CN1297399A - 注塑模压法以及按照这种方法工作的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种注塑模压的方法和一种按照这种方法工作的设备,它能快速而高效地实施高精度模制品的多模腔模制。按照本发明,这种方法的特征在于,它包括下列步骤:提供一种模具,这种模具包括一个可移动模具和一个固定的模具,并且设有许多模腔,每一个模腔都有一个可移动的芯子和一条热流道,熔融的树脂流通过这条流道供入上述模腔内;闭合上述模具(2、3);然后,供应上述熔融的树脂,以充满设置在上述模具中的许多模腔(1A、1B),同时分配上述熔融的树脂,使其流过上述各条为相应的模腔设置的热流道(10A、10B);逐个检测每一个模腔中的树脂充满状态;当所检测的模腔中的树脂充满状态达到规定的状态时,逐个完全关闭上述模腔的浇口;逐个将上述可移动的芯子(5A、5B)的顶端推进到上述模腔内,以便逐个将上述模腔内的压力提高到规定的值;以及在规定的冷却时间之后弹出模制品。

Description

注塑模压法以及按照这种方法工作的设备
本发明涉及一种注塑模压法,以及按照这种方法工作的设备,更具体的说,涉及一种所谓多模腔注塑模压法以及按照这种方法工作的设备。
在模塑法之一的注模法中,是把在模制机械中粉碎并混合后的熔融的热塑料树脂注入模具的模制空间(模腔)内,并在模具中冷却和硬化,以形成特定形状的塑料制品。
在注模法中,多模腔模制法是获得高生产率的惯用的方法,此时,是将树脂同时注入许多模腔,进行注塑模压,以制造出许多模制产品。为研究这种多模腔模制时树脂充满各模腔的过程,对有缺陷的模制产品或可目测的模具进行了观测,结果证明,各模腔的充满时间是不同的,所以树脂在模腔中注塑模压时的充满程度是不均匀的。
充满模腔的树脂在被模具冷却时会收缩。因此,要用模制机械来保持压力继续将树脂供入模腔内,以便补偿这种收缩。在多模腔模制时,充满各模腔的树脂的量各不相同,使得各模腔之间的压力有差别,这样,各模腔注塑模压的收缩系数就不同,造成了模制产品之间的尺寸精度有差别。
可是,注塑模压常常是用来制造CD-R、DVD、DVD-R之类的光盘,或者是用来制造高精密度的塑料机械零件的,例如,日本工业标准(JIS)二级以上的精密齿轮,压缩机阀门或叶轮等等,它们要求有很高的尺寸精密度。因此,这种模制方法基本上与普通的注塑模压方法一样。但是,因为有对模具的额外加压工序,所以它能提供变形较小而复制性能和光学性能更好的模制品。
有两种对模具施加压力的方式,一种是整体分区加压方式;一种是芯子加压方式。在整体分区加压方式中,使用带有座和塞子结构的模具,其中的可移动模具由模具的夹紧压力来控制,以便施加压力。在芯子加压方式中,在可移动模具上设有一独立的加压装置,以便借助于设置在模具中的一个可移动的部件来对模腔施加压力。
本发明更适用于后一种方式。
在常用的注塑模压方法中,在实施多模腔模制时,即使每一个模腔都同时加压,由于树脂充满模腔不均匀,仍不能消除模制品之间的差别,而模腔充满得不均匀正是模制品精度变化的原因。因此,目前,即使采用注塑模压法,在制造以上所述的高精度模制品时,单模腔模制法仍占据统治地位,而用两个或多个模腔的模制法则不可避免地会降低尺寸精度,而且降低的程度随着模腔数量的增加而增大。
例如,在JP-A-61-125824中公开了一种多模腔模制的注塑模压法用的模具的特定例子。
在上述例子的模具中,除了设有为同时驱动许多设在各模腔中的可移动的插件用的若干加压缸之外,还设置了许多辅助的微调加压缸,用于个别地驱动相应的可移动插件。所以,每一个可移动插件的驱动都可以进行微调,以便消除各被充满模腔中状态之间的差别。即,各模腔中的压力用设置在各树脂凹坑中的压力传感器来检测,以便根据见到的数值来控制各微调加压缸所施加的压力。
然而,在这许多模腔中,通过一扇闸门来互相连通,即使采用互相独立的加压,也不能完全消除由于树脂的供应不均匀而造成的各模腔的状态的差别,还是发现模制品的精度有很大变化。此外,还发现模腔中的树脂与设置在模腔外部用于检测树脂压力的树脂凹坑中的树脂之间的压力有延时现象。这使得对树脂的快速和精密加压变得很困难。
