用於注塑機的溫度調節機構的製作方法

2023-05-19 18:45:01 4

專利名稱：用於注塑機的溫度調節機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度調節機構，其用於調節從注塑機注射出的樹脂的溫度。
背景技術：
普通注塑機對注塑機的加熱汽缸(注射噴嘴)內的模塑料(樹脂片)執行 加熱和熔融工序(加熱和熔融工序)。注塑機然後通過噴嘴將熔融樹脂注射至 模具中，並用樹脂填充模具(填充工序)。隨後注塑機將填充至模具中的樹脂 冷卻，並從模具移出凝固的樹脂(冷卻工序)。 一個周期的模塑工序(模塑周 期)包括加熱和熔融工序、填充工序和冷卻工序。
現有技術中，需要進一步縮短模塑周期時間以提高模塑製品的產率。然而， 模塑周期時間不易縮短。為了縮短模塑周期時間，例如可縮短冷卻工序的時間。 但是，這樣的話，當將模塑製品從模具移出時，無法在注射噴嘴的注射口以期 望的方式切斷樹脂。因而，當移出模塑製品時，可能從模塑製品延伸出幾股絞
合在一起的樹脂。當出現此絞合現象(stranding phenomenon)時，絞合的樹脂 會仍然留在模具中並與下一模塑周期中形成的模塑製品相混合。這會增加模塑 製品的不良率，降低模塑製品的產量。因而，必須避免絞合現象。
現有技術中，專利文獻1和專利文獻2提出了用於避免絞合現象的技術。 具體地，專利文獻1描述了一種技術，其用於供給冷卻氣體至注射噴嘴外 表面以降低注射噴嘴的注射口溫度。這使得當將模塑製品從模具移出時，能夠 以期望的方式切割樹脂。因而，甚至當縮短冷卻時間時，也可避免發生絞合現 象。
專利文獻2描述了一種技術，其採用設置在延伸通過注射噴嘴的樹脂通道 的注射口中的阻擋件(橋形件)，以阻擋樹脂通道中心部的熔融樹脂流。通常 樹脂的凝固從外部開始並結束於中心部，中心部需要更多的冷卻時間。因而， 設置在注射口的阻擋件阻擋了注射口內樹脂通道中心部處的熔融樹脂流。這加 速了樹脂的凝固。因此，甚至當縮短冷卻時間時，也可避免發生絞合現象。
這類現有技術可縮短模塑周期時間。
然而，當根據專利文獻1中描述的技術來冷卻注射噴嘴時，必須再次加熱 注射噴嘴以在下一模塑周期的加熱和熔融工序期間熔融注射噴嘴內的樹脂。因 此，當注射噴嘴被冷卻時，略微增加了熔融樹脂所需的加熱時間。當根據專利文獻2中描述的技術來設置樹脂通道內的阻擋件時，與未使用 阻擋件時相比，樹脂通道內的樹脂流體量減小。這增加了填充工序所需的時間。
近幾年來，需要進一步縮短模塑周期時間以進一步提高模塑製品產率。為 滿足此要求，不能忽視由於加熱和熔融工序及填充工序中浪費的時間。
若採用上述現有技術通過進一步縮短冷卻時間來進一步縮短模塑周期時 間，則會發生絞合現象，並且會降低模塑製品產量。因此，進一步縮短模塑周 期時間尤其困難。
專利文件1:日本特開2003-211513號專利公報 專利文件2:日本特開2001-246642號專利公報

發明內容
本發明的目的是提供一種用於注塑機的溫度調節機構，其既縮短了模塑周 期時間又恰當地避免了絞合現象。
本發明的第一方面提供了一種注塑機中使用的溫度調節機構，注塑機包括 用於注射樹脂材料的注射噴嘴。溫度調節機構包括流通載冷介質或載熱介質以 噴射載冷介質或載熱介質的介質流通單元，載冷介質用於冷卻注射噴嘴內的樹 脂材料，載熱介質用於加熱樹脂材料。供給控制單元對供給至介質流通單元的 載冷介質和載熱介質進行控制，使得載冷介質和載熱介質從介質流通單元選擇 性地噴射出。
本發明的第二方面提供了一種注塑機中使用的溫度調節機構，注塑機包括 用於注射樹脂材料的注射噴嘴。溫度調節機構包括流通載冷介質的管狀介質流 通單元，載冷介質冷卻注射噴嘴內的樹脂材料，並且管狀介質流通單元部分延 伸通過注射噴嘴。供給控制單元對供給至介質流通單元的載冷介質進行控制。


圖1是示出了根據本發明第一實施例用於注塑機的溫度調節機構的總體結 構示意圖2是示出了圖1的注塑機的模塑周期的序列圖3是說明圖1所示的供給控制單元所執行的溫度調節控制的流程圖； 圖4A是示出了根據本發明第二實施例用於注塑機的溫度調節機構的橫剖 視圖4B是圖4A中沿4B-4B線的橫剖視圖； 圖4C是圖4B中沿4C-4C線的橫剖視圖； 圖5A是示出了本發明的另一管道的橫剖視圖； 圖5B是示出了本發明的另一管道的橫剖視圖；圖5C是示出了本發明的另一管道的橫剖視圖； 圖5D是示出了本發明的另一管道的橫剖視圖； 圖6A是示出了本發明的另一管道的橫剖視圖； 圖6B是示出了本發明的另一管道的橫剖視圖7是示出了根據本發明第三實施例用於注塑機的溫度調節機構的總體結 構示意圖8是說明圖7所示的供給控制單元所執行的溫度調節控制的流程圖； 圖9是示出了根據本發明第四實施例用於注塑機的溫度調節機構的總體結 構示意圖IOA是示出了本發明的另一注射噴嘴的橫剖視圖；以及 圖10B是沿圖IOA中箭頭IOB所示方向的平面圖。
具體實施例方式
現參照圖1至圖3，對根據本發明第一實施例的用於注塑機的溫度調節機 構進行詳述。
如圖1所示，用於注塑的模具l包括固定模具2和活動模具3。固定模具 2安裝於固定臺板上(未示出)。活動模具3安裝於活動臺板上(未示出)並 且可移動以與該固定模具2相接觸或分開。
