JPS634925A

JPS634925A - 射出成形品の良否判別モニタリング方法

Info

Publication number: JPS634925A
Application number: JP14872086A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fukushima; 哲夫福島; Katsue Kenmochi; 剣持　加津衛
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1988-01-09
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPH0788030B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、射出成形品の良否検出方法、特に良品と不良
品との判別を容易にかつ的確に行なうことができる射出
成形品の良否判別モニタリング方法に関するものである
。

従来の技術近年、成形品に要求される寸法精度は厳しくなりつつあ
り、反面、成形加工の自動化、無人化も要望されている
ところから、成形品の的確な自動良否判別が、射出成形
機に求められる傾向にある。

以下、図面を参照しながら上述した従来の良否判別方法
の一例について説明する。第１２図は、特開昭６９−７
１８３６号で提案されている良否判別方法によるスクリ
ュ位置に対する射出圧力を示したもので、曲線１は正常
なもの、曲線２およ３″″−′ び３は異常なものを示している。ここでスクリュのスト
ローク中に比較開始位置と比較終了位置を決めこの区間
内にあるときのみ圧力を監視するものであり、圧力上限
値をＨｌとすることで曲線２および３の成形品は不良と
して判別することが可能である。

また、特開昭５９−１９４８２２号に示されるように、
射出成形時の充填工程における金型内圧の変化曲線を一
旦記憶装置に記憶させ、良品が得られた時のショットデ
ータを基準値とするとともに、基準値を設定後の検出値
と前記基準値とを比較してその偏差又はその絶対値を射
出工程中の任意に定めた複数区域内に累積し同累積デー
タが前記複数区域における許容値を越えたとき警報を発
するようにする方法も提案されている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、成形品を良品と判
定する限界条件幅を決定する場合、製品特性（例えば寸
法）を成形上の１つの条件との関係でしか見ず、その１
つの条件が製品特性とじて表れ切らないし、それらの相
関が明確でないため、適正な条件を見出すのが難かしい
。

また適正な限界条件幅が設定されていないと、例えば限
界条件幅が小さすぎる場合には良品であっても不良品と
判定されたり、限界条件幅が太きすぎると良品の中に不
良品がまぎれ込んだりすることになる。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明の良否判別モニタ
リング方法は、金型中に外部より樹脂を注入充填する成
形方法において、成形品品質に影響を与える成形機の圧
力、速度、温度２時間の物理量、金型内の溶融樹脂の圧
力、速度、温度の物理量の中から少なくとも２つの物理
量を検出してそれらと製品の成形状態との関係を演算す
ることにより、品質に大きく影響を及ぼす現象の発生の
度合いのランク分けを行ない、モニタリングすることを
特徴とするものである。

第２の発明としては、さらに前記モニタリングにおいて
良品のランクの設定値と照合することに５　′−ジより良否判別を行なうことを特徴とするものである。

作　　用本発明は上記した構成により、成形の各ショット毎の品
質に大きく影響を及ぼす現状の発生の度合い（特に寸法
）が、成形品品質に影響を与える成形機の圧力、速度、
温度１時間の物理量、金型内の溶融樹脂の圧力、速度、
温度の物理量のうち少なくとも２つの物理量を検出して
それらと成品の成形状態との関係を演算した結果に基づ
き、より実際に即した状態でランク分けされてモニタリ
ングされるので、成形品の寸法公差をもとに、成形品を
良品と判定する限界条件幅を容易に、かつ確実に設定す
ることができる。

また、そのようにランクして良品のランクの設定値と照
合することにより、過不足ない適正な限界条件幅に基づ
いて良品の判別を適確に行うことができる。

実施例以下本発明の実施例について説明する。

６″−ジ第１図は本発明の良否判別方法により良否判別を行なう
装置の一実施例であり、その射出ユニット、金型、およ
び制御システムを示したシステム構成図である。この射
出ユニットは一般の射出成形機同様に射出スクリュー１
と加熱シリンダ２の間にホンパー３から樹脂材料を供給
し、モータ４の回転をギヤ５とギヤ６で射出スクリュー
１に伝達し、スクリュー溝に沿って樹脂材料を前方に送
りながら混線溶融し、射出スクリュー１の前方に溶融し
た樹脂を貯える。この時方向切換弁７はソレノイド７ａ
が励磁され、制御バルブ８で設定した圧力の圧油が射出
シリンダｅ内の空間に満たされており、射出スクリュー
１前方に貯えられた樹脂に生ずる圧力で射出スクリュー
１を押す力が射出ラム１１を圧油が押す力に対して大き
くなると、射出スクリュー１は回転しながら後退し、溶
融した樹脂が貯えられる。尚、１２はポンプである。

