JP6748880B2

JP6748880B2 - 射出成形装置

Info

Publication number: JP6748880B2
Application number: JP2019078821A
Authority: JP
Inventors: 夏宗陳; 詠翔張; 子翔魏; 國瑞王
Original assignee: 中原大學
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: TW202014291A; EP3632651A1; CN110001019A; TWI671177B; EP3632651B1; JP2020055292A; EP3632651A8

Description

本開示は、成形装置に関し、特に射出成形装置に関する。

射出成形は、熱可塑性又は熱硬化性のプラスチックからなる部品を製造する処理である。プラスチックは加熱され、射出成形機のバレル内で流動状態に溶融される。次に、プランジャ又はスクリューからの加圧下で、プラスチックは圧縮され、前方に移動させ、続いてバレルの前端においてノズルを介して、より低い温度を有する閉じた型枠内に非常に高速で射出される。冷却及び硬化の期間の後、型枠は開かれ射出成形製品を獲得する。

射出成形処理において、射出圧、成形温度、圧力保持時間、及び環境温度等のファクタは、射出成形製品の品質に影響を及ぼす可能性がある。既存の射出成形機では、射出成形製品の品質は、プラスチックの圧力を感知し、型枠の温度を感知することによって推定できる。温度センサは通常、型枠の内面に配置され、型枠内のプラスチックの温度を感知する。

しかし、型枠の内面に配置される温度センサは内面に望ましくない又は不均一な形状をもたらし、射出成形製品の品質に影響を及ぼす可能性がある。

本開示は、射出成形製品の品質を改善できる射出成形装置を提供する。

本開示の射出成形装置は、型枠、射出デバイス、及び少なくとも１つの温度感知デバイスを含む。型枠は型枠キャビティ及び内面を有し、内面は型枠キャビティに対向する。射出デバイスは、型枠キャビティ内に材料を射出するように適合される。温度感知デバイスは型枠に配置され、型枠キャビティ内の材料の温度を感知するように適合される。温度感知デバイス及び内面は、それらの間にある距離を有する。

本開示の一実施形態において、内面は温度感知デバイスと型枠キャビティの間に配置される。

本開示の一実施形態において、型枠は第１型枠と第２型枠を含む。型枠キャビティは第１型枠と第２型枠の間に形成される。温度感知デバイスは第１型枠に配置される。内面は第１型枠に形成される。

本開示の一実施形態において、温度感知デバイスは赤外線感知デバイス又は超音波感知デバイスである。

本開示の一実施形態において、型枠は透明部分を含む。透明部分は、少なくとも型枠キャビティと温度感知デバイスの間に配置される。

本開示の一実施形態において、透明部分の材料は強化ガラスを含む。

本開示の一実施形態において、透明部分は型枠の他の部分に対して並進方向に移動するように適合される。

本開示の一実施形態において、型枠は離型方向に開放されるように適合され、並進方向は離型方向に対して垂直である。

本開示の一実施形態において、射出成形装置は少なくとも１つの圧力感知デバイスを更に含む。圧力感知デバイスは型枠に配置され、型枠キャビティ内の材料の圧力を感知するように適合される。

本開示の一実施形態において、少なくとも１つの圧力感知デバイスの数は複数であり、少なくとも１つの温度感知デバイスの数は複数である。圧力感知デバイスは型枠内の複数の位置にそれぞれ対応し、型枠内の位置に対応する材料の圧力をそれぞれ感知する。温度感知デバイスは型枠内の複数の位置にそれぞれ対応し、型枠内の位置に対応する材料の温度をそれぞれ感知する。

以上に基づいて、本開示の射出成形装置において、温度感知デバイスは型枠に組み込まれ、ある距離だけ型枠の内面から間隙を介している。従って、温度感知デバイスを配置することで型枠の内面に望ましくない又は不均一な形状を提供せず、射出成形製品の品質を改善できる。