固定模具2包括固定板4、注道襯套5和定位環6。固定板4安裝於固定 臺板上。注道襯套5嵌入在固定板4內並與活動模具3相接觸。定位環6將注 道襯套5保持在固定板4內。注道襯套5具有凹部7。定位環6具有與凹部7 相連通的導通孔8。注道9以延伸至活動模具3的方式設置在凹部7的最深部。 與注道9連通的腔室10形成於活動模具3的表面內，面朝固定模具。注道9 的直徑朝向活動模具3逐漸增大。注塑機的注射噴嘴11具有遠端，該遠端容 置在凹部7內並延伸通過導通孔8。具體地，注射噴嘴11的遠端界定出注射口 12。注射噴嘴11還包括與注射口 12相連通的樹脂通道13。注射噴嘴11以注 射口 12與注道對準的方式容置在凹部7內。注射噴嘴ll採用加熱機構(未示 出)以加熱和熔融通過樹脂通道13供給的樹脂材料。熔融的樹脂則通過注射 口 12排出注射噴嘴11。結果，流經樹脂通道13的熔融樹脂從注射口 12注射 出並經由注道9進入腔室10。
用作介質流通單元的介質通道14形成於固定板4和注道襯套5內。更特 定地，介質通道14供給載冷介質和載熱介質至凹部7內以冷卻和加熱注射噴 嘴11的遠端部。介質通道14延伸通過注道襯套5和固定板4，並與凹部7相 連通。介質通道14將凹部7與固定板4的外部相連通。介質通道14包括三個 通道14a、 14b和14c (14a至14c)。更特定地，第一通道14a (第一介質通道)沿與注射噴嘴11插入到凹部7的方向相垂直的方向延伸。第一通道14a的開口 形成於固定板4的外表面內。第二通道14a(第二介質通道)沿與第一通道14a 平行的方向延伸，並且第二通道14a的開口形成於固定板4的外表面內。第三 通道14b (第三介質通道)的一端與第一通道14a和第二通道14b相連接，另 一端(開口 14d)與凹部7相連通。開口 14d設置成靠近注射口 12。更特定地， 在第一通道14a內流動的介質和在第二通道14b內流動的介質在第三通道14c 內相混合。然後混合物流動通過第三通道14c。第一埠 15由固定板4內的第 一通道14a的開口界定。第二埠 16由第二通道14b的開口界定。第一埠 15經由第一供給通道17與用作介質供給源的泵19相連接。第二埠 16經由 第二供給通道18與泵19相連接。在第一實施例中，泵19將用作介質的空氣 供給至供給通道17和18以及介質通道14 (第一至第三通道14a至14c)。
第一溫度傳感器21設置於第一通道14a內。第二溫度傳感器22設置於第 二通道14b內。第三溫度傳感器23設置於第三通道14c內。溫度傳感器21至 溫度傳感器23與用作介質供給控制單元的供給控制單元24 (在此稱作"控制 單元")電連接。
第一閥25設置於第一供給通道17內以控制從泵19經由通道17流通到第 一通道14a的介質量。第二閥26設置在第二供給通道18內以控制從泵19經由 通道18流通到第二通道14b的介質量。閥25和閥26與控制單元24電連接， 並且閥25和閥26基於控制單元24提供的流通控制信號來控制流通介質量。 在第一實施例中，控制單元24控制各閥25和閥26，以線性改變打開程度。
第二供給通道18內還設置有溫度調節裝置27。溫度調節裝置27將第二供 給通道18內流通的介質加熱到預定溫度(例如225°C)。溫度調節裝置27與 控制單元24電連接，並且基於控制單元24提供的溫度控制信號控制介質溫度。
第一供給通道17內流通的空氣量由第一閥25控制。空氣受控制使得預定 量經由第一供給通道17、第一埠 15、第一通道14a和第三通道14c朝向注射 噴嘴11的遠端部噴射。更特定地，溫度是常溫的空氣流動通過第一供給通道 17、第一埠 15和第一通道14a。相反，溫度由溫度調節裝置27調節後的空 氣流動通過第二供給通道18。第二供給通道18內流通的空氣量由第二闊26控 制。空氣受控制使得具有預定溫度的預定量經由第二供給通道18、第二埠 16、第二通道14b和第三通道14c朝向注射噴嘴11的遠端部噴射。因而，具有 高溫的空氣流動通過第二供給通道18、第二埠 16和第二通道14b。經由第 一供給通道17、第一埠 15和第一通道14a供給至第三供給通道14c的空氣 用作載冷介質；而經由第二供給通道18、第二埠 16和第二通道14b供給至 第三通道14c的空氣用作載熱介質。在第一通道14a內流動的空氣和在第二通 道14b內流動的空氣在第三通道14c內相混合。然後空氣混合物朝向注射噴嘴11的遠端部噴射。
控制單元24由諸如包括中央處理器(CPU)、只讀存儲器(ROM)和隨 機存取存儲器(RAM)的計算機單元構成，這些單元並沒有專門示出。控制單 元24基於來自注塑機的輸入信號或來自溫度傳感器21至溫度傳感器23的檢 測信號，來控制和驅動閥25和閥26以及溫度調節裝置27。因而，控制單元 24控制介質供給與注塑機同步。
這樣，包括第一通道14a至第三通道14c的介質通道14、第一閥25和第 二閥26、第一供給通道17和第二供給通道18、泵19、第一溫度傳感器21至 第三溫度傳感器23與控制單元24構成了用於注塑裝置的溫度調節機構。
以下參照圖2所示的序列圖和圖3所示的流程圖，對溫度調節機構的操作 實例進行詳述。
參照圖2，注塑機的模塑工序按以下描述的工序執行。在步驟S1中，採用 加熱機構執行加熱和熔融工序以熔融和加熱供給至注射噴嘴11的樹脂通道13 的樹脂材料(樹脂片)。在步驟S2中，執行填充工序以將來自注射噴嘴11的 注射口 12的熔融樹脂注射至注道9並以樹脂填充腔室10。在步驟S3中，執行 冷卻工序以冷卻和凝固樹脂。在步驟S4中，執行模具分離工序以從固定模具2 分離活動模具3並且從腔室10移出樹脂模塑製品。因此，注塑機的模塑工序 在包括"加熱和熔融工序一填充工序一冷卻工序一模具分離工序"的單個模塑 周期內執行。