在JP-A-61-211012中描述了另一种多模腔模制的注塑模压法的设备的特定例子。
这种设备,除了在上述JP-A-61-125824中所描述的模具中的可移动插件的独立微调控制机构之外,还具有若干压力检测销和双闸门调节阀。各销子和各调节阀都安装在各条流道上,以便根据各树脂凹坑的压力来控制熔融树脂的供应。
这使得控制机构要比在上述JP-A-61-125824中所描述的模具的控制机构更加复杂。由于各条流道上的调节阀的控制操作的反应速度有一定的限制,这样复杂的机构将使所测得模腔中的压力变化过程与实际的压力变化过程之间在时间上有延时现象,或者使树脂的注射过程延迟了。因此,存在着难以使操作过程快速而又精确的问题。
在JP-A-6-208734中所描述的发明中揭示了一种解决上述问题的设备。该发明建议,对每一个模腔的工作过程单独检测其模具的内部压力,当所检测的压力达到规定的数值时,密封其浇口,并在经过一定的时间之后,对上述模腔加压。在该发明中,树脂的压力是由设置在喷射器套筒后端的压力传感器来检测的。上述喷射器套筒和一个与该喷射器套筒的内部接触的浇口切割机构都要能滑动。因此,长期的模制将造成磨损,表现为产生摩擦阻力,因而有时会使检测的压力值发生变化。
此外,在JP-A-6-304981的发明中揭示了一种带有单独控制的加压芯子的多模腔模具。在该发明中,许多模腔的各加压芯子和切割浇口的各个切割冲头都是单独控制的。然而,在该发明的方法中,上述加压芯子和切割冲头都是按照所经过的时间来控制的,而不是根据对树脂在模腔中的状态的检测来控制的。这样,就需要耗费许多人工来确定每一个模腔的最佳状态。
此外,在制造需要非常高的光学性能的模制产品时,例如CD-R、DVD、DVD-R时,正好在浇口前并入流道的树脂的流动会产生损害模制产品的光学性能的问题。
本发明的目的是解决上述问题,提供一种注塑模压法和按照这种方法工作的设备,这种方法消除了普通注塑模压法的那些缺点,能高速高效地实施高精度模制品的多模腔模制,模制出光学性能要求极高的模制品,不使产品的光学性能受到损害,并且这种设备的结构一点也不复杂。
上述目的可以由适用本发明的分区加压式模具来实现,即,由依次实施包括下列各个步骤的工艺方法的注塑模压法来实现:提供一种模具,这种模具包括一个可移动模具和一个固定的模具,并且设有许多模腔,每一个模腔都有一个可移动的芯子和一条热流道,熔融的树脂流通过这条流道供入上述模腔内;闭合上述模具;然后,供应上述熔融的树脂,以充满设置在上述模具中的许多模腔,同时分配上述熔融的树脂,使其流过上述各条为相应的模腔设置的热流道;
逐个检测每一个模腔中的树脂充满状态;当所检测的模腔中的树脂充满状态达到规定的状态时,逐个完全关闭上述模腔的浇口;逐个将上述可移动的芯子的顶端推进到上述模腔内,以便逐个将上述模腔内的压力提高到规定的值;以及在规定的冷却时间之后弹出模制品。
上述各模腔中充满树脂的状态可以由逐个检测各模腔内的压力,或者逐个检测上述可移动的芯子在各模腔内的位置来测定。
建议在向前推进可移动芯子到分界线一侧之前,开始供应树脂以充满模腔,同时在各可移动芯子上施加规定的压力,而当模腔充满树脂之后,各可移动芯子逐渐克服上述压力后退时,完全关闭浇口。
还建议,为充满模腔所供应的树脂的量要多于额定的量,然后将可移动的芯子亚入模腔内,以便让一部分树脂通过浇口流回去,而当上述可移动的芯子的顶端到达在该过程中的规定位置时,浇口便完全关闭。
在阀门浇口式热流道中,浇口是由由其中的阀打开和关闭的,而在非阀门浇口式的热流道中,则建议用一个在模腔中的冲头向着浇口前进和后退来打开和关闭浇口。
