JP3438908B2 - 射出成形用ヒートサイクルシステム - Google Patents
射出成形用ヒートサイクルシステムInfo
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用金型の温度
管理装置に関し、特に光学成形品の成形に適した、高い
樹脂充填密度で高精度の射出成形を行うことのできる射
出成形用ヒートサイクルシステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、この種の高精度成形品や厚肉
成形品の射出成形においては、金型温度をガラス転移点
以上に昇温して樹脂流動性を高めてから樹脂を射出し、
射出後、金型を強制冷却して成形サイクルを短縮して成
形品を取り出している。 【０００３】ここで、金型の加熱・冷却手段としては、
例えば特公昭６１−４３１６９号公報に開示されたよう
に、キャビティー周囲に水管を設け高圧水蒸気と冷水と
を選択的に流して金型を加熱・冷却するものや、特開平
１−２００９２５号公報のように、金型内に冷却用水管
を設けるとともに加熱ヒータをも併設して加熱・冷却を
行うものが知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の装置では、次のような問題点があった。特公昭６１−
４３１６９号公報の装置では、単一の水管に高圧水蒸気
と冷水とを交互に流していたので、その切換に温度変換
のタイムラグが伴い、成形サイクルを短縮することが困
難であるという問題点があった。また、瞬時に高圧水蒸
気を流すため、大型ボイラーが必要になるという問題点
もあった。 【０００５】また特開平１−２００９２５号公報の装置
では、ヒータにより加熱を行うので設備を小型化するこ
とはできるものの、加熱ヒータを金型に直接埋設してい
たためヒータ周囲のみが急激に加熱されて不均一な温度
分布となり、成形品の品質悪化（ヒケ等）を招くという
問題点があった。そして、かかる問題点を解決すべく加
熱ヒータをキャビティーから離して配置すると、加熱効
率が悪化して成形サイクルが長くなるという問題点があ
った。 【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、簡易な設備でありながら高効率で加熱・冷却するこ
とのできる射出成形用ヒートサイクルシステムを提供す
ることを目的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の射出成形用ヒートサイクルシステムは、キ
ャビティー面と、このキャビティー面の反対側の反キャ
ビティー面に冷媒を流すための冷媒液路とを有する入れ
子を嵌装した金型と、前記入れ子のキャビティー面付近
に設けた温度を検出する温度センサと、前記冷媒液路に
冷媒を供給する冷却装置と、前記冷媒液路内に前記冷媒
に接触するように配置した前記冷媒を加熱する加熱ヒー
タと、前記加熱ヒータに通電する加熱装置と、前記温度
センサの検出結果に基づいて前記冷却装置と前記加熱装
置を制御する制御装置と、を具備するものである。 【０００８】 【作用】すなわち、本発明の射出成形用ヒートサイクル
システムは、加熱装置から加熱ヒータに通電すると、冷
媒液路内の冷媒が加熱される。この冷媒は、入れ子を加
熱し、入れ子のキャビティー面を均一に昇温する。そし
て、キャビティー面が所望温度まで昇温したら樹脂を射
出し、射出後は、冷却装置から冷媒液路に冷媒を流入し
て金型を冷却する。 【０００９】 【実施例】まず、本発明の具体的な実施例を説明する前
に、本発明の概要を説明する。本発明の射出成形用ヒー
トサイクルシステムの概要は、キャビティー面に入れ子
を嵌装した金型と、前記入れ子のキャビティー面付近に
設けた温度センサと、前記入れ子の反キャビティー面に
設けた冷媒液路と、前記冷媒液路内に配置した加熱ヒー
タと、前記冷媒液路に冷媒を供給する冷却装置と、前記
加熱ヒータに通電する加熱装置と、前記温度センサの検
出温度に従って前記冷却装置と前記加熱装置とを制御す
る制御装置とから構成される。上記構成によれば、射出
成形に先だって、加熱装置から加熱ヒータに通電する。
すると、入れ子は冷媒を介して間接的に加熱され、キャ
ビティー面は均一に昇温する。キャビティー面が所要温
度にまで昇温したら樹脂を射出し、射出後は、冷却装置
から冷媒液路に冷媒を流入して金型を冷却する。以下、
添付図面を参照して本発明に係る射出成形用ヒートサイ
クルシステムの具体的な実施例を説明する。図１は射出
成形用ヒートサイクルシステムを示す図である。図示の
通りこの装置では、金型１に入れ子３を嵌装し、この入
れ子３の下面にキャビティー２を形成する一方、入れ子
３の上面を冷媒液路５として構成している。 【００１０】金型１は図中ＰＬ線の上部が固定部に、下
部が可動部になっている。すなわち、固定側取付板１１
