JP2007118214A

JP2007118214A - 積層射出成形機および積層射出成形方法

Info

Publication number: JP2007118214A
Application number: JP2005309553A
Authority: JP
Inventors: Motofumi Suzuki; 基文鈴木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-05-17
Also published as: TW200722266A; EP1941983A1; WO2007049531A1; US20090250845A1; CN101309787A; KR20080064843A; EP1941983A4

Abstract

【課題】
３層の積層成形品を成形する場合、２層射出成形機で２層品を成形し、別の射出成形機にその２層品をインサートしたのち３層目を射出充填し、３層の積層成形品を成形していた。この場合には２台の射出成形機が必要となり、機械や周辺機器、据付場所、オペレータの人件費など複数台分必要となり非常にコストアップとなっていた。
【解決手段】
２台の射出装置３１及び３２と、可動金型１１を反転回動させる反転駆動部３とを備えた１台の金型反転式射出成形機に、金型のキャビティブロックを前進後退させるキャビティ駆動部１２および２０とを備え、さらに専用シーケンスプログラムを組み込むことで、３層以上の積層成形品を１台の射出機で成形できる積層射出成形機と積層成形方法。
【選択図】
図１

Description

本発明は、異種の樹脂を一体的に成形する金型反転式（ロータリ式）射出成形機に、金型のキャビティブロックを前進後退させるキャビティ駆動部を備えることで３層以上の積層成形を行う積層射出成形機と積層成形方法に関するものである。

従来、異種のまたは同種だが色や添加物が異なる樹脂を１体的に成形する２層（２材）成形方法として、射出成形機本体フレーム（以下単にフレームとする）上に備えられた型締装置の可動プラテンに取り付けられた可動金型を反転回動させる反転駆動部を備え、このフレーム上に取り付けられた２台の射出装置を有した金型反転式射出成形機と該射出成形機を用いた２層成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は特許文献１に示される金型反転式射出成形機の概略図である。この図を参照して金型反転式射出成形機と該射出成形機を用いた２層成形の成形シーケンスのステップの概略を簡単に説明する。

フレーム（図示せず）上に取り付けられた型締装置（１部のみ図示）の可動プラテン５１は、軸Ｘを中心として反転回動自在に取り付けられた金型反転板５２をもち、軸Ｘに沿って前進後退する。該金型反転板５２には、図示上下１対の、同一形状の雄側キャビティ面６５が形成された可動金型６２が取り付けられている。

固定金型６１は、型締装置の固定プラテン５０に取り付けられ、この固定金型６１には前記雄側キャビティ面６５と協働して１次成形品Ｃ（樹脂及び成形品を示す、以後同様）を成形するＣ側キャビティ面６３と、１次成形品Ｃを保持した雄側キャビティ面６５と協働して２次成形品を成形するＤ側キャビティ面６４とが形成されている。

型締完了後、Ｃ側射出装置７０により雄側キャビティ面６５とＣ側キャビティ面６３の間に１次樹脂Ｃが射出されて１次成形品Ｃが成形される。冷却完了後、可動金型６２は軸Ｘ方向に移動して型開される。この場合、１次成形品Ｃは冷却による熱収縮により雄側キャビティ面６５に抱きついた状態で保持される。

次ぎに、可動金型６２は、Ｘ軸を中心として１８０°反転回動する。そして、１次成形品Ｃを保持した雄側キャビティ面６５を固定金型６１の２次用のＤ側キャビティ面６４に対向させる。

再度型締を完了させ、Ｄ側射出装置７１によって１次成形品ＣとＤ側キャビティ面６４との空隙に樹脂を射出する。この状態で、２次側の樹脂Ｄと１次成形品Ｃとが熱溶着することによって、２種の樹脂が一体成形された２次成形品Ｃ＋Ｄが得られる。同時に、Ｃ側射出装置７０によって、雄側キャビティ面６５とＣ側キャビティ面６３との間に樹脂が射出され１次成形品Ｃが成形される。

