专利名称：用于模具注塑系统的模具加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于模具注塑系统的模具加热装置，特别涉及用高频或微波加热的模具加热装置。
模具注塑法包括将处于熔融态、准备注入模具的对材料进行塑化的塑化，并使塑化了的注模材料(以下称为“树脂流体”)流进并填满模腔的流动和填充过程。有关热塑模产品精密成形的模具注塑法范例见美国专利No5376317。
流动和填充过程包括用柱塞将树脂流体推入模腔内的加压阶段，和使模具保持在恒定压力下直至流入模腔内的树脂流体凝固的保持阶段。在加压阶段，通过注塑设备的喷嘴和模具进口，树脂流体流入模腔内。
在流动阶段，树脂流体是在高压下流入模腔的，因而会产生反作用力，此力的方向与树脂流体的流动方向相反。该反作用力可驱动树脂流体向相反方向流动。因此，需要采用辅助压力阻止树脂流体在填充模腔时回流。由于树脂流体冷却时体积也会收缩，因此，必须补充体积的收缩量。保持阶段是防止模腔内树脂流体的回流并补充因冷却造成的体积收缩量。保持阶段时间不足会使产品表面产生凹陷并使产品难以达到要求的尺寸。
在流入和填充过程之后，模具冷却(冷却阶段)并且通过顶出阶段，完成符合要求的外形和尺寸的产品。在顶出阶段，产品完全成形时，模具沿分离线打开，产品从模内顶出。
上述流入和填充过程期间，如果树脂流体流入模腔时，模具的温度低于模塑材料的温度，流动的树脂流体的前端就会变冷而凝固。由于此原因，树脂流体的流动性就会减弱，树脂流体不能完全填充到模腔内。模具预先出现低温会损坏产品的光泽并会出现明显的流痕和焊线。
因此，当模具温度低至使树脂流体的流动性减弱时，必须增加注塑压力来提高流动性。然而，注塑压力的增加会导致树脂流体内产生应力。在冷却和凝固阶段，此应力一直保持在树脂流体内(残余应力)，由此会造成产品变形。
改善树脂流体流动性的另一种途径是提高模具的温度。提高模具温度能够阻止流动的树脂流体的冷却，保持树脂流体的流动性，因而不需要增加注塑压力。
在模具内安装加热管是用于解决上述问题而不需要增加注塑压力的一种装置的例子。此方法是在树脂流体填充模具之前，利用加热管预热模具并在树脂流体填充时，不断加热模具。这样，尽管注塑压力没有增加，也能够改善树脂流体的流动性。
图1是装有加热管的模具说明。
图1示出了装有传统加热管的传统模具。用于模具注塑的传统模具10包括一固定板20(该固定板有一加工成型的注口22，树脂流体通过注塑设备(未示出)的喷嘴40被注入注口22)，和一可移动板30，该板30与固定板20成对构成模具腔24。此外，用于加热可移动板30的加热管32装在可移动板30内。
加热线圈28绕固定板20的注口22安装以防止当树脂流体从喷嘴40被注入并填充模具10时，树脂流体冷却。在树脂流体填充之前，加热线圈28预热固定板20的注口22，并且当树脂流体填充时，连续进行加热。
装在可移动板30内的加热管32加热可移动板30，特别是加热模腔24的内壁26。在树脂流体通过注口22注入之前，加热管32预热注口22并连续加热模具10的模腔24内壁26，这样就防止了树脂流体通过注口22流入模具10时的冷却。
热流体在加热管32内流动。热流体由模具外的流体加热器(未示出)加热并用一泵体(未示出)使热流体在加热管32内循环流动。热流体为一种油类物质。
热流体在加热管32中流动以加热可移动板30，从而防止了由于模具10和树脂流体之间的温差使注入模具10模腔24内的树脂流体冷却。
根据注塑设备注塑树脂流体的全过程，将执行包括在规定压力下对模具10内部加压的保持阶段，冷却阶段和顶出阶段等几个阶段。
