JP2016112771A - 複数個の成形品を並行して成形する成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小コストで、肉厚の成形品を品質良く高い生産性で成形できる成形方法を提供する。【解決手段】２組の金型ユニット（８、９）と１台の温度調整装置（２）とにより、ＯＣＩ成形方法とＨ＆Ｃ成形方法を組み合わた成形方法を実施する。具体的には、金型ユニット（８、９）は、ロック機構（１８、１９）により型閉じ状態を自己保持できるようにし、射出位置と退避位置とに交互にスライドできるようにする。射出位置にある金型ユニット（８）では成形品を取り出したり、温度調整装置（２）から加熱用熱媒体を供給して加熱し射出工程を行う。退避位置にある金型ユニット（９）では冷却用熱媒体を供給して強制的に冷却し冷却工程を早める。その後、金型ユニット（８、９）をスライドして射出位置と退避位置とを入れ替え、同様にして一方では成形品の取出しと射出工程を実施すると共に、他方では冷却工程を実施する。【選択図】 図１

Description

本発明は、型開閉が可能で溶融樹脂の射出ができる射出位置と型閉じを自己保持した状態を維持して退避される退避位置とにスライド可能な複数組の金型ユニットを使用して、金型ユニットを１組ずつ射出位置にスライドさせて型締めして射出し退避位置にスライドさせて樹脂を冷却させ、再び射出位置にスライドしたときに型開きして成形品を取り出す成形方法、およびその成形方法を実施する成形装置に関するものである。

従来周知のように射出成形機は、溶融樹脂を射出する射出装置、金型を型締めする型締装置等から構成されている。型締装置によって金型を型締めし、射出装置から溶融樹脂を射出すると溶融樹脂が金型内に形成されているキャビティに充?される。樹脂の冷却固化を待って型締装置を駆動して金型を型開きすると、成形品が得られる。ところで樹脂の冷却固化に要する時間は成形品によって違っており、成形品が肉厚の場合には長時間必要になる。従って肉厚の成形品を成形する場合には、冷却固化を待つ時間を十分に確保する必要がある。この冷却固化を実施しているときには型開閉が行えないので射出等の他の工程は実施できない。従って、成形サイクル全体が長くなり、射出成形機の生産性が低下してしまう。

特開平６−１１４８７４号公報 特開平７−１８６１７６号公報

特許文献１、２には、型閉じ状態を自己保持できる１組の金型からなる金型ユニットを２組使用して、２個の成形品を並行して成形することができる射出成形方法が記載されている。これらの文献に記載の成形方法は、いわゆるＯＣＩ成形方法、つまりＯＵＴ ＣＯＯＬＩＮＧ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ法として周知であり、所定の構造を備えた金型ユニットを使用する。具体的に説明すると、金型ユニットは、可動金型と固定金型とから構成され、可動金型は可動盤上をスライドするスライド盤に固定的に設けられていてスライド盤によって可動盤と並行にスライドされるようになっているが、可動盤から離間することはない。これに対して固定金型は固定盤に対して、所定の固定手段により着脱自在になっている。これらの可動金型と固定金型は、所定のロック手段によって型締め状態、つまり型閉じ状態を自己保持できるようにもなっている。