には固定側型板１２がボルト１３によって締付固定さ
れ、可動側取付板１６にはスペーサーブロック１７及び
可動側型板１８がボルト１９によって締付固定されてい
る。また、スプールブッシュ１４はボルト１５により固
定側型板１２に固定され、イジェクターピン２０は突出
板２１及び突出板２２に挟み込まれて取付けられてい
る。 【００１１】入れ子３は、熱伝導率の高い材質（例え
ば、真鍮やアルミニウムなど１５０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以
上の熱伝導率を有する材質）にて作られており、固定側
型板１２の陥凹部に納まる形状に形成され、ボルト７に
て取付けられている。この入れ子３の下面はキャビティ
ー面３ａとなっており、このキャビティー面３ａ付近に
温度センサ４（本実施例では熱電対）が埋設されてい
る。一方、入れ子３の上面、即ち反キャビティー面３ｂ
と、固定側型板１２との間には、冷媒液路５をなす空間
が形成され、配管５ａを介して冷却装置８から冷媒（具
体的には水または油など）を供給されるようになってい
る。さらに、冷媒液路５内には加熱ヒータ６が設置さ
れ、外部の加熱装置９からの通電により冷媒液路５内の
冷媒を加熱するようになっている。 【００１２】なお、制御装置１０は、詳しくは後述する
ように、温度センサ４の検出温度に従って冷却装置８と
加熱装置９とを制御するものである。 【００１３】次に、本実施例の動作を説明する。図２は
実施例の動作中の温度変化を示すタイムチャートであ
る。金型１が閉じると、成形機本体（図示せず）から制
御装置１０に対し金型閉信号が出力される。これを受け
た制御装置１０は加熱装置９に加熱信号を発し、加熱ヒ
ータ６に通電され冷媒液路５中の冷媒が加熱される。す
ると、入れ子３は冷媒の熱伝導により間接的に加熱され
全体的に均一に昇温する。ここで入れ子３の温度は温度
センサ４により管理される。 【００１４】入れ子３の温度が樹脂のガラス転移点より
も高くなると、制御装置１０から加熱完了信号が加熱装
置９に出力され、加熱ヒータ６がＯＦＦになる。これと
同時に、成形機本体にも加熱完了信号が送出され、成形
機は金型へ樹脂を射出する。このとき、入れ子３のキャ
ビティー面３ａが樹脂のガラス転移点よりも高い温度に
加熱されているため、金型表面と樹脂流動層との温度差
に起因するスキン層の発生が抑制され、金型表面形状に
対して高い充填性が得られるものである。 【００１５】射出完了後には、成形機本体から制御装置
１０に対し射出完了信号が出力される。これを受けて制
御装置１０は冷却装置８に冷却信号を発し、冷媒液路に
冷媒が流されて入れ子３を冷却し、ひいてはキャビティ
ー２を冷却する。キャビティー面３ａが所定の冷却完了
温度に冷却されたら、金型１を開いてイジェクターピン
２０により成形品を取り出す。同時に、成形機本体から
の金型開信号を受けた制御装置１０は冷却装置８に冷媒
供給を停止するよう指令する。 【００１６】以上の成形サイクルを繰り返すことによ
り、光学製品等の高精度成形品や厚肉成形品を極めて短
い成形サイクルで射出成形することができる。 【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、次のように実施してもよい （１）図３に示す如く、加熱ヒータ６としてリング形状
のものを用い、これに応じて入れ子３の陥凹部をリング
状に形成すること。このようにすると、冷媒液路中の冷
媒が放射状に加熱されるため、さらに均一に入れ子３を
加熱することができる。 【００１８】（２）図４に示す如く、入れ子３のキャビ
ティー面３ａを凸面状に形成すること。例えば、成形品
が偏肉の大きいレンズの場合である。この場合には、温
度センサ４は入れ子３の側面に配置するとよい。この例
は、次のような効果も有する。すなわち、射出時にはキ
ャビティー面３ａはガラス転移点より高い温度となって
おり、前述のようにスキン層の発生を抑制するが、この
とき可動側型板１８はより低い温度となっており、すで
に冷却が始まった状態となっている。従って、成形品の
内部温度は、図５に示す如く、温度勾配の均一な温度分
布となる。そして、この温度勾配は冷却の進行によって
も変化することがなく、かかる均一な冷却によれば安定
した良好な形状精度の成形品が得られるのである。 【００１９】 【発明の効果】以上説明したように本発明の射出成形用
ヒートサイクルシステムによれば、簡易な設備でありな
がら高効率で加熱・冷却することが可能であり、特に、
高精度な光学的鏡面を有する精密成形品を簡単に製造で
きる利点がある。
管理装置に関し、特に光学成形品の成形に適した、高い
樹脂充填密度で高精度の射出成形を行うことのできる射
出成形用ヒートサイクルシステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、この種の高精度成形品や厚肉
