(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出機からマニホールドを通じて複数の金型内に溶融樹脂を射出することにより、各金型において成形品を成形する形式の射出成形装置であって、
マニホールドは、金型に連結される複数のバルブゲートを備えており、複数の金型は、個々の金型に対応して設けられた締結機構によってそれぞれ所定位置に固定することが可能であるとともに、これらの締結機構は、マニホールドの一つのバルブゲートに連結可能な金型と、二つ以上のバルブゲートに連結可能な金型とを取替えることが可能に構成されている射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの射出機からマニホールドを通じて複数の金型内に溶融樹脂を射出して個々に成形品を成形する形式の射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の射出成形装置については、例えば特許文献１に開示された技術が既に知られている。この技術では、射出機から溶融樹脂が送り込まれるマニホールドに複数の分岐ブロックが設けられている。これらの分岐ブロックは、それぞれ切替弁装置を通じて個々に対応する複数の金型内に溶融樹脂を供給するようになっている。
各切替弁装置は、ある一つの金型にのみ溶融樹脂を供給し、他の金型には樹脂を供給しないように制御される。つまり、ある一つの金型に対する溶融樹脂の充填を終えたら別の金型に対する溶融樹脂の供給を開始して次々に射出成形を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２３８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、切替弁装置の制御によって複数の金型に溶融樹脂を順に充填していく必要から、各金型の容量を同程度に揃えなければならず、一つの射出成形装置において使用できる金型に制約を受ける。
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、複数個の金型を用いて射出成形する際に、使用する溶融樹脂の合計容量が同じであれば、充填される溶融樹脂の容量が２倍の金型、あるいは充填される溶融樹脂の容量が４倍の金型を用いるといった取替えを可能とし、使用する金型の自由度を広げることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
射出機からマニホールドを通じて複数の金型内に溶融樹脂を射出することにより、各金型において成形品を成形する形式の射出成形装置であって、マニホールドは、金型に連結される複数のバルブゲートを備えている。複数の金型は、個々の金型に対応して設けられた締結機構によってそれぞれ所定位置に固定することが可能である。そして、これらの締結機構は、マニホールドの一つのバルブゲートに連結可能な金型と、二つ以上のバルブゲートに連結可能な金型とを取替えることが可能に構成されている。
【０００６】
この構成においては、マニホールドの各バルブゲートにそれぞれ金型を連結して成形する場合の他に、二つ以上のバルブゲートに連結した大型の金型を併用して成形することもできる。例えばマニホールドが４個のバルブゲートを備えている場合に、各バルブゲートに個別に連結された４個の金型でそれぞれ成形できるのはもちろんのこと、使用する溶融樹脂の合計容量が同じであれば、充填される溶融樹脂の容量が２倍の金型を２個とし、あるいは充填される溶融樹脂の容量が４倍の金型を１個にして成形することが可能になる。この結果、一つの射出成形装置において使用可能な金型の自由度を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】射出成形装置の正面図。
【図２】射出成形装置の平面図。
【図３】射出成形装置の左側面図。
【図４】図１のA-A矢視方向の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
