(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に穿設された開孔部に挿着され、先端に回収口を有するスリーブと、スリーブ内面との間に回収路を有してスリーブ内に進退可能に挿入され、前進時に先端部がスリーブの回収口に嵌り込んで先端を回収口から金型内へ臨ませる一方、後退時に回収口を開放して回収路を金型内に連通すると共に回収路を流体回収管に接続するニードルと、ニードル内周面との間に、ニードルの先端に開口しかつ少なくともニードルの前進時に流体供給管に接続される狭い注入路を有してニードル内に挿設されたニードルピンとを有することを特徴とする流体注入・回収装置。
【請求項２】
流体回収管が流量調節器を有することを特徴とする請求項１の流体注入・回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型のキャビティ内への溶融樹脂の射出と加圧したガス等の流体の注入により、中空型物を成形する中空射出成形装置において、上記流体のキャビティ内への注入とキャビティ内からの流体の排出・回収に用いる、流体注入・回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧した流体、例えば、窒素ガス、炭酸ガス、空気等の気体や、水、アルコール、流動パラフィン、オリゴマー等の液体（以下総称して「流体」という）を、所定量の溶融樹脂の射出完了後あるいは溶融樹脂の射出と同時平行して金型のキャビティに注入して中空型物を成形する中空射出成形が既に実用に供されている。
【０００３】
上記中空射出成形において、流体をキャビティへ注入する方式を大別すると、次の２通りがある。
【０００４】
（１）溶融樹脂を射出する射出成形機の射出ノズルから流体を注入するもので、射出ノズルのやや後端側に内蔵された流体ノズルから流体を注入する方式（以下「ノズル方式」という）。
【０００５】
（２）金型に、キャビティの所望の位置に開口する開孔部を穿設し、そこに挿設したニードルから流体を注入する方式（以下「ニードル方式」という）。
【０００６】
ノズル方式については、特公昭５７−１４９６８号公報、特公昭６１−５９８９９号公報、特開平２−２８９３２７号公報等で提案されている。
【０００７】
一方、ニードル方式には、キャビティに穿設した開孔部にニードルを挿通して固定する方式と、ニードルを固定せずに金型に対して進退可能とする方式の２通りがある。前者は、例えば特開平２−２８９３２７号公報に記載されており、後者は、例えば特開昭６４−１４０１２号公報に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記ノズル方式の場合、流体ノズルが射出ノズルに内蔵されているので、金型のキャビティに対する流体ノズルの位置が限られ、流体の注入位置が限定される問題がある。また、射出時に溶融樹脂が侵入して流体ノズルを閉塞させやすい問題もある。
【０００９】
上記ニードル方式では、成形品の厚肉部とかリブ構造部等の中空部の形成が望まれる位置に対応してニードルを配設して流体を注入することにより、当該箇所に確実に中空部を形成できるメリットがある。
【００１０】
しかし、上記金型に固定したニードル方式においては、流体の回収が流体の圧入と同じニードルの孔を経て行われるので、流体回収時に溶融樹脂が逆流することによるニードル詰まりを完全には防止できない問題がある。また、ニードルの孔径を大きくすると益々溶融樹脂の逆流が生じやすくなることから、ニードルの孔は細孔とせざるを得ず、この細孔を経て行われる流体の回収に時間がかかる問題もある。
【００１１】
また、上記金型に対して進退可能なニードル方式においては、ニードルを駆動源で前進させて、その先端を金型の弁座部に密着させた状態で流体の注入を行い、ニードルを後退させて、その先端と金型の弁座部間を開放し、ニードル周囲の空間から流体を外気に放出するものとなっている。
【００１２】
しかしながら、この方式では、流体は大気に直接放出されてしまい、回収できないので、流体が使い捨てとなって無駄が多いと共に、流体の種類によっては作業環境を悪化させる問題がある。また、中空型物内の流体が、ニードルの後退によって一気に大気に放出されるので、流体が抜ける時にかなりの騒音が発生することに加え、流体の排出によって中空型物の中空部内壁が掻き乱され、中空型物の型再現性、即ち製品表面が損なわれて品質が低下しやすい問題もある。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の第１の目的は、金型キャビティの所望の位置に流体を注入でき、しかも溶融樹脂の逆流による注入路詰まりを発生させることなく、迅速に流体の回収ができる流体注入・回収装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、流体の回収を中空型物の型再現性を損なうことなく行える流体注入・回収装置とすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明では、金型に穿設された開孔部に挿着され、先端に回収口を有するスリーブと、
