(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機における射出ポット作動器用のフェイルセーフ装置であって、射出ポット作動器は、プレートに装着されている複数の押棒を有しており、押棒は、溶融材料を金型内へ射出するためのそれぞれの複数の射出ピストンに当接しており、プレートは、押棒を射出ピストンに対して同時に前進させるべく駆動され、フェイルセーフ装置は、
各押棒をプレートに装着する手段であって、装着手段は、押棒の端部を受容するための第１の開口を備えており、この開口は、プレートにおける第２の開口と整合させられていて押棒を受容するためのチャンネルを形成している、ものと、
第１の開口と第２の開口との間に介在させられている剪断部材であって、剪断部材は、所定の剪断圧力を有しており、この所定の剪断圧力は、超えられると、剪断部材が剪断することを引き起こして押棒がチャンネル内に後退することを可能にする、ものと、
を具備しているフェイルセーフ装置。
【請求項２】
剪断部材が、剪断板である請求項１のフェイルセーフ装置。
【請求項３】
剪断部材が、剪断ピンである請求項１のフェイルセーフ装置。
【請求項４】
装着手段が、プレートに固定されている案内ブロック及び取付板を備えている請求項２のフェイルセーフ装置。
【請求項５】
所定の剪断圧力が、３.１０×１０８Ｐａのプラスチック圧力と等価である請求項１のフェイルセーフ装置。
【請求項６】
焼付き検出システムを更に備えている請求項１のフェイルセーフ装置。
【請求項７】
焼付き検出システムが、
押棒の列の各々に設けられている照準手段と、
レーザー送信機及びレーザー受信機であって、レーザービームが送信機から受信機へ進むように照準手段と整合させられているものと、
ビームが遮断されてフェイルセーフ装置の作動を指示しているかどうかを決定する手段と、
を備えている請求項６のフェイルセーフ装置。
【請求項８】
照準手段が、押棒に設けられている円周方向の溝である請求項７のフェイルセーフ装置。
【請求項９】
マルチ材料射出成形機であって、
金型キャビティと、
材料を金型キャビティに供給する少なくとも２つの射出ポットであって、各射出ポットは、材料を金型キャビティ内へ急送する射出ピストンを有している、ものと、
第１のプレート及び第２のプレートを有している射出ポット作動器であって、各プレートは、それぞれの射出ピストンと当接する押棒を搭載しており、第１のプレート及び第２のプレートは、それらのそれぞれの押棒を射出ピストンに対して前進させるべく逐次的に駆動される、ものと、
各押棒をそのそれぞれのプレートに装着する圧力除去機構であって、装着手段は、押棒の端部を受容するための第１の開口を備えており、この開口は、プレートにおける第２の開口と整合させられていて押棒を受容するためのチャンネルを形成している、ものと、
第１の開口と第２の開口との間に介在させられている剪断部材であって、剪断部材は、所定の剪断圧力を有しており、この所定の剪断圧力は、超えられると、剪断部材が剪断することを引き起こして押棒がチャンネル内に後退することを可能にする、ものと、
を具備しているマルチ材料射出成形機。
【請求項１０】
剪断部材が、剪断板である請求項９のマルチ材料射出成形機。
【請求項１１】
剪断部材が、剪断ピンである請求項９のマルチ材料射出成形機。
【請求項１２】
装着手段が、プレートに固定されている案内ブロック及び取付板を備えている請求項１０のマルチ材料射出成形機。
【請求項１３】
所定の剪断圧力が、３.１０×１０８Ｐａのプラスチック圧力と等価である請求項９のマルチ材料射出成形機。
【請求項１４】
焼付き検出システムを更に備えている請求項９のマルチ材料射出成形機。
【請求項１５】
焼付き検出システムが、
押棒の列の各々に設けられている照準手段と、
レーザー送信機及びレーザー受信機であって、レーザービームが送信機から受信機へ進むように照準手段と整合させられているものと、
ビームが遮断されてフェイルセーフ装置の作動を指示しているかどうかを決定する手段と、
を備えている請求項１４のマルチ材料射出成形機。
【請求項１６】
照準手段が、押棒に設けられている円周方向の溝である請求項１５のマルチ材料射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、射出成形機に関する。より具体的には、本発明は、射出成形機内の多数の射出ポットの共通の制御と、射出ピストンの焼付き又は弁ゲートの焼付きのような射出成形機の機能障害に起因する損傷を防止するフェイルセーフ機構とに関する。
【０００２】
【発明の背景】
熱硬化性樹脂又は他の材料を射出成形機における金型キャビティ内へ導入するのに、射出ポットのような制御装置を使用することは、良く知られている。通常、主樹脂源が、材料を射出ポットリザーバに供給し、この射出ポットリザーバは、計測された(即ち計量された)量の材料を金型キャビティ内へ供給すべく作動させられる。名称が“Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ”である、Ｌａｎｇへの米国特許第３,５１６,１２３号と、名称が“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍｏｌｄｉｎｇ”である、Ｎｉｎｎｅｍａｎへの米国特許第３,２３１,６５６号とは、共に、精確に計量されたショットの樹脂を金型キャビティへ供給する射出ポットの使用を開示している。計量は、精確な量の材料が金型内へ射出されることを可能にし、もって、正しく形成された部品が生成されるということが、保証されると共に、過剰に充填された金型に起因する「ばり」等の形における材料の無駄が、防止される。計量は、通常、距離であって、各ショットについて、その距離だけ、射出ポット内の射出プランジャが後退且つ前進させられる、ものを制御することにより、達成される。