然る後、金型１３の固定型１４と可動型１６を型締機構
（図示せず）により閉じて、制御バルブ８で大きな圧力
を設定し相応の流量を許す開度にす７″−″ れば空間１ｏに高圧の圧油が満たされ、射出ラム１１に
大きな力が作用し、射出スクリュー１が前進し、溶融し
た樹脂が、金型内のスプルー１６゜キャビティー１７に
充填される。本発明では、上記、射出ラム１１と射出ス
クリュー１とを合わせて射出駆動体を表現する。上記構
成および動作は一般の射出成形機に共通するものである
が、本発明のこの実施例では、可動型１６にキャピテイ
１７にのぞんだ先端を有する圧力検出ビン１８と、その
端部に当接する圧カドランスジューサ１９、およヒ同じ
キャビティ１７の更にゲートから遠くの位置にキャビテ
ィ１７にのぞんだ先端を有する圧力検出ビン２ｏと、そ
れに当接する圧カドランスジューサ２１が設けられてい
る。この圧力検出ビン１８．２０と圧カドランスジュー
サ１９，２１の組み合わせ、もしくは、ピエゾ式の圧力
のトランスジューサのように直接金型に取付けるものを
含めて圧力信号変換手段と本発明では呼ぶ。上記圧カド
ランスジューサ１９．２１から得られる電気信号を圧力
値として意味のある電気的な信号とするものが圧力検出
器２２であり、この圧力検出器２２から送られる２つの
圧力信号は圧力差を比較する圧力比較器２３と、両方が
同一の圧力値に達する時間を計測するタイマー２４とに
送られ、それぞれの圧力差１時間差を演算器２６に送る
。

演算器２６では、上記圧力差１時間差と、記憶装置２６
に貯えられている成形条件、樹脂材料物性データ、成形
品形状データ等をもとに演算して、成形品の寸法を求め
ランク分けを行なった後に良否の判別を行ない、指令器
２７に信号を与える。

指令器２７は受は取った信号を、反転シュータ−２８を
制御する電流に換算して、反転シュータ−２８に送る。

また、同時に表示装置には、各ショット毎の寸法の算出
結果とランク分けを行なった区間の番号を表示する。

上記構成と金型内の圧力信号変換器の位置と材料物性デ
ータとの関連でどのような動作をするか、次に述べる。

第２図は本発明の良否判別方法を適用できる金型の一例
の断面図であり、２９は固定側取付板、９ベージ３ｏはスプルーブツシュ、３１はスプルーブツシュ３０
に設けられたスプルー孔、３２はランナーストリッパー
プレート、３３は固定側型板、３４はスプルー孔３１と
接続するランナー、３５はランナー３４にのぞいた圧力
検出ビン、３６は圧カドランスジューサ、３７は圧力検
出ビン３６より後で樹脂が流れる位置に設けられた圧力
検出ビン、３８は圧カドランスジューサ、３９はランナ
ー３４とつながるゲート、４０はゲートとつながるキャ
ビティ、４１は可動側型板、４２は突出ビン、４３はス
ペーサ、４４．４５はエジェクタープレート、４６は可
動側取付板である。

この金型で成形した時の圧力信号は第３図のようになる
。横軸に時間ｔを、タテ軸に圧力Ｐをとると圧カドラン
スジューサ３６からの信号を圧力検出器２２で増幅した
値は曲線Ａで圧カドランスジューサ３８からの信号を増
幅した値は曲線Ｂで描かれる。ｔ、はゲートまで樹脂が
充填した時点であり、せまいゲートを通過するため急激
に圧力が上昇する。その後も圧力値は上昇し、キャビテ
１０” イに樹脂が充填完了した時点ｔ２　でも急に圧力が上昇
する。ｔ２までを充填工程、ｔ２以降を保圧工程と呼び
、ともに射出工程の中に含まれる。圧力比較器２３は曲
線Ａと曲線Ｂの信号を受け、曲線Ｂで僅かに圧力上昇を
感じた瞬間の曲線Ａの圧力値を読み取り、圧力差ΔＰを
信号化して演算器に送る。タイマー２４は、曲線Ａが僅
かに立ち上った時点（即ち圧力検出ビン３６に樹脂が触
れた時点）から曲線Ｂが僅かに立ち上った時点（同様に
圧力検出ビン３７に樹脂が触れた時点）までの時間Δｔ
を計測し演算器２５に送る。記憶装置２６には、圧力検
出ビン３６から圧力検出ビン３７までのランナーの長さ
１１断面の半径ｒがインプットされており、この圧力差
４２２時間Δｔ。

