JP6808219B2 - 射出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は射出成形装置に関する。

射出成形装置には、材料を可塑化し、可塑化された材料を送り出す可塑化部と、可塑化部から送り出された可塑化された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、を備えたタイプのものがある。このタイプの射出成形装置には、射出部から可塑化部への材料の逆流を防止するチェックバルブ機構が必要である。

たとえば、特許文献１は、ネジを使用して、回転運動を回転軸方向の運動に変換するチェックバルブ機構を開示している。しかし、上記の機構は、構造が複雑で安定した動作を得るのが困難であった。

このように、上記のタイプの射出成形装置であって、安定した動作を実現する簡単な構造のチェックバルブ機構を備えたものは開発されていなかった。

特開２００７−８３５４５号公報

したがって、材料を可塑化し、可塑化された材料を送り出す可塑化部と、可塑化部から送り出された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、を備えた射出成形装置であって、安定した動作を実現する簡単な構造のチェックバルブ機構を備えた射出成形装置に対するニーズがある。本発明の目的は、安定した動作を実現する簡単な構造のチェックバルブ機構を備えた射出成形装置を提供することである。

本発明の射出成形装置は、材料を可塑化し、スクリューを回転中心軸の周りに回転させることによって可塑化された材料を送り出す可塑化部と、該可塑化部から送り出された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、該射出部から該可塑化部への材料の逆流を防止するチェックバルブ機構と、を備える。該チェックバルブ機構は、該回転中心軸に沿って備わるチェックバルブピンと、該チェックバルブピン及び該可塑化部と係合するワンウェイクラッチと、該チェックバルブピンの突起部と係合する摺動溝を備えたカムとを備え、該ワンウェイクラッチは、該スクリューが材料を送り出す方向の回転と逆方向の回転をしたときにのみ、該チェックバルブピンを、該回転中心軸の周りに同じ方向に回転させるように構成され、該摺動溝は、該チェックバルブピンが回転すると、該突起部が該摺動溝に沿って移動し、該チェックバルブピンが、該回転中心軸の方向において、該キャビティにより近い前進位置と該キャビティからより遠い後退位置とを交互にとるように構成され、該チェックバルブピンは、後退位置で該可塑化部と該射出部との間の通路を開き、前進位置で該通路を閉じるように構成されている。

本発明の射出成形装置のチェックバルブ機構において、カムの摺動溝は、チェックバルブピンが回転すると、突起部が摺動溝に沿って移動することにより、チェックバルブピンが、回転中心軸の方向において、キャビティにより近い前進位置とキャビティからより遠い後退位置とを交互にとるように構成されている。したがって、簡単な構造のチェックバルブ機構によって安定した通路の開閉動作を実現することができる。

本発明の第１の実施形態の射出成形装置において、該突起部は、該チェックバルブピンに備わる貫通孔を貫通するピンからなる。

本発明の第２の実施形態の射出成形装置において、該摺動溝は、該チェックバルブピンが９０度回転するごとに、該チェックバルブピンが前進位置と後退位置を交互にとるように構成されている。

本発明の第３の実施形態の射出成形装置において、該摺動溝は、該逆方向の回転以外の原因によって該突起部が該摺動溝に沿って移動するのを防止するための切欠きを備えている。

本実施形態によれば、摺動溝の切欠きによって予定された方向の回転以外の原因によって突起部が摺動溝に沿って移動するのが防止され、チェックバルブピンが予定通り動作することが保証される。

本発明の第４の実施形態の射出成形装置において、該射出部がシリンダ及び該シリンダ内を移動するプランジャを含み、該シリンダ内に可塑化された材料を蓄え、該プランジャが前進することによって蓄えた可塑化された材料を該キャビティへ射出するように構成されている。

本発明の一実施形態の射出成形装置の主要部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態の射出成形装置の主要部の構成を示す図である。 射出成形装置の動作を説明するための流れ図である。 チェックバルブピン及びその周囲の部材を説明するための図である。 カム及び駆動ピンを説明するための図である。 摺動溝に沿った駆動ピンの動作を説明するための図である。 カム部材の内側の摺動溝にそった駆動ピンの動作及びそれによるチェックバルブピンの動作を説明するための流れ図である。

図１及び図２は、本発明の一実施形態の射出成形装置の主要部の構成を示す図である。射出成形装置の主要部は、材料を可塑化し、部材を回転中心軸の周りに回転させることによって材料を送り出す可塑化部と、該可塑化部から送り出された可塑化された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、射出部から可塑化部への材料の逆流を防止するチェックバルブ機構と、を備える。