成形品の射出成形においては、金型温度をガラス転移点
以上に昇温して樹脂流動性を高めてから樹脂を射出し、
射出後、金型を強制冷却して成形サイクルを短縮して成
形品を取り出している。 【０００３】ここで、金型の加熱・冷却手段としては、
例えば特公昭６１−４３１６９号公報に開示されたよう
に、キャビティー周囲に水管を設け高圧水蒸気と冷水と
を選択的に流して金型を加熱・冷却するものや、特開平
１−２００９２５号公報のように、金型内に冷却用水管
を設けるとともに加熱ヒータをも併設して加熱・冷却を
行うものが知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の装置では、次のような問題点があった。特公昭６１−
４３１６９号公報の装置では、単一の水管に高圧水蒸気
と冷水とを交互に流していたので、その切換に温度変換
のタイムラグが伴い、成形サイクルを短縮することが困
難であるという問題点があった。また、瞬時に高圧水蒸
気を流すため、大型ボイラーが必要になるという問題点
もあった。 【０００５】また特開平１−２００９２５号公報の装置
では、ヒータにより加熱を行うので設備を小型化するこ
とはできるものの、加熱ヒータを金型に直接埋設してい
たためヒータ周囲のみが急激に加熱されて不均一な温度
分布となり、成形品の品質悪化（ヒケ等）を招くという
問題点があった。そして、かかる問題点を解決すべく加
熱ヒータをキャビティーから離して配置すると、加熱効
率が悪化して成形サイクルが長くなるという問題点があ
った。 【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、簡易な設備でありながら高効率で加熱・冷却するこ
とのできる射出成形用ヒートサイクルシステムを提供す
ることを目的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の射出成形用ヒートサイクルシステムは、キ
ャビティー面と、このキャビティー面の反対側の反キャ
ビティー面に冷媒を流すための冷媒液路とを有する入れ
子を嵌装した金型と、前記入れ子のキャビティー面付近
に設けた温度を検出する温度センサと、前記冷媒液路に
冷媒を供給する冷却装置と、前記冷媒液路内に前記冷媒
に接触するように配置した前記冷媒を加熱する加熱ヒー
タと、前記加熱ヒータに通電する加熱装置と、前記温度
センサの検出結果に基づいて前記冷却装置と前記加熱装
置を制御する制御装置と、を具備するものである。 【０００８】 【作用】すなわち、本発明の射出成形用ヒートサイクル
システムは、加熱装置から加熱ヒータに通電すると、冷
媒液路内の冷媒が加熱される。この冷媒は、入れ子を加
熱し、入れ子のキャビティー面を均一に昇温する。そし
て、キャビティー面が所望温度まで昇温したら樹脂を射
出し、射出後は、冷却装置から冷媒液路に冷媒を流入し
て金型を冷却する。 【０００９】 【実施例】まず、本発明の具体的な実施例を説明する前
に、本発明の概要を説明する。本発明の射出成形用ヒー
トサイクルシステムの概要は、キャビティー面に入れ子
を嵌装した金型と、前記入れ子のキャビティー面付近に
設けた温度センサと、前記入れ子の反キャビティー面に
設けた冷媒液路と、前記冷媒液路内に配置した加熱ヒー
タと、前記冷媒液路に冷媒を供給する冷却装置と、前記
加熱ヒータに通電する加熱装置と、前記温度センサの検
出温度に従って前記冷却装置と前記加熱装置とを制御す
る制御装置とから構成される。上記構成によれば、射出
成形に先だって、加熱装置から加熱ヒータに通電する。
すると、入れ子は冷媒を介して間接的に加熱され、キャ
ビティー面は均一に昇温する。キャビティー面が所要温
度にまで昇温したら樹脂を射出し、射出後は、冷却装置
から冷媒液路に冷媒を流入して金型を冷却する。以下、
添付図面を参照して本発明に係る射出成形用ヒートサイ
クルシステムの具体的な実施例を説明する。図１は射出
成形用ヒートサイクルシステムを示す図である。図示の
通りこの装置では、金型１に入れ子３を嵌装し、この入
れ子３の下面にキャビティー２を形成する一方、入れ子
３の上面を冷媒液路５として構成している。 【００１０】金型１は図中ＰＬ線の上部が固定部に、下
部が可動部になっている。すなわち、固定側取付板１１
には固定側型板１２がボルト１３によって締付固定さ
れ、可動側取付板１６にはスペーサーブロック１７及び
可動側型板１８がボルト１９によって締付固定されてい
る。また、スプールブッシュ１４はボルト１５により固
定側型板１２に固定され、イジェクターピン２０は突出
板２１及び突出板２２に挟み込まれて取付けられてい
る。 【００１１】入れ子３は、熱伝導率の高い材質（例え
ば、真鍮やアルミニウムなど１５０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以
上の熱伝導率を有する材質）にて作られており、固定側