【０００３】
他の計量法も、良く知られている。例えば、名称が“Ｓｔａｇｅｄ Ｓｈｏｏｔｉｎｇ Ｐｏｔ ｆｏｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ”である、Ｂｒｏｗｎへの米国特許第４,９６６,５４５号は、同じ金型キャビティ内への、同じ樹脂の２回の逐次計量化射出を引き起こすべく、単一の射出ポットが如何に作動させられ得るかを示している。名称が“Ｓｈｏｔ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｅ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｌｉｋｅ”である、Ｖａｎ Ａｐｐｌｅｄｏｒｎへの米国特許第４,４６０,３２４号は、金型キャビティ内への樹脂の射出速度を制御すべく、射出ポットのピストンの射出速度が如何に制御され得るかを示している。ホットランナーシステムを通して熱可塑性材料をマルチキャビティ金型に供給することも、良く知られている。ホットランナーシステムは、複数の射出ポットを含み得、この場合、少なくとも１つの射出ポットが、各金型キャビティと結び付けられる。
【０００４】
ホットランナーシステムは、また、マルチ材料射出成形又はコインジェクション成形にも使用され得る。通常、多層成形構造体を製造すべく、２つ以上の樹脂が、各金型キャビティ内へ、同時又は逐次のいずれかで射出される。例えば、マルチ材料成形に関する有り触れた応用は、リサイクルされたプラスチックからの食品品質の容器の製造である。米政府標準規格は、食品と接触するあらゆる表面が新しい未使用のプラスチックで作られていることを要求している。より低い価格のリサイクルされたプラスチックを利用すべく、製造業者は、リサイクルされた材料を新しいプラスチックの外被の中に封入するためのコインジェクション法を使用している。名称が“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｐｒｅｆｏｒｍｓ”である、Ｋｒｉｓｈｎａｋｕｍａｒへの米国特許第５,０９８,２７４号と、名称が“Ｃｏｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｌｌｏｗ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｐｒｅｆｏｒｍｓ”である、Ｓｃｈａｄへの米国特許第４,７１７,３２４号とは、共に、マルチ材料の適用のための射出成形機を開示している。
【０００５】
通常、射出ポットのストロークの個々の制御器が、それらの従来の射出成形機に設けられている。各射出ポットの射出プランジャ用の個別の油圧作動シリンダが、射出成形機の固定盤の内側に装着されている。これらの油圧シリンダは、金型キャビティ内への樹脂の個々の計量を制御するストロークに関して、個々に調整されなければならない。シリンダの調整は、危険な作業であり得、その作業は、手で行なわれると共に、熱い表面と加熱された射出材料とに近接している、加熱された射出ノズルの間を通して射出成形機の中へ担当者が手を伸ばすことを必要とする。更に、成形作業が、その調節のために中断されなければならず、このことは、特に９６個までの射出プランジャを有している大きい射出成形機においては、製造時間の著しい損失を引き起こす。
【０００６】
名称が“Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ａ Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｐｌｕｎｇｅｒｓ”である、Ｐｌｏｃｈｅｒへの米国特許第４,６３２,６５３号は、トランスファー成形機における射出プランジャの共通作動器を記載している。射出プランジャは、単一のクロスピースに作用する油圧装置によって作動させられる。しかしながら、Ｐｌｏｃｈｅｒに開示されている射出ポット作動器は、幾つかの制限及び不都合であって、計量型射出成形機へのその適用を不可能にするものを有している。第一に、圧縮成形機における射出ポットは、計量されたショットを供給しない。その代わり、各射出ポットは、近似量の樹脂で充填され、且つ、射出ピストンは、樹脂を金型キャビティ内へ圧縮すべく、クロスピースによって作動させられる。Ｐｌｏｃｈｅｒは、圧力補償ピストンと、オーバーフローチャンネルとを開示しており、オーバーフローチャンネルは、過剰充填の場合の逃げを、金型キャビティに設けるためのものであり、その過剰充填は、不均一な製品及びばりを結果的にもたらす。また、射出ピストンのストロークを調節する機構は、設けられていない。何故ならば、金型内へ射出される樹脂の量の精密な制御は、そのようなトランスファー成形法においては重要ではないからである。第二に、Ｐｌｏｃｈｅｒにおけるクロスピース作動器は、金型内に配置されており、このことは、金型を設計し且つ製造する費用を上昇させる。また、そのような設計は、大きい型締力を備えている成形機においては実用的ではない。何故ならば、クロスピースによって占められる体積が、それが配置されるところの金型部品の強度を低下させ、従って、型締めされた際の金型部品の変形の確度を高めるからである。更に、金型は、保守、調節又は交換のためのアクセスを得るべく、完全に分解されなければならない。
