JPH059907U - 低圧射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度な保圧制御を実現して成形品の高寸法
精度化を図ることのできる低圧射出成形機を提供する。 【構成】 成形型１のキャビティ１ａに開口するスリー
ブ１ｂ内を進退動するプランジャ３の先端面をダイヤフ
ラム２で構成する。保圧工程中、成形体の固化収縮によ
りキャビティ内圧力が低下すると、ダイヤフラム２がキ
ャビティ１ａ側に凸形状となる。このダイアフラム２の
形状変化を検出手段（歪みゲージ６１及び歪み測定装置
６２）で検出する。制御装置５は検出手段の出力信号に
より駆動装置４を制御して、プランジャ３を上昇させ
る。保圧工程中、上記制御を繰り返して保圧を極力一定
に保つ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は射出成形機に係り、特にセラミック成形用の低圧射出成形機に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

セラミック部品、特に複雑な形状のセラミック部品の成形体は、射出成形法に より成形されることがある。一般的な射出成形法では、セラミック粉末と結合剤 としての熱可塑性樹脂とからなる１６０℃程度の混練物を室温程度の射出成形金 型のキャビティに充填し、混練物が冷却された後、金型を型開きすることにより 成形体を得る。

【０００３】 ところで、近年、高圧射出成形におけるジェッティングに起因するフロマーク 、ウエルドライン等の欠陥をなくして高寸法精度化を図るために、低圧射出成形 によりセラミック部品の成形体を成形することが行われている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記低圧射出成形では、その圧力範囲が数ｋｇ／ｃｍ² と低圧なので、保圧工 程中の保圧制御精度が成形品質に大きく影響し、この保圧制御を高精度とするこ とにより成形体の寸法変化を小さく抑え、また内部歪みも小さな成形が可能とな る。

【０００５】 特開昭６２−１３０８２０号公報には、保圧制御可能な樹脂成形用の射出成形 機が開示されている。この射出成形機では、プランジャを介してキャビティ内の 樹脂に圧力を加える射出バーの途中にロードセルよりなる射出反力センサが設け られ、保圧工程中、樹脂によるプランジャの伝達反力を上記射出反力センサで電 気的に検出して保圧を測っている。そして、制御装置が上記実測保圧を設定保圧 と比較し、その偏差を無くすように演算された制御信号を射出バー駆動用のサー ボモータに出力することにより、射出バーを進退動させて保圧制御を行っている 。

【０００６】 ところが、このような保圧制御を低圧射出成形機に適用しようとした場合、プ ランジャの摺動抵抗が保圧制御に大きく影響し、高精度な保圧制御を実現しにく いという問題がある。例えば、数ｋｇ／ｃｍ² の保圧をセラミック製タービンホ イールの軸部径に相当する径１５ｍｍ程度のプランジャで発生させるには数ｋｇ ｆ程度の力で十分であるが、このときプランジャには数ｋｇｆ程度の摺動抵抗が 発生し、しかもその摺動抵抗のバラツキも大きい。すなわち、低圧射出成形では 、プランジャの摺動抵抗と所定の保圧を発生させるためにプランジャに加えられ る力とが同程度であり、保圧制御の精度を向上させるのに限界があった。

【０００７】 本考案は上記実情に鑑みてなされたものであり、高精度な保圧制御を実現して 成形品の高寸法精度化を図ることのできる低圧射出成形機の提供を解決すべき技 術課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の低圧射出成形機は、成形型のキャビティに開口するスリーブ内に進退 可能に保持され、その先端面がダイヤフラムで構成されたプランジャと、該プラ ンジャを進退動させる駆動装置と、該プランジャのダイヤフラムの形状変化を検 出し該形状変化に応じた検出信号を出力する検出手段と、該検出手段の出力信号 により該駆動装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

本考案の低圧射出成形機は、スリーブ内に成形材料が供給された状態で、制御 装置の制御により駆動装置が駆動されると、プランジャが前進して上記スリーブ 内に供給された成形材料をキャビティ内に注入充填する。プランジャは所定位置 に停止して、キャビティ内に充填された成形材料を加圧する。これにより、成形 体が形成される。そして、本考案の低圧射出成形機では、上記成形体をプランジ ャで加圧しながら成形型を冷却する保圧工程中、以下のような保圧制御がなされ て、キャビティ内圧力、つまり保圧がほぼ一定に保たれる。

