射出成形装置と射出成形方法
【課題】 成形品の非意匠面に向かって適切なタイミングで加圧流体を注入する技術を実現する。
【解決手段】 射出成形装置２０は、射出成形型２１と、通過検出手段５０、５１と、加圧流体注入手段と、制御手段６０を備えている。射出成形型２１は、キャビティ２７と、キャビティ２７で成形される成形品の非意匠面に向かってキャビティ面に開口する注入口３５、３６を有している。通過検出手段５０、５１は、注入口３５、３６近傍に取付けられており、その取付位置を溶融樹脂のメルトフロントが通過するタイミングを検出する。加圧流体注入手段は、キャビティ２７に注入口３５、３６を介して加圧流体を注入する。制御手段６０は、通過検出手段５０、５１が検出したタイミングに基づいて加圧流体注入手段を制御することによって、キャビティ２７に注入する加圧流体量を調整する。
【解決手段】 射出成形装置２０は、射出成形型２１と、通過検出手段５０、５１と、加圧流体注入手段と、制御手段６０を備えている。射出成形型２１は、キャビティ２７と、キャビティ２７で成形される成形品の非意匠面に向かってキャビティ面に開口する注入口３５、３６を有している。通過検出手段５０、５１は、注入口３５、３６近傍に取付けられており、その取付位置を溶融樹脂のメルトフロントが通過するタイミングを検出する。加圧流体注入手段は、キャビティ２７に注入口３５、３６を介して加圧流体を注入する。制御手段６０は、通過検出手段５０、５１が検出したタイミングに基づいて加圧流体注入手段を制御することによって、キャビティ２７に注入する加圧流体量を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製の成形品を射出成形する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形型のキャビティに溶融した樹脂を射出することによって、成形品を成形する技術が知られている。射出成形型のキャビティに射出された樹脂は、冷却して凝固するときに収縮する。樹脂が収縮すると、成形品がキャビティ面から剥離する。成形品がキャビティ面から剥離すると、成形品を意図した形状に仕上げることができない。
成形品には、多くの場合、意図した形状に仕上げる必要がある意匠面（表面）と、仕上げが悪いことが許容される非意匠面（裏面）がある。意匠面は表側キャビティ面によって成形され、非意匠面は裏側キャビティ面によって成形される。
特許文献１には、射出成形型のキャビティに溶融樹脂を射出した後に、裏側キャビティ面に開口する注入口から、成形品の非意匠面に向けて加圧流体を注入する技術が開示されている。成形品の非意匠面に向けて加圧流体を注入すると、成形品の非意匠面と裏側キャビティ面の間に加圧流体が侵入することによって、成形品の非意匠面が裏側キャビティ面から剥離するとともに、成形品の意匠面が表側キャビティ面に押し当てられる。成形品の意匠面を表側キャビティ面に押し当てることによって、樹脂をさらに充填する保圧を行うことなく、意匠面に発生するヒケを防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５８４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術のように、保圧を行うことなく成形品の意匠面を表側キャビティ面に押し当てるためには、高圧力の加圧流体を注入しなければならない。そのため、射出成形型の強度を高くしなければならない。射出成形型は、強度を高くすると大型化してしまう。高圧力の加圧流体を注入するためには、大掛かりな設備が必要になる。
そこで、発明者は、キャビティに溶融した樹脂を充填した後に、保圧を行いながら、成形品の非意匠面に向けて低圧な加圧流体を注入する射出成形技術を開発した。この技術によれば、低圧な加圧流体を成形品の意匠面に向けて注入するだけで、成形品の非意匠面が裏側キャビティ面から剥離するとともに、成形品の意匠面が表側キャビティ面に押し当てられる。このため、成形品の意匠面が意図した形状に仕上げられる。
【０００５】
このような射出成形技術では、キャビティに樹脂を充填した後に加圧流体を注入すると、樹脂の収縮が既に始まっているので、成形品の意匠面が表側キャビティ面に密着せず、意匠面にヒケが発生してしまう。逆に、加圧流体を注入するタイミングが早すぎると、充填されてキャビティ内を流動する樹脂の先端（メルトフロント）に加圧流体が吹き付けられることによって樹脂の流動が乱れ、意匠面に影響を及ぼすことがある。そのため、従来においては、キャビティ内で流動する樹脂の動きをＣＡＥ等のシミュレーションを用いて解析し、メルトフロントが注入口上を通過するタイミングを予測していた。樹脂の流動を解析するには、極めて高度な演算処理を必要とするが、理論上の成形条件と実際の成形条件との相違等によって、精度良く樹脂の流動状態を予測するのが難しい。また、成形条件が異なるたびに膨大な手間と時間を費やして樹脂の流動を解析し、加圧流体を注入するタイミングを設定する必要がある。
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、加圧流体を適切なタイミングで注入可能な射出成形技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の射出成形装置は、射出成形型と、通過検出手段と、加圧流体注入手段と、制御手段とを備えている。射出成形型は、キャビティと、そのキャビティに溶融樹脂を充填するゲートと、キャビティで成形される成形品の非意匠面に向かってキャビティ面に開口する注入口を有している。通過検出手段は、注入口近傍に取付けられており、その取付位置を溶融樹脂のメルトフロントが通過するタイミングを検出する。加圧流体注入手段は、キャビティに注入口を介して加圧流体を注入する。制御手段は、通過検出手段が検出したタイミングに基づいて加圧流体注入手段を制御することによって、キャビティに注入する加圧流体量を調整する。
この射出成形装置は、注入口近傍に取付けられている通過検出手段が溶融樹脂のメルトフロントの通過を検出したタイミングに基づいて、注入口からキャビティに注入する加圧流体量を調整する。このため、適切なタイミングで加圧流体を注入することができる。射出成形条件が変わっても、樹脂の流動解析を行う必要がなく、作業者の作業負荷が大幅に軽減される。
【０００７】
上記の射出成形装置において、加圧流体注入手段は、注入口と加圧流体注入源を連通する流路と、流路に介装されている開閉弁を有しており、制御手段は、通過検出手段が検出したタイミングに基づいて開閉弁を開くことが好ましい。
この射出成形装置によれば、開閉弁を開くことで加圧流体を注入することができるため、その注入タイミングが遅延することが防止される。従って、樹脂のメルトフロントが注入口上を通過した直後に、加圧流体を注入することができる。
【０００８】
上記の射出成形装置において、通過検出手段は溶融樹脂のメルトフロントが注入口上を通過した後に、メルトフロントの通過を検出する位置に設けられていることが好ましい。
このように構成されていると、メルトフロントが注入口上を確実に通過してから、加圧流体が注入される。
【０００９】
上記の射出成形装置において、通過検出手段は、圧力センサであることが好ましい。
圧力センサは、溶融している樹脂の温度や圧力に対する耐久性を有していることが望ましい。樹脂の温度や圧力に対する耐久性を有していれば、光センサや温度センサ等を採用することもできる。
【００１０】
