JPH0510209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に種々の材料の成形に関し、より
詳細には、充填剤を有するか又は有しない合成材
料いわゆるプラスチツクの成形に関する。

一般に、ノズルと合成材料の供給を受ける少く
とも１個の金型とを有する成形機においては、周
知のように、合成材料の温度を多少とも大きく上
昇させて合成材料を軟化させ、時には液状とした
後このように加熱した合成材料を実際には圧力の
下に、金型中に、硬化中起こる収縮を考慮して供
給し、その後、成形された形状を保持するに足り
る固体状態となるまで、成形された材料を冷却さ
せる。

実際には、成形させる材料の供給を受けるべき
金型のゲートに、成形材料を良好な状態で通過さ
せて、金型の成形キヤビテイとやはり良好な状態
で接触させるに足りる流動性が成形材料に付与さ
れるように、温度及び圧力の値を選定する。この
流動性を高めるには、通常は、温度を高くする
か、圧力を高くするかしなければならない。温度
を高くすることは、特にその後に冷却を行わねば
ならない場合、常にコストを高くする。圧力を高
くすることは、成形機の全体的な構造を複雑化
し、従つてやはりコストを高くしない限り、多く
の場合、達成が非常に困難である。温度、圧力の
いずれを高くしても、エネルギー消費が増大す
る。

そのため、特に成形材料が例えばガラス繊維又
は炭素繊維などの充填剤を含有している場合には
特に、成形材料を冷却させた際に、成形材料の一
様でない分布及び／又は成形材料の早すぎる冷却
による強度の低い領域が最終成形品にできたり、
成形材料中にひけ或いはボイドができたりするこ
とが多く、これらの強度の低い領域、ひけ又はボ
イドは、成形品が有し得る壁厚の薄い部分、ウエ
ブ又は複雑な形状の部分により多くできがちであ
る。そのため、成形品の不良品の割合が高くな
る。

この欠点を克服するために、フランス国特許第
2490548号は、成形機のノズルとこのノズルから
合成材料の供給を受ける１個以上の金型との間
に、所要の連通を得るための少くとも１つの分配
流路を内部に備えたスペーサーを形成する本体
（本明細書中において連結本体と称される）を有
する振動助成フイード装置を配置することによ
り、成形中に合成材料に振動を与えることを提案
している。しかし、このフランス国特許では、連
結本体自身が付勢要素を形成し、このため、連結
本体は重い磁気回路を有し、この磁気回路は、ヒ
ステリシス損及び渦電流損の大きな材料からでき
ており、交流誘導電流の作用を受ける。そのた
め、種々の欠点が伴う。

第１に、連結本体の寸法を小さくできないた
め、在来の成形機の１個以上の金型と射出ヘツド
との間に連結本体を取り付けることが困難とな
り、既存の装置について連結本体を取り付けるこ
とは事実上不可能となる。また、装置の給電回路
の周波数に関連した付勢周波数は必然的に相当低
くなり、どんな場合にも、1kHz以下である。ま
た、発生させた振動の振幅は比較的大きい。この
ように比較的低い周波数と比較的大きな振幅との
組合せのため、装置が受ける機械的なひずみが不
可避的に非常に高くなり、耐用年数が短くなる。
また電力の消費も必然的に非常に高くなり、平均
的な寸法の成形品を製造するために必要な電力
は、どんな場合にも、10kWよりも大きくなる。

本発明の一般的な目的は、これらの欠点をなく
すことを可能にする装置を提供することである。

この目的のため、本発明により、射出ヘツド
と、金型と、前記射出ヘツドを前記金型に連通さ
せ、成形材料を前記金型に運ぶための供給流路
と、を含み、前記供給流路の少なくとも一部分を
構成する分配流路を有する連結本体と、前記連結
本体に連結された横方向に延びる振動アームと、
前記分配流路から横方向に十分間隔を隔てた位置
で前記振動アームに連結された振動発生器とを含
む振動助成フイード装置と、前記連結本体を静止
した射出ヘツドと金型に対して浮動式に取り付け
る弾性手段と、を含むことを特徴とする成形機が
提供される。

