JP7352177B2 - サブ射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に取り付けられる金型の開閉方向と直交する方向に配置され、同金型に溶融樹脂を射出充填するサブ射出装置に関する。

型締装置及び射出装置を備える射出成形機は、型締装置により金型を型締めした後、該金型内に形成されるキャビティ（成形品形状を模した空間）内に、射出装置から溶融樹脂を所定圧力で注入（射出充填）して成形品を成形（製造）する装置である。近年では、制御性に優れている点から、型締装置及び射出装置ともサーボモータ等の電動機を駆動源とする全電動射出成形機が主流である。

従来から、サイズや仕様が同じ射出装置を２つあるいはそれ以上配置させる射出成形機が公知である。しかしながら、近年、成形品への要求が多様化する中で、射出成形機に別の射出装置（以後、サブ射出装置と呼称する）を配置させて、射出成形機の射出装置から射出充填して成形する基材成形部に、サブ射出装置から異なる種類や色の樹脂を射出充填させて、該基材成形部に部分的に積層成形する積層成形品の需要が増加している。このような部分的積層により、成形品の意匠性向上や、強度・耐熱性・耐寒性・対候性向上等、あるいは、滑り止め、耐スクラッチ性等の機能付与を図るものである。

このような積層成形品の成形に採用されるサブ射出装置は、射出成形機の射出装置よりも射出充填量が少ない。また、射出充填量が少ない故に、金型内の積層部位までの樹脂流路は短い方が好ましく、金型表面の、積層部分にできるだけ近い箇所に樹脂充填孔（以後、スプルーブッシュと呼称する）を配置させることが好ましい。これらスプルーブッシュに対応して、サブ射出装置は射出成形機や金型等に様々な形態で固定される。その結果、サブ射出装置は、射出成形機の射出装置よりも小型で軽量な全電動射出装置となることが多い。

そして、サブ射出装置の様々な固定形態としては、サブ射出装置一式を金型に固定する形態や、固定盤上面やタイバーに配置させた支持部材に固定する形態がある。しかしながら、サブ射出装置の採用を検討する段階や成形品の試作段階においては、射出成形機自体の大きな機械的改造が不要な簡易的な配置を採用することが多い。

このような、サブ射出装置の従来の簡易的な配置について、図１を参照しながら一例を説明する。図１（ａ）は、サブ射出装置１２０が、射出成形機１０に取り付けられる金型３６の開閉方向と直交する方向に配置され、金型３６に溶融樹脂を射出充填させる配置を示す概略平面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ矢視図であり、サブ射出装置１２０のサブ射出シリンダ１２１が後退限位置にある状態を示す。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態からサブ射出シリンダ１２１を固定型３６ａの側面のスプルーブッシュ３６ｄにノズルタッチさせた状態を示す。ノズルタッチについては後述する。

まず、一般的な射出成形機１０を説明する。型締装置３０は、基台３２上に配置される固定盤３３及び可動盤３４を備える。そして、トグルリンク機構等の型締機構３５により、基台３２上に移動可能に配置された可動盤３４を、基台３２に固定された固定盤３３に対して接近・離間させて、それぞれの盤に対向して取り付けられた金型３６（固定型３６ａ、可動型３６ｂ）の開閉（型開閉）を行わせるとともに、型閉じ状態の固定型３６ａ及び可動型３６ｂを所定の力（型締力）で型締めさせる。

また、固定盤３３及び図示しない受圧盤（型締機構３５がトグルリンク機構の場合はリンクハウジング等と呼称される）は、それぞれの四隅をタイバー３７により連結されている。そして、固定盤３３及び受圧盤の間に配置される可動盤３４は、四隅をタイバー３７が貫通し、基台３２上の型開閉方向の移動をタイバー３７により案内される。

射出装置２０は射出シリンダ２１及び基台２２を備え、射出シリンダ２１により、供給された樹脂材料を内部で溶融（可塑化）させると共に、型締めにより一体化された固定型３６ａ及び可動型３６ｂ内のキャビティ３６ｃ内に、固定型３６ａのスプルーブッシュ（図示せず）から溶融樹脂を所定の圧力及び充填速度で射出充填する。そのため、射出シリンダ２１は、固定盤３３に対して固定型３６ａと逆側に配置される基台２２上に、図示しない移動装置を介して設置され、且つ、固定盤３３を貫通する開口３３ａを介して、該移動装置により射出シリンダ２１を固定型３６ａに対して接近・離間できるように構成されている。

この構成により、射出装置２０は、射出シリンダ２１先端のノズル２１ａを固定型３６ａのスプルーブッシュに対して、接近・押圧・離間させることができる。射出シリンダ２１のノズル２１ａ先端を固定型３６ａのスプルーブッシュに所定の力で押圧させることをノズルタッチと呼称する。また、ノズルタッチ状態での射出充填中、射出シリンダ２１からキャビティ３６ｃ内に溶融樹脂を射出充填することに起因する射出反力は、射出シリンダ２１のノズル２１ａをスプルーブッシュから離間させる方向に作用する。射出シリンダ２１（射出装置２０）が受けるこの射出反力に抗して、ノズルタッチ状態を維持するために必要な上記押圧力をノズルタッチ力と呼称する。

なお、ノズルタッチ用の上記移動装置（図示せず）とは別に、射出シリンダ２１のノズル２１ａを固定型３６ａのスプルーブッシュに対して正確にノズルタッチできるように、上記移動装置を含めた射出シリンダ２１の位置を、射出シリンダ２１の長手方向に直交する水平方向及び鉛直方向に調整可能なノズル芯出し機構（図示せず）が配置されることが一般的である。

