JP5709550B2 - Injection molding system - Google Patents
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Description
本発明は、水や蒸気を用いて金型を加熱・冷却しながら射出成形を行う射出成形システムに関する。 The present invention relates to an injection molding system that performs injection molding while heating and cooling a mold using water or steam.
射出成形機の射出充填工程において、射出装置から金型のキャビティ内に充填された溶融樹脂の表面は、金型のキャビティ面に接触した瞬間から急速に固化する。この際、成形品に対する金型のキャビティ面の転写が不十分となったり、また、成形品表面に、ウエルドライン、シルバー(銀状)と呼ばれる欠陥が生じたりすることがある。
これらを防止し成形品の品質を向上させるために、射出充填、保圧、冷却、型開閉といった一連の工程において、金型の熱媒体通路に、樹脂の充填を開始するまでの間に加熱媒体を供給して金型を加熱し、樹脂の充填開始後の所定時間経過後から型開きまでの間に冷却媒体を供給して金型を冷却する成形方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。これにより、予め樹脂の熱変形温度以上の温度まで加熱した金型に溶融樹脂を充填して樹脂表面の固化を遅らせ、樹脂の充填後、金型を樹脂のガラス転移温度、又は、熱変形温度以下まで冷却してから型開きを行うことができ、上記のような欠陥の発生を抑えることができる。
In the injection filling process of the injection molding machine, the surface of the molten resin filled into the mold cavity from the injection apparatus is rapidly solidified from the moment when it comes into contact with the cavity surface of the mold. At this time, the transfer of the cavity surface of the mold to the molded product may be insufficient, or defects called weld lines and silver (silver) may occur on the surface of the molded product.
In order to prevent these problems and improve the quality of the molded product, in the series of processes such as injection filling, holding pressure, cooling, and mold opening / closing, the heating medium until the start of resin filling in the heat medium passage of the mold. A molding method has been proposed in which a mold is heated by supplying a cooling medium and a cooling medium is supplied after a predetermined time has elapsed from the start of resin filling until the mold is opened (for example, Patent Documents). 1). As a result, a mold heated in advance to a temperature equal to or higher than the thermal deformation temperature of the resin is filled with the molten resin to delay the solidification of the resin surface, and after the resin is filled, the mold is moved to the glass transition temperature of the resin or the thermal deformation temperature. The mold can be opened after cooling to the following, and the occurrence of defects as described above can be suppressed.
ところで、上記したような加熱・冷却機構を備えた射出成形機においては、一般に金型を経た加熱媒体および冷却媒体は、金型から共通の戻り配管を経て、熱媒体供給装置へと循環される。この共通の戻り配管において、高温の加熱媒体と低温の冷却媒体が交互に流れるため、熱媒体の切り替え時に配管同士を接続するフランジ部と配管の管状部との継ぎ目の部分などに温度変化が生じる。一般にフランジ部と配管の管状部との継ぎ目は溶接などにより一体化することが多いが、前述の温度変化により継ぎ目部の溶接箇所に熱応力が発生し、場合によっては亀裂が生じ、加熱媒体や冷却媒体が漏れてしまうという問題が存在する。加熱媒体や冷熱媒体が漏れてしまうと、安定した成形運転を阻害するとともに設備のさびや故障の発生、特に高温の媒体が漏れた場合には周囲への安全性に大きな影響を与える。 By the way, in the injection molding machine provided with the heating / cooling mechanism as described above, generally, the heating medium and the cooling medium that have passed through the mold are circulated from the mold to the heating medium supply device through a common return pipe. . In this common return pipe, since a high-temperature heating medium and a low-temperature cooling medium flow alternately, a temperature change occurs at the joint portion between the flange portion and the tubular portion of the pipe when the heat medium is switched. . In general, the joint between the flange portion and the tubular portion of the pipe is often integrated by welding or the like. There is a problem that the cooling medium leaks. If the heating medium or the cooling medium leaks, the stable molding operation is hindered, and the occurrence of rust or failure of the equipment, particularly when the high temperature medium leaks, greatly affects the safety to the surroundings.
これは、配管の管状部とフランジ部とでは、例えば、管状部の肉厚が2.8mmと薄肉であるのに対し、フランジ部は配管どうしをボルトなどにより連結するための連結構造部材として用いるために、配管どうしを十分な剛性を持って連結できるように、フランジ部は径方向の肉厚つまりフランジ径から配管内径を除いた部分の厚さが約45mm、配管が連続する方向における厚さつまりフランジの厚みが16mmといった厚肉寸法となる。このため、管状部とフランジ部でその寸法が大きく異なり、熱容量に大きな差が生じることになる。つまり、肉厚の小さな管状部は、配管内を通過する加熱媒体や冷却媒体の温度により、温度が変動しやすいのに対し、肉厚の大きく熱容量の大きいフランジ部は、温度が上がりにくく、また温度が下がりにくいため、温度の変動速度が遅い。その結果、管状部とフランジ部とで、温度差が生じやすくなる。
金型では、製品の射出成形を行う射出成形サイクルごとに、加熱媒体による加熱と、冷却媒体による冷却とを繰り返す。多数の製品を連続的に生産するために、射出成形サイクルを多数回繰り返すと、配管の管状部とフランジ部とで熱による膨張・収縮の度合いが異なるため、管状部とフランジ部との継ぎ目に熱応力が作用し、その結果、継ぎ目に亀裂等が生じてしまうのである。特に管状部とフランジ部を溶接などで一体化した場合は、管状部で受けた熱が熱容量の大きなフランジ部に奪われてしまい、管状部とフランジ部と温度差が大きくなり、温度境界である溶接部(継ぎ目部)に熱応力による亀裂が発生しやすくなる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、加熱・冷却を繰り返しても、配管のフランジ部と管状部との継ぎ目の部分に亀裂が生じるのを防ぎ、信頼性を高めることのできる射出成形システムを提供することを目的とする。
This is because, for example, the tubular portion and the flange portion of the pipe have a thin thickness of 2.8 mm, but the flange portion is used as a connecting structural member for connecting the pipes with bolts or the like. Therefore, in order to be able to connect the pipes with sufficient rigidity, the flange portion is approximately 45 mm in thickness in the radial direction, that is, the portion excluding the pipe inner diameter from the flange diameter, and the thickness in the direction in which the pipes continue. That is, the thickness of the flange is 16 mm. For this reason, the dimensions differ greatly between the tubular portion and the flange portion, resulting in a large difference in heat capacity. That is, the temperature of the tubular part with a small wall thickness is likely to fluctuate depending on the temperature of the heating medium or cooling medium passing through the pipe, whereas the flange part with a large wall thickness and a large heat capacity is unlikely to rise in temperature. The temperature fluctuation rate is slow because the temperature is unlikely to drop. As a result, a temperature difference tends to occur between the tubular portion and the flange portion.
