(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に相対移動可能でその間に材料溜まり部となるポットを形成する上側ボディおよび下側ボディを有し、前記上側ボディには前記ポットに未溶融の熱硬化性のプラスチック材料を供給可能にする材料供給口が設けられ、前記下側ボディには前記ポット内で溶融された前記プラスチック材料を導出する充填通路が設けられた材料供給部と、
前記材料供給部の前記材料供給口を閉塞可能にする閉塞手段と、
前記材料供給部の前記ポットに供給された未溶融の前記プラスチック材料を溶融可能な温度に前記材料供給部を加熱する予熱手段と、
キャビティを有し、前記材料供給部の下方に配置されて上下方向に移動可能に設置され、上方移動により前記材料供給部に当接したときに前記材料供給部の前記充填通路と前記キャビティとが連なり、さらなる上方移動により、前記ポット内で溶融された前記プラスチック材料が前記キャビティに充填される可動型と、
前記可動型の前記キャビティに充填された前記プラスチック材料を硬化可能な温度に前記可動型を加熱する加熱手段と、
を備えることを特徴とする熱硬化性プラスチックの成形装置。
【請求項２】
前記ポットは、複数サイクル分の前記プラスチック材料が収容可能な容量を有し、
前記可動型のストローク量が所定値に達したことを検出するストローク量検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性プラスチックの成形装置。
【請求項３】
前記材料供給部と前記可動型の少なくともいずれか一方には、他方との当接部に断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱硬化性プラスチックの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱硬化性プラスチックの成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性プラスチックを射出成形する場合、成形材料の無駄を減らし、材料歩留まりを向上させることができることから、ランナレス成形金型を用いたランナレス成形を採用することがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６９６０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ランナレス成形は、材料を溶融し、その溶融した材料を硬化させないように予熱しながらランナレス成形金型に供給するための材料供給装置（一般的にはスクリュー式供給装置）が必要であり、また、この材料供給装置での予熱温度の管理（温度制御）も必要であるため、設備が複雑となり、設備投資も大きくなる。
【０００５】
そこで、この発明は、制御が容易で、設備コストを低減することができる熱硬化性プラスチックの成形装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る熱硬化性プラスチックの成形装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、
上下方向に相対移動可能でその間に材料溜まり部となるポットを形成する上側ボディおよび下側ボディを有し、前記上側ボディには前記ポットに未溶融の熱硬化性のプラスチック材料を供給可能にする材料供給口が設けられ、前記下側ボディには前記ポット内で溶融された前記プラスチック材料を導出する充填通路が設けられた材料供給部と、
前記材料供給部の前記材料供給口を閉塞可能にする閉塞手段と、
前記材料供給部の前記ポットに供給された未溶融の前記プラスチック材料を溶融可能な温度に前記材料供給部を加熱する予熱手段と、
キャビティを有し、前記材料供給部の下方に配置されて上下方向に移動可能に設置され、上方移動により前記材料供給部に当接したときに前記材料供給部の前記充填通路と前記キャビティとが連なり、さらなる上方移動により、前記ポット内で溶融された前記プラスチック材料が前記キャビティに充填される可動型と、
前記可動型の前記キャビティに充填された前記プラスチック材料を硬化可能な温度に前記可動型を加熱する加熱手段と、
