注射成型模具和注射成型方法 【技术领域】
本发明涉及能够通过简单结构的一个模具以一次注射成型、高精度地得到形状或体积分别不同的多个树脂成型品的注射成型模具和注射成型方法。
背景技术
以往，公知有通过一个模具以一次注射成型得到形状或体积分别不同的多个树脂成型品的所谓的组合模制(フアミリ一取り)的注射成型模具。
例如，在日本特开2001-198958号公报中公开了如下技术：为了得到高精度的组合模制成型品，从下列观点出发而配置树脂流动调整部和压力调整部：第1，使模腔填充时的注射内压在各模腔中同等；第2，使树脂流动路径中的熔融树脂前端的状态即浇口部中的熔融树脂的状态在各模腔中同等。
在上述日本特开2001-198958号公报中，如其图1的说明那样，在2个模腔20和21中分别配置有气体喷嘴22和23，以调整各自的注射内压，在气体喷嘴22和23上分别连设有气体供给单元。并且，在浇口14和15中分别配置有用于对熔融树脂前端的状态进行调节的阀销16和17的前端部，阀销16和17的后端分别与气缸18和19连接。
但是，在日本特开2001-198958号公报的注射成型模具的结构中，需要2个气体供给单元的配置、以及2组气缸和阀销的配置，不仅结构复杂、步骤费事，而且结构复杂的模具整体的价格也昂贵。
特别地，在进行小型且少量的树脂成型品的组合模制注射成型时，由于步骤费事导致的相应费用和使用昂贵的模具的折旧费用，成型品本身也昂贵，不是良策。
【发明内容】
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于，提供如下的注射成型模具和注射成型方法：能够通过简单结构的一个模具以一次注射成型、高精度地得到形状或体积分别不同的多个树脂成型品。
为了达成上述目的，本发明的注射成型模具能够通过由固定模和可动模构成的一个模具，以一次注射成型得到形状或体积分别不同的多个树脂成型品，其特征在于，该注射成型模具具有：多孔质部，其与树脂流动路径部或树脂的溢出部连设，并由具有多个从一端到另一端连续的空洞的多孔质材料构成，所述溢出部从成型品转印部起附加配置在该成型品转印部之外；以及树脂流动调整部，其由具有与构成所述固定模的模具部件的热传导率不同的热传导率的部件构成，一部分与树脂流动路径部连接配置。
并且，同样地，为了达成上述目的，本发明的注射成型方法通过由固定模和可动模构成的一个模具，以针对树脂流动路径部进行的一次注射成型，来制作形状或体积分别不同的多个树脂成型品，其特征在于，该注射成型方法包括以下工序：树脂流动调整部状态设定工序，在配置树脂流动调整部时，设定树脂流动调整部的状态，所述树脂流动调整部由具有与固定模的各模具部件的热传导率不同的热传导率的部件构成，所述树脂流动调整部的一端与树脂流动路径部的一部分连接，另一端与发热源连结，所述树脂流动调整部的状态包括树脂流动路径部与树脂流动调整部连接的位置、该树脂流动调整部的连接部分的形状以及连接部分的温度；多孔质部状态设定工序，在配置多孔质部时，设定多孔质部的状态，所述多孔质部与固定模地树脂流动路径部或连设于可动模的成型品转印部的树脂溢出部连设，所述多孔质部由具有多个从一端到另一端连续的空洞的多孔质材料构成，所述多孔质部的状态包括连设该多孔质部的位置和空洞的直径或该空洞的总数；树脂流动解析工序，利用基于树脂流动调整部状态设定工序的状态设定值和多孔质部状态设定工序的状态设定值的注射成型的模拟程序，进行熔融树脂相对于多个树脂成型品的成型品转印部的注射速度、注射量、到注射完成为止的时间等是否确保了均衡的树脂流动解析，在该树脂流动解析的结果表示不适当时，变更树脂流动调整部状态设定工序的状态设定值和多孔质部状态设定工序的状态设定值，反复进行树脂流动解析的模拟程序，直到该树脂流动解析的结果表示适当为止；以及注射成型工序，在该树脂流动解析工序的树脂流动解析的结果表示适当时，将在该树脂流动解析的模拟程序中使用的树脂流动调整部状态设定工序的状态设定值和多孔质部状态设定工序的状态设定值作为执行值，执行基于模具的多个树脂成型品的注射成型。