JP5830106B2 - 縦型射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、金型の型開閉を縦方向に行って成形体を成形する縦型射出成形機に関し、特に縦型射出成形機を高速で稼動したとしても、当該高速稼動に伴い縦型射出成形機に揺れや浮き上がりが生じぬよう、縦型射出成形機上方に配設した射出ユニットの上下の重量比等を適切に設定した縦型射出成形機に関する。

従来から、ターンテーブルを回転させることにより、１つの上側金型に対して、ターンテーブルに取り付けた２つの下側金型の各々を型開閉可能な対向位置に移動させ、縦方向に型開閉を行う、いわゆる２ステーション方式の縦型射出成形機が用いられている。こうした上側金型と複数の下側金型とを型締めするいわゆる２ステーション方式等の縦型射出成形機においては、成形体を成形する型締め工程の間に、型締めされている下側金型の反対側に配置された下側金型にインサート成形用の金属製の部品を組み付け、その組み付け後にターンテーブルを所定位置に回転し、金属製の部品を組み付けた下側金型と上側金型とを型締めすることで、金属製のインサート部品と樹脂とを一体成形する製造方法が採られている。

前記縦型射出成形機に係る従来技術が特許文献１に開示されており、特許文献１には、加熱筒を縦方向に保持するフロントプレートと、加熱筒内に挿入されたスクリューを射出駆動するプッシャープレートとを備えた２プレート方式の射出装置を備え、スクリュー用サーボモータによってスクリュー回転機構を介してスクリューを回転させて樹脂の溶融、計量を行い、射出用サーボモータによって作動されるボールねじ機構を介してプッシャープレートを前進移動させて計量された溶融樹脂の射出充填を行う縦型射出成形機において、計量等を行なうときの駆動源である前記スクリュー用サーボモータと前記射出用サーボモータが、フロントプレートに固定されていることが開示されている。また、特許文献２には、フロントプレートとプッシャープレートを備えた２プレート方式の射出成形機の射出装置が開示されている。

特許第３８５５１２９号公報 特公平８−９１８４号公報

特許文献２に開示されているような長手方向が横方向で設置される射出装置においては、当該射出装置の重心が比較的低いということもあり、射出成形機の稼動に伴いプッシャープレートが高速で動作されたとしても、射出成形機全体が比較的大きく揺れたり浮き上がったりすることはないのだが、特許文献１に示されているような縦型射出成形機においては、その重心が比較的高い位置であるということもあり、超高速でプッシャープレートを動作させた場合には、縦型射出成形機自体が床から浮き上がったり、揺れたりすることがあった。そのため、浮き上がりや揺れを抑止するために、縦型射出成形機下部の重量を増加して安定させるということも考えが及ばないわけではないが、低重心化のために部材を設けるとなると、コスト高や機器を移動させるときの搬送作業性が悪くなるといった問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、フロントプレートとプッシャープレートとからなる２プレート方式の縦型射出成形機において、比較的重量の軽量化を図りながらも、高速で溶融樹脂の射出充填が行われる場合であっても、それに伴い、浮き上がりや揺れが発生しないよう抑止することができる縦型射出成形機を提供することをその目的とする。

縦型射出成形機の発明は、
金型を縦方向に型開閉する型開閉ユニットと、
該型開閉ユニットの上部に配設され型閉された前記金型のキャビティに溶融樹脂を射出する射出ユニットとを備え、
前記溶融樹脂を射出充填する際に下方に前進される射出スクリューを回転可能に設けたプッシャープレートと、前記射出スクリューを内部に挿通した加熱筒を保持し前記プッシャープレートよりも下方に配置されたフロントプレートとを前記射出ユニットに備えた２プレート方式の縦型射出成形機であって、
前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行っているときに進退される前記プッシャープレートと、該プッシャープレートに一体に保持されて移動する部材とを移動体とし、その合計重量を移動体の重量ｍ（ｋｇ）とし、
前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行っているときに移動されることのない前記フロントプレートと、該フロントプレートに一体に保持されて成形品を成形するときにも移動されない部材とを固定体とし、その合計重量を固定体の重量Ｍ（ｋｇ）とし、
前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの前記射出スクリューの加速時間をｔ（ｓ）とし、
前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの前記射出スクリューの加速時間ｔ（ｓ）後の速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、
下記数１の数式を満たすようにして構成したことを特徴とする。

