JP2013154635A

JP2013154635A - 固定盤と可動側金型とを含む領域である型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機

Info

Publication number: JP2013154635A
Application number: JP2012219396A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nishimura; 浩一西村; Rui Hikimoto; 塁引本
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2013-08-15
Anticipated expiration: 2032-10-01
Also published as: JP5232323B1; DE102012025426A1; CN103192491A

Abstract

【課題】射出成形機の型締機構部から発生する排熱が外気に放出されないようにし成形機周辺の気温上昇を抑制し、エネルギー効率の向上を可能とする射出成形機を提供すること。
【解決手段】型締機構部および金型４は断熱構造部材である断熱カバー５によって遮蔽されており、断熱カバー５によって型締め用サーボモータや金型４から排出される熱を断熱カバー５内に閉じ込めることができる。断熱カバー５は隔壁６及び断熱材７から構成されており、さらに、冷媒８を密着させ、かつ冷媒輸送装置９を設けて冷媒８を冷媒用流路１０に送ることにより、型締機構部および金型４から漏れ出る熱を、射出成形機が設置されている工場内の外気に直接放出せず、冷媒８を介して排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、型締機構部を備える射出成形機において、型締機構部のうち少なくとも固定側金型を取り付ける固定盤と可動側金型を取り付ける可動盤とを含む領域である型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機に関する。

射出成形機の金型の温度は、成形品の品質を直接左右し、また成形能率とも関連が深く射出成形における最も重要な管理対象の一つである。
特許文献１には、金型の型面側における温度ムラを低減し、かつ、金型が射出成形や型締によって変形することを抑えることによって、高精度の転写を可能にする樹脂成形金型および樹脂成形金型を組み込んだ射出成形機の技術が開示されている。
図７は特許文献１に開示される射出成形機を説明する図である。図７に示す射出成形機において、固定盤５１に支持された金型５２は断熱材５０で囲まれており、温調部（温度調整部）５４で発生した熱は金属板５３を介して金型５２の型空間（キャビティ）に伝搬し、キャビティを所定の温度に加熱しその温度を保持する。この際、金属板５３は熱伝導性が高く、金属板５３が熱的な緩衝材となってキャビティに温度ムラが発生することを防止する。可動盤５５側に支持される金型も同様の構造を備えている。

また、特許文献２には、シリンダ保温帯と金型保温帯とを連通させて、シリンダから放熱される廃熱を金型の温度制御に利用する技術が開示されている。図８は特許文献２に開示される射出成形機を説明する図である。
図８に示される射出成形機は、固定盤６０と可動盤６１とを備え、固定盤６０と可動盤６１との間に固定側金型６２と可動側金型６３とを挟持して、両金型６２，６３を型締めすることにより型空間（キャビティ）を形成し、射出成形を可能にする。また、射出機構部６４には成形材料を投入するホッパ６５を後端に固定したシリンダ６６が取り付けられており、シリンダ６６から型空間に溶融された樹脂を射出充填できるように構成されている。
シリンダ６６の周囲は断熱材６７で取り囲まれてシリンダ保温帯が形成されており、金型６２，６３の周囲も断熱材で取り囲まれて金型保温帯が形成されている。そして、金型保温帯の空気温度が低い場合には送風ファン６８を起動しシリンダ保温帯から金型保温帯に高温空気を送風路６９を介して送風する。一方、金型保温帯の温度が高すぎる場合には排気ファン７０を起動し、金型保温帯内の高温空気を射出成形機が設置された空間に排出する。

さらに、特許文献３には、射出成形機の固定盤に固着された固定金型と可動盤に固着された可動金型の周囲部に膜状空気層を形成するエアーカーテン装置を設ける技術が開示されている。また、特許文献４には、前記エアーカーテン装置に加えて、固定盤の固定金型取り付け面の裏側にあたる加熱シリンダ側に切欠部を設けてその内部に加熱シリンダのノズル部を臨ませ、さらに前記切欠部入口を膜状空気層で遮蔽する技術が開示されている。図９は上記した特許文献３や特許文献４に開示される技術を説明する図である。
図９に示される射出成形機において、固定側金型８２が固定される固定盤８０に気流発生ファン装置８４を取り付け、また、可動側金型８３が固定される可動盤８１に吸引ファン装置８５を取り付け、気流発生ファン装置８４から吸引ファン装置８５に向かって気流８６を発生させ、射出成形機の周囲部に膜状の空気層を形成するエアーカーテン装置が設けられている。

