JP2014151493A

JP2014151493A - 射出成形装置

Info

Publication number: JP2014151493A
Application number: JP2013021540A
Authority: JP
Inventors: Ryo Ohashi; 亮大橋; Takashi Inoue; 隆井上; Isao Yoshihashi; 功吉橋; Fumitoshi Watanabe; 文寿渡邉; Kei Ebata; 桂江端
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-25

Abstract

【課題】混合軸を回転させながら液状樹脂を混合する混合部を有する射出成形装置において、液状樹脂の射出時に射出圧力を従来に比して上げることができる射出成形装置を得ること。
【解決手段】シリンダ孔２２を有する混合シリンダ２１と、シリンダ孔２２内に供給される２種類以上の液状樹脂を撹拌する撹拌翼２３を有するシャフト２４と、シャフト２４を回転させるモータ２５と、シリンダ孔２２内で液状樹脂のモータ２５側への流出を抑制し、シャフト２４に設けられるメカニカルシール２６と、を有する混合部２０と、シリンダ孔３２を有する射出シリンダ３１と、シリンダ孔３２内で前後動する射出シリンダピストン３３と、射出シリンダピストン３３の前後動をロッド３４を介して駆動制御する射出用駆動部３５と、を有する射出部３０と、を備え、混合部２０と射出部３０とは物理的に切り離された構造を有する。
【選択図】図２

Description

この発明は、射出成形装置に関するものである。

従来、２種類以上の液状樹脂を混合して金型の中に射出して成形する射出成形装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。射出成形装置は、２種類以上の液状樹脂を所定比率で供給する供給部と、２種類以上の液状樹脂を混合する混合部と、混合された液状樹脂を金型に射出する射出部と、液状樹脂を所定の形状に成形する金型と、を備える。

混合部は、シリンダ孔が形成された混合シリンダと、混合シリンダのシリンダ孔内で回転または前後動し、液状樹脂を撹拌する撹拌翼を有する混合軸と、混合軸の回転を制御する回転駆動部と、混合軸の前後動を制御する前後動駆動部と、を有する。混合シリンダのシリンダ孔の一方の端部は、供給部に接続され、液状樹脂がシリンダ孔内に供給される。混合シリンダのシリンダ孔の他方の端部は、射出部に接続され、混合された液状樹脂を射出部へと供給する。

射出部は、シリンダ孔が形成された射出シリンダと、射出シリンダのシリンダ孔内で前後動するプランジャと、プランジャの前後動を駆動制御するプランジャ駆動部と、を有する。射出シリンダのシリンダ孔の一端は混合部に接続され、所定量の混合された液状樹脂が供給される。また、射出シリンダのシリンダ孔の他端は金型に接続され、金型に液状樹脂を供給する吐出口となる。

このような構成の射出成形装置では、供給部から液状樹脂が混合部の混合シリンダのシリンダ孔内に供給される。混合シリンダのシリンダ孔内では、混合軸の回転によって液状樹脂が混合されるとともに、射出部の射出シリンダのシリンダ孔内に供給される。そして射出部では、プランジャがシリンダ孔の吐出口側へと移動して、所定の圧力を液状樹脂にかけることによって、金型への液状樹脂の供給が行われる。

特開２００７−７６２７６号公報

特許文献１に記載のような混合軸を回転させながら液状樹脂を混合する混合部では、液状樹脂が回転駆動部側に漏れないようにするためのメカニカルシールが使用されている。また、混合部と射出部とは、配管を通じて接続されているので、射出の際に射出部から混合部に樹脂が逆流しないようにバルブを用いて遮断されている。これらのメカニカルシールやバルブは、構造的に回転やスライドする摺動部があり、摺動に必要な微小な隙間が存在する。

