JP5619636B2

JP5619636B2 - ダイレクト成形機

Info

Publication number: JP5619636B2
Application number: JP2011012780A
Authority: JP
Inventors: 健介末次
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: US20120187599A1; JP2012152975A

Description

本発明は、ダイレクト成形機に関する。詳しくは、あらかじめ成形された板状の基材に樹脂部品を射出成形しながら固定するダイレクト成形機に関する。

本発明におけるダイレクト成形とは、あらかじめ成形された基材（以下単に基材という）に対して金型を接触させ、基材の表面と金型とで限られたキャビティに樹脂材料を射出し、リベット、クリップ、リブ等の樹脂部品を成形しながら基材に固定する成形方法のことである。このダイレクト成形によれば、基材を成形する金型に変更を加えることなく、基材の自由な箇所へ目的とする形状の樹脂部品を成形できる利点がある。また、ダイレクト成形で結合部品を成形することによって２枚の基材を結合すれば、従来別個に用意していた結合部品の管理費用等がかからず、低コストに２枚の基材を結合することができる。なお、樹脂部品の樹脂材料としては２２０度程度で溶融するポリプロピレン等の樹脂が使用される。
このようなダイレクト成形を行うダイレクト成形機として、従来、下記特許文献１に開示されているような竪型射出成形機の技術が応用されている。

特開２００８−２８４７５９号公報

ここで、特に板状の基材に対しては、ダイレクト成形機によってダイレクト成形が行われている間に、基材の上面に対してビスやリベット等の別部材の取り付けや接着剤の塗布等の補助的な作業を同時並行で行うことができれば、成形サイクルのコストを下げることができる。しかしながら、上述のような一般の射出成型機の技術をそのまま応用したダイレクト成形機では、材料供給上の利点から射出装置が金型の上に配置されていた。そのため、基材の上面に対して上記のような補助的な作業を行おうとすると、射出装置の本体及びこれに付属する機器が嵩張り邪魔になっていた。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、成形中に基材の上面に対して補助的な作業をするためのスペースを確保できるダイレクト成形機の提供を課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るダイレクト成形機は以下のように構成される。本発明の第１の発明は、第１の金型と射出装置とを備え、あらかじめ成形された板状の基材が第１の金型の上にセットされ、第１の金型と基材とが接触することにより第１の金型と基材の表面とで限られたキャビティが形成され、射出装置は基材より下に配設され、かつ第１の金型を通じてキャビティ内に樹脂材料を射出し、樹脂部品を射出成形しながら基材に固定するダイレクト成形機である。

これによれば、基材が金型の上にセットされた状態で、基材より下に金型及び射出装置が存在することとなり、基材の上には射出装置がない分だけスペースが開放される。したがって、ダイレクト成形の最中でも、射出装置が邪魔にならず、基材の上面に対して補助的な作業をするためのスペースが確保できる。

本発明の第２の発明は、請求項１のダイレクト成形機であって、第２の金型と型締装置とを備え、第２の金型はセットされる前記の基材より上に配設され、型締装置は第１の金型と第２の金型とを相対的に接近させてそれぞれ基材と接触させ、前記キャビティは第１の金型と基材の表面と第２の金型とで限られて形成されることを特徴とする。

これによれば、型締装置が第１の金型と第２の金型とを相対的に接近させ、第１の金型と第２の金型が基材と接触することでキャビティが形成される。したがって、キャビティの形成を型締装置によって行うことができ、ダイレクト成形の効率が向上する。

本発明の第３の発明は、請求項２のダイレクト成形機であって、前記型締装置は第２の金型を下降させるのみによって第１の金型と第２の金型とを接近させることを特徴とする。

これによれば、型締装置によるキャビティの形成に伴って基材が上下に移動することがない。したがって、基材の上面に対して補助的な作業をする場合、作業の高さが変わらず作業者の作業性が向上する。