特開２０１０−８２９９５号公報特開平１０−１００２１５号公報実開昭５８−１４０７１２号公報実開昭５８−１４０７１４号公報

射出成形では金型の温度を上昇させることで樹脂の粘性を変化させ、金型内部における充填状況を最適化する成形方法が広く実施されている。この際、金型から外部に熱が放出され、射出成形機周辺の気温が上昇する。また、射出成形機の型締機構から生じる摩擦熱やモータから生じる熱なども同様に気温を上昇させる。このため、射出成形工場では、特に夏期において、空調などによって工場内の気温を適温に保つ必要性が生じる。エネルギー消費の低減とランニングコスト削減を重視する工場において、工場内の気温を一定に保つために必要なエネルギーおよびコスト削減が解決すべき課題となっている。

上記した特許文献１〜４に開示される技術は、いずれも金型から発生する熱を制御する手段に関するものであって、しかも金型の温度を安定化させることを目的としている。
特許文献２に開示される技術は、金型から発生した熱が最終的に排熱ファンから外部に放出されるものであり、射出成形機周辺の温度上昇を抑制するものではない。また、特許文献１に開示される技術は、金型が開いたときに外部に対して熱が放出され、射出成形機周辺の気温を上昇させる。また、前記した特許文献３や特許文献４に開示される技術は、金型から発生した熱が可動盤やタイバーに伝わって外部に放出される。また、吸引ファンの噴出口から外部に熱が放出されるため、射出成形機周辺の温度上昇を抑制する機構とはなり得ない。

そこで、本発明は、従来技術の問題点に鑑み、エネルギー消費の低減とランニングコスト削減を重視する工場において、工場内の気温を一定に保つために必要なエネルギーおよびコスト削減が可能な、型締機構部における型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機を提供することを課題とし、射出成形機の型締機構部から発生する排熱が外気に放出されないようにして射出成形機周辺の気温上昇を抑制し、エネルギー効率の向上を可能とする射出成形機を提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、リアプラテンと固定側金型を取り付けるための固定盤とを対向させて配置し、前記リアプラテンと前記固定盤との間に配置され可動側金型を取り付けるための可動盤と、該可動盤を移動させる機構からなる型締機構部を備える射出成形機において、前記型締機構部のうち少なくとも前記固定盤と前記可動盤とを含む領域である型締断熱部が、断熱構造部材で遮蔽されていることを特徴とする射出成形機である。
請求項２に係る発明は、前記断熱構造部材は、断熱材、または、多重構造の隔壁と該隔壁によって仕切られた断熱層で覆われている断熱材であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機である。

請求項３に係る発明は、前記断熱構造部材には、前記射出成形機によって成形された成形品の取り出しのための第１切欠部と、該射出成形機の射出機構部の射出シリンダの先端部を前記固定盤に押し当てるための第２切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機である。
請求項４に係る発明は、前記型締断熱部から排出される熱を吸収する冷媒を流す冷媒用流路を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の射出成形機である。請求項５に係る発明は、製品取り出しのための第１切欠部が設けられた面と同じ面の前記断熱構造部材の外側部に、前記断熱構造部材に空気を整流するための整流板と気流発生ファンを対向して設け、前記気流発生ファンにより前記整流板の方向に気流を発生させ前記第１切欠部にエアーカーテンを形成することを特徴とする請求項３または４のいずれか一つに記載の射出成形機である。

本発明により、エネルギー消費の低減とランニングコスト削減を重視する工場において、工場内の気温を一定に保つために必要なエネルギーおよびコスト削減が可能であり、射出成形機の型締機構部から発生する排熱が外気に放出されないようにし成形機周辺の気温上昇を抑制し、エネルギー効率の向上を可能とする射出成形機を提供できる。

