JP2015063110A

JP2015063110A - 二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置及びその方法

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Publication number: JP2015063110A
Application number: JP2013199756A
Authority: JP
Inventors: 田中　義照; Yoshiteru Tanaka; 義照田中
Original assignee: Seiki Corp
Current assignee: Seiki Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-09

Abstract

【課題】射出成形におけるヒケによる成形不良を防止するバルブピンによる初期閉塞と終期閉塞という二つの操作を、金型内のシリンダ機構を構成する主ピストンと小ピストンとの操作によって精度よく行う二重ピストン構造を持つ射出成形装置とその操作方法の提供。
【解決手段】金型１内の主シリンダ１０内を摺動する主ピストン９を配設する主シリンダ機構８と、該主シリンダ機構の該主ピストン内に配設される加圧方向を開口した小シリンダ１０を設けて小ピストン１２を配設した小シリンダ機構１１と、該小シリンダ機構の該小ピストンにバルブピン６を連結して成り、該バルブピンを該主シリンダ機構の該主ピストンによりゲート３に通ずるピンポイントゲート５内でバルブの初期閉塞を行わせる第１ゲート閉塞操作と、該小シリンダ機構の該小ピストンの摺動により該バルブピンを該ゲートまで移動させて完全閉塞を行わせる第２ゲート閉塞操作とより成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒケに起因するそり，クラック，曲がり等のない成形性の優れた二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置及びその方法に関する。

一般に、射出成形方法及びその装置では、キャビティのゲートを開閉するために、金型のホットランナを構成する溶融樹脂流路内にバルブピンを配設し、このバルブピンを前後動させて、前記ゲートを開閉してキャビティで成形された成形品を取り出せるようにしている。

しかし乍ら、ゲートの閉塞時、射出されたキャピティ内の圧力分布が均一でなくなり、ゲート部分の近傍と、ゲート部分から離れた部分との間の圧力差が大きくなり、その結果、成形品に残留応力が残り、そり，曲がり等のヒケが発生するという不都合があった。

この不都合に対して、バルブピンを金型内に配設させて往復動する加圧ロッドで前後動させる際、ゲートに続く手前のピンポイントゲート内でバルブピンの前進作動を停止し、射出工程後に保圧工程を行わせ、キャビティ内に注入された樹脂の温度低下による、収縮による体積変化の発生を予測し、再度バルブピンを進行させてゲートまでの微量の溶融樹脂を注入し、均一な品質の安定した寸法精度の成形品を得るようにした射出成形方法、及びその装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２６６３８８号公報

ところで、上述の先行技術は、バルブピンを前進停止させる駆動手段は、金型内のガイドピンに沿って、前後動する加圧プレートにバルブピンのヘッド部を固定し、加圧プレートを押圧解放する加圧ロッドによって、バルブピンの先端をピンポイントゲートでの初期閉塞と、爾後のゲートでの終期閉塞を行っているが、この初期閉塞と終期閉塞との位置決めについての具体的な構成や配慮が示されていないという問題がある。

本発明は叙上の点に着目して成されたもので、バルブピンによる初期閉塞と終期閉塞という二つの操作を、金型内の主シリンダ機構を構成する主ピストンによる初期閉塞と、前記主ピストン内に設けられる加圧方向を開口した小シリンダ内を摺動する小ピストンによる終期閉塞によって精度よく行えるようにした二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明は以下の構成を備えることにより、上記課題を解決するものである。

（１）金型内の主シリンダ内を摺動する主ピストンを配設する主シリンダ機構と、前記主シリンダ機構の主ピストン内に配設される加圧方向を開口した小シリンダを設けて小ピストンを配設した小シリンダ機構と、この小シリンダ機構の小ピストンにバルブピンを連結して成り、このバルブピンを主シリンダ機構の主ピストンによりゲートに通ずるピンポイントゲート内でバルブの初期閉塞を行わせる第１ゲート閉塞操作と、前記小シリンダ機構の小ピストンの摺動によりバルブピンをゲートまで移動させて完全閉塞を行わせる第２ゲート閉塞操作とより成ることを特徴とする二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置。

（２）主シリンダ内で作動する主ピストンに配設される、一方を開口した小シリンダに配設される小ピストンには、フランジ鍔部を設けて小ピストンの摺動を規制できるようにして成ることを特徴とする前記（１）記載の二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置。

（３）バルブピンの頭部の主ピストンと接続する箇所を、バルブピンの径より大きなピストンヘッドとして成ることを特徴とする前記（１）記載の二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置。

（４）溶融樹脂原料を射出成形機で射出する際、ホットランナよりゲートを介して所望のキャビティに注入してバルブピンを介して閉塞し、冷却固化して金型を開いてキャビティで冷却固化した成形品を取り出せるようにした射出成形方法であって、バルブピンは、金型内に配設させた主シリンダ内に配設された主ピストン及びこの主ピストン内に配設されて、一方を開放した小シリンダ内に設けられた小ピストンの往復動によりバルブピンの先端をピンポイントゲートで初期閉塞する主ピストンによる第１ゲート閉塞操作と、その後、保圧工程を保持した小ピストンによるゲートで完全閉塞する第２ゲート閉塞操作とを行わせて溶融樹脂の射出注入を阻止できるようにして成ることを特徴とする二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形方法。

