(57)【要約】【課題】金型を閉じたときにキャビティから短時間で吸引、排気することができ、且つ金型を閉じた後はキャビティに高い真空を作用させる。【解決手段】閉じたときにキャビティ１１と真空通路１３が構成される金型１と、真空タンク２と、真空ポンプ３と、第１電磁弁５、第２電磁弁６が配置された第１配管４と、一端が第１電磁弁と第２電磁弁の間に接続され他端が真空ポンプに接続された第２配管７と、金型の開閉に伴って、第１電磁弁及び第２電磁弁を開放させて真空タンクの真空及び真空ポンプの真空をキャビティに作用させ、その後、第１電磁弁を開放させた状態で第２電磁弁を閉鎖して真空ポンプの真空をキャビティに作用させ、金型を開くのに伴って、第１電磁弁を閉鎖すると共に第２電磁弁を開放してキャビティに対する真空の作用を遮断して真空タンクに真空を作用させるように制御する制御装置８と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能に構成され閉じたときに形成されたキャビティに真空を作用させて内部を吸引する金型の真空方法であって、
金型を閉じるのに伴って、キャビティに真空タンクの真空と真空ポンプの真空を同時に作用させて吸引し、
その後、真空タンクを遮断してキャビティに真空ポンプによる真空のみを作用させ、
金型を開くのに伴って、キャビティに真空を作用させることなく、真空タンクと真空ポンプとを接続して真空タンクに真空ポンプの真空を作用させることを特徴とする金型の真空方法。
【請求項２】
開閉可能に構成され、閉じたときにキャビティと該キャビティに真空を作用させる真空通路が構成される金型と、
真空タンクと、
真空ポンプと、
前記金型に構成された真空通路と真空タンクを接続され第１電磁弁及び第２電磁弁が配置された第１配管と、
一端が前記第１配管に於ける第１電磁弁と第２電磁弁の間に接続され他端が真空ポンプに接続された第２配管と、
金型の開閉に伴って、前記第１電磁弁及び第２電磁弁の開閉を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする金型の真空装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記金型を閉じるのに伴って、第１電磁弁及び第２電磁弁を開放させて真空タンクの真空及び真空ポンプの真空をキャビティに作用させ、その後、第１電磁弁を開放させた状態で第２電磁弁を閉鎖して真空ポンプの真空をキャビティに作用させ、金型を開くのに伴って、第１電磁弁を閉鎖すると共に第２電磁弁を開放してキャビティに対する真空の作用を遮断して真空タンクに真空を作用させるように制御することを特徴とする請求項２に記載した金型の真空装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型が閉じたときに構成されるキャビティに効率的に真空を作用させることができる方法と、装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形法では、金型が閉じたときに構成されたキャビティに樹脂を射出して成形する際に、該キャビティ内の空気が圧縮されて内圧が上昇し成形品に悪影響を与えるため、金型が閉じる直前に真空を作用させて内部を吸引することが行われている。また、キャビティに樹脂を射出したとき樹脂ガスと呼ばれるガスが発生するため、金型が閉じている間キャビティに真空を作用させて吸引し続けることも行われている。
【０００３】
キャビティに真空を作用させるためには、型の合わせ面に０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度のガススリットを形成すると共に該ガススリットの外周にガス抜き用の溝を形成しているのが一般的である。そして、ガス抜き用の溝に真空源を接続することで、該ガス抜き用の溝及びガススリットを介してキャビティに真空を作用させるようにしている。
【０００４】
