JP6522486B2 - 射出装置、および方向切替弁 - Google Patents

Description

本発明は、射出装置、および方向切替弁に関する。

特許文献１に記載のプリプラ式射出部は三方弁を有する。三方弁は、スクリュ先端室へ通ずる第１連通孔と、プランジャ先端室へ通ずる第２連通孔と、キャビティへ通ずる第３連通孔との交点に設けられる。三方弁は、溶融樹脂が流れるＴ字状の流路を有する。三方弁は、９０°回転させられることで、第１連通孔と第２連通孔とが連通し且つ第３連通孔が閉塞した状態と、第２連通孔と第３連通孔とが連通し且つ第１連通孔が閉塞した状態とに切り替えられる。

特開平７−１１７０８７号公報

従来、成形材料の流れ方向の切替に時間がかかり、成形サイクルの時間が長かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成形材料の流れ方向の切替にかかる時間を短縮できる、射出装置の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
固体の成形材料を加熱し溶融させるスクリュシリンダ、プランジャシリンダ、ノズル、および前記スクリュシリンダと前記プランジャシリンダと前記ノズルとの間の前記成形材料の流れ方向の切替を行う方向切替弁を有し、
前記方向切替弁は、弁箱と、前記弁箱の内部において回転自在とされる弁体とを有し、
前記弁箱は、前記スクリュシリンダの内部に連通するスクリュシリンダ接続ポートと、前記プランジャシリンダの内部に連通するプランジャシリンダ接続ポートと、前記ノズルの内部に連通するノズル接続ポートとを有し、
前記弁体は、
前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通するときに前記ノズル接続ポートを塞ぐ第１栓部と、
前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通するときに前記スクリュシリンダ接続ポートを塞ぐ第２栓部とを、前記弁体の外周の周方向に沿って間隔をおいて有し、
前記方向切替弁は、前記弁箱の内部で前記弁体が回転されることで、
前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通させ、かつ、前記第１栓部が前記ノズル接続ポートを塞ぎ、前記スクリュシリンダから前記プランジャシリンダに溶融した前記成形材料を供給する第１状態と、
前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通させ、かつ、前記第２栓部が前記スクリュシリンダ接続ポートを塞ぎ、前記プランジャシリンダから前記ノズルに溶融した前記成形材料を供給する第２状態と、を切り替える、射出装置が提供される。

本発明の一態様によれば、成形材料の流れ方向の切替にかかる時間を短縮できる、射出装置が提供される。

一実施形態による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第１状態を示す図である。 一実施形態による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第２状態を示す図である。 第１変形例による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第１状態を示す図である。 第１変形例による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第２状態を示す図である。 第２変形例による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第１状態を示す図である。 第２変形例による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第２状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、第１実施形態による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第１状態を示す図である。図２は、第１実施形態による射出装置を示す図であって、方向切替弁の弁体の第２状態を示す図である。図１および図２は、弁体の回転中心線に対し垂直な断面図である。図１および図２に示すように、射出装置１０は、スクリュシリンダ２０、スクリュ２２、スクリュ駆動部２４、プランジャシリンダ３０、プランジャ３２、プランジャ駆動部３４、ノズル４０、方向切替弁５０、および制御装置８０を備える。

スクリュシリンダ２０は、外部から固体の成形材料が内部に供給される。スクリュシリンダ２０は、固体の成形材料を加熱し、溶融させる。スクリュシリンダ２０の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。スクリュシリンダ２０が特許請求の範囲に記載の第１シリンダに対応する。

スクリュ２２は、スクリュシリンダ２０の内部に配設され、スクリュシリンダ２０の内部の成形材料を移動させる。スクリュ２２は、スクリュシリンダ２０の内部に進退自在に且つ回転自在に配設されてよい。尚、スクリュ２２は、スクリュシリンダ２０の内部に進退不能に且つ回転自在に配設されてもよい。

