JP5229483B2 - 離型剤吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機の金型などに用いられる離型剤吐出装置に関する。

従来の離型剤吐出装置の一例として特許文献１に示される装置がある。特許文献１に示される装置は、金型の成形面の所定部位における表面温度を測定しながら液体離型剤を該所定部位に噴霧し、測定された表面温度が予め定めた所定温度に達した場合に、所定部位に対する液体離型剤の噴霧を停止し、これにより金型が所望の温度に冷却されるようにしている。

特開２００７−２２２８９０号公報

ところで、金型を用いた加工処理で得られる製品の品質向上及び金型の寿命延長を図ることが望まれている。しかしながら、上記従来技術では、金型の冷却を行えるものの、上記要望に適切に応えるには十分ではないというのが実情であった。
本発明は、製品の品質向上及び金型の寿命延長を図ることことができる離型剤吐出装置を提供することを目的とする。

本願の発明は、離型剤の吐出制御を行って前記離型剤を金型の成形面に塗布させる制御手段を有する離型剤吐出装置であって、前記金型の表面温度に相当する型温度を検出する温度検出手段と、前記離型剤及び前記金型に対応するモデル機による計測に基づいて予め得られる型温度−目標吐出量特性を記憶する記憶手段と、を備え、前記型温度−目標吐出量特性は、離型剤の吐出量に対する離型抵抗について型温度をパラメータとして示される離型抵抗特性と、離型剤の吐出量に対する前記金型に鋳ぐるみされるガス量について型温度をパラメータとして示されるガス量特性と、から得られ、前記制御手段は、前記金型への離型剤の積算吐出量が、前記型温度−目標吐出量特性における前記温度検出手段が検出した型温度に対応する目標吐出量に達した場合、前記金型への離型剤の吐出を停止することを特徴とする。

本発明によれば、モデル機を用いた計測により得るガス量特性及び離型抵抗特性から得られた型温度‐目標吐出量特性を用いて、型温度に対応して得られる目標吐出量だけ、離型剤を吐出するので、型温度に応じた離型抵抗が得られ型寿命を向上させることができ、かつ、型温度に応じたガス量が得られてガス量の低下が図れ製品品質を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る離型剤吐出装置を模式的に示す図である。 図１のメモリに記憶される型温度−目標吐出量特性、離型抵抗特性、及びガス量特性を示す図である。 離型剤の吐出量に対する離型抵抗及びガス量の特性を示す図である。 型表面温度に対するガス量の関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る離型剤吐出装置を模式的に示す図である。

射出成形においては、成形後の製品の離型性を向上させるため、成形前に離型剤を金型表面に塗布することが一般的である。そして、離型剤を金型に塗布することに伴い、金型に対する離型剤の吐出量（ひいては塗布量）、金型の温度（以下、型温度ともいう。）、製品品質に影響するガス量〔成形処理により得られる製品に含まれる（鋳ぐるみされる）ガス量〕、型寿命に影響する離型抵抗等に関して次のような特性を持つものになる。

すなわち、型温度が一定の場合、離型剤の吐出量（以下、適宜、単に吐出量ともいう。）の増加に伴い、図３に示すように、（i）ガス量が増加（製品品質の悪化）する、（ii）離型抵抗が減少（型寿命延長）する特性を持つことになる。
また、吐出量が一定の場合、図４に示すように、型温度の上昇に伴い、ガス量が低下する特性を持つことになる。
前記特性（図３）に対応して、後述するように、モデル機による計測により、図１に一点鎖線、実線で夫々示すガス量特性、離型抵抗特性（ガス量特性線分、離型抵抗特性線分）が得られる。

図３及び図４に示されるように、ガス量や離型抵抗等は、型温度及び吐出量の影響を受ける。
そして、離型剤を金型に塗布することに伴って前記特性（ガス量や離型抵抗等は、型温度及び吐出量の影響を受ける）を生じることから、仮に型温度を計測していても、前記特性を十分に考慮して吐出量の制御を行わないと、離型剤過塗布によるガス量の増加を招いたり、カジリによるピン曲がりを生じたりすることが起こり得た。このことは、前記従来技術にも同様にいえることである。
本願発明者は、離型剤を金型に塗布することに伴って生じる前記特性（ガス量や離型抵抗等は、型温度及び吐出量の影響を受ける）に着目し、型温度変動に合わせて離型剤の吐出量をコントロールすることで、製品品質及び型寿命の向上を図るべく、本願発明を創案した。

