JPH1076554A - 圧力センサ付エジェクタピン - Google Patents

圧力センサ付エジェクタピン

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JPH1076554A
JPH1076554A JP8234286A JP23428696A JPH1076554A JP H1076554 A JPH1076554 A JP H1076554A JP 8234286 A JP8234286 A JP 8234286A JP 23428696 A JP23428696 A JP 23428696A JP H1076554 A JPH1076554 A JP H1076554A
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pressure sensor
pressure
cavity
housing
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裕 広島
Yasuo Ishiwata
靖雄 石綿
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Abstract

(57)【要約】 【課題】取付け加工が不要で既存の金型に容易に取り付
けられ、キャビティ内圧力を検知できるエジェクタピン
を提供する。 【解決手段】成形用金型の第1の型板と第2の型板を組
み合わせ、キャビティとコアの間に樹脂を充填して成形
品を成形する。両型板が相対的に離れる際に成形品はエ
ジェクタピン24の棒状部25で突き出される。棒状部の基
部にはつば部26がある。つば部26は円筒形の筐体30に収
納される。つば部26の上部と筐体30の上部はシリコン樹
脂36で弾性的に固定される。筐体30の底面上に設けられ
た圧力センサ32は、つば部26の下面と間隔をおいて対面
する。成形時のキャビティ内の圧力はエジェクタピン24
の棒状部25に加わる。この圧力でシリコン樹脂36が弾性
変形してエジェクタピン24のつば部26が圧力センサ32を
押圧する。圧力センサ32とエジェクタピン24が一体なの
で、圧力センサ32を設置するために金型を加工する必要
がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形用金型のキャ
ビティ内に充填された樹脂の圧力を検知することのでき
る圧力センサ付エジェクタピンに関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、従来の射出成形機及びその制
御システムの一例を示している。シリンダ100内に供
給された材料はヒータ101によって加熱されながらス
クリュー102によってシリンダ100の前方に送ら
れ、圧縮・混練されて可塑化される。シリンダ100の
前部に押し出されて溜められた可塑化された樹脂の増加
とともにスクリュー102は後退し、所定量に達したと
ころでスクリュー102の回転は停止する。(可塑化・
計量工程)次に、射出シリンダ103に圧油を送ってス
クリュー102を前進させ、型締めされた金型104の
キャビティ内に可塑化された樹脂を射出する。(射出工
程)そして、冷却した後に金型104を開いて成形品を
取り出す。(冷却工程)
【0003】上述した射出成形においては、製品の品質
評価や不良品分別は目視で行っており、その判断結果に
基づいて制御盤から設定条件を入力している。設定条件
は、射出成形要素であるスクリュー位置、スクリュー速
度、樹脂温度、樹脂圧力、冷却時間等である。即ち、本
方式は、射出圧力・樹脂温度・射出速度を成形機側の操
作量としている開ループ制御方式であり、成形機側の変
動要素である粘性流体の非定常な流動や熱伝導を含む複
雑な要素が成形品の品質に大きな影響を与えてしまう。
これは、本方式によれば金型のキャビティ内における圧
力や温度等の解析が困難であり、最適な成形条件が見い
だせないためであると考えられる。
【0004】図12は、従来の射出成形機及びその制御
システムの他の一例を示している。このシステムは、圧
力波形追従制御であり、シリンダ100内の圧力をロー
ドセル105による歪検知によって測定し、成形条件の
最適速度を割り出してスクリュー102を駆動するサー
ボモータ106にフィードバックしている。即ち、本方