然而，由于在加热管32中流动的热流体的温度相对较低，上述传统模具10存在不能被加热管32充分加热的缺点。因此，未充分加热的模具10使树脂流体前端冷却，导致上述提到的质量降低。
需要长时间加热模具10，直至能够达到使树脂流体前端不会被冷却的温度。如果用延长模具10的加热时间来提高温度，那么就会带来模具注塑周期延长的不利影响。
另外，带有加热管32的传统模具10面临这样一些问题如注料量不足、凹痕、焊线、流痕、光泽差及表面剥落(层状缺陷)。带来的后果是当使用装有加热管32的传统模具10时，不能生产出高精度的注塑产品。
图2A和2B是感应加热原理的图示。在图2A中，第一个回路50有第一电阻R1，第一线圈L1和电源V，第二个回路42有第二线圈L2和第二电阻R2。
当第一回路50的电源V接通供电时，第一电流I1通过第一电阻R1和第一线圈L1，第二封闭回路42的第二线圈L2产生感应电流I2并通过第二电阻R2。此时，由于第二电阻R2的电阻使第二电阻R2的温度升高。
图2B中第二回路42是图2A的等效回路，图2A的第二回路42等同于图2B中被加热体44。此处，电源V通过第一电阻R1与缠绕在被加热体44的感应线圈L1在电路上接通。由于将电源V与感应线圈L1接通，第一电流I1开始产生并且由感应线圈L1缠绕的被加热体44的温度升高。
当采用上述感应加热方式时，与使用典型的加热管相比，将模具加热到所需要的温度时间缩短了。
因此，本发明的第一个目的是为模具注塑系统提供加热模具的一种装置，该装置装有一采用感应加热的加热器，能够在短时间内使模具加热到所要求的温度，从而生产出高精度的注塑产品。
本发明的第二个目的是为模具注塑系统提供加热模具的一种装置，此装置配有采用电介质加热的加热器，能够在短时间内使模具加热到所需求的温度，从而生产出高精度的注塑产品。
为了达到本发明第一个目的，本发明为模具注塑系统提供了加热模具的一种装置，该装置构成如下一个控制区，其作用是当收到来自控制注塑装置的注塑控制器的填充信号时，发出加热启动信号，及当加热时间达到预设定时间时，计算加热时间并发出加热复位信号；一个供电设备，用于提供恒压电流；一个高频发生器，用于接收来自控制区的加热启动信号，并且被供以来自供电设备的恒压电流，以产生具有预定高频率的电流；一个嵌有线圈的模具，该模具中的线圈与高频发生器电路连通，模具通过线圈的高频感应而被感应加热。
当控制区收到填充信号后即发出加热启动信号，使高频发生器启动。供给高频发生器恒压电流，使之产生预定频率的高频电流。高频电流通过高频线圈，使嵌有线圈的模具在短时间内感应加热到预定温度。
本发明第二个目的可由下列构成的装置获得一个控制区，其作用是当收到来自控制注塑装置的注塑控制器的填充信号时，发出加热启动信号及当加热时间达到预设定时间时，计算加热时间以发出加热复位信号；一个微波发生器，用于接收来自控制区的加热启动信号，以产生预定频率微波；一个用微波电介质加热的模具，其内嵌有用于迁移和扩散微波发生器发出的微波的波导管。
模具具有复合层，复合层构成容纳树脂流体的模腔。通过微波作用复合层在短时间内可进行电介质加热到预定温度。
使用根据本发明的模具加热装置，模腔的内壁在短时间内完全能够加热到所需温度，并且填充模腔的树脂流体的流动性提高。除此之外，增加了产品的光泽，同时流痕、焊线等缺陷减少。
通过参照附图，详述最佳实施例，本发明的上述目的和其他优点将变得更加清楚图1是用于模具注塑系统的传统模具的视图；图2A和图2B是本发明采用的感应加热原理说明图；图3是根据本发明第一实施例，用于模具注塑系统的一种模具加热装置的结构图；图4是根据本发明第二实施例，用于模具注塑系统模具加热装置的结构图。
下面将参照附图详述本发明的最佳实施例，图中同一参考标号表示相同的部件。
根据本实施例的模具加热装置100采用的是感应加热方式。图3是根据本发明第一实施例的模具加热装置100的结构图。
