JP4647568B2

JP4647568B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP4647568B2
Application number: JP2006247351A
Authority: JP
Inventors: 秀也武信; 治彦中野
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP2008068455A; CN101505940B; CN101505940A; WO2008032533A1; US20090169671A1; TWI308885B; US8016588B2; KR20090060217A; TW200827139A; EP2062716A1

Description

本発明は、金型を用いて成形体を成形する射出成形機に関し、特に成形体の成形時に、製品となる成形体と共にスプルーが形成されることのない成形効率の向上を図った射出成形機に関する。

従来から用いられている一般的な射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂を送り、加熱シリンダ内に設けられた進退可能なスクリューにより樹脂を溶融しながらスクリュー先端のノズル側に送り出し、スクリューの先端側に設けられたノズルから金型装置のキャビティに溶融樹脂を射出させ、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化させた後、金型装置を開き、突出しピンなどにより金型に張り付いている成形物を金型から外すことにより、成形体が成形されている。

このようなプラスチックなどの成形体を成形する射出成形機においては、その構成を大別すると概ね、型締めユニットと及び射出ユニットから構成されており、型締めユニットにおいては、一般的に固定金型と可動金型を有する金型装置が備えられており、可動金型をトグル機構若しくは直圧方式などの型締めを可能とする可動手段によって、固定金型に対し可動金型を進退させ、型締めの際の型閉じ、及び型開きを行っている。

前述した金型の型締め時に形成されるキャビティに、粒状の樹脂であるペレットを溶融樹脂として供給する際には射出ユニットが用いられ、この射出ユニットには、駆動源たるモータなどの駆動手段が備えられ、モータの回転力をプーリやベルトなどを介して順次伝達させ、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構などにより、加熱シリンダ内のスクリューを回転させることにより溶融樹脂を搬送させ、次に溶融樹脂をノズルから型締めユニットに設けられた金型間のキャビティに射出するようになっている。

また、特許文献１には、固定型と可動型とからなるキャビティを形成する一方の固定型の中央に凹所を設け、この凹所と嵌合する圧縮コアを可動型の中央に進退自在に設け、固定型内に挿入したホットノズルの先端を凹所の中央に突出させ、凹所と圧縮コアとの間に圧縮コアで開閉されるランナー部を形成し、圧縮コアの前進時、凹所内に樹脂層を残存させるランナーレス金型が開示されている。

特開平８−２８１７１４号公報

前記特許文献１においては、凹所内に樹脂層を残存させた後の成形において、圧縮コア前進時に、凹所内に残存する樹脂は、凹所が凹状になっていること、さらには成形品の肉厚に対する樹脂層の厚みが、約二分の一の寸法となっており（特許文献１の図４参照）、比較的肉厚な樹脂層が凹所内に残ってしまうことは避けられず、残った樹脂層が成形毎に積層して樹脂層の厚さが変化することになる。樹脂層の厚さが変化することは、ゲートの大きさが変化することでもあり、成形品質に悪影響を及ぼすことが考えられる。

また、前述した射出成形機により、音楽や映像などのデータが記録される記録媒体たるコンパクトディスクやビデオディスクなどの肉厚の薄い成形体を成形する場合には、製品となる成形体と連設してスプルーが成形される。このスプルーは、射出成形中に金型内でスプルーが製品となる成形体から切り離されて、型開き後取り出し装置によって成形体とスプルーがそれぞれ金型から取り出されるため、製品となる成形体からスプルーを取り除く作業に時間がかかってしまうと共に、取り除かれたスプルーは製品として利用されるものではないため、無駄に生産されることにより生産コストの上昇を招いてしまう。

本発明は、上記課題を解決するものであり、成形される成形体の品質向上を図ると共に、成形体を成形する際、製品となる成形体とともに一体に成形される製品として利用しない成形部分を、無駄に生産することを防止した生産効率を向上させた射出成形機を提供することを目的とする。

請求項１に係る射出成形機は、固定金型と可動金型とにより形成されるキャビティの前記固定金型側に構成されるノズル受け部を、前記可動金型に向かって僅かに突設させ、前記可動金型に前記ノズル受け部と対向するコア部を進退可能に設け、前記ノズル受け部の先端部とほぼ同一面上にノズルの先端を配置すると共に、溶融樹脂を射出する前記ノズルの先端に対向するコア部の部位に突出部を設け、前記キャビティに射出された樹脂を、前記コア部を前進させると共にこの前進されたコア部に押圧され前記ノズル受け部及びノズルを後退させることで前記樹脂のゲートカットを行い、このゲートカットにより前記ノズル受け部及びノズルの先端に前記樹脂の膜を残存させるように構成したことを特徴とする。

