JP3609756B2 - 成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式無段変速機のブロックベルトの熱硬化性樹脂製のブロック等の樹脂成形品を成形する際に用いられる成形装置に関し、特に射出圧力を低くする対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱硬化性樹脂の成形技術としては、図５に示すように、複数の分割体からなる金型ａのキャビティｂ内に成形材料ｓを配置し、その金型ａに圧力を加えるプレス成形（圧縮成形）、図６に示すように、ポットｃ内の成形材料ｓをプランジャｄにより加圧してノズル孔ｅから射出するトランスファ成形、図７に示すように、シリンダｇ内に供給された複数ショット分の成形材料ｓをスクリューｈの回転により可塑化し、該可塑化された成形材料ｓをスクリューｈの前進移動によりノズル孔ｉから複数回に亘って射出する射出成形等があるが、これらの成形技術には、それぞれ、次のような難点がある。
▲１▼ プレス成形
射出圧力が高いために、ばりが発生し易くかつ成形精度が低い。
▲２▼ トランスファ成形
ノズル孔ｅの全体又は開口端近傍に成形材料ｓが残留するために、材料ロスが多い。
▲３▼ 射出成形
小容量（例えば１ｇ未満）の成形品を成形できるものが実現されておらず、
また、実現したとしても、作動停止に伴う材料ロスが多い。
【０００３】
したがって、ベルト式無段変速機に使用されるブロックベルトのブロックのように、高い成形精度が要求されかつ小容量である成形品を、低コストで成形しようとする場合には、何れも不適である。
【０００４】
一方、本出願人は、先の出願（特開平８−１４２１４１）において、図８に示すように、シリンダｍに嵌挿された大径プランジャｎと、この大径プランジャｎに相対移動可能に嵌挿されていて、ノズル孔ｐに嵌挿可能な小径プランジャｑとを備えた、いわばダブルプランジャ方式の成形技術を提案した。
【０００５】
この提案例によれば、シリンダｍ内の成形材料を加熱しつつ大径プランジャｎにより加圧して可塑化することができるので、専用の可塑化手段が不要であり、その分だけ装置のコンパクト化を図ることができる。さらには、小径プランジャｑによりノズル孔ｐ内の成形材料を排出することができるので、毎回、シリンダｍ内の成形材料を完全排出して新しい成形材料を使用することができ、成形品の品質を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案例の場合には、ノズル孔ｐの径が小さいために、射出圧力が高くなるという問題がある。
【０００７】
つまり、加圧力が高くなると、ばりが発生し易くなって材料ロスが増大するという事態が発生する。また、そのような事態を回避するには、金型に対する型締力を大きくする必要があるが、そうすると、今度は、金型がダメージを受けるとともに、成形精度が低下し易くなり、さらには、型締装置の大形化を招くことになる。
【０００８】
本発明は係る諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、成形材料をシリンダ内で可塑化してプランジャにより射出するようにした成形装置において、シリンダのノズル孔形状に工夫を加えることで、シリンダ内での成形材料の可塑化及び成形材料のシリンダからの完全排出に支障を来すことなく、射出圧力が低くて済むようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、ノズル孔を大径化してプランジャ先端部により閉塞されるようにすることで、プランジャによる射出圧力を低くできるとともに、シリンダ内の成形材料を完全排出できるようにし、そのノズル孔の開口端を小径に絞ることで、シリンダ内での成形材料の可塑化に支障を来さないようにした。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明では、軸線が略水平方向に延びるように配置されていて、一端にノズル孔を有するシリンダと、このシリンダに軸方向に移動可能に嵌挿されたプランジャと、このプランジャをシリンダのノズル孔に向かって進退移動させる移動手段と、シリンダ内の成形材料を加熱するための加熱手段とを備え、上記シリンダ内の成形材料をプランジャの前進移動により加圧しつつ加熱手段により加熱して可塑化するようにした成形装置が前提である。
【００１１】
