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JP2006007620A - Injection molding apparatus/method - Google Patents

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JP2006007620A
JP2006007620A JP2004189019A JP2004189019A JP2006007620A JP 2006007620 A JP2006007620 A JP 2006007620A JP 2004189019 A JP2004189019 A JP 2004189019A JP 2004189019 A JP2004189019 A JP 2004189019A JP 2006007620 A JP2006007620 A JP 2006007620A
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Japan
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vibration
mold
injection molding
ultrasonic
transmission wire
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Pending
Application number
JP2004189019A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Mita
賢広 三田
Norimasa Mita
憲正 三田
Seiji Kanbayashi
省二 神林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection molding apparatus which can heat up an intracavity molding material by transmitting sufficient ultrasonic vibration to the molding material while inhibiting a load on a vibration transmission system to be brought to bear on the device under a simple configuration with a broad degree of design freedom, and an injection molding method. <P>SOLUTION: In the injection molding apparatus, an insert mold 4 with a cavity 13 is provided in a main mold 3 and has one end of a vibration transmitting wire 6, connected with the mold 4 through a space 3a, while a vibration generating part which can generate an ultrasonic wave, is connected with the other end of the vibration transmitting wire 6. Thus the insert mold 4 is vibrated by the vibration generating part through the vibration transmitting wire 6. The vibration energy generated by the vibration generating part can be concentrically transmitted to the insert mold 4 which comes into contact with the molding material. In addition, in order to transmit the ultrasonic wave by the vibration transmitting wire 6 passing through the internal space 3a of the mold 3, it is possible to transmit the vibration easily and significantly scale down the vibration transmission system. Consequently, the ultrasonic energy does not adversely affect the other part of the device. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、金型に温度振幅を与えるヒートサイクル成形法に適した射出成形装置及び射出成形方法に関する。
特に、超音波振動を使って効率良く樹脂を加熱する射出成形装置及び射出成形方法に関する。
The present invention relates to an injection molding apparatus and an injection molding method suitable for a heat cycle molding method for giving a temperature amplitude to a mold.
In particular, the present invention relates to an injection molding apparatus and an injection molding method for efficiently heating a resin using ultrasonic vibration.

従来、熱可塑性樹脂の成形方法として金型に温度振幅を与えるヒートサイクル成形法が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
このヒートサイクル成形法は、溶融樹脂を金型に充填する際に、金型の成形品空隙部(いわゆるキャビティ)を形成する面の温度を高くしておき、充填完了後にこの面の温度を下げる成形法である。
ヒートサイクル成形法には、金型に加熱媒体と冷却媒体とを通す方法や、金型を加熱するために電気ヒータや高周波を用いる方法等が提案されている。
Conventionally, a heat cycle molding method for giving a temperature amplitude to a mold is known as a molding method of a thermoplastic resin (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In this heat cycle molding method, when the molten resin is filled in the mold, the temperature of the surface on which the mold cavity (so-called cavity) is formed is increased, and the temperature of this surface is decreased after the filling is completed. It is a molding method.
As the heat cycle molding method, a method of passing a heating medium and a cooling medium through a mold, a method of using an electric heater or a high frequency to heat the mold, and the like have been proposed.

ヒートサイクル成形の長所としては、以下の特徴が挙げられる。
(1)ウェルドラインが見えない。
これは、射出成形時に金型温度が既に熱変形温度以上に保たれているため、樹脂表面の温度低下が緩和され金型への転写性が改善されることが影響している。
(2)表面光沢性が向上する。
これは、保圧時に金型温度が高温に保たれているため、金型面への樹脂の転写性が良くなることが影響している。
(3)ガラス繊維等が露出しない良好な外観の製品が得られる。
ガラス繊維、カーボンファイバー、及びフィラー等を含有した樹脂の一般成形では、これらの添加物が表面に露出し成形品の表面が荒れた状態になるが、ヒートサイクル成形法を用いればかかる状態の発生を抑止することができる。
それは、ガラス繊維等の添加物が樹脂表層内に取り込まれ、表層に樹脂のナチュラル層ができることが影響している。
Advantages of heat cycle molding include the following characteristics.
(1) The weld line cannot be seen.
This is because the mold temperature is already maintained at the heat deformation temperature or higher during the injection molding, so that the temperature drop on the resin surface is alleviated and the transferability to the mold is improved.
(2) The surface gloss is improved.
This is because the mold temperature is maintained at a high temperature during pressure holding, so that the transferability of the resin to the mold surface is improved.
(3) A product having a good appearance in which glass fibers and the like are not exposed can be obtained.
In general molding of resin containing glass fiber, carbon fiber, filler, etc., these additives are exposed on the surface and the surface of the molded product becomes rough, but if heat cycle molding method is used, such state occurs Can be suppressed.
It has an influence that additives such as glass fibers are incorporated into the resin surface layer and a natural layer of resin is formed on the surface layer.

(4)良好なシボの転写が得られる。
保圧時に金型温度が高温に保たれているため、金型面への樹脂の転写性が良くなり、シボ面を持つ表面が細かい製品を成形する場合は、金型のシボ形状を正確に転写可能である。
(5)樹脂強度が向上する。
理由として金型温度を高く保つため製品表面近傍の樹脂の結晶化が促進されることが影響している。
(4) A good texture transfer can be obtained.
Since the mold temperature is kept high during pressure holding, the transfer of resin to the mold surface is improved, and when molding a product with a fine surface with a textured surface, the textured shape of the mold is accurate. Can be transferred.
(5) Resin strength is improved.
This is because the crystallization of the resin in the vicinity of the product surface is promoted in order to keep the mold temperature high.

