JP5619643B2

JP5619643B2 - ダイレクト成形機

Info

Publication number: JP5619643B2
Application number: JP2011019657A
Authority: JP
Inventors: 健介末次
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: US8974221B2; US20120193834A1; JP2012158114A

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、樹脂部品を単独に成形する一般の射出成形とは異なり、ダイレクト成形は基材のどの位置に樹脂部品を成形するかが問題となるため、ダイレクト成形機は成形位置を容易に変更できるものであることが望まれる。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、図５にその一部９を示すように、射出側の金型９１が取付盤９２の取付面９２１に直接固定されている。この構成によると、樹脂材料を射出する射出装置９３は取付盤９２の取付面９２１ではない側９２２から固定せざるを得ず、取付盤９２には射出装置９３の射出ノズル９３１を挿入できる大きさの孔９２３を所望の成形位置に合わせてあらかじめ設けておく必要があった。

このため、成形位置を変更したい場合、まず金型９１と射出装置９３とを別個に取付盤９２から取り外し、次にタイバー９４から取付盤９２を取り外しこれとは異なる位置に孔９２３が設けられた新たな取付盤９２を取り付け、さらに元の金型９１と射出装置９３とを別個に新たな取付盤９２に取り付ける、という非常に手間のかかる作業を要していた。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、成形位置の変更が容易な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次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、取付面を有する第１の取付盤とを備え、第１の取付盤の取付面には射出装置が固定され、射出装置には第１の金型が取り付けられ、あらかじめ成形された基材と第１の金型とが接触することにより基材の表面と第１の金型とで限られたキャビティが形成され、射出装置は第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。

この構成によれば、射出側の金型と射出装置は他の部材を介さず直結されている。したがって、成形位置を変更するには、射出側の金型と射出装置を一体となったままで移動させるだけであり、成形位置の変更が容易である。

本発明の第２の発明は、請求項１に記載のダイレクト成形機であって、前記第１の取付盤の取付面と対向する取付面を有する第２の取付盤と、第２の金型と、型締装置とを備え、第２の取付盤の取付面には第２の金型が固定され、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。

この構成によれば、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１又は２に記載のダイレクト成形機であって、前記射出装置は、前記第１の取付盤の取付面に対して固定される射出装置本体と、樹脂材料を射出する筒状の射出ノズルとから成り、前記射出装置に取り付けられる第１の金型は前記射出装置の射出ノズルの先端部に螺合することにより取り付けられており、射出装置本体は射出ノズルがその軸線周りに回転可能となるように射出ノズルの基端部を保持していることを特徴とする。

この構成によれば、射出側の金型の射出ノズルに対する取り付けが螺合によっており、射出装置の本体は射出ノズルを回転可能に保持している。したがって、射出側の金型の取り付けが螺合によることでこの金型に所定の方向に対するずれが生じても、射出ノズルの回転により修正することが可能である。

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。図２は本実施形態のダイレクト成形機の射出ノズル及び下型を示す断面図である。図３は本実施形態のダイレクト成形機の射出ノズル及び下型を示す分解斜視図である。図４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。図５は従来のダイレクト成形機の一部を示す正面図である。

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５，１６及び射出装置２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）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、図１に示すように、基材Ｂの成形位置に合わせて３対の金型５，１６が備え付けられている。可動側取付盤１４の取付面１４１には、各々対を成す金型５，１６のうち第２の金型として上型１６が直接固定されている。固定側取付盤１１の取付面１１１には、各対の金型５，１６に対して樹脂材料を可塑化して射出する射出装置２が固定されている。なお、図示しないが、可動側取付盤１４と固定側取付盤１１にはあらかじめボルト孔を多数設けてあり、上型１６と射出装置２をそれぞれ所望の位置に固定可能となっている。

射出装置２は、固定側取付盤１１の取付面１１１に直接固定される部分である射出装置本体２０と、樹脂材料を可塑状態で射出する筒状の射出ノズル３とを備えている。射出ノズル３の先端部３２には、各々上型１６と対を成す第１の金型として下型５が、後述のように螺合により取り付けられている。すなわち、上述の上型１６の場合と異なり、下型５は固定側取付盤１１の取付面１１１に対して直接固定されるのではなく射出装置２を介し射出装置２の最上部に固定されている。射出装置本体２０は、投入されたペレット状の樹脂材料を射出シリンダ４へ送る手段を有する材料供給部２１と、樹脂材料を射出ノズル３内へ突き上げる射出シリンダ４とを備えている。