本発明の射出成形方法は、溶融樹脂充填工程と、タイミング検出工程と、加圧流体注入工程とを備えている。溶融樹脂充填工程は、射出成形型のキャビティに溶融樹脂を充填する。タイミング検出工程は、キャビティに充填された溶融樹脂のメルトフロントが成形品の非意匠面を成形するキャビティ面の所定位置を通過したタイミングを検出する。加圧流体注入工程は、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングに基づいて、所定位置近傍から非意匠面に向けて加圧流体を注入する。
この射出成形方法によれば、溶融樹脂のメルトフロントが注入口上を通過してから、注入する加圧流体量を調整することが可能になる。適切なタイミングで、成形品の非意匠面に向けて流体を注入することができ、射出成形条件が変わっても、注入開始タイミングを設定し直す必要がなく、作業者の作業負荷が大幅に軽減される。
【００１１】
上記の射出成形方法において、タイミング検出工程では、所定位置における圧力を検出することによって、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングを検出することが好ましい。
この射出成形方法は、圧力を検出することによって、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングを検出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の技術では、注入口の近傍を溶融樹脂のメルトフロントが通過したタイミングに基づいて、成形品の非意匠面側に加圧流体を注入する。よって、加圧流体の注入タイミングを設定する手間と時間を要さずに、適切なタイミングで加圧流体を注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（１）射出成形装置は、自動車のバンパーのように、精度良く仕上げる必要がある意匠面と、精度が重視されない非意匠面を持っている成形品を射出成形する。
（２）射出成形装置は、成形型と加圧部を備えている。成形型は、第１型と第２型を有している。第１型と第２型は、閉じている状態でキャビティを形成する。第１型の第１キャビティ面は、成形品の意匠面を成形する。第２型の第２キャビティ面は、成形品の非意匠面を成形する。
（３）第１型の第１キャビティ面には、射出口が開口している。射出成形型の外部から射出された溶融樹脂が、射出口からキャビティに入り込む。
（４）第２型には、加圧流体用の流路が形成されている。流路の一端は、第２キャビティ面に開口している。流路の他端は、第２型の外部に開口している。第２キャビティ面の開口部の近傍に圧力センサが設けられている
（５）加圧部は、配管、フィルタ、レギュレータ、ソレノイドバルブ、コントローラを備えている。配管の一端は、加圧空気を供給する供給源(コンプレッサ)に接続されている。配管の他端は、第２型の加圧流体用の流路に接続されている。フィルタとレギュレータとソレノイドバルブは、配管に介装されている。ソレノイドバルブは、開閉弁である。コントローラは、圧力センサの検出信号を処理し、制御信号をソレノイドバルブに出力する。
（６）コントローラは、圧力センサが所定圧力以上を検出すると、ソレノイドバルブを開く。ソレノイドバルブが開くと、キャビティ内を流動する樹脂の非意匠面に向けて開口部から加圧空気が侵入し、樹脂の非意匠面と第２キャビティ面を剥離させる。そのことによって、意匠面が精度良く仕上がった成形品を成形するのに成功している。
【実施例】
【００１４】
本発明の射出成形技術に係る一実施例を、図面を参照しながら説明する。
本実施例では、後述する射出成形装置２０を用いて、図１に示す樹脂製の成形品１０を射出成形する。成形品１０は、例えば、自動車のバンパーであり、平板状の本体１８と、本体１８に対して略直角方向に折れ曲がっている一方側の端部１７と、端部１７と同方向に折れ曲がっている他方側の端部１９を有している。端部１７の端面１５と、端部１９の端面１６は、本体１８の側面に対して傾斜している。成形品１０は、意匠面１２と非意匠面１４を持っている。意匠面１２は、その形状を精度良く仕上げる必要がある面である。非意匠面１４は、その形状の精度が重視されない面である。
【００１５】
図２に示すように、射出成形装置２０は、成形型２１と加圧部２２を備えている。成形型２１は、第１型２３と第２型２４を有している。図２は、第１型２３と第２型２４が閉じている状態を示している。第１型２３と第２型２４が閉じている状態では、第１型２３の第１キャビティ面２５と、第２型２４の第２キャビティ面２６によって、キャビティ２７が形成される。成形型２１を開くときには、第１型２３と第２型２４を分離する。キャビティ２７の形状は、成形品１０のそれに対応している。第１キャビティ面２５は、成形品１０の意匠面１２を成形する。第２キャビティ面２６は、成形品１０の非意匠面１４を成形する。
第１型２３の第１キャビティ面２５には、射出口２８が開口している。射出口２８と第１型２３の外部が、ゲート３０によって連通されている。ゲート３０には、成形型２１の外部に配置された射出ノズル（図示省略）から溶融した樹脂が射出される。ゲート３０に射出された樹脂は、射出口２８からキャビティ２７に入り込む。キャビティ２７内で樹脂が凝固することによって、成形品１０が成形される。
【００１６】
第２型２４には、加圧流体用の流路３１と流路３２が形成されている。流路３１の一端は、第２キャビティ面２６に開口している。流路３１は、開口部（注入口）３５によってキャビティ２７に連通している（図３参照）。流路３１の他端４０は、後述する配管４３に接続されている。流路３２の一端は、第２キャビティ面２６に開口している。流路３２は、開口部（注入口）３６によってキャビティ２７に連通している。流路３２の他端３７は、配管４３に接続されている。
流路３１の開口部３５には、ベント部材３３が挿入されている。流路３２の開口部３６にも、ベント部材３４が挿入されている。ベント部材３３とベント部材３４は、ボルト（図示省略）によって第２型２４に固定されている。開口部３５の内壁とベント部材３３の側壁との間には隙間が確保されている。同様に、開口部３６の内壁とベント部材３４の側壁との間にも、隙間が確保されている。
【００１７】
第２型２４には、開口部３５の近傍であるとともに、開口部３５を挟んでゲート３０の射出口２８から反対側（遠い側）に圧力センサ５０が設けられている（図３参照）。第２型２４の開口部３６の近傍にも、圧力センサ５１が設けられている。センサ５０は開口部３５近傍のキャビティ２７内の圧力を検出し、センサ５１は開口部３６近傍のキャビティ２７内の圧力を検出する。
図４に示すように、圧力センサ５０は、外周部に雄ネジが切られている本体５４と、本体５４よりも径が小さい受圧部５３と、本体５４に接続されている配線５５を持っている。第２型２４には、雌ネジが切られている凹部５６と、凹部５６と第２キャビティ面２６を連通するセンサ孔５２が形成されている。圧力センサ５０は、本体５４が第２型２４の凹部５６にネジ込まれ、受圧部５３がセンサ孔５２に挿入された状態で、第２型２４に取り付けられている。圧力センサ５０の受圧部５３は、その先端面５７でキャビティ２７内の圧力を検出する。圧力センサ５１も、圧力センサ５０と同様の構成によって、第２型２４に取り付けられている。
図３に示すように、第２型２４には、傾斜部６１と傾斜部６２が形成されている。傾斜部６１は、成形品１０の端面１５を成形する。傾斜部６２は、成形品１０の端面１６を成形する。
【００１８】
図２に示すように、加圧部２２は、配管４３、フィルタ４５、レギュレータ４６、ソレノイドバルブ４７、コントローラ６０を備えている。
