JP6926694B2 - 射出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形装置に関するものである。

バンパーフェイシア等の比較的大型の樹脂成形品を多点ゲート方式にて成形する射出成形方法であって、特にバンパーサイド部にモール溝が延在し、そのモール溝の底部に開口部としての複数の係合溝が形成されたバンパーフェイシアに対し、バンパーサイド部の成形に際して、モール溝の延在方向から溶融成形材料を流入させてモール溝の末端まで回り込ませ、その後にサイドゲートから溶融成形材料を流入させることにより、モール溝またはその近傍でのウエルドの発生を抑制するものが知られている。（特許文献１）。

特開２０１３−００１０１９号公報

上記従来の射出成形装置のサイドゲート（２１）は、ホットランナ（５）と、コールドランナ（４）とで構成され、溶融成形材料の固化を抑制するために、コールドランナには断熱機能が付与されている。しかしながら、断熱機能が付与されているが故に、製品の取り出しまでの冷却工程において固化時間が長くなり、生産性が低いという問題点がある。

本発明が解決しようとする課題は、生産性の高い射出成形装置を提供することである。

本発明は、複数の射出機を型締め加圧ユニットの前後、上下及び左右の少なくともいずれかに配置するとともに、一の型締め加圧ユニットは射出成形時の型締め加圧のみを行い、型締め加圧ユニットの側部に設けられた型開閉ユニットにより、溶融成形材料が射出された成形型を型開きして成形品を脱型するとともに、当該型開きした成形型を閉状態に戻す。型開閉ユニットは、型締め加圧ユニットの両側部にそれぞれ複数配置され、型締め加圧ユニットの成形型セット位置に並ぶ位置と、成形型セット位置に並ぶ位置から退避する位置に移動可能とすることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、複数の射出機を型締め加圧ユニットの前後、上下及び左右の少なくともいずれかに配置することで、ランナの入口までの距離を短く設定することができるので、コールドランナの断熱機能を省くことができる。また、型締め加圧ユニットでは射出成型時の型締め加圧のみを行い、型開きは型開閉ユニットで行うので、これらを同時に行うことができる。さらに、型開閉ユニットは、型締め加圧ユニットの成形型セット位置に並ぶ位置と、成形型セット位置に並ぶ位置から退避する位置に移動可能である。これにより、生産性の高い射出成形装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る射出成形装置の全体を示す斜視図である。 図１の平面図である。 図１の成形型及び複数の射出機を示す正面図である。 図１の射出成形装置を用いた射出成形工程を示す平面図（その１）である。 図１の射出成形装置を用いた射出成形工程を示す平面図（その２）である。 図１の射出成形装置を用いた射出成形工程を示す平面図（その３）である。 図１の射出成形装置を用いた射出成形工程を示す平面図（その４）である。 図１の射出成形装置を用いた射出成形工程を示す平面図（その５）である。 図１の射出成形装置を用いた射出成形工程を示す平面図（その６）である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る射出成形装置の全体を示す斜視図、図２は、同じく平面図、図３は、図１の成形型及び複数の射出機を示す正面図である。本実施形態の射出成形装置１は、図１及び図２に示すように、型締め加圧ユニット３が配置された第１ラインＬ１と、第１ラインの両側に沿い複数の型開閉ユニット４が配置された第２ラインＬ２と、各第２ラインＬ２，Ｌ２の外側に沿い成形型２が保管される保管ユニット６が配置された第３ラインＬ３と、を含む。