図面に示されている射出成形装置は、その架台１０上に設けられた一つの射出機１２から成形部２０における一つのマニホールド２２を通じて複数の金型２８に溶融樹脂を射出し、各金型２８において成形品を成形する構成になっている。
射出機１２は、加熱筒１２ａと、その内部で軸心回りに回転するスクリュー１２ｂとを備えている。加熱筒１２ａには電気ヒーター（図示省略）内蔵され、この加熱筒１２ａの内部に供給されたペレット状の樹脂材を加熱して溶融樹脂にすることができる。この加熱筒１２ａの基端部はスライド機構１６のスライドプレート１６ａに支持され、この支持部に近い加熱筒１２ａの外周には冷却ジャケット１２ｃが設けられている。また、加熱筒１２ａの先端部には、混練性能の高いミキシングノズル１２ｄ（フィルターノズル）が装着されている。
【０００９】
スライド機構１６のスライドプレート１６ａは、架台１０に対して図１あるいは図２の左右方向へスライドすることができる。そして、スライドプレート１６ａには、射出機１２の加熱筒１２ａ内にペレット状の樹脂材料を供給する供給ホッパ１８および後述の駆動機構１４におけるモーター１４ａがそれぞれ組付けられている。結果としてスライドプレート１６ａのスライドにより、射出機１２、供給ホッパ１８およびモーター１４ａが共に同方向へスライドする。
スライド機構１６のスライドプレート１６ａは、架台１０側に支持された一対のボールネジ１６ｂを軸心回りに正逆回転させることで左右方向へスライドする。スライド機構１６の駆動源であるモーター１６ｃは架台１０側に組付けられ、その主軸には駆動プーリ１６ｄが固定されている（図１）。また、両ボールネジ１６ｂの左端部には、従動プーリ１６ｅがそれぞれ固定されている（図２）。これらの両従動プーリ１６ｅと駆動プーリ１６ｄとの間には駆動ベルト１６ｆが図４で示す状態に掛けられ、モーター１６ｃの回転駆動によって両ボールネジ１６ｂが互いに同期して回転することになる。
【００１０】
駆動機構１４は、射出機１２のスクリュー１２ｂを軸心回りに回転るためのもので、その駆動源であるモーター１４ａの主軸は図１あるいは図２の右側に位置し、その軸上に駆動プーリ１４ｂが固定されている。一方、スクリュー１２ｂの一端部はスライドプレート１６ａを貫通してモーター１４ａの主軸と同じ側に位置し、その軸上に従動プーリ１４ｃが固定されている。これらのプーリ１４ｂ，１４ｃの間には駆動ベルト１４ｄが掛けられ、モーター１４ａからスクリュー１２ｂに回転力が伝達される。このスクリュー１２ｂが軸心回りに連続して回転することにより、加熱筒１２ａ内の溶融樹脂がミキシングノズル１２ｄに向けて連続して送られる。
【００１１】
なお、射出機１２の冷却ジャケット１２ｃは、供給ホッパ１８の出口１８ａに隣接して加熱筒１２ａの外周を囲むように設けられており、その内部に冷却水を循環させて周辺の温度を抑えている。これにより、加熱筒１２ａの熱が供給ホッパ１８にまで伝わるのを防ぎ、ペレット状の樹脂材料が供給ホッパ１８の出口１８ａで溶けてブリッジ現象を起こさないようにしている。
しかも、冷却ジャケット１２ｃはスライド機構１６の駆動ベルト１６ｆと加熱筒１２ａとの間に位置しており（図４）、駆動ベルト１６ｆを加熱筒１２ａに接近して配置したコンパクトな設計が可能になる。
【００１２】
成形部２０では、射出機１２の延長軸線上にマニホールド２２が設置され、該マニホールド２２の両側にそれぞれ２個ずつ計４個の金型２８が配置されている。マニホールド２２の一端部には、射出機１２におけるミキシングノズル１２ｄの先端が接合されており、それによってマニホールド２２の内部と射出機１２の内部とが連通している。そして、マニホールド２２には、各金型２８と対応する４箇所においてバルブゲート２４がそれぞれ設けられ、各バルブゲート２４の先端は対応する金型２８内のキャビティーに連通している。
このように、マニホールド２２に各バルブゲート２４を設けることにより、成形部２０において複数の金型２８を入れ替えて使用する場合に、全ての金型２８にバルブゲートを個別に設けるのと比較してコストを低減することができる。
【００１３】
