JP2016078430A - プラスチック材料の射出成形のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱的影響による成形不良の防止と、金型の簡素化及びコストの低減とを図る。
【解決手段】プラスチック材料の射出成形のための装置は、射出成形機プラテン（１）と、金型（４）であって、前記射出成形機プラテン（１）に前記金型（４）を固定するための受け板（３）を有するものと、前記受け板（３）の近傍において射出されるプラスチック材料の分配器（７）であって、ノズル（９）を有する少なくとも１つのインジェクタ（８）を支持し且つ前記ノズル内にピンバルブ（１０）が軸方向に移動可能に設けられたものと、関連づけられた動力伝達部（１２，１４，２２）を有する電気アクチュエータ（１１）であって、前記動力伝達部によって閉位置と開位置との間でのピンバルブ（１０）の移動が動作されるものとを備えている。前記動力伝達部は、可変長の接続ロッド（１４）を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック材料の射出成形のための装置であって、該装置は、射出成形機プラテン（injection machine platen）と金型とを備え、該金型は、該金型をプラテンに固定するための受け板すなわちクランプ板、射出されるプラスチック材料の分配器、該分配器に支持された少なくとも１つのインジェクタ、該インジェクタに設けられたノズル、該ノズル内において軸方向に移動可能とされたピンバルブ、及び／又は、閉位置と開位置との間でのピンバルブの移動を操作して、圧力下で流体のプラスチック材料が分配器から金型のキャビティへ流れることを可能にする各アクチュエータを備えた装置に関する。

特に、本発明は、回転式の電気モータと、該モータの軸の回転をピンバルブの並進に変換する動力伝達部とを介して、インジェクタのピンバルブの操作が成し遂げられるような成形装置に関する。

電気モータを用いる場合、（油圧式又は空気圧式の）流体アクチュエータを用いるシステムに比べて、ピンバルブの位置及び開閉動作のスピードとの関連において、直接的でより正確な電子制御が可能になる利点がある。

例えば、本願の出願人によって出願された特許文献１には、インジェクタ毎に回転式電気モータが用いられることが開示されている。この場合、いくつかの可能な形態によれば、回転式電気モータと、これに対応するねじ・ナットアセンブリを含む動力伝達部とによって形成されるアセンブリは、分配器に直接固定された支持体によって支持される。

例えば、特許文献２〜５において、分配器から（回転式又はリニア式の）電気アクチュエータを熱的に分離するために、金型の受け板に電気アクチュエータを取り付けることが提案されている。この種の独特の解決策は、本願の出願人によって出願されると共に本願の優先日において未公開である欧州特許出願第１４１７０５０８．７号の課題を形成するものである。この出願において、各回転式電気モータは、対応するインジェクタの側部に沿って、受け板の各座部内に、迅速に挿入可能かつ離脱可能なように収容されている。

これらの解決策は、有益ではあるが、金型の受け板の調整システムを通さない限り、分配器の高温のせいで、電気モータがさらされる熱的影響を完全に抑制することはできず、電気モータの効率的な冷却を保障し得ない。

電気モータは、典型的には、各インジェクタのすぐ近くに設けられた座部内に収容され、これにより、金型のキャビティで、成形品の不良をもたらすような変形が生じ得る。

さらに、電気モータを用いると、金型が全体として複雑化し、これにより、電気ケーブルの配索が困難になる点においても、コストが高騰しやすい。

欧州特許出願公開第２６７９３７４号明細書 米国特許第７０１８１９８号明細書 国際公開第２０１０／１２６３３０号 米国特許第８０９１２０２号明細書 米国特許第８２８２３８８号明細書

本発明の目的は、上記の欠点を解消することであり、この目的は、前記動力伝達部が可変長の（長さ変更可能な）接続ロッドを備えるという独特の特徴を有する請求項１の前段特徴部において定義された射出成形のための装置によって達成される。

この解決案によれば、電気アクチュエータのためのハウジングは、金型の外側に設けられるのが好ましく、いずれにしても、金型のキャビティから離れた位置に設けられることで、成形品の不良を引き起こし得る変形のリスクが目に見えて低減される。この効果は、連続的ないし次々に動作される複数のインジェクタによる、自動車産業用のパネルなどの大きな部品の成形に用いられる装置の場合に、特に顕著に表れる。

