TWI519404B - 成型機及其操作方法 - Google Patents

Description

成型機及其操作方法

本發明係提供一種成型機，尤指一種可用來製作結構複雜且無應力殘留工件的成型機及其操作方法。

傳統的射出成型技術常用來製作電子產品之機殼。傳統射出成型技術的主要作動方式係將熔融塑膠施加高壓，使其自噴嘴射出而充滿模具型腔室。熔融塑膠注射結束後，模具型腔室可保持熔融塑膠的定型。接著，藉由模具型腔室的公模、母模之拆模設計，再配合頂針等機構以將成型塑膠推出模具型腔室，因此傳統射出成型技術可用來製作結構複雜的元件。然而，因熔融塑膠的流動性較差，傳統射出成型技術所製作出的元件尺寸有一定肉厚限制，且熔融塑膠以高壓自噴嘴射出，使得熔融塑膠在模具型腔室內的分佈不甚均勻，造成產品有應力殘留的缺陷。

另一種傳統的塑膠成型方式為射出壓縮成型技術。傳統射出壓縮成型技術一般常用來製作需要高精度的光學產品，例如光學鏡片或導光板。傳統射出壓縮成型技術的油壓缸僅驅使模仁移動，適用於製作外型簡單平整的元件，意即無法製作結構複雜的產品。此外，傳統的射出成型技術與射出壓縮成型技術只可根據結構的外型設計製作相應產品，沒有外觀裝飾的功能。因此，如何設計出一種可製作外型結構 複雜的薄型產品，並具有外觀裝飾功能的塑料成型技術，即為相關產業的重點發展目標。

本發明係提供一種可用來製作結構複雜且無應力殘留工件的成型機及其操作方法，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種成型機，其包含有一第一機組以及一第二機組，該第一機組以可活動方式設置在該第二機組。該第一機組包含一本體以及一第一模體，該第一模體設置於該本體之一端面。該第二機組包含一活動部、一第一頂出機構、一噴嘴以及一第二頂出機構。該活動部具有一第二模體，該第二模體與該第一模體結合而形成一容置空間。該第一頂出機構連接於該活動部。該第一頂出機構用來移動該活動部，以使第二模體與第一模體結合。該噴嘴設置於該第二模體，用來將一塑料注射進入該容置空間。該第二頂出機構用來將該塑料推出該容置空間。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一機組另包含一輸送器、一夾持器以及一抽氣裝置。該輸送器設置於該本體，用來傳輸一薄膜以覆蓋該第一模體。該夾持器設置於該本體，用來夾持該薄膜。該抽氣裝置設置於該本體，用來抽取該第一模體與該薄膜之間的氣體。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一模體與該第二模體分別為一母模和一公模。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二頂出機構包含一 推動件以及一驅動單元。該推動件以可活動方式穿設於該活動部，用來將該塑料推出該容置空間。該驅動單元連接於該推動件，用來推動該推動件穿出該活動部。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一頂出機構與該驅動單元分別為一壓縮缸。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一機組另包含一導槽，設置於該本體上。該第二機組另包含一導桿，以可活動方式插入該導槽，且該活動部係沿著該導桿相對移動。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一機組係於該塑料注入該容置空間後推動該活動部相對該導桿移動，以壓縮該容置空間產生該塑料。

本發明之申請專利範圍另揭露該推動件為一頂針或一斜銷。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二機組另包含一橋接座。該第一頂出機構與該導桿設置於該橋接座，該第一頂出機構係驅動該活動部相對該橋接座移動。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二機組另包含一壓縮塊，設置於該橋接座與該活動部之間。該噴嘴與該推動件係穿設該壓縮塊。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一頂出機構於壓力增加時，驅動該活動部相對該壓縮塊移動以遠離該橋接座。該第一頂出機構之壓力洩除時，該活動部係被該本體推擠而相對該壓縮塊移動，以接近該橋接座。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二機組另包含一基座，該驅動單元與該推動件設置於該基座。該驅動單元驅動該推動件相對該橋接座與該壓縮塊移動。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二機組另包含一限位槽以及一限位桿。該限位槽設置於該橋接座。該限位桿設置於該基座，該限位桿係以可活動方式插入該限位槽。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二機組另包含一量測裝置設置於該橋接座。該量測裝置係測量該活動部相對該橋接座之一移動距離。

