JP6881844B2 - 射出成形されたプラスチック材料でできている中空品を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、概してプラスチック材料の射出成形に関し、特に、射出成形されたプラスチック材料でできている中空品の製造のための方法及び装置に関する。

プラスチック材料でできている中空品の射出成形は、コアが挿入されるキャビティを画定するダイを有する型によって通常行われる。閉位置と開位置との間で置換可能なピンバルブを含む少なくとも１つのインジェクタは、型とコアとの間に構成される空間に加圧されたプラスチック材料を射出する。インジェクタのピンバルブの置換は、流体アクチュエータ又は電気アクチュエータにより行われ、第２の場合では、例えば、出願人の代わりに文献の米国特許第９，１０２，０８５号に説明及び図示される回転モータにより行われる。

特に、薄壁を有し細長い形状の中空品の射出成形において、型とコアとの間に構成される空間を充填するステップ中に、コアは、射出されるプラスチック材料の不可避の不均衡と、コアの一方側と反対側とで不均衡な態様において働くこととに起因して、変位又は曲げたわみを受ける場合があるという事実に関連した問題が生じる。

コアの変位又はたわみは、例えば、可能性があるコアの破損、成形コンポーネントの審美的な欠陥、及びとりわけ、相対的な設計公称上の厚み要件を満たさないことに起因するそのようなコンポーネントの構造上の欠陥などの複数の欠点を引き起こす。

成形の専門家は現在、コア内とダイ内とで異なるセンサを使用し、並置されたセンサ間の圧力差、又はセンサにより達成される最大値に基づき射出を制限する。しかしながら、これは、例えば、コンポーネントが抽出され得ない、コアのたわみが制御され得ないという事実により、射出及び射出後のステップ中の損傷を回避する目的だけである。

長年にわたって、出願人は、成形プロセス中に射出される材料の圧力及び流量の正確な制御を保証する、ＦＬＥＸｆｌｏｗ（登録商標）と呼ばれる、サーボ駆動閉塞システムを設計及び開発した。特に、少なくとも１つのインジェクタのアクチュエータは、プログラム可能な態様においてピンバルブの位置、速度及び加速度を調整するように、射出されるプラスチック材料の圧力及び流量を調整するように、電子的に制御される。

本発明の目的は、前述の欠点を除去する効率の良い態様などにおいて、中空品の射出成形に前述のサーボ駆動閉塞方法を適用及び適応することにより上記に明示された技術的問題を解消することである。

そのような目的を達成するために、本発明は、第１態様によれば、最初に明示されたタイプの射出成形方法を提供し、その主な特徴は、射出中にコアの曲げたわみが検出され、少なくとも１つのインジェクタのピンバルブの制御された置換が存在し、それがそのようなたわみの低減、又は除去に至るまで、ピンバルブの位置、速度、加速度及びストロークのうち少なくとも１つを調整することにより行われるという事実にある。

コアの曲げたわみを検出するために、本発明は、コアの任意のたわみと、コアの自由端の位置とを、場合により、射出されるプラスチック材料の圧力の検出と組み合わせて測定することを提供する。

本発明の好ましい実施形態において、プラスチック材料の射出は、コアに対して反対側に位置する少なくとも１対のインジェクタによって生じる。

この解決のアイデアに起因して、ダイとコアとの間に構成される空間の制御された充填のステップ中に、コアの不均衡とそれ故の曲げが除去され、従って成形品の可能性がある破損を回避し、及び成形品の審美的及び構造上の欠陥を除去する。特に、設計公称上の厚み要件が、正確に満たされ得る。

別の態様によれば、本発明は、方法の実施のための装置に関し、装置は、射出中にコアの曲げたわみを検出するのに適する少なくとも１つのセンサを備え、センサは、任意のたわみの低減又は除去に至るまで、ピンバルブの位置、速度、加速度及びストロークのうち少なくとも１つを調整することにより、少なくとも１つのインジェクタのピンバルブの制御された置換を行うように構成される電子制御ユニットに接続される点で本質的に特徴付けられる。

本発明を実施するために、成形装置は、１又は複数の射出ポイント、あるいは、１又は複数のインジェクタを備え得、そのピンバルブは、空圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ又は電気アクチュエータにより作動され、コアのたわみの検出は、コアのベースの少なくとも１つのたわみ変換器、及び／又はコアの自由端の位置変換器によって行われ得、場合により射出されるプラスチック材料の圧力変換器と組み合わせて行われ得る。例えば、誘導タイプの位置変換器又は同等のものは、コアの自由端の近くに、又はダイ上、又はダイとコアとの間に構成される空間に配置され得る。

