JP2001038779A - 温度制御方法およびハンドリング装置を有する樹脂射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の設計のプラスチック製品の温度制御を
効果的に行える温度制御方法および対応する射出成形装
置を提供する。 【解決手段】 金型（１０）の金型部（１２，１４）の
中空キャビティ（１６）からワークピース（１８）を離
型するために、ハンドリング装置（４０）が設けられて
いる。温度制御装置が、前記ハンドリング装置（４０）
に組み込まれている。前記温度制御装置（４０）は、加
熱効果を与え、好ましくは、温度制御流体を噴射する少
なくとも１つのノズル（５０，５２）として構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金型の金型部の中
空キャビティからワークピースを離型するためのハンド
リング装置と、ハンドリング装置に組み込まれた温度制
御装置とを有するプラスチック（樹脂）射出成形装置に
おいて温度制御を行う方法に関する。さらに、本発明
は、金型の金型部の中空キャビティからワークピースを
離型するためのハンドリング装置と、ハンドリング装置
に組み込まれた温度制御装置とを備えたプラスチック射
出成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ＤＥ
９４ ０２ ９３１ Ｕ公報は、射出金型から射出成
形品を取り出す装置を開示している。この従来装置は、
製造直後のプラスチック製品を取り出すために開放され
た金型の２つの金型部の間に進入するように構成された
排出ハンドを有する。排出ハンドは、吸着把持装置の補
助により中空キャビティからワークピースを離型する把
持プレートを有する。この従来装置において、プラスチ
ックワークピース（コンパクトディスクボックス）は、
非常に肉薄に形成され、中空キャビティから離型する間
に、排出ハンドの把持プレートに接触させることによっ
て冷却される。冷却作用を補助するために、従来装置の
把持プレートは、冷却装置を備えたものであってもよ
い。冷却装置は、好ましくは、冷却孔と、孔内を流れる
冷却流体とを備えている。

【０００３】この従来装置は、その特別な設計により、
肉薄プラスチックワークピースにしか対応しておらず、
どの様な場合も、把持プレートと接触して接触冷却によ
って冷却される比較的大きな平坦面部分を有するこの様
なワークピースにしかに対応していないという欠点があ
る。しかし、プラスチック製品は、例外的な場合にのみ
この様な特徴を有する。通常、プラスチック製品は、任
意の形状を有し、通常は大きな平坦面部分を有さない。
さらに、従来装置は、例えば、貫通孔などを完成ワーク
ピースに形成するために金型閉鎖時に中空キャビティ内
に突出するコアを有し、コアも冷却しなければならない
ような金型には使用されない。

【０００４】ＤＥ １９５ ３６ ８６８ Ａ１公報
は、プラスチック射出成形装置の金型から射出成形プラ
スチック製品を取り出すための方法および装置を開示し
ている。この従来装置も、平坦な肉薄プラスチック製
品、特に、コンパクトディスクボックスの製造に使用す
ることを意図している。ワークピースは、把持アームの
補助により金型から取り出され、離型後直ちに冷却流体
によって冷却される。ワークピースは、コンベアベルト
上に、相互間に小間隙をおいて平行に配置されることが
好ましい。例えば、コンベアベルトは、互いに平行に走
行する２つの歯付ベルトとして構成され、ワークピース
を歯間の空隙に挿入するようになっている。ワークピー
スを冷却するために、コンベアベルトの全域が冷却空気
流に曝され、空気流は、隣接するワークピース間の間隙
あるいは空隙に案内される。したがって、この従来装置
において、冷却は、接触によってではなく、対流によっ
て行われる。

【０００５】この従来装置の欠点は、先ずワークピース
を中空キャビティから離型し、その後にコンベアベルト
へと移送しなければならないことである。したがって、
冷却は、中空キャビティからの離型後、短時間で開始さ
れるが、中空キャビティからコンベアベルトへの移送中
に比較的柔らかいプラスチック製品を安定して保持し、
ワークピースの意図しない変形を確実に回避するため
に、離型直後または離型中に行われることはなく、その
前に単独で行われることもない。

【０００６】従来装置の別の欠点は、ワークピースの冷
却のみが可能であり、上述のような、更に複雑な金型に
おけるコアの冷却が不可能であることである。最後に、
ＵＳ ４ ６３６ ３４１ Ａ公報は、金型からの離型
後の射出成形プラスチック製品をコンベアベルトによっ
て冷却ステーションへと移送し、さらに冷却ステーショ
ン内において複数の孔を備えた振動金属シート上でプラ
スチック製品を移送し、孔を介して下から冷却空気流を
流出させることを教示している。

