JP2003504231A - 改良されたクランプ装置を用いる射出成形方法及び装置 - Google Patents

改良されたクランプ装置を用いる射出成形方法及び装置

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JP2003504231A JP2001509354A JP2001509354A JP2003504231A JP 2003504231 A JP2003504231 A JP 2003504231A JP 2001509354 A JP2001509354 A JP 2001509354A JP 2001509354 A JP2001509354 A JP 2001509354A JP 2003504231 A JP2003504231 A JP 2003504231A
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unit
injection
injection molding
platen
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アッシュ、チャールズ・イー
ギレン、ジョン・エイチ
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Abstract

(57)【要約】 射出成形モールドの両半分に対して良好なアクセスを可能にするような、容易に交換可能なクランプユニットを提供するために、新規な着脱可能なクランプユニットと組み合わされた射出成形ユニットまたは可塑化ユニットを含む改良された射出成形装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性材料のための改良された射出成形装置に関し、特に本発明
は、完全にアクセス可能なモールドダイを備えた改良されたクランプユニットを
有する、改良された射出成形装置に関する。本発明は、特に、射出成形モールド
の両半分に対して良好なアクセスを可能にするような、容易に交換可能なクラン
プユニットを提供するために、新規な着脱可能なクランプユニットと組み合わさ
れた射出成形ユニットまたは可塑化ユニットを含む改良された射出成形装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】
高い生産性、完全な自動化及び材料コストの節減が考慮される場合に射出成形
が好適な成形方法とされてきた。更に、様々な色やそれらの組み合わせをもって
成形することが可能である。射出成形に一般的に用いられる材料としては、酢酸
セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリスチレン、塩化ポリビニール、アクリル
及び塩化ビリニデンがある。
【0003】 現在知られている射出成形装置は、2つの基本要素からなる。射出ユニットま
たは可塑化ユニット及びクランプユニットである。射出ユニットは、通常ペレッ
ト状をなす原材料を、モールドダイに射出し得るような状態に変換、溶融または
可塑化するものである。往復動スクリューは、その前方に向けて材料を搬送する
ために用いられる。スクリューの前方に材料が集められると、油圧の力によりス
プルーを前方に押し出し、プラスチックをモールド内に射出する。
【0004】 クランプユニットは、モールドダイが取り付けられた機構であって、射出サイ
クルの間に、モールドが分離しないように、モールドに対して力を加える。射出
成形圧力は、1平方インチあたり30,000ポンドを越えるため、射出の間に
モールドを閉じた状態に保持するために、クランプは高い圧力を維持し得るもの
でなければならない。
【0005】 射出成形装置は本技術分野に広く知られている。一般的に用いられる射出成形
装置は、米国 Des Moines, Iowa 50332 に所在するHettinga Equipment, Inc.、
米国Batavia, Ohio 45103に所在する Cincinnati Milicron、カナダ国 Bolton,
Ontario L7E, 5S5に所在するHusky Injection Molding Systems, Inc.、或いは
米国 Elk Grove Village, Illinois 60007に所在する Toshiba Machine Company
of Americaにより市販されている。
【0006】 しかしながら、その普及にも関わらず、射出成形装置が大型であって、射出成
形時に高い圧力が必要であるために、幾つかの欠点が見られる。そのような事情
から、射出成形装置は、かなりアクセスの悪いモールドダイを備えた大型かつ高
価な装置となっている。或る用途に於いては、射出成形が好まれる一方、ダイが
容易にアクセス可能でなく或いは交換困難であることから、その用途が限定され
る。
【0007】 また、射出成形装置は大型であって容易に移動することができないため、それ
らは、射出成形の製品のエンドユーザーから遠い場所に配置されるのが一般的で
ある。それらは、エンドユーザーの近く或いは、例えば生産ライン上に配置する
ことが困難である。
【0008】 更に、射出成形装置は、可動プラテン及び固定プラテンを含むことから、モー
