JP4809071B2

JP4809071B2 - 金型温度制御装置

Info

Publication number: JP4809071B2
Application number: JP2006027474A
Authority: JP
Inventors: 遊馬村田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007203672A

Description

本発明は、電子写真複写装置等の光学レンズなどのように高度な成形精度を求められる射出成形金型、例えば、プラスチック成形金型の温度制御を行なう金型温度制御装置に関するものである。

可動側取り付け板及び固定側取り付け板のそれぞれに可動金型及び固定金型を設けてなる１対のプラスチック成形金型は一般に良く知られており、その成形金型からの成形品取り出し機及び金型温度管理方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、冷水と加熱した水の混合比を制御してポンプで金型内の水の循環量を調整することにより、金型温度を調整することを開示している。しかし、この方法では従来の一般的な金型温度制御方法と大きな違いはなく、キャビティ内の部分的な温度制御が困難である。

図６は従来のプラスチック成形金型の可動側取り付け板に取り付けられた可動金型を示す平面図である。図７は図６の可動金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。図８は従来のプラスチック成形金型の固定側取り付け板に取り付けられた固定金型を示す平面図である。図９は図８の固定金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。
従来の１対のプラスチック成形金型を形成する可動側取り付け板に取り付けられた可動金型Ｍ及び固定側取り付け板に取り付けられた固定金型Ｓが示されている。
先ず、図６及び図７に示すＣＯＲ（可動）側の可動金型Ｍは、可動側取り付け板１、スペーサブロック５（図７）、バックアッププレート４（図７）、サポートピン３、エジェクタープレート６（図７）、ＣＯＲプレート２、ＣＯＲ入子７を含んでいる。
次に、図８及び図９に示すＣＡＶ（固定）側の固定金型Ｓは、固定側取り付け板１２、ランナストリッパプレート１４、ＣＡＶ（固定）側プレート１３、ＣＡＶ入子１６からなる３プレート金型構造を含んでいる。

このように一般的な金型では、例えば、ヒータなどの加熱装置１１（又は水、油など）を所定の温度にして金型に設置又は循環させることによって目的の金型温度に制御している。
しかし、図６に示すように、熱電対天側８、熱電対中側９、熱電対地側１０でキャビティ内の実測をすると、１〜２°Ｃほどの温度差が発生してしまう。このような金型の温度差は、加熱装置（又は水、油など）の設置位置や流路のレイアウトによって、できるだけ最小限に抑え留必要がある。
特開２００２−２４０１１９公報

しかしながら、金型には型開閉動作やエジェクトを行うためのピンなどが配置されており、加熱装置の設置位置や流路のレイアウトには制約があり、均一な金型温度を得るのは困難である。
そのため、複写機の光学レンズなどのような高精度な表面形状を求められる射出成形品を製造する場合、射出成形品の表面にウェルド不良やヒケ不良が発生したり、複屈折が大きくなったりする問題があった。
そこで、本発明の目的は、キャビティと加熱装置の間に回転式の入子を配置することによってキャビティの部分的な金型温度制御を可能にする金型温度制御装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、可動側取り付け板及び固定側取り付け板のそれぞれに可動金型及び固定金型を設けてなる１対のプラスチック成形金型の温度制御を行なう金型温度制御装置であって、前記プラスチック成形金型のキャビティ外周にこのキャビティを加熱させる加熱装置と、前記キャビティと前記加熱装置との間に位置しており且つ金型と当接する部分と金型に当接しない溝を側面に有する回転式入子と、この回転式入子と前記キャビティとの間に配置された温度センサと、を有した金型温度制御装置において、前記回転式入子の金型と当接する部分と金型に当接しない部分が回転することにより、前記加熱装置から前記キャビティへの熱伝導を調整し、前記キャビティ周辺の金型温度を一定に保持することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記回転式入子を駆動させる駆動装置として、電動、油圧または空圧による駆動装置が設けられている請求項１記載の金型温度制御装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記回転式入子が、熱伝導に優れたベリリウム銅またはテルル銅で構成されている請求項２記載の金型温度制御装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記回転式入子の金型と当接しない部分には、エア、水または油を流す溝が設けられている請求項３記載の金型温度制御装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記回転式入子の金型と当接する部分には、無給油ブッシュが設けられている請求項４記載の金型温度制御装置を特徴とする。