如图3所示，模具加热装置100包括一个用于控制注塑装置(未示出)和发出填充信号的注塑控制器110，和一个用于接收注塑控制器110填充信号以发出启动信号SET并同时根据达到预设定的时间THEAT计算时间以发出加热复位信号RESET的控制区120。此外，供电设备130提供恒压电流，一高频发生器140收到加热启动信号SET开始启动并由供电设备130供给恒压电流，以产生预定高频率的电流。模具加热装置100还具有与高频发生器140电路接通的线圈150，和嵌有线圈150的模具160，该模具由线圈150加热。
当塑化树脂流体被注入模具160内的填充阶段开始时，注塑控制器110发出填充信号。
控制区120包括一键盘122用于输入成型材料的数据，一微机124用于接收数据以发出频率信号FREQ，及接收来自注塑控制器110的填充信号以发出加热启动信号SET，和一个与微机124电路相通的计算器126用于计算加热时间。
通过键盘122，输入树脂流体种类和模具160加热时间。微机124接收来自注塑控制器110的填充信号，以发出加热启动信号SET，并接收来自键盘122的数据，以发出频率信号FREQ。计算器126由加热启动信号SET启动并计算加热时间。如加热时间达到预设定时间THEAT，计算器126发出报时信号CLOCK。微机124通过接收报时信号CLOCK发出加热复位信号RESET以便重新计算加热时间。
在控制区120的控制下供电设备130将规定电压的电流供给高频发生器140，并通过调整电压能够根据不同种类的模注材料改变加热温度。
高频发生器140接收到控制区120的加热启动信号SET后开始启动，并接收来自供电设备130的恒压低频电流并将其转变成高频电流。高频发生器140还接收频率信号FREQ，以调节频率并产生频率调节后的高频电流。嵌在模具160中的线圈150在电路上与高频发生器140接通，使来自高频发生器140的高频电流通过该线圈。
通过加工，嵌有线圈150的模具160的其一侧有一个注入口182用于接收被注塑装置塑化的树脂流体，而在固定板180的内侧有第一沟槽186。可移动板上加工出埋入孔194以嵌入线圈150，装配在模具160上的可移动板190用于与固定板180对接，以构成内模腔184。线圈150埋在可移动板190的第二沟槽192附近。
通过外安装操作杆196将可移动板190与固定板180对接或分离。在通过注塑控制器110控制树脂流体填充模具160之前，操作杆196可使可移动板190移动。这样做使可移动板190与固定板180对接构成模腔184，使树脂流体填入模腔184，以形成预定形状的产品。
在可移动板190的第二沟槽192附近加工出多个埋入孔194，将线圈150插入埋入孔并且而后与高频发生器140电路连通。
现在，根据本发明的第一实施例，对具有上述结构的模具加热装置100的操作进行如下说明。
在注塑控制器110控制下，当使用操作杆196移动可移动板190使其与固定板180对接时，注塑控制器110发出填充信号。
根据发出的填充信号，注塑装置将注塑喷嘴40移至固定板180，以便通过注入口182将树脂流体注入模具160。此时，微机124发出加热启动信号SET且计算器126启动，以计算加热时间。
高频发生器140由微机124发出的加热启动信号SET启动，并接收来自供电设备130规定电压下的低频电流并将其转换成高频电流，接着将高频电流输出。
当树脂流体的种类变化时，也就是通过键盘122输入树脂流体的数据时，微机124发出频率信号FREQ。高频发生器140接收频率信号FREQ，以改变电流频率及产生频率改变后的高频电流。
