JP2017121768A - 成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から給電を行わずとも温度管理を行える金型を構成する。【解決手段】温度設定領域と、射出領域と、冷却領域と、成形品取出領域とに亘って順次搬送され、互いに型締め可能な成形用の第１金型１１および第２金型１２を備えて金型Ｍが構成されている。この金型Ｍが、第１金型１１および第２金型１２の少なくとも何れか一方を加熱するヒータ１４と、第１金型１１および第２金型１２の少なくとも何れか一方に設けられ、ヒータ１４に給電する蓄電部１５とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、温度が管理される成形用金型に関する。

成形用金型として特許文献１には、複数個の金型を加熱ステーションと、充填・緩和ステーションと、徐冷ステーションと、成形品取りステーションとを搬送路で結んだ成形装置の技術が示されている。

加熱ステーションには加熱板とヒータとを有する金型温度調節機構を備えており、この金型温度調節機構によって加熱された金型を、充填・緩和ステーションに送り射出成形機により樹脂を充填する。この後に、金型を徐冷ステーションにおいて冷却し、更に、成形品取りステーションで成形品を取り出すように構成されている。

また、特許文献２には、固定金型と可動金型とで射出金型が構成され、固定金型の内部にペルチェ素子を備え、このペルチェ素子に電流を流すことにより吸熱と発熱とを行い金型の温度管理を実現する技術が示されている。

特開平６‐３２０５６８号公報 特開平１０‐５２８４２号公報

特許文献１に示されるように、複数の金型の温度を予め上昇させ、各々の金型に対して樹脂を充填し、その後に、放熱を行い、金型から成形物を取り出すシステムでは、複数の金型を搬送する行程において温度上昇を図る必要がある。

また、特許文献２に示されるように金型にペルチェ素子を備えたものでは、金型毎に良好な温度管理を可能にするものである。しかしながら、このような構成では金型毎に電力を供給する必要があり、搬送時においても金型に電力を供給するためハーネスを用いる等、専用の電力供給系を必要とし、改善の余地がある。

このように、外部から給電を行わずとも温度管理を行える金型が求められる。

本発明は、射出成形する際に、温度設定領域と、射出領域と、冷却領域と、成形品取出領域とに亘って順次搬送され、互いに型締め可能な成形用の第１金型および第２金型と、
前記第１金型および前記第２金型の少なくとも何れか一方を加熱するヒータと、
前記第１金型および前記第２金型の少なくとも何れか一方に設けられ、前記ヒータに給電する電力を蓄える蓄電部とを備えた点を特徴とする。

これによると、外部から電力を供給するためのハーネス等を備えなくとも、金型が温度設定領域において搬送される状況において、外個々の金型において蓄電部に蓄えられた電力をヒータに供給して確実な加熱を行える。
従って、外部から給電を行わずとも温度管理を行える金型が構成された。

本発明は、前記蓄電部から前記ヒータへの通電状態を設定する電力制御部が備えられても良い。

これによると、電力制御部によってヒータへの通電状態を設定することにより、加熱を必要とする適正なタイミングで加熱を実行でき、加熱時間の設定も可能となる。

本発明は、前記蓄電部が２次電池であり、前記第１金型および前記第２金型は、前記搬送路上で前記蓄電部に対して給電する非接触式の受電部を備えても良い。

これによると、搬送路上において金型の非接触式の受電部によって受電して蓄電部に充電を行え、接触式に電力が供給される構成を必要とせず、充電を確実に行える。

本発明は、前記第１金型および前記第２金型が互いに型締めされた際に接続されるコネクタが、前記第１金型および前記第２金型に各別に設けられ、
前記第１金型に設けられた前記蓄電部から、前記コネクタを介して前記第２金型に設けられた前記ヒータへの給電が可能に構成されても良い。

これによると、第１金型と第２金型を型締めした際に、コネクタを介して第１金型に設けた蓄電部の電力を第２金型のヒータに供給して加熱を行うことも可能となる。つまり、第１金型にヒータを備えた構成である場合には、第１金型と第２金型とのヒータに電力を供給することも可能となる。

成形システムの全体図である。 金型の断面図である。 蓄電池の電力をヒータに供給する制御系のブロック回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔システム構成〕
図１に示すように、複数の金型Ｍ（以下、成型用金型の一例）の搬送を行うためローラコンベアやスチールベルトコンベア等で構成される搬送装置１（搬送路の一例）の搬送方向に沿って、温度設定領域Ａと、射出領域Ｂと、冷却領域Ｃと、成形品取出領域Ｄと、給電領域Ｅとを、この順序でループ状に配置して成形システムが構成されている。