ルド部分が互いに近接した対向する関係に置かれ、熱可塑性部品の全体を製造す
るため以外の目的には容易に利用することができない。例えば、塩化ポリビニー
ルの部品を、シート状または板状材料上に成形することが困難である。なぜなら
、シート状または板状材料をモールドのキャビティ内に容易に挿入することがで
きないからである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】 このように、本技術分野に於ける当業者は、軽量かつ小型であってモールドダ
イに対して完全なアクセスが可能であって、別の部品上に所望の部品を成形し、
必要な場所に於いて或いはその近くに於いて用いることができ、射出ユニットま
たは可塑化ユニットのダウンタイムを最小化するように、製造される部品の種類
の変更に合わせて、迅速かつ容易に交換若しくは取り替え可能なクランプユニッ
トを有する射出成形ユニットを提供する方法を求めていた。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記したような問題は、本発明によれば、上記したような製造者により提供さ
れる射出成形ユニットについて用いられる公知のクランプユニットに代えて、水
平ブックプレスを用いて、従来知られていなかった新規な装置及び方法を提供す
ることにより解決される。
【0011】 本発明の或る実施例によれば、水平ブックプレスは、可塑化ユニット又は射出
成形ユニットに結合されている。
【0012】 本発明の別の実施例によれば、水平ブックプレスが、1つ又は複数のモールド
のベース部分を保持し、それに固定され、或いはそれを支持する移動する或いは
可動のプラテンを有する。第2の、即ちドアプラテンは、1つ又は複数のモール
ドのコア又はキャビティ部分に固定され、或いはそれを支持するものであって良
い。第2の、即ちドアプラテンは、可動モールドプラテンに対して、本の表紙を
開くように揺動して開閉し得るように、ヒンジ結合されている。
【0013】 本発明の更に別の実施例によれば、可動モールドプラテンは、公知の手段によ
り往復動される。
【0014】 本発明の更に別の実施例によれば、可動モールドプラテンは、ラックピニオン
により往復動又は変位される。
【0015】 本発明の更に別の実施例によれば、可動モールドプラテンは、ボールねじ機構
により往復動又は変位される。
【0016】 本発明の更に別の実施例によれば、水平ブックプレスが、軽量であって、必要
に応じて、容易に移動し得るような、上記形式の射出成形装置が提供される。
【0017】 本発明の更に別の実施例によれば、水平ブックプレス全体を、必要に応じて、
他の水平ブックプレスと交換し得るような、上記形式の射出成形装置が提供され
る。
【0018】 本発明の更に別の実施例によれば、自己充足的な上記形式の射出成形装置が提
供される。
【0019】 このように、本発明の目的の1つは、部品を射出成形するための新規な成形方
法及び装置を提供することにある。
【0020】 本発明のもう1つの目的は、完全にアクセス可能なモールド部分を有する射出
成形装置を提供することにある。
【0021】 本発明の更にもう1つの目的は、製造された部品を生産現場に運搬するための
コストを実質的に節約し得るように、部品を、必要とされる場所で、或いはその
十分に近い場所で製造し得るような、移動可能な、自己充足的な射出成形装置を
提供することにある。
【0022】 本発明の更にもう1つの目的は、完全にアクセス可能なモールド或いは1つ又
は複数のモールド部分に挿入し得る別の部品上にプラスチック部品を射出成形し
得るような射出成形装置を提供することにある。
【0023】 本発明の更なる目的及び利点は、本明細書の一部をなす添付の図面を参照した
以下の説明及び添付の請求の範囲の記載から自ずと明らかになろう。明細書中に
於いて、対応する部分には同様の符号を付した。
【0024】
【発明の実施の形態】
従来技術に基づく射出成形ユニットに於いて見られた上記したような問題を解
決するために、本件出願人は、従来技術として知られているような射出成形ユニ
ットに於けるクランプユニットを、同じくそれ自体知られていた水平ブックプレ
スと置換することに思い至った。前記したように、従来技術に基づく射出成形装
置は大型かつ大重量であって、例えば天井クレーン等を用いない限り容易に移動
することができなかった。ここで話題にされている射出成形ユニットは、10,
000から12,000ポンドのオーダーの重量を有する。射出成形ユニットに
結合される一般的なクランプユニットは、15,000から17,000ポンド
の重量を有する。このように、ここで話題にされている射出成形ユニットの各要
素或いは互いに結合された状態の要素全体は、製造設備で用いられているような
一般的なフォークリフトによって移動することができない。このようなフォーク
リフトは、通常少なくとも30,000ポンドの持ち上げ能力を有する。
【0025】 水平ブックプレスは、米国 St. Paul, Minnesota 55110 に所在するCon-Tek M
achine, Inc.、米国 Mars, Pennsylvania 16046に所在するCannon USA、或いは
