TWI511857B - Injection molding machine - Google Patents

Description

射出成形機

本發明係有關一種具備驅動合模動作之電磁鐵之射出成形機。

以往，在射出成形機中，從射出裝置的射出噴嘴射出樹脂，並填充於定模與動模之間的模穴空間，並且使其固化，從而得到成形品。並且，為了相對於定模移動動模來進行閉模、合模及開模而配設合模裝置。

該合模裝置包含藉由向液壓缸供給油來驅動之液壓式合模裝置、及藉由電動機驅動之電動式合模裝置，該電動式合模裝置由於可控性高，不會污染周邊，且能量效率高，因此被廣泛利用。此時，藉由驅動電動機使滾珠螺桿旋轉來產生推力，藉由肘節機構放大該推力，產生較大的合模力。

但是，在這種結構的電動式合模裝置中，由於使用肘節機構，因此在該肘節機構的特性上很難變更合模力，響應性及穩定性較差，無法在成形中控制合模力。於是，能夠將藉由滾珠螺桿產生之推力直接用作合模力之合模裝置被提出。此時，電動機的轉矩和合模力成比例，因此能夠在成形中控制合模力。

然而，在習知的合模裝置中，滾珠螺桿的耐荷重性較低，無法產生較大的合模力，而且合模力會因產生於電動 機之轉矩脈動而變動。並且，為了產生合模力，需要始終向電動機供給電流，電動機的耗電量及發熱量變多，因此需要將電動機的額定輸出加大相應量，導致合模裝置的成本變高。

因此，針對模開閉動作使用線性馬達而針對合模動作利用電磁鐵的吸附力之合模裝置被提出(例如，專利文獻1)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：國際公開第05/090052號小冊子

然而，當使用如專利文獻1中記載之利用電磁鐵的吸附力之合模裝置時，線圈由於電磁鐵的驅動成為高溫，而有可能產生線圈燒毀等問題點。

因此，本發明的目的在於提供一種能夠保持必需的合模力且有效率地冷卻線圈之射出成形機。

為了實現上述目的，依本發明的一態樣，提供一種射出成形機，其特徵在於，係具備：第1固定構件，安裝有定模；第2固定構件，配設為與前述第1固定構件對置； 第1可動構件，安裝有動模；及第2可動構件，與前述第1可動構件連結並與前述第1可動構件一同移動；由前述第2固定構件與前述第2可動構件構成產生合模力之合模力產生機構，並具有將冷卻用流體導入構成前述合模力產生機構之前述第2固定構件與前述第2可動構件之間之流體導入機構。

依本發明，可得到一種能夠保持必需的合模力且有效率地冷卻線圈之射出成形機。

以下，參考附圖，對用於實施本發明之最佳方式進行說明。另外，本實施方式中，關於合模裝置，將進行閉模時的可動壓板的移動方向設為前方，進行開模時的可動壓板的移動方向設為後方，關於射出裝置，將進行射出時的螺桿的移動方向設為前方，進行計量時的螺桿的移動方向設為後方來說明。

第1圖係表示本發明的實施方式的射出成形機中的合模裝置閉模時的狀態之圖，第2圖係表示本發明的實施方式的射出成形機中的合模裝置開模時的狀態之圖。另外，在第1圖及第2圖中，畫有陰影線之構件表示主要截面。 並且，第1圖及第2圖中為了防止複雜化，省略了關於後述的空氣導入裝置80之圖示。

圖中，10為合模裝置，Fr為射出成形機的框架(支架)，Gd為相對於該框架Fr活動之導引件，11為載置於未圖示之導引件上或框架Fr上之固定壓板，與該固定壓板11隔著既定間隔且與固定壓板11對置而配設後壓板13，固定壓板11與後壓板13之間架設4根繫桿14(圖中，只示出4根繫桿14中的2根)。另外，後壓板13相對於框架Fr固定。

並且，沿繫桿14與固定壓板11對置且向模開閉方向進退自如地配設可動壓板12。因此，可動壓板12固定於導引件Gd上，在可動壓板12中與繫桿14對應之部位形成用於使繫桿14貫穿之未圖示之導引孔。另外，導引件Gd上還固定後述的吸附板22。

