(57)【要約】【課題】  良好な品質の樹脂成型品を効率よく成形する。【解決手段】  金型９に樹脂１７を充填する際に金型９を任意の温度で加熱し、金型９に充填された樹脂を固化する際に金型９を任意の温度で冷却するようにした方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を溶融して密閉状態にある金型内に射出し、所定の形状に成形する射出成形機において、
金型に樹脂を充填する際に金型を任意の温度で加熱し、金型に充填された樹脂を固化する際に金型を任意の温度で冷却するようにしたことを特徴とする射出成形機における金型温度制御方法。
【請求項２】
樹脂材料を溶融して密閉状態にある金型内に射出し、所定の形状に成形する射出成形機において、
金型を任意の温度で加熱する加熱手段と、金型を任意の温度で冷却する冷却手段とを有することを特徴とする射出成形機における金型温度制御装置。
【請求項３】
前記加熱手段および冷却手段はそれぞれ前記金型に接触し得る位置に配設されており、前記金型を相対的に移動させて前記加熱手段および冷却手段に選択的に接触するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の射出成形機における金型温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材料を溶融して密閉状態にある金型内に射出し、所定の形状に成形する射出成形機において金型の温度を制御する金型温度制御方法および装置に係り、特に、小型の射出成形機に好適な金型温度制御方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、樹脂材料の射出成形機において金型の温度を制御することは、成形された製品の品質や成形サイクルにとって非常に重要である。
【０００３】
すなわち、樹脂成形品に高精度が要求される場合には金型温度を高めにし、溶融した樹脂が金型内をスムーズに流れやすくすることにより、充填効率の高い転写性の良好な精度の安定した樹脂成形品を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、その反面、樹脂の固化が遅れるため成形サイクルが長くなり、経済性が落ちるという欠点がある。
【０００５】
逆に、成形サイクルを短くして経済的効果を上げる場合には、金型温度を低く設定して樹脂の固化速度を早めることになるが、この場合には、樹脂成形品の外観が悪かったり、あるいは樹脂成形品の寸法精度が安定しないなどの欠点がある。
【０００６】
このため、金型に水管を形成し、そこに一定温度の水や加熱媒体を流すものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２７６０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の金型温度制御装置の構成では、金型温度が一定にしかならないため、前述した欠点を発生させながら成形を行うことになっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、良好な品質の樹脂成型品を効率よく成形できる射出成形機における金型温度制御方法および装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る射出成形機における金型温度制御方法の特徴は、樹脂材料を溶融して密閉状態にある金型内に射出し、所定の形状に成形する射出成形機において、金型に樹脂を充填する際に金型を任意の温度で加熱し、金型に充填された樹脂を固化する際に金型を任意の温度で冷却するようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、金型に樹脂を充填する際に金型を加熱することにより金型への樹脂材料の充填効率を向上することができるし、金型に充填された樹脂を固化する際に金型を冷却することにより樹脂成形品の固化効率を向上することