(57)【要約】【課題】キャビティ近傍の金型に対する加熱と冷却を効率良く行えて、樹脂の転写性および流動性を高めつつ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できる射出成形装置と、同様の効果を奏する射出成形方法とを提供すること。【解決手段】射出成形装置１は、キャビティ３を有する金型２と、金型温度測定手段４，５と、高周波誘導コイル６に通電することによって金型２を電磁誘導作用で加熱する電磁誘導加熱手段と、循環水路８に冷却水Ｗを循環させることによって金型２を冷却する水冷手段と、循環水路８に圧縮空気Ａを供給して冷却水Ｗを強制的に排出させる水抜き手段と、ヒータ駆動回路７やバルブ１１〜１４等を制御する制御回路１５とを備えており、コイル６や循環水路８は金型２のキャビティ３近傍に配設されている。そして、電磁誘導加熱手段によって金型２を加熱する際には、循環水路８が冷却水Ｗの排出された空洞状態となっているように制御する。【選択図】図１
2008110583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の熱可塑性樹脂がキャビティ内に射出される金型と、この金型に配設した高周波誘導コイルに通電することによって該金型を電磁誘導作用で加熱する電磁誘導加熱手段と、前記金型に配設した循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する水冷手段と、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き手段と、これら電磁誘導加熱手段と水冷手段および水抜き手段を制御する制御手段とを備え、
前記循環水路の少なくとも一部が前記高周波誘導コイルと前記キャビティとの間隔よりも小なる間隔を存して該キャビティの近傍に配設されていると共に、前記電磁誘導加熱手段による前記金型の加熱時に、前記制御手段が前記循環水路を冷却水の排出された空洞状態となっているように制御することを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
金型のキャビティ近傍に配設されている高周波誘導コイルに通電することによって該金型を電磁誘導作用で加熱する加熱工程と、
前記金型のキャビティ近傍を所要の温度に保って該キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する射出工程と、
前記射出工程後に、前記金型のキャビティ近傍に配設されている循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き工程とを含み、
前記加熱工程時には、前記循環水路が冷却水の排出された空洞状態となっているようにしたことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形工程に応じて金型を加熱したり冷却することが可能な射出成形装置と、そのような装置を用いて行われる射出成形方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融した熱可塑性樹脂を金型のキャビティ内に射出して成形品を製造するという射出成形方法において、外観の仕上がり品位が重要視されるような場合には、金型の温度を制御することがある。すなわち、金型を加熱してキャビティ近傍の温度を成形樹脂の熱変形温度以上に設定しておくと、射出工程時に樹脂の転写性および流動性が良くなるため、成形品の外観の品質が向上して残留応力による変形も抑制でき、かつ、ガラスフィラー等の充填材料が外表面に浮かなくなるため塗装も省略できる。しかしながら金型を加熱した状態で射出工程を行った場合、成形品を離型させるまでに必要な射出工程後の冷却時間が長くなってしまうため、生産性の低下に伴うコストアップを余儀なくされてしまう。そこで従来より、金型のキャビティ近傍を加熱して所要の温度に保った状態で射出工程を行い、射出工程後はキャビティの周囲に冷却水を循環させて冷却時間を短縮するという冷熱サイクル成形法が、広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、金型を加熱する手段として、例えばボイラによるスチーム加熱を行った場合、金型温度を短時間で上昇させることはできるが、高価な設備を必要としてコスト高となる。そのため最近は、金型に配設した高周波誘導コイル（ＩＨコイル）に通電することによって、鉄系金属からなる金型を電磁誘導作用で加熱するという電磁誘導加熱手段が普及しつつある。つまり、電磁誘導加熱手段の場合は高価な設備が不要であるにも拘らず、スチーム加熱並みの短時間で金型温度を上昇させることができて制御も容易なため、特許文献１等に開示された従来の射出成形装置では、金型内のキャビティの近傍に高周波誘導コイルを埋設している。
【特許文献１】特開２０００−１２７１７５号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金型内に高周波誘導コイルを埋設している従来公知の射出成形装置においては、通常、キャビティ近傍の金型温度を短時間で上昇させるために高周波誘導コイルをキャビティに近接させて配設しており、冷却水を循環させるための循環水路はキャビティからやや離れた場所に配設されている。つまり、循環水路に冷却水を循環させてもキャビティ近傍の金型温度を速やかに下げることは困難な構造になっており、それゆえ従来技術では、射出工程後の冷却時間を短縮するという効果が十分得られないという問題があった。
【０００５】