以下、本発明の第１実施形態に係る離型剤吐出装置を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１において、離型剤吐出装置１は、離型剤を貯留する離型剤タンク２と、離型剤タンク２から離型剤を流出させる吐出ユニット３と、吐出ユニット３に管４を介して接続されて吐出ユニット３からの離型剤を金型に吐出してこれを金型５の成形面６に塗布する離型剤スプレノズル（以下、ノズルという。）７と、を備えている。
離型剤吐出装置１は、さらに、金型５の表面温度に相当する型温度を検出するサーモカメラ９（温度検出手段）と、このサーモカメラ９の制御及びサーモカメラ９からの信号処理を行うサーモカメラ用PC１０と、前記管４を流れる離型剤の流量（積算流量を含む）、ひいては金型５に対する離型剤の吐出量（積算吐出量を含む）を検出し、これら検出量を出力する流量計１１と、流量計１１、サーモカメラ用PC１０、及び吐出ユニット３に接続された吐出制御PC１２（制御手段）と、を備えている。
吐出制御PC１２は、流量計１１が求める積算吐出量が、型温度〔サーモカメラ９の検出温度（以下、単に検出温度ともいう。）〕に対応して後述する型温度−目標吐出量特性から得られる最適吐出量に達すると、吐出ユニット３の駆動制御を停止して、金型５への離型剤の吐出を停止させ、金型５の成形面６に離型剤が最適量、塗布されるようにしている。

吐出制御PC１２は、金型５に対する離型剤の吐出制御を行って離型剤を金型５の成形面６に塗布させるようにしており、制御手段を構成している。
吐出制御PC１２は、メモリ１５（記憶手段）を備え、このメモリ１５に、モデル機による計測に基づいて予め得られる後述する型温度−目標吐出量特性が記憶されている。
前記モデル機では、前記モデル機に用いる金型（適宜、モデル金型という。）としては前記金型５と同等の材料を用い、前記モデル機で得られる製品（適宜、モデル製品という。）の材料としては金型５で得る製品と同等材料を用い、離型剤（便宜上、モデル離型剤という。）には、金型５で用いられる離型剤と同等の材料を用いており、前記モデル機は、前記金型５及び前記金型５が用いる離型剤に対応して構成され、前記金型５の鋳造などの成形処理を良好に反映しえるものになっている。

型温度−目標吐出量特性は、図２に示すように、モデル離型剤ひいては金型５に用いられる離型剤の吐出量（以下、適宜、離型剤吐出量又は単に吐出量ともいう。）に対する離型抵抗について型温度をパラメータとして示される離型抵抗特性（実線で示す）と、モデル離型剤ひいては金型５に用いられる離型剤の吐出量に対するガス量（前記モデル金型ひいては金型５に鋳ぐるみされるガス量）について型温度をパラメータとして示されるガス量特性（一点鎖線で示す）と、から得られる。
型温度−目標吐出量特性は、上述したように、離型抵抗特性及びガス量特性と共に、メモリ１５に記憶されている。
離型抵抗特性（実線で示す）及びガス量特性（一点鎖線で示す）は、前記モデル機による計測により後述するようにして得られ、上述したように、前記特性（図３）に対応したものになっている。

次に、型温度−目標吐出量特性のガス量特性及び離型抵抗特性からの算出方法を以下に説明する。
本実施形態では、型温度が１００℃，２００℃，３００℃である場合のガス量特性及び離型抵抗特性（以下、当該特性に対応する線分を、型温度に対応して、ガス量特性第１、第２，第３線分ｇ１、ｇ２、ｇ３、離型抵抗特性第１、第２，第３線分ｒ１、ｒ２、ｒ３という。）を計測により得ている。
また、製品の品質規格上、ガス量及び離型抵抗には、上限が定められており、本実施形態では、前者（ガス量上限）は、１０〔ｃｍ^３〕、後者（離型抵抗上限）は、９８〔N〕とされている。なお、本実施形態では、ガス量上限が１０〔ｃｍ^３〕、離型抵抗上限が９８〔N〕である場合を例にしているが、本発明は、これら数値に限定されるものではない。