本縦型射出成形機の発明によれば、数１の数式を満たすようにすることで、縦型射出成形機の稼働中に、射出スクリューが高速で動作されても、当該縦型射出成形機が床から浮き上がったり、大きく揺れたりすることを防止することができる。すなわち、従来の縦型射出成形機においては、当該縦型射出成形機の稼働中に床から浮き上がったり、揺れたりすることを抑止するために、縦型射出成形機下部の重量を増加させることで姿勢の安定化を図っていたため、コスト高や搬送作業性が悪くなるといった問題があったが、本発明においては、こうした問題を解消しつつ、高速で溶融樹脂の射出充填が行われるような状況下であっても、それに伴い縦型射出成形機が浮き上がったり揺れたりすることを防止することが可能となる。

本発明の一例の射出スクリューと共にプッシャープレートを後退（上昇）させた状態の縦型射出成形機に構成される射出ユニットを示す正面図である。 本発明の一例の射出スクリューと共にプッシャープレートを前進（下降）させた状態の縦型射出成形機に構成される射出ユニットを示す正面図である。 縦型射出成形機に構成される射出ユニットを上方から視た状態を示す概略平面図である。 射出スクリューの加速度ａと固定体が地面を押す力Ｒ（ｋｇ）との関係を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図４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、実施形態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。

本実施形態の縦型射出成形機は大別すると、溶融樹脂を金型のキャビティへ射出充填する射出ユニット１、金型の型開閉を行う型開閉ユニット（図示せず）から構成され、型開閉ユニットの上部に構成される可動ダイプレート２にはユニットベース３が装着され、ユニットベース３の上部には射出ユニット１が保持される。

本実施形態の射出ユニット１には、図１及び図２に示すように、加熱筒取付ブラケットとしてのフロントプレート５と、フロントプレート５の上部に設けられた移動体としてのプッシャープレート６とが構成された、いわゆる２プレート方式を採用しており、これらフロントプレート５とプッシャープレート６とは、ユニットベース３の上部で縦方向に設けられた昇降用ボールネジ軸７に縦方向に摺動可能に設けられている。

フロントプレート５には、成形体の材料となるペレットを加熱溶融する加熱筒１０、加熱筒１０の先端（下部）に装着された射出ノズル１１、フロントプレート５を進退させる駆動源としてのノズルタッチ用モータ１２、ノズルタッチ用モータ１２の駆動力をフロントプレート５へ伝達して、当該フロントプレート５を縦方向に進退させるためのノズルタッチ用駆動伝達機構（具体的には、昇降用ボールネジ軸７に螺合されたノズルタッチ用ボールネジナット２１、ノズルタッチ用ボールネジナット２１に一体に設けられたノズルタッチ用従動プーリ２２、ノズルタッチ用従動プーリ２２に駆動力を伝達するノズルタッチ用ベルト２３、ノズルタッチ用ベルト２３にノズルタッチ用モータ１２の駆動力を伝達するノズルタッチ用駆動プーリ２４等）２０のほか、縦型射出成形機の稼動時にプッシャープレート６を進退させる駆動源としての一対の射出用モータ３０、射出用モータ３０の駆動力をプッシャープレート６へ伝達して、当該プッシャープレート６に回転可能に設けられると共に加熱筒１０内に挿通された射出スクリュー３１を縦方向に進退させるための射出用駆動伝達機構（具体的には、射出用モータ３０に設けた射出用駆動プーリ４１、射出用駆動プーリ４１の駆動力を伝達する射出用ベルト４２、射出用ベルト４２に伝達された駆動力が伝達される射出用従動プーリ４３、射出用従動プーリ４３が螺合された射出用ボールネジ軸４４）４０が一体に保持されている。なお、本実施形態においては、フロントプレート５と当該フロントプレート５に一体に保持されているものについて、縦型射出成形機で成形体を成形するときに移動されずに保持されていることから「固定体」として定義するものとする。