冷却完了後、型開が行われ、Ｄ側射出装置７１に対向するキャビティから２次成形品Ｃ＋Ｄが取り出され、その後可動金型６２は１８０°反転回動して１サイクルが終了する。

特開２０００―３０９０４５号公報

従来、３層の積層成形品を成形する場合、現状では最初に金型反転式射出成形機で２層の中間成形品を成形し、次ぎに別の射出成形機の金型内に前記２層の積層成形品をインサートし、その上に３層目の樹脂を射出して３層の積層成形品を成形する方式をとるのが一般的であった。

この場合、機械や周辺機器、据付場所、それを操作するオペレータなどは、２台分必要となり大幅なコストアップとなっていた。また、特殊な３層用の積層射出成形機を使用することも考えられるが、極めて構造が複雑となり高コストとなるため現実には普及していない。

本発明は、これら従来の積層成形での問題点を解決して、簡単に３層以上の積層成形品を得ることが出来る積層射出成形機と積層成形方法を提供することにある。

そのため、本発明の多層積層品を成形する射出成形機においては、可動金型と固定金型が取り付けられ、型閉・型締を行う型締装置と、フレーム上に取り付けられ、溶融された樹脂を金型内に充填する２台の射出装置と、該射出装置及び前記型締装置を制御する制御部とを備えるとともに、前記制御部は、可動金型と固定金型の少なくとも一方に備えられたキャビティブロックを前進後退させるキャビティ駆動部を制御し、さらに、可動金型を反転回動させる反転駆動部を備えるとともに、該反転駆動部は、前記制御部にて制御させることで、１台の２層射出成形機で３層以上の積層成形品を成形する積層射出成形機を得るものとした。

また、前述のような構成をもった積層射出成形機を用いた積層成形方法であって、１つの成形方法としては、２台の射出装置の一方の射出装置から一方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出、同時に他方の射出装置から他方のキャビティへ内に２層目の樹脂を射出し、次ぎに、第１の移動動作により一方のキャビティを他方の射出装置に、他方のキャビティを一方の射出装置に対向させ、その後一方の射出装置から他方のキャビィ内に３層目の樹脂を射出させるものとした。

また、第１の移動動作を行った後に、他方のキャビティブロックを後退させものとし、さらに、一方の射出装置から他方のキャビティ内に３層目の樹脂を射出する間、他方の射出装置から一方のキャビティ内への射出は停止するものとした。次ぎに、３層目の射出が終了し、他方のキャビティ内より３層の成形品を取り出した後、一方の射出装置から他方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出するものとした。

別の成形方法としては、２台の射出装置の一方の射出装置から一方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出、他方の射出装置から他方のキャビティ内への射出は停止し、次ぎに、第１の移動動作により一方のキャビティを他方の射出装置に、他方のキャビティを一方の射出装置に対向させ、その後、一方の射出装置から他方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出、同時に他方の射出装置から一方のキャビティ内へ２層目の樹脂を射出するものとした。

次ぎに、第２の移動動作により一方のキャビティを一方の射出装置に、他方のキャビティを他方の射出装置へ対向させ、一方の射出装置から一方のキャビティ内に３層目の樹脂を射出、同時に他方の射出装置から他方のキャビティ内に２層目の樹脂を射出し、その後、一方のキャビティより３層の成形品を取り出した後、第３の移動により一方のキャビティを他方の射出装置に、他方のキャビティを一方の射出装置に対向させ、一方の射出装置から他方のキャビティへ３層目を射出充填させるものとした。

また、第２の移動動作を行った後に、一方のキャビティブロックを後退させ、さらに、第３の移動動作を行った後に、他方のキャビティブロックを後退させるものとし、次ぎに、第３の移動動作の後、他方の射出装置から一方のキャビティ内への射出は停止されるものとした。