マニホールド２２の両側に２個ずつ配置されている計４個の金型２８は、このマニホールド２２の両側において相互に一方向へ偏在している（図２）。これは、金型２８の樹脂注入口（ゲート）が中央からずれていること、４個の金型２８をどのように入れ替えても使用可能にすること、マニホールド２２の長さをできる限り短縮することの３点に起因する。例えば、金型２８のゲートが中央にあれば、マニホールド２２の両側における２個のバルブゲート２４のピッチが長くなり、その分、バルブゲート２４も長くなる。また、金型２８の入れ替えを考慮しなければ、各金型２８を整列させ、かつ、マニホールド２２の長さも抑えることは可能である。
なお、金型２８の入れ替えは、後述の締結機構（トグルクランプ３０）を操作して架台１０に対する金型２８の脱着を行うことであり、トラブルの生じた金型を交換する場合、あるいは異なる成形品用の金型に替える場合などに行う。
【００１４】
各金型２８は、それぞれ型締め機構２６を備えている。個々の型締め機構２６は、水平に配置された基板２６ａの上面において、固定側ダイプレート２６ｂ及び可動側ダイプレート２６ｃが垂直に相対向して配置されている。この可動側ダイプレート２６ｃは、型締めシリンダ２６ｄの駆動制御により、固定側ダイプレート２６ｂに接近し、あるいは離れる方向へ移動する。金型２８は両ダイプレート２６ｂ，２６ｃの間に組付けられており、型締めシリンダ２６ｄの駆動制御によって金型２８の型締め及び型開きが行われる。
各型締め機構２６の基板２６ａは、架台１０に対してマニホールド２２に接近あるいは離れる方向へスライドするようになっている。このスライド位置を調整することによって各バルブゲート２４の先端を、対応する金型２８の樹脂注入口に規定の状態（ノズルタッチ状態）に挿入させることができる。
【００１５】
また、各型締め機構２６は、個々の金型２８のためのエジェクターシリンダ２９をそれぞれ備えている（図２）。これにより、各金型２８がそれぞれ成形品の取出し機能をもつことになり、付帯設備としての取出し機構を廃止することができる。
さらに、各金型２８に電子制御装置と接続されるコネクタを取り付け、このコネクタで金型ナンバーを識別して射出時間や冷却時間等の必要な情報が電子制御装置に自動的に入力されるようにすることも可能である。これにより、型締め機構２６を備えた金型２８を取替える毎に、その情報を作業者が入力し直す作業が不要になる。
【００１６】
トグルクランプ３０は、各型締め機構２６（つまり金型２８）が配置されている箇所において架台１０にそれぞれ取り付けられている。これらのトグルクランプ３０は、それぞれのレバー３０ａを図３の実線で示すように操作することにより、型締め機構２６の基板２６ａを、そのスライド位置を決めて架台１０側に締結することができ、レバー３０ａを図３の仮想線で示すように操作することで、締結を解除することができる。
トグルクランプ３０は、他の構造の締結手段でもよいが、現状では図２あるいは図３に示されている構造のトグルクランプ３０が最適であり、例えばボルト・ナットによる締結は、ボルトのセットとナットの締付けといった２工程を要し、作業がトグルクランプ３０ほど簡単ではない。
【００１７】
架台１０には、各金型２８の下方において個々の金型２８から取出される成形品Ｓを一時的にストックするストッカー３２がそれぞれ設けられている。各ストッカー３２は、型開きされた個々の金型２８から取出されるアーチ形の成形品Ｓ（アシストグリップ）を受け取るシュートバー３２ａを備えている。シュートバー３２ａは、金型２８の型開き位置から外方に向かって低くなるように傾斜しており、外方側の端部にはソレノイド等によって進退制御されるストッパー３２ｂが設けられている（図３）。各ストッカー３２には、成形品Ｓを冷却するための冷却ファン３２ｃが個々のシュートバー３２ａの下部に設けられている。
各ストッカー３２のシュートバー３２ａは、個々に対応する金型２８から脱型された成形品Ｓを受け取り、傾斜にしたがって成形品Ｓを外方側の端部に向けて送る。このため、各ストッカー３２のシュートバー３２ａには、最初の成形品Ｓをストッパー３２ｂで受け止め、引き続いて各金型２８で成形される成形品Ｓを順次ストックする。
【００１８】