【００１０】 成形体が冷却固化して収縮すると、キャビティ内圧力が低下し、プランジャの 先端面を構成するダイヤフラムがキャビティ側に凸形状となる。なお、この保圧 工程中、上記ダイヤフラムの内圧は所定の一定圧力に保たれている。上記ダイヤ フラムの形状変化を検出手段が検出して、該形状変化に応じた検出信号、つまり ダイヤフラムの形状がキャビティ側に凸形状になったことを示す検出信号を制御 装置に出力する。検出手段からこの検出信号を受けた制御装置はプランジャがキ ャビティ側に前進するように駆動装置を駆動する。これにより、プランジャが成 形体を加圧してキャビティ内圧力が上昇し、この圧力変化によりダイヤフラムが キャビティ側に凹形状となる。このダイヤフラムの形状変化を上記検出手段が検 出して、該形状変化に応じた検出信号、つまりダイヤフラムの形状がキャビティ 側に凹形状になったことを示す検出信号を制御装置に出力する。検出手段からこ の検出信号を受けた制御装置は駆動装置を停止して、プランジャによる保圧を行 う。

【００１１】 このような制御を繰り返し、保圧工程中、ダイヤフラムの形状がキャビティ側 に凸形状とならないように維持すれば、キャビティ内圧力を極力所定の圧力に維 持することができる。 したがって、本考案の低圧射出成形機では、キャビティに直接面し、キャビテ ィ内圧力の変化に即応するダイヤフラムの形状変化に応じて保圧制御がなされる ので、キャビティ内圧力の変化に応じた正確な保圧制御が可能となる。

【００１２】

【実施例】

以下、図面を参照しつつ本考案の実施例を説明する。 （実施例１） 本実施例の低圧射出成形機は、キャビティ１ａ、及びキャビティ１ａに開口す るスリーブ１ｂを有する成形型１と、その先端面がダイヤフラム２で構成されス リーブ１ｂ内に進退可能に保持されたプランジャ３と、プランジャ３を進退動さ せる駆動装置４と、この駆動装置４を制御する制御装置５と、ダイヤフラム２の 形状変化を検出して該形状変化に応じた検出信号を制御装置５に出力する検出手 段６とを備えている。

【００１３】 成形型１は、図示していないが可動型、スライドコア型及び固定型から構成さ れている。スライドコア型に製品（タービンホイール）形状のキャビティ１ａが 設けらている。また、固定型にスリーブ１ｂ、及びスリーブ１ｂに通じる材料供 給路１ｃが設けられており、固定型は周囲から加熱され保温されている。なお、 上記スライドコア型には冷却水供給穴（図示せず）が設けられている。

【００１４】 プランジャ３は、駆動装置４を構成する複動形シリンダ４１のピストンロッド として構成されている。プランジャ３の先端面を構成するダイヤフラム２の内面 には、図２の部分拡大断面図に示すように、検出手段６を構成する歪みゲージ６ １が保持されている。また、ダイヤフラム２により区画されたダイヤフラム内部 ２ａは、圧力計２１、リリーフ弁２２、止め弁２３、及び油圧ポンプ２４などか らなるダイヤフラム制御部により、所定の圧力に維持可能とされている。

【００１５】 駆動装置４は、複動形シリンダ４１、チェック弁付流量制御弁４２、４ポート ３位置切替弁４３及び油圧ポンプ３３などから構成されている。 制御装置５は図示しないマイクロコンピュータを内蔵し、後述する歪み測定装 置６２、上記駆動装置４及びダイヤフラム制御部などと電気的に接続されている 。

【００１６】 検出手段６は、ダイヤフラム２のダイヤフラム内部２ａ側の内面に固着された 歪みゲージ６１と、この歪みゲージ６１に電気的に接続されて歪みゲージ６１の 歪み状態を測定する歪み測定装置６２とから構成されている。この検出手段６は 、ダイヤフラム２がキャビティ１ａ側に凸形状、又は凹形状になるのを検出して 、その検出信号を制御装置５に出力する。