【０００７】この従来装置も、離型中または離型直後に
プラスチック製品を冷却するわけではなく、先ず特別な
冷却ステーションへと移送しなければならないという欠
点を有する。さらに、ワークピースのみが冷却され、金
型部材は冷却されない。したがって、本発明の目的は、
上記の欠点を回避できる冒頭に記載のタイプの装置と方
法を提供することである。特に、離型中または離型直後
あるいは離型前に、任意の設計のプラスチック製品の温
度制御を効果的に行うことができる。この様にして、ワ
ークピースを先ず別の温度制御ステーション、例えば冷
却ステーションに移送する必要がなくなる。さらに、離
型中であろうと、離型直後であろうと、さらにはワーク
ピースを中空キャビティから離型する前であっても、金
型部材の温度制御が可能となる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】冒頭に記載の方法によれ
ば、この目的は、温度制御装置が加熱効果を与えること
で達成される。冒頭に記載のタイプのプラスチック射出
成型装置において、この目的は、温度制御装置が温度制
御流体を噴射するための少なくとも１つのノズルとして
構成されることで達成される。

【０００９】本発明の目的は、この様にして総じて解決
される。ＤＥ ９４ ０２ ９３１ Ｕ公報に開示され
ている従来装置とは対照的に、接触による温度制御が回
避され、したがって、温度制御装置をプラスチック製品
の特定の形状に適応させる必要がない。ただし、ＤＥ
１９５ ３６ ８６８Ａ１公報における教示を考慮し
て、任意の形状のワークピースの温度制御を行うため
に、対流による冷却を選択する。さらに重要なことは、
この温度制御が金型部材にも及び、さらに、離型中や離
型後の期間にも及ぶということである。これは、従来装
置では不可能であり、従来装置からは自明ではない。ノ
ズルの形状寸法は、ワークピースおよび金型や金型部材
のための効果的な温度制御が可能となるように選択さ
れ、ノズルは、その形状寸法が広範な範囲内で変更可能
である。

【００１０】本発明の好ましい実施形態において、前記
温度制御流体は、空気であり、冷却効果を意図するもの
である場合には、冷却化空気または液化空気である。し
かし、例えば水などの液体を選択することも可能であ
る。本発明の第１の実施形態群では、ワークピースの離
型中において、前記ノズルは、ワークピースに向けられ
ている。この方策は、ハンドリン装置がワークピースに
近接してきた時にすぐに、ワークピースの温度制御また
はワークピースの所定の表面部分の温度制御を開始する
という利点を有する。したがって、離型が開始される前
に温度制御を開始してもよい。そして、温度制御が、離
型時の全期間に及ぶようにしてもよく、ワークピースが
最終的に金型外の従来のコンベア上に移送されるか、あ
るいは、後処理装置に手渡されるまで、金型部間の空隙
外へのハンドリング装置の移動の間、継続されるように
してもよい。

【００１１】その代替あるいは補足として、本発明の特
に好適な実施形態において、金型または金型部における
温度制御を提供してもよい。したがって、金型が、金型
閉鎖時に中空キャビティ内に突出し、金型開放時に解放
されるコアを有する場合、ワークピースの離型時に前記
ノズルをコアに向けるようにしてもよい。この方策は、
前述のように、金型部材、特にコアを非常に早い段階で
加熱可能であり、ハンドリング装置が金型部間の空隙に
挿入されてから冷却可能であるという特別な利点を有す
る。前述のように、ノズルの数、位置、方向、寸法を広
範な範囲内において適宜に選択することによって、金型
の様々な部材、特に前記のコアに対する効果的な温度制
御が得られるというのは、本発明の本実施形態において
確かに真実である。温度制御を、全離型プロセスに亘っ
て継続し、ハンドリング装置が開放金型外に移動した時
にのみ終了するようにしてもよい。

【００１２】冷却を意図している場合や、同様に加熱を
行う場合に、上記の配慮が有効となる。本発明によれ
ば、対流による上記の冷却によって、金型、すなわち、
従来型冷却チャネルを設けることが不可能な金型部や金
型部材に対して、有利に冷却作用を与えることができ
る。これは、上記のコアの場合だけでなく、比較的肉薄
な材料厚が得られる金型領域についても当てはまる。例
えば、スプルーチャネルを介して中空キャビティへの供
給が行われ、ニードルバルブがこのスプルーチャネルに
組み込まれている場合、ニードルバルブが中空キャビテ
ィへの移行時にスプルーチャネル内に位置すると、金型
材は、非常に肉薄の円錐状ニードルバルブ座部の領域に
まで達する。この特定の領域は、金型開放時に解放さ
れ、局所的に冷却流体を流すことによって対流冷却され
る。