本発明によれば、バルブピンでキャビティのゲートを閉塞操作する際、初期閉塞を行わせる第１ゲート閉塞操作と、完全閉塞を行わせる第２ゲート閉塞操作との二段階で行っており、いずれも主ピストン及び小ピストンによる二重ピストン機構により精度良く行わせているので、効率的な射出成形を行わせることができると共に、特に主ピストンによるピンポイントゲートにおける第１ゲート閉塞後の、第２ピストンによる第２ゲート閉塞操作を行う過程で、保圧工程を保持させているので、ピンポイントゲートとゲートとの間の溶融樹脂をキャビティ内に押込み、その後冷却工程に入るため、体積変化に伴う分の樹脂をキャビティ内に押込むことができることとなり、均一な品質の安定した寸法精度の成形品を得ることができる。

さらに本発明によれば、成形品にはヒケと呼ばれる、そり，クラック，曲がり等の不均一性が生じないので外観を重視する製品について、有効性が確保されると共に、メッキ処理後の表面ムラ等の外観不良が解消するなどの効果を有する。

また、本発明によれば、バルブピンの基部のピストンとの接続部分を他の箇所より大径としているので、ピストンの作動性を向上できると共に、小ピストンにはフランジ鍔部を設けてあるので小ピストンの往復作動を規制できるなど成形性の精度向上を図り得るという効果がある。

本発明に係る二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置の概略構成を示す断面説明図で、バルブピン開放状態を示す。図１の状態よりバルブピンの初期閉塞状態を示す概略構成の断面説明図図２の状態よりバルブピンの完全閉塞状態を示す断面説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）バルブピンの初期閉塞状態のピンポイントゲートより完全閉塞状態のゲートに至るまでの経過状態を示す要部の拡大断面図

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

符号１は、分解組立可能な金型、２はホットランナであって、図示しない射出成形機より射出される溶融樹脂が流通する通路である。３は、キャビティ４に通ずるゲートであって、ゲート３の手前の微小距離ｍを保持する長さＬを有するピンポイントゲート５を備える。６はバルブピンであって、軸状のピン部６ａは前記ホットランナ２内を通り、先端Ａは前記ピンポイントゲート５よりゲート３に達し、キャビティ４への溶融樹脂の注入を阻止停止できる。７は、前記バルブピン６を前後動させる二重ピストン機構を示し、以下の構成を備える。

８は、バルブピン６の頭部に設けられる主ピストン９を駆動させる主シリンダ機構であって、前記主ピストン９を金型１に設けた主シリンダ１０内で油圧またはガス圧などの流体圧の送給排除により主ピストン９を作動させ、主シリンダ１０内のストローク間隔Ｈを保持して有効適確に往復できるように働かせている。

１１は、前記バルブピン６のヘッドに相当する小ピストン１２が摺動する小シリンダ機構であって、前記主シリンダ機構８の主ピストン９の略中央箇所に小ピストン１２を臨ませ、前記主シリンダ１０内に働く流体圧の付加の圧力を受けてバルブピン６を往動させることができるようになっている。したがって、この小シリンダ機構１１の小ピストン１２が摺動する小シリンダ１１ａのチャンバーの一方は主シリンダ１０に通じ開放された特殊な構造を備える。

即ち、小シリンダ機構１１の小ピストン１２は、前記主シリンダ機構８の主ピストン９が主シリンダ１０内を移動して最終位置Ｐに達した後に、さらに大きな流体圧が加わった時に移動を開始するもので、主シリンダ機構８と小シリンダ機構１１とは主ピストン９に続いて小ピストン１２が段階的に二重従動操作するものと謂うことができる。

叙上の構成の下に射出成形操作が始まり、一連の射出成形が行われた場合について、上記二重ピストン機構７の作用を説明する。

射出された溶融樹脂が、金型１内のホットランナ２に導通されて、ゲート３よりキャビティ４内に注入されると、ゲート３を閉塞するバルブピン６を駆動させるために二重ピストン機構７は作動する。

即ち、主ピストン９は加圧力が与えられて、主シリンダ１０内で移動させられ、主ピストン９は最終位置Ｐまで移動させられる（図１の状態より図２の状態参照）。この主ピストン９と連結されているバルブピン６はホットランナ２内を通り、主ピストン９のストローク間隔Ｈと同じ距離まで前進し、バルブピン６の先端Ａがゲート３手前のピンポイントゲート５内で停止する（図２及び図４（ａ）参照）。したがって、樹脂の射出作業の初期閉塞の第１ゲート閉塞操作が終わり、微小距離ｍを保持して、ゲート３に対しバルブピン６は保圧状態が維持開始される。

