JP2016128236A - Injection molding device and injection molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出成形装置及び射出成形方法に関し、特に、導電性材料を射出成形するための射出成形装置及び射出成形方法に関する。 The present invention relates to an injection molding apparatus and an injection molding method, and more particularly to an injection molding apparatus and an injection molding method for injection molding a conductive material.
従来、樹脂製の成形品は、射出成形装置によって成形される。一般に、射出成形装置は、ホッパに供給されたペレット状の熱可塑性樹脂をヒータによる加熱とスクリュの回転によるせん断熱により流動可能温度に溶融し、予め型締めされた金型のキャビティ内にスクリュを前進させて溶融樹脂を充填し、充填された溶融樹脂をスクリュの前進力により保圧し、キャビティ内で成形品を冷却した後、金型を開いて成形品を取り出すように構成されている。 Conventionally, a resin molded product is molded by an injection molding apparatus. In general, an injection molding apparatus melts pellet-shaped thermoplastic resin supplied to a hopper to a flowable temperature by heating with a heater and shearing heat due to rotation of the screw, and the screw is placed in a mold cavity that has been clamped in advance. The molten resin is advanced and filled, the filled molten resin is held by the forward force of the screw, the molded product is cooled in the cavity, and then the mold is opened to take out the molded product.
このような射出成形装置において、金型のゲート部からキャビティの末端部に向かって充填される溶融樹脂は、キャビティ内を移動しながら、金型のキャビティ形成面に触れた表面部分から冷却されることで樹脂温度が低下し、その結果、特に移動する溶融樹脂の先端部での粘度が高くなって流動性が低下する。そのため、ノズルからキャビティ内に射出される溶融樹脂の射出圧力が不足すると、成形品にウェルドマーク、フローマーク、ひけ、転写不良等の外観不具合が発生するおそれがあった。 In such an injection molding apparatus, the molten resin filled from the mold gate portion toward the end of the cavity is cooled from the surface portion that touches the cavity forming surface of the mold while moving in the cavity. As a result, the resin temperature is lowered, and as a result, the viscosity at the front end of the moving molten resin is increased and the fluidity is lowered. Therefore, if the injection pressure of the molten resin injected from the nozzle into the cavity is insufficient, there is a risk that appearance defects such as weld marks, flow marks, sink marks, and transfer defects may occur in the molded product.
近年、バンパー等の大型の樹脂製自動車部品の更なる軽量化や、液晶テレビ等の液晶ディスプレイ用のフレームの大型化及び軽量化等のニーズに応えるため、大型かつ薄肉の成形品を射出成形する技術が求められている。このような大型かつ薄肉の成形品の場合、射出圧力が不足すると、上述の外観不具合に加えて、従来の射出成形装置では、キャビティの末端部まで溶融樹脂が充填されないショートショットが発生するおそれがあった。 In recent years, large and thin molded products have been injection-molded to meet the needs for further weight reduction of large plastic automobile parts such as bumpers and larger and lighter frames for liquid crystal displays such as LCD TVs. Technology is required. In the case of such a large and thin molded product, if the injection pressure is insufficient, in addition to the above-mentioned appearance defects, in the conventional injection molding apparatus, there is a possibility that a short shot in which the molten resin is not filled up to the end of the cavity may occur. there were.
これに対して、射出圧力を高めることが考えられるが、射出成形時に射出圧力の大きさに応じた型締圧力で金型を型締めしておく必要があるので、高い型締圧力を有する大型の射出成形装置と、これら射出圧力と型締圧力に耐えうる大型の金型とが必要となる。また、ゲート数を増やす方法や成形品の肉厚を厚くする方法も考えられるが、ウェルドマークの発生する可能性のある箇所が増えたり、材料コストが増加する等の課題がある。 On the other hand, it is conceivable to increase the injection pressure, but it is necessary to clamp the mold with a mold clamping pressure corresponding to the magnitude of the injection pressure at the time of injection molding. And a large mold capable of withstanding these injection pressures and mold clamping pressures are required. Although a method of increasing the number of gates and a method of increasing the thickness of a molded product are conceivable, there are problems such as an increase in the number of places where a weld mark may occur and an increase in material cost.
そこで、例えば特許文献1には、金型の加熱と冷却を繰り返す、所謂ヒートアンドクール成形について開示されている。これによれば、射出時に金型を加熱することで、キャビティ内に射出された樹脂が間接的に加熱され、樹脂の温度低下が抑制されるので、射出圧力を高めたり、ゲート数や成形品の肉厚を変更することなく、その樹脂の流動性の低下を抑制することができる。 Thus, for example, Patent Document 1 discloses so-called heat and cool molding in which heating and cooling of a mold are repeated. According to this, by heating the mold at the time of injection, the resin injected into the cavity is indirectly heated and the temperature drop of the resin is suppressed, so the injection pressure can be increased, the number of gates and the molded product Without changing the wall thickness, it is possible to suppress a decrease in fluidity of the resin.
また、近年、樹脂成形品に対して静電塗装に必要な導電性を付与するために、母材となる絶縁性樹脂に導電性フィラを混合させたり、成形品の強度向上のために、樹脂原料に炭素繊維等を混合させた導電性材料を射出成形するための技術が求められている。 Also, in recent years, in order to impart conductivity necessary for electrostatic coating to a resin molded product, a conductive filler is mixed with an insulating resin as a base material, or a resin is used to improve the strength of the molded product. There is a need for a technique for injection molding a conductive material in which carbon fiber or the like is mixed with a raw material.
