JP4278986B2 - 成形金型のキャビティーを充填させるための方法 - Google Patents

Description

この発明は、溶融体、特に射出成形機械のキャビティーの溶融体から１個の成形部材を製作するための成形金型のキャビティーを充填させる方法に関し、前記溶融体は加圧下にキャビティー内へ導入されると共に、その流通路の端付近または端部において再加圧力下に置かれる。
射出成形部材生産の均一性と良品質とを達成するために、溶融体の温度を測定することは周知である。例えば日本特許公開昭６１年第２５５８２５号明細書によれば溶融体の温度あるいは成形金型の実際の測定温度が、多数の設定温度数値と比較される。

射出成形あるいは例えば加圧成形においても、成形金型内のキャビティーが、例えば合成樹脂、金属あるいはセラミックを成分とする溶融体によって充填される。この注入過程は、キャビティーが充填されるまで非常に長時間実行され、その後、いわゆる再加圧過程への切り替えが実行され、この過程でキャビティー内の被加工物質の収縮も補正される。

重要な点は、充填段階から再加圧段階への変換点を確定することである。手動による最適化は困難であると共に、時間を浪費するので、実際上それを正確に実行しようとしても殆ど不可能である。

噴射過程から再加圧過程への敏速な変換は、例えば粘性のような、処理によって条件付けられる変動を左右することはないが、結果として成形部材の品質の大きな変動を伴うことがある。

例えば、欧州特許出願公開第０ ７０７ ９３６ Ａ２号または米国特許第５，９９３，７０４号明細書には、射出成形部材製造の場合の変換時点の確定の方法が記述されている。この方法は、金型キャビティー内での容積充填の時点を自動的に算定するのに役立つものである。

現存する方法は、通常内部圧力の測定に基づいている。例えば、噴射段階と再加圧段階との間の「曲折点」は、これは自動的に求められるもので、これが人工知能の助けで算定される。

実際上、勿論明瞭なこととして、計算時間の理由から、被成形部材内に自動的に圧力集中部および緊張作用を引き起こすようなかなり大きな短縮が部分的に発生する。それに加えて、必ずしもすべての応用が差別なくカバーされる訳ではない。

第２の方法では、２個の金型内部圧力センサの間の圧力差が測定され、その経過が時間に関して分析される。信号が突然消滅すること（曲折点の識別）により、容積充填度が測定される。

前記記載の２つの方法は、いずれもかなり高価なセンサ装置と電子装置とを必要とし、処理の安定性も良好ではない。
ドイツ特許出願１９８ ０３ ３５２ Ａ号明細書には、成形金型内での圧力上昇の時点を測定するための方法が開示され、この場合、噴射圧力から再加圧力への圧力上昇の結果として変換される。この場合、圧力上昇は圧力センサではなくて、温度センサによって検出されている。

この発明にとって課題となることは、前記の方法に関して、簡単で低廉な手法で、しかもかなり正確に再加圧段階へ移行させるための方法を開発することにある。

前記課題は、溶融体の流通路の端付近において金型外壁温度が測定され、この温度の上昇に関連して再加圧段階へ遷移する変換点が確定されることによって解決される。

そこで新しい方法は、溶融体の流通路の末端における金型内壁温度の測定を基礎にしている。基本的な考慮は、この場合、理論的には、慣性により究極的に最終目標の１００％を達成するために、流通路の９７から９８％までにおいて変換されるべきであるという事実である。

溶融体が対応する熱電対の位置に到達すると、急激な信号上昇が起こり、これを、他の知能要素の助けを借りないで、例えばアナログ切換信号として使用することができる。

すべての場合の流通路の長さは、金型製作者によって周知なので、適正価格の熱電対を設置するための設定を、何らの困難を伴うことなく実行することができる。

熱電対は、遷移時点の確定の機能の他に、なお多くの機能を果たせる。例えばそれによって、収縮の制御、温度依存性冷却時間の制御、さらにはキャビティーの容積充填の自動的均衡も実行可能である。

従来の射出成形方法の場合、集中制御された溶融体流が、射出成形物品の単一または複数個の切断点に分配され、この際冷管路機構と熱管路機構との間で分割される。複数個の分岐点を有するいわゆる冷管路金型の場合、個々の各分岐点の充填過程を制御できる可能性は殆どなく、それは溶融体が注入機構内でも各循環過程後に自然的に固化するのであり、そのために各独立の充填状態に如何なる影響が加えられるかを把握することが不可能だからである。

ただし、いわゆる熱管路機構内には、各分岐点を通過する溶融体流を、単一あるいは複数個の噴射ピストンの助けによって、射出成形物品内の複数個の分岐点を操作するのか、それとも成形金型の種々の部材内の複数個の分岐点を操作するのかに拘わらず、前記溶融体流を個々独立に制御することが可能なのである。