配管４３の一端４４には、高圧な空気（例えば、工場エアー）の供給源が接続されている。配管４３の他端側は、２つに分岐している。一方の分岐の端末は、流路３１の他端４０に接続されている。他方の分岐の端末は、流路３２の他端３７に接続されている。フィルタ４５とレギュレータ４６とソレノイドバルブ４７は、配管４３に介装されている。フィルタ４５は、通過する空気から異物を除去する。レギュレータ４６は、配管４３に供給された空気の圧力を調圧する（減圧する）。ソレノイドバルブ４７は、開閉弁である。ソレノイドバルブ４７が開いているときには、レギュレータ４６によって調圧された空気（以下「加圧空気」と言う）が第２型２４の流路３１、３２に供給される。コントローラ６０には、圧力センサ５０、５１の検出信号が入力される。コントローラ６０は、記憶しているプログラムに従って圧力センサ５０、５１の検出信号を処理し、制御信号をソレノイドバルブ４７に出力する。ソレノイドバルブ４７の動作タイミングについては、後述にて詳細に説明する。
【００１９】
射出成形装置２０を用いて成形品１０を成形する各工程と、それらの工程におけるキャビティ２７内の圧力変化について説明する。
図５の下半分は、成形工程図である。図５の上半分は、キャビティ２７内の圧力変化をグラフで示している。成形工程図の横軸は、時間経過に対応している。その時間経過は、キャビティ２７内の圧力変化のグラフにも適用される。グラフ中の線Ｘは、ゲート３０の射出口２８近傍でのキャビティ２７内圧力である。線Ｙは、センサ５０、５１によって検出される圧力である。
開口部３５側と開口部３６側では同様の事象が発生する。従って、以下においては、両者で発生する事象を開口部３５側で代表して説明することとし、開口部３６側についての説明を省略する。
【００２０】
図５に示すように、成形品１０を成形するときには、成形型２０を型閉めする工程を実行する。型閉め工程を開始するタイミングで、コントローラ６０はソレノイドバルブ４７に閉信号を出力する。ソレノイドバルブ４７は、閉信号が入力されると閉じる。従って、第２型２４の流路３１、３２には、加圧空気が供給されない。
型閉め工程に続いて、射出工程を実行する。射出工程を実行すると、射出ノズルから射出されてゲート３０の射出口２８からキャビティ２７内に入り込んだ溶融樹脂が、キャビティ２７に充填されてゆく。ゲート３０の射出口２８近傍の圧力（線Ｘ）は、急激に上昇する。圧力センサ５０が検出する圧力（線Ｙ）は、圧力センサ５０が射出口２８から遠く配置されているので、射出口２８の近傍の圧力よりも遅れて上昇を開始する。
射出された樹脂は、キャビティ２７内を流動する。図６は、キャビティ２７内を流動する樹脂６４の先端６５（以下「メルトフロント６５」と言う）が開口部３５に接近している状態を示している。
【００２１】
コントローラ６０は、圧力センサ５０が所定圧力（図５のグラフの圧力Ｚ）を検出すると、ソレノイドバルブ４７に開信号を出力する。圧力Ｚは、溶融樹脂６４のメルトフロント６５が圧力センサ５０上を通過し、さらに進行したとき（図７参照）に圧力センサ５０が検出する圧力である。つまり、圧力センサ５０が圧力Ｚを検出すれば、溶融樹脂６４のメルトフロント６５は、圧力センサ５０上を通過してさらに進行している。圧力センサ５０は、ゲート３０の射出口２８に対して、開口部３５よりも遠く配置されている。従って、圧力センサ５０が圧力Ｚを検出したときには、メルトフロント６５は開口部３５上を確実に通過している。
ソレノイドバルブ４７は、開信号が入力されると開く。ソレノイドバルブ４７が開くと、第２型２４の流路３１の開口部３５から加圧空気がキャビティ２７に供給される。加圧流体注入工程が開始される。加圧空気は、開口部３５の内壁とベント部材３３の側壁との間に設けられている隙間を通過する。
【００２２】
流体注入工程が開始されると、加圧空気が樹脂６４の非意匠面６７側に注入される。樹脂６４の非意匠面６７側に加圧空気が注入されると、空気が樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６の間に侵入し、非意匠面６７と第２キャビティ面２６が剥離する。その様子が図８に示されている。注入された加圧空気は、第２型２４に設けられている中子（図示省略）と型本体との間隙を通過して外部に排出される。キャビティ２７を充填した樹脂は収縮しながら硬化する。
図５に示すように、射出工程が終了してから、保圧工程を開始する。保圧工程とともに冷却行程も開始される。保圧工程を開始すると、ゲート３０の射出口２８近傍のキャビティ２７内圧力は、急激に低下した後に、ゲート３０から保圧が行われることによって、以後の保圧工程中はほぼ一定の値を維持する。冷却工程では、第１型２３と第２型２４は、それらの内部に設けられている冷却流路（図示省略）を通過する冷却水によって冷却される。第１型２３と第２型２４が冷却されてキャビティ２７の温度が低下すると、樹脂６４が凝固する。
センサ５０が検出する圧力、即ち開口部３５近傍の圧力は、流体注入工程が開始されてからも上昇を続け、保圧工程の途中でピークを付けてから降下する。そして、保圧工程の終了後にゼロになる。ゲート３０の射出口２８近傍の圧力がピークを付けた後も、センサ５０の検出圧力が上昇するのは、センサ５０が射出口２８から遠く配置されており、圧力の伝搬に遅れが生じるからである。
【００２３】
成形品１０の部位２９（図１参照）は、端面１５が傾斜していることによって、ゲート３０の射出口２８から最も遠く配置される。このため、部位２９に伝搬する保圧圧力が低くならざるを得ない。部位２９に伝搬する保圧圧力が低いと、凝固するときの収縮を補うように樹脂６４を充填することができない。そのため、部位２９にはヒケが発生し易い。
本実施例の成形型２１は、第２型２４の部位２９に対応した部位の非意匠面側に開口部３５から加圧空気を注入することによって、樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６を剥離させる。樹脂６４が収縮しても、樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６が剥離しているので、樹脂６４の意匠面６８と第１キャビティ面２５は密着した状態を維持する。樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離していれば、樹脂６４の意匠面６８を第１キャビティ面２５から剥離させようとする力が作用しないからである。よって、部位２９の意匠面６８にヒケが発生するのが防止される。
【００２４】
これに対して、樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６が剥離していないと、樹脂６４が収縮したときに、樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離しようとするし、同時に意匠面６８も第１キャビティ面２５から剥離しようとする。非意匠面６７と第２キャビティ面２６、および意匠面６８と第１キャビティ面２５には、樹脂６４が収縮するときに、密着を維持しようとする力（剥離に抵抗する力）が作用する。従って、非意匠面６７側は意匠面６８側を剥離させようとし、意匠面６８側は非意匠面６７側を剥離させようとする。このため、樹脂６４の意匠面６８が第１キャビティ面２５から剥離して凹むことによって、そこにヒケが発生してしまうことがある。
また、第２型２４に中子を設けると、第２型２４の本体と中子によって第２キャビティ面２６に段差が形成されることがある。第２キャビティ面２６に段差が形成されていても、本実施例のように、非意匠面６７が剥離した状態で樹脂６４が凝固すると、段差の影響が成形品１０の意匠面１２に及ぶことがない。
【００２５】
