JPS62173219A - プラスチツク成形金型の温度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラスチック成形用金型の温度調節装置に関す
るものであり，特に、多数個取りによる生産性の向上と
，レンズ面の形状精度の向上を志向した成形用金型の温
度調節装置に関するものである。

〔発明の背景〕

生産性の向上を目的とした多数個取りの成形金型におい
ては，キャビティ間の金型温度を均一化することが、成
形品ばらつきの低減には必須の要件である。

このため、たとえば、特開昭５９−３９５１号公報に記
載されるように、主通路を連通して梯子状通路を楕成し
，この梯子状通路を通過する熱媒体により各キャビティ
の温度を均一に調整する改善方法が知られている。

ところで、プラスチック成形品，たとえば、プラスチッ
クレンズは肉厚の成形品であり，しかも、厚肉部と薄肉
部との肉厚比が大きくなっている。このため、充填工程
においては金型温度を高温に保持し、溶融樹脂の流動抵
抗を低減することにより，配向歪の発生を防止する必要
がある．さらに、賦形工程においては，金型温度を徐冷
し，冷却固化の均一化を図り，成形歪の発生を防止する
ことが必要である。

したがって、レンズ面の高精度化と内部歪の低減による
光学的に優れたプラスチックレンズを成形するためには
，第４図に示すように、成形工程に応じて成形金型の温
度を適正に制御することが不可欠である。

このような成形プロセスを多数個取り成形する際に，公
知の金型温度調整方法で金型温度を制御したところ、レ
ンズ面を賦形するキャビティ間に温度差が発生した。

すなわち、第５図に示すように、加熱工程において，第
１キヤビテイａと第２キヤビテイｂの間に温度偏差Ｃ（
斜線部分）が発生し、金型温度の昇温に伴いこの偏差が
拡大した。この結果，キャビティ間におけるレンズ面精
度にばらつきが発生し，成形歩留まりが大幅に低下した
。

〔発明の目的〕

本発明は前述の欠点を除去するためになされたものであ
り，その目的は光学性能の優れたプラスチックレンズを
多数個取りにより，高能率で成形できるプラスチック成
形金型の温度調節装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は，加熱用熱媒体供給装置と冷却用熱媒体供給袋
ｈ’ｔとを装備し，これらの熱媒体を選択に成形金型に
供給することにより成形プロセスに対応して金型温度を
制御可能な構成とし、成形金型の各キャビテイ毎に供給
される熱媒体を調整する微調整ユニットを装備し，各キ
ャビティ間に発生する温度差を低減する点に特徴がある
。

〔発明の実施例〕

以下に，図面を参照して．本発明を詳細に説明する．第
１図は本発明の一実施例に係るプラスチックレンズ成形
金型の温度調節装置を示す構成図である。

第１図において，１は成形金型であり，レンズ面を賦形
するキャビティを構成する入駒２　ａ　ｒ２ｂ，２ｃが
組込まれている。これらの入駒２ａ，２ｂ．２ｃには，
入駒の温度を調節する熱媒体を供給する供給管３ａ、３
ｂ、３ｃと、熱媒体を金型温度調節装置へ戻すための戻
り管４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。したがって、
入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度は、供給管３　ａ　ｒ　３
　ｂ　ｙ　３　ｃと戻り管４　ａ　＋　４　ｂ　ｔ　４
　ｃを経由して温度調整装置へ循環する熱媒体の温度お
よび流量により制御される。

本発明の金型温度調節装置は、その機能により大別して
、熱媒体温度調節部、熱媒体流路制御部および入駒温度
パターン制御部から構成されている。

熱媒体温度調節部は、熱媒体の温度を高温に保持する高
温ユニット５、熱媒体の温度を低温に保持する低温ユニ
ット６および各ユニットへ共通の熱媒体を供給する予備
タンク７から構成されている。

高温ユニット５は、熱媒体を貯蔵する２００Ｑのタンク
と、加熱源および温度調整器を有−でおり、タンク内の
熱媒体を最大２００℃までの高温に設定することができ
る。

同様に低温ユニット６は、熱媒体を貯蔵する２００Ｑの
タンクと、加が源と冷却源の両方熱源と温度調整器を有
しており、タンク内の熱媒体を５０℃〜１５０℃の低温
に設定することができる。

