JPH1177773A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度の射出成形を行え、かつ小型化を図れ
る射出成形機を提供する。 【解決手段】 シリンダ１に摺動可能に移動する第１の
プランジャ９と、第１のプランジャ９に摺動可能に移動
する第２のプランジャ１０と、第２のプランジャ１０の
下端に形成した溶融押出し部１７と、溶融押出し部１７
とシリンダ１との間の隙間にある樹脂材料３４を加熱し
て溶融する外部ヒータ２１と備え、樹脂材料３４をシリ
ンダ１内に供給すると、第１のプランジャ９を下方向に
駆動して樹脂材料３４を圧縮し、外部ヒータ２１によっ
て加熱溶融し、第１，２のプランジャ９，１０を一体に
下方向に駆動して溶融押出し部１７の下端を孔部２０内
壁に密着させることにより、溶融した樹脂材料をノズル
孔３から射出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂材料を成
形加工する際に使用する射出成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂材料を成形加工する場合、樹脂
材料を流動状態に保ち、圧力を加えて成形金型内に封入
するのが一般的である。図４(a),(b)は従来のプランジ
ャ式の樹脂成形装置を示す説明図である。この図におい
て、７０は型締めラム、７１は金型の可動盤、７２は金
型の固定盤、７３はホッパ、７４はシリンダ、７５はプ
ランジャ、７６はトーピード、７７はヒータ、７８はノ
ズル、７９は冷却水を通す孔、８０はノックアウトピ
ン、８１はスプルロックピン、８２はスプル、８３はラ
ンナ、８４はゲート、８５は成形品である。図４(a)に
示すように、粒状（ペレット）樹脂材料がホッパ７３に
貯えられており、可動盤７１を駆動して金型を閉じ、ま
た、ホッパ７３からシリンダ７４内に供給されている粒
状樹脂材料をプランジャ７５を前進させてトーピード７
６およびヒータ７７まで押出し、粒状樹脂材料を溶か
し、さらにプランジャ７５を前進させて、やわらかくな
った樹脂材料をノズル７８から金型キャビティ内に射出
する。

【０００３】その後、図４(b)に示すように、プランジ
ャ７５を後退させると、ホッパ７３からシリンダ７４内
に粒状樹脂材料が供給される。一方、金型を開いて冷却
固化した成形品８５を取り出す、この間、射出ユニット
は少し後退し、ノズル７８先端は金型から離れている。

【０００４】図５(a),(b)は従来のインラインスクリュ
式の樹脂成形装置を示す説明図である。この図におい
て、９０はスクリュ、９１はプランジャ、９２はヒー
タ、９３はチェックバルブ、９４はホッパ、９５は減速
ギア、９６はモータ、９７は背面圧調節バルブ、９８は
リミットスイッチ、９９はノズル、１００はシリンダで
ある。なお、図５(a),(b)では金型を省略してあるが、
前記図４(a),(b)と同様の金型が配設されている。図５
(a)は射出を終わった状態を示し、射出終了後、モータ
９６の回転によってスクリュ９０は回転し、成形材料は
シリンダ１００内をノズル９９の方向に送られつつ可塑
化される。こうしてシリンダ１００先端部に可塑化され
た材料が蓄積されるにつれてその背圧によりスクリュ９
０は後退していく。そして蓄積量が１回の射出量に達し
た時、リミットスイッチ９８が作動して（図５(b)の状
態）、スクリュ９０の回転は停止し、次いで、スクリュ
９０及びプランジャ９１が前進して成形材料を金型キャ
ビティに射出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
プランジャ式の前者では、樹脂を溶かすためと、溶かし
た樹脂を射出する仕事を１本のプランジャで行っている
ため、安定性に欠け、射出圧力のコントロールが難しい
ものであった。一方、インラインスクリュ式の後者で
は、樹脂を溶かす仕事をスクリュで行い、溶かした樹脂
を射出する仕事をスクリュ先端で行っているため、射出
圧力は安定するものの、スクリュ等に樹脂滞留が多く、
また、装置が複雑化し、小型化が難しいものであった。

【０００６】本発明の第１の課題は、樹脂滞留が少な
く、射出圧力のコントロールを容易に行なうことがで
き、また、インラインスクリュ式のような回転機構を必
要としないで駆動系を簡略化できて、高精度の射出成形
を行え、かつ小型化を図れる射出成形機を提供すること
である。

