JP4889632B2 - 少なくとも１つのキャビティを充填する方法 - Google Patents

Description

本発明は、加圧下において複数のゲートを通して、キャビティ内を流れる溶融物を検出するセンサを備えたノズルから溶融物をキャビティ内に注入し、溶融物から成形部品を製造する金型の少なくとも１つのキャビティ、特に射出成形機の金型の少なくとも１つを充填する方法に関する。

射出成形又は例えば圧縮成形においても、金型内のキャビティに、特に合成樹脂、金属又はセラミックの溶融物が充填される。充填工程は、キャビティがほぼ満杯になるまで実行され、次いで、キャビティ内の原料の収縮を調整するいわゆる保圧工程へと移行する。
独国特許出願公開第１０１１２１２６号明細書には、特に、複数の金型のキャビティへの充填容量を自動的に均衡させる方法が開示されており、キヤビティ内の温度経過が測定され、他のキャビティに対し均一化される。

例えば、独国特許出願公開第１０１１６９９８号明細書（国際公開第０２／０８１１７号パンフレット）には、金型壁の温度センサを用いて、溶融樹脂がキャビティの流路端に達するのを自動的に検出することが記載されている。この時点で、信号が成形機の制御部へ送信され、速度制御されている注入工程から、圧力制御される保圧工程へと移行する。この明細書には、長い流路を有する射出成形部品を製造するための複数の付属品を有する単一金型では、溶融物の流路前端を満杯になるまでキャビティ内の金型のセンサを用いて、各注型点に対応するノズルをプログラムにより制御することは問題であることが記載されている。

更に、特開２００１-１７９７８６号公報には、ノズルからの溶融物が分配器を介して２つの注型点を通ってキャビティに導かれる方法が開示されている。キャビティには溶融物の流路に２つの圧力センサが配置され、センサの信号に基づいて注型点の前の弁の開閉が制御される。
欧州特許出願公開第０７０４２９０号明細書には、溶融物が分配器を介して複数の注型点に導かれる方法が開示されている。第一の注型点から所定量の溶融物がキャビティに充填され、溶融物がセンサに達するまで分配される。次いで、第二の注型点が開かれ、溶融物の一部が型内に充填され、溶融物が第二のセンサに識別されるまで分配される。

例えば、ショックアブソーバ、ドア枠、部品など面積又は体積の大きな成形部品に対しては、カスケード式射出成形が知られている。この成形では、従来の射出成形方法のように中央のゲートを介してではなく、制御された複数のノズルを介して連続的に注入又は充填される。即ち、先ず、第一のノズルが金型のキャビティを部分的に満たす。溶融物が第二のノズルに達すると、このノズルが開き、更にキャビティを満たす。以下同様。ノズル開放の最適化は経験によるもので、連結部の位置、即ちそれぞれの溶融物が局所的に集まる位置を確認することは不可能である。このことが、製造物の品質に決定的な影響を及ぼす。

一般的には、この方法を長い流路を適用すると、小さな成形部品に比し、キャビティの充填に大きな影響を及ぼすことが知られている。

本発明は上記の課題に基づき、カスケード式射出成形法を改良することにある。

少なくとも１つのノズルに、キャビティ内を流れる溶融物を検出するセンサを配置し、このセンサの信号に基づいて、ノズルを通しての注入過程が互いに自動的に調整されるように構成することにより課題が解決される。

本発明により、経験に基づいてではなく、検出した溶融物の流れに基づいてノズルが切替えられる。本発明では、溶融物により変化する各々のパラメータを検出できる。このため、先ず溶融物の温度又は温度変化が計算される。溶融物自身が温度センサに触れると、直ちに温度センサの温度が上昇し、溶融物が温度センサに達したとの信号となる。

しかしながら、独国出願公開第１０１１２１２６号明細書に記載されているように、今日では溶融物自身の温度ではなく、金型壁の温度が好んで測定される。

通常の場合、流入する溶融物がキャビティ内の圧力を高めるので、圧力センサを用いることも考えられる。しかし、このセンサでは溶融物の先頭を正確には検出できない。

例えば、所定の金属など、溶融物に反応する所定の材料をセンサとすることも考えられる。しかし、依然として温度センサを用いることが好ましい。

本発明では、各ノズルにこのようなセンサが配置され、溶融物が所定の位置に達する時点を検出する。このようにして、個々のノズルは、工程に依存、すなわち制御回路と接断又は接続される。これによって、各々の溶融物の衝突（継ぎ目）が生ぜず、制御されるので、成形部品の品質が改良される。