本發明之申請專利範圍另揭露該薄膜具有裝飾油墨，該裝飾油墨係於該塑料注入該容置空間時轉印到該塑料上。

本發明之申請專利範圍另揭露一種成型機的操作方法，其包含有下列步驟：驅動一第一機組移近一第二機組，結合一第一模體與一第二模體來形成一容置空間，注射一塑料進入該容置空間，作動該第一頂出機構以壓縮該容置空間，以及利用一第二頂出機構將該塑料推出該容置空間。

本發明之申請專利範圍另揭露該操作方法另包含有驅動一活動部相對一導桿移動，以結合該第一模體與該第二模體。

本發明之申請專利範圍另揭露洩除該第一頂出機構之該壓力係為壓縮該容置空間以轉化該塑料。

本發明之申請專利範圍另揭露該操作方法另包含有傳輸一薄膜，夾持該薄膜以固定於該第一模體，以及抽取該第 一模體內部之氣體。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一頂出機構為一壓縮缸，藉由該壓縮缸之壓力洩除，以使該第一模體與該第二模體共同壓縮該容置空間。

本發明之申請專利範圍另揭露結合該第一模體與該第二模體來形成該容置空間包含有作動該第一頂出機構進行增壓，以結合該第一模體與該第二模體來形成該容置空間。

本發明較佳地可應用於製作高精度尺寸、具光學性質且多樣化複雜結構的光學工件。本發明之噴嘴不需以高壓注射塑料，因此減少塑料射出壓力可有效降低第一機組對第二機組的鎖模力，在壓縮容置空間過程中達到良好的排氣，以避免在成型塑料上發生應力殘留的現象。因為本發明所製作的工件具有不易殘留應力的優點，因此成型機可用來生產低公差的工件(無結構變形的工件)，還可使用模內裝飾技術將薄膜的裝飾油墨均勻地轉印到工件。此外，塑料被注入容置空間後，係藉由容置空間的壓縮而快速地充填在容置空間，故本發明之成型機可應用於製作薄型的複雜結構，例如薄型電腦的殼體。即使塑料具有流動性不佳的特徵，仍可快速填滿容置空間，綜合來說，本發明有效解決高強度塑料成型不易的困難，並可大幅縮短元件的成型時間，提高工件生產效率。

請參閱第1圖至第7圖，第1圖為本發明實施例之成型機10之操作方法的流程圖，第2圖至第7圖分別為本發明 實施例之成型機10在不同操作階段的示意圖。成型機10包含一第一機組12與一第二機組14。第一機組12以可活動方式設置於第二機組14上，進行合模以製作塑料產品。第一機組12包含有一本體16、一第一模體18以及一導槽20。第一模體18係為一凹陷空間，形成於本體16面對第二機組14之一端面。導槽20則設置於本體16的內部或旁側。第一機組12另可包含有一輸送器22、一夾持器24以及一抽氣裝置26。輸送裝置22設置於本體16，用來傳輸一薄膜28使其覆蓋在第一模體18上。

成型機10可具有數個夾持器24，分設在第一模體18的旁側。當薄膜覆蓋第一模體18後，夾持器24用來固定薄膜28之兩端使其定位。抽氣裝置26則位於第一模體18，用來於薄膜28定位後抽取第一模體18的內部空氣。由於薄膜28已覆蓋第一模體18，使其凹陷空間為一密閉狀態，因此抽氣裝置26抽取凹陷空間內部的氣體後，第一模體18的內部可為一真空狀態，並使得薄膜28平整地吸覆在第一模體18的內表面。

第二機組14包含有一活動部30、一第一頂出機構32、一導桿34、一噴嘴36、至少一推動件38、一驅動單元40、一橋接座42、一壓縮塊44、一基座46、一限位槽48、一限位桿50以及一量測裝置52。驅動單元40與限位桿50設置於基座46上。限位槽48設置於橋接座42，且限位桿50以可活動方式插入限位槽48，以使橋接座42可利用限位槽48 與限位桿50之組合安裝到基座46。橋接座42與基座46之間可具有一活動空間54。推動件38設置於基座46上，但可於活動空間54自由移動，且推動件38之部分結構另以可活動方式穿設橋接座42、壓縮塊44及活動部30。其中推動件38與驅動單元40之組合為一第二頂出機構41，驅動單元40係用以驅動推動件38的部分結構穿出活動部30。