スクリュ駆動部２４は、スクリュ２２を作動させる。スクリュ駆動部２４は、例えばスクリュ回転モータ２５、およびスクリュ進退モータ２６を有する。スクリュ回転モータ２５は、スクリュ２２を回転させる。スクリュ進退モータ２６は、スクリュ２２を進退させる。スクリュ２２とスクリュ進退モータ２６との間には、スクリュ進退モータ２６の回転運動をスクリュ２２の直線運動に変換する運動変換機構が設けられる。運動変換機構は、例えばボールねじなどで構成される。

プランジャシリンダ３０は、スクリュシリンダ２０から成形材料が内部に供給される。プランジャシリンダ３０の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。プランジャシリンダ３０が特許請求の範囲に記載の第２シリンダに対応する。

プランジャ３２は、プランジャシリンダ３０の内部に配設され、プランジャシリンダ３０の内部の成形材料を移動させる。プランジャ３２は、プランジャシリンダ３０の内部に進退自在に配設される。

プランジャ駆動部３４は、プランジャ３２を作動させる。プランジャ駆動部３４は、プランジャ進退モータ３６を有する。プランジャ進退モータ３６は、プランジャ３２を進退させる。プランジャ３２とプランジャ進退モータ３６との間には、プランジャ進退モータ３６の回転運動をプランジャ３２の直線運動に変換する運動変換機構が設けられる。運動変換機構は、例えばボールねじなどで構成される。

ノズル４０は、方向切替弁５０から供給される成形材料を金型装置に射出する。金型装置の内部に充填された液状の成形材料が固化され、成形品が成形される。

方向切替弁５０は、スクリュシリンダ２０と、プランジャシリンダ３０と、ノズル４０との間の成形材料の流れ方向の切替を行う。方向切替弁５０は、弁箱６０と、弁体７０とを有する。

弁箱６０は、スクリュシリンダ接続ポート６１と、プランジャシリンダ接続ポート６２と、ノズル接続ポート６３とを有する。スクリュシリンダ接続ポート６１は、スクリュシリンダ２０の内部に連通する。スクリュシリンダ接続ポート６１が特許請求の範囲に記載の第１シリンダ接続ポートに対応する。プランジャシリンダ接続ポート６２は、プランジャシリンダ３０の内部に連通する。プランジャシリンダ接続ポート６２が特許請求の範囲に記載の第２シリンダ接続ポートに対応する。ノズル接続ポート６３は、ノズル４０の内部に連通する。

プランジャシリンダ接続ポート６２とノズル接続ポート６３とは、例えば弁体７０の回転中心線を挟んで互いに反対側に設けられる。一方、スクリュシリンダ接続ポート６１は、例えばプランジャシリンダ接続ポート６２とノズル接続ポート６３の両方から、弁体７０の外周に沿って略等距離の位置に設けられる。つまり、弁体７０の回転中心線を中心に所定方向（図１および図２では反時計回り）に、プランジャシリンダ接続ポート６２と、スクリュシリンダ接続ポート６１と、ノズル接続ポート６３とがこの順で９０°ピッチで配置される。

弁体７０は、弁箱６０の内部で回転されることで、第１状態（図１参照）と第２状態（図２参照）とに切り替えられる。弁体７０は、第１状態のとき、スクリュシリンダ接続ポート６１とプランジャシリンダ接続ポート６２とを連通し、且つノズル接続ポート６３を塞ぐ。一方、弁体７０は、第２状態のとき、プランジャシリンダ接続ポート６２とノズル接続ポート６３とを連通し、且つスクリュシリンダ接続ポート６１を塞ぐ。

尚、弁体７０の状態は、図１に示す第１状態、図２に示す第２状態に限定されない。例えば、弁体７０は、スクリュシリンダ接続ポート６１、プランジャシリンダ接続ポート６２、およびノズル接続ポート６３を同時に塞ぐ状態をとりうる。また、弁体７０は、スクリュシリンダ接続ポート６１とノズル接続ポート６３とを連通し、且つプランジャシリンダ接続ポート６２を塞ぐ状態をとりうる。

制御装置８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、メモリなどの記憶媒体８２とを有する。制御装置８０は、記憶媒体８２に記憶されたプログラムをＣＰＵ８１に実行させることにより、スクリュ駆動部２４、プランジャ駆動部３４、および方向切替弁５０などを制御する。

