JP5461820B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は射出成形機に関し、特にノズルからのランナーの分離性を向上させた射出成形機に関するものである。

従来、ノズルから溶融樹脂を金型に射出して成形品を成形する射出成形機において、成形品と共に形成されるランナーについては、ランナーロック部材であるランナー保持手段によりランナーを保持し、これらを型開きに際し金型外へ排出するようにしたものが知られている。

このような射出成形機において、特許文献１のような提案がなされている。なお、この文献におけるランナーロック取出しバーとは、上記のランナーロック部材あるいはランナー保持手段と同義のものである。

特許文献１でのノズルとランナーの分離は、ランナーロック取出しバーの自重及び、ランナーロック取出しバーに形成されるランナー形状部での摩擦力で行なわれていた。

これに対し、特許文献２に記載の射出成形機は、ランナーロック取出しバーを型開き方向に付勢する手段を備えている。特許文献２によると、金型の型開き動作と同時にボールプランジャによりランナーロック取出しバーを押し下げて、ランナーロック取出しバーに保持されたランナーを、ノズルから引き離す引っ張り力によりノズルから分離している。
特開２００３−１１７９５０号公報 特開２００７−１１１９７７号公報

しかしながら、ガラス繊維などに代表される強化剤を含んだ材料で成形を行った場合に、ノズルへのランナーの固着が強くなり、上記のようなボールプランジャでは十分な付勢力やストロークを得ることが難しいことなどから、ランナーがノズルから切り離せない場合があり、必ずしも満足の得られるものではなかった。また、成形条件を高くした場合、具体的には例えば保圧力を高くしたり、保圧時間を長くかけた場合などにも同様にノズルへのランナーの固着が強くなる傾向があり、ランナーが切離せない場合があった。

ところが大きい付勢力を得るためにエアーシリンダ等のボールプランジャ以外の手段を用いると、装置自体が大型化してしまうという問題があった。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形材料や成形条件に影響されることなく、ランナーのノズルからの切り離しを向上する射出成形機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形機は、金型に溶融樹脂を射出するノズルと、射出成形時に形成されたランナーを保持するランナー保持部材と、前記ランナー保持部材を前記金型に出入りさせるための駆動手段とを備え、前記駆動手段は、前記ランナー保持部材を前記ノズルの先端面に沿って移動させることが可能であり、且つ、成形品の成形動作後に、前記ランナー保持部材を、前記ランナーを排出する方向とは異なる方向へ前記ノズルの先端面に沿って移動させてから、前記排出する方向へ移動させることを特徴とする。

本発明によれば、成形材料や成形条件に影響されることなく、ランナーのノズルからの切り離しを向上する射出成形機を提供することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わるランナー排出機構を備えた射出成形機の全体構成を示す図である。図２乃至図６は、本実施形態における射出成形機のランナー排出機構の構成を示す図である。

先ず、図１において、型締め動作については、型締モータ３１の回転をボールねじ３２で直線運動に変換し、更にトグルリンク機構３３，３４で可動プラテン７の上下運動に変換する。

図１は型締めが完了した状態であり、可動プラテン７は中間プレート６を挟んで固定プラテン９に押し付けられている。可動プラテン７に不図示のねじで固定された金型の可動側型板３５は、中間プレート６に不図示のねじで固定された金型の固定側型板２と共に固定プラテン９に押し付けられている。

このときランナー保持部材１は固定側型板２に嵌め込まれた状態で固定プラテン９に押し付けられている。

次に、射出モータ３６の回転を、ベルト３７を介してボールねじナット３８に伝達する。

材料供給口３９から供給された樹脂ペレットはヒータ４０で加熱された不図示のシリンダ内で溶融され、ボールねじナット３８に連結された不図示のプランジャによってノズル２６から金型内に射出され（射出成形時）成形品が形成される。

