JPH03138123A - 射出成形における充填時間の設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、射出成形における充填時間の設定方法に関す
る。

（従来の技術） 合成樹脂の射出成形においては、樹脂を金型内に射出し
充填する過程において、溶融樹脂がキャビティに高速で
充填されることが理想的であるが、あまり高速で溶融樹
脂を充填すると、バーテングラインにパリが発生したり
、樹脂焼は等により変色や表面曇りの発生した成形品が
得られることがある。

また、逆に溶融樹脂を低速で充填すると、金型が冷却さ
れているため、冷却されているゲート部からキャビティ
を流動する溶融樹脂の先端部分が固化する。固化した流
動樹脂の先端部分は、キャビティの流動終端部に射出圧
によって滑りながら押されて充填される。このようにし
て低速充填により得られた成形品は、樹脂がキャビティ
内で分流した後に再び合流するとき、流動樹脂の先端部
分が固化しているので完全に融着しないウェルドライン
を生じたり、また流動終端部に充填されて形成された部
分に流動滑りによる樹脂焼けを生じたりすることがある
。

このように、充填過程は、可塑化された樹脂の流動状態
、流動速度、流動距離および流動中の温度、圧力変化の
程度によって、得られた成形品の外観や物性が異なるの
で、良品を得るために、最適な充填時間を正確に把握す
ることは、極めて重要なことである。

従来、充填時間の設定は、本格的に成形作業を行う前に
テスト的に成形して良品が得られる充填時間を把握する
か、もしくは長年の経験によって充填時間を決定してい
た。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来技術の充填時間の設定方法のう
ち、本格的な成形作業の前にテスト的に成形する場合は
、保圧時間、冷却時間、射出圧力、金型温度等の他の要
因を考慮して成形ショットを数多く行う必要があり、手
軽に充填時間を測定できないという問題点があった。

また、長年の経験によって決定する場合は、充填時間を
正確に把握しないこともあり、パリやウェルドラインの
強度不足等が見られる等信転性に欠けるという問題点が
あった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、成形時のキャビティの流動
終端部に充填される樹脂の状態をリアルタイムで観測し
、正確な充填時間を簡単に把握し設定することが可能な
射出成形における充填時間の設定方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明射出成形における充填時間の設定方法は、金型に
設けられた超音波探触子により、キャビティの流動終端
部近傍に向けて発信された超音波の反射波の経時変化を
連続的に検出して充填完了時の音速を測定し、該測定値
と予め設定された良品成形時に得られる超音波の設定音
速値と比較し、測定された音速値が基準音速値に一致し
た時点を充填時間とすることを特徴とするものである。

超音波探触子としては、一般に水晶、セラミック、硫酸
リチウム等の振動子が使用され、超音波探傷機等のパル
ス受発信機能を備えた測定手段に接続される。

（作用） 金型に設けられた超音波探触子を用いて、キャビティの
流動終端部近傍に向けて発信された超音波の反射波を検
出することにより、樹脂の充填完了の時刻における超音
波の音速を測定することができる。この測定値は予め設
定された良品成形時の基準音速値と比較される。基準音
速値の範囲から外れた場合は、充填完了の時刻を修正し
、測定された音速値が基準音速値に一致した時点を適性
な充填時間として求め射出成形機のコントローラー等に
設定する。

（実施例） 本発明射出成形における充填時間の設定方法の一実施例
を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明に係る射出成形における充填時間の設
定方法が適用される射出成形装置を示している。

同図において、１は射出成形機で、ホッパー１１内に貯
溜された樹脂を順次射出シリンダー１２内に供給し、ス
クリュウ−１３の回転により射出シリンダー１２の先端
部に送りながら溶融し、スクリュウ−１３を油圧ラム機
構１４で前進させることにより射出シリンダー１２の先
端のノズル１ａから樹脂を射出するように構成されてい
る。

２はフィルムゲート方式の金型で、スプル３が設けられ
た固定側金型４と、キャビティ５とフィルムゲート６を
有する移動側金型７とからなる。

固定側金型４は、射出成形機１のノズル１ａの射出先端
部に取付けられ、移動側金型７は、固定側金型４に対向
して配置され、油圧シリンダー等の型締装置１５によっ
て図中左右に往復移動可能になされている。また、固定
側金型４の外側には、超音波探触子９が設けられている
。

超音波探触子９が設けられる部分は、第２図にその拡大
図を示すように、キャビティ５の流動終端部５１近傍に
向けて超音波を発信できる位置に取付部４１が設けられ
ており、該取付部４１の取付面にグリセリン等の接触媒
質８を介して超音波探触子９が取付けられている。

