JP2008110583A - Injection molding machine and injection molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形工程に応じて金型を加熱したり冷却することが可能な射出成形装置と、そのような装置を用いて行われる射出成形方法とに関するものである。 The present invention relates to an injection molding apparatus capable of heating and cooling a mold in accordance with a molding process, and an injection molding method performed using such an apparatus.
溶融した熱可塑性樹脂を金型のキャビティ内に射出して成形品を製造するという射出成形方法において、外観の仕上がり品位が重要視されるような場合には、金型の温度を制御することがある。すなわち、金型を加熱してキャビティ近傍の温度を成形樹脂の熱変形温度以上に設定しておくと、射出工程時に樹脂の転写性および流動性が良くなるため、成形品の外観の品質が向上して残留応力による変形も抑制でき、かつ、ガラスフィラー等の充填材料が外表面に浮かなくなるため塗装も省略できる。しかしながら金型を加熱した状態で射出工程を行った場合、成形品を離型させるまでに必要な射出工程後の冷却時間が長くなってしまうため、生産性の低下に伴うコストアップを余儀なくされてしまう。そこで従来より、金型のキャビティ近傍を加熱して所要の温度に保った状態で射出工程を行い、射出工程後はキャビティの周囲に冷却水を循環させて冷却時間を短縮するという冷熱サイクル成形法が、広く採用されている(例えば、特許文献1参照)。 In the injection molding method in which a molten thermoplastic resin is injected into a mold cavity to produce a molded product, the temperature of the mold can be controlled when the finished appearance quality is important. is there. In other words, if the mold is heated and the temperature near the cavity is set to be equal to or higher than the thermal deformation temperature of the molding resin, the resin transferability and fluidity will be improved during the injection process, improving the appearance quality of the molded product. Thus, deformation due to residual stress can be suppressed, and coating can be omitted because a filler such as glass filler does not float on the outer surface. However, when the injection process is performed with the mold heated, the cooling time after the injection process required until the molded product is released becomes longer, which necessitates an increase in cost due to a decrease in productivity. End up. Therefore, conventionally, a cooling cycle molding method in which the vicinity of the mold cavity is heated and maintained at the required temperature, and the cooling process is shortened by circulating cooling water around the cavity after the injection process. Is widely adopted (see, for example, Patent Document 1).
なお、金型を加熱する手段として、例えばボイラによるスチーム加熱を行った場合、金型温度を短時間で上昇させることはできるが、高価な設備を必要としてコスト高となる。そのため最近は、金型に配設した高周波誘導コイル(IHコイル)に通電することによって、鉄系金属からなる金型を電磁誘導作用で加熱するという電磁誘導加熱手段が普及しつつある。つまり、電磁誘導加熱手段の場合は高価な設備が不要であるにも拘らず、スチーム加熱並みの短時間で金型温度を上昇させることができて制御も容易なため、特許文献1等に開示された従来の射出成形装置では、金型内のキャビティの近傍に高周波誘導コイルを埋設している。
ところで、金型内に高周波誘導コイルを埋設している従来公知の射出成形装置においては、通常、キャビティ近傍の金型温度を短時間で上昇させるために高周波誘導コイルをキャビティに近接させて配設しており、冷却水を循環させるための循環水路はキャビティからやや離れた場所に配設されている。つまり、循環水路に冷却水を循環させてもキャビティ近傍の金型温度を速やかに下げることは困難な構造になっており、それゆえ従来技術では、射出工程後の冷却時間を短縮するという効果が十分得られないという問題があった。 By the way, in a known injection molding apparatus in which a high-frequency induction coil is embedded in a mold, the high-frequency induction coil is usually arranged close to the cavity in order to raise the mold temperature near the cavity in a short time. The circulation channel for circulating the cooling water is disposed at a location slightly away from the cavity. In other words, even if cooling water is circulated through the circulation channel, it is difficult to quickly lower the mold temperature in the vicinity of the cavity. Therefore, the prior art has the effect of shortening the cooling time after the injection process. There was a problem that it could not be obtained sufficiently.
なお、循環水路をキャビティに近接させて配設すればキャビティ近傍の金型温度を下げる効果は高まるが、その場合、高周波誘導コイルに通電する加熱工程時に循環水路内の水が多量の熱を吸収してしまうため、キャビティ近傍の金型温度を短時間で上昇させることは困難となる。 If the circulation channel is arranged close to the cavity, the effect of lowering the mold temperature near the cavity is enhanced, but in that case, the water in the circulation channel absorbs a large amount of heat during the heating process in which the high-frequency induction coil is energized. Therefore, it is difficult to raise the mold temperature near the cavity in a short time.
