JPH09300357A - 金型加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型表面を高周波誘導加熱する金型加熱装置
において、高周波誘導コイル２ａ，２ｂの中心部とその
周辺部との間に生じる、金型表面の温度分布のばらつき
を軽減する。 【解決手段】 ２基の高周波電源２ａ，２ｂと、夫々に
接続された高周波誘導コイル１ａ，１ｂとを設け、一方
の高周波誘導コイル１ａ，１ｂの中心部に他方の高周波
誘導コイルの導線を延出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えば熱可塑性樹
脂の射出成形において、成形品の表面状態を向上させる
ために、樹脂の射出に先立って金型表面を高周波誘導加
熱するのに用いられる金型加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形において、樹脂の射出に
先立って金型表面を加熱しておくことが行われており、
この加熱は通常高周波誘導加熱装置によって行われてい
る。例えば特開平１−２６２１０７号公報には、高周波
誘導コイルを金型に埋め込んでおき、これによって金型
表面を加熱することが記載されている。また、特開平２
−２２０８２５号公報には、複数系列の高周波誘導コイ
ルを並べ、各々独立制御することで金型表面の温度分布
を制御することが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最も一般的
な金型加熱装置は、上記特開平１−２６２１０７号公報
に示されるような、１基の高周波電源に接続された１つ
の高周波誘導コイルを有するものである。

【０００４】しかしながら、このような金型加熱装置の
場合、金型表面の温度分布にばらつきを生じやすい問題
がある。とりわけ金型の中心部（高周波誘導コイルの中
心部）の温度がその周辺に比して低くなり、得られる製
品の品質に悪影響を及ぼす問題がある。また、このよう
な温度分布のばらつきは、大型の金型になる程顕著に現
れることになる。

【０００５】一方、特開平２−２２０８２５号公報に示
される金型加熱装置は、複数系列の高周波誘導コイルを
各々独立に制御するものではあるが、基本的には上記単
一の高周波誘導コイルを並べた場合と同様で、金型表面
の温度分布のばらつきが、複数の高周波誘導コイルに分
かれて発生することになる。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、高周波誘導コイルの中心部とその周
辺部との間に生じる、金型表面の温度分布のばらつきを
軽減することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明では、図
１に示されるように、各高周波誘導コイル１ａ，１ｂを
別個の高周波電源２ａ，２ｂに接続すると共に、中心部
を無導線部３ａとした高周波誘導コイル１ａに対して、
他の高周波誘導コイル１ｂの外周側の導線を延出させて
いるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一例を図１に基づいて説
明する。

【０００９】図中４は非磁性体で構成された耐熱性の支
持部材で、この支持部材４上に２つの高周波誘導コイル
（以下「コイル」と略す）１ａ，１ｂが取り付けられて
いる。各コイル１ａ，１ｂは、夫々別々の高周波電源２
ａ，２ｂに接続されている。高周波電源２ａ，２ｂは、
インバータを経て直流に整流されるもので、例えば１０
０Ｖ・１５０Ａ、出力周波数３０〜５０ＫＨｚで強発振
されるものが用いられる。尚、図中左側のコイル１ａは
実線で、右側のコイル１ｂは破線で描かれているが、こ
れは両コイル１ａ，１ｂを図面上区別しやすくするため
のもので、図中右側のコイル１ｂも一連の導線で構成さ
れているのは勿論のことである。

【００１０】図中左側のコイル１ａの中心部は、コイル
１ａを構成する導線が省略された無導線部３ａとなって
いる。また、この無導線部３ａには、図中右側のコイル
１ｂの外周側の二重の導線の先端が無導線部３ａ内に入
り込んで山形形状に延出されている。

【００１１】図示される金型加熱装置は、図３に示され
るように、通常、アーム５に取り付けられ、開放された
金型間にアームを介して挿入され、金型表面にコイル１
ａ，１ｂの取り付け面側を接近させて、高周波電源２
ａ，２ｂからコイル１ａ，１ｂに高周波を供給すること
で当該金型表面を加熱するものである。

【００１２】特に図示される金型加熱装置は、図中左側
のコイル１ａ部分に対応する金型表面を均一に加熱でき
るようになっている。即ち、加熱温度が低くなるコイル
１ａの中心部にもう１つのコイル１ｂの外周側の導線が
延出されているので、コイル１ａの中心部に対応する金
型面の加熱は、コイル１ｂの導線の存在によって行われ
ることになり、これによってコイル１ａの中心部の加熱
状態が補われて、コイル１ａ側の金型表面の温度分布の
ばらつきが修正されるものである。

