射出成形方法および射出成形装置
【課題】キャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を最適とすることにより、成形不良の発生を防止し、品質の高い成形品を安定して生産することができる射出成形方法および射出成形装置を提供する。
【解決手段】射出成形装置１は、射出スクリュー２１により溶融樹脂を射出し、バルブゲート３２、３３を介して、キャビティ３１に射出充填する構成を有する。射出成形装置１は、バルブゲート３２、３３の開度を調整するゲートピン３４、３５と、ゲートピン３４、３５の進退位置を制御するゲートピン駆動部３８と、射出スクリュー２１の前進位置を検出するスクリュー位置センサ２２と、条件マップ６を基に目標進退位置を算出するコントローラ５とを有する。射出成形装置１は、ゲートピン駆動部３８により、ゲートピン３４、３５の進退位置が常に目標進退位置に近づくように各ゲートピン３４、３５の進退位置を位置制御する構成を有している。
【解決手段】射出成形装置１は、射出スクリュー２１により溶融樹脂を射出し、バルブゲート３２、３３を介して、キャビティ３１に射出充填する構成を有する。射出成形装置１は、バルブゲート３２、３３の開度を調整するゲートピン３４、３５と、ゲートピン３４、３５の進退位置を制御するゲートピン駆動部３８と、射出スクリュー２１の前進位置を検出するスクリュー位置センサ２２と、条件マップ６を基に目標進退位置を算出するコントローラ５とを有する。射出成形装置１は、ゲートピン駆動部３８により、ゲートピン３４、３５の進退位置が常に目標進退位置に近づくように各ゲートピン３４、３５の進退位置を位置制御する構成を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバルブゲートを有する金型のキャビディへ溶融樹脂を充填する射出成形方法および射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のバンパーのような大型の樹脂製品においては、軽量化およびコスト低減の観点から、製品の薄肉化が実施されている。この場合には、キャビティが狭くなることにより該キャビティ内を流動する溶融樹脂の流動抵抗が増大し、製品の成形不良が生じやすい傾向にある。この対策としては、一つのキャビティに対して複数のバルブゲートを配設し、各バルブゲート内に備えたゲートピンを制御することにより溶融樹脂の射出制御を行う方法が知られている。
【０００３】
上記ゲートピンの制御による溶融樹脂の射出制御の方法はいくつか知られている。
その第１の方法は、射出スクリューの位置情報に基づいて、上記ゲートピンを全開位置もしくは全閉位置へと移動することにより、バルブゲートの開閉を制御し溶融樹脂の射出制御を行う方法である（特許文献１参照）。
【０００４】
第２の方法は、バルブゲート内に溶融樹脂の圧力値を検出する圧力センサを備え、バルブゲート内における圧力が目標値に近づくように、ゲートピンを移動し上記バルブゲートの開度を制御する方法である（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０００−５１５４５０号公報
【特許文献２】特表２００３−５２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の第１および第２の方法にはいずれも次の問題点がある。
第１の方法においては、バルブゲートの開閉を全開もしくは全閉にて制御をしており、上記バルブゲートの開度調整を行うことはできない。そのため、上記バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記バルブゲートの開閉によりゼロまたは最大のいずれかとなる。
ここで、複数のバルブゲートを設けた金型においては、一つの流路を複数の経路に分岐することにより、各バルブゲートへと溶融樹脂を分配している。そのため、関連するバルブゲートの開閉により、上記のごとく各バルブゲートへ分配される溶融樹脂の流入量に変化が生じた場合には、各バルブゲートから吐出される溶融樹脂の吐出量に影響を及ぼすゲート間相互作用が発生する。
【０００７】
それゆえ、第１の方法においては、バルブゲートを全開もしくは全閉する開閉制御と、関連するバルブゲートの開閉により発生する上記ゲート間相互作用との影響により、各バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量に大きな変化が生じることとなる。
その結果、キャビティ内には、圧力不均一や溶融樹脂の流れ不良等が発生し、成形品の面ひずみ、バリおよびフローマークといった形状および外観上の不良が発生する。
【０００８】
第２の方法においては、バルブゲート内の圧力を制御することにより、第１の方法に比べキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量の変化は大幅に改善される。しかし、制御精度が高いとは言えず、上記ゲート間相互作用の影響も解消することはできないことから、高い成形品質を要求される場合においては、第１の方法と同様の成形不良が発生する場合がある。
また第２の方法では、圧力センサをバルブゲート内に設ける必要があるため、金型の構造は複雑となり、圧力センサは耐熱性および耐久性を要求される。そのため、金型および圧力センサにかかる費用が高額となり、メンテナンス性も悪化する。
したがって、これらの問題を発生させることなく、キャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を安定させ、成形不良の発生を防止することができる射出成形方法および射出成形装置が強く望まれている。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、キャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を最適とすることにより、成形不良の発生を防止し、品質の高い成形品を安定して生産することができる射出成形方法および射出成形装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、複数のバルブゲートを介して１または複数のキャビティに射出充填する射出成形方法において、
上記バルブゲート内には、進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンを設け、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置をスクリュー位置情報として検出し、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を求め、
上記各ゲートピンの進退位置を、常に上記目標進退位置に近づくように位置制御することを特徴とする射出成形方法にある（請求項１）。
【００１１】
第２の発明は、射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲートを介して、１または複数のキャビティに射出充填する射出成形装置において、
該射出成形装置は、上記バルブゲート内を進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンと、
該ゲートピンの進退位置を制御するゲートピン駆動部と、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサと、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを記憶し、該条件マップを用いて上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラとを有し、
