JP3562481B2 - 射出成形方法および射出成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１サイクルごとに金型から射出用ノズルを離すようにした射出成形方法および射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形機の成形サイクルは、射出、保圧、冷却、計量、型開閉の順に繰り返される。このような成形サイクルの中で、射出用ノズルを金型に接触させたままで成形を行うと、ノズルの熱が金型に伝わって冷却時間の延長につながり、成形サイクルを短縮できない。そこで、１回の成形を行う毎にノズルを金型から離し、ノズルと金型間の熱の移動を最低限に抑えるようにした射出成形機が知られている。
【０００３】
図５は従来の射出成形機の一例を示す。この射出成形機は、射出ノズル１０１を有する射出装置１００、金型１０２、型開閉装置１０３を備えており、ノズル１０１を金型１０２に対して接触、離間させるために、射出装置１００を金型１０２との接近、離間方向に移動させる液圧シリンダ１０４が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液圧シリンダ１０４を作動させるには、バルブ操作によって液圧を切り換える必要があるため、作動の切換が遅く、成形サイクルの高速化に対応できない。特に、型開閉と同期して液圧シリンダ１０４を作動させなければならないので、精密で高速な制御が必要であり、制御機構が複雑になるという問題があった。
このように従来の射出成形機では、型開閉機構である型開閉装置１０３とノズルタッチ機構である液圧シリンダ１０４とが別駆動であるため、液圧シリンダ１０４の作動を型開閉の高速化に追従させるのが困難であった。そのため、ノズル先端の熱が奪われやすく、コールドスラッグといった流動不良が発生しやすくなり、成形品質が不安定になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡単な機構で、１サイクルごとに金型からノズルを離すことができ、型開閉の高速化に追従させることが容易な射出成形方法および射出成形機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る射出成形方法は、第１の金型を型締め方向に作動させ、第２の金型に接触させる工程と、第１の金型を第２の金型に接触させた状態で、第１の金型をさらに型締め方向に作動させて第２の金型を射出用ノズルに接触させる工程と、第２の金型を射出用ノズルに接触させた状態で、第２の金型が保持位置に到達するまで第１の金型を第２の金型および射出用ノズルと一体的に型締め方向へ作動させる工程と、第２の金型が保持位置に到達した状態で、可塑化された樹脂を射出用ノズルを介して第１と第２の金型の中へ射出する工程と、射出後に第１の金型を型開き方向に作動させ、第２の金型を射出用ノズルから離す工程と、第１の金型をさらに型開き方向に作動させ、第１の金型を第２の金型から離す工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る射出成形機は、可塑化された樹脂を射出用ノズルを介して金型装置へ射出する射出装置を有する射出成形機であって、上記金型装置は、型開閉手段と、型開閉手段によって開閉駆動される第１の金型と、第１の金型との間でキャビティを構成し、射出用ノズルと接触する第２の金型と、第２の金型を型開閉方向に移動可能にガイドする第１のガイド手段と、第２の金型の型開閉方向のストローク量を規制するストローク規制手段と、第２の金型を第１の金型方向へ付勢する第１の付勢手段とを備え、上記射出装置は、射出用ノズルを型開閉方向に移動可能にガイドする第２のガイド手段と、射出用ノズルの第２の金型方向への限度位置を規定するストッパ手段と、射出用ノズルを第２の金型方向に付勢する第２の付勢手段とを備え、上記ストローク規制手段による第２の金型のストローク量Ｓ１を、型開き状態における第２の金型と射出用ノズルとの隙間Ｓ２より大きくしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１にかかる射出成形方法では、第１の金型を型締め方向に移動させると、まず第２の金型に接触し、第１，第２の金型が一体に射出用ノズル方向へ移動する。さらに第１の金型を型締め方向へ移動させると、第２の金型が射出用ノズルに接触し、その状態で第２の金型が保持位置に到達するまで第１の金型を移動させる。そのため、第１，第２の金型の型締めと、第２の金型と射出用ノズルとの接触とが確実に行われる。この状態で射出用ノズルから可塑化された樹脂を第１，第２の金型内に射出する。
