JP2006272840A - 真空射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の射出成形設備をそのまま利用し、金型交換に際し真空引きするための特別な調整作業を必要としないエア抜き機構を有するコンパクトな真空射出成形装置を提供する。
【解決手段】金型２のキャビティ４内に射出材料を射出充填する射出ノズル１２と、射出時にキャビティ内を真空引きする吸引ノズル３２とを備え、吸引ノズルは、射出ノズルに対して脱着自在に構成されており、また、射出ノズルは、移動制御機構により金型に対して前進或いは後退させることが可能であり、射出ノズルを前進させて当該射出ノズルの射出口１２ｍを金型に接触させる際、所定のタイミングで吸引ノズルの先端を真空引き通路に接続させてキャビティ内を真空引きすると共に、射出ノズルを後退させて当該射出ノズルの射出口を金型から離す際、吸引ノズルの先端が真空引き通路から自動的に離れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空引きした金型内に射出材料(例えば、可塑化された材料や溶融化された材料など)を射出して各種の成形品を製造する真空射出成形装置に関する。

従来、例えば図４に示すように、金型２のキャビティ４内に射出材料を射出充填し、各種の成形品を製造する真空射出成形装置が知られている(特許文献１参照)。この場合、金型２は固定型２ａと可動型２ｂとを備えており、両者を成形機の固定盤６ａと可動盤６ｂとの間で型締めすることにより、金型２内にキャビティ４が形成される。

キャビティ４は、固定型２ａに形成された射出通路８を介して射出用座部１０に連通しており、射出用座部１０は、固定盤６ａのノズル挿入用開口６ｓに形成されている。この場合、射出用座部１０は、射出ノズル１２の射出口１２ｍを密着して接触(着座)させることができるような形状を成している。例えば射出ノズル１２の射出口１２ｍが先細り円錐形で先端が球状である場合には、射出用座部１０は、射出口１２ｍ全体を密着させて受け取るように球状を成している。これにより、射出口１２ｍを射出用座部１０に対して高い液密性(気密性)を保持した状態で接触(着座)させることができる。

射出ノズル１２は、図示しない移動制御機構によりノズル挿入開口６ｓに向けて移動制御(前進或いは後退)されるようになっている。この場合、射出ノズル１２をノズル挿入開口６ｓに挿入し、射出口１２ｍを射出用座部１０に接触(着座)させた状態において、射出材料供給装置１４から送り出された射出材料は、加熱筒１６で加熱されながら射出ノズル１２内に供給される。このとき、射出ノズル１２内に供給された射出材料は、図示しないスクリュ又はプランジャにより射出口１２ｍから射出用座部１０に射出され、射出通路８を通ってキャビティ４に充填される。

このように型締めした金型２に射出材料を射出する際、キャビティ４にエア(空気、射出材料から生じたガスを含む)が残留していると、射出材料をキャビティ４内に万遍無く充填できなくなることで例えばショートショット(充填不良)を生じたり、或いは、エアが圧縮されて高温になることで例えば成形品に各種の熱的影響を与える場合がある。このため、金型２には、エア抜き機構が設けられている。

エア抜き機構として、固定型２ａ或いは可動型２ｂには、１本又は複数本の真空引き通路１８が形成されており、真空引き通路１８の一端はキャビティ４に連通接続され、その他端はホース(チューブ)２０を介して真空ポンプ２２に連通接続されている。この場合、金型２を型締めした状態で真空ポンプ２２を作動させ、真空破壊弁２４を閉塞することにより、キャビティ４内が所望の真空度に設定される。これにより、射出材料がキャビティ４内に万遍無く充填され、成形品を完成させることができる。

なお、このような金型２には、エジェクタ機構が設けられており、エジェクタプレート２６を移動制御して各エジェクタピンＰを矢印方向に突出させることで、キャビティ４から成形品を脱型させることができる。なお、エジェクタプレート２６は、可動盤６ｂと可動型２ｂとの間の可動ホルダ２８により区画された収容室３０に収容されている。

ところで、上述した金型２のエア抜き機構では、真空引き通路１８と真空ポンプ２２との間にホース(又は、チューブ)２０が介在されているため、例えば金型２の交換のたびに真空引き通路１８(金型２)からホース２０を取り外したり、再び取り付けたりしなければならない。このような脱着作業には時間がかかり面倒であると共に、その脱着作業中に例えばホース２０同士が干渉したり、他の射出成形設備に接触し、ホース２０が損傷したり磨耗する場合がある。また、ホース２０が複数本必要な場合には、それに応じて真空射出成形装置が大型化してしまうため、当該装置の設置場所に制限がかかってしまう。これは例えば、反転式或いはロータリテーブル式のような１台の機械に複数の金型２を取り付けて生産するような場合には、大きな問題であった。