金型反転式射出成形機に金型のキャビティブロックを前進後退させるキャビティ駆動部を備えることで、従来２台の射出成形機で、あるいは、特殊で高コストな１台の３層の積層射出成形機が必要であった３層以上の積層成形を２層射出成形機１台で成形できるので、成形機数や周辺機器数の削減、据付場所の省スペース、機械を運転操作するオペレータ数の削減など、大幅なコストダウンが可能となった。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明を実施した積層射出成形機の金型回りの構造概略図であり、図３に示すシーケンスのステップ１−２の状態を示す図、図２は同じく構造概略図であり、図３に示すシーケンスのステップ１−７の状態を示す図、図３は成形シーケンスのステップ図およびキャビティ内の成形品の状態を示す説明図、図４は他の例を実施した成形シーケンスのステップ図およびキャビティ内の成形品の状態を示す説明図である。

図１において、フレーム（図示せず）に取り付けられた型締装置（１部のみ図示）の可動プラテン２は、該可動プラテン２上に配設された反転駆動部３の駆動により軸Ｘを中心として反転回動自在に取り付けられた金型反転板４をもち、軸Ｘに沿って前進後退する。該金型反転板４には、Ｆ側キャビティ駆動部２０（図中下側）とＲ側キャビティ駆動部１２（図中上側）とが上下に１対設けられた可動金型１１が取り付けられている。

Ｒ側キャビティ駆動部１２は、油圧装置（図示せず）からの油圧により前進後退するピストンが挿入され、該ピストンは、成形品の外表面を形成するＲ側キャビティ面１３をもつキャビティブロックに連結され、Ｒ側の第一の停止位置としての最前進位置（図中右方）で停止している。このキャビティ面１３と、Ａ側射出装置３１に形成したＡ側キャビティ面１４との空隙が１層目の製品厚さになる。

Ｆ側キャビティ駆動部２０は、Ｒ側キャビティ駆動部１２と同様の構造であり、そのピストンは成形品の外表面を形成するＦ側キャビティ面２１をもつキャビティブロックと連結され、Ｆ側の予め定められた第一の停止位置としての最前進位置（図中右方）で停止している。

図１の例では、Ｒ側の予め定められた第一の停止位置とＦ側の予め定められた第一の停止位置とは、同一の位置であるが、成形品に応じて変更させてもよい。ここで、Ｒ側キャビティ駆動部１２およびＦ側キャビティ駆動部２０の制御は、射出成形機の各駆動部と同期制御する必要があるため、図示されない射出成形機の制御装置で行われる。

固定金型１０は、型締装置の固定プラテン１に取り付けられており、この固定金型１０にはＲ側キャビティ面１３と協働して１層目を成形するＡ側キャビティ面１４と、Ｆ側キャビティ面２１と協働して２層目を成形するため、２層目の成形品厚さ分彫り込まれたＢ側キャビティ面２２とが形成されている。

フレーム上に取り付けられたＡ側射出装置３１は、樹脂Ａを射出し、同様、Ｂ側射出装置３２は、樹脂Ｂを射出する。本図は、図３に示すシーケンスのステップ１−２の状態を示し、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティ内には成形品Ａ２が、Ｂ側射出装置３２に形成したキャビティ内には成形品Ａ１＋Ｂ１が成形されている。

図２は、反転駆動部３を駆動して、図１から可動金型１１を１８０°反転回動した状態を示し、Ａ側射出装置３１側に形成したＡ側キャビティ面１４と、３層目の成形品厚さ分キャビバック（Ｆ側の予め定められた第２の停止位置まで後退）したＦ側キャビティ面２１が対向し、一方Ｂ側射出装置３２側に形成され２層目の成形品厚み分彫り込まれたＢ側キャビティ面２２とＲ側キャビティ面１３が対向した状態を示している。

本図は、図３に示すシーケンスのステップ１−７の状態を示し、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティ内には成形品Ａ１＋Ｂ１＋Ａ３が、Ｂ側射出装置３２に形成したキャビティ内には成形品Ａ２が成形されている。

