JP6308695B1 - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性が低くなった溶融材料を射出部へと押し出し、逆止解除時に好適に溶融部から射出部へ溶融材料を送る射出成形機の提供。【解決手段】成形材料７１を溶融して溶融材料７３を生成する溶融部２と、溶融部２から供給された溶融材料７３を射出する射出軸３１を含む射出部３と、溶融部２と射出部３とを連通する連通路４１を含む連結部材４と、連通路４１を封鎖し溶融材料７３の逆流を防止する逆止動作を行う逆流防止装置５と、を備え、逆流防止装置５は、連通路４１に設けられるシール座５１と、シール座５１と当接可能に移動する弁棒５３と、シール座５１を端面とし弁棒５３と嵌合する嵌合部５５と、を含み、逆止動作は、弁棒５３の先端が嵌合部５５と嵌合していない位置からシール座５１と当接する位置へ移動するポンピング動作を少なくとも１回以上含む、射出成形機。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機に関する。特に、本発明は成形材料が軽金属である射出成形に適する射出成形機に関する。

射出成形機は、射出部において計量された所定の量の溶融材料を金型のキャビティ空間に射出する。成形材料を溶融して溶融材料を生成する溶融部と、溶融部から供給された溶融材料を射出する射出軸を含む射出部とを備える射出成形機においては、溶融部と射出部とを連結する連結部材が設けられる。溶融部で生成された溶融材料は、連結部材内の連通路を通じて、射出部へと送られる。

射出時は所定の圧力が射出軸によって溶融材料に加えられるため、溶融材料が連通路を通じて溶融部へと逆流しないよう、射出に際して連通路を封鎖する必要がある。

そのため、連通路に形成されたシール座に弁棒を当接させることによって溶融材料の逆流を防止する逆流防止装置を備えた射出成形機が公知である。特に、特許文献１では弁棒の先端を冷却することで溶融材料が半ば固化した半固形物を生成し、逆流防止を行っている。

特開２００５−１９９３３５号公報

しかしながら、従来の逆流防止装置では、弁棒に溶融材料の熱が奪われてしまい、連通路付近の溶融材料の流動性が低くなり、逆止解除時に溶融部から射出部へ溶融材料が適切に流れ込まないことがあった。特に特許文献１のように弁棒を冷却している場合は、このような問題が発生しやすかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、逆止動作時に、弁棒の先端が、シール座を端面とし弁棒と嵌合する嵌合部と嵌合していない位置から、シール座と当接する位置へ移動するポンピング動作を少なくとも１回以上行うことで、流動性が低くなった溶融材料を射出部へと押し出す射出成形機を提供することを目的とするものである。

本発明によれば、成形材料を溶融して溶融材料を生成する溶融部と、溶融部から供給された溶融材料を射出する射出軸を含む射出部と、溶融部と射出部とを連通する連通路を含む連結部材と、連通路を封鎖し溶融材料の逆流を防止する逆止動作を行う逆流防止装置と、を備え、逆流防止装置は、連通路に設けられるシール座と、シール座と当接可能に移動する弁棒と、シール座を端面とし弁棒と嵌合する嵌合部と、を含み、逆止動作は、弁棒の先端が嵌合部と嵌合していない位置からシール座と当接する位置へ移動するポンピング動作を少なくとも１回以上含む、射出成形機を提供するものである。

本発明に係る射出成形機においては、逆止動作時に、弁棒の先端が、シール座を端面とし弁棒と嵌合する嵌合部と嵌合していない位置から、シール座と当接する位置へ移動するポンピング動作を少なくとも１回以上行う。このようにすれば、流動性が低くなった溶融材料を射出部へと押し出すことができ、逆止解除時にも好適に溶融部から射出部へ溶融材料を送ることができる。

本発明の射出ユニット１の構成図である。 図１の逆流防止装置５を示す拡大図である。 他の実施例の逆流防止装置５を備える射出ユニット１の構成図である。 図３の逆流防止装置５を示す拡大図である。 弁棒５３の先端の断面図である。 ポンピング動作において、（ａ）は弁棒５３の先端が嵌合部５５と嵌合していない状態を示す説明図であり、（ｂ）は弁棒５３の先端がシール座５１と当接している状態を示す説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各実施形態および複数の各構成部材における変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。なお、以下の説明において、「先端」とは溶融材料７３が射出される側、具体的には図１および図３において溶融部２または射出部３の図面向かって左側の端部を指し、「後端」とは成形材料７１が供給される側、具体的には図１および図３において溶融部２または射出部３の図面向かって右側の端部を指す。

