JP7450441B2 - 射出装置及び射出装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出装置及び射出装置のメンテナンス方法に関する。

射出成形機の射出装置は、シリンダと、シリンダ内に配置されるスクリュと、を備えている。スクリュのメンテナンスの際、シリンダからスクリュを引き抜いてメンテナンスが行われる。

特許文献１には、射出成形機の加熱シリンダからの射出スクリユ引き抜き方法が開示されている。

特開平０５－０７７２８９号公報

このように、特許文献１では、射出装置全体を旋回させることによりスクリュを射出成形機の外に向けてシリンダからスクリュを引き抜く。しかしながら、特許文献１の構成では、射出装置全体を旋回させるために、構造が複雑になり、コストが上昇するという課題がある。

そこで、本発明は、コストを低減する射出装置及び射出装置のメンテナンス方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様の射出装置は、シリンダと、前記シリンダを着脱自在に固定するサポートと、前記サポートから取り外された前記シリンダを旋回させるシリンダ旋回装置と、を備え、前記シリンダ旋回装置は、前記シリンダを支持する支持部を有する旋回ベースと、前記旋回ベースを旋回可能な旋回装置と、を有する。

本発明によれば、コストを低減する射出装置及び射出装置のメンテナンス方法を提供することができる。

第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の側面図である。 第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の内部構造の側面図である。 第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の上面図である。 第１実施形態に係る射出装置のシリンダと前方サポートとの取り付け構造を示す断面図である。 第２実施形態に係る射出装置のシリンダと前方サポートとの取り付け構造を示す断面図である。 第３実施形態に係るシリンダ旋回装置の支持部とシリンダとの取り付け構造を示す断面図である。

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。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。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の側面図である。図２は、第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の内部構造の側面図である。図３は、第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の上面図である。各図面において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ方向はシリンダ４１の軸方向、Ｙ方向はフレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し平行な方向、Ｚ方向はフレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し垂直な方向である。なお、図２及び図３において、後述するシリンダ旋回装置１０の図示を省略している。

射出成形機は、フレームＦｒと、射出装置４０と、制御装置９０とを有する。以下、充填時のスクリュ４３の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ４３の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。

射出装置４０は、フレームＦｒに対し進退自在とされ、金型装置に対し進退自在とされる。射出装置４０は、金型装置にタッチされ、金型装置内のキャビティ空間に成形材料を充填する。キャビティ空間に充填された成形材料を冷却固化させることで、成形品が得られる。射出装置４０は、例えば、シリンダ４１、ノズル４２、スクリュ４３、計量モータ４５、射出モータ４６、荷重検出器４７、加熱器４８、および温度検出器４９などを有する。

シリンダ４１は、供給口４１ａから内部に供給された成形材料を加熱する。供給口４１ａはシリンダ４１の後部に形成される。なお、シリンダ４１の後部には、水冷シリンダなどの冷却器（図示せず）が設けられる。冷却器よりも前方において、シリンダ４１の外周には、バンドヒータなどの加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。

シリンダ４１は、シリンダ４１の軸方向（図１および図２中左右方向）に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器４９の実測温度が設定温度になるように、制御装置９０が加熱器４８を制御する。シリンダ４１の後端部が、前方サポート５１に取付けられる。前方サポート５１が取付けられる前方スライダ５２は、フレームＦｒに固定されるガイドＧｄに沿って滑動する。

ノズル４２は、シリンダ４１の前端部に設けられ、金型装置に対し押し付けられる。ノズル４２の外周には、加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。ノズル４２の実測温度が設定温度になるように、制御装置９０が加熱器４８を制御する。

スクリュ４３は、シリンダ４１内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ４３を回転させると、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ４１からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。その後、スクリュ４３を前進させると、スクリュ４３前方の成形材料がノズル４２から射出され、金型装置内に充填される。スクリュ４３が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

計量モータ４５は、スクリュ４３を回転させる。計量モータ４５は、図２に示すように、計量モータ４５の出力軸６１を回転自在に支持する軸受６２を保持する軸受ホルダ６３と共に、後方サポート５３に取付けられる。後方サポート５３が取付けられる後方スライダ５４は、前方スライダ５２よりも後方において、ガイドＧｄに沿って滑動する。計量モータ４５が特許請求の範囲に記載の回転駆動部に対応する。