次に、サブ射出装置１２０を説明する。サブ射出装置１２０はサブ射出シリンダ１２１及びサブ基台１２２を備える。そして、射出成形機１０に取り付けられる金型３６の開閉方向と直交する方向に配置され、固定型３６ａの側面に形成されるスプルーブッシュ３６ｄに溶融樹脂を射出する。なお、サブ射出装置１２０のサブ射出シリンダ１２１は、射出装置２０の射出シリンダ２１と基本的に同じ構造であるものとし、射出装置２０及び射出シリンダ２１との差異のみ説明する。

サブ基台１２２の上方にはサブ射出シリンダ１２１が配置される。そして、サブ射出シリンダ１２１とサブ基台１２２との間には、サブ射出シリンダ１２１を金型３６の開閉方向と直交する方向に移動可能に支持する、すなわち、サブ射出シリンダ１２１のノズルタッチ用のサブ移動装置１２３が配置されている。また、固定型３６ａ側面とサブ移動装置１２３とが１本の連結部材１２４により連結されている。

１本の連結部材１２４は、平面図（図１（ａ））において、サブ射出シリンダ１２１の射出中心軸と同軸且つ下方に配置されているため、図１（ａ）には図示されていない。また、連結部材１２４は、側面図（図１（ｂ）、図１（ｃ））において、サブ射出シリンダ１２１の射出中心軸と平行に配置されている。１本の連結部材１２４により、固定型３６ａ側面とサブ移動装置１２３とが連結される場合はこのような連結部材１２４の配置が好ましい。

一方、図示はしていないが、固定型３６ａに対するキャビティ３６ｃの位置、あるいは、固定型３６ａ内の樹脂流路（スプルー）の配置等により、上記のような連結部材１２４の配置が困難な場合は、２本の連結部材１２４により固定型３６ａ側面とサブ移動装置１２３とが連結されてもよい。この場合、それぞれの連結部材１２４が、サブ射出シリンダ１２１の射出中心軸と同一平面上に平行に、且つ、同射出中心軸から均等距離に配置されることが好ましい。また、このような連結部材１２４の配置が困難な場合であっても、少なくとも、それぞれの連結部材１２４が、サブ射出シリンダ１２１の射出中心軸と平行に、且つ、同射出中心軸から均等距離に配置されることが好ましい。

サブ移動装置１２３には、直動ガイドや公知の直線移動案内機構が採用される。また、射出装置２０と同様に、サブ移動装置１２３を含めたサブ射出シリンダ１２１の位置を、サブ射出シリンダ１２１の長手方向に直交する水平方向（金型３６の開閉方向）及び鉛直方向（上下方向）に調整可能なノズル芯出し機構１２９が配置されている。ノズル芯出し機構１２９の水平方向の位置調節には、直動ガイドや公知の直線移動案内機構が採用されればよく、鉛直方向の位置調節には、ジャッキボルトや公知の高さ調整機構が採用されればよい。そして、サブ基台１２２の下方には小さな車輪（キャスター）が配置される。複数個配置されるキャスターの一部あるいは全部は旋回可能で、且つ、車輪の回転止めを装備していることが好ましい。

サブ射出装置１２０を射出成形機１０の機側に配置させるには、まず、サブ射出シリンダ１２１のノズル１２１ａが固定型３６ａ側面のスプルーブッシュ３６ｄにノズルタッチできるように、サブ基台１２２を、射出成形機１０の機側基礎上へ移動させて仮位置決めを行う。サブ基台１２３の固定型３６ａに対する仮位置決めは、固定型３６ａ側面とサブ移動装置１２３とを連結する連結部材１２４により所定の精度、すなわち、ノズル芯出し機構１２９によるサブ射出シリンダ１２１のノズルタッチの位置調整が可能な精度を確保できる。連結部材１２４の両端にはフランジ部等の固定部位が形成されており、ボルト等で固定型３６ａ側面及びサブ移動装置１２３にそれぞれの固定部位を連結する。連結部材１２４の連結が困難な場合はサブ基台１２２の配置を微調整する。連結部材１２４の連結が完了し、サブ基台１２２の仮位置決めが完了した後、回転止めにより車輪が回転しないようにする。

その後、サブ射出シリンダ１２１を手動で固定型３６ａ側に移動させて、サブ射出シリンダ１２１のノズル１２１ａが、固定型３６ａ側面のスプルーブッシュ３６ｄにノズルタッチできるように、ノズル芯出し機構１２９により、サブ移動装置１２３を含めたサブ射出シリンダ１２１の位置を調整する。また、これと並行して、サブ射出装置１２０の制御装置（図示せず）と、射出成形機１０の制御装置（図示せず）とを電気的に接続する作業を行う。サブ射出シリンダ１２１のノズル１２１ａが、固定型３６ａ側面のスプルーブッシュ３６ｄにノズルタッチできることを確認した後、通電してサブ射出装置１２０単体の動作確認を行い、次いで、射出成形機１０との連動を確認する。

ここで、サブ射出装置の採用を検討する段階では、成形毎に成形品を確認しながら、都度、射出装置２０やサブ射出装置１２０の成形条件等、射出成形機１０の各種設定を変更して成形品の試作（成形トライ）を行うことが一般的である。そのため、図１（ｃ）に示すように、手動でサブ射出シリンダ１２１のノズルタッチを行い、ノズルタッチ状態の確認後、クランプ等、公知のメカストッパ１２５でサブ射出シリンダ１２１のサブ移動装置１２３に対する位置を固定する。このような、全ての動作確認及び準備が完了した後、成形トライを実施する。