連結本体と関連した振動アームを横方向に配置
したことによつて、対応した振動発生器を横方向
に配置することができるため、有利には、連結本
体はコンパクトになり、連結本体に振動アームか
ら伝達される振動の周波数に連結本体が同調さ
れ、この周波数自身が非常に高周波であることに
よつて、連結本体は更にコンパクトになる。

かくして、かかる連結本体を成形機の射出ヘツ
ドとこの射出ヘツドから供給を受ける１個以上の
金型との間への配置が容易になる。有利なこと
に、連結本体は既存の装置に取り付けることがで
きる。連結本体を浮動式に取り付ける手段によつ
て、既知の装置が受けたような機械的応力は非常
に小さくなり、或いはほとんど存在しなくなる。
同時に、振動は、連結本体に集中され、射出ヘツ
ド及び／又は金型に伝わらない。

また、いずれにしても、振動発生器は、電気的
パルスに応答して機械的振動を与えるようになつ
たトランスジユーサーであるのがよく、このトラ
ンスジユーサーは超音波トランスジユーサーであ
るのが好ましい。

成形材料が、溶融液経路において受ける振動の
振幅は、有利なことに、非常に低く、しかも、こ
の成形材料とこれを取り囲む壁部との間の接触箇
所、従つてその間の摩擦力を減少させると共に、
収縮域においての温度を局所的に上昇させるのに
十分である。かくして、金型の充填が改善され
る。

特に温度及び圧力の条件が同等であるとして、
本発明の振動助成フイード装置を用いたことによ
り、成形品はより均質になり、その外観もより適
正になり、強度の低い領域及び／又はひけ又はボ
イドが成形品に生ずる可能性は最小になり、時に
は全く除かれ、これらの結果は、溶融液の初期温
度を低くできる場合には一層顕著になる。そのた
め、不良品の発生率も著しく低下する。

さらに、追加的な加熱手段に必要な電力を含め
て、消費電力は比較的少くて済み、例えば、いず
れの場合においても10kW以下である。

要約すると、本発明の振動助成フイード装置に
より、成形条件の改善を低いコストで達成するこ
とができる。

確かに、成形機に超音波を用いることは、米国
特許第4017237号により提案されている。しかし、
この特許は、本発明のように溶融液の流動を助け
るため超音波を使用することを説明していない。

この米国特許では、金型キヤビテイに連続的に
プラスチツクを流入させるため超音波によつて金
型キヤビテイを連続的にゲート制御することが示
されているに過ぎない。

かかる超音波ゲート制御はプラスチツクを急速
に加熱し、このことは、多大なエネルギー消費を
意味する。更に、上記米国特許第4017237号では、
成形すべきプラスチツクの流入用の溝が設けられ
たブロツクの表面に単純に取り付けられたトラン
スジユーサーが使用されている。これに対して、
本発明では、超音波が、金型に向かつて連結本体
中の流路を流れる溶融液の流動を助ける。

本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照とし
て例示として与えられる以下の詳細な説明により
一層明らかになるであろう。

図面、特に第１図に概略的に示すように、本発
明による振動助成フイード装置１０は、任意の成
形機の供給ヘツドすなわち射出ヘツド１２と、こ
の供給ヘツド１２から供給を受ける少くとも１個
の金型１３との間に配置させるようになつてい
る。かかる射出ヘツド１２及び金型１３は、それ
自体知られており、本発明の本質的な部分ではな
いため、ここでは詳細には説明しない。

第１図に示すように、供給ヘツドすなわち射出
ヘツド１２は射出ノズル１７を含む。本発明によ
る振動助成フイード装置１０は、連結本体１１を
有し、この連結本体１１はスペーサーを形成し、
射出ヘツド１２と金型１３との間に簡単に挿入さ
れている。射出ノズル１７は、図示したように、
加熱用バンド１４により包囲されている。射出ノ
ズル１７は、もちろん、軸方向射出流路有する。