キャビティに真空を作用させる方法や装置としては多くの技術が提案され且つ実施されている。その中で、常に真空が作用する真空タンクとキャビティとを電磁弁を介して直列に接続し、金型の開閉に伴って電磁弁を閉じ又は開くことで、真空タンクの真空をキャビティに作用させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。この発明では、電磁弁の開放に応じて真空タンクの真空がキャビティに作用するため、該真空タンクの容積に応じた大量の空気を短時間で吸引することができる。そして、金型が閉じた後は、真空エジェクタによって発生した真空が真空タンクを介してキャビティに作用して樹脂ガスを吸引することができる。
【０００５】
特許文献１に記載された発明は、真空タンクに接続した真空エジェクタに圧縮空気を供給することで真空を発生させ、この真空を真空タンクに作用させるようにしたものである。しかし、真空タンクに真空を作用させるには必ずしも真空エジェクタを利用する必要はなく、真空ポンプを利用することも可能である。そして、一般的には、キャビティと真空タンクと真空ポンプを直列に接続した真空装置を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２９２８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているように、キャビティと真空タンクと真空エジェクタや真空ポンプ等の真空発生源を直列に接続した真空装置の場合、金型を閉じたとき、キャビティから真空タンクの容積に応じた空気を吸引できる。そして、真空タンク内の圧力はキャビティの内圧と平衡した高い圧力となる。
【０００８】
このため、キャビティに対し継続して高い真空を作用させたいような場合、或いはキャビティから発生する樹脂ガスを連続して吸引するような場合には、真空発生源の真空が真空タンクを介してキャビティに作用することとなり、吸引すべき容積が大きくなってキャビティに高い真空を作用させることが困難になるという問題がある。
【０００９】
上記問題を解決しようとして、キャビティと真空タンク及び真空発生源を並列に接続することも考えられるが、この場合でも、金型を閉じた後、キャビティに作用させる真空発生源の真空は、同時に真空タンクにも作用することとなり、吸引すべき容積が大きくなってキャビティに高い真空を作用させることが困難になるという問題を解決することができない。
【００１０】
本発明の目的は金型を閉じたときにキャビティから短時間で吸引、排気することができ、且つ金型を閉じた後もキャビティに高い真空を作用させることができる金型の真空方法と、真空装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記諸問題を解決する本発明に係る金型の真空方法は、開閉可能に構成され閉じたときに形成されたキャビティに真空を作用させて内部を吸引する金型の真空方法であって、金型を閉じるのに伴って、キャビティに真空タンクの真空と真空ポンプの真空を同時に作用させて吸引し、その後、真空タンクを遮断してキャビティに真空ポンプによる真空のみを作用させ、金型を開くのに伴って、キャビティに真空を作用させることなく、真空タンクと真空ポンプとを接続して真空タンクに真空ポンプの真空を作用させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る金型の真空装置は、開閉可能に構成され、閉じたときにキャビティと該キャビティに真空を作用させる真空通路が構成される金型と、真空タンクと、真空ポンプと、前記金型に構成された真空通路と真空タンクを接続され第１電磁弁及び第２電磁弁が配置された第１配管と、一端が前記第１配管に於ける第１電磁弁と第２電磁弁の間に接続され他端が真空ポンプに接続された第２配管と、金型の開閉に伴って、前記第１電磁弁及び第２電磁弁の開閉を制御する制御装置と、を有するものである。
【００１３】
上記金型の真空装置に於いて、前記制御装置は、前記金型を閉じるのに伴って、第１電磁弁及び第２電磁弁を開放させて真空タンクの真空及び真空ポンプの真空をキャビティに作用させ、その後、第１電磁弁を開放させた状態で第２電磁弁を閉鎖して真空ポンプの真空をキャビティに作用させ、金型を開くのに伴って、第１電磁弁を閉鎖すると共に第２電磁弁を開放してキャビティに対する真空の作用を遮断して真空タンクに真空を作用させるように制御するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る金型の真空方法では、金型を閉じるのに伴って、キャビティに真空タンクの真空と真空ポンプの真空を同時に作用させることで、該キャビティ内の空気を一気に吸引することができる。そして、キャビティ内に真空タンクの真空と真空ポンプの真空を同時に作用させた後、真空ポンプの真空のみを作用させることで、キャビティに高い真空を作用させて、キャビティで発生した樹脂ガスを吸引することができる。更に、金型を開くのに伴って、真空タンクに真空ポンプの真空を作用させることで、該真空タンクを高真空として次の成形に備えることができる。
