JP4778017B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、溶融材料を金型のキャビティ内に吐出して成形品を成形する射出成形機に関する。

従来の射出成形機の構成を図４に示す。また、図５に従来の射出成形機における、ノズルおよびスプールブシュ近傍の拡大図を示す。

射出成形機は、射出装置１０１と、金型１０５を固定している固定盤１１４および可動盤１１８とを有する。射出装置１０１は、シリンダ１２１と、シリンダ１２１内に供給する樹脂を貯留しているホッパ１２３と、シリンダ１２１内に回転可能に挿入されているスクリュ１２２と、このスクリュ１２２をスクリュ１２２の軸方向に移動させることで樹脂を金型１０５内に射出させる不図示の射出サーボモータ等の駆動装置、射出サーボモータ等などを制御するための制御部等から構成されている。シリンダ１２１の先端にはノズル１０２が取り付けられ、シリンダ１２１の外周にはヒーター１２０が取り付けられている。

固定盤１１４と可動盤１１８の間には、分割することのできる金型１０５が固定されている。固定盤１１４に対して可動盤１１８を移動させることで、それぞれに取り付けられた金型１０５が互いに強い力で押し付けられあう。この金型１０５には成形しようとする成形品と同じ形のキャビティ１１５と呼ばれる空間が形成されている。また、キャビティ１１５には金型１０５の端部から成形品までの樹脂の流路であるスプール１０３およびランナー１１９が形成されている。固定盤１１４には、スプール１０３にノズル１０２を押し当てるためのロケート穴１１７が形成されている。

次に、射出成形機の動作について説明する。

射出装置１０１は、ヒーター１２０による加熱およびスクリュ１２２を回転させることによる混練により樹脂を溶融してシリンダ１２１内の先端部に蓄積する。蓄積された樹脂はノズル１０２を金型１０５のスプール１０３へ押し当てた後、スクリュ１２２を前進させることで金型１０５内へと高圧充填される。

金型１０５内のキャビティ１１５に溶融樹脂が高圧で充填されると、樹脂圧力により金型１０５のパーティング面１２３が押し広げられようとするが、金型１０５は、固定盤１１４および可動盤１１８により、押し広げられる力よりも強い力で押し閉じられている。このため、パーティング面１２３が押し広げられることはない。

しかし、射出成形する成形品が多数個取りであったり、薄肉極小部品であったり、中央から先端にかけての距離が長く、さらに薄肉な板状の成形品であったりする場合、金型５の剛性如何によっては、図５中、一点鎖線Ａで模式的に示すようにわずかにキャビティ１１５が変形してしまう場合がある。これは、固定盤１１４にロケート穴１１７が形成されているため、このロケート穴１１７に対応する部分の金型１０５が射出された樹脂の圧力に対する反力を受け持つ部位が固定盤１１４に無いことによるものである。このため、多数個取りの場合はそれぞれの製品の形状にばらつきが生じたり、薄肉極小部品においては製品肉厚のばらつきやバリなどが発生したり、板状の成形品では中央の肉厚が先端より厚くなったりしてしまう場合があった。

また、通常、ノズル先端Ｒ部１０８はスプールブシュＲ部１０９より小さなＲとなっており、ノズル１０２は先端穴部１２５の僅かな部分のみスプールブシュ１０７へ押し当てられている。この状態でノズル１０２のタッチ力を従来のものより大きくした場合、ノズル先端Ｒ部１０８の接触面圧が高くなり、塑性変形を起こす可能性があるため、ノズル１０２のタッチ力を必要以上に大きくすることもできなかった。

そこで、従来、金型１０５と固定盤１１４の間に補強プレート１１６を挿入したり、あるいはロケート穴１１７を小径にすることで固定盤１１４のロケート穴１１７部分の剛性を上げたりすることで、金型１０５におけるキャビティ１１５の変形を極力抑制していた。
特開２００２−１２００５５号公報 特開平６−２３４１３５号公報 実開平４−２４３２３号公報 特開平１１−１０４８０５号公報 特開２００４−９８７０号公報 特開平７−１１７０８２号公報

しかしながら、上述した従来の方法では、キャビティ１１５が微小変形する場合には、その微小変形を十分に抑制することができない場合があった。また、補強プレート１１６やロケート穴１１７の小径化によってノズル１０２の進入が制限されたり、あるいはノズル１０２の長さを長くしなければならないためにノズル１０２内部の樹脂の滞留などにより成形不良を引き起こす原因にもなっていた。

