(57)【要約】【課題】溶融材料の射出立上りに要する時間を短縮する装置と方法を提供する。【解決手段】加熱筒１２の内孔２０前部に貯留した溶融材料１６を加圧して加熱筒１２の先端から射出させる射出装置１１の射出方法において、前記溶融材料１６を前記加熱筒１２の内孔２０前部に封ずる封入部材１７から所定の距離Ｌ２を隔てて待機させたプランジャ１５は、射出のため前進開始した後、所定の速度まで到達した後前記封入部材１７に衝突して前記溶融材料１６を射出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒と、該加熱筒の内孔前部に溶融材料を封ずる封入部材と、前記内孔に嵌挿され前記封入部材から所定の距離を隔てて前記内孔後部に待機可能なプランジャとからなり、該プランジャは前進して前記封入部材に衝突した後前記封入部材とともに一体となって前記内孔で前進して前記溶融材料を射出することを特徴とする射出装置。
【請求項２】
加熱筒と、該加熱筒の内孔前部に溶融材料を封ずる未溶融材料と、該未溶融材料から所定の距離を隔てて前記加熱筒の後部開口部に挿入される押圧材料と、該押圧材料を押圧し前記未溶融材料に衝突させた後前記押圧材料と前記未溶融材料を一体にして加熱筒の内孔で前進させて前記溶融材料を射出させるプランジャとからなることを特徴とする射出装置。
【請求項３】
加熱筒の内孔前部に貯留した溶融材料を加圧して加熱筒の先端から射出させる射出装置の射出方法において、
前記溶融材料を前記加熱筒の内孔前部に封ずる封入部材から所定の距離を隔てて待機させたプランジャは、射出のため前進開始した後、所定の速度まで到達した後前記封入部材に衝突して前記溶融材料を射出することを特徴とする射出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属やプラスチックの溶融材料を射出して射出成形するための射出装置とその射出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融材料の射出成形は、溶融材料をそれが十分な流動性を有する間に金型キャビティへ射出・充填させることが原則である。そのため、ジェッティングやバリ等が問題とならない範囲内で可能な限り高速で溶融材料を射出することが求められる。特に、この問題は成形品が薄肉の場合や溶融材料が熱伝導率の高い金属である場合に顕著である。そして、射出・充填中の溶融材料の流動速度もさることながら、射出の立上がりの時間が、特に薄肉成形品では、短いことが要求される。
【０００３】
そのため、特許文献１に示すように、射出前進のアクチュエータである油圧シリンダの立上り時間を早くする技術が開示されている。特許文献１は、制御回路が流量制御比例弁と圧力制御比例弁に信号を出力してから、タイマの設定時間が経過すると、方向切換弁に信号を出力し、方向切換弁は、十分に油圧力が高まったところで作動して油圧シリンダを射出作動させるので、作動油の先行部分の動きが速くなって方向切換弁を瞬間的に通過することとなり、立上り時間が短くなるというものである。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、樹脂を射出駆動する油圧シリンダに供給される作動油の圧力上昇は、十分早くなるものの、油圧シリンダ自体における作動油の立上りは零から始まり油圧シリンダの容積に応じた所定の時間を要する。そのため、油圧シリンダが所定の速度まで到達する立上り時間は数十ミリ秒となる。さらに、アクチュエータやスクリュ等の樹脂の射出に関わる可動部には慣性があるので、立上り時間の短縮には限度がある。この問題は、アクチュエータが油圧ではなくサーボモータ等の他の手段を用いた場合でも同様である。