これに関連して、金型１３は、その供給流路１
８の凹形形状の入口すなわちゲートに、射出ヘツ
ド１２の先端の形状と相補的な杯状のくぼみを有
する。

振動助成フイード装置１０は、振動発生器２８
に連結された横方向付勢アームすなわち振動アー
ム２７を含む。振動アーム２７は、連結本体１１
の分配流路２５、より正確には真つ直ぐな分配流
路２５に対して角度をなして概して斜めに延びて
いる。

振動発生器２８は、図示していないけれども、
連結本体１１と反対側の振動アーム２７の端に、
植込みボルトによつて取り付けられており、この
植込みボルトは、振動アーム２７の対応する端面
の中央部に穿設した盲ねじ孔及び振動発生器２８
の対応する端面の中央部に穿設した盲ねじ孔にね
じ込まれている。

振動発生器２８は、好ましくは、電気パルスに
応答して機械的振動を与えるようになつたトラン
スジユーサーであり、特に好ましくは、超音波ト
ランスジユーサーである。かかる振動発生器はそ
れ自体当業者にとつては周知であり、ここでは詳
細に説明しない。例えば、この振動発生器はブラ
ンソン社により市販されている形式の振動発生器
としてもよい。

周波数約20kHz又は40kHzの振動発生器は特に
良い結果を与えるが、これらの値は単なる一例に
すぎないことは言うまでもない。

いずれにしても、振動発生器２８は、この振動
発生器を付勢するために適当な電気パルス発生装
置（図示せず）のに導線４２により接続されてい
る。

連結本体１１とその振動アーム２７とは周波数
について同調させることが望ましい。そのために
は、接続面である端面のところで測定した連結本
体１１と振動発生器２８との間の振動アーム２７
の長さＬ１は、振動発生器２８の半波長のｎ倍
（ｎは１以上の整数）とすることが望ましい。同
様に、分配流路２５の軸線及び端面のところで測
定した分配流路２５と付勢アーム２７との間の連
結本体１１の半幅ｌは、振動発生器２８の1/4波
長に等しくすることが望ましい。これによつて、
連結本体１１の分配流路２５の中央部は、振動発
生器２８に対して節の領域即ち振動発生器２８に
より供給される振動の節に位置される。

これに関連して、分配流路２５の軸線と平行に
測定した連結本体１１の端面２０，２１の間の長
さＬ２は好ましくは振動発生器２８の半波長のｎ
倍（ｎは１以上の整数）に等しく、特に好ましく
は、ｎは、装置全体の軸方向寸法を制限するため
に１に等しい。

これにより、射出ヘツド１２から連結本体１１
への、更に連結本体１１から金型１３への溶融液
の移送領域（これらはどちらも重要な領域であ
る）は、有利なことに、振動発生器２８に対して
腹の領域になる。この点について、超音波の伝播
は対応する伝播軸に対する配向の変化或いは屈曲
によつては実際には影響されないことに留意すべ
きである。

連結本体１１は、有利なことに、対応した腹領
域と同一の質量をもつことになり、これは振動に
対する連結本体１１の音響同調という点で有利で
ある。

実際には、振動アーム２７は、所望の長さに截
断した例えば正方形断面の単純なバーである。振
動アーム２７は、装置の効率を高めるために機械
的振動の伝達特性が良好でしかも振動発生器２８
を熱に対し保護するために断熱特性も良好な材料
から製造されるのが好ましい。一例としてチタン
は良好な材料である。

所望ならば、連結本体１１から振動発生器２８
に熱が伝達される可能性を少くするために、振動
アーム２７に冷却手段例えばリング４５を組合せ
てもよく、このリングは振動アーム２７を包囲し
（第２図参照）、適当な冷却流体がリング４５の内
部を通過するようになつている。