熱媒体流路制御部は、高温ユニット５の熱媒体の流動状
態を制御するシリンダーバルブ８　ａ　ｇ８ｂと、低温
ユニット６の熱媒体の流動状悪を制御するシリンダーバ
ルブ９ａ、９ｂと、高温ユニット５．低温ユニット６か
らの熱媒体と成形金型１からの戻りの熱媒体の流量およ
び方向を制御するロータリーバルブ１０と、熱媒体を成
形金型１へ圧送するポンプユニット１１とから構成され
ている。

入駒湿度パターン制御部は、コントローラ１２を中心に
、温度パターン設定器１３と、熱媒体微調ユニット１４
ａ、１４ｂ、１４ｃと。

入駒温度センサー１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、温度変換
器１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、ロータリーバルブ駆動ア
ンプ１７ａ、１７ｂ、Ｌ７ｃ。

１７ｄと、ロータリーバルブ駆動アンプ１８と、熱媒体
微調ユニットの駆動アンプ１９ａ、１９ｂ、１９ｃとか
ら構成されている。

温度パターン設定器１３は、デジタルスイッチあるいは
キーボードから、温度パターンの情報をコントローラ１
２へ入力することができる。

すなわち、前記第４図に示すような成形時間に対応した
金型温度の設定値を入力することができる。

熱媒体微調ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、各入駒
間の温度差を低減する機能を有しており、第２図に示す
ように、熱媒体を圧送するポンプユニット１１と、温度
制御の対象である入駒２　（２ａ、２ｂ、２ｃ）の間に
設置されている。

この熱媒体微調ユニット１４は、第２図に示されている
ように、熱交換器２０と、加熱器２１と、冷却器２２と
、方向制御弁２３ａ、２３ｂと、圧送ポンプ２４と、電
磁流量制御弁２５と、熱媒体温度センサー２６と、調節
器２７とから構成されている。

このように構成された熱媒体微調ユニット１４は、つぎ
のプロセスで入駒２ａ、２ｂ。

２ｃに供給される熱媒体の温度を調整することができる
。すなわち、コントローラ１２から、調節器２７へ、セ
ンサー２６の計測箇所における熱媒体の制御目標値が指
示される。

入駒２ａ、２ｂ、２ｃに供給される熱媒体温度が、制御
目標よりも高い場合には、方向切換弁２３ａ、２３ｂを
それぞれ冷却！２２（Ｌモード）に切換え、圧送ポンプ
２４を介して低温熱媒体を熱交換器２０に供給するにれ
により入駒２．１，２ｂ、２ｃに供給される熱媒体は冷
却され、所要の制御目標値へ収束する。

同様に入駒２ａ、２ｂ、２ｃに供給される熱媒体温度が
、制御目標よりも低い場合には、方向切換弁２３ｉ、、
２３ｂをそれぞれ加熱ｙｎ＋２１（Ｈモード）に切換え
、圧送ポンプ２４を介して高温熱媒体を熱交換器２０に
供給する。これにより、入駒２ａ、２ｂ＋　２ｃに供給
される熱媒体は加熱され、所要の制御目標値へ収束する
。

さらに、制御目標と現在値との偏差の大きさに応じて、
熱交換器２０に供給される熱媒体の流量を適正に制御と
、制御目標への収束時間の短縮を図っている。

つぎに、このように構成した成形金型温度調節装置の動
作を、前記第４図に示す金型温度パターンに基づいて説
明する。第４図において。

Ａは加熱工程、Ｂは射出充填工程、Ｃは１次冷却工程、
Ｄは賦形工程、Ｅは除冷工程、Ｆは２次冷却工程である
。

温度パターン設定器１３の情報に基づき、コントローラ
１２は駆動アンプ１７ｃ、１７ｄにシリンダーバルブ８
ａ、８ｂの駆動信号を出力する。さらに駆動アンプ１８
を介してロータリーバルブ１０を加熱モードに設定する
。