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、キャビティ近傍の金型に対する加熱と冷却を効率良く行えて、樹脂の転写性および流動性を高めつつ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できる射出成形装置を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、同様の効果を奏する射出成形方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the situation of the prior art as described above. The first object of the present invention is to efficiently heat and cool the mold in the vicinity of the cavity, thereby improving the transferability and fluidity of the resin. An object of the present invention is to provide an injection molding apparatus that can significantly reduce the cooling time after the injection process. The second object of the present invention is to provide an injection molding method that exhibits the same effect.
上記の第1の目的を達成するため、本発明の射出成形装置にあっては、溶融状態の熱可塑性樹脂がキャビティ内に射出される金型と、この金型に配設した高周波誘導コイルに通電することによって該金型を電磁誘導作用で加熱する電磁誘導加熱手段と、前記金型に配設した循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する水冷手段と、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き手段と、これら電磁誘導加熱手段と水冷手段および水抜き手段を制御する制御手段とを備え、前記循環水路の少なくとも一部が前記高周波誘導コイルと前記キャビティとの間隔よりも小なる間隔を存して該キャビティの近傍に配設されていると共に、前記電磁誘導加熱手段による前記金型の加熱時に、前記制御手段が前記循環水路を冷却水の排出された空洞状態となっているように制御するようにした。 In order to achieve the first object, in the injection molding apparatus of the present invention, a mold in which a molten thermoplastic resin is injected into the cavity and a high-frequency induction coil disposed in the mold are provided. Electromagnetic induction heating means for heating the mold by electromagnetic induction when energized, water cooling means for cooling the mold by circulating cooling water in a circulation water channel disposed in the mold, and the circulation water channel A drainage means for forcibly discharging the cooling water in the circulation channel by supplying compressed air, and a control means for controlling the electromagnetic induction heating means, the water cooling means and the drainage means, At least a portion is disposed in the vicinity of the cavity with an interval smaller than the interval between the high frequency induction coil and the cavity, and the heating is performed when the mold is heated by the electromagnetic induction heating means. Means has to control as a discharged cavities state of the coolant through the circulation water passage.
このように構成された射出成形装置は、金型のキャビティ近傍に循環水路が配設されているため、この循環水路に冷却水を循環させることによってキャビティ近傍の金型温度を短時間で降下させることができる。また、高周波誘導コイルに通電して金型を加熱する際に循環水路は空洞状態となっているため、循環水路内の水の熱容量によって金型の昇温が抑制される虞はなく、それゆえ加熱工程時にはキャビティ近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができる。つまり、この射出成形装置は、キャビティ近傍の金型を効率良く昇温させることができるため、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易であり、かつ、射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できるため、生産性が向上して製造コストを低減できる。 The injection molding apparatus configured in this manner has a circulating water channel in the vicinity of the mold cavity, and thus the mold temperature in the vicinity of the cavity is lowered in a short time by circulating cooling water through the circulating water channel. be able to. Further, since the circulating water channel is in a hollow state when the metal mold is heated by energizing the high frequency induction coil, there is no possibility that the temperature rise of the mold is suppressed by the heat capacity of the water in the circulating water channel. During the heating process, the mold temperature in the vicinity of the cavity can be quickly raised to a required temperature. In other words, since this injection molding apparatus can efficiently raise the temperature of the mold near the cavity, it is easy to improve the transferability and fluidity of the resin during the injection process, and the cooling time after the injection process Therefore, productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced.
また、上記の第2の目的を達成するため、本発明の射出成形方法にあっては、金型のキャビティ近傍に配設されている高周波誘導コイルに通電することによって該金型を電磁誘導作用で加熱する加熱工程と、前記金型のキャビティ近傍を所要の温度に保って該キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する射出工程と、前記射出工程後に、前記金型のキャビティ近傍に配設されている循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き工程とを含み、前記加熱工程時には、前記循環水路が冷却水の排出された空洞状態となっているようにした。 In order to achieve the second object described above, in the injection molding method of the present invention, an electromagnetic induction effect is applied to the mold by energizing a high-frequency induction coil disposed in the vicinity of the cavity of the mold. A heating step of heating at a predetermined temperature, an injection step of injecting a molten thermoplastic resin into the cavity while keeping the vicinity of the cavity of the mold at a required temperature, and a vicinity of the cavity of the mold after the injection step. A cooling step of cooling the mold by circulating cooling water through a circulating water channel provided, and after the cooling step, compressed air is supplied to the circulating water channel to forcibly cool the cooling water in the circulating water channel A draining step for discharging, and at the time of the heating step, the circulating water channel is in a hollow state where the cooling water is discharged.