上記構成により、ノズルから射出された溶融樹脂は、ゲートからキャビティへと充填され、次に、コア部が前進すると、このコア部の前進動作によって、ノズル受け部及びノズルが押圧され後退され、ゲートカットが行なわれた後、可動金型が後退して型開きが行われる。この際、コア部と、ノズル受け部及びノズルとの間に有する樹脂は、冷却により固体化され、ノズル内に満たされている樹脂と一体となっていることで、ノズル受け部及びノズルの先端に膜状となり残存することから、次サイクル時におけるキャビティへの樹脂の充填時に前記残存した樹脂を、ノズルから供給される溶融樹脂などの熱により溶融し、キャビティに充填する樹脂として用いることで、次の成形サイクル時に成形される成形体の一部として用いることができる。さらに、溶融樹脂を射出する前記ノズルの先端に対向するコア部の部位に突出部を設けたので、突出部がノズルの先端内部に入り込み、成形不良（外観不良）の原因となるノズル先端内部に残存するコールドスラグを減少させることができる。

請求項２に係る射出成形機は、請求項１の射出成形機において、前記ノズルにヒータを具備したことを特徴とする射出成形機。

上記構成により、固体化した残存された膜状の溶融樹脂を、キャビティに充填する際、ノズルに備えたヒータで膜状の樹脂を加熱して溶融することで、ノズルから供給される溶融樹脂と共に膜状の溶融樹脂をキャビティに充填することができる。

請求項１に係る射出成形機の発明によれば、固定金型と可動金型とにより形成されるキャビティの前記固定金型側に構成されるノズル受け部を、前記可動金型に向かって僅かに突設させ、前記可動金型に前記ノズル受け部と対向するコア部を進退可能に設け、前記ノズル受け部の先端部とほぼ同一面上にノズルの先端を配置すると共に、溶融樹脂を射出する前記ノズルの先端に対向するコア部の部位に突出部を設け、前記キャビティに射出された樹脂を、前記コア部を前進させると共にこの前進されたコア部に押圧され前記ノズル受け部及びノズルを後退させることで前記樹脂のゲートカットを行い、このゲートカットにより前記ノズル受け部及びノズルの先端に前記樹脂の膜を残存させるように構成したので、残存した樹脂を、次の成形サイクル時に成形される成形体の一部として用いることができる。従って、成形体を成形する際、製品となる成形体とともに一体に成形される製品として利用しない成形部分が、スプルーとして無駄に生産されることを防止できるので、生産効率を向上することができる。

請求項２に係る射出成形機の発明によれば、請求項１記載の射出成形機において、前記ノズルにヒータを具備したものである。これにより、固体化した残存された膜状の樹脂を成形体の一部として利用することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１〜図６により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１は本発明の一例を示す射出成形機の金型を型開きした状態を示す一部切欠き側面図、図２〜図６は射出成形機に構成される金型装置の要部を示す拡大断面図である。図１に示すように、射出成形機１は機台２を有し、この機台２上に射出ユニット３、型締めユニット４、金型装置５が配置されている。

射出ユニット３の構成について以下に詳述すると、射出ユニット３には、この射出ユニット３のスクリュー６を回転させ金型のキャビティＣに溶融樹脂を送り出すようになっており、射出ユニット３の上方側には粒状の原料である樹脂（ペレット）が投入されるホッパ７を有し、このホッパ７からその下方に設けられた筒型の加熱シリンダ８内に粒状の樹脂が自重により落下して投入されるようになっている。

射出ユニット３では、スクリュー６を回転させると共に加熱シリンダ８内に供給され加熱された溶融樹脂の計量などを行うものであり、駆動源たるスクリュー回転駆動モータ９を備え、このスクリュー回転駆動モータ９の回転軸部１０に固定されているプーリ１１が、計量駆動用タイミングベルト１２を介してスクリュー６の後側を回転することで、スクリュー６は連動して回転される。