模塑周期中控制單元24在預定中斷間隔執行如圖3中所示的控制程序(溫 度調節控制)。如圖3所示，首先在步驟S11中，控制單元24基於來自注塑 機的輸入信號獲取各種模塑信息。模塑信息包括與模塑周期中的各工序相關的 信息、與樹脂材料相關的信息、與注射噴嘴11的加熱溫度相關的信息、與注 射口 12的直徑相關的信息、與樹脂模塑料製品的尺寸相關的信息、與注道9 的直徑和長度相關的信息、與模塑製品相關的信息。控制單元24則基於模塑 信息來確定載熱介質(加熱空氣)的最優溫度，提供溫度控制信號給溫度調節 裝置27以將加熱空氣調節到最優溫度。
在步驟S12中，控制單元24決定是否是開始加熱的時機(開始加熱時機)。 在第一實施例中，開始加熱和熔融工序的時機設置成開始加熱時機(開始供給 載熱介質的時機)。此外，完成加熱和熔融工序的時機設置成加熱完成時機(完 成供給載熱介質的時機)。因而，控制單元24基於來自注塑機的輸入信號， 來確定是否是開始加熱時機，並且當確定是開始加熱時機時，執行步驟S13至 S17中的加熱工序。
加熱工序在步驟S13中，控制單元24提供流通控制信號給第二閥26以打開第二閥 26。更特定地，控制單元24將第二閥26從全閉狀態驅動至全開狀態，以供給 加熱空氣給第二供給通道18、第二埠 16、第二通道14b和第三通道14c。這 將加熱空氣噴射至注射噴嘴11的遠端部。加熱空氣加快注射噴嘴11的加熱工 序並快速地熔融樹脂。因而這縮短了加熱和熔融工序所需的時間。
在步驟S14中，控制單元24基於來自第二溫度傳感器22和第三溫度傳感 器23的檢測信號，來確定介質(載熱介質)溫度是否是最優溫度。當加熱空 氣的溫度不是最優溫度時，在步驟S15中，控制單元24提供溫度控制信號給 溫度調節裝置27以控制各閥25和26的打開程度並調節加熱空氣的溫度。
具體地，當加熱空氣的溫度低於最優溫度時，控制單元24採用溫度調節 裝置27來提高加熱空氣的溫度。控制單元24還使第二閥26的打開程度增大 (僅當第二閥26不處於全開狀態時)。結果，加熱空氣的溫度增大到最優溫 度。
此外，當加熱空氣的溫度高於最優溫度時，控制單元24採用溫度調節裝 置27來降低加熱空氣的溫度。控制單元24也減小了第二閥26的打開程度。 更佳地，控制單元24打開第一閥25以使第一供給通道17內的載冷介質(冷 卻空氣)流通。結果，冷卻空氣在第一通道14a內流通。加熱空氣和冷卻空氣 的混合物最終在第三通道14c內流通。結果，在第三通道14c內流通的介質溫 度降低。這將加熱空氣的溫度調節至最優溫度。或者，控制單元24在步驟S15 中可僅通過控制空氣溫度和控制第二閥26的打開程度而不打開第一閥25，來 調節加熱空氣的溫度。
當步驟S15中的工序結束時或當在步驟S14中控制單元24確定介質溫度 是最優溫度時，控制單元24確定在步驟S16中由注塑機執行的加熱和熔融工 序是否已經完成。當加熱和熔融工序未完成時，控制單元24再次執行步驟S14 中的處理。在步驟S17中，當加熱和熔融工序已經完成時，控制單元24通過 將閥25和閥26從打開狀態控制和切換至全閉狀態，停止將介質噴射至注射噴 嘴ll。控制單元24則暫時終止處理。
上述的加熱工序縮短了加熱和熔融工序所需的時間。這縮短了模塑周期時間。
當確定不是步驟S12中的開始加熱時機時，控制單元24繼續執行步驟S18。 在步驟S18中，控制單元24確定是否開始冷卻(開始冷卻初始時機)。在第 一實施例中，接近填充工序完成的時間點設置成開始冷卻時機(開始供給載冷 介質的時機)，並且模具分離工序完成的時機設置成冷卻完成時機(完成供給 冷卻介質的時機)。控制單元24基於來自注塑機的輸入信號，確定是否是冷 卻開始時機。當確定不是開始冷卻時機時，控制單元24暫時終止處理。這樣，控制單元24確定既不是開始加熱時機，也不是開始冷卻時機，故不執行任何
控制。當確定是開始冷卻時機時，控制單元24執行步驟S19至步驟S23中所 示的冷卻工序。
冷卻工序
首先，在步驟S19中，控制單元24提供流通控制信號給第一閥25以打開 第一閥25。更特定地，控制單元24將第一閥25從全閉狀態驅動到全開狀態以 使冷卻空氣(常溫的空氣)流通至第一供給通道17、第一埠 15、第一通道 14a和第三通道14c。結果，冷卻空氣被噴射至注射噴嘴11的遠端部以冷卻注 射噴嘴11的遠端部。冷卻空氣間接地冷卻了在注射噴嘴11的注射口 12和樹 脂通道13內流動的熔融樹脂。這加速了樹脂的凝固。
在步驟S20中，控制單元24基於來自第一溫度傳感器21和第三溫度傳感 器23的檢測信號，確定介質(冷卻空氣)是否具有最優冷卻溫度(常溫)。 在步驟S21中，當冷卻空氣的溫度不再是最優溫度時，控制單元24通過控制 第一閥25的打開程度來調節冷卻空氣的溫度。
具體地，當冷卻空氣的溫度低於最優溫度時，控制單元24減小第一閥25 的打開程度。當冷卻空氣的溫度高於最優溫度時，控制單元24增大第一閥25 的打開程度(僅當第一閥25不處於全開狀態時)。這將冷卻空氣的溫度調節 成最優溫度。
當步驟S21中的處理終止時或當控制單元24確定步驟S20中介質具有最 優溫度時，在步驟S22中，控制單元24確定由注塑機所執行的模具分離工序 是否已經完成。當模具分離工序未完成時，控制單元24再次執行步驟S20中 的處理。當模具分離工序已完成時，控制單元24將第一閥25從打開狀態控制 並切換至全合狀態以停止將介質噴射至注射噴嘴11。然後，控制單元24暫時