計量モータ４５の出力軸６１は、スクリュ４３の延長軸と同一直線上に配される。計量モータ４５の出力軸６１は、軸受６２の前方に、スクリュ４３の延長軸を嵌合する嵌合部６１ａを有する。嵌合部６１ａは、スクリュ４３の延長軸が挿入される挿入穴を有し、スクリュ４３の延長軸よりも大きい直径を有する。

射出モータ４６は、スクリュ４３を進退させる。射出モータ４６は、図１に示すように前方サポート５１に取付けられる。射出モータ４６の回転運動は、運動変換機構５５によって前方サポート５１に対する後方サポート５３の直線運動に変換される。射出モータ４６が特許請求の範囲に記載の進退駆動部に対応する。

運動変換機構５５は、ねじ軸５６と、ねじ軸５６に螺合するねじナット５７とを有する。ねじ軸５６と、ねじナット５７との間には、ボールまたはローラが介在してよい。

図１では、ねじ軸５６が射出モータ４６の出力軸に連結され、ねじナット５７が後方サポート５３に固定されている。射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸５６が回転し、ねじナット５７が進退することで、後方サポート５３やスクリュ４３が進退する。

尚、ねじ軸５６とねじナット５７の配置は、図１の配置に限定されない。ねじ軸５６とねじナット５７の配置としては、図１の配置の他に、例えば、下記（１）の配置や下記（２）の配置が挙げられる。

（１）前方サポート５１に固定される射出モータ４６の出力軸にねじナット５７が固定され、ねじ軸５６が後方サポート５３に固定されていてもよい。この場合、射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじナット５７が回転し、ねじ軸５６が進退することで、後方サポート５３やスクリュ４３が進退する。

（２）前方サポート５１に固定される射出モータ４６の出力軸にねじ軸５６の前端部がスプライン結合され、ねじ軸５６の後端部が後方サポート５３に回転自在に支持され、ねじナット５７が前方サポート５１に固定されていてもよい。この場合、射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸５６が回転しながら進退することで、後方サポート５３やスクリュが進退する。

尚、本実施形態の射出モータ４６は、前方サポート５１に取付けられるが、後方サポート５３に取付けられてもよい。射出モータ４６の配置に応じて、ねじ軸５６とねじナット５７の配置が適宜変更されてよい。

尚、本実施形態の射出モータ４６の出力軸は、ねじ軸５６やねじナット５７と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。この場合、射出モータ４６の回転運動は、ベルトやプーリなどの回転伝達部材を介して運動変換機構５５に伝達される。

射出モータ４６や運動変換機構５５は、図３に示すように、複数組で用いられてよく、シリンダ４１を挟む両側に設けられてよい。尚、射出モータ４６や運動変換機構５５の組の数は、特に限定されず、例えば１つでもよい。

荷重検出器４７は、射出モータ４６とスクリュ４３との間の力の伝達経路に設けられ、スクリュ４３に作用する荷重を検出する。例えば成形材料からスクリュ４３に作用する荷重は、スクリュ４３の延長軸や計量モータ４５の出力軸６１、軸受６２、軸受ホルダ６３などを介して荷重検出器４７に伝達される。一方、スクリュ４３を進退させる射出モータ４６の駆動力は、運動変換機構５５や後方サポート５３などを介して荷重検出器４７に伝達される。

荷重検出器４７は、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。荷重検出器４７の検出結果は、スクリュ４３が成形材料から受ける圧力、スクリュ４３に対する背圧、スクリュ４３から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

制御装置９０は、図１や図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２と、入力インターフェイス９３と、出力インターフェイス９４とを有する。制御装置９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置９０は、入力インターフェイス９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス９４で外部に信号を送信する。制御装置９０は、充填工程、保圧工程、計量工程などを制御する。

充填工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定速度で前進させ、スクリュ４３の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置内のキャビティ空間に充填させる。スクリュ４３の位置や速度は、例えば射出モータ４６のエンコーダ４６ａを用いて検出する。エンコーダ４６ａは、射出モータ４６の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。スクリュ４３の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。スクリュ４３の設定速度は、スクリュ４３の位置や時間などに応じて変更されてよい。

尚、充填工程においてスクリュ４３の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ４３を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ４３の停止の代わりに、スクリュ４３の微速前進または微速後退が行われてもよい。