按照本发明的注塑模压法可以恰当地由一台注塑模压设备来实施,这种设备包括:一套模具,它包括一个可移动的模具和一个固定的模具,当上述模具闭合时,上述可移动的模具和固定的模具中形成许多个模腔;分配从一个注塑喷嘴喷射出来的熔融树脂的许多流动分配通道;许多条设置在上述固定模具中的热流道,每一个模腔设置一条,并与各流动分配通道连接,使被分配的熔融树脂能同时供应并充满上述许多模腔;许多可移动的芯子,各自设置在可移动模具的各个模腔中,以便提高对充满模腔的熔融树脂的压力,上述可移动芯子的顶端可推进到上述模腔内;许多传感器,各自单独地检测各个模腔中的充满树脂的状态;以及一个控制装置,它控制上述模具的开和关,供应从注射喷嘴来的熔融树脂,打开和关闭许多浇口,并推进和缩回上述可移动的芯子;上述控制装置按次序控制上述模具的关闭,并随着熔融的树脂从各热流道供入并充满上述各模腔,用各个传感器个别地检测各模腔充满树脂的状态,个别地关闭各个已经达到规定的树脂充满状态的模腔的浇口,然后个别地把各个可移动的芯子推进各个已经达到规定的充满状态的模腔内部,以便个别地将各模腔中的压力提高到规定的数值,并在规定的冷却时间之后,将模制品弹出。
在上述设备中,为检测各模腔中树脂充满状态的传感器,例如,可使用检测各模腔中压力的压力传感器,或者,也可以使用检测上述各模腔中的可移动芯子位置的位置传感器。
对于上述热流道,可恰当地使用阀门浇口式的热流道。
具体的说,在模制要求有非常好的光学性能的模制品时,建议使用阀门浇口式的热流道,其中的浇口开关部分的位置设在远离上述模腔处。这种热流道是这样形成的,即在浇口的开关部分与模腔之间保存的熔融树脂的量等于或多于一次注料量。
当使用非阀门浇口式热流道时,建议在要打开和关闭的浇口上设置一个能在模腔中向着浇口前进和后退的冲头。
下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图中:图1是表示一台用于实施本发明的注塑模压法的按照本发明的注塑模压设备的实施例的示意断面图,该设备处于用熔融的树脂充满模腔的第一阶段;图2是表示图1中所示的设备处于用熔融的树脂充满模腔的第二阶段时的示意断面图;图3是表示图1中所示的设备处于用熔融的树脂充满模腔的第三阶段时的示意断面图;图4是用于本发明的设备中的阀门浇口式的热流道的第一例的断面图;图5是用于本发明的设备中的阀门浇口式的热流道的第二例的断面图;
图6是按照图1-3中所示的注塑模压法的各阶段的实施时间的时间流程表的例子;图7是一个框图,表示设置在按照本发明的注塑模压设备中的控制装置构型的一个例子;图8是一个示意断面图,表示按照本发明用于实施本发明的注塑模压法的注塑模压设备的另一个实施例,该设备处于用熔融的树脂充满模腔的第一阶段;图9表示图8中所示的设备处于用熔融的树脂充满模腔的第二阶段时的示意断面图;图10表示图8中所示的设备处于用熔融的树脂充满模腔的第三阶段时的示意断面图;图11是按照图8-10中所示的注塑模压法的各阶段的实施时间的时间流程表的例子;图12A-12D是局部断面图,说明在按照本发明的注塑模压设备的实施例中充满许多模腔中随意一个模腔的过程中,各个顺序的步骤,其中,熔融树脂的充满模腔的状态是由检测可移动芯子的位置来确定的;图13是按照图12A-12D中所示的注塑模压法的各阶段的实施时间的时间流程表的例子;图14A-14E是局部断面图,说明在图12A-12D所示的设备的实施例中,熔融树脂充满许多模腔中一个模腔过程的另一个例子中,一种较为优选顺序的步骤;图15是按照图14A-14E中所示的注塑模压法的各阶段的实施时间的时间流程表的例子;图16是在按照本发明的设备中各模腔中的压力变化过程的曲线图;以及图17是现有技术的设备中各模腔中的压力变化过程的曲线图。
下面将参考附图对本发明作具体的描述。
图1-图3是按照本发明的注塑模压法工作的设备的一个实施例的断面图。在这台设备上有:充满了熔融树脂的模腔1A和1B;可移动的模具2;固定的模具3;把熔融的树脂注入模具中的注射喷嘴4;分别为模腔1A和1B设置的可移动的芯子5A和5B;分别设置在可移动的芯子5A和5B的后端,用于检测模腔1A和1B中树脂压力的压力传感器6A和6B;用于控制该设备的全部工作过程的控制装置7,以及分别为模腔1A和1B设置的阀门浇口式热流道10A和10B(两个具体的例子示于图4和图5)。