上記ゲートピン駆動部は、常に上記目標進退位置に近づくように上記各ゲートピンの進退位置を位置制御するように構成したことを特徴とする射出成形装置にある（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
次に上記の第１および第２の発明の作用効果を説明する。
第１の発明の射出成形方法においては、射出スクリューの前進位置に対する各ゲートピンの最適な進退位置を定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの目標進退位置を求め、上記各ゲートピンを目標進退位置に近づくように位置制御する。
【００１３】
上記射出スクリューによって射出され、各バルブゲートへと供給される溶融樹脂の積算量は、上記射出スクリューの前進移動量により決まる。ここで、上記複数のバルブゲートを有する場合には、上記射出スクリューが射出した溶融樹脂の積算量に応じて各バルブゲートの開度を調整することにより、最適な吐出量に制御することが成形品質の向上につながる。
【００１４】
本発明の射出成形方法では、上記射出スクリューの前進位置に対して上記各ゲートピンの最適な進退位置を定める。つまり、上記射出スクリューにより射出され、上記各バルブゲートへと供給される溶融樹脂の積算量は、上記射出スクリューの前進位置に置き換えて把握し、上記各バルブゲートから上記キャビティへ吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記バルブゲートの開度に直接関わる上記ゲートピンの進退位置に置き換えて制御する。このように位置制御を採用することにより、圧力や流量を直接制御する場合よりも、制御精度を格段に高めることができ、上記バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明の射出成形方法においては、上記条件マップに、上記射出スクリューの前進位置に対して上記各ゲートピンの進退位置を予め定めてある。そのため、上記条件マップを作成する際に、上記ゲート間相互作用の影響を見込み、その影響を除去するようにゲートピンの最適な進退位置を定めることができる。これにより、上記ゲートピンの最適な進退位置を定めた上記条件マップを用いた上記射出成形方法においては、上記ゲート間相互作用の影響を軽減することができる。
【００１６】
第２の発明の射出成形装置においては、少なくとも、上記ゲートピン、上記ゲートピン駆動部、上記スクリュー位置センサ、及び上記条件マップを記憶した上記コントローラを備えている。これにより、上記の優れた射出成形方法を確実に実施することができる。
【００１７】
上記の第１および第２の発明によれば、各バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を最適とすることにより、成形不良の発生を防止し、品質の高い成形品を安定して生産することができる射出成形方法および射出成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、射出成形装置の構成を一部断面で示した正面図。
【図２】実施例１における、金型ユニットの断面図。
【図３】実施例１における、バルブゲートの縦方向断面図。
【図４】実施例１における、ゲートピンの要部拡大断面図。
【図５】実施例１における、ゲートピン駆動部の断面図。
【図６】実施例１における、条件マップに記載された射出スクリューの進退位置に対して定めた各ゲートピンの位置を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明および第２の発明においてバルブゲートおよびゲートピンの先端側とは、上記バルブゲートに配設した吐出口側をいい、その反対側をバルブゲートおよびゲートピンの基端側というものとする。また、スクリューの先端側とは、キャビティ側をいい、その反対側をスクリューの基端側というものとする。
【００２０】
第１の発明においては、さらに、上記各ゲートピンの進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うことが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを比較し、上記ゲートピンの進退位置を上記目標進退位置へと補正する制御を連続して行う。それゆえ、上記ゲートピンの進退位置をより正確に上記目標進退位置へ近付けることができる。
【００２１】
第２の発明においては、上記射出成形装置は、さらに、上記各ゲートピンの進退位置を検出してピン位置情報として出力するピン位置センサを有し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、第２の発明の構成に加え、上記ピン位置センサを備えている。これにより、上記フィードバック制御を用いた上記射出成形方法を確実に実施することができる。
【００２２】
第２の発明において、上記バルブゲートの吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、上記ピン位置センサは、上記バルブゲートへ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナーの配設位置よりも基端側の位置に配設されている。
そのため、上記ピン位置センサを上記キャビティを有する金型の外側に露出した位置に配設することができる。したがって、上記金型の内部に上記ピン位置センサを配設した場合に比べ、型構造が複雑にならない。
【００２３】
また、上記ピン位置センサは、溶融樹脂と接することがないため、耐熱性および耐久性を考慮する必要がなくなる。それゆえ、上記金型および上記ピン位置センサにかかる費用を低減することができる。また、上記ピン位置センサを、上記金型の外側に露出させることができる。そのため、上記金型を分解することなく、組み付け、整備を行うことができ、メンテナンス性を改善することができる。
【００２４】
また、本例の自動車用バンパーのように、大型で、かつ薄肉の成形品においては、従来の射出成形方法では、意匠面の面ひずみや、固定金型４０と可動金型４１との型割れ部にバリ等の不具合が発生しやすい傾向にある。すなわち、バルブゲートからキャビティ内に吐出される溶融樹脂の吐出量および圧力の制御精度が低く、キャビティ内における平均内圧が不均一となることが原因である。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明の射出成形装置及び射出成形方法により自動車用バンパーを成形した実施例について、図１〜図６を用いて説明する。
（実施例１）
本例の射出成形装置１は、図１〜図３に示すように、射出スクリュー２１から射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲート３２、３３を介して、１つのキャビティ３１に射出充填するよう構成してある。
【００２６】
上記射出成形装置１は、図２に示すように、上記バルブゲート３２、３３内を進退することによりバルブゲート３２、３３の開度を調整するゲートピン３４、３５と、ゲートピン３４、３５の進退位置を制御するゲートピン駆動部３８とを有する。また、図１に示すように、射出成形機１は、射出スクリュー２１の前進移動により溶融樹脂を射出する際の射出スクリュー２１の前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサ２２と、射出スクリュー２１の前進位置に対して、ゲートピン３４、３５の最適な進退位置を予め定めた条件マップ６を記憶し、条件マップ６を用いてスクリュー位置情報に対するゲートピン３４、３５の最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラ５とを有する。
上記ゲートピン駆動部３８は、常に上記目標進退位置に近づくようにゲートピン３４、３５の進退位置を位置制御する構成を有している。