米国 Grand Rapids, Michigan 49512 に所在する Hi-Tech Engineering Company
により市販されている。これらの水平ブックプレスは、射出成形ユニットに於け
る射出ユニット若しくは可塑化ユニットに対して永久的に結合することも、スタ
ンドアローン射出成形ユニットに対して別体として利用することもできる。
【0026】 以下に記載されている好適実施例に於いては、水平ブックプレスは、スタンド
アローン射出成形ユニットに対して固定された関係に取り付けられている。例え
ば、両ユニットは、工場の床にそれぞれ別個に結合されていても、或いはユニッ
ト同士を違いに結合しても良い。何れの場合も、水平ブックプレスを着脱可能に
結合することにより、スタンドアローン射出成形ユニットのダウンタイムを最小
化するように、製造されている部品を迅速に交換するための迅速な交換が可能な
ようにしておくと良い。更に、或いはそれに加えて、射出成形ダイを、それぞれ
のプラテンから迅速かつ容易に取付け及び取外しし得るようにしておくのが好ま
しい。
【0027】 特に、本発明の射出成形ユニットは、45分以内に1つのクランプユニットを
切り離し、それを第2のクランプユニットにより置換することができる。また、
このような作業が熟練した人員によりなされる場合には、クランプユニットの交
換を30分以内に行うことができる。
【0028】 更に、固定モールド及び補完的モールドを、固定プラテン及びドアプラテンか
らそれぞれ取り外し、これら両モールドの一方或いは両方を別のモールドと交換
し、それぞれ固定及びドアプラテンに取り付ける作業を30分以内に行うことが
できる。この時間は、従来のプレイスに於けるモールドを交換するのに60分を
要していたことから、大幅な時間の短縮である。
【0029】 図1に於いて、本発明に基づく改良された射出成形装置20が示されている。
射出成形装置20は、スタンドアローン射出成形ユニット22の様な、射出若し
くは可塑化ユニット21と、水平ブックプレス24のようなクランプユニット2
3とを有する。スタンドアローン射出成形ユニット22は、射出成形ユニット2
2のベース27に取り付けられたレール26上を往復動するフィードホッパ25
その他の関連する装置を備えている。
【0030】 フィードホッパ及び関連する装置には、往復動用スクリュースリーブアセンブ
リ30が取り付けられている。射出ノズル31が、スクリュースリーブアセンブ
リ30に取り付けられている。このように射出または可塑化ユニット21は、主
にフィードホッパ25,往復動用スクリュースリーブアセンブリ30及びノズル
31からなっている。ノズル31はスリーブをスプルーブッシング32に結合す
る。スプルーブッシング32は、固定プラテン33に取り付けられ、スプルー3
4を介して固定モールド35内のキャビティCに連通している。固定モールド3
5は、スタンドアローン射出成形ユニット22のフレーム36に取り付けられて
いる。フレーム36は、ベース27に対して固定された関係をもって工場の床に
固定され、或いは適宜な手段によりベース27に結合されている。
【0031】 可動即ちドアプラテン42は、ヒンジ41により水平ブックプレス24のフレ
ーム36に結合されている。ヒンジ41は、本の表紙を、本の残りの部分に対し
て開閉するのと同様の要領をもって、ドアプラテン40が固定プラテン30に対
して運動するように配置されている。これにより、ドアプラテン40は、固定プ
ラテン33に対して180度以上或いは好ましくは少なくとも90度回転するこ
とができる。可動即ちドアプラテン40は、手動により動作することも或いは当
該技術に於いて知られている適宜な手段により開閉することができる。射出成形
ユニット22と同様に、水平ブックプレス24に関連する制御システムは、当該
技術分野に於いて良く知られており、詳しく説明する必要がない。
【0032】 ドアプラテン40には、補完的なモールド部分43が取り付けられている。ド
アプラテン26、従って補完的モールド部分43は、固定プラテン33に取り付
けられた固定モールド35に対して閉じることができる。好適実施例に於いては
、固定モールド35に於けるモールドキャビティCが完全にアクセス可能である
ことから、板状材料SをモールドキャビティC内に挿入し、ドアプラテン40を
回動して閉じる前に、真空ヘッド45により固定することかできる。板材Sは、
モールドキャビティCを完全に或いは部分的に満たすものであってよい。板材S
は必ずしも必要でなく、板材Sのような別の物体に対して部品を成形することな
く熱可塑性部品を製造するようにモールドキャビティCが構成されているもので
あっても良い。
【0033】 作動時に於いては、ノズル31は、スプルーブッシング32及びドアプラテン
40に対して引き込められた位置にあって、従って補完的モールド部分43は、
固定モールド部分35から遠ざかる向きに回転する。ガラス窓などの板状材Sを
モールドキャビティC内に配置し、それを真空ヘッド45により固定する。ドア
プラテン40を閉じ、モールド部分43を固定モールド35に対して閉じる。次
にノズル31をスプルーブッシング32内に前進させ、ノズル31を、スプルー
34を介してモールドキャビティCに接続する。射出成形材料を、モールドキャ