【特許文献１】特開平８−２５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、溶融材料の射出立上りに要する時間を短縮する装置と方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加熱筒の内孔前部に貯留した溶融材料を加圧して加熱筒の先端から射出させる射出装置の射出方法において、前記溶融材料を前記加熱筒の内孔前部に封ずる封入部材から所定の距離を隔てて待機させたプランジャは、射出のため前進開始した後、所定の速度まで到達したとき前記封入部材に衝突して前記溶融材料を射出する射出方法に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の射出装置とその方法によれば、溶融材料の射出立上りに要する時間を極めて短かくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、金属材料の射出装置の射出前の状態を示す断面図である。図２は、プラスチック材料の射出装置の射出前の状態を示す断面図である。
【０００９】
射出装置１は、図１に示すように、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属材料の射出装置である。射出装置１は、厚肉円筒の加熱筒２と、加熱筒２の前部端面に固着され加熱筒２の内孔１９に連通する貫通孔を有するノズル３と、加熱筒２の内孔１９に加熱筒２の後部開口部から挿入された未溶融材料７と、未溶融材料７の後に内孔１９へ挿入された未溶融材料８と、未溶融材料７の一部又は未溶融材料７の前に内孔１９に挿入された未溶融材料が溶融した溶融材料６と、未溶融材料８の後に内孔１９へ距離Ｌ１を隔てて挿入された押圧材料９と、押圧材料９を押圧して前進させるプランジャ５と、プランジャ５を前進駆動する油圧シリンダ装置やサーボモータ装置である駆動装置４とからなる。なお、未溶融材料７と未溶融材料８のいずれかは、成形品の容積や成形状況によって存在しないことがある。また、押圧材料９を設けずにプランジャ５が未溶融材料７又は未溶融材料８を直接押圧するように構成してもよい。
【００１０】
加熱筒２はその外周面に電気ヒータを備え、未溶融材料７、未溶融材料８及び押圧材料９を加熱する。電気ヒータは加熱筒２の前部に至る程高温となるように設定されており、未溶融材料７はその前部が溶融し始め、未溶融材料７より先に内孔１９に挿入された材料とともに溶融されて溶融材料６となっている。未溶融材料７、未溶融材料８及び押圧材料９は、いずれも同一形状、同一材質の円筒状材料であり、その直径は加熱筒２の内孔１９の直径より僅かに小さく、その長さは成形品の容積に相当するものより長い。
【００１１】
射出成形作動について説明する。射出成形を始める前に、少なくとも二の材料を連続して加熱筒２の内孔１９に挿入する。そして、最後に挿入された材料が未溶融材料７又は未溶融材料８となる。また、未溶融材料７及び未溶融材料８は封入部材１０ともなる。その後、押圧材料９となる材料を加熱筒２の後部開口部から挿入するが、このとき、未溶融材料７又は未溶融材料８の開放された後端面と押圧材料９の前端面との間に距離Ｌ１が形成されるようにする。すなわち、封入部材１０と押圧材料９との間には空間Ｃ１が存在する。距離Ｌ１は、駆動装置４によるプランジャ５の前進速度の立上りが所定の定常値に到達するまでにプランジャ５が移動する距離よりも大きくなるように設定される。
【００１２】
このような状態において、最初に加熱筒２の内孔１９に挿入した材料が溶融材料６となったときから射出装置１の射出成形作動を開始する。ノズル３を図示しない金型に当接した後、駆動装置４を駆動してプランジャ５を前進させ、封入部材１０から距離Ｌ１を隔てて内孔１９の後部に待機していた押圧材料９を前進開始させる。押圧材料９は、空間Ｃ１を前進中にその速度が立上り、所定の高速に到達後封入部材１０に衝突する。そして、プランジャ５の前進駆動は継続されるので、一体となったプランジャ５、押圧材料９及び封入部材１０に基づいて、溶融材料６は、加圧されノズル３を介して金型キャビティへ射出・充填される。このとき、加熱され軟化した封入部材１０及び／又は押圧材料９は、射出力や衝突力により潰され拡径するので、加熱筒２の内孔１９の壁に密着して溶融材料６の逆流を防止する。その後、プランジャ５は加熱筒２の後部開口部へ新しい材料が挿入できる位置まで駆動装置４によって後退する。そして、新しい材料が押圧材料９として挿入される以降は前記作動を繰り返して成形が継続する。
【００１３】
