JP2010005963A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ全体を必要以上に加熱することなく、型締めによって生じるノズル先端部の熱逃げを抑制して、より安定した成形動作を行える射出成形機を提供する。
【解決手段】可塑化された樹脂材料を一対の金型により形成されるキャビティ内へ射出するノズルを有する射出機構部２と、一対の金型の型締めを行う型締め機構部と、型締め機構部におけるノズル１０の周囲の位置に配置され、ノズルを加熱する加熱部２４を有する加熱部材９とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形機に関するもので、特に、可塑化された樹脂材料を金型側に射出するノズルの周辺の構造に関するものである。

従来、射出成形機は、基本的に、ペレット状の樹脂材料を可塑化して金型側に射出するための射出機構部と、金型を開閉するための型締め機構部とを備えて構成されている。射出機構部を構成する射出シリンダー内で軟化溶融した樹脂は、金型の型締め動作の完了後、射出シリンダーに連結されたノズルの先端から金型側へと射出される。

成形時の温度については、一般的に、射出シリンダーやノズルの温度は、樹脂を溶融するため高温に設定され、金型については溶融した樹脂を冷却させるため、ノズル等に比べて約１００〜２００℃低温に設定される。

射出動作は、型締め機構部が型締めされた状態、つまり、ノズルと金型が接触した状態で行われる。そのため、ノズルと金型が接触する際、互いの温度差による熱伝導の影響によってノズルの温度が低下することがあった。

特許文献１では、この熱伝導を抑制することを目的とした射出成形機が提案されている。この特許文献１では、ノズルの先端にノズルチップを設けると共に、固定プラテンにチップホルダを設け、ノズル先端のノズルチップとチップホルダとを線接触で緊密に接触させることでノズル先端部の熱が金型へ逃げることを抑制している。
特開２００６−２８９８５２号公報

上記のように、従来では、型締め時にノズル先端の温度が低下してしまう結果、樹脂の流動性が悪くなり、成形不良や、ノズル先端部に樹脂が詰まって成形不能状態になるなどの問題があった。

また、特許文献１に記載されている技術によれば、このような問題はある程度改善されるが、溶融温度領域の狭い材料を使用するときや、金型との温度差が大きいときなどでは、熱伝導の抑制が十分ではなかった。

また、これらの対策のためシリンダ全体を必要以上に加熱することは、ドローリングの問題を引き起こす可能性があるため、好ましくない。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダ全体を必要以上に加熱することなく、型締めによって生じるノズル先端部の熱逃げを抑制して、より安定した成形動作を行える射出成形機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形機は、可塑化された樹脂材料を一対の金型により形成されるキャビティ内へ射出するノズルを有する射出機構部と、前記一対の金型の型締めを行う型締め機構部と、前記型締め機構部における前記ノズルの周囲の位置に配置され、前記ノズルを加熱する加熱手段を有する加熱部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダ全体を必要以上に加熱することなく、型締めによって生じるノズル先端部の熱逃げを抑制して、より安定した成形動作を行える射出成形機を提供することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる射出成形機における射出機構部の要部を示す図である。図２及び図３は、図１の破線の断面線Ａ−Ａ’の位置における断面図で、矢印の方向から見た図である。以下、本実施形態における射出成形機の基本的構成を、図１から図３を用いて説明する。

本実施形態における射出機構部は、射出シリンダー２と、射出プランジャ１と、ノズル７と、ノズルホルダ９とを備えて構成されている。

ナット１１とナット１２は、内面が雌ネジで射出シリンダー２の上部ネジ２０に締結可能な構造になっている。射出シリンダー２の先端には金型スプールに溶融樹脂を射出するノズル７が取付けられている。

本実施形態では、射出シリンダー２は固定プラテン８の固定プラテン上部円筒穴１９と嵌合するとともに、ノズル先端部１０が固定プラテン８に設けられたノズルホルダ９の嵌合穴２３に嵌合し、位置が決められ固定保持されている。ノズル先端部１０を固定プラテン８に対して嵌合支持する支持部材となるノズルホルダ（加熱部材）９は、固定プラテン８のノズル７の周囲の位置に一体的に設けられている。さらに、ノズルホルダ９には、後述するホルダヒータ２４とホルダヒータ用熱電対２７（図４参照）が接続されている。

また、ノズルホルダ９と固定プラテン８とが接触する部分には、断熱材４９が挿入されており、ノズルホルダ９の熱が固定プラテン８に逃げるのを抑制して、より効率的にノズル先端部１０に伝えることができるようにしている。