式は、シリンダ100内の圧力の変化をフィードバック
するセミクローズループ制御方式である。従って、金型
104の手前での圧力検知であり、実際の金型内圧力を
検知している訳ではないので、正しい最適な速度設定は
できない。
【0005】図13は、従来の射出成形機の一例におけ
る金型の拡大断面図を示す。この金型には、直接キャビ
ティ110内の圧力を検出するロードセル111と、成
形終了後に成形品をキャビティ110内から外に突き出
すエジェクタピン112の基部に当接したロードセル1
13がエジェクタピン112とは別体に設けられてい
る。いずれのロードセル111,113も、金型に特別
な孔加工及び溝加工を施して取り付けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図11に示した射出成
形機の制御システムによれば、成形品の品質等を見て最
適条件を設定するため、多くの実験が必要となる。ま
た、成形機側の変動要素により成形品の品質にバラツキ
が生じてしまう。さらに、成形機側の設定条件を誤った
場合には金型が損傷してしまうことがある。
【0007】図12に示した射出成形機の制御システム
によれば、金型内の圧力を検出する訳ではないので、上
述した図11の制御システムと同様の問題点を有してい
る。
【0008】図13に示した射出成形機の制御システム
によれば、ロードセル111,113が大きいので金型
を加工しなければ取り付けることができない。金型によ
っては加工できないものもあるので、その場合には取付
け不可能となってしまう。金型を加工する工賃、手間、
ロードセル自体のコストが高いので、本構造は採用しに
くく、普及しにくい。
【0009】本発明は、金型の加工が不要であるために
既存の金型に容易に取り付けることができ、金型のキャ
ビティ内の圧力を検知できる圧力センサ付エジェクタピ
ンを提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された圧
力センサ付エジェクタピンは、キャビティを有する第1
の型板と、コアを有し前記第1の型板に対して相対的に
移動可能とされた第2の型板とを組み合わせ、前記キャ
ビティと前記コアの間に樹脂を充填して成形品を成形す
る成形用金型に適用され、前記第1及び第2の型板が相
対的に離れる際に前記成形品を先端で押して前記型板か
ら突き出すエジェクタピンにおいて、前記成形品の成形
時に前記エジェクタピンの先端に加わる前記キャビティ
内の圧力を検出するための圧力検出手段を、前記エジェ
クタピンの後端に一体に設けたことを特徴としている。
【0011】請求項2に記載された圧力センサ付エジェ
クタピンは、請求項1記載の圧力センサ付エジェクタピ
ンにおいて、前記エジェクタピンが、その先端部で前記
成形品を突き出す棒状部と、前記棒状部の後端に設けら
れた前記棒状部よりも大径のつば部とを有しており、前
記圧力検出手段が、前記つば部を収納するとともに前記
つば部に対して所定範囲で移動可能な筐体と、前記筐体
内に設けられて前記エジェクタピンの先端部に圧力が加
わった際に前記つば部の下面と前記筐体の内面との間で
加圧される圧力センサとを有することを特徴としてい
る。
【0012】請求項3に記載された圧力センサ付エジェ
クタピンは、請求項2記載の圧力センサ付エジェクタピ
ンにおいて、前記筐体は、前記つば部の上部に弾性的に
固定される上板部と、前記つば部の下面と所定間隔をお
いて対面する下板部と、前記上板部と前記下板部を連結
する側板部とを有しており、前記圧力センサは、前記筐
体の内部の前記下板部の上に固定されていることを特徴
としている。
【0013】請求項4に記載された圧力センサ付エジェ
クタピンは、請求項3記載の圧力センサ付エジェクタピ
ンにおいて、前記つば部の上部と前記筐体の前記上板部
とが、シリコン樹脂で固定されていることを特徴として
いる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の第1の例を
図1〜図7を参照して説明する。図1に示す本例の射出
成形機の制御システムにおいては、成形用金型Bの側に
圧力センサと温度センサが設けられており、これら各セ
ンサは成形用金型Bのキャビティ内の圧力や温度を検知
する。これらの信号はフィードバックユニット1に与え
られ、射出成形要素であるスクリュー位置、スクリュー