これにより、高温ユニット５の高温熱媒体が、シリンダ
ーバルブ８ｂ、ロータリーバルブ１０、ポンプユニット
１１、熱媒体微調ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃを経
由して入駒２ａ、２ｂ。

２ｃへ供給される。熱媒体は金型との熱交換の後、戻り
管４ａ、４ｂ、４ｃからシリンダーバルブ８ａを経由し
て高温ユニット５へ回収される。

この熱媒体の供給により、成形金型１に組込まれた入駒
２　ａ　＋　２　ｂ　ｒ　２　ｃは急速に加熱される。

コントローラ１２は、この入駒２ａ、２ｂ。

２ｃの温度変化の状況を、入駒温度センサー１５ａ、１
５ｂ、１５ｃ、温度変換器１６ａ。

１６ｂ、１６ｃを介して常に監視をしている。

そして、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度が温度パターン設
定器１３で設定した射出開始温度Ｔ、に達した時点で、
コントローラ１２は成形機２８へ金型温度昇温完了信号
を出力する。

また、それと同期して駆動アンプ１７Ｃ２１７ｄを介し
てシリンダーバルブ８ａ、８ｂを閉鎖し、高温熱媒体の
供給を停止する。さらに。

駆動アンプ１８を介してロータリーバルブ１０を循環モ
ードに設定する。

これにより、熱媒体は、ロータリーバルブ１０、ポンプ
ユニット１１．熱媒体微調ユニツｈ　１４　ａ　、　ｌ
　４　ｂ　、　１４　ｃ　、入駒２ａ、２ｂ。

２ｃ、戻り管４ａ、４ｂ、４ｃそして、再びロータリー
バルブ１０の閉回路を循環し、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの
温度を前記射出開始温度Ｔ工に保持する。

この状態においても、コントローラ１２は入駒温度セン
サー１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、温度変換器Ｌ６ａ、１６
ｂ、１６ｃにより、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度変化を
監視する。成形金型１からの熱放散等の外乱により、入
駒２ａ。

２ｂ、２ｃの温度が前記射出開始温度Ｔ工より低下した
場合には、シリンダーバルブ８ａ。

８ｂ及びロータリーバルブ１０を微調整し、高温熱媒体
を補充し、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度が目標値に収束
するよう制御する。

つぎに溶融樹脂が射出充填完了したｔ□時点で、射出成
形機２８より１次冷却の開始信号がコントローラ１２へ
出力される。コントロラ１２は、駆動アンプ１７ａ、１
７ｂにシリンダーバルブ９ａ、９ｂの駆動イご号を出力
する。さらに駆動アンプ１８を介してロータリーバルブ
１０を冷却モードに設定する。

これにより、低温の熱媒体が、低温ユニット６、シリン
ダバルブ９ｂ、ロータリーバルブ１０、ポンブユニツ１
−１１．８Ｗ体ＩＨｌユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃ
を経由して入駒２ａ。

２ｂ、２ｃへ供給される。低温熱媒体は成形金型１との
熱交換の後、戻り管４ａ、４ｂ、４ｃからシリンダーバ
ルブ９ａを経由して低温ユニット６へ回収される。この
低温熱媒体の供給により、成形金型ｌに組込まれた入ｒ
４２ａ、２ｂ。

２ｃは急速に冷却される。

コントローラ１２は、この入駒２ａ、２ｂ。

２ｃの温度変化の状況を、入駒温度センサー１５ａ、ｌ
　５ｂ、１５ｃ、温度変換器１６ａ。

１６ｂ、１６ｃを介して常に監視をしている。

そして１入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度が温度パターン設
定器１３で設定した賦形湿度Ｔ２まで降下した時点で、
コントローラ１２は成形機２８へ賦形温度降下完了信号
を出力する。

また、それと同期して駆動アンプ１７ａ。

１７ｂを介してシリンダーバルブ９ａ、９ｂを閉鎖し、
低温熱媒体の供給を停止する。さらに駆動アンプ１８を
介してロータリーバルブ１０を循環モードに設定する。

これにより、熱媒体は、ロータリーバルブ】０、ポンプ
ユニット１１、熱媒体微調ユニット１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、入駒２ａ、２ｂ。