なお、図１及び図２において、２２は固定プラテンパーティング面、２８は金型、２９は中間プレート、３０は可動プレート、３５はエジェクタロッド、４３はエジェクタプレートである。なお、本実施形態における金型２８は、固定側型板４１と可動側型板４２（一対の金型）、及びエジェクタプレート４３から構成される。

図３より、本実施形態における型締め機構部は、固定プラテン８を含み、一対の金型の一方である固定側型板４１を保持する中間プレート２９と、一対の金型の他方である可動側型板４２を保持する可動プレート３０と、型締め部材５０とを備えて構成される。本実施形態における型締めは、型締め部材５０の、図示していない型締めモータの駆動によって、型締めモータとボールねじを介して機械的に連結されたトグル機構の駆動アームと従動アームとが連動し、従動アームの一端が固定された可動プレート３０が中間プレート２９に向けて上昇する。最終的に可動側型板４２と固定側型板４１とのパーティング面が当接し、可動プレート３０が中間プレート２９を挟んで固定プラテン８に押し付けられて、型締め状態となる。

次に、成形時の基本動作について簡潔に説明する。図２において、図示しないホッパーからのペレット状の樹脂は、材料投入穴２１より材料供給路１３に供給され、材料供給路１３に摺動自在に嵌合する不図示のプランジャの押し込みにより、材料供給路１３に連結された射出シリンダー２の内部へと送られる。射出シリンダー２内には、摺動自在に嵌合する射出プランジャ１が配置されている。射出プランジャ１は、図示しない外部駆動系により射出シリンダー２内をＺ軸方向に直進駆動され、図２中、下方向に駆動されることによって射出シリンダー２の内部の樹脂を、ノズル７を通して金型側へと押出す。

さらに、射出シリンダー２の外側面には、射出シリンダー２内の樹脂を軟化溶融するためのバンドヒータ６が巻き付けられており、これと熱電対２５により、射出シリンダー２は材料に合せて所定の温度に制御される。また、射出シリンダー２の内部には、樹脂を分離するためのトーピード１４が設けられている。

よって、射出シリンダー２内の樹脂は、射出プランジャ１の駆動により、射出シリンダー２とトーピード１４との間に形成された第１の樹脂流路１６から第３の樹脂流路１８を通って、バンドヒータ６によって軟化溶融されつつ、ノズル７へと送られる。

また、ノズル７の外周にもノズルヒータ１５が設けられており、樹脂の可塑状態をさらに促進及び維持している。なお、射出シリンダー２、ノズル７、およびヒータ類はユニット化されており、シリンダー押さえ４４，４５を取り外すことで、着脱交換が可能である。

ノズルホルダ９の中心には、ノズル先端部１０が嵌合して位置決めされる嵌合穴２３が設けられている。ノズルホルダ９の他面の開口穴は、固定側型板４１に形成されたランナー３２の形成流路へと開口している（図４参照）。

ノズル先端部１０から射出された溶融樹脂は、固定側型板４１の流路にランナー３２を形成しつつ、固定側型板４１及び可動側型板４２によって形成されたキャビティ内に成形品３３を形成する。成形品３３はエジェクタピン３４にて、金型の型開き動作時に型外へ取り出され、さらにランナー３２が排出されて、一連の成形動作を終了する。

次に本実施形態の特徴的な部分であるノズル７の周辺の構成について説明する。図４は本実施形態におけるノズル７の周辺の拡大図であり、ノズル７とノズルホルダ９の構造を詳細に示すもので、型締め時の状態を示している。図５は図４の断面部分を更に斜めから見た立体斜視図である。

上述のように、射出部と金型とに温度差があるとき、射出動作時に互いが接触する際、ノズル７の熱逃げが発生し、ノズル詰まりなどの問題を起こすことがある。

特に小型の射出成形機の場合、たとえば本実施形態のように、射出シリンダー２を固定プラテン８に対して固定する等の構成によって全体的な小型化を企画した射出成形機の場合、射出シリンダー２やノズル７の大きさもそれに伴って小型に構成されている。そのため、金型と固定プラテン８とが接触した際に、金型への熱逃げが比較的発生しやすい。そのため、ノズルホルダ９および、ノズル７の温度低下を抑制するために、ノズル７が接触するノズルホルダ９にホルダヒータ２４を設けて温度制御することは、本実施形態のような小型の射出成形機においてより効果的であるといえる。