【０００７】本発明の第２の課題は、２つのクラッチを
制御することによって１つの駆動源により、２つのプラ
ンジャを別々にあるいは一体に駆動させることができ、
駆動系を簡略化できて駆動源も削減でき、小型化及び低
コスト化を図れる射出成形機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題は、ノズ
ル孔を有するシリンダと、前記シリンダに摺動可能に嵌
入され、貫通孔を有する第１のプランジャと、前記第１
のプランジャの貫通孔に貫通して摺動可能に前記シリン
ダ内を移動する第２のプランジャと、前記第２のプラン
ジャの前記シリンダ内の端部に形成した溶融押出し部
と、前記溶融押出し部と前記シリンダとの間の隙間にあ
る樹脂材料を加熱して溶融するヒータと備え、前記樹脂
材料を前記シリンダ内に供給すると、前記第１のプラン
ジャを前記シリンダへの挿し込み方向に駆動して前記樹
脂材料を前記溶融押出し部と前記シリンダとの間の隙間
に圧縮し、前記ヒータによって加熱溶融し、前記第１の
プランジャ及び前記第２のプランジャを一体に前記シリ
ンダへの挿し込み方向に前記溶融押出し部を移動させる
ことにより、前記溶融した樹脂材料を前記ノズル孔から
射出させるようにした第１の手段により解決される。上
記第２の課題は、第１の手段において、前記第１のプラ
ンジャには、前記第２のプランジャと連結あるいは連結
解除する第１のクラッチが固設され、本体ベースには、
前記第２のプランジャと連結あるいは連結解除する第２
のクラッチが固設され、前記第１のプランジャを移動動
作させる駆動手段を備え、前記樹脂材料の圧縮時には、
前記第１のクラッチをオフして前記第１のプランジャと
前記第２のプランジャを連結解除するとともに、前記第
２のクラッチをオンして前記第２のプランジャを前記本
体ベースに連結し、前記駆動手段を駆動して前記第１の
プランジャのみを前記シリンダへの挿し込み方向に移動
させ、前記溶融した樹脂材料の射出時には、前記第１の
クラッチをオンして前記第１のプランジャと前記第２の
プランジャを連結するとともに、前記第２のクラッチを
オフして前記第２のプランジャを前記本体ベースに連結
解除し、前記駆動手段を駆動して前記第１のプランジャ
及び前記第２のプランジャを共に前記シリンダへの挿し
込み方向に駆動させた第２の手段により解決される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る射出成
形機の一実施の形態を示す縦断面図、図２（ａ），
（ｂ）は一実施の形態の一部を省略して動作状態を示す
縦断面図及びＡ−Ａ線断面図、図３（ａ），（ｂ）は一
実施の形態の一部を省略して動作状態を示す縦断面図で
ある。

【００１０】これらの図において、１は円筒状のシリン
ダで、シリンダ１の下端には連結部２を介してノズル孔
３が穿設されたノズル部材４がボルト・ナット等の固定
具によって固定されている。この連結部２の内周面に
は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、中心軸方向に沿
ったスプライン溝部３０が形成されている。また、シリ
ンダ１の下部には、本体ベース５に固定するための固定
部６が一体に形成されている。なお、シリンダ１及び連
結部２及びノズル部材４がシリンダを構成している。シ
リンダ１の上部には、粒状樹脂材料３４を供給するため
の供給路７が接続されている。この供給路７には風車状
の計量機８が備えられ、例えば、図示しないホッパから
供給路７を経て供給される粒状樹脂材料３４の量を計量
して所定量だけ供給する。

【００１１】シリンダ１の孔には円筒状の第１のプラン
ジャ９がスライド自在に嵌合され、さらに、第１のプラ
ンジャ９の孔に第２のプランジャ１０がスライド自在に
嵌合されている。第１のプランジャ９は、シリンダ１の
孔に嵌合されている円筒部１１と、円筒部１１の上端に
一体に形成され、シリンダ１の孔外に配設されたフラン
ジ部１２とから構成されている。このフランジ部１２に
は第１のクラッチ１３が固定されており、第１のクラッ
チ１３をオンすることによって第２のプランジャ１０を
連結して第１のプランジャ９と一体化できるようになっ
ている。また、フランジ部１２及び第１のクラッチ１３
にはラック１４が固定されており、このラック１４にピ
ニオン１５が噛み合わされている。このピニオン１５を
図示しないサーボモータ等の駆動源によって正逆回転さ
せることにより、ラック１４を図１の上下方向に駆動す
ることができる。したがって、ラック１４と一体の第１
のプランジャ９及び第１のクラッチ１３も図１の上下方
向に駆動することができる。第１のプランジャ９を下方
向に駆動することによりシリンダ１内に供給された粒状
樹脂材料３４を下方に押して圧縮する。

