JP2004520196A - プラスチック成形機の計量装置 - Google Patents

Abstract

金型キャビティ（１６）と、相対的に移動し得るプラテン（１０、１２）と、プラスチック溶融物をキャビティ内に供給する手段（２６）とを有するプラスチック成形機用の計量装置が開示される。計量装置は、供給手段（２６）と金型キャビティ（１６）の間に介設されるべき加熱ブロック（２２）から構成される。移動ピストン（３７）を備えたシリンダ（３４）が、ブロック（２２）内に形成されている。ブロック（２２）内の第一通路（２８、３２）がシリンダ（３４）を供給手段（２６）に接続し、第二通路（３２、４０）がシリンダ（３４）を金型キャビティ（１６）に接続している。通路（２８、３２、４０）内のバルブ（３０）は、溶融物が金型キャビティ（１６）内に入り込むことなしに、シリンダ（３４）が供給手段（２６）により満たされることを可能にし、その後に、所要量のプラスチック溶融物が、ピストン（３７）によりシリンダ（３４）から排出されるときに、供給手段（２６）に戻されることなしに、シリンダ（３４）から金型キャビティ（１６）に流動することを可能にしている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック射出成形機用の計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、従来、分離可能な複数部分で形成された金型から構成され、それらの部分は、それらの間に、仕上がり成形品の所要形状を有する金型キャビティを画定する。金型を閉鎖した状態で、溶融熱可塑性材料がキャビティ内に射出され、金型内で固化する。その後、金型が開放されて成形品が排出させられ、そして金型は再び閉鎖され、サイクルが繰り返されるようにするのである。
【０００３】
溶融熱可塑性材料は、スクリューにより形成される。原料の熱可塑性材料が、粒状態でホッパからスクリュー内に供給される。スクリューの回転作用により粒体が加熱されつつ圧縮され、溶融物を形成する。溶融物は、スクリューの頭部に形成されたピストンの前方に配置される小室内に流動する。金型キャビティが満たされるべきとき、スクリューが軸方向に移動し、それによって、溶融物が、ピストンにより、圧力下に供給ゲートを介して、ゲートバルブにより制御されて金型キャビティ内に射出される。
【０００４】
このような方法で射出成形により成形品を成形するときに、プラスチック溶融物はキャビティが満たされるまで流動することを要求されるので、特別の計量装置は全く必要とされない。キャビティが一度満たされたとき、流動は、金型キャビティ内に蓄積する背圧のために自動的に停止する。
【０００５】
しかしながら、背圧に依存することが不可能な場合がある。その場合は代わりに、精密な量のプラスチック溶融物を計量して金型キャビティに供給することが必要である。プラスチック材料が計量されることを必要とする工程の一例は、発泡成形品を形成することが要請されるときである。これは、プラスチック材料が金型内で膨張して連続気泡又は独立気泡の発泡体を形成するようにガス又は発泡剤を含む熱可塑性材料を射出することにより達成され得る。このような場合、射出されるプラスチック材料の容積は、金型キャビティの全容積よりも小さく、プラスチック溶融物が正確に計量されてキャビティ内に供給されなければ、仕上がり成形品における発泡体の密度は大幅に変動することになる。
【０００６】
金型キャビティ内に射出されるプラスチック溶融物の量を決定するために背圧に依存し得ない工程の別の例は、本願と同時係属のＰＣＴ国際出願 （２００１年１月２６日に提出された英国特許出願第０１０２０２６．２号に基づく）に説明されている。後者の出願では、金型が射出圧力に抵抗できない弱い力だけで閉鎖状態に保持される間に、一定量のプラスチック材料が金型キャビティ内に射出される。射出されたプラスチック材料は、射出中は、もう一度重大な抵抗に合うことはない。所要量のプラスチック材料が金型キャビティ内に射出された後、金型キャビティが急速に且つ強力にその最小容積まで縮小され、鍛造に類似する作用を利用してプラスチック材料が金型キャビティを完全に満たすようにさせる。この工程では、不良成形品の生産を回避するためには、プラスチック材料を正確に計量することが改めて重要となる。
