JP4716834B2 - 射出成形設備における射出成形機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、コールドランナーを有する金型を使用して射出成形機によりたとえば光ディスク基板などの成形品を連続成形する射出成形設備において、射出成形工程の後工程にスパッタ装置や張合せ装置などにより搬送・加工工程などを具備し、前記後工程で発生した装置トラブル時に、射出成形機を連続運転に移行可能な状態を待機させる射出成形機の運転方法に関する。

従来、たとえば特許文献１には、トラブル発生時に、射出成形機を停止させずに、・１ショット成形後に、成形機の待機時間を設けてサイクルを長くすること（図２）、・複数ショット成形後に、成形機の待機時間を設けてサイクルを長くすること（図３）、・１または複数ショット成形後に、成形機の待機時間を設けてサイクルを長くすること（図４）により、それぞれ打ち捨て量を減少させ材料歩留りを向上させる方法が記載されている。
特開２００２−３３１５６０（図２〜図４）

上記方法には、一次停止と打ち捨て用のショットを繰り返す方法が提案されているが、この待機時に発生するトラブルに対応する技術は開示されていない。
たとえば、射出成形機のシリンダからノズルを介して供給される樹脂は、金型に設けられたランナーからキャビティに導入される。この金型のランナーには、樹脂を加熱しつつキャビティに送り出すホットランナーと、加熱しないでキャビティに送り出すコールドランナーとがある。そしてキャビティに供給された樹脂は冷却、凝固された後、金型が型開きされて成形品が取出される。

ところで、前記コールドランナーの場合、待機時間が長くなると、金型によりノズルが冷却され樹脂の流動性が低下してゲート詰まりが生じやすくなる。このゲート詰まりにより、次のショット開始時に樹脂をスムーズに供給することができないため、待機時間を十分延長できず、材料歩留りを向上させることができないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、射出成形設備において、射出成形工程の後工程で装置トラブルの発生時に、射出成形機のノズルのゲート詰まりを解消できるコールドランナーを有する金型を用いた射出成形機の運転方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、射出成形機のシリンダの樹脂をノズルから金型のコールドランナーを介してキャビティに射出し成形するに際し、連続成形する通常成形モードで、前記ノズルを金型に接触させ、射出成形機が停止された待機モードで、金型に前記ノズルが接触した状態で成形を停止し、金型により前記ノズルを冷却する第１待機工程と、前記ノズルを金型から後退させて離間させるノズル後退工程と、前記シリンダからの伝熱作用で前記ノズルを加熱して前記ノズル内の樹脂の流動性を高める第２待機工程と、前記ノズルを突出させて金型に接触させるノズルタッチ工程と、前記ノズルから樹脂を前記キャビティに供給し成形する捨て打ち工程と、を順次単数回、または複数繰り返して行うものである。

請求項２記載の発明は、通常成形モードの型開き前に成形後サックバックを行い、第１待機工程の前に、前記成形後サックバックの吸引量よりも多いサックバックを行うものである。

請求項３記載の発明は、第２待機工程の終了時またはノズルタッチ工程中にサックバックを行うものである。

上記請求項１記載の発明において、装置トラブルが発生して後工程の装置が停止された待機モードでは、停止された射出成形機のノズルにおいて、シリンダから熱伝導されるよりも多くの熱量が金型側に放熱されてノズル内の樹脂が冷却され、樹脂の流動性が低下されるが、待機モードから通常成形モードにモード変更する時に、ノズルを後退させて金型から離間させることで、ノズルから金型への放熱を無くし、シリンダから伝導される熱でノズル内の樹脂を加熱して流動性を高めることができる。これにより、十分な待機時間を確保しても、ゲート詰まりすることなく打ち捨て成形することができる。したがって、樹脂の打ち捨て量を削減でき、打ち捨て工程や待機モードから通常成形モードへの運転再開をスムーズに行えて、ゲート詰まりが生じることがない。