【００１３】上記のような温度分布のばらつきが修正さ
れる理由は必ずしも明確ではないが、本発明者は次のよ
うに推測している。即ち、図４に示されるように、従来
と同様に、１基の高周波電源２に接続された１つのコイ
ル１のみを設けた場合、コイル１の中心部程、電流が逆
方向に流れる導線同志が規則的に近接して位置すること
になり、磁力が互いにキャンセルし合って昇温させにく
くなると考えられる。これに対して図１のようなコイル
１ａ，１ｂの配置とすると、コイル１ａにおいて、電流
が逆方向に流れる導線同志が無導線部３ａによって離さ
れると共に、電流が逆方向に流れる導線同志が近接する
規則性が破れ、磁力のキャンセルが軽減されて、これら
によってコイル１ａ中心部の昇温不足が防止されること
になると考えられる。

【００１４】図１に示される例では、コイル１ｂの外周
側の導線をコイル１ａの無導線部３ａに延出させている
が、これはコイル１ｂの内周側の導線でもよい。但し、
コイル１ｂの導線同志のオーバーラップを避けて加熱効
率を高める上で、コイル１ｂの外周側の導線を延出させ
ることが好ましい。また、無導線部３ａ内に延出してい
る導線は、コイル１ａの中心部に対応する金型面を効果
的に加熱できるよう、二重以上であることが好ましい。

【００１５】図１に示される例では、２基の高周波電源
２ａ，２ｂと２つのコイル１ａ，１ｂを用いているが、
３基以上の高周波電源２ａ，２ｂ，…と夫々に接続され
た３つ以上のコイル１ａ，１ｂ，…を用いたものとする
こともできる。但し、設備的負担をできるだけ抑制する
ためには、２基の高周波電源２ａ，２ｂと２つのコイル
１ａ，１ｂとすることが好ましい。特に図１に示される
例は、前述のように、コイル１ａ側における加熱状態を
均一化できるように構成されているが、どの領域を均一
な加熱状態にするかは、金型の形状等、成形条件に応じ
て適宜選択すればよい。

【００１６】次に、本発明の他の例を図２に基づいて説
明する。

【００１７】支持部材４上に２つのコイル１ａ，１ｂが
取り付けられており、各コイル１ａ，１ｂは、夫々別々
の高周波電源２ａ，２ｂに接続されている点は図１で説
明したものと同様である。

【００１８】両コイル１ａ，１ｂの中心部は、コイル１
ａ，１ｂを構成する導線が省略された無導線部３ａ，３
ｂとなっている。この図中左側のコイル１ａの無導線部
３ａには、図中右側のコイル１ｂの外周側の四重の導線
部が山形状に延出して入り込んでいる。また、図中右側
のコイル１ｂの無導線部３ｂには、図中左側のコイル１
ａの外周側の四重の導線部が山形状に延出して入り込ん
でいる。即ち、コイル１ａ又は１ｂは、相互に、一方の
無導線部３ａ又は３ｂに他方の導線が延出したものとな
っている。また、コイル１ａ，１ｂ全体の導線の配置
が、上下左右ほぼ対称となっている。

【００１９】図２に示される例の場合、両コイル１ａ，
１ｂの中心部における昇温不足が、互いに他方のコイル
１ａ又は１ｂから延出したた導線の存在によって補われ
ると共に、導線の配置が上下左右ほぼ対称であるので、
両コイル１ａ，１ｂのほぼ全面に亙って金型表面の加熱
温度をほぼ均一にすることができる。

【００２０】上記図１及び図２で説明した金型加熱装置
は、図３に示されるように、通常、アーム５に取付具７
で取り付けられて使用されることになる。つまり、図３
に示されるようにアーム５に取り付けた金型加熱装置を
開放された金型間に挿入し、そのコイル１ａ，１ｂの取
り付け面を加熱すべき金型表面側に接近させて、コイル
１ａ，１ｂに高周波を供給することで当該金型表面を加
熱するものである。例えば雄型と雌型の一方の表面のみ
を加熱する場合には、図３に示されるようなアーム５に
取り付けた金型加熱装置を１台用意し、そのコイル１
ａ，１ｂの取り付け面を加熱すべき雄型又は雌型の表面
へ向けて接近させればよい。雄型と雌型の両表面を同時
に加熱する場合には、図３に示されるようなアーム５に
取り付けられた金型加熱装置を２台用意し、夫々コイル
１ａ，１ｂの取り付け面を外側に向けて背中合わせに位
置させ、雄型と雌型の表面に同時にコイル１ａ，１ｂの
取り付け面を接近させることができるようにすればよ
い。