根据本发明，能够提供如下的注射成型模具和注射成型方法：能够利用为了调节树脂的流动性而将一部分连接配置在树脂流动路径部上的树脂流动调整部、以及为了调节作为成型品转印部的模腔的注射内压而连设于树脂流动路径部或溢出部的多孔质部这样的简单结构，通过一个模具以一次注射成型、高精度地得到形状或体积分别不同的多个树脂成型品。
【附图说明】
图1是将一部分作为剖面示意地示出第1实施方式的模具的整体结构的图。
图2是利用剖面示出图1的一部分的模具的立体图。
图3是示出第1实施方式的模具的固定模和可动模的开模时的状态的主视图。
图4是利用剖面示出图3的右2/3的图。
图5是仅取出图3的可动模进行表示的立体图。
图6是示出从第1实施方式的模具取出到外部的2个成型品以及流路凝固树脂相互取出之前存在于模具中时的位置关系的图。
图7是示出作为第1实施方式的成型形状或体积不同的多个成型品之前的步骤而设定多孔质部的条件和树脂流动调整部的条件的处理的流程图。
标号说明
30：模具(注射成型模具)；40：固定模具(固定模)；41：固定侧安装板；42：流道板(runner plate)；43：固定侧模板；44：凹部；45、46：模具镶块；47：圆筒状凹部；48：三角形状凹部；49：直浇道；51、52：横浇道；53：分模面(parting face)；54、55：浇口；56：树脂流动调整部；57：绝热部件；58：多孔质部；59：个别温度调整部；60：可动模具(可动模)；61：可动侧安装板；62：间隔块；63：可动侧模板；64：凹部；65、66：模具镶块；67：圆柱状凸部；68：三角柱状凸部；69：分模面；71(71a、71b)：顶出板；72、73：模腔(成型品转印部)；74：溢出部；75：多孔质部；76：圆筒容器；77：三角筒容器；78：溢料；81：凹处。
【具体实施方式】
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，关于以下说明的固定模具(固定模)和可动模具(可动模)，考虑到目视确认性和说明的便利性，图示并说明在立式注射成型机中使用的模具，该立式注射成型机构成为经由分模面69上下脱模。
第1实施例
图1是将一部分作为剖面示意地示出第1实施方式的模具的整体结构的图。
图2是利用剖面示出上述一部分的模具的立体图。另外，如图2所示，图1和图2的剖面在切去模具的长度方向的大约2/3、模具的短边方向的大约1/2的状态下示出模具的近前右侧。并且，在图2中，省略了表示是剖面的剖面线的图示。
如图1和图2所示，模具(注射成型模具)30由固定模具(固定模)40和可动模具(可动模)60构成。
一方的固定模具40由固定侧安装板41、流道板42、以及固定侧模板43构成。在固定侧模板43上，在从其下表面朝向上方形成的凹部44中安装有模具镶块45和46。模具镶块45在中央部形成圆筒状凹部47，模具镶块46在中央部形成三角筒形状凹部48。
在上述固定侧安装板41和流道板42中形成有直浇道49。而且，在固定侧模板43中形成有与上述直浇道49连通并分支为两方的横浇道51和52。横浇道51和52由穿设于固定侧模板43的分模面(parting face)53的槽构成，槽的上部开口面由流道板42覆盖。
分别与上述分支为两方的横浇道51和52的端部连通的浇口54和55以向下方贯通固定侧模板43的方式形成。这些浇口54和55还与模具镶块45和46连续形成，分别与圆筒状凹部47和三角筒形状凹部48连通。