ＯＣＩ成形方法では、このような金型ユニットを複数組使用するが、２組の金型ユニットを使ったＯＣＩ成形方法について説明する。まずスライド盤には型閉じ状態になるようにロック状態にした２組の金型ユニットのそれぞれの可動金型を固定する。固定盤にはいずれの固定金型も固定されていない状態とする。スライド盤を駆動して一方の金型ユニットを射出位置にスライドする。型締装置を駆動して型締めするとこの金型ユニットの固定金型が固定盤に当接する。固定手段を作動させて固定金型を固定盤に固定して射出を行う。射出後固定手段を解除し、ロック状態のままで型開きするとこの金型ユニットは型閉じ状態が自己保持され、その状態で維持される。スライド盤を駆動して他方の金型ユニットを射出位置にスライドする。そうすると一方の金型ユニットは退避位置にスライドされ、射出された樹脂が冷却固化する。型締装置を駆動して型締めすると他方の金型ユニットの固定金型と固定盤が当接する。固定手段を作動させて固定金型を固定盤に固定して射出を行う。射出後固定手段を解除し、ロック状態のままで型開きするとこの金型ユニットは型閉じ状態が自己保持される。スライド盤を駆動して一方の金型ユニットを射出位置にスライドする。そうすると他方の金型ユニットは退避位置にスライドされ、射出された樹脂が冷却固化する。一方の金型ユニットでは樹脂が十分に冷却固化された状態になっている。型締装置を駆動して型閉じすると一方の金型ユニットの固定金型が固定盤に当接する。固定手段を作動して固定金型を固定盤に固定すると共にロック手段を解除する。型締装置を駆動して型開きすると一方の金型ユニットが型開きされて成形品が得られる。成形品を取り出した後に型締装置を駆動して一方の金型ユニットを型締めし、溶融樹脂を射出する。射出後固定手段を解除し、ロック手段を作動し、型開きする。そうすると一方の金型ユニットは型閉じ状態が自己保持される。スライド盤を駆動して他方の金型ユニットを射出位置に、かつ一方の金型ユニットを退避位置にスライドする。以下同様にして成形する。このように成形すると一方の金型ユニットにおいて射出成形するとき、他方の金型ユニットにおいて冷却固化が行える。そうすると、２個の成形品を実質的に並行して成形することになる。ＯＣＩ成形方法を実施すれば、冷却固化に時間を要する肉厚の成形品であっても短い成形サイクルで成形することができ、射出成形機の生産性を高くすることができる。

ところで射出成形機の生産性の向上を目的とするものではないが、光沢のある成形品や微細な形状を有する成形品のように表面転写性に優れた成形品を得る成形方法として、いわゆるヒートアンドクール成形方法が周知である。ヒートアンドクール成形方法は、金型を加熱した状態で溶融樹脂を射出し、その後金型を冷却して成形品を得る成形方法である。金型のキャビティ内に射出された溶融樹脂は金型の温度が高ので、冷却固化することなく流動性が高い状態が維持されてキャビティの表面に沿って滑らかに流れる。溶融樹脂が適切にキャビティ内に充填された状態でその後冷却されるので、表面転写性に優れた成形品を得ることができる。

射出成形により成形品を得る場合、射出した樹脂を冷却固化するための時間を確保しなければならない。前記したように従来の射出成形方法においては、冷却固化しているときは他の工程が実施できないので、射出成形機の生産性が低下してしまい、特に肉厚の成形品を成形する場合に顕著である。これに対してＯＣＩ成形方法により成形する場合には、一方の金型ユニットにおいて冷却固化を実施しているときに他方の金型ユニットにおいて溶融樹脂を射出できるので、射出成形機の生産性が高く優れている。しかしながらこのように生産性には優れているが、さらなる生産性の向上の余地はあるはずである。また、ＯＣＩ成形方法は成形される成形品の品質を向上することを目的とする方法ではないが、表面転写性が高く高品質な成形品を得るための工夫の余地はあるはずである。このような高品質の成形品を得るには前記したようなヒートアンドクール成形方法を実施すれば良さそうであるが、各組の金型ユニットのそれぞれに対して金型を加熱・冷却するための温度調節装置を用意すると、費用が嵩むし装置が大型化してしまう。

本発明は上記したような問題点を解決した成形方法を提供することを目的としており、具体的には、肉厚の成形品であっても高い生産性で成形することができ、得られる成形品の品質も高く、コストが小さい成形方法、およびそのような成形方法を実施する成形装置を提供することを目的としている。

本発明は、本発明の目的を達成するために、いわゆるＯＣＩ成形方法を対象とし、これを変形した方法として構成する。つまり、複数組の金型ユニットが、型開閉が可能な射出位置と型閉じ状態を自己保持させた状態で退避する退避位置とにスライドされ、射出位置に任意の１組をスライドすると他の組は退避位置にスライドするようになっている複数組の金型ユニットを使用して、金型ユニットを射出位置において型締めして射出する射出工程と、射出された金型ユニットを退避位置にスライドして樹脂を冷却させる冷却工程と、冷却された金型ユニットを射出位置にスライドして型開きして成形品を取り出す取出工程とからなる成形サイクルを、複数組の金型ユニットにおいて並行して実施して、複数個の成形品を並行して成形する成形方法を対象とする。このＯＣＩ成形方法において、複数組の金型ユニットのそれぞれに加熱用熱媒体と冷却用熱媒体とを切り替え供給可能な１台の温度調整装置を使用する。そして、射出工程を実施する金型ユニットには加熱用熱媒体を供給して金型ユニットを加熱し、冷却工程を実施する金型ユニットには冷却用熱媒体を供給して金型ユニットを冷却するように構成する