速度、樹脂温度、樹脂圧力、冷却時間等の制御に利用さ
れる。
【0015】図2は、本例の射出成形機の制御システム
における成形用金型Bの断面図である。この成形用金型
Bは、成形機の固定側ホルダに取り付けられる固定側取
付板10と、成形機の可動側ホルダに取り付けられる可
動側取付板11を有している。前記固定側取付板10に
は、雌型であるキャビティ12aを有する固定側型板1
2が取り付けられている。前記可動側取付板11には、
雄型となるコア13aを有する可動側型板13が、受け
板14とスペーサブロック15を介して取り付けられて
いる。
【0016】この成形用金型Bは、固定側型板12と可
動側型板13の間で分割可能である。成形機のホルダの
動きに合わせ、可動側型板13は板面に垂直な方向に沿
って固定側型板12に対して移動し、これによって固定
側型板12と可動側型板13の開閉が行われる。固定側
型板12にはガイドブシュ19が設けられ、可動側型板
13にはガイドポスト18が設けられ、ガイドポスト1
8はガイドブシュ19に摺動可能に挿入されている。固
定側型板12と可動側型板13の開閉は、このガイドブ
シュ19とガイドポスト18によって案内されるので、
固定側型板12と可動側型板13が閉じた時にキャビテ
ィ12aとコア13aは正確な位置で組み合わされる。
【0017】前記固定側取付板10には、成形機のシリ
ンダ2のノズルから成形用金型B内に溶融した樹脂を注
入する際の経路となるスプル16と、成形用金型Bを成
形機のシリンダ2のノズルに取り付ける際の位置決め手
段となるロケートリング17が取り付けられている。
【0018】可動側取付板11の側には、エジェクトプ
レート21が設けられている。エジェクトプレート21
には、成形用金型Bが開いた時に前記コア13aから突
出して成形品を金型外に突き出すエジェクタピン24が
設けられている。また、エジェクトプレート21には、
成形用金型Bが閉じた時に、エジェクトプレート21を
所定位置に復帰させることによってエジェクタピン24
を引っ込めるためのリターンピン22が設けられてい
る。
【0019】図3に示すように、前記エジェクタピン2
4は、先端部で成形品を突き出す断面円形の棒状部25
と、棒状部25の後端に設けられた円柱状のつば部26
とを有している。つば部26の外径は棒状部25よりも
大きい。
【0020】エジェクタピン24には、圧力検出手段3
0が一体に取り付けられている。本例の圧力検出手段3
0は、エジェクタピン24のつば部26を収納する筐体
31と、筐体31の内部に設けられた圧力センサ32と
を有している。
【0021】つば部26を収納する筐体31は円筒状で
ある。筐体31は、前記つば部26の上面に弾性的に固
定される円形の上板部33と、前記つば部26の下面と
所定間隔をおいて対面する円形の下板部34と、前記上
板部33と前記下板部34を連結する円筒状の側板部3
5とを有している。本例においては、エジェクタピン2
4の棒状部25は筐体31の上板部33を貫通してお
り、前記つば部26の上面と前記筐体31の前記上板部
33の下面とがシリコン樹脂36で弾性的に固定されて
いる。
【0022】前記筐体31の内部において、前記下板部
34の上には圧力センサ32が固定されている。圧力セ
ンサ32からの導線は側板部35に設けた貫通孔を通し
て外部に導出されている。圧力センサ32とつば部26
の下面との間には適当な隙間がある。閉じられた成形用
金型Bのキャビティ12a内に樹脂を充填すると、その
圧力はエジェクタピン24の先端に加わる。この圧力に
よってエジェクタピン24に力が加わると、エジェクタ
ピン24と筐体31を固定しているシリコン樹脂36が
弾性変形してエジェクタピン24のつば部26が圧力セ
ンサ32に当接する。
【0023】圧力センサ32とつば部26の下面との間
の隙間は、キャビティ12a内の圧力によってエジェク
タピン24が移動する際、シリコン樹脂36が弾性変形
してつば部26が圧力センサ32に当接することにより
良好な感度で適切な圧力測定が行われうる程度に設定し
ておく。上記のように適当な隙間を設けず、つば部26
と圧力センサ32を常時接触させておくと、エジェクタ
ピン24の自重で圧力センサ32が反応したり、エジェ
クタピン24が受ける振動等を圧力センサ32が検出し
てしまう等の不都合が生じる可能性がある。