在本例的上述固定模40的结构中，作为本例的特征结构，在流道板42的比直浇道49更靠右方的流道板42的部分中配设(埋设)有树脂流动调整部56。该树脂流动调整部56由具有与构成固定模40的模具部件(固定侧安装板41、流道板42)的热传导率不同的热传导率的部件构成。
该树脂流动调整部56的与其他部件的轴向垂直的截面的形状形成为圆形或多边形，该树脂流动调整部56的周围由绝热部件57覆盖，遮断与构成固定模40的模具部件(固定侧安装板41、流道板42)的接触。
而且，该树脂流动调整部56的一端与树脂流动路径部(在本例中为横浇道51)连接配置。关于与树脂流动路径部连接的方法，可以与作为树脂流动路径部的内表面的路径面连接，也可以进入树脂流动路径内而连接。本例的树脂流动调整部56在沿着分模面53的方向和与分模面53交叉的方向上弯曲，以与横浇道51连接。
并且，树脂流动调整部56连结成，由作为发热源的加热器等构成的个别温度调整部39与树脂流动调整部56露出的端部(从固定模40露出的端部)接触，该个别温度调整部39用于调整为与构成固定模40的模具部件(固定侧安装板41、流道板42)的温度不同的温度。该树脂流动调整部56是为了调整在树脂流动路径部(在本例中为横浇道51)中流动的树脂的流动性而配置的。
并且，在该固定模40的结构中，作为进一步的本例的特征结构，在树脂流动路径部(在本例中为横浇道51)的端部连设配置有棒状的多孔质部58的一端。多孔质部58的另一端露出于固定侧模板43的外部侧面。
该多孔质部58由陶瓷或金属的多孔质材料构成。在金属的情况下，考虑到耐腐蚀性和刚性，优选使用SUS316或SUS304等不锈钢。该多孔质材料形成有多个从一端到另一端连续的空洞孔。多个空洞的直径形成为0.02mm～0.05mm的大小。若是该范围的直径的大小，则空气通过，但是熔融树脂不会进入。
由该多孔质材料构成的多孔质部58是为了调整树脂流动路径部(在本例中为横浇道51)的内压而配置的。通过适当设定孔的直径的大小或孔的数量，能够适当地控制要调整的内压。
另外，上述树脂流动调整部56所连接的树脂流动路径部不限于横浇道51。也可以配置成与浇口54、或后述的模腔72的树脂流过的适当的构成固定模40的模具部件(固定侧模板43和模具镶块45)的适当部位连接。并且，多孔质部58的配置也同样。
并且，树脂流动调整部56不限于本例那样弯曲，也可以是一端与形成树脂流动路径部的路径面的侧面连接配置的平板形状。
另一方的可动模具60由可动侧安装板61、间隔块62、以及可动侧模板63构成。在可动侧模板63上，在从其上表面朝向下方穿设的凹部64中安装有模具镶块65和66。
模具镶块65在中央部形成圆柱状凸部67，模具镶块66在中央部形成三角柱状凸部68。这些凸部67、68形成为比可动侧模板63的分模面69更向固定模具40侧(固定侧模板43的凹部47、48)突出。
并且，在可动模具60的可动侧安装板61上，以能够升降的方式保持用于支承未图示的顶出销(ejector-pin：突出销)的2张顶出板71(71a、71b)。
在上述结构中，第1模腔72的周围由固定侧模板43侧的模具镶块45的圆筒状凹部47的内壁和可动侧模板63侧的模具镶块65的圆柱状凸部67的外壁构成，该第1模腔72是与由固定模40和可动模60形成的使圆筒状的容器扣过来的形状的成型品对应的空隙。
并且，第2模腔73的周围由固定侧模板43侧的模具镶块46的三角筒形状凹部48的内壁和可动侧模板63侧的模具镶块66的三角柱状凸部68的外壁构成，该第2模腔73是与由固定模40和可动模60形成的使三角筒形状的容器扣过来的形状的成型品对应的空隙。