成形品の冷却後、型締モータ３１を逆転させ、可動プラテン７を下降させ型開き動作を行い、成形品を不図示の取出し機構で取出す。

またこのとき、中間プレート６は所定の位置まで下降して停止しており、中間プレート６の下降に伴い、ランナー保持部材１は固定側型板２から分離し、固定側型板２の樹脂経路に形成されたランナーは、ランナー保持部材１に固着した状態となる。

後述する機構によりランナー保持部材１を型の外に抜き出すことでランナーはランナー保持部材１から分離され、射出成形機から排出される。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態における射出成形機のランナー排出機構について説明する。図２は本実施形態におけるランナー排出機構とその周辺部の構成を示す図であり、図３は駆動ブロックの詳細構成を示す図である。

図２及び図３において、１はランナー保持部材、２は固定側型板、３は成形品、４はランナー、５は分離ブロック、６は中間プレート、７は可動プラテン、８はランナーフレーム、９は固定プラテンである。

また、１０はステッピングモータ（駆動部）、１１はシャフト、１２，１３はプーリ、１４はショルダーボルト、１５はタイミングベルトである。

また、１６，１７は駆動ブロック、１８はシャフト、１９はブッシュ、２０はセンサ遮光羽根、２１はセンサ取付け金具、２２は第１のセンサ、２３はＥリング、２４は固定ブロック、２５はボールプランジャである。また、２６はノズル、２７はショルダーボルト、２８はカラーである。

ランナー保持部材１の駆動機構の土台であるランナーフレーム８は固定プラテン９にねじで取付けられている。またランナーフレーム８には、ステッピングモータ１０のシャフト１１を通すための長穴が設けられている。

シャフト１１にはプーリ１２が取付けられ、更にランナーフレーム８にもプーリ１３がショルダーボルト１４で取付けられている。これら二つのプーリにタイミングベルト１５が張り渡されている。

更にタイミングベルト１５の歯山に合うような溝を設けた駆動ブロック１６と駆動ブロック１７でタイミングベルト１５を挟みこむように構成されている。

このような構成において、ステッピングモータ１０の駆動により、シャフト１１を介してプーリ１２に伝達した動力によってプーリ１２，１３に張られたタイミングベルト１５は回転し、これに伴って、タイミングベルト１５の歯山と噛み合った駆動ブロック１７は直進駆動される。

駆動ブロック１７には、駆動ブロック１６，１７の運動を規制するために、駆動ブロック１７の運動方向に貫通穴が設けられており、シャフト１８が通されている。また、駆動ブロック１７が滑らかに駆動するように、駆動ブロック１７の貫通穴にはブッシュ１９が挿入されている。

ランナー保持部材１を駆動ブロック１７に取付けることで、ランナー保持部材１は駆動ブロック１６，１７と共に直線運動（出入り運動）をする。その際、ランナー保持部材１の直線運動は、ランナーフレーム８に取り付けられた分離ブロック５によってガイドされる。

このような仕組みによって、ステッピングモータ１０の回転運動を、ランナー保持部材１の直線運動に変換することができる。本実施形態における駆動機構は、この一連の部材によって構成される。

次に、本実施形態おけるランナー排出動作について説明する。図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂは、このランナー排出動作を説明する図であり、図４Ａ、図４Ｂは、ランナーの分離直前の状態を、図５Ａ、図５Ｂは、ランナーの分離直後の状態を示した図である。

ランナー保持部材１の後端は、ショルダーボルト２７によってカラー２８を挟んで遊びをもって駆動ブロック１７に取付けられている。

また、分離ブロック５とランナー保持部材１の間にも遊びがあり、ランナー保持部材１の先端は通常は傾いている。

また、駆動ブロック１６，１７は、ランナーフレーム８と一定量の隙間Ａを持ち停止（成形開始時の原点位置）している。

固定側型板２にはランナー保持部材１の先端部分に対応した形状の溝が彫られており、型締め時においてランナー保持部材１の先端は固定側型板２の一部となった状態で嵌め込まれている。また、ランナー保持部材１の先端には、ランナー４の一部を形成するためのＵ字状の切欠き部が設けられており、型締め時、この先端部分はノズル２６の下部近傍に挿入され、固定プラテン９の下面と固定側型板２との間に固定されている。この状態で射出成形を行うことによって、射出された溶融樹脂により、金型キャビティ内に成形品３が形成されると共に、ランナー４の一部がランナー保持部材１の切り欠き部により形成され、ランナー４はランナー保持部材１の切り欠き部に固着して保持される。