【００１７】 以下、本実施例の低圧射出成形機の作動について説明する。なお、図３に本実 施例の低圧射出成形機の保圧工程中のフローチャートを、図４に本実施例の低圧 射出成形機のタイムチャートを示す。 まず、プランジャ３の先端面を材料供給路１ｃより後退させた状態で、成形材 料を材料供給路１ｃからスリーブ１ｂ内に所定量供給する。なお、スリーブ１ｃ 内は所定温度に加熱保温されている。次いで、制御装置５はプランジャ上昇信号 を駆動装置４に出力してプランジャ３を上昇させ、スリーブ１ｂ内に供給された 成形材料をキャビティ１ａ内に注入充填する。このとき制御装置５はダイヤフラ ム制御部にも信号を送って、ダイヤフラム内部２ａに油圧を供給し、所定の圧力 Ｐ₁ に維持する。プランジャ３は、図示しない上昇端検知手段の働きにより所定 位置に停止して、キャビティ１ａ内に充填された成形材料を加圧する。これによ り、成形体が形成される。このときダイヤフラム２は、キャビティ内圧力Ｐ₀ が ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ より大きいので、キャビティ１ａ側に凹形状となってい る。そして、成形体をプランジャ３で加圧しながら成形型１のスライドコア型の 冷却水供給穴に冷却水を供給して、所定時間成形体を冷却固化する。この保圧工 程中、以下のような保圧制御がなされて、保圧がほぼ一定に保たれる。

【００１８】 保圧工程中、成形体が冷却固化して収縮するのでキャビティ内圧力Ｐ₀ がダイ ヤフラム内圧力Ｐ₁ より小さくなると、ダイヤフラム２がキャビティ１ａ側に凸 形状となる。このダイヤフラム２の形状変化を歪みゲージ６１及び歪み測定装置 ６２が検出してダイヤフラム２の形状がキャビティ１ａ側に凸形状になったこと を示す検出信号を制御装置５に出力する。検出手段６からこの検出信号を受けた 制御装置５はプランジャ上昇信号を駆動装置４に出力してプランジャ３を上昇さ せる。これにより、プランジャ３が成形体を加圧してキャビティ内圧力Ｐ₀ が上 昇し、ダイヤフラム２がキャビティ１ａ側に凹形状となる。このダイヤフラム２ の形状変化を歪みゲージ６１及び歪み測定装置６２が検出して、ダイヤフラム２ の形状がキャビティ１ａ側に凹形状になったことを示す検出信号を制御装置５に 出力する。検出手段６からこの検出信号を受けた制御装置５は駆動装置４にプラ ンジャ中立信号を出力してプランジャ３を停止し、プランジャ３による保圧を行 う。

【００１９】 このような制御を繰り返し、保圧工程中、ダイヤフラム２の形状がキャビティ １ａ側に凸形状とならないように維持すれば、本実施例の低圧射出成形機におけ るキャビティ内１ａ圧力の変化の様子を図５の線図に示すように、キャビティ１ ａ内圧力を極力一定（１ｋｇ／ｃｍ² ）に保つことが可能となる。 そして、成形工程全体を制御している図示しない主制御装置からの保圧終了信 号が制御装置５に入力されると、制御装置５はダイヤフラム制御部にダイヤフラ ム内部２ａへの油圧供給を停止する信号を出力して保圧工程が終了し、その後駆 動装置４にプランジャ下降信号を出力してプランジャ３を下降させて成形が終了 する。

【００２０】 このように本実施例の低圧射出成形機では、キャビティ１ａに直接面し、キャ ビティ内圧力Ｐ₀ の変化に即応するダイヤフラム２の形状変化に応じて保圧制御 がなされるので、キャビティ内圧力Ｐ₀ の変化に応じた正確な保圧制御が可能と なる。また、ダイヤフラム２は成形体が最終固化するプランジャ３の先端部分に 設けられているので、成形体全体が固化するまで保圧制御することが可能となる 。したがって、本実施例の低圧射出成形機は、成形品の高寸法精度化を図ること ができる。 （実施例２） 上記実施例１では、歪みゲージ６１及び歪み測定装置６２によりダイヤフラム ２の形状変化を直接検出する例について説明したが、このダイヤフラム２の形状 変化をダイヤフラム内圧力Ｐ₁ の変化に基づいて検出することもできる。

【００２１】 本実施例２の低圧射出成形機は、図６の全体構成を示す模式図に示すように、 上記実施例１の成形機から歪みゲージ６１及び歪み測定装置６２を取り外すとと もに、リリーフ弁２２の代わりに検出手段６としての圧力スイッチを設けたもの である。なお、検出手段６としての圧力スイッチは制御装置５に電気的に接続さ れている。

【００２２】 本実施例２の低圧射出成形機は、ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ を目標圧力Ｐ₂ と比 較した結果に基づいて、プランジャ３の動作を制御する。以下、図７の保圧工程 中のフローチャート、図８及び図９のタイムチャートを参照しつつ本実施例２の 低圧射出成形機の作動について説明する。なお、図８は射出完了時（上昇端検知 時）にダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ±αの範囲内にある場合のタイムチャート を示し、図９は射出完了時（上昇端検知時）にダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ＋ αより大きい場合のタイムチャートを示す。また、Ｐ₂ は１ｋｇ／ｃｍ² 、αは ０．１ｋｇ／ｃｍ² とした。