【００１５】
従って、真空タンクの真空及び真空ポンプの真空が同時にキャビティに作用することで、該キャビティ内を短時間で真空にすることができる。そして、成形時には、キャビティに真空ポンプの高い真空を作用させて樹脂ガスの吸引を行うことができる。
【００１６】
また本発明に係る金型の真空装置では、金型を閉じるのに伴って、第１電磁弁及び第２電磁弁を開放させることで真空タンクの真空及び真空ポンプの真空をキャビティに作用させることができる。また、第１電磁弁を開放させた状態で第２電磁弁を閉鎖して真空ポンプの真空をキャビティに作用させることで、該キャビティに高い真空を作用させることができる。更に、金型を開くのに伴って、第１電磁弁を閉鎖すると共に第２電磁弁を開放することで、キャビティに対する真空の作用を遮断して真空タンクに真空を作用させることができる。
【００１７】
従って、本発明に係る金型の真空方法を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例に係る金型の真空装置の構成を模式的に説明する図である。
【図２】成形サイクルのタイミングチャートである。
【図３】電磁弁の開閉に伴うキャビティ内の圧力変化を経時的に測定した結果の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
先ず、本発明に係る金型の真空装置（以下単に「真空装置」という）の実施例について図１を用いて説明する。図に示す真空装置は、開閉可能に構成された型部材１ａ、１ｂを有する金型１と、真空タンク２と、真空ポンプ３と、金型１と真空タンク２を接続する第１配管４と、第１配管４に設けた第１電磁弁５及び第２電磁弁６と、一端が第１配管４の第１電磁弁５と第２電磁弁６の間に接続され他端が真空ポンプ３に接続された第２配管７と、を有して構成されている。
【００２０】
金型１は、型部材１ａ、１ｂを閉じたときキャビティ１１が形成される。型部材１ａ、１ｂの合わせ面にはガススリットが形成されており、該ガススリットの外周にガス抜き用の溝１２が形成されている。更に、型部材１ｂを貫通して溝１２と接続された真空通路１３が形成され、該真空通路１３に第１配管４が接続されている。
【００２１】
型部材１ａと型部材１ｂの接近及び離隔、即ち、金型１の閉鎖又は開放は、型閉センサー１４によって認識し得るように構成されている。例えば、型部材１ａ、１ｂが予め設定された距離よりも接近したとき、型閉センサー１４から信号が発生し、金型１が閉じる寸前であること、或いは金型１が閉じたことを認識し得るように構成されている。また、型部材１ａ、１ｂが予め設定された距離より離隔したとき、型閉センサー１４から発生していた信号が停止し、この信号の停止によって金型１が開放したことを認識し得るように構成されている。
【００２２】
真空タンク２は、予め真空ポンプ３により真空吸引されて所定の高真空を蓄える機能を有している。このため、真空タンク２には、内圧を表示する真空圧計２ａ、内圧を制御装置８にデジタル表示したり所定の真空圧をブザーやランプで報知するための信号を発生する圧力センサー２ｂ、内部に蓄積されたドレンを排出するドレン弁２ｃ、等が設けられている。
【００２３】
真空タンク２の容積は限定するものではなく、キャビティ１１の容積や、第１配管４の容積、特に第１配管４の金型１から第１電磁弁５までの容積、サイクル時間、等の条件を考慮して設定することが好ましい。真空タンク２の容積がキャビティ１１の容積と第１配管４の容積を加えた容積よりも充分に大きい場合、キャビティ１１から短時間に空気を吸引し得るものの、装置コストが高くなってしまう虞がある。また、真空タンク２の容積がキャビティ１１の容積と第１配管４の容積を加えた容積よりも小さい場合、キャビティ１１を吸引する際の時間が長くなって成形サイクルに支障を及ぼす虞がある。
【００２４】