また、プッシャープレート６には、射出用ボールネジ軸４４に螺合されると共にプッシャープレート６に一体に設けられた射出用ボールネジナット５０、加熱筒１０内に挿通された前述した射出スクリュー３１、計量用駆動伝達機構（具体的には、溶融樹脂の計量時に射出スクリュー３１を回転駆動するための駆動力を伝達する計量用従動プーリ６１、計量用従動プーリ６１に駆動力を伝達する計量用ベルト６２、計量用ベルト６２に駆動力を伝達する計量用駆動プーリ６３）６０、計量用駆動プーリ６３を駆動する駆動源としての計量用モータ６４が一体に保持されている。なお、本実施形態においては、プッシャープレート６と当該プッシャープレート６に一体に保持されているものについて、縦型射出成形機で成形体を成形するとき、上下に進退移動されることから「移動体」として定義するものとする。

そして、縦型射出成形機を稼動して、溶融樹脂の計量を行なっているときには、前記射出スクリュー３１は、計量用モータ６４を駆動源とし、計量用駆動プーリ６３、計量用ベルト６２、計量用従動プーリ６１を介して回転され、射出ノズル１１の先端側へ溶融樹脂の供給を行う一方で、計量された溶融樹脂を射出ノズル１１の先端から射出するときには、射出用モータ３０を駆動源とし、射出用駆動プーリ４１、射出用ベルト４２、射出用従動プーリ４３、射出用ボールネジ軸４４、射出用ボールネジナット５０、プッシャープレート６を介して、該プッシャープレート６に回転可能に設けられた射出スクリュー３１がプッシャープレート６と共に下降されることで、射出ノズル５から可動ダイプレート２の下面に取り付けられた金型のキャビティ内へ溶融樹脂の射出がなされる。

また、金型に射出ノズル１１をノズルタッチするため、昇降可能に設けられたフロントプレート５を下降させ、該フロントプレート５に一体に設けた加熱筒１０に装着された射出ノズル１１を下降するときは、ノズルタッチ用モータ１２を駆動源とし、この駆動力が、ノズルタッチ用モータ１２の回転軸に装着されたノズルタッチ用駆動プーリ２４、ノズルタッチ用駆動プーリに２４に掛け回されたノズルタッチ用ベルト２３、ノズルタッチ用ベルト２３が掛け回されたノズルタッチ用従動プーリ２２、ノズルタッチ用ボールネジナット２１へと伝達され、ノズルタッチ用ボールネジナット２１と一体となってフロントプレート５が下降されることで、当該フロントプレートに加熱筒１０を介して装着された射出ノズル１１が下降される。

ここで、縦型射出成形機を稼動したときに、当該成形機が設置されている地面から浮き上がる現象の実験結果について、下記表１及び図５に基づき説明する。なお、表１において、左側に、移動体の重量を６５０ｋｇとし固定体の重量を３６５０ｋｇとしたときを、中央に、移動体の重量を４００ｋｇとし固定体の重量を３９００ｋｇとしたときを、右側に、移動体の重量を３５０ｋｇとし固定体の重量を３９５０ｋｇとしたときの条件で、縦型射出成形機を稼働したときの各種数値を示しており、本実施形態の縦型射出成形機においては、（ａ）に示す、移動体の重量を６５０ｋｇ、固定体の重量を３６５０ｋｇ、縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの射出スクリューの速度Ｖを０．８５ｍ／ｓとして高速な速度で行なったものであり、それ以外（（ｂ）〜（ｑ））は、発明を理解する上で参考例である。また、表１及び図５において、「固定体が地面押す力Ｒ（ｋｇ）」が、０以上（０及び正数）であるときは、縦型射出成形機を稼動したときに、当該縦型射出成形機が地面から浮き上がることがない状況を指し、一方、０未満であるときには、縦型射出成形機を稼動したときに、当該縦型射出成形機が地面から浮き上がることを指している。

表１の（ａ）及び図４に示すように、移動体の重量ｍを６５０（ｋｇ）とし、固定体の重量Ｍを３６５０（ｋｇ）とし、前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの前記射出スクリューの加速時間ｔを０．０３８（ｓ）とし、前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの前記射出スクリューの加速時間ｔである０．０３８（ｓ）後の速度Ｖを０．８５（ｍ／ｓ）としたときには、ｍ＋ｍ×Ｖ／ｔ／９．８＝６５０＋６５０×０．８５／０．０３８／９．８＝２１３４（ｋｇ）になり、また、（ｍ＋Ｍ）／２＝（６５０＋３６５０）／２＝２１５０（ｋｇ）になる。