【００１２】第２のプランジャ１０は、上端から下端の
１／３程度まで第１のプランジャ９の孔に嵌合する程度
の外径を持ったスライド部１６と、スライド部１６の下
端から円錐形状に外形を大きくしさらに下端にいくにし
たがって円錐形状に先細に形成された溶解押出し部(ト
ーピード)１７とから構成されている。溶解押出し部１
７の外周面には、図２(a),(b)に示すように、スプライ
ン溝部３１が形成され、スプライン溝部３１の凸凹が連
結部２のスプライン溝部３０の凸凹と嵌合されており、
したがって、第２のプランジャ１０はシリンダ１の軸方
向のみ移動できるようになっている。また、スプライン
溝部３０とスプライン溝部３１の噛み合いによって図２
(b)に示すように、隙間３２が形成されており、この隙
間３２に樹脂材料３４が圧縮して充填・溶融されて更に
ノズル孔３までの溶解押出し部１７とノズル部材４との
間の隙間３３に満たされることになる。なお、図２(a)
の符号３５は前回の射出成形で残った樹脂材料である。
第２のプランジャ１０のスライド部１６の上端は、シリ
ンダ１の孔及び第１のプランジャ９の孔及び第１のクラ
ッチ１３の上方に突出されており、さらに、第１のクラ
ッチ１３の上方に配設された第２のクラッチ１９に挿入
されている。第２のクラッチ１９は本体ベース５に固定
されている。この第２のクラッチ１９をオンすることに
よって第２のプランジャ１０を固定し、オフすることに
よって第２のプランジャ１０の上下動が可能となる。

【００１３】ノズル部材４は、前述したように、シリン
ダ１の下端に連結部２を介して固定されている。ノズル
部材４にはノズル孔３が穿設されているとともに、ノズ
ル孔３からしだいに内径を大きくした円錐状の孔部２０
が形成されている。孔部２０の円錐形状は、第２のプラ
ンジャ１０の溶解押出し部１７の下端と同一形状に形成
されており、したがって、第２のプランジャ１０が下方
向に駆動した時、溶解押出し部１７と孔部２０とが密着
するようになっている。

【００１４】なお、２１は溶解押出し部１７のあるシリ
ンダ１の外周面に配設された外部ヒータ、２２は金型の
固定側盤、２３はプラテン、２４は金型の可動側盤、２
５はプラテン、２６はエジェクト機構である。

【００１５】次に、前記実施の形態の動作について図１
ないし図３を参照して説明する。図１の供給路７から粒
状の樹脂材料３４をシリンダ１内に供給する（図２(a)
参照）。樹脂材料３４の圧縮時には、第１のクラッチ１
３をオフして第１のプランジャ９と第２のプランジャ１
０との連結を解除するとともに、第２のクラッチ１９を
オンして第２のプランジャ１０を本体ベース５に連結固
定する。そして、駆動手段を駆動してピニオン１５を図
１で反時計回り方向に回転させてラック１４を介して第
１のプランジャ９のみ下方向に駆動する。そして、図３
(a)に示すように、第１のプランジャ９の下方向への移
動によってシリンダ１内の樹脂材料３４は下方向へ押さ
れて溶融押出し部１７とシリンダ１あるいはシリンダ部
材４との間の隙間３２，３３に圧縮される。また、この
とき第１のプランジャ９によって供給路７が塞がれてい
る。そして、外部ヒータ２１によって隙間３２，３３の
樹脂材料３４あるいは残った（固化した）樹脂材料３５
を加熱溶融する。そして、第１のプランジャ９の圧縮力
によって、溶融した樹脂材料３６は溶融押出し部１７の
下端と孔部２０内壁との隙間３３内に貯溜される。次の
溶融した樹脂材料３６の射出時には、第１のクラッチ１
３をオンして第１のプランジャ９と第２のプランジャ１
０を連結するとともに、第２のクラッチ１９をオフして
第２のプランジャ１０を本体ベース５に連結解除する。
これによって第１のプランジャ９及び第２のプランジャ
１０とが一体化される。そして、駆動手段を駆動してピ
ニオン１５を図１で反時計回り方向に回転させてラック
１４を介して図３(a)の状態から第１のプランジャ９及
び第２のプランジャ１０共に下方向に駆動する。そし
て、第１のプランジャ９及び第２のプランジャ１０の圧
縮力で樹脂材料全体をノズル孔３方向に押圧しながら溶
融押出し部１７の下端がノズル孔３へ連通する孔部２０
内壁に密着されていく。これにより、図３(b)に示すよ
うに、隙間３３内の溶融した樹脂材料３６をノズル孔３
から金型のキャビティ内に射出させる。３７は図示しな
いキャビティ内に射出されて成形された成形品を示して
ある。なお、図３(b)の状態で、第１のプランジャ９の
近く樹脂材料は溶融されずに粒状樹脂材料３４のままで
あっても良く、あるいは全て溶融されていても良い。射
出が終了すると、第１のプランジャ９及び第２のプラン
ジャ１０を一体に上方向に駆動して図２(a)の状態に戻
って供給路７が開く。そして、供給路７から樹脂材料３
４をシリンダ１内に供給して前述した工程を繰り返す。
この間に、金型のキャビティ内で冷却固化した樹脂成形
品は金型を開いてエジェクト機構２６によって放出され
た後、再び型締めされ、次の射出成形が行われる。