例えば、制御装置８０は、計量工程において、スクリュ回転モータ２５を駆動してスクリュ２２を設定回転数で回転させ、スクリュ２２の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ２２の前方に送られスクリュシリンダ２０の前方に蓄積されるにつれ、スクリュ２２が後退させられる。

制御装置８０は、計量工程において、スクリュ２２の急激な後退を抑制すべく、スクリュ進退モータ２６を駆動してスクリュ２２に対し設定背圧を加えてよい。スクリュ２２が所定位置まで後退し、スクリュ２２の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、制御装置８０がスクリュ回転モータ２５の駆動を停止する。

制御装置８０は、計量工程において、スクリュ２２の前方に所定量の成形材料を蓄積した後、スクリュ進退モータ２６を駆動してスクリュ２２を前進させる。これにより、第１状態の弁体７０を介してスクリュシリンダ２０からプランジャシリンダ３０に成形材料が流れ込む。その結果、プランジャ３２の前方に成形材料が蓄積され、プランジャ３２が後退させられる。

制御装置８０は、計量工程において、プランジャ３２の急激な後退を制限するため、プランジャ進退モータ３６を駆動してプランジャ３２に対し設定背圧を加えてよい。プランジャ３２が所定位置まで後退し、プランジャ３２の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、制御装置８０がスクリュ進退モータ２６の駆動を停止すると共にプランジャ進退モータ３６の駆動を停止する。

尚、本実施形態の制御装置８０は、計量工程において、スクリュ２２を進退させるが、スクリュ２２を進退させなくてもよい。スクリュ２２を進退させることなく、スクリュ２２を回転させることで、スクリュ２２の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られ、スクリュシリンダ２０からプランジャシリンダ３０に成形材料が流れ込む。

プランジャ３２の前方に所定量の成形材料が蓄積された後、制御装置８０は充填工程を制御する。計量工程と充填工程との間に、制御装置８０は、方向切替弁５０の弁体７０を回転させ、弁体７０の状態を図１に示す第１状態から図２に示す第２状態に切り替える。

制御装置８０は、充填工程において、プランジャ進退モータ３６を駆動してプランジャ３２を前進させる。これにより、第２状態の弁体７０を介してプランジャシリンダ３０からノズル４０に成形材料が流れ込み、ノズル４０から金型装置の内部に液状の成形材料が充填される。充填された成形材料が固化されることで、成形品が成形される。

制御装置８０は、充填工程の完了後、次回の計量工程におけるスクリュシリンダ２０からプランジャシリンダ３０への成形材料の供給前に、方向切替弁５０の弁体７０を回転させ、弁体７０の状態を図２に示す第２状態から図１に示す第１状態に戻す。弁体７０の状態を図２に示す第２状態から図１に示す第１状態に切り替えるときと、弁体７０の状態を図１に示す第１状態から図２に示す第２状態に切り替えるときとでは、弁体７０の回転方向が反対向きとされる。

制御装置８０は、計量工程や充填工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。

ところで、本実施形態の弁体７０は、図１および図２に示すように、第１栓部７１と、第２栓部７２とを、弁体７０の外周に沿って間隔をおいて有する。第１栓部７１は、弁体７０の状態が図１に示す第１状態のときに、ノズル接続ポート６３を塞ぐものである。一方、第２栓部７２は、弁体７０の状態が図２に示す第２状態のときに、スクリュシリンダ接続ポート６１を塞ぐものである。第１栓部７１と第２栓部７２とは連結されており一体的に回転する。

弁体７０は、第１栓部７１と第２栓部７２との間に、成形材料が流れる流路を有する。例えば、弁体７０は、第１栓部７１と第２栓部７２との間に、第１流路７３と第２流路７４とを有する。

第１流路７３は、計量工程において用いられ、スクリュシリンダ接続ポート６１とプランジャシリンダ接続ポート６２とを連通する。第１流路７３は、例えば図１および図２に示すように断面視で折れ線状に形成される。

一方、第２流路７４は、充填工程において用いられ、プランジャシリンダ接続ポート６２とノズル接続ポート６３とを連通する。第２流路７４は、例えば図１および図２に示すように断面視で直線状に形成される。