このような技術として、例えば特許文献2には、射出成形装置のノズルにおいて、金型のキャビティへ充填する直前にその流路を流れる導電性の溶融材料に通電し、該溶融材料をジュール熱により直接に発熱させる技術が開示されている。
As such a technique, for example, in
しかしながら、特許文献1に開示された射出成形装置では、充填される溶融樹脂に比べて熱容量が大きな金型が加熱され、その温度が高くなっているので、その射出、保圧工程の後に金型の冷却によって成形品を冷却する時間が長くなり、その結果、射出工程から成形品の取出工程までの射出成形サイクルが長期化するおそれがある。 However, in the injection molding apparatus disclosed in Patent Document 1, a mold having a larger heat capacity than that of the molten resin to be filled is heated and its temperature is high, so that the mold is injected after the injection and pressure holding processes. Due to this cooling, the time for cooling the molded product becomes longer, and as a result, the injection molding cycle from the injection process to the removal process of the molded product may be prolonged.
また、特許文献2に開示された技術では、当該ノズルからキャビティ内に射出された溶融樹脂は、上述のように、キャビティ内を移動しながら金型によって冷却されるので、溶融樹脂の流動性の低下によって生じ得る成形品の外観不具合等の課題を解決することができない。
In the technique disclosed in
これに対して、導電性材料を射出成形する場合に、成形型のキャビティ内に充填された溶融材料自体を通電加熱することが考えられる。これによれば、キャビティ内での溶融材料の流動性の低下を抑制することができるので、射出成形サイクルの長期化等を抑制しながら、成形品の外観不具合等の発生を抑制することができる。 On the other hand, when the conductive material is injection-molded, it is conceivable to heat the molten material itself filled in the cavity of the mold. According to this, since the fluidity | liquidity fall of the molten material in a cavity can be suppressed, generation | occurrence | production of the appearance defect of a molded product, etc. can be suppressed, suppressing the prolongation of an injection molding cycle etc. .
しかしながら、上述の溶融材料自体を通電加熱する方法では、該溶融樹脂が充填された成形型にも電気が流れ、当該射出成形装置の操作者等がこの成形型の外表面や該外表面と導通する周辺装置に触れた際に感電するおそれがある。 However, in the method of energizing and heating the molten material itself, electricity flows through the mold filled with the molten resin, and an operator of the injection molding apparatus conducts with the outer surface of the mold or the outer surface. There is a risk of electric shock when touching peripheral devices.
そこで、本発明は、導電性材料を射出成形する場合に、射出成形サイクルの長期化等を抑制しながら、成形品の外観不具合等の発生を抑制し、さらに、簡易な構成で、成形型の外表面を絶縁することで操作者等の感電を防止し、安全性を確保することができる射出成形装置及び射出成形方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention suppresses the occurrence of defects in the appearance of a molded product while suppressing an increase in the length of an injection molding cycle, etc. in the case of injection molding of a conductive material. It is an object of the present invention to provide an injection molding apparatus and an injection molding method capable of preventing an electric shock of an operator or the like by insulating an outer surface and ensuring safety.
なお、本課題は、アルミ等の金属材料を成形型内で射出成形するダイカストマシン等の射出成形装置の場合にも共通する課題である。 In addition, this subject is a subject common also in the case of injection molding apparatuses, such as a die-casting machine which injection-molds metal materials, such as aluminum, in a shaping | molding die.
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
まず、本願の請求項1に記載の発明は、
導電性材料を流動可能温度に加熱溶融させ、成形型内に射出する加熱射出手段を備えた射出成形装置であって、
前記成形型は、キャビティ形成面の少なくとも一部に互いに絶縁された複数の導電部と、該導電部を前記成形型の外表面に対して電気的に絶縁する第1絶縁部材と、を有すると共に、
前記導電部間に所定の電圧を印加する通電手段と、
前記通電手段によって印加される電圧を制御する通電制御手段と、を有し、
前記通電制御手段は、射出された導電性材料が前記成形型の前記導電部に接触したときに通電加熱されるように、前記通電手段によって前記導電部間に電圧を印加する
ことを特徴とする。
First, the invention according to claim 1 of the present application is
An injection molding apparatus comprising a heating and injection means for heating and melting a conductive material to a flowable temperature and injecting it into a mold,
The mold includes a plurality of conductive parts insulated from each other at least at a part of a cavity forming surface, and a first insulating member that electrically insulates the conductive parts from the outer surface of the mold. ,
Energizing means for applying a predetermined voltage between the conductive parts;
Energization control means for controlling the voltage applied by the energization means,
The energization control means applies a voltage between the conductive parts by the energization means so that the injected conductive material is energized and heated when it comes into contact with the conductive part of the mold. .
また、請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の射出成形装置において、
前記導電性材料は、導電性物質を含有する樹脂材料である
ことを特徴とする。
The invention according to
The conductive material is a resin material containing a conductive substance.
また、請求項3に記載の発明は、前記請求項1または請求項2に記載の射出成形装置において、
前記成形型は、型閉め時に互いに対接する型合わせ面を有する一対の型から構成され、
前記導電部は、各型の前記キャビティ形成面に設けられ、
少なくとも一方の前記型合わせ面には、前記導電部間を電気的に絶縁する第2絶縁部材を有する
ことを特徴とする。
The invention according to
The mold is composed of a pair of molds having mold-matching surfaces that face each other when the mold is closed,
The conductive portion is provided on the cavity forming surface of each mold,
At least one of the mold matching surfaces has a second insulating member that electrically insulates between the conductive portions.