そして、成形が終了して（成形動作後）型開きが完了すると、ランナー４の排出動作開始時に、本実施形態に特徴的な動作として、ランナー保持部材１を、排出方向と略同一平面内で、排出方向とは異なる方向へ移動させる。これにより、ランナー４をせん断力によってノズル２６から切離している。

本実施形態では排出方向とは逆向きの方向に、すなわち、駆動ブロック１７をランナーフレーム８に突き当たるまで、図４Ａ中、左方向に前進させることにより、ランナー４をノズル２６から切断して分離する。

そのため、ランナー保持部材１が前進する距離、すなわち、ランナー保持部材１を取付けている駆動ブロック１７とランナーフレーム８との間隔Ａは、ランナー４をノズル２６から切断して分離することが可能な距離となっている。本実施形態の場合、２ｍｍとしているが、これは、ノズル２６の溶融樹脂射出口の径がφ１．２ｍｍ〜φ１．８ｍｍであるため、それ以上に設定しているものである。

ここで、本実施形態では先の説明のように、固定ブロック２４内に設けられたボールプランジャ２５が型開きと同時に作用し、ランナー保持部材１を押し下げる力も加えている。前述のように、ボールプランジャ２５の付勢力だけでは、ノズル２６からのランナー４の分離が十分でないことがある。しかし、ボールプランジャ２５の付勢力を高めるために、ボールプランジャ２５をノズル２６により近づけて設けることは、ノズル２６が樹脂材料の溶融のために高温に保たれていることから、負荷が大きく好ましくない。また加えて、ボールプランジャ２５をノズル２６に近づけると、固定プラテン９の構成が複雑になり、コストも高くなる。

また、ランナー保持部材１の先端部分は上述のようにＵ字型の切り欠き形状になっている。そのため、ランナー保持部材１を金型の外に抜き出す方向としての排出方向にのみ移動するだけでは、その排出動作によりノズル２６からランナー４が分離されない場合、ランナー４は、ノズル２６に固着してランナー保持部材１の駆動に伴いランナー保持部材１から抜けてしまうことがある。そうなると、ランナー４がノズル２６に固着したまま次の射出動作が行われようとしたときに成形動作がエラーとなり停止してしまう。

それに比較して、本実施形態ではランナー保持部材１を排出方向とは異なる方向に移動させるだけの簡単な構成で、ランナー４をより確実に分離させることができる。これによってランナーはランナー保持部材１のＵ字状の切欠きから抜けない方向に押し込まれるため、せん断が確実化される。特に、本実施形態のようにランナー保持部材１を排出方向と逆向きの方向に移動させれば、別方向に移動させるための駆動機構を特別に設けることなく、ランナー保持部材１の前後進の駆動を利用してせん断を行えるため、より好適である。

そしてランナー保持部材１を前進させた後、駆動ブロック１７を図４Ａ中、右方向に後退させて、ランナー４を保持した状態でランナー保持部材１を固定側型板２の外に移動させる。その際、ランナー保持部材１を金型から抜き出す動作を利用して、ランナー４のみを分離ブロック５にぶつけることで、ランナー４をランナー保持部材１から分離し、排出する。

