predetermined voltage is applied. When elastic deformation occurs in the resistor, the resistance ratio in the bridge circuit 40 is varied, and a strain signal corresponding to the strain amount of the strain sensing element 38 (resistor) is output. The amplifier 41 at the subsequent stage of the bridge circuit 40 detects the distortion signal and outputs an amplified signal to the processing means 42. The processing means 42 performs arithmetic processing based on the input amplified signal. Thus, the strain sensing element 38 can be used as a resistance wire strain gauge that outputs a change in resistance value due to elastic deformation of the resistance wire as a change in voltage.
[0023]
The operation of the above configuration will be described.
In the step of injecting the material into the mold B, when the molten material is injected into the cavity 12a, the pressure of the material is applied to the tip of the ejector pin 24 (24a). When material pressure is applied to the tip of each rod-like portion 36 and a downward load is applied to the rod-like portion 36, the rod-like portion 36 pushes the beam portion 37 b of the strain-generating portion 37 downward. When a load is applied to the approximate center of the upper surface of the beam portion 37b supported by each support portion 37a, the beam portion 37b bends and the strain detection element 38 outputs a signal corresponding to the amount of distortion to the processing means 42 as described above.
[0024]
The arithmetic processing in the processing means 42 is performed as follows.
First, as shown in FIG. 5, each of the three strain sensing elements 38 (S ₁ , S ₂ , S ₃ ) has an equal interval P with respect to the other two strain sensing elements 38 as described above. It is arranged to become. That is, the three strain sensing elements 38 are arranged so as to be positioned at the vertices of the equilateral triangle. Also, one of the strain sensing element 38 (S ₁₎ is in the reference line X which is orthogonal to the center line Y passing through the distortion and viewing sensing element 38 (S ₁₎ to the center O of the regular triangle, and the center line Y It is set to be located at the intersection of That is, with respect to the reference line X, the side connecting the strain detection element 38 (S ₁ ) to the strain detection element 38 (S ₂ ) or between the strain detection element 38 (S ₁ ) and the strain detection element 38 (S ₃ ). The angle is 60 °. Arrangement data of the detection element 38 is stored in the processing unit 42.
[0025]
As described above, the pressure of the material is detected via the rod-shaped portion 36 for each strain detecting element 38 (S ₁ , S ₂ , S ₃ ) arranged in this way. At this time, as shown in FIGS. 5A and 5B, the material passes through the strain detecting element 38 (S ₁ ), the strain detecting element 38 (S ₂ ), and the strain detecting element 38 (S ₃ ) in this order. Suppose that The flow direction θ of the material with respect to the reference line X when this, the arrangement between the strain sensing element _{_{38 (S 1, S 2,}} S 3) ( distance), the strain detection element _{_{38 (S 1, S 2,}} S ₃ ) Calculated by the following formula from the time difference that the material detected has passed.
[0026]
[Expression 1]

[0027]
Further, the material velocity V is calculated by the following calculation formula from the flow direction θ of the material calculated by the calculation formula and the time difference.
[0028]
[Expression 2]