当来自高频发生器140的高频电流流过线圈150时(见图2B)，嵌有线圈150的可移动板190通过线圈150的交互作用产生的感应现象被加热。这样，模腔184被加热至预定温度。
当加热时间达到预设定时间THEAT，即在计算器126发出报时信号CLOCK时，控制区120发出加热复位信号RESET。然后高频发生器140由加热复位信号RESET关闭，因此，可移动板190不会进一步加热。预设定时间THEAT与填充树脂流体的起始点和结束点之间的时间间隔相对应，通常设定的时间长度为10至15秒。
根据本发明的一个实施例的模具加热装置200采用的是电介质加热方式。图4是根据本发明第二实施例的模具加热装置200结构图。
电介质加热涉及使用微波无接触加热电介质材料的方法，该方法是指通过将微波引入电介质材料，激活电介质材料的分子运动，达到用分子间的摩擦力使物体即电介质材料加热的效果。
如图4所示，根据本发明第二实施例的模具加热装置200包括一个用于控制注塑设备和发出填充信号的注塑控制器110，和一个用于接收注塑控制器110的填充信号以发出加热启动信号SET，并同时根据预设定时间THEAT计算发出加热复位信号RESET时间的控制区120。此外，微波发生器210从控制区120接收加热启动信号SET后开始启动并产生预设定微波，并且波导管220引导微波发生器210发出的微波迁移。另外，模具160通过注塑控制器110进行对接和分离，并且模内嵌有波导管220，以便通过来自微波发生器210的微波进行加热。
控制区120包括一键盘122用于输入成型材料的数据，一微机124用于接收数据以发出频率信号FREQ，及接收来自注塑控制器110的填充信号以发出加热启动信号SET，和一个与微机124电路相通的计算器126用于计算加热时间。
通过键盘122，输入树脂流体种类和模具160加热时间。微机124接收来自注塑控制器110的填充信号，以发出加热启动信号SET，并接收来自键盘122的数据，以发出频率信号FREQ。计算器126由加热启动信号SET启动并计算加热时间。如加热时间达到预设定时间THEAT，计算器126发出报时信号CLOCK。微机124通过接收报时信号CLOCK发出加热复位信号RESET以便重新计算加热时间。
模具160由一块固定板180(用于接收由注塑喷嘴40注入的树脂流体)和一块可移动板190(用操作杆196进行操作)构成。固定板180与可移动板190相互对接，构成了其内的模腔184。固定板180紧靠在第一复合层230邻近构成模腔184形状一半，并有一注入口182，树脂流体从外部穿过第一复合层230在此注入口注入。可移动板190嵌有波导管220并紧靠在构成模腔184的第二复合层240邻近，当可移动板190与固定板180对接时，第二复合层240与第一复合层230构成模腔184。波导管220埋在第二复合层240内的方式是从可移动板190的外部穿过至第二复合层240，因而来自微波发生器210的微波就能够加热第一复合层230和第二复合层240。
第一复合层230和第二复合层240是直流电绝缘体的电介质材料，该材料是一种耐高温的玻璃纤维。填充模腔184的树脂流体采用一种可在相对较低温度下模具注塑成型的物质。
注塑控制器110将可移动板190移至固定板180使其偶合成模具160，并且当塑化树脂流体注入模具160的填充阶段开始时，发出填充信号。
通过操作杆196移动可移动板190，使之与固定板180对接，从而在模具160内构成模腔184，填充信号由注塑控制器110发出，并使用注塑喷嘴40，将树脂流体通过注入口182注入模腔184。
此时，控制区120接收来自注塑控制器110的填充信号，以发出加热启动信号SET，同时计算加热时间。一旦加热时间达到预设定时间THEAT，控制区120就会发出加热复位信号RESET。