終止處理。
以此方式執行的冷卻工序加速了接近填充工序完成時至模具分離工序完 成時之間的樹脂凝固。因而這縮短了冷卻工序所需的時間。此外，當從模具移 出模塑製品時，通過包括冷卻工序的模塑工序而形成的模塑製品不大可能會發 生絞合現象。這避免在下一模塑周期還有樹脂留在腔室10內。
在執行下一模塑周期中的加熱和熔融工序時，已由冷卻空氣冷卻的注射噴 嘴11的遠端部被加熱空氣加熱。這避免了加熱和熔融工序由於冷卻而延長， 因而以最優方式縮短了整個模塑周期時間。
第一實施例的溫度調節機構具有以下優點。 (1)經由第一通道14a和第三通道14c噴射的冷卻空氣冷卻了注射噴嘴 11的遠端部。這間接冷卻了在樹脂通道13內流動的樹脂，並縮短了樹脂凝固所需的時間。因而，甚至當冷卻模塑製品和從模具移除模塑製品的所需時間被 縮短時，模塑製品中不大可能發生絞合現象。此外，在執行下一模塑周期中的 加熱和熔融工序時，經由第二通道14b和第三通道14c供給的加熱空氣噴射至 注射噴嘴11的遠端部，注射噴嘴11的遠端部在之前的模塑周期已經被冷卻。
這加速了樹脂通道13內流動的樹脂的熔融，並且縮短了加熱和熔融工序所需
的時間。因而這既縮短了模塑周期時間又避免了絞合現象。此外，載冷介質和 載熱介質都是流體(空氣)。因而，可採用相同的結構進行冷卻和加熱。與諸 如用載冷介質執行冷卻和採用加熱器加熱時相比，這簡化了溫度調節機構的結 構。
(2) 載冷介質和載熱介質經由單獨的介質通道(第一通道14a和第二通道 14b)流入第三通道14c。噴射至注射噴嘴11外表面的介質的溫度可通過只採 用其中一種介質或採用兩種介質的混合物來進行自由調節。與僅採用溫度調節
裝置27時相比，這可更迅速地調節載熱介質的溫度。
(3) 控制單元24控制各第一閥25和第二閥26以線性改變打開程度。更 特定地，控制單元24連續改變冷卻空氣和加熱空氣的供給量。當注射噴嘴ll 或樹脂被冷卻或加熱時，這能將各介質的供給量設置成最優值。尤其當混合載 冷介質和載熱介質以調節介質溫度時，便於對混合物進行溫度微調。
(4) 由控制單元24控制的開始加熱時機設置成開始加熱和熔融工序的時
機。完成加熱的時機設置成完成加熱和熔融工序的時機。因而，僅當必要時用 加熱空氣加熱注射噴嘴11。這為加熱注射噴嘴11提供了有效的幫助。此外， 接近填充工序完成時機的時間點設置成控制單元24的開始冷卻時機。模具分 離工序完成的時機設置成冷卻完成時機。這樣，注射噴嘴11被冷卻空氣以可 靠方式冷卻。熔融樹脂經由注射噴嘴以可靠方式凝固。這縮短了模塑周期時間， 同時避免模塑製品的絞合現象。
(5) 冷卻空氣的溫度和加熱空氣的溫度由第一溫度傳感器21至第三溫度 傳感器23檢測。控制單元24基於傳感器21至23的檢測結果，控制冷卻空氣 的溫度和加熱空氣的溫度。因而，採用介質以高精度執行冷卻和加熱控制。
現參照圖4，針對其與第一實施例的差別，詳述根據本發明第二實施例的 注塑機的溫度調節機構。在第二實施例中，對於與第一實施例中的組件相同的 第二實施例的溫度調節機構組件，其標號與第一實施例中的標號相同。
如圖4A所示，第二實施例的溫度調節機構包括由管道31構成的第三通道 14c。第三通道14c用作介質流通單元。如圖4C所示，管道31基本為圓柱形。 第三通道14c被界定在管道31內。較佳地，管道31設置在凹部7內以延伸通 過注射噴嘴ll的遠端部。具體地，如圖4B所示，管道31設置在注射噴嘴11 的遠端部以延伸通過樹脂通道13的中心O，延伸的方向垂直於樹脂在樹脂通道13內流通的方向。管道31具有延伸出注射噴嘴11的遠端。因而，在第三通道
14c內流動的冷卻空氣或加熱空氣，在流經樹脂通道13後，被排出注射噴嘴11。 在管道31內流動的冷卻空氣或加熱空氣冷卻或加熱在樹脂通道13內流動的樹 脂。因而，在第二實施例中，與第一實施例相比，樹脂受冷卻和加熱更加直接。 這縮短了加熱和熔融工藝及冷卻工藝所需的時間。
在第二實施例中，管道31的橫截面形狀不一定是如圖4C所示的渾圓狀， 可被改變成各種形狀。
例如，圖5A示出了具有橢圓形橫截面的管道31a。這樣，為了增大與樹脂 的接觸面積並使樹脂流動順暢，較佳地，管道31a設置成使得橢圓的長軸與樹 脂流通的方向相平行。在另一例子中，圖5B示出了淚滴狀管道31b。這樣，較 佳地，管道31b也可以圖5B所示的方式設置。其它例子中，圖5C示出了具有 菱形橫截面的管道31c，圖5D示出了具有三角形橫截面的管道31d。具有渾圓 橫截面(圖4C)的管道14易於形成。與之相比，如圖5A至5D所示的各管道 31a至31d使樹脂能夠從樹脂通道13順暢地流動至注射口 12。各管道可形成為 具有與樹脂相接觸的擴大的接觸面積，以使樹脂有效冷卻(或加熱)。
此外，用作介質流通單元的管道可設置成延伸通過與樹脂通道13的中心O (參照圖4B)相分離的位置。例如，圖6A示出了管道31e，管道31e是並未 延伸通過中心O的兩個平行管道。此外，圖6B示出了管道f，其具有沿樹脂通 道13的內圓周面延伸的環形部。管道f可使樹脂更有效地被冷卻(或加熱)。
現參照圖7和圖8，針對其與第一實施例和第二實施例的區別，詳述根據 本發明第三實施例的注塑機的溫度調節機構。在第三實施例中，與第一實施例 中的組件相同的組件，其標號與第一實施例中的標號相同。