スリーブ内面との間に回収路を有してスリーブ内に進退可能に挿入され、前進時に先端部がスリーブの回収口に嵌入して先端を回収口から金型内へ臨ませる一方、後退時に回収口を開放して回収路を金型内に連通すると共に回収路を流体回収管に接続するニードルと、
ニードル内周面との間に、ニードルの先端に開口しかつ少なくともニードルの前進時に流体供給管に接続される狭い注入路を有してニードル内に挿設されたニードルピンとを有することを特徴とする流体注入・回収装置としているものである。
【００１６】
また、請求項２の発明においては、第２の目的を達成するために、上記請求項１の発明において、流体回収管が流量調節器を有することを特徴とする流体注入・回収装置としているものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に基づいて、請求項１の発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１はニードル１が前進した状態での流体注入・回収装置の断面図、図２はニードル１が後退した状態での流体注入・回収装置の断面図である。
【００１９】
図において、２は金型、３はキャビティ、４は金型２に穿設した開孔部である。
【００２０】
開孔部４には、筒状のスリーブ５が挿通されて固定されている。このスリーブ５の先端（金型２側）はやや口径が絞られた回収口６となっている。また、スリーブ５の後端側には、エアシリンダを構成するブロック７とケーシング８が取り付けられている。スリーブ５、ブロック７及びケーシング８は相互にボルト９で固定されているものである。
【００２１】
スリーブ５の後方寄りには、流体を供給するための流体供給管１０と、流体を回収するための流体回収管１１が、夫々スリーブ５内に連通した状態で接続されている。この供給間１０と回収管１１には、夫々流量調節器（図示されていない）が付設されているものである。
【００２２】
ブロック７とケーシング８で構成されたエアシリンダ内には、ピストンロッド１２が設けられている。このピストンロッド１２は、エア供給管１３からエアが供給されるとエアシリンダ内を前進し、エア供給管１４からエアが供給されるとエアシリンダ内を後退するものである。また、ピストンロッド１２は、ブロック７に植設された回転防止ピン１５に沿って進退し、軸回りの回転が防止されている。尚、１６、１７はエア漏れを防ぐためのＯリング、１８、１９はピストンロッド１２の進退を円滑にするためのベアリングである。
【００２３】
前記スリーブ５内には、軸方向に進退可能にニードル１が挿入されている。このニードル１の軸方向に貫通する孔内には、ニードルピン２０が挿設されている。また、ニードル１の先端部は縮径されていて、ニードル１の前進時には図１に示されるようにスリーブ５の回収口６に嵌り込んで先端をキャビティ３内に臨ませ、ニードル１の後退時には図２に示されるようにスリーブ５の回収口６を開放するものである。
【００２４】
ピストンロッド１２の先端は上記ニードル１の後端が連結されている。この連結状態を図３で説明する。
【００２５】
図３に示されるように、ピストンロッド１２の先端部は、スリーブ５（図１及び図２参照）の内径よりやや細径の接続部２１となっており、この接続部２１の先端側は両側が削り取られて板状部２２となっている。
【００２６】
一方、ニードル１の後端部も、スリーブ５（図１及び図２参照）の内径よりやや細径の接続部２３となっており、この接続部２３の後端側には上記ピストンロッド１２の板状部２２を嵌め込むことのできる切り欠き部２４が形成されている。また、ニードルピン２０の後端には、やはりこの切り欠き部２４に嵌め込むことができるフック２５が設けられている。
【００２７】
ニードル１とピストンロッド１２は、ニードルピン２０のフック２５をニードル１の切り欠き部２４に嵌合させた状態で、ピストンロッド１２の板状部２２をニードル１の切り欠き部２４に嵌め込み、連結ピン２６を差し込んで固定することで連結されているものである。
【００２８】
