JP2008254389A - 成形金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間を短縮する。
【解決手段】冷却ユニット（２０ａ，２０ｂ）で金型（１ａ，１ｂ）を冷却する時は金型（１ａ，１ｂ）の裏面から加熱ユニット（１０ａ，１０ｂ）を退避させて冷却ユニット（２０ａ，２０ｂ）を金型（１ａ，１ｂ）の裏面に配置する。加熱ユニット（１０ａ，１０ｂ）で金型（１ａ，１ｂ）を加熱する時は金型（１ａ，１ｂ）の裏面から冷却ユニット（２０ａ，２０ｂ）を退避させて加熱ユニット（１０ａ，１０ｂ）を金型（１ａ，１ｂ）の裏面に配置する。
【効果】効率よく短時間で金型を必要な温度まで冷却できると共に効率よく短時間で金型を必要な温度まで加熱できるから、金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間を短縮できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、成形金型装置に関し、さらに詳しくは、金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間を短縮できる成形金型装置に関する。

従来、高周波誘導電流により金型を加熱する成形金型装置が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照。）。
他方、熱水／冷水により金型を加熱／冷却する成形金型装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特公昭５８−４０５０４号公報 特開２００５−１７９０８５号公報 特許第２７３８９７４号公報

上記高周波誘導電流により金型を加熱する成形金型装置では、短時間で金型を必要な温度まで加熱できるが、短時間では冷却できないため、金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間が長くなる問題点があった。
逆に、上記熱水／冷水により金型を加熱／冷却する成形金型装置では、短時間で金型を冷却できるが、短時間に必要な温度まで加熱できないため、やはり金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間が長くなる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間を短縮できる成形金型装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、表面にキャビティを有する金型（１）と、前記金型（１）を加熱するための加熱ユニット（１０）と、前記金型（１）を冷却するための冷却ユニット（２０）と、前記加熱ユニット（１０）で加熱する時は前記金型（１）の裏面から前記冷却ユニット（２０）を外して前記加熱ユニット（１０）を前記金型（１）の裏面に配置すると共に前記冷却ユニット（２０）で冷却する時は前記金型（１）の裏面から前記加熱ユニット（１０）を外して前記冷却ユニット（２０）を前記金型（１）の裏面に配置する配置換え機構（３０，２１，３２）とを具備したことを特徴とする成形金型装置（１００）を提供する。
上記第１の観点による成形金型装置（１００）では、加熱時は金型（１）の裏面から冷却ユニット（２０）を外して加熱ユニット（１０）を金型（１）の裏面に配置するので、冷却ユニット（２０）へ熱が逃げず、効率よく短時間で金型を必要な温度まで加熱できる。他方、冷却時は、金型（１）の裏面から加熱ユニット（１０）を外して冷却ユニット（２０）を金型（１）の裏面に配置するので、加熱ユニット（１０）へ冷熱が逃げず、効率よく短時間で金型を必要な温度まで冷却できる。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による成形金型装置において、前記配置換え機構は、前記加熱ユニットを前記金型の裏面に平行な方向に移動し、前記冷却ユニットを前記金型の裏面に垂直な方向に移動することを特徴とする成形金型装置を提供する。
配置換え機構により、加熱ユニットおよび冷却ユニットを移動する場合、移動方向として、金型の裏面に平行な方向、垂直な方向および斜め方向が考えられる。しかし、一般に、冷却ユニットは加熱ユニットに比べて重い。
そこで、上記第２の観点による成形金型装置では、比較的重量が軽い加熱ユニットを金型の裏面に平行な方向に移動し、比較的重量が重い冷却ユニットを金型の裏面に垂直な方向に移動する。これにより、機械的強度の観点から設計し易くなる。