図１は本実施形態のダイレクト成形機の正面図である。図２は本実施形態のダイレクト成形機の射出装置を示す側面図である。図３はダイレクト成形前の射出ノズル、金型及び基材を示す断面図である。図４はダイレクト成形中の射出ノズル、金型及び基材を示す断面図である。図５は上型を備えず基材と下型のみでキャビティを形成するダイレクト成形機の正面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態のダイレクト成形機を示す正面図である。本実施形態のダイレクト成形機１は、図１に示すように、下部と上部にそれぞれ基板（後述の固定側取付盤１１がこの機能を兼ねる）と天板１２とを備えている。天板１２と基板（固定側取付盤１１）は四隅がそれぞれタイバー１３で垂直に結ばれている。またダイレクト成形機１は、金型２１，２２及び射出装置３を取り付けるための対向する取付面を有する一対の取付盤として、可動側取付盤１４と固定側取付盤１１とを備えている。可動側取付盤１４は、天板１２と基板（固定側取付盤１１）との間において、四隅にタイバー１３が挿通された状態で設けられている。可動側取付盤１４は、ダイレクト成形機１の上部に設けられた油圧シリンダ等の型締装置１５によって駆動され、タイバー１３に沿って昇降可能となっている。

ダイレクト成形機１は、基材Ｂに対する成形位置に合わせて、３対の金型が備え付けられている。固定側取付盤１１の取付面には、各対の金型に対して樹脂材料を可塑化して射出する射出装置３が固定されている。射出装置３の最上部には、各々対を成す金型のうち第１の金型として下型２２が、後述のように螺合により取り付けられている。また、可動側取付盤１４の取付面には、各々下型２２と対を成す第２の金型として上型２１が直接固定されている。

次に図２を参照して射出装置３を説明する。図２は本実施形態のダイレクト成形機１の射出装置３を示す側面図である。射出装置３は、材料供給部４と材料射出部５とがひとつのユニットを成したものである。
材料供給部４は、材料投入口４１から投入された樹脂材料を供給スクリュー４３へ落下させるホッパ４２と、樹脂材料を材料射出部５へ送り込む供給スクリュー４３と、供給スクリュー４３を回転させるスクリュー駆動手段４４とを備えている。本実施形態におけるスクリュー駆動手段４４は、スクリュー駆動シリンダ４４１で動力を発生させ、これをリンク機構４４２及びワンウェイクラッチ４４３の組み合わせで一方向の回転運動に変換している。

材料射出部５は、射出シリンダ６と射出ノズル７とを備えている。射出シリンダ６は、樹脂材料を射出ノズル内へ突き上げる射出プランジャ６１と、この射出プランジャ６１を上下に駆動するプランジャ駆動源６２とを備えている。

次に、図３を参照して射出ノズル７及び下型２２を説明する。図３はダイレクト成形前の射出ノズル７及び金型を示す図である。射出ノズル７は円筒状であり、軸線上の先端に樹脂材料のノズル出口７１を備えている。射出ノズル７内部の樹脂通路には、樹脂材料の流路を外側に制限し可塑化を助ける紡錘形のトーピード７２が挿入されている。トーピード７２は、下型２２のゲート２２２を開閉するニードル弁７３を、その先端に備えている。ニードル弁７３は、トーピード７２内部にある図示しないばねによって射出方向に付勢され、下型２２のゲート２２２を塞いでいる。また、射出ノズル７はトーピード７２を支えるため内部通路が下部で縮径している。射出ノズル７の外側には、樹脂材料を可塑化する円筒状のヒータ７４が差し込まれている。

射出ノズル７の先端部には、下型２２が螺合により取り付けられている。下型２２には、この取り付け状態においてノズル出口７１と連通する受入口２２１と、キャビティＣへの入口であるゲート２２２が形成されている。受入口２２１はゲート２２２まで縮径する錐面を有する。このように、射出ノズル７と下型２２は組み付け状態において一体的な樹脂通路を形成し、下型２２のゲート２２２が可塑化樹脂の射出口となっている。下型２２の周縁近傍には、樹脂の冷却水を通す冷却水路２２３が設けられている。