並且，在固定壓板11上固定定模15，在可動壓板12上固定動模16，隨著可動壓板12的進退，使定模15和動模16相接觸或分離，進行閉模、合模及開模。另外，隨著進行合模，在定模15與動模16之間形成未圖示之模穴空間，從射出裝置17的射出噴嘴18射出之未圖示之樹脂填充於模穴空間。另外，由定模15及動模16構成模具裝置19。

吸附板22與可動壓板12平行地固定於導引件Gd上。藉此，吸附板22在比後壓板13更靠後方進退自如。吸附板22可由磁性材料形成。例如，吸附板22可以是藉由 積層強磁性體所構成之薄板而形成之電磁積層鋼板。

線性馬達28為了使可動壓板12進退而設置於導引件Gd上。線性馬達28具備定子29及可動件31，定子29形成為在框架Fr上與導引件Gd平行且與可動壓板12的移動範圍對應，可動件31形成為在可動壓板12的下端與定子29對置且遍及既定範圍。

可動件31具備磁心34及線圈35。並且，磁心34具備朝向定子29突出且以既定間距形成之複數個磁極齒33，線圈35捲繞於各磁極齒33上。另外，在相對於可動壓板12的移動方向垂直的方向上磁極齒33形成為相互平行。並且，定子29具備未圖示之磁心及在該磁心上延伸而形成之未圖示之永久磁鐵。該永久磁鐵藉由使N極及S極的各磁極交替且以與磁極齒33相同之間距磁化來形成。藉由向線圈35供給既定電流來驅動線性馬達28，使可動件31進退，隨此，藉由導引件Gd使可動壓板12進退，而能夠進行閉模及開模。

另外，本實施方式中，將永久磁鐵配設於定子29上，並將線圈35配設於可動件31上，但亦能夠將線圈配設於定子上，並將永久磁鐵配設於可動件上。此時，線圈不會隨著線性馬達28的驅動而移動，因此能夠輕鬆地進行用於向線圈供給電力之配線。

另外，不限於在導引件Gd上固定可動壓板12和吸附板22之結構，亦可設為將線性馬達28的可動件31設置於可動壓板12或吸附板22上之結構。並且，作為模開閉 機構不限於線性馬達28，亦可為液壓式或電動式等。

若可動壓板12前進而使動模16與定模15相抵接，則進行閉模，接著，進行合模。並且，為了進行合模，在後壓板13與吸附板22之間配設電磁鐵單元37。並且，進退自如地配設貫穿後壓板13及吸附板22而延伸且連結可動壓板12和吸附板22之中心桿39。該中心桿39在閉模時及開模時與可動壓板12的進退連動而使吸附板22進退，在合模時將由電磁鐵單元37產生之合模力傳遞至可動壓板12。

另外，由固定壓板11、可動壓板12、後壓板13、吸附板22、線性馬達28、電磁鐵單元37及中心桿39等構成合模裝置10。

電磁鐵單元37包括形成於後壓板13側之電磁鐵49及形成於吸附板22側之吸附部51。並且，後壓板13的後端面的既定部分、本實施方式中為在中心桿39周圍形成槽45，在比槽45更靠內側形成磁心(內極)46，而且在比槽45更靠外側形成磁軛(外極)47。並且，在槽45內，繞著磁心46捲繞線圈48。另外，磁心46及磁軛47可由鑄件的一體結構構成，或者，亦可包括藉由積層包含強磁性體之薄板來形成之電磁積層鋼板。

另外，本實施方式中，可與後壓板13分開形成電磁鐵49，並與吸附板22分開形成吸附部51，亦可將電磁鐵作為後壓板13的一部分形成，並將吸附部作為吸附板22的一部分形成。並且，亦可相反配置電磁鐵和吸附部。例 如，可在吸附板22側設置電磁鐵49，在後壓板13側設置吸附部。

電磁鐵單元37中，若向線圈48供給電流，則電磁鐵49被驅動而對吸附部51進行吸附，藉此產生合模力。

中心桿39配設成在後端部與吸附板22連結且在前端部與可動壓板12連結。因此，中心桿39在閉模時與可動壓板12一同前進而使吸附板22前進，而在開模時與可動壓板12一同後退而使吸附板22後退。因此，在後壓板13的中央部分形成用於使中心桿39貫穿之孔41，以面對孔41的前端部的開口面的方式配設滑動自如地支承中心桿39之襯套等軸承構件Br1。

