CN102320113A - 注塑成型方法及注塑成型装置 - Google Patents

Abstract

一种注塑成型方法及注塑成型装置，其与以规定压力合模的合模状态下的模具的合模位置的改变相应地改变微小开模状态下的模具的位置。藉此，即使在因温度变动等而使合模状态下的合模位置改变的情况下，也使微小开模状态下的开模量固定，从而能通过具有微小开模状态的注塑成型来成型出品质稳定的成型品。

Description

注塑成型方法及注塑成型装置

技术领域

本发明涉及一种将树脂、玻璃、金属等成型材料注塑至模具中并在注塑前后进行将模具打开规定量的动作的注塑成型方法及注塑成型装置。具体来说，本发明适用于在模具已打开规定量的状态下注塑树脂、玻璃、金属等成型材料，在注塑后合模并对成型材料施以压缩力的注塑成型方法，或是适用于将成型材料注塑至模具内，在注塑后通过将模具打开规定量来进行发泡成型的注塑成型方法。本发明尤其涉及用于使成型品较小变形地成型或是无焊缝地成型的控制，并且涉及能使成型品提前稳定并能长期稳定地持续成型的技术。

背景技术

通常所知，注塑成型方法是将树脂、玻璃、金属等成型材料注塑至模具中来成型的方法(例如日本国特開2003-136569号公報(日本专利特开2003-136569号公报))。

作为注塑成型方法之一的注塑压缩成型方法广泛用在要求转印正确形状的透镜等光学产品以及以较小的变形来成型大型平板状成型品等这样的场合。注塑压缩成型方法是将成型材料填充至即将合模前停止的模具中，在填充后将模具完全合模来成型产品的成型方法。

在这种成型方法中，由于在注塑前预先将模具打开规定量，因此，成型材料的流动性提高而能有效地填充。此外，在这之后，通过压缩对成型材料进行压缩，从而能得到成型材料的分子排列良好、成型品内的压力梯度小、变形小的成型品。

在注塑压缩成型中，由于成型品受到合模时的压力等的影响，因而能预先根据成型品的形状或所使用的成型材料、注塑压力等正确地确定模具在即将合模前停止的位置(以下称为“微小开模位置”)。

另一方面，若模具在合模时的压力过大，则有时会损伤模具。因此，在例如模具的温度上升、模具的合模位置变动的情况下，改变合模位置来将合模力调整成所期望的值。例如，在使用肘式机构的合模装置中，在合模位置因温度上升等而变动时，改变合模机构的十字头(cross head)的停止位置，从而将合模时的合模力调整成规定值。

然而，即使与温度变化等相应地改变合模位置，在即将合模前将模具预先打开一点点的微小开模位置也不会发生改变。因此，由于合模位置改变，从结果上说会使相对于合模位置的微小开模量产生偏差(以下称为“位置偏差”)。藉此，成型材料的填充阻力变化而使填充量发生变动，由此使成型品的重量变动，从而无法得到具有稳定品质的成型品。

此外，为了解决上述位置偏移，需要用设于模具的位置传感器来进行反馈控制等其它的控制机构。但是，若在模具上设置位置传感器，则会使成本增加，且需要传感器的连接装入作业等而使成型开始前的准备时间(日文：段取り時間)变长。另外，由于需要将位置传感器安装于模具，因此，当模具在高温下作业时等情况下，位置传感器受温度影响而使可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供注塑成型方法和注塑成型装置，不需要导致成本提高的位置传感器，并且即使在因温度变动等而改变合模位置的情况下，也能成型出品质稳定的产品。

在用于实现上述目的的本发明的注塑成型方法中，将模具从开模状态或以规定压力合模的合模状态保持成从上述合模状态打开规定量的微小开模状态，将成型材料注塑至上述微小开模状态的模具内，将上述模具以上述规定压力合模，从而在合模状态下成型出成型品，在上述合模状态下的上述模具的合模位置改变时，与该合模位置的改变相应地改变上述微小开模状态下的上述模具的停止位置。

