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発明の名称 温度制御方法およびハンドリング装置を有する樹脂射出成形装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−38779(P2001−38779A)
公開日 平成13年2月13日(2001.2.13)
出願番号 特願2000−194733(P2000−194733)
出願日 平成12年6月28日(2000.6.28)
代理人 【識別番号】100087701
【弁理士】
【氏名又は名称】稲岡 耕作 (外2名)
発明者 リヒャルト ヘルプスト
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】金型(10)の金型部(12,14)の中空キャビティ(16)からワークピース(18)を離型するためのハンドリング装置(40)と、前記ハンドリング装置(40)に組み込まれた温度制御装置とを有するプラスチック射出成形装置において温度制御を行う方法であって、前記温度制御装置(40)が加熱効果を与えることを特徴とする方法。
【請求項2】前記金型(10)に対して前記加熱効果を与えることを特徴とする請求項1の方法。
【請求項3】前記金型(10)の所定の領域に対して前記加熱効果を与えることを特徴とする請求項2の方法。
【請求項4】固化したスプルー部を再加熱するために、スプルーチャネルのオリフィスに対して前記加熱効果を与えることを特徴とする請求項3の方法。
【請求項5】前記金型(10)が、少なくとも1つのコア(20,22)を備え、前記コア(20,22)が、金型(10)閉鎖時に前記中空キャビティ(16)内に延び、金型(10)開放時に解放され、前記コア(20,22)に対して前記加熱効果を与えることを特徴とする請求項3の方法。
【請求項6】前記中空キャビティ(16)に向かって延びるスプルーチャネル内の流体力学的障害物に対して前記加熱効果を与えることを特徴とする請求項3の方法。
【請求項7】金型(10)の金型部(12,14)の中空キャビティ(16)からワークピース(18)を離型するためのハンドリング装置(40)と、前記ハンドリング装置(40)に組み込まれた温度制御装置とを備えたプラスチック射出成形装置であって、前記温度制御装置が、温度制御流体を噴射するための少なくとも1つのノズル(50,52)として構成されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項8】前記温度制御流体が、空気であることを特徴とする請求項6の射出成形装置。
【請求項9】前記温度制御流体が、液化空気であることを特徴とする請求項8の射出成形装置。
【請求項10】前記温度制御流体が、液体であることを特徴とする請求項7の射出成形装置。
【請求項11】前記温度制御流体が、冷却流体であることを特徴とする請求項7ないし10の何れかの射出成形装置。
【請求項12】前記温度制御流体が、加熱流体であることを特徴とする請求項7,8および10のうちの何れかの射出成形装置。
【請求項13】前記ワークピース(18)の離型中において、前記ノズルが、前記ワークピース(18)に向けられていることを特徴とする請求項7ないし12の何れかの射出成形装置。
【請求項14】前記ワークピース(18)の離型中において、前記ノズル(50,52)が、前記金型(10)に向けられていることを特徴とする請求項7ないし13の何れかの装置。
【請求項15】前記ノズル(50,52)が、前記金型(10)の所定の領域に向けられていることを特徴とする請求項14の射出成形装置。
【請求項16】前記金型(10)が、少なくとも1つのコア(20,22)を備え、前記コア(20,22)が、前記金型(10)の閉鎖時に前記中空キャビティ(16)内に延び、前記金型(10)の開放時に解放され、前記ノズル(50,52)が、前記ワークピース(18)の離型時に前記コア(20,22)に向けられていることを特徴とする請求項13の射出成形装置。
【請求項17】前記コア(20,22)および前記ノズル(50,52)が、前記ハンドリンク装置(40)の前記ワークピース(18)とは反対に向けて配置されていることを特徴とする請求項16の射出成形装置。