In the mold, heating with a heating medium and cooling with a cooling medium are repeated for each injection molding cycle in which a product is injection-molded. In order to produce a large number of products continuously, if the injection molding cycle is repeated many times, the degree of expansion and contraction due to heat differs between the tubular portion of the pipe and the flange portion. Thermal stress acts, and as a result, cracks and the like occur at the seam. In particular, when the tubular portion and the flange portion are integrated by welding or the like, the heat received by the tubular portion is taken away by the flange portion having a large heat capacity, and the temperature difference between the tubular portion and the flange portion becomes large, which is a temperature boundary. Cracks due to thermal stress are likely to occur in the welded portion (joint portion).
The present invention has been made on the basis of such a technical problem. Even when heating and cooling are repeated, the joint between the flange portion and the tubular portion of the pipe is prevented from cracking, and the reliability is improved. An object of the present invention is to provide an injection molding system that can perform such a process.
かかる目的のもとになされた本発明の射出成形システムは、金型を開閉する型締装置、および金型のキャビティに成形材料を射出する射出装置を備えた射出成形機と、キャビティを加熱するため金型に形成された熱媒体通路に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置と、キャビティを冷却するため熱媒体通路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、加熱媒体供給装置、冷却媒体供給装置における加熱媒体、冷却媒体の供給を制御する加熱・冷却制御装置と、加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置から加熱媒体または冷却媒体を熱媒体通路に送り込むための第1の共通配管と、熱媒体通路を経て加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置または排水経路に戻すための第2の共通配管と、を備える。そして、第1の共通配管と第2の共通配管の少なくとも一方の共通配管は、管状体の端部にフランジ部を備えた配管部材を複数連結することによって構成され、複数の配管部材どうしの連結部分は、フランジ部と管状体との間に生じる熱応力を抑えるため、互いに対向する配管部材のフランジ部どうしを挟み込むよう配置され、配管部材の管状体の外径よりも大きな内径を有した一対の環状のプレートと、フランジ部の外周側において一対の環状のプレートどうしを締結する締結部材と、を含む断熱構造部を有することを特徴とする。
このような断熱構造部においては、環状のプレートは、フランジ部と一体に締結されているわけではなく、フランジ部の外周側において一対の環状のプレートどうしでフランジ部を挟み込んで連結している。したがって、フランジ部が熱膨張・収縮するときには、その径方向に膨張・収縮した場合、フランジ部の変形を環状のプレートが強固に拘束することなく、フランジ部と環状のプレートとの間で滑りを許容するので熱応力を逃がすことができる。
またフランジ部と環状のプレートの接触面(挟み込み面)は、一般に粗さとうねりのために真平面ではなく微少な凹凸が連なっている。つまり当該接触面では対向した微少な凸部同士が点接触するのみで全面的に接触するものではない。よって挟み込み面内において接触している凸部以外の箇所には、金属に比べて十分に熱伝導率が低く断熱作用の大きな空気の層が存在するので、フランジ部と環状のプレートを断熱することができる。これによりフランジ部の熱が環状のプレートに奪われることに起因した、フランジ部と管状体の温度差を抑制することができる。
更には、環状のプレートが、管状体の外径よりも大きな内径を有することで、管状体の胴部外周とは接触せず、あるいは局部的にしか接触せず、管状体との間に空気による断熱層が存在することになる。これにより配管部材と、これらを互いに連結する環状のプレートとの熱伝達が行われにくく、これによる熱影響を抑えることができる。また環状プレートの内径は、管状体が熱膨張した際の管状体外径よりも大きくすることが好ましい。これによると管状体が熱膨張した場合でも管状部の外周部が環状プレートの内周部に接触することがないので、管状体の熱が環状プレートに奪われることによる熱応力を防止するのに有効である。
よって、配管どうしをボルトなどにより連結するための連結構造部材をフランジ部ではなく環状のプレートとし、配管部材の一端に備えられたフランジ部は環状のプレートで挟み込むための鍔としたところの、寸法が大きく熱容量が大きな環状のプレートと、熱容量の小さい配管部材とが別体である締結構造を用いて、固定部の滑りを許容するとともに、フランジ部と締結部を断熱構造とすることができるので、熱応力による配管継ぎ目部の亀裂の発生を防止することができる。
An injection molding system according to the present invention based on such an object includes: a mold clamping device that opens and closes a mold; an injection molding machine that includes an injection device that injects a molding material into a mold cavity; and a cavity that is heated. Therefore, a heating medium supply device that supplies a heating medium to a heating medium passage formed in the mold, a cooling medium supply device that supplies a cooling medium to the heating medium passage to cool the cavity, a heating medium supply device, and a cooling medium supply A heating / cooling control device for controlling supply of a heating medium and a cooling medium in the apparatus, a first common pipe for sending the heating medium or the cooling medium from the heating medium supply device or the cooling medium supply device to the heat medium passage, and heat And a second common pipe for returning to the heating medium supply device, the cooling medium supply device, or the drainage path through the medium passage. And at least one common piping of the 1st common piping and the 2nd common piping is comprised by connecting a plurality of piping members provided with a flange part at the end of a tubular body, and connecting a plurality of piping members In order to suppress the thermal stress generated between the flange portion and the tubular body, the portion is disposed so as to sandwich the flange portions of the pipe members facing each other, and has a pair having an inner diameter larger than the outer diameter of the tubular body of the pipe member It has the heat insulation structure part containing an annular plate and the fastening member which fastens a pair of annular plates in the outer peripheral side of a flange part.