これまで説明した、サブ射出装置１２０の簡易的な配置においては、射出成形機１０の機械的改造がほぼ不要である。すなわち、サブ射出装置１２０用のスプルーブッシュ３６ｄを備える積層成形用の金型３６の準備のみでよい。また、サブ射出装置１２０のサブ基台１２２がキャスターを備え、移動可能であるため、サブ射出装置１２０の射出成形機１０に対する仮位置決めが容易である。

そして、サブ射出シリンダ１２１（サブ射出装置１２０）に作用する射出反力を、連結部材１２４を介して型締め状態の固定型３６ａ（金型３６）で受ける。そのため、射出成形機１０側にこの射出反力を受ける部位を設ける必要がないだけでなく、サブ射出装置１２０のサブ基台１２２側で射出反力を支持する必要もない。そのため、サブ基台１２２は、サブ射出シリンダ１２１他の自重や、射出充填時における射出シリンダ内のスクリュ等可動部分の動荷重やモーメント等を支持可能な剛性を有していればよく、また、キャスター等で移動可能な軽量な構成にすることができる。サブ基台１２２を、基礎にアンカー等で固定する場合であっても、事前施工が必要なケミカルアンカーや、大型のアンカー等での強固な固定は必要ない。サブ射出装置１２０の設置時に施工可能な、ホールインアンカー等、小型のアンカーによる固定で十分であり、サブ射出装置１２０の設置も撤去も容易である。

図１に示す形態以外にも、サブ射出装置を金型の開閉方向と直交する方向に配置させる形態として、上下のタイバーに渡した部材（第１ブリッジ材６６、第２ブリッジ材７３他）に取り付けられた第３レール６５と第３スライダ６４を介して、サブ射出装置（第２射出装置４０）の第２移動機構６０が射出成形装置１０に連結される形態（特許文献１／図１～４）が開示されている。

さらに、射出成形機１０のマシンベース（機台１６）上面に設けられた連結ユニット２２にサブ射出装置１８のサブ基台２０が連結される形態（特許文献２／図１～４）が開示されている。

特開２０１６－０７８３８４号公報 特開２０１７－２２２０３１号公報

図１に示すサブ射出装置１２０の射出成形機１０への簡易的な配置は、射出成形機１０の機械的改造がほぼ不要である点において、サブ射出装置の採用を検討する段階では好適な配置である。一方、ノズルタッチ動作及びノズルタッチ状態でのサブ射出シリンダ１２１のサブ移動装置１２３に対する固定以外は、サブ移動装置１２３専用の制御装置や操作盤（操作ペンダント）での操作が可能である。そのため、ノズルタッチ動作も同様に操作可能にしたいという要求がある。しかしながら、サブ射出装置のサブ射出シリンダに駆動源を備えるノズルタッチ機構を装備すると、サブ射出装置の構成が複雑になるという問題がある。

また、特許文献１の射出成形装置は、上下２本のタイバーに渡した２つの部材（第１ブリッジ材６６、第２ブリッジ材７３他）で射出反力を受けるように構成されている。そのため、これら部品を射出成形機に取り付けるという射出成形機の機械的改造が必要である。そして、特許文献１の射出成形装置は、第２射出機４０のノズルタッチ動作駆動用のロッド６１（実質的には流体シリンダ）と上記２つ部材を介して、射出反力を上下２本のタイバーに伝達させる構成である。

上記の構成において、ロッド６１の一端は、上記２つの部材間に配置される第３レール６５に水平方向にスライド可能に固定される（特許文献１の段落００３３他、図３、図４及び図６）。ここで、第３レール６５は、前述した形態において、下方のタイバーとほぼ同じ高さに固定され、上記２つの部材間の、且つ、上下タイバーの中間位置には固定されていない。これは、上記２つの部材の、上下タイバーの中間位置で射出反力を受けるためには、上記２つの部材（第１ブリッジ材６６、第２ブリッジ材７３他）の強度確保が必要になるためと推測される。少なくとも、第３レール６５が上記２つの部材間の、且つ、上下タイバーの中間位置に固定される形態について、特許文献１には示唆も図示もされていない。

上術したように、特許文献１の射出成形装置においては、第３レール６５は下方のタイバーとほぼ同じ高さに固定する必要がある。その結果、ロッド６１が第２射出機４０の射出充填軸から大きく偏心して配置され、ノズルタッチ方向と平行でない方向に作用する射出反力成分が、第２射出機４０の第２スライダ４４に作用するという問題がある。また、この偏心距離を小さくするには、第２射出機４０がノズルタッチするスプルーブッシュをできるだけ、固定型側面の下方に配置させなければならないという金型のスプルーブッシュ位置の制約が発生する。

一方、特許文献２の射出成形機は、サブ射出装置１８が配置されるサブ基台２０が、射出成形機１０の基台１６（マシンベース）上面に配置された連結ユニット２２に連結されるため、射出成形機の機械的改造が必要である。また、サブ射出装置は駆動源を備えるノズルタッチ機構を装備しているため、サブ射出装置の構成が複雑になるという問題がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、射出成形機の機械的改造が不要で、駆動源を備えるノズルタッチ機能を装備しても構成が複雑にならず、射出反力を金型で受けることができるサブ射出装置を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、射出成形機に取り付けられる金型の開閉方向と直交する方向に配置され、前記金型に溶融樹脂を射出充填するサブ射出装置であって、
基礎に配置され、上方にサブ射出シリンダが配置されるサブ基台と、
前記サブ射出シリンダと前記サブ基台との間に配置され、前記サブ射出シリンダを、前記金型の前記開閉方向と直交する方向に移動可能に支持するサブ移動装置と、
前記金型の固定型の側面と、前記サブ射出シリンダとを連結する連結部材と、
を備え、
前記連結部材の一部又はすべてが流体シリンダで構成される
ことを特徴とするサブ射出装置によって達成される。