振動アール２７によつて振動助成フイード装置
１０全体を支持してもよい。例えば、第２図に示
したように、振動アーム２７を、この目的で、支
持枠４７に連結してもよく、支持枠４７は実際に
は関連する成形装置のフレームであるが、弾性手
段、例えば振動アーム２７の回りに半径方向横向
きに配置された弾性アーム４８によつて成形機に
固定してもよく、各々の弾性アーム４８は、支持
枠４７によつて支持された弾性材料製のブロツク
４９中に固定されている。

連結本体１１は、適当に裁断された、例えば鋼
製の単純な金属板でできているのがよい。

第３図に最もよく示すように、振動アーム２７
は、連結本体１１の分配流路２５の軸線に対し全
体として斜めに配置されてしている。例えば、図
示したように、振動アーム２７は上記軸線に対し
て45°に配置されている。連結本体１１は、振動
アーム２７に連結されるように、斜めのアーム２
７′を有する。

スペーサー部材を構成する振動助成フイード装
置１０の連結本体１１は、射出ヘツド１２自身の
２つの部材の間に挿入されている。射出ヘツド１
２のこれらの部材の一方は射出ノズル１７であ
り、「ポツト先端ピース」として一般に知られて
いる他方の部材６１は、射出ヘツドと射出用プレ
スの本体との間に介在されている。

いずれにしても、このポツト先端ピース６１
は、少くとも１個の温度センサーと少くとも１個
の圧力センサーと取り付けるために使用すること
ができ、射出用プレスのスクリユーのヘツドが、
ポツト先端ピース６１の中に少くとも部分的に軸
方向に進入している。

上のように、これらの構成もそれ自体良く知ら
れており、ここでは詳細には説明しない。

第３図に示したように、本発明によれば、連絡
本体１１は、弾性手段の付勢に抗してハウジング
７５中に少くとも長手方向に浮動式に取付けられ
ている。ハウジング７５は射出ヘツド１２、より
正確には、射出ヘツド１２のポツト先端ピース６
１の一部である。このため、ポツト先端ピース６
１は軸方向に延びた突出部７６を備えている。

突出部７６によつて形成されたハウジング７５
は、スロツト７７によつて横方向に開口してお
り、スロツト７７は、ハウジング７５の長さが図
示したように連結本体１１の長さよりも短かい場
合は連結本体１１を斜めにして位置決めすること
を許容し、また、連結ヘツド１１の他のアーム２
７′にとつて必要な通路を形成する。

軸方向において、ハウジング７５の一方の側壁
は、ポツト先端ピース６１の突出部７６の一部で
あり、他方の側壁は、突出部７６の先端にねじ止
めにより固定した射出ノズル１７の一部である。
上述した理由のため、厚みを適宜較正した１個以
上のシム７８が、射出ノズル１７と、ポツト先端
ピース６１の突出部７６の先端ないし端縁との間
に軸方向に介在されている。

振動助成フイード装置１０の連結本体１１と、
この連結本体１１を収納したハウジング７５の
各々の側壁との間には、長手方向の間〓Ｊが構成
されており、この間〓は、静止位置において、関
連する振動発生器２８により供給される振動の振
幅に少なくとも等しく、好ましくはこの振幅より
もごくわずかだけ大きい。

第３図及び第４図には、ハウジング７５中に連
結本体１１を浮動式に取付けることを確実にする
弾性手段が示されており、この浮動式取付け手段
は、連結本体１１の各々の端に、少なくとも１個
の皿形ワツシヤー８０を備え、原則として、只１
個の皿形ワツシヤー８０が連結本体１１の各々の
端に取付けられる。本発明のさらに別の特徴によ
れば、皿形ワツシヤー８０は共同してハウジング
７５中においての連結本体１１の調心を確保す
る。

連結本体１１は各々の先端に軸向き延長部８１
を有し、この延長部８１には対応した皿形ワツシ
ヤー８０の内周縁が受け入れられており、その外
周縁は、ハウジング７５の長手方向の側壁と協働
している。

明らかに、連結本体の対応した端面２０，２１
を構成する延長部８１の端面は間隙Ｊを決める基
準面である。

実際には、対称的な、反対方向に傾斜した２個
の皿形ワツシヤー８０は同じばね率を有し、同一
の圧縮荷重を生じるものであり、これらの皿形ワ
ツシヤーは、各々同一の寸法に適切に加工されて
いる。