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る射出成形機における金型温度制御装置の特徴は、樹脂材料を溶融して密閉状態にある金型内に射出し、所定の形状に成形する射出成形機において、金型を任意の温度で加熱する加熱手段と、金型を任意の温度で冷却する冷却手段とを有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、金型に樹脂を充填する際に加熱手段により金型を加熱することにより金型への樹脂材料の充填効率を向上することができるし、金型に充填された樹脂を固化する際に冷却手段により金型を冷却することにより樹脂成形品の固化効率を向上することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に係る射出成形機における金型温度制御装置の特徴は、前記加熱手段および冷却手段がそれぞれ前記金型に接触し得る位置に配設されており、前記金型を相対的に移動させて前記加熱手段および冷却手段に選択的に接触するようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、金型を加熱手段および冷却手段に接触させて金型との間で良好に熱交換を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る射出成形機における金型温度制御方法および装置によれば、金型への樹脂材料の充填効率を向上するとともに、樹脂成型品の固化効率を向上して良好な品質の樹脂成型品を効率よく成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、本発明の金型温度制御装置を搭載した射出成形機の全体について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１５】
本射出成形機１は、平面長方形状の基盤２上に設置されており、図１における前記基盤２のほぼ左半部上には、両側を除いて支持体３が固定されており、この支持体３の後端には、平板状の支持壁４が立設されている。一方、前記支持体３の前端には、前記支持壁４と平行に位置し相互に対向する平板状の支持壁５が立設されている。
【００１６】
前記両支持壁４，５の上部間には、水平方向に延在する２本の円柱状のガイドロッド６，６が各支持壁４，５の幅方向に間隔を隔てて平行に固定されている。これらのガイドロッド６，６には、１対の移動ステージ７，８がそれぞれ独立して移動可能に支持されている。このうち、一方の前記移動ステージ７には、第１金型９ａが固定されており、また、他方の前記移動ステージ８には、第２金型９ｂが固定されている。そして、これらの両金型９ａ，９ｂにより全体の金型９が構成されている。なお、これらの第１金型９ａおよび第２金型９ｂが取り外して交換可能であることはもちろんである。
【００１７】
前記支持体３の外側には、モータ１０が固定されており、他方、前記支持体３内には、前記支持壁４に対し接離する方向に移動可能な可動体１１が配設されている。この可動体１１は前記モータ１０の駆動により移動されるようになっており、この可動体１１は前記移動ステージ７と接続されている。したがって、前記モータ１０の駆動により前記移動ステージ７が前記第１金型９ａとともに移動されることになる。
【００１８】
一方、前記支持体３の両側の前記基盤２上には、前記両ガイドロッド６，６と平行に延在するガイドレール１２，１２が配設されており、各ガイドレール１２には、ガイドレール１２に沿って移動可能とされている接続部材１３が装着されている。各接続部材１３は前記移動ステージ８に接続されており、したがって、前記移動ステージ８は、前記両ガイドロッド６，６および両ガイドレール１２，１２に沿って前記移動ステージ７と同方向に前記第２金型とともに移動されるようになっている。
【００１９】
