JP5947129B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は射出成形機に関する。

ノズルから射出材料を金型に射出し成形品を成形する射出成形機において、製品部分と共に形成されるランナ部材を金型の型開きに際して金型から抜き出す機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。この種の機構は、射出材料が通過するランナを形成すると共に、形成されたランナ部材を保持するランナ保持部を有するランナロック部材と、ランナ保持部が金型に装着された装着位置と、非装着位置との間でランナロック部材を移動する駆動機構と、を備える。そして、例えば、ランナロック部材を装着位置から非装着位置に移動する過程で、ランナ部材を衝突部材に衝突させ、その衝撃により分離する。

一方、射出材料や成形条件によっては、ランナ保持部に保持されたランナ部材とノズルとが容易に分離しない場合がある。そこで、特許文献２には、ランナロック部材をノズルから離間する方向に常時付勢する機構を設け、ノズルとランナ部材との分離を促進することが提案されている。

特開２００３−１１７９５０号公報 特開２００７−１１１９７６号公報

ランナロック部材を常時付勢する機構を設けた場合、この付勢力が、ランナロック部材を装着位置と非装着位置との間で移動する際の抵抗となる場合がある。特に、ノズルに対するランナ部材の固着力が強い場合、付勢力も強くしないとノズルとランナ部材との分離が円滑に行われないが、付勢力を強くするとランナロック部材の移動に対する抵抗も大きくなってしまう。

本発明の目的は、ランナロック部材の装着位置と非装着位置との間の移動に影響を与えることなく、ノズルとランナ部材との分離を円滑に行うことにある。

本発明によれば、射出材料を射出するノズルと、前記ノズルから射出される射出材料が通過することで形成されたランナ部材を保持するランナ保持部を有するランナロック部材と、前記ランナ保持部が金型に装着される装着位置と、非装着位置との間で前記ランナロック部材を移動させる第１駆動手段と、前記金型の前記装着位置にある前記ランナロック部材に対して前記ノズルを離間させるべく、前記ノズルを前記金型の型開閉方向に移動可能とする第２駆動手段と、を備えた射出成形機が提供される。

本発明によれば、ランナロック部材の装着位置と非装着位置との間の移動に影響を与えることなく、ノズルとランナ部材との分離を円滑に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機の説明図。 ランナ排出装置の説明図。 ランナ排出装置の説明図。 制御部のブロック図。 図１の射出成形機の動作説明図。 図１の射出成形機の動作説明図。 ノズルとランナ部材との分離動作の説明図。 別実施形態の説明図。 別実施形態の説明図。

＜第１実施形態＞
＜全体の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る射出成形機Ａの説明図であり、型締め状態である場合を示す。

射出シリンダ１は、射出材料として溶融樹脂を射出するノズル１１をその先端部に備える。射出シリンダ１は、その中心部に樹脂通路を有して円筒状に形成される。射出シリンダ１の周囲にはバンドヒータ１２が設けられており、樹脂通路内の樹脂材料を加熱して溶融する。樹脂通路の上部には不図示のプランジャが進退自在に挿入されている。そして、樹脂通路内の溶融樹脂はプランジャの進退動作によってノズル１１から射出される。

ノズル１１は、その下部が射出シリンダ１の径方向に突出したフランジ形状をなしており、その外形は円柱形状をなしている。ノズル１１の下端面は平坦面をなし、その中心に射出口１１ａが形成されている。本実施形態の場合、ノズル１１の下端面は金型４の注入面（上面）に当接する。

本実施形態の場合、射出シリンダ１は保持部材２に保持されている。保持部材２はノズル１１の上部小径部が通過する開口を有している。また、保持部材２はタイバ３を摺動軸として上下方向に移動可能に支持されている。タイバ３は例えば４本設けられる。

駆動機構２０は、保持部材２を介してノズル１１（射出シリンダ１）を上下方向（本実施形態における型開閉方向）に移動する昇降機構である。本実施形態では、ノズル１１を移動させることで、ノズルとランナ部材との分離を行う。駆動機構２０は、駆動源としてモータ２１を備える。