２ｃ、戻り管４−ａ、４ｂ、４ｃそして、再びロータリ
ーバルブ１０の閉回路を循環し、入駒２ａ、２ｂ、２ｃ
の温度を前記賦形温度Ｔ２に保持する。

この状態においても、コントローラ１２は前記射出充填
温度Ｔ１に入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度を保持したと同
様な手法によりフィードバック制御する。

つぎに賦形工程が完了したｔ２時点で、射出成形機２８
より除冷の開始信号がコントローラ１２へ出力される。

コントローラ１２は１次冷却の工程と回し様な動作原理
により、低温の熱媒体を入駒２ａ、２ｂ、２ｃへ供給す
る。

しかしながら、その供給）辻は僅かであり、入駒２ａ、
２ｂ、２ｃの温度降下状況により、熱媒体の循環モード
を併用し、入駒２，１，２ｂ。

２ｃの除冷状態を制御する。

そして、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度が除冷工程完了温
度Ｔ、に到達した時点で５２次冷却工程の制御へ移行す
る６２次冷却工程においては、前記１次冷却の工程と全
く同じ動作原理により、低温の熱媒体が入駒２ａ、２ｂ
、２ｃへ供給される。

これにより、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度は急速に冷却
され離型温度Ｔ４まで降下する。この時点でコントロー
ラ１２は成形機２８へ離型信号を出力する。これを受け
た成形機２８は成形レンズの離型動作を行い、１サイク
ルの完了を確認すると共につぎのサイクルの準備を行う
。

上述した成形サイクルのうち、入駒２　ａ　＋２ｂ、２
ｃを急速加熱あるいは急速冷却する加熱工程、１次冷却
工程において、入駒２ａ。

２ｂ、２ｃの間で昇温速度あるいは冷却速度が異なり、
第５図に示す温度偏差Ｃが発生する。

この原因は金型組立構成、金型組立精度あるいは熱媒体
流路加工のばらつきにより生じるものであり、同一条件
の熱媒体を各入駒に供給している限りは不可避な現象で
ある。

熱媒体微調整ユニット１４は、この温度偏差Ｃの解消の
ために装備されているものであり。

その機能は前述した通りである。すなわちコントローラ
１２は、入駒２ａ、２ｂ、２ｃの温度を個別にモニター
するとともに、その温度状態が温度パターン設定器１３
に対して偏差が生じた場合には、瀾節器２７により、方
向切換弁２３ａ、２３ｂおよび流量制御弁２５を調節し
て、加熱器２１あるいは冷却器２２がら熱交換器２０に
流入する熱媒体の量を調節する。このようにして、入駒
２ａ、２ｂ、２ｃに供給さ熟る熱媒体の温度を微調整し
、偏差が減少するよう制御する。

第３　Ｖ４は熱媒体微調ユニット１４　　（１４ａ。

１４ｂ、１４ｃ）の他の実施例の説明図である。

本実施例においては、熱媒体微調ユニット１４（Ｌ４ａ
、Ｌ４ｂ、１４ｃ）は、入駒２（２ａ〜２ｃ）へ供給さ
れる熱媒体の流にを直接制御する電磁流量制御弁２８　
、　ｉ’ｉｉｉ記熱媒体の流−５ｔを検出する流量検出
器３０およびコントローラ１２からの出力信号により、
前記熱媒体の流量を調整する調整器２９から構成されて
いる６入駒２の温度が温度パターン設定器１３で設定し
た場合よりも低い場合には、コン１〜ローラ１２は、調
整器２９に入駒２に供給される流量の増分を指示する。

調整器２９は、流量検出器３ｏを監視しながら流１’＋
を制御弁２８の開度を調整する。

これにより１入駒・２に供給される熱媒体の流量が増加
し、入駒２の温度は設定値へ修正される。また、入駒２
の温度が温度パターン設定器１３で設定した場合よりも
低い場合には、同様の動作原理により入駒２の温度を設
定値へ修正することができる。