また、本発明に係るサブ射出装置においては、前記連結部材に、前記流体シリンダの伸縮方向と直交する全周方向への所定量の移動を許容する摺動許容部を少なくとも１つ備えることが好ましい。

一方、本発明に係るサブ射出装置においては、前記流体シリンダのロッド側室及びヘッド側室に接続される流体回路により、前記流体シリンダを伸縮させて、前記固定型の側面のスプルーブッシュへの前記サブ射出シリンダのノズルの接近及び離間を行わせると共に、前記流体回路が、前記サブ射出シリンダによる射出充填時に、前記流体シリンダの伸長を抑制可能に構成されることが好ましい。

ここで、前記流体回路における、射出充填時の前記流体シリンダの伸長の抑制が、前記流体シリンダのロッド側室の所定圧力を維持させることにより行われてもよく、前記流体シリンダのロッド側室及びヘッド側室両方に接続される管路を閉塞することにより行われてもよい。

本発明に係るサブ射出装置は、射出成形機に取り付けられる金型の開閉方向と直交する方向に配置され、前記金型に溶融樹脂を射出充填するサブ射出装置であって、
基礎に配置され、上方にサブ射出シリンダが配置されるサブ基台と、
前記サブ射出シリンダと前記サブ基台との間に配置され、前記サブ射出シリンダを、前記金型の前記開閉方向と直交する方向に移動可能に支持するサブ移動装置と、
前記金型の固定型の側面と、前記サブ射出シリンダとを連結する連結部材と、
を備え、
前記連結部材の一部又はすべてが流体シリンダで構成されるので、射出成形機の機械的改造が不要で、駆動源を備えるノズルタッチ機能を装備しても構成が複雑にならず、射出反力を金型で受けることができる。

サブ射出装置の従来の簡易的な配置の一例を示す図である。 第１実施形態に係るサブ射出装置の概略側面図である。 図２の要部Ｘの詳細図である。 図２の要部Ｙの詳細図である。 図３の別形態を示す図である。 第１実施形態に係るサブ射出装置の流体シリンダの概略流体回路図である。 図６において、ソレノイドバルブを作動させた状態を示す概略流体回路図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図２乃至図７を参照しながら本発明の第１実施形態に係るサブ射出装置２２０を説明する。図２（ａ）は、従来のサブ射出装置１２０の図１（ｂ）に相当し、サブ射出装置２２０のサブ射出シリンダ２２１が後退限位置にある状態を示す。図２（ｂ）は、従来のサブ射出装置１２０の図１（ｃ）に相当し、図２（ａ）の状態からサブ射出シリンダ２２１を固定型３６ａの側面のスプルーブッシュ３６ｄにノズルタッチさせた状態を示す。なお、第１実施形態に係るサブ射出装置２２０は、従来のサブ射出装置１２０において、固定型３６ａ側面とサブ移動装置１２３とを連結する連結部材１２４と、その連結形態のみが異なる。そのため、以降の説明において、従来のサブ射出装置１２０と同じ構成には同じ符号を付すと共にその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

サブ射出装置２２０においては、連結部材の一部又はすべてが流体シリンダで構成される。第１実施形態においては、図２（ａ）に示すように、連結部材２２４が流体シリンダ２２５及び連結補助部材２２６で構成される。また、連結部材２２４により、固定型３６ａ側面が、サブ移動装置１２３ではなくサブ射出シリンダ２２１と連結される。流体シリンダ２２５はエアシリンダであって、そのシリンダロッド２２５ａ側が固定型３６ａ側面に連結され、シリンダ本体部２２５ｂ側が連結補助部材２２６を介してサブ射出シリンダ２２１に連結される。

そして、流体シリンダ２２５については、図６に示すような流体回路（空圧回路）が構成され、流体シリンダ２２５を伸縮させて、サブ射出シリンダ２２１のノズルタッチ動作を可能とするノズルタッチ機構の駆動源となる。流体回路については後述する。第１実施形態に係るサブ射出装置２２０は、従来のサブ射出装置１２０の連結部材１２４を、このような連結部材２２４で構成することにより、駆動源を備えるノズルタッチ機能を装備しても構成が複雑にならず、射出反力を金型で受けることができる。また、射出成形機の機械的改造が不要であることは、いうまでもない。

ここで、サブ射出装置２２０においては、連結部材２２４に、流体シリンダ２２５の伸縮方向と直交する全周方向への所定量の移動を許容する摺動許容部２２７を少なくとも１つ備える。第１実施形態においては、流体シリンダ２２５のシリンダロッド２２５ａが、摺動許容部２２７（図２（ａ）の要部Ｘ）を介して、固定型３６ａの側面に連結される。図３を参照しながら摺動許容部２２７を説明する。図３（ａ）は図２の要部Ｘの詳細図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ矢視図である。

シリンダロッド２２５ａの先端には、先端部材２２７ａがロッド先端ナット２２５ｃと共にダブルナットでねじ込み固定されている。先端部材２２７ａは、小径部の両端面に大径部を同軸配置させた滑車状の部材である。一方、シリンダロッド２２５ａに対応する固定型３６ａの側面には、固定部材２２７ｂがボルト等で固定されている。固定部材２２７ｂの中央には、先端部材２２７ａの小径部外径より大きく、大径部外径よりも小さい開口孔部が形成されている。そして、先端部材２２７ａの大径部の一方が小径部に対して分離・固定可能に構成されており、図３（ａ）に示すように、先端部材２２７ａの小径部が、固定部材２２７ｂの開口孔部を貫通するように固定部材２２７ｂに組み込まれる。

