JP3558562B2 - プランジャ式射出成形機の射出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャ式の射出成形機の射出装置に関し、特に、射出動作の際に、プランジャヘッドからプランジャ軸側に漏れ出た樹脂を射出シリンダの後端に取り付けた排出ガイドから排出する構成の射出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出シリンダと射出プランジャのプランジャヘッドとの間には、プランジャヘッドの移動をスムーズに行い、また、射出シリンダの不必要な摩耗を回避するために、予め極めてわずかな間隙が形成されている。
溶融した樹脂を射出するために、射出プランジャが前進するときに、この溶融した樹脂に高い圧力がかかるから、このわずかな射出シリンダとプランジャヘッドとの隙間からでもプランジャヘッド後方のプランジャ軸側に少しずつ溶融した樹脂が漏洩していく。
この樹脂（以下、漏出樹脂と言う）は、射出シリンダとプランジャヘッドとのわずかな隙間よりも大きい、射出シリンダとプランジャ軸との間隙に徐々に滞留する。
【０００３】
そして、漏出樹脂は、射出プランジャが後退するたびに後方に移動し、シリンダ後端から排出される。
このとき、この漏出樹脂の排出の状態が悪いと、プランジャヘッドの後退が妨げられ、射出シリンダとプランジャ軸との間隙が樹脂で埋められた状態になる。
その結果、射出プランジャが後退しにくくなり、計量動作が困難になる。
そこで、この種の射出成形機の射出装置は、射出シリンダの後端部から漏出樹脂を排出するようにしている。
しかしながら、漏出樹脂は、その材料にもよるが、射出シリンダの後端部でバラバラにならずに緩やかに固化して漏出樹脂を排出することができなくなる。
【０００４】
本願出願人は、上記の問題を解決するため、平成１０年特許願第１０２１６２号において、射出シリンダのプランジャ軸に排出ガイドを設けたプランジャ式射出成形機を提案した。
より具体的には、この射出成形機は、排出樹脂を細線状にして排出するための多数の排出溝を有する排出ガイドを射出シリンダの後端に備えている。
そして、望ましくは、射出プランジャと射出ラムとを接続する、その細線状の排出樹脂をプランジャ軸廻りに外側に広げるためのテーパー部を備えたカップリングを設けると共に、その排出ガイドのテーパー部をカップリングのテーパー部にほぼ対向する形状に形成している。
【０００５】
そして、射出プランジャが射出ストロークの前進限まで前進したときに、排出ガイドのテーパー部とカップリングのテーパー面との間で、排出ガイドから排出された細線状の排出樹脂が外側に押し広げられると共に、折られて切り離される。
この装置によれば、排出樹脂が細線状のまま射出シリンダの外側に次々と排出されることで、射出シリンダの後端の射出プランジャ廻りに排出樹脂が溜まることがなくなり、射出シリンダの外側に排出された排出樹脂を容易に機外に除去できる。
【０００６】
ところで、プランジャ式射出成形機では、金型内に射出された樹脂の硬化に伴う収縮に備え、金型へ樹脂を射出する際には、射出プランジャをその射出ストロークの前進限より手前で停止させ、金型の冷却に伴って金型内に空隙ができないよう所要量の樹脂を金型内に追加充填する保圧工程がある。
このときの保圧のために設定される射出プランジャの前進を一旦停止させる位置から射出プランジャの前進限までの距離はクッション量と呼ばれ、射出する樹脂の種類や金型の大きさなどにより２ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲で設定される。
また、射出装置は、射出プランジャの往復移動を利用している構成上、カップリングが排出ガイドと干渉し衝突しないように、変化するクッション量を考慮して、最小クッション量を想定して設計されている。
【０００７】
従って、最大クッション量で成形するときには、射出プランジャが前進しきってもカップリングと排出ガイドとの間隙が大きすぎて、排出樹脂を折って切り離すことができず、射出シリンダから排出される細線状の排出樹脂を安定して細断することができない。
特に、構成上、排出樹脂を強制的に落下させて機体の外に排出することができないために、吸引装置を追加して排出樹脂を吸引して回収するように構成した竪型のプランジャ式射出成形機にあっても、単に吸引装置を追加するだけでは長尺の細線状の排出樹脂が吸引管を通過できないなどにより回収できないという問題があるので、従来の装置では未だ十分ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決するためなされたものであり、その目的は、排出ガイドから押し出される細線状の樹脂があまり長くならないようにして、回収しやすくすることにある。