そして、上記ノズル孔のシリンダ本体側部分は、該シリンダ本体と同じ内径に設けられており、一方、ノズル孔の開口端側部分は、該開口端に向かって内径が小さくなるように絞られているものとする。そして、上記プランジャの先端部は、該プランジャが前進端に達したときにノズル孔を閉塞する形状に形成されているものとする。
【００１２】
上記の構成によれば、ノズル孔のシリンダ本体側部分が該シリンダ本体と同じ内径であるので、従来のようにノズル孔がシリンダ本体よりも小径である場合に比べて、プランジャによる射出圧力は低くて済む。また、プランジャが前進端に達したときには、そのプランジャの先端部によりノズル孔が閉塞されるので、ノズル孔内に成形材料が残留することはなく、よって、シリンダ内の成形材料は完全に排出される。一方、上記ノズル孔の開口端側部分が該開口端に向かって小径に絞られているので、ノズル孔の全体がシリンダ本体と同じ内径である場合に比べると、シリンダ内での成形材料の可塑化は適正に行われる。
【００１３】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、ノズル孔の開口端側部分は、該開口端に向かって内径が漸次小さくなる断面テーパ状に形成されており、一方、プランジャの先端部は、先端側に向かって外径が漸次小さくなる断面テーパ状に形成されているものとする。
【００１４】
上記の構成によれば、ノズル孔の開口端側部分は、該開口端に向かって内径が漸次小さくなる断面テーパ状であり、一方、プランジャの先端部は、先端側に向かって外径が漸次小さくなる断面テーパ状であるので、プランジャが前進端に達したときに該プランジャの先端部によりノズル孔が閉塞されるという上記請求項１の発明における作用は具体的に営まれる。
【００１５】
請求項３の発明では、上記の成形装置は、エンドレスの張力帯に該張力帯の長さ方向に等間隔に係止固定されて伝動ベルトを形成するベルト用ブロックを成形するために用いられるものとする。
【００１６】
上記の構成において、エンドレスの張力帯に、複数のベルト用ブロックが該張力帯の長さ方向に等間隔に係止固定されてなる伝動ベルトは、例えばベルト式無段変速機の高負荷伝動ベルトとして知られており、そのブロックは、ベルト幅方向の寸法が二十数ｍｍ，ベルト厚さ方向寸法が十数ｍｍ，ベルト長さ方向寸法が数ｍｍであって極めて小容量の成形品であり、また、一般の伝動ベルトの場合に比べると、極めて高い成形精度が要求される。よって、そのようなブロックが成形品であることにより、上記請求項１及び２の発明での作用は具体的にかつ適正に営まれる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る成形装置の全体構成を示している。この成形装置は、図２に示すように、ベルト式変速機のブロックベルトにおけるインサート成形ブロックの成形工程において、成形材料を可塑化して所定の金型内に射出するために使用される。
【００１９】
先ず、ブロックベルトについて説明しておくと、このものは、ベルト幅方向に並ぶように配置された１対の張力帯１，１に、ベルト長さ方向に所定ピッチをもって配置された所定個数のブロック２，２，…を係止固定させてなっている。そして、各ブロック２は、図３にも示すように、ベルト厚さ方向外周側（同図の上側）にベルト幅方向（同図の左右方向）に延びるように配置される上ビーム部３と、この上ビーム部３に平行に延びるように設けられていて、ベルト厚さ方向内周側（同図の下側）に配置される下ビーム部４と、これら上下両ビーム部３，４のベルト幅方向中央部分同士を連結するピラー部５とにより形成されていて、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂と強化繊維との複合材料からなる成形材料と、アルミニウム合金等からなる補強材６とを用いてインサート成形される。
【００２０】
上記の成形装置は、１ショット分に見合う量の成形材料を計量する計量機構１０と、この計量機構１０の下方に軸線が水平方向に延びるように配置されていて、一端（図１の左端）にノズル孔２０ａを有するシリンダ２０と、このシリンダ２０の軸線上に配置されていて、一端側（同図の左端側）がシリンダ２０内に嵌挿されたプランジャ３０と、このプランジャ３０をシリンダ２０のノズル孔２０ａに向かって進退移動させる移動手段としての油圧シリンダ４０とを備えている。
【００２１】
上記の計量機構１０は、定容量ポット１１と、この定容量ポット１１内に成形材料を充填する充填手段１２と、この充填手段１２により定容量ポット１１内に充填された成形材料の充填圧を検出する図外の圧力センサとを有しており、所定の充填圧でもって定容量ポット１１内に成形材料を充填することで、１回の成形に見合う量の成形材料を計量するようになされている。