真空ポンプ３は、第１電磁弁５、第２電磁弁６の開閉に応じて、真空タンク２又はキャビティ１１に真空を作用させるものである。真空ポンプ３の単位時間当たりの排気量や到達真空度等の仕様は、キャビティ１１の容積、真空タンク２の容積、サイクル時間、キャビティ１１に作用させる真空度、真空ポンプの装置コストや動力費等の条件を考慮して設定することが好ましい。
【００２５】
第１配管４は、金型１に形成した溝１２、真空通路１３を介してキャビティ１１と真空タンク２を接続するものであり、電磁弁５、６の開放に伴って、真空タンク２に蓄えた真空をキャビティ１１に作用させることが可能である。また、第２配管５は、一端が第１配管４に於ける第１電磁弁５と第２電磁弁６の間に接続されると共に他端が真空ポンプ３に接続され、第１電磁弁５及び第２電磁弁６の開閉に伴って、キャビティ１１又は真空タンク２に真空を作用させることが可能である。
【００２６】
第１配管４、第２配管７の太さは限定するものではなく、キャビティ１１の容積や真空タンク２の容積、真空ポンプ３の排気能力等の条件に対応させて適宜設定することが好ましい。また、第１配管４、第２配管７としては、真空用のホースや鋼管等を適宜選択して採用することが好ましい。
【００２７】
第１電磁弁５、第２電磁弁６の開閉は制御装置８によって制御されるが、この制御装置８によって金型の真空装置全体の制御を行うことが可能である。本実施例に於いて、制御装置８は、予め設定されたプログラムに基づいて、金型１の開閉、射出ノズル１５によるキャビティ１１に対する樹脂１６の射出、金型１の開閉及び樹脂１６の射出に伴う第１電磁弁５、第２電磁弁６の開閉、金型１の冷却、製品の取出等からなる一連の成形サイクルを制御し得るように構成されている。このように金型の真空装置全体の系を制御する制御装置８としては、パソコンやシーケンサ等の制御機器を用いることが可能である。
【００２８】
次に、上記の如く構成された金型の真空装置による真空方法について、図２に示すタイムチャートを用いて説明する。成形を開始する以前の状態では、真空タンク２には真空が作用せず、また金型１を構成する型部材１ａ、１ｂは互いに離隔している。
【００２９】
圧力センサー２ｂは真空タンク２が予め設定された真空度にまで達していないことを検出しており、型閉センサー１４は金型１が開放した状態であることを検出している。そして、圧力センサー２ｂ、型閉センサー１４からの信号は制御装置８に伝えられ、該制御装置８で真空タンク２及び金型１が成形を開始する以前の初期状態にあることが認識される。
【００３０】
成形作業の開始に先立って、真空タンク２を予め設定された真空度に保持しておくことが行われる。即ち、制御装置８から成形作業を開始する旨の指令が発生すると、第１電磁弁５が閉鎖されて第２電磁弁６が開放することで、真空タンク２と真空ポンプ３が接続され、真空ポンプ３の運転が開始される。真空ポンプ３の運転に伴って真空タンク２の真空度が上昇し、予め設定された真空度に到達すると圧力センサー２ｂから信号が発生し、制御装置８では真空タンク２が予め設定された真空度に到達したことで、成形作業を開始する準備が整ったことを認識する。
【００３１】
成形サイクルが開始すると、成形機型閉動作により、型部材１ａ、１ｂが互いに接近する。そして、型部材１ａ、１ｂが予め設定された寸法に達すると、型閉センサー１４によって検出され、発生した検出信号が制御装置８に伝えられ、該制御装置８で金型１が閉じる直前であることを認識する。また、制御装置８では、現在閉鎖状態にある第１電磁弁５を開放するための計時、及び現在開放状態にある第２電磁弁６を閉鎖するための計時を開始する。
【００３２】
ここで、型閉センサー１４による検出信号が発生してから第１電磁弁５を開放するまでの時間は限定するものではなく、型部材１ａ、１ｂの接近速度（型閉センサー１４が型部材１ａ、１ｂの接近を検出してから互いに当接するまでの時間）や、キャビティ１１の容積の条件を考慮して設定される。また、第１電磁弁５が開放状態を保持する時間は金型１を閉じた後、樹脂を射出するまでの時間に対応して設定される。
【００３３】
また、型閉センサー１４による検出信号が発生してから第２電磁弁６を閉鎖するまでの時間は、キャビティ１１の容積、真空タンク２の容積、第１配管４の容積等の条件を考慮して、或いは近似実験の結果により設定される。更に、第２電磁弁６は、第１電磁弁５が閉鎖するのと同時に開放されることが好ましい。
