JP5485558B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は射出成形機に関し、特に射出ノズルと固定プラテンの嵌合部からの樹脂の逆流を防止する射出成形機に関するものである。

従来、射出成形機は、基本的に、ペレット状の樹脂材料を可塑化して金型側に射出するための射出装置と、金型を開閉するための型締め装置とを備えている。射出装置が有する射出シリンダ内で軟化溶融した樹脂は、金型の型締め動作の完了後、射出シリンダに連結された射出ノズルの先端から金型側へと射出される。

例えば、特許文献１や特許文献２には射出装置の射出シリンダが前進することで、型締め装置側に取り付けられる金型に対し、射出ノズルが樹脂圧力に打ち勝って押し当たり、ノズルタッチ状態となる射出成形機が開示されている。この射出シリンダの前後進を行う駆動装置として、モータ、プーリ、ベルトなどを用いる電動式のものと、油圧シリンダ、ポンプ、配管などを用いる油圧式のものとが知られている。

特開平９−２７７３０６号公報 特開２０００−１６７８７５号公報

上記の従来例のような射出成形機において、射出ノズルは、射出ノズルを支持するノズル支持部材に嵌合・接触して金型側に可塑化溶融した樹脂を射出する。

そのため、射出ノズルとノズル支持部材の嵌合面では、樹脂圧力による射出ノズル等の変形によって嵌合状態が悪化する場合がある。また、射出ノズルは、その直下にスプールランナーやキャビティが形成される金型にノズルタッチするが、樹脂によってはフィラー入りの樹脂が使用されることもあり、このような場合にも、射出ノズル近傍の摩耗によって嵌合状態の悪化を招く場合がある。

このように射出ノズルとノズル支持部材の嵌合状態の悪化が進むと、射出時の樹脂圧力に伴い樹脂の逆流が発生する。そうなると、本来、金型内にかけなければならない成形圧力及び保圧力をかけることが出来なくなり、成形品のヒケ、ショートショットなどの成形不良が発生してしまったり、最適な成形条件での連続成形が不可能となる。また、射出ノズル部にはヒータやヒータの温度コントロールを行っている熱電対があるため、逆流した樹脂が熱電対を覆って適切な温度コントロールができなくなったり、樹脂圧力がかかることによるヒータ破損などの問題を生じるおそれがある。

本発明は上記課題に鑑み、射出ノズルとノズル支持部材の嵌合具合に影響されることなく樹脂の逆流を防止して、安定した連続成形運転が可能となる射出成形機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による射出成形機は、加熱シリンダの先端部に連結されるノズルより可塑化した材料を射出する射出装置と、金型が取り付けられる型締め装置と、前記ノズルを支持するとともに前記金型に当接するノズル支持部材と、前記ノズルと前記金型とが接触する面には形成されず、前記ノズルの外周と前記ノズル支持部材との間に嵌合するシール部材とを有し、前記シール部材は、可塑化した材料を射出する前記ノズルのノズル面側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、射出ノズルとノズル支持部材の嵌合状態の悪化による樹脂の逆流を防止して、安定した連続成形運転が可能となる射出成形機を提供することができる。また、射出ノズルのノズル支持部材への熱逃げを抑制することができる。

本発明の一実施形態における、射出ノズルと固定プラテンの間に備えた樹脂逆流防止シール部材の嵌合構成を示す断面図。 本発明の一実施形態における射出成形機における主要部の内部構造を示す断面図。 図２に示した射出成形機における射出ノズルと固定側プラテンと樹脂逆流防止シール部材との位置関係を示す図。 図１に示した実施形態における樹脂逆流防止シール部材単品を示す図。 本発明の他の実施形態における樹脂逆流防止シール部材で、射出ノズルとの嵌合状態を示す図。 本発明の他の実施形態における樹脂逆流防止シール部材を示す図。 図２に示した実施形態における射出成形機の全体構成を一部破断して示す図。

本発明による射出成形機の一実施形態について、以下図面を参照しながら説明する。図７に本実施形態における射出成形機の全体構成を一部破断して示し、その射出装置および金型周辺の内部構造を図２に示す。

本実施形態における射出成形機は、樹脂材料を可塑化してこれを固定側型板３ａと可動側型板３ｂとの間に形成されるキャビティ２内へ射出する射出装置と、金型（固定側型板３ａおよび可動側型板３ｂ）と、型締め装置とを備える。

本実施形態における射出装置は、樹脂材料を加熱シリンダ内に供給する材料供給部と、樹脂材料を可塑化し射出する可塑化射出部とを備えている。

材料供給部では、樹脂材料を貯留するホッパからの樹脂が、材料供給口２４から樹脂供給路２２へと供給され、さらに材料供給用モータ２５の駆動によって樹脂供給路２２内を摺動するフィーダーピン３４によって、可塑化射出部の加熱シリンダ１３へと送られる。