図５に示すように、流路３１の開口部３５近傍の圧力は、流体注入工程が開始されてからも上昇を続ける。このため、開口部３５から注入する加圧空気の圧力よりも、開口部３５におけるキャビティ２７内の圧力の方が高くなることもあり得る。注入する加圧空気の圧力よりも、開口部３５におけるキャビティ２７内の圧力の方が高くなっても、その時点では既に樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離しているので、意匠面６８は第１キャビティ面２５と密着した状態を維持する。
流体注入工程と冷却工程は、同時に終了する。図８は、流体注入工程と冷却工程が終了した状態を示している。樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離しており、樹脂６４の意匠面６８は第１キャビティ面２５に確実に密着している。
流体注入工程と冷却工程が終了するタイミングで、コントローラ６０はソレノイドバルブ４７に閉信号を出力する。ソレノイドバルブ４７は、閉信号が入力されると閉じる。ソレノイドバルブ４７が閉じると、キャビティ２７への加圧空気の供給が停止する。流体注入工程と冷却工程を終了後、型開き工程に移行して成形型２１を開く。最後に、製品取出し工程を実行することによって、成形された成形品１０を成形型２１から取り出す。
【００２６】
射出成形装置２０は、センサ５０が開口部３５近傍の圧力を検出することで、樹脂６４のメルトフロント６５が開口部５０上を通過してから、開口部３５から加圧空気を注入する。メルトフロント６５が開口部５０上を通過しており、樹脂６４が収縮するよりも前であるという最適のタイミングで加圧空気を注入する。そのことによって、意匠面１２が精度良く仕上がった成形品１０を成形するのに成功している。
これに対して、樹脂６４のメルトフロント６５が開口部３５上を通過するよりも前のタイミングで開口部３５から加圧空気を注入すると、メルトフロント６５に空気が吹き込まれる。メルトフロント６５に空気が吹き込まれると、成形品１０の意匠面１２にフローマークが発生してしまう。射出工程を実行してキャビティ２７に樹脂６４が充填され、その後の冷却工程が進行したタイミングで加圧空気を注入すると、空気が樹脂６４の非意匠面６７側に充分に侵入するよりも前に樹脂６４の収縮が進行する。つまり、樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から完全に剥離する前に、樹脂６４の収縮が進行する。従って、樹脂６４の意匠面６８が第１キャビティ面２５に密着することが保証されない。よって、成形品１０の意匠面１２に、ヒケが発生したり、第２キャビティ面２６の段差の影響が及んでしまうことがある。
【００２７】
このように、成形型２１のキャビティ２７に加圧空気を注入するタイミングは、微妙な調整を必要とする。加圧空気を注入するタイミングが早すぎても、遅すぎても、成形品１０を良好に成形することができない。
従来、加圧空気を注入するタイミングは、試行錯誤的に選定したり、ＣＡＥによる樹脂の流動解析結果を用いて選定していた。このため、加圧空気を注入するタイミングを選定するのに、多大な手間と時間をかけざるを得なかった。多大な手間と時間をかけて注入タイミングを設定しても、射出条件（射出圧力や射出時間）を少し変える必要が生じただけで、注入タイミングを再度選定し直さなければならなかった。さらには、加圧空気の注入は、射出開始時等から所定時間が経過したタイミングで開始しているので、射出条件のバラツキに対応することができなかった。
本発明の射出成形装置２０は、センサ５０、５１が所定圧力を検出すると、ソレノイドバルブ４７が開くことによって加圧空気をキャビティ２７に注入する。よって、加圧空気を注入するタイミングを、試行錯誤的に選定したり、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）による樹脂の流動解析結果を用いて選定したりする必要がない。加圧空気を注入するタイミングを設定するための手間と時間が抑制される。
【００２８】
ソレノイドバルブ４７の代わりに、流量調整弁を採用することもできる。その場合には、例えば、流量制御弁を制御することによって、キャビティ２７に樹脂が充填される途中に、キャビティ２７に注入する加圧空気の流量を調整する。例えば、樹脂６４のメルトフロント６５が開口部５０上を通過する前から、少量の加圧空気を注入しておき、メルトフロント６５が開口部５０上を通過してから、注入する加圧空気の流量を増大させる。
圧力センサ５０、５１の代わりの装置（例えば、温度センサや光センサ）によって、メルトフロント６５の通過を検出することもできる。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】成形品の斜視図。
【図２】射出成形装置の系統図。
【図３】第２型の斜視図。
【図４】圧力センサとその取付部の断面図。
【図５】成形工程図とキャビティ内圧力の変化を示すグラフ。
【図６】キャビティに樹脂が充填される途中の状態を示す断面図。
【図７】キャビティに樹脂が充填される途中の状態を示す断面図。
【図８】キャビティに樹脂が充填された状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０：成形品
１２：意匠面
１４：非意匠面
１５、１６：端面
１７：端部
１８：本体
１９：端部
２０：射出成形装置
２１：成形型
２２：加圧部
２３：第１型
２４：第２型
２５：第１キャビティ面
２６：第２キャビティ面
２７：キャビティ
２８：射出口
２０：部位
３０：ゲート
３１、３２：流路
３３、３４：ベント部材
３５、３６：開口部
３７：他端
４０：他端
４３：配管
４４：一端
４５：フィルタ
４６：レギュレータ
４７：ソレノイドバルブ
５０、５１：圧力センサ
５２：センサ孔
５３：受圧部
５４：本体
５５：配線
５６：凹部
５７：先端面
６０：コントローラ
６１、６２：傾斜部
６４：樹脂
６７：非意匠面
６８：意匠面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製の成形品を射出成形する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形型のキャビティに溶融した樹脂を射出することによって、成形品を成形する技術が知られている。射出成形型のキャビティに射出された樹脂は、冷却して凝固するときに収縮する。樹脂が収縮すると、成形品がキャビティ面から剥離する。成形品がキャビティ面から剥離すると、成形品を意図した形状に仕上げることができない。
成形品には、多くの場合、意図した形状に仕上げる必要がある意匠面（表面）と、仕上げが悪いことが許容される非意匠面（裏面）がある。意匠面は表側キャビティ面によって成形され、非意匠面は裏側キャビティ面によって成形される。
特許文献１には、射出成形型のキャビティに溶融樹脂を射出した後に、裏側キャビティ面に開口する注入口から、成形品の非意匠面に向けて加圧流体を注入する技術が開示されている。成形品の非意匠面に向けて加圧流体を注入すると、成形品の非意匠面と裏側キャビティ面の間に加圧流体が侵入することによって、成形品の非意匠面が裏側キャビティ面から剥離するとともに、成形品の意匠面が表側キャビティ面に押し当てられる。成形品の意匠面を表側キャビティ面に押し当てることによって、樹脂をさらに充填する保圧を行うことなく、意匠面に発生するヒケを防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５８４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術のように、保圧を行うことなく成形品の意匠面を表側キャビティ面に押し当てるためには、高圧力の加圧流体を注入しなければならない。そのため、射出成形型の強度を高くしなければならない。射出成形型は、強度を高くすると大型化してしまう。高圧力の加圧流体を注入するためには、大掛かりな設備が必要になる。
