模具、制造制品的方法以及阀与流程

1.本发明涉及具有多个型腔的模具、制造制品的方法、以及阀。


背景技术：

2.在注射成型中，采用螺杆、柱塞等把在加热料筒内熔融的树脂供应到模具的型腔中，并且在模具中将材料冷却和固化。在固化之后，通过顶出机构等从模具中取出材料以获得期望的成型制品。通过重复上述的一系列操作来进行生产。一般地，在注射成型中，通过使用包括一个型腔或具有相同形状的多个型腔的模具来进行生产。不同于上述方法，也可进行多腔成型，其中，通过使用具有多个不同形状型腔的模具来执行注射成型。
3.在多腔成型中，由于各型腔的形状彼此不同，因此有必要确定每一个腔的注射条件。特别地，多个注射条件中的保压压力是可能引起成型制品翘曲、缩痕、熔痕、填料浮起等缺陷(它们在很大程度上影响尺寸精度和外观)的参数。因此，希望为每一个型腔单独地确定保压压力。
4.经由与多个型腔连通的树脂流路从包括在成型机中的一个注射单元将熔融的树脂填充到多个型腔。然后，经由连通的树脂流路对注射单元的螺杆或柱塞进行反馈控制驱动来控制保压压力。因此，无法单独地控制各型腔的压力。
5.因此，在多腔成型中，将浇口阀设置在包括热流道的模具的多个型腔中每一个型腔的浇口部上，通过浇口阀的切换来将熔融树脂注射到一个型腔中，并且以必要的合模力来执行填充和保压压力施加。在日本专利公开号2003
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71877中，首先，打开设置在第一型腔中的浇口阀，对第一型腔执行填充和保压压力施加，然后关闭浇口阀。接下来，打开第二型腔的浇口阀，也对第二型腔上执行填充和保压压力施加，并且然后关闭浇口阀。已经讨论了通过采用上述方式以时间差相继地执行成型来制造以不同形状形成的各成型制品的方法。
6.此外，还有这样一种构造，其中，填充树脂压力检测单元、压力保持单元和树脂浇口开闭单元设置在每一个型腔中。所有的树脂浇口都在开始注射熔融树脂之前打开，并且在填充过程中各型腔的树脂浇口根据为各型腔预设的行程位置而单独地关闭。当树脂处于熔融状态时通过各压力检测单元检测各型腔中树脂压力而获得的各个树脂压力信号反馈到各压力保持单元。也已经讨论了根据日本专利公开号2001
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18258的单独控制压力的方法，可以根据为各型腔预设的型腔中树脂压力模式来控制压力。
7.当通过在日本专利公开号2003
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71877中讨论的方法以逐步方式相继地执行成型时，直到完成了所有型腔的成型制品固化才能取出成型制品，这是因为要多次执行注射过程和保压压力施加过程。因此，增加了周期时间。
8.在日本专利公开号2001
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18258中讨论的方法的情况下，尽管由于可执行同时地施加保压压力所以可以减少成型周期时间，但是在树脂浇口关闭之后保压压力由设置在除树脂浇口外的部分上的压力保持单元控制，这导致除浇口痕外的残痕留在成型制品外观上。此外，该压力保持单元不是经由树脂流路从浇口施加压力。因此，在模具内的压力保持单元的结构是复杂的，这增加了成本。


技术实现要素：

9.根据本发明的第一方面，一种模具，包括第一型腔和第二型腔，并且模具还包括：热流道，热流道是将从注射单元注射的树脂注射到第一型腔和第二型腔中的流路；以及切换阀，配置为将流路分割成连接到第一型腔的第一流路和连接到第二型腔的第二流路；注射单元连接到第一流路；加压机构连接到第二流路。
10.根据本发明的第二方面，一种制造制品的方法，通过从注射单元将树脂注射到第一型腔和第二型腔中并且施加保压压力，该方法包括：在经由树脂流路将树脂填充在第一型腔和第二型腔中之后，将树脂流路分割成连接到第一型腔的第一树脂流路和连接到第二型腔的第二树脂流路；在第一型腔中，通过从注射单元注射树脂来施加保压压力；在第二型腔中，通过从连接到第二树脂流路的加压机构注射树脂来施加保压压力。
11.根据本发明的第三方面，一种阀，包括容纳在阀壳中的阀体；阀体包括第一表面、第二表面以及将第一表面与第二表面相连的外周面；外周面具有与阀壳一起形成流路的凹槽和突起部；第一表面包括三个以上突出部。
12.根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。
附图说明
13.图1a至图1g都是示出根据第一示例性实施例的模具和注射成型单元的剖视图。
14.图2a、图2b和图2c都是示出根据第二示例性实施例的模具和注射成型单元的剖视图。
15.图3a至图3f都是示出根据第三示例性实施例的模具和注射成型单元的剖视图。
16.图4a至图4d都是示出根据第三示例性实施例的树脂流路切换阀的示意图。
17.图5是示出根据第三示例性实施例的树脂流路切换阀的示意图。
18.图6a、图6b和图6c都是示出根据第三示例性实施例的树脂流路切换阀的示意图。