本発明によれば、加熱装置（又は水、油など）の設置位置や流路とキャビティの間に断熱効果のある溝を有する部分と熱を伝導する部分を有する回転式入子を複数個設置することによって、個々の回転式入子を制御することによって金型の温度差をなくすことができ、射出成形品の表面にウェルド不良やヒケ不良が発生しなくなり、複屈折が小さい高精度な表面を有する成形品を提供することができる。
また、加熱装置により昇温された金型の温度が部分的に変化した時に、金型と当接する部分と金型に当接しない溝を側面に有した回転式入子が回転することにより加熱装置からの熱を調整するため、キャビティ周辺の金型温度を一定に保持することができ、成形品の表面にウェルド不良やヒケ不良がなくなり、複屈折が小さい高精度な表面を有する成形品を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はプラスチック成形金型の本発明による可動側取り付け板に取り付けられた可動金型を示す平面図である。図２は図１の可動金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。図３はプラスチック成形金型の本発明による固定側取り付け板に取り付けられた固定金型を示す平面図である。図４は図３の固定金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。
図１乃至図４では、１対のプラスチック成形金型の温度差をなくす本発明による金型温度制御装置の実施の形態を示している。先ず、図１及び図２の可動側取り付け板に取り付けられたＣＯＲ（可動）側金型Ｍは、可動側取り付け板１、スペーサブロック５（図２）、バックアッププレート４（図２）、サポートピン３、エジェクタープレート６（図２）、ＣＯＲプレート（可動側型板）２、ＣＯＲ（可動）側入子７を含んでいる。

可動金型Ｍは、また、金型温度を所定の温度まで上げる加熱装置１１、キャビティ温度を測定する第１の熱電対（天側）８、第２の熱電対（中側）９、第３の熱電対（地側）１０、キャビティＣの温度差を回転により個々に制御する断熱溝１５を有する第１の回転式入子（天側）２１、第２の回転式入子（中側）２２、第３の回転式入子（地側）２３を含んでいる。
可動金型Ｍは、さらに、回転式入子２１、２２、２３を回転させる駆動装置１８、回転式入子２１、２２、２３の断熱部にエアを供給するエアコンプレッサ２４、断熱部にエアを供給する吸気口１９、断熱部のエアを排出する排気口２０、駆動装置１８の電力を供給する駆動装置配線路２５を含んでいる。
回転式入子２１、２２、２３の金型と当接しない溝（図示せず）に、エア、水、油などを流すことにより、金型温度の熱偏差を小さくすることができることから、表面にウェルド不良やヒケ不良がなく、複屈折が小さい高精度な表面を有する成形品を提供できる。回転式入子２１、２２、２３の金型と当接する部分には明瞭には示してないが無給油ブッシュ３２が配置されている。

次に、図３及び図４の可動側取り付け板に取り付けられたＣＡＶ（固定）側金型Ｓは、固定側取り付け板１２、ランナストリッパプレート１４、ＣＡＶプレート（固定側型板）１３、ＣＡＶ（固定側）入子１６、回転入子用ＣＯＲ（可動側）入子１７にＣＯＲ（可動）側と同様に断熱溝（図示せず）を有する第１、第２及び第３の回転式入子２９、３０、３１と駆動装置１８、エアコンプレッサ２４、吸気口１９及び排気口２０を含んでいる。
また、固定金型Ｓは、金型温度を所定の温度まで上げる加熱装置１１、キャビティ温度を測定する第１の熱電対（天側）３３、第２の熱電対（中側）３４、第３の熱電対（地側）３５を含んでいる。