そこで、発明者は、キャビティに溶融した樹脂を充填した後に、保圧を行いながら、成形品の非意匠面に向けて低圧な加圧流体を注入する射出成形技術を開発した。この技術によれば、低圧な加圧流体を成形品の意匠面に向けて注入するだけで、成形品の非意匠面が裏側キャビティ面から剥離するとともに、成形品の意匠面が表側キャビティ面に押し当てられる。このため、成形品の意匠面が意図した形状に仕上げられる。
【０００５】
このような射出成形技術では、キャビティに樹脂を充填した後に加圧流体を注入すると、樹脂の収縮が既に始まっているので、成形品の意匠面が表側キャビティ面に密着せず、意匠面にヒケが発生してしまう。逆に、加圧流体を注入するタイミングが早すぎると、充填されてキャビティ内を流動する樹脂の先端（メルトフロント）に加圧流体が吹き付けられることによって樹脂の流動が乱れ、意匠面に影響を及ぼすことがある。そのため、従来においては、キャビティ内で流動する樹脂の動きをＣＡＥ等のシミュレーションを用いて解析し、メルトフロントが注入口上を通過するタイミングを予測していた。樹脂の流動を解析するには、極めて高度な演算処理を必要とするが、理論上の成形条件と実際の成形条件との相違等によって、精度良く樹脂の流動状態を予測するのが難しい。また、成形条件が異なるたびに膨大な手間と時間を費やして樹脂の流動を解析し、加圧流体を注入するタイミングを設定する必要がある。
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、加圧流体を適切なタイミングで注入可能な射出成形技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の射出成形装置は、射出成形型と、通過検出手段と、加圧流体注入手段と、制御手段とを備えている。射出成形型は、キャビティと、そのキャビティに溶融樹脂を充填するゲートと、キャビティで成形される成形品の非意匠面に向かってキャビティ面に開口する注入口を有している。通過検出手段は、注入口近傍に取付けられており、その取付位置を溶融樹脂のメルトフロントが通過するタイミングを検出する。加圧流体注入手段は、キャビティに注入口を介して加圧流体を注入する。制御手段は、通過検出手段が検出したタイミングに基づいて加圧流体注入手段を制御することによって、キャビティに注入する加圧流体量を調整する。
この射出成形装置は、注入口近傍に取付けられている通過検出手段が溶融樹脂のメルトフロントの通過を検出したタイミングに基づいて、注入口からキャビティに注入する加圧流体量を調整する。このため、適切なタイミングで加圧流体を注入することができる。射出成形条件が変わっても、樹脂の流動解析を行う必要がなく、作業者の作業負荷が大幅に軽減される。
【０００７】
上記の射出成形装置において、加圧流体注入手段は、注入口と加圧流体注入源を連通する流路と、流路に介装されている開閉弁を有しており、制御手段は、通過検出手段が検出したタイミングに基づいて開閉弁を開くことが好ましい。
この射出成形装置によれば、開閉弁を開くことで加圧流体を注入することができるため、その注入タイミングが遅延することが防止される。従って、樹脂のメルトフロントが注入口上を通過した直後に、加圧流体を注入することができる。
【０００８】
上記の射出成形装置において、通過検出手段は溶融樹脂のメルトフロントが注入口上を通過した後に、メルトフロントの通過を検出する位置に設けられていることが好ましい。
このように構成されていると、メルトフロントが注入口上を確実に通過してから、加圧流体が注入される。
【０００９】
上記の射出成形装置において、通過検出手段は、圧力センサであることが好ましい。
圧力センサは、溶融している樹脂の温度や圧力に対する耐久性を有していることが望ましい。樹脂の温度や圧力に対する耐久性を有していれば、光センサや温度センサ等を採用することもできる。
【００１０】
本発明の射出成形方法は、溶融樹脂充填工程と、タイミング検出工程と、加圧流体注入工程とを備えている。溶融樹脂充填工程は、射出成形型のキャビティに溶融樹脂を充填する。タイミング検出工程は、キャビティに充填された溶融樹脂のメルトフロントが成形品の非意匠面を成形するキャビティ面の所定位置を通過したタイミングを検出する。加圧流体注入工程は、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングに基づいて、所定位置近傍から非意匠面に向けて加圧流体を注入する。
この射出成形方法によれば、溶融樹脂のメルトフロントが注入口上を通過してから、注入する加圧流体量を調整することが可能になる。適切なタイミングで、成形品の非意匠面に向けて流体を注入することができ、射出成形条件が変わっても、注入開始タイミングを設定し直す必要がなく、作業者の作業負荷が大幅に軽減される。
【００１１】
上記の射出成形方法において、タイミング検出工程では、所定位置における圧力を検出することによって、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングを検出することが好ましい。
この射出成形方法は、圧力を検出することによって、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングを検出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の技術では、注入口の近傍を溶融樹脂のメルトフロントが通過したタイミングに基づいて、成形品の非意匠面側に加圧流体を注入する。よって、加圧流体の注入タイミングを設定する手間と時間を要さずに、適切なタイミングで加圧流体を注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（１）射出成形装置は、自動車のバンパーのように、精度良く仕上げる必要がある意匠面と、精度が重視されない非意匠面を持っている成形品を射出成形する。
（２）射出成形装置は、成形型と加圧部を備えている。成形型は、第１型と第２型を有している。第１型と第２型は、閉じている状態でキャビティを形成する。第１型の第１キャビティ面は、成形品の意匠面を成形する。第２型の第２キャビティ面は、成形品の非意匠面を成形する。
（３）第１型の第１キャビティ面には、射出口が開口している。射出成形型の外部から射出された溶融樹脂が、射出口からキャビティに入り込む。
（４）第２型には、加圧流体用の流路が形成されている。流路の一端は、第２キャビティ面に開口している。流路の他端は、第２型の外部に開口している。第２キャビティ面の開口部の近傍に圧力センサが設けられている
（５）加圧部は、配管、フィルタ、レギュレータ、ソレノイドバルブ、コントローラを備えている。配管の一端は、加圧空気を供給する供給源(コンプレッサ)に接続されている。配管の他端は、第２型の加圧流体用の流路に接続されている。フィルタとレギュレータとソレノイドバルブは、配管に介装されている。ソレノイドバルブは、開閉弁である。コントローラは、圧力センサの検出信号を処理し、制御信号をソレノイドバルブに出力する。
（６）コントローラは、圧力センサが所定圧力以上を検出すると、ソレノイドバルブを開く。ソレノイドバルブが開くと、キャビティ内を流動する樹脂の非意匠面に向けて開口部から加圧空気が侵入し、樹脂の非意匠面と第２キャビティ面を剥離させる。そのことによって、意匠面が精度良く仕上がった成形品を成形するのに成功している。