ランナー長ｌ、ランナー断面半径ｒをもとに、演算器２
６はこのランナー部を通過した樹脂の粘度と、その時の
せん断速度を演算する。即ち、粘度は式（１）に従い、
せん断速度は式（２）に従う。

１１　　”　　’ ４７？せん断速度ｊ−− ｒ・Δを一方、記憶装置２６に、第４図に示すような成形する材
料の粘度と温度とせん断速度の関係をイングツトしてお
けば、例えば、粘度がη１で、その時のせん断速度がｊ
、と与えられれば、第４図に示すように樹脂温度が２０
０℃であることがわかる。毎ショットごとに圧力差ΔＰ
と時間Δｔを検出して、結果として毎ショットのランナ
ー部を通過する温度が検出できる。ここでＰｍａｘは保
圧工程における最大圧力値を示すものである。

また記憶装置２６に、第４図に示すような、成形する樹
脂材料のＰＶＴ特性を記憶しておけば、成形品重量、ひ
いては成形品の寸法を推定することが可能となる。

Ｍ６図は、非結晶性樹脂の比容積の圧力と温度との関係
をグラフ化したもので、圧力をパラメータとして、温度
と比容積の関係が示されている。

射出成形機の射出スクリュー先端に貯えられた溶融樹脂
の状態は例えば点Ｆ（つ１シ樹脂温度２００℃。

比容積１　、３ｃｒ／Ｖｆｌ　、圧力Ｉ　Ｈ／ｃａｔ）
で示されるとする。

そのままの温度で、金型キャビティに充填され、型内圧
力が６００　＃／ｃｒＡ　だとすると点Ｇの状態をとる
。この時、比容積は１．１５ｃＩＶｇ　　となる。この
比容積の逆数（すなわち密度）とキャビティの容積とを
掛けたものが成形品重量である。金型内の樹脂は冷却さ
れ、点Ｈの状態（すなわち、樹脂温度１２６℃、圧力１
　ｋｙ／ｃｒｉｌ　　、比容積１．１６）を示し、この
後は圧力１　＃／ｃｒｌの状態で、温度低下とともに比
容積が変化し、ガラス転移点■より低い温度で成形品は
型から取シ出され、最終的には常温の状態■（圧力１　
＃／ｃｒ；ｆ　　、温度２６℃、比容積１．０９ｅｓｃ
ｒｔｆｙｙ＞になる。この時、点Ｇと点Ｉの比容積の差
が成形品の体積収縮となって現われ、キャビティ寸法よ
り小さい成形品となる。

実際に寸法を求める場合は、既に得られた溶融樹脂温度
Ｔｍと、ピーク圧力として検出した５Ｐ−Ｐｍａｘ　を
用いて、以下の溶融状態でのＰＶＴ関係式により、溶融
樹脂の比容積Ｖを求める。

１３″−′ Ｖ−に１．十に２．、Ｔ＋に６．−Ｐ、Ｔ２ここで　Ｖ
−比容積ＣｃｒＶ９）Ｔ−溶融樹脂温度（℃）Ｐ−充填完了後のピーク圧（ｂａｒ）Ｋｌｓ−に８ｓ−材料定数この比容積Ｖ（７／ｇ）　　とキャビティーの容積ｖ　
（ｄ　）より成形品の重量Ｗを得ることができる。

