JP2005186336A - 射出装置の射出樹脂シャットオフ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧抜けすることなくシャットオフが行える射出樹脂シャットオフ装置を提供する。
【解決手段】 射出シリンダ２先端に配置したノズル本体３内のノズル孔開口８Ａに臨んで着座可能に配置され且つ戻しばね６によりノズル孔開口８Ａから離脱する開弁方向に付勢される弁体１０を配置し、射出動作終了近傍の射出スクリューヘッド２０の前進移動により前記戻しばね６に抗して前記弁体１０を押動してノズル孔開口８Ａに着座させるよう構成したシャットオフバルブ８を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合成樹脂等の成形に用いられる射出装置の射出樹脂シャットオフ装置に関するものである。

従来から射出装置のノズル本体内に配置されて射出樹脂のシャットオフを図る射出樹脂シャットオフ装置が提案されている（特許文献１参照）。

このシャットオフ装置は、射出筒の先端に突設したノズル本体内に設けた環状の仕切の開口に、外径部が摺動自在に嵌合して仕切前後をシャットオフするシャットオフ位置と仕切前後の連通を許容する開放位置との間で可動自在にスプールを貫通させ、常時はばね部材によりスプールをシャットオフ位置に付勢し、射出筒内の射出圧力の上昇によりばね部材に抗してスプールを開放位置に移動させるようにしている。
特開平１０−４４１９３号公報

しかしながら、上記従来例では、スプールが後退してその外径部を仕切の開口に面接触により嵌合させて流動樹脂のシャットオフが可能となる構造であるため、スプールの後退による樹脂圧抜けを避けることができず、その結果、成形品表面にひけ（面の凹凸）の発生を招く可能性が高いものであった。従って、シャットオフ時に、成形品もしくはランナへの打込みピンによる別の加圧機構と組合せる必要があり、射出成形機として高価となるものであった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、圧抜けすることなくシャットオフが行える射出樹脂シャットオフ装置を提供することを目的とする。

本発明は、射出シリンダ先端に配置したノズル本体内のノズル孔開口に臨んで着座可能に配置され且つ戻しばねによりノズル孔開口から離脱する開弁方向に付勢される弁体を配置し、射出動作終了近傍の射出スクリューヘッドの前進移動により前記戻しばねに抗して前記弁体を押動してノズル孔開口に着座させるよう構成したシャットオフバルブを備えるようにした。

したがって、本発明では、射出シリンダ先端に配置したノズル本体内のノズル孔開口に臨んで着座可能に配置され且つ戻しばねによりノズル孔開口から離脱する開弁方向に付勢される弁体を配置し、射出動作終了近傍の射出スクリューヘッドの前進移動により前記戻しばねに抗して前記弁体を押動してノズル孔開口に着座させるよう構成したシャットオフバルブを備えるため、射出の完了と同時に樹脂流路が閉鎖され、樹脂戻りによる圧抜けを防止でき、圧抜けに起因する成形品表面の不具合の発生を抑制することができる。また、機構が簡素でメンテナンス性が良く、また制御も簡単なものとできる。

以下、本発明の射出樹脂シャットオフ装置を一実施形態に基づいて説明する。図１は本発明を適用した射出樹脂シャットオフ装置の第１実施例を示す断面図、図２は射出シャットオフ装置を構成する弁体の拡大断面図、図３は本発明を適用した射出樹脂シャットオフ装置の第２実施例を示す断面図である。

図１において、射出樹脂シャットオフ装置１は、射出シリンダ２の先端に配置したノズル本体３の内部において、ノズル本体３のノズル孔４と射出シリンダ２内とを連通させる射出通路５内に配置され、戻しばね６により射出通路５を閉じる方向に付勢される計量バルブ７と、戻しばね６に対向して押圧された際にノズル孔４を閉塞するシャットオフバルブ８と、を備える。前記射出シリンダ２内とノズル孔４とを連通させる射出通路５は、ノズル孔４直前においてその通路断面を拡大した拡径空間９を備え、前記計量バルブ７とシャットオフバルブ８の一体に構成した弁体１０が前記拡径空間９に配置されている。