さらに加えて、短く切断された排出樹脂を効率よく吸引できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、
射出プランジャ（１１）のプランジャヘッド（１１ｂ）からプランジャ軸（１１ａ）側に漏出した樹脂材料を射出シリンダ（１０）の後端から排出するプランジャ式射出成形機において、
前記射出シリンダ（１０）の後端に設けられ漏出した樹脂が細線状に固化して排出される複数の溝を有する排出ガイド（１２）と、前記射出プランジャ（１１）に沿って移動可能であって前記排出ガイド（１２）に対して接離して前記排出ガイド（１２）から排出される細線状の樹脂を切断ないし破断するカッター（１３０）と、前記射出プランジャ（１１）に固定され前記カッター（１３０）を進退するカッターシリンダ（１３１）と、前記カッターシリンダ（１３１）に作動流体を供給制御する流体制御手段とを含んでなるプランジャ式射出成形機の射出装置（１）によって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明を竪型のスクリュープリプラ式のプランジャ式射出成形機を例に詳細に説明する。
図１は本発明にかかるプランジャ式射出成形機の射出装置の一実施例の主要構成を示す断面図、図２は図１に示した排出ガイド周辺の構成を示す部分拡大断面図、図３は図１に示したＡ−Ａ断面図、図４は図１に示したＢ−Ｂ断面図である。
まず、図１について説明する。
図中、１は射出装置、２は可塑化装置である。
なお、説明を簡略にするため、この図では、本発明に関連のない構造は省略してある。
また、図中下側を「前側」、下側へ移動することを「前進」として説明している。
【００１１】
可塑化装置２は、可塑化シリンダ２０と、可塑化シリンダ２０の内部に回転制御及び進退制御可能に保持される可塑化スクリュー２１とを具備する。
この可塑化装置２は、従来公知のものであり、図示しないホッパーから可塑化シリンダ２０内に供給された樹脂原料を、可塑化スクリュー２１の回転により混練溶融しながら下方に送り、所定量の樹脂を射出シリンダ１０の下端部分から射出シリンダ１０内に供給するものである。
【００１２】
射出装置１は下方に向かって樹脂を射出する竪型のものであって、射出シリンダ１０と、射出プランジャ１１と、排出ガイド１２と、切断装置１３と、吸引機構１４と、図示されていない射出プランジャ１１の駆動機構とからなる。
射出シリンダ１０は、シリンダ部１００と、射出ノズル１０１とからなる。
射出プランジャ１１は、プランジャ軸１１ａと、プランジャヘッド１１ｂとからなり、その上端側は、射出プランジャ１１を駆動するための図示しない油圧シリンダ内の射出ピストンに接続され、上下方向に進退制御される。
【００１３】
プランジャ軸１１ａと射出シリンダ１０の内壁面との間隙は、直径差で０．２ｍｍ程度、プランジャヘッド１１ｂと射出シリンダ１０とのわずかな間隙は、直径差で０．１ｍｍ程度であるので、射出プランジャ１１は全体としては片側０．０９ｍｍ程度のわずかな段差を有する円筒形状をしている。
射出ごとにプランジャヘッド１１ｂと射出シリンダ１０とのわずかな隙間から微量の樹脂がプランジャ軸１１ａ側に漏洩し、長時間の成形運転の間にプランジャヘッド１１ａと射出シリンダ１０との間に充満する。
【００１４】
そして、射出プランジャ１１ａが後退するときに、プランジャヘッド１１ａと射出シリンダ１０との隙間がわずかであるから、上記段差によって充満した樹脂が後方に移動され、排出ガイド１２を通って射出シリンダ１０の外へ押し出されるように排出される。
なお、プランジャヘッド１１ｂの外周面と、射出シリンダ１０との間隙は、図では便宜上誇張してある。
【００１５】
排出ガイド１２は、射出シリンダ１０の上端側開口に取り付けられ、中央に射出プランジャ１１のプランジャ軸１１ａが緊密かつ往復移動可能に挿通される円環状の部材であり、その内周面には、図２に示したように、その軸方向に平行に延び、一方の端部から他の一方の端部に抜ける複数条の溝１２ａが設けられる。
この排出ガイド１２の上側の端面は、内周縁が外周縁よりへこんだテーパー面となっている。
射出成形機の運転中、射出シリンダ１０は所定の温度以上になっているから、プランジャ軸１１ａと射出シリンダ１０との間隙の漏出樹脂は溶融しており、排出ガイド１２から排出されるときに固化する。