本開示の上記の特徴及び利点をより理解可能にするために、図面を伴う例が以下のように詳しく説明される。

本開示の一実施形態による射出成形装置の概略図である。図１の射出成形装置のいくつかの部品のブロック図である。本開示の別の実施形態による射出成形装置の概略図である。本開示の別の実施形態による射出成形装置の概略図である。本開示の別の実施形態による射出成形装置の概略図である。

図１は、本開示の一実施形態による射出成形装置の概略図である。図１を参照すると、本実施形態の射出成形装置１００は、型枠１１０、射出デバイス１２０、及び少なくとも１つの温度感知デバイス１３０を含む。型枠１１０は型枠キャビティ１１０ａ及び内面１１１を有し、内面１１１は型枠キャビティ１１０ａに対向する。射出デバイス１２０は、型枠キャビティ１１０ａ内に材料（プラスチック等）を射出するように適合される。温度感知デバイス１３０は型枠１１０に配置され、型枠キャビティ１１０ａ内の材料の温度を感知するように適合される。

図１に示したように、温度感知デバイス１３０は型枠１１０に組み込まれ、型枠１１０の内面１１１から距離（ｄ）だけ間隙を介している。従って、温度感知デバイス１３０を配置することで型枠１１０の内面１１１に望ましくない又は不均一な形状を提供せず、射出成形製品の品質を改善できる。

詳細には、本実施形態の型枠１１０は第１型枠１１２及び第２型枠１１４を含む。型枠キャビティ１１０ａは、第１型枠１１２と第２型枠１１４の間に形成される。温度感知デバイス１３０は第１型枠１１２に配置される。内面１１１は第１型枠１１２に形成され、内面１１１は温度感知デバイス１３０と型枠キャビティ１１０ａの間に配置される。

本実施形態において、温度感知デバイス１３０は、例えば、赤外線感知デバイス（例えば、フォトレジスタ）である。それに応じて、型枠１１０は透明部分１１２ａを含む。透明部分１１２ａは少なくとも型枠キャビティ１１０ａと温度感知デバイス１３０の間に配置され（透明部分１１２ａは第１型枠１１２の全体であると示されている）、赤外線感知デバイスは透明部分１１２ａを介して型枠キャビティ１１０ａ内の材料の温度を感知できる。透明部分１１２ａの材料は石英強化ガラス又は他の適切な透明材料であってもよく、それは本開示では限定されない。

本実施形態の透明部分は、型枠１１０の他の部分に対して並進方向（Ｄ１）に移動するように適合される。更に、型枠１１０は離型方向（Ｄ２）に開放されるように適合される。並進方向（Ｄ１）は離型方向（Ｄ２）に対して垂直である。

図２は、図１の射出成形装置のいくつかの部品のブロック図である。図１と図２を参照すると、本実施形態の射出成形装置１００は更に、少なくとも１つの圧力感知デバイス１４０及び処理ユニット１５０を含む。圧力感知デバイス１４０は型枠１１０の第２型枠１１４に配置され、型枠キャビティ１１０ａ内の材料の圧力を感知するように適合される。処理ユニット１５０は、例えば、コンピュータ、又は計算機能を備えた他の適切なデバイスである。処理ユニット１５０は、圧力感知デバイス１４０及び温度感知デバイス１３０に結合され、圧力感知デバイス１４０によって感知される型枠１１０内の材料の圧力と、温度感知デバイス１３０によって感知される型枠１１０内の材料の温度とに従って、型枠１１０内の材料の実際の比体積を計算するように適合される。本実施形態において、圧力感知デバイス１４０によって感知される圧力値と、温度感知デバイス１３０によって感知される温度値は、データ補足カード（ＤＡＱカード）内に格納され、次に処理ユニット１５０に送信できる。

更に、本実施形態の射出成形装置１００は制御ユニット１６０を更に含む。制御ユニット１６０は、例えば、コンピュータ又は制御機能を備えた他の適切なデバイスである。制御ユニット１６０は処理ユニット１５０に結合され、処理ユニット１５０によって計算される型枠１１０内の材料の実際の温度及び圧力に従って、射出成形装置１００の射出成形パラメータを調整するように適合される。射出成形パラメータは、射出デバイス１２０の射出圧、型枠１１０の温度、及び射出デバイス１２０によって実行される圧力保持時間を含んでもよい。本明細書で言及される用語「圧力保持」は、射出デバイス１２０が、型枠１１０内に材料を射出した後、適切な射出圧を加え続け、型枠１１０内の材料が硬化するまで型枠１１０内に適切な量の材料を提供することを意味し、こうして硬化中の型枠１１０内の材料の収縮のために、射出成形製品のサイズが期待どおりにならない状況を回避する。