また請求項１記載の発明において、通常成形モードで装置トラブルが発生し最後に成形品が金型から離型された後、射出成形機が停止される待機モードになると、射出成形機では、シリンダから熱伝導されるよりも多くの熱量がノズルから金型側に放熱されてノズル内の樹脂が冷却される。このため樹脂の流動性が低下されて、成形が再開されると、ノズルが閉塞されてゲート詰まりが発生し、スムーズな運転再開が出来ない。しかし、上記運転方法によれば、ノズル内の樹脂の流動性が低下していても、ノズル後退工程でノズルを金型から離間させることで、ノズルから金型への放熱を大幅に低減または殆ど無くして、第２待機工程の待機時間によりシリンダから伝導される熱によりノズルを加熱して内部の樹脂の流動性を回復することができる。したがって、第１の待機工程の待機時間を十分に確保してもゲート詰まりが発生することがなく、打ち捨て工程や通常成形モードでの運転再開をスムーズに行うことができる。また第１待機工程では、ノズル内の樹脂が凝固温度まで冷却されるまでの時間、射出成形機を停止することができるので、第１待機工程の待機時間を十分に確保することができる。これにより捨て打ち工程の回数を少なくして捨て打ち量を削減し、材料歩留りを向上させることができ、ランニングコストの抑制を図り生産性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、第１待機工程の前に、前記成形後サックバックの吸引量よりも多いサックバックを行うことにより、第１待機工程での待機時間中に、ノズルから金型への洟垂れを効果的に防止することができる。

請求項３記載の発明によれば、第２待機工程の終了時またはノズルタッチ工程の途中で、サックバックを行うことにより、打ち捨て工程の開始前や通常成形工程の運転再開前にノズルからの洟垂れを未然に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
この射出成形設備は、たとえばポリカーボネート材料等を用いたディスク基板を製造するためのもので、図４に示すように、表側ディスク基板と裏側ディスク基板とをそれぞれ成形する射出成形機１，１、これら射出成形機１，１から成形品をそれぞれ取出す成形品取出し機２，２、成形品を搬送する搬送装置３、ディスク基板を加工するためのスパッタ装置４、各ディスク基板を受け渡すための成形品受渡し装置５，表側ディスク基板と裏側ディスク基板とを張り合わせる成形品貼り合わせ装置６、および成形ディスク基板を検査する検査装置７により製造ラインが構成されている。ここで後工程とは、各射出成形機１による２つの射出成形工程と各成形品取出し機２による２つの成形品取出し工程の下流側の工程をいい、搬送装置３による２つの成形品の各搬送工程、スパッタ装置４による２つの成形品の各スパッタ工程、成形品貼り合わせ装置６による貼り合わせ工程、検査装置７による検査工程、を含むものとする。

前記射出成形機は横型で、図３に示すように、基台１１上の一端側に配置された金型装置１２と、他端側に配置されて金型装置１２に成形材料を供給する射出シリンダ装置１３とが具備されている。

金型装置１２は、固定支持体２１に固定された固定金型（金型）２２と、この固定金型２２との間にキャビティ２３を形成する可動金型（金型）２４とを具備し、固定金型２２には、樹脂をキャビティ２３に導入するコールドランナー２６が設けられている。また前記固定金型２２から可動金型２４を離間移動してキャビティ２３内の成形品を離型し取出し可能な型締め装置２５が設けられている。この型締め装置２５は、前記可動金型２４が水平方向の型締め用ガイドロッド２５ａを介して固定金型２２に接近離間自在に支持され、型締め用モータ２５ｂによりタイミングベルトとタイミングプーリなどからなる型締め用巻き掛け伝動機構２５ｆを介して型締め用ねじ軸２５ｄが回転駆動される。また型締め用ねじ軸２５ｄとそれに螺合する型締め用雌ねじ部材２５ｅからなる型締め用ボールねじ式機構２５ｃにより、固定金型２２に対して可動金型２４を接近離間移動および締付自在に構成されている。また前記固定金型２２と可動金型２４は冷却手段（図示せず）を有し、この冷却手段によりコールドランナー２６からキャビティ２３に導入された樹脂を冷却して凝固させる。

前記射出シリンダ装置１３は、基台１１上のスライドレールに案内されて金型装置１２に対して接近離間自在な可動台３１が設置され、この可動台３１に加熱シリンダ３２が設けられている。前記加熱シリンダ３２は、材料ホッパ３３から供給される樹脂材料を加熱ヒータ３４により加熱溶融するとともに、計量用駆動装置４２により回転駆動されるスクリュー軸３５により混練・給送し、かつ射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５先端のプランジャ３６で空間３２ａ内の樹脂を樹脂供給用のノズル３７から金型装置１２に送り出すように構成されている。