なお、本実施形態においては、ランナー保持部材１を前進させてランナー４を切断して分離しているが、ランナー保持部材１の先端に形成されるＵ字状の切欠き部からランナー４が抜けない方向、例えば左右方向に駆動しても良い。また、ランナー保持部材１の先端形状も、Ｕ字型に形成した本実施形態に限らず、例えばＵ字に形成した先端に、一端が固定され開閉可能な爪を設けて０型のように形成しても良い。

ここで、成形開始時のランナー保持部材１の原点位置として、ランナー保持部材１が駆動方向に対して固定側型板２内に挿入される量の制御については、ランナーフレーム８にセンサ取付け金具２１を介して取付けられた第１のセンサ２２で、駆動ブロック１７に取付けられたセンサ遮光羽根２０を検知して行う。

ランナー保持部材１が挿入される量の設定は、以下のように行う。すなわち、ランナー保持部材１をステッピングモータ１０の駆動により金型方向へ前進させることによって、駆動ブロック１６，１７をランナーフレーム８に突き当てる。その後、排出方向へ設定隙間Ａの量に相当するパルス数をステッピングモータ１０に送り停止させることで行う。この状態で第１のセンサ２２がＯＮとなり原点信号を出す。

また、ランナー保持部材１を次の成形動作に備えるためにランナー排出位置から原点位置に戻して位置決めする場合、ランナー保持部材１が原点位置より前進してオーバーランしてしまった場合を検知するために、センサ取付け金具２９に取付けられた第２のセンサ３０（検出手段）も、センサ遮光羽根２０で遮光される位置に取付けられている。ランナー保持部材１が正規の位置に停止できず、前進方向に許容値以上にオーバーランした状態で停止した場合、図６に示すように、第２のセンサ３０をセンサ遮光羽根２０で遮光できなくなる。これによって、射出成形機の動作を制御する制御部は、成形動作をアラーム停止させ、それ以降の動作を許可しないようにする。また排出方向の停止位置についても同様にオーバーランを検出した場合、成形動作を停止する。

また、ランナー排出動作時の移動量として、ランナー保持部材１が固定側型板２の外へ後退する移動量は、成形機のソフトウェアの設定で決定される。仮に、駆動ブロック１６，１７がステッピングモータ１０の脱調等によりオーバーランした時に、プーリ１３に衝突しないようにＥリング２３がシャフト１８に取付けられている。

さらに、ノズル２６からランナー４を切断して分離する動作は、１回の動作で切断分離できれば、通常通りランナー保持部材１を後退させてランナー４の排出動作を行う。しかし、切断分離できなかった場合には、再度ランナー保持部材１を前進させ切断分離の動作を行う。

ランナー４がノズル２６から切断分離されたかどうかの判断は、ランナーフレーム８にセンサ取付け金具を介して取付けた第３のセンサ４１で行う。

第３のセンサ４１は反射型光電センサで、ランナー４をノズル２６から分離する動作の前は駆動ブロック１７に光が当たり、ランナー４をノズル２６から分離する動作を行い隙間Ａ分だけ駆動ブロック１７が前進すると、光が当たらない位置もしくは、光の反射面積が減少し反射光量が変化するように取付けてある。ランナー分離前のセンサ反射光量と、ランナー分離動作時の反射光量との差により、ランナー保持部材１がランナー４の分離が可能な量以上移動したかを判断する。

なお、このランナー４の切断分離の判断方法は、本実施形態の方法に限らず、ランナー保持部材１の駆動手段であるステッピングモータ１０にエンコーダを取付け、その位置情報により判断を行っても良い。またランナー４或いはランナー保持部材１等の可動する部分の位置を他のセンサ等で検出しても良い。