上述浇口54和55分别与作为这些成型品的转印部的模腔72和73连通。而且，分别连通于第2模腔73的三角形的三个角下端部而附加配置在模腔部外的空隙即溢出部74，以与模具镶块66的分模面69连接的方式穿设于可动模60的模具镶块66，所述第2模腔73是与使三角筒形状的容器扣过来的形状的成型品对应的空隙。
而且，在该溢出部74的下方连设有棒状的多孔质部75的一端。多孔质部75纵向贯通模具镶块66，进而贯通可动侧模板63，多孔质部75的另一端露出于以使得可动侧模板63和顶出板71a对置的方式由间隔块62形成的空间部。
该多孔质部75也使用与所述多孔质部58相同的母材，与多孔质部58同样形成。该多孔质部75是为了调整溢出部74的内压而配置的。该情况下，也能够通过适当设定孔的直径的大小或孔的数量，适当地控制要调整的内压。
在上述固定模40和可动模60的结构中，从浇口54和55向模腔72和73注射熔融的成型用树脂而转印模具，制作形状或体积不同的2个成型品。在本例中，第1模腔72的体积比第2模腔73的体积大。
图3是示出上述固定模40和可动模60的开模时的状态的主视图。
图4是利用剖面示出图3的右2/3的图。
图5是仅取出图3的可动模60进行表示的立体图。在图3～图5中，对与图1和图2所示的结构相同的结构部分赋予与图1和图2相同的编号示出。
图3～图5所示的各结构部已经使用图1和图2进行了说明，所以，这里，省略对各结构部的说明，仅说明成型品和成型品以外的凝固树脂部分。
开模时，首先，可动模60在分模面69从固定模40脱模，在第1模腔72和第2模腔73(参照图1和图2)内冷却/凝固的2个成型品在可动模60的可动侧模板63的分模面69上，如图3～图5所示，表现为圆筒容器76和三角筒容器77(图中都为扣过来的形状)。
在三角筒容器77的开口缘部(图中为下端部)的三角的各角部(参照图5)，作为溢料78附着有在溢出部74(参照图4)中凝固的多余的树脂。通过将这2个成型品(圆筒容器76、三角筒容器77)向上方抬起，由此，能够将它们从模具30(参照图1和图2)取出到外部。
并且，在模具30的开模时，固定模40和可动模60在上述分模面69脱模，接着，如图3和图4所示，固定模40的流道板42和固定侧模板43在分模面53脱模。
由此，在模腔72和73以外的树脂流动路径部的直浇道49、横浇道51、52、浇口54、55的流路内凝固的流路凝固树脂79出现于在流道板42和固定侧模板43之间形成分模面69的各脱模部的中间。该流路凝固树脂79也能够通过从直浇道49、浇口54、55拔出而从模具30取出到外部。
图6是示出从模具30取出到外部的圆筒容器76、三角筒容器77以及流路凝固树脂79相互取出之前存在于模具30中时的位置关系的图。另外，该图还示出三角筒容器77的溢料78。
在流路凝固树脂79中，在与圆筒容器76侧的横浇道51对应的部分的凝固部，树脂流动调整部56(参照图4)的一端稍稍进入流路内与流路连接的状态作为凝固部的凹处81残存。
上述溢料78使用未图示的钳子等从三角筒容器77切割，并与流路凝固树脂79一起被回收，再次用作成型用的树脂原料。
另外，如本例那样，当树脂流动调整部56配置成连接到与体积比第2模腔73的体积大的例如第1模腔72连通的树脂流动路径部(横浇道51)时，树脂流动调整部56的温度被调节为比周边的模具部件高的温度，熔融的成型用树脂的流动性高。
并且，当树脂流动调整部56配置成连接到与体积比第1模腔72的体积小的例如第2模腔73连通的树脂流动路径部(横浇道52)时，树脂流动调整部56的温度被调节为比周边的模具部件低的温度，熔融的成型用树脂的流动性低。