そして、射出の際に圧力が加わることで、摺動部の隙間から樹脂が外部に漏れたり、隙間に樹脂が侵入して硬化したりする結果、摺動部の破損につながる。そのため、このような構造の射出成形装置では、射出圧力に制約（上限）があった。また、射出圧力に制約があるため、液状樹脂の硬化収縮でヒケが発生してしまうという問題点もあった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、混合軸を回転させながら液状樹脂を混合する混合部を有する射出成形装置において、液状樹脂の射出時に射出圧力を従来に比して上げることができる射出成形装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる射出成型装置は、第１シリンダ孔を有する混合シリンダと、前記第１シリンダ孔内に供給される２種類以上の液状樹脂を撹拌する撹拌翼を有するシャフトと、前記シャフトを回転させるシャフト回転駆動部と、前記第１シリンダ孔内で前記液状樹脂の前記シャフト回転駆動部側への流出を抑制し、前記シャフトに設けられるメカニカルシールと、を有する混合部と、第２シリンダ孔を有する射出シリンダと、前記第２シリンダ孔内で前後動する射出シリンダピストンと、前記射出シリンダピストンの前後動をロッドを介して駆動制御する射出用駆動部と、を有する射出部と、を備え、前記混合部と前記射出部とは物理的に切り離された構造を有することを特徴とする。

この発明によれば、混合部と射出部とを物理的に切り離し、射出部を混合部と金型に対して移動可能な構成としたので、射出部から金型への射出では、混合部に設けられるメカニカルシールの制約を気にすることなく射出圧力を高めて液状樹脂を射出できる。その結果、液状樹脂の硬化収縮で発生するヒケの発生を低減することができるという効果を有する。

図１は、実施の形態による射出成形装置の構成の一例を模式的に示す図である。図２は、実施の形態による射出機の構成の一例を模式的に示す一部断面図である。図３は、実施の形態による射出成形装置の動作状態を模式的に示す図である。図４は、実施の形態による射出成形装置の動作状態を模式的に示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる射出成形装置を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施の形態による射出成形装置の構成の一例を模式的に示す図であり、図２は、実施の形態による射出機の構成の一例を模式的に示す一部断面図である。なお、これらの図において、混合部２０と射出部３０の軸の配置方向をＸ軸とし、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸としている。射出成形装置は、樹脂供給部１０と、混合部２０と、射出部３０と、樹脂注形金型４０ａ，４０ｂと、を備える。

樹脂供給部１０は、混合部２０に対して液状樹脂を供給し、所定の位置に固定されている。この実施の形態では、液状樹脂は少なくとも２種類用意される。そのため、図示していないが、各液状樹脂の種類に応じて液状樹脂を貯留するタンクなどの貯留部が設けられる。樹脂供給部１０と混合部２０との間は、樹脂供給配管５１によって接続される。また、各貯留部には、樹脂供給配管５１に流す液状樹脂の流量を制御する図示しない流量制御部が設けられ、各液状樹脂が混合部２０に対して所定の比率で供給される。

混合部２０は、樹脂供給部１０から供給される２種類以上の液状樹脂を混合し、所定の位置に固定されている。この実施の形態では、混合部２０としてダイナミックミキサが用いられる。混合部２０は、シリンダ孔２２が形成された混合シリンダ２１と、複数種類の液状樹脂を混合する撹拌翼２３が設けられ、シリンダ孔２２内に回転可能に設けられたシャフト２４と、シャフト２４を回転するモータ２５と、を有する。

シャフト２４は、Ｘ軸方向に延在するように、シリンダ孔２２内にシャフト支持部材２９を介して設けられている。また、シャフト２４に設けられた撹拌翼２３は、シリンダ孔２２内で混合シリンダ２１の内壁と接触しないように設けられる。シャフト支持部材２９近傍には、シリンダ孔２２内に供給された液状樹脂がモータ２５側への流出を防ぐメカニカルシール２６が設けられている。

混合シリンダ２１は、射出部３０が配置される側に、シリンダ孔２２に繋がる吐出口２１ａを有している。シリンダ孔２２は、撹拌翼２３が設けられている領域では、略同一の径を有するが、最も吐出口２１ａ側の撹拌翼２３から吐出口２１ａに向かって先細り形状となっている。