別の形態によれば、電気アクチュエータは、射出成形機プラテン又は金型の受け板によって支持される。前者の場合、インジェクタを動作させるためのユニット又はユニット群は、実際のところ金型から独立して構成されていることにより、接続ロッドを介してユニットに結合するように適宜構成された種々の金型と共に一般的に使用可能であり、接続ロッドの長さは、分配器によって支持されたインジェクタの配置及び間隔に応じて選択されるという更なる効果がある。

本発明は、次に要約されるような一連の重要な効果を有する。
（１）アクチュエータから切り離された充填射出システムの金型に使用でき、これにより、簡素化及びコストの低減が図られる。
（２）受け板に、アクチュエータを収容するための凹部を形成する必要がないため、金型の全体構造の強度が高められる。
（３）アクチュエータを制御するための電気ケーブルが存在しないため、金型が更に簡素化される。
（４）分配器の高温に由来する熱的影響が抑制され、その結果、電気アクチュエータを冷却するための調整システムが不要になる。
（５）万が一、分配器からのプラスチック材料の漏れが生じた場合に、電気アクチュエータへの損傷のリスクが低減される。
（６）インジェクタの操作が容易になり、これにより、装置の軸に対して傾いてもよい。

本発明の特に有利な形態によれば、電気アクチュエータは回転式の電気モータであり、動力伝達部は、電気モータの軸の回転を並進に変換するねじ・ナットアセンブリと、インジェクタのピンバルブを移動させるようにねじ・ナットアセンブリのナットによって可変長の接続ロッドを介して駆動される揺動レバーとを備える。この形態では、回転式電気モータとねじ・ナットアセンブリのユニットは、上述の欧州特許出願公開第２６７９３７４号明細書に開示されたものに本質的に類似しており、可変長の接続ロッドは、装置への迅速な組付けを可能にするクイックフック手段を介して、ナットに接続可能である利点がある。クイックフック手段は、回転式電気モータから接続ロッドへの運動の伝達を、ねじ・ナットアセンブリの軸に平行でない方向に沿って、より都合よく行えるように構成されてもよく、接続ロッドは、ねじ・ナットアセンブリと揺動レバーに軸方向に繋がるように配置される。この趣旨で、本発明によれば、回転式電気モータとねじ・ナットアセンブリとが、選択的に移動可能かつ方向付け可能なユニットを形成することが可能になる。

以下の添付図面を参照しながら、本発明の更なる特徴及び効果が詳細に説明されるが、これらの図面は、非限定的な例を示すに過ぎない。
本発明の第１実施形態に係るプラスチック材料の射出成形のための装置の一部を前方側から見た概略斜視図である。 図示の簡素化のために成形装置のいくつかの部品が明確に図示され、他の部品の図示が省略された図１の拡大斜視図である。 図示の簡素化の仕方が図２とは異なる図２の矢印III方向から見た背面側の斜視図である。 図３と比べて簡素化された背面図である。 図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。 図５の一部拡大図である。 成形装置の部品の斜視図である。 図７の分解図である。 成形装置の細部の組み立て状態を例示する図である。 成形装置の細部の組み立て状態を例示する図である。 成形装置の細部の組み立て状態を例示する図である。 本発明の第２実施形態を示す簡略化された正面図である。 図１０の等角図である。 図１０の一部拡大図である。 図３の変形例を示す図である。 図１３を簡素化した背面図である。 図１３の細部を拡大した図である。 図１３〜図１５に示す形態の細部を拡大した斜視図である。

図１は、本発明の第１実施形態に係るプラスチック材料の射出成形のための装置の不可欠な構成要素を概略的に示す。周知のように、前記装置は、固定式または可動式の射出成形機プラテン１を備え、該プラテン１は、射出されるプラスチック材料を供給するための、符号２を付して部分的に図示された可塑化ユニットに接続されている。受け板すなわちクランプ板３は、金型４の射出成形機プラテン１に固定されている。金型４の鋳物は概略的に図示されている。可塑化ユニット２から供給される流体状態のプラスチック材料は、
射出成形機プラテン１の穴５（図５参照）と受け板３の穴６とを通って、分配器のプレート（マニホールドプレート）７Ａを介して受け板３に接続された分配器すなわちホットランナ７に送り込まれる。分配器７は、金型４のキャビティ内にプラスチック材料を射出するための１つ又は図示の例のように複数のインジェクタ８を支持している。