19.图7a、图7b和图7c都是示出根据第三示例性实施例的树脂流路切换阀的示意图。
具体实施方式
20.<第一示例性实施例>
21.下面参考附图描述第一示例性实施例，第一示例性实施例是可应用本公开的示例。图1a至图1g都是示出了注射成型单元1、注射单元2、料筒3和螺杆4的图。料筒3包括加热单元。注射成型单元1的注射单元2使料筒3内的粒料态树脂熔融，通过螺杆4的旋转操作来传送并压缩熔融的树脂，并且通过螺杆4的前进操作来注射熔融的树脂。注射成型单元1包括用于开闭模具10的合模单元(未示出)，并且模具10附接到合模单元上。
22.模具10包括固定模具11和可动模具12，并且通过合模单元可以使可动模具12前进和后退。在前进极限时固定模具11和可动模具12彼此接触，以形成具有成型制品形状的型腔。模具10具有形状彼此不同的两个型腔，这两个型腔是大容积的第一型腔13和小容积的第二型腔14。由注射单元2熔融和注射的树脂经由树脂流路15填充在第一型腔13和第二型腔14中。树脂流路15设置在固定模具11的热流道16内部。
23.第一浇口阀22设置在第一浇口20中，第一浇口是第一型腔13和树脂流路15的联接部。树脂从树脂流路15流到第一型腔13中的填充开始时刻和填充结束时刻可以由第一浇口
阀22的开闭操作来控制。第一浇口阀22由浇口阀控制单元24控制。第二浇口阀23设置在第二浇口21中，第二浇口是第二型腔14和树脂流路15的联接部。树脂从树脂流路15流到第二型腔14中的填充开始时刻和填充结束时刻可以由第二浇口阀23的开闭操作来控制。第二浇口阀23可以由浇口阀控制单元24控制，就像第一浇口阀22那样；或者可以由另一浇口阀控制单元25控制。
24.树脂流路切换阀30设置在将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15中。通过树脂流路切换阀30的开闭操作可以把将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15连通或分割。树脂流路切换阀30由树脂流路切换阀控制单元31控制。
25.热流道16内部的树脂流路15的释放口设置在除料筒3的安装面、第一型腔13的第一浇口20、第二型腔14的第二浇口之外的另一位置上。加压单元(或加压机构)40(诸如柱塞)在树脂流路15的所述另一位置插入到释放口中。加压单元40联接到压力控制单元41，并且可以执行前进操作和后退操作。把树脂填充在模具10的第一型腔13和第二型腔14中，并且向模具施加保压压力。因此，制造出制品。
26.参考图1a至图1g来描述根据第一示例性实施例的模具和通过使用模具来制造制品的方法。
27.粒料态树脂被放在图1a所示的注射成型单元1的注射单元2中，并且在料筒3内部熔融。通过螺杆4的旋转操作来传送并压缩熔融的树脂。在通过合模单元(未示出)使注射成型单元1的固定模具11和可动模具12彼此接触之后，注射单元2的螺杆4前进，并且累积在料筒3中的熔融树脂开始流过热流道16的树脂流路15。然后，如图1b所示，大容积的第一型腔13的第一浇口阀22后退以打开第一浇口20，并且树脂开始填充第一型腔13。如图1c所示，在第一型腔13的未填充容积与第二型腔14的容积变得彼此相等时，第二型腔14的第二浇口阀23后退。因此，第二浇口21打开，并且树脂开始填充第二型腔14。然后，树脂开始同时填充第一型腔13和第二型腔14。第一浇口阀22和第二浇口阀23可以同时操作，并且树脂可以开始同时填充第一型腔13和第二型腔14。然而，第一浇口阀22的操作时刻和第二浇口阀23的操作时刻的错开可防止向小容积的第二型腔14施加高于必要的树脂压力。
28.在树脂即将填充达到两个型腔的端部之前，通过树脂流路切换阀控制单元31来操作树脂流路切换阀30以阻断将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15，如图1d所示。在本公开中，这种状态称为切换阀的关闭。当切换阀关闭时，树脂流路15分割成第一树脂流路151和第二树脂流路152。即使在树脂流路15分割之后，注射成型单元1的注射单元2也连接到第二树脂流路152，如图1e所示。因此，可以通过使螺杆4前进来控制第二型腔14的保压压力。在这个操作中，通过注射单元2的压力反馈控制来操作螺杆4。同时，在热流道16内部分割的第一树脂流路151连接到加压单元40。因此，在第一型腔13中，可以通过使加压单元40前进和后退来控制在热流道16内部分割的第一树脂流路151中所累积的树脂的保压压力。通过联接到加压单元40的压力控制单元41的压力反馈控制来操作加压单元40。在预设时间内以预设压力值来控制每一个型腔的保压压力。在每一个型腔的保压压力施加时间过去之后，通过分别使第一浇口阀22和第二浇口阀23前进来关闭第一浇口20和第二浇口21。尽管最好是通过反馈控制来控制保压压力，但也可以通过其他控制方法来控制保压压力。
29.在完成了对两个型腔的保压压力控制之后，完成了成型制品，并且制品的制造结束。在完成保压压力控制之后，树脂流路切换阀30操作以使分割成第一树脂流路151和第二