上記の構成により、本願の請求項1に記載の発明によれば、射出された導電性材料が成形型の導電部に接触したときに通電加熱されるように、通電制御手段によって通電手段が導電部間に印加する電圧を制御するので、この電圧制御によって、キャビティ内を移動する導電性材料の温度が低下しないように導電性材料の温度を制御することができる。よって、本発明によれば、導電性材料の温度低下による流動性の低下を防ぐことができ、比較的低い射出圧力であっても、導電性材料の先端部まで射出圧力を十分に伝えることができる。 With the above configuration, according to the invention described in claim 1 of the present application, the energization control means conducts the energization means so that the energized heating material is energized and heated when it comes into contact with the conductive portion of the mold. Since the voltage applied between the parts is controlled, the temperature of the conductive material can be controlled by this voltage control so that the temperature of the conductive material moving in the cavity does not decrease. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in fluidity due to a decrease in the temperature of the conductive material and to sufficiently transmit the injection pressure to the tip of the conductive material even at a relatively low injection pressure. it can.
その結果、射出圧力の不足に起因するショートショット等の外観不具合の発生を回避することができ、特に大型の薄肉成形品の場合には、射出成形装置及び成形型の小型化が可能である。また、金型を加熱するのではなく、導電性材料自体を通電加熱するので、充填される導電性材料に比べて熱容量が大きな金型の温度上昇を抑えることができる。よって、成形品の冷却時間が長くならず、射出成形サイクルの長期化を抑制することができ、成形時のランニングコストを低減することができる。さらに、流動性の向上のために成形品の肉厚を厚くする必要がないので、材料コストが増加することがない。 As a result, it is possible to avoid appearance defects such as short shots due to insufficient injection pressure. In particular, in the case of a large thin molded product, the injection molding apparatus and the mold can be downsized. In addition, since the conductive material itself is energized and heated rather than heating the mold, it is possible to suppress an increase in temperature of the mold having a large heat capacity compared to the conductive material to be filled. Therefore, the cooling time of the molded product is not lengthened, the lengthening of the injection molding cycle can be suppressed, and the running cost at the time of molding can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to increase the thickness of the molded product in order to improve fluidity, the material cost does not increase.
さらに、本発明によれば、成形型は、キャビティ形成面の少なくとも一部に互いに絶縁された複数の導電部と、該導電部を成形型の外表面に対して電気的に絶縁する第1絶縁部材と、を有するので、該第1絶縁部によって導電部が成形型の外表面に対して絶縁されており、射出成形装置を操作する操作者等がこの成形型の外表面に触れた際に感電するのを防止することができる。 Furthermore, according to the present invention, the mold includes a plurality of conductive parts insulated from each other at least at a part of the cavity forming surface, and a first insulation that electrically insulates the conductive parts from the outer surface of the mold. When the operator who operates the injection molding apparatus touches the outer surface of the mold, the first insulating portion insulates the conductive portion from the outer surface of the mold. It is possible to prevent an electric shock.
したがって、本発明によれば、導電性材料を射出成形する場合に、射出成形サイクルの長期化等を抑制しながら、成形品の外観不具合等の発生を抑制し、さらに、簡易な構成で、成形型の外表面を絶縁することで操作者等の感電を防止し、安全性を確保することができる。 Therefore, according to the present invention, when the conductive material is injection-molded, the occurrence of defects in the appearance of the molded product is suppressed while suppressing the lengthening of the injection molding cycle, etc., and the molding is performed with a simple configuration. By insulating the outer surface of the mold, it is possible to prevent an electric shock from an operator and to ensure safety.
また、請求項2に記載の発明によれば、導電性材料が導電性物質を含有する樹脂材料の場合、例えば、静電塗装に必要な導電性を付与するために、母材となる絶縁性材料に導電性フィラを混入させたり、成形品の強度向上のために、樹脂原料に炭素繊維等を含有させた場合にも、上述の請求項1に記載の発明による効果を奏することができる。
According to the invention described in
また、請求項3に記載の発明によれば、成形型は、型閉め時に互いに対接する型合わせ面を有する一対の型から構成され、導電部は、各型のキャビティ形成面に設けられ、少なくとも一方の型合わせ面には、導電部間を電気的に絶縁する第2絶縁部材を有するので、導電部間に電圧を印加した際、導電部間を直接電流が流れることなく、導電部間にある導電性材料に確実に通電することができる。