型板１２の陥凹部に納まる形状に形成され、ボルト７に
て取付けられている。この入れ子３の下面はキャビティ
ー面３ａとなっており、このキャビティー面３ａ付近に
温度センサ４（本実施例では熱電対）が埋設されてい
る。一方、入れ子３の上面、即ち反キャビティー面３ｂ
と、固定側型板１２との間には、冷媒液路５をなす空間
が形成され、配管５ａを介して冷却装置８から冷媒（具
体的には水または油など）を供給されるようになってい
る。さらに、冷媒液路５内には加熱ヒータ６が設置さ
れ、外部の加熱装置９からの通電により冷媒液路５内の
冷媒を加熱するようになっている。 【００１２】なお、制御装置１０は、詳しくは後述する
ように、温度センサ４の検出温度に従って冷却装置８と
加熱装置９とを制御するものである。 【００１３】次に、本実施例の動作を説明する。図２は
実施例の動作中の温度変化を示すタイムチャートであ
る。金型１が閉じると、成形機本体（図示せず）から制
御装置１０に対し金型閉信号が出力される。これを受け
た制御装置１０は加熱装置９に加熱信号を発し、加熱ヒ
ータ６に通電され冷媒液路５中の冷媒が加熱される。す
ると、入れ子３は冷媒の熱伝導により間接的に加熱され
全体的に均一に昇温する。ここで入れ子３の温度は温度
センサ４により管理される。 【００１４】入れ子３の温度が樹脂のガラス転移点より
も高くなると、制御装置１０から加熱完了信号が加熱装
置９に出力され、加熱ヒータ６がＯＦＦになる。これと
同時に、成形機本体にも加熱完了信号が送出され、成形
機は金型へ樹脂を射出する。このとき、入れ子３のキャ
ビティー面３ａが樹脂のガラス転移点よりも高い温度に
加熱されているため、金型表面と樹脂流動層との温度差
に起因するスキン層の発生が抑制され、金型表面形状に
対して高い充填性が得られるものである。 【００１５】射出完了後には、成形機本体から制御装置
１０に対し射出完了信号が出力される。これを受けて制
御装置１０は冷却装置８に冷却信号を発し、冷媒液路に
冷媒が流されて入れ子３を冷却し、ひいてはキャビティ
ー２を冷却する。キャビティー面３ａが所定の冷却完了
温度に冷却されたら、金型１を開いてイジェクターピン
２０により成形品を取り出す。同時に、成形機本体から
の金型開信号を受けた制御装置１０は冷却装置８に冷媒
供給を停止するよう指令する。 【００１６】以上の成形サイクルを繰り返すことによ
り、光学製品等の高精度成形品や厚肉成形品を極めて短
い成形サイクルで射出成形することができる。 【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、次のように実施してもよい （１）図３に示す如く、加熱ヒータ６としてリング形状
のものを用い、これに応じて入れ子３の陥凹部をリング
状に形成すること。このようにすると、冷媒液路中の冷
媒が放射状に加熱されるため、さらに均一に入れ子３を
加熱することができる。 【００１８】（２）図４に示す如く、入れ子３のキャビ
ティー面３ａを凸面状に形成すること。例えば、成形品
が偏肉の大きいレンズの場合である。この場合には、温
度センサ４は入れ子３の側面に配置するとよい。この例
は、次のような効果も有する。すなわち、射出時にはキ
ャビティー面３ａはガラス転移点より高い温度となって
おり、前述のようにスキン層の発生を抑制するが、この
とき可動側型板１８はより低い温度となっており、すで
に冷却が始まった状態となっている。従って、成形品の
内部温度は、図５に示す如く、温度勾配の均一な温度分
布となる。そして、この温度勾配は冷却の進行によって
も変化することがなく、かかる均一な冷却によれば安定
した良好な形状精度の成形品が得られるのである。 【００１９】 【発明の効果】以上説明したように本発明の射出成形用
ヒートサイクルシステムによれば、簡易な設備でありな
がら高効率で加熱・冷却することが可能であり、特に、
高精度な光学的鏡面を有する精密成形品を簡単に製造で
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形用ヒートサイクルシステムを
一部を破断して示す図である。 【図２】射出成形用ヒートサイクルシステムの動作を示
す図である。 【図３】射出成形用ヒートサイクルシステムの別の実施
態様の要部を示す図である。 【図４】射出成形用ヒートサイクルシステムのさらに別
の実施態様の要部を示す図である。 【図５】成形品の温度分布を示す図である。 【符号の説明】 １ 金型 ２ キャビティー ３ 入れ子 ３ａ キャビティー面 ３ｂ 反キャビティー面 ４ 温度センサ ５ 冷媒液路 ５ａ 配管 ６ 加熱ヒータ ７ ボルト ８ 冷却装置 ９ 加熱装置 １０ 制御装置 １１ 固定側取付板 １２ 固定側型板 １３ ボルト １４ スプールブッシュ １５ ボルト １６ 可動側取付板 １７ スペーサーブロック １８ 可動側型板 １９ ボルト ２０ イジェクターピン ２１ 突出板 ２２ 突出板