図６は、本実施形態におけるノズルホルダ９の内部構成を示す立体図である。ノズルホルダ９には、加熱手段としての本実施形態におけるホルダヒータ２４が２本組み込まれており、また、検知手段としての本実施形態におけるホルダヒータ用熱電対２７が固定プラグ４８で固定されている。

なお、ホルダヒータ２４は、本実施形態では２本設けられているが、必要に応じて、１本でも良いし３本以上設けても良い。また、ホルダヒータ２４も棒状のものを用いて説明したが、例えばコイル状のものでも良く、形や加熱方法は限定しない。

ノズルホルダ９は、ホルダヒータ用熱電対２７をノズル先端部１０の近傍まで挿入できる構造になっており、ノズル先端部１０に近い温度測定が可能となる。ホルダヒータ用熱電対２７は固定プラグ４８により着脱可能に取り付けられている。固定プラテン８には温調用の配線を通すための固定プラテン配線逃げ溝４０（図５参照）が形成されている。

ホルダヒータ２４とホルダヒータ用熱電対２７の配線は、ノズルホルダ配線押え３１と配線押え用ボルト３８で固定され（図５参照）、型締め時のケーブルの挟み込みによる断線等を防止している。また、型締時に金型と干渉しないように考慮されている。

図７は、ノズルホルダ９、ホルダヒータ２４、ホルダヒータ用熱電対２７を含む、温度調整ユニットの立体図を示している。ホルダヒータ２４は、ヒータコネクタ３６と熱電対コネクタ３７により、射出成形機の電装部と接続されている。これらコネクタの着脱により、電装部からの温度調整ユニットの切り離しが簡単に行えるように構成されている。そのため各部品のメンテナンス及び交換等が容易となる。なお、図７において、４７はホルダヒータ用熱電対配線である。

図８はノズルホルダ配線押え３１の立体図である。ノズルホルダ配線押え３１は配線を逃げられるように中央に溝が構成されている。なお、配線押えの機能を満たすものであれば、形状はこの限りでない。

図９は、ノズルホルダ９を、金型を外した状態で斜め下から見た図であり、ノズルホルダ９へのホルダヒータ２４およびホルダヒータ用熱電対２７の接続状態を示す。固定プラテン配線逃げ溝を利用して、ホルダヒータ配線４６とホルダヒータ用熱電対２７とが、成形機外部へと引き出されている。各種配線は、ノズルホルダ配線押え３１により固定保護され、配線押え用ボルト３８で締結される。ノズルホルダ９は、ノズルホルダ取付けボルト３９により、固定プラテン８に締結される。

図１０は、ノズルホルダ９の、ホルダヒータ２４やホルダヒータ用熱電対２７等の一連の温度調整ユニットの解体及び組立方法を示す図である。ノズルホルダ９の温度調整ユニットの解体は、まず図７で説明したコネクタ類を外し電装部と分離する。次に、配線押え用ボルト３８とノズルホルダ配線押え３１を外し、ノズルホルダ取付けボルト３９をゆるめて外し、外部への取り外し（着脱自在）ができる。組立は、解体の順序と逆の手順を実施すればよい。

また、射出成形機はこれを駆動制御する図示しない制御装置を有しており、演算処理用のＣＰＵ、射出成形機の制御プログラムおよび演算データを格納するＲＯＭ、制御プログラムや演算データの一時記憶用に使用されるＲＡＭ等を含み構成されている。本実施形態において制御装置は、ホルダヒータ用熱電対２７によって検知されたノズルホルダ９の検知温度（検知結果）に基づいて、型締め動作中、ホルダヒータ２４を一定の温度に加熱し続けるように加熱制御（加熱動作）している。

以上のように、ノズル７が金型の固定側型板４１と接触する部分にノズルホルダ９なる部材を介し、さらにこのノズルホルダ９をヒータによって加熱制御することで、ノズル７先端部での金型への熱移動を抑制することができる。また、ノズル７や金型の役割として必要な温度制御自体を変更しないで良いため、ノズル７の熱逃げ抑制としての温度制御が容易になる。

また、このようにノズルホルダ９を加熱制御することによって、加熱時に、ノズル先端部１０が嵌合するノズルホルダ９の嵌合穴２３が、熱膨張によりノズル先端部１０の側面に密着する。これにより、嵌合穴２３とノズル先端部１０との間の隙間をシールし、この隙間によって発生する可能性のあった樹脂漏れを防止する効果を持つことができる構造となっている。