According to the invention of
以下、本発明を適用した射出成形装置の第1実施形態について、図1〜図7を参照しながら説明する。 Hereinafter, a first embodiment of an injection molding apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本実施形態の射出成形装置1は、加熱射出装置2と、該加熱射出装置2と対向して配設された型締装置3と、を有する。加熱射出装置2と型締装置3は図示しない基台フレーム上に配置されている。
As shown in FIG. 1, the injection molding apparatus 1 of the present embodiment includes a
加熱射出装置2は、射出シリンダ21を備え、該射出シリンダ21の上部には、成形品の原料となるペレット状の熱可塑性樹脂を射出シリンダ21内に供給するためのホッパ22が取り付けられており、射出シリンダ21の周りには、熱可塑性樹脂を流動可能温度に加熱溶融するためのバンドヒータ23が巻かれている。射出シリンダ21内には、スクリュ24が回転可能かつ進退可能に配設されている。
The
スクリュ24の後方(図1の左方)には、スクリュ24を前進、後退させる駆動源としての射出用シリンダ装置25が配設されている。射出用シリンダ装置25は、図示しない管路を介して供給された作動油によって、射出用シリンダ装置25内の射出用ピストン25aが前進または後退される。
An
射出用ピストン25aには、スクリュ24の後端が接続されており、射出用ピストン25aが射出用シリンダ装置25内を前進または後退することによって、スクリュ24が射出シリンダ21内を前進または後退される。なお、射出用ピストン25aには、図示しない位置検出器が接続されており、該位置検出器によってスクリュ24のスクリュ位置が検出される。
The rear end of the
また、射出用シリンダ装置25の後方には、スクリュ24を回転させる駆動源としての計量モータ26が配設されている。加熱射出装置2を構成するこれら射出シリンダ21、スクリュ24、射出用シリンダ装置25及び計量モータ26は、同一軸上に配設されている。
A metering motor 26 as a drive source for rotating the
型締装置3には、型閉め時に互いに対接する型合わせ面を有する可動金型41及び固定金型42からなる金型装置4が取り付けられる。型締装置3は、可動金型41が取り付けられる可動側取付板31と、固定金型42が取り付けられる固定側取付板32と、可動側取付板31を前進、後退させる駆動源としての型締用シリンダ装置33と、を有する。なお、固定側取付板32と型締用シリンダ装置33とは、図示しないタイバーによって連結されており、可動側取付板31はタイバーに沿って前進または後退可能に設けられている。
The
型締用シリンダ装置33内には、直線的に移動可能な型締用ピストン33aが配設されている。型締用ピストン33aは、作動流体が流れる管路を介して型締用シリンダ装置33内に供給される作動油によって、型締用シリンダ装置33内を前進または後退させられる。型締用ピストン33aの前端(図1の左端)には、可動側取付板31が接続されており、型締用ピストン33aが型締用シリンダ装置33内を前進または後退することによって、可動側取付板31と共に可動金型41が前進または後退させられる。これによって、型締用ピストン33aを前進(図1の左方)させると、可動側取付板31と共に可動金型41が前進させられ、型閉及び型締が行われる。また、型締用ピストン33aを後退(図1の右方に移動)させると、可動側取付板31と共に可動金型41が後退させられ、型開が行われる。
In the mold
なお、可動側取付板31の背面(図1の右面)には、図示しないエジェクタ装置が配設されている。金型装置4が型開きした際、このエジェクタ装置を駆動することで、成形品をキャビティ内から押し出して取り出すことができるように構成されている。また、図1は、直動方式の型締装置3を示しているが、該型締装置3は、型締用シリンダ装置33と可動側取付板31の間にトグル機構を設けたトグル方式であってもよい。
An ejector device (not shown) is disposed on the back surface (the right surface in FIG. 1) of the movable mounting
金型装置4は、可動金型41と固定金型42間を閉じることにより、その内部にキャビティCが形成されるようになっている。可動金型41及び固定金型42の内部には、冷却水等の冷却液を流すための流路Fがそれぞれ形成されている。
The
さらに、本実施形態の射出成形装置1は、金型装置4を冷却するための冷却装置5を有する。冷却装置5は、冷却ポンプ51を有し、該冷却ポンプ51は、冷却液の供給配管52と排出配管53を介して可動金型41及び固定金型42にそれぞれ接続されている。各供給配管52及び排出配管53には、冷却液の流れを遮断する遮断弁54が設けられている。この冷却装置5によれば、全ての遮断弁54を開いた状態で冷却ポンプ51を駆動することで、可動金型41及び固定金型42の各流路Fに冷却水が環流され、可動金型41及び固定金型42が冷却される。なお、可動金型41と固定金型42を個別に冷却するために個別の冷却ポンプ51を設けてもよい。
Furthermore, the injection molding apparatus 1 of the present embodiment has a cooling device 5 for cooling the
ここまで、射出成形装置1における従来公知の構成について説明したが、次に、本発明に特徴的な射出成形装置1の構成について説明する。 So far, the conventionally known configuration of the injection molding apparatus 1 has been described. Next, the configuration of the injection molding apparatus 1 that is characteristic of the present invention will be described.
図1に示すように、本実施形態の可動金型41及び固定金型42は、入れ子式の構造をしている。すなわち、可動金型41は、型外形部43と、該型外形部43の内部に絶縁部材45を介して設けられた導電部47とを有する。同様に、固定金型42は、型外形部44と、該型外形部44の内部に絶縁部材46を介して設けられた導電部48とを有する。導電部47、48は、可動金型41及び固定金型42の各キャビティ形成面に設けられている。
As shown in FIG. 1, the movable mold 41 and the fixed
絶縁部材46は、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、石英、酸化チタン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド、ポリアミドイミド等から選ばれる少なくとも1種である。絶縁部材46は、型外形部42、43と導電部47、48間に、例えば、塗布、溶射、スプレー、転写、嵌め込み、インモールド成形、貼り合せ等の方法によって設けることができる。なお、絶縁部材46は、金属部材の表面に例示した樹脂やセラミックスからなる絶縁層を設けたものであってもよい。また、絶縁部材46は、所望の耐圧性能(通電装置61による最大印加電圧)、使用温度(金型装置4の最高温度)等に基づいて選定することができる。
The insulating
可動金型41の型合わせ面には、導電部47、48間を電気的に絶縁する絶縁部材49が設けられている。本実施形態の場合、絶縁部材49は、可動金型41の型合わせ面のうち、導電部47によって構成された部分を覆うように層状に設けられている。なお、絶縁部材49は、可動金型41の型合わせ面及び固定金型42の型合わせ面42aの少なくともいずれか一方に設けられていればよい。
An insulating
また、射出成形装置1は、金型装置4の導電部47、48間に電圧を印加するための通電装置6を備えている。本実施形態の場合、通電装置6は、定電圧を印加可能な直流電源である。なお、通電装置6は、交流電源であってもよい。