在本发明的注塑成型方法中，使模具处于以规定压力合模的合模状态，将成型材料注塑至该合模状态的模具内，使上述模具成为从上述合模状态打开规定量的微小开模状态来成型出成型品，在上述合模状态下的上述模具的合模位置改变时，与该合模状态下的合模位置的改变相应地改变上述微小开模状态下的上述模具的停止位置。

本发明的注塑成型装置包括：合模装置，该合模装置在以规定压力将模具合模的合模状态和将上述模具保持成从上述合模状态打开规定量的状态的微小开模状态下均动作；注塑装置，该注塑装置将成型材料注塑至设定为上述合模状态或上述微小开模状态的上述模具内，并成型出成型品；以及控制部，该控制部在上述合模状态下的上述模具的合模位置改变时，与该合模位置的改变相应地改变上述微小开模状态下的上述模具的停止位置。

附图说明

图1是表示实施本发明注塑成型方法的注塑成型装置的一实施方式的立体图。

图2是表示组装在上述注塑成型装置上的合模装置的一实施方式的图。

图3是表示上述合模装置的合模动作的图。

具体实施方式

图1是表示实施本发明注塑成型方法的注塑成型装置10的立体图。注塑成型装置10具有基台50，在该基台50上设有注塑装置12、合模装置14、显示装置16以及操作盘18。注塑成型装置10主要成型具有细微形状的成型品。

注塑装置12包括：筒体20；在筒体20内部设置成可旋转并可前进后退的螺杆；使螺杆在筒体20内部旋转并前进后退的螺杆驱动机构；以及对筒体20进行加热的加热装置，上述注塑装置12被设置成可在导轨52上自由移动。注塑装置12由与后述的模具控制部54一起动作的注塑控制部12a控制，在筒体20内将成型材料熔融，并通过设于前端的喷嘴22将熔融成型材料向被合模装置14合模的模具24(参照图2)的腔体注塑。

显示装置16和操作盘18被设置在注塑装置12与合模装置14之间。另外，图1中，注塑装置12和合模装置14分别呈被盖适当覆盖的状态。

图2表示合模装置14的大致情况。下面，以注塑装置12侧为前方、相反一侧为后方对合模装置14进行说明。

合模装置14具有设置在基台50上的固定模板26和后侧板28。固定模板26位于前方侧，并固定在基台50上。后侧板28位于后方侧，并被安装成可在基台50上前进后退。固定模板26和后侧板28被设于它们四个角的四根平行的系杆(tie bar)30连结固定。

固定模板26将后述固定模具44保持成可自由装拆。在固定模板26与后侧板28之间设有移动模板32。移动模板32被安装成可沿系杆30在基台50上移动。移动模板32将后述移动模具46保持成可自由装拆。

在后侧板28与移动模板32之间设有使移动模板32前后移动的肘式机构34。肘式机构34由十字头36、肘接杆48、肘接臂64等构成，后端连结至后侧板28的前表面，前端连结至移动模板32的后表面。

在十字头36的中心部设有滚珠螺杆机构的阴螺纹部，滚珠螺杆机构的螺纹轴38与该阴螺纹部螺合。螺纹轴38以可绕中心轴旋转的状态安装于后侧板28，通过设于后侧板28的电动机42，经由传递机构40驱动螺纹轴38而适当旋转。

在十字头36的上下端部分别安装有连结片68的一端。连结片68连结有肘接杆48，肘接杆48的一端可自由转动地安装于后侧板28的支承部47。肘接杆48上下大致对称地设置一对。

肘接臂64的一端与肘接杆48连结成可自由转动，另一端被可自由转动地安装于移动模板32的支承部27。肘接臂64与肘接杆48一样地上下设置一对。另外，肘接杆48等也可以左右成对地设置。

模具24由固定模具44和移动模具46构成，一旦将固定模具44与移动模具46组合，在内部就形成有规定形状的腔体。固定模具44如上所述地固定于固定模板26，移动模具46如上所述地固定于移动模板32。