【００２７】
以下、詳説する。
射出成形装置１は、図１に示すように溶融樹脂を射出する射出ユニット２と、溶融樹脂を充填する金型ユニット３と、成形に関する条件の入力、射出ユニット２および金型ユニット３の制御を行うコントローラ５とを有する。
【００２８】
上記射出ユニット２は、図１に示すように、ペレット状の樹脂材料を投入するホッパー２３と、ホッパー２３と結合したシリンダー２４とを有する。シリンダー２４には、金型ユニット３へと溶融樹脂を吐出するノズル２６を設けてある。また、シリンダー２４の外側には、射出スクリュー２１の前進位置を検出するスクリュー位置センサ２２と、シリンダー２４を加熱するバンドヒータ２７を設けてある。
また、シリンダー２４の内部には、前進運動により溶融樹脂を射出する射出スクリュー２１を備え、射出スクリュー２１の基端部には、射出スクリュー２１の回転および前進後退を行うためのスクリュー駆動部２５が配設されている。
【００２９】
上記金型ユニット３は、図２に示すように、固定金型４０と可動金型４１とからなる。固定金型４０と可動金型４１との対向面には、両者が当接することで形成されるキャビティ３１を設けてある。
尚、本例においては、１つの金型に１つのキャビティを設けているが、上記金型に複数のキャビティを設け、一度の成形で複数個の成形品を取ることもできる。また、上記複数のキャビティをそれぞれ異なる形状とすることもできる。
【００３０】
固定金型４０には、上記射出ユニット２から射出された溶融樹脂が流入するメインランナー４２と、該メインランナー４２とキャビティ３１との間をつなぐ、２本の分岐ランナー４３、４４が設けられている。分岐ランナー４３、４４には、それぞれバルブゲート３２、３３が設けてあり、バルブゲート３２、３３の内部には、ゲートピン３４、３５を備えている。
【００３１】
ゲートピン３４、３５の基端部には、図３に示すように、液圧アクチュエータからなるゲートピン駆動部３８が設けられている。ゲートピン駆動部３８には、その駆動および制御を行うための液圧ユニット（図示略）とサーボバルブユニット（図示略）が接続されている。ゲートピン駆動部３８の内部にはピストン３８１が設けられており、ピストン３８１の先端部とゲートピン３４、３５の基端部とが結合してある。
尚、本例においては、ゲートピン駆動部に液圧アクチュエータを用いたが、空気圧アクチュエータ、電動アクチュエータ等を用いることもできる。
【００３２】
また、ゲートピン駆動部３８の基端部にはゲートピン３４、３５の進退位置を検出するためのピン位置センサ３６を配設してある。ピン位置センサ３６は、渦電流を利用した非接触センサであり、ピストン３８１の基端側に配設した円柱３８２を検出対象とし、ゲートピン３４、３５の位置情報を検出している。
尚、本例においては、ピン位置センサに渦電流を利用した非接触センサを用いたが、各種位置センサ、画像認識装置等の位置検出機能を有するものに変えることも可能である。
【００３３】
図３および図４に示すように、ゲートピン３４、３５の基端側の位置には、段部３４１、３５１を設けてあり、ピンテーパ部３４２、３５２を形成している。一方、バルブゲート３２、３３の内側面には、ピンテーパ部３４２、３５２と平行なゲートテーパ部３２１、３３１を設けてある。ゲートピン３４、３５を進退移動し、ピンテーパ部３４２、３５２とゲートテーパ部３２１、３３１との間隔を調整することで、バルブゲート３２、３３が吐出する溶融樹脂の吐出量を制御する。
【００３４】
コントローラ５は、成形に関する条件の入力を行うタッチパネルと、射出ユニット２および金型ユニット３の制御を行うコンピュータを有している。上記タッチパネルを用いて入力した条件マップ６に基づき、上記コンピュータが目標進退位置を算出すると共に、射出ユニット２および金型ユニット３の制御を行う。
尚、本例ではタッチパネルを用いているが、キーボード等の入力機能を有するものに変えることも可能である。
【００３５】
次に、上記射出成形機１を用いた射出成形方法について説明する。
ホッパー２３に投入された上記樹脂材料は、回転する射出スクリュー２１によりシリンダー２４へと供給される。そして、射出スクリュー２１が回転する際のせん断力によって発生する摩擦熱と、シリンダー２４の外周に配設したバンドヒータ２７の発する熱とにより加熱され、溶融樹脂となる。
【００３６】
射出スクリュー２１の先端部に一定量の溶融樹脂が貯えられると、射出スクリュー２１は前進を開始し、その先端部に貯えた溶融樹脂を金型ユニット３へと射出する。このとき、スクリュー位置センサ２２は、上記射出スクリュー２１の前進位置をスクリュー位置情報として検出し、上記コントローラ５へと出力する。
【００３７】
射出ユニット２から射出された溶融樹脂は、金型ユニット３に設けられたメインランナー４２から分岐ランナー４３、４４を通じ、バルブゲート３２、３３へと流入する。バルブゲート３２、３３の内部に備えたゲートピン３４、３５は、条件マップ６に基づいて、その進退位置を移動することで、バルブゲート３２、３３の開度調整を行い、キャビティ３１へ吐出する溶融樹脂の吐出量を制御する。本例において、図４に破線で示すように、バルブゲート３２、３３が全閉となる場合には、ピンテーパ部３４２、３５２がバルブゲートテーパ部３２１、３３１と当接する。この状態がゲートピン３４、３５の最後退位置となる。
【００３８】
表１には、本例における条件マップ６を示す。図６は、条件マップ６をグラフにより表したものである。射出スクリュー２１の前進位置と、それに対するゲートピン３４、３５の進退位置とを定めてある。条件マップ６は、ＣＡＥ解析等のシミュレーションまたは実際に射出成形装置を用いて行う試行生産により、最適な成形条件を特定し、その際の射出スクリュー２１の前進位置およびゲートピン３４、３５の進退位置に関する情報を基に作成する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
次に、条件マップ６に基づき射出制御を行った際の射出スクリュー２１およびゲートピン３４、３５の動作について説明する。
本例において、射出スクリュー２１の前進位置は、射出スクリュー２１が前進することにより値が小さくなる。また、ゲートピン３４、３５の進退位置についてもゲートピン３４、３５が前進することにより値が小さくなる。ゲートピン３４、３５においては、進退位置が２０．００ｍｍのとき最後退位置であり、バルブゲート３２、３３は全閉状態となる。ゲートピン３４、３５が前進し、０に近づくほど、バルブゲート３２、３３の開度は大きくなり、溶融樹脂の吐出量が増加する。
【００４１】
射出制御を開始するまでは、ゲートピン３４、３５は最後退位置にあり、バルブゲート３２、３３は全閉状態にある。
射出スクリュー２１が前進を開始し、前進位置２１０ｍｍまで移動すると、ゲートピン３４、３５の位置制御が開始される。このとき、ゲートピン３４は、移動を開始し、射出スクリュー２１が前進位置１１０ｍｍまで前進する間に、進退位置１１．３０ｍｍへとリニアに移動し、バルブゲート３２の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。一方、ゲートピン３５は、瞬時に進退位置１０．６ｍｍまで前進し、バルブゲート３３から溶融樹脂の吐出を開始する。
次に、射出スクリュー２１が前進位置１１０ｍｍまで移動すると、ゲートピン３４は、進退位置１１．３ｍｍへ到達し、その進退位置を維持する。
【００４２】
次に、射出スクリュー２１が前進位置１０３ｍｍへ到達すると、ゲートピン３５は、移動を開始し、射出スクリュー２１が前進位置７４ｍｍまで移動する間に、進退位置６ｍｍへとリニアに移動し、バルブゲート３３の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。