【００２２】
上記のシリンダ２０は、装置基台上の支持部材２２に固定されたシリンダ本体２３と、このシリンダ本体２３の先端側に配置されていて、上記のノズル孔２０ａが形成されたノズル２４とからなっており、ノズル２４は、セットカラー２６によりシリンダ本体２３に取外し可能に取り付けられている。そのシリンダ径（シリンダ本体２３の内径）は、例えば９ｍｍとされている。これらシリンダ本体２３及びノズル２４には、それぞれ、シリンダ２０内の成形材料を加熱する加熱手段としてのヒータ２３ａ，２４ａが設けられている。シリンダ本体２３の上側には、計量機構１０により計量された成形材料をシリンダ２０内に導入されるように案内するホッパ２５が配置されている。
【００２３】
そして、本実施形態では、上記ノズル孔２０ａのシリンダ本体２３側部分（図１の右側部分）は、該シリンダ本体２３と同じ内径に設けられており、ノズル孔２０ａの開口端側部分（同図の左側部分）は、該開口端に向かって内径が小さくなるように絞られている。一方、プランジャ３０の先端部は、図４にも示すように、プランジャ３０が前進端に達したときに、ノズル孔２０ａを閉塞する形状に形成されている。
【００２４】
具体的には、上記ノズル孔２０ａの開口端側部分は、該開口端に向かって内径が漸次小さくなる断面テーパ状（テーパ角は、２０〜６０°）に形成されており、プランジャ３０の先端部は、先端側に向かって外径が漸次小さくなる断面テーパ状に形成されている。また、ノズル孔２０ａの開口径φは、φ＝２．０〜８．０ｍｍとされている。
【００２５】
ここで、成形時のばりの発生を少なく抑えるためのプランジャ径Ｄ（＝シリンダ径）について説明する。
【００２６】
射出圧力Ｐと、プランジャ３０の径Ｄと、油圧シリンダ４０のシリンダ径ｄと、油圧シリンダ４０の油圧力ｐとの間には、
Ｐ＝〔π・（ｄ／２）^２ ×ｐ〕÷〔π・（Ｄ／２）^２ 〕 ．．．．（１）
という関係がある。
【００２７】
一方、ばりは、射出圧力Ｐが２０ＭＰａ以上（Ｐ≧２０ＭＰａ）であるときに多く発生することが実験により判明しており、また、油圧シリンダ４０の場合には低圧力域では制御が難しいことから、油圧力ｐをｐ＝４ＭＰａとすると、上記の式（１）から、
２０＞〔π・（ｄ／２）^２ ×４〕÷〔π（Ｄ／２）^２ 〕
５＞〔（ｄ／２）^２ 〕÷（Ｄ／２）^２
Ｄ＞ｄ÷５^１／２ ≒ｄ÷２．２３６．．．．
よって、例えば、油圧シリンダ４０のシリンダ径ｄがｄ＝２０ｍｍである場合には、プランジャ３０の径Ｄは、略８．９５ｍｍ以上であればよいことが判る。
【００２８】
ここで、上記のように構成された成形装置の作動について説明する。
【００２９】
先ず、計量機構１０では、１ショット分に見合う量の成形材料が計量され、該計量された成形材料は、ホッパ２５によりシリンダ２０内に供給される。次いで、シリンダ２０内の成形材料は、各ヒータ２３ａ，２４ａにより加熱されるとともに、プランジャ３０が油圧シリンダ４０により前進移動して加圧される。このとき、ノズル孔２０ａの開口端が絞られているので、シリンダ２０内の成形材料は、その開口端からこぼれ落ちることなく適正に可塑化される。
【００３０】
次いで、成形装置のノズル２４先端が金型（図示せず）に接続され、この状態で、プランジャ３０が油圧シリンダ４０により前進移動する。これにより、シリンダ２０内の可塑化された成形材料は、ばり発生圧力よりも低い射出圧力をもって所定金型（図示せず）のキャビティ内に射出される。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、ベルト式無段変速機に使用されるブロックベルトのブロック２，２，…を成形するに当り、シリンダ２０内の成形材料をプランジャ３０の前進移動により加圧しつつヒータ２３ａ，２４ａにより加熱して可塑化した後に所定の金型内に射出するようにした成形装置として、ノズル孔２０ａのシリンダ本体２３側部分を該シリンダ本体２３と同じ内径にし、かつノズル孔２０ａの開口端側部分を、該開口端に向かって内径が小さくなるように絞る一方、プランジャ３０の先端部を、該プランジャ３０が前進端に達したときにノズル孔２０ａを閉塞する形状に形成するようにしたので、成形材料の完全排出とシリンダ２０内での可塑化とを適正に行うことができるにも拘わらず、射出圧力を低くすることができ、金型に対する型締力を大きくせずにばりの発生を抑えて材料ロスを低減することができる。
【００３２】
尚、上記の実施形態では、プランジャ３０の移動手段に油圧シリンダ４０を用いるようにしているが、移動手段としては、例えばエアシリンダや電動モータ等、種々のものを用いることができる。