【0024】本例のように、エジェクタピン24のつば
部26と圧力センサ32を筐体31内に収納する構造と
すれば、圧力センサ32が保護され、外観も良く、そし
て前述したように圧力センサ32とつば部26の間に適
当な隙間を設ける構成をとることができる。
【0025】図4(a)に外観図を示し、図4(b)に
拡大断面図を示した前記圧力センサ32は、半導体であ
る2層の硫化モリブデン40,40を銀の上部電極41
と下部電極42によって挟み、両電極41,42からそ
れぞれ端子43,44を導出した圧電変換素子である。
全体はポリイミド等の絶縁体45によって被覆されてい
る。この圧力センサ32は極めて薄くかつ小型で、例え
ば厚さ0.08mm、直径5mm程度に形成できる。
【0026】以上の構成における射出成形作業を説明す
る。図1において、シリンダ2内に供給された材料はヒ
ータ3によって加熱されながらスクリュー4によってシ
リンダ2の前方に送られ、圧縮・混練されて可塑化され
る。シリンダ2の前部に押し出されて溜められた可塑化
された樹脂の増加とともにスクリュー4は後退し、所定
量に達したところでスクリュー4の回転は停止する。次
に、射出シリンダ5に圧油を送ってスクリュー4を前進
させ、図2に示すように型締めされた成形用金型Bのキ
ャビティ12a内に可塑化された樹脂を射出する。
【0027】樹脂を成形用金型Bに射出する工程におい
て、キャビティ12a内の圧力はエジェクタピン24に
加わる、この圧力はエジェクタピン24のつば部26に
設けられた圧力センサ32によって検知される。この信
号は図1に示すフィードバックユニット1に与えられ、
射出成形要素であるスクリュー位置、スクリュー速度、
樹脂温度、樹脂圧力、冷却時間等を閉ループ制御するこ
とができる。成形完了後、適当な冷却時間が経過した
ら、金型が開いて成形品が取り出される。
【0028】以上説明した圧力センサ32付きのエジェ
クタピン24を用いて成形用金型内の圧力を測定した例
を説明する。図5はテスト用金型50を示す。このテス
ト用金型50のキャビティの形状(成形品の形状)は渦
巻形である。本テスト用金型50には合計12本のエジ
ェクタピンが使用され、その内の4本を前述した圧力セ
ンサ32を有するエジェクタピン24とした。圧力セン
サ32付きのエジェクタピン24が配置されるのは、樹
脂が注入されるキャビティの直前のa点と、キャビティ
の入り口であるb点と、キャビティの中間であるc点
と、キャビティの先端であるd点である。a点からd点
までの全長は376.2mmである。この金型が装着さ
れる射出成形機及びその制御システムは図1に示したも
のと実質的に同一である。
【0029】図6は、前記テスト用金型50を装着した
射出成形機において、前記エジェクタピン24の圧力セ
ンサ32によって検出したキャビティ内の圧力サイクル
を示す図である。この圧力サイクル図によれば、1サイ
クル目及び2サイクル目共に、a、b、c、dの各点の
順に圧力の値が小さくなっていくが、d点において圧力
が検知されたことはキャビティの末端まで樹脂が達して
いることを意味している。そして、各サイクル内におけ
る各点の圧力線のずれから樹脂の流動速度が分かるの
で、この波形図から流動解析を行うことができる。そし
て正しい成形が行われた際の圧力サイクルの波形を各測
定点ごとに実験的に認識しておけば、常に良品が得られ
るように射出成形要素を制御することができる。
【0030】図7(a)〜(d)はa〜dの各点におけ
る1サイクル目及び2サイクル目の圧力波形をそれぞれ
示している。この図に示すように、1サイクル目及び2
サイクル目共、a点からc点までは圧力が検出された
が、d点においては圧力が検出されない場合には、キャ
ビティの末端まで樹脂が達しておらず、正しい成形が行
われていないことを示す。
【0031】本例の圧力センサ32付きのエジェクタピ
ン24は、エジェクタピンの本体と圧力センサ32が一
体となっているので、金型に特別な加工を施すことな
く、従来のエジェクタピンに替えて設置するだけで測定
点を簡単に増やすことができ、これによって圧力サイク
ルの波形パターンをより精密に把握することができる。
【0032】本発明の実施の形態の第2〜第4の例を図
8〜図10を参照して説明する。これらは、圧力センサ
として抵抗線歪みゲージを利用した例である。抵抗線歪