第１流路７３と第２流路７４とは、図１および図２では途中で交わっており、断面視で略Ｋ字状に形成されている。尚、第１流路７３と第２流路７４とは、途中で交わらなくてもよい。

第１栓部７１の片側には、第１流路７３の入口７３ａと、第２流路７４の出口７４ｂとが設けられる。第１流路７３の入口７３ａと第２流路７４の出口７４ｂとは、本実施形態では第１仕切部７５によって仕切られるが、図３および図４に示すように仕切られておらず１つにまとめられていてもよい。

一方、第１栓部７１の反対側には、第１流路７３の出口７３ｂと、第２流路７４の入口７４ａとが設けられる。第１流路７３の出口７３ｂと第２流路７４の入口７４ａとは、本実施形態では第２仕切部７６によって仕切られるが、図３および図４に示すように仕切られておらず１つにまとめられていてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、弁体７０の外周に沿って第１栓部７１と第２栓部７２が間隔をおいて設けられる。これに対し、上記特許文献１では、弁体７０の状態が第１状態のときにノズル接続ポート６３を塞ぐ栓部と、弁体７０の状態が第２状態のときにスクリュシリンダ接続ポート６１を塞ぐ栓部とが同じものであった。本実施形態によれば、弁体７０の外周に沿って第１栓部７１と第２栓部７２が別々に設けられるため、第１状態と第２状態との切替に要する弁体７０の回転角を従来よりも低減できる。具体的には、例えば、第１状態と第２状態との切替に要する弁体７０の回転角を従来の９０°から４５°に半減できる。よって、成形材料の流れ方向の切替にかかる時間を短縮でき、成形サイクル時間を短縮できる。また、弁体７０を回転させる駆動源としてシリンダが用いられる場合、シリンダの長さを短縮でき、シリンダの作動液を蓄えるタンクの容積を低減できる。

尚、第１状態と第２状態との切替に要する弁体７０の回転角は、４５°に限定されず、４５°以上でもよいし、４５°未満でもよい。従来よりも、第１状態と第２状態との切替に要する弁体７０の回転角が低減できればよい。例えば、図５および図６に示す第１栓部７１Ａと第２栓部７２Ａとが用いられる場合、第１状態と第２状態との切替に要する弁体７０Ａの回転角は４５°未満である。

また、本実施形態の弁体７０は第１栓部７１と第２栓部７２との間に第１仕切部７５を有し、第１仕切部７５が第１流路７３の入口７３ａと第２流路７４の出口７４ｂとを仕切る。よって、成形材料の流れの淀みを低減できる。

また、本実施形態の弁体７０は第１栓部７１と第２栓部７２との間に第２仕切部７６を有し、第２仕切部７６が第１流路７３の出口７３ｂと第２流路７４の入口７４ａとを仕切る。よって、成形材料の流れの淀みを低減できる。

以上、射出装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

上記実施形態のスクリュシリンダ２０は、プランジャシリンダ３０に対して平行とされるが、垂直とされてもよいし、斜めとされてもよい。

上記実施形態では、弁体７０の中心線の周りに、プランジャシリンダ接続ポート６２とスクリュシリンダ接続ポート６１とノズル接続ポート６３とがこの順で９０°ピッチで配置されるが、この配置には限定されない。例えば、スクリュシリンダ接続ポート６１は、プランジャシリンダ接続ポート６２とノズル接続ポート６３の一方に近く他方から遠くなるように配置されてもよい。

上記実施形態では、第１シリンダとして、外部から固体の成形材料が供給されるスクリュシリンダ２０を用いるが、外部から液体の成形材料が供給されるプランジャシリンダを用いてもよい。第１シリンダの内部に、プランジャが進退自在に配設されてもよい。

上記実施形態の方向切替弁５０は、射出装置１０に用いられるが、射出成形機に備えられる他の装置（例えば射出装置を移動させる装置など）、射出成形機以外の装置に用いられてもよい。上記実施形態ではスクリュシリンダ２０、プランジャシリンダ３０およびノズル４０が、特許請求の範囲に記載の第１部材、第２部材、第３部材に対応する。また、上記実施形態では成形材料が特許請求の範囲に記載の流体に対応する。流体は、成形材料には限定されない。

