JP6055669B2

JP6055669B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP6055669B2
Application number: JP2012272460A
Authority: JP
Inventors: 井上　誠; 誠井上
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: CN104837600A; WO2014092043A1; CN104837600B; JP2014117817A

Description

本発明は、型閉された金型のキャビティに加熱シリンダで溶融された熱可塑性樹脂を、射出ノズルから射出する射出成形機に関し、特に射出ノズルを樹脂注入口に密着させたり離間させたりするためのノズルタッチ機構を備えた射出成形機に関する。

従来から用いられている一般的な射出成形機においては、射出ノズルから金型のキャビティへ溶融樹脂を供給するため、固定ダイプレートに装着された金型には、射出ノズルの先端が密着される樹脂注入口が形成されており、当該樹脂注入口に対して射出ノズルを密着させたり離間させたりするときには、射出ノズルがノズルタッチ機構により進退されるようになっており、射出成形機を稼動して成形体を製造する稼動中には、射出ノズル先端は樹脂注入口に押し付けられる。

ノズルタッチ機構を備えた電動式射出成形機においては、ノズルタッチ機構として、ボールネジ軸とナット体からなる回転運動を直線運度に変換するボールネジ機構等が用いられ、モータの駆動によりボールネジ軸が回転されると、それに伴いナット体が前進又は後退され、ナット体の進退動作に従って射出ユニットが移動されることにより、射出ユニットに設けた射出ノズルは、前述したように、樹脂注入口に対し密着されたり離間される。そして、こうした技術に係るものとして、本願出願人から出願されている特許文献１には、射出ユニットに、電動モータの回転運動を直線運動に変換するメカニズムを一対配設し、当該メカニズムに構成される一対のボールネジ軸のその先端部が、金型が装着されている固定ダイプレートに対し連結された射出成形機が開示されている。

図７は従来のノズルタッチ機構を備えた電動式射出成形機の概略構成を示す説明図であり、同図に（ａ）、（ｂ）として２つの例を示している。同図に示すような電動式射出成形機１００においては、先端に射出ノズル１０１が取り付けられた加熱シリンダ１０２、加熱シリンダ１０２の後端側を保持する加熱シリンダ取付ブラケット１０３、加熱シリンダ１０２内で進退可能であって回転可能に設けられた図示しないスクリュー、固定ダイプレート１０５に装着された固定金型１０４の樹脂注入口１０６へ射出ノズル１０１の先端を密着させたり離間させるノズルタッチ機構１０７を備え、（ａ）では、ノズルタッチ機構１０７に構成されるボールネジ機構のボールネジ軸１１０の先端と固定ダイプレート１０５とが、バネ１１１を介在して連結されており、また、（ｂ）では、ノズルタッチ機構１０７にバネ１１１を備え、ノズルタッチ機構１０７に構成されるボールネジ機構のボールネジ軸１１０の先端と固定ダイプレート１０５とがロッド１１２を介在して連結され、ノズルタッチ用モータ１１３が駆動されることにより、ボールネジ軸１１０に螺合されたナット体１１４が樹脂注入口１０６側へ前進されることで、射出ノズル１０１は、加熱シリンダ取付ブラケット１０３と共に前進され、樹脂注入口１０６に密着される。

特開平９−２７７３０６号公報

ところで、特許文献１や図７の（ａ）、（ｂ）で示した従来の射出成形機においては、射出ノズル等のメンテナンス（射出ノズル先端の掃除等）を行う際、固定ダイプレート１０５と射出ユニット側のノズルタッチ機構１０７に構成されるバネ１１０やロッド１１２等の部材とが一体に連結されているため、こうした部材が邪魔になるといった不具合が生じることがある。すなわち、一般的に射出成形機は、射出ノズル先端の掃除を容易に行えるようにする観点から、射出ユニットの後方側を支点として、射出ノズル先端が固定ダイプレート側に臨まない方向へ向くよう、加熱シリンダに設けられた射出ノズルを水平方向に旋回する構造を備えているのだが、固定ダイプレートとノズルタッチ機構に構成される部材とが一体に連結されている場合には、加熱シリンダに設けられた射出ノズルを旋回させる際、これらを連結しているボルトやナット等からなる取付手段をいちいち取り外さなければならず、煩雑な作業をせざるを得ないという不具合があり、特許文献１のように、固定ダイプレートに連結されたネジ軸が複数ある場合には、ネジ軸の取り外しや組み付け作業に時間を費やしてしまうことから作業性に劣るといった実情があった。