【請求項18】前記コアおよび前記ノズルが、ハンドリング装置の前記ワークピースに対向する側に配置されていることを特徴とする請求項16の射出成形装置。
【請求項19】前記ノズルが、前記中空キャビティに向かって延びるニードルバルブの座部に向けられていることを特徴とする請求項14ないし18の何れかの射出成形装置。
【請求項20】前記ハンドリング装置(40)が、前記金型(10)の開放時に前記金型部(12,14)間に挿入されるハンドリングアーム(42)を備え、前記ノズル(50,52)がハンドリングアーム(42)上に配置されていることを特徴とする請求項7ないし19の何れかの射出成形装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、金型の金型部の中空キャビティからワークピースを離型するためのハンドリング装置と、ハンドリング装置に組み込まれた温度制御装置とを有するプラスチック(樹脂)射出成形装置において温度制御を行う方法に関する。さらに、本発明は、金型の金型部の中空キャビティからワークピースを離型するためのハンドリング装置と、ハンドリング装置に組み込まれた温度制御装置とを備えたプラスチック射出成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】DE 94 02 931 U公報は、射出金型から射出成形品を取り出す装置を開示している。この従来装置は、製造直後のプラスチック製品を取り出すために開放された金型の2つの金型部の間に進入するように構成された排出ハンドを有する。排出ハンドは、吸着把持装置の補助により中空キャビティからワークピースを離型する把持プレートを有する。この従来装置において、プラスチックワークピース(コンパクトディスクボックス)は、非常に肉薄に形成され、中空キャビティから離型する間に、排出ハンドの把持プレートに接触させることによって冷却される。冷却作用を補助するために、従来装置の把持プレートは、冷却装置を備えたものであってもよい。冷却装置は、好ましくは、冷却孔と、孔内を流れる冷却流体とを備えている。
【0003】この従来装置は、その特別な設計により、肉薄プラスチックワークピースにしか対応しておらず、どの様な場合も、把持プレートと接触して接触冷却によって冷却される比較的大きな平坦面部分を有するこの様なワークピースにしかに対応していないという欠点がある。しかし、プラスチック製品は、例外的な場合にのみこの様な特徴を有する。通常、プラスチック製品は、任意の形状を有し、通常は大きな平坦面部分を有さない。さらに、従来装置は、例えば、貫通孔などを完成ワークピースに形成するために金型閉鎖時に中空キャビティ内に突出するコアを有し、コアも冷却しなければならないような金型には使用されない。
【0004】DE 195 36 868 A1公報は、プラスチック射出成形装置の金型から射出成形プラスチック製品を取り出すための方法および装置を開示している。この従来装置も、平坦な肉薄プラスチック製品、特に、コンパクトディスクボックスの製造に使用することを意図している。ワークピースは、把持アームの補助により金型から取り出され、離型後直ちに冷却流体によって冷却される。ワークピースは、コンベアベルト上に、相互間に小間隙をおいて平行に配置されることが好ましい。例えば、コンベアベルトは、互いに平行に走行する2つの歯付ベルトとして構成され、ワークピースを歯間の空隙に挿入するようになっている。ワークピースを冷却するために、コンベアベルトの全域が冷却空気流に曝され、空気流は、隣接するワークピース間の間隙あるいは空隙に案内される。したがって、この従来装置において、冷却は、接触によってではなく、対流によって行われる。
【0005】この従来装置の欠点は、先ずワークピースを中空キャビティから離型し、その後にコンベアベルトへと移送しなければならないことである。したがって、冷却は、中空キャビティからの離型後、短時間で開始されるが、中空キャビティからコンベアベルトへの移送中に比較的柔らかいプラスチック製品を安定して保持し、ワークピースの意図しない変形を確実に回避するために、離型直後または離型中に行われることはなく、その前に単独で行われることもない。