In such a heat insulating structure portion, the annular plate is not fastened integrally with the flange portion, and is connected by sandwiching the flange portion between the pair of annular plates on the outer peripheral side of the flange portion. Therefore, when the flange portion is thermally expanded / contracted, if the flange portion expands / contracts in the radial direction, the deformation of the flange portion is not restrained by the annular plate, and the slippage between the flange portion and the annular plate occurs. Since it allows, thermal stress can be released.
Further, the contact surface (sandwich surface) between the flange portion and the annular plate is generally not a flat surface but has a minute unevenness due to roughness and waviness. That is, on the contact surface, the minute convex portions opposed to each other are only in point contact, and are not in full contact. Therefore, there is a layer of air that has a sufficiently low thermal conductivity and a large thermal insulation effect compared to metal in locations other than the convex portions that are in contact with each other in the sandwiching surface, so that the flange portion and the annular plate should be insulated. Can do. Thereby, the temperature difference of a flange part and a tubular body resulting from the heat | fever of a flange part being taken by the cyclic | annular plate can be suppressed.
Furthermore, since the annular plate has an inner diameter larger than the outer diameter of the tubular body, the annular plate does not contact the outer periphery of the body of the tubular body or only contacts locally, and there is no air between the tubular body. There will be a heat insulation layer. As a result, heat transfer between the piping members and the annular plates connecting them to each other is difficult to be performed, and the thermal effect due to this can be suppressed. The inner diameter of the annular plate is preferably larger than the outer diameter of the tubular body when the tubular body is thermally expanded. According to this, even when the tubular body is thermally expanded, the outer peripheral portion of the tubular portion does not come into contact with the inner peripheral portion of the annular plate, so that the thermal stress due to the heat of the tubular body being taken away by the annular plate can be prevented. It is valid.
Therefore, the connecting structural member for connecting the pipes with bolts or the like is an annular plate instead of the flange portion, and the flange portion provided at one end of the piping member is a flange to be sandwiched between the annular plates. Since a fastening structure in which an annular plate having a large heat capacity and a piping member having a small heat capacity are separated from each other is allowed, the flange portion and the fastening portion can have a heat insulating structure. The occurrence of cracks in the pipe joint due to thermal stress can be prevented.
ここで、断熱構造部は、フランジ部の厚さt1と管状体の厚さt2とが、
t2≦t1≦2×t2
を満たすようにするのが好ましい。このようにしてフランジ部と管状体における熱容量の差を小さくすることで、加熱媒体や冷却媒体の流通によって温度変化が生じた場合のフランジ部と管状体の温度変化プロファイルの差を抑えることができる。
Here, the heat insulation structure portion has a thickness t1 of the flange portion and a thickness t2 of the tubular body,
t2 ≦ t1 ≦ 2 × t2
It is preferable to satisfy. Thus, by reducing the difference in heat capacity between the flange portion and the tubular body, it is possible to suppress the difference in temperature change profile between the flange portion and the tubular body when a temperature change occurs due to the circulation of the heating medium or the cooling medium. .
さらに、このような本発明の射出成形システムは、共通配管に供給される加熱媒体の温度が110〜250℃であり、共通配管に供給される冷却媒体の温度が0〜80℃であり、共通配管に供給する媒体を加熱媒体から冷却媒体に切り替えるときの金型キャビティ表面近傍の温度変化の速度が0.5〜10℃/secであり、1回の射出成形サイクルに要する時間が30〜120secであるような、共通配管における温度変化が激しい場合に特に有効である。 Furthermore, in such an injection molding system of the present invention, the temperature of the heating medium supplied to the common pipe is 110 to 250 ° C., and the temperature of the cooling medium supplied to the common pipe is 0 to 80 ° C. When the medium supplied to the pipe is switched from the heating medium to the cooling medium, the temperature change rate in the vicinity of the mold cavity surface is 0.5 to 10 ° C./sec, and the time required for one injection molding cycle is 30 to 120 sec. This is particularly effective when the temperature change in the common pipe is severe.
このように、高温の加熱媒体と低温の冷却媒体が交互に流れる配管部材において、配管部材の締結構造部を、少なくとも配管部材と締結部材に分離し、配管部材はフランジ部を一端に設けた管状体とし、締結部材は配管部材の管状体の胴部外径よりも大きく、且つフランジ部の外径よりも小さい内径を有した一対の環状のプレートとし、環状のプレートによって、互いに対向する管状体のフランジ部の外周側どうしを挟み込んで配管部材を連結する締結構造とすることで、配管部材と締結部材とを断熱し、配管部材の温度変化を均一化することができる。 Thus, in a piping member in which a high-temperature heating medium and a low-temperature cooling medium flow alternately, the fastening structure portion of the piping member is separated into at least a piping member and a fastening member, and the piping member is a tubular member provided with a flange portion at one end. The fastening member is a pair of annular plates having an inner diameter that is larger than the outer diameter of the body of the tubular member of the piping member and smaller than the outer diameter of the flange portion, and the tubular members facing each other by the annular plate By adopting a fastening structure in which the piping members are connected by sandwiching the outer peripheral sides of the flange portions, the piping members and the fastening members can be insulated and the temperature changes of the piping members can be made uniform.