微波发生器210接收到控制区120的加热启动信号SET后开始启动，并产生具有预定频率的微波，该微波通过波导管220传出。
波导管220不断扩散来自微波发生器210的微波，以便加热第一复合层230和第二复合层240。
用外安装操作杆196，使可移动板190与固定板180对接或分离。在注塑控制器110的控制下，用树脂流体填充模具160内腔前，用操作杆196将可移动板190与固定板180对接，构成模腔184。然后，树脂流体填充模腔184，生产出预定外形的产品。
现在，根据本发明的第二实施例，对具有上述结构的模具加热装置200的操作进如下说明。
在注塑控制器110的控制下，当借助于操作杆196移动可移动板190使其与固定板180对接时，注塑控制器110发出填充信号。
根据发出的填充信号，注塑装置将注塑喷嘴移至固定板180，以便通过注入口182将树脂流体注入模具160。此时，微机124发出加热信号SET，启动计算器126计算加热时间。
微波发生器210接收来自微机124的加热启动信号SET，以产生规定频率的微波。
当树脂流体的种类变化时，也就是通过键盘122输入树脂流体数据时，微机124发出频率信号FREQ。微波发生器210接收频率信号FREQ，以改变微波频率及产生改变了频率的微波。
微波发生器210由控制区120的加热启动信号SET启动，发出预定微波，通过埋入第二复合层240中的波导管220传导微波。
然后，来自微波发生器210的微波通过埋入第二复合层240中的波导管220开始迁移。当注塑喷嘴40将树脂流体注入模腔184时，微波通过波导管220的迁移和扩散，射入第一复合层230和第二复合层240，在模具160内构成模腔184的第一复合层230和第二复合层240被加热。
当加热时间达到预设定时间THEAT，即在计算器126发出报时信号CLOCK时，控制区120发出加热复位信号RESET。然后，微波发生器140由加热复位信号RESET关闭，因此，可移动板190不再被加热。预设定时间THEAT取自树脂流体填充时起始点和结束点这段时间，通常10秒至15秒。
根据实施例的说明，本发明的模具加热装置通过高频感应加热和微波电介质加热，完全能够将模腔内壁加热到需要的温度。结果，模具加热装置具有使填充模腔内的树脂流体的流动性提高，产品光泽性增加，同时流痕和焊线减少的优点。
另外，通过采用根据本发明的模具加热装置，模具在短时间内被加热到所要求的温度，能够缩短模注周期。
当参照特殊实施例已经对本发明做出特别示出和说明时，熟悉本技术的人应知道在不脱离权利要求所限定的精神和范围内可以对其形式和细节进行各种修改均是有效的。
权利要求
1.一个用于模具注塑系统的模具加热装置，所述的装置包括一个控制区，其作用是当收到来自用于控制注塑装置的注塑控制器的填充信号时，发出加热启动信号，及当加热时间达到预设定时间时，计算加热时间以发出加热复位信号；一个供电设备，用于提供恒压电流；一个高频发生器，用于接收来自所述控制区的加热启动信号，所述的高频发生器由供电设备提供恒压电流，以产生具有预定高频率的电流；一个嵌有线圈的模具，该模具中的线圈与所述的高频发生器电路连通，以使模具通过所述线圈的高频感应而被感应加热。
2.根据权利要求1所述的模具加热装置，其中所述的供电设备可提供各种电压的电流。
3.根据权利要求1所述的模具加热装置，所述模具包括一块固定板，在其内侧加工出第一沟槽，并具有一个注入口使固定板外侧与第一沟槽连通，树脂流体从该注入口注入；一块可移动板，在其内侧加工出第二沟槽，在第二沟槽的附近有一些用于嵌入线圈的埋入孔，所述的可移动板由所述的注塑控制器控制，其中当所述的可移动板与所述的固定板对接时，第二沟槽与第一沟槽配合形成可填充树脂流体的模腔；所述的线圈与所述的高频发生器电路连通；所述的可移动板通过所述线圈的高频感应而被感应加热。