第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による成形金型装置において、前記加熱ユニットは、電磁誘導加熱を用いた加熱ユニットであり、前記金型の裏面とコイル面が平行な誘導コイルと、前記金型の裏面と前記誘導コイルの間に介在して前記金型の裏面から前記誘導コイルへの熱伝達を抑制する断熱材と、前記誘導コイルの磁束が前記金型と反対側へ漏洩するのを抑制する磁性材とを具備することを特徴とする成形金型装置を提供する。
上記第３の観点による成形金型装置では、高周波誘導電流により金型を加熱するので、短時間で金型を必要な温度まで加熱できる。また、金型から誘導コイルに熱が伝わるのを断熱材で防止できる。さらに、金型と誘導コイルの間が断熱材の厚さ（例えば約１０ｍｍ）だけ離れるので、効率よく金型を誘導加熱できる。
なお、電磁誘導加熱を用いた加熱ユニットは、金型の裏面に押し付ける必要がないので、金型の裏面に平行な方向に移動するのに適している。一方、冷却ユニットは、金型の裏面に押し付ける必要があるので、金型の裏面に垂直な方向に移動するのが好ましい。

第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による成形金型装置において、前記冷却ユニットは、前記金型の裏面に当接しうる冷却面を有する金属ブロックと、前記金属ブロックを水冷する水冷機構とを具備することを特徴とする成形金型装置を提供する。
上記第４の観点による成形金型装置では、水冷により短時間で金型を冷却することが出来る。

本発明の成形金型装置によれば、金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間を短縮でき、生産性を向上することが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る成形金型装置１００を示す一部破断正面図である。
この成形金型装置１００は、位置が可変の金型である可動型１ａと、可動型１ａを移動させるための可動型移動機構４０ａと、可動型１ａを加熱するための加熱ユニット１０ａと、可動型１ａを冷却するための冷却ユニット２０ａと、冷却ユニット２０ａを移動させるための冷却ユニット移動機構３０ａと、位置が固定の金型である固定型１ｂと、固定型１ｂを加熱するための加熱ユニット１０ｂと、固定型１ｂを冷却するための冷却ユニット２０ｂと、冷却ユニット２０ｂを移動させるための冷却ユニット移動機構３０ｂと、加熱ユニット１０ａおよび加熱ユニット１０ｂを移動させるための支持バー３１ａ，３１ｂおよび加熱ユニット移動機構３２とを具備している。

可動型１ａと固定型１ｂの表面（両者の対向面）には、樹脂フィルムをプレス成形加工するためのキャビティが設けられている。可動型１ａと固定型１ｂの裏面（表面と反対側の面）は平坦面になっている。

加熱ユニット１０ａは、可動型１ａの裏面とコイル面が平行な誘導コイル１１ａと、可動型１ａの裏面と誘導コイル１１ａの間に介在して可動型１ａの裏面から誘導コイル１１ａへの熱伝達を抑制する断熱材１２ａと、誘導コイル１１ａの磁束が可動型１ａと反対側へ漏洩するのを抑制するフェライト板１３ａとを具備している。断熱材１２ａの厚さは約１０ｍｍである。

水冷ユニット２０ａは、可動型１ａの裏面に当接しうる冷却面を有する金属ブロック２１ａと、金属ブロック２１ａを水冷するための通水パイプ２２ａと、金属ブロック２１ａの冷熱が可動型１ａと反対側へ逃げるのを抑制する断熱材２３ａとを具備している。

加熱ユニット１０ｂは、固定型１ｂの裏面とコイル面が平行な誘導コイル１１ｂと、固定型１ｂの裏面と誘導コイル１１ｂの間に介在して固定型１ｂの裏面から誘導コイル１１ｂへの熱伝達を抑制する断熱材１２ｂと、誘導コイル１１ｂの磁束が固定型１ｂと反対側へ漏洩するのを抑制するフェライト板１３ｂとを具備している。断熱材１２ｂの厚さは約１０ｍｍである。

水冷ユニット２０ｂは、固定型１ｂの裏面に当接しうる冷却面を有する金属ブロック２１ｂと、金属ブロック２１ｂを水冷するための通水パイプ２２ｂと、金属ブロック２１ｂの冷熱が固定型１ｂと反対側へ逃げるのを抑制する断熱材２３ｂとを具備している。