进而，与该树脂流动调整部56的温度调节协作，适当设定多孔质部58和75的孔的直径的大小或孔的数量，调整模腔(72或73)内的内压。
图7是示出作为制作用于成型上述圆筒容器76、三角筒容器77那样形状或体积不同的多个(本例中为2个)成型品的模具30之前的步骤，而适当设定配置多孔质部58和75的位置、该多孔质部的形状(孔的大小和孔的总数)、配置树脂流动调整部56的位置、在树脂流动路径部上连接树脂流动调整部56的部分的形状、以及树脂流动调整部56的温度等的处理的流程图。
另外，该处理示出通过使用者操作安装了模拟程序作为应用程序的计算机来进行的处理。
在图7中，首先，使用者在位于计算机内的存储器上的模具30内，设定树脂流动调整部56与树脂流动路径部连接的位置(步骤S1)。在该处理中，树脂流动路径部是横浇道51或52、浇口54或55、模腔72或73。
接着，使用者设定树脂流动调整部56与树脂流动路径部连接的部分的形状(步骤S2)。在该处理中，作为树脂流动调整部56与树脂流动路径部连接的部分的形状，与其大小一起选择设定圆形或三角形以上的多边形中的任意形状。
接着，使用者对设定了上述位置和形状的树脂流动调整部56与树脂流动路径部连接的部分的温度进行设定(步骤S3)。在该处理中，对连结在树脂流动调整部56的未与树脂流动路径部连接的一个端部上的未图示的发热源的发热量进行设定。
接着，使用者使在模具30内成型成型品的模腔(72或73)连通，设定溢出部74的位置(步骤S4)。在该处理中，不限于图1或图4所示的使三角筒容器扣过来的形状的模腔73的三角形的角部，能够设定在适当的位置。
接着，使用者设定溢出部74的形状(步骤S5)。在上述实施例中，溢出部74的形状为与该溢出部74的形状对应的图6的溢料78所示的包围短臂部和其前端较小的圆柱部的形状，但是不限于此，能够设定适当的形状。
接着，使用者在模具30内设定多孔质部(58或75)的配设位置(步骤S6)。在与溢出部74连设的多孔质部75中，如果确定了溢出部74的位置，则也自动确定了多孔质部75的位置，但是，在与树脂流动路径部连设的多孔质部58的情况下，只要是树脂流动路径部的适当位置，则可以设定在任意部位。
接着，使用者对设定了位置的多孔质部(58或75)的孔的直径和孔的总数进行设定(步骤S7)。多孔质材料能够制作各种部件，所以，能够选择适当的材料。
这些设定完成后，接着，利用安装于计算机中的应用程序即模拟程序，针对表示成型用的熔融树脂相对于模具在注射时的流动状态的注射速度、注射量和到注射完成为止的时间，进行树脂流动解析(步骤S8)。
然后，使用者观察该模拟程序的结果是否在各模腔(本例中为模腔72和73)之间的熔融树脂的流动中确保了均衡，来决定可否(步骤S9)。如果能够在时间上以同一速度进行各模腔的树脂的填充，则判断为能够确保均衡，如果在时间上产生偏差，则判断为不均衡。
如果不均衡(S9：否)，则使用者返回步骤S1的处理，反复进行步骤S1～S9。然后，如果使用者判断为均衡(S9：是)，则结束处理。
另外，虽然在流程图中没有图示，但是，在上述树脂流动解析工序中，在树脂流动解析的结果示出(S9：是，结束处理时)适当时，将在该树脂流动解析的模拟程序中最终使用的多孔质部的位置、孔的直径、总数等的多孔质部的状态设定值和树脂流动调整部的位置、形状、温度等的树脂流动调整部的状态设定值作为执行值，在多孔质部和树脂流动调整部中进行设定，通过设定了该状态设定值的模具30，执行多个树脂成型品的注射成型。
这样，例如如第1实施方式所示那样，在不同形状或体积的2个模腔72和73中，对经由从直浇道49分支为两方的横浇道51和52同时填充的熔融树脂在2个模腔72和73中的流量状态进行调节，能够使填充时间相同。