このように循環水路が金型のキャビティ近傍に配設されていると、冷却工程時に循環水路に冷却水を循環させることによって、キャビティ近傍の金型温度を短時間で降下させることができる。また、高周波誘導コイルに通電して金型を加熱する加熱工程時に循環水路が空洞状態となっているため、循環水路内の水の熱容量によって金型の昇温が抑制される虞はなく、それゆえキャビティ近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができる。つまり、水抜き工程を含み、加熱工程時には予め循環水路内を空洞にしておくという手法で射出成形を行えば、冷却用の循環水路をキャビティ近傍に配設しても加熱効率に悪影響を及ぼす虞がなくなるため、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易になると共に、射出工程後の冷却時間が大幅に短縮できるため、生産性向上に伴うコストダウンが図れる。 When the circulating water channel is arranged in the vicinity of the mold cavity as described above, the mold temperature in the vicinity of the cavity can be lowered in a short time by circulating the cooling water through the circulating water channel during the cooling process. Further, since the circulating water channel is in a hollow state during the heating process in which the high-frequency induction coil is energized to heat the mold, there is no possibility that the temperature rise of the mold is suppressed by the heat capacity of the water in the circulating water channel. Therefore, the mold temperature in the vicinity of the cavity can be quickly raised to a required temperature. In other words, if injection molding is performed using a technique that includes a water draining process and the circulation water channel is previously hollowed during the heating process, the cooling efficiency may be adversely affected even if the cooling water channel is disposed near the cavity. Therefore, it becomes easy to improve the transferability and fluidity of the resin during the injection process, and the cooling time after the injection process can be greatly shortened, so that the cost can be reduced along with the improvement in productivity.
本発明の射出成形装置によれば、金型のキャビティ近傍に循環水路が配設されているため、この循環水路に冷却水を循環させることによってキャビティ近傍の金型温度を短時間で降下させることができ、それゆえ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できて生産性向上に伴うコストダウンが図れる。また、この射出成形装置では、高周波誘導コイルに通電して金型を加熱する際に循環水路が空洞状態になっているため、循環水路内の水の熱容量によって金型の昇温が抑制される虞がなく、それゆえ加熱工程時にはキャビティ近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができて、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易となる。 According to the injection molding apparatus of the present invention, since the circulation water channel is disposed in the vicinity of the mold cavity, the mold temperature in the vicinity of the cavity can be lowered in a short time by circulating the cooling water in the circulation water channel. Therefore, the cooling time after the injection process can be greatly shortened, and the cost can be reduced along with the improvement of productivity. Further, in this injection molding apparatus, when the metal mold is heated by energizing the high-frequency induction coil, the circulation water channel is in a hollow state, so that the temperature rise of the mold is suppressed by the heat capacity of the water in the circulation water channel. Therefore, the mold temperature in the vicinity of the cavity can be quickly raised to a required temperature during the heating process, and the transferability and fluidity of the resin can be easily improved during the injection process.
また、本発明の射出成形方法によれば、水抜き工程を含み、加熱工程時には循環水路内を空洞にしておくことができるため、冷却用の循環水路をキャビティ近傍に配設しても加熱効率に悪影響を及ぼす虞がなくなる。それゆえ、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易であると共に、射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できて生産性向上に伴うコストダウンが図れる。 In addition, according to the injection molding method of the present invention, since the water circulation step can be included and the inside of the circulation water channel can be made hollow during the heating step, the heating efficiency can be improved even if the circulation water channel for cooling is arranged near the cavity. There is no risk of adverse effects. Therefore, it is easy to improve the transferability and fluidity of the resin during the injection process, and the cooling time after the injection process can be greatly shortened, thereby reducing the cost associated with the improvement in productivity.
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例に係る射出成形装置のブロック図、図2は該射出成形装置に備えられる金型の要部を模式的に示す説明図、図3は該射出成形装置を用いて行う射出成形方法の工程の流れを示すフローチャートである。 FIG. 1 is a block diagram of an injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a main part of a mold provided in the injection molding apparatus. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of steps of an injection molding method performed using the injection molding apparatus.