【特許文献１】英国特許出願第０１０２０２６．２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従って、正確な量の溶融熱可塑性材料を計量して金型キャビティ内に供給するために、射出成形機に使用され得る装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、相対的に移動し得るプラテンにより開放及び閉鎖される金型キャビティと、プラスチック溶融物をキャビティ内に供給する手段とを有するプラスチック成形機用の計量装置が提供される。前記装置は、供給手段と金型キャビティの間に介設されるべき加熱ブロックと、ブロック内に形成されたシリンダと、シリンダ内に往復運動可能に設けられたピストンと、シリンダを供給手段に接続するためにブロック内に形成された第一通路及びシリンダを金型キャビティに接続するためにブロック内に形成された第二通路と、プラスチック溶融物が金型キャビティに入り込むことなしに、シリンダが最初に供給手段により所要量のプラスチック溶融物で満たされることを可能にし、続いて、所要量のプラスチック溶融物が、ピストンによりシリンダから排出されるときに、供給手段に戻されることなしに、シリンダから金型キャビティに流動することを可能にするために前記通路内に設けられたバルブとからなるものである。
【０００９】
シリンダのピストンは、成形機の可動プラテンの力によりシリンダ内に進行させられることが好ましいが、その代わりに、ピストンが油圧式、空気圧式又は電子機械式アクチュエータにより作動させられることも可能である。
【００１０】
都合のよいことに、バルブは、シリンダと供給手段の間のみの連絡を許容する第一位置と、シリンダと金型キャビティの間のみの連絡を許容する第二位置とを取るスプールバルブにより構成されている。
【００１１】
金型キャビティ内に射出されるプラスチック材料の量を正確に制御し得るように、シリンダ内におけるピストンのストロークを制限するための調整可能ストッパを配備することが可能である。
【００１２】
ピストンは、好ましくは、直線状に往復運動するように設計されるが、その代わりに、アーチ形スロット内で回転し得る翼板を使用することも可能である。
【００１３】
複数のキャビティを有する金型においては、全てのキャビティが共通の供給スクリューから満たされることを可能にするために、ホットランナシステム又はマニホルドを配備することがよく知られている。しかしながら、従来のランナシステムは、それが、なお満たされねばならないキャビティに流動を方向転換させるために満杯のキャビティからの背圧に依存しているために、最大容量まで満たされていないキャビティには使用され得ない。
【００１４】
本発明の実施態様は、各キャビティに対して個別のシリンダを配備することにより上記問題を軽減するものであり、全てのシリンダは、供給スクリューに連結された共通の入り口に接続されている。シリンダが満たされる場合には、何れか既定のシリンダへのプラスチック材料の流動はそのシリンダが満杯になると停止し、その後、流動は、全てのシリンダがそれらの最大容量まで満たされるまで、他のシリンダへと方向転換させられる。その後、各シリンダはその内容物をそれ自体の連携する金型キャビティに移送され、それによって全ての金型キャビティは、個別に且つ正確に計量された量のプラスチック材料を受け取ることが確実になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ここにおいて、本発明を、実施例により、添付図面に照らしてさらに説明する。
図１は、本発明の計量装置が装備された射出成形機の要部を通る概要断面図である。
図２及び図３は、図１の実施態様に使用されたゲートバルブの概要図であり、各図は端部位置を異にするバルブスプールを示している。
【００１６】
図１には、射出成形機のバルクヘッド１０とプラテン１２の間に配置された開放状態の金型が示されている。バルクヘッド１０は静止状態にあり、公知のスクリュー（図示されない）に接続され、該スクリューは、その中にホッパにより供給されたプラスチック材料を溶融、圧縮し、バルクヘッド１０内の通路２６を介して溶融プラスチック材料を金型キャビティ内に射出する。
【００１７】
プラテン１２は、金型を開放及び閉鎖するために、トグルレバーシステムを介してプラテンに作用する油圧ラムにより、バルクヘッド１０の方向及びバルクヘッド１０から離れる方向に移動させられる。成形機は従来広く知られており、しかも本発明はいかなる形態の成形機にも限定されるものではないので、該装置それ自体については詳細には説明しない。
【００１８】
図示された金型は、その開放位置にある状態で示され、簡素化のために二つの部分のみ、即ち凹部１６を備えて形成された静止部分１４と、凹部１６内に嵌入する突出コア２０を備えて形成された移動部分１８のみからなるように示されている。金型が閉鎖されるとき、凹部１６と突出コア２０のギャップが、仕上がり成形品、この場合はカップの所要形状を有する金型キャビティを構成する。本発明は、二つの相対的に移動可能な部分以上の部分を有するより複雑な金型にも同等に適用可能である。
【００１９】
この点までに説明されたことは全て従来知られている。通常運転では、金型が閉鎖され、キャビティがそれらの最大容量まで満たされ、そしてプラスチック材料が固化させられる。その後、金型が開放され、成形品が排出され、そして新しい成形サイクルが開始されるのである。
【００２０】