本発明はここで、添付の図面を参照して、単に非制限的な例として詳細に説明されるであろう。
本発明の実施形態による射出成形装置の部分断面概略図である。 従来技術による射出方法及び相対的な欠点を例示する図表である。 従来技術による射出方法及び相対的な欠点を例示する図表である。 従来技術による射出方法及び相対的な欠点を例示する図表である。 従来技術による射出方法及び相対的な欠点を例示する図表である。 従来技術による射出方法及び相対的な欠点を例示する図表である。 本発明に関連し、図２の図表と同様な図表である。 本発明に関連し、図３の図表と同様な図表である。 本発明に関連し、図４の図表と同様な図表である。 本発明に関連し、図５の図表と同様な図表である。 本発明に関連し、図６の図表と同様な図表である。 本発明による、射出成形方法及び装置を用いて得られた中空品の例の概略斜視図である。

以下の説明は、図１２に概略的に表され、Ｃで示される中空品などの、プラスチック材料でできている中空品の射出成形による製造に言及し、それは、細長い形状（例えば、３５０ｍｍに等しい長さ）をして薄壁（例えば、２ｍｍに等しい公称上の厚み）を有する容器である。

レシピエント（ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ）Ｃは、図１に概略的に表される装置を使用して製造され、その装置は、キャビティ２を有する型１、ダイ３、レシピエントＣの形状に対応する空間を定めるべくダイ３と結合可能なコア４、及びそのような空間にプラスチック材料を射出するためのシステムを備える。

射出システムは通常、プレスにより供給され、図示例の場合には、型１のキャビティ２に対して反対側に配置される１対のインジェクタ６に接続されるホットランナ又はホットチャンバ５を備える。インジェクタの数及び配置は、例において図示されるものと異なる可能性があることに、気づくべきである。

各インジェクタ６は、それ自体が知られている態様で、ダイ３とコア４との間に構成される空間への加圧されたプラスチック材料の射出のために、全閉の位置と、最大開の位置との間で置換可能なピンバルブ８が、軸方向に移動できるノズル７を備える。各ピンバルブ８の置換は、電子制御ユニット１０によって制御される、流体タイプの、又はより簡便には電気タイプの、例えば回転タイプのそれぞれのアクチュエータ９により制御される。

制御ユニット１０は、各アクチュエータ９を制御し、それ故に各インジェクタ６により射出されるプラスチック材料の圧力及び流量を調整するように各インジェクタを制御するようにプログラミングされる。制御は特に、充填ステップ中に、ピンバルブ８の位置、速度、加速度及びストロークの調整を提供し得る。

図２及び図３は、レシピエントＣなどの物品を成形するために従来技術により提供される射出方法を示す図表である。そのような方法は、電子ユニット１０によるインジェクタの前述の制御を提供せず、それゆえ、プラスチック材料は、流量及び圧力の点で同じ態様で、両方のインジェクタにより射出される。特に、図２の図表（２つのインジェクタは、異なる時間に開くことが架空に示されているが、それらは、実際は同時に開く）は、開ステップ中の両方のインジェクタのピンバルブの位置を時間の関数として示し、コア４の曲げ又は非制御の曲げたわみは時間に対応し、時間とともに増大する。射出の終わりに、コア４は、曲げ形状を有し、図４において架空に拡大した形式で表され、たわみのない状態に対する変位は、例えば、０．３ｍｍより大きい状態である。そのようなたわみに起因して、射出の終わりに型から除去されるレシピエントＣは、図５及び図６に例示される構造上の欠陥を有し、コア４の曲げたわんだ内面に対応するそのより大きい部分（図５）は、その末端縁から底部の方へ次第に減少する厚みを有する一方、コア４の曲げたわんだ外面側に対応する他のより大きい壁はそれに対応して、その末端縁からその底壁の方へ次第に増加する厚みを有する。２ｍｍに等しい公称上の壁厚に対して、より小さい圧力変化又は過度の圧力変化も、結果として１０％をかなり上回る場合があり、これは、容認できない場合がある。

図７〜図１１は、本発明に関する図２〜図６に対応する図表であり、すなわち電子ユニット１０により行われる、各インジェクタ６のピンバルブ８の置換の制御の助けをかりるものである。アクチュエータ９ごとに独立して行われるそのような制御は、それぞれのピンバルブ８の位置、速度、加速度及びストロークに関連し、それは、射出中にコア４の曲げたわみを検出するのに適する変換器に由来する信号に基づく。

そのような変換器は、様々なタイプであり得、それらは、異なる領域に配置され得る。そのタイプに関して、図１に１１で示されるものなどのコアのベースの１又は複数のたわみ変換器、あるいはコアの自由端の１又は複数の位置変換器（例えば、誘導センサ）が使用され得、また、場合により互いに組み合わされ、射出されるプラスチック材料の１又は複数の圧力変換器とも組み合わされる。それらの位置に関して、既に示されたものに加えて、変換器は、コア４上、ダイ３上、及びダイ３とコア４との間に構成される空間に配置され得る。