一部を破断して示す図である。 【図２】射出成形用ヒートサイクルシステムの動作を示
す図である。 【図３】射出成形用ヒートサイクルシステムの別の実施
態様の要部を示す図である。 【図４】射出成形用ヒートサイクルシステムのさらに別
の実施態様の要部を示す図である。 【図５】成形品の温度分布を示す図である。 【符号の説明】 １ 金型 ２ キャビティー ３ 入れ子 ３ａ キャビティー面 ３ｂ 反キャビティー面 ４ 温度センサ ５ 冷媒液路 ５ａ 配管 ６ 加熱ヒータ ７ ボルト ８ 冷却装置 ９ 加熱装置 １０ 制御装置 １１ 固定側取付板 １２ 固定側型板 １３ ボルト １４ スプールブッシュ １５ ボルト １６ 可動側取付板 １７ スペーサーブロック １８ 可動側型板 １９ ボルト ２０ イジェクターピン ２１ 突出板 ２２ 突出板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 33/00 - 33/76
B29C 45/00 - 45/84
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 キャビティー面と、このキャビティー面
の反対側の反キャビティー面に冷媒を流すための冷媒液
路とを有する入れ子を嵌装した金型と、 前記入れ子のキャビティー面付近に設けた温度を検出す
る温度センサと、 前記冷媒液路に冷媒を供給する冷却装置と、 前記冷媒液路内に前記冷媒に接触するように配置した前
記冷媒を加熱する加熱ヒータと、 前記加熱ヒータに通電する加熱装置と、 前記温度センサの検出結果に基づいて前記冷却装置と前
記加熱装置を制御する制御装置と、 を具備することを特徴とする射出成形用ヒートサイクル
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14277193A JP3438908B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 射出成形用ヒートサイクルシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14277193A JP3438908B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 射出成形用ヒートサイクルシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06328538A JPH06328538A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3438908B2 true JP3438908B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=15323209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14277193A Expired - Fee Related JP3438908B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 射出成形用ヒートサイクルシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438908B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100352247B1 (ko) * | 1998-08-25 | 2002-11-23 | 에이테크솔루션(주) | 캐비티급속가열수단을가지는플라스틱사출성형금형 |
| TWI389600B (zh) * | 2008-12-19 | 2013-03-11 | 私立中原大學 | Coaxial cooling and thermally conductive coil construction and molds with coaxial cooling and thermally conductive coil construction |
| CN102785338B (zh) * | 2012-08-21 | 2014-08-13 | 青岛海信模具有限公司 | 高光注塑模具加热冷却装置及其加热冷却方法 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP14277193A patent/JP3438908B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06328538A (ja) | 1994-11-29 |
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