可塑化射出部を構成する加熱筒ユニットは、加熱シリンダ１３、トービード１２ａ・１２ｂ、射出ノズル１０、ロックナット１４ａ・１４ｂ、バンドヒータ１６、ノズルヒータ１５、シリンダ熱電対１８、ノズル熱電対１７を有している。加熱筒ユニットは、加熱シリンダ１３にプランジャ１９を嵌合させた状態で、樹脂通路２０とジャケット２１の樹脂供給路２２とが連通するように取り付けられ、固定部材２３でジャケット２１に押し付けられるかたちで固定される。

また、可塑化射出部は、加熱シリンダ１３に対して摺動自在に嵌合されたプランジャ１９と、このプランジャ１９を往復駆動するためのプランジャ駆動手段とを備えている。外周がバンドヒータ１６で囲まれた加熱シリンダ１３の先端部にはノズル１０が形成されている。

プランジャ駆動手段は、射出用モータ２８と、回転自在に支持された射出ボールナット２６ａと、これに螺合するボールねじ軸２６ｂとを備えている。射出用モータ２８には駆動スプロケットが一体的に連結され、この駆動スプロケットと、先の射出ボールナット２６ａと一体に設けられた従動スプロケットとには無端のタイミングベルト２７が掛け渡されている。よって射出用モータ２８の回転をタイミングベルト２７で射出ボールナット２６ａに伝達し、ボールねじ軸２６ｂに連結されるプランジャ１９を加熱シリンダ１３内で往復動させることができる。

また、加熱シリンダ１３は、ジャケット２１との接続において、加熱シリンダ１３の上部が雄ネジ部４２を有する構造になっており、内面が雌ネジ構造になっているロックナット１４ａ・１４ｂとで締結されている。ロックナット１４ａ・１４ｂの側面には数箇所の不図示のナット穴を設け、棒状のものを差込み簡単に回転させられる構造になっている。ジャケット２１と加熱シリンダ１３との間には、ウェーブバネ４３が挟みこまれる。このような構成によって、加熱シリンダ１３および射出ノズル１０は、ロックナット１４ａ及び１４ｂを回転させて固定プラテン７に対する位置を調節することができる。

本実施形態における型締め装置は、固定側型板３ａが取り付けられる中間プレート６と、固定側型板３ａと対向する可動側型板３ｂが取り付けられる可動側プラテン５と、金型駆動手段とを有する。固定側型板３ａにはスプールランナー１が形成され、また、可動側型板３ｂとの間に成形品形状のキャビティ２を形成する。なおスプールランナー１の円筒溝３７は、前述のように加熱シリンダ１３を移動調節するとき、固定側型板３ａとの干渉防止の逃げとなる。

本実施形態における金型駆動手段は、型締め用モータ２９と、型締め用モータ２９の回転動力を直進駆動に変換するためのボールねじ３０と、ボールねじ３０と可動側プラテン５との間に連結され可動側プラテン５を駆動する２本のリンクアーム３１・３２を持ったトグル機構とを有している。

可動側プラテン５および中間プレート６にはタイバー３６が摺動自在に貫通しており、型締め用モータ２９の駆動により、型締め位置となる前進端と、型開き状態となる後進端との間をタイバー３６に沿って往復動することができる。型締め完了時、可動プラテン５および可動側型板３ｂは、固定側型板３ａを固定する中間プレート６を挟んで固定側プラテン７に押し付けられた状態となる。

なお、８はランナーロック部材であり、小型モータを含むランナー排出駆動ユニット９の駆動によって、金型に対し金型の開閉方向と略直交する方向に出入りしてランナーを保持し排出する。図２の型締め状態においては中間プレート６および固定側型板３ａに形成されたランナーロック部材嵌合溝に嵌合した状態で、固定側プラテン７との接触面の一部となっているため、問題なく型の開閉ができる。

上述のような構成の下、型締め完了後、ノズル１０より射出された樹脂は固定側型板３ａに形成されたスプールランナー１を通り、固定側型板３ａと可動側型板３ｂとによって形成されるキャビティ２へと充填され、成形品が成形される。

成形品冷却後、型締め用モータ２９を逆転させ、可動プラテン５を下降させて型開きを行う。型開き動作は、中間プレート６および可動側プラテン５を固定側プラテン７より離し、さらに、中間プレート６は所定の位置まで後退して停止し、可動側プラテン５を中間プレート６から離す。
先の中間プレート６の下降に伴い、スプールランナー１はノズル１０及び固定側型板３ａから分離されて、ランナーロック部材８に固着した状態となる。ランナー排出駆動ユニット９の駆動によりランナーロック部材８は図７中、右方向に駆動してスプールランナー１を成形機外に排出する。
可動側プラテン５の下降に伴い、可動側プラテン５に組み込まれたエジェクタ機構３８が有するエジェクタピン４４によって、成形品が可動側型板３ｂより突き出されて取り出される。