先端部材２２７ａの大径部と、同大径部が対向する固定部材２２７ｂとの間には、流体シリンダ２２５の伸縮方向と直交する全周方向への、先端部材２２７ａの所定量の移動を許容するためのクリアランスＣＬ２が確保されている。図を分かり易くするため、クリアランスＣＬ２を誇張して図示しているが、先端部材２２７ａが固定部材２２７ｂに対して、上記全周方向への移動が許容される最小のクリアランスが確保されればよい。

一方、固定部材２２７ｂの開口孔部の内周面と、先端部材２２７ａの小径部の外周面との間には、半径方向にクリアランスＣＬ１が確保されている。このような固定部材２２７の構成により、固定型３６ａに対する流体シリンダ２２５のシリンダロッド２２５ａの先端位置は、流体シリンダ２２５の伸縮方向については位置保持（連結）される。また、流体シリンダ２２５の伸縮方向と直交する全周方向については、クリアランスＣＬ１の移動が許容される。

ここで、サブ射出装置のサブ射出シリンダのノズルタッチのための位置調整は、射出成形機での実成形を想定して、金型温調装置等により金型の温度を所定の設定温度に調整した熱間状態で行われることが一般的である。一方、正規の型締力を付与した型締め状態で位置決めが行われることは少ない。そのため、ノズルタッチの位置調整後、射出成形機での実成形を開始すると、金型内に充填される溶融樹脂の影響による金型温度の変動や、型締力による金型の圧縮変形により、当初位置決めしたサブ射出シリンダのノズル位置と、金型のスプルーブッシュの位置にずれが生じる場合がある。

これを考慮して、金型のスプルーブッシュは球面凹形状で形成され、射出シリンダのノズル先端は球面凸形状で形成される。そして、ノズル先端の球面凸形状の半径が、スプルーブッシュの球面凹形状の半径と同じか小さくなるように構成される。そのため、上記ずれが発生した場合であっても、所定のノズルタッチ力が維持されることによりノズルタッチ状態が維持される。

しかしながら、サブ射出装置が金型の開閉方向と直交する方向に配置される場合、上記ずれが生じた状態でノズルタッチ状態が維持されれば、サブ射出シリンダを介して、サブ移動装置に、サブ射出シリンダの移動方向と直交する方向の負荷（以後、想定外負荷と呼称する）が作用する。小型の射出成形機と小さい金型の組み合わせであれば、このような想定外負荷は小さく、サブ移動装置に採用されている直動ガイドや公知の直線移動案内機構の仕様上の許容値よりも小さいか、想定外負荷による影響は少ない。

一方、大型の射出成形機と大きな金型の組み合わせでは、先に説明したように、サブ射出装置のサイズが、必ずしも射出成形機の射出装置のサイズに比例して大きくなるわけではないため、このような想定外負荷の影響が無視できない場合がある。想定外負荷は、サブ移動装置に採用されている直動ガイドや公知の直線移動案内機構の案内精度の低下や、偏摩耗等による摺動部材の短寿命を招く等、サブ射出措置の摺動部位不良の要因となる。

このようなサブ移動装置に作用する想定外負荷の影響が無視できない場合、連結部材２２４に、上述した摺動許容部２２７を少なくとも１つ備える形態が好ましい。第１実施形態では、連結部材２２４を構成する流体シリンダ２２５のシリンダロッド２２５ａの先端が、摺動許容部２２７を介して、固定型３６ａの側面に連結される。サブ射出装置２２０のサブ射出シリンダ２２１のノズルタッチ状態において、上記ずれが発生した場合であっても、摺動許容部２２７により、上記ずれの多くは、固定型３６ａ側面の摺動許容部２２７における、シリンダロッド２２５ａの先端部材２２７ａの固定部材２２７ｂに対する移動により吸収され、サブ移動装置１２３に作用する想定外負荷が大幅に抑制される。

第１実施形態においては、流体シリンダ２２５及び連結補助部材２２６で構成される連結部材２２４の、流体シリンダ２２５のシリンダロッド２２５ａを、摺動許容部２２７を介して固定型３６ａの側面に連結する形態、すなわち、連結部材２２４の固定型３６ａ側に摺動許容部２２７を備える形態を説明した。しかしながら、連結部材２２４の中間に摺動許容部が配置される形態であってもよい。具体的には、流体シリンダ２２５のシリンダ本体部２２５ｂを、同様の機能を有する摺動許容部を介して連結補助部材２２６に連結する形態である。

一方、シリンダ本体部２２５ｂと連結補助部材２２６とを直接固定し、連結補助部材２２６を同様の機能を有する摺動許容部を介してサブ射出シリンダ２２１に連結する形態、すなわち、連結部材２２４のサブ射出シリンダ２２１側に摺動許容部２２７を備える形態であってもよい。また、連結部材２２４の両端が、同様の機能を有する摺動許容部を介してそれぞれの連結対象に連結されてもよい。

また、上述したように、流体シリンダ２２５のシリンダロッド２２５ａが、摺動許容部２２７を介して固定型３６ａの側面に連結される形態の場合、流体シリンダ２２５のシリンダ本体部２２５ｂを連結補助部材２２６に直接固定してもよい。しかしながら、図４に示すように、流体シリンダ２２５を回動可能に支持してもよい。第１実施形態においては、流体シリンダ２２５のシリンダ本体部が、回動部２２８（図２（ａ）の要部Ｙ）を介して、連結補助部材２２６に固定される。図４を参照しながら回動部２２８を説明する。