由控制部60控制合模裝置10的線性馬達28及電磁鐵49的驅動。控制部60具備CPU及記憶體等，還具備用於根據由CPU運算出之結果向線性馬達28的線圈35及電磁鐵49的線圈48供給電流之電路。控制部60上還連接荷重檢測器55。荷重檢測器55在合模裝置10中設置於至少1根繫桿14的既定位置(固定壓板11與後壓板13之間之既定位置)，檢測施加於該繫桿14之荷重。圖中示有在上下2根繫桿14上設置荷重檢測器55之例子。荷重檢測器55例如包括檢測繫桿14的伸長量之感測器。由荷重檢測器55檢測出之荷重送至控制部60。另外，為方便起見在第2圖中省略了控制部60。

接著，對合模裝置10的動作進行說明。

由控制部60的模開閉處理部61控制閉模製程。在第 2圖的狀態(開模時的狀態)下，模開閉處理部61向線圈35供給電流。接著，線性馬達28被驅動而使可動壓板12前進，如第1圖所示，動模16與定模15相抵接。此時，在後壓板13與吸附板22之間，亦即在電磁鐵49與吸附部51之間形成間隙δ 。另外，與合模力相比，閉模所需之力非常小。

接著，控制部60的合模處理部62控制合模製程。合模處理部62向線圈48供給電流，藉由電磁鐵49的吸附力對吸附部51進行吸附。隨此，合模力經吸附板22及中心桿39傳遞至可動壓板12，從而進行合模。開始合模時等之合模力發生變化時，合模處理部62進行控制，將為了產生應藉由該變化得到之目標合模力、亦即穩定狀態下的目標合模力所需之穩定電流值供給至線圈48。

另外，合模力由荷重檢測器55檢測。檢測出之合模力送至控制部60，在控制部60中，為了使合模力成為設定值而調整供給至線圈48之電流，並進行反饋控制。在此期間，在射出裝置17中熔融之樹脂從射出噴嘴18射出，並填充於模具裝置19的模穴空間。

若模穴空間內的樹脂冷卻並固化，則模開閉處理部61控制開模製程。在第1圖的狀態下，合模處理部62停止向線圈48供給電流。隨此，線性馬達28被驅動而使可動壓板12後退，如第2圖所示，使動模16位於後退極限位置而進行開模。

在此，參考第3圖及以後的圖，對本發明的特徵構造 進行說明。

第3圖係概略地表示空氣導入裝置80的一例之圖，第3圖(A)係表示合模裝置開模時的狀態之圖，第3圖(B)係表示閉模時的狀態之圖。另外，第3圖中為了防止圖示的複雜化，概略地表示後壓板13及吸附板22而省略了其他結構的圖示。

空氣導入裝置80，是在合模方向上將冷卻空氣導入後壓板13與吸附板22之間的空間(間隙)之裝置。空氣導入裝置80只要具有將冷卻空氣導入後壓板13與吸附板22間之功能即可，可採用任意結構。第3圖所示之例子中，空氣導入裝置80在後壓板13與吸附板22之間的空間的端部包含噴嘴(吐出口)82、管路(導管)84、壓縮機(或泵)86及閥88。

噴嘴82可藉由固定構件(例如，框架Fr、後壓板13等)支承。此時如第3圖概略地表示，噴嘴82可在能夠向後壓板13之吸附板22側的表面上吐出冷卻空氣之位置上被固定地支承。或者，噴嘴82亦可藉由可動構件(例如導引件Gd)支承。例如藉由導引件Gd支承時，噴嘴82可在能夠向吸附板22之後壓板13側的表面上吐出冷卻空氣之位置上藉由導引件Gd固定地支承。此時，管路84可具有能夠伸長之部位(例如蛇腹部位)，以便能夠吸收噴嘴82隨導引件Gd移動而產生之移動。

