JP6657550B2 - 射出成形機および射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、種々の樹脂を所望の形状に成型する射出成形機およびそれを用いた射出成形方法に関する。

従来より自動車などの部品には樹脂が多用されており、その大部分が射出成形によって製作されている。その射出成形に用いる射出成形機は、大きく分類すると樹脂をスクリューにより金型へ押し出すスクリュー方式と、プランジャにより金型へ押し出すプランジャ方式がある。

例えば、特許文献１ではスクリュー方式による射出成形機が開示されている。本文献１の成型機にはトーピードを備えており、そのトーピードを可動させることで樹脂の逆流防止を図っていることが開示されている。また、特許文献２では、プランジャ方式による射出成形機が開示されている。同文献では、プランジャを軸方向に移動させて、かつトーピードを回転させることで樹脂の混練性能を向上できると説明されている。

特開２００１−１１３５７６号公報 特開２００９−１１３３６０号公報

しかし、特許文献１および２に開示されているスクリュー、トーピード、プランジャなどを可動させるためのアクチュエータ（電動装置）が複数必要であった。そのため、射出成形機自体も大きくなり、設置できるスペースが限定されるという問題があった。

また、射出成形機の小型化を行うとアクチュエータが１つになる結果、トーピードを通過し可塑化した樹脂はそのまま後方にある樹脂に間接的に押し出されて、射出圧および射出量の精度が共に低下し、製品不良につながるという問題もあった。

そこで、本発明においては設備を小型化、簡素化できる射出成形機を提供することを課題とする。また、１つのアクチュエータのみで高精度かつ射出圧および射出量を制御できる射出成形機を提供することも課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明は加熱手段を備えたバレルと、バレルの開放部側に配置されたプランジャと、を有する射出成形機であって、端部にストッパを備えてバレルの軸方向に移動可能であるロッドと、ロッドの途中に固定設置されたトーピードと、ストッパとトーピードの間に設けられたリングと、をさらに備えており、プランジャの中央部には貫通孔を有して、ロッドが貫通孔を貫通した状態でバレル内部に収容されており、プランジャがロッドのストッパとは反対側に配置されている射出成形機とした。

また、リングはストッパとトーピードとの間を自在に移動できる構造とすることもできる。さらに、同機を用いた樹脂の射出成形方法であって、ロッドをバレルの開放口側に移動させることで樹脂を可塑化した後、ロッドをバレルの先端側へ移動させることで樹脂の射出成形を行う射出成形方法とすることもできる。

本発明は、樹脂の可塑化工程と射出工程とを同一のアクチュエータにより行う構成としたので、射出精度を低下させずに射出成形機としての設備の小型化、簡素化を図ることができた。

（ａ）本発明の一実施形態である射出成形機１０の模式断面図、（ｂ）同図（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図である。 射出成形機１０を用いた射出成形の第１工程を示す模式図である。 射出成形機１０を用いた射出成形の第２工程を示す模式図である。 （ａ）射出成形機１０を用いた射出成形の第３工程を示す模式図、（ｂ）同図（ａ）に示すＹ−Ｙ断面図である。 射出成形機１０を用いた射出成形の第４工程を示す模式図である。 射出成形機１０を用いた射出成形の第５工程を示す模式図である。

本発明の射出成形機の実施の形態の一例について図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態である射出成形機１０の模式断面図、同図（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ断面図を示す。本発明に係る射出成形機１０は、図１（ａ）に示すように主に内部で樹脂原料を可塑化し、可塑化した樹脂原料を金型等の外部へ射出させるバレル５と、バレル５内に充填される樹脂原料を外部へ流出することを防ぐプランジャ４とで構成されている。

バレル５の外部には、計量された樹脂原料をバレル５の内部に装入する樹脂ホッパ６と、その装入された樹脂原料をバレル５の内部で加熱するヒータ（加熱手段）７とを備えている。また、バレル５の先端部５ａには可塑化された樹脂原料を金型へ射出する際に開閉するバルブ８が設けられている。そして、バレル５の開放部（後方部）側には後述するプランジャ４がはまり込む開放口５ｂが設けられている。

バレル５の内部には、一端（端部）にストッパ２ａを備えるロッド２がバレル５の軸方向に内挿されている。また、プランジャ４の中央部には貫通孔があり、ロッド２はその貫通孔を貫通した状態でバレル５の内部に配置されている。ロッド２の端部のストッパ２ａとプランジャ４との間には、トーピード１が固定設置されており、トーピード１とストッパ２ａとの間にはリング３が自在に可動できるように配置されている。

つまり、バレル５の先端部５ａの側（先端側）からロッド２のストッパ２ａ、リング３、トーピード１およびプランジャ４の順に配置されており、その中でストッパ２ａ、リング３、トーピード１はバレル５の内部に収容されている。

また、トーピード１の外周部分には、図１（ｂ）に示すように多数のフィンが形成されており、可塑化した樹脂原料はトーピード１のフィンとバレル５との隙間を自由に通過できる構造となっている。