[0029]
_{If, P = 3mm, t 1 =} 2sec, t 2 = 4sec, when t ₃ = 7 sec, the flow direction theta = 36.9 ° of the material, the velocity V = 0.589mm / sec materials.
[0030]
Each strain sensing element 38 is configured as a resistance wire strain gauge, and the processing means 42 has data indicating the relationship between the output from each strain sensing element 38 and the pressure in the cavity 12a in advance. Then, the load applied to the rod-like portion 36 is obtained from the calculation formula of the bending moment, and the pressure in the cavity 12a is calculated. This pressure can be detected not only by detecting the tip of the flowing material, but also by detecting a continuous pressure change.
[0031]
In addition, after completion of molding, when an appropriate cooling time has elapsed, the space between the movable side mold plate 11 and the fixed side mold plate 12 is opened, and the molded product is taken out. At that time, the entire area of the tip of the ejector pin 24 (24a) is involved in the extrusion of the molded product. That is, the rod-shaped part 36 and the sleeve part 30 constituting substantially the same plane come into contact with the molded product, thereby applying a necessary pressing force to the molded product.
[0032]
As described above, according to the molding material flow sensor described above, the three detection means 35 are arranged as a unit at the tip of the ejector pin 24 (24a) so as to form a predetermined arrangement (an arrangement of equilateral triangles). However, by providing it so as to face the cavity 12a, it is possible to easily measure the flow direction, speed, and pressure of the material passing through each of the detection means 35.
[0033]
Therefore, even in the case of the molding die B having a complicated shape of the cavity 12a, the flow state in the cavity 12a can be actually measured, which makes it possible to easily reproduce the molding conditions when high-quality molding is performed. Therefore, defective products can be reduced and good quality molding can always be performed.
[0034]
Further, since each detecting means 35 is integrated with the ejector pin 24 (24a) so as to be accommodated in the ejector pin 24 (24a), it is replaced with an existing ejector pin without subjecting the molding die B to special processing. The installation can be facilitated. Further, since each detecting means 35 is integrated with the ejector pin 24 (24a), the number of measurement points can be easily increased. Thus, it is possible to accurately grasp the flow state of each part in the cavity 12a.
[0035]
In the above-described embodiment, the three detection means 35 (distortion detection elements 38) that are unitized are provided so as to form an equilateral triangle arrangement. If the position of each detection means 35 can be recognized in the cavity 12a, the arrangement (distance) between the detection means 35 and the detection means 35 can detect the position relationship. It is possible to grasp the flow state of the material from the time difference that the material has passed by applying the above-described calculation formula.
[0036]
In the above-described embodiment, the three detection means 35 are unitized with respect to the ejector pin 24 (24a). However, as shown in FIG. The two detection means 35 may be arranged as a unit with respect to the ejector pin 24 (24a). In this case, it is possible to calculate the average velocity V by the calculation formula of (t ₁ −t ₂ ) / P by arranging two detection means 35 at a predetermined interval P along the material flow direction. . Also, the pressure in the cavity 12a can be calculated. Therefore, when two detection means 35 are used, it is suitable for use in the portion of the cavity 12a that constitutes a narrow flow path capable of determining the flow direction of the material, and the number of detection means 35 can be reduced.
[0037]
Further, in the ejector pin 24 (24a) in which the above-described two to three detection means 35 are unitized, for example, a notch or the like that can determine the reference position from the appearance is provided on the surface position of the step portion 31 or the like. Good. According to this, when the ejector pin 24 (24a) is attached (replaced), it is possible to easily determine the position of each detecting means 35 in the cavity 12a.
[0038]
In addition, a piezoelectric transducer can be used as the strain detection element 38 described above. In general, a piezoelectric conversion element has a structure in which two layers of molybdenum sulfide, which is a semiconductor, are sandwiched between lower electrodes of silver upper electrodes, covered entirely with an insulator such as polyimide, and terminals are derived from both electrodes. In this case, the detection means 35 has a structure in which the lower end of the rod-like portion 36 that receives the load presses the piezoelectric conversion element provided in the storage chamber 33 and outputs a signal. The structure of the sleeve portion 30 and the rod-like portion 36 guided by the sleeve portion 30 is the same as the above-described example.
[0039]
Furthermore, although the two to three detection means 35 described above have a rod-shaped portion 36, a strain-generating portion 37, and a strain detection element 38 (piezoelectric conversion element), the present invention is not limited to this. Specifically, in place of the strain detection element 38, a piezo-type pressure detection element, an ultrasonic detection element that detects the passage of a material based on whether or not sound waves are transmitted, and a detection of the passage of material from a light transmission state An optical detection element that detects the temperature or a temperature detection element that detects the passage of a material from a change in temperature is used, and these are connected to the tip of the ejector pin 24 (24a) without passing through the rod-shaped portion 36 and the strain-generating portion 37. It is conceivable to configure as shown in the predetermined arrangement.
[0040]
Further, the above-described detection means 35 may be unitized with two to three parts using components other than the ejector pins 24 (24a). That is, in a molding die that does not use the ejector pins 24 (24a) such as a casting mold, the detection means 35 that is appropriately unitized is used when grasping the flow state of the material (melt metal, etc.). As described above, according to the present invention, the flow of the material in the mold can be measured without being limited to the type of material or the type of mold.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the mold material flow sensor according to the present invention has the arrangement of each detecting means in the recognized cavity by detecting the passage of the material flowing in the cavity by two or more detecting means. From the time difference of the passage of the material detected by each detection means, the flow state such as the material flow direction and speed can be grasped. Further, since the detection means is unitized, positioning when installed on the mold becomes easy.
[0042]
Further, since the detection means is unitized with an ejector pin, it is only necessary to replace the existing ejector pin without applying any special processing to the mold, and the installation can be facilitated. Further, since each detecting means is integrated with the ejector pin, the number of measurement points can be easily increased. By these, the flow state of the material of each part in the cavity can be accurately grasped.
[0043]
Further, the detection means unitized with the ejector pin includes a rod-shaped portion to which pressure in the cavity is applied at the tip of the ejector pin, a strain-generating portion that receives the pressure of the rod-shaped portion via the rod-shaped portion, When configured with a strain sensing element that detects the amount of strain, in addition to the calculation of the flow direction and speed of the material, the pressure of the material can be calculated instantaneously or continuously. In this configuration, since the strain detecting element is not exposed in the cavity, the pressing force when the molded product is ejected by the ejector pin is not directly applied to the strain detecting element, and the durability as the detecting means is high.
[0044]
In addition, when three detection means are used, if each of them is arranged along the inner wall surface of the cavity so as to be equally spaced with respect to the other two detection means, the inside of the cavity can be calculated with an easy calculation formula. It becomes possible to grasp the flow state of the material.
[0045]
Further, when two detection means are used, it is suitable for use in a cavity portion where the flow direction of the material can be determined, and the number of detection means can be reduced.
[0046]
As described above, the material flow sensor for a mold according to the present invention can actually measure the flow state of the material in the cavity. Therefore, even when using a cavity having a complicated shape, the filling speed of the material (the cylinder in the case of injection molding) The conditions such as the rotation speed), the holding pressure, and the holding pressure time can be corrected at any time, so that stable molding can be performed. This reduces defective molding and leads to material savings.
Further, by measuring the flow direction and speed of the material, it is possible to compare and verify the simulation result with analysis software or the like, which is effective for design evaluation of a mold and analysis of a defect phenomenon. This leads to shortening of the molding cycle time from designing the mold and mass-producing the molded product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a plan view of an ejector pin according to an embodiment of the present invention.
(B) AA line sectional view in Drawing 2 (a).
FIG. 3 is a perspective view of a detection unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram for performing strain detection with the strain sensing element according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are analysis diagrams of arithmetic processing.
FIG. 6 is a schematic plan view showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
12a ... cavity, 24, 24a ... ejector pin, 35 ... detecting means, 36 ... rod-shaped part, 37 ... strain generating part, 38 ... strain detecting element, B ... mold.