また、図７の（ａ）、（ｂ）で示したボールネジ軸１１０等からなるボールネジ機構が射出ノズル１０１の下側に配設された射出成形機においては、射出ノズル１０１を固定金型１０４の樹脂注入口１０６にノズルタッチすると、固定金型１０４が取付けられた固定ダイプレート１０５には、ボールネジ軸１１０による引張力（反力）Ｆ１と、射出ノズル１０１による押付力Ｆ２とが作用する。そのため、型開時には固定ダイプレート１０５には、矢印Ｍで示すモーメントが作用し、固定ダイプレート１０５は、下端側を支点として上側がおじぎするようにして、傾いてしまうことから、このような状態で型閉（型締）を行うと、移動ダイプレート１１５に固定された可動金型１１６と固定ダイプレート１０５に固定された固定金型１０４とのＰＬ面の平行度に狂いが生じてしまい金型が損傷したり、成形される成形品の樹脂に偏りが生じてしまい、良質な成形体が得られなくなる。

また、型閉（型締）時に可動金型１１６と固定金型１０４との平行度を良好に保つため、ノズルタッチ力を弱くすることも考えが及ばないわけではないが、ノズルタッチ力が弱い場合には、射出ノズル１０１の先端から樹脂漏れが発生するといった問題も生じてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ノズルタッチ力により金型の取り付けられた固定ダイプレートが傾くことを抑制し、金型の平行度を良好に保つことで高品質な成形体を得ることを可能とした射出成形機を提供することを目的とする。

請求項１に係る射出成形機の発明は、
回転自在に設けられたボールネジ軸と該ボールネジ軸に螺合され該ボールネジ軸の回転に伴い進退されるナット体とからなるボールネジ機構と、前記ナット体に一体に設けられ該ナット体と共に進退される加熱シリンダ取付ブラケットと、該加熱シリンダ取付ブラケットに取り付けられ内部にスクリューを備えた加熱シリンダと、該加熱シリンダの先端に設けられた射出ノズルと、溶融樹脂が供給されるキャビティを形成した金型と、前記ボールネジ軸を回転させて前記ナット体を進退させるノズルタッチ用モータと、を備えた射出成形機であって、
前記加熱シリンダ取付ブラケットの下部において、前記ナット体に対して一体に設けられた前記加熱シリンダ取付ブラケットを進退自在に支持するユニットベースを設けており、
該ユニットベースには、前記ボールネジ軸と前記ナット体とからなるボールネジ機構を収容すると共に、前記ボールネジ軸を回転させる前記ノズルタッチ用モータを設けており、
前記ユニットベース内に収容された前記ボールネジ軸は、その前後に配設された２つの軸受により回転自在に軸支されており、前側の軸受では、前記ボールネジ軸の先端側が前後に進退しないようにして支持されている一方、後側の軸受では、前記ボールネジ軸の後端が後退可能に支持されていることを特徴とする。

請求項２に係る射出成形機の発明は、請求項１において、
前記加熱シリンダ取付ブラケットを前記ユニットベースの上部に設けたガイドレールに係合し進退自在に支持したことを特徴とする。

