JP5426346B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、容器のキャップなどの内側にネジ溝を有する成形体をネジ抜き成形して製造する射出成形機に関し、特に、成形体と一体に成形されるゲート形成部などが、文字、絵、図形等の装飾が付与される成形体の外側表面ではなく、ネジ溝の有する内側になるようして、成形体を製造することができる射出成形機に関する。

従来から用いられているネジ溝を有さない複雑な形状でない一般的な成形体を成形する射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂を送り、加熱シリンダ内に設けられた進退可能なスクリューにより樹脂を溶融しながらスクリュー先端の射出ノズル側に送り出し、スクリューの先端側に設けられた射出ノズルから型閉された金型のキャビティに溶融樹脂を射出させ、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化させた後、金型を開き、突出しピンなどにより金型に張り付いた状態にある成形体を金型から外すことにより、成形体が製造されている。

このようなプラスチックなどの成形体を成形する射出成形機においては、その構成を大別すると概ね、型締ユニットと及び射出ユニットから構成されており、型締ユニットにおいては、一般的に固定金型と可動金型とからなる金型が備えられており、可動金型をトグル機構若しくは直圧方式などの型締めを可能とする型開閉機構によって、固定金型に対し可動金型を進退させ、型締の際の型閉じ、及び型開きを行っている。

前述した金型の型閉時に形成されるキャビティに、粒状の樹脂であるペレットを溶融樹脂として供給する際には射出ユニットが用いられ、射出ユニットには、駆動源たるモータなどの駆動手段が備えられ、モータの回転力をプーリやベルトなどを介して順次伝達させ、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構などにより、加熱シリンダ内のスクリューを回転させることにより溶融樹脂を搬送させ、次に溶融樹脂を射出ノズルから、スプルー、ランナー、ゲートからなる経路を介して金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填する。

ところで、製造対象である成形体が、液体を保存する容器のボトルキャップ等の際には、通常その内側にネジ溝が形成されている。ネジ溝の形成されている成形体を金型から取り外すに際しては、例えば、成形体が回転しないよう保持させた状態で、螺旋状のネジ溝を形成する中子金型部（いわゆるネジこま）を回転させ、中子金型部からその外部に張り付いた成形体を螺脱させるなどして、ネジ抜き成形を行っており、こうしたネジ抜きに係わる技術が、本願出願人と同一人から出願された特許文献１や、特許文献２には従来技術として開示されている。また、特許文献３には、ムービングプラテンにエジェクト機構を設け、エジェクト機構に設けたエジェクトロッドの回転駆動力を、コネクタを介してスライドコア駆動機構に伝達させ、可動金型のスライドコアを駆動する、アンダーカット成形を行う射出成形機が開示されている。

特許第３３０４９５０号公報 特許第２６４９０９８号公報 特許第２６９１６３９号公報

しかし、前記特許文献１、特許文献２、及び特許文献３におけるネジ抜き成形を可能とする射出成形機においては、何れもネジ溝の形成される成形体の内側ではなく、その反対側の外側表面側から溶融樹脂が供給されることになることから、成形体が成形されるキャビティへ溶融樹脂を供給するためのゲートに臨む成形体の外側表面には、凹凸状のゲート跡が形成されてしまう。そこで、成形体の外側表面に、成形時や事後的に文字や図形を付与するとなると、その跡が邪魔になったり美観的にも劣ることになるため平坦になるよう除去する作業が必要となり、除去作業を行う場合には、作業工程が多くなり、ひいてはコストの増大を招くという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、内側にネジ溝が形成される一方で、外側表面には、文字、絵、図形等の装飾が付与などされることがある成形体をネジ抜き成形で成形する射出成形機において、成形体の外側表面に、溶融樹脂の供給に伴いゲート形成部（ゲート跡）が形成されることを防止す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。