ところで、射出成形品の品質を向上させる技術としては、ヒートサイクル成形法の他に、例えば、超音波射出成形法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
この特許文献3に記載の方法は、金型をホーンで構成し、金型内に注入された成形材料に振動を伝達するものである。
この方法によれば、成形品空隙部(いわゆるキャビティ)内に注入された成形材料を昇温させて温度勾配や温度分布を一様にする効果があり、射出成形品が内部応力を持ったまま固化してしまうのを抑止することができる。
内部応力を持ったまま固化すると、経時的に成形品の寸法が変化してしまうのである。
Incidentally, as a technique for improving the quality of an injection molded product, for example, an ultrasonic injection molding method is known in addition to a heat cycle molding method (see, for example, Patent Document 3).
In the method described in Patent Document 3, a mold is constituted by a horn, and vibration is transmitted to a molding material injected into the mold.
According to this method, there is an effect of increasing the temperature of the molding material injected into the cavity (so-called cavity) of the molded product to make the temperature gradient and temperature distribution uniform, and the injection molded product remains with internal stress. It can be prevented from solidifying.
If solidified with internal stress, the dimensions of the molded product will change over time.

特開2001−225371号公報JP 2001-225371 A 特開2003−145576号公報JP 2003-145576 A 特開昭58−134722号公報JP 58-134722 A

しかしながら、特許文献3に記載の方法では、ホーンの配設位置が限定されるために金型を設計する上で自由度が落ちるという問題や、ホーンの占める割合が大きく振動伝達系が大きくなり他の部分に悪影響を与えるという問題があった。   However, in the method described in Patent Document 3, the arrangement position of the horn is limited, so that the degree of freedom in designing the mold is reduced, and the ratio of the horn is large and the vibration transmission system becomes large. There was a problem of adversely affecting the part.

本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、設計の自由度が高く、簡単な構成で且つ装置に加わる伝達系の負荷を抑止しながら、キャビティ内の成形材料に十分な超音波振動を伝達して成形材料を昇温することができる射出成形装置及び射出成形方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made on the basis of such background technology, and has been made to overcome the above-described problems of the background technology.
In other words, the present invention has a high degree of freedom in design, has a simple structure, and suppresses the load of the transmission system applied to the apparatus, while transmitting sufficient ultrasonic vibration to the molding material in the cavity to raise the temperature of the molding material. An object of the present invention is to provide an injection molding apparatus and an injection molding method that can be used.

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、金型の主型のキャビティとなる限定した領域に入れ子型を設け、この入れ子型に超音波振動を加え極力伝達系を小さくすることで、上記の問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。   Thus, as a result of intensive research on the background of such problems, the present inventor has provided a nested mold in a limited region that becomes the cavity of the main mold of the mold, and applied ultrasonic vibration to the nested mold as much as possible. The inventors have found that the above problems can be solved by reducing the transmission system, and have completed the present invention based on this finding.

すなわち、本発明は、(1)、主型にはキャビティを有する入れ子型が設けられ、該入れ子型には空間を通って振動伝達ワイヤの一端が連結され、該振動伝達ワイヤの他端には超音波を発生可能な振動発生部が連結され、該振動発生部から振動伝達ワイヤを介して入れ子型を振動させる射出成形装置に存する。   That is, according to the present invention, (1) the main mold is provided with a nested mold having a cavity, and one end of the vibration transmitting wire is connected to the nested mold through the space, and the other end of the vibration transmitting wire is connected to the other mold. The present invention resides in an injection molding apparatus in which a vibration generating unit capable of generating an ultrasonic wave is connected and a nested mold is vibrated from the vibration generating unit via a vibration transmission wire.

また、本発明は、(2)、前記振動発生部は、超音波電気信号を発生可能な超音波発振機と、該超音波発振機からの電気信号によって振動させられる振動子と、を有する上記(1)に記載の射出成形装置に存する。   Further, the present invention is the above (2), wherein the vibration generating unit includes an ultrasonic oscillator capable of generating an ultrasonic electric signal and a vibrator that is vibrated by an electric signal from the ultrasonic oscillator. It exists in the injection molding apparatus as described in (1).

また、本発明は、(3)、前記振動伝達ワイヤと前記入れ子型とは、ブロック状の接続部材を介して連結された上記(1)又は(2)に記載の射出成形装置に存する。   Moreover, this invention exists in the injection molding apparatus as described in said (1) or (2) with which the said vibration transmission wire and the said nested type were connected through the block-shaped connection member.

また、本発明は、(4)、前記主型の可動部と固定部とのそれぞれに入れ子型が設けられ、該可動部の入れ子型と固定部の入れ子型とのそれぞれに、振動伝達ワイヤが連結された上記(1)ないし(3)のいずれか1項に記載の射出成形装置に存する。   Further, according to the present invention, (4) a nested type is provided for each of the movable part and the fixed part of the main mold, and a vibration transmission wire is provided for each of the nested type of the movable part and the nested type of the fixed part. It exists in the injection molding apparatus of any one of said (1) thru | or (3) connected.

また、本発明は、(5)、前記主型の可動部又は固定部には、複数の入れ子型が設けられ、該複数の入れ子型のそれぞれに振動伝達ワイヤを介して振動子が連結され、該複数の振動子は1機の超音波発振機により制御される上記(1)ないし(3)のいずれか1項に記載の射出成形装置に存する。   Further, according to the present invention, (5) the movable part or the fixed part of the main mold is provided with a plurality of nested molds, and a vibrator is connected to each of the plurality of nested molds via a vibration transmission wire, The plurality of vibrators exist in the injection molding apparatus according to any one of (1) to (3), which is controlled by one ultrasonic oscillator.

また、本発明は、(6)、前記振動伝達ワイヤは、撓み変形可能である上記(1)ないし(5)のいずれか1項に記載の射出成形装置に存する。   Moreover, this invention exists in the injection molding apparatus of any one of said (1) thru | or (5) to which the said vibration transmission wire can be bent and deformed (6).

また、本発明は、(7)、射出成形装置に備わったキャビティを有する入れ子型に、該入れ子型から離れた振動発生部から超音波振動を振動伝達ワイヤを介して入れ子型に伝達する射出成形方法に存する。   Further, according to the present invention, (7) an injection molding in which ultrasonic vibration is transmitted to a nested mold from a vibration generating part separated from the nested mold in a nested mold having a cavity provided in the injection molding apparatus via a vibration transmission wire. Lies in the way.

