CN101733915A - 快速射出成形系统 - Google Patents

Abstract

一种快速射出成形系统，用以制作一射出成形件，以可移动的加热元件加热模具。于注塑液注入模具的模穴前，加热元件被移动并接触模具，借以加热模具至一工作温度。于模具温度到达工作温度之后，加热被移动而脱离模具，使加热元件的高温不会继续对模具加热。冷却流体源冷却模具时，加热元件的高温不会影响冷却效率。由于加热元件不会影响后续冷却过程，因此加热元件的加热功率也可以大幅提升，进而加速射出成形的速率。

Description

快速射出成形系统

【技术领域】

本发明与射出成形有关，特别是关于一种可以提升模具加热功率，而提升射出成形效率的快速射出成形系统。

【背景技术】

于快速射出成形系统中，模具需要先被加热至一相对高温的工作温度，以确保被注入模穴的注塑液具备维持良好的流动性，加速填满整个模穴。接着模具必须被快速冷却至开模温度，以进行开模供射出成形件被取出。

参阅图1所示，为现有技术的快速射出成形系统，其模具1具有若干个通道2。这些通道2可为头尾串连，再连接进出水管路；通道2也可以为平行并列，而并联于进出水管路。于模具1合模之前，通道2中被通入高温蒸汽，借以加热成形模具1，接着再进行合模并进行注塑。于注塑完成后，通道2可被导入冷却水以加速冷却速率，以使成形模具1可尽速开模。通道2可供高温蒸汽或冷却水通过，同时用于加热及冷却模具1。

然而，受到通道2的限制，高温流体与模具1的热交换率无法有效率的提升。单纯提升高温流体的流量，仅能使高温流体快速通过通道2，若要提升热交换率就必须提升高温流体与模具2的接触面积。提升接触面积的方法包含增加通道2数量、及增加通道2口径，不论是增加信道2数量或增加信道2口径，都会致使模具1中的中空结构加大，致使模具1的应力不足。

解决加热功率无法提升的方式为利用电热元件加热模具，常见的方法为在模具中埋设电热棒等电热元件，透过输入电功率的提升，就可以轻易提升加热效率。然而，提升加大电功率的同时，电热元件的温度也被提升。在冷却模具的过程中，电热元件的残余热量反而影响冷却效率，而导致冷却时间延长，无法真正提升射出成形效率。不接触模具的感应加热线圈虽然没有残余热量影响冷却效率的问题，但是感应加热线圈只能局部地加热模具表面，对于大型模具而言仍有加热效率不佳的问题。因此，如何提升加热效率，又要避免残余热量影响冷却效率的问题，成为一要的技术课题。

【发明内容】

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种快速射出成形系统，其可提升加热效率而不影响冷却效率，借以提升射出成形效率。

为了达成上述目的，本发明提出一种快速射出成形系统，用以制作一射出成形件，此系统包含一模具、一冷却流体源、及一加热元件。模具包含一中空的模穴及若干个通道，，其中模穴用以供注塑液被注入其中。冷却流体源提供冷却流体至各通道中，完成透过冷却流体冷却模具，以加速塑料液冷却固化过程。加热元件为可移动地设置，而可选择地接触并加热模具，或与模具分离。是以，当加热元件不需再加热模具时，加热元件可脱离模具，避免残余热量继续加模具加热。

相较于现有技术，由于加热元件可以脱离模具，避免残余热量继续加模具加热。因此加热元件可以用更高的加热功率进行加热，不需考虑加热元件高温影响冷却效率的问题。因此，本发明于缩短加热时间的同时仍维持良好的冷却效率，从而提升了射出成形的效率。