従って、電子ユニット１０により行われる制御は、場合により検出されるコア４の曲げが補正及び除去され、従って、一方のインジェクタ６及び／又は他のインジェクタ６により供給されるプラスチック材料の流量及び圧力に作用することにより、コア４をたわみのない状態に戻すようなものである。

図８の図表は、補正例を示し、すなわち、最大値に到達すると、図９に表される最初のたわみのない状態にコア４を戻すように、射出の最終ステップに向かって、検出されたコア４のたわみは、対処され、除去される。従って、図１０及び図１１に示されるように、レシピエントＣのより大きい壁の厚みは、ほぼ一定であり、設計公称上の値（２ｍｍ）に実質的に対応している。

明らかに、本発明による方法を実施する装置の構造の詳細及び実施形態は、以下に続く特許請求の範囲に説明されるように本発明の保護範囲から逸脱することなく説明及び図示されているものに関して大きく変化し得る。従って、例えば、前に明らかにされたように、インジェクタの数及び位置は、成形される物品の形状及び寸法によって決まることとなる。小さい寸法の物品の場合には、インジェクタは、ただ１つでもよい。

その上、説明は、完全に自動制御のプロセスに明らかに言及するが、本発明の保護範囲はまた、半自動方法又は手動方法に及び、例えば、任意のたわみを検出し、必要ならば、少なくとも１つのインジェクタのパラメータを変更する１度目の射出が行われ、それから２度目の射出が行われ、任意のたわみが再度検出され、射出パラメータのその後の調整が、必要ならば、たわみの除去に至るまで行われる。

Claims (10)

1. 内部にコアが挿入されるキャビティを画定するダイを有する型と、
   前記ダイと前記コアとの間に構成される空間に加圧されたプラスチック材料を射出するために閉位置と開位置との間で置換可能なピンバルブを含む少なくとも１つのインジェクタと
   によって射出成形されたプラスチック材料でできている中空品を製造するための方法であって、
   前記少なくとも１つのインジェクタの前記ピンバルブの置換は、射出される前記プラスチック材料の圧力及び流量を調整するように、制御された様式で作動され、
   射出中に、前記コアの任意の曲げたわみが検出され、前記少なくとも１つのインジェクタの前記ピンバルブの制御された置換は、そのようなたわみの低減又は除去に至るまで、前記ピンバルブの位置、速度、加速度及びストロークのうち少なくとも１つを調整することにより作動される、
   方法。
2. 前記コアの前記曲げたわみを検出すべく、前記コアのベースのたわみ、前記コアの自由端の位置、射出される前記プラスチック材料の前記圧力、及びそれらの組み合わせのうち１つが測定される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記射出は、前記コアに対して反対側に位置する少なくとも１対のインジェクタによって行われる、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 内部にコアが挿入されるキャビティを画定するダイを有する型と、
   前記ダイと前記コアとの間に構成される空間に加圧されたプラスチック材料を射出するために閉位置と開位置との間で置換可能なピンバルブを含む少なくとも１つのインジェクタと、
   前記ピンバルブの置換を制御するためのアクチュエータと、
   前記ピンバルブを制御された様式で置換し、射出される前記プラスチック材料の圧力及び流量の少なくとも一方を調整するように、前記アクチュエータと動作可能に接続される電子ユニットと
   を備えるプラスチック材料の射出成形の装置であって、
   前記装置は、少なくとも１つのセンサを備え、前記センサは、射出中に、前記コアの任意の曲げたわみを検出するように設計され、そのようなたわみの低減又は除去に至るまで、前記ピンバルブの位置、速度、加速度及びストロークのうち少なくとも１つを調整することにより前記少なくとも１つのインジェクタの前記ピンバルブの制御された置換を行うように構成される前記電子ユニットに接続される、
   装置。
5. 前記少なくとも１つのセンサは、前記コアのベースのたわみ変換器、前記コアの自由端の位置変換器、射出される前記プラスチック材料の圧力変換器、及びそれらの組み合わせのうちから選択される、
   請求項４に記載の装置。
6. 前記コアの前記自由端の前記位置変換器は、誘導タイプである、
   請求項５に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つのセンサは、前記コア上に配置される、
   請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つのセンサは、前記ダイ上に取り付けられる、
   請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つのセンサは、前記ダイと前記コアとの間に構成される前記空間に配置される、
   請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。
10. 装置が、前記コアに対して反対側に位置する少なくとも１対のインジェクタを備える、
    請求項４から９のいずれか一項に記載の装置。

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