また、本発明は、(8)、超音波振動はキャビティに樹脂材を充填し始める前の段階から、充填し終わった時点まで与える上記(7)記載の射出成形方法に存する。   The present invention also resides in (8) the injection molding method according to the above (7), wherein the ultrasonic vibration is applied from the stage before starting filling the cavity with the resin material to the time when filling is completed.

なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記(1)〜(8)を適宜組み合わせた構成も採用可能である。   In addition, as long as the objective of this invention is met, the structure which combined said (1)-(8) suitably is also employable.

本発明によれば、主型3にはキャビティ13を有する入れ子型4が設けられ、該入れ子型4には空間3aを通って振動伝達ワイヤ6の一端が連結され、該振動伝達ワイヤ6の他端には超音波を発生可能な振動発生部が連結され、該振動発生部から振動伝達ワイヤ6を介して入れ子型4を振動させるので、振動発生部によって発生した振動エネルギーを、成形材料と接触する入れ子型4に集中的に伝達することが可能である。
また、入れ子型4に伝達された振動エネルギーにより成形材料との接触界面(詳しくは成形材料の固相と溶融相との界面)が加熱され成形材料全体が加熱される。
According to the present invention, the main mold 3 is provided with a nested mold 4 having a cavity 13, and one end of the vibration transmission wire 6 is connected to the nested mold 4 through the space 3 a. A vibration generating unit capable of generating ultrasonic waves is connected to the end, and the nested mold 4 is vibrated from the vibration generating unit via the vibration transmission wire 6, so that vibration energy generated by the vibration generating unit is brought into contact with the molding material. It is possible to transmit to the nesting mold 4 in a concentrated manner.
In addition, the contact interface with the molding material (specifically, the interface between the solid phase and the molten phase of the molding material) is heated by the vibration energy transmitted to the insert mold 4 and the entire molding material is heated.

また、金型内の空間3aを通った振動伝達ワイヤ6による超音波伝達のため、簡単に振動を伝えることができ、しかも振動伝達系としては極めて小さいものとなる。
そのため超音波エネルギーの他の部分への悪影響を与えない。
キャビティ13を構成する体積の小さい入れ子型4に超音波エネルギーを加えるために、出力を大きくする必要がない。
入れ子型4が小さいために熱容量が少ないことや、入れ子型付近の昇温のみで済むために速やかに冷却を実行することができサイクルタイムを大幅に短縮することができる。
In addition, since the ultrasonic transmission is performed by the vibration transmission wire 6 through the space 3a in the mold, vibration can be easily transmitted, and the vibration transmission system is extremely small.
Therefore, it does not adversely affect other parts of the ultrasonic energy.
In order to apply ultrasonic energy to the nested mold 4 having a small volume constituting the cavity 13, it is not necessary to increase the output.
Since the nested mold 4 is small, the heat capacity is small, and since only the temperature rise in the vicinity of the nested mold is required, the cooling can be performed quickly and the cycle time can be greatly shortened.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る射出成形装置を示している。
この射出成形装置は、可動側部分1と固定側部分2を有し、それぞれ可動部3Aと固定部3B(可動部3Aと固定部3Bを主型3という)とを備える。
この固定部3Bには、キャビティ13を有する入れ子型4が配設されており、この入れ子型4は、固着具、例えばボルト止め等により容易に固定部3Bから取外し可能となっている。
入れ子型4の材質には熱伝導性があり、且つ耐磨耗性の良好な材料が好ましく、例えば炭素鋼やステンレス鋼等の金属材料が用いられる。
なお、炭素鋼の表面に対して高周波焼入れや浸炭処理、窒化処理等を施したものを用いることができる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an injection molding apparatus according to the first embodiment of the present invention.
This injection molding apparatus has a movable side portion 1 and a fixed side portion 2, and includes a movable portion 3A and a fixed portion 3B (the movable portion 3A and the fixed portion 3B are referred to as a main mold 3).
A nesting die 4 having a cavity 13 is disposed in the fixing portion 3B. The nesting die 4 can be easily detached from the fixing portion 3B by a fixing tool such as a bolt.
The material of the insert mold 4 is preferably a material having thermal conductivity and good wear resistance. For example, a metal material such as carbon steel or stainless steel is used.
A carbon steel surface that has been subjected to induction hardening, carburizing treatment, nitriding treatment, or the like can be used.

可動部3Aと該可動部3Aに圧接される固定部3B(詳しくは、固定部3Bの入れ子型4)により、キャビティ13が形成されている。
入れ子型4には、ブロック状の接続部材5を介して振動伝達ワイヤ6が取外し自在に取り付けられている。
すなわち、振動伝達ワイヤ6の一端には接続部材5が取り付けられており、この接続部材5の螺子部を入れ子型4に螺合することで振動伝達ワイヤ6は入れ子型4に簡単に取り付けられる。
接続部材5の構造としては種々のものがあり、また接続部材5の材質は、例えばアルミニウム合金やチタン合金等の金属材料を用いることができる。
一方、振動伝達ワイヤ6の他端には振動子7が連結されている。
A cavity 13 is formed by the movable portion 3A and the fixed portion 3B (specifically, the nesting die 4 of the fixed portion 3B) pressed against the movable portion 3A.
A vibration transmission wire 6 is detachably attached to the nested mold 4 via a block-shaped connecting member 5.
That is, the connection member 5 is attached to one end of the vibration transmission wire 6, and the vibration transmission wire 6 is easily attached to the nesting die 4 by screwing the screw portion of the connection member 5 to the nesting die 4.
There are various structures of the connecting member 5, and the connecting member 5 can be made of a metal material such as an aluminum alloy or a titanium alloy.
On the other hand, the vibrator 7 is connected to the other end of the vibration transmission wire 6.