Ｗ＝ｖ・１／′ｖ　　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（２）次に、常温ＴＧと、大気圧Ｐ
Ｇを用いて、以下のガラス状態でのＰＶＴ関係式より、
ガラス状態・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（３）ここで　ｖＧ−ガラス状態での比容積（
ｄ／ｇ）ＴＧ−常温（℃）ＰＧ−大気圧（ｂａｒ）ここで得られた比容積ｖＧと溶融時の比容積■との差が
成形品の体積収縮となって現われる。す１４” なわち収縮後の体積ＶＧは、ガラス状態での比容積■Ｇ
と既に求めた重量ＷからｖＧ：Ｗ＠ＶＧ　　　　　　　・・・・・・中・・・・
（４）として求められる。この場合の体積収縮率をαと
すると、ａはａ　＝　Ｖ　Ｇ／Ｖ　　　　　　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・（６）で表現できる。直方体の成形体
が３次元の方向に一様に収縮すると仮定すると、ある−
辺の寸法ｌ′は、キャビティーの寸法をｌとすると、４
′−３ｆ″□１（６）として求められる。ただし前記に１ｓ−に８８．ｖ、ｌ
および（１）〜（６）式は、記憶装置内にメモリーされ
ているものである。

良否判別を行なう場合は、前記の方法で数ショット成形
した場合の平均寸法ｌ′を求め、そのデータを基本デー
タ４゜とし、ｌｏを適当な区間数ｍに分割する。ｌｏＯ
値を中心として、子方向に４８７ｍ　だけ大きい区間を
＋１．４８７ｍ　より大きく２・ｌＯ／／ｍ　より小さ
い区間を＋２として順次、＋２０程度１で区間のナンバ
リングを行ない、マ１６−シイナス方向も同様に一２０程度までのナンノ（リングを
行なって、クラス分けの区間の設定を行なうｌｏを設定
した後は、各ショットの寸法をアウトプットするととも
に、ナンバリングを行なった区間のどこに属するのかも
同時にアウトプットする。

そして、記憶装置に入力されている寸法規格との比較を
して良否判別をする。この良否判別を行なう場合の、成
形サイクルタイムに対応する。各物理量の検出と演算の
流れを第６図のフローチ＋　−トに示している。

具体的な良否判別の例を以下に説明する。第７図には、
成形した成形品の形状を示している。４７はゲートであ
りａが検出する寸法である。

このとき１０ショット程度の平均寸法が９．８９であっ
たところからｌ。＝９　、８９ｗＬとし、区間分割数を
ｍ　＝　１０　、　ＯＯＱ　　として、プラス方法マイ
ナス方法にそれぞれ２０区間を設定した、表１に区間の
範囲と区間番号を示す。

第１表区間分割数ｍ＝１０，０００区間幅ｔ。／ｍ＝　０．０
００９８９１７” 成形を１０００ショット行ない、そのとき、どの区間に
判別されたかを集計した結果を第８図に示す。バラツキ
はプラス方向、マイナス方向それぞれ、設定区間の１１
番目までにはいっている。分割する区間数ｍは、成形品
形状等により、適正な数に決定されねばならないが、成
形品の寸法バラツキの分布が、プラス方向、マイナス方
向それぞれ、゛１０区間分程度に納まるようにすれば良
好な結果が得られた。第９図は、成形後のサンプル全数
を実際に寸法測定したときの寸法のバラツキを示したも
のであり、この分布は前記、判別装置による判別結果と
若干の相違がある。その原因は、判別装置の感度による
ものと考えられるところから、両者の相違の解析を行な
った結果、ある規則性をもって差が生じていることが判
明した。

第１０図は、前記判別結果と実際に寸法測定した結果に
差が生じることの原因を示すためのグラフであるが、こ
のように判別を行なう場合、実際の寸法の属するランク
が、ｎである場合その寸法をｎとして判断する場合が６
０係、ｎ＋１のランク１８”　’ として判断する場合が４ｏ％　ｒ　ｎ＋２のランクとし
て判断する場合が９％、ｎ＋１のランクとして判断する
場合が１係程度あるものと考えられる。

すなわち、判別を行なう際には、この感度を充分把握し
ておく必要がある。

以上の結果から、判別の際の誤差が（ｎ＋１）あること
が判明したため製品規格に対して片側３区間分だけ、良
品として判別する範囲を狭くする必要がある。

第１１図は実際に、製品規格に対して片側３区間分づつ
、良品として判別する区間を狭くして良否判別を行なっ
た後、不良品として判別された成形品の中にどの程度の
良品が含まれているか、また良品の中での実際の寸法の
分布はどうなっているかを示したものである。この場合
、真の不良率０．２５％に対して、良否判別装置で不良
と判別したのは４．２９６％であり、良品の４．ｏ４ｅ
％が不良と判断されているが、良品中に不良品が入る確
率は０％でアシ、無検査で次工程へ流すことができる。