【0006】従来装置の別の欠点は、ワークピースの冷却のみが可能であり、上述のような、更に複雑な金型におけるコアの冷却が不可能であることである。最後に、US 4 636 341 A公報は、金型からの離型後の射出成形プラスチック製品をコンベアベルトによって冷却ステーションへと移送し、さらに冷却ステーション内において複数の孔を備えた振動金属シート上でプラスチック製品を移送し、孔を介して下から冷却空気流を流出させることを教示している。
【0007】この従来装置も、離型中または離型直後にプラスチック製品を冷却するわけではなく、先ず特別な冷却ステーションへと移送しなければならないという欠点を有する。さらに、ワークピースのみが冷却され、金型部材は冷却されない。したがって、本発明の目的は、上記の欠点を回避できる冒頭に記載のタイプの装置と方法を提供することである。特に、離型中または離型直後あるいは離型前に、任意の設計のプラスチック製品の温度制御を効果的に行うことができる。この様にして、ワークピースを先ず別の温度制御ステーション、例えば冷却ステーションに移送する必要がなくなる。さらに、離型中であろうと、離型直後であろうと、さらにはワークピースを中空キャビティから離型する前であっても、金型部材の温度制御が可能となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】冒頭に記載の方法によれば、この目的は、温度制御装置が加熱効果を与えることで達成される。冒頭に記載のタイプのプラスチック射出成型装置において、この目的は、温度制御装置が温度制御流体を噴射するための少なくとも1つのノズルとして構成されることで達成される。
【0009】本発明の目的は、この様にして総じて解決される。DE 94 02 931 U公報に開示されている従来装置とは対照的に、接触による温度制御が回避され、したがって、温度制御装置をプラスチック製品の特定の形状に適応させる必要がない。ただし、DE 195 36 868A1公報における教示を考慮して、任意の形状のワークピースの温度制御を行うために、対流による冷却を選択する。さらに重要なことは、この温度制御が金型部材にも及び、さらに、離型中や離型後の期間にも及ぶということである。これは、従来装置では不可能であり、従来装置からは自明ではない。ノズルの形状寸法は、ワークピースおよび金型や金型部材のための効果的な温度制御が可能となるように選択され、ノズルは、その形状寸法が広範な範囲内で変更可能である。
【0010】本発明の好ましい実施形態において、前記温度制御流体は、空気であり、冷却効果を意図するものである場合には、冷却化空気または液化空気である。しかし、例えば水などの液体を選択することも可能である。本発明の第1の実施形態群では、ワークピースの離型中において、前記ノズルは、ワークピースに向けられている。この方策は、ハンドリン装置がワークピースに近接してきた時にすぐに、ワークピースの温度制御またはワークピースの所定の表面部分の温度制御を開始するという利点を有する。したがって、離型が開始される前に温度制御を開始してもよい。そして、温度制御が、離型時の全期間に及ぶようにしてもよく、ワークピースが最終的に金型外の従来のコンベア上に移送されるか、あるいは、後処理装置に手渡されるまで、金型部間の空隙外へのハンドリング装置の移動の間、継続されるようにしてもよい。
【0011】その代替あるいは補足として、本発明の特に好適な実施形態において、金型または金型部における温度制御を提供してもよい。したがって、金型が、金型閉鎖時に中空キャビティ内に突出し、金型開放時に解放されるコアを有する場合、ワークピースの離型時に前記ノズルをコアに向けるようにしてもよい。この方策は、前述のように、金型部材、特にコアを非常に早い段階で加熱可能であり、ハンドリング装置が金型部間の空隙に挿入されてから冷却可能であるという特別な利点を有する。前述のように、ノズルの数、位置、方向、寸法を広範な範囲内において適宜に選択することによって、金型の様々な部材、特に前記のコアに対する効果的な温度制御が得られるというのは、本発明の本実施形態において確かに真実である。温度制御を、全離型プロセスに亘って継続し、ハンドリング装置が開放金型外に移動した時にのみ終了するようにしてもよい。