本発明によれば、フランジ部が熱膨張・収縮するときには、その径方向に膨張・収縮することになるが、膨張・収縮によるフランジ部の変形が生じた場合、フランジ部と環状のプレートとの間で滑りが生じる。これにより、フランジ部の変形が阻害されず、熱による変形時にフランジ部と管状体との溶接部分等に応力が集中するのを防ぐことができる。
また、環状のプレートとフランジ部または管状体との間に空気による断熱層が存在するので、配管部材の熱が環状のプレートに奪われて局部的に低温となる部分が無くなるので、熱応力を抑制することができる。
また、フランジ部の厚さと管状体の厚さを適切に設定することで、フランジ部と管状体における熱容量の差を小さくすることで、加熱媒体や冷却媒体の流通によって温度変化が生じた場合のフランジ部と管状体の温度差を抑えることができる。
したがって、配管における温度変化が激しい場合においても、配管のフランジ部と管状部との継ぎ目の部分に亀裂が生じるのを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
According to the present invention, when the flange portion is thermally expanded / contracted, the flange portion expands / contracts in the radial direction. When the flange portion is deformed by expansion / contraction, the flange portion and the annular plate Slip occurs between them. Thereby, the deformation of the flange portion is not hindered, and stress can be prevented from concentrating on the welded portion between the flange portion and the tubular body at the time of deformation due to heat.
In addition, since there is a heat insulation layer by air between the annular plate and the flange portion or the tubular body, the heat of the piping member is taken away by the annular plate, and there is no part where the temperature is locally lowered, so the thermal stress is reduced. Can be suppressed.
In addition, by appropriately setting the thickness of the flange portion and the thickness of the tubular body, by reducing the difference in heat capacity between the flange portion and the tubular body, when the temperature change occurs due to the circulation of the heating medium and the cooling medium A temperature difference between the flange portion and the tubular body can be suppressed.
Therefore, even when the temperature change in the piping is severe, it is possible to prevent cracks from occurring in the joint portion between the flange portion and the tubular portion of the piping, and the reliability can be improved.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における射出システムを構成する射出成形機10の概略構成を説明するための図である。
図1に示すように、射出成形機10の型締装置は、基台11に固定ダイプレート12が固設され、固定ダイプレート12に固定側金型(金型)13が取り付けられている。固定側金型13に対向する可動側金型(金型)14は、固定ダイプレート12に対向して配置された可動ダイプレート15に取り付けられている。可動ダイプレート15は、基台11に敷設されたガイドレール16にガイドされ、リニアベアリングを介して固定ダイプレート12に対向して移動可能とされている。型開閉のための可動ダイプレート15の移動には電動ボールねじ17が用いられる。なお、可動ダイプレート15の移動には図示しない油圧シリンダを用いても支障ない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of an
As shown in FIG. 1, in the mold clamping device of the
複数のタイバー18が、固定ダイプレート12に内蔵する複数の型締油圧シリンダ12a内で摺動するラム19に直結して設けられている。各タイバー18の先端部は、可動ダイプレート15の貫通孔を貫通している。タイバー18の先端部にはねじ溝18aが形成されており、このねじ溝18aに可動ダイプレート15の反金型側に配置された半割りナット18bが係合することで、タイバー18の引張方向を固定拘束している。
A plurality of tie bars 18 are provided directly connected to a
射出ユニット(射出装置)20は、電動駆動方式または油圧駆動方式で、固定側金型13の樹脂入り口に当接しているノズルを備えた射出シリンダ21には、射出シリンダ21と一体のフレーム21aが設けられている。このフレーム21aに射出シリンダ21の中心線の両側に対称に、一対の射出駆動サーボモータ22、22が取り付けられ、射出駆動サーボモータ22、22の出力軸にボールねじ軸23、23が直結されている。ボールねじ軸23、23には、移動フレーム24に取り付けられた一対のボールねじナット25、25が螺合している。一対の射出駆動サーボモータ22、22が同期回転駆動されることにより、射出スクリュ21bは射出シリンダ21の中を軸方向に前後進する。
射出シリンダ21の射出スクリュ21bは、移動フレーム24に取り付けられた射出スクリュ回転駆動モータ26によって回転駆動され、射出シリンダ21内の樹脂の回転送り出しと可塑化を行う。
The injection unit (injection device) 20 is an electric drive method or a hydraulic drive method, and a frame 21 a integrated with the
The
射出成形制御装置50は、成形工程のプログラムに従って、型締油圧シリンダ12aに作動油を送り、射出ユニット20の射出駆動サーボモータ22、22に電流を送って射出スクリュ21bを前後進させ、射出スクリュ21bの射出スクリュ回転駆動モータ26に電流を送って樹脂の可塑化を指示する。
The injection
射出ユニット20は、固定側金型13と可動側金型14が型締されることによって形成された金型キャビティの中に溶融樹脂を射出させる。成形品が冷却固化した後は、可動側金型14は固定側金型13との型締結合を解き、移動用の電動ボールねじ17の作動により固定側金型13から離れて成形品を取出すようになっている。
The
固定側金型13、可動側金型14には、金型表面を加熱、冷却するための熱媒体通路30、31が形成されている。熱を早く伝達して金型キャビティ面を急速に加熱冷却するため、熱媒体通路30、31は金型キャビティにできるだけ近い位置に形成されている。そして、この熱媒体通路30、31には、外部から熱媒体を熱媒体通路30、31に送り込むための熱媒体供給管32Iと、熱媒体通路30、31から熱媒体を外部に排出するための熱媒体排出管32Oとが、それぞれ接続されている。
Heat
図2に示すように、熱媒体供給管32Iには、蒸気、加圧熱水等の加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置33と、水、エアー等の冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置34とが接続されている。
加熱媒体供給装置33は、加熱媒体を図示しないポンプによって熱媒体供給管32Iを通して熱媒体通路30、31に送り込むとともに、熱媒体通路30、31を経た加熱媒体を、熱媒体排出管32Oを通して加熱媒体供給装置33に循環させる。このとき加熱媒体は加熱媒体供給装置に循環させることなく、図示しない排水経路から外部に排出しても支障ない。
冷却媒体供給装置34は、冷却媒体を図示しないポンプによって熱媒体供給管32Iを通して熱媒体通路30、31に送り込むとともに、熱媒体通路30、31を経た冷却媒体を、熱媒体排出管32Oを通して冷却媒体供給装置34に循環させる。
なお、熱媒体供給管32Iと熱媒体排出管32Oは、加熱媒体と冷却媒体が交互にあるいは同時に流通する共通配管である。
As shown in FIG. 2, a heating medium supply device 33 that supplies a heating medium such as steam and pressurized hot water and a cooling
The heating medium supply device 33 feeds the heating medium to the heating
The cooling
The heat medium supply pipe 32I and the heat medium discharge pipe 32O are common pipes through which the heating medium and the cooling medium flow alternately or simultaneously.