【０００７】
計量されたマルチ材料の射出用の多数の射出ポットを作動させることのできる装置が、共通に譲渡されている米国特許出願第０９/０５０,０９５号に開示されている。その中に記載されている射出ポットは、金型の外部で駆動されるプレートに取着されている多数の押棒を有している。押棒は、固定盤の開口を通って延びており、材料を金型内へ射出すべく、各々、それぞれの射出ピストンに当接している。最初に考え出された装置では、一の問題が、射出ピストンが焼き付いたときに、生じる。１つのピストンが焼き付くと、作動器は、ピストン若しくはそのシリンダを損傷させるという潜在的な可能性を有しつつ、又はその結び付いている押棒を座屈させるという潜在的な可能性を有しつつ、焼き付いたピストンの抵抗に打つ克つべく試みよう。これは、高価な停止時間及び修理を結果的に生じ得る。ピストンの焼付きは、比較的有り触れており、多くの理由で起こり得る。通常、ピストンの焼付きは、永久的な損傷が射出成形機になされていないならば、容易に修復され得る。
【０００８】
従って、射出ポット作動器用のフェイルセーフ装置であって、射出ピストンの焼付きに起因する損傷を制限するものを提供することは、望ましい。更に、射出成形機における焼付き状態を射出成形機のオペレータに警告するフェイルセーフ装置を提供することも、望ましい。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の第１の実施形態においては、射出成形機における射出ポット作動器用のフェイルセーフ装置(即ち圧力除去機構)が、提供される。射出ポット作動器は、１つ以上のプレートに装着されている多数の押棒を有している。押棒を保持しているプレートの移動は、射出ポットの射出ピストンを押圧して溶融材料を多数の金型キャビティ内へ射出する。射出ピストンが焼き付いたときに、押棒から射出成形機への損傷を避けるべく、フェイルセーフ装置が、押棒をプレートに装着すべく使用されている。第１の開口を設けられている案内ブロックが、押棒の端部を受容している。第１の開口は、押棒を受容するためのチャンネルを形成すべく、プレートにおける第２の開口と整合させられている。現時点における好適な実施形態においては、整合させられている開口をやはり設けられている取付板が、案内ブロックをプレートに固定している。剪断部材が、第１の開口と第２の開口との間に介在させられ又は挟まれている。通常、剪断部材は、板であり、この板は、正常な作動状態においては、押棒の後進運動を阻止する。しかしながら、所定の剪断圧力が剪断板に加えられると、剪断部材は、剪断し、そして、押棒は、チャンネル内に後退し、これにより、圧力が、緩和される。４８個のキャビティのマルチ材料射出成形機の場合、適切な剪断圧力は、射出ポットシリンダ内のほぼ４５,０００ｐｓｉ(３.１０×１０８Ｐａ)のプラスチック圧力と等価である。
【００１０】
本発明の別の側面においては、フェイルセーフ装置が、焼付き検出システムと対をなさしめられており、その焼付き検出システムは、ピストンの焼付き及び弁ゲートの焼付きを検出すると共に、適切な通知又は制御信号を供給する。検出システムは、レーザー送信機及びレーザー受信機であって、押棒の列と整合させられているものからなっている。案内ブロックと一致している円周方向の溝のような照準手段が、押棒に設けられており、正常な作動状態の下では、即ち圧力除去機構が活性化されていない場合には、送信機によって送信されるビームは、その照準手段を通って受信機まで進む。ビームが遮断されているかどうかを検出して通知信号を射出成形機のオペレータに送るべく又は自動運転停止信号のような信号を制御すべく、適切な回路が、受信機に取着されている。
【００１１】
本発明の別の側面においては、フェイルセーフ装置と検出システムとを組み込んでいるマルチ材料射出成形機が、提供される。マルチ材料射出成形機は、金型キャビティと、少なくとも２つの射出ポットであって、材料を金型キャビティに供給するものとを備えている。各射出ポット作動器が、マルチ材料射出成形機に取着されている。それは、第１のプレートと第２のプレートとを有しており、各プレートは、それぞれの射出ピストンと当接する押棒を搭載している。第１及び第２のプレートは、それらのそれぞれの押棒を射出ピストンに逆らって前進させるべく、逐次的に駆動される。圧力除去機構(即ちフェイルセーフ装置)が各押棒をそのそれぞれのプレートに装着すべく用いられている。第１の開口を設けられている案内ブロックが、押棒の端部を受容している。この第１の開口は、押棒を受容するためのチャンネルを形成すべく、プレートにおける第２の開口と整合させられている。現時点における好適な実施形態においては、整合させられている開口をやはり設けられている取付板が、案内ブロックをプレートに固定している。剪断部材が、第１の開口と第２の開口との間に介在させられ又は挟まれている。通常、剪断部材は、板であり、この板は、正常な作動状態においては、押棒の後進運動を阻止する。しかしながら、所定の剪断圧力が剪断板に加えられると、剪断部材は、剪断し、そして、押棒は、チャンネル内に後退し、これにより、圧力が、緩和される。４８個のキャビティのマルチ材料射出成形機の場合、適切な剪断圧力は、射出ポットシリンダ内のほぼ４５,０００ｐｓｉのプラスチック圧力と等価である。