【００３３】
また、上記の実施形態では、ノズル孔２０ａの開口端側部分及びプランジャ３０の先端部を、断面テーパ状に形成するようにしているが、それらの断面形状は特に限定されるものではなく、例えば断面円弧状に形成するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、上記の実施形態では、ベルト式無段変速機におけるブロックベルトのブロック２，２，…を成形する場合について説明しているが、本発明は、種々の成形品の成形に適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、熱硬化性樹脂を含有してなる成形材料を用い、シリンダ内の成形材料を加熱しつつプランジャにより加圧して可塑化した後に所定の金型内に射出するようにした成形装置において、ノズル孔の径をシリンダ径と同じにし、かつ該ノズル孔の開口端を小さく絞るようにしたので、成形材料の完全排出とシリンダ内での可塑化とを適正に行うことができるにも拘わらず、射出圧力を低くすることができ、金型に対する型締力を増大させることなく、ばりの発生を抑えて材料ロスを低減することができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、上記ノズル孔の開口端側部分及びプランジャの先端部を断面テーパ状に形成することとしたので、上記請求項１の発明による効果を具体的に得ることができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、上記の成形装置を、エンドレスの張力帯に係止固定されて伝動ベルトを形成するベルト用ブロックを成形するために用いられるものとするようにしたので、上記請求項１及び２の発明による効果を具体的にかつ適正に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る成形装置の構成を示す縦断側面図である。
【図２】ブロックベルトを示す斜視図である。
【図３】成形品としてのブロックを示す平面図である。
【図４】プランジャが前進端に達したときの要部を拡大して示す縦断側面図である。
【図５】プレス成形に用いられる成形装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図６】トランスファ成形に用いられる成形装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図７】射出成形に用いられる成形装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図８】２つのプランジャを備えた提案例の成形装置の構成を示す図１相当図である。
【符号の説明】
２０ シリンダ
２０ａ ノズル孔
２３ シリンダ本体
２３ａ，２４ａ ヒータ（加熱手段）
３０ プランジャ
４０ 油圧シリンダ（移動手段）

Claims (3)

1. 軸線が略水平方向に延びるように配置され、一端にノズル孔を有するシリンダと、
   上記シリンダに軸方向に移動可能に嵌挿されたプランジャと、
   上記プランジャを上記シリンダのノズル孔に向かって進退移動させる移動手段と、
   上記シリンダ内の成形材料を加熱するための加熱手段とを備え、
   上記シリンダ内の成形材料を上記プランジャの前進移動により加圧しつつ上記加熱手段により加熱して可塑化した後に所定の金型内に射出するようにした成形装置であって、
   上記ノズル孔の上記シリンダ本体側部分は、該シリンダ本体と同じ内径に設けられ、
   上記ノズル孔の開口端側部分は、内径が小さくなるように絞られ、
   上記プランジャの先端部は、該プランジャが前進端に達したときに上記ノズル孔を閉塞する形状に形成されている
   ことを特徴とする成形装置。
2. 請求項１記載の成形装置において、
   ノズル孔の開口端側部分は、該開口端に向かって内径が漸次小さくなる断面テーパ状に形成され、
   プランジャの先端部は、先端側に向かって外径が漸次小さくなる断面テーパ状に形成されている
   ことを特徴とする成形装置。
3. 請求項１又は２記載の成形装置は、
   エンドレスの張力帯に該張力帯の長さ方向に等間隔に係止固定されて伝動ベルトを形成するベルト用ブロックを成形するために用いられるものである
   ことを特徴とする成形装置。

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