第一頂出機構32與導桿34設置於橋接座42上。活動部30可藉由一滑槽56套設導桿34的組合以相對橋接座42移動。壓縮塊44係位於活動部30及橋接座42之間，活動部30另可沿著壓縮塊44相對橋接座42產生位移。因此，第一頂出機構32係用來移動活動部30，驅動活動部30遠離橋接座42以貼附到第一機組12之本體16。此外，活動部30具有一第二模體58。第一機組12可利用導桿34插入導槽20的組合相對第二機組14移動。第一模體18與第二模體58可選擇性分別為母模和公模，例如當第一模體18為母模(或公模)時，第二模體58係為相應的公模(或母模)。第二模體58可與第一模體18結合而形成一容置空間60，用來壓製塑料以形成工件。第一頂出機構32與驅動單元40可為一壓縮缸，如汽缸或油壓缸。

噴嘴36的兩端分置於第二機組14外以及第二模體58上，意即噴嘴36穿設於基座46、橋接座42與壓縮塊44之間。噴嘴36位於第二模體58的噴口係指向容置空間60，使用者可將一塑料62自第二機組14外裝入噴嘴36，使得噴嘴 36可進而注射塑料62進入容置空間60。塑料62可留置在容置空間60內，並透過後續的壓縮成型技術以轉化為一成型塑料64(製作完成的工件)。塑料62為具流動性的熔融體，成型塑料64為壓縮硬化後的固體。由於本發明可製作結構複雜的成型塑料64，因此成型機10之驅動單元40另可驅動推動件38穿出活動部30，以將成型塑料64推出容置空間60。

再者，量測裝置52設置於橋接座42，用以測量活動部30相對橋接座42之一移動距離。量測裝置52可為一磁柵尺(Magnescale)，磁柵尺係感測活動部30的一磁性元件，藉由磁通量變化得知活動部30與橋接座42的相對移動距離。另外，本發明之成型機10利用第一機組12與第二機組14之間的夾持力壓縮容置空間60，以使塑料62可轉化為成型塑料64。因此量測裝置52可用來測量容置空間60的壓縮量，意即活動部30被第一機組12擠壓而造成的位移量，確保塑料62可完整充填於容置空間60內，並轉化出無應力殘留的成型塑料64。其中，量測裝置52的實施態樣可不限於前述的磁柵尺，另可應用其它技術執行位移量測，其應用方式端視設計需求而定，故此不再詳加敘明。

請再參閱第1圖，第1圖中的操作方法適用於第2圖至第7圖所示的成型機10。首先，如第2圖所示，執行步驟100，使用輸送器22傳送薄膜28，使得薄膜28可跨越第一模體18。接著，如第3圖所示，執行步驟102與步驟204。 步驟102利用夾持器24進行壓框，以將薄膜28定位在第一模體18上。然後，步驟104使用抽氣裝置26排出第一模體18內部的氣體，使第一模體18與薄膜28之間呈現真空狀態，薄膜28便會因真空吸力而緊密吸附在第一模體18的內表面。其中薄膜28的表面可預置裝飾油墨。

再來，如第4圖所示，執行步驟106至步驟110。步驟106係移動第一機組12，導槽20套接到導桿34，使得第一機組12可藉此移近第二機組14。然後，步驟108係對第一頂出機構32加壓。值得一提的是，第一頂出機構32可於第一機組12接近第二機組14時同步加壓以推出活動部30，或於第一機組12移近第二機組14並停止在一預設位置後才進行加壓來推出活動部30。第一頂出機構32可推動活動部30相對壓縮塊44移動以遠離橋接座42，且活動部30移離橋接座42的一間距D係對應於成型塑料64(製作完成的工件)的製程壓縮量。活動部30之第二模體58可結合第一模體18形成容置空間60。接著，步驟110再透過噴嘴36將塑料62注入容置空間60，便可準備進行工件的壓縮成型製作。

如第5圖所示，第一機組12於塑料62注入容置空間60後，經由本體16推動活動部30沿著導桿34滑行以壓縮容置空間60，施加高壓於塑料62以轉化為成型塑料64。接著執行步驟112，洩除第一頂出機構32的壓力，使得活動部30被第一機組12推擠而相對壓縮塊44反向移動，意即推動活動部30反向位移了間距D的移動量，使得活動部30退回 到如第5圖所示接觸橋接座42的初始位置。第一機組12藉由導槽20與導桿34之組合施壓在活動部30以縮減容置空間60，意即利用壓縮成型方式將塑料62轉化為成型塑料64。其中，成型機10移動本體16以操控容置空間60的製程壓縮量(如第4圖至第5圖所示的成型塑料64的體積縮小量的差值)正比於活動部30相對橋接座42移動的間距D。

