特開 2022-181470 射出成形装置、制御装置、射出成形装置の制御方法、および、樹脂成形品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022181470

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】射出成形装置、制御装置、射出成形装置の制御方法、および、樹脂成形品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/28 20060101AFI20221201BHJP

   B29C 45/76 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

B29C45/28

B29C45/76

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021088431

(22)【出願日】2021-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000119232

【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】峯 敬人

【テーマコード（参考）】

4F202

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F202AR07

4F202CA11

4F202CB01

4F202CK02

4F202CK03

4F202CK06

4F202CK07

4F206AR07

4F206JA07

4F206JM04

4F206JM12

4F206JM14

4F206JN15

4F206JQ81

(57)【要約】

【課題】バルブゲート方式の射出成形装置において外観不良の発生を効果的に抑える。
【解決手段】射出成形装置は、第１型と第2型とを型閉じすることによってキャビティが形成される金型本体と、溶融樹脂を射出する射出孔が形成されたゲート装置と、先端が前記射出孔を閉塞する閉塞位置および前記射出孔を開放する射出位置に変位可能なバルブピンと、前記バルブピンを変位させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、前記バルブピンは、前記キャビティ側に位置する先端面が前記閉塞位置から更に前記キャビティ側へと進出した進出位置にも変位可能であり、前記制御装置は、前記バルブピンを前記射出位置へと変位させた後、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記バルブピンを前記閉塞位置へと変位させ、その後、前記バルブピンの前記進出位置への変位を実施するように、前記アクチュエータを制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１型と第２型とを型閉じすることによってキャビティが形成される金型本体と、
前記第1型に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を射出する射出孔が形成されたゲート装置と、
前記ゲート装置内を前記キャビティ側に向けて移動して先端が前記射出孔を閉塞する閉塞位置、および、前記キャビティと反対側に向けて移動して先端が前記射出孔を開放することで前記射出孔から前記溶融樹脂を射出させる射出位置、に変位可能なバルブピンと、
前記バルブピンを変位させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
前記バルブピンは、前記キャビティ側に位置する先端面が前記閉塞位置から更に前記キャビティ側へと進出した進出位置にも変位可能であり、
前記制御装置は、前記バルブピンを前記射出位置へと変位させた後、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記バルブピンを前記閉塞位置へと変位させ、その後、前記バルブピンの前記進出位置への変位を実施するように、前記アクチュエータを制御する、
射出成形装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記バルブピンが前記進出位置に到達するまで複数段階にわけて変位するように、前記アクチュエータを制御する、
請求項１に記載の射出成形装置。

【請求項3】

前記進出位置は、前記バルブピンの先端面を前記射出孔から前記キャビティ側へと所定量だけ進出させた位置である、
請求項１または請求項２に記載の射出成形装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記バルブピンを前記射出位置へと変位させた後、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記バルブピンを前記閉塞位置へと変位させ、その後、前記バルブピンの前記閉塞位置から前記進出位置への変位および前記進出位置から前記閉塞位置への変位を実施するように、前記アクチュエータを制御する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の射出成形装置。

【請求項5】

前記射出孔を包囲するように形成された包囲壁、を備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載の射出成形装置。

【請求項6】

前記バルブピンは、前記進出位置として、先端面が前記射出孔から前記キャビティ側へと所定量だけ進出した位置に変位可能であり、
前記包囲壁は、少なくとも前記進出位置にある前記バルブピンの先端面を包囲可能な高さで形成されている、
請求項５に記載の射出成形装置。