搬送装置１は、温度設定領域Ａと、射出領域Ｂと、冷却領域Ｃと、成形品取出領域Ｄと、給電領域Ｅとに対応する領域で金型Ｍを搬送するように、第１搬送部１ａと、第２搬送部１ｂと、第３搬送部１ｃと、第４搬送部１ｄと、第５搬送部１ｅとを備えている。各々の搬送部は電動モータ等の独立した駆動源を有し、搬送速度の設定や、搬送の停止等の制御を各別に行えるように構成されている。

図１〜図３に示すように、この成形システムは、温度設定領域Ａにおいて第１搬送部１ａで金型Ｍが搬送される際には、その金型Ｍに備えた蓄電池１５の電力を、金型Ｍのヒータ１４に供給して金型Ｍの温度を、樹脂の充填に適した温度まで上昇させる制御が行われる。また、射出領域Ｂにおいて第２搬送部１ｂで金型Ｍが射出位置まで搬送された場合には、搬送を一時停止して射出機２により金型Ｍのキャビティ１３に樹脂を充填する制御が行われる。

冷却領域Ｃにおいて第３搬送部１ｃで金型Ｍが搬送される場合には、自然放熱や冷却風の供給により金型Ｍが冷却される。更に、成形品取出領域Ｄにおいて第４搬送部１ｄで金型Ｍが搬送され取出位置に達した場合には搬送を一時停止し、分離機３により金型Ｍを分離し、取出機４によりキャビティ内の成形品を取り出す制御が行われる。

この後に、第５搬送部１ｅで給電領域Ｅに金型Ｍが供給され、この給電領域Ｅにおいて搬送を一時停止して、蓄電池１５に対して給電器５により非接触式に電力を供給できるように構成されている。

この成形システムでは、射出機２が金型Ｍの内部のキャビティ１３に対して溶融状態の樹脂を充填するように作動する。また、分離機３は金型Ｍを図２に示す第１金型１１と第２金型１２とに分離する作動を行うものであるが、取出機４が成形品を取り出した後には、第１金型１１と第２金型１２との型締めを行うようにも作動する。取出機４は、例えば、ロボットハンドのように分離された金型Ｍの内部から成形品を取り出す作動を行う。

搬送装置１には金型Ｍの位置を検知する位置センサを備えており、成形システムには、位置センサで検出される情報に基づいて、搬送装置１と、射出機２と、分離機３と、取出機４と、給電器５とを各別に制御する制御装置を備えている。

給電器５は、電磁誘導の技術により、図２に示す受電部１７に給電する機能を有するものであり、給電用コイル５ａを備えている。尚、この給電器５で受電部１７に対して電力を供給する場合に、金型Ｍは必ずしも停止している必要はなく、例えば、低速で移動する際に給電を行えるように給電用コイル５ａを大きく設定しても良い。

〔金型〕
図２に示すように、金型Ｍ（成形用金型）は、下側の第１金型１１と、上側の第２金型１２とを互いに型締め状態で保持できるように構成され、型締め状態では内部にキャビティ１３が形成されるように構成されている。第１金型１１と第２金型１２とにはヒータ１４を備えており、第１金型１１には、ヒータ１４に電力を供給する蓄電池１５（蓄電部の一例）と、電力を制御する電力制御部１６と、受電部１７とを備えている。

図２、図３に示すように、受電部１７は、電磁誘導の技術により給電器５からの電力を受電するための受電用コイル１７ａを備え、受電用コイル１７ａで受電した電力を整流し、所定の電圧に変換して蓄電池１５に充電するように構成されている。

電力制御部１６は、蓄電池１５とヒータ１４との間の送電系に介装されたスイッチＳＷを操作することにより、電力の供給と遮断とを実現する。この電力制御部１６は、ヒータ１４に電力を供給する時間を制御することで目標とする温度まで金型Ｍの温度上昇を図るように構成されている。また、スイッチＳＷは、リレーや電力トランジスタ等が用いられる。ヒータ１４は、電力が供給されることによりジュール熱により発熱するニクロム線等の抵抗線を用いて構成されている。

この金型Ｍでは、蓄電池１５と、電力を制御する電力制御部１６と金型Ｍとの間に断熱材１８を備えている。第１金型１１のヒータ１４に蓄電池１５からの電力を供給するためコネクタ１９を第１金型１１と第２金型１２との間に備えている。このコネクタ１９は、第１金型１１と第２金型１２とが型締め状態に達した場合に導通し、第１金型１１と第２金型１２との分離に伴って分離するように構成されている。