【附图说明】

图1为现有技术中，射出成形系统的剖面示意图。

图2为本发明第一实施例的剖面示意图。

图3及图4为第一实施例中，加热元件接触及脱离母模的立体图。

图5、图6、及图7为本发明第一实施例的剖面示意图，揭示射出成形的过程。

图8为本发明第二实施例的剖面示意图。

图9及图10为本发明第三实施例中，加热元件接触及脱离母模的立体图。

图11及图12为本发明第三实施例中，另一型态的加热元件接触及脱离母模的剖面示意图。

图13及图14为本发明第四实施例中，加热元件接触及脱离母模的剖面示意图。

【具体实施方式】

请参阅图2所示，为本发明第一实施例所揭露的一种快速射出成形系统，用以制作一射出成形件，其包含一模具10、一合模装置20、一注塑机30、一控温装置40、一加热元件50、及一移动装置60。

参阅图2所示，模具10包含一公模11及一母模12，公模11及母模12分别具有互有对应的突出或内凹结构，于公模11及母模12互相结合之后，公模11与母模12之间形成一中空的模穴13，用以供注塑液被注入其中。填满模穴13的注塑液冷却固化后，形成型态与模穴13互相匹配的射出成形件。公模11具有一连通模穴13的浇注道111，且注塑机20连接于浇注道111。注塑机30的送料螺杆(图未示)同时旋转及进给，推动注塑液通过浇注道111被注入模穴13中。模具10更具有若干个通道14及插设孔15。其中，通道14及插设孔15可设于公模11或母模12其中之一，或是同时设置于公模11及母模12。于本实施例中，通道14及插设孔15皆设置于母模12，且插设孔15与通道14交错地排列，又，各插设孔15具有至少一开放端。

参阅图2所示，合模装置20用以驱动公模11及母模12互相靠合进行合模，或是互相分离进行开模。合模装置20可为油压装置、多连杆致动装置、或线性导螺杆总成。于本实施例中，合模装置20为油压装置，包含一支架21及至少一油压缸22。其中支架21及油压缸22设置于一机台24，且油压缸22的驱动杆23穿过支架21且连接于模具10的母模12，使母模12可移动地设置于机台24上。公模11固定设置于机台24上，油压缸22的驱动杆23线性致动母模12移动而靠合于公模11，使模具10进行合模；或是线性致动母模12移动而脱离公模11，使模具10进行开模。

参阅图2所示，控温装置40用以控制模具10的温度，于注塑液被注入模具10之前，提供高温流体至通道14中，以对模具10进行加热。于注塑完成之后，控温装置40提供冷却流体至通道14中，以对模具10进行冷却。控温装置40包含一高温流体源41、一冷却流体源42、及一排液主机43，连接于信道14的一端，并由通道14的另一端回收流体。高温流体源41用以提供高温流体，例如高温蒸汽。冷却流体源用以提供冷却流体，例如，冷却水。排液主机43以抽取或泵送的方式使信道14中产生高速气流，完成排出残存于通道14中的高温流体或是冷却流体。

参阅图2、图3、及图4所示，加热元件50为可移动地设置，而可选择地接触模具10，或与模具10分离。加热元件50包含若干个电热棒51及一连接座52其中，各电热棒51的一端固定于连接座52，使各电热棒51互相平行地排列，并对应于模具10的插设孔15。各电热棒51分别透过导线取得工作电流，以产生热量加热工作电流至各电热棒51。移动装置60可为机械手臂、油压缸、线性导螺杆总成、或齿轮及齿条的结合。加热元件50的连接座52连接于移动装置60，移动装置60带动连接座52，而使电热棒41沿一插设路径移动，插设路径平行于插设孔15的轴线。当母模12移动至开模位置时，插设路径分别与各插设孔15的轴线重合。因此当电热棒15沿着插设路径移动至母模12时，各电热棒51即可被插入其所对应之插设孔15中并接触母模12，以对母模12进行加热。

第一实施例用于射出成形作业时，其过程如下所述。

参阅图2所示，于开始射出成形作业时，或前一次射出成形作业完成之后，模具10呈开模状态，前一次射出成形作业完成的射出成形件可于此时被取出。于此同时，高温流体源41开始提供高温流体，通入通道14之中，开始加热模具10。