振動伝達ワイヤ6と入れ子型4とを、接続部材5を介して連結しているために、例えば振動伝達ワイヤ6が金属疲労を起こした場合等には、接続部材5を入れ子型4から取り外すことで、容易に交換が可能である。
もっとも、入れ子型4に振動伝達ワイヤ6をボンディングやロウ付けにより直接取り付けておくことも当然可能である。
Since the vibration transmission wire 6 and the nesting die 4 are connected via the connection member 5, for example, when the vibration transmission wire 6 causes metal fatigue, the connection member 5 is removed from the nesting die 4. Therefore, it can be easily replaced.
However, it is naturally possible to directly attach the vibration transmission wire 6 to the nested mold 4 by bonding or brazing.

振動伝達ワイヤ6としては、入れ子型4に振動子7から効率良く超音波振動を伝達できるものが採用されるが、屈曲性のあるワイヤ、例えばアルミニウム合金ワイヤやチタン合金のワイヤが使用される。   As the vibration transmission wire 6, a wire that can efficiently transmit ultrasonic vibration from the vibrator 7 to the telescopic die 4 is adopted, but a flexible wire, for example, an aluminum alloy wire or a titanium alloy wire is used.

この振動伝達ワイヤ6が接続された振動子7は、更に超音波電気信号の発生源である超音波発振機8に接続されている。
この超音波発振機8からの電気信号により振動子7に組み込まれた圧電素子が伸縮(磁歪現象)して超音波振動が発生する(なお、超音波発振機8と振動子7とにより振動発生部が形成されている)。
この超音波振動は、振動伝達ワイヤ6を介して入れ子型4に伝達されることとなる。
The vibrator 7 to which the vibration transmission wire 6 is connected is further connected to an ultrasonic oscillator 8 which is a generation source of the ultrasonic electric signal.
The piezoelectric element incorporated in the vibrator 7 is expanded and contracted (magnetostriction phenomenon) by the electrical signal from the ultrasonic oscillator 8 to generate ultrasonic vibrations (vibration is generated by the ultrasonic oscillator 8 and the vibrator 7). Part is formed).
This ultrasonic vibration is transmitted to the nested mold 4 through the vibration transmission wire 6.

ところで、振動伝達ワイヤ6は固定部3Bの空間3aを通って振動子7と入れ子型4との間を連結する。
そして、超音波振動を支障なく且つ効率良く入れ子型4に伝達するために、途中で金型である固定部3Bの一部に接触しないように配置される。
また、超音波の伝達特性の観点から、振動伝達ワイヤ6は、直角部を形成しないようにすることが重要である。
By the way, the vibration transmission wire 6 connects the vibrator 7 and the nested die 4 through the space 3a of the fixed portion 3B.
And in order to transmit an ultrasonic vibration to the nest | die 4 efficiently without hindrance, it arrange | positions so that it may not contact a part of fixing | fixed part 3B which is a metal mold | die on the way.
From the viewpoint of ultrasonic transmission characteristics, it is important that the vibration transmission wire 6 does not form a right angle portion.

すなわち、図1においては、振動伝達ワイヤ6は、振動子7から入れ子型4に至るまでに、2つの屈曲部を有するが、この屈曲部は、直角に屈曲しないようになだらかな曲線による屈曲部を形成している。
その意味で、入れ子型4は可動部3Aより固定部3Bに組み込んだ方が、振動伝達ワイヤ6の引回しの関係から振動伝達ワイヤ自体が安定した状態となるため配設し易い。
That is, in FIG. 1, the vibration transmission wire 6 has two bent portions from the vibrator 7 to the nested mold 4, and this bent portion is a bent portion with a gentle curve so as not to be bent at a right angle. Is forming.
In that sense, the nested mold 4 is easier to install when it is incorporated in the fixed portion 3B than the movable portion 3A because the vibration transmission wire itself is in a stable state due to the routing of the vibration transmission wire 6.

一方、可動部3Aは、成形品を突き出すためのエジェクタ11を備えている。
この図では、エジェクタ11は、3本の突起部11aにより成形品を可動部3Aから突き放して離型させる。
またエジェクタ11はノック部材12により前方に突き出される。
On the other hand, 3 A of movable parts are provided with the ejector 11 for protruding a molded article.
In this figure, the ejector 11 ejects the molded product from the movable part 3A by means of three protrusions 11a to release the mold.
Further, the ejector 11 is protruded forward by the knock member 12.

さて振動伝達ワイヤ6は、撓み変形(屈曲変形)する性質を持つために、入れ子型4に取り付けるには、接続部材5を用いることが好ましい。
図2は振動伝達ワイヤ6の連結方法の例を示している。
振動伝達ワイヤ6の入れ子型側の一端は接続部材5に連結されるが、この連結方法としては例えば、振動伝達ワイヤ6を接続部材5に超音波圧着法でボンディングし、接合部をスポット加熱する方法を採用することができる(特開平6−244230号公報参照)。
一方、振動伝達ワイヤ6の他端にはコネクタ部6aが取り付けられ、このコネクタ部6aに振動子7の一端に形成されたピン7aが圧入されることで、両者は機械的に連結される。
Now, since the vibration transmission wire 6 has a property of bending deformation (bending deformation), it is preferable to use the connection member 5 to attach it to the nested mold 4.
FIG. 2 shows an example of a method for connecting the vibration transmission wires 6.
One end of the vibration transmission wire 6 on the nesting type side is coupled to the connection member 5. As this coupling method, for example, the vibration transmission wire 6 is bonded to the connection member 5 by an ultrasonic pressure bonding method, and the joint is spot-heated. A method can be employed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-244230).
On the other hand, a connector portion 6a is attached to the other end of the vibration transmission wire 6, and a pin 7a formed at one end of the vibrator 7 is press-fitted into the connector portion 6a, so that both are mechanically connected.