前記計量バルブ７は、拡径空間９に開口する射出シリンダ２側の射出通路５の開口で形成された弁座７Ａに着座することで閉弁状態となり、弁座７Ａからリフト（離脱）することにより開弁状態となる計量ポペット弁７Ｂを備え、前記弁体１０の一方を形成している。前記計量ポペット弁７Ｂの外周は、前記拡径空間９の内周面に近接し、外周側から計量弁座７Ａへの着座部位の近傍まで達する複数個の溝７Ｃを円周方向に適宜間隔をもって設けて、溶融樹脂の通過を許容するようにしている。また、前記計量ポペット弁７Ｂの背面と拡径空間９端面との間に周方向に所定間隔をもって配置した複数個の戻しばね６により、計量ポペット弁７Ｂが計量弁座７Ａへ着座する方向に付勢するようにしている。

前記シャットオフバルブ８は、前記拡径空間９に開口するノズル孔開口８Ａで形成された弁座に着座可能なシャットオフポペット弁８Ｂを備え、前記弁体１０の前記計量ポペット弁７Ｂの背面に一体に形成している。このシャットオフポペット弁８Ｂは、常時は前記戻しばね６によりノズル孔開口８Ａからリフト（離脱）した開放位置に位置する。

前記弁体１０には、計量ポペット弁７Ｂの弁座７Ａへの着座部位の内周側から突出するステム１１が伸縮可能に挿入され、弁ステム１１は射出通路５内の２箇所で内方に突出したガイド突起５Ａにより軸方向摺動自在に支持され、ステム１１の先端は前記射出シリンダ２内のスクリューヘッド２０の先端に臨ませている。

前記シャットオフバルブ８は、前記ステム１１を介してスクリュウヘッド２０により戻しばね６に抗して閉弁方向に押圧された際に、シャットオフポペット弁８Ｂをノズル孔開口８Ａに着座させて閉弁状態とされる。この閉弁状態では、背面の計量バルブ７は解放位置に位置される。

前記ステム１１と弁体１０とは、図２に示すように、ステム１１の端部が弁体１０内に摺動自在に挿入され、ステム１１の拡径させた端部１１Ａが弁体１０内の収容空間１０Ａ内で軸方向に移動可能とされることで、ステム１１と弁体１０とは相対的に軸方向に移動可能であると共にステム１１が弁体１０から抜け止めされている。前記収容空間１０Ａの壁とステム１１の端部１１Ａとの間には、圧縮ばね１２がプリロードを加えた状態で配置され、ステム１１の拡径端部１１Ａを収容空間１０Ａの他方の端部に押圧することで、ステム１１が弁体１０から押出された状態で、弁体１０とステム１１とは一体的に軸方向に移動可能である。

そして、ステム１１と弁体１０間にステム１１を弁体１０内に押し込める方向に作用する圧縮力が前記圧縮ばね１２のプリロードを超えたとき圧縮ばね１２が撓められて、ステム１１が弁体１０内に押し込める方向に移動するようにしている。このため、スクリューヘッド２０の射出ストロークによりステム１１を押圧してシャットオフポペット弁８Ｂをノズル孔開口８Ａに着座させた後のスクリューヘッド２０のストロークを圧縮ばね１２で吸収させ、シャットオフポペット弁８Ｂを圧縮ばね１２のプリロード以上の接触圧によってノズル孔開口８Ａに押付けて閉弁圧を確保するようにしている。

前記射出シリンダ２内には、樹脂計量スクリュ２１および射出樹脂チェックリング２２を備える射出プランジャ２３が回転および往復動可能に配置されている。射出プランジャ２３は、図示の初期位置から樹脂計量工程において回転しつつ後退され、所定量の溶融樹脂をシリンダ２内に導入すると樹脂射出工程により前進されてシリンダ２内の樹脂を射出通路５を経由させてノズル孔４から射出させ射出終了後にシャットオフポペット弁８Ｂをノズル孔開口８Ａに着座させて樹脂圧抜け防止（保持）工程が実行される。

前記チェックリング２２は、樹脂計量工程において、溶融樹脂の計量スクリュ２１側からスクリューヘッド２０前面のシリンダ２内への流動を許容し、射出・保持工程において、シリンダ２から計量スクリュ２１側への溶融樹脂の流動を阻止するチェック機能を備える。なお、図示しないが、射出シリンダ２の外周には樹脂を溶融状態に促進・維持するヒータが配置されている。