树脂流路152的树脂流路15再次连通，如图1f所示。在本说明书中，这种状态称为切换阀的打开。随后，通过螺杆4使在下次射出中用于成型的树脂塑化。如图1g所示，当通过注射单元2使螺杆4旋转时，料筒3内部的树脂粒料被传送到螺杆4的前侧并且同时熔融。此外，当螺杆4后退时，在料筒3中螺杆4的前侧测量在下次射出中用于第一型腔13的填充和保压压力施加的树脂和用于第二型腔14的填充和保压压力施加的树脂。在这个操作中，由于树脂流路切换阀30打开，因此通过传送到料筒3中前侧的树脂向加压单元40的前端施加树脂压力。通过在由注射单元2执行塑化的同时通过压力控制单元41使加压单元40后退，可以测量在热流道16的树脂流路15中将要用于第一型腔13的下次射出中用于保压压力施加的树脂。
30.在上述操作之后，在冷却时间过去之后打开模具，并且从型腔取出成型制品。然后，开始进行针对下次射出的合模和填充过程。
31.如上所述，根据第一示例性实施例，树脂流路切换阀30操作以阻断热流道16的树脂流路15。因此，连接到两个型腔的树脂流路15只有在保压压力施加处理时才可以分割成第一树脂流路151和第二树脂流路152。在这种状态下，注射单元2用于型腔中的一个(第二型腔)，并且加压单元40和压力控制单元41用于另一型腔(第一型腔)。这样可针对各型腔单独地控制保压压力和作用时间。因此，可以减少成型周期时间。此外，由于通过注射单元2把树脂填充在两个型腔中，因此仅在第一型腔13上执行由加压单元40进行的保压压力施加控制。因此，加压单元40的行程量减少，从而可减小加压单元40和压力控制单元41的尺寸并且实现成本降低。
32.尽管在本示例性实施例中已经描述了模具具有两个型腔的示例，但型腔的数量不限于此，模具也可以具有三个以上型腔。换句话说，通过成型机的注射单元来控制所有型腔中的一个型腔的保压压力，并且通过相应的压力控制单元来控制其他型腔的保压压力。这样可减少成型周期时间并简化模具，因此可以降低成本。
33.[第一示例]
[0034]
描述第一示例性实施例的示例。注射成型单元1具有180t的合模力、160cc的注射容量以及φ36的螺杆直径。注射单元2具有负荷传感器，并且通过在前后方向上驱动螺杆4来对施加到螺杆4的树脂压力进行反馈控制。模具10具有两个型腔。第一型腔13具有60cc的容积，并且第二型腔14具有30cc的容积。模具10的固定模具11具有热流道16，并且树脂流路15具有φ8的直径。第一浇口阀设置在第一型腔13的浇口中，并且第二浇口阀设置在第二型腔14的浇口中。浇口阀采用阀针。阀针联接到加工用于固定模具11的圆柱形活塞。浇口阀控制单元24配置成把压缩空气送到料筒以使活塞和联接到活塞的阀针前进或后退。
[0035]
预先确定第一型腔13与第二型腔14之间的容积差(在本示例中为30cc)。此外，预先确定仅在大容积的第一型腔13中注射树脂并且第一型腔13的未填充容积变得等于第二型腔的容积时的时刻。该时刻可以是在树脂开始注射在第一型腔13中之后(在第一浇口阀后退之后)的时刻，或者该时刻可以根据树脂注射量(螺杆4的位置)来确定。
[0036]
旋转式树脂流路切换阀30安装在将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15中。旋转式树脂流路切换阀30在柱形中心具有通孔，通孔的直径与树脂流路15的直径相同。当树脂流路切换阀30旋转90度时，树脂流路15打开(连通)。当树脂流路切换阀30返回时，树脂流路15阻断。树脂流路切换阀30联接到树脂流路切换阀控制单元31，并且采用旋转气缸作为树脂流路切换阀控制单元31。
[0037]
加压单元40的直径设定为φ8，与热流道16的树脂流路15的直径相同。加压单元40联接到压力控制单元41。采用包括伺服马达和滚珠螺杆的伺服压机来用于压力控制单元41。伺服马达的输出设定为3.5kw，并且滚珠螺杆具有φ32的直径。用于测量保压压力施加和塑化时的背压的负荷传感器设置在伺服压机中，并且基于这些压力值对加压单元40的操作进行反馈控制。
[0038]
接下来，描述如该示例那样执行的注射成型方法的过程。将聚苯乙烯用作树脂，并且将料筒3和热流道16的温度设定为230℃。将螺杆4的测量位置设定为100mm。在测量位置熔融树脂之后，以50mm/秒的注射速度使螺杆4前进。然后，使第一浇口阀22后退以仅打开大容积的第一型腔13的第一浇口20。树脂注射到第一型腔13中。在第一型腔13的未填充容积变为30cc时的时刻(在螺杆4前进到距测量位置3.3mm的位置时的时刻)，使第二浇口阀23后退。因此，第二型腔14的第二浇口21打开，并且树脂也注射到第二型腔14中。预先确定在树脂即将到达两个型腔的端部之前螺杆4的位置(距测量位置10mm的位置)，并且将该位置定义为树脂流路切换阀30的切换位置(定义为在树脂流路15被切换阀阻断时的时刻)。
[0039]