本実施形態の射出成形装置１は、型締め及び型開きが可能とされ、複数のランナ２３の入口が外周面に開口し、前記ランナ２３の出口がキャビティ２４に連通する複数対の成形型２と、複数対の成形型２のうちの一対の成形型２に対して、射出成形時の型締め加圧のみを行う一の型締め加圧ユニット３と、型締め加圧ユニット３の前後、上下及び左右の少なくともいずれかに配置され、シリンダ５１の先端に装着されたノズル５２をランナ２３の入口に圧接して溶融成形材料を射出する複数の射出機５と、型締め加圧ユニット３の側部に設けられ、溶融成形材料が射出された成形型２を型開きして成形品９を脱型するとともに、当該型開きした成形型２を閉状態に戻す型開閉ユニット４と、溶融成形材料が射出された成形型２を型締め加圧ユニット３から型開閉ユニット４へ搬送し、溶融成形材料が射出される前の他の成形型２を型開閉ユニット４から型締め加圧ユニット３へ搬送する第１搬送機構７と、を備える。また、本実施形態の射出成形装置１は、必要に応じて、型開閉ユニット４の側部に設けられ、成形型２が保管される保管ユニット６と、保管された成形型２を型開閉ユニット４へ搬出し、保管すべき成形型２を型開閉ユニット４から搬入する第２搬送機構８と、をさらに備えてもよい。

型締め加圧ユニット３は、固定プラテン（固定盤）３１と、可動プラテン（可動盤）３２と、これらを保持するガイドレール３３とを含み、可動プラテン３２が、固定プラテン３１に対し、ガイドレール３３に沿って、型締め加圧位置と、型締め加圧開放位置とに、油圧又は空圧による加圧機３４により移動可能とされている。本実施形態の型締め加圧ユニット３は、型締めされた状態の成形型２が搬入され、この成形型２のキャビティに溶融成形材料が射出される間の射出工程においては、可動プラテン３２が型締め加圧位置に前進し、射出工程を終了したら、可動プラテン３２が型締め加圧開放位置に後退する。そして、型締めされた状態のまま成形型２は、隣接する第２ラインＬ２の型開閉ユニット４に第１搬送機構７により搬出される。すなわち、本実施形態の型締め加圧ユニット３において成形型２の型開きは行われない。なお、一対のプラテン３１，３２は、図示するように一方を固定プラテン３１、他方を可動プラテン３２とするほか、両方を可動プラテンで構成し、相対的移動によって型締め加圧位置と型締め加圧開放位置とに移動可能にしてもよい。

型締め加圧ユニット３の前後、上下及び左右の少なくともいずれかに、複数の射出機５が配置されている。図１〜３に示す実施形態においては、固定プラテン３１の後に１機、固定プラテン３１の上に２機、固定プラテン３１の下に２機（図１及び２においては図示が省略されているが、図３に示すように、固定プラテン３１の上に配置された２機と同様に配置されている。）、可動プラテン３２の上に１機、可動プラテン３２の下に１機（図１〜３においては図示が省略されているが、可動プラテン３１の上に配置された２機と同様に配置されている。）の、合計７機の射出機５が配置されている。ただし、本発明における射出機５の数量は２機以上であれば特に限定されない。

本実施形態の射出機５は、図３に示すようにシリンダ５１の先端に装着されたノズル５２をランナ２３の入口に圧接して溶融成形材料を射出する。また、多品種混合ラインのように、異なる成形品を第１ラインＬ１で生産すると、成形型２によってランナ２３の入口の位置が相違するので、これに対応するために、ノズル５２を、複数のランナ２３のぞれぞれの入口に対し、三次元方向に接近離反させるＸＹＺ駆動機構５３を含む（図１参照）。このＸＹＺ駆動機構５３は、詳細な図示は省略するが、Ｚ軸方向（図１〜３のノズル５２が上下する方向）に駆動するＺ軸テーブルが、固定プラテン３１又は可動プラテン３２に固定され、このＺ軸テーブルの上に、Ｙ軸方向に駆動するＹ軸テーブルが搭載され、このＹ軸テーブルの上に、Ｘ方向に駆動するＸ軸テーブルが搭載され、このＸ軸テーブルに射出機５が保持されている。

一対の成形型２のうちの一方は、固定プラテン３１にて加圧される固定成形型２１とされ、他方は、可動プラテン３２にて加圧される可動成形型２２とされている。型締め加圧ユニット３によって型締め加圧され、溶融成形材料が射出されている間は、型締め加圧ユニット３による加圧力によって一対の成形型２に型締め力が作用し、射出圧によるキャビティ２４からの溶融成形材料の漏洩が防止される。

