(57)【要約】【課題】ウェルドラインの発生を防ぎつつ、製品のサイクルタイムを短縮して生産効率の向上を低コストで実現することができる金型の加熱・冷却システムを提供すること。【解決手段】溶融した原材料を金型１に設置されたスプル２から金型１内のキャビティ１ａに充填して硬化させることによって各種製品を製造する射出成形における前記金型の加熱・冷却システムとして、前記スプル２を通過する共通のラインｄ１，ｄ２を含んで温水循環回路Ａと冷水循環回路Ｂをそれぞれ形成し、開閉弁（切替手段）Ｖ１〜Ｖ７によって前記温水循環回路Ａ又は冷水循環回路Ｂを切り替え、これらの一方から前記共通のラインｄ１，ｄ２を経て前記スプル２に温水又は冷水を選択的に流して該スプル２を加熱及び冷却する構成を採用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した原材料を金型に設置されたスプルから金型内のキャビティに充填して硬化させることによって各種製品を製造する射出成形における前記金型の加熱・冷却システムであって、
前記スプルを通過する共通のラインを含んで温水循環回路と冷水循環回路をそれぞれ形成し、切替手段によって前記温水循環回路又は冷水循環回路を切り替え、これらの一方から前記共通のラインを経て前記スプルに温水又は冷水を選択的に流して該スプルを加熱及び冷却することを特徴とする金型の加熱・冷却システム。
【請求項２】
前記切替手段を、前記温水循環経路及び前記冷水循環回路に設けられた開閉弁で構成するとともに、前記冷水循環回路の前記スプルよりも下流の冷水ラインに前記開閉弁を少なくとも２つ設けたことを特徴とする請求項１記載の金型の加熱・冷却システム。
【請求項３】
少なくとも前記温水循環に、前記スプルをバイパスして温水を循環させるバイパスラインを設け、該バイパスラインに開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の金型の加熱・冷却システム。
【請求項４】
前記金型のキャビティの周囲に前記金型とは別体のコマを配置し、該コマと前記スプルに温水又は冷水を選択的に流してコマとスプルを加熱及び冷却することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の金型の加熱・冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融した原材料を金型に充填して各種製品を製造する射出成形における前記金型の加熱・冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、樹脂の射出成形においては、図５（ａ）に示すように、キャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂによって形成されたキャビティ（成形空間）１ａに成形機によって溶融樹脂を不図示のスプルから充填し、充填した溶融樹脂が冷却されて固化すると、図５（ｂ）に示すようにキャビティ側金型１Ａとコア型金型１Ｂを開放して製品（樹脂成形品）Ｗを取り出す。
【０００３】
ところで、斯かる射出成形においては、ウェルドラインの発生が問題となる。このウェルドラインは、溶融樹脂を金型の成形空間に充填する際に異なる方向から流れてきた樹脂の各先端同士が合流する部分に発生し、製品の見栄えを低下させる原因となる。
【０００４】
ウェルドラインの発生を防ぐためには金型温度を高くしておけば良く、例えば特許文献１には、金型の内部に加熱体（ヒータ）を設置しておき、成形時には金型を加熱体によって高温に加熱する提案がなされている。このように成形時に金型を加熱すると、金型が冷えて製品を取り出すまでに長時間を要し、製品のサイクルタイムが長くなって生産効率が低下するため、金型内部の加熱体の近傍に冷却通路を形成し、成形後に冷却通路に冷水を流すことによって加熱後の金型を冷却するようにしている。
【０００５】
その他、金型の加熱と冷却に関しては、例えば特許文献２，３等に種々の提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０３３９５７号公報
【特許文献２】特開２００７−１１８２１３号公報
【特許文献３】特開２００７−２２３１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、金型の加熱・冷却システムとしては、図５に示すように、キャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂに供給ラインａと回収ラインｂをそれぞれ接続し、これらの供給ラインａと回収ラインｂによってキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂに温水又は冷水をそれぞれ循環させてキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂを加熱又は冷却する方式が採用されている。
