JP2012240367A

JP2012240367A - 押出成型装置

Info

Publication number: JP2012240367A
Application number: JP2011114832A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sakutani; 和彦作谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】内部に中空部とリブを有する押出成型品を、良好な寸法精度で成型することができ、メンテナンス頻度が低く、生産性が高い押出成型装置を提供することを目的とする。
【解決手段】押出成型装置を、樹脂部材の外形を規制する外型と樹脂部材の内形を規制するコアを有する押出成型金型と、押出成型金型に溶融した樹脂を注入する押出機と、貫通穴が開口され磁性を有するサイジングコアと、サイジングコアを囲むサイジング外型と、一端側はサイジングコアの貫通穴に挿入され他端側は押出成型金型のコアに固定された支持棒と、サイジングコアの支持棒の軸方向への動きを規制するストッパから構成した。サイジング外型には複数の磁石と複数の電磁石が固定されており、電磁石の磁力を調整してサイジング外型に対するサイジングコアの位置を調節する。
【選択図】図３

Description

本発明はサイジング金型を使用する押出成型装置に関するものである。

サイジング加工とは、プレスや鍛造で成形された半製品を、金型を用い、その全面、叉は、一部を強圧し、半製品の肉を流動させ、上下方向（厚さ）の寸法精度を向上させる加工方法である。ＩＣマガジンのような異形押出成型品は、中空部やリブを要することから、冷却固化にあたって、偏りやヒケや変形が生じやすい。要求される寸法に対して微小なずれが発生することもある。特許文献１は、内部に中空部とリブを有する押出成型品を、変形やヒケの発生を回避して、良好な寸法精度と表面状態で成型することを目的とするサイジング装置に関わる発明である。

特許文献１に係るサイジング装置は、押出成型金型と支持棒を備えている。押出成型金型の出口外面側には押出成型品を吸引・密着して冷却するサイジングダイ（金型）が設けられている。押出成型金型のコアの先端には支持棒が突設している。支持棒には複数個の板状のサイジングコアがサイジングダイの押出方向入口付近から間隔を置いて支持されている。サイジングコアの外周面は押出成型品の内壁面に摺接する。隣り合うサイジングコアによって画定される中空部（空間）には冷媒が連続的に供給される。

特開平９−１１７９５５号公報

前記の手法では、サイジングコアが支持棒を介して押出成型金型のコアに固定されているため、成型の開始後にサイジングコアに起因する寸法ずれが発覚した場合、サイジングコア周辺を解体せずに位置を修正することが難しい。寸法修正の方法には、押出成型金型のコアごとサイジングコアを動かす第１の方法、押出成型装置ごとサイジングコアを動かす第２の方法、押出成型金型のコアとサイジングコアの接続部で位置を調節する第３の方法が考えられる。

第１の方法では押出成型金型から成型品に近い形状で押し出される樹脂部材の寸法も変化する。単純に計測した成型品の寸法ずれに加えて、前記の樹脂部材の寸法変化も考慮する必要があるため、成型品の寸法を満たすような正確な位置調整をすることは難しい。

第２の方法は、装置全体を動かすことになるため、大掛かりで非現実的である。第３の方法では押出成型金型から押し出された全ての樹脂を除去した上で、位置調整を行う。その後、再度樹脂を押出成型ラインに引き出していく必要があるため、時間と手間がかかる作業となる。

このように、サイジングコアの位置修正をサイジングコアの周辺を解体せずに行なうことは困難である。解体中に押出成型機の長時間の停止が発生した場合には、押出成型機内の樹脂を全て除去する必要があり、時間と樹脂の無駄が発生する。

そこで、本発明では、内部に中空部とリブを有する押出成型品を、良好な寸法精度で成型することができ、メンテナンス頻度が低く、生産性が高い押出成型装置を提供することを目的としている。

本願に係る押出成型装置は、樹脂部材の外形を規制する外型と樹脂部材の内形を規制するコアを有する押出成型金型と、押出成型金型に溶融した樹脂を注入する押出機と、貫通穴が開口され磁性を有するサイジングコアと、サイジングコアを囲むサイジング外型と、一端側はサイジングコアの貫通穴に挿入され他端側は押出成型金型のコアに固定された支持棒と、サイジングコアの支持棒の軸方向への動きを規制するストッパと、を備えていて、サイジング外型には複数の磁石と複数の電磁石が固定されており、電磁石の磁力を調整してサイジング外型に対するサイジングコアの位置を調節するものである。

本願に係る押出成型装置によれば、サイジングコアが支持棒に固定されておらず、ストッパーにより成型品押出方向の移動は制限しており、押出成型中にサイジングコアの位置を調整可能である。その結果、サイジングコア周辺の解体や樹脂部材のラインへの引き直しを行う必要がなく、短時間で樹脂部材のロスが少ないサイジングコアの位置調整が可能となる。