モータ２１の出力軸には駆動プーリ２２が固定されている。従動プーリ２３は回転自在に支持されている。駆動プーリ２２と従動プーリ２３との間にはタイミングベルト２４が巻き回されており、その直線部分の走行方向は上下方向とされている。タイミングベルト２４には連結部材２５を設けられている。連結部材２５はタイミングベルト２４と保持部材２とを連結する。

係る構成からなる駆動機構２０は、モータ２１の駆動によりタイミングベルト２４を走行させると、保持部材２を上下に移動できる。その結果、ノズル１１を型開閉方向に移動できる。本実施形態では、型締時においては図１の降下位置に位置しており、型開き時に上昇する。なお、本実施形態では保持部材２を介してノズル１１を移動する構成としたが、ノズル１１を直接移動する構成としてもよいことはいうまでもない。

金型４は、金型ホルダ４１に保持されている。金型ホルダ４１はタイバ３を摺動軸として、型開閉方向に移動可能に支持される。なお、金型ホルダ４１の最下位置は、例えば、止め輪等をタイバ３に取り付けて規定される。

金型ホルダ５１には、エジェクタプレート７、受け板６、金型５、エジェクタロッド８及び戻りばね９が搭載されている。金型ホルダ５１はタイバ３を摺動軸として、型開閉方向に移動可能に支持される。また、金型ホルダ５１は不図示の駆動機構により上下方向に移動され、金型ホルダ５１の移動により型締め、型開きを行う。金型ヒータ５２は金型５を加温してその温度を制御する。

金型５には成形品（製品部分）を形成するキャビティＣが形成されている。金型４にはキャビティＣと連通したスプール４ａと、ランナロック部材が装着される凹部４ｂとが形成されている。不図示のエジェクタ駆動機構により、エジェクタプレート７に力が加えられるとエジェクタロッド８により、成形品がキャビティＣから突き出される。

＜ランナ排出機構＞
次に、ランナ排出機構３０について、図１乃至図３を参照して説明する。図２及び図３はランナ排出機構３０の説明図である。図２は、型開き後、ランナロック部材３１がランナ部材Ｐを保持して装着位置に位置している状態を示す。図３は、図２の状態からランナロック部材３１を非装着位置へ移動している状態を示す。

ランナロック部材３１は、スプール４ａに連通して溶融樹脂が通過するランナを形成すると共に成形後に形成されたランナ部材Ｐを保持するランナ保持部３１ａをその先端部に有している。ランナ保持部３１ａは、例えば、切り欠き状の空隙を形成し、この空隙を溶融樹脂が通過することになる。

本実施形態の場合、ランナロック部材３１は二部材構成となっており、可動部材３１１と固定部材３１２とを備える。可動部材３１１は固定部材３１２に対してヒンジＨにより微小量だけ回動自在に支持されている。固定部材３１２に対して可動部材３１１を回動自在としたことで、ランナ部材Ｐの保持解除をより円滑に行える。なお、ランナロック部材３１は、一部材構成としてもよいことはいうまでもない。

固定部材３１２は回動部材３２に固定されており、ランナロック部材３１は回動部材３２に支持されている。回動部材３２はタイバ３が挿通する孔を有しており、タイバ３周りに回動自在である共に、タイバ３を摺動軸として上下方向に移動可能になっている。この結果、ランナロック部材３１は回動部材３２と共に上下方向に移動可能となっている。なお、ランナ排出機構３０全体が上下方向に移動可能に構成してもよい。

回動部材３２の最上位置は規制部材３ａにより規定されている。規制部材３ａは例えばタイバ３に固定された止め輪であり、回動部材３２と当接して規制部材３ａよりも上方への回動部材３２の移動を阻止する。本実施形態では、規制部材３ａによりランナロック部材３１の移動範囲を規制しているが、ランナロック部材３１の移動範囲を規制できればどのようなものでもよい。回動部材３２にはギヤ部材３２１が固定されている。ギヤ部材３２１は円弧状の外周面を有し、この外周面にはギヤが形成されている。