１０ 射出装置
２０ スクリュシリンダ
２２ スクリュ
３０ プランジャシリンダ
３２ プランジャ
４０ ノズル
５０ 方向切替弁
６０ 弁箱
６１ スクリュシリンダ接続ポート
６２ プランジャシリンダ接続ポート
６３ ノズル接続ポート
７０ 弁体
７１ 第１栓部
７２ 第２栓部
７３ 第１流路
７３ａ 入口
７３ｂ 出口
７４ 第２流路
７４ａ 入口
７４ｂ 出口
７５ 第１仕切部
７６ 第２仕切部
８０ 制御装置

Claims (4)

1. 固体の成形材料を加熱し溶融させるスクリュシリンダ、プランジャシリンダ、ノズル、および前記スクリュシリンダと前記プランジャシリンダと前記ノズルとの間の前記成形材料の流れ方向の切替を行う方向切替弁を有し、
   前記方向切替弁は、弁箱と、前記弁箱の内部において回転自在とされる弁体とを有し、
   前記弁箱は、前記スクリュシリンダの内部に連通するスクリュシリンダ接続ポートと、前記プランジャシリンダの内部に連通するプランジャシリンダ接続ポートと、前記ノズルの内部に連通するノズル接続ポートとを有し、
   前記弁体は、
   前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通するときに前記ノズル接続ポートを塞ぐ第１栓部と、
   前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通するときに前記スクリュシリンダ接続ポートを塞ぐ第２栓部とを、前記弁体の外周の周方向に沿って間隔をおいて有し、
   前記方向切替弁は、前記弁箱の内部で前記弁体が回転されることで、
   前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通させ、かつ、前記第１栓部が前記ノズル接続ポートを塞ぎ、前記スクリュシリンダから前記プランジャシリンダに溶融した前記成形材料を供給する第１状態と、
   前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通させ、かつ、前記第２栓部が前記スクリュシリンダ接続ポートを塞ぎ、前記プランジャシリンダから前記ノズルに溶融した前記成形材料を供給する第２状態と、を切り替える、射出装置。
2. 前記弁体は、前記第１栓部と前記第２栓部との間に、前記成形材料が流れる流路を有する、請求項１に記載の射出装置。
3. 前記弁体は、前記第１栓部と前記第２栓部との間に、前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通する第１流路と、前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通する第２流路とを有する、請求項１または２に記載の射出装置。
4. 固体の成形材料を加熱し溶融させるスクリュシリンダ、プランジャシリンダ、およびノズルを有する射出装置において、前記スクリュシリンダと前記プランジャシリンダと前記ノズルとの間の流体の流れ方向を切り替える方向切替弁であって、
   弁箱と、前記弁箱の内部において回転自在とされる弁体とを有し、
   前記弁箱は、前記スクリュシリンダの内部に連通するスクリュシリンダ接続ポートと、前記プランジャシリンダの内部に連通するプランジャシリンダ接続ポートと、前記ノズルの内部に連通するノズル接続ポートとを有し、
   前記弁体は、
   前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通するときに前記ノズル接続ポートを塞ぐ第１栓部と、
   前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通するときに前記スクリュシリンダ接続ポートを塞ぐ第２栓部とを、前記弁体の外周の周方向に沿って間隔をおいて有し、
   前記方向切替弁は、前記弁箱の内部で前記弁体が回転されることで、
   前記スクリュシリンダ接続ポートと前記プランジャシリンダ接続ポートとを連通させ、かつ、前記第１栓部が前記ノズル接続ポートを塞ぎ、前記スクリュシリンダから前記プランジャシリンダに溶融した前記成形材料を供給する第１状態と、
   前記プランジャシリンダ接続ポートと前記ノズル接続ポートとを連通させ、かつ、前記第２栓部が前記スクリュシリンダ接続ポートを塞ぎ、前記プランジャシリンダから前記ノズルに溶融した前記成形材料を供給する第２状態と、を切り替える、方向切替弁。

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