図３に示す第２実施例の射出シャットオフ装置１Ａにおいては、弁体１０と拡径空間９端面との間に配置して、計量ポペット弁７Ｂが計量弁座７Ａへ着座する方向に付勢する戻しばね６を、一本のコイルスプリング６Ａにより形成したものであり、その他の構成は、第１実施例と同様に構成している。

以上の構成になる射出樹脂シャットオフ装置１における作動について、図４に示す樹脂射出動作タイムチャートに基づいて、以下に説明する。

図１および図３は、樹脂射出ユニットの初期状態を示し、射出プランジャ２３は初期位置に復帰され、ステム１１のシリンダ２側端部とスクリューヘッド２０とは非接触状態となっている。このため、弁体１０が戻しばね６により付勢されて、計量ポペット弁７Ｂが計量弁座７Ａに着座して射出通路５を遮断した状態にある。

先ず、第１ショット目の樹脂計量工程は、図５に示すように、射出プランジャ２３が回転されつつ後退してゆく。図示しないホッパから落下してきた成形材料はスクリュ２１の回転により前方へ送られていく。この時、バレル（加熱筒）周囲のヒータと材料の混練作用による摩擦熱とにより成形材料が溶融可塑化され、図示した矢印のように、チェックリング２２を介してシリンダ２内に流入される。

計量バルブ７が閉じているため、流入された溶融樹脂材料は流出されることなく、射出スクリューヘッド２０前方の射出シリンダ２内に溜められる。射出シリンダ２内には１ショット分の溶融樹脂材料が溜められる。この計量工程に並行して、図示しない型締めユニットは射出金型を型閉じ作動する。

次いで、図６に示すように、プランジャ２３の回転が停止され、射出スクリューヘッド２０が図示しない射出用油圧シリンダにより前進駆動される樹脂射出工程が開始される。樹脂チェックバルブ２２は射出スクリューヘッド２０の前進駆動により閉じられ、射出シリンダ２内に溜まった溶融材料は、射出通路５を経由して弁体１０を戻しばね６に抗して押圧し、弁座７ちから計量ポペット弁７Ｂをリフトさせて拡径空間９に流入し、ノズル孔４から図示しない射出金型内に射出される。

射出シリンダ２内の樹脂の全量が射出される直前において、射出スクリューヘッド２０はその先端が弁体１０から突出しているステム１１端に接触し、ステム１１を射出方向に押動する。そして、溶融樹脂材料が計量された分だけノズル孔４から射出される時点で、図７に示すように、弁体１０のシャットオフポペット弁８Ｂ側をノズル孔開口８Ａに当接させ、射出スクリューヘッド２０の更なる前進により、ステム１１と弁体１０との間に配置した圧縮ばね１２を収縮させて、圧縮ばね１２のプリロードを超える押圧力でシャットオフポペット弁８Ｂをノズル孔開口８Ａに押付けて、射出樹脂の保持（樹脂圧抜け防止）工程が実行される。また、この保持工程に並行して、図示しない型締めユニットは、射出金型の製品冷却を開始する。

金型内の溶融樹脂が冷却されてキュアされる時点で、射出スクリューヘッド２０は次回の１ショットに向けて、前記した樹脂計量工程を開始し、射出スクリューヘッド２０の後退により弁体１０は初期位置に復帰する。その後、金型が型開きされ、製品が取出される。以降のショットにおいては、この冷却工程〜製品取出し工程の間において、樹脂計量工程が実行される。このため、２ショット目以降においては、製品が金型から取出された直後に金型が閉じられ、次いで、射出工程が開始される。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）射出シリンダ２先端に配置したノズル本体３内のノズル孔開口８Ａに臨んで着座可能に配置され且つ戻しばね６によりノズル孔開口８Ａから離脱する開弁方向に付勢される弁体１０を配置し、射出動作終了近傍の射出スクリューヘッド２０の前進移動により前記戻しばね６に抗して前記弁体１０を押動してノズル孔開口８Ａに着座させるよう構成したシャットオフバルブ８を備えるため、射出の完了と同時に樹脂流路であるノズル孔４が閉鎖され、樹脂戻りによる圧抜けを防止でき、圧抜けに起因する成形品表面の不具合の発生を抑制することができる。また、機構が簡素でメンテナンス性が良く、また制御も簡単なものとできる。