次に、本発明の射出成形機１０を用いた樹脂の射出工程を図面を用いて説明する。図２ないし図６は、本発明の実施の形態の一例である射出成形機１０を用いた射出成形の各工程を示す。なお、図２ないし図６に示す射出成形機１０（以下、「成形機１０」とする）の紙面右側には、図示しない金型などの型材が設置されているものとする。

まず、射出成形の第１工程における状況を図２に示す。第１工程では、図２に示すように予め樹脂ホッパ６に充填されていた樹脂原料（樹脂チップ）Ｒを、図示しない計量装置にて所定量の樹脂原料Ｒを計量する。その後、計量された樹脂原料Ｒを、上方に樹脂挿入口を設けたバレル５内に供給する。この時、バレル５内での樹脂原料Ｒの挿入位置は、トーピード１とプランジャ４との間とする。その後、バレル５の周囲に設けられているヒータ７に電源を入れて、バレル５内の温度を上昇させる。バレル５内の所定位置に樹脂原料Ｒを供給した後、前述の樹脂挿入口を閉じて、次の工程に移る。

次に、射出成形の第２工程における状況を図３に示す。この第２工程では、まずロッド２をプランジャ４に固定する（クランプする）。これにより、ロッド２を移動させることでプランジャ４も共に移動できる。その後、図３に示すようにロッド２をバレル５の先端部５ａ（図面右側）へ移動させて、図１に示したバレル５の開放口５ｂを完全に閉じる。同時に樹脂ホッパ６とバレル５内との開放部分も完全に閉じる。それにより、次工程以降において樹脂原料Ｒが可塑化した際に樹脂原料Ｒが樹脂ホッパ６内へ逆流することを防止する。

次に、射出成形の第３工程における状況を図４に示す。第３工程では、ロッド２を図１に示したバレル５の開放口５ｂの方向（図面左側）へ移動させる。この際、プランジャ４はバレル５の開放口５ｂに密着したままとする。ロッド２をバレル５の開放口５ｂの方向へ移動させることで、トーピード１も同様にバレル５の開放口５ｂの方向へ移動する。このとき、図示しないロッド２を移動させるアクチュエータは、前述の第１工程において樹脂原料Ｒを計量するアクチュエータと同一のものとする。すなわち、第１工程における樹脂原料Ｒの計量工程と第３工程におけるロッド２の移動（トーピード１の移動）工程は、共に１つのアクチュエータで行う。

そのため、トーピード１とプランジャ４との間に挿入された樹脂原料Ｒは、図４（ａ）および（ｂ）に示すようにトーピード１を形成する多数のフィンの隙間を矢印の向きに沿って流れていく。その後、リング３の隙間およびロッド２のストッパ２ａの隙間を通過して、バレル５内の先端方向へ樹脂原料Ｒが移動する。

樹脂原料Ｒは、トーピード１を形成するフィンの隙間、リング３の隙間およびロッド２のストッパ２ａの隙間を通過する間に、ヒータ７による加熱と樹脂原料Ｒ自身のせん断力で完全に可塑化される。その結果、挿入された樹脂原料Ｒの全てが可塑化されると、成形できる状態の樹脂Ｊに変化し、バレル５内の先端部分に蓄えられることになる。そのときの状況（射出成形の第４工程）を図５に示す（この工程においてもプランジャ４はバレル５の開放口５ｂに密着したままとする）。

次に、射出成形の第５工程における状況を図６に示す。バレル５の先端部分に樹脂Ｊが十分に蓄積されることを確認した後、バルブ８を開放（矢印の向きに沿って紙面上方へ移動）する。同時に、ロッド２を前進させる（矢印の向きに沿って図面右側へ移動させる）ことでバレル５の先端部５ａから可塑化した樹脂Ｊを金型などの型材に向けて射出する（この工程においてもプランジャ４はバレル５の開放口５ｂに密着したままとする）。この第５工程により一連の射出成形工程が完了する。

１ トーピード
２ ロッド
２ａ ストッパ
３ リング
４ プランジャ
５ バレル
５ａ バレル５の先端部
５ｂ バレル５の開放口
７ ヒータ（加熱手段）
１０ 射出成形機
Ｒ 樹脂原料（樹脂チップ）

Claims (3)

1. 加熱手段を備えたバレルと、前記バレルの開放口側に配置されたプランジャと、を有する射出成形機であって、端部にストッパを備えて前記バレルの軸方向に移動可能であるロッドと、前記ロッドの途中に固定設置されたトーピードと、前記ストッパと前記トーピードの間に設けられたリングと、をさらに備えており、前記プランジャの中央部には貫通孔を有して、前記ロッドが前記貫通孔を貫通した状態で前記バレル内部に収容されており、かつ前記プランジャが前記ロッドのストッパとは反対側に配置されていることを特徴とする射出成形機。
2. 前記リングは前記ストッパと前記トーピードの間を自在に移動できる構造であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 請求項１または２に記載の射出成形機を用いた射出成形方法であって、
   前記ロッドを前記バレルの開放口側に移動させることで樹脂原料を可塑化した後、 前記ロッドを前記バレルの先端側へ移動させることで前記樹脂原料の射出成形を行うことを特徴とする射出成形方法。

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