ニードルピン２０が挿設されたニードル１とピストンロッド１２が上記のようにして連結されていることから、ピストンロッド１２の進退に伴ってニードル１とニードルピン２０は一体となってスリーブ５（図１及び図２参照）内を進退するものである。また、ピストンロッド１２の軸回りの回転が回転防止ピン１５によって防止されていることから、上記のようにして連結されているニードル１及びニードルピン２０の軸回りの回転も防止されているものである。
【００２９】
図４に明示されるように、ニードルピン２０の外周部は軸方向に一部切削されており、ニードル１の内周面との間に、ニードル１の先端に開口する狭いスリット状の注入路２７を形成している。この注入路２７は、図１及び図２に示されるように、ニードル１後端部の接続部２３部分まで伸びている。このニードル１後端部の接続部２３とピストンロッド先端部の接続部２１は、前述のようにスリーブ５の内径よりやや細径となっており、スリーブ５の内周面との間に隙間部２８が形成されている。また、この隙間部２８は、流体供給管１０と連結されていると共に、ニードル１の外周面から中心に向かって垂直に穿設された連結孔２９によって上記注入路２７に連結されている。
【００３０】
やはり図４に明示されるように、ニードル１の外周面には軸方向に複数の溝が切られており、これによってニードル１の外周面とスリーブ５の内周面との間に広い回収路３０が形成されている。この回収路３０は、図１及び図２に示されるように、ニードル１のやや後方まで伸びており、ニードル１の前進時には流体回収管１１との接続が遮断されているが、ニードル１の後退時には流体回収管１１と接続されるものとなっている。
【００３１】
尚、３１及び３２は、キャビティ３に注入する流体の漏れを防止するためのＯリングである。
【００３２】
次に、図１及び図２により、上記請求項１の発明に係る流体注入・回収装置の使用方法及び動作について説明する。
【００３３】
まず、中空部を製品のどの箇所に設けるか、例えば厚肉部とか強度を付与するためのリブ構造部等の所望の箇所を決め、その箇所に対応する金型１の壁に開孔部４を穿設し、この開孔部４にスリーブ５を挿通して固定する。
【００３４】
上記のようにして本流体注入・回収装置を金型２に取り付け、所定の溶融樹脂の射出に伴って、エア供給管１３からエアを供給してピストンロッド１２を限度まで前進させる。これによってニードル１はニードルピン２０と一体となってスリーブ５内を前進し、図１に示されるように、ニードル１の先端部がスリーブ５の回収口６に嵌り込んで、ニードル１の先端がキャビティ３内に露出する。この時、ニードル１とニードルピン２０の間に形成されている狭い注入路２７は、連結孔２９及び隙間部２８を介して流体供給管１０に接続されている。従って、流体供給管１０から流体を供給すると、注入路２７を通って流体がキャビティ３内に注入されることになる。
【００３５】
一方、所定圧の流体を所定量供給して成形が完了すると、エア供給管１４からエアを供給してピストンロッド１２を限度まで後退させる。これによってニードル１はニードルピン２０と一体となってスリーブ５内を後退し、図２に示されるように、ニードル１の先端部がスリーブ５内に引っ込んでスリーブ５の回収口６を開放し、回収路３０が回収口６を介してキャビティ３に連通する。この時、回収路３０は流体回収管１１に接続されているので、流体回収管１１の流量調節器（図示されていない）で流量を調節しながら、例えば回収タンク等に流体を回収して再利用することができる。
【００３６】
尚、図１〜図４で説明した流体注入・回収装置では、ニードル１の前進時と後退時のいずれの場合でも注入路２７が流体供給管１０に接続されているが、この接続はニードル１の前進時のみとし、ニードル１の後退時にはこの接続が遮断されるようにしてもよい。
【００３７】
次に、本発明の参考例を図５及び図６で説明する。
【００３８】
基本的には図１〜図４で説明した、請求項１の発明に係る流体注入・回収装置と同様である。相違点は次の３点である。
【００３９】
第１点は、ニードルピン２０を有さず、ニードル１の中心部軸方向に形成された細孔を注入路２７としている点である。第２点は、ニードル１の外周に溝を設けるのではなく、ニードル１の先端から中ほどまでの径をスリーブ５の内径よりかなり細くすることで回収路３０を形成している点である。第３点は、ニードル１とピストンロッド１２が一体となっている点である（但し、図３に示されるような連結を行うこともできる。）。
【００４０】
上記の点以外は図１〜図４で説明した、請求項１の発明に係る流体注入・回収装置と同様で、図５及び図６において図１〜図４と同じ符号は同様の部材を示すものである。
【００４１】