また、ホース２０の引き回しには、ある程度のスペースが必要となるが、金型２周りに充分なスペースを確保できないような場合、ホース２０を詰めて引き回すか、或いは、金型２周りの設備に別途加工を施してスペースを確保する必要がある。この場合、ホース２０を詰めて引き回す方法では、例えばホース２０が折れたり潰れたりする場合があり、そうなると円滑に真空引きすることが困難になってしまう虞がある。また、金型２周りにスペースを確保する方法では、既存の射出成形設備をそのまま利用することができないため、真空射出成形装置の製造コストが上昇してしまう。
特開２００４−２６８０５１号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、既存の射出成形設備をそのまま利用し、金型交換に際し真空引きするための特別な調整作業を必要としないエア抜き機構を有するコンパクトな真空射出成形装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、金型のキャビティ内に射出材料を射出充填する射出ノズルと、射出時にキャビティ内を真空引きする吸引ノズルとを備えた真空射出成形装置であって、吸引ノズルは、射出ノズルに対して脱着自在に構成されており、また、射出ノズルは、移動制御機構により金型に対して前進或いは後退させることが可能であり、射出ノズルを前進させて当該射出ノズルの射出口を金型に接触させる際、所定のタイミングで吸引ノズルの先端を真空引き通路に接続させてキャビティ内を真空引きすると共に、射出ノズルを後退させて当該射出ノズルの射出口を金型から離す際、吸引ノズルの先端が真空引き通路から自動的に離れる。

この発明において、射出ノズルに対する吸引ノズルの取付位置を変更することで吸引ノズルの先端を真空引き通路に接続させるタイミングが調整される。なお、吸引ノズルの先端には、弾性材で形成された着座体が設けられている。また、吸引ノズルは、内部に吸引通路が連通形成されたノズル本体を備えていると共に、着座体は、ノズル本体の先端に連通接続されており、ノズル本体は、軸受を介してスライド自在に保持体に保持され、軸受とノズル本体との間には、付勢機構が設置されており、当該付勢機構によりノズル本体は、着座体が軸受から所定量だけ突出した状態に維持されている。

本発明によれば、既存の射出成形設備をそのまま利用し、既存の射出成形設備をそのまま利用し、金型交換に際し真空引きするための特別な調整作業を必要としないエア抜き機構を有するコンパクトな真空射出成形装置を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る真空射出成形装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態の真空射出成形装置の説明において、上述した構成(図４)と同一の構成には同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成についての説明にとどめる。

図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の真空射出成形装置は、ホース２０(図４)を用いる代わりに、真空引き用の吸引ノズル３２を適用し、これを固定盤６ａ(真空引き通路１８)に接続し、そして自動的に離すことができるように構成されている。この構成では、射出時に射出ノズル１２を前進させて金型２に接触(着座)させる際に、これと共に吸引ノズル３２も固定盤６ａ(真空引き通路１８)に接続され、キャビティ４内を真空引きすることができる。そして、射出ノズル１２を金型２から後退させると、これと共に吸引ノズル３２を固定盤６ａ(真空引き通路１８)から自動的に離すことができる。

本実施の形態において、真空引き通路１８の一端はキャビティ４に連通接続され、その他端は固定型２ａから成形機の固定盤６ａを経由して吸引用座部３４の吸引開口３４ａに連通接続されている。この場合、吸引用座部３４は、ノズル挿入用開口６ｓに形成された棚部６ｈに設けられており、吸引ノズル３２の先端が相対峙して接続(着座)されるように位置決めされている。なお、吸引用座部３４の大きさや形状(厚さ、幅など)は、例えばノズル挿入用開口６ｓの大きさや、真空射出成形装置の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

図２(ａ)に示すように、吸引ノズル３２は、内部に吸引通路(図示しない)が連通形成された円筒状ノズル本体３２ａを備えており、ノズル本体３２ａの先端には、固定盤６ａ(真空引き通路１８の他端が連通接続された吸引用座部３４)に接続(着座)する着座体３６が先端側接続機構３８を介して連通接続されている。着座体３６は、その先端に着座部３６ａが形成されており、その基端が先端側接続機構３８を介してノズル本体３２ａに連通接続されている。