次に、第１の金型を型開き方向へ移動させると、第１，第２の金型および射出用ノズルが一体に後退するが、やがて射出用ノズルが停止するので、射出用ノズルは第２の金型から離れる。その後、第１の金型をさらに型開き方向へ移動させると、第２の金型が停止するので、第１と第２の金型が開かれ、その間から成形品が取り出される。
【０００９】
このように第２の金型のストローク量Ｓ１を型開き状態における第２の金型と射出用ノズルとの隙間Ｓ２より大きくすることにより、第１の金型を型締め方向および型開き方向に移動させるだけで、第２の金型との型締め／型開きとともに、射出用ノズルとの接触／離間も実行することができる。つまり、型開閉に追従して１ショット毎に射出用ノズルを金型から確実に離すことができる。そのため、射出用ノズルから金型への熱伝導が抑制され、金型の冷却時間を短縮でき、成形サイクルを短縮できる。また、射出用ノズル先端が金型に接触する時間を短くできるので、ノズル先端部付近を高温に維持することができる。
また、第２の金型が射出用ノズルに接触した状態でさらに所定量だけ型締め方向へ移動するので、熱膨張や寸法誤差などがあっても、第２の金型と射出用ノズルとを確実に接触させることができ、可塑化された樹脂が漏れるのを防止できる。
【００１０】
請求項２では、請求項１にかかる射出成形方法を、簡単な機構で実現している。すなわち、型開閉手段と第１の金型と第２の金型とのほかに、第２の金型を型開閉方向に移動可能にガイドする第１のガイド手段と、第２の金型の型開閉方向のストローク量を規制するストローク規制手段と、第２の金型を第１の金型方向へ付勢する第１の付勢手段と、射出用ノズルを型開閉方向に移動可能にガイドする第２のガイド手段と、射出用ノズルの第２の金型方向への限度位置を規定するストッパ手段と、射出用ノズルを第２の金型方向に付勢する第２の付勢手段とで構成している。そして、ストローク規制手段による第２の金型のストローク量Ｓ１を型開き状態における第２の金型と射出用ノズルとの隙間Ｓ２より大きく設定している。このようにすれば、射出装置を移動させるための格別な作動機構を必要としないので、高速で型開閉を行っても、射出用ノズルを金型から確実に離すことができる。
【００１１】
第１の付勢手段および第２の付勢手段としては、ばねを用いてもよいし、流体圧シリンダやモータ等を用いてもよいが、請求項３のようにばねを用いれば、動力源が型開閉機構のみでよいので、射出成形機を小型で安価に構成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明に係る射出成形機の一例を示す。
この射出成形機はインラインスクリュー式成形機の例であり、樹脂を可塑化し、可塑化された樹脂を射出するための可塑化・射出ユニットＡと、射出された樹脂を冷却する金型ユニットＢとで構成されている。
【００１３】
可塑化・射出ユニットＡを構成するシリンダ１は、図示しないヒータによって所定の樹脂溶融温度に加熱されている。シリンダ１の内部には、スクリュー２が回転可能にかつ軸方向移動可能に配置されており、ホッパ３から投入された樹脂を可塑化させ、前方へ送り出す機能を有する。シリンダ１の後部には、スクリュー２を前後に移動させる直動用アクチュエータ４と、スクリュー２を回転させる回転用アクチュエータ５とが設けられている。シリンダ１の前端に設けられた室１ａ（リザーバ）に可塑化された樹脂が溜まると、その量に応じて直動用アクチュエータ４によってスクリュー２が後退し、射出時には直動用アクチュエータ４によってスクリュー２を前進させ、リザーバ１ａ内の樹脂を後述する射出用ノズル１１に向かって射出する。シリンダ１と、ベース６上に設けられたスライダ保持台７との間にはスライダ８が設けられ、シリンダ１はアクチュエータ４，５と一体に前後方向に移動自在に案内されている。また、シリンダ１とベース６との間には、シリンダ１を前方へ付勢するスプリング（第２付勢手段）９が設けられ、スライダ８がベース６上に設けられたストッパ（ストッパ手段）１０に当たってシリンダ１の前方への限度位置が規定されている。シリンダ１０の先端部には射出用ノズル１１が固定されている。なお、この射出用ノズル１１には必要に応じてシャットオフバルブ機構（図示せず）が設けられる。
【００１４】