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、複数組の金型ユニットが、型開閉が可能な射出位置と型閉じ状態を自己保持させた状態で退避する退避位置とにスライドされ、前記射出位置に任意の１組をスライドすると他の組は前記退避位置にスライドするようになっている前記複数組の金型ユニットを使用して、前記金型ユニットを前記射出位置において型締めして射出する射出工程と、射出された前記金型ユニットを前記退避位置にスライドして樹脂を冷却させる冷却工程と、冷却された前記金型ユニットを前記射出位置にスライドして型開きして成形品を取り出す取出工程とからなる成形サイクルを、前記複数組の前記金型ユニットにおいて並行して実施して、複数個の成形品を並行して成形する成形方法において、前記複数組の前記金型ユニットのそれぞれに加熱用熱媒体と冷却用熱媒体とを切り替え供給可能な１台の温度調整装置を使用して、前記射出工程を実施する前記金型ユニットには加熱用熱媒体を供給して前記金型ユニットを加熱し、前記冷却工程を実施する前記金型ユニットには冷却用熱媒体を供給して前記金型ユニットを冷却することを特徴とする、複数個の成形品を並行して成形する成形方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形方法において、前記金型ユニットは２組からなることを特徴とする２個の成形品を並行して成形する成形方法として構成される。

請求項３に記載の発明は、複数組の金型ユニットと、１台の温度調整装置とを備えた成形装置であって、前記金型ユニットは、溶融樹脂が射出される射出位置と樹脂が冷却される退避位置とにスライドされ、前記射出位置においては型開閉可能であると共に前記退避位置では型閉じ状態が自己保持されるようになっており、前記複数組の金型ユニットのうち任意の１組が前記射出位置にスライドされるとき他の組は前記退避位置にスライドされるようになっており、前記温度調整装置は、前記射出位置にスライドされている前記金型ユニットに対して加熱媒体を供給するようになっていると共に、前記退避位置にスライドされている前記金型ユニットに対して冷却媒体を供給するようになっていることを特徴とする、複数個の成形品を並行して成形する成形装置として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の成形装置において、前記金型ユニットは２組からなることを特徴とする２個の成形品を並行して成形する成形装置として構成される。

以上のように本発明は、複数組の金型ユニットを使用して、これら複数組の金型ユニットにおいて並行して成形サイクルを実施して、複数個の成形品を並行して成形する成形方法、すなわちいわゆるＯＣＩ成形方法を対象としている。ＯＣＩ成形方法において１組の金型ユニットにおいて実施される成形サイクルは、金型ユニットを射出位置において型締めして射出する射出工程と、射出された金型ユニットを退避位置にスライドして樹脂を冷却させる冷却工程と、冷却された金型ユニットを射出位置にスライドして型開きして成形品を取り出す取出工程とからなる。本発明は、このようなＯＣＩ成形方法において、複数組の金型ユニットのそれぞれに加熱用熱媒体と冷却用熱媒体とを切り替え供給可能な１台の温度調整装置を使用して、射出工程を実施する金型ユニットには加熱用熱媒体を供給して金型ユニットを加熱し、冷却工程を実施する金型ユニットには冷却用熱媒体を供給して金型ユニットを冷却するように構成される。つまり本発明はＯＣＩ成形方法に、いわゆるヒートアンドクール成形方法を組み合わせた成形方法として構成されている。従って得られる成形品は表面転写性に優れ、高品質になることが保証される。また冷却工程において短時間で冷却することができるので、さらに射出成形機の生産性が向上する。さらに本発明によると加熱用熱媒体と冷却用熱媒体は、１台の温度調整装置を使用して切換え可能に供給されるので、温度調整装置は複数組の金型ユニットで共用でき、金型ユニット毎に用意する必要がない。これによって装置のコストを小さくすることができる。