以上に、詳述した本発明プラスチック成形金型の温度調
節装置を適用することにより、具体的には、レンズ外形
：１５０ａｎ、レンズ中心肉厚＝２０１１Ｉ１１のプラ
スチック凸レンズを４個取りにて成形可能とした。この
結果、従来の成形タクト１個／２４分を、１個／６分の
１／４に短縮する効果を得た。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように１本発明によれば、高温
熱媒体と低温熱媒体を選択的に成形金型に供給し、成形
プロセスに対応して各キャビテイ毎に供給される熱媒体
を調整し、成形金型温度を制御可能に構成したもので、
成形金型の温度を成形工程に応じて任意にしかも高精度
で制御でき、入駒間の温度分布を低減することができる
。さらに、成形条件のうち最も重要な成形金型温度をフ
ィードバック制御することができ、成形プロセスの安定
化により高精度、高性能なプラスチックレンズを、高能
率、高歩留まりで成形することができるという効果が達
成された。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明によるプラスチック成形金型の温度調
節装置の一実施例を示す構成図、第２図は１本発明によ
る一実施例における熱媒体微調ユニットの構成図、第３
図は、熱媒体微調ユニットの他の例の構成図、第４図は
１本発明による一実施例における入駒温度の制御パター
ンの説明図、第５図は、入駒間の温度バラツキの説明図
である。 ２・・・入駒、５・・・高温ユニット、６・・・低温ユ
ニット、１４・・・熱媒体微調ユニット、１２・・・コ
ントローラ、１３・・・温度パターン設定器、２８・・
・成形機。 ￥−）１図 第　２　必 第　３　図 ２を 第　左図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形金型に高温熱媒体と低温熱媒体とを選択的に
   供給する熱媒体温度調節部と、前 記高温熱媒体の供給流量を制御する流量制 御弁と前記低温熱媒体の供給流量を制御す る流量制御弁と前記成形金型全体に供給さ れる熱媒体の流量を制御する流量制御弁と を有する熱媒体流量制御部と、前記成形金 型の入駒毎に供給される熱媒体条件を調整 する熱媒体微調整ユニットを有する入駒温 度パターン制御部と、成形機および温度パ ターン設定器からの情報に基づいて前記各 部を制御し前記成形金型温度を時間の関数 として制御するコントローラとを備えたこ とを特徴とするプラスチック成形金型の温 度調節装置。
2. （２）熱媒体温度調節部は、熱媒体の温度を高温に保持
   する高温ユニットと、熱媒体の温 度を低温に保持する低温ユニットと、前記 各ユニットへ熱媒体を供給する予備タンク から構成されていることを特徴とする前記 特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック成形金型
   の温度調節装置。
3. （３）熱媒体流量制御部は、高温ユニットの熱媒体の流
   動状態を制御するシリンダーバル ブと、低温ユニットの熱媒体の流動状態を 制御するシリンダーバルブと、前記各ユニ ットからの熱媒体と成形金型からの戻りの 熱媒体の流量および方向を制御するロータ リーバルブと、このロータリーバルブから の熱媒体を成形金型へ圧送するポンプユニ ットから構成されていることを特徴とする 前記特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の
   プラスチック成形金型の温度調節 装置。
4. （４）熱媒体微調整ユニットは、成形金型の入駒毎に設
   置した熱交換器と、この熱交換器 に供給される熱媒体の加熱器および冷却器 と、この加熱器および冷却器からの熱媒体 を選択的に前記熱交換器へ供給するポンプ ユニットおよび方向制御弁とを備え、コン トローラにより制御されて各入駒毎の温度 差を修正可能としたことを特徴とする前記 特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック成形金型
   の温度調節装置。
5. （５）熱媒体微調整ユニットは、成形金型の入駒毎に供
   給される熱媒体を制御する流量制 御弁と調整器とを備え、コントローラによ り制御されて入駒毎の温度差を修正可能と したことを特徴とする前記特許請求の範囲 第（１）項記載のプラスチック成形金型の温度調節装置
   。