【００１６】このような前記実施の形態にあっては、下
端にノズル孔３を有するシリンダ１と、シリンダ１に摺
動可能に移動する第１のプランジャ９と、第１のプラン
ジャ９に摺動可能に移動する第２のプランジャ１０と、
第２のプランジャ１０の下端に形成した溶融押出し部１
７と、溶融押出し部１７とシリンダ１との間の隙間にあ
る樹脂材料３４を加熱して溶融する外部ヒータ２１と備
え、ノズル孔３へ連通する孔部２０の形状を溶融押出し
部１７の下端の形状と同一形状に形成し、樹脂材料３４
をシリンダ１内に供給すると、第１のプランジャ９を下
方向に駆動して樹脂材料３４を溶融押出し部１７とシリ
ンダ１との間の隙間に圧縮し、外部ヒータ２１によって
加熱溶融し、第１のプランジャ９及び第２のプランジャ
１０を一体に下方向に駆動して溶融押出し部１７の下端
をノズル孔３へ連通する孔部２０に密着させることによ
り、溶融した樹脂材料をノズル孔３から射出させるよう
にしたため、溶融した樹脂材料３６を第２のプランジャ
１０の溶融押出し部１７で直接押し出すので、樹脂滞留
が少なく、射出圧力のコントロールを容易に行なうこと
ができる。また、インラインスクリュ式のような回転機
構を必要としないので、駆動系を簡略化できる。したが
って、高精度の射出成形を行え、かつ小型化を図れる。
また、前記実施の形態にあっては、第１のプランジャ９
には、第２のプランジャ１０と連結あるいは解除される
第１のクラッチ１３が固設され、本体ベース５には、第
２のプランジャ１０と連結あるいは解除される第２のク
ラッチ１９が固設され、第１のプランジャ９を上下方向
に駆動させる駆動手段（ラック１４，ピニオン１５，サ
ーボモータ等）を備え、樹脂材料３４の圧縮時には、第
１のクラッチ１３をオフして第１のプランジャ９と第２
のプランジャ１０を連結解除するとともに、第２のクラ
ッチ１９をオンして第２のプランジャ１０を本体ベース
５に連結し、駆動手段を駆動して第１のプランジャ９の
みを下方向に駆動させ、溶融した樹脂材料３６の射出時
には、第１のクラッチ１３をオンして第１のプランジャ
９と第２のプランジャ１０を連結するとともに、第２の
クラッチ１９をオフして第２のプランジャ１０を本体ベ
ース５に連結解除し、駆動手段を駆動して第１のプラン
ジャ９及び第２のプランジャ１０を共に下方向に駆動さ
せたため、２つのクラッチを制御することによって１つ
の駆動源により、２つのプランジャを別々にあるいは一
体に駆動させることができ、駆動系を簡略化できて駆動
源も削減でき、小型化及び低コスト化を図れる。