さらに、ノズルホルダ９と固定側型板４１との間に、ランナー形成路を避けた図示していない断熱材を設けても良い。このように断熱材を挟むことで、ノズルホルダ９を加熱してノズル先端部１０の詰まりを防止する構成によっても、ノズルホルダ９と金型間との伝熱をより適切に調整することができる。

なお、ノズル部と金型との駆動の構成について、本実施形態においては、ノズル７が支持部材（加熱部材）を介して固定プラテン８に対し固定されている構成として説明した。しかし本実施形態に限らず、ノズルが固定プラテンに対して移動する構成の射出機構部や型締め機構部を持った射出成形機に対しても本発明は適用可能である。すなわち、固定プラテンに対してノズルが可動に構成されたものについても、型締め時に固定プラテンとノズル先端とが金型に接する構成は同じである。そのため、このような構成の射出成形機にも、例えば本実施形態のように固定プラテンに支持部材としての部材を設けて、そこに加熱手段を設けることによって実施可能である。

また、ノズルが接触する支持部材として、本実施形態ではノズルホルダを設ける構成として説明したが、これに限らず、例えば金型のロケートリング等を温調する場合も本発明の範疇に含まれる。

また、射出成形機本体について、本実施形態ではプランジャ射出方式を採用した竪型成形機を用いて説明したが、射出方式はインラインスクリュー方式や、プリプランジャ方式でも実施可能であり、また、成形機本体は横型のものでも実施可能である。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、ノズル先端を加熱することによって、型締めによって生じるノズル先端部からの熱逃げを抑制することができる。さらに、ノズル先端が接触する支持部材にヒータを設けたため、ノズルの先端部分のみを加熱することによって、ノズルの過加熱によるドローリングなどの問題を防ぎ、より安定した成形動作を行える射出成形機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係わる射出成形機の射出機構部の要部の立体図である。 図１における射出プランジャの径中心位置のＡ−Ａ’断面線での断面図である。 図１における型が開いているときの状態を示した型締め機構部の周辺図である。 図２のノズル周辺の拡大図である。 図４の立体図である。 ノズルホルダの詳細図であり、熱電対とヒータの接続状態を示す図である。 ノズルホルダ温調ユニットの立体図である。 ノズルホルダ温調ユニットの配線を押さえる部分の立体図である。 金型を外した状態で斜め下から見た接続状態を示す図である。 ノズルホルダ温調ユニットの組立及び解体の立体図である。

符号の説明

２ 射出シリンダー
６ バンドヒータ
７ ノズル
８ 固定プラテン
９ ノズルホルダ
１０ ノズル先端部
１５ ノズルヒータ
１９ 固定プラテン上部円筒穴
２０ 射出シリンダー上部ネジ
２２ 固定プラテンパーティング面
２４ ホルダヒータ
２７ ホルダヒータ用熱電対
２８ 金型
２９ 中間プレート
３０ 可動プレート
３１ ノズルホルダ配線押え
３２ ランナー
３３ 成形品
３４ エジェクタピン
３５ エジェクタロッド
３６ ヒータコネクタ
３７ 熱電対コネクタ
３８ 配線押え用ボルト
３９ ノズルホルダ取付けボルト
４０ 固定プラテン配線逃げ溝
４１ 固定側型板
４２ 可動側型板
４３ エジェクタプレート
４４ シリンダー押え
４５ シリンダー押え
４６ ホルダヒータ配線
４７ ホルダヒータ用熱電対配線
４８ 固定プラグ
４９ 断熱板
５０ 型締め部材

Claims (5)

1. 可塑化された樹脂材料を一対の金型により形成されるキャビティ内へ射出するノズルを有する射出機構部と、
   前記一対の金型の型締めを行う型締め機構部と、
   前記型締め機構部における前記ノズルの周囲の位置に配置され、前記ノズルを加熱する加熱手段を有する加熱部材と、
   を備えることを特徴とする射出成形機。
2. 前記加熱部材の温度を検知する検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱手段の加熱動作を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記加熱部材は、前記型締め機構部の固定プラテンに一体的に取り付けられており、前記ノズルは前記固定プラテンに対して前記加熱部材を介して固定保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記加熱部材と、前記型締め機構部の固定プラテンとの間に配置された断熱材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 前記加熱部材と、前記加熱手段と、前記検知手段とが、前記型締め機構部の固定プラテンに対して着脱自在に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。

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