次に、図２及び図３を参照して射出装置３の動作を簡単に説明する。材料投入口４１から投入されたペレット状の樹脂材料は、一時的にホッパ４２に蓄えられてから供給スクリュー４３の場所へ落下する。スクリュー駆動手段４４が供給スクリュー４３を駆動し、ホッパ４２から落下してきた樹脂材料を定量ずつ強制的に射出シリンダ６内へと供給する。次いで、射出シリンダ６のプランジャ駆動源６２が射出プランジャ６１を駆動し、射出シリンダ６内へ定量供給された樹脂材料を射出ノズル７へ突き上げ圧力を加える。突き上げられた樹脂材料は、トーピード７２の脇を通るうちに、射出ノズル７の外側に差し込まれたヒータ７４によって熱せられ可塑化する。可塑化した樹脂材料の射出圧が高まると、トーピード７２のニードル弁７３が圧力を受けて後退し、下型２２のゲート２２２が開かれ射出可能となる。射出圧が弱まるとニードル弁がばねの作用で再び進出してゲート２２２を塞ぎ、樹脂の流れを遮断する。

次に、図３及び図４を参照して、本実施形態のダイレクト成形機１によるダイレクト成形の具体例を説明する。図４はダイレクト成形中の射出ノズル７、上型２１、下型２２及びフロアカバーＢ１，Ｂ２の断面図である。ここでは、基材Ｂとして自動車のフロアカバーＢ１，Ｂ２を２枚重ね、この重なり部分に樹脂部品としてリベットＲを成形しそれらを接合する場合を例にとる。このフロアカバーＢ１，Ｂ２は樹脂製である。まず、２枚のフロアカバーＢ１，Ｂ２の重なり部分において、リベットＲを成形したい位置にあらかじめ貫通孔Ｈを形成しておく。このように準備したフロアカバーＢ１，Ｂ２を下型２２の上に搬送し、図３に示すように、貫通孔Ｈの位置が下型２２のゲート２２２の上に来るように位置を合わせる。

フロアカバーＢ１，Ｂ２がセットされると、型締装置１５が上型２１を支持する可動側取付盤１４を下降させ、上型２１と下型２２とをそれぞれフロアカバーＢ１，Ｂ２に接触させる。このとき、フロアカバーＢ１，Ｂ２に形成された貫通孔Ｈが上型２１と下型２２とによって完全に囲われ、上型２１とフロアカバーＢ１，Ｂ２の表面と下型２２とで限られた成形形状のキャビティＣを形成する。ここで射出装置３は、既述の動作により、下型２２のゲート２２２を通じてキャビティＣ内に樹脂を射出する。キャビティＣ内に注入された樹脂は、フロアカバーＢ１，Ｂ２の貫通孔Ｈを通って上型２１側にも充填される。キャビティＣに完全に充填された樹脂は冷却され、目的のリベットＲが成形されるとともにフロアカバーＢ１，Ｂ２に対して固定される。そして上型２１と下型２２を型開きし、成形品を取り出し搬送する。以上によりダイレクト成形の１サイクルが完了する。なお、フロアカバーＢ１，Ｂ２がセットされてから取り出されるまでの間、ダイレクト成形工程と同時並行で、フロアカバーＢ１，Ｂ２の上面に対して、図４に示すような他のリベットＲ２の取り付け等、補助的な作業を作業員やロボットにより行うことができる。

本発明は以上のように構成される。この構成によれば、フロアカバーＢ１，Ｂ２が下型２２の上にセットされた状態で、フロアカバーＢ１，Ｂ２より下に下型２２及び射出装置３が存在することとなり、フロアカバーＢ１，Ｂ２の上には射出装置３がない分だけスペースが開放される。したがって、フロアカバーＢ１，Ｂ２に対してダイレクト成形を行っている最中でも、射出装置３の本体及びこれに付属する図示しない機器が邪魔にならず、フロアカバーＢ１，Ｂ２の上面に対して別部材の取り付けや接着剤の塗布等の補助的な作業をするためのスペースが確保できる。

また、この構成によれば、型締装置１５が下型２２と上型２１とを相対的に接近させ、下型２２と上型２１とがフロアカバーＢ１，Ｂ２と接触することでキャビティＣが形成される。したがって、キャビティＣの形成を型締装置１５によって行うことができ、ダイレクト成形の効率が向上する。

また、この構成によれば、射出装置３及び下型２２が固定側取付盤１１に固定され、上型２１が可動側取付盤１４に固定されている。これによれば、型締装置１５は射出装置３を移動させないためその分の動力が不要となる。したがって型締めの動力源である型締装置１５を小型化できる。また、これによれば、型締装置１５によるキャビティＣの形成に伴ってフロアカバーＢ１，Ｂ２が上下に移動することがない。したがって、フロアカバーＢ１，Ｂ２の上面に対して上述の補助的な作業をする場合、作業の高さが変わらず作業者の作業性が向上する。