射出用ノズル１１の前方には、金型ユニットＢが配置されている。金型ユニットＢは固定側金型３０と可動側金型３１とを備えており、その間でキャビティが形成される。固定側金型３０はベースプレート３２によって支持されており、ベースプレート３２は取付板３３に固定されている。取付板３３はベース６上に固定されている。射出用ノズル１１は取付板３３およびベースプレート３２を貫通して、固定側金型３０に対して接離可能となっている。可動側金型３１の背面にはベースプレート３４を介して取付板３５が固定されており、この取付板３５に型締め用アクチュエータ３６の作動ロッド３６ａが連結されている。型締め用アクチュエータ３６の取付板３７もベース６上に固定されており、この取付板３７と固定側金型３０の取付板３３との間に複数本のガイドシャフト３８が架設され、可動側金型３１の取付板３５はこれらガイドシャフト３８に摺動自在にガイドされている。そのため、型締め用アクチュエータ３６を駆動することによって、可動側金型３１を固定側金型３０に対して開閉方向に作動させることができる。ここでは、型締め用アクチュエータ３６としてシリンダの例を示したが、所望の型締め力が得られるものであれば、駆動機構、アクチュエータの方式は問わない。
【００１５】
図２，図３に示すように、固定側ベースプレート３２には複数本（ここでは４本）のガイドピン３９（第１ガイド手段）が固定されており、これらガイドピン３９は固定側金型３０を貫通して可動側金型３１に挿入されている。これにより、固定側金型３０はガイドピン３９により型開閉方向にのみ移動自在となっている。また、ガイドピン３９により、固定側および可動側の金型３０，３１の相対的な位置決めもなされる。
【００１６】
固定側金型３０の後面には２本のストリッパボルト（ストローク規制手段）４０が固定され、その先端フランジ部４０ａが固定側ベースプレート３２の穴３２ａの内鍔３２ｂによって前方へ抜け止めされている。このストリッパボルト４０によって、固定側金型３０の前後方向のストローク量Ｓ１が規定されており、このストローク量Ｓ１は、固定側金型３０と射出用ノズル１１との隙間Ｓ２に比べて大きく設定されている。ストリッパボルト４０にはスプリング（第１付勢手段）４１が挿通されており、このスプリング４１を内鍔３２ｂと固定側金型３０の側面との間に介装することにより、固定側金型３０は前方（可動側金型方向）へ常時付勢されている。
【００１７】
ここで、金型ユニットＢの作動について、図４を参照して説明する。
図４の（ａ）は型開き状態であり、可動側金型３１は固定側金型３０から離れた位置にあり、固定側金型３０もスプリング４１によってベースプレート３２から離れた位置にある。そして、射出用ノズル１１の先端部も固定側金型３０から離れている。このとき、固定側金型３０とベースプレート３２との隙間量Ｓ１は、固定側金型３０と射出用ノズル１１との隙間Ｓ２に比べて大きい（図２参照）。図４の（ｂ）は、型締め用アクチュエータ３６によって可動側金型３１を型閉じ方向へ移動させ、可動側金型３１を固定側金型３０に接触させた状態を示す。この時、固定側金型３０はスプリング４１によって前方へ押された状態にあり、射出用ノズル１１と固定側金型３０とは未だ接触していない。
図４の（ｃ）は可動側金型３１をさらに型閉じ方向へ移動させ、射出用ノズル１１と固定側金型３０とが接触した状態を示す。この状態では、固定側金型３０は固定側ベースプレート３２とは未だ接触していない。この状態から可動側金型３１をさらに型閉じ方向へ移動させると、可動側金型３１と固定側金型３０と射出用ノズル１１の３者が一体に後退する。なお、射出用ノズル１１はシリンダ１と一体に固定されており、シリンダ１はスライダ８によって前後方向に移動自在にガイドされているので、射出用ノズル１１はスプリング９を圧縮しながら後方へ移動する。
図４の（ｄ）は可動側金型３１をさらに型閉じ方向へ移動させ、固定側金型３０を固定側ベースプレート３２に押しつけた状態を示す。この状態で、可動側金型３１と固定側金型３０とが確実に型締めされるとともに、固定側金型３０に射出用ノズル１１が圧接する。この状態で、直動用アクチュエータ４によってスクリュー２を前進させ、可塑化された樹脂を射出用ノズル１１から金型３０，３１の中に射出する。
【００１８】
上記のように、（ｃ）〜（ｄ）の間で、固定側金型３０がストロークＳ３（＝Ｓ１−Ｓ２）分だけ射出用ノズル１１を押し戻すようにしたので、熱膨張や寸法バラツキなどによって射出用ノズル１１と固定側金型３０との位置にバラツキがあっても、固定側金型３０と射出用ノズル１１とを確実に接触させることができる。
射出成形後、可動側金型３１を型開き方向へ移動させると、図４の（ｄ）〜（ｃ）〜（ｂ）〜（ａ）の順で型開きが行われる。このとき、可動側金型３１と固定側金型３０とが開かれる前に射出用ノズル１１が固定側金型３０から離れるので、射出用ノズル１１の接触時間が短く、射出用ノズル１１から金型３０への熱伝導が抑制され、金型の冷却時間を短縮できる。
また、可動側金型３１を高速で開閉作動させても、それに追従して１ショット毎に射出用ノズル１１を固定側金型３０から確実に離すことができる。
【００１９】
本発明は上記実施例のようなインラインスクリュー式成形機に限定されるものではなく、公知の種々の射出成形機に適用できることは言うまでもない。また、型開閉方向および射出用ノズルの移動方向は水平方向に限らず、上下方向であってもよい。
