WO2023157680A1 - 樹脂成形金型 - Google Patents

Abstract

本願の樹脂成形金型（１００）は、ガイドレール（５）に摺動可能に取り付けられたスライドコア（３）と、このスライドコア（３）が摺動する際に、前記ガイドレール（５）に加わる力を検知するセンサーと、を備える。

Description

樹脂成形金型

　本願は、樹脂成形金型に関するものである。

　アンギュラピンを有するスライドコアを備える金型において、摺動不良がしばしば発生する。その検知に加速度センサーが用いられ、摺動抵抗が大きくなった時の加速度の変化、すなわち、かじり発生の有無を検出することができる。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２１－１０９２２号公報（段落００１８、図１）

　しかしながら、特許文献１のように、加速度センサーは、工作機械及びプレス機のような衝撃を伴う部分に採用されており、成形機１００ｔｏｎのような小型クラスの金型の大きさでは、微小なかじり及び摺動不良を検知することができないという問題があった。

　本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、成形機１００ｔｏｎのような小型クラスのスライドコアにおいてもかじり及び摺動不良を検知する樹脂成形金型を提供することを目的とする。

　本願に開示される樹脂成形金型は、ガイドレールに摺動可能に取り付けられたスライドコアと、このスライドコアが摺動する際に、前記ガイドレールに加わる力を検知するセンサーと、を備えたことを特徴とする。

　本願に開示される樹脂成形金型によれば、小型クラスの金型の大きさのスライドコアにおいてもスライドコアのかじり及び摺動不良を検知することができる。

実施の形態１に係る樹脂成形金型の構成を示す正面図である。 実施の形態１に係る樹脂成形金型の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る樹脂成形金型の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る樹脂成形金型の要部の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る樹脂成形金型の要部の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る樹脂成形金型におけるガイドレールにかかる荷重値を計測した結果の一例を示す図である。 実施の形態１に係る樹脂成形金型におけるスライドコアのかじり発生を想定した条件での荷重値データの一例を示す図である。 実施の形態２に係る樹脂成形金型の要部の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る樹脂成形金型の要部の構成を示す斜視図である。 実施の形態４に係る樹脂成形金型の要部の構成を示す斜視図である。

実施の形態１．
　図１は、本願の実施の形態１に係る樹脂成形金型１００の構成を示す正面図である。図２は、図１の断面図（ＸＺ断面）であり、図３は、型開き時の断面図（ＸＺ断面）である。図４は、樹脂成形金型１００のスライドコア部分の斜視図である。なお、図１乃至図４においては、各図にＸＹＺ座標を示しているが、ＸＹ平面が水平面である。

　樹脂成形金型１００は、図１に示すように、固定型１と、可動型２とを備える。固定型１は、成形機（図示略）によって、所定の位置に保持される。可動型２についても成形機（図示略）によって所定の位置に保持され、所定の方向（ここでは、Ｚ軸方向）に往復移動する。これによって、可動型２は、固定型１に対して押し合わされたり、離型のために移動できるように保持されている。可動型２は、固定型１に対して押し合わせて型締めした際、可動型２と固定型１との間には、樹脂成形製品と略同一形状を含む製品キャビティ２０が形成される。

　製品形状によっては、上記した金型の開閉動作のみで成形できないアンダーカットが生じる場合があり、樹脂成形金型１００では、このアンダーカットの部分を成形するためにスライドコア３が用いられる。スライドコア３は、製品の凹み形状及び穴形状を構成する部分を有する。このスライドコア３は、油圧シリンダに連結することで移動、または傾斜ピンによって移動させることができ、金型開閉方向である鉛直方向（ここではＺ軸方向）ではなく、水平面（ここではＸＹ平面）、場合によっては斜め方向に移動可能となる。

　樹脂成形金型１００は、図２に示すように、スライドコア３と、スライドコア３を金型開閉時に移動させるための傾斜ピンである、細長いアンギュラピン４を備える。

　型開き時には、樹脂成形金型１００は、図３に示すように、スライドコア３が後退した状態となる。樹脂成形金型１００が型開きし、傾斜しているアンギュラピン４がスライドコア３のアンギュラピン４に対応する穴から抜け切るまでスライドコア３は水平方向に移動する。