ランナ排出機構３０は駆動源としてモータ３３を備える。モータ３３の出力軸にはピニオン３３１が固定されている。ピニオン３３１はギヤ部材３２１の外周面に形成されたギヤと噛み合う。このため、モータ３３を駆動することで、回動部材３２をタイバ３周りに旋回させ、ランナロック部材３１を装着位置と非装着位置との間で移動することができる。

装着位置はランナ保持部３ａが金型４に装着された位置であり、図２の位置である。非装着位置はランナ部材Ｐを金型４外へ移動した位置であり、図３の位置は非装着位置に含まれる。本実施形態では、ランナロック部材３１を回動させて装着位置と非装着位置との間で往復移動する構成としたが、直線状を往復移動する構成でもよく、その駆動機構も様々な機構が採用可能である。

なお、モータ３３は不図示の支持部材に固定されるが、ピニオン３３１及びギヤ部材３２１のギヤの歯面は上下方向を向いているので、回動部材３２（及びランナロック部材３１）の上下方向の移動により、ピニオン３３１及びギヤ部材３２１の噛み合い状態は維持される。

可動部材３１１には、カムフォロワＲが設けられている。カム部材３４、３５はこのカムフォロワＲに当接するカム面を有する。カム部材３４は、装着位置近傍においてカムフォロワＲに当接し、可動部材３１１を固定部材３１２に対して閉じる方向にカムフォロワＲを案内する。カム部材３５のカム面３５１は、非装着位置においてカムフォロワＲに当接し可動部材３１１を固定部材３１２に対して閉じる方向にカムフォロワＲを案内する。この結果、ランナロック部材３１が装着位置へ向かう場合には、可動部材３１１を固定部材３１２に対して閉じてランナロック部材３１の保持力を向上とした状態とし、ランナロック部材３１が非着位置を移動中は、可動部材３１１を固定部材３１２に対して開いてランナロック部材３１の保持力を低下させた状態とすることができる。

分離部３６は、ランナロック部材３１のランナ保持部３１ａに保持されたランナ部材Ｐをランナ保持部３１ａから分離するための構成である。本実施形態の場合、分離部３６は、前方が開放した筒状をなしており、ランナロック部材３１が通過可能なスリット３６１を有する。スリット３６１の下側は衝突壁３６２となっている。

スリット３６１は、ランナロック部材３１の移動経路の途中に形成されており、衝突壁３６２はランナ部材Ｐの移動経路の途中に位置している。このため、ランナロック部材３１が装着位置から非装着位置へ移動することで、ランナ部材Ｐが衝突壁３６２に図３に示すように衝突し、ランナ保持部３１ａからランナ部材Ｐを分離できる。その際、可動部材３１１が固定部材３１２に対して開いた状態にあるので、ランナ保持部３１ａに対するランナ部材Ｐの分離を促進できる。

本実施形態では、分離部３６はランナロック部材３１の移動を利用しているが、分離部３６自体がを移動させてランナ部材Ｐに衝突させ、ランナ保持部３１ａから分離する構成としてもよい。

＜制御部の構成＞
次に、図４を参照して制御系の構成について説明する。制御部１００は、ＣＰＵ１０１、記憶部１０２及びＩ／Ｆ（インタフェース）１０３を備える。ＣＰＵ１０１は、センサの検出結果を取得し、記憶部１０２に記憶されたプログラムにしたがって、モータやヒータ等の制御を行う。モータには、モータ２１のほか、射出成形機Ａの各駆動源を構成するモータが含まれる。ヒータにはバンドヒータ１２や金型ヒータ５２が含まれる。

記憶部１０２には、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等が含まれる。Ｉ／Ｆ１０３はＣＰＵ１０１と、外部のデバイスとのインタフェースである。入力部１１０は、例えば、キーボード、マウス等である。作業者は入力部１１０を介して制御部１００に動作指令を行うことができる。表示部１２０は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイであり、射出成形機の状況等を表示する。