よって、上記数１の数式の要件を満たすこととなる（２１５０＞２１３４）。

そして、上記数１の数式の要件を満たす表１の（ａ）や、参考例である（ｈ）〜（ｋ）、（ｍ）〜（ｑ）においては、固定体が地面押す力Ｒ（ｋｇ）が、０以上となり、縦型射出成形機を稼動したときに、当該縦型射出成形機が地面から浮き上がることがないという実験結果が得られた。他方、それ以外である、（ｂ）〜（ｇ）、（ｌ）においては、固定体が地面押す力Ｒ（ｋｇ）が、０未満となり、縦型射出成形機を稼動したときに、当該縦型射出成形機が地面から浮き上がるという実験結果が得られた。そして、以上の結果により、実験を行なわなくても、前記数１の数式の要件を満たす場合には、縦型射出成形機を稼動したときに、当該縦型射出成形機が地面から浮き上がることがないという結論に至った。

以上のように本発明の縦型射出成形機によれば、金型を縦方向に型開閉する型開閉ユニットと、型開閉ユニットの上部に配設され型閉された金型のキャビティに溶融樹脂を射出する射出ユニット１とを備え、溶融樹脂を射出充填する際に下方に前進される射出スクリュー３１を回転可能に設けたプッシャープレート６と、射出スクリュー３１を内部に挿通した加熱筒１０を保持しプッシャープレート６よりも下方に配置されたフロントプレート５とを射出ユニット１に備えた２プレート方式の縦型射出成形機であって、縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行っているときに進退されるプッシャープレート６と、プッシャープレート６に一体に保持されて移動する部材とを移動体とし、その合計重量を移動体の重量ｍ（ｋｇ）とし、縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行っているときに移動されることのないフロントプレート５と、フロントプレート５に一体に保持されて成形品を成形するときにも移動されない部材とを固定体とし、その合計重量を固定体の重量Ｍ（ｋｇ）とし、縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの射出スクリュー３１の加速時間をｔ（ｓ）とし、縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの射出スクリュー３１の加速時間ｔ（ｓ）後の速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、数１の数式を満たすようにして構成したものである。これにより、数１の数式の要件を満たすように設定することで、縦型射出成形機の稼働中に、射出スクリュー３１が高速等で動作されても、当該縦型射出成形機が床から浮き上がったり、それに付随して大きく揺れたりすることを防止することができる。すなわち、従来の縦型射出成形機においては、当該縦型射出成形機の稼働中に床から浮き上がったり、揺れたりすることを抑止するために、縦型射出成形機下部の重量を増加させることで姿勢の安定化を図っていたため、コスト高や搬送作業性が悪くなるといった問題があったが、本発明においては、こうした問題を解消しつつ、高速で溶融樹脂の射出充填が行われるような状況下であっても、それに伴い縦型射出成形機が浮き上がったり揺れたりすることを防止することが可能となる。

１ 射出ユニット
５ フロントプレート
６ プッシャープレート
１０ 加熱筒
３１ 射出スクリュー

Claims (1)

1. 金型を縦方向に型開閉する型開閉ユニットと、
   該型開閉ユニットの上部に配設され型閉された前記金型のキャビティに溶融樹脂を射出する射出ユニットとを備え、
   前記溶融樹脂を射出充填する際に下方に前進される射出スクリューを回転可能に設けたプッシャープレートと、前記射出スクリューを内部に挿通した加熱筒を保持し前記プッシャープレートよりも下方に配置されたフロントプレートとを前記射出ユニットに備えた２プレート方式の縦型射出成形機であって、
   前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行っているときに進退される前記プッシャープレートと、該プッシャープレートに一体に保持されて移動する部材とを移動体とし、その合計重量を移動体の重量ｍ（ｋｇ）とし、
   前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行っているときに移動されることのない前記フロントプレートと、該フロントプレートに一体に保持されて成形品を成形するときにも移動されない部材とを固定体とし、その合計重量を固定体の重量Ｍ（ｋｇ）とし、
   前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの前記射出スクリューの加速時間をｔ（ｓ）とし、
   前記縦型射出成形機を稼動して成形品の成形を行うときの前記射出スクリューの加速時間ｔ（ｓ）後の速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、
   下記数１の数式を満たすようにして構成したことを特徴とする縦型射出成形機。
   

   

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