JP2005254700A - 金型温度調節システム及び金型温度調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡略な構成でサイクルタイムが短く、ウエルド等の不良が無く高品質の成型品を得ることができる金型温度調節システムを提供する。
【解決手段】本発明の金型温度調節システムは、成形機に設けた樹脂成形を行う金型の温度調節を行う金型温度調節装置における前記金型へ冷却水の供給を行う冷却水供給管路に設けた自動開閉弁５１乃至５４と、金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、自動開閉弁５１乃至５４に対する金型閉時点から所定時間遅延させた遅延開閉制御による冷却水の供給により金型の冷却を行う制御手段６０とを有するものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、樹脂成形を行う金型に適用する金型温度調節システム及び金型温度調節方法に関するものである。

従来、例えば熱可塑性樹脂材料を用いて所望の成型品を成形する金型の温度調節は、金型温度調節装置を用いて絶えず金型が一定温度を保つように行われるのが通常である。
すなわち、金型へ高温の樹脂材料を流入したとき樹脂の熱により金型表面温度が上昇することから、金型温度調節装置は、樹脂の熱を奪い去るよう金型へ冷却水を供給し、絶えず一定温度を保つように調節するものである。

更に詳述すると、従来においては、金型へ溶融樹脂を流し込む際に、金型キャビィティ表面温度を高くしておき、流し込んだ後冷却水供給により金型温度を下げる方法（ヒートサイクル法）が多用されている。

しかし、このような従来法の場合、加熱用媒体、冷却用媒体を繰り返して流す必要があるため、サイクルタイムが長くなってしまうという問題があった。

特許文献１には、固定金型、可動金型、及びその間に複数のスプール、複数のキャビィティ、複数の流動回路、温調回路等の複雑な要素を備え、成形性の向上を図る構成の金型を備えた熱硬化性樹脂の射出成形装置が提案されている。

しかし、この特許文献１の射出成形装置の場合、金型構成がかなり複雑であり、これに伴いこの金型に対する加熱用媒体、冷却用媒体等の温調媒体の供給制御も複雑になってしまうという問題を包含している。
特開平１１−２０７７８４号公報

解決しようとする問題点は、簡略な構成でサイクルタイムが短く、ウエルド等の不良が無く成形性に優れた成型品を得ることが可能な金型温度調節システムが存在しない点である。

本発明は、樹脂成形を行う金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に自動開閉弁を設け、樹脂成形時の金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、前記自動開閉弁の金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御による冷却媒体の供給により金型の冷却を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、樹脂成形を行う金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に自動開閉弁を設け、樹脂成形時の金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、前記自動開閉弁の金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御による冷却媒体の供給を行い、金型の冷却を行うものであることから、金型表面の成型品に対する転写性の向上と、ウエルドラインの発生防止により、成型品の外観を高品質とすることができ、遅延冷却により、成形工程のサイクルアップが可能な金型温度調節システムを提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、成形機、金型温度調節装置を備え、金型温度調節装置から金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁、遅延開閉制御を行う制御手段を備えた構成により、請求項１記載の発明と同様な効果を発揮させることができる。
請求項３記載の発明によれば、金型温度調節装置と金型との間に介在させたマニホールドにおける冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に自動開閉弁、遅延開閉制御を行う制御手段を備えた構成により、請求項１記載の発明と同様な効果を発揮させることができる。

請求項４記載の発明によれば、樹脂成形時の金型を閉じる時点で金型閉信号を発生させ、この金型閉信号に基づき、金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御による冷却媒体の金型への供給により金型の冷却を行うという簡略な過程にて、サイクルタイムが短く、ウエルド等の不良が無く成形性に優れた成型品を得ることが可能な金型温度調節方法を提供できる。
請求項５記載の発明によれば、成形機、金型温度調節装置を備え、樹脂成形時の金型を閉じる時点で金型閉信号を発生させ、金型温度調節装置における金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁に対して金型閉信号に基づいた金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御を行うことにより、請求項４記載の発明と同様な効果を発揮させることができる。
請求項６記載の発明によれば、金型温度調節装置と金型との間に介在させたマニホールドに自動開閉弁を設けた構成で、樹脂成形時の金型を閉じる時点で金型閉信号を発生させ、自動開閉弁に対して金型閉信号に基づいた金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御を行うことにより、請求項４記載の発明と同様な効果を発揮させることができる。