【請求項7】

第１型と第２型とを型閉じすることによってキャビティが形成される金型本体と、
前記第１型に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を射出する射出孔が形成されたゲート装置と、
前記ゲート装置内を前記キャビティ側に向けて移動して先端が前記射出孔を閉塞する閉塞位置、前記キャビティと反対側に向けて移動して先端が前記射出孔を開放することで前記射出孔から前記溶融樹脂を射出させる射出位置、および、前記キャビティ側に位置する先端面が前記閉塞位置から更に前記キャビティ側へと進出した進出位置に変位可能なバルブピンと、
前記バルブピンを変位させるアクチュエータと、
を備える射出成形装置の動作を制御する制御装置であって、
前記バルブピンを前記射出位置へと変位させた後、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記バルブピンを前記閉塞位置へと変位させ、その後、前記バルブピンの前記進出位置への変位を実施するように、前記アクチュエータを制御する、
制御装置。

【請求項8】

第１型と第２型とを型閉じすることによってキャビティが形成される金型本体と、
前記第１型に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を射出する射出孔が形成されたゲート装置と、
前記ゲート装置内を前記キャビティ側に向けて移動して先端が前記射出孔を閉塞する閉塞位置、前記キャビティと反対側に向けて移動して先端が前記射出孔を開放することで前記射出孔から前記溶融樹脂を射出させる射出位置、および、前記キャビティ側に位置する先端面が前記閉塞位置から更に前記キャビティ側へと進出した進出位置に変位可能なバルブピンと、
前記バルブピンを変位させるアクチュエータと、
を備える射出成形装置の動作を制御する制御方法であって、
前記バルブピンを前記射出位置へと変位させた後、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記バルブピンを前記閉塞位置へと変位させ、その後、前記バルブピンの前記進出位置への変位を実施するように、前記アクチュエータを制御する、
射出成形装置の制御方法。

【請求項9】

請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

【請求項10】

金型本体のキャビティ内への溶融樹脂の射出をバルブピンによる射出孔の閉塞および開放によって実施する射出成形装置にて、樹脂成形品を製造するための製造方法であって、
前記バルブピンを、前記射出孔の開放により前記溶融樹脂を射出させる射出位置へと変位させ、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記射出孔を閉塞する閉塞位置へと変位させ、所定の冷却期間の経過後に、先端面が前記閉塞位置から更に前記キャビティ側へと進出した位置である進出位置へと変位させる、
樹脂成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、金型本体のキャビティ内への溶融樹脂の射出をバルブピンによる射出孔の閉塞および開放によって実施する射出成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、樹脂成形品を製造するに際しては、金型本体のキャビティ内への溶融樹脂の射出をバルブピンによる射出孔の閉塞および開放によって実施する、いわゆるバルブゲート方式の射出成形装置が用いられている。バルブゲート方式は、製品としての要求品質（強度や密度など）に応じて、射出孔をある程度自由な位置に配置できるという点で優れた方式である。

【0003】

この種の射出成形装置では、射出孔を開放する開放位置および射出孔を閉塞する閉塞位置にバルブピンを変位させることによって、射出孔からの溶融樹脂の射出が行われる（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１年７７７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ただ、上述した射出成形装置のように、バルブピンを開放位置と閉塞位置に変位させるだけの構成では、樹脂成形品においてバルブピンを挟んだ型側の面にヒケなどの外観不良が発生しやすいため、この面が意匠面となる製品の成形には適していない。

