JP2017170799A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームにおけるガイドの固定面に対し垂直な方向の射出成形機の寸法を短縮できる、射出成形機の提供。
【解決手段】内部に成形材料が供給されるシリンダと、前記シリンダを支持すると共に、フレームに対し進退する前方サポートと、前記シリンダの内部に進退自在に配設される射出部材と、前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記フレームに対し進退する後方サポートと、前記フレームに固定されるガイドとを有し、前記ガイドは、前記前方サポートと前記後方サポートの共通のガイドとして用いられる、射出成形機。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機に関する。

特許文献１に記載の射出成形機は、金型に対し前後移動可能なベースと、全体がベース上に配置される射出装置本体とを有する。射出装置本体は、金型に突き当てられる加熱バレルと、加熱バレル内に進退自在に配設されるスクリュとを有し、スクリュを前進させることで加熱バレル内の溶融材料を金型キャビティ内に射出する。加熱バレルを支持するハウジングはベースの前側に取付けられ、ハウジングの後方にはベース上でガイドされる可動部材が設けられる。可動部材の下面にリニアガイド等が設けられ、可動部材がベース上を摺動することで加熱バレル内においてスクリュが進退する。

特開２００１−３４１１７６号公報

従来、射出装置本体の全体のガイドと可動部材のガイドとが別々に設けられており、射出装置本体の全体を支持しながらフレーム上を進退するベースが必要であった。このベースがフレームと射出装置本体との間に存在するため、フレームにおけるガイドの固定面に対し垂直な方向の射出成形機の寸法が大きかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、フレームにおけるガイドの固定面に対し垂直な方向の射出成形機の寸法を短縮できる、射出成形機の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
内部に成形材料が供給されるシリンダと、
前記シリンダを支持すると共に、フレームに対し進退する前方サポートと、
前記シリンダの内部に進退自在に配設される射出部材と、
前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記フレームに対し進退する後方サポートと、
前記フレームに固定されるガイドとを有し、
前記ガイドは、前記前方サポートと前記後方サポートの共通のガイドとして用いられる、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、フレームにおけるガイドの固定面に対し垂直な方向の射出成形機の寸法を短縮できる、射出成形機が提供される。

一実施形態による射出成形機の内部構造の側面図である。 一実施形態による射出成形機の側面図である。 図２の一部を拡大すると共に破断して示す図である。 一実施形態による射出成形機の上面図である。 一実施形態による射出成形機の正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、一実施形態による射出成形機の内部構造の側面図である。図２は、一実施形態による射出成形機の側面図である。各図面において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ方向はシリンダ４１の軸方向、Ｙ方向はフレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し平行な方向、Ｚ方向はフレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し垂直な方向である。

射出成形機は、フレームＦｒと、射出装置４０と、制御装置９０とを有する。以下、充填時のスクリュ４３の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ４３の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。

射出装置４０は、フレームＦｒに対し進退自在とされ、金型装置に対し進退自在とされる。射出装置４０は、金型装置にタッチされ、金型装置内のキャビティ空間に成形材料を充填する。キャビティ空間に充填された成形材料を冷却固化させることで、成形品が得られる。射出装置４０は、例えば、シリンダ４１、ノズル４２、スクリュ４３、冷却器４４、計量モータ４５、射出モータ４６、荷重検出器４７、加熱器４８、および温度検出器４９などを有する。

シリンダ４１は、供給口４１ａから内部に供給された成形材料を加熱する。供給口４１ａはシリンダ４１の後部に形成される。シリンダ４１の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器４４が設けられる。冷却器４４よりも前方において、シリンダ４１の外周には、バンドヒータなどの加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。

シリンダ４１は、シリンダ４１の軸方向（図１および図２中左右方向）に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器４９の実測温度が設定温度になるように、制御装置９０が加熱器４８を制御する。シリンダ４１の後端部が、前方サポート５１に取付けられる。前方サポート５１が取付けられる前方スライダ５２は、フレームＦｒに固定されるガイドＧｄに沿って滑動する。

ノズル４２は、シリンダ４１の前端部に設けられ、金型装置に対し押し付けられる。ノズル４２の外周には、加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。ノズル４２の実測温度が設定温度になるように、制御装置９０が加熱器４８を制御する。