前記基台１１には、可動台３１を介して加熱シリンダ３２を移動し前記ノズル３７を金型装置１２の固定金型２２に当接離間可能なノズルタッチ用移動装置３８が設けられている。このノズルタッチ用移動装置３８は、基台１１に設けられたノズルタッチ用モータ３８ａにより、タイミングベルトとタイミングプーリなどからなるノズルタッチ用巻き掛け伝動機構３８ｄを介して可動台３１の移動方向に沿って配置されたノズルタッチ用ねじ軸３８ｂを回転駆動する。そして可動台３１には、ノズルタッチ用ねじ軸３８ｂが螺合されるノズルタッチ用雌ねじ部材３８ｃが設けられており、可動台３１を介して加熱シリンダ３２を移動可能に構成されている。

また基台１１上の他端部に設置された支持台４１には、前記スクリュー軸３５を回転駆動して成形材料を給送する前記計量用駆動装置４２と、スクリュー軸３５およびプランジャ３６を軸心方向に沿ってノズル３７側に突出して樹脂をキャビティ２３に射出し、また後退してノズル３７内の樹脂をサックバックする前記射出用駆動装置４３とが設けられている。

前記計量用駆動装置４２は、基台１１側に支持された計量用モータ４２ａと、前記スクリュー軸３５の基端側に軸心方向にのみ移動自在に設けられた計量用回転駆動体４２ｂと、計量用モータ４２ａの出力軸と計量用回転駆動体４２ｂとを連結連動するタイミングベルトとタイミングプーリなどからなる計量用巻き掛け伝動機構４２ｃとで構成され、計量用モータ４２ａにより計量用巻き掛け伝動機構４２ｃを介して計量用回転駆動体４２ｂおよびスクリュー軸３５を回転駆動し、所定量の樹脂をプランジャ３６の前方の空間３２ａに送給する。

また射出用駆動装置４３は、支持台４１に設けられた射出用モータ４３ａにより、タイミングベルトとタイミングプーリなどからなる射出用巻き掛け伝動機構４３ｂを介して射出用ねじ軸４３ｃを回転駆動し、支持台４１に前記軸心方向に出退自在に支持されかつスクリュー軸３５の基端部に回転のみ自在に連結された射出用伝動部材４３ｄが設けられ、この射出用伝動部材４３ｄに設けられた射出用雌ねじ部材４３ｅが前記射出用ねじ軸４３ｃに螺合されている。したがって、射出用モータ４３ａにより射出用巻き掛け伝動機構４３ｂを介して射出用ねじ軸４３ｃを回転駆動し、射出用雌ねじ部材４３ｅにより射出用伝動部材４３ｄを介してスクリュー軸３５を軸心方向に出退移動させることができる。このようにスクリュー軸３５を突出移動させることにより、プランジャ３６で空間３２ａ内の樹脂をノズル３７に押出し、金型装置１２のコールドランナー２６を介してキャビティ２３に樹脂を射出することができる。また、スクリュー軸３５を後退移動することにより、ノズル３７内の樹脂をサックバックして洟垂れを防止できる。

次に図１および図２を参照して、後工程で装置トラブルが発生した場合の射出成形機１の運転方法について説明する。通常成形モードで運転中に、後工程に装置トラブルが発生し、射出成形機１では型開き動作により成形品が取出されると、通常成形モードから待機モードに切換えられる。この待機モードは、第１待機工程、ノズル後退工程、第２待機工程、ノズルタッチ工程、打ち捨て工程が順次繰り返して行われる。
１．［通常成形モード］
（射出開始および射出終了）
ノズル３７が固定金型２２に接触した状態で、射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６がノズル３７側に移動されて空間３２ａ内の樹脂がノズル３７から金型装置１２のコールドランナー２６を介してキャビティ２３に射出される。

（計量終了）
キャビティ２３内の樹脂が冷却されるとともに、射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が所定距離後退され、さらに計量用駆動装置４２によりスクリュー軸３５が回転されて所定量の樹脂が空間４２ａに供給される。

（成形後サックバック）
射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が所定量Ｌ１だけ後退されてノズル３７内の樹脂が吸引され、ノズル３７からの洟垂れ（樹脂垂れ）が防止される。

（型開き）
型締め装置２５により可動金型２４が固定金型２２から離間され、キャビティ２３で凝固された成形品が取出され、成形品取出し機２により搬送装置３に移載される。
２．［通常成形モードから待機モード］
（第１待機時サックバックおよび第１待機工程）
後工程の装置トラブルにより連続成形が停止され、ノズル３７が固定金型２２に接触した状態で保持される。そして型開き動作と同時に射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が所定量Ｌ２だけ後退されてノズル３７内の樹脂が吸引されて、第１待機時サックバックが行われる。ノズル３７内の樹脂圧力が負圧にされてノズル３７からの洟垂れが防止される。ここで、前記成形後サックバック時の吸引量（プランジャ３６の後退距離：Ｌ１）＜第１待機時サックバックの吸引量（プランジャ３６の後退距離：Ｌ２）とされ、これによりノズル３７内を負圧として洟垂れが効果的に防止される。