図３は、本開示の別の実施形態による射出成形装置の概略図である。図３に示した実施形態は、温度感知デバイス１３０の数が複数であり（３個として示される）、圧力感知デバイス１４０の数が複数である（３個として示される）という点で、図１に示した実施形態とは異なっている。これらの圧力感知デバイス１４０は型枠１１０内の位置１１０ａ１、１１０ａ２及び１１０ａ３にそれぞれ対応し、位置１１０ａ１、１１０ａ２及び１１０ａ３に対応する型枠１１０内の材料の圧力を感知する。同様に、これらの温度感知デバイス１３０は型枠１１０内の位置１１０ａ１、１１０ａ２及び１１０ａ３にそれぞれ対応し、位置１１０ａ１、１１０ａ２及び１１０ａ３に対応する型枠１１０内の材料の温度を感知する。温度感知デバイス１３０及び圧力感知デバイス１４０を配置することによって、射出成形パラメータをより包括的に調整できる。

具体的には、射出成形パラメータは位置１１０ａ３の材料の温度及び圧力に従って期待値まで調整でき、材料が硬化するかどうかはそれに応じて決定される。位置１１０ａ３の材料が硬化した後、射出成形パラメータは位置１１０ａ２の材料の温度及び圧力に従って期待値まで調整され、材料が硬化するかどうかはそれに応じて決定される。位置１１０ａ２の材料が硬化した後、射出成形パラメータは位置１１０ａ１の材料の温度及び圧力に従って期待値まで調整され、材料が硬化するかどうかはそれに応じて決定される。型枠１１０内の異なる位置の材料に対して、射出成形パラメータは上記のように段階的に順次調整される。これは、射出成形製品がこれらの位置の温度及び圧力において一貫しており、更にその品質を改善することを保証する。

図４は、本開示の別の実施形態による射出成形装置の概略部分図である。図４に示した実施形態は、型枠１１０’の第１型枠１１２’において、透明部分１１２ａが型枠キャビティ１１０ａと温度感知デバイス１３０の間にのみ配置され、第１型枠１１２’の他の部分は不透明であるという点で、図３に示した実施形態と異なっている。この設計下では、第１型枠１１２’の透明部分１１２ａは、第１型枠１１２’の他の部分に対して完全に固定されるのではなく、型枠１１０’の他の部分に対して並進方向（Ｄ１）に移動可能であるように構成でき、並進方向（Ｄ１）は型枠１１０’の離型方向（Ｄ２）に対して垂直である。従って、離型中、並進方向（Ｄ１）に透明部分１１２ａを移動させることによって、離型方向（Ｄ２）での製品と型枠１１０’の間の干渉によって離型が困難になることを解決できる。

図５は、本開示の別の実施形態による射出成形装置の概略図である。図５に示した実施形態は、温度感知デバイス１３０’が、例えば、透明媒体を介することなく感知を実行する超音波感知デバイスであるという点で、図３に示した実施形態とは異なっている。それに応じて、型枠１１０”の第１型枠１１２”は透明部分を備えるようには設計されず、温度感知デバイス１３０’は、温度感知デバイス１３０’と、第１型枠１１２”の内面１１１との間の不透明媒体を介して、型枠キャビティ１１０ａ内の材料上で超音波温度感知を実行できる。

つまり、本開示の射出成形装置において、温度感知デバイスは型枠に組み込まれ、ある距離だけ型枠の内面から間隙を介している。従って、温度感知デバイスを配置することで型枠の内面に望ましくない又は不均一な形状を提供せず、射出成形製品の品質を改善できる。