对模具控制部54进行说明。模具控制部54是主要对合模装置14进行控制的控制部，其包括电动机驱动器56，并通过电动机驱动器56驱动电动机42而旋转。此外，模具控制部54连接有设于电动机42的旋转传感器58和设于系杆30旁边的压力传感器60，输入来自旋转传感器58的电动机42的旋转信息和来自压力传感器60的合模装置14的合模力。此外，电动机42不仅可以是一般的电动机，也可以是伺服电动机等。

接着，对由注塑成型装置10进行的注塑压缩成型方法进行说明。合模装置14使肘式机构34动作，将模具24合模。电动机42进行合模，直至固定模具44与移动模具46以规定压力结合。此后，将模具打开一点点，以使模具24的腔体容积略微扩大。藉此，固定模具44与移动模具46以仅仅打开规定量的状态相对。上述状态称为微小开模状态。

此后，将熔融成型材料从注塑装置12注塑至腔体内。接着，在熔融成型材料被填充至腔体后，使电动机42驱动，以使十字头36前进，从而将模具24再次结合。此时，模具24被合模成合模力达到规定值。

当熔融成型材料在模具24内冷却并固化后，使电动机42朝与合模方向相反的方向动作，打开模具24，并将成型品从模具24中取出。由此，完成注塑成型的一个循环，能通过注塑压缩成型方法成型出所希望的成型品。

之后，通过反复进行这一循环，来实施注塑成型，由此能连续地成型出所希望的成型品。在此，在注塑成型循环中，将固定模具44和移动模具46首次以规定值合模的位置、或是在注塑成型循环前曾经以规定值合模的位置称为正常的合模位置。

另一方面，若在连续进行注塑成型循环时模具24的温度上升使得模具24、固定模板26等发生热膨胀，要是在模具24的正常的合模位置上停止移动模具46的移动，就会使模具24的合模力变得过大。因此，一边反馈合模力，一边进行合模位置的修正，调整合模时的十字头36的位置、即电动机42的停止位置，以使合模力达到规定压力。

而且，若改变了合模时的合模位置，则也改变了用于形成微小开模状态的移动模具46的停止位置。具体来说，若改变了合模时的十字头36的停止位置，则会与合模时的十字头36的停止位置的改变量相应地改变形成微小开模状态时的十字头36的停止位置。

采用图3，对移动模具46的停止位置的改变进行说明。图3的横轴是移动模具46的位置，纵轴是模具24的合模力。G1是表示注塑成型循环的首次的合模力或是在注塑成型循环前曾经合模时的合模力的曲线，G2是表示在注塑成型循环中模具24在温度上升时或是温度上升后的合模力的曲线。横轴的右侧表示模具24的打开方向，左侧表示关闭方向。开合方向与图2的移动模具46的移动方向相反。

采用G1来说明注塑成型循环的首次合模或是在注塑成型循环前曾经进行的合模。若通过合模动作使模具24从打开状态开始关闭，则移动模具46在D3与固定模具44接触(触碰状态)。若此后使移动模具46进一步前进，则根据G1的曲线，合模力会上升。若正常的合模状态的合模力为S1，则由于在移动模具46移动到D1时合模力达到规定值，因此，电动机42停止，也停止移动模具46的前进。即、在G1中，D1被设定为正常的合模位置。

此外，若模具24的微小开模量为A1，则从D1朝开模方向倒回A1长度的D5位置为微小开模位置。移动模具46与固定模具44接触的接触位置D3至微小开模位置D5之间的长度(下文称为“实际微小开模量”)为A2。

因此，在成型最初，通过十字头36的动作而使移动模具46暂时合模至D1位置、即正常的合模位置，此后，进行微小的开模动作至D5的位置，形成微小开模状态，将成型材料从注塑装置12注塑至模具24中。通过表示十字头36与移动模板32的位置关系的对应表或对应图、表示十字头36与移动模具46的位置关系的对应表或对应图等来换算出此时的移动模具46处于D1或D5时的电动机42的旋转量，也就是十字头36的位置。