【実施例】
【００１４】
本発明の射出成形技術に係る一実施例を、図面を参照しながら説明する。
本実施例では、後述する射出成形装置２０を用いて、図１に示す樹脂製の成形品１０を射出成形する。成形品１０は、例えば、自動車のバンパーであり、平板状の本体１８と、本体１８に対して略直角方向に折れ曲がっている一方側の端部１７と、端部１７と同方向に折れ曲がっている他方側の端部１９を有している。端部１７の端面１５と、端部１９の端面１６は、本体１８の側面に対して傾斜している。成形品１０は、意匠面１２と非意匠面１４を持っている。意匠面１２は、その形状を精度良く仕上げる必要がある面である。非意匠面１４は、その形状の精度が重視されない面である。
【００１５】
図２に示すように、射出成形装置２０は、成形型２１と加圧部２２を備えている。成形型２１は、第１型２３と第２型２４を有している。図２は、第１型２３と第２型２４が閉じている状態を示している。第１型２３と第２型２４が閉じている状態では、第１型２３の第１キャビティ面２５と、第２型２４の第２キャビティ面２６によって、キャビティ２７が形成される。成形型２１を開くときには、第１型２３と第２型２４を分離する。キャビティ２７の形状は、成形品１０のそれに対応している。第１キャビティ面２５は、成形品１０の意匠面１２を成形する。第２キャビティ面２６は、成形品１０の非意匠面１４を成形する。
第１型２３の第１キャビティ面２５には、射出口２８が開口している。射出口２８と第１型２３の外部が、ゲート３０によって連通されている。ゲート３０には、成形型２１の外部に配置された射出ノズル（図示省略）から溶融した樹脂が射出される。ゲート３０に射出された樹脂は、射出口２８からキャビティ２７に入り込む。キャビティ２７内で樹脂が凝固することによって、成形品１０が成形される。
【００１６】
第２型２４には、加圧流体用の流路３１と流路３２が形成されている。流路３１の一端は、第２キャビティ面２６に開口している。流路３１は、開口部（注入口）３５によってキャビティ２７に連通している（図３参照）。流路３１の他端４０は、後述する配管４３に接続されている。流路３２の一端は、第２キャビティ面２６に開口している。流路３２は、開口部（注入口）３６によってキャビティ２７に連通している。流路３２の他端３７は、配管４３に接続されている。
流路３１の開口部３５には、ベント部材３３が挿入されている。流路３２の開口部３６にも、ベント部材３４が挿入されている。ベント部材３３とベント部材３４は、ボルト（図示省略）によって第２型２４に固定されている。開口部３５の内壁とベント部材３３の側壁との間には隙間が確保されている。同様に、開口部３６の内壁とベント部材３４の側壁との間にも、隙間が確保されている。
【００１７】
第２型２４には、開口部３５の近傍であるとともに、開口部３５を挟んでゲート３０の射出口２８から反対側（遠い側）に圧力センサ５０が設けられている（図３参照）。第２型２４の開口部３６の近傍にも、圧力センサ５１が設けられている。センサ５０は開口部３５近傍のキャビティ２７内の圧力を検出し、センサ５１は開口部３６近傍のキャビティ２７内の圧力を検出する。
図４に示すように、圧力センサ５０は、外周部に雄ネジが切られている本体５４と、本体５４よりも径が小さい受圧部５３と、本体５４に接続されている配線５５を持っている。第２型２４には、雌ネジが切られている凹部５６と、凹部５６と第２キャビティ面２６を連通するセンサ孔５２が形成されている。圧力センサ５０は、本体５４が第２型２４の凹部５６にネジ込まれ、受圧部５３がセンサ孔５２に挿入された状態で、第２型２４に取り付けられている。圧力センサ５０の受圧部５３は、その先端面５７でキャビティ２７内の圧力を検出する。圧力センサ５１も、圧力センサ５０と同様の構成によって、第２型２４に取り付けられている。
図３に示すように、第２型２４には、傾斜部６１と傾斜部６２が形成されている。傾斜部６１は、成形品１０の端面１５を成形する。傾斜部６２は、成形品１０の端面１６を成形する。
【００１８】
図２に示すように、加圧部２２は、配管４３、フィルタ４５、レギュレータ４６、ソレノイドバルブ４７、コントローラ６０を備えている。
配管４３の一端４４には、高圧な空気（例えば、工場エアー）の供給源が接続されている。配管４３の他端側は、２つに分岐している。一方の分岐の端末は、流路３１の他端４０に接続されている。他方の分岐の端末は、流路３２の他端３７に接続されている。フィルタ４５とレギュレータ４６とソレノイドバルブ４７は、配管４３に介装されている。フィルタ４５は、通過する空気から異物を除去する。レギュレータ４６は、配管４３に供給された空気の圧力を調圧する（減圧する）。ソレノイドバルブ４７は、開閉弁である。ソレノイドバルブ４７が開いているときには、レギュレータ４６によって調圧された空気（以下「加圧空気」と言う）が第２型２４の流路３１、３２に供給される。コントローラ６０には、圧力センサ５０、５１の検出信号が入力される。コントローラ６０は、記憶しているプログラムに従って圧力センサ５０、５１の検出信号を処理し、制御信号をソレノイドバルブ４７に出力する。ソレノイドバルブ４７の動作タイミングについては、後述にて詳細に説明する。
【００１９】
射出成形装置２０を用いて成形品１０を成形する各工程と、それらの工程におけるキャビティ２７内の圧力変化について説明する。
図５の下半分は、成形工程図である。図５の上半分は、キャビティ２７内の圧力変化をグラフで示している。成形工程図の横軸は、時間経過に対応している。その時間経過は、キャビティ２７内の圧力変化のグラフにも適用される。グラフ中の線Ｘは、ゲート３０の射出口２８近傍でのキャビティ２７内圧力である。線Ｙは、センサ５０、５１によって検出される圧力である。
開口部３５側と開口部３６側では同様の事象が発生する。従って、以下においては、両者で発生する事象を開口部３５側で代表して説明することとし、開口部３６側についての説明を省略する。
【００２０】
図５に示すように、成形品１０を成形するときには、成形型２０を型閉めする工程を実行する。型閉め工程を開始するタイミングで、コントローラ６０はソレノイドバルブ４７に閉信号を出力する。ソレノイドバルブ４７は、閉信号が入力されると閉じる。従って、第２型２４の流路３１、３２には、加圧空気が供給されない。
型閉め工程に続いて、射出工程を実行する。射出工程を実行すると、射出ノズルから射出されてゲート３０の射出口２８からキャビティ２７内に入り込んだ溶融樹脂が、キャビティ２７に充填されてゆく。ゲート３０の射出口２８近傍の圧力（線Ｘ）は、急激に上昇する。圧力センサ５０が検出する圧力（線Ｙ）は、圧力センサ５０が射出口２８から遠く配置されているので、射出口２８の近傍の圧力よりも遅れて上昇を開始する。
射出された樹脂は、キャビティ２７内を流動する。図６は、キャビティ２７内を流動する樹脂６４の先端６５（以下「メルトフロント６５」と言う）が開口部３５に接近している状態を示している。
【００２１】
コントローラ６０は、圧力センサ５０が所定圧力（図５のグラフの圧力Ｚ）を検出すると、ソレノイドバルブ４７に開信号を出力する。圧力Ｚは、溶融樹脂６４のメルトフロント６５が圧力センサ５０上を通過し、さらに進行したとき（図７参照）に圧力センサ５０が検出する圧力である。つまり、圧力センサ５０が圧力Ｚを検出すれば、溶融樹脂６４のメルトフロント６５は、圧力センサ５０上を通過してさらに進行している。圧力センサ５０は、ゲート３０の射出口２８に対して、開口部３５よりも遠く配置されている。従って、圧力センサ５０が圧力Ｚを検出したときには、メルトフロント６５は開口部３５上を確実に通過している。