图1到图3中所示的注塑模压设备的特征在于:(1)可以独立控制的可移动的芯子5A和5B都设置在可移动的模具2中,用于独立地对充满模腔1A和1B的熔融树脂加压;(2)能检测模腔1A和1B中的压力的压力传感器6A和6B分别设置在可移的芯子5A和5B的后端,用于个别地检测各模腔1A和1B中熔融树脂的充满状态;(3)使用阀门浇口式热流道10A和10B作为将熔融树脂注入相应的模腔内的流道,这些热流道都设有加热装置,可以控制流入各流道的树脂的温度,所以所分配的树脂流不会硬化,并且还分别设有能完全关闭各流道的浇口的针阀13A和13B。以及(4)设置了控制装置7,它能借助于各压力传感器6A和6B自动实现个别地检测各模腔1A和1B中的压力的操作顺序,当某一模腔中的压力达到规定的压力值时,能用上述针阀个别地关闭该模腔的阀门浇口式热流道10A或10B来控制熔融树脂流,并且能个别地对可移动的芯子5A或5B加压,以便均匀地对模腔中的树脂施加压力。
在本发明中使用的阀门浇口式热流道是这样一种流道,在它的喷嘴上设有加热器,以防止熔融树脂的温度下降,同时还有一个能打开或关闭喷嘴口的针阀。下面,参照图4说明这种热流道的第一种例子。
图4中所示的阀门浇口式热流道10A(10B)包括一个热喷嘴11,一个加热器12,一个针阀13,一个致动器14,和一根限位杆15。上述致动器14包括一个活塞14a,一个缸室14b和一根活塞杆14c。
熔融树脂从热喷嘴11的进口11a灌入,流过缸筒11b,从顶部的浇口11c喷射进模腔内,将其充满。
如图4所示,在用树脂充满的过程中,针阀13的顶端停止在喷嘴11中的位置“a”处,以使浇口11c处于打开状态,以便能让熔融树脂很容易地流入模腔内。
在熔融树脂以这种方式充满模腔,使得模腔满足规定的充满程度之后,上述致动器14便动作,把针阀13的顶端推进到靠近热喷嘴11顶端的位置“b”。这样,就能把浇口完全关闭。
在图示的例子中,上述设置在活塞杆14c上端的限位杆15,在关闭模具的过程中被一个挡块(图中未表示)挡住,所以针阀13的顶端不会前进(下降)到超过位置“b”。
图5表示上述阀门浇口式热流道的第二种例子。在这个例子中,浇口的开、关部分不是位于模腔的附近,所以至少可以将一次喷射的熔融树脂量,在保持加热和熔融的状态下,保存在浇口的开、关部分与模腔之间。
在这种形式的阀门浇口式热流道中,浇口的开、关部分的位置远离模腔。这就能使保存在缸筒11b中的将要注入模腔内以充满模腔的熔融树脂的量等于或多于一次喷射的量,而不会受到熔融树脂流在针阀13顶部汇合的影响。因此,就能够生产出要求光学性能极高的模制品,而不会破坏它的光学性能。
图6是表示利用图1-3中的注塑模压设备实施本发明的注塑模压法时,时间与模制过程的状态,芯子的位置,模腔的内部压力,芯子的压力以及阀门浇口之间的关系的时间流程表的例子。图7是表示上述控制装置7的一个框图的例子。
图7中,控制装置7包括一个带有过程卡71和I/O卡72的输入信号处理器7a,和一个带有过程卡73和I/O卡74的控制输出信号的发送处理器7b。压力传感器6A和6B的输出信号,以及那些下面将要描述的设在其他位置上的压力传感器6A’和6B’的输出信号,或者图12A-12D或图14A-14E中的又一种实施例中所使用的检测位置的传感器6C的输出信号,都送到输入信号处理器7a中。控制输出信号的发送处理器7b的输出信号则送到相应的驱动上述可移动的芯子5A和5B的气缸的伺服阀5a和5b中,送到相应地驱动阀门浇口式热流道10A和10B的针阀13A和13B的阀门浇口式气缸的伺服阀10a和10b中,并送到在图8-10所示的另一个实施例中用于驱动冲头9A和9B的冲头气缸的伺服阀9a和9b中。
当使用图1-3中的设备来实施注塑模压法时,在注塑模压机器中熔融并塑化的树脂是从注射喷嘴4,通过在固定模具3中形成的相应的流动分配通道3a和3b,流入阀门浇口式热流道10A和10B内,以便通过在流道顶端的相应的浇口充满模腔1A和1B(见图1)。
此时,可移动的芯子5A和5B向前推进到分界面,在注射的预备阶段之前,将规定的压力P1施加在其上,即开始供应充填的树脂。当各模腔1A和1B逐渐用树脂充满的时候,模腔内部的压力提高到P1或者超过P1,上述可移动的芯子就由于压力的缘故而逐渐缩回。
为了判断模腔1A和1B中是否充满了足够的树脂,要用分别设置在模腔内的可移动的芯子5A和5B的后端的压力没传感器6A和6B检测模腔1A和1B内部的压力,以便把这些传感器的输出信号传递给控制装置7。