4.根据权利要求1所述的模具加热装置，其中预设定时间为10秒至15秒。
5.一种用于模具注塑系统的模具加热装置，该装置包括一个控制区，其作用是当收到来自用于控制注塑装置的注塑控制器的填充信号时，发出加热启动信号，及当加热时间达到10秒至15秒的预设定时间时，计算加热时间以发出加热复位信号；一个供电设备，用于提供恒压电流且本身能够变压；一个高频发生器，用于接收来自所述控制区的加热启动信号，且由所述供电设备提供恒压电流，以产生具有预定高频率的电流；一个模具，该模具具有一块固定板(其内侧加工出第一沟槽)、一个注入口(使固定板的外侧与第一沟槽连通，用于注入树脂流体)和一块可移动板(其内侧加工出第二沟槽)，在第二沟槽的附近有一些埋入孔，其中当所述的可移动板在所述注塑控制器的控制下与所述的固定板对接时，第二沟槽形成用于填充树脂流体的模腔；与所述的高频发生器电路连通的所述线圈嵌入埋入孔；所述的可移动板通过所述线圈的高频感应而被感应加热。
6.一种用于模具注塑系统的模具加热装置，该装置包括一个控制区，其作用是当收到来自用于控制注塑装置的注塑控制器的填充信号时，发出加热启动信号，及当加热时间达到预设定时间时，计算加热时间以发出加热复位信号；一个微波发生器，用于接收来自所述控制区的加热启动信号以产生具有预定频率的微波；一个用微波电介质加热的模具，其内嵌有用于迁移和扩散所述微波发生器微波的波导管。
7.根据权利要求6所述的模具加热装置，所述模具包括一块固定板，该固定板的第一复合层紧靠在第一沟槽内并且有一注入口使固定板的外侧与第一复合层连通，用于注入树脂流体，一块可移动板，该可移动板的第二复合层紧靠在第二沟槽内，其中所述波导管嵌在第二复合层内，借助于所述注塑控制器可使所述可移动板与所述固定板对接，并且当这两块板对接时，第一复合层与第二复合层形成用于填充树脂流体的模腔，第一复合层和第二复合层都用微波进行电介质加热。
8.根据权利要求6所述的模具加热装置，其中预设定时间为10秒至15秒。
9.根据权利要求7所述的模具加热装置，其中第一复合层和第二复合层由玻璃纤维制成。
10.一种用于模具注塑系统的模具加热装置，该装置包括一个控制区，其作用是当收到来自用于控制注塑装置的注塑控制器的填充信号时，发出加热启动信号，及当加热时间达到10秒至15秒的预设定时间时，计算加热时间以发出加热复位信号；一个微波发生器，用于接收来自所述控制区的加热启动信号以产生具有预定频率的微波；一个埋有波导管(用于迁移和扩散来自所述微波发生器发出的微波)的模具，包括一块固定板(其内玻璃纤维制成的第一复合层紧靠在第一沟槽且有一注入口使固定板外侧与第一复合层连通，用于注入树脂流体)和一块可移动板(其内第二复合层紧靠在第二沟槽附近，该复合层是用玻璃纤维制成并且嵌有所述波导管。其中，所述的可移动板通过所述注塑控制器与所述固定板，并且当所述的可移动板与所述固定板对接时，第一复合层与第二复合层形成用于填充树脂流体的模腔，第一复合层与第二复合层都通过微波进行电介质加热。
全文摘要
一种加热装置,该装置采用高频感应或微波加热法使模具注塑系统的模具在短时间内完成感应加热或电介质加热。由一高频感应发生器(140)产生的高频电流流经嵌在模具(160)中的线圈(150),从而通过模具的感应现象感应加热模具,或由一微波发生器产生的微波加热模具内的电介质物质,因而当树脂流体注入模腔内时,防止了模具的冷却。
文档编号B29C35/02GK1183073SQ96193537
公开日1998年5月27日 申请日期1996年3月22日 优先权日1995年3月22日
发明者卞成光 申请人:大宇电子株式会社