【００１３】一方、金型もしくはその一部または金型部
材に対して加熱作用を与えることも有利である。例え
ば、ワークピースの離型中に、スプルー領域内のプラス
チック材料が既に固化している場合、局所的な加熱によ
ってプラスチック材料のその領域を再軟化または再液状
化することができる。同様に、いわゆる「フローブレー
キ」を排除することができる。この用語は、射出プロセ
ス中に溶融プラスチック材料の流動を阻害する金型内の
領域を意味するものと理解される。例えば、金型内のこ
の様な位置における温度が非常に低く、そこを流れる液
状プラスチック材料が冷却された結果、その粘度が増加
するような場合がこれに相当する。しかし、一般的に
は、射出プロセス中に金型内を流れる液状プラスチック
材料が遭遇するあらゆる流体力学的障害物について、同
様のことが言える。この様な流体力学的障害物の位置に
おいて局所加熱を与えると、プラスチック材料は、その
位置において局所的に再加熱され、したがって、その粘
度が減少する。特に、コアの領域において、プラスチッ
ク材料がコアの一方側に対向して流れるために、プラス
チック材料の流れが２つの分岐流に分割されてコアの２
側方を流れ、コアの下流側で再び合流するような場合が
これに相当する。プラスチック材料がコア周辺で冷却さ
れると、プラスチック材料流の２つの分岐流は、コアの
下流側で完全に合流しない。したがって、いわゆる「ウ
ェルドライン」、すなわち継目が形成される。この様な
問題は、金型の局所加熱により回避される。

【００１４】ワークピースおよびコアが温度制御される
装置の第１の変形態様によれば、コアおよびノズルが、
ハンドリング装置上のワークピースとは反対側に配置さ
れる。対照的に、別の変形態様によれば、コアおよびノ
ズルは、ハンドリング装置のワークピースに対向する側
に配置される。これらの変形態様は、両方とも、考え得
るあらゆる用途分野に適用可能であり、どちらを選択す
べきかは、特定の金型内においてコアがどの様に配置さ
れているかによって決定される。これは、コアが中空キ
ャビティを収容するこの金型部に配置される可能性があ
るが、反対側の金型部にも配置される可能性があるから
である。

【００１５】最後に、特に好ましい本発明の別の実施形
態において、前記ハンドリング装置が、金型開放時に金
型部間に挿入されるハンドリングアームを備え、前記ノ
ズルがハンドリングアーム上に配置されている。更なる
利点は、以下の説明と添付図面から明らかになるであろ
う。なお、上記および下記の特徴は、特定の所与の組み
合わせに限定されず、本発明の範囲を逸脱することな
く、その他の組み合わせ、あるいは、単独で利用可能で
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図面に示さ
れており、これについて以下の説明により更に詳細に述
べる。図面において、参照番号１０は、第１の金型部１
２と第２の金型部１４を主に備えた金型（その一部）を
示す。ただし、これはもちろん単なる例示であり、本発
明は、様々な構成の他の金型設計、例えば、中央プラテ
ンと２つの側方金型部を有するいわゆるスタック金型に
拡大適用することも可能であると解釈される。

【００１７】中空キャビティ１６は、第１の金型部１２
内に設けられており、ワークピース１８は、中空キャビ
ティ１６に液状化プラスチック材料を射出することによ
って中空キャビティ１６内で製造される。プラスチック
材料の生成およびプラスチック材料の中空キャビティ１
６への射出は、簡単にするために図示されていない。こ
れは、全て従来技術において当業者にとって周知であ
る。金型１０は、第１のコア２０および第２のコア２２
をさらに備えている。コア２０，２２は、第２の金型部
１４内へと案内される。コアは、それぞれ前方終端部２
４，２６を有し、中空キャビティ１６、すなわち、第１
の金型部１２内に延びている。第１のコア２０は、その
前方終端部２４がより小さな直径を有するような形状と
されており、第２のコア２２は、その全長、すなわち、
その前方終端部２６に亘って連続的な直径を有する。

