JP3110658U - ノズル接触機構 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃力によるノズルおよび型の損傷を防止するノズル接触機構を提供する。
【解決手段】射出成形機用のノズル接触機構は、可動板と後部固定板との間に配置された引っ張りスプリングを含む。可動板は、前部固定板と後部固定板との間に固定されたシャフトに沿ってスライド可能である。ノズルが型に接触していないとき、引っ張りスプリング等を運ぶ可動板は、ノズルが型に接触するまで型に向かって移動する。ノズルが型に接触した後、ノズル等は移動を停止するが、駆動電気モータは継続して可動板を前進させ、これにより引っ張りスプリングが伸ばされてノズル接触力が発生する。プラスチック射出時、ノズルに作用する力は、胴部等を介して引っ張りスプリングに伝達されて、引っ張りスプリングによって吸収される。後部固定板と可動板との間に作用する衝撃力を弱めることによって機械振動を低減するために、緩衝装置が配置されている。
【選択図】図３

Description

本考案は、広くはノズル接触機構に関し、詳しくは、射出成形機用のノズル接触機構に関する。

一般的な射出成形機は、主として、射出ユニット、胴部(barrel)、ノズル、電気モータ、駆動連結装置などの種々の組立部品からなっている。これらのうち、ノズルは、型に向いて接触している。プラスチック材料射出プロセスの際、溶解したプラスチック材料が胴部内で射出ユニットによって可塑化され、それから溶解したプラスチック材料はノズルから型内に射出される。溶解したプラスチック材料が射出されるとき、溶解したプラスチック材料の圧力によって、ノズルと型との間に瞬間的な力が発生する。この瞬間的な力がノズルと型とを引き離すのを回避して、溶解したプラスチック材料の漏れを防止するために、ノズルには適当な接触力が作用していなければならず、これによりノズルは射出プロセス時に型と密に接触した状態になる。前記接触力が十分に強くないと、溶解したプラスチック材料の漏れは避けられない。一方、前記接触力が強すぎると、ノズルまたは型が損傷してしまう。

従来、ノズル接触力は、油圧式ノズル接触装置によって発生され、油圧を調節することにより制御されている。射出成形機には電力供給されているので、ノズル接触力の駆動手段として電気モータが使用されており、前記ノズル接触力の伝達は堅固な組立部品またはアセンブリを介して行われていた。射出ユニットが進退移動して型と接触するとき、装置全体が堅固な構造からなるために、ノズル接触力はすべての伝達アセンブリに完全に適用されて、駆動電気モータに伝達される。同様に、射出プロセスの際、溶解したプラスチック材料からの圧力がすべてのアセンブリおよび電気モータに衝撃を与える。

ノズルと型との間の接触力を適切に制御するために、産業において種々の技術が採用されている。例えば、下記特許文献１にはノズル接触機構が開示されている。従来技術では、図１に示すように、機構は、射出ユニット１０１、胴部１０２、ノズル１０３、型１０４、駆動部材１０５、射出ユニット座台１０６、可動座１０７、電気モータ１０８、駆動連結装置１０９、ボールねじ１１０などを備える。駆動部材１０５には、ボールナット１１、圧力板１１２、スプリング１１３がある。電気モータ１０８は駆動連結装置１０９を介してボールねじ１１０を回転駆動し、これによりボールナット１１１とボールねじ１１０との間で相対的な回転および移動が発生する。ボールナット１１１は圧力板１１２に圧力を及ぼし、スプリング１１３を介して駆動部材１０５に力を作用させ、これによりノズル接触力が生じる。ノズル１０３の接触力はスプリング１１３の圧縮を制御することにより調節される。前記開示された機構はさらに、位置検出スイッチ１１４，１１５と、電気モータ１０８の作動を制御するためのタイマ回路１１６とを備えている。

米国特許第４，６７６，７３０号公報

前記従来技術では、スプリング１１３をしっかりと配置して隙間をなくすために、その組立の際に事前圧力を必要とするので、ノズル１０３は型１０４に接触する前でも変形する。図２に示すように、縦軸はノズル１０３と型１０４との間の接触圧力を表し、横軸は前記接触圧力による型１０４に対するノズル１０３の変形量を表す。この図において、ｘ１はスプリング１１３が限界まで圧縮されているときの状態を示す。スプリング１１３の変形は、ノズル接触力の制御によって不確実性を増大させることになる。