なお、図示の簡素化のために、マニホールドプレート７Ａ及び受け板３は、図２及び図３においては明らかに図示されているが、図４においては図示が省略されている。

図６に詳細に示されるように、各インジェクタ８は、周知のように、ノズル９を備え、該ノズル９内には、軸方向に移動可能なピンバルブ１０が設けられている。ピンバルブ１０の動作は、前進された閉位置と後退された開位置との間で動くように制御され、ピンバルブ１０が開位置に位置するとき、流体のプラスチック材料が分配器７から金型４のキャビティへ流れることが可能になる。

各インジェクタ８のピンバルブ１０の動作は、インジェクタ８毎に設けられた回転式電気モータ１１と、これに関連づけられた、後に詳細に述べるようにねじ・ナットアセンブリ１２を有する動力伝達部とを用いて成し遂げられる。

関係のある回転式電気モータ１１と、ねじ・ナットアセンブリ１２とによって形成される各ユニットは、例えば、上述した欧州特許出願公開第２６７９３７４号明細書に開示されたタイプのものである。ねじ・ナットアセンブリ１２は、回転式電気モータ１１の側面に平行に配置されており、ねじは、例えば増速ギヤボックス（multiplier gearbox）を介して、回転駆動されて、１つの方向又はその反対方向にナットを動かし、これに応じて、インジェクタ８のピンバルブ１０の前進及び後退を制御する。

各電気モータ１１は、電子ユニットによって制御され、これにより、対応するピンバルブ１０の位置及び開閉速度の制御が行われる。この制御は、例えば、大きな部品を製造するための金型の場合にはシーケンシャルモードで行われる。

典型的には、従来知られている射出成形装置において、電気アクチュエータは、上述の欧州特許出願公開第２６７９３７４号明細書の場合のように分配器７によって、又は、未公開である上述の欧州特許出願第１４１７０５０８．７号の場合のように金型の受け板によって、対応するインジェクタ８のすぐ近くに支持される。

本発明の独特の特徴によれば、電気アクチュエータ、より具体的に、対応するねじ・ナットアセンブリ１２を備えた回転式電気モータ１１は、可変の長さを有する接続ロッド１４を介して、インジェクタ８を作動させる。接続ロッド１４の長さは、分配器７によって支持されるインジェクタ８の配置及び距離に応じて選択可能である。これにより、回転式電気モータ１１とねじ・ナットアセンブリ１２は、周縁の位置に配置されることが可能であり、金型４のキャビティから離され得る。

本実施形態において、各回転式電気モータ１１と、対応するねじ・ナットアセンブリ１２とは、ユニット２５を構成しており、該ユニット２５は、場合によっては対応する接続ロッド１４が予め組み付けられ、射出成形機プラテン１によって直接又は間接的に支持される。この場合、ユニット２５は、受け板３と分配器７に対して、あるいは、全体としての金型４に対して、独立及び分離されていると共に、成形装置に常設され得る機器の一部を複合体として定義し、これにより、ユニット２５は、異なる金型と共に使用されることが可能である。この場合、ユニット２５は、対応するインジェクタの個数及び配置との関連で、場合によっては、単に接続ロッド１４を長さの異なる別のロッドに取り換えることによって、異なる金型と共に使用されることが可能である。図３及び図４に示すように、射出成形機プラテン１によって支持されるユニット２５の個数は、所定の金型と共に使用されるためには過剰であってもよく、これにより、例えば、多数のインジェクタを有する金型や、個数は同じか又は少なく異なる態様でインジェクタが配置された金型等、異なる金型に、ユニット２５が容易に適応され得る。

上述のように、射出成形機プラテン１に対する各ユニット２５（回転式電気モータ１１／ねじ・ナットアセンブリ１２）の固定は、直接なされてもよいし、間接的になされてもよい。図示された例の場合、２つの相対する列のユニット２５が収容される中空支持体１３は、射出成形機プラテン１の前面の周縁部に、金型４の受け板３とは反対側において、固定されている。ただし、異なる配置も可能であり、例えば、射出成形機プラテン１の周縁部の全周に沿って、より具体的に、射出成形機プラテン１の４つの側面に沿って４列に並ぶように、ユニット２５を配置してもよい。

