JP2007261058A - 金型の温度調整方法及びその射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリジョイントの水漏れやスリップリングの接点不良等の問題を起さず、簡易な方法で金型の温度を安定的に保つことができる金型の温度調整方法及びその射出成形装置を提供する。
【解決手段】複数の金型２と複数のステーションＳ１〜Ｓ１０を用い、金型を一方向に循環して成形する射出成形装置が、一方の金型側には、金型内に挿入され、一端が金型から突出する複数のヒートパイプ５と、金型から突出するヒートパイプの突出部５ａを覆うように設けられた伝熱板６とを備え、他方のステーション側には、温度調整機３に接続された温度調整板４が設置されていて、金型がステーションで停止中に、温度調整板が伝熱板を挟み込むことによって、金型の温度が調整される。
【選択図】図３

Description

本発明は、移動可能な複数の金型を用意し、型締め、射出、保圧、冷却、型開き、取り出し、（およびインサート成形においてはインサートセット）といった一連の工程を分割し、複数あるステーションにて作業を並行して行い、金型を順次搬送する射出成形システムにおける金型の温度調整方法及びその射出成形装置に関する。

従来技術において、図４に示すような直線搬送式射出成形機や、図５に示すようなロータリテーブル式射出成形機などのように、複数の金型２を一方向に循環する方式の射出成形システムが、例えば特許文献１等により提案されている。

通常このような射出成形システムにおいて金型の温度を安定的に保つためには、例えば特許文献２のように、各金型に配管を接続し、冷却媒体或いは加熱媒体を通して金型を冷却もしくは加熱する方法や、各金型に電気配線を接続し、各金型に挿入されたカートリッジヒータにより加熱する方法が知られている。即ち、特許文献２では、各金型は内蔵するヒータや熱電対が回転継手などを介して、電源である制御装置に接続されており、樹脂の成形上適当な温度になるよう制御されている。

特開昭５８−１７３６３５号公報 特開平３−２０７６１９号公報

しかしながら、このような方法では、金型が一方向に循環搬送されるため、金型に冷却媒体又は加熱媒体の配管を常時接続するためには、ロータリージョイントによる接続が必要である。このロータリージョイントは、摺動面を有するためシールの耐久性に難があり、水漏れを頻繁に引き起こすという問題がある。

また、カートリッジヒータや熱電対を用いた場合、電気配線をスリップリング等の摺動接点を用いて電力を供給する必要がある。この方法もまた、ブラシの摩耗などの問題があり、またヒータによる加熱のみの温度調整のため、冷却が必要な金型温度の場合は不適切である。
更に、これらの配管や配線は、金型の数が多いほど複雑になり、実際に金型の数は４個以下で使用されている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のステーションと複数の金型を用い、金型を一方向に循環して成形する方式の射出成形システムであっても、簡易な方法によって金型の温度を安定的に保つことができると共に、ロータリジョイントの水漏れやスリップリングの接点不良等のトラブルがなく、コンパクトな金型を可能とする金型の温度調整方法及びその射出成形装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された金型の温度調整方法及び射出成形装置を提供する。
請求項１に記載の金型の温度調整方法は、金型２には一端側に熱を移動させる熱伝導体が設けられており、ステーションのうちの所要のステーションには、温度調整機３によって温度が調整される温度調整板４が設置されていて、金型２が所要のステーションに停止中に、熱伝導体の一端が温度調整板４と接触することによって、熱交換が行われ金型２の温度が調整されるようにしたものであり、これにより、金型２が一方向に循環搬送する場合でも、各金型２への温度調整のための冷却媒体配管や、電気配線を接続する必要もなく、金型の取り回しが容易となる。
請求項２の金型の温度調整方法は、熱伝導体が一端側に伝熱板６が設けられた複数のヒートパイプ５からなり、金型２にはヒートパイプ５が挿入されており、伝熱板６が温度調整板４によって挟持されることで熱交換が行われるようにしている。

請求項３に記載の射出成形装置は、金型２が、金型内に挿入され、一端が金型から突出する複数のヒートパイプ５と、このヒートパイプの突出部５ａを覆うように設けられた伝熱板６とを備えている一方で、ステーション側の所要のステーションには、温度調整機３に接続され、温度が調整可能な温度調整板４が設置されていて、金型２が所要のステーションで停止中に、温度調整板４が伝熱板６を挟み込むことによって金型２の温度を調整できるようにしたものである。これは、請求項１の方法発明を装置発明にしたものであり、請求項１の発明と同様の作用効果を奏する。