また、圧縮行程がスプリング１１３の設計許容限界量よりも大きいときには、剛性およびノズル接触力が非常に大きくなって、ノズル１０３または型１０４の損傷が発生する。このことは、ノズル接触力が生じるときに、ボールナット１１１がボールねじ１１０を介してノズル接触力を駆動電気モータに直に伝達することになり、重い軸荷重によって駆動電気モータ１０８もまた損傷する。

そこで、本考案の主たる目的は、射出成形機用のノズル接触機構を提供することにある。本考案は、力の衝撃による損傷を防止するために、伝達アセンブリに直列に接続された弾性部材を含む。

本考案の別の目的は、射出成形機におけるノズル接触力を正確に制御するためのノズル接触機構を提供することにある。その機構は、前記弾性部材を介してノズル接触力を測定し、これによりノズル接触力の正確な制御が可能になる。その結果、不十分なノズル接触力の欠点を回避できる。また、過度のノズル接触力によるノズルおよび型の損傷も回避できる。

本考案のさらに別の目的は、射出成形機のための緩衝能力を有するノズル接触機構を提供することにある。プラスチック射出の衝撃力により生じる機構の振動は、緩衝装置が前記衝撃力を速やかに吸収するので、軽減される。

本考案は、型およびノズルがノズル接触力の不適切な生成によって損傷するのを防止する。また、本考案は、ノズル接触力の駆動電気モータが軸衝撃によって損傷するのを防止する。

本考案は、ノズル接触力を正確に制御するためのノズル接触力構造を提供してノズルおよび型の損傷を防止するとともに、プラスチック射出のための緩衝装置を提供してノズル駆動ユニットが衝撃力で損傷するのを防止する。本考案によるノズル接触機構は、可動板と型に面した後部固定板の側面との間に配置された少なくとも１つの引っ張りスプリングを有する。可動板は、前部固定板と後部固定板との間に固定されたシャフトに沿ってスライド可能である。ノズルが型に接触していないとき、引っ張りスプリング、後部固定板、スライドベース、射出ユニット、胴部およびノズルを運ぶ可動板はノズルが型に接触するまで型に向かって移動する。ノズルが型に接触した後、ノズル、射出ユニット、スライドベースおよび後部固定板は移動を停止するが、駆動電気モータは駆動ナットおよび可動板を前進させ続ける。これにより、引っ張りスプリングが伸ばされてノズル接触力が生じる。プラスチック射出プロセスの際、ノズルに作用する力は、胴部、射出ユニット、スライドベースおよび後部固定板を介して引っ張りスプリングに伝達されて引っ張りスプリングによって吸収される。

本考案によって提案される実際上の技術的解決策は、次の通りである。
型に対応して配置され、前記型内に熔解したプラスチック材料を射出するための出口をなすノズルと、前記ノズルに接続された胴部と、前記胴部に接続され、プラスチック材料を可塑化するための射出ユニットとを備えた射出成形機用のノズル接触機構であって、
前記型に対して垂直方向に移動可能なスライドベースをさらに備え、前記射出ユニットは前記スライドベース上に配置されており、
前記スライドベースの所定距離だけ下には、貫通孔をそれぞれ有する前部固定板および後部固定板と、前記前部固定板および前記後部固定板の各貫通孔を貫通するとともにスタンドに接続された一端部を有するボールねじと、前記ボールねじに螺合するボールナットと、前記前部固定板と前記後部固定板との間に配置された可動板と、前記前部固定板と前記後部固定板との間に固定されて前記可動板を貫通するシャフトと、前記ボールねじの他端部に駆動連結装置を介して接続されて、前記シャフトの軸方向に沿って前記可動板を移動させるように前記ボールねじを駆動する駆動電気モータと、２つの端部が前記可動板と前記後部固定板とにそれぞれ固定されている少なくとも１つの引っ張りスプリングと、前記駆動電気モータおよび前記スタンドを固定するベースとが設けられている。

ノズルが型にまだ接触していないとき、駆動電気モータはボールねじを駆動して、ノズルが型に接触するまで、ボールナット、可動板、引っ張りスプリング、スライドベース、射出ユニットおよびノズルを型に向かって移動させる。

ノズルが型に接触すると、ノズル、射出ユニットおよびスライドベースは、駆動電気モータがボールねじおよびボールナットを駆動することで可動板を移動させ、これにより引っ張りスプリングが伸ばされてノズル接触力が発生する。