在微小开模状态下将成型材料填充至模具24内后，使十字头36再次动作，从而使移动模具46朝合模方向移动至D1位置、即正常的合模位置。当成型材料在上述位置上冷却并固化后，使移动模具46朝开模方向移动，从而将成型品从模具24内取出。

另一方面，若注塑成型循环动作中模具24等发生温度变化，则移动模具46的位置与合模力的关系变成G2。藉此，模具24等的温度变化后的移动模具46与固定模具44的接触(触碰)位置从D3的位置改变至D4的位置。此外，若移动模具46的位置与合模力的关系变化为G2，则规定的合模力S1如图3所示发生在D2的位置上，若将移动模具46移动至D1，则合模力变得过大。因此，一边反馈合模力，一边将合模位置从正常的合模位置D1改变至D2的位置(在模具24等的温度变化后得到规定的合模力的合模位置)，以得到规定的合模力S1。

此外，随着得到规定合模力的合模位置从D1改变至D2，将微小开模位置设定为在D2的位置上加上与从D1至D5的开模量A1相等的距离之后得到的D6的位置。藉此，即使是模具24等的温度变化后的微小开模的动作，也能将模具微微打开与成型最初的实际微小开模量A2相同的量。即、模具24等的温度变化后的从移动模具46与固定模具44的接触(触碰)位置D4至微小开模位置D6之间的长度为A2。此外，在微小开模的动作中，电动机42一边进行以D6为目标值的反馈控制一边被驱动。

因此，在模具24等的温度变化后，通过电动机42的驱动等将模具24从打开的状态关闭并合模至模具24达到规定的合模力的D2的位置。此后，通过将电动机42朝与合模时相反的方向驱动等来进行将模具打开一点点的微小开模动作，由此使移动模具46移动至微小开模位置D6。接着，在移动模具46到达D6后，停止电动机42，将成型材料从注塑装置12注塑出。一旦填充了成型材料，移动模具46再次移动至D2，并在以规定的合模力合模的状态下对成型材料进行冷却、固化，从而成型出成型品。

藉此，即使正常的合模位置因温度变化等而改变，也能使微小开模状态下的开模量A1固定。藉此，即使模具24等发生温度变化，实际微小开模量A2也能固定。

因此，即使因温度变化等而使模具24的厚度等发生变动，微小开模时的腔体容积为固定值，成型材料的流入状态和此后的由合模而产生的压缩状态被设定成所希望的状态，由此能成型出品质稳定的成型品。

此外，在注塑压缩成型的情况下，为了实现注塑压缩成型中的动作不同或成型循环时间等的缩短之类的目的等，有时不进行上述注塑成型循环，而进行如下所示的注塑成型循环。

首先，将移动模具46从开模状态朝合模方向移动，合模至打开规定的微小开模量的位置。此后，将成型材料从注塑装置12注塑至模具24中。此外，进行合模动作，从而合模成处于规定压力。此后，在成型材料冷却并固化后，使移动模具46朝开模方向移动，从而将成型品从模具24内取出。藉此，构成注塑成型循环。

此时，将一次循环前的合模位置的数据、或几次注塑成型循环前的合模位置的多个数据(相对于成型循环的首次合模，使用成型循环前进行的合模动作下的合模位置的数据，即、在首次合模时使用正常的合模位置的数据)预先保存在模具控制部54内的存储部，在下一次循环(包括首次成型循环)时，将正常的合模位置的数据与一次循环前的合模位置数据或多个几次成型循环前的合模位置的数据的平均值之差加上预先确定的开模量，来作为规定的微小开模量。

在使用上述方法时，由于使用一次前的合模位置的数据等来确定规定的微小开模量，因此，多少包括些误差，但该误差很小，是在允许范围内的误差。若在超过允许范围的情况下，只要如上所述在暂时合模之后进行具有空开微小开模位置的动作的注塑压缩成型方法，就能使用曾经的这种方法再次确定正常合模位置。当在无法使用这种方法时，能将正常的合模位置替换为一次前的合模位置的数据等。