静止位置では、間隙Ｊは、連結本体１１の両端
で同じである。

容易に理解されるように、射出ノズル１７とポ
ツト先端ピース６１の突出部７６の先端との間に
配設した１個以上のシム７８によつて、間隙Ｊを
所望の最適値に調節することができる。

作動中、連結本体１１と、連結体１１を収納し
たをハウジグ７５の対応した側壁とが接触しない
ように、また成形材料が対応のすき間を通つて横
向きに逃げることができないようにする必要があ
る。10〜15μｍ程度の間隙がこの見地から最も好
都合であることが経験的に明らかになつた。

上記間隙が、与えられた振動の振幅よりも数μ
ｍ大きい場合に、射出中の合成材料が横方向に逃
げないことも経験的に明らかになつた。従つて、
上記振幅は例えば10μｍ程度するのがよく、これ
は、いずれにしても、先行技術の取付けについて
認容された振幅よりも相当に大きい。

かくして、振動助成フイード装置は改善される
が、これはもちろん必ずしも使用可能な全ての合
成材料に対して最良の結果を与えるため可能な限
り大きな振幅を利用しなければならないというこ
とではないことに留意されたい。１個以上のシム
７８の選択によつて所要の適合が行われる。

尚、理解されるように、本発明による振動助成
フイード装置１０の連結本体１１は、その浮動式
取付けのため単なる圧縮によつて、そのハウジン
グ７５中に保持される。

また、この場合に使用されるポツト先端ピース
６１の突出部７６は、ポツト先端ピース本体を形
成する突出部７６の根元の部分の加熱バンド８３
及び射出ノズル１７のところの加熱バンド８４を
普通の仕方で取り付けることを可能にするとい
う、別の利点を備えている。

かかる赤外線加熱ユニツトは、それ自体よく知
られており、したがつて、ここでは詳細に説明し
ない。たとえば、かかる加熱ユニツトは、500W
ユニツトである。前述したことから、振動助成フ
イード装置の全体瞬間出力は、１−5kW程度に
なる。いずれにしても、ほとんどの場合には、電
力消費量は、10kWよりもかなり小さくなる。

所望ならば、図示したように、連結本体及び／
又は射出ヘツドの加熱を制御するため、例えば、
振動アーム２７とは反対側の端において、連結本
体１１に温度センサを取り付けてもよい。

本発明による振動助成フイード装置１０の連結
本体を浮動式に取付けるためのハウジング７５
は、供給ヘツド１２ではなく、金型１３又はこれ
と一体の部品の一部としてもよい。

本発明は、以上に説明した特定の構成には限定
されず、その全部の変形或いはその種々の要素の
組合せを包含する。

特に、本発明による振動助成フイード装置が横
方向のアームを有する場合には、このアームがそ
のまま振動アームを形成することができ、その場
合に装置全体は一体になり、振動発生器はこの装
置に直接取り付けられる。

また本発明は、上述した特定の数値にも限定さ
れず、これらの数値は単なる例示に過ぎない。特
に、少くとも音響環境の快適さにとつては超音波
の周波数が好ましいが、振動発生器は必ずしも超
音波発生器とする必要はなく、10kHz又はそれ以
下の周波数を用いても差支えない。