スクリュ４３は、シリンダ４１内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ４３を回転させると、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ４１からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。その後、スクリュ４３を前進させると、スクリュ４３前方の成形材料がノズル４２から射出され、金型装置内に充填される。スクリュ４３が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

計量モータ４５は、スクリュ４３を回転させる。計量モータ４５は、図１に示すように、計量モータ４５の出力軸６１を回転自在に支持する軸受６２を保持する軸受ホルダ６３と共に、後方サポート５３に取付けられる。後方サポート５３が取付けられる後方スライダ５４は、前方スライダ５２よりも後方において、ガイドＧｄに沿って滑動する。

計量モータ４５の出力軸６１は、スクリュ４３の延長軸と同一直線上に配される。計量モータ４５の出力軸６１は、軸受６２の前方に、スクリュ４３の延長軸を嵌合する嵌合部６１ａを有する。嵌合部６１ａは、スクリュ４３の延長軸が挿入される挿入穴を有し、スクリュ４３の延長軸よりも大きい直径を有する。

尚、本実施形態の計量モータ４５は、後方サポート５３に支持されフレームＦｒに対し進退自在とされるが、後方サポート５３よりもさらに後方においてフレームＦｒに対し固定されてもよい。後者の場合、計量モータ４５の出力軸は、スクリュ４３の延長軸とスプライン結合される。

尚、本実施形態の計量モータ４５の出力軸は、スクリュ４３の延長軸と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。後者の場合、計量モータ４５の回転運動は、ベルトやプーリなどの回転伝達部材を介してスクリュ４３に伝達される。

射出モータ４６は、スクリュ４３を進退させる。射出モータ４６は、図２に示すように前方サポート５１に取付けられる。射出モータ４６の回転運動は、運動変換機構５５によって前方サポート５１に対する後方サポート５３の直線運動に変換される。

運動変換機構５５は、ねじ軸５６と、ねじ軸５６に螺合するねじナット５７とを有する。ねじ軸５６と、ねじナット５７との間には、ボールまたはローラが介在してよい。

図２では、ねじ軸５６が射出モータ４６の出力軸に連結され、ねじナット５７が後方サポート５３に固定されている。射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸５６が回転し、ねじナット５７が進退することで、後方サポート５３やスクリュ４３が進退する。

尚、ねじ軸５６とねじナット５７の配置は、図２の配置に限定されない。ねじ軸５６とねじナット５７の配置としては、図２の配置の他に、例えば、下記（１）の配置や下記（２）の配置が挙げられる。

（１）前方サポート５１に固定される射出モータ４６の出力軸にねじナット５７が固定され、ねじ軸５６が後方サポート５３に固定されていてもよい。この場合、射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじナット５７が回転し、ねじ軸５６が進退することで、後方サポート５３やスクリュ４３が進退する。

（２）前方サポート５１に固定される射出モータ４６の出力軸にねじ軸５６の前端部がスプライン結合され、ねじ軸５６の後端部が後方サポート５３に回転自在に支持され、ねじナット５７が前方サポート５１に固定されていてもよい。この場合、射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸５６が回転しながら進退することで、後方サポート５３やスクリュが進退する。

尚、本実施形態の射出モータ４６は、前方サポート５１に取付けられるが、後方サポート５３に取付けられてもよい。射出モータ４６の配置に応じて、ねじ軸５６とねじナット５７の配置が適宜変更されてよい。

尚、本実施形態の射出モータ４６の出力軸は、ねじ軸５６やねじナット５７と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。この場合、射出モータ４６の回転運動は、ベルトやプーリなどの回転伝達部材を介して運動変換機構５５に伝達される。

荷重検出器４７は、射出モータ４６とスクリュ４３との間の力の伝達経路に設けられ、スクリュ４３に作用する荷重を検出する。例えば成形材料からスクリュ４３に作用する荷重は、スクリュ４３の延長軸や計量モータ４５の出力軸６１、軸受６２、軸受ホルダ６３などを介して荷重検出器４７に伝達される。一方、スクリュ４３を進退させる射出モータ４６の駆動力は、運動変換機構５５や後方サポート５３などを介して荷重検出器４７に伝達される。尚、荷重検出器４７の設置位置は特に限定されない。