本発明により処理される問題点は、それ以上のプラスチック材料がスクリューによりキャビティ内に射出され得ない点まで金型キャビティが満たされる必要がないときに発生する。この事態は、例えば、成形品が、金型キャビティ内への射出後に容積が増大する発泡プラスチック材料から生成されるべきときに生起する。これが生起するその他の事例は、金型が部分的に又は完全に開放されている間にプラスチック材料が、後に金型の閉鎖により圧縮されるように該金型内に射出されるときである。このような場合、各射出中に、射出される溶融物の量を限定するために金型キャビティ内に蓄積される圧力に依存することなしに、精密な量のプラスチック材料を計量して金型キャビティ内に射出することが必要である。
【００２１】
図１における計量装置は、バルクヘッド１０と金型の静止部分１４の間に配置されたブロック２２から構成される。ブロック２２は、熱可塑性材料を溶融状態に保持するために、それを通る加熱エレメントにより加熱され、分配マニホルドとして作用する。特に、ブロック２２は、スクリューに通じるバルクヘッド１０内の通路２６と連通する共通の通路２４と、共通の通路から個々の金型キャビティに通じる種々のランナ２８とを有している。
【００２２】
各キャビティは、広く符号３０で示され且つ図２及び３に照らして以下に詳細に説明されるスプールバルブからなる供給ゲートを有している。スプールバルブは、ランナ２８と、シリンダ３４に通じる管路３２の間の流動を制御するように作動する。さらに、管路３２は、キャビティの供給ゲートに通じる分岐４０を有し、該分岐もまたスプールバルブ３０により開放又は閉鎖されることができる。各スプールバルブ３０は、従来公知のスライダ４２により作動させられ、該スライダは、バルブスプールに作用して、それをキャビティの方向及びキャビティから離れる方向に軸方向に移動させる。
【００２３】
スプールバルブは、図２及び３に異なる位置で示されている。スプール４４は、図示されるように、その下端に拡張ヘッドを有し、それは作動するスライダ４２により係合されている。長手方向の先で、スプール４４は環状溝４８を有し、該溝は、供給ゲートが図２に示されるように閉鎖されるとき、ランナ２８及び管路３２と整合させられる。スプール４４のこの位置において、溶融物は、スプールの周囲に溝に沿って流動し、ランナ２８から管路３２内へと通過する。スプール４４のこの位置において、スプール４４のランド部が分岐４０を閉塞し、同時に、スプール４４の先細り端は、溶融プラスチック材料が金型キャビティに入り込むことができないように供給ゲートを閉塞する。
【００２４】
他方、スライダ４２により、図３に示される位置まで移動させられると、スプール４４は、ランナ２８と管路３２をそれらの間に流動が生じ得ないように閉塞する。しかしながら、分岐４０からのプラスチック材料は、スプール４４における、開放状態の供給ゲートに延びる軸方向延長の開放溝４６に沿って流動することにより金型キャビティ内に入り込むことができる。
【００２５】
シリンダ３４は、プラテン１２の移動方向に平行な軸線を有し、移動金型部分１８へと同じ方向に延びるピストンロッド３８を有するピストン３７を含んでいる。停止カラー３６がシリンダの端部内に螺合され、そこからピストンロッドが突出している。停止カラー３６はピストンロッドのガイドとして作用し、さらに調節可能ストッパとしても作用し、該ストッパにより、各射出サイクル中に計量される量を調節するようにピストンのストロークが制限される。
【００２６】
作業工程において、各スプールバルブ３０が供給ゲートを閉鎖している間に、供給スクリューが作動して、溶融物を、バルクヘッド１０の通路２６を介して加熱ブロック２２の通路２４内に射出させる。溶融物は、ランナ２８に沿って、管路３２を通ってシリンダ３４内に流動し、シリンダがその最大容量まで満たされると、ピストンを上昇させてその停止カラー３６に当接させる。ピストンをこの位置に保持した状態で、シリンダは重大な背圧を呈し、そのため溶融物の流動がランナ２８に沿って停止させられ、それにより、未だ最大容量まで満たされていないシリンダに通じるその他のランナへと必然的に方向転換させられる。このようにして、シリンダ３４は全て、供給ゲートが閉鎖されている作動サイクル期間中に溶融物で満たされる。
【００２７】
金型が閉鎖されつつあるとき、供給ゲートがスライダ４２の操作により開放される。先述のように、スプール４４が、管路３２をそれらのランナ２８から直ちに断絶し、その代わりに分岐４０をキャビティの供給ゲートに接続する。金型の閉鎖により、金型部分１８がピストンロッド３８と接触するに至り、従ってピストン３７が、図１の左手側に示される位置から同図の右手側に示される位置に移動させられる。これは、シリンダ３４内に貯留された、精密に計量された量の溶融物をシリンダから放出させ、この量の溶融物は、管路３２及び分岐４０に沿って、開放状態の供給ゲートを通って、連携する金型キャビティ内に移動する。量の精密な設定は、停止カラー３６の位置の適宜な調整により達成されることができる。
【００２８】