また、射出ユニット３の後方（図１に示す右側）には、射出駆動用モータが、機台２上に載置されている後側支持フレーム１３に固定されており、射出駆動用モータのプーリ、射出駆動用タイミングベルトなどからなる駆動伝達機構を介して、後述するボールネジユニットに構成されるボールネジ部１４を回動するようになっており、機台２上に固定されている前側支持フレーム１５と後側支持フレーム１３とは円柱状のタイバー１７で連結されている。

ここで、ボールネジユニットについて説明すると、ボールネジユニットに構成されるナット部１６は、スクリュー６を回転自在に保持すると共に前記タイバー１７にガイドされたスクリュー保持プレート１８に取り付けられている。また、スクリュー回転駆動モータ９はスクリュー保持プレート１８に固定されており、射出駆動用モータとボールネジユニットにより、ナット部１６が前進されると、キャビティＣに溶融樹脂を射出し、一方、後退すると、キャビティＣに射出される樹脂の可塑化・計量を行なうようになっている。

また、ボールネジ部１４は、ボールネジ部１４を正逆回転させることによりナット部１６を前後方向に進退させるものであって、後側支持フレーム１３に回動自在に軸支されており、ボールネジ部１４の軸線方向（図１に示す左右方向）に進退するナット部１６の可動時には、このナット部１６とボールネジ部１４との間に有する図示しない溝部の間を鋼球が転がりながら繰り返し通過することで、ボールネジ部１４に対してナット部１６がスムーズに進退するものである。

また、前側支持フレーム１５に固定されている加熱シリンダ８内に回動可能に設けられたインライン式のスクリュー６は、スクリュー回転駆動モータ９を駆動源として回転されるが、スクリュー６は、スクリュー６と加熱シリンダ８との間に供給されてきた溶融樹脂をスクリュー６先端側のノズル２０に移動させる機能を有する一方で、前進することで溶融樹脂をキャビティＣに注入するプランジャとしての機能もある。なお、ノズル２０にはヒータが具備されると共に、ノズル２０の後部は、加熱シリンダ８内の内側先端側に螺合され、また、可動金型２１と固定金型２２とからなるキャビティＣには、ノズル２０の先端から溶融樹脂が供給される。なお、ノズル２０に具備されたヒータは、図示はしないがキャビティＣに充填されるノズル２０内の溶融樹脂の温度の低下を防止するものである。

次に上記射出成形機に構成される型締めユニット４の構成について以下に説明する。型締めユニット４は、固定金型２２に対し可動金型２１を前進後退させ型締め（型閉じ）及び型開きを行う型締め駆動装置２３を備え、金型の型開き時に可動金型２１内に貼着している成形体を突き出して取り出す図示しないエジェクト駆動装置を備えている。

また、型締めユニット４には、テールストック２４、固定ダイプレート２５、可動ダイプレート２６が機台２上に設けられており、機台２上に固定されたテールストック２４と固定ダイプレート２５とは、複数の円柱型のタイロッド２７で連結されている。なお、可動ダイプレート２６には、ボールネジ機構２８により後述するコア部を進退させる駆動装置２９が取り付けられている。

次に、型締め駆動装置２３について以下に説明する。３０は、テールストック２４の上部に固定されると共に、固定金型２２に対し可動金型２１の型締めを行う駆動源たる型締め用モータである。型締め駆動装置２３においては、プーリ３１が型締め用モータ３０に回動自在に取り付けられており、型締め用モータ３０が型締め用タイミングベルト３１Ａを介してテールストック２４に軸支されているプーリ３２を回転させ、こうした駆動を伝達するための駆動伝達機構によりトグル機構３３に駆動力を伝達させる。そして、型締め用モータ３０の駆動に伴い、トグル機構３３に構成された複数のアームからなるリンクアーム３４が縮められ型開きした状態（図１に示す状態）から、型閉じを行う際には、リンクアーム３４が直線状に伸びることで、固定金型２２に対し可動金型２１の型閉じ（型締め）が行われる。なお、型閉じされた前記可動金型２１を型開きする際には、型締め用モータ３０の回転方向を型締め時の逆回転で行うことで型開きされる。

次に、金型装置５について説明する。この金型装置５は、図１に示すように、可動ダイプレート２６に固定された可動金型２１、固定ダイプレート２５に固定された固定金型２２を備え、可動ダイプレート２６の進退に伴い、固定金型２２に対して可動金型２１が進退し、型開閉が行われるようになっている。また、図２に示すように、固定金型２２の略中央部にはノズル２０の先端が挿通可能に、ノズル挿入孔３５が形成されている。