【００１６】
ただし、固化し始める温度は、樹脂の材料の性質によるので、この実施例では、図３に示されるように、射出シリンダ１０の外側において、排出ガイド１２廻りに冷却媒体が供給される冷却管１５が巻き回されている。
このように、排出ガイド１２の溝１２ａを通過する樹脂を所定の温度に強制的に冷却するようにすれば、樹脂の材料によって、溝から樹脂が確実に固化して排出され、かつ、樹脂を折って切り離すことができないということがない。
【００１７】
切断装置１３は、環状のカッター１３０と、カッターシリンダ１３１と、エアコンプレッサ等の圧縮空気のエア供給源１３２と、方向切換弁１３３、制御装置１３４とからなる。
図２に示されるように、カッター１３０は、その内径がプランジャ軸１１ａの外径と略等しい円筒状の部材であって、外見上、カッター１３０の中空孔内部にプランジャ軸１１ａが挿嵌されるように、排出ガイド１２に対向する位置に設けられている。
【００１８】
また、カッター１３０は、クッション量に応じて前進端の位置が異なる射出プランジャ１１の移動と共にカッターシリンダ１３１が移動するのとは別に、固定されている排出ガイド１２に対して、接近ないし離隔するように往復移動できるように設けられている。
そして、カッター１３０のテーパー面は、カッター１３０が対向する排出ガイド１２のテーパー面に形状がほぼ合わさるように形成されている。
一方、カッター１３０のピストン部１３０ａは、カッターシリンダ１３１の内部に収納されて、実質的にカッター１３０を圧縮空気の圧力で作動する駆動機構のピストンを構成する。
従って、ピストン部１３０ａの外周面は、ピストン部１３０ａの移動を妨げない程度の極めてわずかな隙間をもって、カッターシリンダ１３１の内壁面にＯリング等を介して気密に当接している。
【００１９】
カッターシリンダ１３１は、プランジャ軸１１ａとラム１６０とを連結するカップリング１６１部分に設けられ、実質的にカッター１３０の上記駆動機構のシリンダを構成する。
また、カッターシリンダ１３１は、カッター１３０の下端側が外方に露出するよう、その外面を気密に覆い、かつ、カッター１３０がその内部をスライドし得るよう構成されている。
【００２０】
そして、カッターシリンダ１３１内に供給される空気の圧力により、カッター１３０のピストン部１３０ａを押して、射出プランジャ１１と同軸方向に往復移動される。
このように、カップリング１６１に取り付けて構成することによって、プランジャの変換のみならず、カッターの交換も容易である。
【００２１】
エア供給源１３２は、方向切換弁１３３を介してカッターシリンダ１３１に接続されている。
方向切換弁１３３から出力される一方のエアライン１３３ａは、カッターシリンダ１３１の下端側外周面に接続され、他方のエアライン１３３ｂは、カッターシリンダ１３１の下端側外周面に接続され、それぞれカッターシリンダ１３１内のシリンダ室に圧縮空気を送り得るようになっている。
この方向切換弁１３３は、制御装置１３４によって制御される。
【００２２】
射出プランジャ１１がクッション量で設定される前進位置にあるときに、エアライン１３３ａを通じてカッターシリンダ１３１内にエア供給源１３２から圧縮空気が供給されたときには、カッター１３０は、押し下げられ、その下端が、排出ガイド１２に当接し、反対に、エアライン１３３ｂから供給されたときには、カッター１３０は押し上げられる。
このカッター１３０は、常時は押し上げられた状態で保持されている。
【００２３】
吸引機構１４は、側壁を含むカバー１４０と、吸引装置１４１とからなる。
カバー１４０は、射出シリンダ１０の後端部の上方を覆うように設けられる。
吸引装置１４１は、その吸引パイプ１４１ａがカバー１４０の側壁を貫通して設けられる。
既に述べられているように、一回の射出ごとにプランジャヘッド１１ｂから漏れ出る樹脂はほんのわずかな量であるから、例えば、射出成形が２０００回程度（樹脂の種類や射出量によって異なる）の所定回数行われたときに、方向切換弁１３３を切り換えてカッター１３０を排出ガイド１２側に下降させ、突き当てて細線状に成形された樹脂を折って切り離し、吸引機構１４の吸引装置１４１によってカバー１４０内の折って切り離された排出樹脂を吸引して機外へ排出する。
【００２４】
この吸引動作は、少なくとも上記切断動作のたびに行う。
望ましくは、切断動作後の次の射出サイクルの保圧動作中に引き続き吸引すると、より確実に排出樹脂が吸引される。
なお、樹脂の材料の種類によっては、カッター１３０の移動を待たずに折れてしまうものがある。