固定成形型２１と可動成形型２２のそれぞれは、その合わせ面がパーティング面とされており、両方のパーティング面で一つのパーティングラインが構成される。図３に示すように、固定成形型１３と可動成形型１４のそれぞれには、凹状又は平面状の成形面が形成され、一対の成形型２が型締めされると、その内部に成形面により構成されたキャビティ２４が形成される。このキャビティ２４が製品の外形形状に対応する。可動成形型２２には、射出成形を終了した成形品を脱型するためのエジェクタピンを含む成形品脱型機構２５が設けられている。

また、型締めされた状態の一対の成形型２の内部に形成されるキャビティ２４に溶融成形材料を射出するためのランナ２３が一対の成形型２の外周面の所定位置に形成されている。図３に、７機の射出機５にそれぞれ対応する７つのランナ２３のうちの３つを示す。ランナ２３は、一端が溶融成形材料の入口（ゲート）となり、他端がキャビティ２４への溶融成形材料の出口となる。本実施形態の成形型２においては、例えば図３に示すように、パーティングラインの上側に３つ、下側に３つのランナ２３が形成され、さらにキャビティ２４の中心部に１つのランナ２３が形成されている。これら７つのランナ２３は、ホットランナとしてもよいし、コールドランナとしてもよい。ランナ２３の長さが充分に短くコールドランナとする場合、断熱機能を付与する必要はない。また、一つのランナ２３を成形型２の内部で複数のランナ２３に分岐させてもよい。

なお、図３に示す成形型２においては、型締め方向と、上側及び下側の合計６つのランナ２３の軸方向が同じ方向でないため、成形品９を脱型する際の容易性から、パーティングラインの所定位置にランナ２３を設けているが、本発明においてはランナ２３の設定位置はパーティングライン上に何ら限定されるものではない。

射出機５は、インライン方式（可塑化ユニットと射出ユニットが同じユニットの形式であり、溶融成形材料はスクリューにより押し出される）又はプランジャ方式（可塑化ユニットと射出ユニットが別ユニットとされた形式であり、射出機５の内部で溶融された溶融成形材料はプランジャにより押し出される）のいずれのものであってもよい。ただし、本実施形態の射出成形装置１のように、型締め加圧ユニット３の前後、上下又は左右に多数の射出機５を配置する場合には、コンパクトなインライン方式を用いるのが望ましい。

本実施形態の射出機５は、シリンダ５１を備え、インライン方式であればシリンダ５１の内部にスクリューシャフトが設けられ、プランジャ方式であればシリンダ５１に内部にプランジャが設けられている。いずれの方式であっても、シリンダ５１の先端には、Ｌ字状又は略Ｌ字状のノズル５２が設けられている。なお、本発明においてノズル５２の形状は何ら限定されず、Ｌ字状や湾曲状のほか、射出機５を一対の成形型２の中心線上に配置する場合に適用されるように、直線のノズルであってもよい。

本実施形態の射出機５は、７機のそれぞれが独立して、射出圧、射出量、射出時間、射出温度の少なくともいずれかが制御可能とされている。なかでも特に少なくとも射出量は、独立制御とすることが望ましい。これにより、キャビティ２４へのランナ２３の位置に応じて、適切な射出量の溶融成形材料を射出することができ、ウェルドなどの外観不良の発生を抑制することができる。

第１ラインＬ１の両側部に設けられた２つの第２ラインＬ２，Ｌ２には、溶融成形材料が射出された成形型２（すなわち成形工程を終了した成形型２）を型開きして成形品９を脱型するとともに、当該型開きした成形型２を閉状態に戻す型開閉ユニット４が配置されている。本実施形態の射出成形装置１においては、左右それぞれの第２ラインＬ２に、２機ずつ、合計４機の型開閉ユニット４が配置され、各型開閉ユニット４は、第２ラインＬ２に沿って、第１ラインＬ１の型締め加圧ユニット３の成形型２のセット位置に並ぶ位置と、この位置から退避する位置とに移動可能とされている。型開閉ユニット４は、詳細な図示は省略するが、一対の成形型２をそれぞれ保持したのち、これら成形型２を開閉する機構と、型開きした状態で成形品脱型機構２５を駆動してエジェクタピンを前進及び後退させる機構とを備える。