在螺杆4到达距测量位置10mm的位置的同时，树脂流路切换阀30操作并且旋转90度，使得树脂流路切换阀30指向成阻断树脂流路15。当树脂流路切换阀30阻断树脂流路15时，树脂流路15分割成第一树脂流路151和第二树脂流路152。然后，通过注射单元2向第二型腔14施加保压压力。将该保压压力设定为40mpa，并且将作用时间设定为2秒。同时，使加压单元40前进以向热流道16的第一树脂流路151中累积的树脂施加压力，并且控制大容积的第一型腔13的保压压力。将该保压压力设定为80mpa，并且将作用时间设定为3秒。通过向第一型腔13施加80mpa保压压力3秒而引起的加压单元40从测量位置起的前进量是18mm。
[0040]
在完成了对第二型腔14保压压力施加的同时，使第二浇口阀23前进以关闭第二浇口21。在从对第一型腔13保压压力施加开始起3秒之后(在从完成对第二型腔14保压压力施加起1秒之后)，使第一型腔13的第一浇口阀22前进以关闭第一浇口20。在完成了对第一型腔13保压压力施加的同时，将树脂流路切换阀30旋转90度，以使第一树脂流路151和第二树脂流路152彼此连通。
[0041]
接下来，使螺杆4以100rpm旋转，以使用于下次注射成型的树脂塑化。在这个操作中，将注射单元2的背压设定为5mpa。通过注射单元2对螺杆4进行反馈控制和操作，以将树脂流路15内的树脂压力维持在5mpa。同时，将加压单元40的背压也设定为5mpa。由于通过螺杆4的旋转来向树脂流路15内的树脂施加压力，因此通过压力控制单元41对加压单元40进行反馈控制和操作，使得向加压单元40施加的压力变为5mpa。将加压单元40的前端离开热流道16的树脂流路15的位置定义为后退极限，并且将最大行程量设定为30mm。对加压单元40控制，以使其在距后退极限20mm的位置处停止。
[0042]
尽管前述公开描述了向第一型腔施加保压压力并且然后向第二型腔施加保压压力的方法，但可以同时向第一型腔和第二型腔施加不同的保压压力(例如，80mpa和40mpa)。这样可在制造物品时减少周期时间。此外，由于可以经由型腔的浇口从热流道的树脂流路控制压力，因此没有必要设置除浇口外的结构来向型腔施加保压压力，从而可防止成本增加。
[0043]
<第二示例性实施例>
[0044]
参考图2a、图2b和图2c来描述根据第二示例性实施例的模具和制造制品的方法。
如图2a所示，第二示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处在于模具10的型腔的位置。描述了第一型腔13和第二型腔14的位置相对于第一示例性实施例中的位置颠倒的示例。换句话说，大容积第一型腔13的保压压力高于第二型腔14的保压压力，大容积第一型腔13的保压压力由注射成型单元1的注射单元2控制。相比之下，小容积第二型腔14的保压压力低于第一型腔13的保压压力，小容积第二型腔14的保压压力由加压单元40和压力控制单元41控制。在图2a、图2b和图2c中，与图1a至图1g中具有相同构型的构件由相同的附图标记表示，并且省略对各构件的多余描述。
[0045]
接下来，通过聚焦于相对于第一示例性实施例而言的不同之处来描述根据本公开的第二示例性实施例使用模具来制造制品的方法。
[0046]
在树脂即将填充达到两个型腔的端部之前，通过树脂流路切换阀控制单元31来操作树脂流路切换阀30，以阻断将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15，如图2b所示。在本说明书中，这种状态称为切换阀的关闭。树脂流路15分割成第一树脂流路151和第二树脂流路152。即使在树脂流路15分割之后，注射成型单元1的注射单元2也连接到第一树脂流路151，如图2c所示。因此，可以通过使螺杆4前进来控制第一型腔13的保压压力。在这个操作中，通过注射单元2的压力反馈控制来操作螺杆4。同时，在热流道16内分割出的第二树脂流路152连接到加压单元40。因此，在第二型腔14中，可以通过使加压单元40前进和后退来控制在热流道16内分割出的第二树脂流路152中所累积的树脂的保压压力。通过联接到加压单元40的压力控制单元41的压力反馈控制来操作加压单元40。在预设时间内以预设压力值来控制每一个型腔的保压压力。在每一个型腔的保压压力施加时间过去之后，通过分别使第一浇口阀22和第二浇口阀23前进来关闭第一浇口20和第二浇口21。尽管最好是通过反馈控制来控制保压压力，但也可以通过其他方法来控制保压压力。
[0047]
在完成了对两个型腔的保压压力施加控制之后，完成了成型制品，并且制品的制造结束。在完成了保压压力施加控制之后，树脂流路切换阀30操作，以使已经分割成第一树脂流路151和第二树脂流路152的树脂流路再次连通。在本说明书中，这种状态称为切换阀的打开。随后，通过螺杆4使在下次射出中用于成型的树脂塑化。
[0048]
然后，在冷却时间过去之后打开模具，并且从型腔取出成型制品。然后，开始进行针对下次射出的合模和填充过程。
[0049]
如上所述，根据第二示例性实施例，可将注射成型单元1的注射单元2用于需要大保压压力的型腔。相比之下，将压力控制单元41用于需要低保压压力的型腔使得能够减小压力控制单元41的规格，从而可降低成本。此外，当所需的保压压力低时，加压单元40的行程量可以减少。因此，可缩小压力控制单元41的尺寸并且降低成本。