また、樹脂の材料により固化する温度が低かったり、緩やかに固化して折りにくい排出樹脂があるので、排出ガイド１２から排出される排出樹脂を冷却するように構成することが好ましい。
本実施例では、図２及び図３に詳細に示されるように、冷却管１５を排出ガイド１２廻りに巻き回すように設け、必要に応じて排出ガイド１２を通過する排出樹脂を強制的に冷却することができるように構成している。
【００２５】
吸引装置141による吸引をより確実に行うために、カバー140で覆われる領域は狭い方が好ましい。
そこで、カバー140は、カップリング161とカッターシリンダ131、及びエアライン133aと133bの配管が貫通し得る開口140bが設けられて、許容し得る限り射出シリンダ10の後端部に近い位置に取り付けられる。
カバー140で覆われる領域は、可能な範囲で隙間がないようにするのが好ましく、図2に示されるように、開口140bの形状は、カップリング161とカッターシリンダ131、及びエアライン133aと133bの配管が通過し得る最低限の大きさになるよう形成されている。
【００２６】
さらに、図１に示されるように、本実施例では、カッターシリンダ１３１からエンドカバー１４０ａを出たエアライン１３３ａ及びエアライン１３３ｂの固定管部分を、既存の装置に設けられている射出プランジャ１１の位置検出用のエンコーダ１６２が取り付けられるラック１６３及びラック支持材１６４に沿わせ、マニホールド１６２を介してエア供給源１３１に接続するようにしている。
このように構成すれば、吸引装置１４のカバー１４０の領域を狭くできるし、射出プランジャ１１の移動と一体的に移動するカップリング１６１及びカッターシリンダ１３１が、射出プランジャ１１の移動を阻害することもない。
【００２７】
以下に、吸引機構１４と切断装置１３を制御する制御装置１３４の動作について説明する。
まず、射出成形の回数が予め設定された所定回数、例えば２０００回に到達したら、射出動作の開始と共に、吸引装置１４１を作動させる。
充填が完了すると、次に、方向切換弁１３３が切り換えられてエア供給源１３２がエアライン１３３ａに接続され、エア供給源１３２から圧縮空気が送出され、図３に示したように、カッター１３０が下方に押し下げられる。
この後、方向切換弁１３３が切り換えられ、カッター１３０が引き戻され、このカッター１３０の上下往復運動が所定回数繰り返されるようになっている。
カッターが下方に押し下げられると、細線状に押し出された樹脂が押し広げられ、折られて切り離される。
【００２８】
折られて切り離された排出樹脂は、吸引装置１４１に吸引、回収される。
カッター１３０の上下動が終了し、所定時間が経過したときに吸引装置１４１は停止する。
基本的には、これらの一連の動作は、保圧工程中に行われ、次の成形サイクルのための計量工程に入ってプランジャが後退し始める前には終了している。
もちろん上記一連の動作は成形サイクルとは別に行ってもよい。
この場合には、射出プランジャを前進させた後に同様な動作を行う。
【００２９】
また、より確実な吸引ができるように、吸引動作のみを少し多めに行ってもよい。
本発明によるときは、排出ガイド１２から上方に向けて細線状に延びる樹脂が、カッター１３０によって定期的に、確実に安定して切り離されるので、いたずらに長くなってしまうことがなくいので回収しやすく、また、回収後もかさばらない。
【００３０】
なお、上記の実施例は、竪型の射出成形装置であるが、横型のものに上記と同様の切断装置を設けてもよく、この場合、吸引機構は必ずしも必要ではなく、切断装置の下方に切り欠いた開口を設け、自然落下させて切断片を開口の下側に設けられる受け皿によって回収するようにしてもよい。
また、本明細書において、切断とは、カッターの移動によって、細線状の長尺の樹脂が短くされる状態を含むものであり、そのため、カッターは、細線状に押し出された樹脂を折損できるのであればよい。
【００３１】
また、排出ガイドの、カッター側の端面は、カッターによって押し広げられた樹脂の一部にその樹脂が折損し得る程度、応力が集中するものであればテーパー状でなくてもよい。
また、カッターの厚みやその往復移動制御機構や、折損された樹脂の吸引機構、排出ガイドの溝の形状や配置、数などは、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上記の通り構成され、多数の溝を有する排出ガイドを有するので、プランジャヘッドと射出シリンダとのわずかな隙間から漏洩し、プランジャ軸と射出シリンダとの間隙に溜まる排出樹脂を細線状にして射出シリンダの外に排出でき、折れて切り離されやすく、排出樹脂を回収しやすい。