また、多数個取りの場合はそれぞれの製品の形状にばらつきが生じたり、薄肉極小部品においては製品肉厚のばらつきやバリなどが発生したり、板状の成形品では中央の肉厚が先端より厚くなったりしてしまう場合があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、ノズルの進入が制限されることなく、キャビティの変形を抑制することで良好な成形品を得ることができる射出成形機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の射出成形機は、固定側金型および可動側金型により形成されるキャビティ内に溶融材料を射出するノズルを備えた射出成形機において、ノズルの外周であってノズルの先端部よりも後退した位置に配置されたノズル押し当て部と、固定側金型に挿入され、キャビティに連通するスプールの少なくとも一部を構成する孔が形成されたスプールブシュ押し当て部と、を有し、ノズル押し当て部は、ノズルの先端部側の端面であるノズル側当接面を有し、スプールブシュ押し当て部は、ノズル側当接面が当接するブシュ側当接面と、ノズルの先端部が当接するノズル先端部当接面とを有し、ノズルの先端部がノズル先端部当接面に当接するとブシュ側当接面に当接する位置に、ノズル側当接面が形成されていることを特徴とする。

上述のとおりの本発明の射出成形機は、ノズルをスプールブシュ押し当て部に当接させるとともにスプールブシュ押し当て部をノズル押し当て部に当接させる。

従来、固定盤に形成されたロケート穴に対応する部分の金型が樹脂圧力に対する反力を受け持つ部位が無いため、キャビティがノズルの方向へ膨らむように変形する場合があった。しかしながら、本発明によれば、本実施形態の場合、ノズル押し当て部がスプールブシュ押し当て部に押し付けられているため、キャビティがノズルの方向へと膨らむように変形するのを抑制することができる。さらに、本発明によれば、キャビティの変形を抑制するために、固定側金型を補強プレートで補強したり、あるいはロケート穴を小径にすることで固定盤のロケート穴部分の剛性を上げたりする必要がない。このため、ノズルの進入が制限されたり、あるいはノズルの長さを長くする必要もないので、ノズルの内部の樹脂の滞留などによる成形不良の発生も防止することができる。

また、キャビティの変形が抑制されることで以下の効果が得られる。多数個取りの場合は、それぞれの製品の形状にばらつきが生じることがない。薄肉極小部品においては製品肉厚のばらつきやバリなどが発生したりするのを防止することができる。板状の成形品では中央の肉厚が先端より厚くなったりしてしまうのを防止することができる。

本発明の射出成形機のノズル押し当て部は、ノズルの軸方向に移動可能に設けられているものであってもよい。

あるいは、本発明の射出成形機のノズル押し当て部は、ノズルに一体的に設けられているものであってもよい。

本発明によれば、ノズルの進入が制限されることなく、キャビティの変形を抑制することで良好な成形品を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。

図１に本実施形態の射出成形機における射出装置の概略を示す模式図を示す。

射出装置１は、シリンダ３と、シリンダ３内に供給する樹脂を貯留しているホッパ６と、シリンダ３内に回転可能に挿入されているスクリュ４と、このスクリュ４をスクリュ４の軸方向に移動させることで樹脂を金型内に射出させる不図示の射出サーボモータ等の駆動装置、射出サーボモータ等を制御するための制御部等から構成されている。シリンダ３の先端にはノズル２が取り付けられ、シリンダ３の外周にはヒーター５が取り付けられている。また、ノズル２の外周には、ノズル押し当て部１０が設けられている。

次に、図２に本実施形態の射出装置のノズル、およびスプールブシュ近傍の拡大図を示す。なお、図２のノズル２は、上側半分がスプールブシュ押し当て部１１に当接した状態を示しており、下側半分が当接していない状態をそれぞれ示している（図３、図５も同様）。また、図２では金型４０を固定する可動盤および固定盤は省略されている。

ノズル２の外周には、ノズル押し当て部１０が螺合され、固定ナット１２により固定されている。ノズル２の先端部８はノズル押し当て部１０のノズル側当接面１０ａより突出した位置にある。すなわち、ノズル押し当て部１０は、ノズル２の外周であってノズル２の先端部８よりも後退した位置に配置されている。ノズル押し当て部１０のノズル側当接面１０ａからノズル２の先端部８までの突き出し量ｈは、固定ナット１２を緩めることで任意に調整可能である。