請求項４の射出成形装置は、伝熱板６及び温度調整板４を高熱伝導材質により形成したものであり、これにより、一層効率良く熱交換が行われ、熱輸送能力を向上できる。
請求項５の射出成形装置は、温度調整板４内に冷却媒体を通す配管を設けたものであり、これにより、配管内を冷却媒体を通すことで温度調整板４の温度を低下させ、金型２を効率よく冷却することができ、成形サイクルにおける金型２の冷却時間の短縮を図れる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の金型の温度調整方法及びその射出成形装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態の射出成形装置の概略の全体構成を示す図である。本発明の射出成形装置は、複数のステーションと、複数の金型２を用い、金型２を一方向に循環搬送しながら成形を行うものである。この射出成形装置は、例えば、図１に示すように２列に配置された１０個のステーションＳ１〜Ｓ１０が設けられていて、各ステーションＳ１〜Ｓ１０間を金型２が移動することで樹脂の成形が行われる。

即ち、投入ステーションＳ１で金型２内のキャビティ７にインサートが投入され、金型２が閉じられると共に、金型２が型締め保持される。射出ステーションＳ２では、金型２に成形機１が接続され、キャビティ７内への溶融樹脂の充填が行われる。冷却ステーションＳ３，Ｓ４では、金型２の冷却による充填樹脂の冷却が行われる。次いで、取出しステーションＳ５では、金型２の型締めの解除及び型開きが行われて、樹脂成形品が金型２から取り出される。成形品が取り出された金型２は、ステーションＳ６〜Ｓ１０を搬送され、当初のステーションＳ１に戻される。このような成形サイクルが繰り返えされて成形が行われる。なお、図１では、ステーションＳ１〜Ｓ５にそれぞれ、本発明の特徴であり、後に詳述する、温度調整機３に接続される温度調整板４が設置されている。

次に図２に示される本実施形態の射出成形装置の金型について説明する。金型２は、上型２１と下型２２とから構成され、図示されない金型開閉機構によって上型２１と下型２２との開閉が行われるようになっている。なお、金型２には、図示されていないが、金型の型締めを行う型締め保持機構、成形品を型から突き出すエジェクタ機構及びスライドコアとその駆動機構等が適宜設けられている。また、キャビティ７内に適宜インサートが配置される。

金型２には貫通穴２ａがあけられていて、冷却水配管やカートリッジヒータの代わりにヒートパイプ５が数本（図示された例では、上型２１に４本、下型２２に４本）挿入されており、このヒートパイプ５の一端部が金型２より突出している。このヒートパイプ５の突出部５ａには、高熱伝導材質（例えば、銅）の伝熱板６が設けられている。このようにして、伝熱板６と複数のヒートパイプ５によって熱伝導体を形成している。この場合、伝熱板６が突出部５ａの全長を覆うように、２枚の伝熱板６で突出部５ａを上下から挟持して張り合わせるようにしてもよいし、伝熱板６を突出部５ａが挿入可能な孔が設けられたブロック状に形成してもよい。なお、ヒートパイプ５を出来るだけキャビティ７に近付けて配置することで、熱伝達の向上が図れ、レスポンス性を良くすることが出来ると同時に、金型２を小型化することも可能となる。

一方、設備側のステーションＳ１〜Ｓ５には、図３に示すように温度調整板４が設置されている。温度調整板４も高熱伝導材質（例えば銅）から形成されていて、２枚１組の温度調整板４が上下に２組配置されていて、各ステーションＳ１〜Ｓ５の停止位置で、上型２１側及び下型２２側の各伝熱板６を挟持できるようになっている。そのため、各組の温度調整板４は、互いに離れたり、接近したりすることができるように、移動可能に支持板８により支持されている。各組の温度調整板４の開閉機構（往復移動機構）は図示されていないが、リンク機構を利用した開閉機構或いは左右ねじとナットを使用した開閉機構など公知の開閉機構を使用することができる。

また、各温度調整板４の内部には、冷却媒体又は熱媒体である水や油などを通すための配管（図示せず）が埋め込まれており、この配管は、外部に設置された温度調整機３に接続している。従って、金型２を冷却もしくは加熱して温度コントロールするときには、配管内に所望の温度に調節された水や油などの液体を流す。また金型２を加温するのみのときは、金型２にカートリッジヒータを内蔵させ、電熱を使用することも可能である。