【０００８】
しかしながら、上記方式では加熱又は冷却の何れか一方だけしか行うことができないため、ウェルドラインの発生防止又は製品のサイクルタイムの短縮の何れか一方を犠牲にせざるを得ないという問題があった。
【０００９】
又、射出成形においては、溶融樹脂を金型のキャビティに充填した後に最も高温となる箇所はスプルの部分であり、この部分の溶融樹脂の固化が最も遅く、この部分の溶融樹脂が固化するまでキャビティ側金型とコア型金型を開放して製品を取り出すことができないのが実情である。このため、金型の全体を冷却するよりもスプルを冷却する方がサイクルタイムの短縮には有効であることが判明した。
【００１０】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その目的とする処は、ウェルドラインの発生とショートの発生を防ぎつつ、製品のサイクルタイムを短縮して生産効率の向上を低コストで実現することができる金型の加熱・冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、溶融した原材料を金型に設置されたスプルから金型内のキャビティに充填して硬化させることによって各種製品を製造する射出成形における前記金型の加熱・冷却システムとして、前記スプルを通過する共通のラインを含んで温水循環回路と冷水循環回路をそれぞれ形成し、切替手段によって前記温水循環回路又は冷水循環回路を切り替え、これらの一方から前記共通のラインを経て前記スプルに温水又は冷水を選択的に流して該スプルを加熱及び冷却することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切替手段を、前記温水循環経路及び前記冷水循環回路に設けられた開閉弁で構成するとともに、前記冷水循環回路の前記スプルよりも下流の冷水ラインに前記開閉弁を少なくとも２つ設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、少なくとも前記温水循環に、前記スプルをバイパスして温水を循環させるバイパスラインを設け、該バイパスラインに開閉弁を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記金型のキャビティの周囲に前記金型とは別体のコマを配置し、該コマと前記スプルに温水又は冷水を選択的に流してコマとスプルを加熱及び冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、切替手段によって温水循環回路又は冷水循環回路を切り替え、これらの一方から共通のラインを経てスプルに温水又は冷水を選択的に流して該スプルを加熱及び冷却するようにしたため、共通のラインを用いて温水と冷水をスプルに交互に流して該スプルの加熱と冷却を行うことができ、スプルと金型を温水によって加熱することによってウェルドラインの発生を防ぐことができる。そして、最も温度が高くなるスプルを冷水によって冷却することによってスプル部分の原材料を早く固化させることができるため、早期に型開きを行って製品の取り出しを早く行うことができ、製品のサイクルタイムを短縮して生産効率の向上を低コストで実現することができる。尚、スプルの温度を下げたことによって原材料のショートが発生し易くなるが、原材料の射出までにスプルの温度を上昇させることによってショートの発生を防ぐことができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、温水循環回路又は冷水循環回路の切り替えを開閉弁によって容易に行うことができる。又、冷水循環回路のスプルよりも下流の冷水ラインに複数の開閉弁を設けたため、加熱時に温水循環回路を流れる高圧の温水の冷水循環回路への逆流が複数の開閉弁によって確実に防がれる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、スプルの冷却時に温水循環回路に設けられたバイパスラインの開閉弁を開け、スプルをバイパスして温水を温水循環回路で循環させることができるため、冷却時に温水機等の駆動を停止させることなく連続運転することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、金型のキャビティ内に充填された原材料に直接接するコマにも温水又は冷水を選択的に流して該コマをスプルと共に加熱及び冷却するようにしたため、キャビティ内の原材料が効率良く加熱されてウェルドラインの発生が防がれるとともに、キャビティ内の原材料が効率良く冷却されて製品のサイクルタイムが更に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る本発明の実施の形態１に係る金型の加熱・冷却システムの加熱時の状態を示す回路図である。