【００３４】
型閉センサー１４によって型部材１ａ、１ｂが予め設定された距離まで接近したことを検出したとき、キャビティ１１は完全には形成されず、引き続く型部材１ａ、１ｂの接近により互いに当接したとき、完全なキャビティ１１が形成される。しかし、以下、型閉センサー１４によって型部材１ａ、１ｂが予め設定された距離まで接近したことを検出したときに、キャビティ１１が形成されたものとして説明する。
【００３５】
型閉センサー１４からの検出信号に基づく計時が進行し、予め設定された時間が経過したとき、第１電磁弁５が開放し、第２電磁弁６の引き続く開放により、キャビティ１１と真空タンク２及び真空ポンプ３が溝１２、真空通路１３を介して接続される。このため、真空タンク２及び真空ポンプ３の真空がキャビティ１１に作用し、該キャビティ１１内を吸引、排気する。
【００３６】
第１電磁弁５、第２電磁弁６が開放して真空タンク２の真空がキャビティ１１に作用することにより、該真空タンク２の真空度は瞬時に低下し、キャビティ１１の真空度と平衡する。この状態では、キャビティ１１に真空ポンプ３による真空が作用しているものの、該真空ポンプ３は真空タンク２にも接続されており、キャビティ１１に対し効率的に真空を作用させるのが困難である。このため、制御装置８に於いて予め設定された時間を計時したとき、第１電磁弁５を開放させた状態を保持して第２電磁弁６を閉鎖する。これにより、キャビティ１１と真空タンク２との接続が遮断され、キャビティ１１には真空ポンプ３からの真空のみが作用することとなる。
【００３７】
前述したように、金型１の型部材１ａ、１ｂは、互いの接近が型閉センサー１４によって検出された後も接近し続けた後、互いに圧接して金型１が閉鎖する。即ち、型部材１ａ、１ｂの接近を型閉センサー１４によって検出した後、僅かな時間を経過させて、第１電磁弁５を開放することで、金型１が閉じる寸前に型部材１ａ、１ｂの対向面に存在する隙間からキャビティ１１に真空タンク２の真空を作用させることが可能である。
【００３８】
従って、キャビティ１１には真空タンク２の容積と真空度に応じた真空が瞬時に作用することとなり、効果的に吸引、排気することが可能となる。このため、金型１が閉じた後、短時間で真空タンク２の真空度がキャビティ１１の真空度と平衡するように、真空タンク２の容積や真空度が設定されている。
【００３９】
そして、制御装置８では、金型１が閉じ、真空タンク２の真空度が低下する時間を想定して設定された時間を計時した後、第１電磁弁５の開放状態を保持して第２電磁弁６を閉鎖するように制御する。第２電磁弁６をこのように制御することで、金型１が閉じた後は、キャビティ１１に真空ポンプ３のみによる高い真空を作用させて該キャビティ１１から効率良く吸引、排気することが可能である。
【００４０】
特に、金型１が閉じると、該金型１は型部材１ａ、１ｂの対向面に形成された僅かな隙間（０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度）１３を介してキャビティ１１と接続される。このため、キャビティ１１から空気や樹脂ガスを排気するには高い真空を作用させることが必要となる。従って、第２電磁弁６を閉鎖することで真空度が低下した真空タンク２とキャビティ１１との接続を遮断し、第１電磁弁５を引き続き開放することで、真空ポンプ３の高い真空をキャビティ１１に作用させることが可能となる。
【００４１】
上記の如くしてキャビティ１１に高い真空を作用させた状態で、型部材１ａ、１ｂの圧接状態を保持（保圧）してノズル１５からキャビティ１１に対し樹脂１６を射出し、金型１を冷却して成形を行う。
【００４２】
制御装置８では、キャビティ１１に対して樹脂１６が射出されたと同時に計時を開始し、予め設定された時間が経過した後、第１電磁弁５を閉鎖すると共に第２電磁弁を開放する。これにより、キャビティ１１に対する吸引、排気が停止し、真空タンク２には真空ポンプ３の真空が作用する。
【００４３】
その後、制御装置８から金型１を開放する旨の指令が出され、金型１の開放に伴って型部材１ａ、１ｂが予め設定された距離よりも離隔すると、型閉センサー１４から金型１が開放した旨の信号が発生して制御装置８に伝えられる。そして、開放した金型１から成形品の取り出し、キャビティ１１の清掃等の作業が行われ、１サイクルの成形が終了する。この間にも真空ポンプ３によって真空タンク２の真空度が高められる。