この場合、着座部３６ａは、先端に向うに従って同心円状の末広がり形を成して形成することが好ましい。これにより、着座体３６を吸引用座部３４(図１(ａ))に安定した姿勢で且つ密接して接続(着座)させることができる。また、着座体３６は、例えばゴムや合成樹脂などの弾性材で形成することが好ましい。これにより、吸引ノズル３２の先端を吸引用座部３４に接続(着座)させる際に生じた衝撃は、着座体３６が弾性変形することにより吸収されるため、吸引ノズル３２の先端や吸引用座部３４が損傷することは無い。

更に、着座体３６を弾性材で形成することにより、当該着座体３６を吸引用座部３４に接続(着座)させた状態において、着座体３６が弾性変形しつつ吸引用座部３４に密着するため、着座体３６と吸引用座部３４との間の気密性を高めることができる。これにより、吸引時において、着座体３６と吸引用座部３４との間から空気漏れを生じることは無い。

一方、ノズル本体３２ａの基端には、基端側接続機構４０を介して真空引き用ホース４２が接続されており、かかる真空引き用ホース４２は、真空ポンプ２２(図１(ａ))に連通接続されている。なお、先端側及び基端側接続機構38,40による接続方法は、例えばナット締め、ネジ止め、接着固定、嵌合など各種の接続方法を適用することができるため、ここでは特に限定しない。

このような吸引ノズル３２において、ノズル本体３２ａは、軸受４４を介してスライド自在に保持体４６に保持されている。また、軸受４４とノズル本体３２ａとの間には、付勢機構４８(例えば、圧縮バネ、スプリングなどの弾性部材)が設置されており、かかる付勢機構４８によりノズル本体３２ａは、その先端(着座体３６)が軸受４４から所定量だけ突出した状態に維持されている。

付勢機構４８の設置方法として、例えばノズル本体３２ａの先端側接続機構３８の直前に支持フランジ５０を突設し、当該支持フランジ５０と軸受４４との間に付勢機構４８を介在させれば良い。これにより、付勢機構４８で支持フランジ５０と軸受４４とが互いに離間する方向に付勢されることになり、その結果、ノズル本体３２ａの先端(着座体３６)は、軸受４４から所定量だけ突出した状態に維持される。なお、この設置方法は一例であり、ノズル本体３２ａの先端(着座体３６)を軸受４４から所定量だけ突出した状態に維持できれば、他の設置方法であっても良いことは言うまでも無い。例えば、空気圧や水圧或いは油圧によりノズル本体３２を押圧し、その先端を軸受４４から突出した状態に維持する方法や、また、ノズル本体３２を磁性体で形成し、磁気力によりノズル本体３２を押圧し、その先端を軸受４４から突出した状態に維持する設置方法でも良い。

ここで、このような付勢機構４８が設置された吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４(図１)に接続(着座)させるまでの工程について説明する。
吸引ノズル３２を固定盤６ａ(真空引き通路１８)に向けて前進させると、まず当該吸引ノズル３２の先端(着座体３６)が吸引用座部３４に当たり、その際、図２(ｂ)に示すように吸引用座部３４からの反力Ｆが着座体３６に作用する。このときの反力Ｆは、着座体３６が吸引用座部３４に当たった際の衝撃力の大きさにより増減するが、これは着座体３６が弾性変形することにより吸収される。この結果、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を損傷させること無く、吸引用座部３４に当て付けることができる。

そして、更に吸引ノズル３２を前進させると、これに伴って当該吸引ノズル３２のノズル本体３２ａが矢印方向(図２(ｂ))にスライドしていく。この場合、吸引ノズル３２の前進量は、射出ノズル１２の前進量に応じて増減し、当該射出ノズル１２の射出口１２ｍが射出用座部１０に接触(着座)したとき、吸引ノズル３２の前進が停止する。このとき、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)は、付勢機構４８の付勢力が作用した状態に維持され、かかる状態において、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)は、付勢機構４８の付勢力で吸引用座部３４に圧接した状態となる。

この場合、着座体３６は、付勢機構４８の付勢力を受けることで更に弾性変形し、その着座部３６ａが固定盤６ａ(真空引き通路１８)に対して密着した状態に維持される。これにより、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に密着させて接続(着座)させることができるため、真空引き時における着座体３６と吸引用座部３４との間の気密性を高めることができる。なお、図面には、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させる場合を例示しているが、吸引用座部３４を無くし、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を直接固定盤６ａ(真空引き通路１８)に接続(着座)させるように構成しても良いことは言うまでも無い。