（イ）射出樹脂シャットオフ装置１は、前記弁体１０とノズル孔開口８Ａとで形成するシャットオフバルブ８の上流側に、計量作動時に閉弁して射出シリンダ２内とノズル孔４との連通を遮断し、射出作動時に射出樹脂の圧力により開弁する計量バルブ７を備えるため、射出樹脂計量工程においてはシャットオフ弁８の開放にも係らず射出樹脂を確実に計量でき、射出工程においては射出スクリュ２０の前進に伴って樹脂流路が確保される。

（ウ）シャットオフバルブ８と計量バルブ７の弁体１０は一体に形成され、弁体１０の下流側をシャットオフバルブ８のポペット弁８Ｂに形成し、弁体１０の上流側を計量バルブ７のポペット弁７Ｂに形成しているため、一個の弁体１０とでき、しかも、戻しばね６を共用化できてコンパクト化でき、ノズル本体３内に容易に内蔵することができる。

（エ）弁体１０は、射出シリンダ２に向かって突出するステム１１を備え、ステム１１と弁体１０とはステム１１を弁体１０から突出させるプリロードされたばね１２を介してステム１１軸方向に連結されているため、射出完了時のスクリューヘッド２０で押圧される際にノズル孔開口８Ａのシール面とシャットオフバルブ８のポペット弁８Ｂとの安定的な接触が図れ、しかも圧縮ばね１２のプリロード以上の押圧力で閉弁させることができ、確実なシャットオフが実現できる。

なお、上記実施形態において、シャットオフバルブ８と計量バルブ７の弁体１０が一体化されたものについて説明したが、図示はしないが、別体の弁体を備えて別々に戻しばねにより戻されるものであってもよい。

また、弁体１０とステム１１とを別体として両者間にプリロードを加えた圧縮ばね１２を配置したものについて説明しているが、図示しないが、弁体１０とステム１１とを一体に形成し、圧縮ばね１２は両者間に配置せずにステム１１の射出シリンダ２端に配置するものであってもよく、また、射出スクリューヘッド２０先端に配置するものであってもよい。

本発明の一実施形態を示す射出樹脂シャットオフ装置の第１実施例の断面図。 同じく射出シャットオフ機構を構成する弁体の拡大断面図。 本発明の一実施形態を示す射出樹脂シャットオフ装置の第２実施例の断面図。 樹脂射出動作を示すタイムチャート。 樹脂射出動作の樹脂計量工程の作動を示す断面図。 樹脂射出動作の射出工程の作動を示す断面図。 樹脂射出動作の保持工程の作動を示す断面図。

符号の説明

１ 射出樹脂シャットオフ装置
２ 射出シリンダ
３ ノズル本体
４ ノズル孔
５ 射出通路
６ 戻しばね
７ 計量バルブ
８ シャットオフバルブ
９ 拡径空間
１０ 弁体
１１ ステム
１２ 圧縮ばね

Claims (4)

1. 射出シリンダ先端に配置したノズル本体のノズル孔開口に臨んで着座可能に配置され且つ戻しばねによりノズル孔開口から離脱する開弁方向に付勢される弁体を配置し、
   射出動作終了近傍の射出スクリューヘッドの前進移動により前記戻しばねに抗して前記弁体を押動してノズル孔開口に着座させるよう構成したシャットオフバルブを備えることを特徴とする射出樹脂シャットオフ装置。
2. 前記射出樹脂シャットオフ装置は、前記弁体とノズル孔開口とで形成するシャットオフバルブの上流側に、計量作動時に閉弁して射出シリンダ内とノズル孔開口との連通を遮断し、射出作動時に射出樹脂の圧力により開弁する計量バルブを備えることを特徴とする請求項１に記載の射樹脂シャットオフ装置。
3. 前記シャットオフバルブと計量バルブの弁体は一体に形成され、弁体の下流側をシャットオフバルブのポペット弁に形成し、弁体の上流側を計量バルブのポペット弁に形成していることを特徴とする請求項２に記載の射樹脂シャットオフ装置。
4. 前記弁体は、射出シリンダに向かって突出するステムを備え、ステムと弁体とはステムを弁体から突出させるプリロードされたばねを介してステム軸方向に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の射出樹脂シャットオフ装置。
   

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