具体地说,例如,各压力传感器6A和6B是使用应变片的,以检测芯子的应变,来作为模腔中的树脂的压力,这种应变是经过校核的,可作为压力来检测。对于那些在它上面可以明确留下压力传感器的印迹的模制品,则通常是将压力传感器放置在图1中所示的6A’和6B’位置上,因为在那里可以直接检测模腔中的树脂压力。此时,比应变片压力传感器更为优选的是压电元件的压力传感器,因为它所需的安装空间更小,而精度更高。在压电元件压力传感器中,压力是由校核在石英上施加力时所产生的电压检测到的。
假定当模腔1A和1B完全充满后在提高树脂的压力时,模腔1A中的压力首先达到规定值。这时就使得控制装置7传递出一个信号给模腔1A的阀门浇口式热流道10A的驱动装置(图7中阀门浇口气缸的伺服阀10a)。然后,驱动装置使针阀13A移位到图2所示的浇口一侧,完全关闭浇口。
然后,使可移动的芯子5A向前进入模腔1A内,压缩模腔中的熔融树脂,使压力均匀地分布在模腔中。与此同时,模腔1A中的树脂受到压缩,直到该压力达到另一个规定的值。
接着,当模腔1B中的压力达到规定值时,与上面相同,上述控制装置7又把一个信号传递给模腔1B的阀门浇口式热流道10B的驱动装置(图7中阀门浇口气缸的伺服阀10b)。然后,驱动装置使针阀13B移位到图3所示的浇口一侧,完全关闭浇口。同时,可移动的芯子5B向前进入模腔1B内,压缩模腔中的熔融树脂,使压力均匀地分布在模腔中。与此同时,模腔1B中的树脂受到压缩,直到该压力达到另一个规定的值。
在这种情况下,对每一个用于控制可移动的芯子和阀门浇口式热流道的检测到的值,以2毫秒或更少的扫描时间进行扫描,较好是以1毫秒或更少的时间,最好是用500微秒或更少的时间。
在本发明中,这种为每一个模腔1A和1B独立进行的上述操作,在树脂完全充满之后,在模腔1A与1B之间,能形成同样的压力变化过程。
即,按照本发明,在如图16所示的表示各模腔1A和1B中压力变化过程的曲线图中,在各模腔中的最高压力和保持这种压力的时间可以互相相同。采用这种在一定的时期内对树脂施加压力,并由模具冷却树脂,所获得的硬化后的树脂就能成为高精度的模制品,在形状和其他相关的性能上没有变化。
与此相反,在现有技术中,各模腔1A和1B中的树脂是同时加压的,因而使得模腔1B中的压力降低,不能达到图17中所示的模腔1A中的最高压力。其结果是,在模腔1B中模制成的模制品的收缩系数要比在模腔1A中模制的模制品的大,从而造成最后产品的尺寸不相同。
附图中的实施例表示的是两个模腔的模制法。但是,模腔的数量还可以增加,与此相应,阀门浇口式热流道和可移动的芯子的数量也要增加。
按照本发明,就能够用四模腔模制法制造出JIS二级齿轮或推进器来,而目前这些产品都是用芯子加压的单模腔模制法制造的。
此外,对于象CD-R、DVD、DVD-R这样的光盘,由于采用了按照本发明的芯子压缩模制法,也能够用2-4个模腔的模制法来制造了,而目前这些产品是用整体分区加压方式的单模腔模制法制造的。
下面,说明图8-10中所示的另一个实施例。
该实施例与图1-3中所示的实施例的区别在于,在图1-3中的实施例中阀门浇口式的热流道是用于打开和关闭浇口的,而在图8-10所示的实施例中的热流道的浇口则是由一个冲头来打开和关闭的,该冲头在模腔中向着浇口前进和后退,不使用阀门浇口式的热流道。
图8-10中的标号10A和10B表示为模腔10A和10B设置的热流道,为各模腔分别设置了为打开和关闭浇口8A和8B用的冲头9A和9B。其余用与图1-3中相同的标号所表示的构件都是相同或等同的构件。
图11是表示利用图8-10中的注塑模压设备实施本发明的注塑模压法时,时间与模制过程的状态,芯子的位置,模腔的内部压力,芯子的压力以及冲头之间的关系的时间流程表的例子。
与上面所说明的实施例相似,在注塑模压机器中熔融并塑化了的树脂首先从注射喷嘴4,通过在固定模具3中形成的相应的流动分配通道3a和3b,流入阀门浇口式热流道10A和10B内,以便分别通过在流道顶端的相应的浇口8A和8B充满模腔1A和1B(见图8)。
此时,可移动的芯子5A和5B向前推进到分界面,在注射的预备阶段之前,将规定的压力P1施加在其上,即开始供应充填的树脂。当各模腔1A和1B逐渐用树脂充满的时候,模腔内部的压力提高到P1或者超过P1,上述可移动的芯子就由于压力的缘故而逐渐缩回。