本発明に係る型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の一実施形態を説明する図である。本発明に係る型締断熱部を安全扉による断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の他の実施形態を説明する図である。図２に示される断熱構造部材のＡ−Ａ断面を説明する図である。図２に示される断熱構造部材のＢ−Ｂ断面を説明する図である。本発明に係る型締断熱部に切り欠き部が設けられた断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の他の実施形態を説明する図である。本発明に係る型締機構部を備える射出成形機において、型締機構部のうち少なくとも固定側金型を取り付ける固定盤と可動側金型とを含む領域である型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の他の実施形態を説明する図である。特許文献１に開示された技術を説明する図である。特許文献２に開示された技術を説明する図である。特許文献３や特許文献４に開示された技術を説明する図である。

本発明は、型締機構部を備える射出成形機において、前記型締機構部のうち少なくとも固定側金型を取り付ける固定盤と可動側金型を取り付ける可動盤とを含む領域である型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明に係る型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の一実施形態を説明する図である。図１に示される本発明に係る実施形態では、型締断熱部は、固定側金型４ａを取り付けた固定盤１と可動側金型４ｂを取り付けた可動盤２の他にリアプラテンやトグル機構をも含む領域である。前記型締断熱部は、断熱構造部材である断熱カバー５によって遮蔽されている。
架台３０上に固定盤１、リアプラテン、可動盤２、トグルリンク機構などから構成される型締機構部３２と、射出シリンダ３３、射出スクリュ、射出用サーボモータなどから構成される射出機構部３１が配置されている。

まず、型締機構部３２について説明する。固定盤１とリアプラテンは複数のタイバー３によって連結されている。固定盤１とリアプラテンの間には可動盤２がタイバー３に沿って移動自在に配設されている。また、金型４の固定側金型４ａが固定盤１に取り付けられ、可動側金型４ｂが可動盤２に取り付けられている。
リアプラテンと可動盤２の間にはトグルリンク機構が配設され、トグルリンク機構のクロスヘッドに設けられたナットが、リアプラテンに回動自在で軸方向移動不能に取り付けられたボールネジと螺合している。型締用サーボモータの駆動により、動力伝達手段を介してボールネジを駆動し、トグルリンク機構のクロスヘッドを前進，後進（図１において右方向，左方向）させてトグルリンク機構を駆動し、可動盤２を固定盤１方向に前進、後退させて移動することにより金型４ａ，４ｂの型閉じ・型締、型開きを行う。可動盤２は、通常、架台３０上を摺動するようにして移動する。なお、符号がない構成は図示していない。

次に、射出機構部３１について説明する。射出シリンダ３３内に樹脂材料を供給するためのホッパ３４が射出シリンダ３３の根元部の上部に設けられている。射出シリンダ３３の先端にはノズル部が取り付けられ、射出シリンダ３３内には射出スクリュが挿通されている。

型締機構部３２のうち少なくとも固定側金型４ａを取り付ける固定盤１と可動側金型４ｂを取り付ける可動盤２とを含む領域である型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機において、型締機構部３２のうち少なくとも固定側金型４ａを取り付ける固定盤１、可動側金型４ｂを取り付ける可動盤２、固定盤１と可動盤２とに固定された金型４（固定側金型４ａ及び可動側金型４ｂ）を含む前記型締断熱部は、断熱構造部材の一つの例である断熱カバー５によって遮蔽されており、断熱カバー５によって型締め用サーボモータや金型４から排出される熱を断熱カバー５内に閉じ込めることができる。

断熱カバー５は隔壁６及び断熱材７から構成されている。断熱材７に必ずしも隔壁６を貼り付ける必要は無く、断熱材７を任意の位置に保持できる枠などに固定するか、もしくは型締機構部を構成する適宜な部品に直接貼り付けるようにしてもよい。

また、断熱カバー５の隔壁６には、図３に示すように、冷媒用流路１０が型締機構部３２を取り囲むように内蔵されている。冷媒輸送装置９を架台３０に設け、冷媒用流路１０に冷媒８を循環させることにより、型締機構部３２および金型４から漏れ出る熱を、射出成形機が設置されている工場内の外気に直接放出せず、冷媒８を介して排出する。型締機構部３２および金型４から放出され冷媒８に吸収された熱は、冷媒輸送装置９によって例えば工場の所定箇所に設置された熱交換器まで冷媒８が輸送され、熱交換器によって熱交換され工場内の空調に影響しないように工場外に熱を排出される。