図3は、成形品の射出成形工程を示す図である。
図3(A)は、型締めしキャビティ13に樹脂材を充填した直後の状態を示す図である。
この時、超音波発振機8により振動子7から発振した超音波振動は、振動伝達ワイヤ6を介して入れ子型4に伝達される。
すなわち、入れ子型4から離れた振動発生部から超音波振動を振動伝達ワイヤ6を介して入れ子型4まで伝達する。
FIG. 3 is a diagram showing an injection molding process of a molded product.
FIG. 3A shows a state immediately after the mold is clamped and the cavity 13 is filled with a resin material.
At this time, the ultrasonic vibration oscillated from the vibrator 7 by the ultrasonic oscillator 8 is transmitted to the nested mold 4 through the vibration transmission wire 6.
That is, the ultrasonic vibration is transmitted from the vibration generating part away from the nested mold 4 to the nested mold 4 through the vibration transmission wire 6.

入れ子型4にはキャビティ13に樹脂材を充填し始める前の段階から超音波振動が伝達され、入れ子型内のキャビティ13に充填された樹脂材を加熱することとなる。
この場合、加熱原理としては、先ずキャビティ内壁と樹脂材との界面に摩擦熱が発生し、その熱が周囲に伝搬して、結果的に樹脂材全体が加熱される。
超音波振動は樹脂材が充填し終わった時点まで与えられるが、樹脂材が充填された後は、超音波振動の発振は停止され、そのまま一定時間保圧され樹脂材の固化を待つ。
その間に入れ子型4は図示しない冷却手段により主型3と共に冷却されてキャビティ内の樹脂材も降温される。
ここで主型3に占める入れ子型4の容積は小さいために、入れ子型4の熱容量も少ないものとなり、主型3の冷却と共に効率良く冷却される。
Ultrasonic vibration is transmitted to the nesting mold 4 from the stage before the cavity 13 starts to be filled with the resin material, and the resin material filled in the cavity 13 in the nesting mold is heated.
In this case, as a heating principle, first, frictional heat is generated at the interface between the cavity inner wall and the resin material, and the heat propagates to the surroundings. As a result, the entire resin material is heated.
The ultrasonic vibration is applied until the resin material is completely filled, but after the resin material is filled, the oscillation of the ultrasonic vibration is stopped, the pressure is maintained for a certain period of time and the resin material is solidified.
Meanwhile, the nested mold 4 is cooled together with the main mold 3 by a cooling means (not shown), and the temperature of the resin material in the cavity is also lowered.
Here, since the volume of the nested mold 4 occupying the main mold 3 is small, the heat capacity of the nested mold 4 is small, and the main mold 3 is efficiently cooled together with the cooling of the main mold 3.

樹脂材が固化した後は、図3(B)に示すように型開きを行う。
このとき、通常、成形品17は可動部3Aに取り付いた状態のままである。
次いで、図3(C)に示すように、ノック部材12によりエジェクタ11を突き出し、エジェクタ11の突起部11aが成形品17を突き出して離型させるのである。
取り出された成形品17には、樹脂材がバリ17aとして残るため、これは後から手作業等により取り除く。
これでワンサイクルの成形が終了する。
After the resin material is solidified, mold opening is performed as shown in FIG.
At this time, the molded product 17 usually remains attached to the movable portion 3A.
Next, as shown in FIG. 3C, the ejector 11 is projected by the knock member 12, and the protrusion 11 a of the ejector 11 projects the molded product 17 to release it.
Since the resin material remains as burrs 17a in the removed molded product 17, this is later removed by manual work or the like.
This completes the one-cycle molding.

次いで、型締めが行われて新しいサイクルの射出工程に入る。
この場合も、上述したように、キャビティ13に樹脂材を充填している間、入れ子型4には、超音波振動が伝達されており、充填されてきたキャビティ内の樹脂材をその界面で加熱することとなり、以下、上述したような工程を経て新しいサイクルが遂行される。
The mold is then clamped to enter a new cycle injection process.
Also in this case, as described above, while the cavity 13 is filled with the resin material, ultrasonic vibration is transmitted to the nested mold 4, and the resin material in the filled cavity is heated at the interface. Thus, a new cycle is performed through the steps described above.

ところで、本発明の射出成形装置においては、樹脂材を超音波振動を使って加熱するものであるが、その温度は、従来のヒートサイクル成形のものよりかなり高くすることが可能である。
図4は、本発明の射出成形方法における金型温度(キャビティ壁面温度)を示す図である。
入れ子型4のキャビティ壁面温度は、380℃程度にまで高くすることができ、また超音波発振装置の出力の調整により、その高さを例えば、380℃、200℃、100℃というように、自由に選択することが可能である。
尚、○は従来の加熱方法を示す。
●、▲、■は本発明の加熱方法を示す。
By the way, in the injection molding apparatus of the present invention, the resin material is heated using ultrasonic vibration, but the temperature can be considerably higher than that of the conventional heat cycle molding.
FIG. 4 is a diagram showing the mold temperature (cavity wall surface temperature) in the injection molding method of the present invention.
The cavity wall surface temperature of the nested mold 4 can be increased to about 380 ° C., and the height can be freely set to, for example, 380 ° C., 200 ° C., 100 ° C. by adjusting the output of the ultrasonic oscillator. It is possible to select.
In addition, (circle) shows the conventional heating method.
●, ▲, ■ indicate the heating method of the present invention.

このキャビティ壁面温度は、キャビティ壁面と樹脂材との界面の摩擦熱により生じるものであり、界面の樹脂材温度とほぼ等しい。
入れ子型4のキャビティ壁面と樹脂材とによりキャビィティ壁面が瞬時的な加熱されるだけであるために、加熱に供する熱容量は少ないものである。
入れ子型全体を昇温させるのではなく、キャビィティ壁面のみを瞬時的に加熱されることから、加熱領域が樹脂材と接する部分に限定されるため、入れ子型全体に存在する熱量は少ないものである。
The cavity wall surface temperature is generated by frictional heat at the interface between the cavity wall surface and the resin material, and is substantially equal to the resin material temperature at the interface.
Since the cavity wall surface is only heated instantaneously by the cavity wall surface of the insert mold 4 and the resin material, the heat capacity for heating is small.
Rather than raising the temperature of the entire nested mold, only the cavity wall surface is instantaneously heated, so the heating area is limited to the portion in contact with the resin material, so the amount of heat present in the entire nested mold is small. .