本発明の実施の形態に係る成形装置を一部断面示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る成形装置を使用して本発明の実施の形態に係る成形方法により２個の成形品を並行して成形する各工程を説明する図で、その（ア）〜（カ）はそれぞれの工程における成形装置の正面図である。 本発明の実施の形態に係る成形装置を使用して本発明の実施の形態に係る成形方法により２個の成形品を並行して成形する各工程を説明する図で、その（ア）〜（カ）はそれぞれの工程における成形装置の正面図である。

本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る成形装置１は、射出成形機と、所定の特徴を備えた２組の金型ユニット８、９と、１台の温度調整装置２とから構成されている。射出成形機は、図１には一部しか示されていないが従来周知のように構成されており、金型を型締めする型締装置３、溶融樹脂を射出する射出装置４、突出装置等から構成されている。型締装置３も従来周知のように、固定盤５、可動盤６、図示されていないがこれらを開閉する型締機構等から構成されている。

本実施の形態に係る成形装置１においては、型締装置３に第１、２の金型ユニット８、９が設けられている。金型ユニット８、９は、それぞれ可動盤６に取付けられる可動金型１１、１２と、固定盤５に取付けられる固定金型１３、１４とからなり、いわゆるＯＣＩ成形方法を実施するために必要となる２つの特徴を備えている。まず第１の特徴は、これらの金型ユニット８、９は、あるいは可動金型１１、１２は可動盤６をスライドするようになっている点である。これらの可動金型１１、１２は、可動盤６上に設けられているスライド盤１５に取付けられている。スライド盤１５は、所定の駆動機構、本実施の形態においてはピストンシリンダユニット１６によって、可動盤６上を可動盤６に沿ってスライドするようになっている。このように構成されているので２組の金型ユニット８、９は、後で説明するように交互に射出位置と退避位置とにスライドさせることができる。

金型ユニット８、９の第２の特徴は、ロック機構１８、１９と、固定機構２１、２２とを備えている点である。ロック機構１８、１９も固定機構２１、２２も、例えば特許文献１にその構造が詳しく記載されているので、本明細書において具体的な構造について説明はしないが、次のような作用を備えている。まずロック機構１８、１９は、可動金型１１、１２と固定金型１３、１４とが型閉じ状態にあるとき、これらを型閉じ状態が自己保持されるように相互にロックしたり、ロックを解除することができるようになっている。そして固定機構２１、２２は、固定金型１３、１４を固定盤５に固定したり、固定を解除することができるようになっている。なお正確には、本実施の形態においては固定盤５には取付盤２４が固定されており、この取付盤２４に対して固定金型１３、１４が固定機構２１、２２によって固定されたり、固定が解除されて離間するようになっている。

射出装置４は従来周知のように加熱シリンダ２６と、図示されていないスクリ
ュとからなり、加熱シリンダ２６の先端に射出ノズル２７が設けられている。固定盤５と取付盤２４にはくり抜きが明けられており、射出装置４の射出ノズル２７がこのくり抜きに挿入されている。図１においては、射出ノズル２７は第１の金型ユニット８の固定金型１３のスプルに当接している様子が示されている。

温度調整装置２は、所定の高温に維持された加熱用熱媒体を貯蔵する高温タンク２９と、所定の低温に維持された冷却用熱媒体を貯蔵する低温タンク３０とを備え、金型ユニット８、９に加熱用熱媒を供給して金型ユニット８、９を加熱したり、冷却用熱媒体を供給して金型ユニット８、９を冷却することができるようになっている。本実施の形態において温度調整装置２は、熱媒体用の管路を切り替えるバルブユニット３２を備えており、これによって金型ユニット８、９に加熱用熱媒体と冷却用熱媒体とを切り替え可能に供給できるようになっている。本実施の形態に係る成形装置１においては、温度調整装置２のバルブユニット３２は射出成形機のコントローラからの指令によって制御されるようになっている。従って射出成形機においてＯＣＩ成形方法を実施するときに、成形工程に同期してバルブユニット３２を操作して、加熱用熱媒体や冷却用熱媒体を所望の金型ユニット８、９に切り替え供給できる。