図３は、本発明を実施した成形シーケンス（シーケンス１）のステップ図およびキャビティ内の成形品の状態を示したもので、本シーケンスのスタート時点においては、Ａ側射出装置３１に形成したＡ側キャビティ面１４と、Ｒ側キャビティ面１３により構成されるキャビティ内は空で、Ｂ側射出装置３２に形成したＢ側キャビティ面２２とＦ側キャビティ面２１により構成されるキャビティ内には１つ前の成形サイクルにおいて成形された成形品Ａ１が残置された状態になっている。

Ｒ側キャビティ面１４が最前進位置にある状態で型閉・型締が完了すると（ステップ：１−１）、Ａ側射出装置３１からは樹脂Ａ２が、Ｂ側射出装置３２からは樹脂Ｂ１が各々のキャビティ内に射出され（ステップ：１―２）、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティ内に成形品Ａ２が、Ｂ側射出装置３２に形成したキャビティ内には成形品Ａ１＋Ｂ１が成形される。

このとき、Ｒ側キャビティ駆動部１２およびＦ側キャビティ駆動部２０のそれぞれは、キャビティ内に樹脂が充填された際に充填圧が発生しても、Ｒ側キャビティ面１３とＦ側キャビティ面２１が後退しないよう、シリンダ部に油圧をかけるように制御される。

冷却完了後、型開が行われ（ステップ：１−３）、その後、各射出装置３１、３２と各キャビティ内の成形品をつなぐ樹脂流路中に成形されたランナを取り去る。次ぎに、反転駆動部３が駆動すると、第１移動として可動金型１１が１８０°反転回動し（ステップ：１−４）、Ａ側射出装置３１側に形成したＡ側キャビティ面１４とＦ側キャビティ面２１が対向し、Ｂ側射出装置３２に形成したＢ側キャビティ面２２とＲ側キャビティ面１３が対向する。

Ｆ側のキャビティ駆動部２０が駆動され、Ｆ側キャビティ面２１が後退し、予め定められた第２の停止位置で停止する。つまり、Ｆ側キャビティ面２１をもったキャビティブロックを型開方向に３層目の成形品厚さ分開く（キャビバック）が、一方Ｒ側キャビティ駆動部１２は停止している（ステップ：１−５）。次ぎに、型閉・型締が行われ（ステップ：１−６）たのちＡ側射出装置３１は樹脂Ａ３を射出し、一方Ｂ側射出装置３２は射出を停止している（ステップ：１−７）。

冷却完了後、型開が行われ（ステップ：１−８）、ランナを取り去った後、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティから３層の成形品Ａ１＋Ｂ１＋Ａ３が取り出されるが、一方Ｂ側射出装置３２に形成したキャビティ内には成形品Ａ２が残置されたままの状態になっている（ステップ：１−９）。これで１サイクルが完了し、以後同様のサイクルが繰り返される。

次ぎに、図４に示した例について説明する。本例は、別の成形シーケンス（シーケンス２）のステップ図およびキャビティ内の成形品の状態を示したもので、本シーケンスのスタート時点においては、Ａ側射出装置３１側に形成したＡ側キャビティ面１４とＲ側キャビティ面１３により構成されるキャビティ内は空で、Ｂ側射出装置３２に形成したＢ側キャビティ面２２とＦ側キャビティ面２１により構成されるキャビティ内も同様に空の状態になっている。

型閉・型締が完了すると（ステップ：２−１）、Ａ側射出装置３１から樹脂Ａ１がキャビティ内に射出されるが、Ｂ側射出装置３２は射出を停止している（ステップ：２−２）。
冷却完了後、型開が行われ（ステップ：２−３）、その後、ランナを取り去り、次ぎに、第１移動として可動金型１１が１８０°反転回動し（ステップ：２−４）、Ａ側射出装置３１側に形成したＡ側キャビティ面１４とＦ側キャビティ面２１が対向し、Ｂ側射出装置３２に形成したＢ側キャビティ面２２とＲ側キャビティ面１３とが対向する。