金型４０は、ノズル２と接触し、溶融樹脂の流入口を持つ固定側金型４０ａと、成形された製品を突き出す不図示の製品突き出し機構を持つ可動側金型４０ｂとを有する。固定側金型４０ａに対して可動側金型４０ｂが当接することでキャビティ１４５が形成される。固定側金型には固定型孔４０ｃが形成されており、固定型孔４０ｃ内にはスプール２４ａを形成するスプールブシュ２４、およびスプールブシュ押し当て部１１が嵌め込まれている。なお、金型４０のキャビティ４５へのスプール２４ｂ以降の流路を図示しないランナーと称する。

スプールブシュ押し当て部１１は、ノズル押し当て部１０のノズル側当接面１０ａが当接するブシュ側当接面１１ａと、ノズル２の先端部８が当接するノズル先端部当接面１１ｂとが形成されている。ノズル先端部当接面１１ｂには、スプールブシュ２４とともにスプール２４ａを形成するための孔１１ｃが形成されている。

ノズル先端部当接面１１ｂは、ブシュ側当接面１１ａに対して凹んで形成された、球面形状の凹部である。このノズル先端部当接面１１ｂの球半径は、ノズル２の先端部８の球半径よりも若干大きい。例えばノズル２の先端部８の球半径Ｒが１０ｍｍとすると、ノズル先端部当接面１１ｂの球半径Ｒは１０．５ｍｍとする。つまり、ノズル２の先端部８がノズル先端部当接面１１ｂに確実に接触するような設計としている。

ノズル２およびノズル押し当て部１０の押し付け力は、不図示の駆動装置により印加される。すなわち、駆動装置は、ボールネジを介したバネ、油圧シリンダ、エアシリンダなどによって、射出装置１を金型４０または固定盤へ引き寄せることで、ノズル２およびノズル押し当て部１０をそれぞれノズル先端部当接面１１ｂおよびブシュ側当接面１１ａに押し付ける。この駆動装置は、バネの力量を上げたり、油圧力、エア圧力、シリンダ径などを大きくすることで、簡単に従来のものより大きな力を発生させたりできるものである。もっともこの駆動装置は、従来の射出成形機でも用いられている。しかしながら、従来の射出成形機の場合、ノズルの先端とスプールブシュの接触面の変形防止と、射出工程中の樹脂の漏れを防止するために用いられるに留まっていた。一方、本発明においては、これらの他、ノズル押し当て部１０をスプールブシュ押し当て部１１に押し付けるために用いられている。

次に、本実施形態の射出装置の動作について説明する。

射出装置１は、ヒーター５による加熱およびスクリュ４を回転させることによる混練により樹脂を溶融してシリンダ３内に蓄積する。この状態でシリンダ３は金型４０の方向へ前進し、ノズル２の先端部８をノズル先端部当接面１１ｂに当接させる。この際、ノズル押し当て部１０のノズル側当接面１０ａもスプールブシュ押し当て部１１のブシュ側当接面１１ａに当接させる。

なお、突き出し量ｈは、ノズル２の先端部８が後述するノズル先端部当接面１１ｂに当接した状態で、ノズル押し当て部１０のノズル側当接面１０ａがスプールブシュ押し当て部１１のブシュ側当接面１１ａに当接するように調整される。ノズル押し当て部１０による押付け力を高めたい場合は突き出し量ｈを少なくし、逆にノズル押し当て部１０による押付け力を下げたい場合は、突き出し量ｈを多くする。

以上のようにして、ノズル押し当て部１０をスプールブシュ押し当て部１１に押し付けつつ、ノズル２の先端部８が後述するノズル先端部当接面１１ｂに当接させ、この状態でシリンダ３内のスクリュ４を前進させ、溶融樹脂を金型４０のキャビティ４５内へと高圧充填する。

キャビティ４５に溶融樹脂が高圧で充填されると、樹脂圧力により金型４５のパーティング面４０ｄが押し広げられようとするが、金型４０は、不図示の固定盤および可動盤により、押し広げられる力よりも強い力で押し閉じられている。このため、パーティング面４０ｄが押し広げられることはない。

また、本実施形態では、キャビティ４５がノズル２の方向へ膨らむように変形するのも防止される。従来、固定盤に形成されたロケート穴に対応する部分の金型が樹脂圧力に対する反力を受け持つ部位が無いため、わずかにキャビティ４５が変形してしまう場合があった。すなわち、多数個取り、薄肉極小部品を成形する場合にキャビティ４５がノズル２の方向へ膨らむように変形する場合があった。しかしながら、本実施形態の場合、ノズル押し当て部１０をスプールブシュ押し当て部１１に押し付けていることで、キャビティ４５がノズル２の方向へ膨らむように変形するのを抑制することができ、さらには、スプール２４およびランナー部の変形も防止できる。