請求項１に係る射出成形機の発明は、
固定金型が装着される固定ダイプレートと、
可動金型が装着される可動ダイプレートと、
該可動ダイプレートを型開閉方向に進退させる型開閉機構と、
前記固定金型内の経路を介して溶融樹脂を前記可動金型と前記固定金型からなるキャビティへ射出充填する射出ユニットとを備え、
前記型開閉機構、前記可動ダイプレート、前記固定ダイプレート、前記射出ユニットの順でこれらを型開閉方向に配設した射出成形機であって、
前記固定金型に回転自在にネジ成形用の中子金型部を設け、該中子金型部で成形される成形体のネジ溝の形成される背面側に対し前記射出ユニットの射出ノズルを臨むように配設し、
駆動モータを駆動源として前記中子金型部を回転駆動する回転駆動機構を前記可動ダイプレートに設け、
前記中子金型部に従動ギヤを設け該従動ギヤに歯合させた主動ギヤを前記固定金型に回転自在に設け、
前記可動ダイプレートに設けた回転駆動機構の回転駆動力が、該回転駆動機構の先端に設けたスプライン軸を介して、連結手段であるソケット、前記主動ギヤ、前記従動ギヤ、前記中子金型部の順に伝達されるようになっており、
前記回転駆動機構の駆動力を前記中子金型部に伝達するための前記ソケットは、先端部と基端部に係止部を備え着脱自在に設けられており、
該ソケットの前記先端部の前記係止部は、前記主動ギヤの連結部に係止される一方で、
他方の前記ソケットの前記基端部の前記係止部は、前記回転駆動機構の先端に設けた前記スプライン軸の先端に係止されることを特徴とする。

請求項２に係る射出成形機の発明は、請求項１において、
前記固定金型に中子金型部を複数備えると共に、該複数の中子金型部の各々に従動ギヤを設け、これらの従動ギヤに歯合して主動ギヤを前記固定金型に回転自在に設け、
前記可動ダイプレートに設けた回転駆動機構の回転駆動力を、前記スプライン軸を介して、前記ソケット、前記主動ギヤ、前記従動ギヤ、前記中子金型部の順に伝達させ、複数の中子金型部を同時に回転させることでこれら中子金型部から成形体を並行して螺脱させるようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る射出成形機の発明は、請求項１又は２において、
前記スプライン軸は前記回転駆動機構の先端に進退自在に設けられており、型開閉に伴い前記可動金型が装着される前記可動ダイプレートが進退されても、該スプライン軸を介して前記回転駆動機構の回転駆動力を前記ソケットに伝達させ、該ソケット、前記主動ギヤ、及び前記従動ギヤを介して、前記中子金型部を回転できるようにしたことを特徴とする。

本射出成形機の発明によれば、固定ダイプレート側では射出ユニットが進退動作などされるため、その近傍に各種装置を配設するにはスペース的な制限が生じることがあるため、固定ダイプレート側ではなく可動ダイプレート側に駆動モータで駆動される回転駆動機構を設け、この回転駆動機構の回転駆動力を、連結手段や、固定金型に設けた主動ギヤ及び従動ギヤを介して、従動ギヤに一体に設けた中子金型部を回転させ、その回転に伴い中子金型部から成形体を螺脱させネジ抜き成形することができる。さらに、射出ノズルは、中子金型部で成形されるネジ溝の形成される成形体の背面側に対し臨むように配設したから、ゲート形成部（ゲート跡）は、成形体の外側表面ではなく、ネジ溝の有する背面側に形成されるから、ボトルキャップ等に採用される内側にネジ溝が形成される成形体の外側表面に、凹凸状のゲート形成部（ゲート跡）が形成されてしまうことで、事後的にゲート形成部（ゲート跡）を取り除く除去工程を略することが可能となり、ひいては製品となり得る成形体の生産効率を向上することができる。

さらに、主動ギヤの回転に伴い、これに歯合された複数の従動ギヤが同時に回転され、その数に対応して設けた中子金型部の複数を同時に回転させることができるから、複数の中子金型部から並行して成形体を螺脱させ、ネジ抜き成形することができる。よって、製品の量産効率を向上することができ、製品のコストを大幅に抑えることができる。