次に、図２を参照しながら、射出ノズル３、ヒータ３４、射出シリンダ４、下型５を順に説明する。図２は本実施形態のダイレクト成形機１の射出シリンダ４、射出ノズル３、ヒータ３４及び下型５の縦断面図である。
射出ノズル３の外形は概して円柱形状であり、射出シリンダ４側を基端部３１、下型５側を先端部３２、これらの中間を胴部３３とする。射出ノズル３の基端部３１の側面には、一定の厚み及び外径で外側へ張り出した鍔部３１１が形成されている。射出ノズル３の先端部３２の側面には、下型５を固定するための雄ねじ部３２１が形成されている。射出ノズル３の胴部３３には、樹脂材料を可塑化する円筒状のヒータ３４が差し込まれている。射出ノズル３の軸線上の先端には、樹脂材料が下型５へ射出されるノズル出口３５が形成されている。射出ノズル３は、内部の樹脂通路に、樹脂の流路を外方向へ制限し可塑化を助ける紡錘形のトーピード３６と、ニードル弁３７とを備えている。ニードル弁３７は、トーピード３６内部にある図示しないばねによってノズル出口３５方向へ付勢されている。

射出シリンダ４は、射出シリンダ本体４０と、射出ノズル３の鍔部３１１を押さえて保持する鍔押さえ板４１とに分かれる。射出シリンダ本体４０には、頂面付近の樹脂通路を拡径するようにノズル嵌合部４０１が形成され、射出ノズル３の鍔部３１１より基端側が嵌合している。鍔押さえ板４１には、ノズル挿通孔４１１が貫通して形成され、射出ノズル３の胴部３３が挿通している。さらに、鍔押さえ板４１には、ノズル挿通孔４１１の下部を拡径するように鍔嵌合部４１２が形成され、射出ノズル３の鍔部３１１が嵌合している。鍔押さえ板４１はボルトによって射出シリンダ本体４０の頂面に固定され、鍔押さえ板４１と射出シリンダ本体４０とで射出ノズル３の鍔部３１１を挟持している。ノズル嵌合部４０１、ノズル挿通孔４１１及び鍔嵌合部４１２は、射出ノズル３及び鍔部３１１と同軸に形成されており、射出ノズル３は射出装置本体２０に対して軸線周りに回転可能となっている。

下型５の下部には雌ねじ部５１が形成され、射出ノズル３の雄ねじ部３２１に対して螺合することによって下型５が取り付けられている。下型５には、この取り付け状態においてノズル出口３５と連通する受入口５２と、キャビティへの入口であるのゲート５３が形成されている。受入口５２はゲート５３まで縮径する錐面を有している。このように、射出ノズル３と下型５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５のゲート５３が可塑化樹脂の射出口となっている。射出ノズル３のニードル弁３７は、射出時には可塑化樹脂の射出圧によってニードル弁３７が後退しゲート５３が開放され、非射出時には下型５のゲート５３を塞ぎ可塑化樹脂の流れを遮断する。下型５の周縁近傍には、樹脂の冷却水を通す冷却水路５４が設けられている。

次に、図３を参照しながら、射出シリンダ４、射出ノズル３、ヒータ３４及び下型５の組み付け手順を説明する。図３は本実施形態のダイレクト成形機１の射出シリンダ４、射出ノズル３、ヒータ３４及び下型５の分解斜視図である。まず、射出シリンダ本体４０のノズル嵌合部４０１に、射出ノズル３の基端部３１を嵌合する。次に、鍔押さえ板４１のノズル挿通孔４１１を射出ノズル３の胴部３３に挿通する。最後まで挿通したとき、射出ノズル３の鍔部３１１は鍔押さえ板４１の鍔嵌合部４１２に嵌合する。ここで鍔押さえ板４１をボルトによって射出シリンダ本体４０に対して固定する。次に、ヒータ３４を射出ノズル３の胴部３３に挿通する。最後に、下型５の雌ねじ部５１を射出ノズル３の先端部３２に形成された雄ねじ部３２１に対して螺合し、下型５を取り付ける。