図1に示す射出成形装置1は、キャビティ3(図2参照)を有する金型2と、金型温度測定手段である熱電対4および温度測定回路5と、電磁誘導加熱手段である高周波誘導コイル(IHコイル)6およびヒータ駆動回路7と、水冷手段である循環水路8および水温調器9と、循環水路8に圧縮空気Aを供給して冷却水Wを排出させる水抜き手段であるコンプレッサ10と、水温調器9と循環水路8間の冷却水Wの流路を開閉するバルブ11,12と、コンプレッサ10と循環水路8間の圧縮空気Aや冷却水Wの流路を開閉するバルブ13,14と、図示せぬ操作部を有してヒータ駆動回路7やバルブ11〜14等を制御する制御回路15とを備えた構成となっている。なお、温度測定回路5やヒータ駆動回路7、バルブ11〜14、制御回路15等は、すべてコントローラ20に配設されている。
An
図2に示すように、金型2は固定型2aと可動型2bとを有し、これら固定型2aと可動型2bとを型締めすることによってキャビティ3が画成される。キャビティ3には図示せぬゲートが設けられており、このゲートを介して溶融状態の熱可塑性樹脂がキャビティ3内へ射出されるようになっている。金型2内にはキャビティ3に近接させて循環水路8が埋設されており、この循環水路8に冷却水Wを循環させることによって金型2を冷却することができる。また、金型2にはキャビティ3の比較的近傍に高周波誘導コイル6が配設されており、この高周波誘導コイル6に通電することによって鉄系金属からなる金型2を電磁誘導作用で加熱することができる。ただし、金型2に配設されている循環水路8の大部分は、高周波誘導コイル6とキャビティ3との間隔よりも小なる間隔を存して、キャビティ3の近傍に配設されている。また、金型2のキャビティ3近傍の温度は、熱電対4および温度測定回路5により測定されて制御回路15へ出力されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
次に、図3のフローチャートを参照しつつ、射出成形装置1を用いて行う射出成形方法について説明する。まず、金型2を型締め(ステップS1)した後、型締め信号を受けた制御回路15がヒータ駆動回路7を制御することによって、高周波誘導コイル6に対する通電を開始する(ステップS2)。これにより、金型2のキャビティ3の周囲に渦電流が発生するため、ジュール熱によって金型2の温度は上昇していくが、かかる加熱工程は、循環水路8が空洞状態(冷却水Wが排出されている状態)のときに行う。また、かかる加熱工程において、金型2のキャビティ3近傍の温度は熱電対4および温度測定回路5によって測定され、その温度情報は制御回路15へ送られる。
Next, an injection molding method performed using the
そして、金型2のキャビティ3近傍の温度が成形樹脂の熱変形温度以上の設定温度に達すると、温度測定回路5を介してこれを検知した制御回路15が保温モードへの切替を行う(ステップS3)。これにより制御回路15は、金型2のキャビティ3近傍が該設定温度に保たれるようにヒータ駆動回路7を制御する。こうして保温モードに切り替わってから、金型2のキャビティ3内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する(ステップS4)。
When the temperature in the vicinity of the
射出工程の終了後、水温調器9を駆動させて循環水路8に冷却水Wを循環させることにより、金型2のキャビティ3近傍に対する冷却を開始する(ステップS5)。なお、かかる冷却工程時に、制御回路15によってバルブ11,12は開状態に保たれているが、バルブ13,14は閉状態に保たれている。そして、金型2のキャビティ3近傍の温度が十分に降下した段階で、循環水路8内の冷却水Wを強制的に排出させる水抜きが行われる(ステップS6)。かかる水抜き工程では、まず制御回路15がバルブ11,12を閉じてバルブ13,14を開き、次いでコンプレッサ10が圧縮空気Aを循環水路8に供給して冷却水Wを循環水路8から強制的に排出させる。
After the injection process is completed, the water temperature adjuster 9 is driven to circulate the cooling water W in the
水抜き工程の終了後、可動型2bを固定型2aから離隔させて金型2を型開き(ステップS7)した後、図示せぬイジェクトピンの突き出しによって成形品をキャビティ3から離型させる(ステップS8)。こうして1サイクルの製造工程が完了するため、次サイクルの開始段階である金型2の型締め時には循環水路8は空洞状態となっている。
After completion of the water draining process, the
このように本実施形態例に係る射出成形装置1は、金型2のキャビティ3近傍に循環水路8が配設されているため、この循環水路8に冷却水Wを循環させることによってキャビティ3近傍の金型温度を短時間で降下させることができ、それゆえ射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できる。また、この射出成形装置1では、高周波誘導コイル6に通電して金型2を加熱する際に循環水路8が空洞状態になっているため、循環水路8内の水の熱容量によって金型2の昇温が抑制される虞がなく、それゆえ加熱工程時にはキャビティ3近傍の金型温度を所要の温度まで速やかに上昇させることができる。
As described above, in the
すなわち、水抜き工程を含み、加熱工程時には循環水路8内を空洞にしておくという手法で射出成形を行えば、冷却用の循環水路8をキャビティ3近傍に配設しても加熱効率に悪影響を及ぼす虞がなくなるため、射出工程時に樹脂の転写性および流動性を高めることが容易になると共に、射出工程後の冷却時間を大幅に短縮できることから生産性の向上が図れる。したがって、外観の品質が良好で残留応力による変形も少なく、かつ、ガラスフィラー等の充填材料が外表面に浮くこともない優れた成形品を、安価に製造することができる。
In other words, if injection molding is performed by a technique including a water draining process and leaving the inside of the circulating
なお、上記実施形態例では、水抜き工程後に成形品を離型させているが、離型後に水抜き工程を行ったり、加熱工程の直前に水抜き工程を行ってもよい。 In the above embodiment, the molded product is released after the draining step, but the draining step may be performed after the releasing or the draining step may be performed immediately before the heating step.