Claims

Two or more detection means are provided in a predetermined arrangement in one part provided along the inner wall surface of the cavity so that the position in the cavity can be recognized, and each detection in the recognized cavity is performed. A material flow sensor for a mold , wherein the flow state of the material flowing in the cavity is detected from the difference between the arrangement of the means and the passage time of the material detected by each detection means .

The detecting means is arranged such that when the mold forming the cavity is relatively separated, the molded product molded in the cavity is pushed at the tip to appear at the tip of an ejector pin protruding from the mold. 2. The molding material flow sensor according to claim 1, wherein

The detecting means is formed in a rod-like shape, is provided so as to be slidable in the rod axis direction, showing the tip of the ejector pin, and a rod-like portion to which the pressure of the material flowing in the cavity is applied to the tip. ,
A strain-generating portion that is fixed to the base end side of the rod-shaped portion and elastically deforms by a load applied to the rod-shaped portion;
A strain detecting element for detecting deformation occurring in the strain generating portion;
The material flow sensor for molds according to claim 2, comprising:

The detection means is composed of three detection means, and the three detection means are provided in a predetermined arrangement in one component so that each of them is equidistant with respect to the other two detection means. The material flow sensor for a mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the material flow sensor is provided along an inner wall surface of the cavity.

The detection means comprises two detection means, and the two detection means are arranged at a predetermined interval along the flow direction of the material. The mold material flow sensor according to any one of the above.