次に、図１〜図６を用いて本実施形態における射出成形機の射出ノズル周辺の構成をさらに詳細に説明する。
図１に射出ノズルと固定側プラテンの間に備えた逆流防止シール部材の嵌合構成を断面図で示し、図３に射出ノズルと固定プラテンと逆流防止シール部材との位置関係を示し、図４に逆流防止シール部材の構成を示す。

本実施形態における射出ノズル１０は、固定側プラテン７に移動できないかたちで保持されている。固定側プラテン７の円筒状の穴であるノズル装着穴３９に射出ノズル１０が挿入されるとともに、射出ノズル先端部１０ｂが固定側プラテン嵌合穴３３の部分で嵌まり込むように取り付けられて固定されている。また射出ノズル１０は、射出ノズル先端部下面４ｃが、固定側プラテン７の固定側型板３ａとの当接面４５と同一面上に配置されるように調節されて取り付けられる。

本実施形態における逆流防止シール部材１１は、その外側形状と内側形状においてそれぞれ固定側プラテン７の固定側プラテンテーパー状穴７ａおよび、射出ノズル１０の射出ノズルテーパー面１０ａの形状と合せて形成された部分１１ａを有している。そのため取り付けの際に簡単に位置決めができるとともに、密着性が向上する。また、射出ノズル１０と固定側プラテン７の間にシール部材１１を介在させているため、射出ノズル１０から固定側プラテン７への熱逃げを抑制することができる。

シール部材１１は、少なくとも射出ノズル１０及び固定側プラテン７の材質より熱伝導率の低い材質が望ましく、また射出ノズル１０の設定温度に耐えうる耐熱性が必要とされる。一例として、成形樹脂ＰＯＭで射出ノズル１０の温度設定２００℃前後の場合には、ＰＥＥＫ材（耐熱温度２００〜２５０℃程度）で構成している。尚、シール部材１１の材質は、高成形温度に対応する樹脂以外、例えば高温の耐熱性のある弾性部材や金属材、セラミック等でも良い。

シール部材１１は、密着強度を向上させるため固定プラテン７と射出ノズル１０の間で圧縮して付けられている。先に述べたＰＥＥＫ材の場合、圧縮量は０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍとなる様な寸法設定を行っている。圧縮量は、ロックナット１４ａ及び１４ｂを回すことにより加熱筒ユニットの位置を変更し調節が可能となっている。

また、射出ノズル１０とシール部材１１と固定側プラテン７とは、射出ノズル先端部１０ｂについて、シール部材台座部１１ｂに嵌合する射出ノズル先端部上部４ａと、固定側プラテン嵌合穴３３に嵌合する射出ノズル先端部下部４ｂとを有するように構成されている。
すなわち、樹脂圧力による変形や使用樹脂による磨耗等の影響を受ける当接面４５の部分については、比較的硬い材料の固定側プラテン７よりも上記影響を受け易い懸念のあるシール部材１１を形成させず、射出ノズル１０を固定側プラテン７と嵌合させる構成とした。
一方、このような構成によっても、上述した課題のように、やはり射出ノズルと固定側プラテン７（ノズル支持部材）との間の嵌合状態が悪化して樹脂の逆流が生じてしまうことがある。本シール部材１１は、この場合に、射出ノズル１０と固定側プラテン７の嵌合状態に依らず樹脂の逆流を防止するものである。

特に、このようなシール部材１１は、本実施形態のように射出ノズル１０が固定側プラテン７に移動できない形で固定保持されている構成において特に有効である。射出時に射出ノズル１０が固定側プラテン７に対して移動して当接・嵌合する構成では、射出ノズル１０が固定側プラテン７に型締めと同様に高圧で押し付けられるため、互いの部材の微小の磨耗等なら、この射出ノズル１０の固定側プラテン７への押し当てによって解消できる場合もあり得る。しかし、本実施形態のように射出ノズル１０が固定側プラテン７に移動できない形で固定保持されていると、射出ノズル１０の固定側プラテン７への押し当てによって磨耗等による間隙を解消させることができないためである。しかしながら、射出ノズルがノズル支持部材に対して可動に嵌合・接触する構成でも本発明は効果を有するものである。

また、本実施例では図１からわかるように、射出ノズル先端部上部４ａに嵌合するシール部材台座部１１ｂと、射出ノズル先端部下部４ｂに嵌合する固定側プラテン嵌合穴３３とは連続的に設けられている。