【００１７】なお、前記実施の形態では、シリンダを立
てノズル孔３を下にした状態で説明したが、本発明はこ
れに限られるものでなく、シリンダを斜めあるいは横に
した状態でも適用できる。また、駆動手段はラック１
４，ピニオン１５，あるいはサーボモータに限らず、駆
動伝達系としてリンク機構やベルト等を使用しても良
く、また、位置センサを設けてモータを制御したり、あ
るいはソレノイド等の駆動部を使用しても良い。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、樹脂材料
をシリンダ内に供給すると、第１のプランジャを下方向
に駆動して樹脂材料を溶融押出し部とシリンダとの間の
隙間に圧縮し、ヒータによって加熱溶融し、第１のプラ
ンジャ及び第２のプランジャを一体に下方向に駆動して
溶融押出し部の下端をノズル孔へ連通する孔に密着させ
ることにより、溶融した樹脂材料をノズル孔から射出さ
せるようにしたため、溶融した樹脂材料を第２のプラン
ジャの溶融押出し部で直接押し出すので、樹脂滞留が少
なく、射出圧力のコントロールを容易に行なうことがで
きる。また、インラインスクリュ式のような回転機構を
必要としないので、駆動系を簡略化できる。したがっ
て、高精度の射出成形を行え、かつ小型化を図れる。請
求項２記載の発明によれば、樹脂材料の圧縮時には、第
１のクラッチをオフ、第２のクラッチをオンして、駆動
手段を駆動して第１のプランジャのみを下方向に駆動さ
せ、溶融した樹脂材料の射出時には、第１のクラッチを
オン、第２のクラッチをオフして、駆動手段を駆動して
第１のプランジャ及び第２のプランジャを共に下方向に
駆動させたため、２つのクラッチを制御することによっ
て１つの駆動源で２つのプランジャを別々にあるいは一
体に駆動させることができ、駆動系を簡略化できて駆動
源も削減でき、小型化及び低コスト化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形機の一実施の形態を示す
縦断面図である。

【図２】(a),(b)は一実施の形態の一部を省略して動作
状態を示す縦断面図及びＡ−Ａ線断面図である。

【図３】(a),(b)は一実施の形態の一部を省略して動作
状態を示す縦断面図である。

【図４】(a),(b)は従来のプランジャ式の樹脂成形装置
を示す説明図である。

【図５】(a),(b)は従来のインラインスクリュ式の樹脂
成形装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ３ ノズル孔 ９ 第１のプランジャ １０ 第２のプランジャ １３ 第１のクラッチ １４ ラック １５ ピニオン １７ 溶融押出し部 １９ 第２のクラッチ ２０ 孔部 ２１ 外部ヒータ ３４ 粒状樹脂材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル孔を有するシリンダと、 前記シリンダに摺動可能に嵌入され、貫通孔を有する第
   １のプランジャと、 前記第１のプランジャの貫通孔に貫通して摺動可能に前
   記シリンダ内を移動する第２のプランジャと、 前記第２のプランジャの前記シリンダ内の端部に形成し
   た溶融押出し部と、 前記溶融押出し部と前記シリンダとの間の隙間にある樹
   脂材料を加熱して溶融するヒータと備え、 前記樹脂材料を前記シリンダ内に供給すると、前記第１
   のプランジャを前記シリンダへの挿し込み方向に駆動し
   て前記樹脂材料を前記溶融押出し部と前記シリンダとの
   間の隙間に圧縮し、前記ヒータによって加熱溶融し、前
   記第１のプランジャ及び前記第２のプランジャを一体に
   前記シリンダへの挿し込み方向に前記溶融押出し部を移
   動させることにより、前記溶融した樹脂材料を前記ノズ
   ル孔から射出させるようにしたことを特徴とする射出成
   形機。
2. 【請求項２】 前記第１のプランジャには、前記第２の
   プランジャと連結あるいは連結解除する第１のクラッチ
   が固設され、 本体ベースには、前記第２のプランジャと連結あるいは
   連結解除する第２のクラッチが固設され、 前記第１のプランジャを移動動作させる駆動手段を備
   え、 前記樹脂材料の圧縮時には、前記第１のクラッチをオフ
   して前記第１のプランジャと前記第２のプランジャを連
   結解除するとともに、前記第２のクラッチをオンして前
   記第２のプランジャを前記本体ベースに連結し、前記駆
   動手段を駆動して前記第１のプランジャのみを前記シリ
   ンダへの挿し込み方向に移動させ、 前記溶融した樹脂材料の射出時には、前記第１のクラッ
   チをオンして前記第１のプランジャと前記第２のプラン
   ジャを連結するとともに、前記第２のクラッチをオフし
   て前記第２のプランジャを前記本体ベースに連結解除
   し、前記駆動手段を駆動して前記第１のプランジャ及び
   前記第２のプランジャを共に前記シリンダへの挿し込み
   方向に駆動させたことを特徴とする請求項１記載の射出
   成形機。