JP2020093445A - 射出シリンダ及び、射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】精密射出に対応でき、樹脂が流れやすく、メンテナンス性が良い逆流防止弁を備えた射出シリンダを提供する。【解決手段】本発明の射出シリンダは、流路弁２７とチェック弁２８、スプリング２９、ピン１０１、キー１０２から成り、プランジャヘッド２６に設けられている。流路弁２７とチェック弁２８と、の外周には射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ凹部形状を有し、チェック弁２８が上下に摺動することで流路を開閉してもよい。【選択図】図３

Description

本発明は、逆流防止の開閉弁が備えられた射出シリンダ及び射出成形機に関するものである。

従来の射出成形機は、射出シリンダ内にプランジャまたはスクリューなどが設けられ、それらが前進することで、樹脂を射出している。また、射出時に樹脂が逆流しないように、逆流を防ぐ機構が設けられている。

特許文献１では、樹脂の圧力とスクリューの回転によって、逆流防止弁を開閉している。

特許第３８７７１９０号

小物や精密部品の安定成形に対応したいというニーズがある。さらに、流動性が低い樹脂が、逆流防止弁で詰まってしまうことがあった。

本発明によれば、樹脂が流れやすく、メンテナンス性が良い開閉弁を備えた射出シリンダ、射出シリンダを備えた射出成形機を提供することができる。

上記課題を解決するために、本発明の射出シリンダは、
先端に押圧部を有するプランジャを移動することで樹脂を射出する射出シリンダであって、
前記射出シリンダ内に設けられ、前記押圧部の先端に樹脂を送る開閉弁は、
前記開閉弁の、前記樹脂の流路の上流側の流路弁と、
前記開閉弁の、前記樹脂の流路の下流側のチェック弁と、を備え、
前記流路弁は、前記射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ凹部形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、樹脂が流れやい射出シリンダ、射出シリンダを備えた射出成形機を提供することができる。

本発明による竪型射出成形機の斜視図である。 本発明による竪型射出成形機の射出機構部の断面図である。 （ａ）は、プランジャ部の、逆流防止弁が閉じた状態を示す図である。 （ｂ）は、プランジャ部の、逆流防止弁が開いた状態を示す図である。 （ａ）は、流路弁の斜視図である。 （ｂ）は、チェック弁の斜視図である。 （ａ）は、回り止めのピンを示す図である。（ｂ）は、回り止めのキーの第一の取り付けパターンを示す断面図である。（ｃ）は、回り止めのキーの第二の取り付けパターンを示す断面図である。 チェック弁の摺動ストロークを示す断面図である。 逆流防止弁の第二の実施形態を表す図である。

本発明による射出機構を竪型射出成形機に応用した一実施形態について、詳細に説明する。本発明は、横型射出成形機にも適応可能であり、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。

図１は、本発明による射出機構を竪型射出成形機に応用した一実施形態を模式的に表す図である。

以下、まず射出部について説明する。射出モータ２０により、駆動プーリ４６と射出ベルト２１を介して従動プーリ４５が回転し、射出ボールねじ１７へと動力が伝わり、ネジの軸が上下する。ネジの軸と連結したプランジャガイドプレート３５が、ガイドポスト３４に案内される。プランジャ２５は、プランジャホルダ４８でプランジャガイド３５に下から上にネジ止めされている。ねじ軸方向の負荷は、不図示の射出軸受けと射出ボールねじ１７とで受ける。

樹脂材料は材料供給口２３を通って、射出シリンダ１へと送られる。なお、樹脂材料の供給の仕方については、手動のガンタイプすなわちディスペンサで送ってもよいし、液体の熱硬化性樹脂のように、全自動でポンプ計量して、吐出量を管理する装置を付随してもよい。

射出シリンダ１への樹脂材料の供給後の構成について、図２の断面図で説明する。射出シリンダ１に送られた樹脂は、バンドヒータ２により加熱され溶融される。熱硬化性樹脂の場合は、バンドヒータ２ではなく、温調水管が加工された冷却ホルダのようなもので冷却する。その場合、ホルダに水管とホースをつけ、外部温調機で、温度を管理する。射出シリンダ１に３Ｄ配管が加工されて直接温調するとなおよい。低圧の樹脂圧力専用機の場合には、樹脂圧力に耐えうる強度が必要でないため、この構成が好ましい。

射出シリンダ１の穴の内径に対して、プランジャ２５の外径は小さく設定され、樹脂材料はその隙間を通って樹脂の押圧部であるプランジャヘッド２６の先端（図３における下側）へと送られる。プランジャ２５が上昇移動する事で、プランジャヘッド２６の先端、すなわち図２のシリンダ樹脂流路６１の部屋（空間）及びノズル樹脂流路６０の空間へと送られる。そしてノズルから不図示の金型に樹脂を射出して成形を行う。