【００１８】図１および図２から容易に理解できるよう
に、前方終端部２４，２６は、完成ワークピース１８内
においてそれぞれ貫通孔２８，３０を形成するために使
用される。この例において、図示の形状は、もちろん単
なる例示であると解釈される。図示の例において、コア
２０，２２を第２の金型部１４に設け、前方終端部２
４，２６を第１の金型部１２の中空キャビティ１６内に
突出させることが有利である。

【００１９】ワークピース内の孔が金型の開放方向に対
して横方向に延びている他の用途では、コアは、図１お
よび図２の図面において水平に延びるように、中空キャ
ビティと同じ金型部に設けられており、したがって、第
１の金型部１２内に配置され、ジャーナル結合される。
図３は、金型１０がその開放動作位置にある場合に、金
型部１２，１４が離隔されている状態を示す。

【００２０】この状態において、コア２０，２２は、図
３に示すように解放され、どの様な場合も、前方終端部
２４，２６が解放状態で突出している。ハンドリング装
置４０が、相互に離隔された金型部１２，１４間の間隙
に挿入される。ハンドリング装置４０は、その前方終端
部が適切に小さな寸法を有するハンドリングアーム４２
として構成されている。図３のハンドリングアーム４２
の下側において、把持部４４，４６、例えば、吸着ヘッ
ドが設けられている。把持部４４，４６は、ワークピー
ス１８と係合し、これを中空キャビティ１６から離型す
る。離型は、中空キャビティ１６内において、当業者に
とってそれ自体公知のエジェクタピン（図示せず）の利
用で補助される。

【００２１】把持部４４，４６が、吸着ヘッドとして構
成されている場合は、吸着ヘッドに適切な部分真空を与
えるための真空ライン４８がハンドリングアーム４２内
に組み込まれる。図３のハンドリングアーム４２の上側
には、２対のノズル５０ａ，５０ｂおよび５２ａ，５２
ｂが設けられている。ノズル対５０ａ，５０ｂは、解放
状態の第１のコア２０の前方終端部２４に向けられてお
り、第２のノズル対５２ａ，５２ｂは、解放状態の第２
のコア２２の前方終端部２６に向けられている。ノズル
対５０ａ，５０ｂおよび５２ａ，５２ｂは、ハンドリン
グアーム４２に組み込まれている加圧流体ライン５４に
接続されている。例えば冷却流体などの温度制御流体
は、加圧流体ライン５４を介してノズル対５０ａ，５０
ｂおよび５２ａ，５２ｂに供給される。冷却流体は、空
気であってもよいし、冷却空気、液化空気、液化窒素、
その他の液体であってもよい。

【００２２】前方終端部２４，２６は、ノズルを介して
冷却流体に曝され、したがって、対流によって冷却され
る。上記のように、コアも第１の金型部１２内に配置さ
れている場合、ノズル対は、（図３の図面において）ハ
ンドリングアーム４２の下側に配置すべきである。本発
明の他の実施形態によれば、ノズルは、全体的にであろ
うが、所定の表面領域（図示せず）内のみであろうが、
ワークピース１８を冷却するために設けられている。

【００２３】したがって、ハンドリング装置４０または
ハンドリングアーム４２上のノズルの対応する数、方
向、寸法を適宜に選択することによって、ワークピース
あるいは金型部材に対する局所的な冷却効果を達成する
ことができる。冷却効果は、ハンドリング装置４０が開
放金型内に挿入されると直ちに発生するので、可能な限
り早い段階で開始される。冷却効果の場合について上記
で説明した事柄は、特定の部材に対して加熱流体を流す
ことによる加熱を意図する場合にも同様に適用可能であ
る。

【００２４】ただし、金型部の局所加熱を先ず第１に考
慮しなければならない。この様にして、固化したスプル
ー部の再軟化や再液状化を行うことができ、上記で詳述
したように、射出プロセス中にプラスチック材料の流動
障害物が存在する金型の特定の部分を加熱することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラスチック射出成形装置の金型
の一部の横断面図であり、金型が閉鎖動作位置にある状
態を示す。