In addition, the injection molding apparatus 1 includes an energization device 6 for applying a voltage between the
加熱射出装置2には、射出シリンダ21内でバンドヒータ23によって溶融された導電性材料Pの電気抵抗値を検知するための抵抗センサ62が設けられている。抵抗センサ62から出力されるセンサ信号は、後述する通電制御部140に入力されるように構成されている。
The
金型装置4の導電部47、48には、導電部47、48間の電気抵抗値を検知するための型内抵抗値センサ63が接続されている。本実施形態では、型内抵抗値センサ63として、キャビティC内に導電性材料Pが充填される前の状態で、金型装置4の導電部48から導電部47に絶縁層29を介して流れる漏洩電流を検出できる電流センサが設けられている。
An in-mold resistance value sensor 63 for detecting an electric resistance value between the
制御ユニット100は、加熱射出装置2のバンドヒータ23、射出用シリンダ装置25及び計量モータ26を制御する加熱射出制御部110と、型締装置3の型締用シリンダ装置33を制御する型締制御部120と、冷却装置5の冷却ポンプ51及び各遮断弁54を制御する冷却制御部130と、通電装置6の通電装置61を制御する通電制御部140と、を有する。本実施形態では、通電制御部140は、通電装置6が出力する所定の電圧をオン/オフ制御するものであるが、通電装置6が出力する電圧値を制御可能なものであってもよい。
The
ここで、射出成形の原料となる導電性材料Pは、絶縁性の熱可塑性樹脂の母材に導電性充填剤を所望の特性に応じて混合したものである。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスルフェンサルファイド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ABS、ASA及びポリカーボネイト等から選ばれる少なくとも1種である。導電性充填剤は、例えば、金属繊維、金属粉末、金属フレーク等の金属系導電剤や、例えば、炭素繊維、炭素複合繊維、カーボンブラック、黒鉛等の炭素系導電剤等から選ばれる少なくとも1種である。なお、導電性材料Pは、金属材料自体であってもよい。金属材料は、例えば、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム等の非鉄金属とその合金から選ばれる少なくとも1種である。 Here, the conductive material P used as a raw material for injection molding is obtained by mixing a conductive filler with a base material of an insulating thermoplastic resin according to desired characteristics. The thermoplastic resin is at least one selected from, for example, polypropylene, polyamide, polysulfene sulfide, polyimide, polyether ketone, polyether ether ketone, ABS, ASA, and polycarbonate. The conductive filler is at least one selected from metal-based conductive agents such as metal fibers, metal powders, and metal flakes, and carbon-based conductive agents such as carbon fibers, carbon composite fibers, carbon black, and graphite. It is. The conductive material P may be a metal material itself. The metal material is at least one selected from, for example, non-ferrous metals such as zinc, aluminum, and magnesium and alloys thereof.
次に、導電性材料Pの通電加熱の原理について、図2を参照しながら説明する。なお、図2等において、符号PLは、金型装置4における可動金型41と固定金型42の型合わせ面同士が対接したパーティングラインを示している。
Next, the principle of energization heating of the conductive material P will be described with reference to FIG. In FIG. 2 and the like, the symbol PL indicates a parting line in which the mold mating surfaces of the movable mold 41 and the fixed
図2に示すように、ノズル(図示しない)からキャビティC内に射出充填された導電性材料Pは、キャビティC内をその末端部に向かって(図2で上方に)移動しながら、金型のキャビティ形成面に触れた表面部分から冷却される。しかし、導電部48が導電部47よりも高電位となるように導電部47、48間に電圧が印加されると、この導電性材料Pには、キャビティCの厚み方向において導電部48側から導電部47側(図2の右方、波形の矢印を参照)に向かって電流が流れる。この通電によって導電性材料Pは、自らの有する電気抵抗によってジュール熱を発生し、すなわち通電加熱される。そのため、導電性材料Pは、その樹脂温度を保ちながら、移動する導電性材料Pの先端部での高粘度化による流動性の低下が抑制された状態で、キャビティCの末端部まで充填される。
As shown in FIG. 2, the conductive material P injected and filled into the cavity C from a nozzle (not shown) moves in the cavity C toward its end (upward in FIG. 2) It cools from the surface part which touched the cavity formation surface. However, when a voltage is applied between the
このとき、導電部47、48は、型合わせ面では絶縁部材49によって互いに絶縁されているので、導電部48から導電部47に直接電流が流れることはない。
At this time, since the
次に、導電部47、48間の絶縁部材49における漏洩電流について、図3を参照しながら説明する。
Next, the leakage current in the insulating
上述のように導電性材料Pを通電加熱するために電圧が印加される導電部47、48間を互いに絶縁するための絶縁部材49は、射出成形装置1のショット数が増すにしたがって、例えば、摩耗、使用温度、使用圧力、通電電圧、紫外線等によって経年劣化が進行し、その絶縁性能が徐々に低下する。図3に示すように、絶縁性能の低下に伴って、通電加熱時に絶縁部材49を介して導電部47、48間を流れる漏洩電流は、その電流ピーク値が徐々に大きくなる。
As described above, as the number of shots of the injection molding apparatus 1 increases, the insulating
また、この絶縁部材49は、例えば、打痕、擦り傷、変形、過熱、過圧力、過電圧等の突発的な事象によって絶縁性能が急激に低下する場合があり、これは事前に予測することは難しい。したがって、絶縁部材49の絶縁性能を監視するには、ショット毎に絶縁部材49の漏洩電流の電流ピーク値を測定するのが望ましい。
Further, the insulation performance of the insulating