請求項３に係る射出成形機の発明は、請求項２において、
前記ユニットベースの後方側に、該ユニットベースを水平方向に旋回させる旋回軸を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、射出成形機の稼動を行っているとき、ボールネジ軸の回転によるナット体の前進に伴う射出ノズルの前進動作により、射出ノズルが金型に形成した樹脂注入口に対して密着されることから、射出ノズルの押圧力によって金型の装着された固定ダイプレートが傾こうとするが、そのときに生じるボールネジ軸に対する反力を、ボールネジ軸の後端が後退されることで減衰することができる。よって、型締中や型開中に射出ノズルの押圧力により固定ダイプレートが傾いてしまうことを抑制することが可能となり、金型の平行度を良好に保つことが可能になることで高品質な成形体を得ることができる。

さらに、型開中には、型締中よりも弱い力で射出ノズルが樹脂注入口に密着されることから、型開中に固定ダイプレートが傾いてしまうことを、より抑制することが可能となり、金型の平行度をより良好に保つことができる。

さらに、ボールネジ軸とナット体とからなるボールネジ機構を収容したユニットベースを、旋回軸を中心として水平方向に旋回させ、メンテナンスの行い易い位置などに配置することができることから、ボールネジ機構のメンテナンスのほか、ユニットベースと共に旋回される射出ノズルや加熱シリンダのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。しかも、射出ノズルのノズルタッチ機構として構成されボールネジ機構が、ユニットベースに収納されていることから、従来の射出成形機のように、ノズルタッチ機構に構成される、ボールネジ軸や、ボールネジ軸に一体に連結されたバネやロッドが、固定ダイプレートに対して連結されるような構造を採用していないので、これらを固定ダイプレートから脱着する煩雑な作業を行わなくても、射出ノズル、加熱シリンダ、及びボールネジ機構を簡単に旋回でき、これらのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

本発明の一例の射出成形機を示す概略構成図である。射出成形機に構成された射出ユニットを示す断面図である。射出成形機に構成される射出ユニットを示す平面図である。射出ユニットに構成されるユニットベースを示す断面図である。射出ユニットに構成されるユニットベースを示す平面図である。射出成形機を稼動し、樹脂注入口に射出ノズルが当接されたときのノズルタッチ力についての波形を実線で、可動金型の型開閉速度についての波形を点線で示したグラフであり、縦軸には、ノズルタッチ力のトルク値を表し、横軸には時間の経過を表している。従来の射出成形機を示す概略構成図であり、（ａ）では、ノズルタッチ機構に構成されるボールネジ機構のボールネジ軸先端と固定ダイプレートとがバネを介在して連結されたものを示し、（ｂ）では、ノズルタッチ機構に構成されるボールネジ機構のボールネジ軸先端と固定ダイプレートとがロッドを介在して連結されものを示している。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６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。

図１に示す本発明の一例の電動式の射出成形機１は、粒状の熱可塑性樹脂としてのペレットを原料として成形体を製造するものであり、射出成形機１には機台２を備え、機台２上には、射出ユニット３、型締ユニット４が配設されている。

型締ユニット４には、固定ダイプレート５に装着された固定金型６に対し可動ダイプレート７に装着された可動金型８を前進後退させ型締（型閉）及び型開を行う型開閉機構を備えており、本実施形態における型開閉機構としては、モータの駆動力を駆動源としてトグルリンク機構９を屈曲作動することで、固定金型６に対して可動金型８を繰り返し型開閉する。なお、固定金型６には、金型のキャビティに溶融樹脂を供給するための樹脂注入口６ａが形成されており、樹脂注入口６ａには、後述する射出ノズル１１が密着される。