第１搬送機構７は、図３に示すように、例えばローラなどの搬送機構からなり、型締め加圧ユニット３と、両側それぞれの型開閉ユニット４との間であって、型締め加圧ユニット３の成形型２のセット位置に並ぶ位置に架設されている。本実施形態の第１搬送機構７は、溶融成形材料が射出された成形型２を、型締めした状態で、型締め加圧ユニット３から型開閉ユニット４へ搬送する一方、溶融成形材料が射出される前の他の成形型２を、型締めした状態で、型開閉ユニット４から型締め加圧ユニット３へ搬送する。

保管ユニット６は、図１及び図２に示すように、型開閉ユニット４が配置された第２ラインＬ２の外側の側部の第３ラインＬ３に設けられ、成形型２を保管するための台車６１と、台車６１上に保管された成形型２を型開閉ユニット４へ搬出する一方、保管すべき成形型２を型開閉ユニット４から台車６１上へ搬入する第２搬送機構８とを備える。台車６１は、第３ラインＬ３に沿って自走するように構成してもよい。第２搬送機構８は、第１搬送機構７と同様に、ローラなどの搬送機構により構成することができる。保管ユニット６は、第１ラインＬ１及び第２ラインＬ２で使用される成形型２とは異なる成形品９の成形型２を保管するユニットであり、第２ラインＬ２の側部に配置しておくことで、型替えの段取り時間を短縮することができる。

さて、自動車用バンパや自動車用インストルメントパネルのような大型成形製品を射出成型するための射出成形装置１は、成形型２自体が大きく、多点ゲート方式によるものが少なくない。しかしながら、背景技術の項に記載した特許文献１（特開２０１３−００１０１９号公報）のように、サイドゲートをホットランナとコールドランナとで構成した場合に、コールドランナが長くなることがあり、この場合にはコールドランナに断熱機能が必要とされる。このため、成形品９の取り出しまでの冷却工程において固化時間が長くなり、生産性が低下する。

これに対し、本実施形態の射出成形装置１においては、例えば７機の射出機５を、型締め加圧ユニット３の後と上下に配置しているので、図３に示すように、射出機５からランナ２３の入口までの距離を短く設定することができる。その結果、コールドランナの断熱機能を省くことができるので、成形品９の取り出しまでの冷却工程における固化時間が短くなり、生産性が向上する。

また、本実施形態の射出成形装置１においては、型締め加圧ユニット３では射出成型時の型締め加圧のみを行い、成形型２の型開き及び成形品の脱型は型開閉ユニット４で行うので、これらを同時に行うことができる。これによっても、生産性が向上する。この点に関し、図４〜９を参照しながら、本実施形態の射出成形装置１の動作を説明する。

図４において、第１ラインＬ１では、第１搬送機構７を介して型締め加圧ユニット３に搬入された、型締めされた状態の成形型２を型締め加圧し、７機の射出機５を用いて成形型２のキャビティ２４に溶融成形材料を射出し、型締めされた状態のまま、当該成形型２を第１搬送機構７を介して型開閉ユニット４へ搬出する。また、第２ラインＬ２のそれぞれには、２機ずつの型開閉ユニット４が配置され、型締め加圧ユニット３から第１搬送機構７を介して搬入された成形型２を型開きするとともに、成形品脱型機構２５を駆動して成形品９を脱型したのち、成形型２を型締め位置に戻す。第２ラインＬ２の型開閉ユニット４は、２機が連動して、第１ラインＬ１の型締め加圧ユニット３の成形型２のセット位置に並ぶ位置と、この位置から退避する位置とに移動する。以下、図４に示す４つの成形型２を２ａ〜２ｄとし、型開閉ユニット４を４ａ〜４ｄとし、成形型２ａ〜２ｄにより成形された成形品を９ａ〜９ｄとして、本実施形態の射出成形装置１の動作を説明する。