原則的に、センサ、特に温度センサはノズルの前方又はノズルの後方に配置可能である。センサをノズルの前方に配置すると、時間制御によるノズルの開放を遅らせて制御できる長所がある。センサをノズルの後方に配置すると、溶融体がセンサを浸す際は必ずノズルが開放されるように作用する。しかし、これは理想的場合であるが、遅れて作用することはない。

最後のセンサを、流路の末端に設置することが好ましい。溶融体がこのセンサに達すると、全てのノズルが開放され、保圧工程へ切替わる。

最初の手順によって互いに衝突する溶融物の流れを調整する間に、以後の手順により２つのゲート／ノズル間の溶融物の速度を均一的に調整できる。同じ充填条件で製造すると、収縮及び変形に関して樹脂部品は同じ性状を示すので、この手順は追求に値する。

本発明では、ノズル近辺の金型壁温度を測定、解析及び場合によっては制御するので、同じような機械を採用すれば、溶融物は２つのノズル間又はセンサ間を常に同じ時間で通過する。溶融物の粘性を変えることにより、溶融物の流速を好適に変更できる。個々のゲート／ノズルにおいて溶融物の温度を制御することが好ましい。当然のことながら、溶融物を異なった粘性とすることも可能であるが、コストが増す。

従って、２つのノズル間の各々のゲートを個別に調整するように監視する必要がある。

しかし、現実には２つのノズル間の溶融物前線の各々の流速を均一化するだけでは十分ではなく、それぞれのゲート間に依存関係が生ずる。しかし、ここでは、単一キャビティの金型と複数のキャビティの金型を区別すべきである。

例えば、ショックアブソーバのような、単一キャビティの場合には、個々のゲートの充填相が最適化される。これにより、上述の方法を用いて自動的か又は経験に基づいてノズルを開閉することができる。最適化の後に、ノズル近辺の測定温度は、基準曲線として保存される。

製造の間に外部からの影響により溶融物の挙動が変化し、この変化が最初のゲートから流路端まで次第に高まっていく。即ち、流路端の方向へ行くほど、基準曲線と実際の温度曲線との間の差は時間と共に大きくなる。

例えば、同一の金型で乗り物の側方の枠を２つ製造する複数のキャビティを有する金型では、個々の部品を基準信号によって制御するのではなく、相互に対比する。即ち、各時点において、溶融物がゲートから同一の距離にあるように、２つの部品における溶融物の流れを均一化する。

この場合、２つの測定曲線が同一か又は均一化されているので、時間と共に信号が増大する場合には、制御の基準点として、２つの曲線の間の基準点を算定する。基準点の代わりに基準曲線を算定することも可能であるが、簡単な故に基準点が選ばれる。

以下、図面を用いて、実施例により本発明の利点、特徴及び詳細を説明する。

図１には射出成形金型のキャビティ内で生成された大面積の成形部品１の斜視図が示されている。図には、４つのゲート２〜５が示され、ここから溶融物がキャビティに充填される。更に、ゲート２〜５の近辺の対応するノズルの前方に、矢印７で示す溶融体の進路中に配置したセンサ６ａが示されている。８ａは、ゲート又は溶融体の進路中の対応するノズルの後方に配置したセンサを示す。

センサ９は溶融物の流路の末端近辺に備えられている。

以下、本発明の作用について述べる。

溶融物は不図示のノズルにより第一のゲート２に導かれる。溶融物は矢印７の方向に流れ、ゲート３に連結している第一の温度センサ６ａに達する。このセンサの信号は成形機の制御部に送られ、ノズルを介してゲート３への注入を開始させる。溶融物は矢印７の方向をゲート４へと流れ、そのゲート前方の最も近くに配置した温度センサ６ａに達する。このセンサの信号も成形機の制御部に送られ、ノズルを介してゲート４からキャビティに溶融物が充填される。この溶融物も矢印７の方向をそのゲート５の前方の最も近いセンサ６ａへと流れる。このセンサ６ａの信号は成形機の制御部へ与えられ、溶融物はゲート５を介してキャビティへと導かれる。この溶融物はキャビティの末端方向へ流れる。流路末端の直前においてセンサ９が溶融物の到達を確認し、ゲート２〜５の全てのノズルが保圧へと切替わる。