図１は、樹脂フィルムをプレス成形加工している状態を示している。
可動型１ａは、可動型移動機構４０ａにより、樹脂フィルムを挟んで、固定型１ｂに押し付けられている。
誘導コイル１１ａは、可動型１ａを高周波誘導加熱している。冷水ユニット２０ａは、冷却ユニット移動機構３０ａにより、可動型１ａから離されているので、可動型１ａの熱が冷水ユニット２０ａへ逃げることはない。
誘導コイル１１ｂは、固定型１ｂを高周波誘導加熱している。冷水ユニット２０ｂは、冷却ユニット移動機構３０ｂにより、固定型１ｂから離されているので、固定型１ｂの熱が冷水ユニット２０ｂへ逃げることはない。

図２は、断熱材１２ａを除いた加熱ユニット１０ａの表面（可動型１ａ側の面）を示している。
図３は、断熱材１２ａを除いた加熱ユニット１０ａの裏面（可動型１ａと反対側の面）を示している。
加熱ユニット１０ｂも加熱ユニット１０ａと同様である。

図４に示すように、プレス成形加工が終わると、加熱ユニット移動機構３２が支持バー３１ａ，３１ｂを水平方向に引き込む。これにより、加熱ユニット１０ａが可動型１ａの裏面に平行な方向に移動し、可動型１ａの裏面に空間をあける。また、加熱ユニット１０ｂが固定型１ｂの裏面に平行な方向に移動し、固定型１ｂの裏面に空間をあける。

次に、図５に示すように、冷却ユニット移動機構３０ａが可動型１ａの裏面に垂直な方向に冷水ユニット２０ａを移動し、金属ブロック２１ａを可動型１ａの裏面に押し付ける。通水パイプ２２ａに冷水が流されているため、可動型１ａは水冷される。加熱ユニット１０ａは、加熱ユニット移動機構３２により、可動型１ａから離されているので、冷却ユニット２０ａの冷熱が加熱ユニット１０ａへ逃げることはない。
また、冷却ユニット移動機構３０ｂが固定型１ｂの裏面に垂直な方向に冷水ユニット２０ｂを移動し、金属ブロック２１ｂを固定型１ｂの裏面に押し付ける。通水パイプ２２ｂに冷水が流されているため、固定型１ｂは水冷される。加熱ユニット１０ｂは、加熱ユニット移動機構３２により、固定型１ｂから離されているので、冷却ユニット２０ｂの冷熱が加熱ユニット１０ｂへ逃げることはない。

図６に示すように、可動型１ａが所定温度まで冷却されると、冷却ユニット移動機構３０ａが可動型１ａの裏面から離すように冷水ユニット２０ａを移動する。また、冷却ユニット移動機構３０ｂが固定型１ｂの裏面から離すように冷水ユニット２０ｂを移動する。そして、可動型移動機構４０ａが、固定型１ｂから離すように可動型１ａを移動させる。これにより、プレス成形加工済みの樹脂フィルムを取り出すことが出来る。

次に、新たに加工する樹脂フィルムを可動型１ａの上に載せる。そして、可動型移動機構４０ａが可動型１ａを移動させ、固定型１ｂとの間に樹脂フィルムを挟む。次いで、加熱ユニット移動機構３２が支持バー３１ａ，３１ｂを水平方向に突き出す。これにより、加熱ユニット１０ａが可動型１ａの裏面に配置される。また、加熱ユニット１０ｂが固定型１ｂの裏面に配置される。これで図１の状態に戻るので、新たに樹脂フィルムのプレス成形加工を始めることが出来る。