可塑化部は、回転中心軸の周りに回転するように構成されたスクリュー２０１と、スクリュー受板２０３と、バレル２０５と、可塑化部支持部２０７と、を含む。スクリュー２０１には、図示しない供給口から材料であるプラスチックのペレットが供給され、図示しない加熱装置によって加熱されて可塑化され、スクリュー２０１が回転すると、スクリュー２０１の面に設けたらせん溝２０１１によってバレル２０５に送り出される。材料を送り出す際の、スクリュー２０１の回転方向を順方向と呼称し、順方向と反対の回転方向を逆方向と呼称する。バレル２０５は、可塑化された材料の流路２０５１を内部に備え、可塑化された材料は流路２０５１を経由して、射出部に送られる。

射出部は、シリンダ３０１と、プランジャ３０３と、ノズル３０５と、を含む。可塑化部から送られた可塑化された材料はシリンダ３０１内に蓄えられ、プランジャ３０３が前進すると、ノズル３０５を経由して図示しないキャビティへ射出される。

本発明の一実施形態の射出成形装置において、可塑化された材料は、最終的に、ノズル３０５の左側の図示しないキャビティへ水平方向に射出される。他方、プランジャ３０３の動きは鉛直方向である。図１及び図２において、プランジャ３０３の後退位置及び前進位置を、それぞれ（ａ）および（ｂ）で示す。

チェックバルブ機構は、カム部材１０１及び１０３から構成されるカムと、固定軸１０５と、駆動ピン１０７と、チェックバルブピン１０９と、外筒１１１と、ワンウェイクラッチ１１３と、カム支持部１１５と、を含む。チェックバルブピン１０９は、長手方向に移動して後退位置及び前進位置をとるように構成されている。図１において、チェックバルブピン１０９は、後退位置にあり、図２において、チェックバルブピン１０９は、前進位置にある。チェックバルブ機構の構成及び動作の詳細については後で説明する。

図３は、射出成形装置の動作を説明するための流れ図である。

図３のステップＳ１０１０において、チェックバルブピン１０９が後退位置、及びプランジャ３０３が前進位置で、スクリュー２０１を順方向に回転させ、可塑化された材料をバレル２０５の流路２０５１を経由して射出部に送り、シリンダ３０１内に蓄える。プランジャ３０３の位置は、蓄えられる可塑化された材料の圧力が一定となるように制御される。蓄えられる可塑化された材料の圧力は、スクリュー２０１またはプランジャ３０３に取り付けた圧力センサで測定してもよい。あるいは、プランジャ３０３をサーボモータで一定量前進させ、その際のサーボモータの負荷トルクから上記の圧力を推定してもよい。このようにして、可塑化された材料の圧力が保持されながら、蓄えられる材料の量が増加するにしたがって、プランジャ３０３は後退する。図１に示すように、チェックバルブピン１０９が後退位置にあるときに、バレル２０５の流路２０５１は開放される。したがって、上述のように、可塑化された材料をバレル２０５の流路２０５１を経由して射出部に送ることができる。

図３のステップＳ１０２０において、チェックバルブピン１０９を後退位置から前進位置へ移動させる。移動の機構については後で説明する。図２に示すように、チェックバルブピン１０９が前進位置にあるときに、バレル２０５の流路２０５１は遮断される。したがって、シリンダ３０１内に蓄えられた可塑化された材料が、流路２０５１を通ってスクリュー２０１へ逆流することが防止される。

図３のステップＳ１０３０において、プランジャ３０３を前進位置まで前進させ、シリンダ３０１内に蓄えられた可塑化された材料をノズル３０５から図示しないキャビティへ射出する。

図３のステップＳ１０４０において、チェックバルブピン１０９を前進位置から後退位置へ移動させる。移動の機構については後で説明する。

上記のステップＳ１０１０からステップＳ１０４０が繰り返される。

図４は、チェックバルブピン１０９及びその周囲の部材を説明するための図である。外筒１１１は、外面に突起部１１１１を備える。突起部１１１１はスプラインとして機能し、外筒１１１は、その外側のスクリュー２０１と一緒に回転する。外筒１１１は、スクリュー２０１に対して、回転の軸方向には移動することができる。ワンウェイクラッチ１１３は、外筒１１１の内面１１１３とチェックバルブピン１０９の外面１０９１との間に固定され、スクリュー２０１及び外筒１１１が、順方向に回転する場合には、チェックバルブピン１０９を回転させないが、スクリュー２０１及び外筒１１１が、逆方向に回転する場合には、チェックバルブピン１０９を逆方向に回転させるように構成されている。チェックバルブピン１０９は、回転の軸方向、すなわち、チェックバルブピン１０９の長手方向に直交する方向に配置される駆動ピン１０７を備える。駆動ピン１０７は、チェックバルブピン１０９の射出部の側の端部と反対側の端部の近くに、チェックバルブピン１０９の長手方向に直交する方向に設けた貫通口１０９３を貫通するように配置される。