【００１２】
【詳細な説明】
説明の目的で、本発明が、図面に示されている二重ホットランナー射出成形機を参照して記載されよう。当業者には明らかであろうように、本発明は、共通の制御が所望されているところの多数の射出ポットを有している射出成形機において広く採用され得る。
【００１３】
従来の射出ポット作動器が、図１及び図２に示されており、ここで、図１は、概要図を示しており、そして、図２は、参照数字２０で全体的に指示されている、射出成形機用のホットランナーシステムの部分の断面を示しており、そのホットランナーシステムは、２つの熱硬化性樹脂又は成形されるべき他の材料を収容している。一方の樹脂は、押出機Ａとされている源から供給され、他方の樹脂は、押出機Ｂとされている源から供給される。図示されている実施形態は２つの樹脂源Ａ及びＢを示しているが、１つ、２つ又は３つ以上の源を利用することは、完全に本発明の範囲内である。押出機Ａから通じている、ホットランナーシステム２０の部分は、実線で示されており、そして、押出機Ｂから通じている、システムの部分は、破線で示されている。
【００１４】
図１に示されているように、押出機Ａ及び押出機Ｂによって供給される材料は、対応する個々のコインジェクションノズル３２,３４,３６及び３８を通して、金型キャビティ２２,２４,２６及び２８に供給される。押出機Ａは、熱マニホールドＭaを供給し、この熱マニホールドＭaは、各ノズル３２,３４,３６及び３８と、それぞれ、ホットランナー即ちチャンネル４２,４４,４６及び４８を介して連通している。回転弁５２,５４,５６及び５８が、射出ポット(又は射出シリンダ)６２,６４,６６及び６８の変更を制御すべく作動する。
【００１５】
対応して、熱マニホールドＭbが、押出機Ｂから、ホットランナー７２,７４,７６及び７８を介して、ノズル３２,３４,３６及び３８へ通じている。回転弁８２,８４,８６及び８８が、射出ポット９２,９４,９６及び９８の変更を制御する。
【００１６】
図１の概要図は、２つの源(押出機Ａ及び押出機Ｂ)から通じているホットランナーシステム２０であって、状態調整された熱硬化性樹脂を４個の金型キャビティに移送するものを示しているが、１つ、２つ又は３つ以上の源から始まる４８個以上の金型キャビティを使えるようにすることは、完全に本発明の範囲内である。
【００１７】
図２に示されているように、中央マニホールドブロック１０２は、発熱体１０４により、適切な温度範囲に維持される。例えば、樹脂がポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)であるならば、中央マニホールドブロックは、ほぼ５００°〜５５０°Ｆの範囲内の温度に維持され得る。チャンネル１０６及び１０８は、可塑化された樹脂を押出機Ａから受容する。チャンネル１０８を備えている回路内にあり且つリンク機構１１４によって操作される回転弁１１２は、射出ピストン１２２を各々設けられている射出ポット(又は射出シリンダ)１１８のリザーバ１１６の変更を制御する。回転弁１１２は、横断通し孔１２４を形成されており、図２においては閉位置で示されている。リザーバ１１６は、チャンネル１２６と連通しており、このチャンネル１２６は、ノズル組立体３２に通じている。ノズル組立体３２は、樹脂を金型キャビティ(図示せず)内へ射出すべく機能する。
【００１８】
同様に、押出機Ｂから通じている路については、マニホールド１０２とは別体のセグメント又はそのマニホールド１０２の部分であり得るマニホールドブロック１３０が、発熱体１３２によって適切な温度範囲に維持される。例えば、樹脂がエチレンビニルアルコール共重合体(ＥＶＯＨ)であるならば、中央マニホールドブロックは、ヒータ１３２により、ほぼ４００°〜４４０°Ｆの範囲内の温度に維持され得る。チャンネル１３４は、可塑化された樹脂を押出機Ｂから受容する。チャンネル１３４を備えている回路内にあり且つリンク機構１３３によって操作される回転弁１４４は、射出ピストン１４２を各々設けられている射出ポット(又は射出シリンダ)１３８のリザーバ１３６の変更を制御する。回転弁１４４は、横断通し孔１４６を形成されており、図２においては閉位置で示されている。リザーバ１３６は、チャンネル１４０と連通しており、このチャンネル１４０は、ノズル組立体３２に通じている。
【００１９】