ここで、断熱カバー５について補足して説明する。断熱カバー５は、上部カバー、操作側側面カバー、反操作側側面カバー、固定盤側側面カバー、リアプラテンが配置される側の可動盤側側面カバー、底面カバーの６つに分類することができる。つまり、型締機構部３２を包囲する６つの面が断熱カバーによって覆われている。なお、これらのうちいずれか一つ又は全部が複数に分割されるか、もしくは一体となっていてもよい。図２に固定盤側側面カバーとして固定盤カバー１２が設けられた例が図示されている。

安全扉を有する射出成形機の断熱構造部材について説明する。図２は安全扉を有する射出成形機の断熱構造部材を説明する図である。図３は図２に示される断熱構造部材のＡ−Ａ断面を説明する図である。図３に示されるように、断熱カバー５は隔壁６と断熱材７の積層構造であり、断熱材７の一方の面（型締機構部と面する面の反対側の面）に隔壁６が貼り付けられている。図３や図４に示されるように、隔壁６は３層の多重構造を有している。多層にすることにより断熱層が複数層に仕切られているといえる。そして、各隔壁間を空気層あるいは真空層にするだけでなく、冷媒用流路１０あるいは断熱材を設けてもよい。

図２に示されるように、射出成形機の型締機構部に安全扉１１が設けられているとき、断熱カバー５と安全扉１１を密着させることができないため隙間を設ける必要がある。この場合、この隙間を介して断熱カバー５の外部に熱が漏れる。また安全扉１１を閉めた際に固定盤カバー１２（前記固定盤側側面カバーに対応）との間に隙間が残ったままである。

そこで、安全扉１１と断熱カバー５および固定盤カバー１２との間にパッキン１３を貼付し隙間を埋めることで空気の流路を絶ち、排熱を抑えることができる。型締機構部３２を観察するために、安全扉１１（またはカバー）が枠部材と透明部材１５より構成されている場合、断熱カバー５や冷媒８の冷媒用流路１０を配置することによって視認性が低下してしまう。このように構造上設置が困難な箇所においても、透明部材１５を多重に配置し、断熱層１６を介在させることにより排熱を抑制できる。
図４は図２に示される断熱構造部材のＢ−Ｂ断面を説明する図である。覗き窓が配置された箇所は図示されるように断熱層１６に開けられた貫通部に、３枚の透明部材１５，１５，１５が相互に間隔を置いて設けられており、その相互の間隔の箇所は断熱層１６として作用する。

ところで、射出成形機において成形品を成形するときには、射出機構部３１の射出シリンダ３３の先端部を固定盤１に押し当てて、金型４のキャビティに樹脂を射出し、そして、成形後は、図５に示されるように、成形品を金型４から製品取出装置３６を用いて取り出し、あるいは金型４から落下させて、射出成形機から取り出す。このため、断熱カバー５に製品取り出し口や射出シリンダ３３の先端部の挿通口を設ける。
図５は本発明に係る型締断熱部に切り欠き部が設けられた断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の他の実施形態を説明する図である。ここで、製品取出口１７や製品落下口１８は請求項３の第１切欠部に対応し、射出シリンダ３３の先端部の挿通口は請求項３の第２切欠部に対応する。

製品取出装置３６を用いて金型４から成形品を取り出す場合、アーム３７が出入りする製品取出口１７を断熱カバー５に設ける必要がある。図２では、断熱カバー５の上部カバーに製品取出口１７を設け、アーム３７の製品把持部が金型４の成形品を把持し、成形品を型締機構部３２から取り出すことができることを図示している。また、金型４から成形品を落下させて取り出す場合、底面カバーに製品落下口１８を設ける。型開きにより金型４が開かれると、成形品は断熱カバー５の底面カバーに設けられた製品落下口１８を経由して型締機構部３２から外部に排出される。
断熱カバー５には、製品取出装置３６のアーム３７用の製品取出口１７、あるいは成形品を落下して取り出す製品落下口１８のいずれかを設けるとよい。成形品の取り出し形態に応じて選択できるように、両方の開口部（第１切欠部）を設けてもよい。