要するに、本発明の特徴は、可動側取り付け板１及び固定側取り付け板１２のそれぞれに可動金型ｍ及び固定金型Ｓを設けてなる１対のプラスチック成形金型の温度制御を行なう金型温度制御装置であって、プラスチック成形金型のキャビティ外周にこのキャビティＣを加熱させる加熱装置１１と、キャビティと加熱装置１１との間に位置しており且つ金型と当接する部分と金型に当接しない溝を側面に有する回転式入子２１〜２３、２９〜３１と、この回転式入子とキャビティとの間に配置された温度センサ８、９、１０と、を有した金型温度制御装置において、回転式入子の金型と当接する部分と金型に当接しない部分が回転することにより、加熱装置からキャビティへの熱伝導を調整し、キャビティ周辺の金型温度を一定に保持するようにした構成にある。

図５は本発明による回転式入子を示す概略斜視図である。図５の回転式入子は可動及び固定金型Ｍ及びＳに回転式入子２１、２２、２３、２９、３０、３１として使用する回転式入子である。その断熱部にエアを吸気する回転式入子吸気口２６、回転式入子吸気口２７、回転式入子吸気口２８を含んでいる。
この時に、金型のＣＯＲ（可動）側、ＣＡＶ（固定）側ともに回転式入子２１、２２、２３、２９、３０、３１の駆動装置１８は電動、空圧、油圧などを用いることにより、熱電対８、９、１０からフィードバックされた測定値に対して短時間に回転式入子２１、２２、２３、２９、３０、３１を回転させて金型の温度差を短時間で制御する。

回転式入子の材質として、アルクリン３００、ベリリウム銅、テルル銅などを用いることにより、優れた熱伝導を得ることができる。また、回転式入子の断熱溝にエア、水、油を流すことにより、回転式入子２１、２２、２３、２９、３０、３１とこれらの回転式入子２１、２２、２３、２９、３０、３１の断熱部に当接している金型の温度を効率よく低下させることが可能となる。
これにより回転式入子２１、２２、２３、２９、３０、３１と金型が当接している部分に、例えば、明瞭には図示してないが無給油ブッシュ３２を用いることにより、回転式入子２９、３０、３１と金型の当接部が円滑になり、磨耗を抑制するため、回転式入子２９、３０、３１と金型の当接部金型温度の熱偏差を小さくすることができ、高寿命の金型、及び表面にウェルド不良やヒケ不良がなく、複屈折が小さい高精度な表面を有する成形品が得られる。
回転式入子には熱伝導に優れたアルクイン３００、ベリリウム銅、テルル銅などを用いたことにより、加熱装置１１からの熱伝導率が高くなり、金型温度の熱偏差を小さくすることができることから、表面にウェルド不良やヒケ不良がなく、複屈折が小さい高精度な表面を有する成形品を提供できる。

金型を加熱装置１１により昇温させると、本実施の形態では、ＣＯＲ（可動）側、及びＣＡＶ（固定）側の各１２箇所に設置された熱電対により、金型温度が測定される。この時に、回転式入子は断熱溝を天側と地側に向けた状態にすることにより、加熱装置（又は水、油など）からキャビティＣへ効率よく熱を伝導させることができる。
また、加熱装置（又は水、油など）１１が所定の温度に達しても、金型に部分的な温度差があった時には熱電対８、９、１０が温度差を感知して駆動装置１８にフィードバックすることによって、例えば、金型温度が部分的に高い場合には高い金型温度を示した熱電対８、９、１０の近くに設置された回転式入子２９、３０、３１を９０°回転させる。
これにより加熱装置（又は水、油など）１１とキャビティＣの間に断熱溝が平行に入るために熱伝導の低下（冷却効果）が得られることになり、キャビティＣの温度差をなくすことができる。