最後に、更に本発明の適用範囲は、プラスチツ
ク成形材料の成形のみに限定されず、例えば金属
の鋳造にも適用される。

いずれにしても、本発明による振動助成フイー
ド装置は、温度又は圧力を著しく増大させずに有
利に作動し、使用された振動発生器の付勢に必要
なエネルギーは、特に関連の成形工程に使用され
る電力に比較して、非常にわずかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の成形機の一般的な操作原理
を示す、振動助成フイード装置を有する成形機の
側立面図、第２図は、部分的に切り取られた、振
動助成フイード装置を有する成形機の一部分の拡
大詳細図、第３図は、本発明による成形機の長さ
方向拡大断面図、第４図は、第３図の１点鎖線で
囲まれた部分の拡大詳細断面図である。 符号の説明、１０……振動助成フイード装置、
１１……連結本体、１２……射出ヘツド、１３…
…金型、２５……分配流路、２７……振動アー
ム、２８……振動発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出ヘツドと、金型と、前記射出ヘツドを前
   記金型に連通させ、成形材料を前記金型に運ぶた
   めの供給流路と、を含み、前記供給流路の少なく
   とも一部分を構成する分配流路を有する連結本体
   と、前記連結本体に連結された横方向に延びる振
   動アームと、前記分配流路から横方向に十分間隔
   を隔てた位置で前記振動アームに連結された振動
   発生器とを含む振動助成フイード装置と、前記連
   結本体を静止した射出ヘツドと金型に対して浮動
   式に取り付ける弾性手段と、を含むことを特徴と
   する成形機。 ２ 振動助成フイード装置の連結本体は射出ヘツ
   ドと金型との間に挿入されたスペーサーを構成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の成形機。 ３ 振動助成フイード装置の振動アームを弾性手
   段により支持枠に連結したことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の成形機。 ４ 前記連結本体を射出ヘツドの２つの部材の間
   に挿入したことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の成形機。 ５ 前記連結本体を金型の２つの部材の間に挿入
   したことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の成形機。 ６ 前記連結本体を前記金型と前記金型に固定さ
   れた部材との間に挿入したことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の成形機。 ７ 前記弾性手段は前記連結本体をハウジング中
   に浮動式に取り付けることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の成形機。 ８ 前記ハウジングは側壁を有し、前記連結と前
   記側壁との間には長手方向の間〓が設けられ、静
   止位置ではこの長手方向間〓は振動発生器により
   発生させる振動の振幅に少くとも等しいことを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記載の成形機。 ９ 前記長手方向間〓は前記振動発生器によつて
   発生される振動の振幅よりもわずかに大きいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の成形
   機。 １０ 前記連結本体を浮動式に取り付ける弾性手
   段が、連結本体の両側に皿形ワツシヤーを有し、
   該皿形ワツシヤーは連結本体を前記ハウジング中
   で調心する作用を行い、前記連結本体は軸線方向
   延長部をそれぞれの端に有し、これらの延長部上
   に関連した皿形ワツシヤーが受け入れられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   成形機。 １１ 前記ハウジングは前記射出ヘツドに形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の成形機。 １２ 前記ハウジングは前記金型に形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の成形機。 １３ 前記ハウジングは前記金型に固定された部
   材に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載の成形機。 １４ 前記振動発生器は電気パルスに応答して機
   械的振動を発生するようになつたトランスジユー
   サーであることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の成形機。 １５ 前記トランスジユーサーが超音波トランス
   ジユーサーであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１４項に記載の成形機。 １６ 前記連結本体と前記振動発生器との間の振
   動アームの長さは振動発生器によつて発生される
   振動の半波長の正の整数倍に等しいことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の成形機。 １７ 前記振動アームは、振動伝達特性及び断熱
   特性の良好な材料でできていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の成形機。 １８ 前記振動アームに冷却手段を組み合わせた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   成形機。 １９ 前記連結本体は端面を有し、その両方の端
   面の間で測定した振動助成フイード装置の連結本
   体の長さは振動発生器によつて発生される振動の
   半波長の正の整数倍に等しいことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の成形機。 ２０ 前記分配流路と振動アームとの間で測定し
   た前記連結本体の半幅を振動発生器によつて発生
   される振動の波長の1/4に等しくしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の成形機。 ２１ 前記連結本体に加熱手段を組み合わせたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の成
   形機。 ２２ 前記加熱手段の少なくとも一部は、前記連
   結本体から分離したり適宜取り付けられる前記連
   結本体の先端ピースを包囲していることを特徴と
   する特許請求の範囲第２１項に記載の装置。