後述する通電制御部140には、絶縁部材49の絶縁状態を判定するための閾値として予め設定された正常値I1、警告値I2、危険値I3が、内蔵されたメモリ等に記憶されている。新品の金型装置4の絶縁部材49の漏洩電流の電流ピーク値が正常値I1として設定される。あるショット数において、測定された漏洩電流の電流ピーク値が正常値I1より大きく、警告値I2以下である場合、射出成形装置1による成形品の生産を続行可能であると判定される。電流ピーク値が警告値I2より大きく、危険値I3以下である場合、射出成形装置1の操作者に対して警告を行う必要があると判定される。電流ピーク値が危険値I3以上である場合、生産を停止すべきと判定される。
In the
次に、制御ユニット100によって制御される射出成形装置1の制御動作の流れについて、図4〜図6のフローチャートと、その間のスクリュ位置、射出圧力、通電ON/OFF、冷却ポンプのON/OFFの変化を示す図7のタイムチャートと、を参照しながら説明する。
Next, regarding the flow of the control operation of the injection molding apparatus 1 controlled by the
まず、時刻t0において、型締制御部120から出力された型締信号に基づいて型締用シリンダ装置33を駆動させて可動金型41を固定金型42に向かって移動させ、金型装置4を型閉及び型締する(ステップS1)。このときの型締圧力は、射出時に金型装置4が開かない程度の高い圧力に設定されている。また、型締信号に基づいて冷却制御部130は、冷却ポンプ51の駆動を停止する(ONからOFFに切り替える)。
First, at
次に、後に詳細に説明するように、金型装置4の型間絶縁性チェックを実行する(ステップS2)。
Next, as will be described in detail later, an inter-mold insulation check of the
次に、時刻t1において、加熱射出制御部110は射出信号を出力し、予め設定した射出速度によって加熱射出装置2の射出用シリンダ装置25によってスクリュ24を前進(図の右方へ移動)させ、金型装置4のキャビティC内に溶融した導電性材料Pの射出充填を開始する(ステップS3)。
Next, at time t1, the heating and
また、時刻t1において、射出信号に基づいて通電制御部140は、通電装置61を制御して導電部47、48間に所定の電圧を印加し、キャビティC内に充填された導電性材料Pに通電加熱を行う(ステップS4)。
In addition, at time t1, the
次に、スクリュ24がキャビティC内に導電性材料Pが完全充填されるスクリュ位置A1まで前進した時刻t2において、加熱射出制御部110は保圧信号を出力し、該保圧信号に基づいて加熱射出装置2が制御され、金型装置4に充填した導電性材料Pに対して、予め設定した保圧時間が経過するまで射出充填時の最大圧力P1よりも低圧である保圧力P2が付与される(ステップS5)。
Next, at time t2 when the
次に、保圧時間が経過し、スクリュ24のスクリュ位置がA2まで前進した時刻t3において、予め設定した冷却時間だけ成形品を冷却させる。同時に、加熱射出装置2では、次のショットのために、バンドヒータ23によって導電性材料Pを流動可能温度に加熱溶融すると共に、計量モータ26によってスクリュ24を回転させ、所定の位置まで後退させる。このとき、ホッパ22から供給された原料は、射出シリンダ21内において加熱溶融させられ、スクリュ24の後退に伴ってスクリュ24の前方に貯留される(ステップS6)。
Next, at time t3 when the pressure holding time has elapsed and the screw position of the
次に、冷却時間が経過した時刻t4において、型締制御部120によって型締装置3を制御し、型締用シリンダ装置33の型締用ピストン33aを後退させて金型装置4の型開きを行う(ステップS7)。
Next, at time t4 when the cooling time has elapsed, the mold
次に、エジェクタ装置によって金型装置4のキャビティC内から成形品を突き出して取り出す(ステップS8)。
Next, the molded product is ejected from the cavity C of the
最後に、成形が終了したか否かを判定し、終了したと判定すれば、当該射出成形サイクルを終了する(ステップS9)。 Finally, it is determined whether or not molding has been completed. If it is determined that molding has been completed, the injection molding cycle is terminated (step S9).
ここで、ステップS2のサブルーチンである型間絶縁性チェック工程について、図5を参照しながら説明する。 Here, the inter-mold insulation check process, which is a subroutine of step S2, will be described with reference to FIG.
まず、型内抵抗値センサ63によって測定された、導電部47、48間を流れる漏洩電流の電流ピーク値に基づいて、該電流ピーク値が予め設定された危険値I3より小さいか否かを判定する(ステップS11)。
First, based on the current peak value of the leakage current flowing between the
ステップS11でNO、すなわち電流ピーク値が危険値I3以上であると判定されると、当該射出成形装置1による成形品の生産を停止する(ステップS12)。なお、生産停止後、新品の金型装置4に交換して生産を再開してもよい。
If NO in step S11, that is, if it is determined that the current peak value is greater than or equal to the dangerous value I3, the production of the molded product by the injection molding apparatus 1 is stopped (step S12). In addition, after production is stopped, it may be replaced with a
また、ステップS11でYES、すなわち電流ピーク値が危険値I3より小さいと判定されると、電流ピーク値が予め設定された警告値I2より小さいか否かを判定する(ステップS13)。 If YES in step S11, that is, if it is determined that the current peak value is smaller than the dangerous value I3, it is determined whether or not the current peak value is smaller than a preset warning value I2 (step S13).
ステップS13でNO、すなわち電流ピーク値が警告値I2以上であると判定されると、例えば、射出成形装置1に設けられたブザー(図示しない)によってアラーム音を発したり、警告灯(図示しない)を点灯、点滅させることによって、射出成形装置1の操作者に対して警告を行い(ステップS14)、図4のメインルーチンに戻る。 If NO in step S13, that is, if it is determined that the current peak value is greater than or equal to the warning value I2, for example, an alarm sound is generated by a buzzer (not shown) provided in the injection molding apparatus 1, or a warning light (not shown). Is turned on and blinked to warn the operator of the injection molding apparatus 1 (step S14), and the process returns to the main routine of FIG.