回動部２２８は、シリンダ本体部２２５ｂに形成される２山クレビス部２２５ｄと、連結補助部材２２６側に形成される１山クレビス部２２６ａとが、クレビスピン２２５ｅで連結され、クレビスピン２２５ｅを回転中心とする流体シリンダ２２５の回動を支持すると共に、流体シリンダ２２５の伸縮方向に、連結補助部材２２６へと射出反力を伝達する。図４では、クレビスピン２２５ｅが水平に配置されるよう、それぞれのクレビス部を含む回動部２２８が構成される。

回動部２２８は、連結部材２２４の摺動許容部２２７と異なる位置に配置させ、摺動許容部２２７における連結部材２２４の、流体シリンダ２２５の伸縮方向と直交する全周方向への移動をより容易にするための構成である。そこで、予め、あるいは、サブ射出装置２２０の設置後に、固定型３６ａ側面のスプルーブッシュ３６ｄから、サブ射出シリンダ２２１のノズル１２１ａがずれる方向を把握し、このずれ方向に流体シリンダ２２５が回動支持されるように、クレビスピンを含めた回動部２２８を構成することが好ましい。

次に、流体シリンダ２２５に構成される流体回路（空圧回路）について、図６及び図７を参照しながら説明する。

図６に示すように、流体シリンダ２２５のロッド側室は、減圧弁２５１が配置される管路を介してソレノイドバルブ２５２の２次側Ｎｏ．４ポート（Ａポート）に接続され、ヘッド側室は、ソレノイドバルブの２次側Ｎｏ．２ポート（Ｂポート）に接続されている。ソレノイドバルブ２５２は３位置クローズドセンタタイプである。ソレノイドバルブ２５２の両ソレノイドＡＢが励磁されず、スプリング力により中間位置に維持される３位置クローズドセンタタイプを採用することにより、停電時の意図しない流体シリンダ２２５の摺動が防止され安全である。また、流体シリンダ２２５のロッド側室及びヘッド側室の接続ポートに、ソレノイドバルブ２５２の中間位置において、流体シリンダ２２５のヘッド側室及びロッド側室のエアー圧力を確実に保持させるとともに、必要に応じて流体シリンダ２２５の伸縮を可能にするパイロットチェック弁が配置されることが好ましい。

そして、ソレノイドバルブ２５２のソレノイドＡ（図６左側）を励磁すると、図７（ａ）に示すように、ソレノイドバルブ２５２の１次側Ｎｏ．１ポート（Ｐポート）へ供給されている所定圧力のエアーが同バルブの２次側Ｎｏ．４ポート（Ａポート）から、減圧弁２５１を経由して流体シリンダ２２５のロッド側室に供給される。シリンダロッド２２５ａが、摺動許容部２２７（図示せず）を介して固定型３６ａの側面に連結されているため、シリンダ本体部２２５ｂが固定型３６ａ側に移動する。この移動に伴い、サブ移動装置１２３に案内されて、サブ射出シリンダ２２１（図示せず）の固定型３６ａ側面へのノズルタッチ動作が開始される。一方、シリンダ本体部２２５ｂの固定型３６ａ側への移動に伴い、ヘッド側室内のエアーが、ソレノイドバルブ２５２の１次側Ｎｏ．３ポート（ＥＢポート）から排出される。

サブ射出シリンダ２２１のノズルタッチ動作が開始され、ノズル１２１ａが固定型３６ａ側面のスプルーブッシュ３６ｄに接触すると、シリンダ本体部２２５ｂの固定型３６ａ側への移動が物理的に困難になるため、流体シリンダ２２５のロッド側室及び接続されている管路の圧力が上昇する。この圧力が、予め、減圧弁２５１に設定した設定圧力に到達すると、同圧力が減圧弁２５１の２次側からパイロット圧力として作用して減圧弁２５１を機能させ、流体シリンダ２２５のロッド側室の圧力が減圧弁２５１の設定圧力に維持される。すなわち、減圧弁２５１により、流体シリンダ２２５のロッド側室内で維持されるエアーの圧力がノズルタッチ力となり、射出反力に抗して流体シリンダ２２５の伸長を抑制し、ノズルタッチ状態を所定のノズルタッチ力下で維持する。

ここで、金型の構造にもよるが、成形を行っている間、サブ射出装置のサブ射出シリンダは、固定型側面へのノズルタッチ状態が維持されることが一般的である。しかしながら、成形が完了して射出成形機の運転を停止させる場合、金型のメンテナンスや交換時、あるいは、サブ射出装置を射出成形機側方から移動させる場合は、サブ射出シリンダを後退限位置まで移動させる。

その場合、具体的には、ソレノイドバルブ２５２のソレノイドＡの励磁を停止させ、ソレノイドＢ（図６右側）を励磁させる。すると、ソレノイドバルブ２５２は、図６に示す中間位置を経由して、図７（ｂ）に示す状態へと移行する。そして、所定圧力のエアーが同バルブの２次側Ｎｏ．２ポート（Ｂポート）から流体シリンダ２２５のヘッド側室に供給され、シリンダ本体部２２５ｂが固定型３６ａから離間する。この離間に伴い、サブ移動装置１２３に案内されて、サブ射出シリンダ２２１のノズル１２１ａが、固定型３６ａ側面のスプルーブッシュ３６ｄから離間しノズルタッチ状態が解除されると共に、サブ射出シリンダ２２１が図２（ａ）に示す後退限位置まで移動する。一方、シリンダ本体部２２５ｂの固定型３６ａからの離間に伴い、ロッド側室内のエアーが、ソレノイドバルブ２５２の１次側Ｎｏ．５ポート（ＥＡポート）から排出される。