を備えることを特徴とする熱硬化性プラスチックの成形装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記ポットは、複数サイクル分の前記プラスチック材料が収容可能な容量を有し、前記可動型のストローク量が所定値に達したことを検出するストローク量検出手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記材料供給部と前記可動型の少なくともいずれか一方には、他方との当接部に断熱部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、材料供給部のポットに直接、未溶融のプラスチック材料を供給し、このポット内でプラスチック材料を溶融させることができるので、成形工程および制御を簡略化することができ、生産性が向上する。また、この成形装置のコストダウンを図ることができる。
さらに、材料供給部と可動型とを分離し、上側に配置された材料供給部にはキャビティがなく、下側に配置された可動型にのみキャビティが設けられているので、金型（可動型）の段取り換えが容易にでき、生産性が向上する。さらに、キャビティを有する可動型だけを変更することで成形品の仕様変更に対応することができるので、汎用性に富み、多機種少量生産に応えることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、ポットへのプラスチック材料の補給タイミングの管理が容易になる。
請求項３に係る発明によれば、可動型から材料供給部への熱伝達を抑制することができるので、材料供給部のポット内のプラスチック材料への可動型の熱的な影響を低減あるいは防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係る熱硬化性プラスチックの成形装置の実施形態における断面図であり、型開き状態を示す図である。
【図２】材料供給口を封止した状態を示す前記成形装置の断面図である。
【図３】型締めをした状態を示す前記成形装置の断面図である。
【図４】製品取り出しの状態を示す前記成形装置の断面図である。
【図５】実施形態における成形サイクルを示すタイムスケジュールである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明に係る熱硬化性プラスチックの成形方法と熱硬化性プラスチックの成形装置の実施形態を図１から図５の図面を参照して説明する。
図１に示すように、熱硬化性プラスチックの成形装置１は、上側に配置された金属製の材料供給ブロック（材料供給部）１０と、材料供給ブロック１０の下方に配置された金属製の可動型４０と、可動型４０を昇降する昇降台６０と、材料供給ブロック１０の上方に配置された閉塞装置７０と、材料供給ブロック１０に未溶融のプラスチック材料９０を供給するためのホッパー８０と、を主要構成として備えている。
【００１６】
材料供給ブロック１０は、移動不能に設置された固定盤１１と、この固定盤１１の下面に固定された上側ボディ１２と、この上側ボディ１２の下方に配置された下側ボディ１３と、予熱装置１４と、を備えている。
上側ボディ１２はその下部に突出部１２ａを備え、下側ボディ１３はその上部に凹部１３ａを備えており、上側ボディ１２の突出部１２ａが下側ボディ１３の凹部１３ａに上下方向移動可能に嵌り込んでいる。そして、突出部１２ａと凹部１３ａとの間にポット１５が形成されており、ここが材料溜まり部となっている。下側ボディ１３は上側ボディ１２に支持装置（図示略）を介して昇降可能に支持されており、下側ボディ１３の上昇によりポット１５の容量が縮小する。図１に示すように、下側ボディ１３が最下点に位置しているときのポット１５の容量（最大容量）は、所定サイクル分（この実施形態では３サイクル分）の成形に必要なプラスチック材料９０の量よりも大きく設定されている。。
【００１７】
固定盤１１と上側ボディ１２には、ポット１５に連なる材料供給口１６が貫通して設けられており、材料供給口１６は固定盤１１の上面にて開口している。
下側ボディ１３の下面には、その全面に、例えばベーク板等からなる断熱部材１７が設けられており、下側ボディ１３と断熱部材１７には、ポット１５に連通する小径の充填通路１８が複数（この実施形態では３つ）貫通形成されている。この充填通路１８の数は、この成形装置１が１サイクルで一度に成形することができる成形品（製品）の数と一致す
また、上側ボディ１２と下側ボディ１３は予熱装置１４によって、ポット１５に供給されたプラスチック材料９０を溶融状態に保持することができる温度（例えば８０〜９０゜Ｃ）に制御可能となっている。以下、この温度を溶融保持温度と称す。
【００１８】
閉塞装置７０は、固定盤１１の材料供給口１６の真上に配置されている。閉塞装置７０は、アクチュエータ７１によって昇降するプランジャ７２を備え、プランジャ７２が下降したときに材料供給口１６に進入し、上側ボディ１２の材料供給口１６をプランジャ７２で閉塞するように構成されている。
