(57)【要約】【課題】金型装置におけるスプルーの根本に対応する部分の温度調節を他の部分の温度調節と独立して行い、スプルーの根本を適切に冷却することによって、成形品の冷却時間を長くしなくても、スプルーの根本における樹脂の強度が低下しないので破損することがなく、成形サイクルを短縮してスループットを向上させることができるようにする。【解決手段】固定金型６１と、該固定金型６１との間にキャビティを形成する可動金型６２と、前記キャビティに充填（てん）される樹脂が通過するスプルーを備え、前記固定金型６１又は可動金型６２に取り付けられたスプルーブッシュと、該スプルーブッシュの温度を調節するスプルーブッシュ温調用流路とを有する。【選択図】          図１
2004155135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）固定金型と、
（ｂ）該固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
（ｃ）前記キャビティに充填される樹脂が通過するスプルーを備え、前記固定金型又は可動金型に取り付けられたスプルーブッシュと、
（ｄ）該スプルーブッシュの温度を調節するスプルーブッシュ温調用流路とを有することを特徴とする成形機用金型装置。
【請求項２】
前記スプルーブッシュ温調用流路は、前記スプルーブッシュの外周壁に形成される請求項１に記載の成形機用金型装置。
【請求項３】
前記スプルーブッシュ温調用流路は、前記スプルーブッシュの内部に形成される請求項１に記載の成形機用金型装置。
【請求項４】
前記キャビティに樹脂が充填された後に前記スプルーブッシュ温調用流路を流通する温度調節用媒体の温度は前記固定金型又は可動金型の本体部分を流通する温度調節用媒体の温度よりも低下する請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機用金型装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機用金型装置と、該成形機用金型装置と接続され、前記スプルーブッシュ温調用流路を流通する温度調節用媒体の温度を調節する温度調節装置とを有することを特徴とする成形機用金型温調装置。
【請求項６】
（ａ）固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティに樹脂を充填した後、
（ｂ）前記固定金型又は可動金型に取り付けられたスプルーブッシュの温度を前記固定金型又は可動金型の本体部分の温度よりも低下させることを特徴とする成形機用金型温調方法。
【請求項７】
前記固定金型と可動金型との間を開き、前記スプルーブッシュの温度を上昇させる請求項６に記載の成形機用金型温調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形機用金型装置及び成形機用金型温調方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機等の成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され、溶融させられた樹脂を高圧で射出して金型装置のキャビティに充填（てん）し、該キャビティ内において樹脂を冷却し、固化させることによって成形品を成形するようにしている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は金型装置、型締装置及び可塑化装置としての射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって成形機用金型装置の型閉、型締及び型開を行う。
【０００４】
一方、前記射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び、該加熱シリンダの前端に取り付けられ、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリュが回転可能に、かつ、進退可能に配設される。そして、該スクリュを、後端に配設された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって回転させることにより樹脂の計量が行われる。
【０００５】
近年、射出成形機においては、炭酸ガス等の非反応性ガスを樹脂に含浸させて溶解させる成形方法を採用することがある（例えば、特許文献１参照。）。この場合、前記加熱シリンダ内に非反応性ガスを導入し、前記加熱シリンダ内において溶融させられた樹脂に非反応性ガスを溶解させるようになっている。また、前記成形機用金型装置においては、キャビティ内に非反応性ガスを導入して前記キャビティ内に充填された樹脂にカウンタープレッシャを与えることによって、樹脂に溶解した非反応性ガスが溶出して気泡が発生する、すなわち、発泡することを防止するようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２６０１６５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−１２８７８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の成形機用金型装置においては、キャビティ内に充填された樹脂が冷却されて固化する際に、スプルーの根本に対応する部分において樹脂に溶解した非反応性ガスが溶出して発泡してしまう。このため、スプルーの根本に対応する部分における樹脂の強度が低下して、破損しやすくなり、前記成形機用金型装置からの成形品の取り出しを迅速に行うことができなくなってしまう。
【０００９】