ノズル組立体３２は、マニホールドブロック１０２と熱接触状態にある中央スピゴット１４６を備えている。スピゴット１４６は、通しチャンネル１４８を形成されており、この通しチャンネル１４８を通して、樹脂は、ノズルゲート１５２へ流れ得る。示されているように、ピストン１６８によって移動させられる弁棒１６６が、ゲート１５２の開閉を制御する。当業者には良く知られている他のゲートシステムも、ノズル組立体３２を通しての樹脂の射出を制御すべく使用され得る。
【００２０】
スピゴット１４６は、ハウジング１５８内に支持されており、このハウジング１５８は、絶縁空気ギャップ１６２により、スピゴット１４６から、実質的にその長さ全体に亘って離隔させられており、もって、押出機Ｂからの樹脂は、それがチャンネル１６０を通ってゲート１５２へ進む際に、その最適な処理温度に維持される。
【００２１】
通常、２つの樹脂を押出機Ａ及び押出機Ｂから各金型キャビティ内へ射出するには、押出機Ａによって供給される樹脂用の射出ピストン１２２の組が、計量された量の第１の樹脂を金型キャビティ内へ移動させて金型キャビティを部分的に充填すべく、最初に前進させられる。これに続いて、射出ピストン１４２が、押出機Ｂによって供給される計量された量の第２の樹脂を移動させて再び金型キャビティを部分的にのみ充填すべく、前進させられる。最後に、射出ポット１１６を迂回する、チャンネル１２６を通しての第１の樹脂の直接的な第２の供給が、金型キャビティを充填して成形品をもたらす。十分に理解されるように、成形品を製造するのに選択される具体的な順序は、所望されている最終的な構造に依存するであろうし、また、金型キャビティ内への逐次射出と共に、金型キャビティ内への同時射出を含み得る。
【００２２】
図３〜図９は、本発明の実施形態を組み込んでいる射出成形機の側面図及び背面図である。図３において、ホットランナーシステム２０を備えている金型１８０が、型締装置１８４の間に装着されている。型締装置１８４は、通常、固定盤１９０と可動盤１９２とを具備している。共通の射出ポット作動組立体１９６が、固定盤１９０の外部に装着されている。図示されている実施形態及び本発明の以下の記載においては、射出ポット作動組立体１９６が固定盤１９０に装着されているが、ホットランナー２０に隣接している方のどちらの定盤にでも組立体１９６が装着され得るということは、完全に本発明の意図の内である。
【００２３】
射出ポット作動組立体１９６は、通常、枠１９８と、射出ポット作動器２００と、駆動手段２０２とを具備している。枠１９８は、４本の支柱２０４,２０６,２０８及び２１０を有しており、これらの支柱は、ボルト２１２により、図４において最も良く見られるように、ほぼ直線のパターンで固定盤１９０に固定されている。駆動支持体２１４であって、露出している支柱２０４,２０６,２０８及び２１０によって固定盤１９０の後部から離隔させられているものが、支柱の端部に装着され且つボルト２１６によって固定されている。第１の駆動装置２１８と第２の駆動装置２２０とが、駆動支持体２１４に取着されており、それらの動作は、後述されよう。駆動装置２１８及び２２０は、油圧ラム、リニア電動機、又は他の適切な駆動装置であり得る。
【００２４】
駆動支持体２１４と固定盤１９０の後部との間の摺動運動用の射出ポット作動器２００は、支柱２０４,２０６,２０８及び２１０上に装着されている。図示されている実施形態においては、作動器２００は、２つの平行なプレート２２２及び２２４であって、別々に移動可能なものを有している。第１の群のプッシャ２２６が、第１のプレート２２２に固定されている。プッシャ２２６は、金型１８０内のそれぞれの組における各射出ピストン１４２の位置に対応すべく配設されている。同様に、第２の群のプッシャ２２８が、第２のプレートに固定されていると共に、それぞれの組における射出ピストン１２２の位置に対応すべく配設されている。プッシャ２２６及び２２８は、プレート２２２及び２２４内へ螺入させられ得、又は「バヨネット」マウント若しくは他の適切な態様で固定され得る。理想的に、その装着方法は、装着された各プッシャ２２６,２２８がそのそれぞれのプレート２２２,２２８から実質的に同一の長さだけ延出することを確実にする。
【００２５】
プッシャ２２６及び２２８は、それぞれ、固定盤１９０内の内腔２３０及び２３２を通って延びており且つ射出ピストン１４２及び１２２に当接している。プッシャ２２６及び２２８の配置は、ホットランナーシステム２０における、射出ポット１３８及び１１８並びにそれらのそれぞれの射出ピストン１４２及び１２２の位置に依存している。図７は、４８個の金型キャビティのコインジェクション成形機であって、プレフォームを作るためのものに適している配置を示している。多数の異なる射出ポット配置に適合させるべく、プッシャ２２６及び２２８は、取り外されて、所望されている通りに、プレート２２２及び２２４上に再配置され得、又は、別体のプレート−プッシャ組立体が、異なる金型１８０に対して用意され得る。詳細に後述されるように、金型が互換性であることを可能にすべく、規格化された射出ピストンの間隔が採用され得る、ということが、意図されている。
【００２６】