型閉・型締が行われたのち（ステップ：２−５）、Ａ側射出装置３１からは樹脂Ａ２が、Ｂ側射出装置３２からは樹脂Ｂ１が各々のキャビティ内に射出され（ステップ：２―６）、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティ内に成形品Ａ２が、Ｂ側射出装置３２に形成したキャビティ内には成形品Ａ１＋Ｂ１が成形される。

冷却完了後、型開が行われ（ステップ：２−７）その後、ランナが取り去られ、次ぎに第２移動として可動金型１１が１８０°再度反転回動し（ステップ：２−８）、Ａ側射出装置３１側に形成したＡ側キャビティ面１４とＲ側キャビティ面１３が対向し、Ｂ側射出装置３２に形成したＢ側キャビティ面２２とＦ側キャビティ面２１が対向する。

Ｒ側キャビティ駆動部１２が駆動されＲ側キャビティ面１３をもったキャビティブロックを型開方向に３層目の成形品厚さ分キャビバックするが、Ｆ側キャビティ駆動部２０は停止したままとなっている（ステップ：２−９）。その後、型閉・型締が行われたのち（ステップ：２−１０）、Ａ側射出装置３１は樹脂Ａ３を射出し、Ｂ側射出装置３２は樹脂Ｂ２を射出する（ステップ：２−１１）。

冷却完了後、型開が行われたのち（ステップ：２−１２）、ランナが取り去られ、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティから３層の成形品Ａ１＋Ｂ１＋Ａ３が取り出され、Ｂ側射出装置３２に形成したキャビティ内には成形品Ａ２＋Ｂ２を残置したままの状態になっている（ステップ：２−１３）。

次ぎに、第３移動として可動金型１１が再々度１８０°反転回動し（ステップ：２−１４）、Ａ側射出装置３１に形成したＡ側キャビティ面１４とＦ側キャビティ面２１が対向し、Ｂ側射出装置３２に形成したＢ側キャビティ面２２とＲ側キャビティ面１３が対向する。

Ｆ側のキャビティ駆動部２０が駆動され、Ｆ側キャビティ面２１をもったキャビティブロックを型開方向に３層目の成形品厚さ分キャビバックする（ステップ：２−１５）。型閉・型締が行われたのち（ステップ：２−１６）、Ａ側射出装置３１は樹脂Ａ４を射出し３層の成形品Ａ２＋Ｂ２＋Ａ４を成形するが、Ｂ側射出装置３２は射出を停止している（ステップ：２−１７）。

型開が行われ（ステップ：２−１８）、その後、ランナを取り去り、Ａ側射出装置３１に形成したキャビティから３層の成形品Ａ２＋Ｂ２＋Ａ４が取り出される（ステップ：２−１９）。これで１サイクルが完了し、以後同様のサイクルが繰り返えされる。

本発明の構成は以上の通りであって、１層目と３層目が同じ樹脂で、２層目が異なった樹脂の３層の積層成形品を成形する場合、１台の金型反転式の２層射出成形機にキャビティ駆動部を備え、専用のシーケンスプログラムを組み込むことで簡単に３層の積層成形品を得ることが可能となった。

なお、キャビティ駆動部１２及び２０は、可動金型内に組み込んだ例を説明したが、金型反転板４に組み込んでもよく、さらに成形品の形状によっては、固定金型１側に組み込んでもよい。さらに、金型内ではなく、可動プラテン２に備えるようにしてもよい。また、可動金型は２個のキャビティを持ち１８０°反転回動する例を説明したが、多数個のキャビティを取り付けてもよく、この場合、反転回動角度はキャビティの個数により変化する。

本発明を実施した積層射出成形機の金型回りの構造概略図であり、図３に示すシーケンスのステップ１−２の状態を示す図。同じく構造概略図であり、図３に示すシーケンスのステップ１−７の状態を示す図。成形シーケンスのステップ図およびキャビティ内の成形品の状態を示す説明図。他の例を実施した成形シーケンスのステップ図およびキャビティ内の成形品の状態を示す説明図。従来の金型反転式射出成形機の概略図。