図２において、ガス量特性第１、第２，第３線分ｇ１、ｇ２、ｇ３とガス量上限との交点から図２下方に延びる線分（以下、離型抵抗特性方向第１、第２，第３延長線ｅ１、ｅ２、ｅ３という。）を求める。次に、この離型抵抗特性方向第１、第２，第３延長線ｅ１、ｅ２、ｅ３の夫々と、離型抵抗特性第１、第２，第３線分ｒ１、ｒ２、ｒ３との交点（離型抵抗特性第１、第２，第３線分下側交点ｒ１ｄ、ｒ２ｄ、ｒ３ｄという。）を求める。
ここで、離型抵抗特性第１、第２，第３線分ｒ１、ｒ２、ｒ３の離型抵抗上限との交点を、便宜上、離型抵抗特性第１、第２，第３線分上側交点ｒ１ｕ、ｒ２ｕ、ｒ３ｕという。
そして、離型抵抗特性第１線分ｒ１における離型抵抗特性第１線分上側交点ｒ１ｕ及び離型抵抗特性第１線分下側交点ｒ１ｄ間の線分（太線で示す）の中間点（以下、離型抵抗特性第１線分中間点ｒ１ｃという。）を求める。同様にして、離型抵抗特性第２線分中間点ｒ２ｃ及び離型抵抗特性第３線分中間点ｒ３ｃを求める。前記離型抵抗特性第１、第２，第３線分中間点ｒ１ｃ、ｒ２ｃ、ｒ３ｃを含むようにして型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔを得る。

型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔは、図２に示されるように、横軸を離型剤吐出量、縦軸を離型抵抗として示される一方、離型抵抗特性第１、第２，第３線分中間点ｒ１ｃ、ｒ２ｃ、ｒ３ｃすなわち型温度１００℃，２００℃，３００℃に対応する部分を含んで構成されている。線分ｋｔ中の点（位置）が指定されることにより、型温度に対応した離型剤吐出量が求められるようにしている。型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔは、上述したようにモデル機を用いた実計測により得られたガス量特性及び離型抵抗特性から得られたものであり、当該線分ｋｔで示される離型剤吐出量は、金型５を用いた成形処理において最適吐出量に相当するものになっている。
このため、金型５の温度を検出して、型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔにおける前記検出温度（サーモカメラ９の検出温度）に対応する離型剤吐出量だけ、離型剤を金型５に吐出することにより、適正な離型抵抗を得、かつ、ガス量の低下を図ることができるようにしている。

上述したように構成された離型剤吐出装置１の作用を以下に説明する。
離型剤吐出装置１では、サーモカメラ９が型温度（検出温度）を測定し（ステップＳ１）、サーモカメラ用PC１０がサーモカメラ９からの型温度データの入力を受ける（ステップＳ２）。サーモカメラ用PC１０が入力を受けた型温度データは吐出制御PC１２に入力される（ステップＳ３）。
吐出制御PC１２は、前記型温度データをメモリ１５に入力されている型温度−目標吐出量特性における型温度に当てはめ、対応する最適吐出量（目標吐出量）を算出する（ステップＳ４）。

吐出制御PC１２は、ステップＳ４で算出された最適吐出量分の離型剤が吐出されるように吐出ユニット３に吐出指令を出力する（ステップＳ５）。
吐出指令を受けて吐出ユニット３は、駆動制御されて離型剤をノズル７に供給する（ステップＳ６）。
そして、ノズル７から離型剤が金型５に吐出される（ステップＳ７）。
流量計１１は、離型剤への実際の瞬時吐出量と積算吐出量を測定し、測定データを吐出制御PC１２へ転送する（ステップＳ８）。
流量計１１からの積算吐出量が、ステップＳ４で算出された最適吐出量に達したら吐出ユニット３に吐出停止指令を出力し、金型５への離型剤の吐出を停止させる（ステップＳ９）。