プレート２２２は、対応する駆動装置２１８により、支柱２０４,２０６,２０８及び２１０に沿って往復的に駆動され得る。図５及び図６に最も良く見られるように、駆動装置２１８は、２つの油圧シリンダーピストン２３６を具備している。プレート２２４は、駆動装置２２０により、同様に駆動され、その駆動装置２２０は、２つの油圧シリンダーピストン２３４を具備している。プレート２２４の前にプレート２２２が配置されているので、ピストン内腔２３８が、プレート２２４内に設けられており、もって、ピストン２３６の通路が、供給されると共に、プレート２２２のプレート２２４に対する自由運動が、可能になる。同様に、内腔２３９が、プレート２２２内に設けられており、もって、それらを通るプッシャ２２８の自由通過が、可能になる。ピストン２３６の配置に依っては、内腔２３８及び２３９は、欠切部で置き換えられ得、又は、プッシャが干渉しないならば、省略され得る。
【００２７】
プレート２２２及び２２４の位置及び線速度は、線位置センサ手段２４０によって検知され得る。センサ２４０は、Ｔｅｍｐｏｓｏｎｉｃ Ｉｎｃ．によって製造されているもののような、磁気センサ、光電子センサ、又は他の適切なセンサであり得る。センサ２４０は、枠１９８に固定されており、さもなければ、プレート２２２及び２２４に対して固定されている。当業者には良く知られているように、センサ２４０は、作動器２００の在来の電子的な及び/又はプログラム可能な制御用の適切な制御システム(図示せず)に取着され得る。
【００２８】
図３、図８及び図９を参照して、作動器２００の動作が、マルチ材料射出シーケンスに関して記載されよう。下記の射出シーケンスに先立ち、型締装置１８４が、当業者には十分に理解される態様で、金型１８０を一体となるように型締めすべく活性化される。射出シーケンスは、図３に示されているように、プッシャ２２６及び２２８並びにプレート２２２及び２２４が後退位置にある状態から開始する。後退位置において、プッシャ２２６及び２２８の自由端部であって、ホットランナーシステム２０における射出ピストン１４２及び１２２と当接するものは、射出ピストン１４２及び１２２の後進運動を制限し、これにより、射出ポットのリザーバ１３６及び１１６内に受容され得る材料の量を制限する。プレート２２２及び２２４のそれぞれのシリンダーピストン２３４及び２３６の後進ストロークを調節することによってプレート２２２及び２２４の後退位置を調節することにより、押出機Ｂ及びＡから各射出ポット１３６及び１１６によって受容され得る材料の量が、効果的に計量される。
【００２９】
射出ポット１３６及び１１６が、上述した態様で、所望されている量の材料で充填されると、プレート２２４とそのプッシャ２２８とが、射出ピストン１２２の組を作動させるべく前進させられ、これにより、計量されたショットの材料が、各リザーバ１１６からそのそれぞれの金型キャビティ内へ射出される。プッシャ２２８は、図８に示されているように、矢印Ｆの方向でプレート２２４上に作用するシリンダーピストン２３６の前進ストロークにより、前進させられる。内腔２３８及び２３９は、プレート２２２の位置に影響を与えることなくプレート２２２が前方に移動することを可能にする。前進ストロークの間のプレート２２４の位置及び速度は、センサ２４０によって検知される。センサ２４０は、情報を制御システムに中継し、この制御システムは、プッシャ２２８によって移動させられる速度及び距離を制御する。
【００３０】
次に、図９に示されているように、プレート２２２とそのプッシャ２２６とが、射出ピストン１４２を作動させるべく前進させられ、これにより、計量されたショットの材料が、各リザーバ１３６からそのそれぞれの金型キャビティ内へ射出される。プッシャ２２６は、矢印Ｇの方向でプレート２２２上に作用するシリンダーピストン２３４の前進ストロークにより、前進させられる。プレート２２２の位置及び速度は、上述のように、プッシャ２２６によって移動させられる速度及び距離を制御すべく、センサ２４０によって検知される。次いで、押出機Ａからの材料の射出が、金型を充填すべく、直接ノズル３２に供給され、そして、ゲート１５２が、閉じられる。
【００３１】
次いで、コインジェクション成形作業が、在来の成形機におけると同様にして、続行する。金型キャビティ内へ射出された材料は、冷却するのを許容され、型締装置１８４が、解放され、そして、完成品が、金型から取り出される。
【００３２】
当業者には明らかであろうように、そのような射出ポット作動器は、２つのプレートに限定されず、所望されている、３つ以上のプレート−プッシャ及び対応する射出ポットの組に拡張され得る。また、作動器は、多数の樹脂の逐次射出に限定されない。押棒の逐次運動及び/又は同時運動の組合せは、それぞれの樹脂の同様な射出を引き起こすことができる。
【００３３】
作動器組立体１９６は、また、１９９８年３月１９日に出願された同時係属米国仮出願第６０/０７８,５８７号に記載されているように、トランスファー成形システム内へ組み込まれ得る。そこに記載されているように、射出ピストンは、完成品のアセトアルデヒド含有量を低減させるべく、射出ポットが充填されつつあるのと同じ速度で、それらの前進ストローク位置から後方に引っ張られる。この場合、作動器組立体１９６を組み込むべく、押棒２２６,２２８は、射出ピストンの制御された後退を可能にすべく、射出ピストンに固定されており、そして、制御システムが、ピストンが後方に引っ張られるところの速度を監視し且つ制御する。
【００３４】