なお本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の類似の技術にも応用することができることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係わるランナー排出機構を備えた射出成形機の全体構成を示す図である。 本発明の一実施形態におけるランナー排出機構を備えた射出成形機のランナー排出機構及び周辺部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における駆動ブロックの詳細構成を示す図である。 本発明の一実施形態におけるランナーをノズルから切離す動作を説明する図であり、ランナーを分離する直前の状態を示した図である。 本発明の一実施形態におけるランナーをノズルから切離す動作を説明する図であり、ランナーを分離する直前のノズル／ランナー部を拡大した図である。 本発明の一実施形態におけるランナーをノズルから切離す動作を説明する図であり、ランナーを分離した直後の状態を示す図である。 本発明の一実施形態におけるランナーをノズルから切離す動作を説明する図であり、ランナーを分離した直後のノズル／ランナー部を拡大した図である。 本発明の一実施形態におけるランナー保持部材の位置決め方法を説明する図である。

符号の説明

１ ランナー保持部材
２ 固定側型板
３ 成形品
４ ランナー
５ 分離ブロック
６ 中間プレート
７ 可動プラテン
８ ランナーフレーム
９ 固定プラテン
１０ ステッピングモータ
１１ シャフト
１４ ショルダーボルト
１５ タイミングベルト
２０ センサ遮光羽根
２１ センサ取付け金具
２２ 第１のセンサ
２３ Ｅリング
２４ 固定ブロック
２５ ボールプランジャ
２６ ノズル
２７ ショルダーボルト
２９ センサ取付け金具
３０ 第２のセンサ
３５ 可動側型板
４１ 第３のセンサ

Claims (5)

1. 金型に溶融樹脂を射出するノズルと、
   射出成形時に形成されたランナーを保持するランナー保持部材と、
   前記ランナー保持部材を前記金型に出入りさせるための駆動手段とを備え、
   前記駆動手段は、前記ランナー保持部材を前記ノズルの先端面に沿って移動させることが可能であり、且つ、成形品の成形動作後に、前記ランナー保持部材を、前記ランナーを排出する方向とは異なる方向へ前記ノズルの先端面に沿って移動させてから、前記排出する方向へ移動させることを特徴とする射出成形機。
2. 金型に溶融樹脂を射出するノズルと、
   射出成形時に形成されたランナーを保持するランナー保持部材と、
   前記ランナー保持部材を前記金型に出入りさせるための駆動手段とを備え、
   成形品の成形動作後に、前記ランナー保持部材を、前記ランナーを排出する方向と略同一平面内で、前記排出する方向とは異なる方向へ移動させてから、前記排出する方向へ移動させるとともに、
   前記ランナー保持部材の前記排出する方向とは異なる方向への移動によって前記ランナーが前記ノズルから分離したか否かを検知する検知手段をさらに備え、該検知手段により、前記ランナーが前記ノズルから分離されたことが検知されるまで、前記ランナー保持部材の前記排出する方向とは異なる方向への移動を繰り返すことを特徴とする射出成形機。
3. 金型に溶融樹脂を射出するノズルと、
   射出成形時に形成されたランナーを保持するランナー保持部材と、
   前記ランナー保持部材を前記金型に出入りさせるための駆動手段とを備え、
   成形品の成形動作後に、前記ランナー保持部材を、前記ランナーを排出する方向と略同一平面内で、前記排出する方向とは逆向きの方向へ移動させてから、前記排出する方向へ移動させることを特徴とする射出成形機。
4. 金型に溶融樹脂を射出するノズルと、
   射出成形時に形成されたランナーを保持するランナー保持部材と、
   前記ランナー保持部材を前記金型に出入りさせるための駆動手段とを備え、
   成形品の成形動作後に、前記ランナー保持部材を、前記ランナーを排出する方向と略同一平面内で、前記排出する方向とは異なる方向へ移動させてから、前記排出する方向へ移動させるとともに、
   前記ランナー保持部材の停止位置を検出する検出手段をさらに備え、該検出手段により前記ランナー保持部材の位置ずれが起きていることを検出した場合には、それ以降の動作を許可しない様にする制御手段をさらに備えることを特徴とする射出成形機。
5. 前記ランナー保持部材の前記排出する方向とは異なる方向への移動量を、前記ノズルの射出口の径よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の射出成形機。

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