また、射出ユニット３には、筒型の加熱シリンダ１０、加熱シリンダ１０の先端に設けた射出ノズル１１、加熱シリンダ１０内に設けられ当該加熱シリンダ１０内に供給された熱可塑性樹脂を混練するスクリュー１２、加熱シリンダ１０を片持ち状に保持する加熱シリンダ取付ブラケット１３、スクリュー１２を回転自在に支持すると共に前記加熱シリンダ取付ブラケット１３に対して進退移動する移動体１８、熱可塑性樹脂であるペレットが投入されるホッパ１４、回転自在に支持された単独のボールネジ軸１５と該ボールネジ軸１５に螺合されボールネジ軸１５の回転に伴い進退される単独のナット体１６とからなるボールネジ機構１７、加熱シリンダ取付ブラケット１３と移動体１８の下方に配設され、ボールネジ機構１７を収容したユニットベース２０、ボールネジ軸１５をベルト等の駆動伝達手段２１を介して回転駆動するノズルタッチ用モータ２２、加熱シリンダ１０内で加熱溶融された熱可塑性樹脂の計量を行うときにスクリュー１２を回転させる計量用モータ２３、計量された樹脂を金型のキャビティに射出するときに移動体１８と共にスクリュー１２を前進させる射出用モータ２４、射出成形機全体の各種制御を司る制御手段２５等が構成されており、ボールネジ機構１７のナット体１６には加熱シリンダ取付ブラケット１３が一体に設けられている。なお、ノズルタッチ用モータ２２はユニットベース２０に一体に設けられ、計量用モータ２３及び射出用モータ２４は移動体１８に一体に設けられている。

また、ユニットベース２０の上部には、ボールネジ軸１５と平行なガイドレール２６が設けられ、加熱シリンダ取付ブラケット１３と移動体１８の下部に構成されているスライダー２７がガイドレール２６に係合されている。ユニットベース２０の後方側の下部には、下方に突出した旋回軸２８が設けられており、機台２に設けられた孔部２９に対し、図示しない軸受を介在して旋回軸２８が嵌合され、ユニットベース２０は水平方向に旋回可能に構成されている。

ユニットベース２０内に収容されたボールネジ軸１５は、その前後に配設された２つの軸受３０，３１により回転自在に軸支され、前側の軸受３０では、ボールネジ軸１５の先端側が前後に進退しないようにして支持されている一方で、後側の軸受３１では、ボールネジ軸１５の後端が後退可能に支持されていることから、型締時等にボールネジ軸１５が伸長されたときには、ボールネジ軸１５の後端が後退されることにより、当該ボールネジ軸１５に対する反力を吸収する（より具体的には、例えば、型締時におけるボールネジ軸１５の伸びに伴う衝撃を減衰する）。

また、制御手段２５は、ノズルタッチ用モータ２２の駆動を制御して、図６に示すように、金型の型開中（固定金型に対し可動金型が離間）のときには射出ノズル１１を樹脂注入口６ａに２．４ｋＮの弱い力で密着させる一方で、金型の型締中のときには、前記２．４ｋＮの弱い力よりも強い３７．０ｋＮの力で射出ノズル１１を樹脂注入口６ａに強い力で密着させる。そして、図６のグラフから明らかなように、型開中初期では、ノズルタッチ力の波形に僅かな乱れが生じているものの、繰り返し行われる、型締中、型開中の何れにおいても、ノズルタッチ力の波形に大幅な乱れは生じておらず、このグラフから、固定ダイプレート５が傾くといった不具合が抑制されていることが分かる。

以上のような射出成型機１によれば、射出成形機１の稼動行っているとき、ボールネジ軸１５の回転によるナット体１６の前進に伴う、加熱シリンダ取付ブラケット１３、加熱シリンダ１０、を介しての射出ノズル１１の前進動作により、射出ノズル１１の先端側が固定金型６に形成した樹脂注入口６ａに対して密着されることから、射出ノズル１１の押圧力（ノズルタッチ力）によって固定ダイプレート５が傾こうとするが、そのときに生じるボールネジ軸１５に対する反力を、ボールネジ軸１５の後端が後退されることで減衰することができる。よって、従来の射出成形機のように、このような衝撃を減衰することを目的に設けられたバネも不要となり低コスト化を図ることができ、さらには、型締中や型開中に射出ノズル１１の押圧力により固定ダイプレート５が傾いてしまうことを抑制することが可能となり、金型の平行度を良好に保つことが可能になることで高品質な成形体を得ることができる。