次に、射出スクリュー２１が前進位置７４ｍｍまで移動すると、ゲートピン３４は、移動を開始し、射出スクリュー２１が前進位置３０ｍｍまで移動する間に、進退位置９．２ｍｍへとリニアに移動し、バルブゲート３２の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。一方ゲートピン３４は、進退位置６ｍｍへと到達し、その進退位置を維持する。
【００４３】
その後、射出スクリュー２１が前進位置３０ｍｍまで移動すると成形は終了し、射出スクリュー２１およびゲートピン３４、３５は原点位置へと復帰する。
上述したように、ゲートピン３４、３５の進退位置の制御には、瞬時に目標進退位置へと移動するステップ制御と、徐々に目標進退位置へと移動するスロープ制御のいずれの方法も用いることができる。
【００４４】
上述した条件マップ６に基づいた射出制御を行う間、スクリュー位置センサ２２およびピン位置センサ３６は、それぞれ射出スクリュー２１およびゲートピン３２、３３の位置情報を検出し、コントローラ５へと出力している。コントローラ５は、算出した目標進退位置とピン位置センサ３６により検出された進退位置情報とを比較し、上記進退位置が上記目標進退位置に近づくように連続してフィードバック制御を行う。
【００４５】
本例においては、射出スクリュー２１の前進位置に対してゲートピン３４、３５の最適な進退位置を定める。つまり、射出スクリュー２１から射出し、バルブゲート３３、３４に流入する溶融樹脂の流入量は、射出スクリュー２１の前進位置に置き換えて把握し、バルブゲート３２、３３から吐出する溶融樹脂の吐出量はバルブゲート３２、３３の開度に直接関わるゲートピン３４、３５の進退位置に置き換えて制御する。
そのため、圧力や流量を直接制御する場合より、制御精度を格段に高めることができ、バルブゲート３２、３３に供給される溶融樹脂の流入量に対してバルブゲート３２、３３からキャビティ３１内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。
【００４６】
また、条件マップ６に、射出スクリュー２１の前進位置に対してゲートピン３４、３５の進退位置を予め定めてある。
そのため、条件マップ６を作成する際に、上記ゲート間相互作用の影響を見込み、その影響を除去するようにゲートピン３４、３５の最適な進退位置を定めることができる。これにより、ゲートピン３４、３５の最適な進退位置を定めた条件マップ６を用いた本例の射出成形方法においては、上記ゲート間相互作用の影響を除去することができる。
【００４７】
また、ゲートピン３４、３５の進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行っている。
そのため、上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを比較し、ゲートピン３４、３５の進退位置を上記目標進退位置へと補正する制御を連続して行う。それゆえ、ゲートピン３４、３５の進退位置をより正確に上記目標進退位置へ近付けることができる。
【００４８】
また、上記バルブゲート３２、３３の吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、ピン位置センサ３６は、バルブゲート３２、３３へ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナー４３、４４の配設位置よりも基端側の位置に配設されている。
そのため、上記ピン位置センサ３６を上記金型ユニット２の外側に露出した位置に配設することができる。したがって、上記金型ユニット３の内部にピン位置センサ３６を配設した場合に比べ、型構造が複雑にならない。
【００４９】
また、ピン位置センサ３６は、溶融樹脂と接することがないため、耐熱性および耐久性を考慮する必要がなくなる。それゆえ、金型ユニット３およびピン位置センサ３６にかかる費用を低減することができる。また、ピン位置センサ３６を、金型ユニット３の外側に露出させることができる。そのため、金型ユニット３を分解することなく、組み付け、整備を行うことができ、メンテナンス性を改善することができる。
【００５０】
また、本例の自動車用バンパーのように、大型で、かつ薄肉の成形品においては、従来の射出成形方法では、意匠面の面ひずみや、固定金型４０と可動金型４１との型割れ部にバリ等の不具合が発生しやすい傾向にある。すなわち、バルブゲートからキャビティ内に吐出される溶融樹脂の吐出量および圧力の制御精度が低く、キャビティ内における平均内圧が不均一となることが原因である。
【００５１】
本例においては、射出ユニットからバルブゲートに供給される溶融樹脂の流入量に対してバルブゲートからキャビティ３１内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。そのため、キャビティ内における平均内圧は均一となり、上記のような不具合のない品質の高い成形品を得ることができる。
尚、本例においては、自動車用バンパーの成形について示したが、自動車用バンパー以外の種々の成形品においても、本例の射出成形装置及び射出成形方法を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 射出成形装置
２ 射出ユニット
２１ 射出スクリュー
２２ スクリュー位置センサ
３ 金型ユニット
３１ キャビティ
３２、３３ バルブゲート
３２１、３３１ ゲートテーパ部
３４、３５ ゲートピン
３４１、３５１ 段部
３４２、３５２ ピンテーパ部
３６ ピン位置センサ
４０ 固定金型
４１ 可動金型
５ コントローラ
６ 条件マップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバルブゲートを有する金型のキャビディへ溶融樹脂を充填する射出成形方法および射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のバンパーのような大型の樹脂製品においては、軽量化およびコスト低減の観点から、製品の薄肉化が実施されている。この場合には、キャビティが狭くなることにより該キャビティ内を流動する溶融樹脂の流動抵抗が増大し、製品の成形不良が生じやすい傾向にある。この対策としては、一つのキャビティに対して複数のバルブゲートを配設し、各バルブゲート内に備えたゲートピンを制御することにより溶融樹脂の射出制御を行う方法が知られている。
【０００３】
上記ゲートピンの制御による溶融樹脂の射出制御の方法はいくつか知られている。
その第１の方法は、射出スクリューの位置情報に基づいて、上記ゲートピンを全開位置もしくは全閉位置へと移動することにより、バルブゲートの開閉を制御し溶融樹脂の射出制御を行う方法である（特許文献１参照）。
【０００４】
第２の方法は、バルブゲート内に溶融樹脂の圧力値を検出する圧力センサを備え、バルブゲート内における圧力が目標値に近づくように、ゲートピンを移動し上記バルブゲートの開度を制御する方法である（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０００−５１５４５０号公報
【特許文献２】特表２００３−５２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の第１および第２の方法にはいずれも次の問題点がある。
第１の方法においては、バルブゲートの開閉を全開もしくは全閉にて制御をしており、上記バルブゲートの開度調整を行うことはできない。そのため、上記バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記バルブゲートの開閉によりゼロまたは最大のいずれかとなる。
ここで、複数のバルブゲートを設けた金型においては、一つの流路を複数の経路に分岐することにより、各バルブゲートへと溶融樹脂を分配している。そのため、関連するバルブゲートの開閉により、上記のごとく各バルブゲートへ分配される溶融樹脂の流入量に変化が生じた場合には、各バルブゲートから吐出される溶融樹脂の吐出量に影響を及ぼすゲート間相互作用が発生する。