荷重検出器４７は、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。荷重検出器４７の検出結果は、スクリュ４３が成形材料から受ける圧力、スクリュ４３に対する背圧、スクリュ４３から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

制御装置９０は、図１や図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２と、入力インターフェイス９３と、出力インターフェイス９４とを有する。制御装置９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置９０は、入力インターフェイス９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス９４で外部に信号を送信する。制御装置９０は、充填工程、保圧工程、計量工程などを制御する。

充填工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定速度で前進させ、スクリュ４３の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置内のキャビティ空間に充填させる。スクリュ４３の位置や速度は、例えば射出モータ４６のエンコーダ４６ａを用いて検出する。エンコーダ４６ａは、射出モータ４６の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。スクリュ４３の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。スクリュ４３の設定速度は、スクリュ４３の位置や時間などに応じて変更されてよい。

尚、充填工程においてスクリュ４３の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ４３を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ４３の停止の代わりに、スクリュ４３の微速前進または微速後退が行われてもよい。

保圧工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定圧力で前方に押し、金型装置内のキャビティ空間に充填された成形材料に圧力をかける。冷却収縮による不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力は、例えば荷重検出器４７を用いて検出する。

保圧工程ではキャビティ空間の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

計量工程では、計量モータ４５を駆動してスクリュ４３を設定回転数で回転させ、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。スクリュ４３の回転数は、例えば計量モータ４５のエンコーダ４５ａを用いて検出する。エンコーダ４５ａは、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。

計量工程では、スクリュ４３の急激な後退を制限すべく、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ４３に対する背圧は、例えば荷重検出器４７を用いて検出する。スクリュ４３が設定位置まで後退し、スクリュ４３の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。

ところで、本実施形態のガイドＧｄは、前方サポート５１と後方サポート５３の共通のガイドとして用いられる。よって、従来のように射出装置４０の全体のガイドと後方サポート５３のガイドとが別々に設けられる場合とは異なり、射出装置４０の全体を支持しながらフレームＦｒ上を進退するベースが不要である。そのため、射出成形機のＺ方向寸法を短縮できる。また、ガイドの共通化を図ることにより、コストを削減できる。

前方サポート５１は前方スライダ５２に取付けられ、後方サポート５３は後方スライダ５４に取付けられる。後方スライダ５４は前方スライダ５２の後方に設けられ、前方スライダ５２と後方スライダ５４とは同一のガイドＧｄに沿って滑動する。

射出装置４０のメンテナンス時に、フレームＦｒに対しシリンダ４１やスクリュ４３などを旋回させる作業が行われる。シリンダ４１やスクリュ４３の中心線を金型装置から外すことで、シリンダ４１やスクリュ４３のメンテナンスが容易になる。

前方サポート５１は、前方スライダ５２に対し、旋回ピン６６（図１参照）などを中心に旋回可能に取付けられてよい。一方、後方サポート５３は、後方スライダ５４に対し、ボルト６７（図２参照）などで取外し可能に取付けられてよい。後方サポート５３を後方スライダ５４から取り外すことで、前方サポート５１の旋回が可能になる。メンテナンス後、後方サポート５３は後方スライダ５４に再び取外し可能に取付けられる。この場合、フレームＦｒとガイドＧｄとの間に後述の旋回プレートが存在しない分、射出成形機のＺ方向寸法を短縮できる。

尚、後方サポート５３が後方スライダ５４に対し旋回可能に取付けられ、且つ、前方サポート５１が前方スライダ５２に対し取外し可能に取付けられてもよい。前方サポート５１を前方スライダ５２から取り外すことで、後方サポート５３の旋回が可能になる。メンテナンス後、前方サポート５１は前方スライダ５２に再び取外し可能に取付けられる。この場合も、フレームＦｒとガイドＧｄとの間に後述の旋回プレートが存在しない分、射出成形機のＺ方向寸法を短縮できる。