流体シリンダ２２５が伸長した状態で、サブ射出シリンダ２２１が図２（ａ）に示す後退限位置になるように構成されていれば、サブ射出シリンダ２２１に配置させるシリンダスイッチで、サブ射出シリンダ２２１の後退限到達を検出できる。そうでない場合も、サブ移動装置１２３に、サブ射出シリンダ２２１の後退限到達を検出可能な近接スイッチや位置検出スイッチ、あるいはリミットスイッチを配置させることにより、サブ射出シリンダ２２１の後退限到達を検出できる。いずれの場合も、サブ射出シリンダ２２１の後退限到達を検出した後、ソレノイドバルブ２５２のソレノイドＢの励磁を停止させて、ソレノイドバルブ２５２を図６に示す中間位置に戻す。

なお、図６及び図７に示す概略流体回路図は、第１実施形態の説明に必要な構成のみを、一例として挙げている。実際には、前述したパイロットチェック弁や、流体シリンダ２２５の動作速度を調整するスピードコントローラ（流量制御弁）、あるいは、供給されるエアーの圧力、コンタミ及び水分除去、あるいは、潤滑（ルブリケータ）等を管理する公知の諸空圧機器が配置される。これら諸空圧機器の図示は省略している。

ここで、第１実施形態と異なり、流体シリンダ２２５のシリンダ本体部２２５ｂを固定型３６ａ側に、シリンダロッド２２５ａをサブ射出シリンダ２２１側（連結補助部材２２６）に連結する形態であっても、流体シリンダ２２５に採用される流体回路は第１実施形態と同じ良い。すなわち、サブ射出シリンダ２２１のノズルタッチ動作及びノズルタッチ力維持は、流体シリンダ２２５のロッド側室への所定圧力の流体の供給により行われ、ノズルタッチ状態解除は、ヘッド側室への所定圧力の流体の供給により行われればよい。

このように、連結部材の一部又はすべてが流体シリンダで構成され、また、流体シリンダの流体回路をこのように構成することにより、駆動源を備えるノズルタッチ機能を装備してもサブ射出装置の構成が複雑にならず、従来のサブ射出装置１２０では手動で行っていたノズルタッチ動作を、一部又はすべてが流体シリンダで構成される連結部材により行わせるとともに、流体シリンダを含む流体回路によりノズルタッチ力の設定や維持が可能となる。そして、サブ射出装置の他の操作と同様に、サブ射出装置のノズルタッチ動作及びノズルタッチ状態の維持が、サブ射出装置専用の制御装置や操作盤（操作ペンダント）で操作可能となる。

また、第１実施形態に係るサブ射出装置２２０及びサブ射出装置２２０の簡易的な配置は、サブ射出装置の採用を検討する段階や成形品の試作段階において好適であることを説明した。しかしながら、前述したようなサブ射出装置２２０の簡易的な配置で行った成形トライにより、サブ射出装置２２０を特殊な形態で配置させる必要がなく、前述したような簡易的な配置で、問題なく連続して積層成形が可能であることが確認できれば、この配置を恒久的な配置としてもよい。

以上、発明を実施するための形態について、第１実施形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された内容を逸脱しない範囲で、色々な形で実施できることは言うまでもない。

例えば、図３を参照しながら、摺動許容部２２７を説明したが、図５に示すような摺動許容部２２７’であってもよい。図５（ａ）は、摺動許容部２２７の図３（ａ）に相当する側面図で、図５（ｂ）は、摺動許容部２２７の図３（ｂ）と同様に、図５（ａ）のＣ－Ｃ矢視図である。

図３に示す第１実施形態の摺動許容部２２７と、図５に示す摺動許容部２２７’の差異の１つは、先端部材２２７ａの大径部の一方を小径部に対して分離・固定可能に構成せず一体式とする一方、固定部材２２７ｂ’の開口孔部に、切り欠き部２２７ｃを形成させる点である。もう１つは、固定部材２２７ｂ’が、断熱部材２２７ｄを介して固定型３６ａに連結される点である。

先端部材２２７ａの小径部が通過可能になるように、切り欠き部２２７ｃの切り欠き幅を同小径部の外径よりも大きくする。摺動許容部２２７’をこのように構成することにより、先端部材２２７ａの構造が簡素化されるとともに、先端部材２２７ａの固定部材２２７’への組み込みが容易になる。また、固定部材２２７’を固定型３６ａから取り外すことなく、流体シリンダ２２５と固定型３６ａの固定状態の解除が可能になる。一方、図示はしていないが、先端部材２２７ａの小径部に２面幅部を形成させて、同２面幅部が通過可能に、切り欠き部２２７ｃの切り欠き幅を同２面幅部の幅よりも大きくする形態であってもよい。

また、固定部材２２７’が、断熱部材２２７ｄを介して固定型３６ａに連結されることにより、固定型３６ａの温度が上昇しても、その熱が流体シリンダ２２５に伝達することを抑制できる。このような断熱部材は、金型及び金型取付盤間に配置させて、金型の温度制御において、金型の熱が金型取付盤へ抜熱されないようにする目的でも採用される。そのため、ボルトの締め付け力にも抗することが可能な種々の材質、例えば、ガラス繊維を基材とし、主材料として、ホウ酸塩素バインダーや耐熱エポキシ樹脂を採用したものを、任意のサイズで容易に入手することができる。