前述製程結束後，接著如第6圖所示，執行步驟114，分離第一機組12與第二機組14。此時成型塑料64已藉由壓縮成型技術而完成，且薄膜28的裝飾油墨已轉印到成型塑料64上，因此本發明之成型機10可透過模內裝飾技術，不需二次加工即可達到多樣的外觀表現。最後，如第7圖所示，執行步驟116至步驟120。步驟116使用驅動單元40驅動推動件38突出第二模體58以頂出成型塑料64。其中，本發明可根據工件的結構設計而應用頂針或斜銷作為推動件38，凡具有相通功能的元件皆屬於本發明之推動件38的應用範疇，故此不再一一敘明。步驟118係鬆開夾持器24，若使用者要使用成型機10再次製作工件，則可驅動輸送器22將使用過的薄膜28移除，且同步利用輸送器22將新的薄膜28送入第一模體18；若使用者不再使用成型機10，便可僅驅動輸送器22移除使用過的薄膜28，並關閉成型機10以完成工件的製作程序。

綜上所述，本發明之成型機係將第一機組的第一模體與第二機組的第二模體以低鎖模力相互結合而形成容置空 間，接著噴嘴將塑料注入容置空間，再透過洩除第一頂出機構的壓力以及第一機組對第二機組的推擠力，使得容置空間進行壓縮，讓塑料可根據容置空間的內部結構保持定型，進而轉化為成型塑料(工件)。塑料在定型過程中，固定在第一模體的薄膜的裝飾油墨可因塑料的溫度及壓力拓印到成型塑料上，達到以模內裝飾技術轉寫圖案之目的。此外，由於成型塑料的結構複雜，本發明之成型機還可利用推動件施壓成型塑料，以將成型塑料順利地頂出容置空間。

相較於先前技術，本發明較佳地可應用於製作高精度尺寸、具光學性質且多樣化複雜結構的光學工件。本發明之噴嘴不需以高壓注射塑料，因此減少塑料射出壓力可有效降低第一機組對第二機組的鎖模力，在壓縮容置空間過程中達到良好的排氣，以避免在成型塑料上發生應力殘留的現象。因為本發明所製作的工件具有不易殘留應力的優點，因此成型機可用來生產低公差的工件(無結構變形的工件)，還可使用模內裝飾技術將薄膜的裝飾油墨均勻地轉印到工件。此外，塑料被注入容置空間後，係藉由容置空間的壓縮而快速地充填在容置空間，故本發明之成型機可應用於製作薄型的複雜結構，例如薄型電腦的殼體。即使塑料具有流動性不佳的特徵，仍可快速填滿容置空間，綜合來說，本發明有效解決高強度塑料成型不易的困難，並可大幅縮短元件的成型時間，提高工件生產效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧成型機

12‧‧‧第一機組

14‧‧‧第二機組

16‧‧‧本體

18‧‧‧第一模體

20‧‧‧導槽

22‧‧‧輸送器

24‧‧‧夾持器

26‧‧‧抽氣裝置

28‧‧‧薄膜

30‧‧‧活動部

32‧‧‧第一頂出機構

34‧‧‧導桿

36‧‧‧噴嘴

38‧‧‧推動件

40‧‧‧驅動單元

41‧‧‧第二頂出機構

42‧‧‧橋接座

44‧‧‧壓縮塊

46‧‧‧基座

48‧‧‧限位槽

50‧‧‧限位桿

52‧‧‧量測裝置

54‧‧‧活動空間

56‧‧‧滑槽

58‧‧‧第二模體

60‧‧‧容置空間

62‧‧‧塑料

64‧‧‧成型塑料

D‧‧‧間距

100、102、104、106、108、110、112、114、116、 118、120‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例之成型機之操作方法的流程圖。

第2圖至第7圖分別為本發明實施例之成型機在不同操作階段的示意圖。

10‧‧‧成型機

12‧‧‧第一機組

14‧‧‧第二機組

16‧‧‧本體

18‧‧‧第一模體

20‧‧‧導槽

22‧‧‧輸送器

24‧‧‧夾持器

26‧‧‧抽氣裝置

28‧‧‧薄膜

30‧‧‧活動部

32‧‧‧第一頂出機構

34‧‧‧導桿

36‧‧‧噴嘴

38‧‧‧推動件

40‧‧‧驅動單元

41‧‧‧第二頂出機構

42‧‧‧橋接座

44‧‧‧壓縮塊

46‧‧‧基座

48‧‧‧限位槽

50‧‧‧限位桿

52‧‧‧量測裝置

54‧‧‧活動空間

56‧‧‧滑槽

58‧‧‧第二模體

62‧‧‧塑料

Claims (21)