【図２】本発明に係る本発明の実施の形態１に係る金型の加熱・冷却システムの冷却時の状態を示す回路図である。
【図３】本発明に係る本発明の実施の形態２に係る金型の加熱・冷却システムの加熱時の状態を示す回路図である。
【図４】本発明に係る本発明の実施の形態２に係る金型の加熱・冷却システムの冷却時の状態を示す回路図である。
【図５】（ａ）は射出成形時の金型を示す図、（ｂ）は製品取り出し時（型開き時）の金型を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る金型の加熱・冷却システムの加熱時の状態を示す回路図、図２は同加熱・冷却システムの冷却時の状態を示す回路図であり、図中、１は射出成形に使用される金型であって、この金型１は２分割された接離可能なキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂとによって構成されており、これらのキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂが図示のように接合された状態では、これらの間にキャビティ（成形空間）１ａが形成されている。ここで、本実施の形態に係る金型１は樹脂成形品を製造するためのものであって、そのキャビティ側金型１Ａには、前記キャビティ１ａに対して溶融樹脂を射出するための小さな金属製部品であるスプル２が設置されている。
而して、本発明に係る加熱・冷却システムには、キャビティ側金型１Ａに設置された前記スプル２を通過する共通の供給ラインｄ１と回収ラインｄ２を含んで切替可能な温水循環回路Ａと冷水循環回路Ｂ及び金型１の全体を温水によって加熱するための温水循環回路Ｃが備えられている。
【００２２】
上記温水循環回路Ａには温水機３が設けられており、温水循環回路Ａは、温水機（高温側金型温水機）３からユニオン４まで延びる温水ラインａ１と、ユニオン４からユニオン５まで延びる温水ラインａ２と、共通の前記供給ラインｄ１及び回収ラインｄ２と、ユニオン５からユニオン６まで延びる温水ラインａ３と、ユニオン６から温水機３へと延びる温水ラインａ４を備えている。そして、温水ラインａ２には開閉弁Ｖ１と温水機３からスプル２方向への温水の流れを許容するチェック弁Ｖが設けられ、温水ラインａ３には開閉弁Ｖ２とスプル２から温水器３方向への流れを許容するチェック弁Ｖが設けられている。
【００２３】
そして、温水循環回路Ａには温水バイパス回路Ａ１が設けられており、この温水バイパス回路Ａ１には、ユニオン４とユニオン７とを接続する温水バイパスラインａ５が設けられており、この温水バイパスラインａ５には開閉弁Ｖ３が設けられている。
【００２４】
又、前記冷水循環回路Ｂには冷水機（冷温側金型温水機又はチラー）８が設けられており、冷水循環回路Ｂは、冷水機８からユニオン９まで延びる冷水ラインｂ１と、ユニオン９からユニオン５へと延びる冷水ラインｂ２と、共通の前記供給ラインｄ１及び回収ラインｄ２と、ユニオン６からユニオン１０まで延びる冷水ラインｂ３と、ユニオン１０から冷水機８へと延びる冷水ラインｂ４を備えている。そして、冷水ラインｂ２には開閉弁Ｖ４と冷水器８からスプル２方向への冷水の流れを許容するチェック弁Ｖが設けられ、冷水ラインｂ３には２つの開閉弁Ｖ５，Ｖ６とスプル２から冷水機８方向への冷水の流れを許容するチェック弁Ｖが設けられている。
【００２５】
そして、冷水循環回路Ｂには、ユニオン９とユニオン１０とを接続する冷水バイパスラインｂ５が設けられており、この冷水バイパスラインｂ５には開閉弁Ｖ７が設けられている。
【００２６】
更に、前記温水循環回路Ｃには、温水機３から金型１へと延びる温水ラインｃ１と、金型１から延びて温水機３に接続される温水ラインｃ２が設けられている。尚、本実施の形態では、開閉弁Ｖ１〜Ｖ７は全て電磁弁によって構成されている。
【００２７】
次に、以上のように構成された加熱。冷却システムの加熱時と冷却時の作用についてそれぞれ説明する。
【００２８】
（加熱時の作用）
成形時には、温水循環回路Ａ，Ｃにおいて温水が循環してスプル２と金型１が同時に温水によって加熱される。即ち、温水循環回路Ａにおいては、開閉弁Ｖ１，Ｖ２が開けられ、開閉弁Ｖ３が閉じられ、冷却水循環回路Ｂの開閉弁Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６が閉じられ、開閉弁Ｖ７が開けられる。
【００２９】
本実施の形態では、温水機３と冷水機８は共に連続運転されており、温水循環回路Ａにおいては、温水機３によって所定温度に過熱された温水は、温水ラインａ１，ａ２を経て共通の供給ラインｄ２からスプル２へと供給されて該スプル２の加熱に供される。又、同時に温水循環回路Ｃにおいては、温水機３によって所定温度に加熱された温水は、温水ラインｃ１から金型１のキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂへと供給されてこれらのキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂの加熱に供される。