このような吸引ノズル３２は、図２(ａ),(ｂ)に示すように、連結機構５２を介して射出ノズル１２に連結されている。ここで、吸引ノズル３２を射出ノズル１２に連結させる方法としては、例えばボルト締めやネジ止め、接着や嵌合など各種の締結方法を適用することができるが、本実施の形態では連結機構５２の一例として、ボルト５４と連結板５６とを適用する。具体的に説明すると、連結板５６が射出ノズル１２と吸引ノズル３２との間に掛け渡されており、連結板５６の一端は保持体４６に一対のボルト５４で連結され、一方、連結板５６の他端は射出ノズル１２に一対のボルト５４(図１(ａ))で連結されている。

この場合、連結機構５２の数に応じて吸引ノズル３２を１個又は複数個(図１(ｂ)では２個)設けることが可能であり、例えば複数個の吸引ノズル３２を設ける場合には、複数の連結機構５２を射出ノズル１２の周方向に沿って等間隔に配置することが好ましい。これにより、複数個の吸引ノズル３２を射出ノズル１２の周方向に沿って等間隔に配置させることができるため、射出ノズル１２を釣り合い良く前進或いは後退させることが可能となる。このように連結機構５２により吸引ノズル３２を射出ノズル１２に連結することにより、射出時に射出ノズル１２を金型２に向けて前進(接近)して、射出口１２ｍを金型２(射出用座部１０)に接触(着座)させる際、吸引ノズル３２も同方向に移動し、その先端(着座体３６)を吸引用座部３４(固定盤６ａ)に接続(着座)させることができる。これにより吸引ノズル３２を真空引き通路１８を介して金型２のキャビティ４に接続させることができる。

ここで、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させるタイミングは、連結機構５２の取付位置を変更することで適宜調節することが可能である。例えば射出ノズル１２の射出口１２ｍが射出用座部１０に接触(着座)する前に、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させる場合には、連結機構５２の取付位置を比較的前方(射出ノズル１２の射出口１２ｍ寄り)に設定すれば良い。

そして、かかる取付位置(射出ノズル１２の射出口１２ｍ寄り)から徐々に後方寄りに連結寄稿２の取付位置をずらすことにより、例えば射出ノズル１２の射出口１２ｍが射出用座部１０に接触(着座)したと同時に、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させることが可能となる。なお、このような吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させるタイミングは、例えば真空射出成形装置の大きさや種類、使用目的や使用環境などに応じて最適値に設定されるため、ここでは特に限定しない。

いずれのタイミングに設定した場合でも、射出時に射出ノズル１２を金型２に向けて前進(接近)させて、射出口１２ｍを射出用座部１０に接触(着座)させる際、吸引ノズル３２も同方向に移動して、その先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させることができる。これにより吸引ノズル３２を真空引き通路１８を介して金型２のキャビティ４に接続させることができる。このとき、金型２を型締めした状態で真空ポンプ２２を作動させることで、キャビティ４内を所望の真空度に設定することができる。これにより、射出材料がキャビティ４内に万遍無く充填され、成形品を完成させることができる。

この場合、真空引き通路１８に真空ゲージ５８を連通接続させておけば、キャビティ４内が最適な真空度に設定されているか否かを目視的に計測することができる。ここで、真空ゲージ５８の接続方法として本実施の形態では、固定型２ａの真空引き通路１８にバイパス１８ａを形成し、これに真空ゲージ５８を連通接続させているが、これは一例であり他の構成例であっても良い。例えば固定盤６ａにバイパス(図示しない)を形成し、これに真空ゲージ５８を連通接続させても良い。なお、キャビティ４の真空度を計測する真空ゲージ５８は、少なくとも１つあれば足りるため、同様の構成の真空引き通路１８を複数形成した場合には、他のバイパス１８ａには、例えばプラグ６０を嵌め込むことにより真空引き通路１８を密封することができる。

また、キャビティ４内を真空引きするタイミングは、真空ポンプ２２の作動タイミングを制御することで適宜調節することが可能である。例えば吸引ノズル３２の先端(着座体３６)が吸引用座部３４に接続(着座)する前に真空ポンプ２２を作動させたり、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)が吸引用座部３４に接続(着座)した後に真空ポンプ２２を作動させる。なお、このような真空引きタイミングは、例えば真空射出成形装置或いは金型２の大きさや種類、使用目的や使用環境などに応じて最適値に設定されるため、ここでは特に限定しない。

いずれのタイミングに設定した場合でも、金型２を型締めした状態で真空ポンプ２２を作動させることにより、キャビティ４内を所望の真空度に設定することができる。これにより、射出材料がキャビティ４内に万遍無く充填され、成形品を完成させることができる。また、本実施の形態の真空引き方法によれば、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させるだけで簡単且つ短時間にキャビティ４内を直接真空引きすることができる。例えば毎ショットごとに射出ノズル１２を後退させる場合、従来の真空破壊弁２４が不要となり、真空射出成形装置の構成を簡略化することができるため、装置の製造コストを従来に比べて軽減することができる。