射出位置と退避位置について説明する。本実施の形態に係る成形装置１において、第１の金型ユニット８と第２の金型ユニット９は、ピストンシリンダユニット１６によってスライドされて、交互に射出位置と退避位置とを採ることができるようになっている。射出位置は射出装置４に整合する位置であり射出が可能であると共に金型ユニット８、９を型開閉できるようになっている。これに対して退避位置は、射出装置４とは整合していない位置であり、ロック機構１８、１９によって金型ユニット８、９が型閉じ状態で自己保持される。つまり金型ユニット８、９は型開閉されない位置になっている。金型に射出された樹脂は退避位置で冷却されるようになっている。

図２、３によって本実施の形態に係る成形方法を説明する。最初に図２の（ア）に示されているように、第１の金型ユニット８が射出位置に整合していると共に、その固定金型１３が固定機構２１によって固定盤５の取付盤２４に固定され、第１の金型ユニット８が型開きされている状態から説明する。型締装置３を駆動する。そうすると可動盤６が固定盤５方向に駆動されて、図２の（イ）に示されているように、第１の金型ユニット８が型閉じ、つまり型締めされる。ロック機構１８を作動させて金型１１、１３をロックする。射出工程に先立って、バルブユニット３２を制御して温度調整装置２から加熱用媒体を供給して符号Ｈで示されているように第１の金型ユニット８を加熱する。第１の金型ユニット８が所望の温度に達したら、図２の（ウ）に示されているように、射出装置４を駆動して溶融樹脂を射出する。第１の金型ユニット８のキャビティに樹脂が充?される。射出工程が完了する。図２の（エ）の符号Ｎに示されているように、バルブユニット３２を制御して第１の金型ユニット８への加熱用熱媒体の供給を停止する。そして固定機構２１を解除して型締装置３を駆動して型開きする。そうすると図２の（エ）に示されているように、第１の金型ユニット８は固定盤５から離間する。

ピストンシリンダユニット１６を駆動して、図２の（オ）に示されているように、第１の金型ユニット８を退避位置に、第２の金型ユニット９を射出位置にスライドする。バルブユニット３２を制御して符号Ｃで示されているように、第１の金型ユニット８に冷却用熱媒体を供給して第１の金型ユニット８の冷却を開始する。第１の金型ユニット８においては射出工程の完了後に溶融樹脂が冷却・固化される冷却工程が開始されている。このように冷却工程において、冷却用熱媒体を供給して強制的に冷却を行うことによって、冷却に要する時間が短縮されることになる。このような冷却工程と並行して次のようにして第２の金型ユニット９において射出工程を実施する。まず型締装置３を駆動して型閉じする。そうすると図２の（カ）に示されているように、第２の金型ユニット９の固定金型１４が固定盤５の取付盤２４に当接する。固定機構２２を作動して固定金型１４を取付盤２４に固定する。バルブユニット３２を制御して第２の金型ユニット９に加熱用熱媒体を供給する。第２の金型ユニット９が所望の温度に達したら、図３の（ア）に示されているように、射出装置４を駆動して溶融樹脂を射出する。第２の金型ユニット９のキャビティに樹脂が充?される。射出工程が完了する。バルブユニット３２を制御して第２の金型ユニット９への加熱用熱媒体の供給を停止する。第２の金型ユニット９では冷却工程が開始されることになる。固定機構２２を解除して型締装置３を駆動して型開きする。そうすると図３の（イ）に示されているように、第２の金型ユニット９は固定盤５から離間する。

ピストンシリンダユニット１６を駆動して、図３の（ウ）に示されているように、第１の金型ユニット８を射出位置に、第２の金型ユニット９を退避位置にスライドする。バルブユニット３２を制御して符号Ｃで示されているように、第２の金型ユニット９に冷却用熱媒体を供給して第２の金型ユニット８を強制的に冷却すると共に、符号Ｎで示されているように第１の金型ユニット８への熱媒体の供給を停止する。第１の金型ユニット８の冷却工程が完了する。第１の金型ユニット８は、第２の金型ユニット９に対して射出工程を実施しているときに並行して冷却工程を実施していたので、射出された樹脂は十分に冷却・固化している。