此外，允许范围通过如下方法来确定：一次循环前的合模位置的数据或多个几次成型循环前的合模位置的数据的平均值，与一次循环前使用的、距目前为两次循环前的合模位置的数据或一次循环前使用的、两次循环之前的多个几次循环前的合模位置的数据的平均值之差是否在确定的范围内。

在上述例子中，以十字头36的位置为基准来形成合模位置、微小开模状态和微小开模位置，但不局限于此。以下，对注塑成型方法和注塑成型装置的其它例子进行说明。

例如，也可以以移动模板32的位置为基准，将微小开模状态保持成一定的状态。即、以移动模板32的位置为基准，计算并设定正常的合模位置、在微小开模状态下的开模量、改变量等。此外，使用对应表或对应图等来求出移动模板32的位置与十字头36的位置之间的关系。

以使移动模板32进行规定动作的方式，使用换算表等来计算出十字头36的位置、也就是电动机42的旋转量。此外，一边反馈控制电动机42一边对电动机42进行驱动来获得计算出的电动机42的旋转，由此使移动模板32移动。即使这样，通过使模具24进行所希望的动作，就能实施稳定的注塑成型。

此外，在本实施方式中，也可以将模具24以达到规定的合模力的方式合模，并以模具的合模位置为基准开模至形成微小开模状态的位置，并进行注塑。这样，不会受到腔体内的成型材料的注塑量的影响，能始终以给予正常合模力的合模位置为基准，使模具24动作来进行注塑压缩成型。

这样，在本发明中，由于能与合模时的合模位置相应地改变微小开模状态下的模具的停止位置，因此，能使微小开模量始终处于适当的值。因此，成型时的压缩条件稳定，由此能成型出品质稳定的成型品。此外，由于与合模力的变动一起改变位置，因此，不需要高价的位置传感器，在注塑成型装置或成型品中不会发生成本提高。即使在模具处于高温的情况下，由于与位置传感器不同，不易受到热影响，因而能进行正确且稳定的成型。

此外，在标准化合模力反馈控制的注塑成型机中，能不在模具上装设其它的传感器，而长时间地稳定控制微小开模动作。

另外，在上述例子中，以注塑压缩成型为例进行了说明，但本发明也可以应用在注塑发泡成型等其它注塑成型方法中，这些注塑成型方法具有微小开模动作，即具有使模具从规定的合模状态成为打开规定量的状态的工序、或是使模具从开模状态成为比规定的合模状态多打开规定量的状态的工序。在注塑发泡成型的情况下，在通过合模动作以规定的合模力合模之后进行注塑，在注塑后或与注塑同时进行微小开模动作，从而使成型材料在模具内发泡。

即、在注塑发泡成型的情况下，在通过合模动作以规定的合模力合模之后，将成型材料注塑填充至模具内，在注塑填充后或是与注塑填充同时，使用与一实施方式所示的微小开模动作、或是如上所示的多个其它实施例中进行的微小开模动作相同的方法，对模具进行微小的开模动作，从而使成型材料发泡。

此外，即使是注塑发泡成型和注塑压缩成型之外的注塑成型方法，只要是具有微小开模动作的注塑成型方法，均能采用与在一实施方式中进行的微小开模动作、或如上所示的多个其它实施例中进行的微小开模动作相同的方法进行微小开模动作。即、只要是具有微小开模状态的注塑成型方法，就能在进行微小开模动作时适用本发明。

此外，合模装置14也可以不通过使用电动机的电动控制而通过使用液压的液压控制来进行控制。

Claims (13)

1.一种注塑成型方法，其特征在于，

将模具从开模状态或以规定压力合模的合模状态保持成从所述合模状态打开规定量的微小开模状态，

将成型材料注塑至所述微小开模状态的模具内，

将所述模具以所述规定压力合模，从而在合模状态下成型出成型品，

在所述合模状态下的所述模具的合模位置改变时，与该合模位置的改变相应地改变所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