これら加熱媒体供給装置33、冷却媒体供給装置34は、温度調整装置60に接続されている。温度調整装置60には、熱媒体供給管32Iに供給する熱媒体を切り替えるために、加熱媒体供給装置33、冷却媒体供給装置34からの加熱媒体、冷却媒体の送給管をそれぞれ開閉可能な開閉弁(図示無し)が設けられている。
The heating medium supply device 33 and the cooling
温度調整装置60の各開閉弁は、金型温度制御装置(加熱・冷却制御装置)70により、予め定められたプログラムに基づいてその開閉が制御され、加熱媒体、冷却媒体の熱媒体供給管32Iへの供給・遮断を切り替える。すなわち、固定側金型13、可動側金型14を加熱するときには、加熱媒体供給装置33で加熱された加熱媒体を熱媒体供給管32Iに送り込み、固定側金型13、可動側金型14を冷却するときには、冷却媒体供給装置34から供給される冷却媒体を熱媒体供給管32Iに送り込む。
Each on-off valve of the
図1、図2に示したように、固定側金型13、可動側金型14のキャビティ面に接して、金型温度センサ40が配置されている。金型温度センサ40で検出した金型温度の信号は金型温度制御装置(加熱・冷却制御装置)70に送られる。
また、図2に示したように、熱媒体供給管32Iには、管内の熱媒体の温度を検出するための熱電対等の熱媒体温度センサ41や、熱媒体の圧力を検出するための圧力センサ42など管内の熱媒体の状態を検知するための検知手段が設けられることもある。この場合、これら熱媒体温度センサ41、圧力センサ42で検出した熱媒体の温度、圧力の信号は、金型温度センサ40で検出した金型温度の信号と同様に金型温度制御装置70に送られる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
2, the heat medium supply pipe 32I includes a heat
金型温度制御装置70では、金型温度センサ40で検出された金型温度に基づき、また熱媒体温度センサ41、圧力センサ42を用いた場合は、金型温度センサ40で検出された金型温度に加えて、熱媒体温度センサ41、圧力センサ42で検出された熱媒体の温度、圧力に基づき、温度調整装置60を制御して、加熱媒体供給装置33、冷却媒体供給装置34の開閉弁(図示無し)を開閉させ、熱媒体供給管32Iへの加熱媒体、冷却媒体の供給タイミングを制御する。
In the mold
一連の射出成形サイクル中、金型温度制御装置70は、予め導入されたコンピュータプログラムに基づいて定められた処理を実行し、熱媒体供給管32Iへの加熱媒体、冷却媒体の供給を制御することで、以下に示すような温度コントロールを行う。
型閉から昇圧の工程においては、金型温度制御装置70で温度調整装置60を制御して、加熱媒体供給装置33で加熱された加熱媒体を熱媒体供給管32Iに送り込み、固定側金型13、可動側金型14を加熱する。ここで、加熱媒体には、110〜250℃のものを用いるのが好ましい。
そして、固定側金型13、可動側金型14の加熱後、固定側金型13と可動側金型14が型締されることによって形成された金型キャビティへの溶融樹脂の射出を開始する。射出中あるいは射出後、加熱媒体供給装置33から熱媒体供給管32Iへの加熱媒体の供給を停止する。加熱媒体の供給停止は、金型温度制御装置70で温度調整装置60を制御して行う。
樹脂の射出が完了した時点で、金型キャビティ内の保圧を行うこともできる。また射出〜保圧の間、固定側金型13、可動側金型14の温度は、加熱媒体の供給停止後、直ぐに冷却媒体を供給しても良いし、直ぐに冷却媒体を供給しないで、エアーを供給する又は何も媒体を供給せず、金型キャビティを自然放熱状態として保温あるいは徐冷しても良い。
During a series of injection molding cycles, the mold
In the process from mold closing to pressurization, the
Then, after the fixed
When the injection of the resin is completed, the pressure in the mold cavity can be maintained. In addition, the temperature of the fixed
次に固定側金型13、可動側金型14の冷却工程について説明する。固定側金型13、可動側金型14の冷却は、金型温度制御装置70で温度調整装置60を制御して、冷却媒体供給装置34から供給される冷却媒体を、熱媒体供給管32Iに送り込む。ここで、冷却媒体には、0〜80℃のものを用いるのが好ましい。
冷却媒体の送り込みによって固定側金型13、可動側金型14は急冷される。このとき、加熱媒体の供給停止から、冷却媒体の供給に切り替えたときの金型表面近傍の温度変化の速度は、0.5〜10℃/secいったものとなる。固定側金型13、可動側金型14の温度が低下したら、金型温度制御装置70で温度調整装置60を制御して熱媒体供給管32Iへの冷却媒体の供給を停止する。
樹脂が冷却固化し、金型キャビティ内に成形品が形成された後は、可動側金型14は固定側金型13との型締結合を解いて型開きする。続いて、さらに可動側金型14を移動用の電動ボールねじ17の作動により固定側金型13から離し、成形品を取出す。
この後は、上記と同様の射出成形サイクルを繰り返すことで、成形品を順次射出成形し生産することができる。上記と同様の射出成形サイクルを繰り返す際には、加熱媒体の供給を再開するが、このとき、冷却媒体から加熱媒体に切り替えたときの温度変化の速度は、0.5〜10℃/secといったものとなる。ここで、1回の射出成形サイクルは、30〜120secとするのが好ましい。
Next, the cooling process of the fixed
The fixed
After the resin is cooled and solidified and a molded product is formed in the mold cavity, the
Thereafter, by repeating the same injection molding cycle as described above, the molded products can be sequentially injection-molded and produced. When repeating the same injection molding cycle as described above, the supply of the heating medium is resumed. At this time, the temperature change rate when switching from the cooling medium to the heating medium is 0.5 to 10 ° C./sec. It will be a thing. Here, it is preferable that one injection molding cycle is 30 to 120 sec.