本発明の射出成形装置は、射出成形処理に適用できる。

１００射出成形装置
１１０、１１０’、１１０” 型枠
１１０ａ型枠キャビティ
１１０ａ１、１１０ａ２、１１０ａ３位置
１１１内面
１１２、１１２’、１１２” 第１型枠
１１２ａ透明部分
１１４第２型枠
１２０射出デバイス
１３０、１３０’ 温度感知デバイス
１４０圧力感知デバイス
１５０処理ユニット
１６０制御ユニット
ｄ距離
Ｄ１並進方向
Ｄ２離型方向

Claims

型枠キャビティ（１１０ａ）及び内面（１１１）を有し、前記内面（１１１）は前記型枠キャビティ（１１０ａ）に対向する、型枠（１１０、１１０'、１１０"）と、
前記型枠キャビティ（１１０ａ）内に材料を射出するように適合された射出デバイス（１２０）と、
前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）に全体が組み込まれた温度感知デバイス（１３０、１３０'）であって、当該温度感知デバイス（１３０、１３０'）は前記型枠キャビティ（１１０ａ）内の材料の温度を感知するように適合され、温度感知デバイス（１３０、１３０'）及び前記内面（１１１）はそれらの間に距離（ｄ）を有する、少なくとも１つの温度感知デバイス（１３０、１３０'）と
を備えることを特徴とする、射出成形装置（１００）。
前記内面（１１１）は、前記温度感知デバイス（１３０、１３０'）と前記型枠キャビティ（１１０ａ）の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置（１００）。
前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）は、第１型枠（１１２、１１２'、１１２"）及び第２型枠（１１４）を備え、前記型枠キャビティ（１１０ａ）は、前記第１型枠（１１２、１１２'、１１２"）と前記第２型枠（１１４）の間に形成され、前記温度感知デバイス（１３０、１３０'）は、前記第１型枠（１１２、１１２'、１１２"）に配置され、前記内面（１１１）は、前記第１型枠（１１２、１１２'、１１２"）内に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の射出成形装置（１００）。
前記温度感知デバイス（１３０、１３０'）は、赤外線感知デバイス又は超音波感知デバイスであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の射出成形装置（１００）。
前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）は、透明部分（１１２ａ）を備え、前記透明部分（１１２ａ）は、少なくとも前記型枠キャビティ（１１０ａ）と前記温度感知デバイス（１３０、１３０'）の間に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の射出成形装置（１００）。
前記透明部分（１１２ａ）の材料は、強化ガラスを備えることを特徴とする、請求項５に記載の射出成形装置（１００）。
前記透明部分（１１２ａ）は、前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）の他の部分に対して並進方向（Ｄ１）に移動するように適合されることを特徴とする、請求項５に記載の射出成形装置（１００）。
前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）は、離型方向（Ｄ２）に開放されるように適合され、前記並進方向（Ｄ１）は、前記離型方向（Ｄ２）に対して垂直であることを特徴とする、請求項７に記載の射出成形装置（１００）。
更に少なくとも１つの圧力感知デバイス（１４０）を備え、前記圧力感知デバイス（１４０）は、前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）に配置され、前記型枠キャビティ（１１０ａ）内の材料の圧力を感知するように適合されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の射出成形装置（１００）。
前記少なくとも１つの圧力感知デバイス（１４０）の数は複数であり、前記少なくとも１つの温度感知デバイス（１３０、１３０'）の数は複数であり、前記圧力感知デバイス（１４０）は、前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）内の複数の位置（１１０ａ１、１１０ａ２、１１０ａ３）にそれぞれ対応し、前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）内の前記位置（１１０ａ１、１１０ａ２、１１０ａ３）に対応する前記材料の圧力をそれぞれ感知し、前記温度感知デバイス（１３０、１３０'）は前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）内の前記位置（１１０ａ１、１１０ａ２、１１０ａ３）にそれぞれ対応し、前記型枠（１１０、１１０'、１１０"）内の前記位置に対応する前記材料の温度をそれぞれ感知することを特徴とする、請求項９に記載の射出成形装置（１００）。