さらに、型開中には、型締中よりも弱い力で射出ノズル１１が樹脂注入口６ａに密着されることから、型開中（特に、型締直後の型開中）に固定ダイプレート５が傾いてしまうことを、より抑制することが可能となり、金型の平行度をより良好に保つことができる。

さらに、ボールネジ軸１５とナット体１６とからなるボールネジ機構１７を収容したユニットベース２０を、旋回軸２８を中心として水平方向に旋回させ、メンテナンスの行い易い位置などに配置することができることから、ボールネジ機構１７のボールネジ軸１５やナット１６のメンテナンスのほか、ユニットベース２０と共に旋回される射出ノズル１１、加熱シリンダ１０、各種モータ２２，２３，２４等のメンテナンスや故障に伴う部品交換等を容易に行うことが可能となる。しかも、射出ノズル１１のノズルタッチ機構として構成されボールネジ機構１７が、ユニットベース２０に収納されていることから、従来の射出成形機のように、ノズルタッチ機構に構成される、ボールネジ軸や、ボールネジ軸に一体に連結されたバネやロッドが、固定ダイプレートに対して連結されるような構造を採用していないので、これらを固定ダイプレート５から脱着する煩雑な作業を行わなくても、射出ノズル１１、加熱シリンダ１０、及びボールネジ機構１７等を簡単に旋回でき、これらのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

さらに従来の射出成形機のように、ノズルタッチのときに動作されるボールネジ軸が複数ではなく、１つしか構成されてないので、部品点数を少なくすることができるから低コスト化を図ることができる。

以上、詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施形態においては、ユニットベース２０の後方側に旋回軸２８を設け、該旋回軸２８が嵌合される孔部２９を機台２に設けた例を示したが、機台２に旋回軸２８を設け、該旋回軸２８が嵌合される孔部２９をユニットベース２０の下面に形成するようにしてもよい。

１射出成形機
５固定ダイプレート
６固定金型
６ａ樹脂注入口
１０加熱シリンダ
１１射出ノズル
１２スクリュー
１３加熱シリンダ取付ブラケット
１５ボールネジ軸
１６ナット体
１７ボールネジ機構
２０ユニットベース
２２ノズルタッチ用モータ
２５制御手段
２６ガイドレール
２８旋回軸

Claims

回転自在に設けられたボールネジ軸と該ボールネジ軸に螺合され該ボールネジ軸の回転に伴い進退されるナット体とからなるボールネジ機構と、前記ナット体に一体に設けられ該ナット体と共に進退される加熱シリンダ取付ブラケットと、該加熱シリンダ取付ブラケットに取り付けられ内部にスクリューを備えた加熱シリンダと、該加熱シリンダの先端に設けられた射出ノズルと、溶融樹脂が供給されるキャビティを形成した金型と、前記ボールネジ軸を回転させて前記ナット体を進退させるノズルタッチ用モータと、を備えた射出成形機であって、
前記加熱シリンダ取付ブラケットの下部において、前記ナット体に対して一体に設けられた前記加熱シリンダ取付ブラケットを進退自在に支持するユニットベースを設けており、
該ユニットベースには、前記ボールネジ軸と前記ナット体とからなるボールネジ機構を収容すると共に、前記ボールネジ軸を回転させる前記ノズルタッチ用モータを設けており、
前記ユニットベース内に収容された前記ボールネジ軸は、その前後に配設された２つの軸受により回転自在に軸支されており、前側の軸受では、前記ボールネジ軸の先端側が前後に進退しないようにして支持されている一方、後側の軸受では、前記ボールネジ軸の後端が後退可能に支持されていることを特徴とする射出成形機。
前記加熱シリンダ取付ブラケットを前記ユニットベースの上部に設けたガイドレールに係合し進退自在に支持したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
前記ユニットベースの後方側に、該ユニットベースを水平方向に旋回させる旋回軸を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。