接続ロッド１４を長さの異なる別のロッドに取り換える代わりに、伸縮自在に延長および短縮可能であると共に所要の長さにロック可能な構成とすることによって、各接続ロッド１４の長さが変更されてもよい。この構成は、詳細に説明されないが、例えば、当業者に知られる範囲内のねじ・ナットタイプのものであってもよい。

接続ロッド１４は、ねじ・ナットアセンブリ１２の軸に必ずしも平行である必要はない方向に沿って、場合によっては、例えば図４に図示されたようにむしろ該軸との間に角度を形成するように、受け板３の凹部内で移動可能である。ただし、各接続ロッド１４は、対応するねじ・ナットアセンブリ１２及び対応する揺動レバー（rocker lever）２２に軸方向に繋がるように配置されることが好ましい。

本発明の更なる特徴によれば、各接続ロッド１４は、クイックフック手段（quick-hooking means）を介して、一端側においてねじ・ナットアセンブリ１２に接続可能であり、他端側において分配器７に接続可能である。これにより、成形装置に対する金型４の組み付けやすさ及び組付け速度が保証される。

図７及び図８により詳細に示されるように、アセンブリ１２のナットには、射出成形機プラテン１の支持体１３に固定するためのブロック１６を貫通するマッシュルーム状の頭部１５が設けられており、該頭部１５に、ピン１８によるジョイントを介して接続ロッド１４の一端部１９に接続された補助的（相補的）固定要素１７が係合されている。接続ロッド１４の他端部２０は、分配器７に固定されたブラケット２３によって支持された揺動レバー２２にピン２１を介して接続されており、揺動レバー２２は、ピンバルブ１０の頂部に接続されている。この接続は、詳細に説明されていないが、例えば、上述の欧州特許出願公開第２６７９３７４号明細書に開示されているようなタイプのものであってもよい。

図９Ａ〜図９Ｃは、組み立てと、これに続く射出成形機プラテン１への金型４のクランプとが行われる間における、接続ロッド１４の固定要素１７と、ねじ・ナットアセンブリ１２のマッシュルーム状頭部１５との間のクイックフックの方法を例示する。図に示されるように、この結合（クイックフック）は、射出成形機プラテン１の正面に受け板３を並べて配置することによって達成される。

図１０〜図１２に示される変形例は、ユニット２５が、射出成形機プラテン１によってではなく、金型４の受け板３によって支持される実施形態である。この場合、各回転式電気モータ１１は、対応するねじ・ナットアセンブリ１２と共に周縁凹部２８に収容され、関連する接続ロッド１４は、対応するインジェクタ８に接続するために受け板３の溝２９内に延設されている。

上述のように、接続ロッド１４は、ねじ・ナットアセンブリ１２と揺動レバー２２とに同軸上に配置されることが好ましい。この場合、回転式電気モータ１１とねじ・ナットアセンブリ１２は、接続ロッド１４の傾きに対応するような傾きを持って配置される。

類似の実施形態が、図１３〜図１６に示される変形例において想定されている。この変形例では、再び、射出成形機プラテン１にユニット２５（回転式電気モータ１１及びねじ・ナットアセンブリ１２）を取り付ける場合について述べる。

この変形例では、支持体１３が、金型４の受け板３を挟んだ両側において射出成形機プラテン１に周縁で固定され、支持ガイド２６を支持している。支持ガイド２６上では、ユニット２５が選択的に移動可能かつ方向付け可能とされている。図１６に最もよく表されるように、各ユニット２５の内側部は、取付け金具２７上を回転可能、ひいては、支持ガイド２６上をスライド可能であり、その後、選択された位置にロック可能である。

図１３〜図１５に詳細に示されるように、格納ボックス３０は、ユニット２５の回転式電気モータ１１の電気的接続のために、支持体１３の両端部に設けられている。このように、これらの電気的接続がグループ化されることにより、邪魔物が低減され、成形装置の電子制御ユニットへの接続が容易化される。射出成形機プラテン１に電気アクチュエータが永久的に取り付けられることにより、金型がアクチュエータを備えることがなく、金型の簡素化及びコストの低減が図られ、これにより、簡素化された異なる金型の使用が容易になる。射出成形機プラテン１に取り付けられた電気アクチュエータは、適切にアレンジされた多様な金型と共に差別無く使用できる設備の一部を構成する。