【0012】冷却を意図している場合や、同様に加熱を行う場合に、上記の配慮が有効となる。本発明によれば、対流による上記の冷却によって、金型、すなわち、従来型冷却チャネルを設けることが不可能な金型部や金型部材に対して、有利に冷却作用を与えることができる。これは、上記のコアの場合だけでなく、比較的肉薄な材料厚が得られる金型領域についても当てはまる。例えば、スプルーチャネルを介して中空キャビティへの供給が行われ、ニードルバルブがこのスプルーチャネルに組み込まれている場合、ニードルバルブが中空キャビティへの移行時にスプルーチャネル内に位置すると、金型材は、非常に肉薄の円錐状ニードルバルブ座部の領域にまで達する。この特定の領域は、金型開放時に解放され、局所的に冷却流体を流すことによって対流冷却される。
【0013】一方、金型もしくはその一部または金型部材に対して加熱作用を与えることも有利である。例えば、ワークピースの離型中に、スプルー領域内のプラスチック材料が既に固化している場合、局所的な加熱によってプラスチック材料のその領域を再軟化または再液状化することができる。同様に、いわゆる「フローブレーキ」を排除することができる。この用語は、射出プロセス中に溶融プラスチック材料の流動を阻害する金型内の領域を意味するものと理解される。例えば、金型内のこの様な位置における温度が非常に低く、そこを流れる液状プラスチック材料が冷却された結果、その粘度が増加するような場合がこれに相当する。しかし、一般的には、射出プロセス中に金型内を流れる液状プラスチック材料が遭遇するあらゆる流体力学的障害物について、同様のことが言える。この様な流体力学的障害物の位置において局所加熱を与えると、プラスチック材料は、その位置において局所的に再加熱され、したがって、その粘度が減少する。特に、コアの領域において、プラスチック材料がコアの一方側に対向して流れるために、プラスチック材料の流れが2つの分岐流に分割されてコアの2側方を流れ、コアの下流側で再び合流するような場合がこれに相当する。プラスチック材料がコア周辺で冷却されると、プラスチック材料流の2つの分岐流は、コアの下流側で完全に合流しない。したがって、いわゆる「ウェルドライン」、すなわち継目が形成される。この様な問題は、金型の局所加熱により回避される。
【0014】ワークピースおよびコアが温度制御される装置の第1の変形態様によれば、コアおよびノズルが、ハンドリング装置上のワークピースとは反対側に配置される。対照的に、別の変形態様によれば、コアおよびノズルは、ハンドリング装置のワークピースに対向する側に配置される。これらの変形態様は、両方とも、考え得るあらゆる用途分野に適用可能であり、どちらを選択すべきかは、特定の金型内においてコアがどの様に配置されているかによって決定される。これは、コアが中空キャビティを収容するこの金型部に配置される可能性があるが、反対側の金型部にも配置される可能性があるからである。
【0015】最後に、特に好ましい本発明の別の実施形態において、前記ハンドリング装置が、金型開放時に金型部間に挿入されるハンドリングアームを備え、前記ノズルがハンドリングアーム上に配置されている。更なる利点は、以下の説明と添付図面から明らかになるであろう。なお、上記および下記の特徴は、特定の所与の組み合わせに限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく、その他の組み合わせ、あるいは、単独で利用可能である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図面に示されており、これについて以下の説明により更に詳細に述べる。図面において、参照番号10は、第1の金型部12と第2の金型部14を主に備えた金型(その一部)を示す。ただし、これはもちろん単なる例示であり、本発明は、様々な構成の他の金型設計、例えば、中央プラテンと2つの側方金型部を有するいわゆるスタック金型に拡大適用することも可能であると解釈される。