1 射出成形装置
2 金型
3 キャビティ
4 熱電対(金型温度測定手段)
5 温度測定回路(金型温度測定手段)
6 高周波誘導コイル(電磁誘導加熱手段)
7 ヒータ駆動回路(電磁誘導加熱手段)
8 循環水路(水冷手段)
9 水温調器(水冷手段)
10 コンプレッサ(水抜き手段)
11〜14 バルブ
15 制御回路(制御手段)
A 圧縮空気
W 冷却水
DESCRIPTION OF
5 Temperature measurement circuit (mold temperature measurement means)
6 High-frequency induction coil (electromagnetic induction heating means)
7 Heater drive circuit (electromagnetic induction heating means)
8 Circulating water channel (water cooling means)
9 Water temperature controller (water cooling means)
10 Compressor (Draining means)
11-14
A Compressed air W Cooling water
Claims (2)
前記循環水路の少なくとも一部が前記高周波誘導コイルと前記キャビティとの間隔よりも小なる間隔を存して該キャビティの近傍に配設されていると共に、前記電磁誘導加熱手段による前記金型の加熱時に、前記制御手段が前記循環水路を冷却水の排出された空洞状態となっているように制御することを特徴とする射出成形装置。 A mold in which a molten thermoplastic resin is injected into the cavity, electromagnetic induction heating means for heating the mold by electromagnetic induction by energizing a high-frequency induction coil disposed in the mold, and the mold A water cooling means for cooling the mold by circulating cooling water through a circulating water channel disposed in the mold, and a drain for forcibly discharging the cooling water in the circulating water channel by supplying compressed air to the circulating water channel Means, and control means for controlling these electromagnetic induction heating means, water cooling means and draining means,
At least a part of the circulating water channel is disposed in the vicinity of the cavity with an interval smaller than the interval between the high-frequency induction coil and the cavity, and the mold is heated by the electromagnetic induction heating means. Sometimes, the control means controls the circulating water channel so as to be in a hollow state where the cooling water is discharged.
前記金型のキャビティ近傍を所要の温度に保って該キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する射出工程と、
前記射出工程後に、前記金型のキャビティ近傍に配設されている循環水路に冷却水を循環させることによって該金型を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に、前記循環水路に圧縮空気を供給して該循環水路内の冷却水を強制的に排出させる水抜き工程とを含み、
前記加熱工程時には、前記循環水路が冷却水の排出された空洞状態となっているようにしたことを特徴とする射出成形方法。 A heating step of heating the mold by electromagnetic induction by energizing a high-frequency induction coil disposed near the cavity of the mold;
An injection step of injecting a molten thermoplastic resin into the cavity while maintaining the vicinity of the cavity of the mold at a required temperature;
After the injection step, a cooling step of cooling the mold by circulating cooling water through a circulating water channel disposed near the cavity of the mold;
A draining step for supplying compressed air to the circulating water channel after the cooling step to forcibly discharge the cooling water in the circulating water channel;
An injection molding method characterized in that, during the heating step, the circulating water channel is in a hollow state from which cooling water is discharged.
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