ビティC内に注入し、板材S上に部品を射出成形する。固定モールド35は、当
該技術分野に於いて良く知られているように、射出成形プロセスの間に加熱或い
は冷却することができる。ノズル31を引き込め、ドアプラテン40を開き、射
出成形された部品が取り付けられた状態で板材Sを取り除く。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用された構造の斜視図。
【図2】 図1に示された構造を一部破断して示す平面図。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年7月6日(2001.7.6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】 射出成形装置は本技術分野に広く知られている。一般的に用いられる射出成形
装置は、米国 Des Moines, Iowa 50332 に所在するHettinga Equipment, Inc.、
米国Batavia, Ohio 45103に所在する Cincinnati Milicron、カナダ国 Bolton,
Ontario L7E, 5S5に所在するHusky Injection Molding Systems, Inc.、或いは
米国 Elk Grove Village, Illinois 60007に所在する Toshiba Machine Company
of Americaにより市販されている。 特開平6−155476は、ベースステージの一端に固定された固定モールド
プラテンを開示しており、1対のモールドクランプ油圧シリンダ及びピストンが
固定モールドプラテンの上部に設けられている。ピストンロッドがピストンに設
けられており、ロッドの先端に溝をなす首部分が設けられている。また、ベース
ステージの他端には、或る軸線廻りに回転し得る回転モールドプラテンが取り付
けられている。ピストンロッドを挿入するための孔が回転モールドプラテンに設
けられている。ロッドが回転モールドプラテンに挿入された後、ロッドの溝をな
す首部が、ハーフナットにより固定され、油圧シリンダが作動し、モールドをク
ランプする。 特開平5−237875は、別体をなすクランプ装置が、コネクタを介して射
出装置に結合されている構成が示されている。垂直クランプ装置のベース6に溝
付きのブロックが設けられている。ピンブロックが溝付ブロックに対応する位置
を占めるように射出装置のベースに設けられている。垂直方向に長い位置決め溝
が、正確な幅をもって溝付ブロックに垂直に設けられている。溝と同一の幅を有
する位置決めピンがピンブロックから突出している。これら両装置を互いに結合
すると、適切な整合を達成するように位置決めピンが位置決め溝に突入し、両装
置がコネクタにより互いに結合される。従って、別体をなすクランプ装置を、射
出装置に対して簡単に整合した状態で結合することができる。 WO98/05487は、固定モールドベース、可動サイドモールドコア及び
固定モールドベースに対して、対向した状態で近接離反する向きに回転し得る可
動トップモールドコアを含む板ガラスを包むように成形するための装置を開示し
ている。サイド及びトップモールドコアは、油圧シリンダにより、トグル機構を
介して回転する。サイド及びトップ可動コアが閉じられた状態にあるとき、これ
らのコアは固定モールドベースと共働してモールドキャビティを画定する。板ガ
ラスは、真空ヘッドにより固定モールドベースに固定される。ストッパが、板ガ
ラスを固定モールドベースに対して位置決めするのを助ける。この装置は、板ガ
ラスの廻りに製品を成形するために利用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN,YU, ZA,ZW Fターム(参考) 4F202 AM15 AM16 CA11 CB01 CL04 CR01 CR03

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 改良された射出成形装置であって、 a)可塑化ユニットと、 b)水平ブックプレスを備え、前記可塑化ユニットに結合されたクランプユニ
    ットとを有することを特徴とする射出成形装置。
  2. 【請求項2】 改良された射出成形装置であって、 a)射出ユニットと、 b)前記射出ユニットに結合された水平ブックプレスを備えるクランプユニッ
    トとを有することを特徴とする射出成形装置。
  3. 【請求項3】 改良された射出成形装置であって、 a)射出ユニットと、 b)水平ブックプレスを備え、前記射出ユニットに結合されたクランプユニッ
    トとを有し、 前記水平ブックプレスが、前記射出ユニットに対して別個であって、かつ別体
    をなすと共に、前記射出ユニットに対して固定された位置関係を有することを特
    徴とする射出成形装置。
  4. 【請求項4】 前記射出ユニットが、12,000ポンド未満の重量を有し
    、標準的なフォークリフトにより持ち上げ得ることを特徴とする請求項3に記載
    の射出成形装置。
  5. 【請求項5】 前記射出ユニットが、 a)レールが取り付けられたベースと、 b)往復動可能に前記レール上に設けられたフィードホッパと、 c)前記フィードホッパに取り付けられた往復動用スクリュースリーブアセン