保圧工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定圧力で前方に押し、金型装置内のキャビティ空間に充填された成形材料に圧力をかける。冷却収縮による不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力は、例えば荷重検出器４７を用いて検出する。

保圧工程ではキャビティ空間の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

計量工程では、計量モータ４５を駆動してスクリュ４３を設定回転数で回転させ、スクリュ４３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４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。スクリュ４３の回転数は、例えば計量モータ４５のエンコーダ４５ａを用いて検出する。エンコーダ４５ａは、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。

計量工程では、スクリュ４３の急激な後退を制限すべく、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ４３に対する背圧は、例えば荷重検出器４７を用いて検出する。スクリュ４３が設定位置まで後退し、スクリュ４３の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。

また、射出装置４０は、シリンダ旋回装置１０を備えている。シリンダ旋回装置１０は、射出成形機のメンテナンス時において、シリンダ４１を前方サポート５１から取り外し、シリンダ４１を旋回させる際に用いることができる。

シリンダ旋回装置１０は、ベース１１と、昇降装置１２と、旋回装置１３と、旋回ベース１４と、支持部１５と、を有する。

ベース１１は、フレームＦｒ上に設けられる。昇降装置１２は、旋回装置１３及び旋回ベース１４を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する。旋回装置１３は、鉛直方向（Ｚ方向）を回転軸として、旋回ベース１４を旋回することができるように構成されている。旋回ベース１４には、シリンダ４１を支持する支持部１５が設けられている。

また、シリンダ旋回装置１０は、前方サポート５１に片持ち支持されるシリンダ４１を前方側で支持する支持台として用いられていてもよい。

例えば、支持部１５にローラ(図示せず)が設けられ、射出装置４０が金型装置に対して進退する際に、射出装置４０の移動を妨げないように構成されていてもよい。なお、シリンダ旋回装置１０は、メンテナンスの際に支持部１５で支持されるシリンダ４１が軸方向に動くことを防止する固定機構（図示せず）を備えていてもよい。

また、例えば、シリンダ旋回装置１０はベース１１とフレームＦｒとの間にガイド（図示せず）及びスライダ（図示せず）が設けられ、射出装置４０が金型装置に対して進退する際に、射出装置４０と共に進退することで、射出装置４０の移動を妨げないように構成されていてもよい。なお、シリンダ旋回装置１０は、メンテナンスの際にベース１１がフレームＦｒに対して動くことを防止する固定機構（図示せず）を備えていてもよい。

＜シリンダと前方サポートとの着脱構造＞
シリンダ４１の後端部は、前方サポート５１に着脱可能に取り付けられている。シリンダ４１と前方サポート５１との取り付け構造について図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態に係る射出装置４０のシリンダ４１と前方サポート５１との取り付け構造を示す断面図である。図４（ａ）はＸＺ平面で切断した断面図であり、図４（ｂ）はシリンダ４１の軸を通るＹＺ平面で切断した断面図である。

前方サポート５１は、上方が開放される略Ｕ字形状のシリンダ取付部５１ａを有する。また、前方サポート５１は、シリンダ取付部５１ａの上方を閉じる固定部材５１ｂと、固定部材取付部５１ｃと、を有する。

シリンダ４１の後端部の外周には、拡径する拡径部４１ｂを有する。また、拡径部４１ｂよりも後端側には、ねじ部４１ｃを有する。

シリンダ４１は、前方サポート５１の上方からシリンダ取付部５１ａに配置される。シリンダ４１の拡径部４１ｂは、前方サポート５１の前面と当接する。シリンダ４１のねじ部４１ｃには、ナット４１ｄが螺合する。ナット４１ｄを締め付けることにより、ナット４１ｄが前方サポート５１の後面と当接する。これにより、シリンダ４１は、前方サポート５１に取り付けられる。

また、固定部材５１ｂは、前方サポート５１の固定部材取付部５１ｃに取り付けられる。これにより、シリンダ取付部５１ａは、上方が閉じられ、シリンダ４１がシリンダ取付部５１ａから浮き上がることを防止する。

＜メンテナンス＞
次に、シリンダ旋回装置１０を用いてメンテナンスの一例について説明する。

まず、作業者は、シリンダ旋回装置１０を準備する。例えば、作業者は、シリンダ４１と支持部１５とを固定し、ベース１１とフレームＦｒとを固定する。

次に、作業者は、スクリュ４３の後端と嵌合部６１ａとの接続を解除する。

次に、作業者は、シリンダ４１と前方サポート５１との固定を解除する。具体的には、作業者は、前方サポート５１の固定部材取付部５１ｃから固定部材５１ｂを取り外す。また、作業者は、ナット４１ｄを緩める。