　本願の実施の形態１に係わる樹脂成形金型１００は、図４に示すように、スライドコア３を固定、及び移動させるためのガイドレール５に、荷重センサー６を備えることを特徴とする。荷重センサー６は、ヤマナカゴーキン社製のピエゾボルトと呼ばれるボルト型センサーを用いた。荷重センサー６は、ボルトの内部に圧電素子が埋め込まれており、ボルトの首下部にかかる軸方向のひっぱりと圧縮の荷重を測定することができる。また、ボルトの頭部にデータを転送するためのケーブルを設置できるようになっている。このボルト型センサーを既設のボルトと置き換えることで、ボルト締結場所のボルトの首下部にかかる軸方向のひっぱりと圧縮の荷重の変化を検知することができる。

　スライドコア３は、可動型２に対して所定の方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動可能に設けられている。スライドコア３は、可動型２に対して移動させるためのツバ部３ａを下側両端部に備える。スライドコア３と、このガイドレール５は、これら両ツバ部３ａ、３ａに対して浮き上がりを防止して、かつ案内する下向きの段部５ａを形成されたガイドレール５がそのスライドコア３のツバ部３ａを押さえるようにするとともに、そのツバ部３ａ上面と両側面とに接して案内するような構成とされており、このガイドレール５は複数本のボルト７によって可動側プレート８に取付けられている。これにより可動型２を固定型１から離隔させて型開きさせた際、スライドコア３は、可動型２に対して所定の方向へ移動させることができる。

　このように、実施の形態１に係わる樹脂成形金型１００において、ガイドレール５を締結している複数本のボルト７の内、１本を荷重センサー６を備えたボルト型センサーに置き換えることで、ガイドレール５の締結を損なうことなく、また、特別な箇所にセンサーを取り付けることなく、通常のボルト７でガイドレール５を可動側プレート８に取り付けるのと同様に、ガイドレール５を可動側プレート８に取り付けることができるだけでなく、ガイドレール５に荷重センサー６を備えることでスライドコアのかじり及び摺動不良を容易に検知することができる。

　図５は、実施の形態１に係わる樹脂成形金型１００において、型開き時にスライドコアが後退する途中の状態を示す断面図である。上述のようにスライドコア３は、樹脂成形金型１００が開く際、傾斜しているアンギュラピン４によって水平方向へ移動する。この時、図５に示すように、傾斜しているアンギュラピン４の法線方向の力Ａがスライドコア３に働いている。また、この法線方向の力の垂直方向の分力（ここでは、Ｚ軸方向）である分力Ｂがスライドコア３にかかる。スライドコア３はガイドレール５によって取り付けられているため、この分力Ｂはガイドレール５にかかることとなる。

　ガイドレール５は、荷重センサー６、すなわちボルト型センサーで締結しているため、アンギュラピン４の法線方向の力の分力Ｂは荷重センサー６、すなわち、締結しているボルトに直接かかる。樹脂成形金型１００が開く度に毎回、荷重センサー６はアンギュラピン４の法線方向の力の垂直方向の分力Ｂを受けることとなる。例えば、スライドコア３の摺動面のグリス切れを起こした際、及びスライドコア３の摺動面に異物を挟んだ際には、スライドコア３の摺動抵抗力が増す。この摺動抵抗力を樹脂成形金型１００が開く度に確認することができ、スライドコア３が摺動する際の抵抗力を樹脂成形金型１００が開く度に荷重センサー６によって、直接測定することができる。

　また、荷重センサー６は、有線を介し、成形機の外の作業台に準備した計測器及びコンピュータに接続されている。コンピュータは、所定のプログラムを記憶した記憶装置、演算処理装置、入力装置、及び出力装置を備える。コンピュータは、荷重センサー６から上記した荷重値変化の時系列のデータを取得する。コンピュータは、この時系列の荷重値データを用いて所定のプログラムを実行し、その実行した結果を出力する。所定のプログラムは、例えば、荷重センサー６から取得した荷重値データを用いて、かじりの発生を判定する内容である。コンピュータとして、例えば、パーソナルコンピュータを利用することができる。コンピュータは、表示装置及び音声出力装置等を用いて、ユーザに「かじりが発生したこと」を通知してもよい。