尚、フレームＦｒに対しシリンダ４１やスクリュ４３などを旋回させる手段として、フレームＦｒとガイドＧｄとの間に旋回プレートが設けられてもよい。旋回プレートは、ガイドＧｄを保持しながらフレームＦｒに対し旋回する。この場合、後方サポート５３の後方スライダ５４に対する取外しや取付けの作業や、前方サポート５１の前方スライダ５２に対する取外しや取付けの作業が不要である。

図３は、図２の一部を拡大すると共に破断して示す図である。射出成形機は、ねじ軸５６の中心線とねじナット５７の中心線とを合わせる芯合わせ機構７０を有する。芯合わせ機構７０は、例えば、射出モータ４６の取付位置を調整する第１調整機構７１と、ねじナット５７の取付位置を調整する第２調整機構７５とを有する。尚、芯合わせ機構７０は、第１調整機構７１および第２調整機構７５のいずれか一方のみを有してもよい。

第１調整機構７１は、前後方向視（Ｘ方向視）で、前方サポート５１に対し射出モータ４６を変位可能に連結する。第１調整機構７１は、例えば第１調整ボルト７２と、第１調整ボルト７２の軸部が挿通されるボルト挿通穴が形成される第１調整板７３とを有する。

第１調整ボルト７２の軸部は、第１調整板７３のボルト挿通穴に挿通され、前方サポート５１のボルト穴に螺合される。第１調整ボルト７２の頭部は、第１調整板７３を前方サポート５１に押し付ける。

第１調整板７３には、射出モータ４６が取付けられている。第１調整板７３のボルト挿通穴は、第１調整ボルト７２の軸部よりも大径であって、且つ、第１調整ボルト７２の頭部よりも小径である。

第１調整ボルト７２を緩め、第１調整ボルト７２の軸直交方向にボルト挿通穴が形成される第１調整板７３を変位させることで、前方サポート５１に対し射出モータ４６やねじ軸５６を変位させることができる。ねじ軸５６とねじナット５７との芯合わせ後、第１調整ボルト７２を締め付ける。

尚、第１調整機構７１は、図３の構成に限定されない。例えば、前方サポート５１と射出モータ４６との間に挟むシムの厚さや形状などを変えることにより、射出モータ４６の取付位置を調整してもよい。

第２調整機構７５は、前後方向視で、後方サポート５３に対しねじナット５７を変位可能に連結する。第２調整機構７５は、例えば第２調整ボルト７６と、第２調整ボルト７６の軸部が挿通されるボルト挿通穴が形成される第２調整板７７とを有する。

第２調整ボルト７６の軸部は、第２調整板７７のボルト挿通穴に挿通され、後方サポート５３のボルト穴に螺合される。第２調整ボルト７６の頭部は、第２調整板７７を後方サポート５３に押し付ける。

第２調整板７７には、ねじナット５７が取付けられている。第２調整板７７のボルト挿通穴は、第２調整ボルト７６の軸部よりも大径であって、且つ、第２調整ボルト７６の頭部よりも小径である。

第２調整ボルト７６を緩め、第２調整ボルト７６の軸直交方向にボルト挿通穴が形成される第２調整板７７を変位させることで、後方サポート５３に対しねじナット５７を変位させることができる。ねじナット５７とねじ軸５６との芯合わせ後、第２調整ボルト７６を締め付ける。

尚、第２調整機構７５は、図３の構成に限定されない。例えば、後方サポート５３とねじナット５７との間に挟むシムの厚さや形状などを変えることにより、ねじナット５７の取付位置を調整してもよい。

尚、本実施形態では前方サポート５１に射出モータ４６が取付けられ、後方サポート５３にねじナット５７が取付けられるが、上述の如く、本発明はこれに限定されない。第１調整機構７１は、前後方向視で、前方サポート５１および後方サポート５３のうちの一方に対し、射出モータ４６を変位可能に連結してよい。また、第２調整機構７５は、前後方向視で、前方サポート５１および後方サポート５３のうちの他方に対し、ねじ軸５６またはねじナット５７を変位可能に連結してよい。