金型を型閉した状態を示す射出成形機の断面図である。 金型を型開した状態を示す射出成形機の断面図である。 固定金型内に設けられた主動ギヤと従動ギヤの歯合を示す概略構成図である。 ネジ抜き成形された成形体を外側表面側から視た状態を示す斜視図である。 ネジ抜き成形された成形体を背面側から視た状態を示す斜視図である。 スプライン軸、ソケット、主動ギヤの連結部を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態たる実施例を図１〜図６により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

射出成形機１は大別すると、図１及び図２に示すように、先端に射出ノズル２を備えた射出ユニット３と、型開閉機構４、可動ダイプレート５、固定ダイプレート６等を構成する型締めユニット７とから構成されており、型開閉方向（図２に示す左右方向）には、型開閉機構４、可動ダイプレート５、固定ダイプレート６、射出ユニット３が順に配設されている。

固定ダイプレート６には、射出ノズル２の先端が挿通可能なノズル挿通孔８が形成されており、固定ダイプレート６の一方側（後述する可動金型側）には固定金型９が装着されている。

固定金型９内には、図１〜図３に示すように、主動ギヤ１０、この主動ギヤ１０に歯合された複数（４つ）の従動ギヤ１１が回転自在に設けられている。また、従動ギヤ１１には、可動ダイプレート５に装着された可動金型１２側に突出した中子金型部（いわゆるネジこま）１３が一体になって設けられており、その外周面には成形体１５の内周面に螺旋状のネジ溝１６を形成するためのネジ状部（図示せず）が形成され、連結部１４と一体に設けられた主動ギヤ１０が回転されると、従動ギヤ１１を介して中子金型部１３が回転され、図示しない保持手段で回転不能に保持された成形体１５が、中子金型部１３から螺脱されネジ抜き成形される。なお、本実施例における主動ギヤ１０と従動ギヤ１１は、はすばギヤを採用している。

また、射出成形機１で成形される前記成形体１５は、図４に示すように、外側表面側（正面側）に文字や、或いは、絵、図形等の装飾が、成形時若しくは成形後に付与されるものであり、また、前記中子金型部１３より内側にネジ溝１６が形成される成形体１５の背面側に臨むようにして射出ノズル２を配設することで、図５に示すように、製品となり得る成形体１５の内側の背面側に位置して、ゲート形成部（ゲート跡）１７が形成されるようになっている。

また、可動金型１２が装着された可動ダイプレート５は、トグルリンク機構１８から構成される型開閉機構４により、型開閉方向に進退されるようになっており、金型の型締を行う際には、トグルリンク機構１８の複数のリンクアームが直線状に伸びることで、固定ダイプレート６に装着した固定金型９に対し可動ダイプレート５に装着した可動金型１２は強固に型締めされる。

可動ダイプレート５には、サーボモータ等の駆動モータ２０、この駆動モータ２０を駆動源として、タイミングベルト２１、プーリ２２を介して回転駆動される回転駆動機構たるボールネジ機構２３が設けられており、また、ボールネジ機構２３の先端側には、図６等に示すスプライン軸２４が進退自在に装着されている。

また、スプライン軸２４の先端の先端凹部２４ａには、連結手段たるソケット２５の基端部２５ａの凸部２６が係止され且つ図示しない固着手段により固着されており、また、ソケット２５の先端部２５ｂの凹部２７には、前述した主動ギヤ１０の連結部１４が抜け防止ピン１９等を用いて係止されている。そして、型開閉に伴い可動金型１２が装着された可動ダイプレート５が進退されても、駆動モータ２０を駆動源として駆動されるボールネジ機構２３の回転駆動力を、スプライン軸２４、ソケット２５、主動ギヤ１０、従動ギヤ１１の順に伝達し、従動ギヤ１１に一体に設けた中子金型部１３を回転させることができる。