以下、本実施形態における逆流防止弁の構成について以下に説明する。
逆流防止弁は、流路の上流側の弁である流路弁２７と、流路の下流側の弁であるチェック弁２８、チェック弁２８を付勢するバネ部材であるスプリング２９、ピン１０１、キー１０２から成る。

図２におけるプランジャヘッド２６の上部にはスプリング２９と、更にその上にはチェック弁２８が設けられる。チェック弁２８は上下に摺動可能で、その上に流路弁２７が設けられている。

図４において、流路弁２７と、チェック弁２８には外周に流路となる射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ凹部形状（以下、流路部）が複数あり、そこを通過して樹脂が下へと送られる。また、図３（ａ）では、流路弁２７とチェック弁２８とで、流路部が重ならずに流路を塞ぐように回転位相がずれた構造になっている。常時、チェック弁２８がスプリング２９の付勢力で流路弁２７に押し付けられており、流路弁２７の流路部が塞がれている。流路部に流れ込む圧力が強くなると、スプリング２９の力に抗い、チェック弁２８が下に下がり、シールが解除され、チェック弁２８の流路部を通って、プランジャヘッド２６の外周から、下へと流れ込む。図３（ｂ）がその状態を表している。逆流しようとする（樹脂が上方向に行こうとする）と、チェック弁２８が上に上がり、流路弁２７の流路部を塞ぎ、樹脂が戻らないようになる。そのため、常にプランジャヘッド２６には、新しい樹脂が入り、先入先出し構造となり、樹脂の滞留や焼けの問題がない。本実施形態では、バネ部材にスプリング２９を用いているが、板ばね等でもよい。

ここで、射出圧力をＰ１とし、スプリング２９の力をＦとする。プランジャヘッド２６の先の樹脂圧力をＰ２とすると、Ｐ１＞Ｆ＋Ｐ２の時、チェック弁２８が下がり、流路が開き、樹脂材料が下へと流れる。

図２において、プランジャ２５は、射出シリンダ１の内穴に圧入されたシール６５により、樹脂が逆流しないように防御される。また、シール６５の上には、ブッシュ６４が射出シリンダ１の内穴に圧入され、そのブッシュ６４の内周にプランジャ２５の外周が案内され、摺動する。ブッシュ６４は、メタルブッシュが望ましく、上下に動くプランジャ２５の上側のガイドになる。

また、プランジャ２５は、チェック弁２８上の流路弁２７の外周と、射出シリンダ１の内穴とで案内され、摺動する。これがプランジャ２５の下側のガイドとなる。上下のガイドの間隔が広がれば、プランジャ２５の上下の摺動精度（同軸精度、傾き精度）は上がる。プランジャ２５が下がれば下がるほど、摺動精度が向上することになる。装置上、樹脂に負荷をかけ、もっともガイド性の欲しいのは、プランジャが下がり、樹脂圧により逆の反力がかかった状態であり、この機構はその時に精度が出やすい。そのため、樹脂が高圧力の時に摺動精度が高まり、樹脂漏れを低減できる。また、ガイドの寸法精度も管理しやすい。上下に広くとることで、ブッシュ６４の無い外径精度や射出シリンダ１の内径精度、プランジャの外径精度もラフにでき、ブッシュ６４単体だけでなく、装置トータルのコストも下げられる。このとき、チェック弁２８の外径が流路弁２７の外径よりも大きく、プランジャ２５の下側のガイドとなっても構わない。

プランジャ２５の上下動作により、流路の前後で、チェック弁２８を境界として、圧力差が生まれる。プランジャ２５が上昇すると、プランジャ２５の下の樹脂流路の空間（チェック弁２８の下側でありノズル側）は圧力が低くなり、反対側は高くなる。樹脂は圧力の高い方から低い方へ流れる。その際、スプリング２９の力よりも流れる力が強いと樹脂が樹脂流路の空間（ノズル側）へと送られる。また、材料供給側の弁も解放され、プランジャ２５側へ引き込まれる。

プランジャ２５が下降し始めると、プランジャ２５の下の樹脂流路の空間（ノズル側）は圧力が高くなり、反対側は低くなる。樹脂は圧力の高い方から低い方へ行こうとする。その際、スプリング２９の力により、流れる力に抗いチェック弁２８が動き、流路弁２７の流路を塞ぐ。樹脂が樹脂流路の空間（ノズル側）へと送られた量が計量値となる。この正逆のタイミングの差が少ないほど、計量値が安定する。そのため、スプリング２９が付勢する。また、材料供給側の弁が圧力で閉じ、逆流しない。