本発明は、簡略な構成でサイクルタイムが短く、ウエルド等の不良が無く高品質の成型品を得るという目的を、成形機に設けた樹脂成形を行う金型の温度調節を行う金型温度調節装置における前記金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁と、前記金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、前記自動開閉弁に対する金型閉時点から所定時間遅延させた遅延開閉制御による冷却媒体の供給により金型の冷却を行う制御手段とを有する構成により達成した。

以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
図１乃至図６を参照して本発明の実施例１の金型温度調節システムについて説明する。

図１は本実施例１の金型温度調節システムの概略正面図、図２は本実施例１の金型温度調節装置の側面図、図３は本実施例１の金型温度調節装置の背面図、図４は本実施例１の金型温度調節装置の概略配管系統図、図５は本実施例１の金型温度調節装置の具体的配管系統図、図６は本実施例１の金型温度調節システムの主要な制御系を示すブロック図である。

本実施例１の金型温度調節システムは、熱可塑性樹脂製品等のよう成型品を成型するための成形金型（以下「金型」という）を搭載した成形機３０と、金型温度調節装置１とを配管系４８、電気系４９で接続し組み合わせることで構成している。

前記成形機３０の成形機本体３０Ａに搭載した金型は、熱可塑性樹脂材料を成型するための可動型、固定型、スプルー、パンチを備えている。また、成形機本体３０Ａは、温度設定等の各種設定操作を行うための操作パネル１８、熱可塑性樹脂材料を投入するためのホッパー１９を備えている。

金型温度調節装置１は、箱型状の装置本体２を具備し、この装置本体２はその底部に床面走行用のキャスタ３、床面固定用の固定具４を備えている。前記装置本体２の正面には、金型における被冷却要素である固定型、可動型、スプルー、パンチに対する冷却水の給排を各々行うための冷却媒体系である冷却水系における温度調節手段５Ａ乃至５Ｄ（図４参照）を構成する例えば４個構成のコントローラ群が配置されている。

前記４個のコントローラ群は、図４にも示すように、固定側温度コントローラ６ａ、可動側温度コントローラ６ｂ、スプルー用温度コントローラ６ｃ、パンチ用温度コントローラ６ｄからなるものである。また、装置本体２の正面には、前記例えば４個の各コントローラ群に対応して、４個の圧力計７ａ乃至７ｄも配置している。更に、４個のコントローラ群の隣に供給水圧力計７ｆも配置している。

次に、前記装置本体２の背面壁部の構成について図３を参照して説明する。
前記装置本体２の背面壁部の略中央部には、複数の各冷却水系における単一の冷却水供給口部１１及び単一の冷却水排出口部１２を隣り合う配置で設けている。また、装置本体２の背面壁部には、冷却水供給口部１１の下側にパージ用エアー接続口１３を設けている。

更に、装置本体２の背面壁部の下部側には、金型における図示しない固定型への冷却水の供給口（止め弁付き）１４ａ、固定型からの冷却水の戻り口（止め弁付き）１４ｂ、図示しない可動型への冷却水の供給口（止め弁付き）１５ａ、可動型からの冷却水の戻り口（止め弁付き）１５ｂをそれぞれ設けている。

前記装置本体２における背面壁部の上部側には、金型における図示しないスプルーへの冷却水の供給口（止め弁付き）１６ａ、スプルーからの冷却水の戻り口（止め弁付き）１６ｂ、図示しないパンチへの冷却水の供給口（止め弁付き）１７ａ、パンチからの冷却水の戻り口（止め弁付き）１７ｂを設けている。
なお、図２は上述した単一の冷却水供給口部１１、供給口１４ａ、戻り口１４ｂ等を装置本体２の側面から見た状態を示している。