前記支持体４に対向する部位の前記基盤２上には、シリンダ固定部材１４が立設されており、このシリンダ固定部材１４には、前記第２金型９ｂに対向する位置に臨む金属製の材料供給シリンダ１５が固定されている。この材料供給シリンダ１５は、図４に示すように、前記第２金型９ｂの材料通路９ｃに対向する第１端部開口１６ａを有し、水平方向に延在する直線状で縦断面円形の材料通路１６を有している。前記第１端部開口１６ａは、実際にはノズル形状をなしている。また、前記材料通路１６の他端には第２端部開口１６ｂが形成されている。
【００２０】
前記第２端部開口１６ｂの外側には、前記材料供給シリンダ１５の材料通路１６に長尺の樹脂材料１７を供給するための駆動手段１８が配設されている。この駆動手段１８は、前記樹脂材料１７を解放可能に把持するチャック機構１９と、このチャック機構１９を前記材料供給シリンダ１５の材料通路１６に対し接離する方向に移動させるモータ２０とにより構成されている。
【００２１】
なお、前記両モータ１０，２０に代えて油圧、空圧などのアクチュエータを用いてもよい。
【００２２】
前記材料通路１６は、口径をほぼ３ｍｍ程度に形成されており、この材料通路１６の口径より多少小さな外径に形成されている。
【００２３】
前記第２金型９ｂの近傍側の前記材料供給シリンダ１５の外周には、内部にニクロム線が配設されるなどして構成されている筒状の加熱手段２１が配設されており、この加熱手段２１より前記第２端部開口１６ｂ側の前記材料供給シリンダ１５の外周面には、円環状溝２２が形成されている。この円環状溝２２は、前記加熱手段２１の熱を第２端部開口１６ｂ側の材料供給シリンダ１５に伝達しにくくするものである。なお、加熱手段２１は、射出成形機の駆動時には連続的に通電され、高温を維持している。
【００２４】
前記支持体３上には、前記両金型９ａ，９ｂに両側から接触して両金型９ａ，９ｂを加熱する加熱手段としての１対の加熱ブロック２３，２３と、前記両金型９ａ，９ｂに側方から接触して両金型９ａ，９ｂを冷却する冷却手段としての１対の冷却ブロック２４，２４とが前記ガイドロッド６，６の長手方向に間隔を隔てて各ガイドロッドの長手方向に対し直交する方向に移動し得るように設置されている。前記各加熱ブロック２３と各冷却ブロック２４は、それぞれ金型９に圧接するように図示しないばね部材によりそれぞれ付勢されており、前記両金型９ａ，９ｂが、前記ばね部材の付勢に抗して両加熱ブロック２３，２３間あるいは両冷却ブロック２４，２４間に位置し得るように前記移動ステージ７の前記支持壁４側の側縁ならびに前記移動ステージ８の前記支持壁５側の側縁には、前記両加熱ブロック２３，２３および前記両冷却ブロック２４，２４をばね部材に抗して拡開させるための傾斜面（図示せず）が形成されている。
【００２５】
前記両加熱ブロック２３，２３は、前記金型９に樹脂材料を充填中に金型９を加熱するためのものであり、このため、両加熱ブロック２３，２３は、前記支持壁５の近傍に配設されている。
【００２６】
また、前記両冷却ブロック２４，２４は、前記金型９に充填された樹脂が固化する際ならびに固化された樹脂成形品を金型９から取り出す際に金型９を冷却するためのものであり、このため、両冷却ブロック２４，２４は、前記ガイドロッド６，６の長手方向における中央位置に配設されている。
【００２７】
前記各加熱ブロック２３は、内部にニクロム線が配設されるなどして構成されており、また、前記各冷却ブロック２４は、ペルチェ素子を用いて冷却するようになっている。
【００２８】
前記各モータ１０，２０、チャック機構１９，加熱手段２１，各加熱ブロック２３および各冷却ブロック２４は、射出成形機１の全体の制御をつかさどるＣＰＵ（図示せず）により制御されるようになっている。また、前記金型９および材料供給シリンダ１５の温度をそれぞれ検出するサーミスタ（図示せず）が設けられており、前記ＣＰＵの制御により、加熱手段２１、前記各加熱ブロック２３および各冷却ブロック２４の温度を材料供給シリンダ１５、金型９を良好に加熱または冷却し得るように自由に設定することができる。
【００２９】
ところで、前述したように、前記両金型９ａ，９ｂは、前記モータ１０の駆動により前記両ガイドロッド６，６に沿って移動されるようになっているが、両金型９ａ，９ｂは開閉されなければならない。