【００２３】 まず、成形材料の供給後、プランジャ３が上昇して射出が開始されると、ダイ ヤフラム内圧力Ｐ₁ は徐々に高まる。このダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がある程度高 まったところでダイヤフラム制御部によりダイヤフラム内部に油圧を供給して、 ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ をＰ₂ −αまで高める。その後は定常射出状態なのでダ イヤフラム内圧力Ｐ₁ は安定し、キャビティ１ａ内がほぼ成形材料で充たされた 頃からダイヤフラム内圧力Ｐ₁ は再び上昇する。プランジャ３が図示しない上昇 端検知手段の働きにより所定位置に停止すると、図７のフローチャートに基づい て保圧制御が行われる。

【００２４】 まず、上昇端検知時のダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ±αの範囲内にある場合 は、プランジャ３は停止したままとなる。成形体の収縮によりキャビティ内圧力 Ｐ₀ が低下すると、ダイヤフラム２は徐々に凸形状側に変化するのでダイヤフラ ム内圧力Ｐ₁ も徐々に低下する。そして、ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ −αよ り小さくなると、検出手段６としての圧力スイッチから制御装置５に信号が出力 され、制御装置５から駆動装置４へプランジャ上昇信号が出力される。これによ りプランジャ３が上昇し、この結果ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ が高まることになる が、この応答には遅れがあるので、プランジャ３の上昇後しばらくしてからダイ ヤフラム内圧力Ｐ₁ が高まる。このダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ −α以上にな ると、検出手段６としての圧力スイッチから制御装置５に信号が出力され、制御 装置５から駆動装置４へプランジャ停止信号が出力される。これによりプランジ ャ３が停止する。そして、成形体の収縮により再びキャビティ内圧力Ｐ₀ が低下 すると、上記と同様の制御によりプランジャ３が上昇する。

【００２５】 一方、上昇端検知時のダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ＋αより大きい場合は、 キャビティ内圧力Ｐ₀ が高すぎることを意味し、検出手段６としての圧力スイッ チから制御装置５に信号が出力され、制御装置５から駆動装置４へプランジャ下 降信号が出力される。これによりプランジャ３が下降する。この結果、キャビテ ィ内圧力Ｐ₀ が低下するとともに、ダイヤフラム₂ が凸形状側に変化しダイヤフ ラム内圧力Ｐ₁ が低下する。そして、ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ＋α以下に なると、検出手段６としての圧力スイッチから制御装置５に信号が出力され、制 御装置５から駆動装置４へプランジャ停止信号が出力される。これによりプラン ジャ３が停止する。以下は上記と同様の制御が行われる。

【００２６】 なお、他の作用、効果については上記実施例１の低圧射出成形機と同様である 。

【００２７】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の低圧射出成形機は、キャビティ内圧力の変化に 応じた正確な保圧制御が可能となり、成形体の高寸法精度化を図ることができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１に係る低圧射出成形機の全体
構成を示す模式図である。

【図２】上記実施例１の低圧射出成形機の部分拡大断面
図である。

【図３】上記実施例１の低圧射出成形機の保圧工程中の
フローチャートである。

【図４】上記実施例１の低圧射出成形機のタイムチャー
トである。

【図５】上記実施例１の低圧射出成形機におけるキャビ
ティ内圧力の変化の様子を示す線図である。

【図６】本考案の実施例２に係る低圧射出成形機の全体
構成を示す模式図である。

【図７】上記実施例２の低圧射出成形機の保圧工程中の
フローチャートである。

【図８】上記実施例２の低圧射出成形機で射出完了時の
ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ±αの範囲内にある場合
のタイムチャートである。

【図９】上記実施例２の低圧射出成形機で射出完了時の
ダイヤフラム内圧力Ｐ₁ がＰ₂ ＋αより大きい場合のタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１は成形型、２はダイヤフラム、３はプランジャ、４は
駆動装置、５は制御装置、６は検出手段、１ａはキャビ
ティ、１ｂはスリーブを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 成形型のキャビティに開口するスリーブ
   内に進退可能に保持され、その先端面がダイヤフラムで
   構成されたプランジャと、 該プランジャを進退動させる駆動装置と、 該プランジャのダイヤフラムの形状変化を検出し該形状
   変化に応じた検出信号を出力する検出手段と、 該検出手段の出力信号により該駆動装置を制御する制御
   装置とを備えたことを特徴とする低圧射出成形機。