次に、本実施例１の金型温度調節装置の配管系統全体について図４、図５を参照して説明する。
前記装置本体２において、単一の冷却水供給口部１１から供給される冷却水は、フィルタ２１、減圧弁２２、止め弁２３を経て分配管路３１に送られ、分配管路３１により４系統に分配されて冷却水系における温度調節手段５Ａ乃至５Ｄに各々供給される。また、分配管路３１の入口側には、前記パージ用エアー接続口１３から止め弁２５、２６を経てパージ用エアーが供給される。また、前記分配管路３１には、圧力スイッチ２７、前記供給水圧力計７ｆを接続している。一方、前記温度調節手段５Ａ乃至５Ｄから各々排出されてくる４系等の冷却水（冷却排水）は、集水管路３２により集水され、前記単一の冷却水排出口部１２に送られるようになっている。

前記温度調節手段５Ａは、図５に示すように、分配管路３１からの冷却水を吸引して圧送するポンプ４１と、ポンプ４１からの冷却水を所定温度に加熱調節可能なヒータ部４２とを有し、ヒータ部４２により温度調節された冷却水を前記供給口１４ａを経て固定型に送るようになっている。前記ヒータ部４２には、リリーフ弁４３が接続され、また、ヒータ部４２の出口側には、前記圧力計７ａが接続されている。

更に、ヒータ部４２と前記供給口１４ａとの間に自動開閉弁（シーケンシャルバルブ）５１を接続している。
一方、固定型を循環して戻り口１４ｂから温度調節手段５Ａに戻ってくる冷却水（冷却排水）は、ソレノイドバルブ４４を経て前記集水管路３２に送られるようになっている。

本実施例１では、戻ってくる冷却水（冷却排水）の管路と前記ポンプ４１の吸引側との間を連結する管路には、止め弁４５、サーモカップル４６を設けている。また、前記供給口１４ａ、戻り口１４ｂ間を連結する管路には、止め弁４７を設けている。

前記温度調節手段５Ｂ、５Ｃ、５Ｄも各々前記温度調節手段５Ａと同様の構成となっている。
そして、温度調節手段５Ｂのヒータ部４２と前記供給口１５ａとの間に自動開閉弁（シーケンシャルバルブ）５２を接続している。温度調節手段５Ｃのヒータ部４２と前記供給口１６ａとの間に自動開閉弁（シーケンシャルバルブ）５３を接続している。前記温度調節手段５Ｄのヒータ部４２と前記供給口１７ａとの間に自動開閉弁（シーケンシャルバルブ）５４を接続している。

図６に示す制御系は、成形機３０における金型により成形を行う際に発せられる金型閉信号に基づいて、制御手段６０により前記自動開閉弁５１乃至５４を、図８に示す一定時間Ｔ１（数秒程度）遅延させて開閉制御するように構成したものである。この一定時間Ｔ１の遅延動作は、例えば計時手段５５のタイマ動作により、又は予め制御手段６０に格納したプログラムに基づくプログラム制御により実行するものである。

次に、図７、図８をも参照して本実施例１に係る金型温度調節システムの動作を、前記自動開閉弁５１乃至５４を使用した金型温度調節方法を主にして説明する。
本実施例１の金型温度調節システムにおいて、成形機３０により熱可塑性樹脂材料を用いて成形処理を行う場合に、図７に示すように、金型を閉じた時点で溶融樹脂が金型に入り成形機３０は金型閉信号を出力する（ステップＳ１）。この金型閉信号を受信した制御手段６０は、タイマ動作により又はプログラム制御により、金型を閉じた時点から一定時間Ｔ１（数秒）遅延させた弁開駆動信号を生成し（ステップＳ２）、この弁開駆動信号を前記自動開閉弁５１乃至５４に送信してこれら自動開閉弁５１乃至５４を開状態とする（ステップＳ３）。