そして、排出ガイドにテーパー状の凹面を設けると共に、それに対応するテーパー状の凸面を有し、所定の時期に作動するカッターを排出ガイドに突き当てて、既に排出ガイドにより比較的折れやすく形成された細線状の排出樹脂を強制的に折って切り離すので、より確実に安定して排出樹脂が回収される。
【００３３】
その結果、排出樹脂を確実に回収することができ、回収された樹脂もかさばらないという効果を奏する。
好ましくは、吸引機構を設けることにより、竪型のプランジャ式射出成形機であっても、確実に排出樹脂を機外に排出できる。
このとき、細線状の排出樹脂は、比較的短く切り離されているので、吸引機構が排出樹脂を吸引できないという恐れが小さい。
また、好ましくは、排出ガイドに冷却管を巻き回すなど、冷却装置を設けることにより、樹脂の材料の種類によらず、確実に切り離すことができる。
その結果、排出樹脂を確実にかつ安定して回収することが出来、回収された樹脂もかさばらないという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプランジャ式射出成形機の射出装置の一実施例の主要構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した排出ガイド周辺の構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１に示したＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１に示したＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１ 射出装置
１０ 射出シリンダ
１００ シリンダ部
１０１ 射出ノズル
１１ 射出プランジャ
１１ａ プランジャ軸
１１ｂ プランジャヘッド
１２ 排出ガイド
１２ａ 溝
１３ 切断装置
１３０ カッター
１３０ａ ピストン部
１３１ カッターシリンダ
１３２ エア供給源
１３３ 方向切換弁
１３３ａ エアライン
１３３ｂ エアライン
１３４ 制御装置
１４ 吸引機構
１４０ カバー
１４０ａ 開口
１４１ 吸引装置
１４１ａ 吸引パイプ
１５ 冷却管
１６０ ラム
１６１ カップリング
１６２ マニホールド
１６３ ラック
１６４ ラック支持部材
２ 可塑化装置
２０ 可塑化シリンダ
２１ 可塑化スクリュー

Claims (4)

1. 射出プランジャのプランジャヘッドからプランジャ軸側に漏出した樹脂材料を射出シリンダの後端から排出するプランジャ式射出成形機において、
   前記射出シリンダの後端に設けられ漏出した樹脂が細線状に固化して排出される複数の溝を有する排出ガイドと、前記射出プランジャに沿って移動可能であって前記排出ガイドに対して接離して前記排出ガイドから排出される細線状の樹脂を切断ないし破断するカッターと、前記射出プランジャに固定され前記カッターを進退するカッターシリンダと、前記カッターシリンダに作動流体を供給制御する流体制御手段とを含んでなるプランジャ式射出成形機の射出装置。
2. 前記カッターシリンダが前進端に位置するときに前記排出ガイドの後端近傍を囲繞するカバーと、前記カッターシリンダが前進位置にあるときに前記カバー内部の前記切断ないし破断された細線状の樹脂を吸引する吸引装置を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の射出装置。
3. 前記流体制御手段が、所定成形回数ごとに、かつ、前記射出プランジャが前進位置にあるときに前記カッターを前進させて、前記排出された細線状の樹脂を略所定の長さ以内に切断ないし破断させると共に、前記所定成形回数または前記所定成形回数より数回多い回数ごとに、かつ、前記カッターシリンダが前進位置にあるときに前記吸引装置を作動させて、前記カバー内の前記略所定の長さ以内に切断ないし破断された前記細線状の樹脂を吸引して排出させるように構成された請求項２に記載の射出成形機の射出装置。
4. 前記カッターシリンダが前記射出プランジャのプランジャ軸とラムとを連結するカップリ
   ングの前端に固定されることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機の射出装置。

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