超音波探触子９には、超音波探傷機１６が接続されるよ
うになっており、超音波探傷機１６は、例えば０．０１
〜１秒毎にパルスを発信するもので、超音波探触子９は
超音波探傷機１６によって５ＭＨｚの超音波を発信する
とともに、その反射波を検出するようになっている。

また、超音波探傷機１６には、図示は省略しているが、
超音波探触子９により受信された超音波の反射波に基づ
いて、樹脂の溶融状態から固化状態までの超音波の音速
変化を随時測定する測定手段が設けられており、この測
定手段はソフトウェアによって構成されている。

超音波探傷機１６の出力は、キャビティ５の流動終端部
５１に充填された樹脂の状態に対応した超音波の音速値
を示すもので比較器１７に送出される。

比較器１７は、充填完了の時点で測定された音速値と、
良品成形時の充填完了時点における基準音速値が予め設
定されている設定器１８からの信号と比較するようにな
っている。

比較器１７の出力は、比較結果の信号に基づいて修正値
を算出する修正器１９に送出される。

修正器１９の信号に基づいて、修正された充填時間が表
示器２２にデジタル表示されるようになっている。

なお、図中２１は時間設定器で、充填時間が設定され、
コントローラ２０に設定信号が送出されるようになって
いる。

次に、上記実施例の射出成形装置を使用した本発明射出
成形における充填時間の設定方法について図面に基づい
て説明する。

第１図及び第２図において、先ず、射出成形機ｌによっ
て樹脂を金型２のキャビティ５内に射出すると、樹脂は
充填圧縮される。一方、キャビティ５内への射出開始と
共に超音波探傷機１６からパルスを発信する。超音波探
触子９から、例えば、０．０１秒毎に発信された５ＭＩ
Ｉｚの超音波（パルス波）は、キャビティ５の流動終端
部５１に充填された樹脂１０と固定側金型４の型面との
境界面４２や、移動側金型７の流動終端部５１の底面と
の境界面５２で反射し、その反射波が再び固定側金型４
を介して超音波探触子９に導かれる。

超音波探触子９によって受信された超音波の反射波は、
第３図及び第４図に示すようになる。ここで、第３図は
、キャビティ５の流動終端部５１に樹脂１０が充填され
ていない場合の反射波の波形図であり、第４図はキャビ
ティ５の流動終端部５１に樹脂１０が充填されている場
合の反射波の波形図である。即ち、第３図は、樹脂が未
充填のときの発信パルス３０に対する固定側金型４の型
面の境界面４２よりの一次エコー波３１及び二次エコー
波３２の様子を示している。また、第４図は樹脂が充填
されたときの発信パルス３３に対する、固定側金型４の
型面の境界面４２よりの一次エコー波３４及び、移動側
金型７との境界面５２よりの境界面エコー波３５及び固
定側金型４との境界面４２よりの二次エコー波３６の様
子を示している。

第４図に示す各エコー波は、超音波探触子９を介するこ
とにより、超音波探傷機１６に導かれる。

この導かれた各エコー波の内、境界面エコー波３５は、
キャビティ５の流動終端部５１に充填された樹脂１０が
溶融状態から固化することにより、−次エコー波３４と
境界面エコー波３５との時間間隔Ｔが変化することから
、−次エコー波３４と境界面エコー波３５との時間間隔
Ｔを超音波探傷機１６でデジタル化し、このデジタル値
からキャビティ５の流動終端部５１における反射波の音
速をリアルタイムに演算処理して求める。

第５図はこのようにして求められた反射波の音速値を示
している。同図において、射出スタートの時刻ｔ、にお
いては、境界面エコー波３５は観測されず流動終端部５
１における反射波の音速は測定されないが、キャビティ
５に充填され流動する溶融樹脂の先端部分が流動終端部
５１に充満し始める時刻ｔｌにおいて境界面エコー波３
５が観測される。溶融樹脂が金型内に完全に充填された
時刻ｔ、においては、反射波の音速はＣ２であり、この
時刻ｔ２から樹脂が徐々に固化するに従って反射波の音
速は略直線的に増加し、フィルムゲート６における樹脂
が固化したゲートシール時刻ｔ３において反射波の音速
はＣ３となる。

上記の充填完了時ｔ２における音速値Ｃ２は、充填され
た樹脂の溶融温度によって異なるので、予めテスト金型
により充填完了時の樹脂の平均温度とそのときの音速の
関係を求めることにより、良品が得られるときの音速値
として求めることができる。