在第三實施例中，用作介質流通單元的管道101設置成延伸通過注射噴嘴 11的遠端部(接近注射口 12的部分)。更特定地，管道101設置成延伸通過 樹脂通道13的中心O (參照圖4B)，延伸的方向垂直於樹脂在樹脂通道13 內流通的方向。管道101具有延伸出注射噴嘴11的遠端部，其界定出開口 101a。 管道101的開口 101a設置在接近注射口 12處。管道101具有正好是圓形的橫 截面。介質通道界定在管道101內。管道101具有與泵102相連接的基部端， 泵102是介質供給源。在第三實施例中，泵102供給用作載冷介質的常溫空氣 至管道101的介質通道。
閥103設置在管道101內靠近泵102處。閥103對流通通過管道101內的 介質通道的冷卻空氣量進行控制。溫度傳感器104設置在管道101內靠近注射 噴嘴11處。溫度傳感器104檢測流動通過介質通道的冷卻空氣的溫度。閥103 和溫度傳感器104與用作介質供給控制單元的供給控制單元105(此處稱為"控 制單元")電連接。閥103基於控制單元105提供的流通控制信號，控制介質通道內流通的載冷介質量。在第三實施例中，控制單元105控制閥103以線性 改變打開程度。
閥103控制泵102供給的載冷介質(冷卻空氣)量。控制冷卻空氣，使得 預定的流通量通過形成於管道101遠端的開口 101a，經由管道101中的介質通 道排出管道IOI。
特定地，控制單元105由包括CPU、 ROM、 RAM的計算機單元(未示出) 構成。以與第一實施例相同的方式，控制單元105基於來自注塑機的輸入信號 和來自溫度傳感器104的檢測信號，控制和驅動閥103。控制單元105控制冷 卻空氣的供給與注塑機同步。
在第三實施例中，管道IOI、泵102、閥103、溫度傳感器104和控制單元 105構成了用於注塑機的溫度調節機構。
現參照圖8的流程圖，詳述具有上述結構的溫度調節機構的操作實例。
在第三實施例中，注塑機以與第一實施例中所採用的相同方式，執行根據 圖2中所示的模塑周期的模塑工序。更特定地，模塑工序的一個周期包括加熱 工序和熔融工序、填充工序、冷卻工序以及模具分離工序。
控制單元105在模塑周期間，以如圖8所示的預定中斷間隔，執行如圖8 所示的控制程序(溫度調節控制)。如圖8所示，在步驟S101中，控制單元 105基於來自注塑機的輸入信號，獲取各種模塑信息。模塑信息包括與模塑周 期中執行的各工序相關的信息、與樹脂材料相關的信息、與注射噴嘴11的加 熱溫度相關的信息、與注射口 12的直徑相關的信息、與注道9的直徑和長度 相關的信息、與模塑製品相關的信息。
然後，在步驟S102中，控制單元105基於在步驟S101中獲取的注塑機的 模塑信息，來確定是否是開始加熱的時機(開始加熱時機)。在第三實施例中， 控制單元105採用至少一個模塑信息作為移置參數(displacementparameter)， 計算冷卻開始時機(開始供給冷卻空氣的時機)和冷卻完成時機(完成供給冷 卻空氣的時機)。更特定地，在第三實施例中，接近填充工序完成時的時間點 設置成冷卻開始時機，以及完成模具分離工序的時機設置成冷卻完成時機。在 步驟S102中，當確定不是冷卻開始時機時，控制單元105暫時終止處理。另 一方面，當確定是冷卻開始時機時，控制單元105執行步驟S103至S107中的 冷卻工序。
當執行冷卻工序時，在步驟103中，控制單元105提供流通控制信號給閥 103並打開閥103。更特定地，控制單元105將閥103從全閉狀態驅動至全開 狀態以使冷卻空氣(常溫下的空氣)在管道101中的介質通道內流通。冷卻空 氣在注射噴嘴11的樹脂通道13中流動，並從管道101的遠端101a排出管道 101。結果，冷卻空氣間接冷卻了在注射噴嘴11的注射口 12和樹脂通道13內流動的熔融樹脂，並且更迅速地凝固樹脂。
在步驟104中，控制單元105基於來自溫度傳感器104的檢測信號，確定 冷卻空氣是否具有最優冷卻溫度(常溫)。當冷卻空氣的溫度不是最優溫度時， 控制單元105在步驟S105中控制閥103的打開程度以調節冷卻空氣的溫度。
具體地，當冷卻空氣的溫度低於最優溫度時，控制單元105減小閥103的 打開程度。當冷卻空氣的溫度高於最優溫度時，控制單元105增大閥103的打 開程度(僅當閥103不處於全開狀態時)。這將冷卻空氣的溫度調節至最優溫 度。
當步驟S105中的處理已完成時或當控制單元105在步驟S104中確定冷卻 空氣的溫度是最優溫度時，在步驟S106中，控制單元105基於來自注塑機的 輸入信號，確定模具分離工序是否己經完成。當模具分離工序未完成時，控制 單元105再次執行步驟S104中的處理。當模具分離工序已經完成時，在步驟 S107中，控制單元105將閥103從打開狀態控制和切換至全閉狀態以停止將冷 卻空氣噴射至注射噴嘴11。然後，控制單元105暫時終止處理。
這樣，冷卻工序使樹脂在從接近填充工序完成時至模具分離工序完成時， 能夠更迅速地凝固。因而，這縮短了冷卻工序所需的時間。此外，當模塑製品 從模具移除時，通過包括冷卻工序的模塑工序形成的模塑製品中不大可能發生 絞合現象。結果，避免在下一模塑周期中仍有樹脂留在腔室10內。
第三實施例的溫度調節機構具有以下優點。
(1) 管道101設置成延伸通過注射噴嘴11的樹脂通道13，並且冷卻介質 (冷卻空氣)在管道101的介質通道內流通。因而，與現有技術中當冷卻空氣