この参考例に係る流体注入・回収装置の利点は請求項１の発明に係る流体注入・回収装置に比して構造が簡単な点である。但し、ニードル１の中心部に注入路２７となる小径の細孔を形成するのは工作が行いにくく、この点においてはこのような細孔形成の手間を要さない請求項１の発明に係る流体注入・回収装置が優れている。
【００４２】
次に、上記参考例に係る流体注入・回収装置の動作を、前記請求項１の発明に係る流体注入・排出装置と相違する点を主にして説明する。
【００４３】
図５はエア供給管１３からエアを供給してピストンロッド１２（ニードル１）を限度まで前進させた状態を示し、この状態で流体供給管１０から隙間部２８、連結孔２９及び注入路２７を介して流体を注入することができる。
【００４４】
エア供給管１４からエアを供給してピストンロッド１２（ニードル１）を限度まで後退させると、図２での説明から明らかなように、ピストンロッド１２の先端部がスリーブ５内に引っ込んでスリーブ５の回収口６を開放すると共に、流体回収管１１が回収路３０に接続されるので、流体回収管１１の流量調節器（図示されていない）で流量を調節しつつ流体を回収することができる。
【００４５】
以上説明した請求項１の発明に係る流体注入・回収装置の場合でも、参考例に係る流体流量調節装置の場合でも、これらによる流体の注入を行わない場合や注入位置を変更する場合には、スリーブ５を取り外して開孔部４を金型２と同一材料で埋め戻せばよい。また、駆動源としてはエアシリンダーを用いたが、油圧シリンダーやその他の装置を駆動源とすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、次の効果を奏するものである。
【００４７】
（１）本発明に係る流体注入・回収装置は、ニードル方式の装置であることから、取付位置を自由に選択することができ、製品の所望の位置に確実に中空部を形成することができる。
【００４８】
（２）流体の注入は注入路２７を介して行われ、流体の回収はこの注入路２７とは異なる回収路３０を介して行われるので、溶融樹脂の逆流によって注入路２７が詰まる心配がない。また、注入路２７は狭くなっているので、溶融樹脂が侵入しにくく、これによっても樹脂の逆流による注入路２７詰まりが一層生じにくくなっている。
【００４９】
（３）回収路３０は広くなっているので、流体の回収をスピーディーに行うことができる。また、流体は流体回収管１１を介して回収タンク等に回収でき、大気に放出してしまうことによる無駄や作業環境の悪化を防止しつつ、再利用によるコストダウンを図ることができる。
【００５０】
（４）流体回収管１１に流量調節器を設けておけば、流体回収時の流量を調節でき、流体の一気の噴出を防止できるので、流体の一気の噴出による中空型物の型再現性の低下を防止することができる。
【００５１】
（５）各部の動作はコンピューターで容易に制御することができ、自動化による生産性の向上が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明に係る流体注入・回収装置のニードルが前進した状態の断面図である。
【図２】図１に示される流体注入・回収装置のニードルが後退した状態の断面図である。
【図３】図１に示される流体注入・回収装置のニードルとピストンロッドとの連結部の分解斜視図である。
【図４】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】参考例に係る流体圧入・回収装置のニードルが前進した状態の断面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１    ニードル
２    金型
３    キャビティ
４    開孔部
５    スリーブ
６    回収口
７    ブロック
８    ケーシング
９    ボルト
１０  流体供給管
１１  流体回収管
１２  ピストンロッド
１３  エア供給管
１４  エア供給管
１５  回転防止ピン
１６  Ｏリング
１７  Ｏリング
１８  ベアリング
１９  ベアリング
２０  ニードルピン
２１  接続部
２２  板状部
２３  接続部
２４  切り欠き部
２５  フック
２６  連結ピン
２７  注入路
２８  隙間部
２９  連結孔
３０  回収路
３１  Ｏリング
３２  Ｏリング
【図１】
0003545518.tif 000002
【図２】
0003545518.tif 000003
【図３】
0003545518.tif 000004
【図４】
0003545518.tif 000005
【図５】
0003545518.tif 000006
【図６】
0003545518.tif 000007