射出後、駆動電気モータは、逆方向に回転して、ボールナットを駆動する。これにより、可動板、スライドベース、射出ユニットおよびノズルが型から離れるように移動させられる。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構はさらに、前記可動板と前記シャフトとの間に配置された潤滑軸受(lubricated bearing)を備えている。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構において、前記引っ張りスプリングは前記シャフトの周囲を取り巻いている。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構はさらに、前記引っ張りスプリングと前記シャフトとの間に配置されたジャケットを備えている。前記ジャケットは前記引っ張りスプリングの自然長と同じ長さを有している。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構はさらに、前記後部固定板と前記可動板との間に配置された緩衝装置を備えている。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構はさらに、前記可動板と前記前部固定板との間に配置された阻止ジャケット(blocking jacket)を備えている。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構はさらに、前記前部固定板、前記後部固定板および前記可動板の上に配置された位置測定アセンブリを備えている。前記位置測定アセンブリは、前記ノズル接触力の制御の基礎としての前記引っ張りスプリングの変形量を測定するために使用される。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構では、前記ノズル接触力と前記圧縮板との間の特定の比率(ratio)がある。

本考案による射出成形機用のノズル接触機構はさらに、前記スライドベースの終点位置
を決定するために前記ベース上に位置検出装置を備えている。

上述した本考案の技術的手段は、プラスチック射出の際に、射出成形機のノズルおよび型が劣悪なノズル接触力によって損傷するのを効果的に防止できる。ノズル接触力駆動電気モータもまた、軸衝撃から保護される。さらに、後部固定板と可動板との間に設けられた緩衝装置は、後部固定板と可動板との間に作用する衝撃力を弱めることによって機械振動を低減する。

本考案の前記および他の目的、特徴、態様および利点は、添付図面を適切に参照した下記の詳細な説明を注意深く読むことでより良く理解されるであろう。

図３は、本考案による射出成形機用のノズル接触機構の概略構成図である。図３に示すように、射出ユニット１１は、射出可動ユニット２上に配置されている。射出可動ユニット２は、前部固定板２１、後部固定板２２およびスライドベース２３を備えている。前部固定板２１および後部固定板２２は、スライドベース２３上に所定間隔を隔てて固定されるとともに、ボールねじ３３が貫通する貫通孔をスライドベース２３の所定距離だけ下にそれぞれ有している。

ベース７上には、駆動電気モータ３１が固定されている。駆動電気モータ３１は、駆動連結装置３２を介してボールねじ３３の一端部に接続されている。駆動連結装置３２は、駆動電気モータ３１とボールねじとを連結するためのものである。駆動連結装置３２は、例えば、軸受と動径接続(radial connection)用アセンブリとからなってもよい。ボールねじ３３は、ベース７上のスタンド２４に固定された他端部を有する。駆動電気モータ３１は、インダクションモータであってもよいし、または、サーボモータのようなボールねじ３３を回転駆動可能な他の装置であってもよい。

ボールねじ３３は、ボルト３７によって可動板４１に固定されたボールナット３４と共に作動する。駆動電気モータ３１がボールねじ３３を回転駆動すると、ボールナット３４が移動して可動板４１を軸方向にスライドさせる。

射出可動ユニット２は、ベース７上で直線方向Ｉに沿って左右に移動可能である。駆動電気モータ３１は、胴部１２に装着されたノズル１３を押して距離を隔てた型１４に接触させ、これによりノズル接触力が発生する。

図４は、本考案の第１実施形態の射出成形機用ノズル接触機構の部分断面図である。図４に示すように、可動板４１は前部固定板２１と後部固定板２２との間に配置されている。可動板４１は、ボルト４４ａ，４４ｂによって前部固定板２１および後部固定板２２に両端がそれぞれ固定されたシャフト４３に沿ってスライド可能である。また、シャフト４３は、可動板４１が回転するのを防止することもできる。摩擦を低減するために可動板４１とシャフト４３との間に潤滑軸受４２が設けられてもよい。

シャフト４３の周囲を取り巻く引っ張りスプリング３５が可動板４１と型に面した後部固定板２２の側面との間に配置されている。引っ張りスプリング３５とシャフト４３との間には、引っ張りスプリング３５の自然長と同じ長さを有するジャケット４５が配置されている。引っ張りスプリング３５は、ボルト３６ａ，３６ｂによって可動板４１と後部固定板２２とに両端がそれぞれ固定されている。