上述した第1実施形態によれば、主型3には成形材料(樹脂材)と接触する入れ子型4が設けられ、該入れ子型4には振動伝達ワイヤ6の一端が連結され、該振動伝達ワイヤ6の他端には振動子7が連結され、該振動子7は超音波発振機8に接続され、該超音波発振機8から振動子7及び振動伝達ワイヤ6を介して入れ子型4に超音波振動を与える構造であるために、振動子7によって発生した振動エネルギーを成形材料と接触する部分である入れ子型4にのみ集中的に伝達することができる。   According to the first embodiment described above, the main mold 3 is provided with the nesting mold 4 in contact with the molding material (resin material), and one end of the vibration transmission wire 6 is connected to the nesting mold 4 to transmit the vibration. A vibrator 7 is connected to the other end of the wire 6, the vibrator 7 is connected to an ultrasonic oscillator 8, and the ultrasonic oscillator 8 enters the nested mold 4 through the vibrator 7 and the vibration transmission wire 6. Because of the structure that provides ultrasonic vibrations, vibration energy generated by the vibrator 7 can be intensively transmitted only to the nested mold 4 that is in contact with the molding material.

また、金型内の空間3a,3bを通った振動伝達ワイヤ6による超音波伝達のため簡単に振動を伝えることができ、しかも振動伝達系としては極めて小さいものとなる。
そのため超音波エネルギーによる他の部分への悪影響は少ない。
入れ子型4に伝達された振動エネルギーは、キャビィティ壁面と樹脂材(キャビィティ壁面に最初に固着した樹脂材の固相と溶融相と)との界面にて熱エネルギーに変換される。
In addition, vibration can be easily transmitted due to ultrasonic transmission by the vibration transmission wire 6 passing through the spaces 3a and 3b in the mold, and the vibration transmission system is extremely small.
Therefore, there is little adverse effect on the other parts by the ultrasonic energy.
The vibration energy transmitted to the nesting die 4 is converted into thermal energy at the interface between the cavity wall surface and the resin material (the solid phase and the molten phase of the resin material first fixed to the cavity wall surface).

このようにキャビティ13を形成する入れ子型4に直接振動を伝達させれば、効率的に振動エネルギーを樹脂材に伝達することができるのである。
キャビティ13を冷却し次のサイクルの射出成形に移行する場合に、加熱部分が入れ子型4のキャビィティ壁面に限定されているために冷却が速く行われてサイクルタイムを大幅に短縮することができる。
Thus, if vibration is directly transmitted to the nested mold 4 forming the cavity 13, vibration energy can be efficiently transmitted to the resin material.
When the cavity 13 is cooled and the process proceeds to the injection molding of the next cycle, the heating portion is limited to the cavity wall surface of the nesting die 4, so that the cooling is performed quickly and the cycle time can be greatly shortened.

〔第2実施形態〕
図5は、本発明の第2実施形態に係る射出成形装置を示している。
なお、第1実施形態と同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するが、以下他の実施形態においても同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows an injection molding apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In addition, although the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted, but it is the same also in other embodiment below.

この第2実施形態の射出成形装置は、主型3の可動部3Aと固定部3Bとのそれぞれに入れ子型4A,4Bが配設されている。
該可動部3Aの入れ子型4Aと固定部3Bの入れ子型4Bとのそれぞれに、振動子7から振動伝達ワイヤ6を介して超音波振動が伝えられるようになっている。
このような構造では、可動部3Aの入れ子型4Aと固定部3Bの入れ子型4Bとの両方から超音波振動を受ける、すなわちキャビティ13壁面全体から超音波振動を受けるため樹脂材の加熱が効率良く行われる。
In the injection molding apparatus according to the second embodiment, nested molds 4A and 4B are disposed in the movable part 3A and the fixed part 3B of the main mold 3, respectively.
Ultrasonic vibration is transmitted from the vibrator 7 via the vibration transmission wire 6 to the nested mold 4A of the movable part 3A and the nested mold 4B of the fixed part 3B.
In such a structure, since the ultrasonic vibration is received from both the nested mold 4A of the movable portion 3A and the nested mold 4B of the fixed portion 3B, that is, the ultrasonic vibration is received from the entire wall surface of the cavity 13, the resin material is efficiently heated. Done.

この第2実施形態では、左右移動運動を行う可動部3Aにも振動伝達ワイヤ6が配設されることとなるため、可動部3Aに形成された空間3bは、可動部3Aの屈曲撓み形状の変化があっても振動伝達ワイヤ6が可動部3Aに接触しないような空間となっている。
なお、可動部3Aには固定部3Bと違ってエジェクタ11を配設する必要があり、このエジェクタ11等に接触しないように振動伝達ワイヤ6を配設する。
この第2実施形態では、可動部3Aの左右移動運動と共に振動伝達ワイヤ自体の撓み形状が変わるが、この撓み形状が変わっても、少なくとも振動伝達ワイヤ6の屈曲部に直角形状を現れないような配設設計とする。
In the second embodiment, since the vibration transmitting wire 6 is also disposed in the movable portion 3A that performs the left-right movement, the space 3b formed in the movable portion 3A has a bent and bent shape of the movable portion 3A. Even if there is a change, the space is such that the vibration transmission wire 6 does not come into contact with the movable portion 3A.
Unlike the fixed portion 3B, the movable portion 3A needs to be provided with an ejector 11, and the vibration transmission wire 6 is provided so as not to contact the ejector 11 and the like.
In the second embodiment, the bending shape of the vibration transmission wire itself changes with the left-right movement of the movable portion 3A, but even if this bending shape changes, at least the right-angled shape does not appear in the bending portion of the vibration transmission wire 6. Arrangement design.