なお、循環水路をキャビティに近接させて配設すればキャビティ近傍の金型温度を下げる効果は高まるが、その場合、高周波誘導コイルに通電する加熱工程時に循環水路内の水が多量の熱を吸収してしまうため、キャビティ近傍の金型温度を短時間で上昇させることは困難となる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、キャビティ近傍の金型に対する加熱と冷却を効率良く行えて、樹脂の転写性および流動性を高めつつ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できる射出成形装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、同様の効果を奏する射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の第１の目的を達成するため、本発明の射出成形装置にあっては、溶融状態の熱可塑性樹脂がキャビティ内に射出される金型と、この金型に配設した高周波誘導コイルに通電することによって該金型を電磁誘導作用で加熱する電磁誘導加熱手段と、前記金型に配設した循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する水冷手段と、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き手段と、これら電磁誘導加熱手段と水冷手段および水抜き手段を制御する制御手段とを備え、前記循環水路の少なくとも一部が前記高周波誘導コイルと前記キャビティとの間隔よりも小なる間隔を存して該キャビティの近傍に配設されていると共に、前記電磁誘導加熱手段による前記金型の加熱時に、前記制御手段が前記循環水路を冷却水の排出された空洞状態となっているように制御するようにした。
【０００８】
このように構成された射出成形装置は、金型のキャビティ近傍に循環水路が配設されているため、この循環水路に冷却水を循環させることによってキャビティ近傍の金型温度を短時間で降下させることができる。また、高周波誘導コイルに通電して金型を加熱する際に循環水路は空洞状態となっているため、循環水路内の水の熱容量によって金型の昇温が抑制される虞はなく、それゆえ加熱工程時にはキャビティ近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができる。つまり、この射出成形装置は、キャビティ近傍の金型を効率良く昇温させることができるため、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易であり、かつ、射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できるため、生産性が向上して製造コストを低減できる。
【０００９】
また、上記の第２の目的を達成するため、本発明の射出成形方法にあっては、金型のキャビティ近傍に配設されている高周波誘導コイルに通電することによって該金型を電磁誘導作用で加熱する加熱工程と、前記金型のキャビティ近傍を所要の温度に保って該キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する射出工程と、前記射出工程後に、前記金型のキャビティ近傍に配設されている循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き工程とを含み、前記加熱工程時には、前記循環水路が冷却水の排出された空洞状態となっているようにした。
【００１０】
このように循環水路が金型のキャビティ近傍に配設されていると、冷却工程時に循環水路に冷却水を循環させることによって、キャビティ近傍の金型温度を短時間で降下させることができる。また、高周波誘導コイルに通電して金型を加熱する加熱工程時に循環水路が空洞状態となっているため、循環水路内の水の熱容量によって金型の昇温が抑制される虞はなく、それゆえキャビティ近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができる。つまり、水抜き工程を含み、加熱工程時には予め循環水路内を空洞にしておくという手法で射出成形を行えば、冷却用の循環水路をキャビティ近傍に配設しても加熱効率に悪影響を及ぼす虞がなくなるため、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易になると共に、射出工程後の冷却時間が大幅に短縮できるため、生産性向上に伴うコストダウンが図れる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の射出成形装置によれば、金型のキャビティ近傍に循環水路が配設されているため、この循環水路に冷却水を循環させることによってキャビティ近傍の金型温度を短時間で降下させることができ、それゆえ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できて生産性向上に伴うコストダウンが図れる。また、この射出成形装置では、高周波誘導コイルに通電して金型を加熱する際に循環水路が空洞状態になっているため、循環水路内の水の熱容量によって金型の昇温が抑制される虞がなく、それゆえ加熱工程時にはキャビティ近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができて、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易となる。
【００１２】
また、本発明の射出成形方法によれば、水抜き工程を含み、加熱工程時には循環水路内を空洞にしておくことができるため、冷却用の循環水路をキャビティ近傍に配設しても加熱効率に悪影響を及ぼす虞がなくなる。それゆえ、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易であると共に、射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できて生産性向上に伴うコストダウンが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る射出成形装置のブロック図、図２は該射出成形装置に備えられる金型の要部を模式的に示す説明図、図３は該射出成形装置を用いて行う射出成形方法の工程の流れを示すフローチャートである。
【００１４】
図１に示す射出成形装置１は、キャビティ３（図２参照）を有する金型２と、金型温度測定手段である熱電対４および温度測定回路５と、電磁誘導加熱手段である高周波誘導コイル（ＩＨコイル）６およびヒータ駆動回路７と、水冷手段である循環水路８および水温調器９と、循環水路８に圧縮空気Ａを供給して冷却水Ｗを排出させる水抜き手段であるコンプレッサ１０と、水温調器９と循環水路８間の冷却水Ｗの流路を開閉するバルブ１１，１２と、コンプレッサ１０と循環水路８間の圧縮空気Ａや冷却水Ｗの流路を開閉するバルブ１３，１４と、図示せぬ操作部を有してヒータ駆動回路７やバルブ１１〜１４等を制御する制御回路１５とを備えた構成となっている。なお、温度測定回路５やヒータ駆動回路７、バルブ１１〜１４、制御回路１５等は、すべてコントローラ２０に配設されている。