電気アクチュエータが金型４の受け板３に取り付けられる場合でも、金型自体の全体的な構造は、より強固なものとなると共に、金型自体には、アクチュエータへの接続のための電気ケーブルが存在しないことにより、金型が更に簡素化されたものとなる。

もはや分配器の高温に晒されない電気アクチュエータは、その冷却用の調整システムを必要としないという更なる利点がある。また、万が一、分配器によるプラスチック材料の漏れが生じた場合、実際のところ、電気アクチュエータの損傷のリスクが解消される。

勿論、特許請求の範囲によって規定された本願発明の範囲を逸脱しない限り、詳細な構成は、上述した構成から変更されてもよい。例えば、上述の構成において、複数のインジェクタを装備した金型に関して本発明が記載されているが、本発明は、単一のインジェクタを備えたものにも等しく適用可能である。

１ ：プラテン
２ ：可塑化ユニット
３ ：受け板
４ ：金型
７ ：分配器
８ ：インジェクタ
９ ：ノズル
１０ ：ピンバルブ
１１ ：回転式電気モータ
１２ ：ねじ・ナットアセンブリ
１３ ：支持体
１４ ：接続ロッド
２２ ：揺動レバー
２５ ：ユニット
２６ ：支持ガイド
２８ ：周縁凹部
３０ ：格納ボックス

Claims (11)

1. プラスチック材料の射出成形のための装置であって、
   射出成形機プラテン（１）と、
   金型（４）であって、該金型（４）を前記射出成形機プラテン（１）に固定するための受け板（３）を有するものと、
   射出されるプラスチック材料の分配器（７）であって、ノズル（９）を有する少なくとも１つのインジェクタ（８）を支持するものであり、且つ、前記ノズル（９）内にピンバルブ（１０）が軸方向に移動可能に設けられたものと、
   電気アクチュエータ（１１）と、
   前記電気アクチュエータに関連づけられた動力伝達部（１２，１４，２２）であって、閉状態と、圧力下において流体のプラスチック材料が前記分配器（７）から前記金型（４）のキャビティへ流れることを可能にする開状態との間で前記ピンバルブ（１０）を移動させるものと、を備え、
   前記動力伝達部は、可変長の接続ロッド（１４）を備えていることを特徴とする装置。
2. 前記電気アクチュエータ（１１）は、前記射出成形機プラテン（１）によって支持されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記電気アクチュエータ（１１）は、前記金型（４）の前記受け板（３）の側面に沿って配置された前記射出成形機プラテン（１）の支持体（１３）によって支持されており、
   前記可変長の接続ロッド（１４）は、前記受け板（３）の内部を通って延びていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記電気アクチュエータ（１１）は、前記金型（４）の前記受け板（３）によって支持されており、
   前記可変長の接続ロッド（１４）は、前記受け板（３）の内部を通って延びていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記電気アクチュエータは、回転式の電気モータ（１１）であり、
   前記動力伝達部は、前記電気モータの軸の回転を並進に変換するねじ・ナットアセンブリ（１２）と、前記可変長の接続ロッド（１４）を介して前記ねじ・ナットアセンブリ（１２）によって駆動されることで、前記ピンバルブ（１０）を移動させる揺動レバー（２２）とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記接続ロッド（１４）は、軸方向において前記ねじ・ナットアセンブリ（１２）と前記揺動レバー（２２）とに繋がるように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記回転式の電気モータ（１１）、前記ねじ・ナットアセンブリ（１２）及び前記接続ロッド（１４）は、選択的に移動可能かつ方向付け可能なユニット（２５）を形成していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記装置は、前記ユニット（２５）の支持ガイド手段（２６）を備え、
   該支持ガイド手段には、取付け金具（２７）が設けられ、
   該取付け金具は、前記支持ガイド手段（２６）上にスライド可能かつ回転可能に取り付けられており、選択された位置にロックされるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記射出成形機プラテン（１）の前記支持体（１３）は、前記支持体（１３）に支持された前記回転式の電気モータ（１１）の電気的接続部を収容する少なくとも１つのボックス（３０）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
10. 前記接続ロッド（１４）は、クイックフック手段（１５，１７）によって前記ねじ・ナットアセンブリ（１２）に接続可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
11. 前記揺動レバー（２２）は、前記分配器（７）によって支持されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。

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