本発明は、図１０に示されているように、従来の射出ポット作動器２００内にフェイルセーフ機構を組み込んでいる。或る状況において、１つ以上の射出ピストン１２２,１４２が、焼き付き得る。作動器２００は多数のピストンに作用するので、１つのピストン１２２,１４２の焼付きが、破局的な効果を有し得る。作動器は、焼き付いたピストンの抵抗に打ち克つべく試み、そして、損傷(例えば、押棒２２６,２２８の座屈並びに/又はピストン及びその結び付いているシリンダの損傷)を引き起こすであろう。このことは、弁ゲートの焼付きについても等しく真実である。そのような状況を避けるべく、プレート２２２,２２４は、多数のフェイルセーフ装置２５０,２５２(通常、プレートに取着されている押棒当たり１つのフェイルセーフ装置)を設けられている。
【００３５】
図１１〜図１４を参照するに、フェイルセーフ装置２５０,２５２が、より詳細に示されている。図１１及び図１２は、プレート２２４上に配置されている、押棒２２８への取着用のフェイルセーフ装置２５０を示している。図１３及び図１４は、プレート２２２上に配置されている、押棒２２６への取着用のフェイルセーフ装置２５０を示している。
【００３６】
図１１及び図１２であって、プレート２２４に取着されているフェイルセーフ装置２５０の側面図及び断面図をそれぞれ示しているものを先ず参照するに、各フェイルセーフ装置２５０は、案内ブロック２５２と、剪断板２５４のような剪断部材と、取付板２５６とからなっている。案内ブロック２５２及び取付板２５６は、開口２５８,２６０をそれぞれ設けられている。開口は、互いに他方と整合させられていると共に、プレート２２４に形成されている開口２６２と整合させられている。整合した開口２５８,２６０及び２６２は、チャンネル２６４を形成しており、このチャンネル２６４は、押棒２２８の外径よりも僅かに大きい直径を有しており、もって、押棒２２８は、チャンネル２６４内への滑り嵌め状態で保持されている。剪断板２５４は、それがチャンネル２６４を塞ぐように、案内ブロック２５２と取付板２５６との間に置かれている。案内ブロック２５２、剪断板２５４及び取付板２５６は、当業者には明らかであろうように、適切な材料(例えば、機械加工された鋼又はアルミニウム)で作られ得る。
【００３７】
作動時には、フェイルセーフ装置２５０は、射出成形機を、射出ピストン又は弁ゲートの焼付きによって引き起こされる損傷から保護する。通常、そのような過剰圧力状態が発生すると、押棒は、プレート２２４が前進させられるにつれて、増大しつつある縦方向の圧力に晒され得る。剪断板２５４は、所定の圧力で剪断されるべく又は押し抜かれるべく設計されており、もって、その結び付いている押棒は、この押棒に加わる過剰な圧力を除去すべく、チャンネル２６４内へ後退することが可能である。例えば、４８個のキャビティの射出成形機においては、射出ポット内のプラスチック圧力がほぼ６０,０００ｐｓｉ(４.１４×１０８Ｐａ)を超えたときに、金型部品及び押棒への損傷が起こる、ということが、見出されている。そこで、剪断板２５４は、安全率を含んで、ほぼ４５,０００ｐｓｉ(３.１０×１０８Ｐａ)のプラスチック圧力において剪断すべく設計されている。本明細書で使用されている「プラスチック圧力」は、射出ポット内の圧力(又は等価の抵抗力)として定義され、そして、「剪断圧力」は、プラスチック圧力(又は等価の抵抗力)であって、このプラスチック圧力で剪断部材が剪断すべく設計されているものとして定義される。プレート２２４と結び付いている剪断板２５４については、剪断圧力は、剪断圧力に射出ポットの面積を掛けることによって計算される、ほぼ５４００ポンド(２.４５×１０３ｋｇ)の力に換算され、この力は、プレート２２４に加えられる、２２１ｐｓｉ(１.５２×１０６Ｐａ)の油圧と等価である。プレート２２２と結び付いている剪断板２７２については、剪断圧力は、剪断圧力に射出ポットの面積を掛けることによって計算される、ほぼ３１５００ポンド(１.４３×１０４ｋｇ)の力に換算され、この力は、プレート２２２に加えられる、２２４ｐｓｉ(１.５４×１０６Ｐａ)の油圧と等価である。両方の場合において、これは、作業力と剪断圧力との間に、ほぼ４の安全率を与えている。剪断板２５４,２７２の設計は、標準的な工業設計事項であり、より大きい又はより小さい安全率及び剪断圧力を含むことを所望される場合には、所望されている用途に依存して変更され得る。
【００３８】
図１３及び図１４であって、押棒２２６をプレート２２２に取着するためのフェイルセーフ装置２５２の側面図及び断面図をそれぞれ示しているものを参照するに、フェイルセーフ装置２５２は、フェイルセーフ装置２５０と同様に構成されている。それらも、案内ブロック２７０と、剪断板２７２のような剪断部材と、取付板２７４とからなっている。しかしながら、押棒２２６は押棒２２８よりも高い圧力に晒されるので、それらは、４５,０００ｐｓｉの所定の剪断圧力における座屈を避けるべく、増大させられた直径を有していなければならない。同じ剪断特性を維持すべく、棒２２６は、その端部２７６を適切な直径まで機械加工されており、その適切な直径は、金型部品への損傷を避けるべく剪断板２７２が剪断するのを可能にする。この結果、取付板２７４及びプレート２２２にそれぞれ形成されている開口２７８及び２８０は、機械加工された端部２７６と実質的に同じ直径のものである一方、案内ブロック２７０に形成されている開口２８２は、押棒２２６の太い部分と一致する直径を有している。整合した開口２７８,２８０及び２８２が、チャンネル２８４を形成している。