ホッパー８０は、固定盤１１の材料供給口１６の近傍に設置されており、未溶融状態（例えば粉状やペレット状）のプラスチック材料９０を収容し、この未溶融状態のプラスチック材料９０を材料供給口１６を介してポット１５に供給することができるように設置されている。
【００１９】
可動型４０は、昇降台６０に載置されるベース４１と、ベース４１の上に設置された底部ブロック４２と、底部ブロック４２の上に設置された中間ブロック４３と、中間ブロック４３の上に配置され底部ブロック４２に支持装置（図示略）を介して昇降可能に支持された浮遊ブロック４４と、を備えている。
中間ブロック４３には、材料供給ブロック１０に設けられている充填通路１８と同数のキャビティ４５が上下に貫通して形成されている。各キャビティ４５の上部は開口しているが、下部開口は底部ブロック４２によって閉塞されている。
浮遊ブロック４４には、キャビティ４５と同数のスプル４６が貫通形成されている。スプル４６はキャビティ４５と比較して極めて小径の管状をなしている。この実施形態では、キャビティ４５とスプル４６によって、製品を成形するための製品成形部が構成される。
【００２０】
充填通路１８とキャビティ４５とスプル４６は同一鉛直線上に配置されており、後述するように、可動型４０を上昇させて型締めしたときに、浮遊ブロック４４の上面が材料供給ブロック１０の断熱部材１７の下面に当接し、中間ブロック４３の上面が浮遊ブロック４４の下面に当接して、ポット１５と充填通路１８とスプル４６とキャビティ４５とが連通する。
【００２１】
可動型４０は加熱装置４９によって、キャビティ４５とスプル４６に充填された溶融状態のプラスチック材料９０を硬化させることができる温度（例えば１５０〜２００゜Ｃ）に制御可能となっている。以下、この温度を硬化温度と称す。なお、加熱装置４９は、可動型４０と一体に構成しなくてもよく、予め加熱装置４９で所定温度に加熱しておいた可動型４０を、加熱装置４９から取り外して昇降台６０に載置するようにしてもよい。
【００２２】
また、この成形装置１には、昇降台６０のテーブル６１が所定高さに上昇したときにオンとなるリミットスイッチ６５が設置されている。ここで、リミットスイッチ６５の設置高さは、最終サイクルにおいて可動型４０がストローク（上昇）したときにオンするように設定されている。なお、ここで言う最終サイクルとは、サイクルの開始時にポット１５に１サイクル分のプラスチック材料９０が残っている状態で行うサイクルであり、この実施形態では３サイクル目となる。このリミットスイッチ６５は、可動型４０のストローク量が所定値に達したことを検出するストローク量検出手段と言うことができる。
【００２３】
次に、この成形装置１を用いて実施する熱硬化性プラスチックの成形方法を説明する。
図１は、可動型４０が最下点に下降し、閉塞装置７０のプランジャ７２が上方に退避している状態を示している。この状態では、材料供給ブロック１０の材料供給口１６が開いており、可動型４０の浮遊ブロック４４が材料供給ブロック１０の断熱部材１７から離間しているとともに、可動型４０の中間ブロック４３からも離間して位置している。
【００２４】
この状態において、材料供給ブロック１０の上側ボディ１２と下側ボディ１３とを予熱装置１４によって溶融保持温度に予熱し、可動型４０を加熱装置４９によって硬化温度に加熱する。
そして、ホッパー８０に収容されている未溶融のプラスチック材料９０を、所定量だけ材料供給ブロック１０の材料供給口１６からポット１５に供給する。なお、この場合の所定量とは、この実施形態では３サイクル分の成形に必要なプラスチック材料９０よりも若干多い程度とし、３サイクル分の成形が終了したときにポット１５内にプラスチック材料９０が残るように設定する。したがって、この材料供給時におけるプラスチック材料９０の計量精度は低くてよく、計量には容積計量器（計量カップなど）を用いることができる。
ポット１５に供給された未溶融のプラスチック材料９０は、予熱温度に管理された上側ボディ１２および下側ボディ１３から熱を受け、ポット１５内にて溶融して、溶融プラスチック９１となる。
【００２５】
そして、ポット１５へのプラスチック材料９０の供給終了後に、図２に示すように、閉塞装置７０のプランジャ７２を下降させて、上側ボディ１２の材料供給口１６を閉塞する。以下の説明では、このように可動型４０が最下点に位置し、閉塞装置７０のプランジャ７２により材料供給口１６が閉塞された状態を、型開き状態という。
次に、型締めするために、昇降台６０のテーブル６１を上昇させていく。