可設置複數個噴嘴82。例如，可沿後壓板13的一邊等間隔配置複數個噴嘴82。藉由噴嘴82吐出冷卻空氣之 方向為任意。例如在第3圖所示之例子中，噴嘴82設置為從下朝上吐出冷卻空氣，但亦可設置從上方向朝向下方向、橫方向或傾斜方向吐出冷卻空氣之噴嘴。並且，以從複數個方向吐出冷卻空氣之態樣設置複數個噴嘴82亦可。另外，當設置複數個噴嘴82時，管路84可具有向複數個噴嘴82分歧之歧管部。

壓縮機86可為包括活塞式或葉片式之任意類型，其壓縮空氣並將壓縮後之空氣供給至管路84。閥88設置於壓縮機86與噴嘴82之間。閥88可以為機械式閥，亦可以為電磁閥。壓縮機86及閥88連接於控制部60，藉由控制部60控制它們的動作。另外，可在壓縮機86與噴嘴82之間的管路84上設置如蓄壓器等其他要件。

如第3圖(B)所示，空氣導入裝置80較佳為，在後壓板13與吸附板22間的間隙δ 成為最小時，亦即形成了能夠開始合模製程之狀態和/或執行合模製程時，進行動作以將冷卻空氣導入後壓板13與吸附板22之間。此時，如第3圖(B)中以箭頭表示之冷卻空氣的流動，導入後壓板13與吸附板22間之冷卻空氣通過後壓板13與吸附板22之間，沿後壓板13上的表面流動。在此期間，藉由讓冷卻空氣直接接觸於線圈48而有效率地冷卻線圈48。並且，後壓板13與吸附板22間的空氣(熱量自線圈48移動後之空氣)，被新導入之冷卻空氣擠出至外部，向外部放出線圈48的熱量。另外，冷卻空氣在通過後壓板13與吸附板22間狹窄的間隙δ 時流速加快，因此傳熱效率 昇高，冷卻效率隨此昇高。如此，依本實施例，能夠有效率地實現線圈48的冷卻，並防止線圈48的燒毀等。

第4圖係表示藉由本實施例的控制部60的空氣導入處理部63執行之主要處理的一例之流程圖。另外，控制部60可藉由微電腦實現，以下空氣導入處理部63的功能亦可藉由CPU執行儲存於既定記憶體中的控制程式來實現。第4圖所示之處理程序可在射出成形機運轉中按既定週期反覆執行。

在步驟400中判定既定冷卻開始條件是否成立。既定冷卻開始條件有各式各樣。例如既定冷卻開始條件可以是在射出成形機的運轉中始終滿足之條件。又既定冷卻開始條件亦可按既時點間定期滿足。或者，既定冷卻開始條件亦可在輸入來自使用者的既定指示時滿足。

或者，既定冷卻開始條件可在檢測出合模製程的開始時點(或合模製程開始既時點間前的時點)時滿足。並且，基於相同的觀點，既定的冷卻開始條件可在檢測出向線圈48通電時滿足。並且，基於相同的觀點，既定冷卻開始條件亦可在後壓板13與吸附板22之間的間隙δ小於既定值或成為最小值時滿足。在這些情況下，能夠與後壓板13與吸附板22之間小於既定值或成為最小值之時點同步而開始導入冷卻空氣。

或者，既定冷卻開始條件可在電磁鐵單元37的溫度，例如線圈48的溫度成為既定溫度T1以上時滿足。此時，線圈48的溫度可以利用熱敏電阻等檢測。既定溫度T1 可設定為相對於線圈48發生燒毀之上限值具有既定餘裕之溫度。此時，能夠與線圈48的溫度成為高溫之時點同步而開始導入冷卻空氣。

在本步驟400中當既定冷卻開始條件成立時，前進到步驟402。另外，既定冷卻開始條件可有複數個(例如上述的各種條件)，可在滿足任意一個條件時前進到步驟402，亦可在滿足任意2個以上條件的組合時(例如，後壓板13與吸附板22之間的間隙δ小於既定值且線圈48的溫度成為既定溫度T1以上時)前進到步驟402。

在步驟402打開閥88。藉此，由壓縮機86壓縮後之冷卻空氣從噴嘴82吐出，並導入後壓板13與吸附板22之間而實現上述冷卻。另外，壓縮機86可取決於既定冷卻開始條件而始終動作，亦可在閥88的打開動作前進行動作。