実施例１の成形金型装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）可動型１ａと誘導コイル１１ａの間および固定型１ｂと誘導コイル１１ｂの間が約１０ｍｍ離れるが、この距離で最も効率よく可動型１ａおよび固定型１ｂを高周波誘導加熱でき、短時間で可動型１ａおよび固定型１ｂを必要な温度まで加熱できる。また、冷却ユニット２０ａ，２０ｂに熱が逃げないため、この点でも効率よく可動型１ａおよび固定型１ｂを加熱できる。
（２）通水ダクト２２ａ，２２ｂに冷水を流すことにより、短時間で可動型１ａおよび固定型１ｂを冷却できる。また、加熱ユニット１０ａ，１０ｂに冷熱が逃げないため、この点でも効率よく可動型１ａおよび固定型１ｂを冷却できる。
（３）よって、金型の加熱から冷却に至る成形の１サイクルの時間を短縮することが出来る。

実施例１における断熱材１２ａを省略し、可動型１ａの裏面と誘導コイル１１ａの間に介在して可動型１ａの裏面から誘導コイル１１ａへの熱伝達を抑制する空隙を設けてもよい。断熱材１２ｂも同様である。

冷水ユニット２０ａを可動型１ａの裏面と平行な方向に加熱ユニット１０ａの移動と相反的に移動させてもよい。冷水ユニット２０ｂも同様である。

本発明の成形金型装置は、樹脂フィルムのプレス成形加工などに利用できる。

実施例１に係る成形金型装置（プレス成形加工時）を示す一部破断正面図である。 実施例１に係る加熱ユニット（断熱材を除く）の表面図である。 実施例１に係る加熱ユニット（断熱材を除く）の裏面図である。 実施例１に係る成形金型装置（加熱ユニット退避状態）を示す一部破断正面図である。 実施例１に係る成形金型装置（金型水冷時）を示す一部破断正面図である。 実施例１に係る成形金型装置（金型オープン状態）を示す一部破断正面図である。

符号の説明

１ａ 可動型
１ｂ 固定型
１０ａ，１０ｂ 加熱ユニット
１１ａ，１１ｂ 誘導加熱コイル
１２ａ，１２ｂ 断熱材
１３ａ，１３ｂ フェライト板
２０ａ，２０ｂ 冷却ユニット
２１ａ，２１ｂ 金属ブロック
２２ａ，２２ｂ 通水パイプ
２３ａ，２３ｂ 断熱材
３０ａ，３０ｂ 冷却ユニット移動機構
３１ａ，３１ｂ 支持バー
３２ 加熱ユニット移動機構
１００ 成形金型装置

Claims (4)

1. 表面にキャビティを有する金型（１）と、前記金型（１）を加熱するための加熱ユニット（１０）と、前記金型（１）を冷却するための冷却ユニット（２０）と、前記加熱ユニット（１０）で加熱する時は前記金型（１）の裏面から前記冷却ユニット（２０）を外して前記加熱ユニット（１０）を前記金型（１）の裏面に配置すると共に前記冷却ユニット（２０）で冷却する時は前記金型（１）の裏面から前記加熱ユニット（１０）を外して前記冷却ユニット（２０）を前記金型（１）の裏面に配置する配置換え機構（３０，２１，３２）とを具備したことを特徴とする成型金型装置（１００）。
2. 請求項１に記載の成型金型装置において、前記配置換え機構は、前記加熱ユニットを前記金型の裏面に平行な方向に移動し、前記冷却ユニットを前記金型の裏面に垂直な方向に移動することを特徴とする成型金型装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の成型金型装置において、前記加熱ユニットは、電磁誘導加熱を用いた加熱ユニットであり、前記金型の裏面とコイル面が平行な誘導コイルと、前記金型の裏面と前記誘導コイルの間に介在して前記金型の裏面から前記誘導コイルへの熱伝達を抑制する断熱材と、前記誘導コイルの磁束が前記金型と反対側へ漏洩するのを抑制する磁性材とを具備することを特徴とする成型金型装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の成型金型装置において、前記冷却ユニットは、前記金型の裏面に当接しうる冷却面を有する金属ブロックと、前記金属ブロックを水冷する水冷機構とを具備することを特徴とする成型金型装置。

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