【0006】

このような外観不良を生じさせないようにするためには、いわゆるサイドゲート方式の射出成形装置を採用することが考えられるものの、サイドゲート方式では射出孔の位置に制約が大きく、それによって製品としての要求品質を満たせなくなることも多いため、その採用が現実的ではないことが多い。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、バルブゲート方式の射出成形装置において外観不良の発生を効果的に抑えるための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る射出成形装置は、第１型と第２型とを型閉じすることによってキャビティが形成される金型本体と、前記第１型に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を射出する射出孔が形成されたゲート装置と、前記ゲート装置内を前記キャビティ側に向けて移動して先端が前記射出孔を閉塞する閉塞位置、および、前記キャビティと反対側に向けて移動して先端が前記射出孔を開放することで前記射出孔から前記溶融樹脂を射出させる射出位置、に変位可能なバルブピンと、前記バルブピンを変位させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、前記バルブピンは、前記キャビティ側に位置する先端面が前記閉塞位置から更に前記キャビティ側へと進出した進出位置にも変位可能であり、前記制御装置は、前記バルブピンを前記射出位置へと変位させた後、前記溶融樹脂が射出された以降のタイミングで前記バルブピンを前記閉塞位置へと変位させ、その後、前記バルブピンの前記進出位置への変位を実施するように、前記アクチュエータを制御する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、キャビティ内に射出された溶融樹脂が樹脂成形品として硬化するまでの間に、キャビティ側へとバルブピンを進出させることにより、樹脂成形品においてバルブピンに対応する領域が押圧される。これにより、樹脂成形品においてバルブピンを挟んで第２型側に位置する領域が、バルブピン側に退行してヒケを発生させうる状況になっていたとしても、この領域の退行がバルブピンの進出により抑制される結果、ヒケの発生を抑えることができる。こうして、本開示の射出成形装置では、樹脂成形品における外観不良の発生を効果的に抑えることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態による射出成形装置の構成を示す図

【図2】本開示の一実施形態による射出成形装置の要部断面図を示す図

【図3】本開示の一実施形態による変位制御処理を示すフローチャート

【図4】本開示の一実施形態による射出成形装置の動作を示す図

【図5】本開示の一実施形態による射出成形装置の要部断面図を示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（１）全体構成
射出成形装置１は、図１、図２に示すように、金型本体１０と、ゲート装置２０と、バルブピン３０と、アクチュエータ４０と、制御装置５０と、包囲壁６０と、を備える。

【0012】

金型本体１０は、第１型１１と第２型１３とを型閉じすることによってキャビティ１００が形成される。この金型本体１０は、所定方向（本実施形態では上下方向）に分割された第１型１１と第２型１３とで構成され、第２型１３が第１型１１に対してその分割方向に沿って変位可能であり、第１型１１と型閉じするまで第２型１３を変位させた状態で、両方の型に挟まれた内部空間としてキャビティ１００が形成される。

【0013】

ゲート装置２０は、図２に示すように、第１型１１に設けられ、溶融した樹脂材料（以降「溶融樹脂」という）をキャビティ１００に向けて射出する射出孔２１が形成されている。このゲート装置２０は、第１型１１に埋設された状態でキャビティ１００に到達するまで延びた筒状の部材であり、キャビティ１００に到達する側の端部（図２における下端部）に射出孔２１が形成されている。

【0014】

バルブピン３０は、ゲート装置２０の内部に収容され、金型本体１０の分割方向に沿って延びるピンであり、このゲート装置２０内を移動可能に設けられている。このバルブピン３０は、キャビティ１００に向けて移動して先端が射出孔２１を閉塞する閉塞位置、キャビティ１００と反対側に向けて移動して先端が射出孔２１を開放することで射出孔２１から溶融樹脂を射出させる射出位置、および、先端面が閉塞位置から更にキャビティ１００側へと進出した進出位置に変位可能である。

【0015】

本実施形態においては、バルブピン３０の先端面が射出孔２１からキャビティ１００側へと所定量だけ進出した位置が「進出位置」であり、バルブピン３０の先端面が射出孔２１とキャビティ１００との境界面と一致する位置が「閉塞位置」である。

【0016】

アクチュエータ４０は、バルブピン３０を変位させるための変位機構と、この変位機構を駆動するモータとで構成される。

【0017】

制御装置５０は、アクチュエータ４０の動作を制御することにより、バルブピン３０を変位させるコンピュータである。

【0018】

包囲壁６０は、ゲート装置２０におけるキャビティ１００側の先端に、射出孔２１を包囲する位置関係で形成されたものであり、少なくとも進出位置にあるバルブピン３０の先端面を包囲可能な高さで形成されている。本実施形態では、ゲート装置２０におけるキャビティ１００側の先端に、このゲート装置２０の一部として射出孔２１よりも大径な包囲壁６０が備えられている。