    ブリと、 d)前記往復動用スクリュースリーブアセンブリに、スリーブと後記スプルー
    ブッシングとを結合するように取り付けられた注入ノズルと、 e)固定プラテンに結合され、スプルーを介して固定モールド内のキャビティ
    に連通し、可塑化された材料が前記スプルーから前記モールドキャビティ内に注
    入されるようにするスプルーブッシングとを有し、 f)固定モールドが、前記射出ユニットを支持するフレームに取り付けられ、 g)フレームが、工場の床に固定されることを特徴とする請求項3に記載の射
    出成形装置。
  6. 【請求項6】 前記固定プラテンが、クイック継手タイプの継手を有するこ
    とを特徴とする請求項5に記載の射出成形装置。
  7. 【請求項7】 前記射出ユニットが、45分以内に、好ましくは30分以内
    に第1のクランプユニットから切り離し、第2のクランプユニットに接続し得る
    ことを特徴とする請求項6に記載の射出成形装置。
  8. 【請求項8】 前記クランプユニットが水平ブックプレスを備え、該水平ブ
    ックプレスが、 a)フレームに取り付けられられた固定プラテンと、 b)前記固定プラテンに取り付けられられた固定モールドと、 c)固定フレームに結合されたヒンジと、 d)前記ヒンジに対して、自らの上下端の近傍の少なくとも2点で揺動可能に
    取り付けられたドアプラテンと、 e)前記ドアプラテンに固着された補完的モールド部分とを有し、 前記ドアプラテンが、前記固定プラテンに向けて揺動したときに、前記固定モ
    ールド及び前記補完的モールド部分が互いに密接して、モールドキャビティを画
    定することを特徴とする請求項3に記載の射出成形装置。
  9. 【請求項9】 前記固定モールド及び前記補完的モールド部分が、それらに
    より成形された製品を取り除き、それらをクリーニングし、前記クランプユニッ
    トの動作に関連する他の目的のためにアクセス可能であることを特徴とする請求
    項3に記載の射出成形装置。
  10. 【請求項10】 前記クランプユニットが、17,000ポンド未満の重量
    を有し、標準的なフォークリフトにより持ち上げ得ることを特徴とする請求項9
    に記載の射出成形装置。
  11. 【請求項11】 30分以内に、前記固定モールド及び前記補完的モールド
    部分を、前記固定プラテン及び前記ドアプラテンから取り外し、異なる固定モー
    ルド及び補完的モールド部分を前記固定プラテン及び前記ドアプラテンに装着し
    得ることを特徴とする請求項8に記載の射出成形装置。
  12. 【請求項12】 前記クランプユニット及び前記射出ユニットが、互いに結
    合された状態で、30,000ポンド未満の重量を有し、標準的なフォークリフト
    により持ち上げ得ることを特徴とする請求項1に記載の射出成形装置。
  13. 【請求項13】 射出成形方法であって、 a)クランプユニットに対して容易に脱着可能な射出ユニットを提供する過程
    と、 b)完全にアクセス可能なモールドを有し、他のクランプユニットと完全に交
    換可能なクランプユニットを提供する過程とを有することを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 射出成形方法であって、 a)水平ブックプレスに対して容易に脱着可能な射出ユニットを提供する過程
    と、 b)完全にアクセス可能なモールドを有し、他の水平ブックプレスと完全に交
    換可能な水平ブックプレスを提供する過程とを有することを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 射出成形方法であって、 a)固定モールドプラテンを提供する過程と、 b)前記固定モールドプラテンに対して固定可能にされたドアプラテンを提供
    する過程と、 c)モールドコア及びキャビティの一方を含むモールドベースを前記固定モー
    ルドプラテン上に提供する過程と、 d)モールドコア及びキャビティの他方を前記ドアプラテン上に提供する過程
    と、 e)成形製品が被着されるべき物品を前記モールドベース内に配置する過程と
    、 f)前記ドアプラテンを、前記モールドベースに対して固定位置関係に配置す
    る過程と、 g)前記モールドベースを、前記モールドコア又はキャビティに隣接する位置
    に移動させる過程と、 h)前記モールドベース及び前記モールドコアにより画定される前記キャビテ
    ィ内に、成形材料を導入する過程とを有し、 前記成形材料が、前記モールドベースの開口を介して、前記キャビティに対し
    て結合された関係の前記射出ユニットから移送されることを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】 前記成形材料が、前記射出ユニットのスクリュースリーブ
    アセンブリによる往復動により移送されることを特徴とする請求項13に記載の
    方法
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