次に、作業者は、シリンダ旋回装置１０の昇降装置１２を動作させる。昇降装置１２の動作によって、旋回ベース１４は、シリンダ４１を上昇させる。これにより、支持部１５で支持されたシリンダ４１は、略Ｕ字形状のシリンダ取付部５１ａから取り外される。

次に、作業者は、シリンダ旋回装置１０の旋回装置１３を動作させる。旋回装置１３の動作によって、旋回ベース１４は、シリンダ４１を旋回させる。これにより、支持部１５で支持されたシリンダ４１は、旋回する。

これにより、作業者は、シリンダ４１からスクリュ４３を引き抜くことができる。

第１実施形態に係る射出装置４０によれば、シリンダ４１からスクリュ４３を引き抜くために、前方サポート５１からシリンダ４１を取り外して、シリンダ４１及びその内部に配置されるスクリュ４３を旋回させることができる。ここで、射出装置４０全体を旋回させる構成では、旋回装置の構造が複雑となり、コストも上昇する。これに対し、第１実施形態に係る射出装置４０によれば、シリンダ旋回装置１０の構造を単純化することができ、コストを低減することができる。また、旋回させる重量が減少するので、作業性が向上する。また、旋回させる部材の旋回半径を小さくすることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る射出装置４０について説明する。第２実施形態に係る射出装置４０は、シリンダ４１と前方サポート５１との取り付け構造が異なっている。シリンダ４１と前方サポート５１との取り付け構造について図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係る射出装置４０のシリンダ４１と前方サポート５１との取り付け構造を示す断面図である。図５（ａ）はＸＺ平面で切断した断面図であり、図５（ｂ）はシリンダ４１の軸を通るＹＺ平面で切断した断面図である。

前方サポート５１は、シリンダ４１が挿通する穴部５１ｄを有している。

シリンダ４１の後部の外周には、水冷シリンダ４１ｅが設けられている。水冷シリンダ４１ｅとシリンダ４１とは、割りフランジ４１ｆで固定されている。水冷シリンダ４１ｅと前方サポート５１は、ボルト４１ｇで固定されている。

＜メンテナンス＞
次に、シリンダ旋回装置１０を用いてメンテナンスの一例について説明する。

まず、作業者は、シリンダ旋回装置１０を準備する。例えば、作業者は、シリンダ４１と支持部１５とを固定し、ベース１１とフレームＦｒとを固定する。

次に、作業者は、スクリュ４３の後端と嵌合部６１ａとの接続を解除する。

次に、作業者は、シリンダ４１と前方サポート５１との固定を解除する。具体的には、作業者は、水冷シリンダ４１ｅと前方サポート５１とを固定しているボルト４１ｇを取り外す。水冷シリンダ４１ｅは、前方サポート５１との固定が解除される。

次に、作業者は、図示しない駆動機構を動作させて前方サポート５１を後退させる。上述の通り、シリンダ４１と前方サポート５１との固定は、解除されており、シリンダ４１は、シリンダ旋回装置１０に固定されている。シリンダ４１は、前方サポート５１の後退によって、前方サポート５１の穴部５１ｄから引き抜かれる。

次に、作業者は、シリンダ旋回装置１０の旋回装置１３を動作させて、旋回ベース１４を旋回させる。これにより、支持部１５で支持されたシリンダ４１は、旋回する。

これにより、作業者は、シリンダ４１からスクリュ４３を引き抜くことができる。

第２実施形態に係る射出装置４０によれば、シリンダ４１からスクリュ４３を引き抜くために、前方サポート５１からシリンダ４１を取り外して、シリンダ４１及びその内部に配置されるスクリュ４３を旋回させることができる。ここで、射出装置４０全体を旋回させる構成では、旋回装置の構造が複雑となり、コストも上昇する。これに対し、第２実施形態に係る射出装置４０によれば、シリンダ旋回装置１０の構造を単純化することができ、コストを低減することができる。また、旋回させる重量が減少するので、作業性が向上する。また、旋回させる部材の旋回半径を小さくすることができる。