[0050]
尽管在本示例性实施例中已经描述了模具具有两个型腔的示例，但型腔的数量不限于此，并且模具也可以具有三个以上型腔。在这种情况下，通过成型机的注射单元来控制所有型腔中需要最高保压压力的型腔的保压压力，并且通过相应的压力控制单元来控制其他型腔的保压压力。这样可降低压力控制单元的成本。
[0051]
[第二示例]
[0052]
以下描述第二示例性实施例的示例。尽管模具10的两个型腔的形状与第一示例中两个型腔的形状相同，但是通过注射成型单元1的注射单元2向需要高保压压力的第一型腔13施加保压压力。同时，通过加压单元40和压力控制单元41来控制需要低保压压力的第二
型腔14的保压压力。压力控制单元41的伺服马达的输出设定为2kw，并且滚珠螺杆具有φ28的直径。其他配置与第一示例中的配置相同。
[0053]
下面描述所执行的注射成型方法的过程。
[0054]
如在第一示例中那样，将螺杆4的测量位置设定为100mm。在测量位置熔融树脂之后，以50mm/s的注射速度使螺杆4前进。在前进的同时，使第一浇口阀22后退，以仅打开大容积第一型腔13的第一浇口20，并且将树脂注射到仅第一型腔13中。在第一型腔13的未填充容积变为30cc时的时刻(在螺杆4前进到距测量位置3.3mm的位置时的时刻)，使第二浇口阀23后退。因此，第二型腔14的第二浇口21打开，并且树脂也注射到第二型腔14中。预先确定在树脂即将到达两个型腔的端部之前螺杆4的位置(距测量位置10mm的位置)，并且将该位置定义为树脂流路切换阀30的切换位置(在树脂流路15被切换阀阻断时的时刻)。在螺杆4到达距测量位置10mm的位置的同时，树脂流路切换阀30操作并且旋转90度，使得树脂流路切换阀30指向成阻断树脂流路15，如图2b所示。当树脂流路切换阀30阻断树脂流路15时，树脂流路15分割成第一树脂流路151和第二树脂流路152。然后，通过注射单元2向第一型腔13施加保压压力。将该保压压力设定为80mpa，并且将作用时间设定为3秒。同时，使加压单元40前进，以向热流道16的第二树脂流路152中累积的树脂施加压力，并且控制小容积第二型腔14的保压压力。将该保压压力设定为40mpa，并且将作用时间设定为2秒。通过向第二型腔14施加40mpa保压压力2秒而引起的加压单元40从测量位置的前进量是8mm。
[0055]
在完成了对第二型腔14保压压力施加的同时，使第二浇口阀23前进以关闭第二浇口21。在从对第一型腔13保压压力施加开始起3秒之后(在从完成对第二型腔14保压压力施加起1秒之后)，使第一型腔13的第一浇口阀22前进以关闭第一浇口20。在完成了对第一型腔13保压压力施加的同时，将树脂流路切换阀30旋转90度，以使第一树脂流路151和第二树脂流路152彼此连通。
[0056]
接下来，使螺杆4以100rpm旋转，以使用于下次注射成型的树脂塑化。在这个操作中，将注射单元2的背压设定为5mpa。通过注射单元2对螺杆4进行反馈控制和操作，以将树脂流路15内的树脂压力维持在5mpa。同时，将加压单元40的背压也设定为5mpa。由于通过螺杆4的旋转来向树脂流路15内的树脂施加压力，因此由压力控制单元41对加压单元40进行反馈控制和操作，使得向加压单元40施加的压力变为5mpa。在第一示例中，将加压单元40的前端离开热流道16的树脂流路15的位置定义为后退极限，将最大行程量设定为30mm，并且对加压单元40控制以在距后退极限20mm的位置处停止。相比之下，在本示例中，将最大行程量设定为15mm，并且对加压单元40控制以使其在距后退极限10mm的位置处停止。
[0057]
如上所述，将加压单元40和压力控制单元41用于小容积且需要低保压压力的第二型腔14使得能减小压力控制单元41的规格，从而可降低成本。此外，由于用于对第二型腔14保压压力施加的加压单元40的前进量也减小，因此可减小加压控制单元的尺寸并且降低成本。
[0058]
<第三示例性实施例>
[0059]
参考图3a至图7c来描述根据第三示例性实施例的模具和制造制品的方法。第三示例性实施例与第二示例性实施例的不同之处在于树脂流路切换阀30(见图2a、图2b和图2c)。在图3a至图7c中，与根据第二实施例的构件具有相同构型的构件由相同的附图标记表示，并且省略对各构件的多余描述。
[0060]
下面描述根据第三示例性实施例的树脂流路切换阀32(图3a)。图4a至图4d都示出了包含在树脂流路15中的树脂流路切换阀32。图4a是在树脂流路切换阀打开时的剖视图，并且图4b是在树脂流路切换阀关闭时的剖视图。图4c示出了在从阀壳50的分割面51观察注射单元侧时的阀壳50和阀体52，并且图4d示出了在从阀壳50的分割面51观察加压单元40侧时的阀壳50和阀体52。
[0061]