参阅图4及图5所示，移动装置60移动加热元件50，使电热棒51插入插设孔15以接触母模12。电热棒51同时被通入电流，而开始对母模12加热。电热棒51可被通入大电流至其工作上限，以加速模具10的温度被加热至工作温度。当电热棒51的电功率足以在短时间内加热模具10至工作温度时，则控温装置40可不需提供高温流体至通道14中。亦即，模具10只需要透过电热棒加热即可，不需要再以高温流体加热。

参阅图6所示，当母模12的温度到达工作温度时，高温流体源41停止供应高温流体，同时工作电流也停止被通入电热棒51，停止对模具20加热。同时，加热元件50也被移动装置带动脱离母模12，使电热棒51离开插设孔15而不再接触模具，避免电热棒51本身的高温继续加热母模12，致使母模12温度过高而延长后续注塑液的冷却固化之时间。于电热棒51离开插设孔15之后，合模装置30驱动母模12靠合于公模11，完成合模作业。接着，注塑机20对模具10注入注塑液，使注塑液充满模穴13。

于注塑完成，亦即注塑液充满模穴13之后，先以排液主机43排出信道14中残存的高温流体，接着以冷却流体源42提供冷却流体，通入通道14中以冷却模具10。以注塑机20维持模穴13中注塑液的压力，并持续以冷却流体源42冷却模具10。当模穴13表面的温度到达开模温度时，冷却流体源42停止供应冷却流体。由于此时加热元件50的电热棒51已经脱离模具10，因此高温的电热棒51不会再持续与母模12热交换，是以避免加热元件50影响冷却过程，而大幅缩短冷却所需要之时间。

最后，开模装置30驱动母模12脱离公模11，使模穴11表面外露，如图7所示。于此同时，高温流体源41可开始提供高温流体，通入通道14之中，再度开始加热模具10，以预备下一次射出成形作业。同时被适度加热的模具10有也利于射出成形件之脱模。

本发明的精神在于，加热元件50可以通过接收大电流的方式，轻易地提高对模具10的加热效率，缩短加热模具10所需要的时间。而于加热完成之后，可以脱离模具10，不再进行热交换，避免高温的加热元件50影响注塑液的冷却固化过程。是以，本发明于缩短加热时间的同时，仍维持良好的冷却效率，而不延长冷却时间。

参阅图8所示，为本发明第二实施例所揭露的一种快速射出成形系统，用以制作一射出成形件，其控温装置40更包含一冷却板44，可移动地设置于机台24上，且被一传动装置25所驱动。冷却板44位于母模12的外侧，亦即位于母模12及合模装置20的支架21之间。传动装置25用以移动冷却板44，致使冷却板44接触模具10的母模12，使冷却板24对母模12吸热，加速模具10的整体温度下降至开模温度的速率。冷却板44可为包含热电元件(ThermoelectricGenerator)的金属板，或具备冷却管路的金属板。由于冷却板44并非模具10的一部分，其应力强度并不需要配合注塑条件的要求。由于不需要考虑冷却板44的应力需求，冷却板44中的冷却结构可以轻易达到最大冷却功率的需求，而加速模具44的冷却过程。

此外，冷却板44可于合模作业完成后接触母模12，使母模12的外表面开始降温，提早启动对模具10的冷却作业。由于冷却板44由母模12的表面开始降温，不会立即改变模穴13表面温度，因此塑料液仍可维持高温并充分流动以充满模穴13。

参阅图9及图10所示，为本发明第三实施例所揭露的一种快速射出成形系统，其加热元件50包含若干个电热棒51及一导热板53。导热板53由高导热由数材质所制成，且电热棒51埋设于导热板53之中。导热板53连接于移动装置60，移动装置60带动导热板53移动，以接触母模12的外侧面。当电热棒51接受电力发热之后，导热板53即可对母模12进行加热。

再参阅图11及图12所示，为了降低导热板53与模具10之间的接触热阻，模具10及导热板53之间的接触面积需要加大。是以，母模12的外表面及导热板53的外表面分别形成互相匹配的凹凸结构，完成增加模具10及导热板53之间的接触面积。其中，母模12的外表面设置若干个平行之导槽121，信道14通过相邻导槽121之间的突出区域。而导热板53之表面形成若干个平行之凸肋531，电热棒51埋设于凸肋531中，且各凸肋531的截面型态匹配导槽121截面型态，模具10及导热板53透过凸肋531结合于导槽121增加接触面积。