上述したように、本実施形態によれば、型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔは、モデル機を用いた実計測により得られたガス量特性及び離型抵抗特性から得られたものであり、当該線分ｋｔで示される離型剤吐出量は、金型５を用いた成形処理において最適吐出量を示すものになっており、さらに、型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔは、離型抵抗特性第１、第２，第３線分中間点ｒ１ｃ、ｒ２ｃ、ｒ３ｃすなわち型温度１００℃，２００℃，３００℃に対応する部分を含んで構成されている。
そして、離型剤についてその吐出量が、型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔにおける前記金型５の検出温度に対応する目標吐出量（最適吐出量）に達すると、その吐出が停止されて、離型剤が金型５に最適量吐出されることになるので、型温度に応じた離型抵抗が得られ型寿命を向上させることができ、かつ、型温度に応じたガス量が得られてガス量の低下が図れ製品品質を向上させることができる。
さらに、上述したように離型剤を適正量、吐出できることにより、適正量の離型剤の吐出を行なわない場合に起こり得るカジリによるピン曲がりの発生を回避できる。

なお、上記実施形態では、型温度−目標吐出量特性を、離型抵抗特性及びガス量特性と共に、メモリ１５に記憶する場合を例にしたが、これに限らず、型温度−目標吐出量特性のみをメモリ１５に記憶するようにしても良い。
また、上記実施形態では、型温度が１００℃，２００℃，３００℃である場合のガス量特性及び離型抵抗特性を得る場合を例にしたが、これに限らない。例えば、型温度が５０℃，１５０℃，２５０℃，３５０℃である場合での特性やその他の温度である場合での特性を得るようにしても良い。

また、上記実施形態では、サーモカメラ９（温度検出手段）及びサーモカメラ用PC１０を設けた場合を例にしたが、これに代えて、図５に示すように、金型５に挿入するように設けられる熱電対２０（温度検出手段）と、この熱電対２０に線材を介して接続されて熱電対２０からの信号処理を行う熱電対用PC２１と、を設けるように離型剤吐出装置１Ａを構成（第２実施形態）してもよい。
第２実施形態の離型剤吐出装置１Ａでは、第１実施形態で用いたサーモカメラ９に代わる熱電対２０により金型温度（以下、単に検出温度という。）が検出され（ステップＳ１Ａ）、以下、前記第１実施形態と同様に作用し、型温度‐目標吐出量特性線分ｋｔにおける前記検出温度（金型温度）に対応する離型剤吐出量は、金型５を用いた成形処理における適正な離型剤吐出量に相当し、この適正な離型剤吐出量だけ、離型剤を金型５に吐出することにより、適正な離型抵抗を得、かつ、ガス量の低下を図ることができる。

１…離型剤吐出装置、５…金型、６…成形面、９…サーモカメラ（温度検出手段）、１５…メモリ（記憶手段）、１２…吐出制御PC（制御手段）。

Claims (1)

1. 離型剤の吐出制御を行って前記離型剤を金型の成形面に塗布させる制御手段を有する離型剤吐出装置であって、
   前記金型の表面温度に相当する型温度を検出する温度検出手段と、
   前記離型剤及び前記金型に対応するモデル機による計測に基づいて予め得られる型温度−目標吐出量特性を記憶する記憶手段と、を備え、
   前記型温度−目標吐出量特性は、離型剤の吐出量に対する離型抵抗について型温度をパラメータとして示される離型抵抗特性と、離型剤の吐出量に対する前記金型に鋳ぐるみされるガス量について型温度をパラメータとして示されるガス量特性と、から得られ、
   前記制御手段は、前記金型への離型剤の積算吐出量が、前記型温度−目標吐出量特性における前記温度検出手段が検出した型温度に対応する目標吐出量に達した場合、前記金型への離型剤の吐出を停止することを特徴とする離型剤吐出装置。