树脂流路切换阀32的阀体52插入(容纳)在阀壳50中，并且可以自由地前进和后退。凹槽53和凸部(突起部)54设置在阀体52的外周面上。当阀打开时，熔融树脂流过凹槽53。凸部54配合到阀壳50的内表面，并且充当阀体前进/后退操作的引导部。为了维持稳定的阀体操作，最好设置三个以上凸部54。阀体52具有在注射单元侧阀体表面(第二表面)上的平表面部55。当阀关闭时，阀体表面的平表面部55抵靠于注射单元侧阀壳平表面部(第二表面)56上，并且流路关闭。阀体52具有在加压单元侧阀体表面(第一表面)上的突出部57。当阀打开时，突出部57抵靠于加压单元侧阀壳平表面部(第一表面)58上，并且流路形成为在阀壳50与所有的凹槽53和突出部57之间经过。为了维持稳定的阀体操作，最好设置三个以上突出部57。
[0062]
换句话说，阀体包括第一表面、第二表面以及将第一表面与第二表面相连的外周面，外周面包括与阀壳一起形成流路的凹槽和突起部，并且第一表面包括三个以上突出部。
[0063]
此外，阀壳包括第一表面、第二表面以及将第一表面与第二表面相连的内周面。当突出部与阀壳的第一表面接触时，在阀体的第二表面与阀壳的第二表面之间形成间隙。
[0064]
接下来，描述根据本示例性实施例使用树脂流路切换阀32的注射成型方法。
[0065]
如在第二示例性实施例中那样，在将注射成型单元1的固定模具11和可动模具12关闭之后，使注射单元2的螺杆4前进，并且料筒3中累积的熔融树脂流出到热流道16的树脂流路15。同时，如图3b所示，大容积第一型腔13的第一浇口阀22后退以打开第一浇口20。因此，树脂开始填充仅第一型腔13。
[0066]
此外，如图3c所示，在第一型腔13的未填充容积与第二型腔14的容积变得彼此相等时，将第二型腔14的第二浇口阀23打开。作为此操作的结果，树脂开始同时填充第一型腔13和第二型腔14。第一浇口阀22的操作时刻和第二浇口阀23的操作时刻的错开可防止向小容积第二型腔14施加高于必要的树脂压力。然而，取决于具体情形，各浇口阀可以同时操作以同时打开两个浇口，或者第二型腔14的第二浇口阀23可以先后退以打开第二浇口21。
[0067]
图5示出了在填充过程中树脂流路切换阀32的状态。从注射单元2注射的熔融树脂经由热流道16的树脂流路15到达树脂流路切换阀32。
[0068]
树脂流路切换阀32的阀体52在熔融树脂流的推动下而朝向加压单元40移动，并且突出部57抵靠于加压单元40侧阀壳50的平表面部58上。因此，切换阀打开，并且树脂流路15的注射单元侧第一树脂流路151和加压单元侧第二树脂流路152彼此连通。在本公开中，这种状态称为切换阀的打开。图5中的箭头表示在阀打开状态下熔融树脂的流动。熔融树脂在阀壳50与阀体52的凹槽53和突出部57之间流过。
[0069]
然后，在树脂即将填充达到两个型腔的端部之前或树脂刚刚填充达到两个型腔的端部之后，注射单元2暂停注射熔融树脂。此外，如图3d所示，使加压单元40前进。图6a示出了在这个操作中树脂流路切换阀32的状态。当使加压单元40前进时，树脂流路切换阀32的阀体52在熔融树脂流的推动下而朝向注射单元移动。因此，阀体表面的平表面部55抵靠于
注射单元侧阀壳50的平表面部56上，以阻断树脂流路15。在本公开中，这种状态称为切换阀的关闭。此外，分割出注射单元侧第一树脂流路151和加压单元侧第二树脂流路152(流路关闭过程)。图6a中的箭头表示在这个过程中熔融树脂的流动方向。
[0070]
图6b示出了当切换阀关闭时从加压单元侧观察的阀体52，并且图6c示出了当切换阀关闭时从注射单元侧观察的阀体52。
[0071]
当根据本示例性实施例的树脂流路切换阀32关闭时，把面向热流道16内加压单元侧第二树脂流路152、垂直于阀体52流路轴线方向、并接收加压单元侧第二树脂流路152的熔融树脂压力p1的压力接收表面的压力接收面积定义为s1。把面向热流道16内注射单元侧第一树脂流路151、垂直于阀体52流路轴线方向、并接收注射单元侧第一树脂流路151的熔融树脂压力p2的压力接收表面的压力接收面积定义为s2。树脂流路切换阀32设计为满足s1>s2。压力接收面积s1可以基于阀体52直径值设定而设定为任何值，并且压力接收面积s2可以基于注射单元侧阀壳50的阀孔59的直径值设定而设定为任何值，等等。当树脂流路切换阀32关闭时，将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15被分割成加压单元侧第二树脂流路152和注射单元侧第一树脂流路151。
[0072]
在随后的保压压力施加过程中，如图3e所示，即使在树脂流路被分割之后，第一树脂流路151也连接到注射成型单元1的注射单元2。因此，可以通过使螺杆4前进和后退来控制第一型腔13的保压压力。在这个操作中，通过注射单元2的压力反馈控制来操作螺杆4。同时，当树脂流路切换阀32关闭时，从树脂流路15分割出的第二树脂流路152连接到加压单元40。因此，在第二型腔14中，可以通过使加压单元40前进和后退来控制热流道16内的加压单元侧第二树脂流路152中所累积的树脂的保压压力。通过联接到加压单元40的压力控制单元41的压力反馈控制来操作加压单元40。在预设的保压压力施加时间内以预设压力值来控制每一个型腔的保压压力。
[0073]
在保压压力施加过程中，有必要将树脂流路切换阀32的阀体52维持在关闭状态。将树脂流路切换阀32的阀体维持在关闭状态的条件由表达式p1