市場に存在する或る装置では、個々の噴射ノズルの溶融体流が個別のピストンの作用で制御され、熱管路内の圧力が測定される。

このような前提は、確かに個々のピストンについて、設定された速度あるいは同様に、設定された溶融体流を制御することを可能にする。しかしこの手法では、射出成形物品内の純粋の測定信号に基づいて、射出成形物品の品質に依存して制御そのものを実行することは不可能である。

流通路の一端に熱電対を設けることにより、各分岐点あるいは熱管路ノズルの各々に対して、容積充填を自動的に測定すること、およびそれによって制御が影響される（すなわち充填過程から再加圧過程へ変換される）ようにすることができる。

この発明のその他の利点、特徴および独自性を、以下記載の実施例および図面を参照して詳細に説明する。

（実施例１）
図１は、４個のキャビティー１．１ないし１．４を有する組立成形金型の概要図である。各キャビティー１．１ないし１．４は、成形部材の必要性により異なる形状を備える。

溶融体は、噴射点２を経由してキャビティー１．１ないし１．４内に導入され、数字３は溶融体の前端部を示す。

流通路の終端近傍で、各キャビティー１．１ないし１．４に各１個の熱電対が付設される。

この組立金型により、種々の形状、体積および重量の複数個の射出成形物品が製造される。その利点は、種々の物品が同時に組み合わせ形成可能なことである。キャビティー１．１ないし１．４の溶融体流を制御することなしで、成形物品の完成品質が自然と保持され、すなわち、きわめてゆっくりと速度制御から圧力制御へ切り替えることができ、これにより充填段階での圧縮および張力印加へと誘導される。これに対して大きなキャビティーは、十分に急速に変換されると考えられ、成形物品の遅滞と不確実な充填過程が起こる可能性がある。

熱電対４を各流通路の一端に位置させることにより、各キャビティー１．１ないし１．４内において、いつ容積充填に達するかが自動的に通報される。同時に金型外壁温度の測定値も、収縮の追随制御のために使用することができる。

図２は、２個の金型部分６．１および６．２より成る成形金型５の概要図である。この場合、金型部分６．２の方は差し替え可能である。

この発明の方法は、特に、例えばモジュール化金型装置の場合などの如く、金型部分をきわめて頻繁に入れ替えねばならない場合に適切である。この場合、金型部分を差し替えた後でその都度新しい変換点を最適化せねばならない。充填過程の各終点において熱電対を活用することにより、この変換点が常に自動的に検出されれば、前記最適化段階を省略することができる。

図３は、複数個のキャビティー１を備えた多数個取り成形金型の概要図で、キャビティー１は、その固有の噴射点２と熱電対４とを備える。複数個の同一形状のキャビティーを備えた多数個取り成形金型の場合の目的は、すべてのキャビティーが同時に充填され、かつ切り替えられるように溶融体流を制御することにある。この種の均衡化装置が具わっていない場合には、作業員の要望としては、或る１個の特定して選択可能なキャビティーに応じて切り替えられることである。この場合もまた、熱電対を使用することにより、この切換を自動的かつかなり簡単に実現でき、この場合は、金型外壁温度を使用すれば、追加情報を、例えば物品収縮の制御のために活用することができる。

図４による多数個連結の単一個取り成形金型では、通常長い流通路を持った非常に大きな射出成形物品（例えばショックアブソーバ等）が主体となる。この場合の問題点は、通常個々の切換点を見出することではなくて、キャビティー内のセンサにより容積充填に到るまでの溶融体の前端部を制御することにあり、これにより、各噴射点２にある熱管路ノズルをプログラム化に対応して操作できる。この原理は、その実現にはかなり高価な金型内部圧力センサが必要であるが、かなり適切な熱電対４を使用すれば、同じ目的を果たすことができる。前記のように、個々に操作された個々独立の溶融体流は、前記の原理と同等に有効である。

組立成形金型の構成概要図 モジュール化された金型装置の部分断面構成概要図 多数個取り成形金型の構成概要図 多数個連結の単一個取り成形金型の構成概要図

符号の説明

１ キャビティー
２ 噴射点
３ 溶融体前端部
４ 熱電対
５ 成形金型
６ 金型部分

Claims (2)

1. 射出成形機械のキャビティーの溶融体から成形部材を製作するための成形金型のキャビティーを充填させる方法であって、前記溶融体は加圧下においてキャビティー内へ導入されると共に、溶融体がキャビティーの端部まで流れると保圧状態に設定され、
   前記キャビティー端部において金型外壁温度が測定され、溶融体が端部に達することによる温度の上昇に基づいて保圧段階へと切換えられることを特徴とする成形金型のキャビティーを充填させるための方法。
2. 金型外壁温度がキャビティー内の溶融体の流通路の９７ないし９８％の位置において確定されることを特徴とする請求項１記載の方法。

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