【0019】

また、本実施形態において、包囲壁６０は、射出孔２１を包囲する内周部が最大の高さを有し、射出孔２１から離れるほど壁としての高さが低くなるように形成されている。また、この包囲壁６０における内周部から外周部に至るまでの壁としての厚さは、壁としての高さに対して十分に大きな値（具体的には、壁としての高さに対して厚さが５０～１００倍）が設定されている。

【0020】

このように構成された射出成形装置１では、バルブピン３０を、射出孔２１の開放により溶融樹脂を射出させる射出位置へと変位させ、溶融樹脂が射出された以降のタイミングで射出孔２１を閉塞する閉塞位置へと変位させ、所定の冷却期間の経過後に、先端面が閉塞位置から更にキャビティ１００側へと進出した位置である進出位置へと変位させることにより、樹脂成形品を製造する。

【0021】

（２）制御装置による処理手順
以下に、制御装置５０が内蔵メモリ５１に格納されたプログラムにより実行する「変位制御処理」の手順を図３に基づいて説明する。この変位制御処理は、図示されないインタフェース（操作装置または通信装置）からの起動指令を受けた際に起動される。

【0022】

この変位制御処理が起動されると、まず、バルブピン３０を射出位置へと変位させるタイミングになっているか否かがチェックされ（ｓ１１０）、射出位置へと変位させるタイミングになっていると判定されるまで待機状態となる（ｓ１１０：ＮＯ）。ここでは、バルブピン３０が閉塞位置にあること、第１型１１と第２型１３との型閉じ完了、および、ゲート装置２０内における溶融樹脂の充填、が図示されないセンサにより検出された場合に、「射出位置へと変位させるタイミング」になっていると判定される。

【0023】

ここで、射出位置へと変位させるタイミングになっていると判定されたら（ｓ１１０：ＹＥＳ）、バルブピン３０の射出位置への変位が実施される（ｓ１２０）。ここでは、バルブピン３０を射出位置へと変位させるための指令がなされ、この指令を受けたアクチュエータ４０がバルブピン３０を射出位置へと変位させる。これにより、射出孔２１からキャビティ１００への溶融樹脂２００の射出が開始される（図４（ａ）参照）。

【0024】

次に、バルブピン３０を閉塞位置へと変位させるタイミングになっているか否かがチェックされ（ｓ１３０）、閉塞位置へと変位させるタイミングになっていると判定されるまで待機状態となる（ｓ１３０：ＮＯ）。ここでは、上記ｓ１３０以降、射出孔２１から規定量の溶融樹脂が射出されるまでに要する時間が経過した場合に、「閉塞位置へと変位させるタイミング」になっていると判定される。

【0025】

ここで、閉塞位置へと変位させるタイミングになっていると判定されたら（ｓ１３０：ＹＥＳ）、バルブピン３０の閉塞位置への変位が実施される（ｓ１４０）。ここでは、バルブピン３０を閉塞位置へと変位させるための指令がなされ、この指令を受けたアクチュエータ４０がバルブピン３０を閉塞位置へと変位させる。これにより、射出孔２１からキャビティ１００への溶融樹脂２００の射出が終了する（図４（ｂ）参照）。

【0026】

次に、バルブピン３０を進出位置へと変位させるタイミングになっているか否かがチェックされ（ｓ１５０）、進出位置へと変位させるタイミングになっていると判定されるまで待機状態となる（ｓ１５０：ＮＯ）。ここでは、キャビティ１００へと射出された溶融樹脂が硬化するのに要する時間（冷却時間）を基準として、この基準よりも一定時間だけ前となる時間が経過した場合に、「進出位置へと変位させるタイミング」になっていると判定される。

【0027】

ここで、進出位置へと変位させるタイミングになっていると判定されたら（ｓ１５０：ＹＥＳ）、バルブピン３０の進出動作が実施される（ｓ１６０）。ここでは、進出動作として、バルブピン３０を閉塞位置から進出位置へと変位させた後、進出位置から閉塞位置へと変位させる、という動作が実施される。