図５は、カム及び駆動ピン１０７を説明するための図である。カムは、カム部材１０１及び１０３から構成される。カム部材１０１の中心に設けた長円形の孔に、該長円形に対応する長円形の横断面を有する固定軸１０５が挿入され、カム部材１０１の固定軸１０５の周りの回転は防止される。さらに、カム部材１０１の周縁の２個の凸部及び２個の凹部、及びカム部材１０３の周縁の２個の凹部及び２個の凸部が、それぞれ係合するので、カム部材１０３はカム部材１０１に対して、固定軸１０５の周りの回転することはできない。カム部材１０１及び１０３は、他の部材によって挟み込まれているので固定軸１０５の長手方向に移動しない。このように、カム部材１０１及び１０３は、固定軸１０５に対して、長手方向、及び軸の周りの回転方向に固定される。カム部材１０１及び１０３の内側には、駆動ピン１０７を摺動させる溝、すなわち摺動溝が備わる。スクリュー２０１が逆方向に回転することによって、チェックバルブピン１０９が、長手方向の軸の周りに回転すると、駆動ピン１０７も同様に回転する。カム部材１０１及び１０３は、回転できないので、駆動ピン１０７は摺動溝に沿って移動する。

図６は、摺動溝に沿った駆動ピン１０７の動作を説明するための図である。図６の横軸は角度を示す。角度の単位は度である。図６の縦軸は、駆動ピン１０７の、チェックバルブピン１０９の長手方向の位置を示す。図６において、Ｓ１は、チェックバルブピン１０９の先端側（バレル２０５の側）の摺動溝の側壁を示し、Ｓ２は、チェックバルブピン１０９の後端側（バレル２０５の反対の側）の摺動溝の側壁を示す。Ｐ１、Ｐ３及びＰ４は、チェックバルブピン１０９が後退位置にある場合の駆動ピン１０７の横断面の位置を示す。Ｐ２は、チェックバルブピン１０９が前進位置にある場合の駆動ピン１０７の横断面の位置を示す。Ｐ２で示す、駆動ピン１０７の横断面の中心位置は、縦軸の０の位置である。Ｐ１、Ｐ３及びＰ４で示す、駆動ピン１０７の横断面の中心位置は縦軸の−２．６の位置である。縦軸の単位はミリメータである。したがって、チェックバルブピン１０９の前進位置と後退位置との間の距離は、２．６ミリメータである。

図７は、カム部材１０１及び１０３の内側の摺動溝にそった駆動ピン１０７の動作及びそれによるチェックバルブピン１０９の動作を説明するための流れ図である。

図７のステップＳ２０１０において、スクリュー２０１を逆方向に９０度回転させる。図６において、Ｐ１の位置にある駆動ピン１０７を基準にすると、側壁Ｓ１及びＳ２は、左方向に移動する。したがって、駆動ピン１０７の横断面には、右方向の力が作用する。駆動ピン１０７は、側壁Ｓ２に押し付けられて側壁Ｓ２沿ってＰ１で示す後退位置からＰ２で示す前進位置へ移動する。駆動ピン１０７が前進した結果、チェックバルブピン１０９が、キャビティの側（図１及び図２の左側）へ移動、すなわち前進する。

図７のステップＳ２０２０において、スクリュー２０１を逆方向にさらに９０度回転させる。図６において、Ｐ２の位置にある駆動ピン１０７の横断面には、右方向の力が作用する。駆動ピン１０７は、側壁Ｓ１に押し付けられて側壁Ｓ１沿ってＰ２で示す前進位置からＰ３で示す後退位置へ移動する。駆動ピン１０７が後退した結果、チェックバルブピン１０９が、キャビティの反対側（図１及び図２の右側）へ移動、すなわち後退する。

このようにして、スクリュー２０１を逆方向に９０度回転させるごとに、チェックバルブピン１０９は、後退位置と前進位置とを交互にとる。

ワンウェイクラッチ１１３は、スクリュー２０１の順方向の回転を、チェックバルブピン１０９に伝達しないように構成されている。しかし、摩擦などにより、チェックバルブピン１０９が順方向に回転されることも考えられる。チェックバルブピン１０９の順方向の回転の場合に、図６において、駆動ピン１０７を基準にすると、側壁Ｓ１及びＳ２は、右方向に移動する。したがって、駆動ピン１０７の横断面には、左方向の力が作用する。そこで、チェックバルブピン１０９の順方向の回転の場合に、駆動ピン１０７が、側壁Ｓ２に押し付けられて側壁Ｓ２沿ってＰ３で示す後退位置からＰ２で示す前進位置へ移動するのを防止するように、側壁Ｓ２は、切欠きＣを備えている。チェックバルブピン１０９が順方向に回転し、駆動ピン１０７の横断面に左方向の力が作用して、駆動ピン１０７が側壁Ｓ２に押し付けられても、駆動ピン１０７は、側壁Ｓ２の切欠きＣに押し付けられてＰ４の位置をとり、前進位置へ移動することはない。