【００３０】
そして、スプル２の加熱に供された温水は、共通の温水回収ラインｄ２から温水ラインａ３，ａ４を経て温水機３へと回収されて該温水機３によって再び所定温度に加熱され、以後、温水循環回路Ａにおいて同様の循環を繰り返す。又、金型１のキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂの加熱に供された温水は、温水ラインｃ２を経て温水機３へと回収されて該温水機３によって再び所定温度に加熱され、以後、温水循環回路Ｃにおいて同様の循環を繰り返す。
【００３１】
このように温水循環回路Ａを循環する温水によってスプル２が加熱され、温水循環回路Ｃを循環する温水によって金型１（キャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂ）が加熱されるため、ウェルドラインの発生が防がれる。尚、このとき、冷水循環回路Ｂの冷水バイパスラインｂ５に設けられた開閉弁Ｖ７は開いているため、冷水機８によって所定温度に冷却され冷水は、冷水ラインｂ１，ｂ５，ｂ４によって構成された冷水バイパス回路Ｂ１を循環する。従って、成形時にスプル２と金型１を温水によって加熱している間も冷水機８を連続運転することができる。
【００３２】
（冷却時の作用）
溶融樹脂が金型１内のキャビティ（キャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂによって形成される収納空間）１ａに充填された後は、冷水循環回路Ｂを冷水が循環してスプル２が冷水によって冷却される。即ち、スプル２の冷却時には、図２に示すように、冷水循環回路Ｂの開閉弁Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６が開けられ、開閉弁Ｖ７が閉じられ、温水循環回路Ａの開閉弁Ｖ１，Ｖ２が閉じられ、開閉弁Ｖ３が開かれる。
【００３３】
而して、冷水循環回路Ｂにおいては、冷水機８によって所定温度に冷却された冷水は、冷水ラインｂ１，ｂ２を経て共通の供給ラインｄ１からスプル２へと供給されて該スプル２の冷却に供される。そして、スプル２の冷却に供された冷水は、共通の回収ラインｄ２から冷水ラインｂ３，ｂ４を経て冷水機８へと回収されて該冷水機８によって再び所定温度まで冷却され、以後、冷水循環経路Ｂにおいて同様の循環を繰り返す。このように冷水循環回路Ｂを循環する冷水によってスプル２が冷却されるため、成形時に最も高温となるスプル２部分の溶融樹脂を早く固化させることができる。このため、キャビディ側金型１Ａとコア側金型１Ｂを早期に開いて製品の取り出しを早く行うことができ、製品のサイクルタイムを短縮して生産効率の向上を低コストで実現することができる。尚、このとき、温水循環回路Ａの温水バイパスラインａ５に設けられた開閉弁Ｖ３は開いているため、温水機３によって所定温度に加熱された温水は、温水ラインａ１，ａ５，ａ４によって構成された温水バイパス回路Ａ１を循環する。従って、成形後にスプル２を冷水によって冷却している間も温水機３を停止させることなく連続運転することができる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態においては、切替手段である開閉弁Ｖ１〜Ｖ７によって温水循環回路Ａ又は冷水循環回路Ｂを切り替え、これらの一方から共通の供給ラインｄ１と回収ラインｄ２を経てスプル２に温水又は冷水を選択的に流して該スプル２を加熱及び冷却するようにしたため、共通の供給ラインｄ１と回収ラインｄ２を用いて温水と冷水をスプル２に交互に流して該スプル２を加熱及び冷却することができ、ウェルドラインとショートの発生を防ぎつつ、製品のサイクルタイムを短縮して生産効率の向上を低コストで実現することができる。そして、本実施の形態では、冷水循環回路Ｂのスプル２よりも下流の冷水ラインｂ３に２つの開閉弁Ｖ５，Ｖ６を設けたため、加熱時に温水循環回路Ａを流れる高圧の温水の冷水循環回路Ｂへの逆流が２つの開閉弁Ｖ５，Ｖ６によって確実に防がれる。
【００３５】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図３及び図４に基づいて以下に説明する。
【００３６】