また、本実施の形態の真空射出成形装置によれば、従来(図４)のように真空引き用のホース(又は、チューブ)２０を金型２の外側に引き回す必要が無いため、真空射出成形装置全体をコンパクトに構成することが可能となる。更に、真空引き通路１８を形成するだけで既存の射出成形装置そのまま利用して本実施の形態の真空射出成形装置を実現することができるため、製造工数を大幅に低減することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することが可能である。
上述した実施の形態では、吸引用座部３２をノズル挿入用開口６ｓの棚部６ｈに設けているが、かかる棚部６ｈを設ける代わりに、例えば図３に示すようにノズル挿入用開口６ｓを固定型２ａまで掘り込み加工し、露出した固定型２ａに直接吸引用座部３２を設けても良い。

また、上述した実施の形態では、吸引ノズル３２は連結機構５２を介して射出ノズル１２に連結され、射出ノズル１２と共に移動させているが、吸引ノズル３２を移動制御するための吸引ノズル専用移動制御機構を別途設けても良い。この場合、吸引ノズル３２は、連結機構５２を介して吸引ノズル専用移動制御機構に連結され、また、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させるタイミングは、上述した実施の形態に加えて、射出ノズル１２の射出口１２ｍが射出用座部１０に接触(着座)した後に、吸引ノズル３２の先端(着座体３６)を吸引用座部３４に接続(着座)させることもできる。

また、上述した真空射出成形装置では、射出ノズル１２及び吸引ノズル３２を金型２の上方に配置しているが、これはあくまで図面上のレイアウトに過ぎず、真空射出成形装置の使用目的や使用環境に応じて、金型２に対する射出ノズル１２及び吸引ノズル３２の配置方向を任意に設定することができる。

また、上述した真空射出成形装置において、金型２のキャビティ４内に射出充填する射出材料について特に説明しなかったが、射出材料の種類としては、例えば金属や樹脂など任意の種類の射出材料を適用することができることは言うまでも無い。また、真空射出成形装置の各構成(例えば、金型２(固定型２ａ、可動型２ｂ)、固定盤６ａ、可動盤６ｂ、射出ノズル１２、吸引ノズル３２など)の材質についても、射出材料の種類や真空射出成形装置の使用目的などに応じて任意に設定することができる。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る真空射出成形装置の構成を示す断面図、(ｂ)は、射出用座部と吸引用座部の配置例を示す平面図。 (ａ)は、吸引ノズルの構成を示す断面図、(ｂ)は、反力によりノズル本体がスライドした状態を示す断面図。 本発明の変形例に係る真空射出成形装置の構成を示す断面図。 従来の真空射出成形装置の構成を示す断面図。

符号の説明

２ 金型
４ キャビティ
６ａ 固定盤
６ｂ 可動盤
１２ 射出ノズル
１２ｍ 射出口
３２ 吸引ノズル
３６ 着座体

Claims (4)

1. 金型のキャビティ内に射出材料を射出充填する射出ノズルと、射出時にキャビティ内を真空引きする吸引ノズルとを備えた真空射出成形装置であって、
   吸引ノズルは、射出ノズルに対して脱着自在に構成されており、また、射出ノズルは、移動制御機構により金型に対して前進或いは後退させることが可能であり、
   射出ノズルを前進させて当該射出ノズルの射出口を金型に接触させる際、所定のタイミングで吸引ノズルの先端を真空引き通路に接続させてキャビティ内を真空引きすると共に、射出ノズルを後退させて当該射出ノズルの射出口を金型から離す際、吸引ノズルの先端が真空引き通路から自動的に離れることを特徴とする真空射出成形装置。
2. 射出ノズルに対する吸引ノズルの取付位置を変更することで吸引ノズルの先端を真空引き通路に接続させるタイミングが調整されることを特徴とする請求項１に記載の真空射出成形装置。
3. 吸引ノズルの先端には、弾性材で形成された着座体が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空射出成形装置。
4. 吸引ノズルは、内部に吸引通路が連通形成されたノズル本体を備えていると共に、着座体は、ノズル本体の先端に連通接続されており、
   ノズル本体は、軸受を介してスライド自在に保持体に保持され、軸受とノズル本体との間には、付勢機構が設置されており、当該付勢機構によりノズル本体は、着座体が軸受から所定量だけ突出した状態に維持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空射出成形装置。
   

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