次に温度調整板４の動作を図３（ａ），（ｂ），（ｃ）によって説明する。各ステーションＳ１〜Ｓ５には温度調整機３によって温度が調整された温度調整板４が設置されている。図３（ａ）に示すように金型２が当該ステーションに運ばれてくるまでは、上下２組の温度調整板４は開かれた状態（相互に離れた状態）にある。金型２が搬送されて、各ステーションＳ１〜Ｓ５で停止すると、図３（ｂ）に示すように上下２組の温度調整板４がそれぞれ閉じられ（相互に接近した状態）、それぞれ上型２１の伝熱板６と下型２２の伝熱板６とを挟み込む。これによって、金型２と温度調整板４との間で熱交換を行い、金型２の温度をコントロールする。即ち、キャビティ７内に充填された溶融樹脂の熱がステーションＳ３及びＳ４の冷却工程において金型２に熱を奪われ、この熱はヒートパイプ５でその端部に設けられた伝熱板６に伝わる。伝熱板６に伝わった熱は、温度調整板４に奪われて温度調整機３で放熱されることで、金型２のキャビティ７の温度がコントロールされる。金型２を加温する場合は、上記した経路の逆の経路でもって金型２に熱が与えられる。

金型２が停止中は常に伝熱板６と温度調整板４とは接触した状態を保ち、これにより、金型２は温度調整機３により設定された温度に関連して、安定的に金型温度を保つことができる。金型２が次のステーションに移動するときは、上下２組の温度調整板４がそれぞれ開かれて、伝熱板６が挟持状態から開放され、図３（ｃ）に示すように金型２が次のステーションへと搬送される。このようにして、各ステーションＳ１〜Ｓ５で伝熱板６と温度調整板４とは接触の断続が繰り返し行われ、金型２の温度がコントロールされる。

以上説明したように、本発明では、金型を小型化でき、その熱容量を小さくでき、かつ熱輸送能力の高いヒートパイプを使用することで、高い温度制御性を有し、かつ安定した金型温度を有する射出成形装置が得られる。

本発明の実施の形態の射出成形装置の概略の全体構成を説明する図である。 実施の形態の射出成形装置に使用される金型の３面図である。 実施の形態の射出成形装置の各ステーションに設置される温度調整板とその動作（ａ），（ｂ），（ｃ）を説明する図である。 従来の直線搬送式射出成形機の概略の全体構成を示す斜視図である。 従来のロータリテーブル式射出成形機の概略の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 成形機
２ 金型
２ａ 貫通穴
２１ 上型
２２ 下型
３ 温度調整機
４ 温度調整板
５ ヒートパイプ
５ａ 突出部
６ 伝熱板
７ キャビティ

Claims (5)

1. 複数のステーションを一方向に循環して成形が行われる複数の金型（２）の温度を調整する方法において、
   前記金型（２）には、一端側に熱を移動させる熱伝導体が設けられており、前記ステーションのうちの所要のステーションには、温度調整機によって温度が調整される温度調整板（４）が設置されていて、前記金型（２）が前記所要のステーションに停止中に、前記金型に設けられた熱伝導体の一端が、前記温度調整板（４）と接触することにより、熱交換が行われ前記金型（２）の温度が調整されることを特徴とする金型の温度調整方法。
2. 前記熱伝導体が、一端側に伝熱板（６）が設けられた複数のヒートパイプ（５）からなり、前記ヒートパイプ（５）の前記伝熱板（６）が設けられていない部分は、前記金型に挿入されており、前記伝熱板（６）が前記温度調整板によって挟み込まれることによって、熱交換が行われることを特徴とする請求項１に記載の金型の温度調整方法。
3. 複数の金型（２）と複数のステーションを用い、前記金型（２）を一方向に移動・循環して成形する射出成形装置において、
   一方の前記金型（２）は、
   前記金型（２）内に挿入され、一端が前記金型（２）から突出する複数のヒートパイプ（５）と、
   前記金型（２）から突出する前記ヒートパイプ（５）の突出部（５ａ）を覆うように設けられた伝熱板（６）と、
   を備え、他方の前記ステーションのうちの所要のステーションには、
   温度調整機（３）に接続され、温度が調整可能な温度調整板（４）が、設置されていて、前記金型（２）が前記所要のステーションで停止中に、前記温度調整板（４）が前記伝熱板（６）を挟み込むことによって、前記金型（２）の温度が調整されることを特徴とする射出成形装置。
4. 前記伝熱板（６）及び前記温度調整板（４）が高熱伝導材質により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
5. 前記温度調整板（４）内には冷却媒体を通す配管が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の射出成形装置。

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