このように、各金型２８で成形される成形品Ｓを個々のストッカー３２で一時的にストックし、各成形品Ｓを冷却完了まで落下させないことにより、成形品Ｓにキズがつくのを抑えることができる。また、金型２８の外で成形品Ｓを冷却することにより、各金型２８の稼働サイクルにおける成形品Ｓの冷却時間を短縮できる。
なお、各ストッカー３２においてストックできる成形品Ｓの個数をあらかじめ決めておき、その個数に達した最後の成形品Ｓの位置をセンサーで検出し、この検出信号に基づいてストッパー３２ｂの作動を制御することにより、成形品Ｓの「脱型」から「取出し」「冷却」「払い出し」までの自動化が可能となる。加えて各ストッカー３２は、個々の金型２８に対応して成形部２０の四方に向かって配置されているので、それぞれのストッカー３２から払い出された成形品Ｓの回収効率も向上する。
【００１９】
成形部２０の下方における架台１０の内側には、金型２８から落下するスプール、ランナーおよびゲート（以下「ランナー等」と称する）を受入れる回収ホッパ３４が設けられている（図１）。ランナー等は、各金型２８から成形品Ｓが取出されるのに先立って回収ホッパ３４に自重落下する。この回収ホッパ３４で受けられたランナー等は、回収ホッパ３４の下部に配置された粉砕機３６に投入されてペレット状に粉砕された後、図１で示す供給管３８に送り出される。この供給管３８においては、図１の矢印ａで示す方向から供給される新しい樹脂材とランナー等の粉砕材とが混合され、矢印ｂの方向に搬送されて供給ホッパ１８に送り込まれる。この混合樹脂材の搬送には、空気流による既存の技術が利用される。
この実施の形態において、一つの成形品Ｓに対するランナー等の重量比は「９８：２」であり、結果として新樹脂材とランナー等の粉砕材との配合比も同比率になる。本来なら成形品Ｓを新樹脂材のみで成形するところ、ランナー等の粉砕材を混合すると成形品Ｓの品質低下は避けられないが、一般に配合比が「７０：３０」程度までであれば規定の品質を維持することができる。
【００２０】
ランナー等を成形品Ｓの取出し先立って各金型２８から落下させる理由は、例えば両者を同時に脱型させたときに成形品Ｓにランナー等が当たってキズがつくのを避けるためである。成形品Ｓとランナー等を同時に脱型させない場合でも、成形品Ｓにランナー等が接触するのは避ける配慮が必要である。本実施の形態では、成形品Ｓはストッカー３２にストックし、ランナー等は回収ホッパ３４に向けて自重落下させているため、ランナー等を先に取出した方が成形品Ｓにキズがつかず、かつ、成形サイクルの点でも有利である。
また、ランナー等についても成形部２０の四方に向かって配置された各金型２８から落下して回収されるので、効率よく回収される。
【００２１】
以上のように構成された射出成形装置において、供給ホッパ１８から射出機１２に供給された樹脂材は加熱筒１２ａ内で加熱されて溶融し、スクリュー１２ｂの回転によってミキシングノズル１２ｄから成形部２０のマニホールド２２に送られる。そして、この成形部２０においては、４個の金型２８が個々の型締め機構２６によって型締めされる。この後、マニホールド２２に送り込まれた溶融樹脂が４個のバルブゲート２４からそれぞれの金型２８内に射出され、各金型２８において成形品Ｓが成形される。
所定の冷却時間を経過した後、各金型２８が個々の型締め機構２６によって型開きされるとともに、各型締め機構２６のエジェクターシリンダ２９が作動し、それに伴う各種エジェクターピン（図示省略）によってランナー等が先に脱型され、ついで成形品Ｓが脱型される。そして、個々の金型２８から取出された成形品Ｓは、前述のように各金型２８に対応して設けられているストッカー３２に一時的にストックされ、前述のように成形品Ｓを金型２８の外で冷却した後、所定の箇所に搬送される。
【００２２】
４個の金型２８における「型締め」「射出」「冷却」「型開き」「成形品Ｓの取出し」といった成形工程は、マニホールド２２における各バルブゲート２４の開閉、各型締め機構２６の型締めシリンダ２６ｄ及びエジェクターシリンダ２９のそれぞれの制御によって行われる。なお、成形工程のタイミングについては、各金型２８において同時になるように揃えることも、ずらせることも可能である。いずれの場合であっても、各金型２８における成形工程の現状は、射出成形装置の操作パネル（図示省略）に一括表示されるようになっている。