図３は本発明の実施の形態２に係る金型の加熱・冷却システムの加熱時の状態を示す回路図、図３は同加熱・冷却システムの冷却時の状態を示す回路図であり、これらの図においては図１及び図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態は、金型１（キャビティ側金型１Ａとコアが側金型１Ｂ）のキャビティ１ａの周囲に該金型と１は別体の２分割されたコマ１１，１２をそれぞれ配置し、これらのコマ１１，１２とスプル２に温水又は冷水を選択的に流してコマ１１，１２とスプル２を加熱及び冷却することを特徴とし、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。具体的には、共通の供給ラインｄ１から分岐する供給ラインｅ１，ｅ２をコマ１１，１２にそれぞれ接続するとともに、各コマ１１，１２からそれぞれ延出する回収ラインｅ３，ｅ４を共通の回収ラインｄ２に接続している。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る加熱。冷却システムの加熱時と冷却時の作用についてそれぞれ説明する。
【００３９】
（加熱時の作用）
成形時には、温水循環回路ＡとＣに温水が循環してスプル２と金型１及びコマ１１，１２が同時に温水によって加熱される。即ち、温水循環回路Ａにおいては、図３に示すように、温水機３によって所定温度に加熱された温水は、温水ラインａ１，ａ２を経て共通の供給ラインｄ２からスプル２へと供給されるとともに、供給ラインｄ２から分岐する２本の供給ラインｅ１，ｅ２からコマ１１，１２にそれぞれ供給されてスプル２とコマ１１，１２の加熱に供される。又、同時に温水循環回路Ｃにおいては、温水機３によって所定温度に加熱された温水は、金型１のキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂへと供給されてこれらのキャビティ側金型１Ａとコア側金型の１Ｂの加熱に供される。
【００４０】
そして、スプル２とコマ１１，１２の加熱に供された温水は、回収ラインｄ２，ｅ３，ｅ４から温水ラインａ３，ａ４を経て温水機３へと回収されて該温水機３によって再び所定温度に加熱され、以後、温水循環回路Ａにおいて同様の循環を繰り返す。又、金型１のキャビティ側金型１Ａとコア側金型１Ｂの加熱に供された温水は、温水ラインｃ２を経て温水機３へと回収されて該温水機３によって再び所定温度に加熱され、以後、温水循環回路Ｃにおいて同様の循環を繰り返す。
【００４１】
このように、本実施の形態では、金型１のキャビティ１ａ内に充填された溶融樹脂に直接接するコマ１１，１２にも温水を流して該コマ１１，１２をスプル２と共に加熱するようにしたため、キャビティ１ａ内の溶融樹脂が効率良く加熱されてウェルドラインとショートの発生が一層確実に防がれる。
【００４２】
（冷却時の作用）
溶融樹脂が金型１内のキャビティ１ａに充填された後は、冷水循環回路Ｂを冷水が循環してスプル２とコマ１１，１２が冷水によって冷却される。即ち、スプル２とコマ１１，１２の冷却時には、図４に示すように、冷水機８によって所定温度に冷却された冷水は、冷水ラインｂ１，ｂ２を経て共通の供給ラインｄ１からスプル２へと供給されるとともに、供給ラインｄ２から分岐する２本の供給ラインｅ１，ｅ２から各コマ１１，１２にそれぞれ供給されてスプル２とコマ１１，１２の冷却に供される。そして、スプル２とコマ１１，１２の冷却に供された冷水は、回収ラインｄ２及びｅ３，ｅ４から冷水ラインｂ３，ｂ４を経て冷水機８へと回収される。そして、冷水は、冷水器８によって再び所定温度まで冷却され、以後、冷水循環経路Ｂにおいて同様の循環を繰り返す。
【００４３】
このように、本実施の形態では、金型１のキャビティ１ａ内に充填された溶融樹脂に直接接するコマ１１，１２にも冷水を流して該コマ１１，１２をスプル２と共に冷却するようにしたため、キャビティ１ａ内の溶融樹脂が効率良く冷却されて製品のサイクルタイムが更に短縮される。
【００４４】
尚、以上は本発明を樹脂成形金型の加熱・冷却システムに適用した形態について説明したが、本発明は、樹脂以外の金属等の射出成形に使用される金型の加熱・冷却システムに対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１        金型
１Ａ      キャビティ側金型
１Ｂ      コア側金型
１ａ      キャビティ
２        スプル
３        温水機
４〜７    ユニオン
８        冷水機
９，１０  ユニオン
１１，１２  コマ
Ａ，Ｃ      温水循環回路
Ｂ          冷水循環回路
Ａ１        温水バイパス回路
Ｂ１        冷水バイパス回路
ａ１〜ａ４  温水ライン
ａ５        温水バイパスライン
ｂ１〜ｂ４  冷水ライン
ｂ５        冷水バイパスライン
ｃ１，ｃ２  温水ライン
ｄ１        共通の供給ライン
ｄ２        共通の回収ライン
ｅ１，ｅ２  供給ライン
ｅ３，ｅ４  回収ライン
Ｖ１〜Ｖ７  開閉弁(切替手段)
Ｖ          チェック弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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