用分别设置在模腔内的可移动的芯子5A和5B的后端的压力没传感器6A和6B来检测模腔1A和1B内部的压力,以便把这些传感器的输出信号传递给控制装置7。所使用的压力传感器的种类与以前使用阀门浇口式的实施例中的相同,并且也安装在与以前的实施例同样的位置上。
假定当模腔1A和1B完全充满后在提高树脂的压力时,模腔1A中的压力首先达到规定值。这时让控制装置7传递出一个信号给模腔1A的冲头9A的驱动装置(图7中冲头气缸的伺服阀9a)。然后,驱动装置使冲头9A移位到图9所示的浇口8A一侧,完全关闭浇口。
然后,使可移动的芯子5A向前进入模腔1A内,压缩模腔中的熔融树脂,使压力均匀地分布在模腔中。与此同时,模腔1A中的树脂受到压缩,直到该压力达到另一个规定的值。
接着,当模腔1B中的压力达到规定值时,与上面相同,上述控制装置7又把一个信号传递给模腔1B的冲头9B的驱动装置(图7中冲头气缸的伺服阀9b)。然后,驱动装置使冲头9B移位到图10所示的浇口8B一侧,完全关闭浇口8B。同时,可移动的芯子5B向前进入模腔1B内,压缩模腔中的熔融树脂,使压力均匀地分布在模腔中。与此同时,模腔1B中的树脂受到压缩,直到该压力达到另一个规定的值。
在这种情况下,对每一个用于控制可移动的芯子和冲头的检测到的值,以2毫秒或更少的扫描时间进行扫描,通常是以1毫秒或更少的时间,最好是用500微秒或更少的时间。
与前面图1-3中所示的实施例一样,这种为每一个模腔1A和1B独立进行的上述操作,在树脂完全充满之后,在模腔1A与1B之间,能形成同样的压力变化过程。
在以前的实施例中,各模腔中树脂的充满状态是通过个别地检测各模腔中的压力来判断其是否适当。但是,模腔中的压力常常会由于模具中的污染而随时间变化,或者有时有一些区域不适于用作判断树脂充满模腔状态的手段。
常常发现压力传感器在滑动部分后端设置得不适当,因为滑动部分的摩擦阻力由于磨损或润滑的影响是随时间而变化的,从而使模腔中树脂的压力值发生变化。把压力传感器直接设置在模腔中常常也使不适当的,因为会在模制的产品上留下压力传感器的印迹,而且传感器设置在各模腔中的位置的微小差别有时也会造成检测到的压力值的差别。
为了解决这个问题,设计了图12A到12D和图14A到14E中所示的按照本发明的又一个实施例,它能借助于可移动的芯子在模腔中的位置来判断树脂的充满状态。
在图12A到12D和图14A到14E中,以顺序的各个步骤表示了该实施例的设备用树脂充满一个模腔的工作过程。但是,和以前的那些实施例一样,同一个工作过程是个别地在许多模腔中独立地实现的。此外,为了打开和关闭浇口,克使用图8-10中所示的冲头来代替各附图中所示的阀门浇口式热流道。
下面,说明图12A-12D中所示的用树脂充满模腔的工作过程。
在上述附图中,标号1A表示设置在可移动的模具2中的模腔,该模具2中还设有可移动的芯子5A。标号3表示固定模具,其中设有带针阀13A的阀门浇口式热流道10A。标号PL表示分界线。
图13是实施按照本例的注塑模压法时,时间与模制过程的状态,芯子的位置,模腔的内部压力,芯子的压力以及阀门的浇口之间的关系的时间流程表。
当把可移动的芯子5A向前推进到分界面PL,在图12A所示的注射预备阶段之前,将规定的压力P1施加在其上,即开始从阀门浇口式热流道10A将树脂充填进模腔1A内。
当各模腔1A逐渐充满树脂,树脂模腔内部的压力提高到PI或更高时,如图12B所示,可移动的芯子5A便由于压力而逐渐缩回。
当缩回的可移动芯子5A的顶端5A-1到达图12C所示的预定的规定位置C时(即,当模腔已充满了为制成一个模制品所必需的规定体积的树脂时),这一情况被检测到,便驱动阀门浇口式热流道10A的针阀13A,把流道的浇口关闭。为检测可移动芯子5A的顶端5A-1是否到达模腔中规定的位置C,例如,可用在模腔外部规定位置C’上的一个传感器6C来检测可移动芯子5A的后端,或者在检测芯子5A的驱动装置的一个规定位置上检测可移动芯子5A的规定的位置。从检测的结果可获知芯子顶端的位置。任何公知的位置检测装置,例如编码器或限位开关都可以用作这种位置检测传感器。