【００２１】ところで、長時間に亙って上記金型の加熱
作業が続くと、支持部材４やアーム５もかなりの高温と
なり、作業の安全性が保ちにくくなる。これを軽減する
ため、支持部材４は中間に断熱材６を挟み込んだものと
し、背面側への熱伝導を抑制することが好ましい。断熱
材６としては、非磁性体で熱伝導率の低い材料であれば
よく、例えば木材やベークライト等を用いることもでき
るが、絶縁性を有し、高透磁率材であるフェライトを用
いると、背面側への熱伝導を大きく抑制できるので好ま
しい。このフェライトを用いると、他の材料では支持部
材４の背面やアーム５が２００℃近くまで上昇してしま
うような場合でもこれを４０℃程度に押えることが可能
である。

【００２２】

【実施例】

実施例１ 図２に示されるようなコイル１ａ，１ｂの状態の金型加
熱装置を用い、下記の条件で金型表面を加熱した時の温
度分布を図５に示す。尚、図５（ａ）は加熱時間が５秒
の場合、図５（ｂ）は加熱時間が７秒の場合である。

【００２３】支持部材４の大きさ：１２０ｍｍ×１８０
ｍｍ コイル１ａ，１ｂの巻き数：８ 金型加熱装置と金型表面との間隔：５ｍｍ 比較例１ 図４に示されるような１基の高周波電源１と１つのコイ
ル２を用いた典型的な従来の金型加熱装置を用い、下記
の条件で金型表面を加熱した時の温度分布を図６に示
す。

【００２４】支持部材４の大きさ：２２０ｍｍ×２２０
ｍｍ コイル１ａ，１ｂの巻き数：１６ 加熱時間：１０秒 金型加熱装置と金型表面との間隔：５ｍｍ

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りのものであ
り、特に大きな金型であっても、所望の範囲の表面をほ
ぼ均一に加熱することができ、またこの均一な加熱領域
を任意に設定することができるので、品質に優れた製品
が得やすくなる。また、特に支持部材４にフェライトを
介在させると、該支持部材４の背面側やアーム５の過剰
な昇温を防止することができ、作業の安全性を確保しや
すくなるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型加熱装置の一例を示す説明図
である。

【図２】本発明に係る金型加熱装置の他の例を示す説明
図である。

【図３】本発明に係る金型加熱装置をアームに取り付け
た状態を示す図である。

【図４】比較例１で用いた金型加熱装置の説明図であ
る。

【図５】実施例１で測定した温度分布を示す図である。

【図６】比較例１で測定した温度分布を示す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 高周波誘導コイル ２，２ａ，２ｂ 高周波電源 ３ａ，３ｂ 無導線部 ４ 支持部材 ５ アーム ６ 断熱材 ７ 取付具

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２基の高周波電源と、各高周
   波電源に接続された少なくとも２つの高周波誘導コイル
   とを有し、少なくとも１つの高周波誘導コイルの中心部
   が無導線部となっていて、この無導線部に他の高周波コ
   イルの導線が延出されていることを特徴とする金型加熱
   装置。
2. 【請求項２】 ２基の高周波電源と、各高周波電源に接
   続された２つの高周波誘導コイルとを有し、両高周波誘
   導コイルの中心部が無導線部となっていて、一方の高周
   波誘導コイルの無導線部に他方の高周波誘導コイルの導
   線が相互に延出していることを特徴とする金型加熱装
   置。
3. 【請求項３】 一の高周波誘導コイルの無導線部に延出
   している他の高周波誘導コイルの導線が、当該他の高周
   波誘導コイルの外周側の導線であることを特徴とする請
   求項１又は２の金型加熱装置。
4. 【請求項４】 一の高周波誘導コイルの無導線部に延出
   している他の高周波誘導コイルの導線が二重以上である
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれかの金型加熱装
   置。
5. 【請求項５】 高周波誘導コイル背面側の支持部材に、
   背面側への熱伝導を抑制するための断熱材としてフェラ
   イトが介在されていることを特徴とする請求項１〜４い
   ずれかの金型加熱装置。