被供給至注射噴嘴11的外表面時相比，採用流動通過管道101的冷卻空氣可 更加直接地冷卻樹脂。此外，管道101設置在靠近注射噴嘴11的注射口 12處。 因而，靠近注射口 12的樹脂被有效冷卻。這縮短了樹脂凝固所需的時間。因 而，甚至當冷卻樹脂和將模塑製品從模具移出所需的時間縮短時，模塑製品中 也不大可能會發生絞合現象。換句話說，在縮短模塑周期時間的同時也可避免 絞合現象。
(2) 管道101設置在與樹脂在樹脂通道13內流通的方向相垂直的方向。 因而，樹脂通道13內流動的樹脂一直與管道101相接觸。當冷卻空氣供給至 管道101時，這確保了與管道101相接觸的樹脂被冷卻空氣冷卻。
(3) 管道101設置成延伸通過樹脂通道13的中心部(以第二實施例中採 用相同方式的圖4B中所示的中心部0)。因而，樹脂通道13內流動的樹脂從 中心部起被冷卻。通常，樹脂的凝固從外部開始，並止於不容易冷卻的中心部。 因此，通過從中心部開始冷卻樹脂，可加速樹脂的凝固。這縮短了樹脂凝固所 需的時間。(4) 基於樹脂材料、注射噴嘴的加熱溫度、注射口直徑和樹脂模塑製品 中的至少一個，對冷卻空氣的供給開始時機和供給完成時機進行控制和改變。 這使樹脂在最優時機被冷卻。
(5) 管道101不是設置在固定模具2內，而是設置在注射噴嘴11內。當 第三實施例的溫度調節機構用於注塑機時，無需改變固定模具2的形狀。當第 三實施例的溫度調節機構用於注塑機時，只需要改變注射噴嘴ll。因此，可採 用溫度調節機構而無需對注塑機的結構做顯著改變。
(6) 溫度傳感器104檢測冷卻空氣的溫度，並且控制單元105基於檢測 結果來控制閥103，以優化冷卻空氣的流通量。因而，採用介質以高精度執行 冷卻控制。
現參照圖9，針對其與第一、第二及第三實施例的區別，描述根據本發明 第四實施例的注塑機的溫度調節機構。在第四實施例中，與第一實施例相同的 組件被標識為與第 一 實施例中的圖號相同的圖號。
第P實施例的溫度調節機構與第三實施例的溫度調節機構區別在於第四 實施例的溫度調節機構既採用了冷卻機構又採用了加熱機構。加熱機構具有的 結構與第一和第二實施例中所述的加熱機構的結構相同。
具體地，如圖9所示，管道201包括設置成延伸通過注射噴嘴11的通道 202，以及從通道202分支出來的兩個通道203和204。在第四實施例中，通道 (此處稱為"第一通道")203用作本發明的第一介質通道。通道(此處稱為 "第二通道")204用作本發明的第二介質通道。通道(此處稱為"第三通道") 202用作本發明的第三介質通道。第三通道202具有形成為接近注射口 12的開 口 201a (管道201的開口)。第一通道203和第二通道204各具有第一端和第 二端，第一端與第三通道202連通，第二端與泵210連通。
第一閥205設置在第一通道203內。第二閥206設置在第二通道204內。 閥205和閥206各與供給控制單元(此處稱為"控制單元")211電連接。閥 205和閥206基於來自控制單元211的流通控制信號，各控制介質的流通量。 在第四實施例中，控制單元211控制闊205和閥206以線性改變打開程度。
第一溫度傳感器207設置在第一通道203的第一閥205和第三通道202之 間。第二溫度傳感器208設置在第二通道204的第二閥206和第三通道202之 間。第三溫度傳感器212設置在第三通道202內。各溫度傳感器207、 208和 212與控制單元211電連接。
溫度調節裝置209設置在第二通道204的第二閥206和泵210之間。溫度 調節裝置209將第二通道204內流通的介質加熱到預定溫度(例如225。C)。 溫度調節裝置209與控制單元211電連接，並基於控制單元211提供的溫度控 制信號控制介質溫度。從泵210供給至第一通道203的空氣量由第一閥205控制。預定的空氣量 從第一通道203流動至第三通道202。從泵210供給至第二通道204的空氣溫 度受溫度調節裝置209調節。在第二通道204內流動的空氣量由第二閥206控 制。被控制為具有預定溫度的預定空氣量從第二通道204流動至第三通道202。 因而，從第一通道203流動至第三通道202的空氣用作載冷介質，從第二通道 204流動至第三通道202的空氣用作載熱介質。在第一通道203內流動的空氣 和在第二通道204內流動的空氣在第三通道202內混合。空氣混合物從延伸通 過注射噴嘴11的管道201 (第三通道202)的遠端處的開口 201a，噴射至凹部 7內。
這樣，在第四實施例中，具有第一至第三通道203、 204和202的管道201; 泵210;第一至第三溫度傳感器207、 208和212;第一閥205和第二閥206以 及控制單元211構成了用於模塑機的溫度調節機構。
具有上述結構的第四實施例的溫度調節機構根據圖3所示的控制程序，以 與第一實施例相同的方式進行操作。
具體地，控制單元211在模塑周期間(參照圖2)執行圖3所示的控制程 序(溫度調節控制)，控制程序由注塑機以預定中斷間隔執行。這樣，第四實 施例的第一閥205和第二閥206與第一實施例的第一閥25和第二閥26相對應。 此外，第四實施例的第一通道至第三通道203、 204和202與第一實施例的第 一至第三通道14a、 14b、 14c相對應。第四實施例的第一至第三溫度傳感器207、 208和212與第一實施例的第一至第三溫度傳感器21至23相對應。
除了第三實施例的優點(1)至(6)之外，第四實施例的溫度調節機構還 具有以下優點。