しかし、下型５の組みつけがこのように螺合によっているので、下型５が所定の方向で止まるとは限らない。下型５に所定の方向に対するずれが生じた場合は、射出ノズル３を射出シリンダ本体４０に対して回転させることでこのずれを修正可能である。以上の手順により射出ノズル３、ヒータ３４、及び下型５が射出シリンダ４に対して組み付けられる。

本発明の実施形態は以上のように構成されている。この構成によれば、下型５と射出装置２は他の部材を介さず直結されている。したがって、下型５と射出装置２を一体となったままで移動できるため、成形位置の変更が容易である。

また、この構成によれば、型締装置１５が下型５と上型１６とを相対的に接近させ、下型５と上型１６とが基材Ｂ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、下型５の射出ノズル３に対する取り付けが螺合によっており、射出装置２の本体は射出ノズル３を回転可能に保持している。したがって、下型５の取り付けが螺合によることで下型５に所定の方向に対するずれが生じても、射出ノズル３の回転により修正することが可能である。

なお、上述の内容は、あくまで本発明の一実施形態であって、本発明がその内容に限定されることを意味するものではない。上述の実施形態では、射出装置２を取り付ける取付盤が固定側取付盤１１、他方の取付盤が可動側取付盤１４であった。しかし、射出装置２を取り付ける取付盤を可動、他方の取付盤を固定とする構成でも良い。すなわち、射出装置２の取付盤を型締装置１５によって駆動しても良い。

また、上述の実施形態では、射出装置２は下型５を通してキャビティに可塑化樹脂を射出する構成であった。しかし、上型１６を通してキャビティに可塑化樹脂を射出する構成であっても良い。すなわち、上の取付盤の取付面に射出装置２を固定し、その射出装置２の最下部に上型１６を取り付け、下型５は下の取付盤の取付面に直接固定する構成であっても良い。

また、上記の実施形態では、図１に示すように、基材Ｂに対して上型１６と下型５とを接触させることで、上型１６と基材Ｂと下型５の三者でキャビティを形成するものであった。そのため、上型１６側にも樹脂材料が充填されるよう基材Ｂにはあらかじめ貫通孔を形成しておく必要があった。しかし、基材Ｂに貫通孔を設けず基材Ｂと下型５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１６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５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４に示すように、ブラケットとビスからなる基材保持手段１７がタイバー１３に取り付けられ、この基材保持手段１７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１７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上下で対を成す金型５，１６を垂直に締める竪型であったが、左右に対を成す金型を水平に締める横型であっても良い。本発明のダイレクト成形機１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、上型１６、下型５と射出装置２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、基材Ｂは樹脂製でも金属製でもよい。

１ダイレクト成形機
１１固定側取付盤（基板）
１１１取付面
１４可動側取付盤
１４１取付面
１５型締装置
１６上型
２射出装置
２０射出装置本体
３射出ノズル
５下型
Ｂ基材

Claims

第１の金型と、射出装置と、取付面を有する第１の取付盤とを備え、
第１の取付盤の取付面には射出装置が固定され、
射出装置には第１の金型が取り付けられ、
前記射出装置は、前記第１の取付盤の取付面に対して固定される射出装置本体と、樹脂材料を射出する筒状の射出ノズルとから成り、
前記射出装置に取り付けられる第１の金型は前記射出装置の射出ノズルの先端部に螺合することにより取り付けられており、
射出装置本体は射出ノズルがその軸線周りに回転可能となるように射出ノズルの基端部を保持しており、
あらかじめ成形された基材と第１の金型とが接触することにより基材の表面と第１の金型とで限られたキャビティが形成され、
射出装置は第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に記載のダイレクト成形機であって、
前記第１の取付盤の取付面と対向する取付面を有する第２の取付盤と、第２の金型と、型締装置とを備え、
第２の取付盤の取付面には第２の金型が固定され、
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。