【０００７】
それゆえ、第１の方法においては、バルブゲートを全開もしくは全閉する開閉制御と、関連するバルブゲートの開閉により発生する上記ゲート間相互作用との影響により、各バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量に大きな変化が生じることとなる。
その結果、キャビティ内には、圧力不均一や溶融樹脂の流れ不良等が発生し、成形品の面ひずみ、バリおよびフローマークといった形状および外観上の不良が発生する。
【０００８】
第２の方法においては、バルブゲート内の圧力を制御することにより、第１の方法に比べキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量の変化は大幅に改善される。しかし、制御精度が高いとは言えず、上記ゲート間相互作用の影響も解消することはできないことから、高い成形品質を要求される場合においては、第１の方法と同様の成形不良が発生する場合がある。
また第２の方法では、圧力センサをバルブゲート内に設ける必要があるため、金型の構造は複雑となり、圧力センサは耐熱性および耐久性を要求される。そのため、金型および圧力センサにかかる費用が高額となり、メンテナンス性も悪化する。
したがって、これらの問題を発生させることなく、キャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を安定させ、成形不良の発生を防止することができる射出成形方法および射出成形装置が強く望まれている。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、キャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を最適とすることにより、成形不良の発生を防止し、品質の高い成形品を安定して生産することができる射出成形方法および射出成形装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、複数のバルブゲートを介して１または複数のキャビティに射出充填する射出成形方法において、
上記バルブゲート内には、進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンを設け、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置をスクリュー位置情報として検出し、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を求め、
上記各ゲートピンの進退位置を、常に上記目標進退位置に近づくように位置制御することを特徴とする射出成形方法にある（請求項１）。
【００１１】
第２の発明は、射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲートを介して、１または複数のキャビティに射出充填する射出成形装置において、
該射出成形装置は、上記バルブゲート内を進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンと、
該ゲートピンの進退位置を制御するゲートピン駆動部と、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサと、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを記憶し、該条件マップを用いて上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラとを有し、
上記ゲートピン駆動部は、常に上記目標進退位置に近づくように上記各ゲートピンの進退位置を位置制御するように構成したことを特徴とする射出成形装置にある（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
次に上記の第１および第２の発明の作用効果を説明する。
第１の発明の射出成形方法においては、射出スクリューの前進位置に対する各ゲートピンの最適な進退位置を定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの目標進退位置を求め、上記各ゲートピンを目標進退位置に近づくように位置制御する。
【００１３】
上記射出スクリューによって射出され、各バルブゲートへと供給される溶融樹脂の積算量は、上記射出スクリューの前進移動量により決まる。ここで、上記複数のバルブゲートを有する場合には、上記射出スクリューが射出した溶融樹脂の積算量に応じて各バルブゲートの開度を調整することにより、最適な吐出量に制御することが成形品質の向上につながる。
【００１４】
本発明の射出成形方法では、上記射出スクリューの前進位置に対して上記各ゲートピンの最適な進退位置を定める。つまり、上記射出スクリューにより射出され、上記各バルブゲートへと供給される溶融樹脂の積算量は、上記射出スクリューの前進位置に置き換えて把握し、上記各バルブゲートから上記キャビティへ吐出する溶融樹脂の吐出量は、上記バルブゲートの開度に直接関わる上記ゲートピンの進退位置に置き換えて制御する。このように位置制御を採用することにより、圧力や流量を直接制御する場合よりも、制御精度を格段に高めることができ、上記バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明の射出成形方法においては、上記条件マップに、上記射出スクリューの前進位置に対して上記各ゲートピンの進退位置を予め定めてある。そのため、上記条件マップを作成する際に、上記ゲート間相互作用の影響を見込み、その影響を除去するようにゲートピンの最適な進退位置を定めることができる。これにより、上記ゲートピンの最適な進退位置を定めた上記条件マップを用いた上記射出成形方法においては、上記ゲート間相互作用の影響を軽減することができる。
【００１６】
第２の発明の射出成形装置においては、少なくとも、上記ゲートピン、上記ゲートピン駆動部、上記スクリュー位置センサ、及び上記条件マップを記憶した上記コントローラを備えている。これにより、上記の優れた射出成形方法を確実に実施することができる。
【００１７】
上記の第１および第２の発明によれば、各バルブゲートからキャビティ内へ吐出する溶融樹脂の吐出量および圧力を最適とすることにより、成形不良の発生を防止し、品質の高い成形品を安定して生産することができる射出成形方法および射出成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、射出成形装置の構成を一部断面で示した正面図。
【図２】実施例１における、金型ユニットの断面図。
【図３】実施例１における、バルブゲートの縦方向断面図。
【図４】実施例１における、ゲートピンの要部拡大断面図。
【図５】実施例１における、ゲートピン駆動部の断面図。
【図６】実施例１における、条件マップに記載された射出スクリューの進退位置に対して定めた各ゲートピンの位置を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明および第２の発明においてバルブゲートおよびゲートピンの先端側とは、上記バルブゲートに配設した吐出口側をいい、その反対側をバルブゲートおよびゲートピンの基端側というものとする。また、スクリューの先端側とは、キャビティ側をいい、その反対側をスクリューの基端側というものとする。
【００２０】
第１の発明においては、さらに、上記各ゲートピンの進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うことが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを比較し、上記ゲートピンの進退位置を上記目標進退位置へと補正する制御を連続して行う。それゆえ、上記ゲートピンの進退位置をより正確に上記目標進退位置へ近付けることができる。