　次に、上記した樹脂成形金型１００の一実施例を用いて、荷重値を計測した結果について説明する。

　樹脂成形金型１００の一実施例を用いて、所定の成形条件で、複数回の樹脂成形を連続して行った。具体的には、１サイクルの樹脂成形において、型締めステップ、射出／冷却ステップ、型開きステップ、及び製品突き出しステップを、この順で実施した。

　型締めステップでは、成形機の動きと連動し、可動型２を固定型１に押し合わせる。射出／冷却ステップでは、溶融した樹脂を製品キャビティ２０に射出し、充填する。その後、樹脂成形金型１００を冷却し樹脂を固化させることによって、所定の成形品が形成される。そして、型開きステップでは、成形機の動きと連動し、可動型２を固定型１から離隔するように移動させる。その際、アンダーカット部分を形成させるために、スライドコア３が成形品から離隔する。その後、製品突き出しステップでは、成形品を可動型２から取り外し、樹脂成形品を得る。

　この複数ステップに亘る樹脂成形工程において、スライドコア３が移動する際にガイドレール５にかかる荷重値を計測し、計測した結果の一例を、図６に示す。ガイドレール５にかかる荷重値は、上記した樹脂成形金型１００によると荷重センサー６を備えたボルト型センサーで締結されているため、この荷重センサー６の出力値である。また、通常の成形時の場合と、スライドコア３のかじり発生を想定した条件の場合との荷重値データを重ね書きしたグラフの一例を、図７に示す。スライドコア３のかじり発生を想定した条件の場合Ｅ、すなわち、スライドコア３のツバ部３ａとガイドレール５の下向きの段部５ａの隙間を狭くすることで摺動抵抗を増やした場合、通常の成形時の場合Ｄと比べ荷重値に顕著な差が見られた。

　図６に示すように、ガイドレール５に鉛直上向きにかかる力の分力である荷重値は、樹脂成形の１サイクルにおいて変化する。ガイドレール５にかかるこの荷重値は、型開きステップＩＩＩで大きく変動し、型締めステップＩ、射出／冷却ステップＩＩ、製品突き出しステップＩＶではほとんど変化しない。

　型締めステップＩでは、型開きステップＩＩＩとは反対に鉛直上向きにかかる力は発生しないため、ガイドレール５に鉛直上向きにかかる力の分力である荷重値は変動しない。

　射出／冷却ステップＩＩでは、スライドコア３の移動は発生しないため、ガイドレール５にかかる荷重に変化は無い。

　型開きステップＩＩＩでは、上述のように、スライドコア３は、傾斜しているアンギュラピン４によって移動し、その際、スライドコア３にかかる鉛直上向きの分力（ここでは、Ｚ軸方向）である分力Ｂがガイドレール５に直接かかるため、荷重値は変動する。

　製品突き出しステップＩＶでは、射出／冷却ステップＩＩと同様に、スライドコア３の移動は発生しないため、ガイドレール５にかかる荷重に変化は無い。

　したがって、型開きステップＩＩＩにおいて、スライドコア３が移動している間は荷重センサー６の荷重値の変化を検出することができる。よって、この荷重値の変化に基づいて、かじりの発生の有無を判定することができる。

　また、図７に示すように、通常の成形時の場合Ｄの荷重センサー６の荷重値と比較し、かじり発生を想定した条件の場合Ｅの荷重センサー６の荷重値の方が顕著に高いことが分かる。

　このように、スライドコア３のガイドレール５を可動側プレート８に取付けるボルトに荷重センサー６を備えることで、荷重センサー６がスライドコア３の移動時にかかる力、すなわち、ガイドレール５に鉛直上向きにかかる分力Ｂの荷重値を計測することができ、スライドコア３が摺動する際にかかる抵抗力を検出することができる。そのため、この荷重値を用いて、かじりの発生の有無を判定することができ、この摺動する際にかかる抵抗力を直接計測することができるため、かじりの発生を高い精度で検出することができる。

　つまり、樹脂成形の際に、スライドコア摺動部のグリス切れ、スライドコア摺動部に異物を挟むなど、スライドコアの摺動抵抗が大きくなり、かじりが発生している場合に、型開きの際のアンギュラピンにかかる抵抗も大きくなり、スライドコア摺動方向に対して垂直な方向における荷重値が増加するため、荷重センサー６が、この垂直な方向におけるスライドコアの摺動抵抗を検出して、かじりの発生を高い精度で検出することができる。