符号の説明

０１固定プラテン１４Ａ側キャビティ面
０２可動プラテン２０Ｆ側キャビティ駆動部
０３反転駆動部２１Ｆ側キャビティ面
０４金型反転板２２Ｂ側キャビティ面
１０固定金型３１Ａ側射出装置
１１可動金型３２Ｂ側射出装置
１２Ｒ側キャビティ駆動部
１３Ｒ側キャビティ面

Claims

多層積層品を成形する射出成形機において、可動金型と固定金型が取り付けられ、型閉・型締を行う型締装置と、フレーム上に取り付けられ、溶融された樹脂を金型内に充填する２台の射出装置と、該射出装置及び前記型締装置を制御する制御部とを備えるとともに、前記制御部は、可動金型と固定金型の少なくとも一方に備えられたキャビティブロックを前進後退させるキャビティ駆動部を制御することを特徴とする積層射出成形機。
前記可動金型を反転回動させる反転駆動部を備えるとともに、該反転駆動部は、前記制御部にて制御させることを特徴とする請求項１に記載の積層射出成形機。
フレーム上に取り付けられた型締装置と、２台の射出装置と、キャビティ駆動部と、反転駆動部を備えた積層射出成形機を用いた積層成形方法であって、前記２台の射出装置の一方の射出装置から一方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出、同時に他方の射出装置から他方のキャビティへ内に２層目の樹脂を射出し、次ぎに、第１の移動動作により前記一方のキャビティを他方の射出装置に、他方のキャビティを一方の射出装置に対向させ、その後、前記一方の射出装置から他方のキャビティ内に３層目の樹脂を射出することを特徴とする積層成形方法。
前記第１の移動動作を行った後に、前記他方のキャビティブロックを後退させることを特徴とする請求項３に記載の積層成形方法。
前記一方の射出装置から他方のキャビティ内に３層目の樹脂を射出する間、前記他方の射出装置から一方のキャビティ内への射出は停止されることを特徴とする請求項３に記載の積層成形方法。
前記３層目の射出が完了し、前記他方のキャビティ内より３層の成形品を取り出した後、前記一方の射出装置から他方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出することを特徴とする請求項３に記載の積層成形方法。
フレーム上に取り付けられた型締装置と、２台の射出装置と、キャビティ駆動部と、反転駆動部を備えた積層射出成形機を用いた積層成形方法であって、前記２台の射出装置の一方の射出装置から一方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出、他方の射出装置から他方のキャビティ内への射出は停止し、次ぎに、第１の移動動作により前記一方のキャビティを他方の射出装置に、他方のキャビティを一方の射出装置に対向させ、その後、前記一方の射出装置から他方のキャビティ内に１層目の樹脂を射出、同時に他方の射出装置から一方のキャビティ内へ２層目の樹脂を射出し、第２の移動動作により前記一方のキャビティを一方の射出装置に、他方のキャビティを他方の射出装置へ対向させ、前記一方の射出装置から一方のキャビティ内に３層目の樹脂を射出、同時に前記他方の射出装置から他方のキャビティ内に２層目の樹脂を射出し、その後、前記一方のキャビティより３層の成形品を取り出した後、第３の移動により一方のキャビティを他方の射出装置に、他方のキャビティを一方の射出装置に対向させ、前記一方の射出装置から他方のキャビティへ３層目を射出することを特徴とする積層成形方法。
前記第２の移動動作を行った後に、前記一方のキャビティブロックを後退させることを特徴とする請求項７に記載の積層成形方法。
前記第３の移動動作を行った後に、前記他方のキャビティブロックを後退させることを特徴とする請求項７に記載の積層成形方法。
前記第３の移動動作の後、他方の射出装置から一方のキャビティ内への射出は停止されることを特徴とする請求項７に記載の積層成形方法。