1. 一種成型機，其包含有：一第一機組，該第一機組包含：一本體；以及一第一模體，設置於該本體之一端面；以及一第二機組，該第一機組以可活動方式設置在該第二機組，該第二機組包含：一活動部，該活動部具有一第二模體，該本體沿著一第一方向往該活動部移動以結合該第二模體與該第一模體而形成一容置空間；一第一頂出機構，連接於該活動部，該第一頂出機構用來沿著相反該第一方向之一第二方向移動該活動部，以使該第二模體接近該第一模體；一噴嘴，設置於該第二模體，該噴嘴用來將一塑料注射進入該容置空間；以及一第二頂出機構，用來將該塑料推出該容置空間。
2. 如請求項1所述之成型機，其中該第一機組另包含：一輸送器，設置於該本體，用來傳輸一薄膜以覆蓋該第一模體；一夾持器，設置於該本體，用來夾持該薄膜；以及一抽氣裝置，設置於該本體，用來抽取該第一模體與該薄膜之間的氣體。
3. 如請求項1所述之成型機，其中該第一模體與該第二模體分別為一母模和一公模。
4. 如請求項1所述之成型機，其中該第二頂出機構包含：一推動件，以可活動方式穿設於該活動部，該推動件用來將該塑料推出該容置空間；以及一驅動單元，連接於該推動件，該驅動單元用來推動該推動件穿出該活動部。
5. 如請求項4所述之成型機，其中該第一頂出機構與該驅動單元分別為一壓縮缸。
6. 如請求項1所述之成型機，其中該第一機組另包含一導槽，設置於該本體上，該第二機組另包含一導桿，以可活動方式插入該導槽，且該活動部係沿著該導桿相對移動。
7. 如請求項6所述之成型機，其中該第一機組係於該塑料注入該容置空間後推動該活動部相對該導桿移動，以壓縮該容置空間產生該塑料。
8. 如請求項1所述之成型機，其中該推動件為一頂針或一斜銷。
9. 如請求項6所述之成型機，其中該第二機組另包含：一橋接座，該第一頂出機構與該導桿設置於該橋接座，該第一頂出機構係驅動該活動部相對該橋接座移動。
10. 如請求項9所述之成型機，其中該第二機組另包含： 一壓縮塊，設置於該橋接座與該活動部之間，該噴嘴與該推動件係穿設該壓縮塊。
11. 如請求項10所述之成型機，其中該第一頂出機構於壓力增加時，驅動該活動部相對該壓縮塊移動以遠離該橋接座，該第一頂出機構之壓力洩除時，該活動部係被該本體推擠而相對該壓縮塊移動，以接近該橋接座。
12. 如請求項10所述之成型機，其中該第二機組另包含：一基座，該驅動單元與該推動件設置於該基座，該驅動單元驅動該推動件相對該橋接座與該壓縮塊移動。
13. 如請求項12所述之成型機，其中該第二機組另包含：一限位槽，設置於該橋接座；以及一限位桿，設置於該基座，該限位桿係以可活動方式插入該限位槽。
14. 如請求項9所述之成型機，其中該第二機組另包含：一量測裝置，設置於該橋接座，該量測裝置係測量該活動部相對該橋接座之一移動距離。
15. 如請求項2所述之成型機，其中該薄膜具有裝飾油墨，該裝飾油墨係於該塑料注入該容置空間時轉印到該塑料上。
16. 一種成型機的操作方法，其包含有下列步驟：驅動一第一機組沿著一第一方向移近一第二機組；結合該第一機組之一第一模體與該第二機組之一第二模體來形成一容置空間； 注射一塑料進入該容置空間；驅使一第一頂出機構沿著相反該第一方向之一第二方向推動一活動部使該第二模體接近該第一模體，藉以壓縮該容置空間；以及利用一第二頂出機構將該塑料推出該容置空間。
17. 如請求項16所述之操作方法，其另包含有：驅動一活動部相對一導桿移動，以結合該第一模體與該第二模體。
18. 如請求項16所述之操作方法，其中洩除該第一頂出機構之該壓力係為壓縮該容置空間以轉化該塑料。
19. 如請求項16所述之操作方法，其另包含有：傳輸一薄膜；夾持該薄膜以固定於該第一模體；以及抽取該第一模體內部之氣體。
20. 如請求項16所述之操作方法，其中該第一頂出機構為一壓縮缸，藉由該壓縮缸之壓力洩除，以使該第一模體與該第二模體共同壓縮該容置空間。
21. 如請求項16所述之操作方法，其中結合該第一模體與該第二模體來形成該容置空間包含有：作動該第一頂出機構進行增壓，以結合該第一模體與該第二模體來形成該容置空間。