在步驟404中判定既定冷卻結束條件是否成立。另外，當上述步驟400中的既定冷卻開始條件為在射出成形機的運轉中始終滿足之條件時，無需判斷既定冷卻結束條件。此時，可持續執行步驟402的處理(閥88可保持打開狀態)直至射出成形機停止。

既定冷卻結束條件有各式各樣。例如，可在打開閥88之後經過既時點間時滿足。亦即，既定冷卻結束條件亦可依據冷卻時間設定。或者，既定冷卻結束條件亦可在輸入來自使用者的既定指示時滿足。

或者，既定冷卻結束條件可在檢測出合模製程的結束 時點(或之後的合模製程的開始時點)時滿足。並且，基於相同的觀點，既定的冷卻結束條件可在結束向線圈48通電時滿足。並且，基於相同的觀點，既定冷卻結束條件亦可在後壓板13與吸附板22之間的間隙δ成為既定值以上時或開始從最小值增加時滿足。在這些情況下，能夠與後壓板13與吸附板22之間的間隙δ開始增加之時點同步而停止導入冷卻空氣。

或者，既定冷卻結束條件可在線圈48的溫度小於既定溫度T2時滿足。此時，能夠與線圈48的溫度成為安全的低溫之時點同步而停止導入冷卻空氣。

另外，這些既定冷卻結束條件可以與關於上述步驟400進行說明之各式各樣的冷卻開始條件當中適當的冷卻開始條件進行組合。例如，當冷卻開始條件為在線圈48的溫度成為既定溫度T1以上時滿足之條件時，既定冷卻結束條件可以為在線圈48的溫度小於既定溫度T2時滿足之條件。此時，另外，既定溫度T2可以與上述步驟400中與既定冷卻開始條件有關之既定溫度T1相同，但為了防止顫動(hunting)而設為小於既定溫度T1之值亦可。

在本步驟404中當既定冷卻結束條件成立時，前進到步驟406，當既定冷卻結束條件不成立時，回到步驟402，閥88保持在打開位置。另外，既定冷卻結束條件可有複數個(例如上述的各種條件)，可在滿足任意一個條件時前進到步驟406，亦可在滿足任意2個以上條件的組合時(例如，後壓板13與吸附板22之間的間隙δ 成為既定 值以上且線圈48的溫度小於既定溫度T2時)前進到步驟406。

在步驟406關閉閥88。藉此，停止從噴嘴82吐出冷卻空氣。另外，亦可隨此停止壓縮機86。

如此依第4圖所示之處理，例如藉由適當地設定冷卻開始條件和冷卻結束條件，能夠依據線圈48的耐性或冷卻能力、使用狀況等使線圈48的冷卻時點最佳化。例如，藉由在後壓板13與吸附板22之間的間隙δ較小時(冷卻效率良好時)進行冷卻空氣的導入，在後壓板13與吸附板22之間的間隙δ較大時停止冷卻空氣的導入，能夠實現有效率的冷卻。並且例如藉由在線圈48的溫度較高時(冷卻的必要性較高時)進行冷卻空氣的導入，在線圈48的溫度較低時停止冷卻空氣的導入，能夠實現有效率的冷卻。

另外，上述實施例中，申請專利範圍中的“第1固定構件”對應固定壓板11，申請專利範圍中的“第1可動構件”對應可動壓板12。並且，申請專利範圍中的“第2固定構件”對應後壓板13，申請專利範圍中的“第2可動構件”對應吸附板22。但是，作為變形例，可在吸附板22側設置電磁鐵49，並在後壓板13側設置吸附部，當為該變形例時，“第2固定構件”對應吸附板22，而申請專利範圍中的“第2可動構件”對應後壓板13。並且，上述實施例中，申請專利範圍中的“流體導入機構”對應空氣導入裝置80。

以上，對本發明的較佳實施例進行了詳細說明，但本 發明不限於上述之實施例，在不脫離本發明的範圍內，能夠對上述實施例施加各種變形及置換。

例如，上述實施例中使用了空氣作為冷卻用流體，但亦可以使用空氣以外的流體(例如，水或油或其他氣體等)。

並且，在上述實施例中藉由正壓將冷卻空氣導入後壓板13與吸附板22之間，但亦可以藉由負壓將冷卻空氣導入後壓板13與吸附板22之間。例如，可以在後壓板13與吸附板22之間設置具有吸入口之負壓源，藉此在後壓板13與吸附板22之間產生負壓，而將周邊空氣導入後壓板13與吸附板22之間。