みゲージは、外圧により抵抗線が歪む際に抵抗値が変化
することを利用して圧力を検出する圧力センサの一種で
ある。
【0033】第2の例を図8を参照して説明する。図8
はエジェクタピン60の要部拡大断面図である。エジェ
クタピン60の棒状部61の下端部には、大径のつば部
62が設けられている。つば部62の下面略中央には突
起67が設けられている。エジェクタピン60の棒状部
61は、略円筒形の筐体63の上板部を摺動可能に貫通
しており、前記つば部62は筐体63の内部に収納され
ている。筐体63の内部の底部には、スペーサ66を介
して鉄板64が設けられている。スペーサ66で支えら
れた鉄板64の下面側には、圧力センサとしてのひずみ
ゲージ65が設けられている。図示以外の部分の構成は
第1の例と実質的に同様である。
【0034】エジェクタピン60に軸方向下向きの荷重
が加わると、つば部62の底面にある突起67によって
鉄板64の上面略中央部に荷重が加えられる。鉄板64
はスペーサ66によって両側を支えられているため荷重
を加えられることによって撓み、ひずみゲージ65がそ
のひずみ量を検出する。ひずみ量から曲げモーメントの
計算式により荷重を求めることができる。
【0035】第3の例を図9を参照して説明する。図9
はエジェクタピン70の要部拡大断面図である。エジェ
クタピン70の棒状部71の下端部には、大径のつば部
74が設けられている。つば部74の下面の外縁部に
は、エジェクタピン70の中心を挟んで少なくとも一対
の支持脚75が下方に向けて取り付けられている。エジ
ェクタピン70の棒状部71は、略円筒形の筐体72の
上板部を摺動可能に貫通しており、前記つば部74及び
支持脚75は筐体72の内部に収納されている。前記つ
ば部74の厚さ及び支持脚75の高さの合計は筐体72
の内部の高さに相当する。前記つば部74の下面側に
は、圧力センサとしてのひずみゲージ73が設けられて
いる。図示以外の部分の構成は第1の例と実質的に同様
である。
【0036】エジェクタピン70に軸方向下向きの荷重
が加わると、つば部74に荷重が加わってひずみ、ひず
みゲージ73がそのひずみ量を検出する。ひずみ量から
曲げモーメントの計算式により荷重を求めることができ
る。
【0037】第4の例を図10を参照して説明する。図
10はエジェクタピン80の要部拡大断面図である。エ
ジェクタピン80の棒状部81の下端部には、大径のつ
ば部85が設けられている。エジェクタピン80の棒状
部81は、略円筒形の筐体82の上板部を摺動可能に貫
通しており、前記つば部85は筐体82の内部に収納さ
れている。筐体82の内部にはスペーサ84が設けら
れ、前記つば部85は筐体82の上蓋とスペーサ84に
挟まれている。つば部85の下面側には、圧力センサと
してのひずみゲージ83が設けられている。図示以外の
部分の構成は第1の例と実質的に同様である。
【0038】エジェクタピン80に軸方向下向きの荷重
が加わると、つば部85に荷重が加わってひずみ、ひず
みゲージ83がそのひずみ量を検出する。ひずみ量から
曲げモーメントの計算式により荷重を求めることができ
る。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、圧力検出手段をエジェ
クタピンの後端に一体に設けたので、次のような効果が
得られる。 (1) 圧力センサを設置するために金型を加工する必要が
なくなり、工賃が不要になる。
【0040】(2) 金型の部品であるエジェクタピンその
ものが圧力センサとしての機能を有しているので、取付
けが容易であるとともに、部品点数が減少する。
【0041】(3) キャビティ内の圧力を検知することに
より、適切な成形条件を設定することができる。
【0042】(4) 検知したキャビティ内の圧力を表示す
ることにより圧力波形線を得ることができ、これを分析
することによって適当なゲートシール時期を確認できる
とともに、圧力波形線を見ながら成形条件を設定でき
る。
【0043】(5) 本発明のエジェクタピンをキャビティ
に多数配置することにより流動解析が可能となる。
【0044】(6) エジェクタピン自体が圧力センサとし
て機能するので、成形中に発生したエジェクタピンの折
損を容易に検出できる。
【0045】(7) 金型に加工せずに圧力センサの取付け
ができるので、金型の強度を低下させることがない。