これにより、温度調節手段５Ａ乃至５Ｄから固定型、可動型、スプルー、パンチに各々冷却水が送られ金型の冷却動作が開始される（ステップＳ４）。そして、所定時間（図８に示すＴ２時間）経過後、制御手段６０は前記自動開閉弁５１乃至５４に弁閉駆動信号を送りこれら自動開閉弁５１乃至５４を閉状態とする（ステップＳ５）。

このような一連の動作によって、図８に示すように、金型を閉じた時点から上昇する金型の表面温度を、一定時間Ｔ１遅延させた時点から所定時間Ｔ２の冷却動作にて例えば摂氏７０度（設定温度）に低下させることができ、この間に金型の表面の成型品に対する転写性を向上できるとともに、ウエルドラインが生じることを回避し、成型品の外観を良好なものとしその品質を高めることが可能となる。

なお、前記従来例のような一定温調の場合には、金型の温度を例えば図８上欄に示すように摂氏９０度（設定温度）に低下させるものであり、本実施例１によれば前記自動開閉弁５１乃至５４に対する遅延開閉制御により、金型に対する温調が冷却重視の態様となって、金型温度調節装置１の設定温度を２０度程度低く設定することが可能となり、この結果、本実施例１に係る金型温度調節システムによる金型温度調節方法を実行する場合の消費電力を減らし、電気料金を軽減することができる利点がある。

また、本実施例１と前記従来例の一定温調の場合とを比較すると、図８に示すように、金型閉の時点から冷却動作を実行して金型温度を設定温度まで低下させるまでの時間が時間差Ｔ３だけ本実施例１の方が短くて済み、本実施例１によれば時間差Ｔ３分だけサイクルアップを図ることができる。

（実施例２）
次に、図９を参照して本発明の実施例２について説明する。
本実施例２の金型温度調節システムは、金型温度調節装置１と金型１００との間に、供給側マニホールド９１と、戻り側マニホールド９３とを具備するマニホールドユニット９０を備えるとともに、前記マニホールドユニット９０に前記制御手段６０の機能を搭載した制御箱９２を配置している。

前記供給側マニホールド９１における金型１００へ接続した８系等の冷却水供給管路への出口９１ａ乃至９１ｆのうち、例えば４系等の出口９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄに実施例１の場合と同様な自動開閉弁５１、５２、５３、５４を配置して、図６に示す制御系と同様な制御系により図７に示す処理過程にて成形機３０からの金型閉信号を利用して自動開閉弁５１、５２、５３、５４の遅延開閉制御を行い、金型１００の温度調節を行うようにしたものである。
なお、自動開閉弁の配置個数は、４系統に限らず５系統、６系等、８系統等任意に選定可能である。

このように構成した金型温度調節装置１と金型１００との間に自動開閉弁５１、５２、５３、５４を備えるマニホールドユニット９０を採用した実施例２の構成によっても、実施例１の場合と同様な金型１００の冷却を行うことで、金型１００の表面の成型品１０１に対する転写性を向上できるとともにウエルドラインが生じることを回避し、成型品１０１の外観を良好なものとしその品質を高めることが可能となる。また、実施例１の場合と同様、消費電力を減らし、電気料金を軽減することも可能となる。なお、図９中、１０３はウエルドを示すものである。

本発明は、上述した実施例の他、被冷却要素が６系統又は６系統以上の複数となる金型構成のものに対しても適用でき、この場合においても成型品に対する転写性の向上、ウエルドラインの回避による外観の良好化、品質向上を図ることができる。

本発明の実施例１の金型温度調節システムの概略正面図である。 本発明の実施例１の金型温度調節装置の側面図である。 本発明の実施例１の金型温度調節装置の背面図である。 本発明の実施例１の金型温度調節装置の概略配管系統図である。 本発明の実施例１の金型温度調節装置の具体的配管系統図である。 本発明の実施例１の金型温度調節システムの主要な制御系を示すブロック図である。 本発明の実施例１の金型温度調節システムによる温度調節過程を示すフローチャートである。 本発明の実施例１の自動開閉弁の動作と、金型、成型品の温度との関係を示す説明図である。 本発明の実施例２の金型温度調節システムの概略配管図である。