テーブル６１が上昇すると、可動型４０の全体が上昇し、まず、可動型４０の浮遊ブロック４４が材料供給ブロック１０の断熱部材１７に当接し、ここで、浮遊ブロック４４の上昇が停止せしめられる。このとき、材料供給ブロック１０の充填通路１８と浮遊ブロック４４のスプル４６とが連通する。
【００２６】
さらにテーブル６１が上昇すると、中間ブロック４３と底部ブロック４２とベース４１が一体となって上昇し、停止している浮遊ブロック４４に接近していき、中間ブロック４３の上面が浮遊ブロック４４の下面に当接する。このとき、中間ブロック４３のスプル４６と底部ブロック４２のキャビティ４５とが連通し、その結果、材料供給ブロック１０のポット１５が可動型４０のキャビティ４５およびスプル４６に連通する。
【００２７】
さらにテーブル６１が上昇すると、可動型４０が材料供給ブロック１０を押圧して、可動型４０と材料供給ブロック１０の下側ボディ１３とが一体となって上昇する。その結果、材料供給ブロック１０の上側ボディ１２の突出部１２ａが、下側ボディ１３の凹部１３ａ内において相対的に前進し、ポット１５内の溶融プラスチック９１を圧縮していく。圧縮された溶融プラスチック９１は、下側ボディ１３および断熱部材１７の充填通路１８から押し出され、可動型４０のスプル４６およびキャビティ４５に充填されていく。
すなわち、可動型４０を材料供給ブロック１０に押圧することにより、ポット１５内で溶融した溶融プラスチック９１を圧縮し、充填通路１８から押し出してキャビティ４５とスプル４６に充填する。
【００２８】
スプル４６およびキャビティ４５に溶融プラスチック９１が完全に充填されると、テーブル６１の上昇に伴って溶融プラスチック９１の圧力が上昇していくため、昇降台６０の押し上げ荷重が上昇していく。そして、昇降台６０の押し上げ荷重が所定値に達したときにテーブル６１の上昇を停止し、所定時間、この型締め位置に保持する。つまり、テーブル６１の上昇停止タイミング（型締め位置）は昇降台６０の押し上げ荷重により管理する。なお、図３は、最終サイクル（３サイクル目）における型締め状態を示している。
【００２９】
この型締め状態において、キャビティ４５とスプル４６に充填された溶融プラスチック９１は、硬化温度に管理された可動型４０から熱を受けて硬化し、製品９２となる。なお、型締め状態において材料供給ブロック１０と可動型４０とが当接するが、材料供給ブロック１０の下側ボディ１３の下面には断熱部材１７が設けられているので、可動型４０から材料供給ブロック１０への熱伝導が防止され、ポット１５内の溶融プラスチック９１が硬化温度になることはない。
【００３０】
次に、図４に示すように、昇降台６０により可動型４０を下降させて、可動型４０を材料供給ブロック１０から離反させて型開き状態に戻し、可動型４０を昇降台６０のテーブル６１から取り外し、可動型４０から製品９２を取り出すとともに、別の可動型４０をテーブル６１の上にセットし（すなわち、可動型４０の段取り換えを行い）、次のサイクルに備える。
【００３１】
この実施形態では、ポット１５に３サイクル分の溶融プラスチック９１が収容されており、３サイクル目が終了するまではポット１５に未溶融のプラスチック材料９０を補充しない。
図５は、この実施形態における成形サイクルを示すタイムスケジュールであり、この図を参照してポット１５への未溶融のプラスチック材料９０の補充タイミングについて説明する。
【００３２】
前述したように、各サイクルにおいてテーブル６１の上昇停止タイミング（型締め位置）は昇降台６０の押し上げ荷重により管理している。そして、１サイクル毎にポット１５内の溶融プラスチック９１が減少していくので、型締め位置（可動型４０あるいはテーブル６１の位置）が１サイクル毎に上昇していく。しかしながら、１サイクル目と２サイクル目における型締め位置ではテーブル６１がリミットスイッチ６５の高さまで達していないので、プラスチック材料９０の補充は行わない。
【００３３】
そして、３サイクル目（最終サイクル）になると、可動型４０（テーブル６１）が型締め位置に達する直前に、テーブル６１がリミットスイッチ６５に接触し、リミットスイッチ６５をオンさせる。
このようにリミットスイッチ６５がオンした場合には、この３サイクル目の成形サイクルの終了前の型開き状態において、可動型４０の段取り換え（製品取り出し）と並行して、閉塞装置７０のプランジャ７２を上昇させて材料供給口１６を開き、ホッパー８０から未溶融のプラスチック材料９０をポット１５に供給し、その後、プランジャ７２を下降して材料供給口１６を閉塞し、次の１サイクル目の成形サイクルに備える。
【００３４】
以上説明したように、この実施形態における熱硬化性プラスチックの成形方法は、次の（１）〜（５）の工程を備えている。