製品取り出しのための製品取出口１７あるいは製品落下口１８である第１切欠部が設けられた面と同じ面の外側であって、断熱カバー５に空気を整流するための整流板２０と気流発生ファン１９を対向して設ける。気流発生ファン１９は射出成形機が配置される工場の外気から空気を吸い込み、整流板に向かって気流を発生させ、型締機構部の周囲部に膜状の空気層からなるエアーカーテンを形成する。

断熱カバー５に製品取出装置３６が稼動するための製品取出口１７や製品落下口１８を設けている場合においても、気流発生ファン１９及び整流板２０等を用いて型締機構部内の空気が成型機周辺に排出されないように気流を制御することで、周囲の気温上昇を防ぐことができる。この際、型締機構部３２の内部を減圧するための排気ファン２１と屋外に通じる排気路２２を設置することで効率的に外部に熱を排出することができる。

図６は、本発明に係る型締機構部を備える射出成形機において、型締機構部のうち少なくとも固定側金型を取り付ける固定盤と可動側金型とを含む領域である型締断熱部を断熱構造部材で遮蔽した射出成形機の他の実施形態を説明する図である。
図６に示されるように、この実施形態では、型締断熱部４０は、固定側金型４ａを取り付ける固定盤１と可動側金型４ｂを取り付ける可動盤２とを含む領域である。型締断熱部４０は前述した本発明の実施形態と同様に、断熱構造部材で遮蔽される。
この実施形態では、例えば、可動盤２のリアプラテンと対向する側の面に断熱カバー５の一部を分離して取り付ける。型締断熱部４０の他の面は図１に示される実施形態と同様に断熱カバー５の本体部によって遮蔽される。断熱カバー５の一部は、断熱カバー５の本体部から分離した独立の部材であり、断熱カバー５の一部は断熱カバー５の本体部に対して移動可能である。可動盤２に取り付けられた断熱カバー５の一部と、断熱カバー５の本体部との間に生じる隙間はパッキンなどにより塞がれる。なお、この実施形態では、リアプラテンやリンク機構は断熱カバー５によって遮蔽されない。

１固定盤
２可動盤
３タイバー
４金型
４ａ固定側金型
４ｂ可動側金型
５断熱カバー
６隔壁
７断熱材
８冷媒
９冷媒輸送装置
１０冷媒用流路
１１安全扉
１２固定盤カバー
１３パッキン
１４枠部材
１５透明部材
１６断熱層
１７製品取出口
１８製品落下口
１９気流発生ファン
２０整流板

３０架台
３１射出機構部
３２型締機構部
３３射出シリンダ
３４ホッパ
３５窓
３６製品取出装置
３７アーム
３８気流
４０型締断熱部

Claims

リアプラテンと固定側金型を取り付けるための固定盤とを対向させて配置し、前記リアプラテンと前記固定盤との間に配置され可動側金型を取り付けるための可動盤と、該可動盤を移動させる機構からなる型締機構部を備える射出成形機において、
前記型締機構部のうち少なくとも前記固定盤と前記可動盤とを含む領域である型締断熱部が、断熱構造部材で遮蔽されていることを特徴とする射出成形機。
前記断熱構造部材は、断熱材、または、多重構造の隔壁と該隔壁によって仕切られた断熱層で覆われている断熱材であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
前記断熱構造部材には、前記射出成形機によって成形された成形品の取り出しのための第１切欠部と、該射出成形機の射出機構部の射出シリンダの先端部を前記固定盤に押し当てるための第２切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機。
前記型締断熱部から排出される熱を吸収する冷媒を流す冷媒用流路を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の射出成形機。
製品取り出しのための第１切欠部が設けられた面と同じ面の前記断熱構造部材の外側部に、前記断熱構造部材に空気を整流するための整流板と気流発生ファンを対向して設け、前記気流発生ファンにより前記整流板の方向に気流を発生させ前記第１切欠部にエアーカーテンを形成することを特徴とする請求項３または４のいずれか一つに記載の射出成形機。