【００２１】
第２の発明においては、上記射出成形装置は、さらに、上記各ゲートピンの進退位置を検出してピン位置情報として出力するピン位置センサを有し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、第２の発明の構成に加え、上記ピン位置センサを備えている。これにより、上記フィードバック制御を用いた上記射出成形方法を確実に実施することができる。
【００２２】
第２の発明において、上記バルブゲートの吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、上記ピン位置センサは、上記バルブゲートへ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナーの配設位置よりも基端側の位置に配設されている。
そのため、上記ピン位置センサを上記キャビティを有する金型の外側に露出した位置に配設することができる。したがって、上記金型の内部に上記ピン位置センサを配設した場合に比べ、型構造が複雑にならない。
【００２３】
また、上記ピン位置センサは、溶融樹脂と接することがないため、耐熱性および耐久性を考慮する必要がなくなる。それゆえ、上記金型および上記ピン位置センサにかかる費用を低減することができる。また、上記ピン位置センサを、上記金型の外側に露出させることができる。そのため、上記金型を分解することなく、組み付け、整備を行うことができ、メンテナンス性を改善することができる。
【００２４】
また、本例の自動車用バンパーのように、大型で、かつ薄肉の成形品においては、従来の射出成形方法では、意匠面の面ひずみや、固定金型４０と可動金型４１との型割れ部にバリ等の不具合が発生しやすい傾向にある。すなわち、バルブゲートからキャビティ内に吐出される溶融樹脂の吐出量および圧力の制御精度が低く、キャビティ内における平均内圧が不均一となることが原因である。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明の射出成形装置及び射出成形方法により自動車用バンパーを成形した実施例について、図１〜図６を用いて説明する。
（実施例１）
本例の射出成形装置１は、図１〜図３に示すように、射出スクリュー２１から射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲート３２、３３を介して、１つのキャビティ３１に射出充填するよう構成してある。
【００２６】
上記射出成形装置１は、図２に示すように、上記バルブゲート３２、３３内を進退することによりバルブゲート３２、３３の開度を調整するゲートピン３４、３５と、ゲートピン３４、３５の進退位置を制御するゲートピン駆動部３８とを有する。また、図１に示すように、射出成形機１は、射出スクリュー２１の前進移動により溶融樹脂を射出する際の射出スクリュー２１の前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサ２２と、射出スクリュー２１の前進位置に対して、ゲートピン３４、３５の最適な進退位置を予め定めた条件マップ６を記憶し、条件マップ６を用いてスクリュー位置情報に対するゲートピン３４、３５の最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラ５とを有する。
上記ゲートピン駆動部３８は、常に上記目標進退位置に近づくようにゲートピン３４、３５の進退位置を位置制御する構成を有している。
【００２７】
以下、詳説する。
射出成形装置１は、図１に示すように溶融樹脂を射出する射出ユニット２と、溶融樹脂を充填する金型ユニット３と、成形に関する条件の入力、射出ユニット２および金型ユニット３の制御を行うコントローラ５とを有する。
【００２８】
上記射出ユニット２は、図１に示すように、ペレット状の樹脂材料を投入するホッパー２３と、ホッパー２３と結合したシリンダー２４とを有する。シリンダー２４には、金型ユニット３へと溶融樹脂を吐出するノズル２６を設けてある。また、シリンダー２４の外側には、射出スクリュー２１の前進位置を検出するスクリュー位置センサ２２と、シリンダー２４を加熱するバンドヒータ２７を設けてある。
また、シリンダー２４の内部には、前進運動により溶融樹脂を射出する射出スクリュー２１を備え、射出スクリュー２１の基端部には、射出スクリュー２１の回転および前進後退を行うためのスクリュー駆動部２５が配設されている。
【００２９】
上記金型ユニット３は、図２に示すように、固定金型４０と可動金型４１とからなる。固定金型４０と可動金型４１との対向面には、両者が当接することで形成されるキャビティ３１を設けてある。
尚、本例においては、１つの金型に１つのキャビティを設けているが、上記金型に複数のキャビティを設け、一度の成形で複数個の成形品を取ることもできる。また、上記複数のキャビティをそれぞれ異なる形状とすることもできる。
【００３０】
固定金型４０には、上記射出ユニット２から射出された溶融樹脂が流入するメインランナー４２と、該メインランナー４２とキャビティ３１との間をつなぐ、２本の分岐ランナー４３、４４が設けられている。分岐ランナー４３、４４には、それぞれバルブゲート３２、３３が設けてあり、バルブゲート３２、３３の内部には、ゲートピン３４、３５を備えている。
【００３１】
ゲートピン３４、３５の基端部には、図３に示すように、液圧アクチュエータからなるゲートピン駆動部３８が設けられている。ゲートピン駆動部３８には、その駆動および制御を行うための液圧ユニット（図示略）とサーボバルブユニット（図示略）が接続されている。ゲートピン駆動部３８の内部にはピストン３８１が設けられており、ピストン３８１の先端部とゲートピン３４、３５の基端部とが結合してある。
尚、本例においては、ゲートピン駆動部に液圧アクチュエータを用いたが、空気圧アクチュエータ、電動アクチュエータ等を用いることもできる。
【００３２】
また、ゲートピン駆動部３８の基端部にはゲートピン３４、３５の進退位置を検出するためのピン位置センサ３６を配設してある。ピン位置センサ３６は、渦電流を利用した非接触センサであり、ピストン３８１の基端側に配設した円柱３８２を検出対象とし、ゲートピン３４、３５の位置情報を検出している。
尚、本例においては、ピン位置センサに渦電流を利用した非接触センサを用いたが、各種位置センサ、画像認識装置等の位置検出機能を有するものに変えることも可能である。
【００３３】
図３および図４に示すように、ゲートピン３４、３５の基端側の位置には、段部３４１、３５１を設けてあり、ピンテーパ部３４２、３５２を形成している。一方、バルブゲート３２、３３の内側面には、ピンテーパ部３４２、３５２と平行なゲートテーパ部３２１、３３１を設けてある。ゲートピン３４、３５を進退移動し、ピンテーパ部３４２、３５２とゲートテーパ部３２１、３３１との間隔を調整することで、バルブゲート３２、３３が吐出する溶融樹脂の吐出量を制御する。
【００３４】
コントローラ５は、成形に関する条件の入力を行うタッチパネルと、射出ユニット２および金型ユニット３の制御を行うコンピュータを有している。上記タッチパネルを用いて入力した条件マップ６に基づき、上記コンピュータが目標進退位置を算出すると共に、射出ユニット２および金型ユニット３の制御を行う。
尚、本例ではタッチパネルを用いているが、キーボード等の入力機能を有するものに変えることも可能である。
【００３５】
次に、上記射出成形機１を用いた射出成形方法について説明する。
ホッパー２３に投入された上記樹脂材料は、回転する射出スクリュー２１によりシリンダー２４へと供給される。そして、射出スクリュー２１が回転する際のせん断力によって発生する摩擦熱と、シリンダー２４の外周に配設したバンドヒータ２７の発する熱とにより加熱され、溶融樹脂となる。