駆動電気モータ３１が回転してボールねじ３３を回転駆動すると、ボールナット３４が可動板４１を型１４に向かってスライドさせるように押す。ノズル１３が型１４に接触していないとき、可動板４１は、ノズル１３が型１４に接触するまで、引っ張りスプリング３５、後部固定板２２、スライドベース２３、射出ユニット１１、胴部１２およびノズル１３を押す。

本考案の第２実施形態の射出成形機用ノズル接触機構の部分断面図である。図５に示すように、後部固定板２２と可動板４１との間に緩衝装置５を設けてもよい。緩衝装置５によってプラスチック射出衝撃力を弱めることができ、これにより機械の振動を低減することができる。図６は、緩衝装置５を装備する前のプラスチック射出衝撃力の曲線ｃ１を示す特性グラフである。縦軸は型に対するノズル接触力を表し、横軸は時間を表す。一方、図７は、緩衝装置を装備した後のプラスチック射出衝撃力の曲線ｃ２を示す特性グラフである。本実施形態では、引っ張りスプリング３５を損傷する過度のノズル接触力を回避するために、可動板４１と前部固定板２１との間に阻止ジャケット４６をさらに設けてもよい。

本考案の作動原理に関して、ノズル１３が型１４に接触した後、ノズル１３、胴部１２、射出ユニット１１、スライドベース２３および後部固定板２２は動作を停止して、そのまま留まる。駆動電気モータ３１は回転を継続して、ボールナット３４および可動板４１を移動させるように駆動する。これにより、引っ張りスプリング３５は、長さＬからΔＬだけ伸ばされて長さＬ'になり、ノズル接触力Ｆを発生させる。フックの法則から、Ｆ＝−ΔＬ×Ｋ（ここでＫは引っ張りスプリング３５の弾性定数）になる。したがって、ΔＬを制御することによってノズル接触力を調節することができる。

ノズル接触力と引っ張りスプリングの変形量との間には、特定の比率が存在する。引っ張りスプリングの変形量は、可動板４１とスライドベース２３との間の相対距離を測定することによって決定される。この測定は、前部固定板２１と後部固定板２２との間にある光学計測器６１（または抵抗計測器または測距可能な他の装置）と、可動板４１上にある変位センサ６２とを用いることによって達成される。引っ張りスプリング３５の変形量を測定するために、他の類似の測定アセンブリが使用されてもよい。このように、前記変形量がノズル接触力を制御するための基礎として使用される。

プラスチック射出の際、ノズル１３に作用する衝撃力は、胴部１２、射出ユニット１１，スライドベース２３および後部固定板２２を介して引っ張りスプリング３５に伝達される。引っ張りスプリング３５は、その衝撃力を吸収し、その結果、機械全体の機械的強度が維持される。

プラスチック射出後、駆動電気モータ３１は逆方向に回転して、ボールナット３４を後退させるように駆動する。引っ張りスプリング３５がその自然長に戻るまで、引っ張りスプリング３５の長さが短くなって、ノズル接触力が次第に減少する。このとき、ノズル１３は型１４と非接触になる。駆動電気モータ３１はさらに逆回転を継続して、可動板４１をジャケット４５に接触させる。これにより、後部固定板２２は、スライドベース２３、スライドベース２３上の射出ユニット１１、胴部１２およびノズル１３を所定位置に到達するまで後退移動させるように押す。この所定位置は、スライドベースの終点位置を決定するための（インダクションスイッチまたは閉鎖スイッチなどの）位置検出スイッチ６３（図３参照）によって制御される。この所定位置は、時間に基づく方法によって制御されてもよい。

本考案の好適な実施形態に関する前記説明から、本考案により提供されるノズル接触機構は、産業上の有用性および実用性があって、従来技術を越える重要な改良であることが理解できる。

本考案は好適な実施形態を参照して説明されたが、本考案は説明された詳細に限定されるものではないことが理解されるであろう。上記説明では種々の代替および変更が提案されているが、当業者であれば他の代替や変更も思いつくであろう。したがって、そのような全ての代替や変更は、添付の実用新案登録請求の範囲において画定される本考案の範囲に入るものである。