(7) 除了冷卻空氣之外，加熱空氣也在管道201的第三通道202內流通， 第三通道202設置成延伸通過注射噴嘴11的樹脂通道13。在加熱工序和熔融 工序中供給加熱空氣以加熱注射噴嘴11並熔融樹脂通道13內的樹脂。加熱空 氣加快了在樹脂通遣13內流動的樹脂的熔融。此外，在先前模塑周期中已被 冷卻的注射噴嘴11的遠端部，在下一模塑周期的加熱工序和熔融工序中被噴 射至注射噴嘴11的加熱空氣加熱。這個結構不僅縮短了冷卻工序所需的時間， 而且縮短了加熱和熔融工序所需的時間。因而，既縮短了模塑周期時間，也避 免了模塑製品的絞合現象。
載冷介質和載熱介質都是流體(空氣)。因而，可採用相同的結構用於冷 卻和加熱。與例如採用載冷介質冷卻樹脂並且採用諸如加熱器的加熱裝置加熱 樹脂時相比，這簡化了溫度調節機構的結構。
(8) 冷卻空氣和加熱空氣經由分隔的介質通道(第一通道203和第二通 道204)流入第三通道202中。因而，在樹脂通道13內流通的介質溫度可僅通過採用冷卻空氣或加熱空氣中的一種，或通過採用冷卻空氣和加熱空氣的混合 物來進行自由調節。與當僅採用溫度調節裝置209時相比，加熱空氣的溫度被 迅速調節。
(9) 控制單元211控制各第一閥205和第二閥206以線性改變打開程度。 更特定地，控制單元211不斷改變冷卻空氣和加熱空氣的供給量。這使得當注 射噴嘴11或樹脂被冷卻或加熱時，各介質的供給量設置成最優值。尤其是當 將載冷介質和載熱介質相混合以調節介質溫度時，便於對混合物進行溫度微 調。
(10) 以對於冷卻空氣採用的方式相同的方式，基於樹脂材料、注射噴嘴 的加熱溫度、注射口的直徑和樹脂模塑製品的尺寸中的至少一個，加熱空氣的 供給開始時機和供給完成時機也受到控制而改變。這使樹脂在最優加熱時機被 加熱。
(11) 冷卻空氣的溫度和加熱空氣的溫度由第一至第三溫度傳感器207、 208和212檢測。控制單元212基於各傳感器207、 208和212的檢測結果，將 冷卻空氣的溫度和加熱空氣的溫度控制到最優溫度。因而，採用介質以高精度 執行冷卻控制和加熱控制。
本發明可以下列方式更改。
在第四實施例中，由絕緣材料製成的襯套301可按圖IOA和圖IOB所示， 設置在注射噴嘴11和管道201之間。這減小了注射噴嘴11和管道201之間的 熱衝擊效應，並使溫度控制可以較高精度執行。
在上述各實施例中，空氣(載冷介質或載熱介質或兩者)可重新流通至泵。 這使諸如水的液體或諸如氯氟烴的非環境友好型材料可方便地用作載冷介質 或載熱介質。
在上述各實施例中，控制單元(24、 105和211)可基於例如來自注塑機 的模塑信息或來自操作員的參數輸入，自由改變加熱開始時機、加熱終止時機、 冷卻開始時機(僅在第一、第二和第四實施例中)以及冷卻完成時機(僅在第 一、第二和第四實施例中)。
在上述各實施例中，閥的打開程度中在全閉狀態與全開狀態之間以雙向方 式變化。這簡化了由控制單元(24、 105和211)執行的閥控制。
冷卻空氣的溫度不限於常溫，而可為經過調節的溫度(例如，高於或等於 常溫的溫度)，該溫度由溫度調節裝置(27和209)調節而成。
在第一、第二和第四實施例中，可省略溫度調節裝置(27和209)。例如， 在第一和第二實施例中，第二供給通道18可設置在靠近注射噴嘴11處，並且 可採用注射噴嘴11的熱量對在第二供給通道18中流動的加熱空氣的溫度進行 調節。以相同的方式，可採用注射噴嘴11的熱量對在管道201 (第一通道202)中流動的加熱空氣的溫度進行調節。
在第一實施例中，介質通道14可僅包括第三通道14c。這樣，優選地，控 制單元24選擇性地將冷卻空氣和加熱空氣供給至第三通道14c。
在第三實施例中，控制單元105可選擇性地將冷卻空氣和加熱空氣供給至 管道101。
在第一實施例中，介質通道14可僅包括第一通道14a和第二通道14c。這 樣，通道14a和14b各與凹部7相連通。
在上述實施例中，可省略溫度傳感器。這簡化了溫度調節機構的結構並且 進一步減小了控制單元的處理負荷。
用於溫度調節控制的控制程序並不限於如圖3和圖8所示的在預定中斷間
隔執行的中斷程序。例如，在圖3所示的控制程序中，處理可在執行步驟sn
和S23後返回步驟S12。以相同的方式，在如圖8所示的控制程序中，處理在 步驟S107之後可返回步驟S102。這樣，供給控制單元24、 105或211在模塑 周期工序中間歇地執行溫度調節控制。
除了權利要求所引述之外，以下列出了其它一些基於上述實施例和更改而 得出的技術概念。
(1) 如權利要求1至6以及11中任一項所述的溫度調節裝置，其中所述 載冷介質和載熱介質是空氣。根據技術概念(1)，所述載冷介質和載熱介質 可以低成本獲得。
(2) 如技術概念(1)所述的溫度調節機構，其中用作載冷介質的所述空 氣的溫度是常溫。技術概念(2)無需採用確實冷卻載冷介質的結構。
(3) 如權利要求1至11以及技術概念(O和(2)中任一項所述的溫度 調節機構，其中所述介質流通單元包括溫度檢測單元和供給控制單元，所述溫 度檢測單元用於檢測在所述介質流通單元中流動的所述介質溫度，所述供給控 制單元基於來自所述溫度檢測單元的檢測信號對在所述介質流通單元中流動 的所述介質溫度進行調節。技術概念(3)使在所述介質流通單元內流動的所 述介質的溫度以最優方式被調節。
(4) 如權利要求1至11中任一項所述的溫度調節機構，其中熱絕緣襯套 設置在所述注射噴嘴和所述介質流通單元之間。