蓄電池１５は、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池等の２次電池として構成されるものであり、急速な充電を実現する。尚、蓄電部にキャパシタを用いても良い。

〔実施形態の作用・効果〕
このように、成形システムでは複数の金型Ｍを搬送装置１で搬送すると共に、搬送に伴い、最適な温度まで加熱された金型Ｍに樹脂を充填し、金型Ｍの放熱を行い、金型Ｍから成形品を取り出す全ての作動を自動的に行えるため、高品質の樹脂成形物を、高い製造効率で製造する。特に、予め適正な温度に設定された金型Ｍに対して射出により樹脂を充填するため、樹脂の充填性が良く、成形品の歪も抑制される。

給電領域Ｅでは、非接触状態で電力を供給するため、例えば、電極を接触させて導通を行うものと比較すると、電極の摩耗や汚れに伴う導通不良を招くことがなく、システムの耐久性を向上させつつ、確実な給電を可能にする。

更に、金型Ｍに蓄電池１５を備え、この蓄電池１５の電力を、金型Ｍに備えたヒータ１４に通電して加熱を行うため、例えば、外部からハーネス等を介して電力を供給するものと比較して、搬送を容易にし、確実な加熱を実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）ヒータ１４を、第１金型１１と、第２金型１２との何れか一方だけに備える。このように構成する場合、第１金型１１と第２金型１２とのうちヒータ１４を備えたものに対して、蓄電池１５を備えると合理的である。

（ｂ）実施形態の成形システムでは、給電領域Ｅにおいて非接触で電力を供給する構成を採用していたが、接触により電力を供給する供給装置を用いても良い。

つまり、金型Ｍに受電側電極を露出状態で備え、給電領域Ｅに対して供給側電極を備え、この給電領域Ｅにおいて、受電側電極に対して供給側電極を接触させる構成を採用することも可能である。受電側電極と供給側電極とを接触させる構成として、例えば、電車等の車両に備えられているパンタグラフのように金型Ｍの移動を許容しつつ、給電を実現する構成や、金型Ｍの搬送を一時的に停止させ、例えば、ロボットハンドにより電極同士を接触させて給電を実現する構成等が考えられる。

（ｃ）金型Ｍの温度を検知する温度センサを金型Ｍに備え、この温度センサで検知される温度が目標温度に達するまでヒータ１４に電力を供給するように電力制御部１６の制御形態を設定する。このように構成することにより、金型Ｍの温度を最適な値に維持することも可能となる。また、ヒータ１４に電力を供給する場合に、デューティ比の設定により温度管理の精度を向上させても良い。

（ｄ）発熱だけを行うヒータ１４として、ペルチェ素子を備える。ペルチェ素子は所定の方向に通電することで発熱してヒータとして機能するものであるが、逆方向に通電することにより吸熱（冷却）可能となる。このような原理を用いることにより、高精度の温度管理が可能となる。

本発明は、温度が管理される成形用金型に利用することができる。

１ 搬送路（搬送装置）
１１ 第１金型
１２ 第２金型
１４ ヒータ
１５ 蓄電部（蓄電池）
１６ 電力制御部
１７ 受電部
１９ コネクタ
Ａ 温度設定領域
Ｂ 射出領域
Ｃ 冷却領域
Ｄ 成形品取出領域

Claims (4)

1. 射出成形する際に、温度設定領域と、射出領域と、冷却領域と、成形品取出領域とに亘って順次搬送され、互いに型締め可能な成形用の第１金型および第２金型と、
   前記第１金型および前記第２金型の少なくとも何れか一方を加熱するヒータと、
   前記第１金型および前記第２金型の少なくとも何れか一方に設けられ、前記ヒータに給電する電力を蓄える蓄電部とを備えた成形用金型。
2. 前記蓄電部から前記ヒータへの通電状態を設定する電力制御部が備えられている請求項１に記載の成形用金型。
3. 前記蓄電部が２次電池であり、前記第１金型および前記第２金型は、前記搬送路上で前記蓄電部に対して給電する非接触式の受電部を備えている請求項１または２に記載の成形用金型。
4. 前記第１金型および前記第２金型が互いに型締めされた際に接続されるコネクタが、前記第１金型および前記第２金型に各別に設けられ、
   前記第１金型に設けられた前記蓄電部から、前記コネクタを介して前記第２金型に設けられた前記ヒータへの給電が可能に構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の成形用金型。
   

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