また、ステップS13でYES、すなわち電流ピーク値が警告値I2より小さいと判定されると、図4のメインルーチンに戻る。 If YES in step S13, that is, if it is determined that the current peak value is smaller than the warning value I2, the process returns to the main routine of FIG.
以上により、当該サブルーチンによって、可動金型41と固定金型42の間の絶縁性をチェックすることができる。
As described above, the insulation between the movable mold 41 and the fixed
さらに、ステップS4のサブルーチンである通電行程について、図6を参照しながら説明する。 Further, the energization process as a subroutine of step S4 will be described with reference to FIG.
まず、加熱射出制御部110から加熱充填装置2に対して出力される射出信号がONか否かを判定する(ステップS21)。
First, it is determined whether or not an injection signal output from the heating /
ステップS21においてYES(射出信号がON)と判定されると、通電制御部140は、通電装置61に通電を開始させる(ステップS22)。
If it determines with YES (an injection signal is ON) in step S21, the electricity
このとき、通電制御部140は、キャビティC内を移動する導電性材料Pの温度が低下して流動性が低下しないように、通電装置61によって導電部47、48間に印加される電圧を制御する。本実施形態では、通電装置61によって導電部47、48間に予め設定された定電圧が印加される。
At this time, the
次に、加熱射出制御部110から加熱充填装置2に対して出力される保圧信号がONか否かを判定する(ステップS23)。
Next, it is determined whether or not the holding pressure signal output from the heating
ステップS23においてYES(保圧信号がON)と判定されると、通電装置61の通電を終了し、図4のメインルーチンに戻る(ステップS24)。 If it is determined in step S23 that YES (the holding pressure signal is ON), the energization of the energization device 61 is terminated, and the process returns to the main routine of FIG.
以上により、当該サブルーチンによって、加熱射出制御部110から出力される制御信号が示す導電性材料Pの射出状態に基づいて通電装置61を制御することができる。
As described above, the energization device 61 can be controlled by the subroutine based on the injection state of the conductive material P indicated by the control signal output from the heating
以上のように、本実施形態によれば、射出された導電性材料Pが金型装置4の導電部47、48に接触したときに通電加熱されるように、通電制御部140によって通電装置61が導電部47、48間に印加する電圧を制御するので、この電圧制御によって、キャビティC内を移動する導電性材料Pの温度が低下しないように制御することができる。よって、本発明によれば、導電性材料Pの温度低下による流動性の低下を防ぐことができ、この導電性材料Pの先端部まで射出圧力を十分に伝えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
その結果、比較的低い射出圧力で溶融した導電性材料PをキャビティC内に充填することができるので、射出圧力の不足に起因するウェルド等の外観不具合の発生を回避することができ、特に大型の薄肉成形品の場合には、射出成形装置1及び金型装置4の小型化が可能である。また、導電性材料P自体を通電加熱するので、金型装置4の冷却時間が長くならず、よって、射出成形サイクルを短縮することができ、成形時のランニングコストを低減することができる。さらに、流動性の向上のために成形品の肉厚を厚くする必要がないので、材料コストが増加することがない。
As a result, since the conductive material P melted at a relatively low injection pressure can be filled in the cavity C, it is possible to avoid appearance defects such as welds due to insufficient injection pressure. In the case of this thin molded product, the injection molding apparatus 1 and the
したがって、本実施形態によれば、射出された導電性材料Pが金型装置4の導電部47、48に接触したときに通電加熱されるように、通電制御部140によって通電装置61が導電部47、48間に印加する電圧を制御するので、この電圧制御によって、キャビティC内を移動する導電性材料Pの温度が低下しないように導電性材料Pの温度を制御することができる。よって、導電性材料Pの温度低下による流動性の低下を防ぐことができ、比較的低い射出圧力であっても、導電性材料Pの先端部まで射出圧力を十分に伝えることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
その結果、射出圧力の不足に起因するウェルド等の外観不具合の発生を回避することができ、特に大型の薄肉成形品の場合には、射出成形装置1及び金型装置4の小型化が可能である。また、金型装置4を加熱するのではなく、導電性材料P自体を通電加熱するので、充填される導電性材料Pに比べて熱容量が大きな金型装置4の温度上昇を抑えることができる。よって、成形品の冷却時間が長くならず、射出成形サイクルの長期化を抑制することができ、成形時のランニングコストを低減することができる。さらに、流動性の向上のために成形品の肉厚を厚くする必要がないので、材料コストが増加することがない。
As a result, it is possible to avoid appearance defects such as welds due to insufficient injection pressure. In particular, in the case of a large-sized thin molded product, the injection molding apparatus 1 and the
さらに、本実施形態によれば、金型装置4は、キャビティ形成面の少なくとも一部に互いに絶縁された複数の導電部47、48と、該導電部47、48を金型装置4の外表面に対して電気的に絶縁する絶縁部材45、46と、を有するので、該絶縁部材45、46によって導電部47、48が金型装置4の外表面に対して絶縁されており、射出成形装置1を操作する操作者等がこの金型装置4の外表面に触れた際に感電するのを防止することができる。
Furthermore, according to this embodiment, the
したがって、本実施形態によれば、導電性材料Pを射出成形する場合に、射出成形サイクルの長期化等を抑制しながら、成形品の外観不具合等の発生を抑制し、さらに、簡易な構成で、金型装置4の外表面を絶縁することで操作者等の感電を防止し、安全性を確保することができる。
Therefore, according to the present embodiment, when the conductive material P is injection-molded, the occurrence of defects in the appearance of the molded product is suppressed while suppressing the lengthening of the injection molding cycle, etc., and with a simple configuration. Insulating the outer surface of the
また、本実施形態によれば、導電性材料Pが導電性物質を含有する樹脂材料の場合、例えば、静電塗装に必要な導電性を付与するために、母材となる絶縁性材料に導電性フィラを混合させたり、成形品の強度向上のために、樹脂原料に炭素繊維等を混合させた場合にも適用でき、上述の効果を奏することができる。 Further, according to the present embodiment, when the conductive material P is a resin material containing a conductive material, for example, in order to impart conductivity necessary for electrostatic coating, the conductive material P is electrically conductive to the insulating material as a base material. The present invention can also be applied to the case where carbon fiber or the like is mixed with a resin raw material in order to mix a functional filler or to improve the strength of a molded product.