以上の内容は、あくまで本発明の一実施形態であって、本発明がこの内容に限定されることを意味するものではない。上記の実施形態では、上型２１を固定する取付盤が可動、射出装置３及び下型２２を固定する取付盤が固定であったが、逆の構成としてもよい。すなわち、上述において型締装置１５は上型２１を下降させることにより型締めを行っていたが、下型２２を上昇させることによって型締めを行う構成に変えてもよい。

また、上記の実施形態では、あらかじめ貫通孔Ｈが形成された基材Ｂに対して上型２１と下型２２とを接触させることで、上型２１と基材Ｂと下型２２の三者でキャビティＣを形成するものであった。しかし、基材Ｂに貫通孔Ｈを設けず基材Ｂと下型２２のみでキャビティを形成する構成であってもよい。この場合、上型２１は金型ではなく、単に基材Ｂの上面を受けるための受け部材であればよい。

さらに、この場合、型締装置１５、可動側取付盤１４、受け部材以外の構成によって基材Ｂを下型２２と接触させキャビティを形成した状態で保持できれば、これら型締装置１５、可動側取付盤１４、受け部材は必ずしも必要ではない。例えば、図５に示すように、ブラケットとビスからなる基材保持手段１６がタイバー１３に取り付けられ、この基材保持手段１６によって基材Ｂを保持させる構成としてもよい。さらに、基材保持手段１６に代えて作業員が手で基材Ｂを保持してもよい。

また、上記の実施形態では、下型２２が取り付けられた射出装置３を固定する固定側取付盤１１にはタイバー１３が挿通され、水平方向には移動不可能であった。これを、タイバー１３から独立して回転可能なターンテーブルを備え、ターンテーブル上に射出装置３及び下型２２を固定し、ターンテーブルを回転することで任意の射出装置３を任意の回転位置に移動できる構成に変えても良い。この構成によれば、ターンテーブルを回転し、異なる樹脂材料が投入された射出装置３を所望の成形位置に移動するすることにより、樹脂の色替えが容易となる。

また、本発明の構成のダイレクト成形機は、既製の基材Ｂに対して樹脂部品を成形し固定するダイレクト成形の他、単体の樹脂部品を成形する目的で用いることを妨げない。また、金型と射出装置は３組に限らず、取付盤に取り付け可能な限り１組以上であれば何組取り付けても良い。また、上記の実施形態では基材Ｂとして樹脂製のフロアカバーＢ１，Ｂ２を挙げたが、基材Ｂは樹脂製に限らず金属製であっても良い。

１ダイレクト成形機
１１固定側取付盤（基板）
１４可動側取付盤
１５型締装置
２１上型
２２下型
３射出装置
Ｂ基材
Ｃキャビティ

Claims

第１の金型と、射出シリンダおよび射出ノズルを有する射出装置と、上向きの取付面を有する取付盤とを備え、
射出装置が成形位置に合わせて取付盤の取付面に取り付けられ、第１の金型が射出装置の射出ノズルに螺合されていることで、第１の金型が射出装置を介して取付盤に取り付けられており、
あらかじめ成形された板状の基材が第１の金型の上にセットされ、第１の金型と基材とが接触することにより第１の金型と基材の表面とで限られたキャビティが形成され、
射出装置は基材より下に配設され、かつ第１の金型を通じてキャビティ内に樹脂材料を射出し、樹脂部品を射出成形しながら基材に固定するダイレクト成形機。
請求項１のダイレクト成形機であって、
第２の金型と型締装置とを備え、
第２の金型はセットされる前記の基材より上に配設され、
型締装置は第１の金型と第２の金型とを相対的に接近させてそれぞれ基材と接触させ、
前記キャビティは第１の金型と基材の表面と第２の金型とで限られて形成されることを特徴とするダイレクト成形機。
請求項２のダイレクト成形機であって、
前記型締装置は第２の金型を下降させるのみによって第１の金型と第２の金型とを接近させることを特徴とするダイレクト成形機。