押出成型装置のラインを示す図である。成型品の形態を示す斜視図である。実施の形態１における押出成型金型とサイジング金型の断面図である。押出成型装置における第１のサイジング金型の断面図である。押出成型装置における第２のサイジング金型の断面図である。実施の形態２における押出成型金型とサイジング金型の断面図である。

実施の形態１．
押出成型装置のラインについて図１を用いて説明する。押出成型装置１００はホッパ１と押出機２と水槽５と引取り機６とカッター７から構成されている。ホッパ１は、バルブを備えていて、樹脂部材の供給量を調整することができる。押出機２は、ホッパ１に接続され、溶融した樹脂部材を押出成型金型３に押し込む。溶融した樹脂部材は押出成型金型３で成型品に近い形に仮成型される。仮成型され、押出成型金型３から押し出された樹脂部材１５ａはサイジング金型４へと導かれる。サイジング金型４では仮成型された樹脂部材１５ａが成型品と同寸法に成型される。サイジング加工は表面状態の改善と寸法の矯正を行う目的で行う軽い冷間プレスを指す。

サイジング金型４は水槽５に浸されているか、内部に冷却水を循環できるように構成されている。寸法通りに成型された樹脂部材１５ａは再度変形しないようにガラス転移点または軟化点以下に冷却される。引取り機６は冷却された樹脂部材１５ｂを押出機２から押出される樹脂の量に合わせて引出す。樹脂部材１５ｂはカッター７に送られて、所定の長さにカットされる。完成した成型品３０は中空部を有する（図２参照）。

図３に押出成型金型とサイジング金型の断面を示す。押出機２はスクリュー８を内蔵しており、溶融した樹脂２１の計量、圧縮、押出を行なう。押出成型金型３は、樹脂部材の外形を規制する外型３ａと、内形を規制するコア３ｂと、外型３ａとコア３ｂを連絡する複数の柱９からなる。コア３ｂの外径は外型３ａの内径よりも小さい。外型３ａとコア３ｂは柱９により一体化されている。外型３ａとコア３ｂの間には隙間が形成されていて、溶融した樹脂２１はこの隙間からサイジング金型４に向けて押出される。仮成型された樹脂部材１５ａは粘度が高いため、中空形状を保ったまま、サイジング金型４に進入する。

サイジング金型４は仮成型品の外形を規制するサイジング外型４ａと内形を規制するサイジングコア４ｂから構成される。サイジング外型４ａは熱伝導率の大きい金属製で、内部に冷却水３５が流れる構造を有している。サイジング外型４ａには冷却水３５の入口と出口が設けられていて、規定の寸法に成型された樹脂部材１５ａは再変形しない温度まで冷却される。

成型性の向上のためにサイジング外型４ａの内側に仮成型品を真空吸着する場合は、サイジング外型４ａに多数の吸引孔が開けておき、それぞれを真空源に接続する。一般的にはサイジング金型４の樹脂部材と接する面は潤滑性の向上、耐摩耗性の観点から硬質クロムめっきされることが多い。

コア３ｂの先端部にはねじ穴がきられている。支持棒１０の片端部に設けられたフランジ１１を挟み込む形式で支持棒１０をボルトによりコア３ｂに固定する。支持棒１０に直接ねじをきっておき、コア３ｂのねじ穴にねじ込む形式を用いてもよい。サイジングコア４ｂの中央部には支持棒１０の外径よりも大きい円筒状の貫通穴３１が開口されている。支持棒１０の他端部は貫通穴３１を貫通している。

ストッパー１２ａ、１２ｂは、支持棒１０に固定され、サイジングコア４ｂの前後に配置されている。ストッパー１２ａ、１２ｂはサイジングコア４ｂの支持棒１０に沿った前後方向への移動を規制する。サイジング外型４ａとサイジングコア４ｂには磁性体１４と磁石２０が配置されている。

図４はサイジング金型の形態を示す断面図である。樹脂部材１５ａはサイジング外型４ａとサイジングコア４ｂの間隙を充填している。サイジングコア４ｂの形状は成型品に設けられた中空部の形状とほぼ同じ形状をしており、硬化による樹脂の収縮を考慮して決定される。サイジングコア４ｂと支持棒１０の間には隙間１３が存在するため、サイジングコア４ｂが支持棒１０の中心から外周に向かう方向に移動できるようになっている。隙間１３はサイジングコア４ｂの位置調整可能な距離に当たるため、最大でも成型品の肉厚と同等の隙間があれば十分である。

成型品押出方向のサイジングコア４ｂの厚みは特に規制されないが、成型品の温度が形状変形の限界温度である軟化点になる位置にサイジングコア４ｂの末端があると成型品の寸法精度は高い。この時、硬化による樹脂の収縮によって、成型品がサイジングコア４ｂを締め付けて押出成型のラインが止まることが考えられるため、サイジングコア４ｂの末端は求められる成型品が寸法精度を満たし、押出成型ラインが円滑に流れる観点から決定すればよい。