在上述情况下,位置检测传感器的分辨率取为5微米或更小,通常是取1微米或更小,最好是取0.5微米或更小。此外,位置传感器的检测值的取样时间取为1微秒或更小,通常取50毫秒或更小,最好取25微秒或更小。
在上述情况下,用于控制可移动芯子和阀门浇口式热流道的每一种检测到的相应的的值都用2毫秒或更少的扫描时间,一般用1毫秒或更少的时间,最好用500毫秒的时间,进行扫描。
在浇口关闭之后,如图12D所示,把压力P2加在可移动的芯子5A上,提高实施压力模制时模腔中的树脂的压力,然后,冷却模腔中的树脂,在继续保持模腔中的高压下使其硬化。
以上操作对于每一个模腔都是独立进行的。当所有模腔中的树脂都硬化了之后,便打开模具,取出模制品。
下面,参照图14A-14E和表示其时间表的图15,说明用树脂充满按照上述实施例的设备中的模腔的操作过程的另一个例子。在图15中表示了按照该实施例进行注塑模压时,时间与模制过程的状态,芯子的位置,模腔的内部压力,芯子的压力以及阀门的浇口之间的关系。
如图14A所示,上述可移动的芯子5A缩回到位置D,该位置D比模腔1A充满规定体积的树脂时可移动的芯子所缩回到的位置C更靠后。这样就能使充满模腔的树脂多于制成一个图14B所示的模制品所需要的规定的体积。
接着,如图14C所示,在浇口打开的状态下,把高于从热流道一侧所施加的注射压力的压力P3施加在可移动芯子5A上,把可移动芯子5A推回到模腔内。这样,就让一部分充入模腔内的树脂又通过浇口回流到热流道内,以使模腔内的压力能均匀分布。
在充满了过多树脂的模腔内将产生极大的压力,结果,模腔内就可能预先充满了过多分量的储备用树脂,在可移动芯子5A向模腔内部推进时,也能使这些过剩的树脂流回流道去。
在将可移动芯子5A推回到模腔内的过程中,就会检测到模腔内的树脂体积达到了规定的量,即,可移动芯子的顶端到达图14D中的位置C。然后,便驱动针阀13A,关闭热流道的浇口。
在上述例子中,为关闭浇口,也可以检测模腔中的压力,而不是芯子的位置。
和以前的例子一样,在浇口关闭之后,如图14E所示,把压力P2加在可移动的芯子5A上,提高实施压力模制时模腔中的树脂的压力,然后,冷却模腔中的树脂,在继续保持模腔中的高压下使其硬化。以上操作对于每一个模腔都是独立进行的。当所有模腔中的树脂都硬化了之后,便打开模具,取出模制品。
按照具有以上所述的构成的本发明,就能用多模腔模制法制造出精密的模制品。
根据控制方法而造成的产品重量的差异,对模制品的质量的评价可列出下列三种用标记表示的方法:1)x:不检测树脂充满模腔的状态的方法(不进行单独控制的方法);
2)o:通过检测模腔中的压力来检测树脂充满模腔的状态的方法(根据压力进行单独控制的方法);以及3)oo:通过检测可移动芯子的位置来检测树脂充满模腔的状态的方法(根据位置进行单独控制的方法)。
模制品性能的差异,例如密度等,按照所列出的标记的顺序x、o和oo依次减小,即x>>o>oo。因此,基于检测模腔中的压力的方法优于控制树脂的充满状态的方法。更进一步,检测可移动芯子的位置的方法则比进行上述控制的方法更优越。
正如以上所说明的,在本发明中,各模腔充满树脂的状态都是个别地检测的,以便个别地关闭各浇口,让注塑模压能在各模腔中独立地进行。因此,这种注塑模压法和按照这种注塑模压法工作的设备可以用于高精度模制品的多模腔模制,并且可以采用相当简单的设备快速而高效地实施,而不会由于在树脂的注射过程中控制流道部分的调节阀的操作而延缓操作过程。
应该理解,本发明不仅限于以上的那些实施例,而应包括本技术领域的技术人员在不脱离本发明的构思和范围的前提下,根据以上的说明能很容易地作出的一切变型。

Claims (13)

1.一种依次实施一种加工过程的注塑模压法,它包括下列步骤:提供一种模具,这种模具包括一个可移动模具(2)和一个固定的模具(3),并且设有许多模腔(1A、1B),每一个模腔都有一个可移动的芯子(5A、5B)和一条热流道(10A、10B),熔融的树脂流通过这条流道供入上述模腔内;闭合上述模具(2、3);然后,供应上述熔融的树脂,以充满设置在上述模具中的许多模腔(1A、1B),同时分配上述熔融的树脂,使其流过上述各条为相应的模腔设置的热流道(10A、10B);逐个检测每一个模腔中的树脂充满状态;当所检测的模腔中的树脂充满状态达到规定的状态时,逐个完全关闭上述模腔的浇口;逐个将上述可移动的芯子(5A、5B)的顶端推进到上述模腔内,以便逐个将上述模腔内的压力提高到规定的值;以及在规定的冷却时间之后弹出模制品。