(5) —種用於製造樹脂模塑製品的方法，其包括加熱和熔融工序、填充 工序、冷卻工序，所述加熱和熔融工序用於在注塑機的注射噴嘴中加熱和熔融 樹脂材料，所述填充工序用於填充來自注射噴嘴的熔融樹脂以將所述樹脂填充 模具，所述冷卻工序用於冷卻和凝固所述模具中填充的樹脂並從所述模具移出 所述固體樹脂；其中在所述工序中，至少所述冷卻工序通過使載冷介質在設置 於所述注射噴嘴內的管狀介質流通單元中流通，來冷卻靠近所述介質流通單元的樹脂。
(6)如技術概念(5)所述的方法，其中基於所述樹脂材料、所述注射噴 嘴的加熱溫度、所述樹脂的出口的直徑、注道的直徑、和樹脂模塑製品的尺寸， 來改變所述載冷介質的供給開始時機和供給完成時機。
權利要求
1.一種用於注塑機的溫度調節機構，其包括用於注射樹脂材料的注射噴嘴，所述溫度調節機構包括流通載冷介質或載熱介質以噴射所述載冷介質或所述載熱介質的介質流通單元，所述載冷介質用於冷卻所述注射噴嘴內的所述樹脂材料，所述載熱介質用於加熱所述樹脂材料；以及供給控制單元，其控制供給至所述介質流通單元的所述載冷介質和所述載熱介質，使所述載冷介質和所述載熱介質選擇性地從所述介質流通單元噴射出。
2. 如權利要求1所述的溫度調節機構，其中 所述注射噴嘴包括形成於所述注射噴嘴遠端部內的出口；以及 所述介質流通單元設置成朝向所述出口的外表面選擇性地噴射所述載冷介質和所述載熱介質。
3. 如權利要求1所述的溫度調節機構，其中所述注射噴嘴包括出口和樹脂通道，所述出口形成於所述注射噴嘴遠端部 內，所述樹脂通道與所述出口連通並流通所述樹脂材料；以及 所述樹脂流通單元部分延伸通過所述樹脂通道。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的溫度調節機構，其中所述供給控制單 元同時將所述載熱介質和所述載冷介質供給至所述介質流通單元，使得所述載 冷介質和所述載熱介質的混合物如同來自所述介質流通單元的所述載熱介質 一樣被噴射出。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的溫度調節機構，其中所述介質流通單 元包括流通所述載冷介質的第一介質通道； 流通所述載熱介質的第二介質通道；以及與所述第一介質通道和所述第二介質通道連通的第三介質通道，其將經由 所述第一介質通道和所述第二介質通道流通到所述第三介質通道內的所述介 質噴射出去。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的溫度調節機構，其中所述供給控制單 元連續改變各所述載冷介質和所述載熱介質的供給量。
7. 如權利要求1至5中任一項所述的溫度調節機構，其中所述供給控制單 元通過切換到供給狀態或供給完成狀態中的任意一個，對供給至所述介質流通 單元的所述載冷介質和所述載熱介質進行控制。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的溫度調節機構，其中所述供給控制單元採用移置參數對所述載熱介質的供給開始時機和供給完成時機進行控制，所 述移置參數是與所述注塑機的模塑周期相關的信息、與所述樹脂材料相關的信 息、與所述注射噴嘴被加熱達到的溫度相關的信息、與所述出口的直徑相關的 信息、與所述模具內形成的注道的直徑相關的信息、與所述注道的長度相關的 信息以及與由所述模具形成的模塑製品相關的信息中的至少一個信息。
9. 一種用於注塑機的溫度調節機構，其包括用於注射樹脂材料的注射噴 嘴，所述溫度調節機構包括流通載冷介質並部分延伸通過所述注射噴嘴的管狀介質流通單元，所述載 冷介質冷卻所述注射噴嘴內的所述樹脂材料；以及供給控制單元，其控制供給至所述介質流通單元的所述載冷介質。
10. 如權利要求9所述的溫度調節機構，其中所述注射噴嘴包括出口和樹脂通道，所述出口形成於所述注射噴嘴的遠端 部內，所述樹脂通道與所述出口連通並流通所述樹脂材料；以及所述介質流通單元設置成使得所述介質流通單元部分延伸通過所述出口 ， 其延伸的方向與所述樹脂材料在所述樹脂通道內的流通方向相交。
11. 如權利要求IO所述的溫度調節機構，其中所述介質流通單元部分延伸 通過所述樹脂通道的中心部。
12. 如權利要求1至11中任一項所述的溫度調節機構，其中所述供給控制 單元採用移置參數對所述載冷介質的供給開始時機和供給完成時機進行控制， 所述移置參數是與所述注塑機的模塑周期相關的信息、與所述樹脂材料相關的 信息、與所述注射噴嘴被加熱達到的溫度相關的信息、與所述出口的直徑相關 的信息、與所述模具上形成的注道的直徑相關的信息、與所述注道的長度相關 的信息以及與由所述模具形成的模塑製品相關的信息中的至少一個信息。
13. 如權利要求9至12中任一項所述的溫度調節機構，其中所述供給控制單元除了供給所述載冷介質之外還供給載熱介質至所述介質流通單元，並且對 供給至所述介質流通單元的所述載冷介質和所述載熱介質進行控制。
全文摘要
一種用於注塑機的溫度調節機構，其既縮短了模塑周期時間，又以最優方式避免發生絞合現象。通道(14)包括開口(14d)，其設置在靠近注塑機的注射噴嘴(11)出口(12)的外表面。供給控制單元(24)至少將冷卻空氣和加熱空氣中的一種供給到通道(14)以選擇性地將載冷介質、載熱介質以及載冷介質和載熱介質的混合物噴射到靠近出口(12)的外表面處。
文檔編號B29C45/78GK101316692SQ20068004464
公開日2008年12月3日 申請日期2006年11月20日 優先權日2005年11月30日
發明者關戶進一郎, 太田雅也, 平川靖夫, 橫浜春夫, 田中康司 申請人:株式會社東海理化電機製作所