【0017】中空キャビティ16は、第1の金型部12内に設けられており、ワークピース18は、中空キャビティ16に液状化プラスチック材料を射出することによって中空キャビティ16内で製造される。プラスチック材料の生成およびプラスチック材料の中空キャビティ16への射出は、簡単にするために図示されていない。これは、全て従来技術において当業者にとって周知である。金型10は、第1のコア20および第2のコア22をさらに備えている。コア20,22は、第2の金型部14内へと案内される。コアは、それぞれ前方終端部24,26を有し、中空キャビティ16、すなわち、第1の金型部12内に延びている。第1のコア20は、その前方終端部24がより小さな直径を有するような形状とされており、第2のコア22は、その全長、すなわち、その前方終端部26に亘って連続的な直径を有する。
【0018】図1および図2から容易に理解できるように、前方終端部24,26は、完成ワークピース18内においてそれぞれ貫通孔28,30を形成するために使用される。この例において、図示の形状は、もちろん単なる例示であると解釈される。図示の例において、コア20,22を第2の金型部14に設け、前方終端部24,26を第1の金型部12の中空キャビティ16内に突出させることが有利である。
【0019】ワークピース内の孔が金型の開放方向に対して横方向に延びている他の用途では、コアは、図1および図2の図面において水平に延びるように、中空キャビティと同じ金型部に設けられており、したがって、第1の金型部12内に配置され、ジャーナル結合される。図3は、金型10がその開放動作位置にある場合に、金型部12,14が離隔されている状態を示す。
【0020】この状態において、コア20,22は、図3に示すように解放され、どの様な場合も、前方終端部24,26が解放状態で突出している。ハンドリング装置40が、相互に離隔された金型部12,14間の間隙に挿入される。ハンドリング装置40は、その前方終端部が適切に小さな寸法を有するハンドリングアーム42として構成されている。図3のハンドリングアーム42の下側において、把持部44,46、例えば、吸着ヘッドが設けられている。把持部44,46は、ワークピース18と係合し、これを中空キャビティ16から離型する。離型は、中空キャビティ16内において、当業者にとってそれ自体公知のエジェクタピン(図示せず)の利用で補助される。
【0021】把持部44,46が、吸着ヘッドとして構成されている場合は、吸着ヘッドに適切な部分真空を与えるための真空ライン48がハンドリングアーム42内に組み込まれる。図3のハンドリングアーム42の上側には、2対のノズル50a,50bおよび52a,52bが設けられている。ノズル対50a,50bは、解放状態の第1のコア20の前方終端部24に向けられており、第2のノズル対52a,52bは、解放状態の第2のコア22の前方終端部26に向けられている。ノズル対50a,50bおよび52a,52bは、ハンドリングアーム42に組み込まれている加圧流体ライン54に接続されている。例えば冷却流体などの温度制御流体は、加圧流体ライン54を介してノズル対50a,50bおよび52a,52bに供給される。冷却流体は、空気であってもよいし、冷却空気、液化空気、液化窒素、その他の液体であってもよい。
【0022】前方終端部24,26は、ノズルを介して冷却流体に曝され、したがって、対流によって冷却される。上記のように、コアも第1の金型部12内に配置されている場合、ノズル対は、(図3の図面において)ハンドリングアーム42の下側に配置すべきである。本発明の他の実施形態によれば、ノズルは、全体的にであろうが、所定の表面領域(図示せず)内のみであろうが、ワークピース18を冷却するために設けられている。
【0023】したがって、ハンドリング装置40またはハンドリングアーム42上のノズルの対応する数、方向、寸法を適宜に選択することによって、ワークピースあるいは金型部材に対する局所的な冷却効果を達成することができる。冷却効果は、ハンドリング装置40が開放金型内に挿入されると直ちに発生するので、可能な限り早い段階で開始される。冷却効果の場合について上記で説明した事柄は、特定の部材に対して加熱流体を流すことによる加熱を意図する場合にも同様に適用可能である。
【0024】ただし、金型部の局所加熱を先ず第1に考慮しなければならない。この様にして、固化したスプルー部の再軟化や再液状化を行うことができ、上記で詳述したように、射出プロセス中にプラスチック材料の流動障害物が存在する金型の特定の部分を加熱することもできる。




 

 


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