サイジングコア４ｂには磁性体１４が配置されており、磁性体１４は押出成型金型３からみてサイジングコア４ｂの全周に配置されていることが望ましい。しかし、異形押出成型品の場合、成型品の断面形状が複雑であるため、磁性体１４を全周に配置することが難しい。そこで、サイジングコア４ｂに外接する円や、方形などの単純な近似形状を用い、その近似形状の全周部においてサイジングコアの全周部と重なる位置に配置するとよい。また、サイジングコア４ｂを磁性体で形成しても構わない。

サイジング外型４ａには、サイジングコア４ｂを囲むように上下左右の４箇所に分割して磁石２０を配置する。さらに、４つの磁石２０のうち少なくとも上下のどちらか、および左右のどちらかは電磁石２０ａとし、電流の変更が可能な電源に接続して、磁力の調整を可能にしておく。この磁力を調整し、サイジングコア４ｂに発生する引力を変化させて、サイジングコア４ｂの位置を調整する。図４では右と下の磁石を電磁石２０ａとしている。

また、図５に示すように、サイジング外型４ａに配置する磁石２０を上下左右の４つではなく、上下左右のうち少なくとも任意の一箇所の磁石を２つにして計５つの磁石２０を配置してもよい。前記２つの磁石をそれぞれ電磁石２０ａとし、これらの電磁石と対向しない位置に配置された磁石の少なくとも１つを電磁石とする。３つの電磁石２０ａの磁力を調整して、サイジングコア４ｂの位置と傾きを調整することが可能である。なお、図５では右と上の磁石を電磁石２０ａとしている。

実施の形態２．
実施の形態２で記載する形態では、実施の形態１で記載した装置構造とサイジングコア４ｂの位置を調整する方法が異なる。その他の点は同様であるため、以下ではサイジングコア４ｂの位置を調整する方法についてのみ記載する。

実施の形態２では押出成型金型３の外型３ａから柱９を通して押出成型金型３のコア３ａにエアー配管２２が通されている。支持棒１０の内部を通るエアー配管２２を通してサイジングコア４ｂの周辺までエアーが供給される。エアーバック２３のそれぞれを独立して制御できるように、エアー配管２２の本数はエアーバック２３の個数と同数にする。支持棒１０の内部ではなく、押出成型金型３のコア３ａに設置された継ぎ手を経て、支持棒１０に沿って配置されたパイプを通してサイジングコア４ｂの周辺までエアーを供給しても構わない。

サイジングコア４ｂと支持棒１０の隙間には樹脂もしくはゴム製のエアーバック２３が挟み込まれている。エアーバック２３はサイジングコア４ｂの周辺に引き回されたエアー配管２２と接続されている。エアー配管２２のガス供給側は三方向バルブ２４を経てレギュレーター２５を介してエアー供給装置に接続されている。三方向バルブ２４のうちエアー供給装置とエアーバック２３に接続されていない方向は、空けておき、エアーバック内のエアーの排気に使用する。

エアーバック２３の内圧力を昇圧するにはレギュレーター２５を調整してエアーバック２３に供給されるエアーの圧力を調整し、減圧する場合は三方向バルブ２４を排気側に変更して減圧した後に再度レギュレーター２５により圧力を調整する。また、エアーバック２３の圧力を測定する圧力計を用意しておくことで、三方向バルブ２４による排気だけで減圧することが可能である。このような装置構成とすることで、各エアーバック２４の圧力を調整してサイジングコア４ｂの位置を調整する。

１ホッパ、２押出機、５水槽、６引取り機、７カッター、１００押出成型装置

Claims

樹脂部材の外形を規制する外型と前記樹脂部材の内形を規制するコアを有する押出成型金型と、前記押出成型金型に溶融した樹脂を注入する押出機と、貫通穴が開口され磁性を有するサイジングコアと、前記サイジングコアを囲むサイジング外型と、一端側は前記サイジングコアの貫通穴に挿入され他端側は前記押出成型金型のコアに固定された支持棒と、前記サイジングコアの前記支持棒の軸方向への動きを規制するストッパと、を備えていて、
サイジング外型には複数の磁石と複数の電磁石が固定されており、前記電磁石の磁力を調整して前記サイジング外型に対する前記サイジングコアの位置を調節することを特徴とする押出成型装置。
樹脂部材の外形を規制する外型と前記樹脂部材の内形を規制するコアを有する押出成型金型と、前記押出成型金型に溶融した樹脂を注入する押出機と、貫通穴が開口されたサイジングコアと、前記サイジングコアを囲むサイジング外型と、一端側は前記サイジングコアの貫通穴に挿入され他端側は前記押出成型金型のコアに固定された支持棒と、前記サイジングコアの前記支持棒の軸方向への動きを規制するストッパと、を備えていて、
前記サイジングコアと前記支持棒の隙間には複数のエアーバッグが装填されており、前記エアーバッグの大きさを調整して前記サイジング外型に対する前記サイジングコアの位置を調節することを特徴とする押出成型装置。