【図２】図１と同様の図を示すが、金型が開放動作位置
にある状態を示す。

【図３】図１および図２と同様の図を示し、本発明に係
るプラスチック射出成形装置における離型および冷却プ
ロセスを説明するためのものである。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型（１０）の金型部（１２，１４）の中
   空キャビティ（１６）からワークピース（１８）を離型
   するためのハンドリング装置（４０）と、前記ハンドリ
   ング装置（４０）に組み込まれた温度制御装置とを有す
   るプラスチック射出成形装置において温度制御を行う方
   法であって、前記温度制御装置（４０）が加熱効果を与
   えることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】前記金型（１０）に対して前記加熱効果を
   与えることを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】前記金型（１０）の所定の領域に対して前
   記加熱効果を与えることを特徴とする請求項２の方法。
4. 【請求項４】固化したスプルー部を再加熱するために、
   スプルーチャネルのオリフィスに対して前記加熱効果を
   与えることを特徴とする請求項３の方法。
5. 【請求項５】前記金型（１０）が、少なくとも１つのコ
   ア（２０，２２）を備え、前記コア（２０，２２）が、
   金型（１０）閉鎖時に前記中空キャビティ（１６）内に
   延び、金型（１０）開放時に解放され、前記コア（２
   ０，２２）に対して前記加熱効果を与えることを特徴と
   する請求項３の方法。
6. 【請求項６】前記中空キャビティ（１６）に向かって延
   びるスプルーチャネル内の流体力学的障害物に対して前
   記加熱効果を与えることを特徴とする請求項３の方法。
7. 【請求項７】金型（１０）の金型部（１２，１４）の中
   空キャビティ（１６）からワークピース（１８）を離型
   するためのハンドリング装置（４０）と、前記ハンドリ
   ング装置（４０）に組み込まれた温度制御装置とを備え
   たプラスチック射出成形装置であって、前記温度制御装
   置が、温度制御流体を噴射するための少なくとも１つの
   ノズル（５０，５２）として構成されていることを特徴
   とする射出成形装置。
8. 【請求項８】前記温度制御流体が、空気であることを特
   徴とする請求項６の射出成形装置。
9. 【請求項９】前記温度制御流体が、液化空気であること
   を特徴とする請求項８の射出成形装置。
10. 【請求項１０】前記温度制御流体が、液体であることを
    特徴とする請求項７の射出成形装置。
11. 【請求項１１】前記温度制御流体が、冷却流体であるこ
    とを特徴とする請求項７ないし１０の何れかの射出成形
    装置。
12. 【請求項１２】前記温度制御流体が、加熱流体であるこ
    とを特徴とする請求項７，８および１０のうちの何れか
    の射出成形装置。
13. 【請求項１３】前記ワークピース（１８）の離型中にお
    いて、前記ノズルが、前記ワークピース（１８）に向け
    られていることを特徴とする請求項７ないし１２の何れ
    かの射出成形装置。
14. 【請求項１４】前記ワークピース（１８）の離型中にお
    いて、前記ノズル（５０，５２）が、前記金型（１０）
    に向けられていることを特徴とする請求項７ないし１３
    の何れかの装置。
15. 【請求項１５】前記ノズル（５０，５２）が、前記金型
    （１０）の所定の領域に向けられていることを特徴とす
    る請求項１４の射出成形装置。
16. 【請求項１６】前記金型（１０）が、少なくとも１つの
    コア（２０，２２）を備え、前記コア（２０，２２）
    が、前記金型（１０）の閉鎖時に前記中空キャビティ
    （１６）内に延び、前記金型（１０）の開放時に解放さ
    れ、前記ノズル（５０，５２）が、前記ワークピース
    （１８）の離型時に前記コア（２０，２２）に向けられ
    ていることを特徴とする請求項１３の射出成形装置。
17. 【請求項１７】前記コア（２０，２２）および前記ノズ
    ル（５０，５２）が、前記ハンドリンク装置（４０）の
    前記ワークピース（１８）とは反対に向けて配置されて
    いることを特徴とする請求項１６の射出成形装置。
18. 【請求項１８】前記コアおよび前記ノズルが、ハンドリ
    ング装置の前記ワークピースに対向する側に配置されて
    いることを特徴とする請求項１６の射出成形装置。
19. 【請求項１９】前記ノズルが、前記中空キャビティに向
    かって延びるニードルバルブの座部に向けられているこ
    とを特徴とする請求項１４ないし１８の何れかの射出成
    形装置。
20. 【請求項２０】前記ハンドリング装置（４０）が、前記
    金型（１０）の開放時に前記金型部（１２，１４）間に
    挿入されるハンドリングアーム（４２）を備え、前記ノ
    ズル（５０，５２）がハンドリングアーム（４２）上に
    配置されていることを特徴とする請求項７ないし１９の
    何れかの射出成形装置。