さて、ここで、熱媒体通路30、31を経た加熱媒体、冷却媒体を、冷却媒体供給装置34に循環させるための熱媒体排出管32Oには、以下に示すような戻り配管部(第2の共通配管)100が備えられている。
図3に示すように、戻り配管部100は、熱媒体通路30、31から送り出された熱媒体をそのまま加熱媒体供給装置33、冷却媒体供給装置34に送り込むメイン配管101と、熱媒体通路30、31から送り出された熱媒体が蒸気である場合に、蒸気の少なくとも一部を冷却して復水させる復水機102と、メイン配管101から復水機102へと熱媒体を分岐させる分岐管103と、を備えている。
メイン配管101には、自動開閉弁104が設けられており、金型温度制御装置70による制御によって、その開閉・開度が自動的に調整制御される。
Now, in the heat medium discharge pipe 32O for circulating the heating medium and the cooling medium that have passed through the heat
As shown in FIG. 3, the
The
分岐管103は、復水機102の上流側において二本の管路103A、103Bに分岐している。一方の管路103Aには、手動開閉弁105が設けられており、これは通常は常時開とされている。
他方の管路103Bには、自動開閉弁106が設けられており、金型温度制御装置70による制御によって、その開閉・開度が自動的に調整制御され、復水機102に送り込む蒸気の圧力を調整できるようになっている。
The
The
上記のような戻り配管部100において、自動開閉弁104、106は、所定長の配管部材110の一部として、管状体111の中間部に組み込まれている。配管部材110は、管状体111の端部に、管状体111から外周側に向けて張り出す円環板状のフランジ部112が一体に設けられている。
このような自動開閉弁104、106は、両端のフランジ部112を、メイン配管101、分岐管103の管路103Bを構成する配管部材120の端部に設けられたフランジ部122に連結させている。
In the
In such automatic opening / closing
以下、このような配管部材110と、配管部材120との連結部の断熱構造部の構成について説明する。
図4に示すように、配管部材110、120のフランジ部112、122どうしは、環状プレート170を用いて接続されている。
配管部材110、120のフランジ部112、122どうしは、環状のシールパッキン171を介して対向している。
そして、フランジ部112,122を挟んだその両側に、環状プレート170、170が配置されている。環状プレート170は、内径がフランジ部112、122の外径よりも小さく、かつ配管部材110、120の管状体111、121の外径よりも大きな環状で、管状体111、121とは接触しないよう設けられている。これら環状プレート170、170は、その外周部において、ボルト・ナット(締結部材)172、172によって締結されている。なお環状プレート170は、図示した一体リング形状の他、割りリング形状などのフランジ部を挟み込める形状であれば、どのような形状でも良い。また図4ではフランジ部112、122を環状プレート170で直接挟み込んでいるが、フランジ部112、122と環状プレート170の間に、断熱材を挿入しても良い。断熱材としては繊維系断熱材、発泡系断熱材、樹脂系断熱材でも良いし、真空断熱材などでもよい。あるいは各種断熱材を組み合わせて使用しても良い。
Hereinafter, the structure of the heat insulation structure part of the connection part of such a
As shown in FIG. 4, the
The
And the
ここで、フランジ部112、122の厚さをt1とし、管状体111、121の厚さをt2としたとき、
t2≦t1≦2×t2
となるように設定するのが好ましい。
Here, when the thickness of the
t2 ≦ t1 ≦ 2 × t2
It is preferable to set so that.
また、配管部材110、120は、SUS304等の鋼材により形成するのが好ましい。環状プレート170、170は、配管部材110、120と同材料で形成することもできるし、配管部材110、120よりも熱伝導性の低い材料、例えばSUS420J2等によって形成することもできる。
Moreover, it is preferable to form the
また、環状プレート170の表面は、表面粗さを粗くしたり、凹凸を形成することで環状プレート170、170と配管部材110、120のフランジ部112、122との接触面積が小さくなる。これにより、環状プレート170、170と配管部材110、120のフランジ部112、122との間における断熱効果を大きくすることができる。
In addition, the surface of the
このような構成においては、配管部材110、120のフランジ部112、122どうしを連結する環状プレート170、170が環状とされることで、管状体111、121とは接触せず、管状体111、121との間に空気による断熱層Aが存在することになる。これにより配管部材110、120と、これらを互いに連結する環状プレート170、170との熱伝達が行われにくく、環状プレート170、170による熱影響を抑えることができる。
さらに、環状プレート170の表面の表面粗さを粗くしたり、凹凸を形成することで環状プレート170、170と配管部材110、120のフランジ部112、122との接触面積を小さくすると、環状プレート170、170と配管部材110、120のフランジ部112、122との間における熱伝導がしにくくなる。これにより環状プレート170、170による熱影響を抑えることができる。
さらに、フランジ部112、122が熱膨張・収縮するときには、その径方向に膨張・収縮することになるが、膨張・収縮によるフランジ部112、122の変形が生じた場合、フランジ部112、122と環状プレート170との間で滑りが生じる。これにより、フランジ部112,122の変形が阻害されず、熱による変形時にフランジ部112、122やフランジ部112、122と管状体111、121との間の熱応力を抑制することができる。
In such a configuration, the
Furthermore, when the contact area between the
Further, when the
加えて、フランジ部112,122と管状体111、121の厚さt1、t2を上記したような範囲で適切に設定することにより、フランジ部112、122と管状体111、121との熱容量の差を小さくして温度差を抑えることができる。これによっても、熱による変形時にフランジ部112、122やフランジ部112、122と管状体111、121との間の熱応力を抑制することができる。
In addition, by appropriately setting the thicknesses t1 and t2 of the