次に、本発明の一例における射出成形機１の動作について、図１及び図２により説明する。図１に示すように、型閉された状態において、射出ユニット３が前進されることでノズル挿通孔８の所定位置に挿通され、固定金型に対し先端が接触された射出ノズル２から溶融樹脂が射出されると、固定金型９、従動ギヤ１１、中子金型部１３の内部に形成した経路（スプルー、ランナー、ゲート等）１１ａ、１３ａを介して、キャビティＣで成形される成形体１５の背面側に対応する位置から、溶融樹脂がキャビティＣへと供給される。よって、ゲート形成部（ゲート跡）１７の位置は、図５に示すように成形体１５の背面側となる。

キャビティＣに供給された溶融樹脂が冷却固化されると、次に、可動金型１２が装着されている可動ダイプレート５は型開閉機構４のトグルリンク機構１８の動作により後退され、固定金型９に対して可動金型１２が型開される。

次に、駆動モータ２０が駆動されその駆動力よって、タイミングベルト２１、プーリ２２を介してボールネジ機構２３が回転駆動される。すると、ボールネジ機構２３の回転駆動力が、スプライン軸２４、ソケット２５、主動ギヤ１０、従動ギヤ１１の順に伝達され、従動ギヤ１１と一体に設けられた中子金型部１３が回転される。

そして、中子金型部１３が回転されているときには、その回転に従い、保持手段により回転しないよう保持された成形体１５は、中子金型部１３から螺脱されてゆき（図２に示す左側）、成形体１５がネジ抜き成形されてゆく（図２に二点鎖線で示した成形体１５）。そして、最終的には、取り出し装置によって中子金型部１３から成形体１５が取り出される。

以上のように本実施例における射出成形機１によれば、ネジ抜き成形される成形体１５の背面側の内側のみに、溶融樹脂の供給に伴うゲート形成部（ゲート跡を含む）１７が形成され、成形体１５の外側表面にはゲート形成部（ゲート跡を含む）１７が形成されることを防止でき、しかも、固定ダイプレート６側では射出ユニット３が進退動作などされるため、その近傍に駆動モータ等の各種装置を配設するにはスペース的な制限が生じる場合があるが、固定ダイプレート６側ではなく可動ダイプレート５側に、駆動モータ２０で駆動される回転駆動機構たるボールネジ機構２３を設け、このボールネジ機構２３の回転駆動力を、連結手段たるソケット２５のほか、固定金型９に設けた主動ギヤ１０及び従動ギヤ１１等を用いて中子金型部１３を回転させ、その回転に伴い中子金型部１３から成形体１５を螺脱させネジ抜き成形させることができる。

さらに、射出ノズル２は、中子金型部１３で成形される成形体１５のネジ溝１６の形成される背面側に対し臨むように配設したから、ゲート形成部（ゲート跡）１７は、図５に示すように、成形体１５の外側表面ではなく、ネジ溝１６の有する背面側に形成することができる。よって、例えば、ボトルキャップ等に採用されるネジ抜き成形を要する成形体１５の外側表面に、従来のように、凹凸状のゲート形成部（ゲート跡を含む）が形成されてしまい、事後的にこれらの無駄な部位を取り除く除去工程を行わずに済むので、ネジ抜き成形される成形体の生産効率を向上することができる。

さらに、主動ギヤ１０の回転に伴い、これに歯合された複数の従動ギヤ１１が同時に回転され、その数に対応して設けた中子金型部１３の複数を同時に回転させることができるから、複数の中子金型部１３から並行して複数の成形体１５を螺脱させ、ネジ抜き成形することができる。よって、製品の量産効率を向上することができ、製品のコストを大幅に抑えることができる。