米国特許第４，６７６，７３０号に教示されるノズル接触力制御機構の概略構成図。 図１に示すような代表的なノズル接触力制御機構におけるノズル接触力と引っ張りスプリングの変形量との関係を示す特性グラフ。 本考案による射出成形機用のノズル接触機構の概略構成図。 本考案の第１実施形態の射出成形機用ノズル接触機構の部分断面図。 本考案の第２実施形態の射出成形機用ノズル接触機構の部分断面図。 緩衝装置を装備する前のプラスチック射出衝撃力を示す特性グラフ。 緩衝装置を装備した後のプラスチック射出衝撃力を示す特性グラフ。

符号の説明

２…射出可動ユニット
５…緩衝装置
７…ベース
１１…射出ユニット
１２…胴部
１３…ノズル
１４…型
２１…前部固定板
２２…後部固定板
２３…スライドベース
２４…スタンド
３１…駆動電気モータ
３２…駆動連結装置
３３…ボールねじ
３４…ボールナット
３５…引っ張りスプリング
４１…可動板
４２…潤滑軸受
４３…シャフト
４６…阻止ジャケット
６１…光学計測器（位置測定アセンブリ）
６２…変位センサ（位置測定アセンブリ）
６３…位置検出スイッチ（位置検出装置）

Claims (9)

1. 型に対応して配置され、前記型内に溶解したプラスチック材料を射出するための出口をなすノズルと、前記ノズルに接続された胴部と、プラスチック材料を可塑化するために前記胴部に接続された射出ユニットとを備えた、射出成形機用のノズル接触機構であって、
   前記型に対して垂直方向に移動可能で、その上に前記射出ユニットが配置されているスライドベースと、
   前記スライドベースに固定され、前記スライドベースの所定距離だけ下に位置する貫通孔を有する前部固定板と、
   前記スライドベースに固定され、前記スライドベースの所定距離だけ下に位置する貫通孔を有する後部固定板と、
   前記前部固定板および前記後部固定板の各貫通孔を貫通して、スタンドに接続された一端部を有するボールねじと、前記ボールねじに螺合するボールナットと、
   前記前部固定板と前記後部固定板との間に配置された可動板と、
   前記前部固定板と前記後部固定板との間に固定されて前記可動板を貫通するシャフトと、
   駆動連結装置を介して前記ボールねじの他端部に接続され、前記可動板を前記シャフトに沿って軸方向に移動させるように前記ボールねじを駆動する駆動電気モータと、
   両端部が前記可動板と前記後部固定板とに固定された少なくとも１つの引っ張りスプリングと、
   前記駆動電気モータおよび前記スタンドを固定するベースとをさらに備えており、
   前記ノズルが前記型にまだ接触していないとき、前記駆動電気モータは前記ボールねじを駆動して前記ノズルが前記型に接触するまで前記ボールナット、前記可動板、前記引っ張りスプリング、前記スライドベース、前記射出ユニットおよび前記ノズルを前記型に向かって移動させ、
   前記ノズルが前記型に接触したとき、前記ノズル、前記射出ユニットおよび前記スライドベースはそのまま留まるが、前記駆動電気モータは前記可動板を移動させるように前記ボールねじおよび前記ボールナットを駆動して、前記引っ張りスプリングを伸ばしてノズル接触力を発生させ、
   前記駆動電気モータは逆方向に回転して前記ボールナットを駆動して、前記可動板、前記スライドベース、前記射出ユニットおよび前記ノズルを前記型から離れるように移動させることを特徴とするノズル接触機構。
2. 前記可動板と前記シャフトとの間に潤滑軸受が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のノズル接触機構。
3. 前記引っ張りスプリングは前記シャフトの周囲を取り巻いていることを特徴とする請求項１に記載のノズル接触機構。
4. 前記引っ張りスプリングの自然長と同じ長さを有するジャケットが前記引っ張りスプリングと前記シャフトとの間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のノズル接触機構。
5. 前記後部固定板と前記可動板との間に緩衝装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のノズル接触機構。
6. 前記可動板と前記前部固定板との間に阻止ジャケットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のノズル接触機構。
7. 前記ノズル接触力を制御するための基礎となる前記引っ張りスプリングの変形量を測定するために、前記前部固定板、前記後部固定板および前記可動板に位置測定アセンブリが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のノズル接触機構。
8. 前記ノズル接触力と前記引っ張りスプリングの変形量との間に、特定の比率が存在することを特徴とする請求項７に記載のノズル接触機構。
9. 前記スライドベースの終点位置を決定するために、位置検出装置が前記ベース上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル接触機構。

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