図４は、一実施形態による射出成形機の上面図である。図４に示すように、フレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し垂直な方向（Ｚ方向）から見たときに、ねじ軸５６とガイドＧｄとが重なってよい。射出モータ４６を駆動して前方サポート５１に対し後方サポート５３を進退させるとき、Ｚ方向視でねじ軸５６の軸力によるガイドＧｄの曲げモーメントの発生を抑制でき、ガイドＧｄの歪みや破損が抑制できる。

図４ではガイドＧｄが一対設けられており、Ｚ方向視で一対のガイドＧｄと重なるように一対のねじ軸５６が設けられている。尚、ガイドＧｄの本数やねじ軸５６の本数は特に限定されない。Ｚ方向視で一のねじ軸５６と一のガイドＧｄとが重なっていれば、ガイドＧｄの歪みや破損を抑制する効果が得られる。

図５は、一実施形態による射出成形機の正面図である。図５に示すように、射出モータ４６は、複数であって、前後方向視でシリンダ４１の中心線を中心に対称に配されてよい。複数の射出モータ４６の駆動力によって、スクリュ４３をバランス良く押すことができる。

図５では複数の射出モータ４６が、フレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し垂直な方向にずらして配され、フレームＦｒから異なる高さの位置に配されている。よって、冷却器４４の片側にスペースＳＰを確保でき、このスペースＳＰに機械部品などを設けることができる。このスペースＳＰに設けられる機械部品としては、例えば、シリンダ４１から成形材料を排出する排出管などが挙げられる。

以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば上記実施形態の射出装置４０は、シリンダ４１の軸方向が水平方向の横型であるが、シリンダ４１の軸方向が上下方向の竪型でもよい。

上記実施形態の射出装置４０はインライン・スクリュ方式であり、スクリュが特許請求の範囲に記載の射出部材に対応するが、本発明はこれに限定されない。例えば、射出装置４０は、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。スクリュおよびプランジャの少なくとも一方が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

４０ 射出装置
４１ シリンダ
４２ ノズル
４３ スクリュ
４５ 計量モータ
４６ 射出モータ
４７ 荷重検出器
９０ 制御装置

Claims (10)

1. 内部に成形材料が供給されるシリンダと、
   前記シリンダを支持すると共に、フレームに対し進退する前方サポートと、
   前記シリンダの内部に進退自在に配設される射出部材と、
   前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記フレームに対し進退する後方サポートと、
   前記フレームに固定されるガイドとを有し、
   前記ガイドは、前記前方サポートと前記後方サポートの共通のガイドとして用いられる、射出成形機。
2. 前記前方サポートが取付けられ、前記ガイドに沿って滑る前方スライダと、
   前記後方サポートが取付けられ、前記ガイドに沿って滑る後方スライダとを有する、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記前方サポートが前記前方スライダに対し旋回可能に取付けられ、且つ、前記後方サポートが前記後方スライダに対し取外し可能に取付けられる、請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記後方サポートが前記後方スライダに対し旋回可能に取付けられ、且つ、前記前方スライダが前記前方スライダに対し取外し可能に取付けられる、請求項２または３に記載の射出成形機。
5. 前記シリンダに対し前記射出部材を進退させる射出モータと、
   前記射出モータの回転運動を、前記前方サポートに対する前記後方サポートの直線運動に変換する運動変換機構とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
6. 前記運動変換機構は、ねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するねじナットとを有し、
   前記前方サポートおよび前記後方サポートは、一方に前記射出モータが取付けられ、他方に前記ねじ軸または前記ねじナットが取付けられる、請求項５に記載の射出成形機。
7. 前記ねじ軸の中心線と前記ねじナットの中心線とを合わせる芯合わせ機構を有する、請求項６に記載の射出成形機。
8. 前記フレームにおける前記ガイドの固定面に対し垂直な方向から見たときに、前記ねじ軸と、前記ガイドとが重なる、請求項６または７に記載の射出成形機。
9. 前記射出モータは、複数であって、前記シリンダの中心線を中心に対称に配される、請求項５〜８のいずれか１項に記載の射出成形機。
10. 複数の前記射出モータは、前記フレームにおける前記ガイドの固定面に対し垂直な方向にずらして配される、請求項９に記載の射出成形機。

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