【0028】

具体的には、まず、バルブピン３０を進出位置へと変位させるための指令がなされ、この指令を受けたアクチュエータ４０がバルブピン３０を進出位置へと変位させる（図４（ｃ）参照）。ここでは、バルブピン３０が進出位置に到達するまで複数段階にわけて変位するように指令がなされ、この指令を受けたアクチュエータ４０がバルブピン３０を複数段階に分けて徐々に進出位置へと変位させる。その後、所定の待機時間を経て、バルブピン３０を閉塞位置へと変位させるための指令がなされ、この指令を受けたアクチュエータ４０がバルブピン３０を閉塞位置へと変位させる（図４（ｃ）⇒（ｂ））。

【0029】

（３）変形例
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

【0030】

例えば、本実施形態では、バルブピン３０においてキャビティ１００側に位置する先端面が射出孔２１とキャビティ１００との境界面と一致する位置を「閉塞位置」とした構成を例示した。しかし、「閉塞位置」は、射出孔２１を閉塞できればよく、バルブピン３０の先端面が、射出孔２１とキャビティ１００との境界面から第１型１１側に所定距離だけ離れた位置であってもよい。この場合、「進出位置」は、先端面が閉塞位置から更にキャビティ１００側へと進出した位置であれば、バルブピン３０の先端面が射出孔２１からキャビティ１００側へと進出していない位置となっていてもよい。

【0031】

また、上記実施形態では、変位制御処理のｓ１６０において、バルブピン３０を閉塞位置から進出位置へと変位させた後、進出位置から閉塞位置へと変位させる「進出動作」を１回のみ実施するように構成されている。しかし、この「進出動作」は、複数回繰返し実施されるものとしてもよい。

【0032】

また、上記実施形態においては、ゲート装置２０の先端に、射出孔２１よりも大径な包囲壁６０が形成されている構成を例示した。しかし、包囲壁６０は、射出孔２１と同じ内径で射出孔２１を包囲するように形成されたものとしてもよい。

【0033】

（４）作用効果
上記実施形態では、キャビティ１００内に射出された溶融樹脂が樹脂成形品として硬化するまでの間に、キャビティ１００側へとバルブピン３０を進出させることにより、樹脂成形品においてバルブピン３０に対応する領域が押圧される。これにより、図５に示すように、樹脂成形品となる溶融樹脂においてバルブピン３０を挟んで第２型１３側に位置する領域が、バルブピン３０側に退行してヒケ２１０が発生しうる状況になっていたとしても、この領域の退行がバルブピン３０の進出により抑制される結果、ヒケ２１０の発生を抑えることができる。こうして、上記実施形態の射出成形装置１では、樹脂成形品における外観不良の発生を効果的に抑えることができるようになる。

【0034】

また、上記実施形態では、変位制御処理によって、バルブピン３０が進出位置に到達するまで複数段階にわけて変位するように制御されるため、樹脂成形品においてバルブピン３０に対応する領域を徐々に押圧することができる。

【0035】

また、上記実施形態では、バルブピン３０が、進出位置として、その先端面を射出孔２１からキャビティ１００側へと所定量だけ進出させた位置にまで変位できるように構成されており、その先端側が樹脂成形品に侵入するまで変位するため、こうして樹脂成形品に侵入する体積に相当するヒケ２１０の発生までを抑えることが可能となる。

【0036】

また、上記実施形態では、射出孔２１を包囲するように形成された包囲壁６０が備えられているため、図５に示すように、バルブピン３０が進出位置にまで変位した際の押圧力を効果的に樹脂成形品へと伝達することができる。

【符号の説明】

【0037】

１：射出成形装置、１０：金型本体、１１：第１型、１３：第２型、２０：ゲート装置、２１：射出孔、３０：バルブピン、４０：アクチュエータ、５０：制御装置、５１：内蔵メモリ、６０：包囲壁、１００：キャビティ、２１０：ヒケ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】