（１）未溶融の熱硬化性のプラスチック材料９０を材料供給ブロック１０のポット１５内に供給し、ポット１５内でプラスチック材料９０を溶融する工程。
（２）ポット１５に連なる材料供給口１６を閉塞する工程。
（３）キャビティ１５を有する可動型４０を材料供給ブロック１０に押圧することにより、ポット１５内で溶融した溶融プラスチック９１を圧縮し材料供給ブロック１０の充填通路１８から押し出して可動型４０のキャビティ４５とスプル４６に充填し、これらキャビティ４５、スプル４６に充填された溶融プラスチック９１を加熱し硬化させる工程。
（４）可動型４０を材料供給ブロック１０から離反させて、前記キャビティ４５、スプル４６で硬化させたプラスチック製品９２を取り出す工程。
（５）可動型４０のストローク量が所定値に達した場合には、当該サイクルの終了前に、材料供給口１６を開き、材料供給口１６から材料供給ブロック１０のポット１５に未溶融のプラスチック材料９０を供給する工程。
【００３５】
上記（１）の工程を備えることにより、材料供給ブロック１０のポット１５に直接、未溶融のプラスチック材料９０を供給し、このポット１５内でプラスチック材料９０を溶融させるので、工程および制御を簡略化することができ、生産性が向上する。また、工程および制御の簡略化により、設備コストの低減を図ることができる。
また、上記（５）の工程を備えることにより、ポット１５へのプラスチック材料９０の補給タイミングの管理が容易になる。
【００３６】
また、この実施形態の成形装置１によれば、上記熱硬化性プラスチックの成形方法を容易に実施することができる。
また、材料供給ブロック１０のポット１５に直接、未溶融のプラスチック材料９０を供給し、このポット１５内でプラスチック材料９０を溶融させることができるので、成形工程および制御を簡略化することができ、生産性が向上する。また、成形装置１のコストダウンを図ることができる。
さらに、材料供給ブロック１０と可動型４０とを分離し、上側に配置された材料供給ブロック１０には製品を成形するためのキャビティがなく、下側に配置された可動型４０にのみキャビティ４５、スプル４６が設けられているので、金型（可動型４０）の段取り換えが容易にでき、生産性が向上する。さらに、キャビティ４５、スプル４６を有する可動型４０だけを変更することで製品９２の仕様変更に対応することができるので、汎用性に富み、多機種少量生産に応えることができる。
【００３７】
また、可動型４０のストローク量が所定値に達したことを検出するリミットスイッチ６５によって、ポット１５へのプラスチック材料９０の補給タイミングを検知することができるので、材料供給の管理が容易になる。なお、リミットスイッチ６５に代えて近接スイッチを用いてもよい。
【００３８】
また、材料供給ブロック１０の下側ボディ１３の下面に断熱部材１７を設けているので、可動型４０から材料供給ブロック１０への熱伝達を抑制することができ、材料供給ブロック１０のポット１５内の溶融プラスチック９１への可動型４０の熱的な影響を低減あるいは防止することができる。これにより、ポット１５内の溶融プラスチック９１を硬化させないようにすることができる。なお、断熱部材１７は、下側ボディ１３に設ける代わりに、可動型４０の浮遊ブロック４４の上面に設けてもよく、あるいは下側ボディ１３と浮遊ブロック４４の両方に設けることも可能である。いずれの場合も前記効果を得ることができる。
【００３９】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施形態では、ポット１５へのプラスチック材料９０の補給を３サイクル毎としたが、ポット１５の容量設定により、２サイクル毎や４サイクル毎、あるいはそれ以上とすることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  熱硬化性プラスチックの成形装置
１０  材料供給ブロック（材料供給部）
１５  ポット
１６  材料供給口
１２  上側ボディ
１３  下側ボディ
１４  予熱装置（予熱手段）
１７  断熱部材
１８  充填通路
４０  可動型
４５  キャビティ
４６  スプル
４９  加熱装置（加熱手段）
６５  リミットスイッチ（ストローク量検出手段）
７０  閉塞手段
【図１】
0005706207.tif 000002
【図２】
0005706207.tif 000003
【図３】
0005706207.tif 000004
【図４】
0005706207.tif 000005
【図５】
0005706207.tif 000006