型締装置３を駆動して型閉じする。そうすると図３の（エ）に示されているように、第１の金型ユニット８の固定金型１３が固定盤５の取付盤２４に当接する。固定機構２１を作動して固定金型１３を取付盤２４に固定する。ロック機構１８を解除し、そして型締装置３を駆動して型開きすると、図３の（オ）に示されているように、第１の金型ユニット８は型開きされる。図示されない突出装置を駆動する。すなわち取出工程を実施する。成形品Ｓが得られる。

取出工程に引き続き、第１の金型ユニット８によって射出工程を実施する。すなわち図３の（カ）に示されているように、型締装置３を駆動して型閉じし、固定機構２１を作動して固定金型１３を取付盤２４に固定すると共にロック機構１８を作動して第１の金型ユニット８を型閉じ状態にロックする。バルブユニット３２を制御して、符号Ｈに示されているように、第１の金型ユニット８に加熱用熱媒体を供給し、第１の金型ユニット８が所望の温度に達したら、射出装置４を駆動して溶融樹脂を射出する。射出工程が完了する。以下同様にして成形を行うと、第１、２の金型ユニット８、９において並行して成形サイクルを実施することができ、２個の成形品を並行して成形することができる。

１ 成形装置 ２ 温度調整装置
３ 型締装置 ４ 射出装置
５ 固定盤 ６ 可動盤
８ 第１の金型ユニット ９ 第２の金型ユニット
１１、１２ 可動金型 １３、１４ 固定金型
１５ スライド盤 １６ ピストンシリンダユニット
１８、１９ ロック機構 ２１、２２ 固定機構
２４ 取付盤 ２６ 加熱シリンダ
２７ 射出ノズル ２９ 高温タンク
３０ 低温タンク ３２ バルブユニット

Claims (4)

1. 複数組の金型ユニットが、型開閉が可能な射出位置と型閉じ状態を自己保持させた状態で退避する退避位置とにスライドされ、前記射出位置に任意の１組をスライドすると他の組は前記退避位置にスライドするようになっている前記複数組の金型ユニットを使用して、
   前記金型ユニットを前記射出位置において型締めして射出する射出工程と、射出された前記金型ユニットを前記退避位置にスライドして樹脂を冷却させる冷却工程と、冷却された前記金型ユニットを前記射出位置にスライドして型開きして成形品を取り出す取出工程とからなる成形サイクルを、前記複数組の前記金型ユニットにおいて並行して実施して、複数個の成形品を並行して成形する成形方法において、
   前記複数組の前記金型ユニットのそれぞれに加熱用熱媒体と冷却用熱媒体とを切り替え供給可能な１台の温度調整装置を使用して、前記射出工程を実施する前記金型ユニットには加熱用熱媒体を供給して前記金型ユニットを加熱し、前記冷却工程を実施する前記金型ユニットには冷却用熱媒体を供給して前記金型ユニットを冷却することを特徴とする、複数個の成形品を並行して成形する成形方法。
2. 請求項１に記載の成形方法において、前記金型ユニットは２組からなることを特徴とする２個の成形品を並行して成形する成形方法。
3. 複数組の金型ユニットと、１台の温度調整装置とを備えた成形装置であって、
   前記金型ユニットは、溶融樹脂が射出される射出位置と樹脂が冷却される退避位置とにスライドされ、前記射出位置においては型開閉可能であると共に前記退避位置では型閉じ状態が自己保持されるようになっており、前記複数組の金型ユニットのうち任意の１組が前記射出位置にスライドされるとき他の組は前記退避位置にスライドされるようになっており、
   前記温度調整装置は、前記射出位置にスライドされている前記金型ユニットに対して加熱媒体を供給するようになっていると共に、前記退避位置にスライドされている前記金型ユニットに対して冷却媒体を供給するようになっていることを特徴とする、複数個の成形品を並行して成形する成形装置。
4. 請求項３に記載の成形装置において、前記金型ユニットは２組からなることを特徴とする２個の成形品を並行して成形する成形装置。

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