また、可動金型２１には、駆動用モータを構成する駆動装置２９によりボールネジ機構２８を介して前後に進退されるコア部３６が組み付けられており、このコア部３６が前進することにより、固定金型２２とノズル２０との間に介在されると共に可動金型２１に向かって僅かに突設して配置されたノズル受け部３７の先端を押圧して後退するようになっている。また、突出部３８は、溶融樹脂を射出するノズル２０の先端に対向するようにして、コア部３６に設けられている。

また、突出部３８が一体に設けられたコア部３６と可動金型２１との間には、金型内の成形体を突き出して取り出すエジェクトスリーブ４２を有し、また、ノズル受け部３７と固定金型２２との間には、スタンパ取り付け用のスタンパホルダ３９を有している。

なお、ノズル２０及びノズル受け部３７の先端は、図２に示すように、固定金型２２におけるキャビティＣを形成する平面状部分（スタンパ）４０と、略同一平面状に配置されており、より詳細には、平面状部分４０よりも、コア部３６側に僅かに突出している。

次に、本発明の一例における金型の動作について、図２〜図６に基づき以下に説明する。なお、前記動作順は、図２〜図６の順序となっており、図３は図２に示したキャビティに溶融樹脂が充填されている途中状態であり、図４は所定量の溶融樹脂がキャビティに充填された状態で型締めされたた状態、図５はコア部が前進しゲートカットした状態、図６はゲートカット完了後に金型を型開きした状態を示している。

図３に示すように、ノズル２０から射出された溶融樹脂がキャビティＣに充填され続け、図４に示すように所定量の溶融樹脂がキャビティＣに充填されると、この工程とほぼ同時に固定金型２２に対して可動金型２１が型締めされる。続いて、駆動装置２９の駆動によりボールネジ機構２８を介してコア部３６が前進（図５に示す右方向）され、図５に示すように、コア部３６の前進に伴い、ノズル受け部３７及びノズル２０が押圧され後退し、ゲートカットが行なわれる。そして、図６に示すように、固定金型２２に対して可動金型２１が型開きされ、成形された成形体がキャビティＣから取り出される。

なお、図５に示すゲートカット時には、溶融樹脂はコア部３６により圧縮され、図６に示すように、型開きされた際であっても、ゲートカットされた溶融樹脂は、ノズル２０及びノズル受け部３７の先端部に膜として残存し、この残存した溶融樹脂は、次の成形サイクル時、成形体の一部として用いられる。

ここで、コア部３６に突出部３８を設けた理由を以下に３つ（コールドスラグによる外観不良の改善、射出負荷の低減、ゲートの改善）説明する。

まず、コールドスラグによる外観不良の改善について説明すると、コールドスラグが生ずると、冷えた樹脂がキャビティＣに流れ込んでしまうことで、キャビティＣで成形される成形体が外観不良となってしまうが、突出部３８をノズル２０の先端内部に入り込むように、コア部３６に突出部３８を設けたことで、外観不良の原因となるノズル２０の先端内部に残存するコールドスラグを減少させることができる。続いて、射出負荷の低減について説明すると、前記コールドスラグによる外観不良の改善と同様に、ノズル２０先端内部に残存するコールドスラグを減少させることにより、初期の射出抵抗（樹脂のせん断応力）の上昇による成形体の分子配合、複屈折を抑えることができる。続いて、ゲート４１の改善について説明すると、ノズル２０の先端部を、図５に示すように、突出部３８でシャットすることで、スクリュー６側のノズル２０から供給される溶融樹脂の流入・圧力伝播による影響を抑え、ゲートカット前のコア部３６とノズル２０間の溶融樹脂量を削減でき、応力残留及びマイクロクラック発生による成形体の割れや、成形体の貼り合わせ不良の原因となるカットバリを防止でき、且つその結果として、ゲートカット後に残存する樹脂の膜厚を薄くすることができる。