【００２３】
つぎに、各金型２８の全部あるいは一部を別の金型と交換する場合について説明する。一般な射出成形装置において金型を交換するために装置側から金型を取外すには、型締め機構によって金型を型締めし、ダイプレートから金型を外し、型締め機構を開く、といった３工程を要する。また、金型を取外すときの作業スペースが型締め機構によって制限され、作業スペースに余裕をもたせるには開閉ストロークを大きくしなければならない。
これに対して本実施の形態の型締め機構２６を備えた金型２８においては、型締め機構２６によって金型２８を型締めし、トグルクランプ３０の操作によって架台１０側に対する型締め機構２６（基板２６ａ）の締結を解除する、といった２工程で各金型２８を架台１０側から取外すことができる。しかも、各金型２８の周辺には、マニホールド２２側において個々のバルブゲート２４が存在するだけであるから、金型２８を取外すときの作業スペースを充分に確保することができる。
【００２４】
本実施の形態では、マニホールド２２の各バルブゲート２４の先端が型締め機構２６における固定側ダイプレート２６ｂの凹部及び金型２８（固定金型）の樹脂注入口に入り込んだ構成になっている（図２あるいは図３）。このため、金型２８を交換する場合には、それぞれのトグルクランプ３０による締結を解除した後、型締め機構２６を金型２８と共にバルブゲート２４から引き離す方向へスライドさせる必要がある。そして、再び型締め機構２６を備えた金型２８を取付けるときは、固定側ダイプレート２６ｂの凹部及び金型２８の樹脂注入口にバルブゲート２４の先端が適正に入り込む位置に個々の基板２６ａをスライドさせ、そのスライド位置を個々のトグルクランプ３０の締結によって決める。
このように、型締め機構２６を備えた金型２８をスライドさせて各バルブゲート２４を金型２８内部に挿入させることにより、その分、ランナー等が短くなり、これを回収ホッパ３４に向けて払い出すための型開き量が小さくて済み、かつ、樹脂材料の歩留まりもよくなる。これらの利点は、各金型２８における１成形毎に発揮されるのに対し、型締め機構２６を備えた金型２８を交換（脱着）するときにスライドさせる手間は、その頻度が少ない。
【００２５】
型締め機構２６を備えた各金型２８を個別に架台１０側に締結しているトグルクランプ３０は、前述のように４個の金型２８をそれぞれ交換するだけでなく、例えば２個の金型２８とマニホールド２２の二つのバルブゲート２４に連結可能な１個の金型とを交換することもできる。つまり、射出機１２によってマニホールド２２に送られる溶融樹脂の容量が同じであれば、充填される溶融樹脂の容量が２倍の金型を２個の金型２８と交換して使用することができる。また、四つのバルブゲート２４に連結可能で、充填される溶融樹脂の容量が４倍の金型を４個の金型２８と交換して使用することもできる。ただし、本実施の形態のマニホールド２２においては、その両側に２個ずつのバルブゲート２４が設けられているので、３個もしくは４個のバルブゲート２４に連結する金型は、マニホールド２２を跨いだ状態で取付けられる。
上述の金型交換により、使用する溶融樹脂の合計容量が同じであれば、充填される溶融樹脂の容量が２倍の金型を２個とし、あるいは充填される溶融樹脂の容量が４倍の金型を１個にして成形を行うことが可能になる。なお、金型交換は成形中においても行うことができる。既に説明したように、各金型２８における成形工程のタイミングをずらせている場合、「成形品Ｓの取出し」が完了している金型２８については、他の金型２８は成形中であっても交換可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１２ 射出機
２２ マニホールド
２４ バルブゲート
２８ 金型
３０ トグルクランプ（締結機構）
Ｓ   成形品
【図１】
0005385099.tif 000002
【図２】
0005385099.tif 000003
【図３】
0005385099.tif 000004
【図４】
0005385099.tif 000005