なお前記したように、押圧材料９を設けずにプランジャ５が封入部材１０を直接押圧するような構成のときは、プランジャ５は封入部材１０の後端面とプランジャ５の前端面とが距離Ｌ１を隔てて内孔１９の後部に待機した後に射出前進する。またこの場合は、未溶融材料７及び未溶融材料８が存在し、未溶融材料８は、プランジャ５が待機位置に位置決めする前に、新しい材料として内孔１９に予め挿入され未溶融材料７に当接するようにプランジャ５によって操作される。
【００１４】
次に、図２に示すように、射出装置１１は、熱可塑性又は熱硬化性のプラスチックを含む材料のための射出装置である。射出装置１１は、厚肉円筒の加熱筒１２と、加熱筒１２の前部端面に固着され加熱筒１２の内孔２０に連通する貫通孔を有するノズル１３と、加熱筒１２の内孔２０前部に貯留された溶融材料１６と、加熱筒１２の内孔２０前部に溶融材料１６を封じるように進退自在に嵌挿された封入部材１７と、封入部材１７から距離Ｌ２を隔てて内孔２０後部に待機可能に内孔２０に嵌挿され封入部材１７を押圧して前進させるプランジャ１５と、プランジャ１５を前進駆動する油圧シリンダ装置やサーボモータ装置である駆動装置１４とからなる。
【００１５】
加熱筒１２はその外周面に電気ヒータを備え、溶融材料１６を加熱する。溶融材料１６は、加熱筒１２の内孔２０に連通するように加熱筒１２の前部に設けた供給口１８に接続された図示しない押出機から供給される。押出機は、他の加熱筒とそれに回転自在に嵌挿されたスクリュからなる公知のものである。
【００１６】
次に、射出装置１１の射出成形作動について説明する。押出機から供給される溶融材料１６は、図示しない弁により開閉自在な供給口１８を経由して内孔２０に流入する。内孔２０に流入する溶融材料１６の量は、成形品の容積に対応しており、溶融材料１６の流入する圧力により後退移動する封入部材１７とプランジャ１５の位置に基づいて計量される。溶融材料１６の計量が完了すると、供給口１８が閉鎖される。プランジャ１５は、計量位置からさらに距離Ｌ２駆動装置１４により後退して停止する。ノズル１３を図示しない金型に当接させる。
【００１７】
そして、駆動装置１４がプランジャ１５を前進駆動する。プランジャ１５は、空間Ｃ２を距離Ｌ２前進する間に前進速度が立上り所定の高速に到達した後、封入部材１７に衝突する。そして、プランジャ１５の前進駆動は継続されるので、一体となったプランジャ１５及び封入部材１７に基づいて溶融材料１６は加圧され、ノズル１３を介して金型キャビティへ射出・充填される。その後、再び溶融材料１６の内孔２０への流入が行われ、プランジャ１５は封入部材１７とともに計量位置まで後退する。プランジャ１５は、計量位置からさらに距離Ｌ２駆動装置１４により後退して停止し次の射出まで待機する。この工程を繰り返して射出成形が継続する。
【００１８】
上記のようにこの発明によれば、溶融材料６，１６は、駆動装置４，１４やプランジャ５，１５において短縮することが困難な速度の立上り時間に影響されることなく、殆ど瞬時に射出を立ち上げることができる。そのため、成形品が薄肉であっても、成形材料が金属であっても、本発明の射出装置１，１１は溶融材料６，１６を金型キャビティへ容易かつ十分に射出・充填することができる。
【００１９】
この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、押圧材料９やプランジャ５，１５が封入部材１０，１７に衝突するとき、双方が損傷したり前進速度が振動的となるのを防止するため、前記双方又はいずれか一方の対向面に衝撃を吸収する部材を設けることが効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】金属材料の射出装置の射出前の状態を示す断面図である。
【図２】プラスチック材料の射出装置の射出前の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，１１    射出装置
２，１２    加熱筒
３，１３    ノズル
４，１４    駆動装置
５，１５    プランジャ
６，１６    溶融材料
７，８      未溶融材料
９          押圧材料
１０，１７  封入材料
１８        供給口
１９，２０  内孔
Ｌ１，Ｌ２  距離
Ｃ１，Ｃ２  空間
【図１】
2006205186.tif 000003
【図２】
2006205186.tif 000004