図示された実施態様は、移動金型部分１８により作動させられるピストンを有するシリンダを示しているが、これは本発明にとって本質的なことではない。その代わりに、油圧式、空気圧式又は電子機械式アクチュエータのような他の形態のアクチュエータを使用することも可能である。このような場合、シリンダ３４の軸線が金型部分１４及び１８の相対運動の方向に平行である必要はない。
【００２９】
供給ゲートを、それがシリンダへの溶融物の流動を制御するスプールバルブとして作動するように構成することは至便であるが、これは本質的なことではない。その代わりに、溶融物を、常時、ランナ２８に沿ってスクリューからシリンダ３４の方向に流動させるだけの逆止め弁を使用することもできる。
【００３０】
本発明は、多数のキャビティを有する金型、即ち多数個取り金型への適用性を有し、背圧がないときは、正確な量の溶融物を共通の供給スクリューから各キャビティに分配することが従来不可能であった。しかしながら、本発明は、このような金型に使用することに限定されるものではなく、一個取り金型にも使用されて、溶融物の正確な計量及び金型キャビティ内への供給を達成することができる。
【００３１】
図示され且つ説明された計量装置に対して、添付された特許請求の範囲で主張されるような本発明の目的及び範囲から逸脱することなしに種々の別異の変更が加えられ得ることは、当業者により認識されることであろう。例えば、直線的に往復運動するピストンが提示されたが、その代わりに、可変容積の作業室をアーチ形のスロット内で移動し得る翼板により画定させることも可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の計量装置の装備された射出成形機の要部を通る概要断面図である。
【図２】図１の実施態様に使用されたゲートバルブの概要図である。
【図３】図１の実施態様に使用されたゲートバルブの概要図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ プラテン
１２ プラテン
１６ 金型キャビティ
２２ 加熱ブロック
２６ 供給手段
２８ 第一通路
３０ バルブ
３２ 第一通路、第二通路
３４ シリンダ
３７ ピストン
４０ 第二通路

Claims (6)

1. 相対的に移動し得るプラテンにより開放及び閉鎖される
   金型キャビティと、プラスチック溶融物をキャビティ内に供給する手段とを有するプラスチック成形機用の計量装置において、
   供給手段（２６）と金型キャビティ（１６）の間に介設されるべき加熱ブロック（２２）と、
   ブロック（２２）内に形成されたシリンダ（３４）と、
   シリンダ（３４）内に往復運動可能に設けられたピストン（３７）と、
   シリンダ（３４）を供給手段（２６）に接続するためにブロック（２２）内に形成された第一通路（２８、３２）及びシリンダ（３４）を金型キャビティ（１６）に接続するためにブロック（２２）内に形成された第二通路（３２、４０）と、
   プラスチック溶融物が金型キャビティ（１６）に入り込むことなしに、シリンダ（３４）が最初に供給手段（２６）により所要量のプラスチック溶融物で満たされることを可能にし、続いて、所要量のプラスチック溶融物が、ピストン（３７）によりシリンダ（３４）から排出されるときに、供給手段（２６）に戻されることなしに、シリンダ（３４）から金型キャビティ（１６）に流動することを可能にするために前記通路（２８、３２、４０）内に設けられたバルブ（３０）
   とからなることを特徴とする計量装置。
2. 請求項１に記載の計量装置において、シリンダ（３４）のピストン（３７）が、成形機の可動プラテン（１２）の力によりシリンダ（３４）内に進行させられる計量装置。
3. 請求項１に記載の計量装置において、シリンダ（３４）のピストン（３７）が、油圧式、空気圧式又は電子機械式アクチュエータによりシリンダ（３４）内に進行させられる計量装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の計量装置において、バルブがスプールバルブ（３０）により構成されてなり、そのスプール（４４）が、シリンダ（３４）と供給手段（２６）の間のみの連絡を許容する第一位置と、シリンダ（３４）と金型キャビティ（１６）の間のみの連絡を許容する第二位置とを取るようにした計量装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の計量装置において、シリンダ（３４）内におけるピストン（３７）のストロークを制限するために、調整可能ストッパ（３６）が配備されている計量装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の複数のキャビティを有する金型に使用する計量装置において、各キャビティ（１６）に個別のシリンダ（３４）が配備され、全てのシリンダが共通の供給手段（２６）に接続されている計量装置。

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