また、本実施形態によれば、金型装置4は、型閉め時に互いに対接する型合わせ面を有する可動金型41及び固定金型42から構成され、導電部47、48は、各金型41、42のキャビティ形成面に設けられ、少なくとも一方の型合わせ面には、導電部47、48間を電気的に絶縁する絶縁部材49を有するので、導電部47、48間に電圧を印加した際、導電部47、48間を直接電流が流れることなく、導電部47、48間にある導電性材料Pに確実に通電することができる。
In addition, according to the present embodiment, the
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。 The present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、本実施形態では、導電性材料として樹脂材料を射出成形するものであるが、これに限るものではなく、少なくとも加熱時に導電性のある溶融材料であればよく、例えば、アルミ等の金属材料を射出成形するダイカストマシンであってもよい。 For example, in the present embodiment, a resin material is injection-molded as a conductive material, but is not limited to this, and may be a molten material that is conductive at least during heating. For example, a metal material such as aluminum It may be a die casting machine for injection molding.
また、本実施形態では、加熱射出装置2及び型締装置3は、駆動源として油圧アクチュエータを用いたが、これに限るものではなく、電動アクチュエータを用いてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、冷却ポンプ51によって冷却液を環流させることで金型装置4を冷却するものであるが、これに限るものではなく、特に冷却手段を設けずに金型装置4を自然放熱させる、もしくは、例えばペルチェ素子等の冷却手段を用いて金型装置4を積極的に冷却するものであってもよい。
Further, in the present embodiment, the
以上のように、本発明によれば、導電性材料を射出成形する場合に、射出成形サイクルの長期化等を抑制しながら、成形品の外観不具合等の発生を抑制し、さらに、簡易な構成で、成形型の外表面を絶縁することで操作者等の感電を防止し、安全性を確保することができるので、射出成形装置、または該射出成形装置を各種部品の製造に用いる自動車や液晶ディスプレイ等の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。 As described above, according to the present invention, when the conductive material is injection-molded, the occurrence of appearance defects and the like of the molded product is suppressed while suppressing the lengthening of the injection molding cycle, and the simple configuration. Therefore, by insulating the outer surface of the mold, it is possible to prevent an electric shock of an operator and ensure safety, so that the injection molding apparatus, or an automobile or liquid crystal using the injection molding apparatus for manufacturing various parts There is a possibility of being suitably used in the manufacturing technical field of displays and the like.
1 射出成形装置
2 加熱射出装置(加熱射出手段)
4 金型装置(成形型)
47、48 導電部
45、46 第1絶縁部材
49 第2絶縁部材
61 通電装置(通電手段)
110 加熱射出制御部(射出制御手段)
140 通電制御部(通電制御手段)
C キャビティ
P 導電性材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
4 Mold device (molding tool)
47, 48 Conducting
110 Heating injection control unit (injection control means)
140 Energization control unit (energization control means)
C Cavity P Conductive material
Claims (3)
前記成形型は、キャビティ形成面の少なくとも一部に互いに絶縁された複数の導電部と、該導電部を前記成形型の外表面に対して電気的に絶縁する第1絶縁部材と、を有すると共に、
前記導電部間に所定の電圧を印加する通電手段と、
前記通電手段によって印加される電圧を制御する通電制御手段と、を有し、
前記通電制御手段は、射出された導電性材料が前記成形型の前記導電部に接触したときに通電加熱されるように、前記通電手段によって前記導電部間に電圧を印加する
ことを特徴とする射出成形装置。 An injection molding apparatus comprising a heating and injection means for heating and melting a conductive material to a flowable temperature and injecting it into a mold,
The mold includes a plurality of conductive parts insulated from each other at least at a part of a cavity forming surface, and a first insulating member that electrically insulates the conductive parts from the outer surface of the mold. ,
Energizing means for applying a predetermined voltage between the conductive parts;
Energization control means for controlling the voltage applied by the energization means,
The energization control means applies a voltage between the conductive parts by the energization means so that the injected conductive material is energized and heated when it comes into contact with the conductive part of the mold. Injection molding equipment.
ことを特徴とする請求項1に記載の射出成形装置。 The injection molding apparatus according to claim 1, wherein the conductive material is a resin material containing a conductive substance.
前記導電部は、各型の前記キャビティ形成面に設けられ、
少なくとも一方の前記型合わせ面には、前記導電部間を電気的に絶縁する第2絶縁部材を有する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の射出成形装置。 The mold is composed of a pair of molds having mold-matching surfaces that face each other when the mold is closed,
The conductive portion is provided on the cavity forming surface of each mold,
3. The injection molding apparatus according to claim 1, wherein at least one of the mold matching surfaces includes a second insulating member that electrically insulates between the conductive portions.
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