　よって、荷重センサーは工作機械及びプレス機のような衝撃を伴う部分に採用されている加速度センサーよりも、小型クラスの金型の大きさのスライドコアにおいてもかじり及び摺動不良を検知することができる。

　実際、重量が３５０ｋｇの金型を１００ｔ成形機に載せ、摺動抵抗を減らすためのグリスをスライドコア３の摺動面に塗布した場合と塗布しなかった場合で金型の開閉動作をした際、特許文献１で利用される加速度センサーでは加速度を検出することができなかったが、荷重センサー６を用いた樹脂成形金型１００の場合は、顕著にスライドコア３にかかる摺動抵抗力の変化を検出することができた。

　以上のように、本実施の形態１に係る樹脂成形金型１００によれば、ガイドレール５に摺動可能に取り付けられたスライドコア３と、このスライドコア３が摺動する際に、ガイドレール５に加わる力を検知する荷重センサー６と、を備え、荷重センサー６は、ガイドレール５を可動側プレート８に締結するボルト７に設けて、ガイドレール５に鉛直方向に加わる力を荷重により検知するようにしたので、小型クラスの金型の大きさのスライドコアにおいてもスライドコアのかじり及び摺動不良を検知することができる。

実施の形態２．
　実施の形態１では、ガイドレール５を締結するボルト７に、荷重センサー６を設けるようにしたが、実施の形態２では、ガイドレールの底部にセンサーを設置する場合について説明する。

　図８は、本願の実施の形態２に係る樹脂成形金型１００のスライドコア及びガイドレールの部分の構成を示す断面図である。図８に示すように、実施の形態２に係る樹脂成形金型１００は、ガイドレール５の底部５ｂにボタン形の圧力センサー９が設けられている。実施の形態２に係る樹脂成形金型１００のその他の構成については、実施の形態１に係る樹脂成形金型１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

　樹脂成形金型１００において、スライドコア３の移動時にかかる力、すなわち、ガイドレール５に鉛直上向きにかかる分力Ｂの荷重値を、実施の形態１ではガイドレール５を締結するボルト７に備えた荷重センサー６を用いて計測したが、センサーとしてはガイドレール５に鉛直上向きにかかる分力Ｂを検知できればよく、実施の形態２では、図８のようにガイドレール５の底部に設置したボタン形の圧力センサー９を用いて計測した。

　圧力センサー９としては、双葉電子工業製のボタン形ＳＳＢシリーズのセンサーを用いた。この圧力センサー９は、本体に圧力素子が埋め込まれており、本体の上面にかかる圧力を計測するものである。従来は、成形時の圧力センサーにかかる樹脂圧力を計測するものであるが、ガイドレール５の底面５ｂに接するように設置することで、ガイドレール５に鉛直上向きにかかる分力Ｂを計測する。通常の成形時の場合のガイドレール５の締結状態での圧力センサー９の圧力値を基準とし、スライドコア３の移動時に摺動抵抗が増えた際、すなわち、ガイドレール５に鉛直上向きに力がかかった際、圧力値は小さくなる。よって、かじりの発生の有無を判定することができる。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

　以上のように、本実施の形態２に係る樹脂成形金型１００によれば、圧力センサー９をガイドレール５の底部５ｂに設けて、ガイドレール５に鉛直方向に加わる力を圧力により検知するようにしたので、実施の形態１と同様に、小型クラスの金型の大きさのスライドコアにおいてもスライドコアのかじり及び摺動不良を検知することができる。

実施の形態３．
　実施の形態２では、ガイドレール５の底部５ｂに圧力センサー９を設けるようにしたが、実施の形態３では、ガイドレールの側部にセンサーを設置する場合について説明する。

　図９は、本願の実施の形態３に係る樹脂成形金型１００のスライドコア及びガイドレールの部分の構成を示す斜視図である。図９に示すように、実施の形態３に係る樹脂成形金型１００は、ガイドレール５の側部５ｃにひずみゲージ１０が設けられている。実施の形態３に係る樹脂成形金型１００のその他の構成については、実施の形態１に係る樹脂成形金型１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