【００３６】
射出スクリュー２１の先端部に一定量の溶融樹脂が貯えられると、射出スクリュー２１は前進を開始し、その先端部に貯えた溶融樹脂を金型ユニット３へと射出する。このとき、スクリュー位置センサ２２は、上記射出スクリュー２１の前進位置をスクリュー位置情報として検出し、上記コントローラ５へと出力する。
【００３７】
射出ユニット２から射出された溶融樹脂は、金型ユニット３に設けられたメインランナー４２から分岐ランナー４３、４４を通じ、バルブゲート３２、３３へと流入する。バルブゲート３２、３３の内部に備えたゲートピン３４、３５は、条件マップ６に基づいて、その進退位置を移動することで、バルブゲート３２、３３の開度調整を行い、キャビティ３１へ吐出する溶融樹脂の吐出量を制御する。本例において、図４に破線で示すように、バルブゲート３２、３３が全閉となる場合には、ピンテーパ部３４２、３５２がバルブゲートテーパ部３２１、３３１と当接する。この状態がゲートピン３４、３５の最後退位置となる。
【００３８】
表１には、本例における条件マップ６を示す。図６は、条件マップ６をグラフにより表したものである。射出スクリュー２１の前進位置と、それに対するゲートピン３４、３５の進退位置とを定めてある。条件マップ６は、ＣＡＥ解析等のシミュレーションまたは実際に射出成形装置を用いて行う試行生産により、最適な成形条件を特定し、その際の射出スクリュー２１の前進位置およびゲートピン３４、３５の進退位置に関する情報を基に作成する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
次に、条件マップ６に基づき射出制御を行った際の射出スクリュー２１およびゲートピン３４、３５の動作について説明する。
本例において、射出スクリュー２１の前進位置は、射出スクリュー２１が前進することにより値が小さくなる。また、ゲートピン３４、３５の進退位置についてもゲートピン３４、３５が前進することにより値が小さくなる。ゲートピン３４、３５においては、進退位置が２０．００ｍｍのとき最後退位置であり、バルブゲート３２、３３は全閉状態となる。ゲートピン３４、３５が前進し、０に近づくほど、バルブゲート３２、３３の開度は大きくなり、溶融樹脂の吐出量が増加する。
【００４１】
射出制御を開始するまでは、ゲートピン３４、３５は最後退位置にあり、バルブゲート３２、３３は全閉状態にある。
射出スクリュー２１が前進を開始し、前進位置２１０ｍｍまで移動すると、ゲートピン３４、３５の位置制御が開始される。このとき、ゲートピン３４は、移動を開始し、射出スクリュー２１が前進位置１１０ｍｍまで前進する間に、進退位置１１．３０ｍｍへとリニアに移動し、バルブゲート３２の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。一方、ゲートピン３５は、瞬時に進退位置１０．６ｍｍまで前進し、バルブゲート３３から溶融樹脂の吐出を開始する。
次に、射出スクリュー２１が前進位置１１０ｍｍまで移動すると、ゲートピン３４は、進退位置１１．３ｍｍへ到達し、その進退位置を維持する。
【００４２】
次に、射出スクリュー２１が前進位置１０３ｍｍへ到達すると、ゲートピン３５は、移動を開始し、射出スクリュー２１が前進位置７４ｍｍまで移動する間に、進退位置６ｍｍへとリニアに移動し、バルブゲート３３の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。
次に、射出スクリュー２１が前進位置７４ｍｍまで移動すると、ゲートピン３４は、移動を開始し、射出スクリュー２１が前進位置３０ｍｍまで移動する間に、進退位置９．２ｍｍへとリニアに移動し、バルブゲート３２の溶融樹脂の吐出量を徐々に増大させる。一方ゲートピン３４は、進退位置６ｍｍへと到達し、その進退位置を維持する。
【００４３】
その後、射出スクリュー２１が前進位置３０ｍｍまで移動すると成形は終了し、射出スクリュー２１およびゲートピン３４、３５は原点位置へと復帰する。
上述したように、ゲートピン３４、３５の進退位置の制御には、瞬時に目標進退位置へと移動するステップ制御と、徐々に目標進退位置へと移動するスロープ制御のいずれの方法も用いることができる。
【００４４】
上述した条件マップ６に基づいた射出制御を行う間、スクリュー位置センサ２２およびピン位置センサ３６は、それぞれ射出スクリュー２１およびゲートピン３２、３３の位置情報を検出し、コントローラ５へと出力している。コントローラ５は、算出した目標進退位置とピン位置センサ３６により検出された進退位置情報とを比較し、上記進退位置が上記目標進退位置に近づくように連続してフィードバック制御を行う。
【００４５】
本例においては、射出スクリュー２１の前進位置に対してゲートピン３４、３５の最適な進退位置を定める。つまり、射出スクリュー２１から射出し、バルブゲート３３、３４に流入する溶融樹脂の流入量は、射出スクリュー２１の前進位置に置き換えて把握し、バルブゲート３２、３３から吐出する溶融樹脂の吐出量はバルブゲート３２、３３の開度に直接関わるゲートピン３４、３５の進退位置に置き換えて制御する。
そのため、圧力や流量を直接制御する場合より、制御精度を格段に高めることができ、バルブゲート３２、３３に供給される溶融樹脂の流入量に対してバルブゲート３２、３３からキャビティ３１内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。
【００４６】
また、条件マップ６に、射出スクリュー２１の前進位置に対してゲートピン３４、３５の進退位置を予め定めてある。
そのため、条件マップ６を作成する際に、上記ゲート間相互作用の影響を見込み、その影響を除去するようにゲートピン３４、３５の最適な進退位置を定めることができる。これにより、ゲートピン３４、３５の最適な進退位置を定めた条件マップ６を用いた本例の射出成形方法においては、上記ゲート間相互作用の影響を除去することができる。
【００４７】
また、ゲートピン３４、３５の進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行っている。
そのため、上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを比較し、ゲートピン３４、３５の進退位置を上記目標進退位置へと補正する制御を連続して行う。それゆえ、ゲートピン３４、３５の進退位置をより正確に上記目標進退位置へ近付けることができる。
【００４８】
また、上記バルブゲート３２、３３の吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、ピン位置センサ３６は、バルブゲート３２、３３へ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナー４３、４４の配設位置よりも基端側の位置に配設されている。
そのため、上記ピン位置センサ３６を上記金型ユニット２の外側に露出した位置に配設することができる。したがって、上記金型ユニット３の内部にピン位置センサ３６を配設した場合に比べ、型構造が複雑にならない。
【００４９】
また、ピン位置センサ３６は、溶融樹脂と接することがないため、耐熱性および耐久性を考慮する必要がなくなる。それゆえ、金型ユニット３およびピン位置センサ３６にかかる費用を低減することができる。また、ピン位置センサ３６を、金型ユニット３の外側に露出させることができる。そのため、金型ユニット３を分解することなく、組み付け、整備を行うことができ、メンテナンス性を改善することができる。
【００５０】