したがって、一体となっている配管部材110、120の管状体111、121とフランジ部112、122とに温度差が生じるのを抑えることができる。なお、フランジ部112、122は、配管部材110、120に対して、絞り加工や削り加工などいかなる形態で設けてもよい。特にフランジ部112、122の厚さt1と管状体の厚さt2とが、t2≦t1≦2×t2を満たす場合は、溶接によって配管部材110、120にフランジ部112、122を設けても良い。その結果、熱影響により配管部材の管状体111、121とフランジ部112、122との継ぎ目に熱応力が作用して継ぎ目に亀裂等が生じてしまうのを防ぐことができる。これにより、配管部材110と配管部材120との連結部の信頼性を高めることができる。
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a temperature difference between the
なお、配管部材110、120のフランジ部112、122は、管状体111、121に対していかなる形態で設けてもよい。例えば、図5に示すように、フランジ部112、122と管状体111、121とが一体化された部材を別の管状体115、125に溶接部Wにおいて溶接することで、配管部材110、120を形成してもよい。
このような場合、熱容量の大きくなりやすいフランジ部112、122から十分離れており、フランジ部112、122の熱的影響を受けない位置に溶接部Wを設けることで、例え管状体111、121が溶接構造であったとしても、熱応力により溶接部Wが割れたりするのを防ぐことができる。
The
In such a case, by providing the welded portion W at a position that is sufficiently away from the
ところで、上記各実施形態で示したような構成を採用する射出成形機10においては、以下のような構成を採用することもできる。
すなわち、図3に示したように、自動開閉弁106が設けられた管路103Bは、管路103Aに対して直交するよう、T字型のエルボ180により管路103Aに接続されている。そして、管路103Aは、T字型のエルボ180の両側において、螺旋状に1回転ループしたループ部181が形成されている。自動開閉弁106が設けられた管路103Bがその軸線方向に伸縮した場合、ループ部181が、その直径が拡大・縮小するよう、閉じたり開いたりして伸縮する。これにより、管路103Bの熱膨張による変形を許容することが可能となる。
また図示しないが、ループ部181と同様のループ形状配管は、屈曲部や長配管部においても適用することができる。長配管部は温度変化による熱膨張量あるいは熱収縮量も大きいことから、単純な直線配管を使用した場合、配管継ぎ部間を押し広げて、あるいは引っ張り込んで熱応力を発生させてしまうことになる。この場合に対してループ形状配管を使用すれば、長配管が軸線方向に伸縮した場合、ループ形状配管がその直径が拡大・縮小するよう、閉じたり開いたりして伸縮して熱応力を緩和できる。屈曲部は配管の温度変化に起因した熱膨張あるいは熱収縮によって屈曲角度が拡大あるいは縮小しようとして熱応力が発生する場合がある。この場合に対してもループ形状配管を使用すれば、ループ形状配管がその直径が拡大・縮小するよう、閉じたり開いたりして、屈曲部の熱応力を緩和することができる。
これによっても、管状体111、121とフランジ部112、122との連結部近傍に与えられるストレスを抑えることができる。
By the way, in the
That is, as shown in FIG. 3, the
Although not shown, the loop-shaped pipe similar to the
Also by this, the stress given to the connection part vicinity of the
また、上記したような各実施形態に示す構成を備えたとしても、配管部100に亀裂が生じて液体が漏出してしまう可能性がある。
そのような場合に備え、液体漏出センサ190を備え、液体漏出センサ190で液体の漏出を検知した場合には、射出ユニット20の熱媒体通路30、31への熱媒体の供給を遮断するよう、射出ユニット20で制御しても良い。
Moreover, even if it has the structure shown in each embodiment as described above, there is a possibility that a crack will occur in the
In such a case, the
ここで、液体漏出センサ190としては、熱応力により破損が生じやすい場所の近傍に、湿度センサ191を備えることができる。さらに、射出ユニット20の装置の下方にドレンパン192を設け、このドレンパン192内に水漏れセンサを備えることがある。
Here, as the
なお、上記実施の形態では、金型から排出された熱媒体を加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置または排水経路に戻す第2の共通配管を構成する配管部材110、120の連結部分に本発明を適用する例を挙げたが、熱媒体を加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置から金型に供給する共通配管(第1の共通配管)上の連結部分(図示無し)に本発明を適用しても良い。また連結部分以外の射出成形機の構成については、上記に挙げた以外の構成とすることもできる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
In the above embodiment, the present invention is applied to a connecting portion of the
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
さてここで、上記したような本実施形態における構成による効果について検証したので、その結果を示す。
(実施例)
検証対象とした配管部材の連結部は、図4に示した構成であり、フランジ部112、122の厚さt1を2.8mm、管状体111、121の厚さt2を2.8mm、管径を25mmとした。
(比較例1)
これに対し、比較対象として、図6(a)に示すような構成のものを用意した。すなわち、従来の配管部材の連結部の構成である、フランジ部201、201どうしをボルト・ナット202で直接連結したものとした。ここで、フランジ部201の厚さt1’を14mm、管状体203の厚さt2’を2.8mm、管径を25mmとした。
ここで、実施例、比較例とも、配管部材の材質はSUS304とした。
(比較例2)
さらに、比較対象として、図6(b)に示すような構成のものを用意した。これは、図6(a)に示した構成に加え、配管部材の連結部に、樹脂系断熱材であるPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)からなる筒状のスリーブ205を設けた。スリーブ205の厚さは2mm、長さLは30mmとした。
Now, since the effect of the configuration in the present embodiment as described above has been verified, the result will be shown.