×
s1≥p2
×
s2来表示。因此，在满足该表达式的范围内设定由加压单元40向第二型腔14施加的保压压力值和由注射单元2向第一型腔13施加的保压压力值。
[0074]
例如，在各压力接收表面的比率s1：s2设计为3：1的树脂流路切换阀30中，阀体关闭条件由p1≥p2/3表示。换句话说，在该范围内的任何保压压力都可适用于第一型腔13和第二型腔14。
[0075]
在每一个型腔的保压压力施加时间过去之后，通过浇口阀的操作来关闭浇口。尽管最好通过反馈控制来控制保压压力，但也可以通过其他方法来控制保压压力。
[0076]
在完成了对两个型腔中具有长保压压力施加时间的型腔的保压压力施加控制并且冷却时间过去之后，完成了成型制品并且制品的制造结束。在完成了保压压力施加控制之后，如图3f所示，使加压单元40后退。在随后的测量过程中，当注射单元2使螺杆4旋转时，料筒3中的树脂粒料被传送到螺杆4的前侧并且熔融(塑化)。此外，当螺杆4后退时，在料筒3中螺杆4的前侧测量树脂。在测量时为注射单元2设定背压值，并且向热流道16的树脂流路15内的熔融树脂施加此背压。因此，在树脂流路内在树脂流路切换阀32的阀体52的前侧和后侧上出现压力差，并且切换阀打开。
[0077]
参考图7a、图7b和图7c详细地描述在流路释放过程中树脂流路切换阀32的状态。
图7a中的箭头示出了在这个操作中熔融树脂的流动方向。
[0078]
图7b是当切换阀关闭时从加压单元侧观察的阀体52，并且图7c示出了当切换阀关闭时从注射单元侧观察的阀体52。把垂直于阀体52流路轴线方向并且接收热流道16内加压单元侧第二树脂流路152的熔融树脂压力p1的压力接收表面的压力接收面积定义为s1。此外，把垂直于阀体52流路轴线方向并且接收热流道16内注射单元侧第一树脂流路151的熔融树脂压力p2的压力接收表面的压力接收面积定义为s2。
[0079]
当加压单元40后退时，热流道16内加压单元侧第二树脂流路152的熔融树脂压力p1减小。同时，在通过注射单元2的螺杆4测量熔融树脂时施加背压可使注射单元侧第一树脂流路151的熔融树脂压力p2大于熔融树脂压力p1。当熔融树脂压力p1和p2的值调整为满足p1
×
s1<p2
×
s2时，阀体52开始在型腔的树脂填充方向上动作并且切换阀打开。
[0080]
在切换阀打开之后，通过注射单元2的螺杆4的旋转而使熔融树脂连续地流到热流道16内加压单元侧第二树脂流路152中。此外，测量在下次射出中用于填充第二型腔14的树脂和用于填充第一型腔13的树脂，并且通过设定加压单元后退量(加压单元测量量)来进一步测量用于加压单元保压压力的树脂。通过压力控制单元41对加压单元40的压力控制或位置控制或者位置控制和压力控制的组合来使加压单元后退。此外，可以在后退操作的中间执行前进操作。
[0081]
在完成了通过注射单元2进行的保压压力施加控制并且冷却时间过去之后，将模具打开并取出成型制品。然后，开始进行针对下次射出的合模和填充过程。
[0082]
在上述示例性实施例中，型腔的形状和数量不受限制，并且可以设置从加压单元40接收保压压力的多个型腔，或者可以设置从注射单元2接收保压压力的多个型腔。
[0083]
如上所述，根据第三示例性实施例，树脂流路切换阀32设置在热流道16的树脂流路15中，这样可仅在保压压力施加过程中将连接到两个型腔的树脂流路15分割。在这种状态下，注射单元2用于型腔中的一个，并且加压单元40和压力控制单元41用于另一型腔。这样可针对每一个型腔单独地控制保压压力和作用时间。因此，可减少成型周期时间。此外，由于树脂流路切换阀不需要外部驱动单元，因此可减小阀的尺寸，从而使制造成本优化。此外，不会发生诸如树脂泄漏之类的故障，这是因为阀不包括与热流道外部连通的滑动部。此外，加压单元侧型腔的保压压力值和注射单元侧型腔的保压压力值可以设定为在对于典型注射条件来说必要的保压压力施加条件范围内的任何值。因此，即使在设计模具时不知道各型腔的保压压力值的情况下，也可设计并制造模具。
[0084]
此外，由于根据本示例性实施例的树脂流路切换阀32的阀体52在凸部54的顶端处配合到阀壳50，因此几乎不会出现咬合不良。此外，当阀关闭时，凹槽53和突出部57可以使熔融树脂沿着阀体52的外周面流动，从而可防止树脂滞留劣化。
[0085]
[第三示例]
[0086]
下面描述第三示例性实施例的示例。注射成型单元1具有180t的合模力、160cc的注射容量以及φ36的螺杆直径。注射单元2具有负荷传感器，并且通过在前后方向上驱动螺杆4来对施加到螺杆4的树脂压力进行反馈控制。模具10具有两个型腔，第一型腔13具有60cc的容积，并且第二型腔14具有30cc的容积。模具10的固定模具11具有热流道16，并且树脂流路15具有φ8的直径。第一浇口阀22设置在第一型腔13的浇口中，并且第二浇口阀23安装在第二型腔14的浇口中。采用阀针用于浇口阀。阀针联接到设置在固定模具11中的圆柱
形孔中的活塞。浇口阀控制单元24配置成把压缩空气送到料筒以使活塞和联接到活塞的阀针前进或后退。
[0087]