また、本例の自動車用バンパーのように、大型で、かつ薄肉の成形品においては、従来の射出成形方法では、意匠面の面ひずみや、固定金型４０と可動金型４１との型割れ部にバリ等の不具合が発生しやすい傾向にある。すなわち、バルブゲートからキャビティ内に吐出される溶融樹脂の吐出量および圧力の制御精度が低く、キャビティ内における平均内圧が不均一となることが原因である。
【００５１】
本例においては、射出ユニットからバルブゲートに供給される溶融樹脂の流入量に対してバルブゲートからキャビティ３１内へ吐出する溶融樹脂の吐出量を容易に最適なものとすることができる。そのため、キャビティ内における平均内圧は均一となり、上記のような不具合のない品質の高い成形品を得ることができる。
尚、本例においては、自動車用バンパーの成形について示したが、自動車用バンパー以外の種々の成形品においても、本例の射出成形装置及び射出成形方法を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 射出成形装置
２ 射出ユニット
２１ 射出スクリュー
２２ スクリュー位置センサ
３ 金型ユニット
３１ キャビティ
３２、３３ バルブゲート
３２１、３３１ ゲートテーパ部
３４、３５ ゲートピン
３４１、３５１ 段部
３４２、３５２ ピンテーパ部
３６ ピン位置センサ
４０ 固定金型
４１ 可動金型
５ コントローラ
６ 条件マップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、複数のバルブゲートを介して１または複数のキャビティに射出充填する射出成形方法において、
上記バルブゲート内には、進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンをそれぞれ設け、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置をスクリュー位置情報として検出し、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を求め、
上記各ゲートピンの進退位置を、常に上記目標進退位置に近づくように位置制御することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
請求項１において、さらに、上記各ゲートピンの進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うことを特徴とする射出成形方法。
【請求項３】
射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲートを介して、１または複数のキャビティに射出充填する射出成形装置において、
該射出成形装置は、上記バルブゲート内を進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンと、
該ゲートピンの進退位置を制御するゲートピン駆動部と、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサと、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを記憶し、該条件マップを用いて上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラとを有し、
上記ゲートピン駆動部は、常に上記目標進退位置に近づくように上記各ゲートピンの進退位置を位置制御するように構成したことを特徴とする射出成形装置。
【請求項４】
請求項３において、上記射出成形装置は、さらに、上記各ゲートピンの進退位置を検出してピン位置情報として出力するピン位置センサを有し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うよう構成されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項５】
請求項３または４において、上記バルブゲートの吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、上記ピン位置センサは、上記バルブゲートへ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナーの配設位置よりも基端側の位置に配設されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項１】
射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、複数のバルブゲートを介して１または複数のキャビティに射出充填する射出成形方法において、
上記バルブゲート内には、進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンをそれぞれ設け、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置をスクリュー位置情報として検出し、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを用いて、上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を求め、
上記各ゲートピンの進退位置を、常に上記目標進退位置に近づくように位置制御することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
請求項１において、さらに、上記各ゲートピンの進退位置をピン位置情報として検出し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うことを特徴とする射出成形方法。
【請求項３】
射出スクリューから射出した溶融樹脂を複数の経路に分岐し、経路毎に設けたバルブゲートを介して、１または複数のキャビティに射出充填する射出成形装置において、
該射出成形装置は、上記バルブゲート内を進退することにより該バルブゲートの開度を調整するゲートピンと、
該ゲートピンの進退位置を制御するゲートピン駆動部と、
上記射出スクリューの前進移動により溶融樹脂を射出する際の上記射出スクリューの前進位置を検出し、スクリュー位置情報として出力するスクリュー位置センサと、
上記射出スクリューの前進位置に対して、上記各ゲートピンの最適な進退位置を予め定めた条件マップを記憶し、該条件マップを用いて上記スクリュー位置情報に対する上記各ゲートピンの最適な進退位置である目標進退位置を出力するコントローラとを有し、
上記ゲートピン駆動部は、常に上記目標進退位置に近づくように上記各ゲートピンの進退位置を位置制御するように構成したことを特徴とする射出成形装置。
【請求項４】
請求項３において、上記射出成形装置は、さらに、上記各ゲートピンの進退位置を検出してピン位置情報として出力するピン位置センサを有し、上記位置制御は上記ピン位置情報と上記目標進退位置とを用いたフィードバック制御により行うよう構成されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項５】
請求項３または４において、上記バルブゲートの吐出口側を先端側とし、その反対側を基端側としたとき、上記ピン位置センサは、上記バルブゲートへ溶融樹脂を供給する流路をなす分岐ランナーの配設位置よりも基端側の位置に配設されていることを特徴とする射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３５４２８（Ｐ２０１２−３５４２８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５０６４（Ｐ２０１０−１７５０６４）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【Ｆターム（参考）】
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