これらの動作を連続的に各回転式入子２９、３０、３１で行い、かつ回転式入子２９、３０、３１の駆動に電動、油圧、空圧などの駆動装置を用いたことにより、熱電対８、９、１０からフィードバックされた信号に対して、迅速に回転式入子２９、３０、３１を回転させて金型温度の熱偏差を小さくすることができるので、キャビティＣの温度を一定に保つことができ、表面にウェルド不良やヒケ不良がなく、複屈折が小さい成形品を得られる。
加熱装置１１により昇温された金型の温度が部分的に変化したときに、金型と当接する部分２９ｂ、３０ｂ、３１ｂと金型に当接しない溝（部分）２９ａ、３０ａ、３１ａを側面に有した回転式入子２９、３０、３１が回転することにより加熱装置１１からの熱を調整するため、キャビティ周辺の金型温度を一定に保持することができ、成形品の表面にウェルド不良やヒケ不良がなく、複屈折が小さい高精度な表面を持つ成形品を提供できる。

プラスチック成形金型の本発明による可動側取り付け板に取り付けられた可動金型を示す平面図である。図１の可動金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。プラスチック成形金型の本発明による固定側取り付け板に取り付けられた固定金型を示す平面図である。図３の固定金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。本発明による回転式入子を示す概略斜視図である。従来のプラスチック成形金型の可動側取り付け板に取り付けられた可動金型を示す平面図である。図６の可動金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。従来のプラスチック成形金型の固定側取り付け板に取り付けられた固定金型を示す平面図である。図８の固定金型をＡ−Ａ断面で示す概略図である。

符号の説明

Ｃキャビティ、Ｍ可動金型、Ｓ固定金型、１可動側取り付け板、８温度センサ（第１の熱電対）、９温度センサ（第２の熱電対）、１０温度センサ（第３の熱電対）、１１加熱装置、１５断熱溝、１８駆動装置、２１第１の回転式入子（可動金型側）、２２第２の回転式入子（可動金型側）、２３第３の回転式入子（可動金型側）、２４エアコンプレッサ、２９第１の回転式入子（固定金型側）、２９ａ金型と当接しない部分（溝）、２９ｂ金型と当接する部分、３０第２の回転式入子（固定金型側）、３０ａ金型と当接しない部分（溝）、３０ｂ金型と当接する部分、３１第３の回転式入子（固定金型側）、３１ａ金型と当接しない部分（溝）、３１ｂ金型と当接する部分、３２無給油ブッシュ、３３温度センサ（固定金型の第１の熱電対）、３４温度センサ（固定金型の第２の熱電対）、３５温度センサ（固定金型の第３の熱電対）

Claims

可動側取り付け板及び固定側取り付け板のそれぞれに可動金型及び固定金型を設けてなる１対のプラスチック成形金型の温度制御を行なう金型温度制御装置であって、前記プラスチック成形金型のキャビティ外周にこのキャビティを加熱させる加熱装置と、前記キャビティと前記加熱装置との間に位置しており且つ金型と当接する部分と金型に当接しない溝を側面に有する回転式入子と、この回転式入子と前記キャビティとの間に配置された温度センサと、を有した金型温度制御装置において、前記回転式入子の金型と当接する部分と金型に当接しない部分が回転することにより、前記加熱装置から前記キャビティへの熱伝導を調整し、前記キャビティ周辺の金型温度を一定に保持することを特徴とする金型温度制御装置。
前記回転式入子を駆動させる駆動装置として、電動、油圧または空圧による駆動装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の金型温度制御装置。
前記回転式入子が、熱伝導に優れたベリリウム銅またはテルル銅で構成されていることを特徴とする請求項２記載の金型温度制御装置。
前記回転式入子の金型と当接しない部分には、エア、水または油を流す溝が設けられていることを特徴とする請求項３記載の金型温度制御装置。
前記回転式入子の金型と当接する部分には、無給油ブッシュが設けられていることを特徴とする請求項４記載の金型温度制御装置。