　ガイドレール５は、形状及びボルト７の位置によっては、ガイドレール５に鉛直上向きに力がかかる際に、ひずむことがある。特に、ガイドレール５は、スライド距離が長く、スライドコア３と比較しガイドレール５が長くなる場合、及び金型の制約でガイドレール５が薄くなる場合、より顕著にひずむことになる。

　上記実施の形態１および実施の形態２では、ガイドレール５に鉛直上向きにかかる分力Ｂの荷重値を計測したが、実施の形態３では、ひずみゲージ１０は、例えば、ガイドレール５の側部５ｃにスライドコア３の移動に影響しないように凹み部を設け、その凹み部にひずみゲージ１０を貼付けることで、そのひずみを計測する。

　これにより、スライドコア３の移動時に摺動抵抗が増えた際、ガイドレール５に鉛直上向きの力がかかり、通常成形時より大きなひずみを検知ことができ、かじりの発生の有無を判定することができる。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

　以上のように、本実施の形態３に係る樹脂成形金型１００によれば、ひずみゲージ１０をガイドレール５の側部５ｃに設けて、ガイドレール５に鉛直方向に加わる力をひずみにより検知するようにしたので、実施の形態１と同様に、小型クラスの金型の大きさのスライドコアにおいてもスライドコアのかじり及び摺動不良を検知することができる。

実施の形態４．
　実施の形態３では、ガイドレール５の側部５ｃに、ひずみゲージ１０を設けるようにしたが、実施の形態４では、ガイドレールの側部に小型の荷重センサーを設置する場合について説明する。

　図１０は、本願の実施の形態４に係る樹脂成形金型１００のスライドコア及びガイドレールの部分の構成を示す斜視図である。図１０に示すように、実施の形態４に係る樹脂成形金型１００は、ガイドレール５の側部５ｃに荷重センサー１１が複数個設けられている。実施の形態４に係る樹脂成形金型１００のその他の構成については、実施の形態１に係る樹脂成形金型１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

　ガイドレール５は、ボルト７の初期の締結状態、及び連続した成形の途中でボルト７が緩むことで成形時に所定の位置からずれることがある。このずれにより左右のガイドレール５間の距離の差異ができ、スライドコア３のかじり及び摺動不良が発生することがある。

　成形時、すなわち、金型の開閉時は、複数個設置する荷重センサー１１には均等な荷重、及び初期の荷重値と変化のない荷重がかかっていることが望ましい。荷重センサー１１は、スライドコア３のかじり及び摺動不良に繋がる、成形途中で変化する荷重を検知することができる。

　以上のように、本実施の形態４に係る樹脂成形金型１００によれば、荷重センサー１１をガイドレール５の側部５ｃに設けて、ガイドレール５の所定の位置からのずれを検知するようにしたので、実施の形態１と同様に、小型クラスの金型の大きさのスライドコアにおいてもスライドコアのかじり及び摺動不良を検知することができる。

　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

　１　固定型、２　可動型、３　スライドコア、５　ガイドレール、５ｂ　底部、５ｃ　側部、６　荷重センサー、７　ボルト、９　圧力センサー、１０　ひずみゲージ、１１　荷重センサー、１００　樹脂成形金型。

Claims (6)

1. 　ガイドレールに摺動可能に取り付けられたスライドコアと、
   　このスライドコアが摺動する際に、前記ガイドレールに加わる力を検知するセンサーと、
   を備えたことを特徴とする樹脂成形金型。
2. 　前記センサーは、前記ガイドレールに鉛直方向に加わる力を検知することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形金型。
3. 　前記センサーは、前記ガイドレールを締結するボルトに設けられた荷重センサーであり、前記ガイドレールに鉛直方向に加わる力を荷重により検知することを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形金型。
4. 　前記センサーは、ガイドレールの底部に設けられた圧力センサーであり、前記ガイドレールに加わる力を圧力により検知することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形金型。
5. 　前記センサーは、ガイドレールの側部に設けられたひずみゲージであり、前記ガイドレールに加わる力をひずみにより検知することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形金型。
6. 　前記センサーは、ガイドレールの側部に設けられた荷重センサーであり、前記ガイドレールの側部に加わる力を荷重により検知することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形金型。

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