実施の形態の射出成形機は、成形材料７１が軽金属である射出成形に適する構造を有する。本発明における軽金属は、比重が４以下の金属をいい、純金属だけでなく各添加元素を含む合金も含んでいう。実用上は、特に、マグネシウム合金またはアルミニウム合金が成形材料７１として有効である。なお、成形材料７１がアルミニウム合金の場合、溶損しないように、溶融材料７３と接触する部位は、基本的にサーメット系の材料で被覆されている。

本発明の射出成形機は、主に、成形材料７１を溶融し所定の量の溶融材料７３を金型のキャビティ空間に注入する射出ユニット１と、金型の型開閉および型締を行う不図示の型締ユニットと、射出ユニット１と型締ユニットの動作を制御する制御装置６を含む制御ユニットとを備える。

溶融部２は成形材料７１を溶融して溶融材料７３を生成する。溶融部２の後端側に設けられた材料供給口２１から、不図示の材料供給装置によって成形材料７１が供給される。材料供給装置は、部分的に溶融させる等して少量ずつ成形材料７１を供給する構成であるものが、材料供給口２１付近の急激な温度低下を防ぐ上で望ましい。溶融部２は供給された成形材料７１を、複数のヒータ２３によって加熱して溶融して溶融材料７３を生成し前方へと送る。ヒータ２３によって十分な熱を与えられながら先端側に送られた溶融材料７３は、その自重により連結部材４の連通路４１を経由して射出部３に送り出される。

射出部３は、射出軸駆動装置３３を作動して射出軸３１を後退させ、溶融部２から連結部材４の連通路４１を通して射出部３に送られてくる溶融材料７３を計量する。射出部３は、複数のヒータ４３によって溶融材料７３が溶融している状態を維持できる所定の温度の範囲に保温されている。射出部３は、溶融材料７３を計量してから逆流防止装置５によって連通路４１を閉鎖した後、射出軸駆動装置３３を作動して射出軸３１を射出部３の所定の位置まで前進させる。射出軸３が所定の位置まで前進すると、射出部３の中の所定の量の溶融材料７３が射出ノズル３５から図示しない金型のキャビティ空間に射出される。なお、射出軸３１は本実施例ではプランジャであるが、スクリュ等他の構成を用いてもよい。

連結部材４は、溶融部２と射出部３を連結し、溶融部２と射出部３は連結部材４中の連通路４１で連通している。連結部材４は、ヒータ４３によって溶融材料７３が溶融している状態を維持できる所定の温度の範囲に保温されている。

逆流防止装置５は、連通路４１に設けられるシール座５１と、シール座５１と当接可能に移動する弁棒５３と、シール座５１を端面とし弁棒５３と嵌合する嵌合部５５と、弁棒５３を進退駆動する弁棒駆動装置である油圧シリンダ等の流体圧シリンダ５７とを備える。嵌合部５５の断面積は連通路４１の断面積よりも大きく構成される。弁棒５３と嵌合部５５の間には僅かな隙間であるクリアランスが設けられ、摩耗による消耗が防止される。連通路４１は、逆流防止装置５によって、計量動作の開始時に開かれ射出動作の直前に閉じられる。この動作を逆止動作、または単に逆止という。

シール座５１は、図１および図２に示すように連通路４１の溶融部２側の端部に設けてもよいし、図３および図４に示すように連通路４１の中間部に設けてもよい。後者の場合は、連通路４１は、溶融部２と接続される上部連通路４１１と、上部連通路４１１と接続されシール座５１が設けられる中部連通路４１３と、中部連通路４１３および射出部３と接続される下部連通路４１５とを有し、溶融部２および上部連通路４１１ならびに射出部３および下部連通路４１５は、それぞれ前記連結部材４との接続面の中心で接続されることが望ましい。このような構成であれば、連通部材４を小型化できるとともに、溶融部２および射出部３と連結部材４とはボルト等で締結されるが、溶融部２および射出部３と連通路４１との間に均一に締付トルクがかかるため溶融材料の漏出を防止できる。

弁棒５３の先端は好ましくは冷却され、その温度は溶融材料７３の温度よりも３０℃以上５０℃以下低い温度になるよう設定される。図５に示すように、弁棒５３は内部に冷媒の供給経路となる供給管５３１と、冷媒の排出経路となる排出管５３３と、供給管５３１および排出管５３３を取り囲む断熱素材からなる断熱部５３５とを備え、点線矢印で示したように冷媒の流路が形成される。冷媒は例えば圧縮空気である。このようにすれば、逆止動作時に弁棒５３と嵌合部５５の間のクリアランスに溶融材料７３が半ば固化した半固化物を形成してシールすることができ、より好適に溶融材料７３の逆流を防止することができる。