なお、第２実施形態に係る射出装置４０において、シリンダ旋回装置１０は、第１実施形態と同様に、ベース１１と、昇降装置１２と、旋回装置１３と、旋回ベース１４と、支持部１５と、を備えていてもよい。また、昇降装置１２は、なくてもよい。

以上、射出装置４０の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等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。

シリンダ旋回装置１０は、射出装置４０に対して、着脱可能に設けられてもよい。即ち、ベース１１はフレームＦｒと着脱可能に設けられ、支持部１５はシリンダ４１と着脱可能に設けられてもよい。

図６は、第３実施形態に係るシリンダ旋回装置１０の支持部１５とシリンダ４１との取り付け構造を示す断面図である。図６（ａ）はＸＺ平面で切断した断面図であり、図６（ｂ）はシリンダ４１の軸を通るＹＺ平面で切断した断面図である。シリンダ４１の外側には、カバー４４が設けられている。カバー４４は、シリンダ４１の周囲を囲むように設けられ、その下部が開口する。シリンダ４１の下方には、カバー４４の開口に対応する位置にシリンダ支持台座４１ｈが設けられている。シリンダ支持台座４１ｈは、ボルト４１ｉ等でシリンダ４１に固定されている。

シリンダ旋回装置１０の支持部１５とシリンダ支持台座４１ｈとは、ボルト１５ａで固定される。

このような構成により、シリンダ旋回装置１０を用いる際には、ボルト１５ａで支持部１５とシリンダ支持台座４１ｈとを固定することにより、支持部１５とシリンダ４１とが固定される。本実施形態においては、カバー４４を取り外すことなく、シリンダ旋回装置１０をシリンダ４１に取り付けることができる。メンテナンス性が向上する。また、シリンダ旋回装置１０を射出装置４０から取り外す際には、ボルト１５ａを抜くことにより、支持部１５とシリンダ４１との固定が解除される。

なお、図示は省略するが、ベース１１とフレームＦｒとは、ボルト等で固定されるようになっていてもよい。

１０ シリンダ旋回装置
１１ ベース
１２ 昇降装置
１３ 旋回装置
１４ 旋回ベース
１５ 支持部
１５ａ ボルト
４０ 射出装置
４１ シリンダ
４１ａ 供給口
４１ｂ 拡径部
４１ｃ ねじ部
４１ｄ ナット
４１ｅ 水冷シリンダ
４１ｆ 割りフランジ
４１ｇ ボルト
４１ｈ シリンダ支持台座
４１ｉ ボルト
４２ ノズル
４３ スクリュ
４４ カバー
５１ 前方サポート（サポート）
５１ａ シリンダ取付部
５１ｂ 固定部材
５１ｃ 固定部材取付部
５１ｄ 穴部
Ｆｒ フレーム

Claims (5)

1. シリンダと、
   前記シリンダを着脱自在に固定するサポートと、
   前記サポートから取り外された前記シリンダを旋回させるシリンダ旋回装置と、を備え、
   前記シリンダ旋回装置は、
   前記シリンダを支持する支持部を有する旋回ベースと、
   前記旋回ベースを旋回可能な旋回装置と、を有する、
   射出装置。
2. 前記シリンダ旋回装置は、
   前記旋回ベースを昇降可能な昇降装置を更に有する、
   請求項１に記載の射出装置。
3. 前記サポートは、
   上方が開放されるシリンダ取付部を有する、
   請求項１または請求項２に記載の射出装置。
4. シリンダと、
   前記シリンダを着脱自在に固定するサポートと、
   前記サポートから取り外された前記シリンダを旋回させるシリンダ旋回装置と、を備え、
   前記サポートは、
   前記シリンダを挿通する穴部を有する、
   射出装置。
5. シリンダと、前記シリンダを挿通する穴部を有し、前記シリンダを着脱自在に固定するサポートと、前記シリンダを旋回させるシリンダ旋回装置と、を備える、射出装置のメンテナンス方法であって、
   前記サポートから前記シリンダを取り外す工程と、
   前記サポートから取り外された前記シリンダを前記シリンダ旋回装置で旋回させる工程と、を有し、
   前記シリンダを取り外す工程は、
   前記サポートを後退させて、前記サポートから前記シリンダを引き抜く、
   射出装置のメンテナンス方法。

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