第１待機工程においては、冷却される固定金型２２によりノズル３７が放熱され、この放熱量が加熱シリンダ３２からの伝熱量を上回り、その結果、ノズル３７が冷却されて内部の樹脂の流動性が低下したり流動性が無くなる。ここで、第１待機工程の待機時間Ｔ１は、第１待機工程の待機時間Ｔ１と後述の第２待機工程の待機時間Ｔ２との合計時間が、加熱シリンダ３２内の樹脂が劣化して炭化が始まる時間以内に設定されていればよく、たとえば加熱シリンダ３２の温度が３７０℃の場合、Ｔ１＋Ｔ２を含む待機モードの時間は約５００秒以内である。

（ノズル後退工程）
ノズルタッチ用移動装置３８により加熱シリンダ３２と共にノズル３７が後退されて固定金型２２から所定距離離間される。この離間距離は、固定金型２２とノズル３７との間の熱伝導が遮断されればよく、この隙間はたとえば少なくとも約０．５ｍｍ以上が確保される。

（第２待機工程）
ノズル３７と固定金型２２との間に隙間が形成されることにより、ノズル３７から固定金型２２への放熱が遮断され、加熱シリンダ３２から伝導される熱によりノズル３７が加熱されて内部の樹脂の流動性が回復される。この第２待機工程の待機時間Ｔ２は、ノズル３７内の樹脂の流動性が高まって洟垂れが開始される時間以内に設定され、ノズル３７内の樹脂容量や樹脂の種類、加熱シリンダ３２の温度などに左右されるが、このポリカーボネート樹脂によりディスク基板を成形する場合ではたとえば約３０秒前後である。

（ノズルタッチ工程）
ノズルタッチ用移動装置３８によりノズル３７が突出されて固定金型２２に当接される。

（第２待機サックバック）
上記ノズルタッチ工程の前、またはノズルタッチ工程と同時に、射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が所定量Ｌ３だけ後退されてノズル３７内の樹脂が吸引され、流動性が回復された樹脂の洟垂れが防止される。

（打ち捨て工程）
通常の射出成形と同様に、射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が移動されて樹脂がノズル３７から金型装置１２のコールドランナー２６を介してキャビティ２３に射出される（射出開始）。樹脂供給が完了される（射出終了）と、キャビティ２３内の樹脂が冷却されるとともに、射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が後退され、さらに計量用駆動装置４２によりスクリュー軸３５が回転されて所定量の樹脂が空間３２ａに供給される（計量終了）。さらに射出用駆動装置４３によりスクリュー軸３５およびプランジャ３６が所定量Ｌ３だけ後退されてノズル３７内の樹脂が吸引され、洟垂れが防止される（打ち捨て時サックバック）。この打ち捨て時サックバックの吸引量は、前記成形後サックバックより少し多くする。これは、樹脂が劣化すると、洟垂れしやすくなるためである。さらに型締め装置２５により型開きされ（型開き）、キャビティ２３から凝固された成形品が取出され、成形品取出し機２により打ち捨て位置に排出される。この打ち捨て工程における射出成形回数は、加熱シリンダ３２の容量に対応して熱劣化される樹脂を排出可能な回数であり、たとえば単数回または複数回（ここではたとえば２回）が行われる。

装置トラブルが復旧しない場合には、再度待機工程が開始され、繰り返される。装置トラブルが復旧した場合には、複数回、正常に戻すための打ち捨て成形を行った後、正常で連続した通常成形モードに移行される。

上記実施の形態によれば、待機モードでは、加熱シリンダ３２からノズル３７に伝導されるより多くの熱量がノズル３７から固定金型２２側に放熱され、ノズル３７内の樹脂が冷却されて流動性が低下されるが、ノズル３７を一旦後退させて固定金型２２から離間させることで、固定金型２２への放熱を止め、加熱シリンダ３２からの熱でノズル３７を加熱して樹脂の流動性を再度高めることができる。これによりゲート詰まりを防止して、打ち捨て成形や通常成形モードの連続成形をスムーズに再開できる。