上記実施例では、射出用ノズルを射出ユニット（シリンダ）と一体に設け、射出ユニット全体が金型ユニットに対して対向方向に作動する例を示したが、射出ユニットを一定位置に固定するとともに、射出用ノズルを射出ユニットに対して前後方向に相対移動可能に設け、第２の金型が射出用ノズルに当接した後、射出用ノズルだけが後退できるように構成してもよい。ただ、この場合には射出用ノズルと射出ユニットとの間にシール機構を必要とするので、本実施例のように一体構造とする方が構造を簡素化できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る射出成形方法によれば、第１の金型を型締め方向／型開き方向に移動させるだけで、第２の金型との型締め／型開きだけでなく、射出用ノズルとの接触／離間も行うができ、型開閉に追従して１ショット毎に射出用ノズルを金型から確実に離すことができる。そのため、射出用ノズルから金型への熱伝導が抑制され、金型の冷却時間を短縮でき、成形サイクルを短縮できる。
また、ノズル先端が金型に接触する時間を短くできるので、ノズル先端部付近を高温に維持することができる。そのため、ノズル先端に流動不良のコールドスラッグが発生しなくなり、品質を安定させることができる。
さらに、第２の金型が射出用ノズルに接触した状態でさらに所定ストロークだけ型締め方向へ移動させるので、熱膨張や寸法誤差などがあっても、第２の金型と射出用ノズルとを確実に接触させることができ、可塑化された樹脂が漏れるのを防止できる。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に係る射出成形方法を簡単な構成で実施できるので、成形装置が大型化せず、かつ高速で型開閉を行っても、１ショット毎に射出用ノズルを金型から確実に離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる射出成形機の第１実施例の全体断面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】金型ユニットの分解斜視図である。
【図４】金型ユニットの作動を示す動作図である。
【図５】従来の射出成形機の一例の構造図である。
【符号の説明】
Ａ 可塑化・射出ユニット
Ｂ 金型ユニット
１ シリンダ
２ スクリュー
９ スプリング（第２付勢手段）
１１ 射出用ノズル
３０ 固定側金型（第２の金型）
３１ 可動側金型（第１の金型）
３９ ガイドピン（第１ガイド手段）
４０ ストリッパボルト（ストローク規制手段）
４１ スプリング（第１付勢手段）

Claims (3)

1. 第１の金型を型締め方向に作動させ、第２の金型に接触させる工程と、
   第１の金型を第２の金型に接触させた状態で、第１の金型をさらに型締め方向に作動させて第２の金型を射出用ノズルに接触させる工程と、
   第２の金型を射出用ノズルに接触させた状態で、第２の金型が保持位置に到達するまで第１の金型を第２の金型および射出用ノズルと一体的に型締め方向へ作動させる工程と、
   第２の金型が保持位置に到達した状態で、可塑化された樹脂を射出用ノズルを介して第１と第２の金型の中へ射出する工程と、
   射出後に第１の金型を型開き方向に作動させ、第２の金型を射出用ノズルから離す工程と、
   第１の金型をさらに型開き方向に作動させ、第１の金型を第２の金型から離す工程と、を有することを特徴とする射出成形方法。
2. 可塑化された樹脂を射出用ノズルを介して金型装置へ射出する射出装置を有する射出成形機であって、
   上記金型装置は、型開閉手段と、型開閉手段によって開閉駆動される第１の金型と、第１の金型との間でキャビティを構成し、射出用ノズルと接触する第２の金型と、第２の金型を型開閉方向に移動可能にガイドする第１のガイド手段と、第２の金型の型開閉方向のストローク量を規制するストローク規制手段と、第２の金型を第１の金型方向へ付勢する第１の付勢手段とを備え、
   上記射出装置は、射出用ノズルを型開閉方向に移動可能にガイドする第２のガイド手段と、射出用ノズルの第２の金型方向への限度位置を規定するストッパ手段と、射出用ノズルを第２の金型方向に付勢する第２の付勢手段とを備え、
   上記ストローク規制手段による第２の金型のストローク量Ｓ１を、型開き状態における第２の金型と射出用ノズルとの隙間Ｓ２より大きくしたことを特徴とする射出成形機。
3. 上記第１の付勢手段および第２の付勢手段は、共にばねであることを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。

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