また、本実施形態の射出成形機は、キャビティ４５の変形を抑制するために、固定側金型４０ａと固定盤との間に補強プレートを挿入したり、あるいはロケート穴を小径にすることで固定盤のロケート穴部分の剛性を上げたりする必要がない。このため、ノズル２の進入が制限されたり、あるいはノズル２の長さを長くする必要もないので、ノズル２の内部の樹脂の滞留などによる成形不良の発生も防止することができる。

また、キャビティ４５の変形が抑制されることで以下の効果が得られる。多数個取りの場合は、それぞれの製品の形状にばらつきが生じることがない。薄肉極小部品においては製品肉厚のばらつきやバリなどが発生したりするのを防止することができる。板状の成形品では中央の肉厚が先端より厚くなったりしてしまうのを防止することができる。

なお、図２に示した形態は、ノズル２とノズル押し当て部１０とは別部材からなるものを例示したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。ノズル先端部当接面１１ｂに対するノズル２の先端部８の押し付け力、およびスプールブシュ押し当て部１１に対するノズル押し当て部１０の押し当て力はそれぞれの相対位置により決まる。よって、それぞれの相対位置が決定されていれば、図３に示すように、ノズル５２とノズル押し当て部６０を一体構造としてもよい。

また、キャビティ４５の変形抑制をより効果的に行うため、ノズル側当接面１０ａとブシュ側当接面１１ａとの接触面積はできるだけ広くとることが望ましい。

また、本実施形態では、横型の射出成形機を例に示したが、竪型の成形機や同様のノズルタッチ機構を持つ射出成形機において適用可能である。

本発明の一実施形態の射出成形機における射出装置の概略を示す模式図である。 本発明の射出装置のノズル、およびスプールブシュ近傍の拡大図である。 本発明の射出装置の他の例のノズル、およびスプールブシュ近傍の拡大図である。 従来の射出成形機の一例の概略を示す模式図である。 従来の射出装置の一例におけるノズル、およびスプールブシュ近傍の拡大図である。

符号の説明

１ 射出装置
２、５２ ノズル
３ シリンダ
４ スクリュ
５ ヒーター
６ ホッパ
８ 先端部
１０、６０ ノズル押し当て部
１０ａ ノズル側当接面
１１ スプールブシュ押し当て部
１１ａ ブシュ側当接面
１１ｂ ノズル先端部当接面
１１ｃ 孔
１２ 固定ナット
１５ キャビティ
２４ スプールブシュ
２４ａ スプール
４０ 金型
４０ａ 固定側金型
４０ｂ 可動側金型
４０ｃ 固定型孔
４０ｄ パーティング面
４５ キャビティ
４５ 金型
５２ ノズル

Claims (3)

1. 固定側金型（４０ａ）および可動側金型（４０ｂ）により形成されるキャビティ（４５）内に溶融材料を射出するノズル（２）を備えた射出成形機において、
   前記ノズル（２）の外周であって前記ノズル（２）の先端部（８）よりも後退した位置に配置された前記ノズル押し当て部（１０）と、
   前記固定側金型（４０ａ）に挿入され、前記キャビティ（４５）に連通するスプール（２４ａ）の少なくとも一部を構成する孔（１１ｃ）が形成されたスプールブシュ押し当て部（１１）と、を有し、
   前記ノズル押し当て部（１０）は、前記ノズル（２）の先端部（８）側の端面であるノズル側当接面（１０ａ）を有し、
   前記スプールブシュ押し当て部（１１）は、前記ノズル側当接面（１０ａ）が当接するブシュ側当接面（１１ａ）と、前記ノズル（２）の前記先端部（８）が当接するノズル先端部当接面（１１ｂ）とを有し、
   前記ノズル（２）の前記先端部（８）が前記ノズル先端部当接面（１１ｂ）に当接すると前記ブシュ側当接面（１１ａ）に当接する位置に、前記ノズル側当接面（１０ａ）が形成されていることを特徴とする射出成形機。
2. 前記ノズル押し当て部（１０）は、前記ノズル（２）の軸方向に移動可能に設けられている請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記ノズル押し当て部（１０）は、前記ノズル（２）に一体的に設けられている請求項１に記載の射出成形機。

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