１０１ カム部材
１０３ カム部材
１０５ 固定軸
１０７ 駆動ピン
１０９ チェックバルブピン外筒
１１１ 外筒
１１３ ワンウェイクラッチ
１１５ カム支持部
２０１ スクリュー
２０３ スクリュー受板
２０５ バレル
２０７ 可塑化部支持部
３０１ シリンダ
３０３ プランジャ
３０５ ノズル

Claims (4)

1. 材料を可塑化し、回転中心軸の周りにスクリューを回転させることによって可塑化された材料を送り出す可塑化部と、
   該可塑化部から送り出された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、
   該射出部から該可塑化部への材料の逆流を防止するチェックバルブ機構と、を備えた射出成形装置であって、
   該チェックバルブ機構は、該回転中心軸に沿って備わるチェックバルブピンと、該チェックバルブピン及び該可塑化部と係合するワンウェイクラッチと、該チェックバルブピンの突起部と係合する摺動溝を備えたカムとを備え、該突起部は、該チェックバルブピンに備わる貫通孔を貫通するピンからなり、
   該ワンウェイクラッチは、該スクリューが材料を送り出す方向の回転と逆方向の回転をしたときにのみ、該チェックバルブピンを、該回転中心軸の周りに同じ方向に回転させるように構成され、該摺動溝は、該チェックバルブピンが回転すると、該突起部が該摺動溝に沿って移動し、該チェックバルブピンが、該回転中心軸の方向において、該キャビティにより近い前進位置と該キャビティからより遠い後退位置とを交互にとるように構成され、該チェックバルブピンは、後退位置で該可塑化部と該射出部との間の通路を開き、前進位置で該通路を閉じるように構成された射出成形装置。
2. 材料を可塑化し、回転中心軸の周りにスクリューを回転させることによって可塑化された材料を送り出す可塑化部と、
   該可塑化部から送り出された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、
   該射出部から該可塑化部への材料の逆流を防止するチェックバルブ機構と、を備えた射出成形装置であって、
   該チェックバルブ機構は、該回転中心軸に沿って備わるチェックバルブピンと、該チェックバルブピン及び該可塑化部と係合するワンウェイクラッチと、該チェックバルブピンの突起部と係合する摺動溝を備えたカムとを備え、
   該ワンウェイクラッチは、該スクリューが材料を送り出す方向の回転と逆方向の回転をしたときにのみ、該チェックバルブピンを、該回転中心軸の周りに同じ方向に回転させるように構成され、該摺動溝は、該チェックバルブピンが回転すると、該突起部が該摺動溝に沿って移動し、該チェックバルブピンが、該回転中心軸の方向において、該キャビティにより近い前進位置と該キャビティからより遠い後退位置とを交互にとるように構成され、該チェックバルブピンは、後退位置で該可塑化部と該射出部との間の通路を開き、前進位置で該通路を閉じるように構成され、該摺動溝は、該チェックバルブピンが９０度回転するごとに、該チェックバルブピンが前進位置と後退位置を交互にとるように構成された射出成形装置。
3. 材料を可塑化し、回転中心軸の周りにスクリューを回転させることによって可塑化された材料を送り出す可塑化部と、
   該可塑化部から送り出された材料を蓄えた後、キャビティへ射出する射出部と、
   該射出部から該可塑化部への材料の逆流を防止するチェックバルブ機構と、を備えた射出成形装置であって、
   該チェックバルブ機構は、該回転中心軸に沿って備わるチェックバルブピンと、該チェックバルブピン及び該可塑化部と係合するワンウェイクラッチと、該チェックバルブピンの突起部と係合する摺動溝を備えたカムとを備え、
   該ワンウェイクラッチは、該スクリューが材料を送り出す方向の回転と逆方向の回転をしたときにのみ、該チェックバルブピンを、該回転中心軸の周りに同じ方向に回転させるように構成され、該摺動溝は、該チェックバルブピンが回転すると、該突起部が該摺動溝に沿って移動し、該チェックバルブピンが、該回転中心軸の方向において、該キャビティにより近い前進位置と該キャビティからより遠い後退位置とを交互にとるように構成され、該チェックバルブピンは、後退位置で該可塑化部と該射出部との間の通路を開き、前進位置で該通路を閉じるように構成され、該摺動溝は、該逆方向の回転以外の原因によって該突起部が該摺動溝に沿って移動するのを防止するための切欠きを備えた射出成形装置。
4. 該射出部がシリンダ及び該シリンダ内を移動するプランジャを含み、該シリンダ内に可塑化された材料を蓄え、該プランジャが前進することによって蓄えた可塑化された材料を該キャビティへ射出するように構成された請求項１から３のいずれかに記載の射出成形装置。

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