並且，在上述實施例中，將冷卻空氣導入後壓板13與吸附板22之間時的冷卻空氣的流量可以為恆定，亦可以實施可變控制。例如，冷卻空氣的流量能以線圈48的溫度越高變越多之態樣實施可變控制。或者，冷卻空氣的流量能以後壓板13與吸附板22間的間隙δ 越大變越多之態樣實施可變控制。另外，冷卻空氣的流量亦可藉由使閥88的開度或打開時間(頻率)可變來實現。

並且，上述實施例中，後壓板13上形成有單極的電磁鐵49，但亦可在後壓板13上以形成複數個極之方式設置電磁鐵(亦即，亦可實現多極化)。

並且，上述中例示了特定結構的合模裝置10，但合模裝置10只要利用電磁鐵進行合模即可，可採用任意結構。

Br1‧‧‧軸承構件

Fr‧‧‧框架

Gd‧‧‧導引件

10‧‧‧合模裝置

11‧‧‧固定壓板

12‧‧‧可動壓板

13‧‧‧後壓板

14‧‧‧繫桿

15‧‧‧定模

16‧‧‧動模

17‧‧‧射出裝置

18‧‧‧射出噴嘴

19‧‧‧模具裝置

22‧‧‧吸附板

28‧‧‧線性馬達

29‧‧‧定子

31‧‧‧可動件

33‧‧‧磁極齒

34‧‧‧磁心

35‧‧‧線圈

37‧‧‧電磁鐵單元

39‧‧‧中心桿

41‧‧‧孔

45‧‧‧槽

46‧‧‧磁心

47‧‧‧磁軛

48‧‧‧線圈

49‧‧‧電磁鐵

51‧‧‧吸附部

55‧‧‧荷重檢測器

60‧‧‧控制部

61‧‧‧模開閉處理部

62‧‧‧合模處理部

63‧‧‧空氣導入處理部

80‧‧‧空氣導入裝置

82‧‧‧噴嘴

84‧‧‧管路

86‧‧‧壓縮機

88‧‧‧閥

第1圖係表示本發明的實施方式的射出成形機中的合模裝置閉模時的狀態之圖。

第2圖係表示本發明的實施方式的射出成形機中的合模裝置開模時的狀態之圖。

第3圖係概略地表示空氣導入裝置80的一例之圖，第3圖(A)係表示合模裝置開模時的狀態之圖，第3圖(B)係表示閉模時的狀態之圖。

第4圖係表示藉由本實施例的控制部60的空氣導入處理部63執行之主要處理的一例之流程圖。

22‧‧‧吸附板

13‧‧‧後壓板

48‧‧‧線圈

Fr‧‧‧框架

82‧‧‧噴嘴

80‧‧‧空氣導入裝置

63‧‧‧空氣導入處理部

88‧‧‧閥

84‧‧‧管路

86‧‧‧壓縮機

Claims (6)

1. 一種射出成形機，其特徵在於，係具備：第1固定構件，安裝有定模；第2固定構件，配設為與前述第1固定構件對置；第1可動構件，安裝有動模；及第2可動構件，與前述第1可動構件連結並與前述第1可動構件一同移動；由前述第2固定構件與前述第2可動構件構成產生合模力之合模力產生機構，並具有將冷卻用流體導入構成前述合模力產生機構之前述第2固定構件與前述第2可動構件之間之流體導入機構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，當既定條件成立時，前述流體導入機構進行動作以導入前述冷卻用流體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之射出成形機，其中，當前述第1構件與第2構件之間的間隙成為既定值以下或最小值時，前述流體導入機構進行動作以導入前述冷卻用流體。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之射出成形機，其中，當電磁鐵的溫度超過既定臨限值時，前述流體導入機 構進行動作以導入前述冷卻用流體。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之射出成形機，其中，前述流體導入機構將冷卻用壓縮氣體導入前述第2固定構件與前述第2可動構件之間。
6. 如申請專利範圍第4項所述之射出成形機，其中，前述流體導入機構將冷卻用壓縮氣體導入前述第2固定構件與前述第2可動構件之間。