また第１待機工程の待機時間Ｔ１を十分にとることにより、ノズル３７からの洟垂れを防止できるので、射出成形機１に十分な停止時間をとることができて、待機モード中の打ち捨てショット回数を大幅に削減することができ、材料歩留りを向上させることができて、ランニングコストの抑制を図り生産性を向上させることができる。

さらに第１待機工程の前に、成形後サックバックの吸引量よりも多い吸引量で第１待機時サックバックを行うことにより、第１待機工程でノズル温度が十分に下がりきるまでの間、ノズル３７から金型装置１２への洟垂れを効果的に防止することができる。

さらに第２待機工程の終了時またはノズルタッチ工程中に、第２待機時サックバックを行うことにより、打ち捨て開始前や運転再開前のノズル３７からの洟垂れを未然に防止することができる。

なお、上記実施の形態では、横型の射出成形機１について説明したが、図５に示す縦型の射出成形機１’であっても同様の効果を奏することができる。ここで先の実施の形態の射出成形機１と同様の機能を奏する部材には同一の符号を付している。この射出成形機１’は、加熱シリンダ３２の中空部に、射出用駆動装置４３により出退されるプランジャ３６を有している。そして、バレル５１内にスクリュー軸３５を有する可塑化装置５２の出口が加熱シリンダ３２の中間部に接続されている。加熱シリンダ３２の出口に樹脂射出用のノズル３７が設けられ、図示しないノズルタッチ移動装置により、ノズル３７を固定金型（上金型）２２に当接離間自在に構成されたものである。

本発明は、後工程で発生した装置トラブル時に、射出成形機を連続運転可能な状態で待機させる射出成形設備において、材料ロスを大幅に少なくでき、連続運転するあらゆる射出成形設備に好適である。

本発明に係る射出成形機の実施の形態を示す工程図で、（ａ）は通常成形モードから待機モードへの工程図、（ｂ）は打ち捨て工程の動作工程図である。 同射出成形機の動作説明図で、（ａ）は通常成形モードから待機モードへのタイミングチャート、（ｂ）はノズルと金型装置の動作位置を示す説明図である。 横型の射出成形機を示す一部切欠き正面図である。 同射出成形機を具備した射出成形設備を示す全体平面図である。 射出成形機の他の実施の形態（縦型）を示す正面断面図である。

符号の説明

１ 射出成形機
２ 成形品取出し機
３ 搬送装置（後工程）
４ スパッタ装置（後工程）
５ 成形品受渡し装置（後工程）
６ 成形品貼り合わせ装置（後工程）
７ 検査装置（後工程）
１２ 金型装置
１３ 射出シリンダ装置
２１ 固定支持体
２２ 固定金型
２３ キャビティ
２４ 可動金型
２５ 型締め装置
２５ａ 型締め用ガイドロッド
２５ｂ 型締め用モータ
２５ｃ 型締め用ボールねじ式機構
２５ｄ 型締め用ねじ軸
２５ｅ 型締め用雌ねじ部材
２６ コールドランナー
３１ 可動台
３２ 加熱シリンダ
３５ スクリュー軸
３６ プランジャ
３７ ノズル
３８ ノズルタッチ用移動装置
４１ 支持台
４２ 計量用駆動装置
４３ 射出用駆動装置

Claims (3)

1. 射出成形機のシリンダの樹脂をノズルから金型のコールドランナーを介してキャビティに射出し成形するに際し、
   連続成形する通常成形モードで、前記ノズルを金型に接触させ、
   射出成形機が停止された待機モードで、
   金型に前記ノズルが接触した状態で成形を停止し、金型により前記ノズルを冷却する第１待機工程と、
   前記ノズルを金型から後退させて離間させるノズル後退工程と、
   前記シリンダからの伝熱作用で前記ノズルを加熱して前記ノズル内の樹脂の流動性を高める第２待機工程と、
   前記ノズルを突出させて金型に接触させるノズルタッチ工程と、
   前記ノズルから樹脂を前記キャビティに供給し成形する捨て打ち工程と、
   を順次単数回、または複数繰り返して行う
   ことを特徴とする射出成形設備における射出成形機の運転方法。
2. 通常成形モードの型開き前に成形後サックバックを行い、
   第１待機工程の前に、前記成形後サックバックの吸引量よりも多いサックバックを行う
   ことを特徴とする請求項１記載の射出成形設備における射出成形機の運転方法。
3. 第２待機工程の終了時またはノズルタッチ工程中にサックバックを行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形設備における射出成形機の運転方法。

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