〔第3実施形態〕
図6は、本発明の第3実施形態に係る射出成形装置を示している。
この第3実施形態の射出成形装置は、ノズル15を固定部3Bに配置した装置である。
また、キャビティ13へ通じる湯通路を2つにした(すなわち、スプルーブッシュ16を2つ設けた)ものであり、比較的、成形品が大きい場合に適している。
第1実施形態と比べて固定部3Bの構造が複雑となるが、振動子7と入れ子型4を連結する振動伝達ワイヤ6は、固定部3B内の空間3aを通して接触しないように配置される。
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows an injection molding apparatus according to the third embodiment of the present invention.
The injection molding apparatus according to the third embodiment is an apparatus in which the nozzle 15 is disposed in the fixed portion 3B.
Further, the hot water passage leading to the cavity 13 is made two (that is, two sprue bushings 16 are provided), which is suitable when the molded product is relatively large.
Compared to the first embodiment, the structure of the fixed portion 3B is complicated, but the vibration transmission wire 6 that couples the vibrator 7 and the nested die 4 is disposed so as not to contact through the space 3a in the fixed portion 3B.

〔第4実施形態〕
図7は、本発明の第4実施形態に係る射出成形装置を示している。
この第4実施形態の射出成形装置は、主型3がいわゆる複数個取り(ここでは2個取り)の金型を備えている例である。
そのためキャビティ13は独立して2つ形成されているために、各々のキャビティ13に対応する入れ子型4が固定部3Bに配設されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 shows an injection molding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
The injection molding apparatus according to the fourth embodiment is an example in which the main mold 3 includes a so-called multiple mold (here, two molds).
Therefore, since two cavities 13 are formed independently, the nesting die 4 corresponding to each of the cavities 13 is arranged in the fixed portion 3B.

また可動部3Aにはエジェクタ11も各キャビティ内で成形される成形品17を一挙に突き出せるような構造となっている。
固定部3Bには空間3aが形成され、この空間3aに振動子7から超音波振動を各入れ子型4に伝えるための2本の振動伝達ワイヤ6が配設されているが、この場合も振動伝達ワイヤ6が固定部3Bに接触しないように配設されている。
Further, the ejector 11 also has a structure that can project the molded product 17 molded in each cavity at a stroke in the movable portion 3A.
A space 3a is formed in the fixed portion 3B, and two vibration transmission wires 6 for transmitting ultrasonic vibration from the vibrator 7 to each nested mold 4 are disposed in the space 3a. The transmission wire 6 is disposed so as not to contact the fixed portion 3B.

図8は、2つの成形品を成形するための成形工程を示す図である。
図8(A)は、型締めしキャビティ13に樹脂を充填した直後の状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a molding process for molding two molded products.
FIG. 8A is a view showing a state immediately after the mold is clamped and the cavity 13 is filled with resin.

超音波発振機8により振動子7から発振した超音波振動は、振動伝達ワイヤ6を介して入れ子型4に伝達される。
キャビティ13に樹脂材を充填している間、2つの入れ子型4には、超音波振動が伝達され、各入れ子型内のキャビティ13に充填された樹脂材を加熱することとなる。
この場合も、先ずキャビティ内壁と樹脂材との界面に摩擦熱が発生し、その熱が周囲に伝わり、結果的に樹脂材全体が加熱される。
The ultrasonic vibration oscillated from the vibrator 7 by the ultrasonic oscillator 8 is transmitted to the nested mold 4 through the vibration transmission wire 6.
While the cavity 13 is filled with the resin material, ultrasonic vibrations are transmitted to the two nested molds 4 and the resin material filled in the cavities 13 in each nested mold is heated.
Also in this case, first, frictional heat is generated at the interface between the cavity inner wall and the resin material, the heat is transmitted to the surroundings, and as a result, the entire resin material is heated.

樹脂材が充填された後は、超音波振動の発振は停止され、そのまま一定時間保圧され樹脂材の固化を待つ。
その間に入れ子型4は図示しない冷却手段により、主型3と共に冷却されてキャビティ内の樹脂材も降温される。
この場合も入れ子型4の容積は小さいことから、当然、熱容量も少なく、入れ子型4は主型3の冷却とともに効率良く冷却される。
After the resin material is filled, the oscillation of the ultrasonic vibration is stopped, the pressure is maintained for a certain time, and the resin material is solidified.
Meanwhile, the nested mold 4 is cooled together with the main mold 3 by a cooling means (not shown), and the temperature of the resin material in the cavity is also lowered.
Also in this case, since the volume of the nested mold 4 is small, the heat capacity is naturally small, and the nested mold 4 is efficiently cooled together with the cooling of the main mold 3.

樹脂材が固化した後は、図8(B)に示すように型開きを行う。
このとき、成形品17は可動部3Aに取り付いた状態である。
次いで、図8(C)のように、ノック部材12によりエジェクタ11を突き出し、エジェクタ11の突起部11aが2つの成形品17を突き出して離型させるのである。
取り出された2つの成形品17には、樹脂材がバリ17a(スプル、ランナー)を介して一体となっており、これは後工程にて切り離されると同時にバリ17aは取り除かれる。
これでワンサイクルの成形が終了し、型締めが行われて次の新しいサイクルの射出工程に入る。
After the resin material is solidified, mold opening is performed as shown in FIG.
At this time, the molded product 17 is attached to the movable portion 3A.
Next, as shown in FIG. 8C, the ejector 11 is projected by the knock member 12, and the projection 11 a of the ejector 11 projects the two molded products 17 to release them.
The two molded products 17 taken out are integrated with a resin material via a burr 17a (sprue, runner), which is cut off in a later process, and at the same time, the burr 17a is removed.
This completes the one-cycle molding, and the mold is clamped to start the next new cycle injection process.