まず図４に示すように、型締め加圧ユニット３に成形型２ａがセットされ、型開閉ユニット４ｂに２番目の成形型２ｂが型締めした状態で待機し、型開閉ユニット４ｃに３番目の成形型２ｃが型締めした状態で待機し、型開閉ユニット４ｄに４番目の成形型２ｄが型締めした状態で待機しているものとする。この状態において、射出成形の開始指令がされると、型締め加圧ユニット３においては、成形型２ａを型締め加圧するとともに、７機の射出機５の各ノズル５２がそれぞれに対応するランナ２３の入口に押圧され、各射出機５の成形条件にしたがって溶融成形材料が成形型２ａのキャビティ２４内に射出される。図４はこの状態を示す。

成形型２ａへの射出成形が終了すると、型締め加圧ユニット３にセットされていた成形型２ａが右側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ａへ第１搬送機構７を介して移動すると同時に、左側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ｂで待機していた成形型２ｂが第１搬送機構７を介して型締め加圧ユニット３に移動する。図５はこの状態を示す。

図５に示す状態から射出成形の開始指令がされると、図６に示すように、型締め加圧ユニット３においては、成形型２ｂを型締め加圧するとともに、７機の射出機５の各ノズル５２がそれぞれに対応するランナ２３の入口に押圧され、各射出機５の成形条件にしたがって溶融成形材料が成形型２ｂのキャビティ２４内に射出される。この成形型２ｂに対する射出成形と同時に、右側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ａ及び４ｃが図６において下側に移動したのち、型開閉ユニット４ａにある成形型２ａの型開きが行われ、成形品脱型機構２５を駆動して成形品９ａが脱型される。図６はこの状態を示すが、さらに成形型２ａを型締め状態に戻し、型開閉ユニット４ａにて待機させる。

図６の成形型２ａが型締めされた状態では、成形型２ｂへの射出成形も終了している。これについで、型締め加圧ユニット３にセットされていた成形型２ｂが左側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ｂへ第１搬送機構７を介して移動すると同時に、右側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ｃで待機していた成形型２ｃが第１搬送機構７を介して型締め加圧ユニット３に移動する。図７はこの状態を示す。

図７に示す状態から射出成形の開始指令がされると、図８に示すように、型締め加圧ユニット３においては、成形型２ｃを型締め加圧するとともに、７機の射出機５の各ノズル５２がそれぞれに対応するランナ２３の入口に押圧され、各射出機５の成形条件にしたがって溶融成形材料が成形型２ｃのキャビティ２４内に射出される。この成形型２ｃに対する射出成形と同時に、左側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ｂ及び４ｄが図８において上側に移動したのち、型開閉ユニット４ｂにある成形型２ｂの型開きが行われ、成形品脱型機構２５を駆動して成形品９ｂが脱型される。図９はこの状態を示すが、さらに成形型２ｂを型締め状態に戻し、型開閉ユニット４ｂにて待機させる。

この後の工程も同様の手順で行われ、図９に示す状態から、型締め加圧ユニット３にセットされていた成形型２ｃが右側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ｃへ第１搬送機構７を介して移動すると同時に、左側の第２ラインＬ２の型開閉ユニット４ｄで待機していた成形型２ｄが第１搬送機構７を介して型締め加圧ユニット３に移動する。

以上のとおり、本実施形態の射出成形装置１によれば、複数の射出機５を、型締め加圧ユニット３の周囲に配置しているので、図３に示すように、射出機５からランナ２３の入口までの距離を短く設定することができる。その結果、コールドランナの断熱機能を省くことができ、成形品９の取り出しまでの冷却工程における固化時間が短くなり、生産性が向上する。

また本実施形態の射出成形装置１によれば、複数の射出機５は、それぞれが独立して、射出圧、射出量、射出時間、射出温度の少なくともいずれかが制御可能とされている。これにより、キャビティ２４へのランナ２３の位置に応じて、適切な射出量等の溶融成形材料を射出することができ、ウェルドなどの外観不良の発生を抑制することができる。