さらに、固定ダイプレート６に設けたボールネジ機構２３が、本来、金型表面に貼着している一般的な成形体（ネジ溝が形成されない成形体）をエジェクトピンにより突き出して取り出すことを目的としたエジェクト動作に採用されるものであったとしても、本願のように成形対象がネジ抜き成形される成形体（背面側にネジ溝の形成された成形体）を製造する際には、その機構を、中子金型部１３を回転して成形体１５を螺脱するためのネジ抜き成形用のものとして兼用することができるので、汎用性に優れる。

以上、本実施例の一実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。本実施例においては、主動ギヤ１０と従動ギヤ１１ははすばギヤを採用したものであるが、駆動力を伝達できるのであれば、これに代えて、平歯ギヤ同士の組み合わせなどを適用してもよく、適宜、種々のギヤを選定してもよい。

１ 射出成形機
２ 射出ノズル
３ 射出ユニット
４ 型開閉機構
５ 可動ダイプレート
６ 固定ダイプレート
１１ａ、１３ａ 経路
９ 固定金型
１０ 主動ギヤ
１１ 従動ギヤ
１２ 可動金型
１３ 中子金型部
１４ 連結部
１５ 成形体
１６ ネジ溝
２０ 駆動モータ
２３ ボールネジ機構（回転駆動機構）
２４ スプライン軸
２５ ソケット（連結手段）
２５ａ 基端部（係止部）
２５ｂ 先端部（係止部）
Ｃ キャビティ

Claims (3)

1. 固定金型が装着される固定ダイプレートと、
   可動金型が装着される可動ダイプレートと、
   該可動ダイプレートを型開閉方向に進退させる型開閉機構と、
   前記固定金型内の経路を介して溶融樹脂を前記可動金型と前記固定金型からなるキャビティへ射出充填する射出ユニットとを備え、
   前記型開閉機構、前記可動ダイプレート、前記固定ダイプレート、前記射出ユニットの順でこれらを型開閉方向に配設した射出成形機であって、
   前記固定金型に回転自在にネジ成形用の中子金型部を設け、該中子金型部で成形される成形体のネジ溝の形成される背面側に対し前記射出ユニットの射出ノズルを臨むように配設し、
   駆動モータを駆動源として前記中子金型部を回転駆動する回転駆動機構を前記可動ダイプレートに設け、
   前記中子金型部に従動ギヤを設け該従動ギヤに歯合させた主動ギヤを前記固定金型に回転自在に設け、
   前記可動ダイプレートに設けた回転駆動機構の回転駆動力が、該回転駆動機構の先端に設けたスプライン軸を介して、連結手段であるソケット、前記主動ギヤ、前記従動ギヤ、前記中子金型部の順に伝達されるようになっており、
   前記回転駆動機構の駆動力を前記中子金型部に伝達するための前記ソケットは、先端部と基端部に係止部を備え着脱自在に設けられており、
   該ソケットの前記先端部の前記係止部は、前記主動ギヤの連結部に係止される一方で、
   他方の前記ソケットの前記基端部の前記係止部は、前記回転駆動機構の先端に設けた前記スプライン軸の先端に係止されることを特徴とする射出成形機。
2. 前記固定金型に中子金型部を複数備えると共に、該複数の中子金型部の各々に従動ギヤを設け、これらの従動ギヤに歯合して主動ギヤを前記固定金型に回転自在に設け、
   前記可動ダイプレートに設けた回転駆動機構の回転駆動力を、前記スプライン軸を介して、前記ソケット、前記主動ギヤ、前記従動ギヤ、前記中子金型部の順に伝達させ、複数の中子金型部を同時に回転させることでこれら中子金型部から成形体を並行して螺脱させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 前記スプライン軸は前記回転駆動機構の先端に進退自在に設けられており、型開閉に伴い前記可動金型が装着される前記可動ダイプレートが進退されても、該スプライン軸を介して前記回転駆動機構の回転駆動力を前記ソケットに伝達させ、該ソケット、前記主動ギヤ、及び前記従動ギヤを介して、前記中子金型部を回転できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形機。

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