＜制御例＞
制御部１００による射出成形機Ａの動作例について、図１、図５乃至図７を参照して説明する。図５及び図６は射出成形機Ａの動作説明図であり、図７はノズル１１とランナ部材Ｐとの分離動作の説明図である。

図１に示した型締めの後、溶融樹脂の射出を完了して型開きに移る。本実施形態では、まず、図５に示すように、駆動機構２０を作動して、保持部材２を上昇させ、ノズル１１を上昇位置に移動する。つまり、駆動機構２０を、装着位置にあるランナロック部材３１とノズル１１とを、型開閉方向に離間させる離間力発生状態にする。これにより、ノズル１１とランナ部材Ｐとの分離が促進される。なお、ノズル１１の上昇は、成形品の冷却固化を待たずに行うことで、成形サイクルが延びてしまう影響もない。

ノズル１１とランナ部材Ｐとの固着力が強い場合、ノズル１１の上昇にランナロック部材３１が追従してノズル１１とランナ部材Ｐとの分離が円滑に行われないおそれがある。しかし、本実施形態では、規制部材３ａを設けたことにより、ランナロック部材３１の移動が規制される。このため、ノズル１１とランナ部材Ｐとの分離を円滑に行うことができる。図７はその説明図である。

状態ＳＴ１はノズル１１の上昇前の状態を示す。ノズル１１とランナ部材Ｐとは互いに固着している。状態ＳＴ２はノズル１１の上昇後の状態を示す。回動部材３２が規制部材３ａが当接することでその上方への移動が規制され、ランナロック部材３１とノズル１１とが離間し、ノズル１１とランナ部材Ｐとが分離されている。

本実施形態では、モータ２１の回転量によって、ノズル１１の移動範囲を変更可能である。つまり、ノズル１１とランナロック部材３１との離間距離（隙間）をノズル１１の上昇量によって変更可能である。そこで、例えば、固着が強い場合は離間距離を大きくすることができる。また、固着が弱い場合は、離間距離を小さくすることで、サイクルタイムを短縮することも可能である。

なお、規制部材３ｂは回動部材３２の最下位置を規定している。規制部材３ｂも例えばタイバ３に固定された止め輪である。ランナロック部材３１とノズル１１とが離間した後、回動部材３２は降下するが規制部材３ｂと当接することで、規制部材３ｂよりも下には下がらなくなっている。

こうして本実施形態では、ノズル１１とランナ部材Ｐとを分離することができる。この後、保持部材２は降下位置に戻してもよいが、本実施形態では上昇させたままとする。

次に、金型ホルダ５１を降下させて型開きを行う。図６に示すように、金型ホルダ５１を降下させると、その途中で金型ホルダ４１が最下位置に到達して降下を停止し、金型ホルダ５１は更に降下することになる。この結果、金型４と金型５とが離間し、キャビティＣ内の製品部分を取り出すことが可能となる。

金型４の降下により、ランナロック部材３１が金型４から分離する。そこで、ランナ排出装置３０を駆動してランナロック部材３１を非装着位置へ移動し、ランナ部材Ｐをランナロック部材３１から分離する。

ランナロック部材３１を非装着位置へ移動する際、駆動機構２０は、ノズル１１の上昇を既に完了しており、離間力非発生状態にある。このため、駆動機構２０がランナロック部材３１の移動に抵抗することはない。以降、図１の状態に戻って同様の動作を繰り返すことになる。