このような断熱部材２２７ｄの採用により、固定型３６ａの熱により、流体シリンダ２２５内のエアーが膨張して、サブ射出シリンダ２２１のノズルタッチ動作の動作不良が発生したり、ノズルタッチ力が変動したりすることを抑制できる。また、シリンダロッド２２５ａとシリンダ本体部２２５ｂとの間の摺動部のパッキン類の劣化や摺動潤滑剤の劣化等、熱による悪影響を抑制することが期待できる。

また、連結部材２２４が流体シリンダ２２５及び連結補助部材２２６で構成される形態を説明した。この形態であれば、流体シリンダ２２５のストロークを、ノズルタッチ動作に必要なストローク＋αとして、流体シリンダの全長を抑制することができる。さらに、固定型３６ａ側面及びサブ射出シリンダ２２１間に、サブ射出シリンダ２２１の移動方向と平行に、連結部材２２４を配置させることが難しい場合でも、流体シリンダ２２５の伸縮方向と連結補助部材２２６の軸芯とを部分的に偏心させた構成が可能であり、連結部材２２４の配置の自由度が向上するというメリットがある。

一方、第１実施形態のように、流体シリンダ２２５が固定型３６ａ側に、連結補助部材２２６がサブ射出シリンダ２２１側に連結される形態ではなく、この逆、すなわち、連結補助部材２２６が固定型３６ａ側に、流体シリンダ２２５がサブ射出シリンダ２２１側に連結される形態であっても、上記と同様の効果を奏することができる。先に説明したように、摺動許容部２２７や回動部２２８が、流体シリンダ２２５及び連結補助部材２２６のいずれの位置に配置されるか、あるいは、１個でなく２個配置されるかも、固定型３６ａ及びサブ射出装置２２０の配置関係に応じて、適宜、好適な組み合わせが採用されればよい。また、射出成形機１０及びサブ射出装置２２０が共に小型で、連結部材２２４の配置が許せば、連結部材２２２４自体を流体シリンダで構成してもよい。

さらに、第１実施形態の流体シリンダ２２５がエアシリンダである形態を説明した。全電動射出成形機であっても、ユーティリティーとして圧縮エアーが成形機本体に供給されるため、流体シリンダ２２５をエアシリンダとすることに問題はない。その一方、全電動射出成形機であっても、金型の中子等の可動部を駆動させるために、油圧供給装置が配置される場合も少なくはない。そのような場合、流体シリンダ２２５を油圧シリンダとする形態であってもよい。一般的に、油圧供給装置であっても、供給可能な作動油の圧力は、ユーティリティーとして供給されるエアーの圧力よりも高い。そのため、同じノズルタッチ力を発生させるために必要な流体シリンダの径を小さくすることができ、先に説明したような、連結部材２２４の配置の自由度が向上するというメリットがある。

また、作動油はエアーに対して圧縮性が非常に低い。そのため、図７（ａ）に示すように、流体シリンダ２２５のロッド側室への作動油の供給状態を維持させて、ノズルタッチ状態を維持させてもよいが、図６に示すようなソレノイドバルブ２５２が中間位置にある状態（オールポートブロック）、すなわち、流体シリンダ２２５のロッド側室及びヘッド側室両方に接続される管路を閉塞することによっても、ノズルタッチ状態を維持させることが可能である。図６の減圧弁２５１と同じ位置にリリーフ弁を配置させれば、リリーフ弁へのタンクラインへの戻り管路は必要になるものの、リリーフ弁に設定したリリーフ圧力がノズルタッチ力となり、所定圧力の流体（作動油）の供給を継続せずとも、ノズルタッチ状態の維持が可能であるというメリットがある。

１０ 射出成形機、２０ 射出装置、２１ 射出シリンダ、固定盤、３４ 可動盤、３６ 金型、３６ａ 固定型、３６ｂ 可動型、３６ｃ キャビティ、３６ｄ スプルーブッシュ（固定型３６ａ側面）、１２２ サブ基台、１２３ サブ移動装置、１２９ ノズル芯出し機構、２２０ サブ射出装置、２２１ サブ射出シリンダ、２２４ 連結部材、２２５ 流体シリンダ、２２５ａ シリンダロッド、２２５ｂ シリンダ本体部、２２６ 連結補助部材、２２７／２２７’ 摺動許容部、２２７ａ 先端部材、２２７ｂ／２２７ｂ’ 固定部材、２２７ｃ 切り欠き部、２２７ｄ 断熱部材、２２８ 回動部、２５１ 減圧弁、２５２ ソレノイドバルブ、ＣＬ１／ＣＬ２ クリアランス

Claims (2)

1. 射出成形機に取り付けられる金型の開閉方向と直交する方向に配置され、前記金型に溶融樹脂を射出充填するサブ射出装置であって、
   基礎に配置され、上方にサブ射出シリンダが配置されるサブ基台と、
   前記サブ射出シリンダと前記サブ基台との間に配置され、前記サブ射出シリンダを、前記金型の前記開閉方向と直交する方向に移動可能に支持するサブ移動装置と、
   前記金型の固定型の側面と、前記サブ射出シリンダとを連結する連結部材と、
   を備え、
   前記連結部材の一部又はすべてが流体シリンダで構成される
   ことを特徴とするサブ射出装置。
2. 前記連結部材に、前記流体シリンダの伸縮方向と直交する全周方向への所定量の移動を許容する摺動許容部を少なくとも１つ備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のサブ射出装置。

Images