混合シリンダ２１のシャフト支持部材２９付近には、樹脂供給部１０からの液状樹脂をシリンダ孔２２に供給する樹脂供給路２７ａ，２７ｂが設けられている。樹脂供給路２７ａ，２７ｂの混合シリンダ２１の外側表面は、樹脂供給口２８ａ，２８ｂとなっており、樹脂供給配管５１と接続されている。

射出部３０は、混合部２０とは独立して設けられ、混合部２０から供給される混合された液状樹脂を樹脂注形金型４０ａ，４０ｂに射出する。射出部３０は、シリンダ孔３２が形成された射出シリンダ３１と、射出シリンダ３１のシリンダ孔３２内でＸ軸方向に前後動する射出シリンダピストン３３と、射出シリンダピストン３３を保持するロッド３４と、射出シリンダピストン３３の前後動をロッド３４を介して駆動制御する射出用駆動部３５と、を有する。

ロッド３４は、Ｘ軸方向に延在するように、シリンダ孔３２内に設けられている。射出シリンダ３１は、混合部２０が配置される側に、シリンダ孔３２に繋がる射出ノズル３６を有する。射出ノズル３６の開口径と混合シリンダ２１の吐出口２１ａの開口径とは略同一となっている。

射出部３０は、たとえばステージに固定され、ステージには、図示しない搬送機構が設けられ、ＸＹ面内で移動可能に構成されている。具体的には、射出部３０が混合部２０と樹脂注形金型４０ａ，４０ｂとの間で搬送される構成となっている。

樹脂注形金型４０ａ，４０ｂは、液状樹脂を固化させて成形品を得るものである。図示しないが、樹脂注形金型４０ａ，４０ｂには、成形品の形状に対応するキャビティと、このキャビティに液状樹脂を流し込むための樹脂供給路と、が設けられている。図１では、射出成形装置に２個の樹脂注形金型４０ａ，４０ｂが設けられている例が示されているが、これに限定されるものではない。樹脂注形金型は、１個でもよいし、３個以上でもよい。

なお、混合部２０は樹脂混練時に、また射出部３０は混合部２０から液状樹脂の供給から射出前までの間に、それぞれのシリンダ孔２２，３２内に充填された液状樹脂が漏れないような構造とされる。

つぎに、このような射出成形装置での動作について説明する。図３と図４は、実施の形態による射出成形装置の動作状態を模式的に示す図である。まず、図１に示されるように、射出部３０を混合部２０と樹脂注形金型４０ａ，４０ｂから離した状態に置く。そして、樹脂供給部１０から混合部２０のシリンダ孔２２内に２種類以上の液状樹脂が所定の比率で供給される。混合部２０のモータ２５が回転され、これによってシャフト２４に設けられた撹拌翼２３がシリンダ孔２２内で回転し、供給された液状樹脂を混練する。このとき、撹拌翼２３の回転によって液状樹脂が吐出口２１ａ側に移動するように撹拌翼２３が構成される。液状樹脂が混練されると、射出部３０へと供給可能な状態となる。

このとき、搬送機構によって射出部３０を移動させ、図３に示されるように射出部３０の射出ノズル３６を混合部２０の吐出口２１ａと連結させる。その後、混合部２０の吐出口２１ａから射出部３０へと混合された液状樹脂を供給し、射出部３０のシリンダ孔３２内に所定量の液状樹脂を充填する。

射出部３０への液状樹脂の充填が完了すると、搬送機構によって射出部３０を移動させ、図４に示されるように射出部３０の射出ノズル３６を樹脂注形金型４０ａ（または４０ｂ）の図示しない樹脂供給口と連結させる。図４の例では、樹脂注形金型４０ａの樹脂供給口と連結するように射出部３０を移動させている。

ついで、射出部３０の射出用駆動部３５によって、射出シリンダピストン３３が射出ノズル３６側へと移動され、シリンダ孔３２内の液状樹脂が射出ノズル３６から射出される。そして、樹脂注形金型４０ａ（４０ｂ）の樹脂供給口から樹脂供給路を通って、キャビティへと液状樹脂が流れ込む。このとき、射出部３０と混合部２０とは物理的に切り離された構造となっており、射出部３０での射出時に、混合部２０に設けられているメカニカルシール２６の隙間に樹脂が侵入してしまう虞がない。そのため、射出シリンダピストン３３による射出時の圧力は、混合部２０と射出部３０とが一体構造となったものまたは配管を通じてつながった構造の物に比して大きくすることができる。