【0046】(8) キャビティ内の圧力を検出できるの
で、射出圧力を適当に抑えて金型の破損を防止すること
ができる。
【0047】(9) キャビティの各所に圧力センサを配置
できるので、キャビティ内に樹脂が充填されたことをキ
ャビティ内の圧力から確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例に係る射出成形
機の全体構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態の第1の例に係る成形用金
型の断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の第1の例に係るエジェク
タピンの要部拡大断面図である。
【図4】本発明の実施の形態の第1の例で用いられる圧
力センサの断面図である。
【図5】本発明の実施の形態の第1の例に係るエジェク
タピンが適用されるテスト用金型の平面図である。
【図6】図5に示したテスト用金型を用いて行った射出
成形における金型内の各点の圧力サイクルを示す図であ
る。
【図7】図5に示したテスト用金型を用いて行った射出
成形における金型内の各点の圧力サイクルを各点別に別
けて示した図である。
【図8】本発明の実施の形態の第2の例に係るエジェク
タピンの要部拡大断面図である。
【図9】本発明の実施の形態の第3の例に係るエジェク
タピンの要部拡大断面図である。
【図10】本発明の実施の形態の第4の例に係るエジェ
クタピンの要部拡大断面図である。
【図11】従来の射出成形機の一例の全体構成を示すブ
ロック図である。
【図12】従来の射出成形機の他の例の全体構成を示す
ブロック図である。
【図13】従来の射出成形機の他の例における成形用金
型の断面図である。
【符号の説明】
12 第1の型板としての固定側型板 12a キャビティ 13 第2の型板としての可動側型板 13a コア 24,60,70,80 エジェクタピン 25,61,71,81 棒状部 26,62,74,85 つば部 30 圧力検出手段 31,63,72,82 筐体 32,65,73,83 圧力センサ 36 シリコン樹脂 B 成形用金型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋成 千里 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティを有する第1の型板と、コア
    を有し前記第1の型板に対して相対的に移動可能とされ
    た第2の型板とを組み合わせ、前記キャビティと前記コ
    アの間に樹脂を充填して成形品を成形する成形用金型に
    適用され、前記第1及び第2の型板が相対的に離れる際
    に前記成形品を先端で押して前記型板から突き出すエジ
    ェクタピンにおいて、 前記成形品の成形時に前記エジェクタピンの先端に加わ
    る前記キャビティ内の圧力を検出するための圧力検出手
    段を、前記エジェクタピンの後端に一体に設けたことを
    特徴とする圧力センサ付エジェクタピン。
  2. 【請求項2】 前記エジェクタピンは、その先端部で前
    記成形品を突き出す棒状部と、前記棒状部の後端に設け
    られた前記棒状部よりも大径のつば部とを有しており、 前記圧力検出手段は、前記つば部を収納するとともに前
    記つば部に対して所定範囲で移動可能な筐体と、前記筐
    体内に設けられて前記エジェクタピンの先端部に圧力が
    加わった際に前記つば部の下面と前記筐体の内面との間
    で加圧される圧力センサとを有する請求項1記載の圧力
    センサ付エジェクタピン。
  3. 【請求項3】 前記筐体は、前記つば部の上部に弾性的
    に固定される上板部と、前記つば部の下面と所定間隔を
    おいて対面する下板部と、前記上板部と前記下板部を連
    結する側板部とを有しており、 前記圧力センサは、前記筐体の内部の前記下板部の上に
    固定されている請求項2記載の圧力センサ付エジェクタ
    ピン。
  4. 【請求項4】 前記つば部の上部と前記筐体の前記上板
    部とが、シリコン樹脂で固定されている請求項3記載の
    圧力センサ付エジェクタピン。
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