このように、本実施形態では、モータ２１を駆動状態を切り替えることで、離間力発生状態と、離間力非発生状態とを切り替え可能であり、ＣＰＵ１０１の制御によって、ランナロック部材３１の移動時には離間力非発生状態とする。この結果、ランナロック部材３１の装着位置と非装着位置との間の移動に影響を与えることなく、ノズル１１とランナ部材Ｐとの分離を円滑に行うことができる。特に、ノズル１１を型開閉方向に移動することで、ノズル１１とランナロック部材３１とを離間できるので、ランナロック部材３１の移動の際、ランナロック部材３１がノズル１１と接触したり、摺接することもない。この点でも、ランナロック部材３１の移動に抵抗を与えない構成となっている。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、駆動機構２０としてベルト伝動機構を採用したが、ノズル１１を移動させる機構はこれに限られず、様々な機構を採用可能である。図８は一例として、ボールネジ機構を採用した例を示す。

同図の駆動機構２０Ａは、モータ２１Ａと、モータ２１Ａにより回転駆動させるボールナット２２Ａとを備える。ボールナット２２Ａは保持部材２Ａの一部に設けられた収容部２Ａａ内で回転自在に支持されている一方、モータ２１Ａは収容部２Ａａ上に固定されている。タイバ３の上端部はボールねじとなっており、ボールナット２２Ａが噛み合っている。モータ２１Ａの駆動により、保持部材２Ａを上下方向に移動することができる。

なお、ボールネジのピッチにより、分離力の大小を調整可能である。また、図８の例ではモータ２１Ａの出力軸にボールナット２２Ａを直結する構成としているが、減速機を介在させてもよい。

＜第３実施形態＞
上記第１実施形態では、ノズル１１とランナ部材Ｐとを分離するために、ノズル１１を移動させる構成としたが、ランナロック部材３１をノズル１１から型開閉方向に離間するように移動可能としてもよい。図９はその一例を示す。

同図の例では保持部材２は不動であり、上記第１実施形態の駆動機構２０に代えて駆動機構２０Ｂが保持部材２に固定されている。駆動機構２０Ｂは、プランジャ２１Ｂを進退可能な、電動シリンダ、エアシリンダ、ソレノイド等のアクチュエータである。駆動機構２０Ｂはプランジャ２１Ｂが回動部材３２に当接可能な位置に配置される。

状態ＳＴ１１は、溶融樹脂の射出を完了して型開きに移る段階を示す。ノズル１１とランナ部材Ｐとが固着している。そこで、駆動機構２０Ｂを作動して、プランジャ２１Ｂを下方へ突出させ、その押圧力により回動部材３２を押し下げる（状態ＳＴ１２）。つまり、駆動機構２０Ｂを、装着位置にあるランナロック部材３１とノズル１１とを、型開閉方向に離間させる離間力発生状態にする。これにより、ノズル１１とランナ部材Ｐとの分離が促進される。ランナロック部材３１とノズル１１とが離間した後、回動部材３２は降下するが規制部材３ｂと当接することで、規制部材３ｂよりも下には下がらなくなっている。

その後、駆動機構２０Ｂを状態ＳＴ１１に示した離間力非発生状態に戻す。金型ホルダ５１を降下させて型開きを行い、ランナ排出装置３０を駆動するが、その際に、駆動機構２０Ｂは離間力非発生状態にあるので、ランナロック部材３１の移動に抵抗することはない。

本実施形態の場合、規制部材３ａは不要である。また、駆動機構２０Ｂはランナロック部材３１側（例えば回動部材３２）に設けて、保持部材２を突き上げるようにしてもよい。

Claims (3)

1. 射出材料を射出するノズルと、
   前記ノズルから射出される射出材料が通過することで形成されたランナ部材を保持するランナ保持部を有するランナロック部材と、
   前記ランナ保持部が金型に装着される装着位置と、非装着位置との間で前記ランナロック部材を移動させる第１駆動手段と、
   前記金型の前記装着位置にある前記ランナロック部材に対して前記ノズルを離間させるべく、前記ノズルを前記金型の型開閉方向に移動可能とする第２駆動手段と、
   を備えた射出成形機。
2. 前記ランナロック部材が、前記ノズルの移動に追従しないように、その移動を規制する規制手段を更に設けたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記ノズルの移動範囲を変更可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。

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