この射出部３０による樹脂注形金型４０ａ（４０ｂ）への液状樹脂の射出時に、混合部２０では、つぎに供給する液状樹脂を準備する。そのため、樹脂供給部１０から樹脂が混合部２０へと充填され、混合部２０で液状樹脂の混練が行われる。

射出部３０による樹脂注形金型４０ａ（４０ｂ）への射出が終了すると、搬送機構によって射出部３０が樹脂注形金型４０ａ（４０ｂ）から切り離され、図３に示されるように混合部２０と連結される。そして、上記した処理が繰り返し実行される。

この実施の形態では、混合部２０と射出部３０とを物理的に切り離し、射出部３０を混合部２０と樹脂注形金型４０ａ，４０ｂに対して移動可能な構成とするとともに、混合部２０は樹脂混練時に、また射出部３０は混合部２０から液状樹脂の供給から射出前までの間に、充填された樹脂が漏れないような仕組みとした。これによって、射出部３０と混合部２０との間の配管途中にバルブなどを設ける構造と比較して、シンプルでメンテナンス性の良好な機器構成とすることができる。また、射出部３０による液状樹脂の射出時に、混合部２０のメカニカルシール２６には射出圧が加わらないので、混合部２０のメカニカルシール２６の寿命を延ばし、交換に要するメンテナンスコストを抑制することができるという効果を有する。

また、射出部３０から樹脂注形金型４０ａ，４０ｂへの射出では、混合部２０に設けられるメカニカルシール２６の制約を気にすることなく射出圧力を高めて液状樹脂を射出できるので、液状樹脂の硬化収縮で発生するヒケを低減することができるという効果を有する。

以上のように、この発明にかかる射出成形装置は、複数種類の液状樹脂をダイナミックミキサで混合する場合に有用である。

１０樹脂供給部、２０混合部、２１混合シリンダ、２１ａ吐出口、２２，３２シリンダ孔、２３撹拌翼、２４シャフト、２５モータ、２６メカニカルシール、２７ａ，２７ｂ樹脂供給路、２８ａ，２８ｂ樹脂供給口、２９シャフト支持部材、３０射出部、３１射出シリンダ、３３射出シリンダピストン、３４ロッド、３５射出用駆動部、３６射出ノズル、４０ａ，４０ｂ樹脂注形金型、５１樹脂供給配管。

Claims

第１シリンダ孔を有する混合シリンダと、
前記第１シリンダ孔内に供給される２種類以上の液状樹脂を撹拌する撹拌翼を有するシャフトと、
前記シャフトを回転させるシャフト回転駆動部と、
前記第１シリンダ孔内で前記液状樹脂の前記シャフト回転駆動部側への流出を抑制し、前記シャフトに設けられるメカニカルシールと、
を有する混合部と、
第２シリンダ孔を有する射出シリンダと、
前記第２シリンダ孔内で前後動する射出シリンダピストンと、
前記射出シリンダピストンの前後動をロッドを介して駆動制御する射出用駆動部と、
を有する射出部と、
を備え、前記混合部と前記射出部とは物理的に切り離された構造を有することを特徴とする射出成型装置。
前記射出部で射出される前記液状樹脂を所定の形に成形する金型と、
前記混合部と前記金型との間で、前記射出部を搬送する搬送部と、
をさらに備え、
前記射出部は、射出口が前記混合シリンダの吐出口と対向するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の射出成型装置。
前記搬送部は、前記混合部で混合された前記液状樹脂を前記射出部に供給する際に、前記射出部の前記射出口が前記混合部の前記吐出口と連結するように、前記射出部を搬送し、前記射出部中の前記液状樹脂を射出する際に、前記射出部の前記射出口が前記金型の樹脂供給口と連結するように、前記射出部を搬送することを特徴とする請求項２に記載の射出成型装置。