また本実施形態の射出成形装置１によれば、射出機５は、ノズル５２を、複数のランナ２３のぞれぞれの入口に対し、三次元方向に接近離反させるＸＹＺ駆動機構５３を含むので、異なる成形品９に対しても、当該射出成形装置１を共用することができる。

また、本実施形態の射出成形装置１によれば、型締め加圧ユニット３では射出成型時の型締め加圧のみを行い、成形型２の型開き及び成形品の脱型は型開閉ユニット４で行うので、図６及び図９に示すように、射出工程と脱型工程とを同時に行うことができる。これによっても、生産性が向上する。

また本実施形態の射出成形装置１によれば、成形型２が保管される保管ユニット６と、保管された成形型２を型開閉ユニット４へ搬出し、保管すべき成形型２を型開閉ユニット４から搬入する第２搬送機構８とを備えているので、型替えの段取り時間を短縮することができる。

１…射出成形装置
Ｌ１…第１ライン
Ｌ２…第２ライン
Ｌ３…第３ライン
２…成形型
２１…固定成形型
２２…可動成形型
２３…ランナ
２４…キャビティ
２５…成形品脱型機構
３…型締め加圧ユニット
３１…固定プラテン
３２…可動プラテン
３３…ガイドレール
３４…加圧機
４…型開閉ユニット
５…射出機
５１…シリンダ
５２…ノズル
５３…ＸＹＺ駆動機構
６…保管ユニット
６１…台車
７…第１搬送機構
８…第２搬送機構
９…成形品

Claims (5)

1. 型締め及び型開きが可能とされ、複数のランナの入口が外周面に開口し、前記ランナの出口がキャビティに連通する複数対の成形型と、
   前記複数対の成形型のうちの一対の成形型に対して、射出成形時の型締め加圧のみを行う一の型締め加圧ユニットと、
   前記型締め加圧ユニットの前後、上下及び左右の少なくともいずれかに配置され、シリンダの先端に装着されたノズルを前記ランナの入口に圧接して溶融成形材料を射出する複数の射出機と、
   前記型締め加圧ユニットの側部に設けられ、前記溶融成形材料が射出された成形型を型開きして成形品を脱型するとともに、当該型開きした成形型を閉状態に戻す型開閉ユニットと、
   前記溶融成形材料が射出された成形型を前記型締め加圧ユニットから前記型開閉ユニットへ搬送し、前記溶融成形材料が射出される前の他の成形型を前記型開閉ユニットから前記型締め加圧ユニットへ搬送する第１搬送機構と、を備え、
   前記型開閉ユニットは、前記型締め加圧ユニットの両側部にそれぞれ複数配置され、前記型締め加圧ユニットの成形型セット位置に並ぶ位置と、当該成形型セット位置に並ぶ位置から退避する位置に移動可能とされる射出成形装置。
2. 前記複数の射出機は、それぞれが独立して、射出圧、射出量、射出時間、射出温度の少なくともいずれかが制御可能とされている請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記射出機は、前記ノズルを、前記複数のランナのぞれぞれの入口に対し、三次元方向に接近離反させるＸＹＺ駆動機構を含む請求項１又は２に記載の射出成形装置。
4. 複数の型開閉ユニットを備え、
   一の型開閉ユニットから前記型締め加圧ユニットに前記溶融成形材料が射出される前の成形型を搬入して射出成形を行うと同時に、
   前記型締め加圧ユニットにて溶融成形材料が射出された他の成形型を他の型開閉ユニットに搬入して当該他の成形型を型開きして成形品を脱型する請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出成形装置。
5. 前記型開閉ユニットの側部に設けられ、成形型が保管される保管ユニットと、
   保管された成形型を前記型開閉ユニットへ搬出し、保管すべき成形型を前記型開閉ユニットから搬入する第２搬送機構と、をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の射出成形装置。

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