2.如权利要求1所述的注塑模压法,其特征在于,在向前推进可移动芯子到分界线(PL)一侧之前,开始供应树脂以充满模腔,同时在各可移动芯子(5A、5B)上施加规定的压力(P1),而当模腔充满树脂之后,各可移动芯子(5A、5B)逐渐克服上述压力(P1)后退,到达规定的位置(C)时,完全关闭浇口。
3.如权利要求1所述的注塑模压法,其特征在于,为充满模腔所供应的树脂的量要多于额定的量,然后将可移动的芯子(5A、5B)压入模腔内,以便让一部分树脂通过浇口流回去,而当上述可移动的芯子(5A、5B)的顶端到达在该过程中的规定位置(C)时,浇口便完全关闭。
4.如权利要求1所述的注塑模压法,其特征在于,各模腔中的树脂的充满状态是通过个别地检测各模腔中的压力检测到的。
5.如权利要求1所述的注塑模压法,其特征在于,各模腔中的树脂的充满状态是通过个别地检测各模腔中可移动芯子(5A、5B)的位置检测到的。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的注塑模压法,其特征在于,上述热流道(10A、10B)是阀门浇口式的,浇口用一个阀来打开和关闭。
7.如权利要求1-5中任何一项所述的注塑模压法,其特征在于,上述浇口是用一个在模腔中向着浇口前进和后退的冲头(9A、9B)来打开和关闭的。
8.一种用于注塑模压的设备,它包括:一套模具,它包括一个可移动的模具(2)和一个固定的模具(3),当上述模具闭合时,上述可移动的模具和固定的模具中形成许多个模腔(1A、1B);许多分配从一个注塑喷嘴(4)喷射出来的熔融树脂的流动分配通道;许多条设置在上述固定模具(3)中的热流道(10A、10B),每一个模腔(1A、1B)设置一条,并与各流动分配通道连接,使被分配的熔融树脂能同时供应并充满上述许多模腔(1A、1B);许多可移动的芯子(5A、5B),各自设置在可移动模具的各个模腔中,以便提高对充满模腔的熔融树脂的压力,上述可移动芯子的顶端可推进到上述模腔内;许多传感器(6A、6B、6C),各自单独地检测各个模腔中的充满树脂的状态;以及一个控制装置(7),它控制上述模具的开和关,供应从注射喷嘴来的熔融树脂,打开和关闭许多浇口,并推进和缩回上述可移动的芯子;上述控制装置(7)按次序控制上述模具(2、3)的关闭,并随着熔融的树脂从各热流道(10A、10B)供入和充满上述各模腔,用各个传感器(6A、6B、6C)个别地检测各模腔(1A、1B)充满树脂的状态,个别地关闭各个已经达到规定的树脂充满状态的模腔的浇口,然后个别地把各个可移动的芯子(5A、5B)推进到各个已经达到规定的充满状态的模腔内部,以便个别地将各模腔中的压力提高到规定的数值,并在规定的冷却时间之后,将模制品弹出。
9.如权利要求8所述的注塑模压用的设备,其特征在于,上述检测各模腔内的充满树脂的状态的传感器是检测各模腔中的压力的压力传感器(6A、6B)。
10.如权利要求8所述的注塑模压用的设备,其特征在于,上述检测各模腔内的充满树脂的状态的传感器是检测各模腔中的可移动芯子(5A、5B)的位置的位置传感器(6A、6B)。
11.如权利要求8-10中任何一项所述的注塑模压用的设备,其特征在于,上述热流道(10A、10B)是阀门浇口式的。
12.如权利要求11所述的注塑模压用的设备,其特征在于,在上述阀门浇口式热流道中的浇口打开和关闭部分位于远离模腔处,以便提供这样一种结构,在上述浇口的打开和关闭部分与上述模腔之间所保存的熔融树脂的量等于或多于树脂的一次喷射量。
13.如权利要求8-10中任何一项所述的注塑模压用的设备,其特征在于,在上述浇口中设有一个能在上述模腔中向着浇口前进或后退,以便打开和关闭浇口的冲头(9A、9B)。
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