以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した第1〜第4実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
上述した第1、第3、及び第4実施形態では、可動部3A側には入れ子型4を設けず固定部3B側に入れ子型4を設けた例について説明したが、可動部3A側に入れ子型4を設けるようにしてもよい。
また、入れ子型4に超音波振動を伝えるために、入れ子型4の数に対応する数の振動子7を使ってもよいし、共通化してもよい。
同様に、入れ子型4と超音波発振機8、振動子7と超音波発振機8との関係においても同様である。
Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described first to fourth embodiments, and various other modifications can be made without departing from the essence thereof. Needless to say.
In the first, third, and fourth embodiments described above, the example in which the nesting die 4 is not provided on the movable portion 3A side but the nesting die 4 is provided on the fixed portion 3B side has been described, but the nesting die 4 is provided on the movable portion 3A side. A mold 4 may be provided.
Further, in order to transmit the ultrasonic vibration to the nested mold 4, the number of vibrators 7 corresponding to the number of the nested mold 4 may be used or may be shared.
Similarly, the same applies to the relationship between the nested mold 4 and the ultrasonic oscillator 8 and between the vibrator 7 and the ultrasonic oscillator 8.

図1は、本発明の第1実施形態に係る射出形成装置を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an injection molding apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す振動伝達ワイヤの連結方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a method of connecting the vibration transmission wires shown in FIG. 図3は、図1に示す射出成形装置により射出成形品が形成されるまでの工程を示す説明図である。(A)は型締めした状態を示しており、(B)は型開きした状態を示しており、(C)は成形品をノックアウトした状態を示している。FIG. 3 is an explanatory view showing a process until an injection molded product is formed by the injection molding apparatus shown in FIG. (A) shows a state where the mold is clamped, (B) shows a state where the mold is opened, and (C) shows a state where the molded product is knocked out. 図4は、入れ子型の温度変化を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a nested temperature change. 図5は、本発明の第2実施形態に係る射出形成装置を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing an injection molding apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第3実施形態に係る射出形成装置を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing an injection molding apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第4実施形態に係る射出形成装置を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing an injection molding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 図8は、図7に示す射出成形装置により射出成形品が形成されるまでの工程を示す説明図であり、(A)は型締めした状態、(B)は型開きした状態、(C)は成形品をノックアウトした状態、をそれぞれ示している。8A and 8B are explanatory views showing steps until an injection molded product is formed by the injection molding apparatus shown in FIG. 7, wherein FIG. 8A is a state where the mold is clamped, FIG. 8B is a state where the mold is opened, and FIG. Indicates the state in which the molded product is knocked out.

符号の説明Explanation of symbols

1 可動側部分
2 固定側部分
3 主型
3A 可動部
3B 固定部
3a,3b 空間
4,4A,4B 入れ子型
5 接続部材
6 振動伝達ワイヤ
6a コネクタ部
7 振動子
7a ピン
8 超音波発振機
11 エジェクタ
11a 突起部
12 ノック部材
13 キャビティ
15 ノズル
16 スプルーブッシュ
17 成形品
17a バリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable side part 2 Fixed side part 3 Main type 3A Movable part 3B Fixed part 3a, 3b Space 4, 4A, 4B Nested type 5 Connection member 6 Vibration transmission wire 6a Connector part 7 Vibrator 7a Pin 8 Ultrasonic oscillator 11 Ejector 11a Protruding part 12 Knock member 13 Cavity 15 Nozzle 16 Sprue bush 17 Molded product 17a Burr

Claims (8)

主型にはキャビティを有する入れ子型が設けられ、
該入れ子型には空間を通って振動伝達ワイヤの一端が連結され、
該振動伝達ワイヤの他端には超音波を発生可能な振動発生部が連結され、
該振動発生部から振動伝達ワイヤを介して入れ子型を振動させることを特徴とする射出成形装置。
The main mold is provided with a nested mold having a cavity,
One end of the vibration transmission wire is connected to the nesting type through the space,
A vibration generating unit capable of generating ultrasonic waves is connected to the other end of the vibration transmission wire,
An injection molding apparatus characterized in that a nested mold is vibrated from the vibration generating section via a vibration transmission wire.
前記振動発生部は、
超音波電気信号を発生可能な超音波発振機と、
該超音波発振機からの電気信号によって振動させられる振動子と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の射出成形装置。
The vibration generator is
An ultrasonic oscillator capable of generating an ultrasonic electric signal;
A vibrator that is vibrated by an electrical signal from the ultrasonic oscillator;
The injection molding apparatus according to claim 1, comprising:
前記振動伝達ワイヤと前記入れ子型とは、ブロック状の接続部材を介して連結されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の射出成形装置。   The injection molding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the vibration transmission wire and the nesting die are connected via a block-shaped connecting member. 前記主型の可動部と固定部とのそれぞれに入れ子型が設けられ、
該可動部の入れ子型と固定部の入れ子型とのそれぞれに、振動伝達ワイヤが連結されたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の射出成形装置。
A nesting mold is provided for each of the movable part and the fixed part of the main mold,
The injection molding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a vibration transmission wire is connected to each of the nesting die of the movable part and the nesting die of the fixed part.
前記主型の可動部又は固定部には、複数の入れ子型が設けられ、
該複数の入れ子型のそれぞれに振動伝達ワイヤを介して振動子が連結され、
該複数の振動子は1機の超音波発振機により制御されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の射出成形装置。
The movable part or fixed part of the main mold is provided with a plurality of nested molds,
A vibrator is connected to each of the plurality of nested types via a vibration transmission wire,
The injection molding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of vibrators are controlled by a single ultrasonic oscillator.
前記振動伝達ワイヤは、撓み変形可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の射出成形装置。   The injection molding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the vibration transmission wire can be bent and deformed. 射出成形装置に備わったキャビティを有する入れ子型に、該入れ子型から離れた振動発生部から超音波振動を振動伝達ワイヤを介して入れ子型に伝達することを特徴とする射出成形方法。   An injection molding method characterized in that ultrasonic vibration is transmitted to a nested mold through a vibration transmission wire from a vibration generating portion separated from the nested mold having a cavity provided in an injection molding apparatus. 超音波振動はキャビティに樹脂材を充填し始める前の段階から、充填し終わった時点まで与えることを特徴とする請求項7記載の射出成形方法。
8. The injection molding method according to claim 7, wherein the ultrasonic vibration is applied from a stage before the resin material is filled into the cavity to a time point when the filling is completed.
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