さらに主シリンダ１０内に於いて、小シリンダ機構１１の小ピストン１２に働く作用力を強く加えることによって、小ピストン１２は移動され、バルブピン６の先端Ａをゲート３まで移動させ、微量なピンポイントゲート５内の溶融樹脂を押入し、図４（ｂ）の状態を経て、終期閉塞の第２ゲート閉塞操作を行わせて、バルブピン６による閉塞を終えるものである（図３及び図４（ｃ）参照）。

そして、キャビティ４の冷却作業が始まり、樹脂の固化成形が行われる。

なお、主ピストン９のストローク間隔Ｈは、予め金型１において、主シリンダ１０の長さを設定することによって決定でき、また終期閉塞の第２ゲート閉塞操作も、即ち、ヒケを防止するための追加溶融樹脂量も、予め精確に微小距離ｍを設定することにより形成できる。

そして、図示における小ピストン１２に続くバルブピン６の連結部分６ｂは大径として金型１内の摺動を円滑にしているが、必ずしも他の部分と異径とする必要はない。また、小ピストン１２にはフランジ鍔部１２ａを設けて摺動操作を一定範囲内に規正する構成を備える。併せてピストンの摺動時の気密性を保持するために必要な箇所にシール材１３を配設してある。

さらに、主シリンダ機構８に配設される流体圧の作動経路は、主ピストン９を閉塞方向と開放方向に働かせる相対向して一方の流体流路１４と他方の流体流路１５が設けられている。

そして、之等の一対の流体流路１４，１５を交互に反転させてバルブピン６を正逆方向に摺動させ、ゲート３を閉塞開放させている。

キャビティ４内で成形冷却された製品は、図示しないが、従来方法と同様に金型１の離型操作と同時または離型後に製品はエジェクティピンによりキャビティ４内より離型抽出される。

併せてバルブピン６は、流体流路１４，１５に働く作動流体の作動方向を切換えて、主ピストン９を反対方向に働かせることにより、図１に示す最初の状態に復帰させる。なお、小ピストン１２は、主ピストン９の帰動過程に流体圧により、微小距離ｍの長さだけ復帰して主ピストン９の最前端位置まで復帰できる。

なお、図において、符号１６は金型１内に配設したホットランナ２を配設したホットランナプローブで、必要なヒータ機構を内蔵して、ホットランナ２を加熱溶融状態を保持している。

１金型
２ホットランナ
３ゲート
４キャビティ
５ピンポイントゲート
６バルブピン
６ａピン部
６ｂ連結部分
７二重ピストン機構
８主シリンダ機構
９主ピストン
９ａピストンヘッド
１０主シリンダ
１１小シリンダ機構
１１ａ小シリンダ
１２小ピストン
１２ａフランジ鍔部
１３シール材
１４，１５流体流路
１６ホットランナプローブ
Ａ先端
ｍ微小距離
Ｈストローク間隔
Ｌ長さ
Ｐ最終位置

Claims

金型内の主シリンダ内を摺動する主ピストンを配設する主シリンダ機構と、前記主シリンダ機構の主ピストン内に配設される加圧方向を開口した小シリンダを設けて小ピストンを配設した小シリンダ機構と、この小シリンダ機構の小ピストンにバルブピンを連結して成り、このバルブピンを主シリンダ機構の主ピストンによりゲートに通ずるピンポイントゲート内でバルブの初期閉塞を行わせる第１ゲート閉塞操作と、前記小シリンダ機構の小ピストンの摺動によりバルブピンをゲートまで移動させて完全閉塞を行わせる第２ゲート閉塞操作とより成ることを特徴とする二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置。
主シリンダ内で作動する主ピストンに配設される、一方を開口した小シリンダに配設される小ピストンには、フランジ鍔部を設けて小ピストンの摺動を規制できるようにして成ることを特徴とする請求項１記載の二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置。
バルブピンの頭部の主ピストンと接続する箇所を、バルブピンの径より大きなピストンヘッドとして成ることを特徴とする請求項１記載の二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形装置。
溶融樹脂原料を射出成形機で射出する際、ホットランナよりゲートを介して所望のキャビティに注入してバルブピンを介して閉塞し、冷却固化して金型を開いてキャビティで冷却固化した成形品を取り出せるようにした射出成形方法であって、バルブピンは、金型内に配設させた主シリンダ内に配設された主ピストン及びこの主ピストン内に配設されて、一方を開放した小シリンダ内に設けられた小ピストンの往復動によりバルブピンの先端をピンポイントゲートで初期閉塞する主ピストンによる第１ゲート閉塞操作と、その後、小ピストンによるゲートで完全閉塞する第２ゲート閉塞操作とを行わせて溶融樹脂の射出注入を阻止できるようにして成ることを特徴とする二重ピストン機構で働くバルブピンを用いた射出成形方法。