2.如权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，在改变所述微小开模状态下的所述模具的停止位置时，与所述合模状态下的合模位置无关地将该微小开模状态下的该模具的开模量保持一定。

3.如权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，

通过包括十字头的肘式机构来开合所述模具，

基于所述十字头的位置来设定所述合模状态下的该模具的合模位置和所述微小开模状态下的该模具的停止位置。

4.如权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，

通过包括十字头的肘式机构来开合所述模具，

测量所述模具的合模力，

以所测量的所述合模力达到规定值时的所述十字头的位置为基准来设定所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

5.如权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，

所述模具具有安装于固定模板的固定模具和安装于移动模板的移动模具，

所述模具的开合动作由包括十字头、一端连结至所述移动模板的肘式机构进行，

基于所述移动模板的位置来设定所述合模状态下的所述模具的合模位置和所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

6.如权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，

所述模具具有安装于固定模板的固定模具和安装于移动模板的移动模具，

所述模具的开合动作由包括十字头、一端连结至所述移动模板的肘式机构进行，

测量所述模具的合模力，

求出所测量的该合模力达到规定值时的所述移动模板的位置，

以所求出的所述移动模板的位置为基准来设定所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

7.一种注塑成型方法，其特征在于，

使模具处于以规定压力合模的合模状态，

将成型材料注塑至该合模状态的模具内，

使所述模具成为从所述合模状态打开规定量的微小开模状态来成型出成型品，

在所述合模状态下的所述模具的合模位置改变时，与该合模状态下的合模位置的改变相应地改变所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

8.一种注塑成型装置，其特征在于，包括：

合模装置，该合模装置在以规定压力将模具合模的合模状态和将所述模具保持成从所述合模状态打开规定量的状态的微小开模状态下均动作；

注塑装置，该注塑装置将成型材料注塑至设定为所述合模状态或所述微小开模状态的所述模具内，并成型出成型品；以及

控制部，该控制部在所述合模状态下的所述模具的合模位置改变时，与该合模位置的改变相应地改变所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

9.如权利要求8所述的注塑成型装置，其特征在于，所述控制部在改变所述微小开模状态下的所述模具的停止位置时，与所述合模状态下的合模位置无关地将该微小开模状态下的该模具的开模量保持一定。

10.如权利要求8所述的注塑成型装置，其特征在于，

具有肘式机构，该肘式机构进行所述模具的开合动作，并包括十字头，

所述控制部基于所述十字头的位置来设定所述合模状态下的所述模具的合模位置和所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

11.如权利要求8所述的注塑成型装置，其特征在于，具有：

肘式机构，该肘式机构进行所述模具的开合动作，并包括十字头；以及

压力传感器，该压力传感器对所述模具的合模力进行测量，

所述控制部以由所述压力传感器测量得到的所述合模力达到规定值时的所述十字头的位置为基准来设定所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

12.如权利要求8所述的注塑成型装置，其特征在于，

所述模具具有固定模具和移动模具，

所述注塑成型装置包括：

固定模板，该固定模板安装有所述固定模具；

移动模板，该移动模板安装有所述移动模具；以及

肘式机构，该肘式机构具有十字头，且一端连结至所述移动模板，并进行所述模具的开合动作，

所述控制部基于所述移动模板的位置来设定所述合模状态下的所述模具的合模位置和所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

13.如权利要求8所述的注塑成型装置，其特征在于，

所述模具具有固定模具和移动模具，

所述注塑成型装置包括：

固定模板，该固定模板安装有所述固定模具；

移动模板，该移动模板安装有所述移动模具；

肘式机构，该肘式机构具有十字头，且一端连结至所述移动模板，并进行所述模具的开合动作；以及

压力传感器，该压力传感器对所述模具的合模力进行测量，

所述控制部求出由所述压力传感器测量得到的所述模具的合模力达到规定值时的所述移动模板的位置，并以所求出的所述移动模板的位置为基准来设定所述微小开模状态下的所述模具的停止位置。

Images