【００３０】
そのための３実施形態が、図５ないし図７に記載されている。
【００３１】
図５の実施形態においては、一方の金型９ａの上面に磁石２５ａがねじ２６により固定されており、他方の金型９ｂの上面に前記磁石２５ａに吸着される他の磁石２５ｂがねじ２６により固定されている。このようにして、図５ａに示すように、両磁石２５ａ，２５ｂが相互に吸着された状態において両金型９ａ，９ｂは相互に閉鎖状態にある。したがって、前記両金型９ａ，９ｂが前記各加熱ブロック２３および各冷却ブロック２４に対向する位置においては両磁石２５ａ，２５ｂが吸着されている状態にあり、両金型９ａ，９ｂは閉鎖されている。
【００３２】
また、図５ｂに矢印で示すように、前記両金型９ａ，９ｂが前記両冷却ブロック２４，２４に対向している状態から前記移動ステージ７を金型９ａとともに前記支持壁４に近接する方向に移動する際には、他の移動ステージ８は他の金型９ｂとともに両冷却ブロック２４，２４に対向している状態を保持して両金型９ａ，９ｂを開く必要がある。このため、前記金型９ｂには前記金型９ａより下方に突出する突出部９ｃが突設されており、他方、前記両冷却ブロック２４，２４の近傍の前記支持体３には、前記突出部９ｃに前記支持壁４側から当接するストッパ２７が突設されている。
【００３３】
図６の実施形態においては、一方の金型９ａの他の金型９ｂに対向する面に円柱形状の樹脂部材２８がねじ２９により螺着されている。このねじ２９はその頭部２９ａがそのねじ部２９ｂに向かうにつれて直径を漸減された円錐台形状に形成されている。したがって、このねじ２９を前記樹脂部材２８に深くねじ込むと樹脂部材２８の直径が大きくなる。一方、前記他の金型９ｂには、前記樹脂部材２８が嵌合される円筒形状の貫通孔３０が形成されている。
【００３４】
したがって、前記ねじ２９を前記樹脂部材２８に適度にねじ込んで、樹脂部材２８の直径を貫通孔３０内に嵌合したときに適度の緊締力を発揮するようにしておく。そして、一方の金型９ａに取付けられている樹脂部材２８を他方の金型９ｂに適度の緊締力を持たせるようにして嵌合させておく。
【００３５】
前述した構成においては、図５に示したストッパ機構を用いて両金型９ａ，９ｂを離間させるようにされているが、このような構成に代えて図８あるいは図９に示すようなストッパを用いて両金型９ａ，９ｂを離間するようにしてもよい。
【００３６】
まず、図８の実施形態について説明する。本実施形態においては、前記材料供給シリンダ１５側の支持壁５に他方の支持壁４の方向に前記各ガイドロッド６と平行に延在するロッド３３が突設されており、このロッド３３は前記両冷却ブロック２４，２４が配設されている部位まで延在している。前記ロッド３３の先端には、ロッド３３の外径より大径とされたストッパ３４が突設されている。
【００３７】
前記移動ステージ７およびこの移動ステージ７に固定されている第１金型９ａには、前記ロッド３３および前記ストッパ３４がそれぞれ遊挿される同径の貫通孔３５，３６が同軸的に形成されている。また、前記前記移動ステージ８およびこの移動ステージ８に固定されている第２金型９ｂには、前記ロッド３３はそれぞれ遊挿されるが、前記ストッパ３４は挿通され得ない同径の貫通孔３７，３８が同軸的に形成されている。
【００３８】
したがって、前記モータ１０を駆動して、前記両移動ステージ７，８および両金型９ａ，９ｂを一方の支持壁５から他方の支持壁４方向に一体に移動させると、両金型９ａ，９ｂが前記両冷却ブロック２４，２４に対向するまでは、図８ａに示すように、両金型９ａ，９ｂは閉鎖状態を維持したまま移動することになる。ところが、両金型９ａ，９ｂが前記両冷却ブロック２４，２４に対向した状態において、さらに前記モータ１０を同一方向に駆動すると、この状態においては、図８ｂに示すように、第２金型９ｂの貫通孔３８の外周縁にストッパ３４が当接しているので、第２金型９ｂは移動ステージ８とともにこれ以上支持壁４方向には移動し得ず、移動ステージ７は第１金型９ａとともに第２金型９ｂから離間するように移動し、両金型９ａ，９ｂは開放状態になる。