【００３９】
作動時には、フェイルセーフ装置２５２は、上述のようにして作動する。計算された剪断圧力を超える圧力がいずれかの押棒２２６に加えられると、押棒２２６の端部２７６は、剪断板２７２を剪断し又は押し抜くであろう。その後、押棒２２６は、チャンネル２８４内に後退し、これにより、過剰圧力が、除去され、そして、金型部品及び押棒への損傷が、防止されよう。
【００４０】
フェイルセーフ装置２５０,２５２が、過剰圧力状態で剪断する剪断板を有しているとして記載されてきたが、当業者には思い浮かぶであろうように、剪断部材は、剪断ピン又は他の同様な部品であっても良い。
【００４１】
本発明の別の特徴は、過剰圧力状態(例えば、ピストン又は弁ゲートの焼付き)を検出するシステムである。図１５及び図１６を参照するに、全体的に、検出システムは、プレート２２２,２２４の両縁部に置かれている、一連の、対をなしている送信機２９０及び受信機２９２からなっている。円周方向の溝２９４(又は他の照準手段)が、各押棒２２６,２２８に設けられている(図１１〜図１４に示されている)。送信機２９０及び受信機２９２は、対にされていると共に、溝２９４の上面と整合させられており、それらの溝２９４は、各プレートにおける案内ブロック２５２,２７０の向こう側に延在している。送信機/受信機２９０/２９２の各対は、押棒の水平な列の情報を提供する。この好適な実施形態においては、送信機２９０及び受信機２９２は、レーザー送信機及び受信機である。
【００４２】
作動時には、押棒に加わった圧力が所定の剪断圧力を超えると、その結び付いている剪断板は、剪断し、且つ、押棒は、チャンネル２６４,２８４内に後退する。これは、その押棒における溝２９４がその列内の残りの溝２９４と不整合になることを引き起こす。これは、送信機２９０と受信機２９２との間を移動するレーザービームを遮断する。当業者には良く知られている、適切な回路並びに処理ハードウェア及びソフトウェアが、送信機/受信機の対に取着されており、もって、そのような遮断されたビームが、検出され、そして、射出成形機の適切な自動的な運転停止が、もたらされ、又は、射出成形機のオペレータへの警報及び警告信号が、供給され、オペレータは、射出成形機を止めて適切な修理を行なうことができる。
【００４３】
本発明のフェイルセーフ装置及び焼付き検出システムは、従来技術に優る幾つかの利点を提供する。これらのうちの最も重要なことは、金型部品及び押棒への損傷であって、押棒によって過剰な力が加えられる際に起こり得るものにおける低減である。これは、修理費の節約と、射出成形機の停止時間の減少とを結果的にもたらす。また、検出システムは、焼き付いたピストン又は弁ゲートの素早い検出を可能にし、もって、射出成形機は、問題が生じたときに、運転を停止させられて修理され得る。
【００４４】
本発明の上述した実施形態は、本発明の例であるべく意図されており、そして、それらへの改造及び変更が、本明細書に添付されている請求の範囲によってのみ規定されている本発明の範囲から逸脱することなく、当業者により、成され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ４個の金型キャビティ用の従来のマルチ材料ホットランナーシステムの概略図である。
【図２】  一のノズル組立体の近傍における、従来のマルチ材料ホットランナーシステムの断面図である。
【図３】  共通の射出ポット作動組立体であって、全てのプッシャが後退位置にあるものを含んでいる、従来のマルチ材料射出成形機の部分の断面図である。
【図４】  Ｄ線の方向における、図３のマルチ材料射出成形機の背面図を示している。
【図５】  Ａ−Ａ線に沿う、図３のマルチ材料射出成形機の断面図を示している。
【図６】  Ｂ−Ｂ線に沿う、図３のマルチ材料射出成形機の断面図を示している。
【図７】  Ｃ−Ｃ線に沿う、図３のマルチ材料射出成形機の断面図を示している。
【図８】  第１の組のプッシャが前進させられた状態における、図３のマルチ材料射出成形機を示している。
【図９】  第１及び第２の両方の組のプッシャが前進させられた状態における、図３のマルチ材料射出成形機を示している。
【図１０】  本発明に係るマルチ材料射出成形機の部分の断面図を示している。
【図１１】  図１０の射出ポット作動組立体用のフェイルセーフ機構の第１の実施形態の側面図を示している。
【図１２】  図１１のフェイルセーフ機構の断面図を示している。
【図１３】  図１０の射出ポット作動組立体用のフェイルセーフ機構の第２の実施形態の側面図を示している。
【図１４】  図１３のフェイルセーフ機構の断面図を示している。
【図１５】  Ｅ−Ｅ線に沿う、図１０のマルチ材料射出成形機の断面図を示している。
【図１６】  Ｆ−Ｆ線に沿う、図１０のマルチ材料射出成形機の断面図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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