【００４４】
本件発明者等は、本願発明による金型の真空装置と、従来の装置との比較実験を試みた。尚、従来の装置の構造は特許文献１に於ける真空エジェクタに換えて真空ポンプを使用した。
【００４５】
本願発明の真空装置の実験装置は図１に示す構成と同様とし、真空タンクの容積を１００リットル（Ｌ）、真空ポンプの排気量を毎分５００Ｌ、到達真空度０．６７パスカル（Ｐａ）、キャビティの容積２Ｌ、キャビティの周囲は直径８ｍｍのＯリングによりシールした。また、第１電磁弁を直接金型に取り付けると共に第２電磁弁を直接真空タンクに取り付け、該第１電磁弁と第２電磁弁を内径２５ｍｍのホース（容積約１Ｌ）によって接続し、該ホースの途中に真空ポンプを接続した。また、キャビティの真空度を真空計によって計測した。
【００４６】
また、比較実験に用いた真空装置は、金型に取り付けた第１電磁弁と真空タンクに取り付けた第２電磁弁をホースで接続し、真空タンクに真空ポンプを接続した。即ち、キャビティと真空タンクと真空ポンプが直列に接続された構成とした。
【００４７】
先ず、真空タンク内を１００Ｐａに維持し、その後、金型を閉じて型部材どうしの隙間が１ｍｍ（隙間は奥行が２ｍｍ、長さが８００ｍｍ）になったとき、第１電磁弁を開放してキャビティ内を吸引、排気した。そして、第１電磁弁を開放してから１秒後に第２電磁弁を閉鎖し、キャビティの真空度の変化を経時的に計測した。
【００４８】
その結果を図３に示す。図３に於いて、四角印は本願発明の実験装置による結果であり、丸印は比較実験の結果である。
【００４９】
図に示すように、第１電磁弁を開放した後、キャビティ内の真空度は、１秒が経過するまでは両者とも同じように上昇している。そして、１秒が経過して本願発明の実験装置による第２電磁弁が閉鎖して真空ポンプの真空がキャビティに作用した後、両者のキャビティの真空度の上昇は明らかに変化している。
【００５０】
即ち、本願発明の実験装置による場合、２秒経過したときにキャビティの真空度は１０００Ｐａになっているのに対し、比較実験の場合は２８００Ｐａになっている。この結果から、本願発明の実験装置では、比較実験の場合と比較して真空到達速度が速いといえる。そして、この差は時間の経過と共に開いてゆく傾向にある。
【００５１】
上記の如き実験の結果から、真空ポンプの真空をキャビティに作用させる際に、真空タンクを介することなく直接作用させると共に、真空タンクのキャビティに対する接続を遮断することによって、該キャビティから効果的に吸引、排気することが可能であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上記本発明の金型の真空方法及び真空装置では、金型に形成されたキャビティを極めて短時間で吸引、排気することが可能であり、且つ閉鎖したキャビティに高い真空を作用させることが可能であり、射出成形装置に利用して有利である。
【符号の説明】
【００５３】
１                    金型
１ａ、１ｂ            型部材
２                    真空タンク
２ａ                  真空圧計
２ｂ                  圧力センサー
２ｃ                  ドレン弁
３                    真空ポンプ
４                    第１配管
５                    第１電磁弁
６                    第２電磁弁
７                    第２配管
８                    制御装置
１１                  キャビティ
１２                  溝
１３                  真空通路
１４                  型閉センサー
１５                  射出ノズル
１６                  樹脂
【図１】
2013226679.tif 000003
【図２】
2013226679.tif 000004
【図３】
2013226679.tif 000005