(Example)
The connecting portion of the piping member to be verified has the configuration shown in FIG. 4, the thickness t1 of the
(Comparative Example 1)
On the other hand, the thing of a structure as shown to Fig.6 (a) was prepared as a comparison object. That is, the
Here, in both the examples and comparative examples, the material of the piping member was SUS304.
(Comparative Example 2)
Furthermore, the thing of a structure as shown in FIG.6 (b) was prepared as a comparison object. In addition to the structure shown in FIG. 6 (a), a
上記したような実施例、比較例1、2において、190℃の水蒸気を流通させることによる加熱を60sec、30℃の水を流通させることによる冷却を60sec行い、全体で120secのサイクルを繰り返すことで、図6中のX部において配管部材に生じる応力の振幅を歪みゲージにより計測した。 In Examples and Comparative Examples 1 and 2 as described above, heating by circulating steam at 190 ° C. is performed for 60 seconds, cooling by circulating water at 30 ° C. is performed for 60 seconds, and a cycle of 120 seconds is repeated as a whole. The amplitude of the stress generated in the piping member at the X part in FIG. 6 was measured with a strain gauge.
その結果を、フランジ部201、201どうしをボルト・ナット202で直接連結した比較例1においては、応力振幅が438MPaであり、さらに断熱材からなるスリーブ205を設けた比較例2においては、応力振幅が262MPaであった。
これに対し、本実施形態における構成に相当する実施例1においては応力振幅が182MPaであり、断熱材を備えずとも、本実施形態における構成により、配管部材の連結部に生じる応力を大幅に低減できることが確認された。
As a result, the stress amplitude is 438 MPa in the comparative example 1 in which the
On the other hand, in Example 1 corresponding to the configuration in the present embodiment, the stress amplitude is 182 MPa, and the stress in the connecting portion of the piping member is greatly reduced by the configuration in the present embodiment even without providing a heat insulating material. It was confirmed that it was possible.
10…射出成形機、20…射出ユニット(射出装置)、21…射出シリンダ、30…熱媒体通路、32I…熱媒体供給管、32O…熱媒体排出管、33…加熱媒体供給装置、34…冷却媒体供給装置、50…射出成形制御装置、60…温度調整装置、70…金型温度制御装置(加熱・冷却制御装置)、100…配管部(第2の共通配管)、110、120…配管部材、111、121…管状体、112、122…フランジ部、170…環状プレート、171…シールパッキン、172…ボルト・ナット(締結部材)、A…断熱層、W…溶接部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記キャビティを加熱するため前記金型に形成された熱媒体通路に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置と、
前記キャビティを冷却するため前記熱媒体通路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、
前記加熱媒体供給装置、前記冷却媒体供給装置における前記加熱媒体、前記冷却媒体の供給を制御する加熱・冷却制御装置と、
前記加熱媒体供給装置または前記冷却媒体供給装置から前記加熱媒体または前記冷却媒体を前記熱媒体通路に送り込むための第1の共通配管と、前記熱媒体通路を経て前記加熱媒体供給装置または前記冷却媒体供給装置または排水経路に戻すための第2の共通配管と、を備え、
前記第1の共通配管と前記第2の共通配管の少なくとも一方の共通配管は、管状体の端部にフランジ部を備えた配管部材を複数連結することによって構成され、
前記複数の配管部材どうしの連結部分は、前記フランジ部と前記管状体との間に生じる熱応力を抑えるため、
互いに対向する前記配管部材の前記フランジ部どうしを挟み込むよう配置され、前記配管部材の前記管状体の外径よりも大きな内径を有した一対の環状のプレートと、
前記フランジ部の外周側において、一対の前記環状のプレートどうしを締結する締結部材と、を含む断熱構造部を有することを特徴とする射出成形システム。 A mold clamping device for opening and closing the mold, and an injection molding machine including an injection device for injecting a molding material into the cavity of the mold;
A heating medium supply device for supplying a heating medium to a heat medium passage formed in the mold for heating the cavity;
A cooling medium supply device for supplying a cooling medium to the heat medium passage to cool the cavity;
The heating medium supply device, the heating medium in the cooling medium supply device, a heating / cooling control device for controlling the supply of the cooling medium, and
A first common pipe for feeding the heating medium or the cooling medium from the heating medium supply apparatus or the cooling medium supply apparatus into the heat medium passage, and the heating medium supply apparatus or the cooling medium via the heat medium passage A second common pipe for returning to the supply device or the drainage path,
At least one common pipe of the first common pipe and the second common pipe is configured by connecting a plurality of pipe members each having a flange portion at an end of a tubular body,
In order to suppress the thermal stress generated between the flange portion and the tubular body, the connecting portion of the plurality of piping members,
A pair of annular plates disposed so as to sandwich the flange portions of the pipe members facing each other, and having an inner diameter larger than the outer diameter of the tubular body of the pipe members;
An injection molding system comprising: a heat insulating structure portion including a fastening member that fastens a pair of the annular plates on the outer peripheral side of the flange portion.
t2≦t1≦2×t2
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の射出成形システム。 The heat insulating structure portion has a thickness t1 of the flange portion and a thickness t2 of the tubular body,
t2 ≦ t1 ≦ 2 × t2
The injection molding system according to claim 1, wherein:
前記共通配管に供給される前記冷却媒体の温度は0〜80℃であり、
前記共通配管に供給する媒体を前記加熱媒体から前記冷却媒体に切り替えるときの金型キャビティ表面近傍の温度変化速度が0.5〜10℃/secであり、
1回の射出成形サイクルに要する時間が30〜120secであることを特徴とする請求項1または2に記載の射出成形システム。 The temperature of the heating medium supplied to the common pipe is 110 to 250 ° C.,
The temperature of the cooling medium supplied to the common pipe is 0 to 80 ° C.,
The temperature change rate in the vicinity of the mold cavity surface when switching the medium supplied to the common pipe from the heating medium to the cooling medium is 0.5 to 10 ° C./sec,
The injection molding system according to claim 1 or 2, wherein the time required for one injection molding cycle is 30 to 120 seconds.
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