良品が得られるときの音速値は、ゲート部の構造、寸法
が異なっても使用する樹脂のグレードが同じであれば、
固有の値として求めることができるので、各グレードの
樹脂毎に求めておけば、それぞれの樹脂の汎用データー
として使用可能である。

例えば、ＡＢＳ樹脂について予めテストピース金型を用
いて成形テストを行うと、得られたテスト成形品には、
１５００ｍ／ｓｅｃ以下ではパリが発生しており、１８
００ｍ／ｓｅｃではウェルドラインの強度不足を生じて
いるので、１５００〜１８００ｍ／ｓｅｃの範囲が良品
成形時に得られる基準音速値として用いられる。

上記のようにして求められた良品成形時に得られる基準
音速値は、設定器１８に設定される。

尚、上記の充填完了の時刻ｔ２としては、図示しないが
、圧力センサーによりキャビティ内の樹脂圧の変動を検
出することにより求めてもよいし、また、第１図に示す
ように射出成形機１のコントローラー２０に指示信号を
送出する充填時間設定器２１に設定された充填時間の設
定値を用いてもよい。

比較器１７では、充填完了の時刻ｔ２において導かれた
超音波の音速値と、設定器１８に予め設定された良品成
形時に得られる超音波の基準音速値と比較する。比較器
１７からは、修正器１９に対して比較された結果の信号
を送出する。

修正器１９では、比較器１７からの比較結果にもとすき
最適な充填時間を算出し修正する。その結果は表示器２
２に時間がデジタル表示される。

即ち、測定された音速値と基準音速値とが一致したとき
には、設定器２１に設定された充填時間が適正であると
してその時間が表示器２２にデジタル表示される。とこ
ろが、測定された音速値と基準音速値とが一致しないと
きには、設定器２１に設定された充填時間が適正でない
として、偏差量に応じて修正され、その修正時間値が表
示器２２にデジタル表示される。表示器２２にデジタル
表示された時間値を用いて時間設定器２１に再設定され
る。時間設定器２１への再設定は手動もしくは自動的に
行われる。

尚、上記実施例において時間設定器２１に設定される充
填時間を、手動により順次変更して成形を行い、測定さ
れた音速値と基準音速値とが一致する時点を求めてもよ
い。この場合、修正器１９に換えて、測定された音速値
と基準音速値とが一致すると信号を発生するような信号
発生器が用いられ、また、表示器２２には、測定された
音速値と基準音速値とが一致したか否かをランプで点滅
表示するだけの機能のものが用いられる。即ち、時間設
定器２１に順次変更して設定された時間のうち、所定の
時間に設定されたとき、信号発生器から信号が発生しラ
ンプが点灯する。このときの時間設定器２１に設定した
時間値が充填時間となる。

（発明の効果） 本発明射出成形における充填時間の設定方法は、金型に
設けられた超音波探触子により、キャビティの流動終端
部近傍に向けて発信された超音波の反射波の経時変化を
連続的に検出して充填完了時の音速を測定し、該測定値
と予め設定された良品成形時に得られる超音波の基準音
速値と比較し、測定された音速値が基準音速値に一致し
た時点を充填時間とすることを特徴とするので、長年の
経験を必要とせず、適性な充填時間を正確に且つ簡単に
把握することができ便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明射出成形における充填時間の設定方法が
適用される射出成形装置の概略説明図、第２図は同上の
金型部分の一部切欠拡大断面図、第３図は樹脂が未充填
のときの発信パルスに対する各エコー波を示す図、第４
図は樹脂が充填されたときの発信パルスに対する各エコ
ー波を示す図、第５図は樹脂が充填された後の時間経過
に対する反射波の音速変化を示す図である。 符号の説明 １・・射出成形機、２・・金型、３・・スプル、４・・
固定側金型、５・・キャビティ、６・・フィルムゲート
、７・・移動側金型、９・・超音波探触子、１０・・樹
脂、１４・・油圧ラム機構、１６・・超音波探傷機、１
７・・比較器、１８・・設定器、１９・・修正器、２０
・・コントローラ、２１・・時間設定器、２２・・表示
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金型に設けられた超音波探触子により、キャビティ
   の流動終端部近傍に向けて発信された超音波の反射波の
   経時変化を連続的に検出して充填完了時の音速を測定し
   、該測定値と予め設定された良品成形時に得られる超音
   波の基準音速値と比較し、測定された音速値が基準音速
   値に一致した時点を充填時間とすることを特徴とする射
   出成形における充填時間の設定方法。