本実施の射出成形機における逆止動作は、図６に示すように、弁棒５３の先端が嵌合部５５と嵌合していない位置からシール座５１と当接する位置へ移動するポンピング動作を少なくとも１回以上含む。前述の通り、シール座５１は連通路４１の溶融部２側の端部に設けてもよいし連通路４１の中間部に設けてもよいが、いずれの場合もポンピング動作における弁棒５３の移動方向は、溶融部２側から射出部３側である。このようにすれば、流動性が低くなった溶融材料７３を射出部３へと押し出すことができ、逆止解除時に溶融部２から射出部３へ溶融材料７３を適切に流れ込ませることができる。

前述の通り、溶融部２から溶融材料７３が射出部３に送られ、所定量の溶融材料７３が計量されたと制御装置６が認識したとき、射出動作を行う前に逆止動作を行い連通路４１が閉鎖される。このとき、射出部３に計量されている溶融材料７３にガス等が混合する、いわゆる「カラ計量」が発生し、制御装置６上の計量値と実際の計量値とが一致していない場合がある。そこで、制御装置６は、逆流防止装置５が逆止動作を行った後、射出軸３１を射出が行われない程度の適する圧力で前進させて、停止した位置を実際の計量位置として補正する。なお、射出ノズル３５の先端は接する金型に熱が奪われるため、溶融材料７３が固化しコールドプラグと呼ばれる栓が形成されている。そのため、射出に必要な最低限の射出圧力の半分程度以下の圧力で射出軸３１を前進させれば、射出ノズル３５から溶融材料７３が射出されることなく補正を行える。

本発明は、特に、流動性が低くなった溶融材料７３が発生しやすい、例えば、逆流防止装置５の弁棒５３の先端が冷却されている射出成形機に有効である。また、計量のために溶融材料７３にピストン等で積極的に圧力を加えない、例えば、溶融材料７３をその自重により溶融部２から射出部３へと送りだす射出成形機に有効である。

以上説明した発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらをこの発明の範囲から排除するものではない。特に具体的な装置については、本発明の趣旨に添った基本的な機能を有するものは、本発明に含まれる。

２ 溶融部
３ 射出部
４ 連結部材
５ 逆流防止装置
６ 制御装置
３１ 射出軸
４１ 連通路
５１ シール座
５３ 弁棒
５５ 嵌合部
７１ 成形材料
７３ 溶融材料
４１１ 上部連通路
４１３ 中部連通路
４１５ 下部連通路

Claims (8)

1. 成形材料を溶融して溶融材料を生成する溶融部と、
   前記溶融部から供給された前記溶融材料を射出する射出軸を含む射出部と、
   前記溶融部と前記射出部とを連通する連通路を含む連結部材と、
   前記連通路を封鎖し前記溶融材料の逆流を防止する逆止動作を行う逆流防止装置と、を備え、
   前記逆流防止装置は、
   前記連通路に設けられるシール座と、
   前記シール座と当接可能に移動する弁棒と、
   前記シール座を端面とし前記弁棒と嵌合する嵌合部と、を含み、
   前記逆止動作は、前記弁棒の先端が前記嵌合部と嵌合していない前記溶融部側の位置から、前記弁棒の前記先端が前記嵌合部と嵌合し前記シール座と当接する前記射出部側の位置へ移動するポンピング動作を少なくとも１回以上含む、射出成形機。
2. 前記溶融材料は、自重によって前記溶融部から前記射出部へと供給される、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記弁棒の先端は、前記溶融材料の温度よりも３０℃以上５０℃以下低い、請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記シール座は、前記連通路の前記溶融部側の端部に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 前記シール座は、前記連通路の中間部に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の射出成形機。
6. 前記連通路は、前記溶融部と接続される上部連通路と、前記上部連通路と接続され前記シール座が設けられる中部連通路と、前記中部連通路および前記射出部と接続される下部連通路と、を有し、
   前記溶融部および前記上部連通路ならびに前記射出部および前記下部連通路は、それぞれ前記連結部材との接続面の中心で接続される、請求項５に記載の射出成形機。
7. 前記嵌合部の断面積は前記連通路の断面積よりも大きく構成される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の射出成形機。
8. 前記逆流防止装置が前記逆止動作を行った後、前記射出軸を射出が行われない程度の適する圧力で前進させて、停止した位置を実際の計量位置として補正する制御装置をさらに備えた、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の射出成形機。

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