ソレノイドバルブ４７は、開信号が入力されると開く。ソレノイドバルブ４７が開くと、第２型２４の流路３１の開口部３５から加圧空気がキャビティ２７に供給される。加圧流体注入工程が開始される。加圧空気は、開口部３５の内壁とベント部材３３の側壁との間に設けられている隙間を通過する。
【００２２】
流体注入工程が開始されると、加圧空気が樹脂６４の非意匠面６７側に注入される。樹脂６４の非意匠面６７側に加圧空気が注入されると、空気が樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６の間に侵入し、非意匠面６７と第２キャビティ面２６が剥離する。その様子が図８に示されている。注入された加圧空気は、第２型２４に設けられている中子（図示省略）と型本体との間隙を通過して外部に排出される。キャビティ２７を充填した樹脂は収縮しながら硬化する。
図５に示すように、射出工程が終了してから、保圧工程を開始する。保圧工程とともに冷却行程も開始される。保圧工程を開始すると、ゲート３０の射出口２８近傍のキャビティ２７内圧力は、急激に低下した後に、ゲート３０から保圧が行われることによって、以後の保圧工程中はほぼ一定の値を維持する。冷却工程では、第１型２３と第２型２４は、それらの内部に設けられている冷却流路（図示省略）を通過する冷却水によって冷却される。第１型２３と第２型２４が冷却されてキャビティ２７の温度が低下すると、樹脂６４が凝固する。
センサ５０が検出する圧力、即ち開口部３５近傍の圧力は、流体注入工程が開始されてからも上昇を続け、保圧工程の途中でピークを付けてから降下する。そして、保圧工程の終了後にゼロになる。ゲート３０の射出口２８近傍の圧力がピークを付けた後も、センサ５０の検出圧力が上昇するのは、センサ５０が射出口２８から遠く配置されており、圧力の伝搬に遅れが生じるからである。
【００２３】
成形品１０の部位２９（図１参照）は、端面１５が傾斜していることによって、ゲート３０の射出口２８から最も遠く配置される。このため、部位２９に伝搬する保圧圧力が低くならざるを得ない。部位２９に伝搬する保圧圧力が低いと、凝固するときの収縮を補うように樹脂６４を充填することができない。そのため、部位２９にはヒケが発生し易い。
本実施例の成形型２１は、第２型２４の部位２９に対応した部位の非意匠面側に開口部３５から加圧空気を注入することによって、樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６を剥離させる。樹脂６４が収縮しても、樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６が剥離しているので、樹脂６４の意匠面６８と第１キャビティ面２５は密着した状態を維持する。樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離していれば、樹脂６４の意匠面６８を第１キャビティ面２５から剥離させようとする力が作用しないからである。よって、部位２９の意匠面６８にヒケが発生するのが防止される。
【００２４】
これに対して、樹脂６４の非意匠面６７と第２キャビティ面２６が剥離していないと、樹脂６４が収縮したときに、樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離しようとするし、同時に意匠面６８も第１キャビティ面２５から剥離しようとする。非意匠面６７と第２キャビティ面２６、および意匠面６８と第１キャビティ面２５には、樹脂６４が収縮するときに、密着を維持しようとする力（剥離に抵抗する力）が作用する。従って、非意匠面６７側は意匠面６８側を剥離させようとし、意匠面６８側は非意匠面６７側を剥離させようとする。このため、樹脂６４の意匠面６８が第１キャビティ面２５から剥離して凹むことによって、そこにヒケが発生してしまうことがある。
また、第２型２４に中子を設けると、第２型２４の本体と中子によって第２キャビティ面２６に段差が形成されることがある。第２キャビティ面２６に段差が形成されていても、本実施例のように、非意匠面６７が剥離した状態で樹脂６４が凝固すると、段差の影響が成形品１０の意匠面１２に及ぶことがない。
【００２５】
図５に示すように、流路３１の開口部３５近傍の圧力は、流体注入工程が開始されてからも上昇を続ける。このため、開口部３５から注入する加圧空気の圧力よりも、開口部３５におけるキャビティ２７内の圧力の方が高くなることもあり得る。注入する加圧空気の圧力よりも、開口部３５におけるキャビティ２７内の圧力の方が高くなっても、その時点では既に樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離しているので、意匠面６８は第１キャビティ面２５と密着した状態を維持する。
流体注入工程と冷却工程は、同時に終了する。図８は、流体注入工程と冷却工程が終了した状態を示している。樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から剥離しており、樹脂６４の意匠面６８は第１キャビティ面２５に確実に密着している。
流体注入工程と冷却工程が終了するタイミングで、コントローラ６０はソレノイドバルブ４７に閉信号を出力する。ソレノイドバルブ４７は、閉信号が入力されると閉じる。ソレノイドバルブ４７が閉じると、キャビティ２７への加圧空気の供給が停止する。流体注入工程と冷却工程を終了後、型開き工程に移行して成形型２１を開く。最後に、製品取出し工程を実行することによって、成形された成形品１０を成形型２１から取り出す。
【００２６】
射出成形装置２０は、センサ５０が開口部３５近傍の圧力を検出することで、樹脂６４のメルトフロント６５が開口部５０上を通過してから、開口部３５から加圧空気を注入する。メルトフロント６５が開口部５０上を通過しており、樹脂６４が収縮するよりも前であるという最適のタイミングで加圧空気を注入する。そのことによって、意匠面１２が精度良く仕上がった成形品１０を成形するのに成功している。
これに対して、樹脂６４のメルトフロント６５が開口部３５上を通過するよりも前のタイミングで開口部３５から加圧空気を注入すると、メルトフロント６５に空気が吹き込まれる。メルトフロント６５に空気が吹き込まれると、成形品１０の意匠面１２にフローマークが発生してしまう。射出工程を実行してキャビティ２７に樹脂６４が充填され、その後の冷却工程が進行したタイミングで加圧空気を注入すると、空気が樹脂６４の非意匠面６７側に充分に侵入するよりも前に樹脂６４の収縮が進行する。つまり、樹脂６４の非意匠面６７が第２キャビティ面２６から完全に剥離する前に、樹脂６４の収縮が進行する。従って、樹脂６４の意匠面６８が第１キャビティ面２５に密着することが保証されない。よって、成形品１０の意匠面１２に、ヒケが発生したり、第２キャビティ面２６の段差の影響が及んでしまうことがある。
【００２７】
このように、成形型２１のキャビティ２７に加圧空気を注入するタイミングは、微妙な調整を必要とする。加圧空気を注入するタイミングが早すぎても、遅すぎても、成形品１０を良好に成形することができない。
従来、加圧空気を注入するタイミングは、試行錯誤的に選定したり、ＣＡＥによる樹脂の流動解析結果を用いて選定していた。このため、加圧空気を注入するタイミングを選定するのに、多大な手間と時間をかけざるを得なかった。多大な手間と時間をかけて注入タイミングを設定しても、射出条件（射出圧力や射出時間）を少し変える必要が生じただけで、注入タイミングを再度選定し直さなければならなかった。さらには、加圧空気の注入は、射出開始時等から所定時間が経過したタイミングで開始しているので、射出条件のバラツキに対応することができなかった。