センサ８ａで示されるように、センサをゲート３、４及び５の後方に変更することも可能である。センサ８ａをノズルの後方に配置すると、センサが溶融物に浸ると必ずノズルが開放するように作用する。これは理想的な場合であり、前方に設置したセンサ６ａでは可能であった、溶融物が遅れて作用することはない。この配置は、ノズルの開放を時間的に遅らせて制御することができる長所がある。

図２の破線は、温度センサの測定信号の時間による経過を示す。実線はノズルの開閉の切替え信号を示す。

本発明の特徴は溶融物の流入の制御法に関連している。図３から、第一の温度サンサにおいてのみ、破線で示す基準値が測定信号と一致していることがわかる。第２、３及び４の温度センサでは測定信号は基準値よりも大きくか又は小さくずれている。

本発明では、基準値と測定値又は測定信号とが一致するまで、１つの温度センサが他のセンサに応じて調整される。即ち、先ず第二の温度センサが調整され、次いで第三、並びに第四の温度センサが調整される。次いで、再度、前から調整が開始される。

全ての基準値と測定信号の間の時間間隔が、所定のΔｔよりも小さい場合には、更に調整しなくてもよい。時間差がこのΔｔを上廻る場合には、この値が再調整される。この場合、個々のゲートは同じ順番で再点検されることが基本となる。ノズルの数に応じて、制御されるゲートの数を任意に変えられる。

図４は、複数のキャビティの制御法を示す。複数のキャビティを有する金型では、同じゲートの測定信号が互いに比較され均一化される。破線の第一の測定信号及び実線の第二の測定信号が図示されるように、時間の経過に伴って信号が増大する場合には、２つの曲線間の基準点１０が算出され、調整用の基準点へと変更される。基準点の代わりに、基準曲線を算定してもよいが、簡単であるため、基準点が選ばれる。

ここでも、２つの測定曲線が一致するまで、第一のゲートと第二のゲートの間の調整が実行される。次いで、全ての測定曲線が一致するまで、第二と第三のゲート間、第三と第四のゲート間、最終的には第四のゲートと流路端間の調整が実行される。

測定曲線の間の時間間隔が、所定のΔｔよりも小さい場合には、更に調整しなくてもよい。時間差がこのΔｔを上廻る場合には、この値が再調整される。この場合、個々のゲートは同じ順番で再点検されることが基準となる。ノズルの数に応じて、調整されたゲートの数を任意に変えられる。

注入点及びセンサを備えた大面積の成形部品の模式的斜視図 注入ノズル制御を示す図 本発明による制御方法を示す図 本発明による別の制御方法を示す図

符号の説明

１ 成形部品
２ ゲート
３ ゲート
４ ゲート
５ ゲート
６ センサ
７ 矢印（溶融物の流れる方向）
８ センサ
９ センサ
１０ 基準点

Claims (6)

1. 加圧下において複数のゲート（２〜５）を通して、溶融物を複数のノズルからキャビティ内へ注入して、溶融物から成形部品を製造する射出成形機の金型の１つのキャビティを充填する方法であって、
   それぞれのゲート（２〜５）に対応してキャビティ内を流れる溶融物を検出する複数のセンサ（６ａ、８ａ）が溶融体の進路中に備えられ、
   前記複数のノズルを通しての連続的な充填工程がそれぞれのセンサ（６ａ、８ａ）の検出信号に基づいて逐次、制御され、
   それぞれのゲート（２〜５）に対応してキャビティ内の溶融物の流速が検出され、その流速を均一化するため前記複数のノズル前方又はノズル内の溶融物の温度を調整することによりその粘性が変更されることを特徴とする方法。
2. 前記センサ（６ａ，８ａ）は、金型壁温度、溶融物温度及び／又は圧力を検出するセンサであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記センサ（６ａ、８ａ）は、溶融物がキャビティの所定の位置に達したことを認識すると、それぞれのセンサに対応するノズルが制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記センサ（６ａ、８ａ）は前記ノズルの前方の溶融物の流路に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. キャビティ内の溶融物の流路の終端は１つのセンサ（６ａ、８ａ）により確認され、全ノズルが保圧工程へと切替わることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記複数のノズルの開放及び／又は溶融物の粘性は、溶融物の流路に沿って逐次調整されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法。

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