【００３９】
つぎに、図９の実施形態について説明する。本実施形態においては、前記材料供給シリンダ１５側の支持壁５の上面に他方の支持壁４の方向に前記各ガイドロッド６と平行に延在するアーム４０が、前記ねじ４１により突設されており、このアーム４０は、前記両冷却ブロック２４，２４が配設されている部位まで延在している。前記アーム４０の内側には、アーム４０に沿って延在する長孔４２が形成されている。一方、前記第２金型９ｂの上面には、前記長孔４２に沿って移動しうるピン４３が突設されている。
【００４０】
したがって、前記モータ１０を駆動して、前記両移動ステージ７，８および両金型９ａ，９ｂを一方の支持壁５から他方の支持壁４方向に一体に移動させると、両金型９ａ，９ｂが前記両冷却ブロック２４，２４に対向するまでは、図９ａに示すように、両金型９ａ，９ｂは閉鎖状態を維持したまま移動することになる。ところが、両金型９ａ，９ｂが前記両冷却ブロック２４，２４に対向した状態において、さらに前記モータ１０を同一方向に駆動すると、この状態においては、図９ｂに示すように、第２金型９ｂのピン４３が長孔４２の左端に到達しているので、第２金型９ｂは移動ステージ８とともにこれ以上支持壁４方向には移動し得ず、移動ステージ７は第１金型９ａとともに第２金型９ｂから離間するように移動し、両金型９ａ，９ｂは開放状態になる。  
【００４１】
図７の実施形態においては、一方の金型９ａ上面に、他の金型９ｂ方向に下り勾配とされた斜面３１ａを有するストッパ３１が突設されており、このストッパ３１の斜面３１ａにはピン嵌合用の凹部３１ｂが形成されている。一方、他の金型９ｂの上面には、ケーシング３２ａ内において下方にばね３２ｂにより付勢されたピン３２ｃを有するクリックストップ３２が取付けられている。
【００４２】
そして、一方の金型９ａを他方の金型９ｂに当接すると、金型９ａにおけるストッパ３１の凹部３１ｂに金型９ｂにおけるばね付勢されたピン３２ｃが嵌合することになり、適度の圧接力が得られることになる。
【００４３】
前述した構成においても、図５、図８あるいは図９に示したストッパ機構を用いて両金型９ａ，９ｂを離間させるようにしている。
【００４４】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００４５】
まず、両金型９ａ，９ｂを図１に示す位置に位置決めしておく。一方、あらかじめ加熱手段２１に通電しておき、この加熱手段２１により材料供給シリンダ１５を加熱しておく。このような状態において、チャック機構１９により長尺の樹脂材料１７を把持し、モータ２０を駆動して、図４に矢印で示す方向にチャック機構１９を移動させるようにして、樹脂材料１７の先端部を材料供給シリンダ１５の材料通路１６に第２端部開口１６ｂを介して挿入する。そして、前記樹脂材料１７の先端が前記材料通路１６の第１端部開口１６ａに到達するまで挿入を続け、この状態において前記モータ２０の駆動を停止する。
【００４６】
その後、ある程度の時間が経過すると、さきに挿入された第２金型９ｂ側の第１端部開口１６ａの近傍となる材料通路１６内に位置する樹脂材料１７ａは溶融状態になり、また、円環状溝２２より前記第１端部開口１６ａ側の材料通路１６内に位置する樹脂材料１７ｂは半溶融状態になる。なお、前記円環状溝２２より第２端部開口１６ｂ側の材料通路１６内の樹脂材料１７には加熱手段２１の熱はほとんど伝達されないので、固体のままである。
【００４７】
一方、前述した両金型９ａ，９ｂ内への溶融状態にある樹脂材料１７ａの充填時には、両金型９ａ，９ｂに通電により高温とされている両加熱ブロック２３，２３が圧接しているので、両金型９ａ，９ｂは加熱されている。そして、両金型９ａ，９ｂの温度が設定温度まで上昇したら、溶融状態にある樹脂材料１７ａの金型９ａ，９ｂへの充填を開始する。
【００４８】