本発明の射出成形装置２０は、センサ５０、５１が所定圧力を検出すると、ソレノイドバルブ４７が開くことによって加圧空気をキャビティ２７に注入する。よって、加圧空気を注入するタイミングを、試行錯誤的に選定したり、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）による樹脂の流動解析結果を用いて選定したりする必要がない。加圧空気を注入するタイミングを設定するための手間と時間が抑制される。
【００２８】
ソレノイドバルブ４７の代わりに、流量調整弁を採用することもできる。その場合には、例えば、流量制御弁を制御することによって、キャビティ２７に樹脂が充填される途中に、キャビティ２７に注入する加圧空気の流量を調整する。例えば、樹脂６４のメルトフロント６５が開口部５０上を通過する前から、少量の加圧空気を注入しておき、メルトフロント６５が開口部５０上を通過してから、注入する加圧空気の流量を増大させる。
圧力センサ５０、５１の代わりの装置（例えば、温度センサや光センサ）によって、メルトフロント６５の通過を検出することもできる。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】成形品の斜視図。
【図２】射出成形装置の系統図。
【図３】第２型の斜視図。
【図４】圧力センサとその取付部の断面図。
【図５】成形工程図とキャビティ内圧力の変化を示すグラフ。
【図６】キャビティに樹脂が充填される途中の状態を示す断面図。
【図７】キャビティに樹脂が充填される途中の状態を示す断面図。
【図８】キャビティに樹脂が充填された状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０：成形品
１２：意匠面
１４：非意匠面
１５、１６：端面
１７：端部
１８：本体
１９：端部
２０：射出成形装置
２１：成形型
２２：加圧部
２３：第１型
２４：第２型
２５：第１キャビティ面
２６：第２キャビティ面
２７：キャビティ
２８：射出口
２０：部位
３０：ゲート
３１、３２：流路
３３、３４：ベント部材
３５、３６：開口部
３７：他端
４０：他端
４３：配管
４４：一端
４５：フィルタ
４６：レギュレータ
４７：ソレノイドバルブ
５０、５１：圧力センサ
５２：センサ孔
５３：受圧部
５４：本体
５５：配線
５６：凹部
５７：先端面
６０：コントローラ
６１、６２：傾斜部
６４：樹脂
６７：非意匠面
６８：意匠面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティと、そのキャビティに溶融樹脂を充填するゲートと、キャビティで成形される成形品の非意匠面に向かってキャビティ面に開口する注入口を有する射出成形型と、
注入口近傍に取付けられており、その取付位置を溶融樹脂のメルトフロントが通過するタイミングを検出する通過検出手段と、
キャビティに注入口を介して加圧流体を注入する加圧流体注入手段と、
通過検出手段が検出したタイミングに基づいて加圧流体注入手段を制御することによって、キャビティに注入する加圧流体量を調整する制御手段と、
を備えていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
加圧流体注入手段は、注入口と加圧流体注入源を連通する流路と、流路に介装されている開閉弁を有しており、
制御手段は、通過検出手段が検出したタイミングに基づいて開閉弁を開くことを特徴とする請求項１の射出成形装置。
【請求項３】
通過検出手段は、溶融樹脂のメルトフロントが注入口上を通過した後に、メルトフロントの通過を検出する位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２の射出成形装置。
【請求項４】
通過検出手段は、圧力センサであることを特徴とする請求項１から３のいずれかの射出成形装置。
【請求項５】
射出成形型のキャビティに溶融樹脂を充填する溶融樹脂充填工程と、
キャビティに充填された溶融樹脂のメルトフロントが成形品の非意匠面を成形するキャビティ面の所定位置を通過したタイミングを検出するタイミング検出工程と、
溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングに基づいて、所定位置近傍から非意匠面に向けて加圧流体を注入する加圧流体注入工程と、
を備えていることを特徴とする射出成形方法。
【請求項６】
タイミング検出工程では、所定位置における圧力を検出することによって、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングを検出することを特徴とする請求項５の射出成形方法。
【請求項１】
キャビティと、そのキャビティに溶融樹脂を充填するゲートと、キャビティで成形される成形品の非意匠面に向かってキャビティ面に開口する注入口を有する射出成形型と、
注入口近傍に取付けられており、その取付位置を溶融樹脂のメルトフロントが通過するタイミングを検出する通過検出手段と、
キャビティに注入口を介して加圧流体を注入する加圧流体注入手段と、
通過検出手段が検出したタイミングに基づいて加圧流体注入手段を制御することによって、キャビティに注入する加圧流体量を調整する制御手段と、
を備えていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
加圧流体注入手段は、注入口と加圧流体注入源を連通する流路と、流路に介装されている開閉弁を有しており、
制御手段は、通過検出手段が検出したタイミングに基づいて開閉弁を開くことを特徴とする請求項１の射出成形装置。
【請求項３】
通過検出手段は、溶融樹脂のメルトフロントが注入口上を通過した後に、メルトフロントの通過を検出する位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２の射出成形装置。
【請求項４】
通過検出手段は、圧力センサであることを特徴とする請求項１から３のいずれかの射出成形装置。
【請求項５】
射出成形型のキャビティに溶融樹脂を充填する溶融樹脂充填工程と、
キャビティに充填された溶融樹脂のメルトフロントが成形品の非意匠面を成形するキャビティ面の所定位置を通過したタイミングを検出するタイミング検出工程と、
溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングに基づいて、所定位置近傍から非意匠面に向けて加圧流体を注入する加圧流体注入工程と、
を備えていることを特徴とする射出成形方法。
【請求項６】
タイミング検出工程では、所定位置における圧力を検出することによって、溶融樹脂のメルトフロントが所定位置を通過したタイミングを検出することを特徴とする請求項５の射出成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１１１４（Ｐ２００７−１１１４Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８３０８３（Ｐ２００５−１８３０８３）
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３０００８７３９６）株式会社ビーピーエイ (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３０００８７３９６）株式会社ビーピーエイ (10)
【Ｆターム（参考）】
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