１９”　’ １だ、ランク分けしてモニタリングする品質としては、
樹脂温度と流速、あるいは樹脂温度とレイノズル数を基
に演算を行なって求めるフローマークの発生の度合や、
樹脂温度とピーク圧力を基に演算を行なって求めるパリ
、ショートショットがあり、本判別方法は、成形品の寸
法のみでなく、広い範囲のモニタリング、および良否判
別を行なうことができる。

発明の効果本発明は前記構成および作用を有するので次のような効
果を得ることができる。

■　サンプリングデータから各ショットの品質の推定が
成形機や金型内の成形に関与する少なくとも２つ以上の
物理量と成形状態との関係の演算値に基づき実際に即し
て行えるため、的確な良否判別ができ、無検査で次工程
に流すことができる。

■　成形品の寸法公差にあわせて、良否判別の幅を設定
することができるので、良否判別条件設定が容易である
。

■　成形後に、他の部品と嵌合全行なうような場合他の
部品の寸法バラツキを考慮して、寸法によって等級分け
をしておくことにより、スムーズな嵌合が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における良否判別方法で、良
否判別を行なう装置のシステム構成図、第２図は第１図
のシステムに適用可能な金型の一例の断面図、第３図は
第２図の圧カドランスジューサで得られる圧力信号のグ
ラフ、第４図は樹脂の粘度と温度とせん断速度の関係の
一例を示したグラフ、第６図は樹脂の比容積と温度と圧
力との関係を示したグラフ、第６図は本発明一実施例の
良否判定のフローチャート図、第７図は良否判別の実験
を行なった成形品の斜視図、第８図は成形を１０００シ
ョット行なった際に判断装置によシフラス分けを行なっ
た結果のヒストグラム図、第９図は前記１０００シヨツ
トの寸法を実測した結果のヒストグラム図、第１０図は
クラス分けを行なう場合に生ずる誤差の程度を示したヒ
ストグラ２１″−′ ム図、第１１図は本発明の一実施例の判別装置により、
良品、不良品として判別された成形品の実際の寸法の分
布図、第１２図は従来の良否判別方法のスクリュー位置
と圧力の関係を示した線図である。１・・・・・射出スクリュー、１３・・・・・・金型、
１８゜２ｏ・・・・・圧力検出ビン、２２・・・・・圧
力検出器、１９．２１・・・・・・圧カドランスジュー
サ、２５・・・・・・演算器。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
−−１１とＺ２リューｆ９．２１−−−　ｑ　　ｌ−７ンスシｚ−ｊ第８図１−ン六（τ＋ｍ）第９図す３ｋ＜ｍＪｎ±ｆ−−−４［１％第１１図０、Ｉ２５％　　Ｑ０２３％　　　　９５７０４％　　
　２．０２３％　　０．１２６Ｚ第１２図 □スクリエ位Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金型中に外部より樹脂を注入充填する成形方法に
おいて、成形品品質に影響を与える成形機の圧力、速度
、温度、時間の物理量、金型内の溶融樹脂の圧力、速度
、温度の物理量の中から少なくとも２つの物理量を検出
してそれらと製品の成形状態との関係を演算することに
より、品質に大きく影響を及ぼす現象の発生の度合いを
数値化してランク分けを行ないモニタリングすることを
特徴とする射出成形品の良否判別モニタリング方法。
（２）金型中に外部より樹脂を注入充填する成形方法に
おいて、成形品品質に影響を与える成形機の圧力、速度
、温度、時間の物理量や、金型内の溶融樹脂の圧力、速
度、温度の物理量の中から少なくとも２つの物理量を検
出してそれらと製品の成形状態との関係を演算すること
により、品質に大きく影響を及ぼす現象の発生の度合い
を数値化してランク分けを行ないモニタリングして、良
品のランクの設定値と照合することにより良否判別を行
なうことを特徴とする射出成形品の良否判別モニタリン
グ方法。