図５に、図４の逆流防止シール部材の形状を変更しノズルに組み込んだ状態を示す。図５のシール部材１１は、熱の伝達量を少なくするため、凹部４０を形成することによって、図４のシール部材１１に比べ射出ノズル１０との接触面積を減らした形状にしたものである。図５のシール部材は射出ノズルとの接触面のみ接触面積を減らしているが、固定側プラテン７に接触する面を減らしても良い。勿論両側の接触面積を減らす形状でも良い。

また、図６は逆流防止シール部材の形状を変更した他の例を示す断面図である。
図６に示すシール部材１１は、射出ノズル１０および固定側プラテン７のテーパー面にのみ接触する形に形成した、つまり図４に示すシール部材台座部１１ｂの部分を形成してない。また、シール部材１１は、射出ノズル１０との接触面にリング状の突起部４１（係合部）が形成されており、このシール部材の中央部にあるリング状突起部４１に、ばね性を持たせている。

このように構成したシール部材１１は、突起部４１のばね力により、また、樹脂の流動に対し非直線上に接する接触面積が大きいため、樹脂の逆流をより効果的に防止するものである。突起部４１は、固定側プラテン７に接する面あるいは両面に形成してもかまわないし、数の制限も特に無い。

以上のように、射出ノズルと固定側プラテンの接触面の間に密着性の高いシール部材を嵌合させたことによって、射出動作時の射出圧力等によって射出ノズル先端部とノズル支持部材（本実施形態における固定側プラテン７）との嵌合状態が悪化した場合であっても、樹脂の逆流の進行を食い止めることができる。

また、射出ノズルとノズル支持部材との間にシール部材を介在させているため、射出ノズルからノズル支持部材への伝熱を抑制して樹脂詰まりを防止することができる。シール部材が射出ノズルやノズル支持部材より熱伝導率の低い材料で形成されている場合にはより伝熱抑制の効果が向上する。

また、シール部材は、射出ノズルと固定側プラテンの間に圧縮して嵌合している簡単な構成のため、シール部材を容易に交換可能であるし、あるいは、ロックナット１４ａ・１４ｂを回転させて加熱シリンダおよびノズルの位置を調整することにより容易に圧縮量を調整して密着性を回復させることができる。

なお、射出ノズルが射出の際に嵌合・接触する支持部材としても、固定側プラテンに限らず、各種成形機の実施形態における構成を採用し得るものである。また、本発明は射出ノズルとノズル支持部材との嵌合状態に影響されずに樹脂の逆流を防止することを目的とするものであるから、当接面４５において射出ノズル先端と嵌合するノズル支持部材の硬度は特に限定しない。そのため、ノズル支持部材が仮にシール部材より硬度の低い材料で形成されていたとしても、それは各種成形機の実施形態に依るところであることに注意されたい。

また、射出成形機の基本的構成、すなわち射出装置や型締め装置は上述の実施例に限らず、周知の構成を採用することができる。例えば、横型の各種成形機や、タイバー４１を持たないタイバーレス成形機などにも適用することができるし、射出装置はスクリュータイプでも、型締め装置は電動式モータの直圧式でも油圧式でも何ら差し支えない。
つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、特許請求の趣旨に鑑みその用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

３ａ 固定側型板
３ｂ 可動側型板
５ 可動側プラテン
６ 中間プレート
７ 固定側プラテン
１０ 射出ノズル
１１ シール部材
１３ 加熱シリンダ
１４ａ、１４ｂ ロックナット
１５ ノズルヒータ
１６ バンドヒータ
１７ ノズル熱電対
１８ シリンダ熱電対
２１ ジャケット
３３ 固定側プラテン嵌合穴
３９ ノズル装着穴
４０ 凹部
４１ 突起部
４５ 当接面

Claims (6)

1. 加熱シリンダの先端部に連結されるノズルより可塑化した材料を射出する射出装置と、
   金型が取り付けられる型締め装置と、
   前記ノズルを支持するとともに前記金型に当接するノズル支持部材と、
   前記ノズルと前記金型とが接触する面には形成されず、前記ノズルの外周と前記ノズル支持部材との間に嵌合するシール部材とを有し、
   前記シール部材は、可塑化した材料を射出する前記ノズルのノズル面側に配置されていることを特徴とする射出成形機。
2. 前記シール部材は、逆流防止シール部材であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記シール部材は、前記ノズルと前記ノズル支持部材との間で、圧縮されて取り付けられるとともに、
   前記加熱シリンダは、前記ノズル支持部材に対する位置を、前記可塑化材料の射出方向に調整可能な状態で設けられて、前記シール部材の圧縮量を調整可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記シール部材は、前記ノズル及び前記ノズル支持部材より熱伝導率の低い材質により形成されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の射出成形機。
5. 前記シール部材を弾性体で形成することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の射出成形機。
6. 前記ノズルは前記支持部材に移動できない形で固定保持されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の射出成形機。

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