符号の説明

１ 金型温度調節装置
２ 装置本体
３ キャスタ
４ 固定具
５Ａ〜５Ｄ 温度調節手段
６ａ 固定側温度コントローラ
６ｂ 可動側温度コントローラ
６ｃ スプルー用温度コントローラ
６ｄ パンチ用温度コントローラ
７ａ〜７ｄ 圧力計
７ｆ 供給水圧力計
１１ 冷却水供給口部
１２ 冷却水排出口部
１３ パージ用エアー接続口
１４ａ 供給口
１４ｂ 戻り口
１５ａ 供給口
１６ａ 供給口
１７ａ 供給口
１８ 操作パネル
１９ ホッパー
２１ フィルタ
２２ 減圧弁
２３ 止め弁
２５、２６ 止め弁
２７ 圧力スイッチ
３０ 成形機
３０Ａ 成形機本体
３１ 分配管路
３２ 集水管路
４１ ポンプ
４２ ヒータ部
４３ リリーフ弁
４４ ソレノイドバルブ
４５ 止め弁
４６ サーモカップル
４７ 止め弁
４８ 配管系
４９ 電気系
５１〜５４ 自動開閉弁
５５ 計時手段
６０ 制御手段
９０ マニホールドユニット
９１ 供給側マニホールド
９１ａ〜９１ｆ 出口
９２ 制御箱
９３ 戻り側マニホールド
１００ 金型
１０１ 成型品
１０３ ウエルド

Claims (6)

1. 樹脂成形を行う金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に自動開閉弁を設け、樹脂成形時の金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、前記自動開閉弁の金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御による冷却媒体の供給により金型の冷却を行うことを特徴とする金型温度調節システム。
2. 成形機に設けた樹脂成形を行う金型の温度調節を行う金型温度調節装置における前記金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁と、
   前記金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、前記自動開閉弁に対する金型閉時点から所定時間遅延させた遅延開閉制御による冷却媒体の供給により金型の冷却を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする金型温度調節システム。
3. 成形機に設けた樹脂成形を行う金型の温度調節を行う金型温度調節装置と、
   この金型温度調節装置と金型との間に介在させたマニホールドと、
   マニホールドから金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁と、
   前記金型を閉じる時点で発生させる金型閉信号に基づき、前記自動開閉弁に対する金型閉時点から所定時間遅延させた遅延開閉制御による冷却媒体の供給により金型の冷却を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする金型温度調節システム。
4. 樹脂成形を行う金型の温度調節を行う金型温度調節方法であって、
   樹脂成形時の金型を閉じる時点で金型閉信号を発生させる過程と、
   前記金型閉信号に基づき、金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御による冷却媒体の金型への供給により金型の冷却を行う過程と、
   を含むことを特徴とする金型温度調節方法。
5. 成形機に設けた金型の温度調節を行う金型温度調節方法であって、
   樹脂成形時の金型を閉じる時点で金型閉信号を発生させる過程と、
   前記金型の温度調節を行う金型温度調節装置における前記金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁に対して、前記金型閉信号に基づき、前記金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御を行って金型の冷却を行う過程と、
   を含むことを特徴とする金型温度調節方法。
6. 成形機に設けた金型の温度調節を行う金型温度調節方法であって、
   樹脂成形時の金型を閉じる時点で金型閉信号を発生させる過程と、
   前記金型の温度調節を行う金型温度調節装置と金型との間に介在させたマニホールドにおける前記金型へ冷却媒体の供給を行う冷却媒体供給管路に設けた自動開閉弁に対して、前記金型閉信号に基づき、前記金型閉時点から所定時間の遅延開閉制御を行って金型の冷却を行う過程と、
   を含むことを特徴とする金型温度調節方法。

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