参阅图13所示，为本发明第四实施例所揭露之一种快速射出成形系统。第四实施例提出另一型态的加热元件50，包含一感应加热线圈54、一导磁板55、及一导热板53，其中，导磁板55以导磁率较佳的金属所制成，结合于导热板53的外侧面，且感应加热线圈54透过至少一绝缘件541结合于导磁板55的外侧面，完成使感应加热线圈54接近但不接触导磁板55。当感应加热线圈54被通入一高频交流电后，对导磁板54产生一磁场变化，导磁板54的外侧面感应磁场变化而产生涡电流，涡电流致使导磁板54发热，进而传导热量至加热板53。导热板53连接于移动装置60，移动装置60带动导热板53移动，以接触母模12并对母模12进行加热。

参阅图14所示，于第四实施例中，导磁板55并非必要元件，感应加热线圈54可透过绝缘件531结合于导热板53的外侧面，完成使感应加热线圈54接近但不接触导热板53。感应加热线圈54被通入一高频交流电后，对导磁板54产生一磁场变化，导热板53的外侧面可感应磁场变化而产生涡电流，涡电流致使导热板53发热，以加热母模12。

Claims (20)

1.一种快速射出成形系统，用以制作一射出成形件，其特征在于，其包含：一模具，具有一中空的模穴，用以供注塑液被注入其中，且该模具还具有若干个通道；

一冷却流体源，提供冷却流体至各该通道中以冷却该模具；及

一加热元件，其为可移动地设置，而可选择地接触并加热该模具，或与该模具分离。

2.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，其中还包含一注塑机，用以推动注塑液被注入该模穴中。

3.根据权利要求2所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的公模还包含一浇注道，连通该模穴，且该注塑机连接该浇注道。

4.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，其中还包含一合模装置，用以致动该模具开模或是合模。

5.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的加热元件包含若干个电热棒。

6.根据权利要求5所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的模具更具有若干个插设孔，各该插设孔具有至少一开放端，用以供各该电热棒插入对应之插设孔中。

7.根据权利要求6所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的等插设孔与该等通道交错地排列。

8.根据权利要求5所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的加热元件还包含一连接座，且各该电热棒的一端固定于该连接座。

9.根据权利要求5所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的加热元件还包含一导热板，可选择地接触该模具，或与该模具分离，且该等电热棒埋设于该导热板之中。

10.根据权利要求9所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的模具及该导热板分别具有互相匹配的凹凸结构，用以增加该模具及该导热板之间的接触面积。

11.根据权利要求10所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的模具具有若干个平行的导槽，且导热板具有若干个平行的凸肋，各该凸肋的截面型态匹配各该导槽的截面型态。

12.根据权利要求11所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的各该电热棒埋设于各该凸肋中。

13.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的加热元件包含：

一导热板，可选择地接触该模具，或与该模具分离；

一导磁板，结合于该导热板；

一感应加热线圈，感应该导磁板产生涡电流。

14.根据权利要求13所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的感应加热线圈透过至少一绝缘件结合于该导磁板。

15.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的加热元件包含：

一导热板，可选择地接触该模具，或与该模具分离；

一感应加热线圈，感应该导热板产生涡电流。

16.根据权利要求15所述的快速射出成形系统，其特征在于，所述的感应加热线圈透过至少一绝缘件结合于该导热板。

17.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，其中还包含一高温流体源，提供高温流体至各该通道中以加热该模具。

18.根据权利要求17所述的快速射出成形系统，其特征在于，其中还包含一排液主机，用以使各该通道中产生高速气流，排出残存于各该通道中的高温流体或是冷却流体。

19.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，其中还包含一可移动地设置的冷却板，用以接触并冷却该模具。

20.根据权利要求1所述的快速射出成形系统，其特征在于，其中还包含一移动装置，用以移动该加热元件。

Images