本実施例における射出成形機１によれば、固定金型２２と可動金型２１とにより形成されるキャビティＣの固定金型２２側に構成されるノズル受け部３７の先端を、可動金型２１に向かって僅かに突設させ、可動金型２１にノズル受け部３７と対向するコア部３６を進退可能に設け、ノズル受け部３７の先端部とほぼ同一面上にノズル２０の先端を配置すると共に、溶融樹脂を射出するノズル２０の先端に対向するコア部３６の部位に突出部３８を設け、キャビティＣに射出された樹脂を、コア部３６を前進させると共にこの前進されたコア部３６に押圧されノズル受け部３７及びノズル２０を後退させることで樹脂のゲートカットを行い、このゲートカットによりノズル受け部３７及びノズル２０の先端に樹脂の膜を残存させるように構成したものである。これにより、ノズル２０から射出された溶融樹脂は、ゲート４１からキャビティＣへと充填され、次にコア部３６が前進すると、このコア部３６の前進動作によって、ノズル受け部３７及びノズル２０が押圧され後退され、ゲートカットが行なわれた後、可動金型２１が後退して型開きが行われる。この際、コア部３６と、ノズル受け部３７及びノズル２０との間に有する樹脂は、冷却により固体化され、ノズル２０内に満たされている樹脂と一体となっていることで、ノズル受け部３７及びノズル２０の先端に膜状となり残存することから、残存した樹脂を、次サイクル時におけるキャビティＣへの樹脂の充填時に、ノズル２０から供給される溶融樹脂などの熱により溶融し、キャビティＣに充填する樹脂として用いることで、次の成形サイクル時に成形される成形体の一部として用いることができる。従って、残存した樹脂を、次の成形サイクル時に成形される成形体の一部として用いることができ、例えば、音楽や映像などのデータが記録される記録媒体（コンパクトディスクやビデオディスク）などの肉厚の薄い平板状の成形体を成形する際、製品となる成形体とともに一体に成形される製品として利用しない成形部分が、スプルーとして無駄に生産されることを防止できるので、生産効率の向上及び製造コストを抑えることができる。さらに、溶融樹脂を射出するノズル２０の先端に対向するコア部３６の部位に突出部３８を設けたので、突出部３８がノズル２０の先端内部に入り込むように配置することで、外観不良の原因となるノズル２０の先端内部に残存するコールドスラッグを減少させることができ、且つ、ノズル受け部３７及びノズル２０の先端に残存する樹脂の膜厚が所定の薄さになるよう調整することができる。よって、樹脂を、ノズル受け部３７及びノズル２０に薄い膜として残存させることができるので、従来のように、残存する樹脂層の厚さが変化することで、成形体の品質に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

さらに、ノズル２０にヒータを具備したので、冷却により固体化して残存された膜状の樹脂をキャビティＣに充填する際、ノズル２０に備えたヒータで膜状の溶融樹脂を加熱して溶融することで、ノズル２０から射出により供給される溶融樹脂と共に膜状の樹脂をキャビティＣにスムーズに充填することができる。よって、残存された膜状の樹脂を成形体の一部として利用することができる。

以上、本実施例の一実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。本実施例においては、固定金型に対して可動金型を行う機構にトグル機構を用いている例を示しているが、これに特に限定するものではなく、これに代えて電動モータによる直圧式の型締め／型開き装置、或いは油圧式の装置であっても適用可能である。

本発明の一例を示す射出成形機の金型を型開きした状態を示す一部切欠き側面図である。同上、金型装置の要部拡大断面図である。同上、キャビティに溶融樹脂が充填されている途中状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。同上、所定量の溶融樹脂がキャビティに充填された状態で型締めされたた状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。同上、コア部が前進しゲートカットした状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。同上、ゲートカット完了後に金型を型開きした状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。

符号の説明

１射出成形機
２０ノズル
２１可動金型
２２固定金型
３６コア部
３７ノズル受け部
３８突出部
Ｃキャビティ

Claims

固定金型と可動金型とにより形成されるキャビティの前記固定金型側に構成されるノズル受け部を、前記可動金型に向かって僅かに突設させ、前記可動金型に前記ノズル受け部と対向するコア部を進退可能に設け、前記ノズル受け部の先端部とほぼ同一面上にノズルの先端を配置すると共に、溶融樹脂を射出する前記ノズルの先端に対向するコア部の部位に突出部を設け、前記キャビティに射出された樹脂を、前記コア部を前進させると共にこの前進されたコア部に押圧され前記ノズル受け部及びノズルを後退することで前記樹脂のゲートカットを行い、このゲートカットにより前記ノズル受け部及びノズルの先端に前記樹脂の膜を残存させるように構成したことを特徴とする射出成形機。
前記ノズルにヒータを具備したことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。