图4a至图4d中示出的树脂流路切换阀32设置在将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15中。树脂流路切换阀32的阀体52中的凹槽53的底面的外周具有φ16的直径，并且每一个凸部54的顶面的外周具有φ19.8的直径。注射单元侧的阀壳50的阀孔59具有φ8的流路直径。因此，当阀关闭时，阀体52的各压力接收表面的比率s1：s2变得几乎等于1：3。
[0088]
每一个突出部57的高度设定为2.5mm，并且当阀打开时注射单元侧阀体52的平表面部55与阀壳50的平表面部56之间的距离设定为2mm。
[0089]
加压单元40的直径设定为φ8，等于热流道16的树脂流路15的直径。加压单元40联接到压力控制单元41。采用包括伺服马达和滚珠螺杆的伺服压机用于压力控制单元41。伺服马达的输出设定为3.5kw，并且滚珠螺杆具有φ32的直径。用于测量保压压力施加和塑化中背压的负荷传感器设置在伺服压机中，并且基于这些压力值对加压单元40的操作进行反馈控制。
[0090]
接下来，描述所执行的注射成型方法的过程。将聚苯乙烯用作树脂，并且将料筒3和热流道16的温度设定为230℃。将螺杆4的测量位置设定为100mm。使螺杆4以50mm/s的注射速度从此位置前进。此外，使第一浇口阀22后退以仅打开大容积第一型腔13的第一浇口20，并且树脂开始填充第一型腔13。在第一型腔13的未填充容积变为30cc时的时刻，使第二浇口阀23后退以打开第二型腔14的第二浇口21，并且树脂填充第二型腔14。把在树脂即将到达两个型腔的端部之前螺杆4的10mm的位置定义为树脂流路切换阀32的切换位置。
[0091]
在螺杆4到达树脂流路切换阀32的切换位置的同时，通过使加压单元40前进3mm而使树脂流路切换阀32的阀体52朝向注射单元移动。此外，使阀体表面的平表面部55抵靠于注射单元侧阀壳50的平表面部56上，以关闭树脂流路切换阀32。
[0092]
在将第一型腔13与第二型腔14相连的树脂流路15被树脂流路切换阀32分割之后，通过注射单元2向第一型腔13施加保压压力。将此保压压力设定为80mpa，并且将作用时间设定为2秒。同时，加压单元40向热流道16的加压单元侧第二树脂流路152中累积的树脂施加压力，以向小容积第二型腔14施加保压压力。将此保压压力设定为40mpa，并且将作用时间设定为3秒。
[0093]
通过向第二型腔14施加40mpa保压压力3秒而引起的加压单元40从测量位置起的前进量是18mm。
[0094]
在完成了对第二型腔14保压压力施加的同时，使第二浇口阀23前进以关闭第二浇口21。此外，在从开始保压压力施加起2秒之后，第一型腔13的第一浇口20关闭。
[0095]
在保压压力施加过程中，在切换阀打开状态下阀体52的各压力接收面积的比率s1：s2几乎等于1：3。在向第一型腔和第二型腔施加保压压力的保压压力施加过程开始2秒内热流道16内加压单元侧第二树脂流路152的熔融树脂压力p1是40mpa。注射单元侧第一树脂流路151的熔融树脂压力p2是80mpa。在只向第二型腔施加保压压力的剩余1秒内，熔融树脂压力p1是40mpa，并且熔融树脂压力p2是80mpa至50mpa。因此，在整个保压压力施加过程的3秒内，满足将树脂流路切换阀32的阀体维持在关闭状态下p1
×
s1≥p2
×
s2的条件，维持了切换阀关闭的状态。
[0096]
接下来，通过使加压单元40后退3mm来减小加压单元侧第二树脂流路152的熔融树
脂压力p1。通过此操作，熔融树脂压力p1变为0mpa。
[0097]
接下来，使螺杆4以100rpm旋转，以使用于下次注射成型的树脂塑化。在这个操作中，将注射单元2的背压设定为5mpa。通过注射单元2对螺杆4进行反馈控制和操作，以将注射单元侧第一树脂流路151的熔融树脂压力p2维持在5mpa。在这个操作中，由于在切换阀关闭状态下阀体52的各压力接收面积的比率s1：s2几乎等于1：3，因此满足p1
×
s1<p2
×
s2的表达式(即打开切换阀的条件)，并且切换阀打开。
[0098]
同时，将后退了3mm的加压单元40的背压也设定为5mpa。由于通过螺杆4的旋转来向树脂流路15内的树脂施加压力，因此由压力控制单元41对加压单元40进行反馈控制和操作，使得向加压单元40施加的压力变为5mpa。将加压单元40的前端离开热流道16的树脂流路15的位置定义为后退极限，将最大行程量设定为30mm，并且对加压单元40控制以使其在距后退极限20mm的位置处停止。
[0099]
在加压单元40停止在设定位置处之后，当螺杆4到达100mm的测量设定位置时停止螺杆4的旋转并且完成测量过程。然后，在5秒的冷却设定时间过去之后，打开模具并且取出成型制品。
[0100]
根据本公开的示例性实施例，可减少成型周期时间。此外，可防止成本增加。
[0101]
虽然本公开已经描述了示例性实施例，但是应当理解，一些实施例不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应赋予最宽泛的解释，以便涵盖所有变型以及等同的结构和功能。