【００１５】
図２に示すように、金型２は固定型２ａと可動型２ｂとを有し、これら固定型２ａと可動型２ｂとを型締めすることによってキャビティ３が画成される。キャビティ３には図示せぬゲートが設けられており、このゲートを介して溶融状態の熱可塑性樹脂がキャビティ３内へ射出されるようになっている。金型２内にはキャビティ３に近接させて循環水路８が埋設されており、この循環水路８に冷却水Ｗを循環させることによって金型２を冷却することができる。また、金型２にはキャビティ３の比較的近傍に高周波誘導コイル６が配設されており、この高周波誘導コイル６に通電することによって鉄系金属からなる金型２を電磁誘導作用で加熱することができる。ただし、金型２に配設されている循環水路８の大部分は、高周波誘導コイル６とキャビティ３との間隔よりも小なる間隔を存して、キャビティ３の近傍に配設されている。また、金型２のキャビティ３近傍の温度は、熱電対４および温度測定回路５により測定されて制御回路１５へ出力されるようになっている。
【００１６】
次に、図３のフローチャートを参照しつつ、射出成形装置１を用いて行う射出成形方法について説明する。まず、金型２を型締め（ステップＳ１）した後、型締め信号を受けた制御回路１５がヒータ駆動回路７を制御することによって、高周波誘導コイル６に対する通電を開始する（ステップＳ２）。これにより、金型２のキャビティ３の周囲に渦電流が発生するため、ジュール熱によって金型２の温度は上昇していくが、かかる加熱工程は、循環水路８が空洞状態（冷却水Ｗが排出されている状態）のときに行う。また、かかる加熱工程において、金型２のキャビティ３近傍の温度は熱電対４および温度測定回路５によって測定され、その温度情報は制御回路１５へ送られる。
【００１７】
そして、金型２のキャビティ３近傍の温度が成形樹脂の熱変形温度以上の設定温度に達すると、温度測定回路５を介してこれを検知した制御回路１５が保温モードへの切替を行う（ステップＳ３）。これにより制御回路１５は、金型２のキャビティ３近傍が該設定温度に保たれるようにヒータ駆動回路７を制御する。こうして保温モードに切り替わってから、金型２のキャビティ３内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する（ステップＳ４）。
【００１８】
射出工程の終了後、水温調器９を駆動させて循環水路８に冷却水Ｗを循環させることにより、金型２のキャビティ３近傍に対する冷却を開始する（ステップＳ５）。なお、かかる冷却工程時に、制御回路１５によってバルブ１１，１２は開状態に保たれているが、バルブ１３，１４は閉状態に保たれている。そして、金型２のキャビティ３近傍の温度が十分に降下した段階で、循環水路８内の冷却水Ｗを強制的に排出させる水抜きが行われる（ステップＳ６）。かかる水抜き工程では、まず制御回路１５がバルブ１１，１２を閉じてバルブ１３，１４を開き、次いでコンプレッサ１０が圧縮空気Ａを循環水路８に供給して冷却水Ｗを循環水路８から強制的に排出させる。
【００１９】
水抜き工程の終了後、可動型２ｂを固定型２ａから離隔させて金型２を型開き（ステップＳ７）した後、図示せぬイジェクトピンの突き出しによって成形品をキャビティ３から離型させる（ステップＳ８）。こうして１サイクルの製造工程が完了するため、次サイクルの開始段階である金型２の型締め時には循環水路８は空洞状態となっている。
【００２０】
このように本実施形態例に係る射出成形装置１は、金型２のキャビティ３近傍に循環水路８が配設されているため、この循環水路８に冷却水Ｗを循環させることによってキャビティ３近傍の金型温度を短時間で降下させることができ、それゆえ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できる。また、この射出成形装置１では、高周波誘導コイル６に通電して金型２を加熱する際に循環水路８が空洞状態になっているため、循環水路８内の水の熱容量によって金型２の昇温が抑制される虞がなく、それゆえ加熱工程時にはキャビティ３近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができる。
【００２１】
すなわち、水抜き工程を含み、加熱工程時には循環水路８内を空洞にしておくという手法で射出成形を行えば、冷却用の循環水路８をキャビティ３近傍に配設しても加熱効率に悪影響を及ぼす虞がなくなるため、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易になると共に、射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できることから生産性の向上が図れる。したがって、外観の品質が良好で残留応力による変形も少なく、かつ、ガラスフィラー等の充填材料が外表面に浮くこともない優れた成形品を、安価に製造することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態例では、水抜き工程後に成形品を離型させているが、離型後に水抜き工程を行ったり、加熱工程の直前に水抜き工程を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態例に係る射出成形装置のブロック図である。
【図２】該射出成形装置に備えられる金型の要部を模式的に示す説明図である。
【図３】該射出成形装置を用いて行う射出成形方法の工程の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１  射出成形装置
２  金型
３  キャビティ
４  熱電対（金型温度測定手段）
５  温度測定回路（金型温度測定手段）
６  高周波誘導コイル（電磁誘導加熱手段）
７  ヒータ駆動回路（電磁誘導加熱手段）
８  循環水路（水冷手段）
９  水温調器（水冷手段）
１０  コンプレッサ（水抜き手段）
１１〜１４  バルブ
１５  制御回路（制御手段）
Ａ  圧縮空気
Ｗ  冷却水
【図１】
2008110583.tif 000003
【図２】
2008110583.tif 000004
【図３】
2008110583.tif 000005