すなわち、第１金型９ａが第２金型９ｂに圧接している状態においてモータ２０を樹脂材料がさらに材料供給シリンダ１５の材料通路１６内に挿入されるように駆動する。すると、材料通路１６内において固体状態にある樹脂材料１７が半溶融状態にある樹脂材料１７ｂおよび溶融状態にある樹脂材料１７ａを第２金型９ｂの方へ移動させ、この溶融状態にある樹脂材料１７ａを閉鎖状態にある両金型９ａ，９ｂのキャビティ９ｅ，９ｆ内に射出する。このとき、両金型９ａ，９ｂは両加熱ブロック２３，２３により加熱されているので、充填効率は非常によい。そして、この溶融状態にある樹脂材料１７ａがキャビティ９ｅ，９ｆ内に十分充填されたら、モータ２０をこれまでと逆方向に駆動して固体状態にある樹脂材料１７を材料供給シリンダ１５の材料通路１６内において後退させる。
【００４９】
一方、溶融樹脂材料１７ａを充填された両金型９ａ，９ｂは、モータ１０の駆動により両移動ステージ７，８とともに図１の状態から図２に示す両冷却ブロック２４，２４が各金型９ａ，９ｂに圧接する状態となるように移動させる。このとき、各冷却ブロック２４は、ペルチェ素子に通電することにより所定の温度に冷却されているので、各冷却ブロック２４が両金型９ａ，９ｂから熱を奪って、樹脂材料１７の固化を促進する。
【００５０】
そして、樹脂材料１７が固化して樹脂成型品となったら、第１金型９ａのみを移動ステージ７とともに図３に示す状態になるように移動して、金型９を開き、第１金型９ａとともに移動した樹脂成形品を取り出す。
【００５１】
その後、図１に示す位置まで両金型９ａ，９ｂを移動させ、つぎの樹脂成形品の成形を開始する。
【００５２】
前述した本実施形態の射出成形機１によれば、溶融樹脂材料１７ａの金型９への充填は、金型９を各加熱ブロック２３により所定温度に到達するまで加熱したうえで行うようにしている、溶融樹脂材料１７ａの金型９への充填を効率よく行うことができる。
【００５３】
また、溶融樹脂材料１７ａの固化の際には金型９を各冷却ブロック２４まで移動するので、固化を迅速に行うことができ、効率よく樹脂成形品の温度低下を行って、良好な品質の樹脂成形品を効率よく成形することがができる。
【００５４】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、各加熱ブロック、冷却ブロックを移動可能に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る金型温度制御装置を適用した射出成形機の実施形態を示す樹脂材料充填時の斜視図
【図２】図１の射出成形機における樹脂材料固化時の斜視図
【図３】図１の射出成形機における樹脂材料取出し時の斜視図
【図４】図１の射出成形機の要部の詳細を示す縦断面図
【図５】図１の射出成形機における両金型の接離構造の第１実施形態を示す正面図
【図６】図１の射出成形機における両金型の接離構造の第２実施形態を示す一部縦断正面図
【図７】図１の射出成形機における両金型の接離構造の第３実施形態を示す正面図
【図８】図１の射出成形機における両金型の接離構造の第４実施形態を示す一部縦断正面図
【図９】図１の射出成形機における両金型の接離構造の第５実施形態を示す平面図
【符号の説明】
【００５６】
１  射出成形機  
３  支持体
４，５  支持壁
６  ガイドロッド
７，８  移動ステージ
９，９ａ，９ｂ  金型
１０，２０  モータ
１５  材料供給シリンダ  
１６  材料通路  
１７  長尺の樹脂材料  
１８  駆動手段
１９  チャック機構
２１  加熱手段
２２  円環状溝
２３  加熱ブロック
２４  冷却ブロック
３１，３４  ストッパ
３３  ロッド
４０  アーム
４２  長孔
【図１】
2005288762.tif 000003
【図２】
2005288762.tif 000004
【図３】
2005288762.tif 000005
【図４】
2005288762.tif 000006
【図５】
2005288762.tif 000007
【図６】
2005288762.tif 000008
【図７】
2005288762.tif 000009
【図８】
2005288762.tif 000010
【図９】
2005288762.tif 000011