図６において、プランジャヘッド２６の形状はつば１１３が備えられ、チェック弁２８の摺動ストローク１１４が決められている。これにより、材料供給側からの樹脂の圧力が高くなり過ぎても、ノズル側に樹脂が送られ過ぎず、計量が安定する。そして、チェック弁２８の下に設けられたスプリング２９の耐久性も向上する。

流路弁２７とチェック弁２８の流路部について説明する。
図４では、流路弁の流路部２７ａと、チェック弁の流路部２８ａは射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ凹部形状である。樹脂の流路を丸穴にしないことで、掃除しやすくなり、メンテナンス性が向上する。そして、２８ｂは、流路弁のピンの摺動部であるが、樹脂の流路も兼ねている。本実施例では、図４のように形成されているが、流路部の形状や個数が違っても構わない。流路弁の複数の流路部２７ａをチェック弁の複数の流路部２８ａと互い違いに配置することによって、樹脂がより流れ易くすることができる。

前述の通り、開閉弁が閉じている間、逆流を防ぐために、流路弁２７とチェック弁２８とで回転位相をずらしている。そのために、回り止めの機構を設けている。

図５（ａ）では、流路弁２７にピン１０１を挿入して、チェック弁２８との回り止めをしている。ピン１０１は、チェック弁２８のピン摺動部２８ｂと係合されている。ピン１０１の長さは、チェック弁２８の摺動ストロークよりも長くする。

このとき、ピンの個数は、何個であっても構わない。さらに、ピンを入れるのではなく、流路弁２７にそのような形状を設けてもよい。

図５（ｂ）では、プランジャヘッド２６にキー１０２を入れ、流路弁２７との回り止めをしている。流路弁２７が固定されるので、チェック弁２８の動きが安定する。

また、図５（ｃ）のようにキーが流路弁２７からチェック弁２８にかけて設けられていてもよい。それならば、前述のピンが不要になり、コストダウンできる。

次に、第二の実施形態について説明する。
図７は、開閉弁が開いた状態を示している。これまで説明した実施形態とは異なり、ピン１０１がチェック弁２８に挿入されている。流路弁２７の流路部が増えたので、第一の実施形態よりも、チェック弁２８が下に動きやすく、樹脂が流れやすくなる。このとき、ピンではなく、チェック弁２８にそのような形状が設けられていてもよい。

１. 射出シリンダ
２. バンドヒータ
３. 固定側プラテン
５. シャットオフノズル
１４. Ｏリング
１７. 射出ボールねじ
２０. 射出モータ
２１. 射出ベルト
２３. 材料供給口
２５. プランジャ
２６. プランジャヘッド
２７. 流路弁
２７ａ．流路弁の流路部
２８. チェック弁
２８ａ．チェック弁の流路部
２８ｂ．チェック弁のピン摺動部
２９. スプリング
３４. ガイドポスト
３５. プランジャガイドプレート
４５. 従動プーリ
４６. 駆動プーリ
４７. シリンダバックプレート
４８. プランジャホルダ
６０. ノズル樹脂流路
６１. シリンダ樹脂流路
６４. ブッシュ
６５. シール
６７．射出センサフラッグ
６８. 射出センサ取り付け板
１０１．ピン
１０２．キー
１１３．プランジャヘッドつば部
１１４．チェック弁摺動ストローク

Claims (5)

1. 先端に押圧部を有するプランジャを移動することで樹脂を射出する射出シリンダであって、
   前記射出シリンダ内に設けられ、前記押圧部の先端に樹脂を送る開閉弁は、
   前記開閉弁の、前記樹脂の流路の上流側の流路弁と、
   前記開閉弁の、前記樹脂の流路の下流側のチェック弁と、を備え、
   前記流路弁は、前記射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ凹部形状を有することを特徴とする射出シリンダ。
2. 前記チェック弁を付勢するバネ部材を備え、
   前記バネ部材は、前記チェック弁を閉じる方向に付勢することを特徴とする
   請求項１に記載の射出シリンダ。
3. 前記チェック弁は、
   前記射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ他の凹部形状を有し、
   前記他の凹部形状には、前記流路弁に固定されたピンが挿入され、
   前記バネ部材は、前記チェック弁の他の凹部形状に前記ピンが挿入された範囲で前記チェック弁を閉じる方向に付勢することを特徴とする請求項２に記載の射出シリンダ。
4. 前記チェック弁には、前記射出シリンダ側から内側に向かって凹んだ第２の凹部形状が設けれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出シリンダ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の射出シリンダと、前記射出シリンダから射出された樹脂を成形する金型とを備えたことを特徴とする射出成形機。
   
   

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