図２は従来の成形機用金型装置におけるスプルーの根本の断面図である。
【００１０】
図において、１０１はパーティング面近傍部分における固定金型、１０２はパーティング面近傍部分における可動金型、１０３は前記固定金型１０１に挿入されたスプルーブッシュでありスプルー１０８が形成されている。なお、図には型閉された状態が示されている。この状態において、前記固定金型１０１のパーティング面と可動金型１０２のパーティング面との間には、成形品が成形されるキャビティ１０５、前記スプルー１０８とキャビティ１０５とを連通するランナ１０６、及び、該ランナ１０６とキャビティ１０５との接続部であるゲート１０７が形成される。図に示される金型装置は、厚さ１〔ｍｍ〕程度の薄肉の成形品を成形するためのものであり、前記キャビティ１０５の図における上下方向の寸法は１〔ｍｍ〕程度の微小なものとなっている。
【００１１】
この場合、前記キャビティ１０５内に充填された樹脂は、薄肉になっているので、キャビティ１０５内に導入された非反応性ガスからのカウンタープレッシャがキャビティ１０５の中心部における樹脂にまで与えられる。そのため、樹脂に溶解した非反応性ガスが溶出することなく冷却され固化する。これに対し、前記スプルー１０８とランナ１０６との接続部分、すなわち、スプルー１０８の根本は厚肉になっているので、キャビティ１０５内に導入された非反応性ガスからのカウンタープレッシャがスプルー１０８の根本の中心部における樹脂にまで及ばない。そのため、スプルー１０８の根本の中心部においては、樹脂に溶解した非反応性ガスが溶出して発泡してしまう。
【００１２】
一般に、成形機用金型装置においては、成形サイクルを短縮してスループットを向上させるために、樹脂が完全に冷却されて固化する前に型開を行って、成形品の取り出しを行うようになっている。そのため、成形品の取り出しを行う時点においては、成形品の樹脂は十分に冷却されず完全に固化していない。この場合、前記スプルー１０８の根本においては、厚肉になっているので、樹脂の冷却が特に不十分であり、固化の程度が低いために気泡が破裂して表面に吹き出し、前記スプルー１０８の根本の強度が低下して破損しやすくなる。もっとも、成形品の冷却時間を十分に長くすれば、前記スプルー１０８の根本における樹脂も、十分に冷却されて完全に固化するので、強度が低下せず破損しなくなる。しかし、成形品の冷却時間を十分に長くすると、成形サイクルが長くなり、スループットが低下してしまう。
【００１３】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、金型装置におけるスプルーの根本に対応する部分の温度調節を他の部分の温度調節と独立して行い、スプルーの根本を適切に冷却することによって、成形品の冷却時間を長くしなくても、スプルーの根本における樹脂の強度が低下しないので破損することがなく、成形サイクルを短縮してスループットを向上させることができる成形機用金型装置及び成形機用金型温調方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の成形機用金型装置においては、固定金型と、該固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、前記キャビティに充填される樹脂が通過するスプルーを備え、前記固定金型又は可動金型に取り付けられたスプルーブッシュと、該スプルーブッシュの温度を調節するスプルーブッシュ温調用流路とを有する。
【００１５】
本発明の他の成形機用金型装置においては、さらに、前記スプルーブッシュ温調用流路は、前記スプルーブッシュの外周壁に形成される。
【００１６】
本発明の更に他の成形機用金型装置においては、さらに、前記スプルーブッシュ温調用流路は、前記スプルーブッシュの内部に形成される。
【００１７】
本発明の更に他の成形機用金型装置においては、さらに、前記キャビティに樹脂が充填された後に前記スプルーブッシュ温調用流路を流通する温度調節用媒体の温度は前記固定金型又は可動金型の本体部分を流通する温度調節用媒体の温度よりも低下する。
【００１８】
本発明の成形機用金型温調装置においては、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機用金型装置と、該成形機用金型装置と接続され、前記スプルーブッシュ温調用流路を流通する温度調節用媒体の温度を調節する温度調節装置とを有する。
【００１９】
本発明の成形機用金型温調方法においては、固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティに樹脂を充填した後、前記固定金型又は可動金型に取り付けられたスプルーブッシュの温度を前記固定金型又は可動金型の本体部分の温度よりも低下させる。
【００２０】
本発明の他の成形機用金型温調方法においては、さらに、前記固定金型と可動金型との間を開き、前記スプルーブッシュの温度を上昇させる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、射出成形機に使用した成形機用金型装置及び成形機用金型温調方法について説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の全体構成を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の射出装置及びガス供給ユニットの構成を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における射出装置のスクリュの構成を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の型締装置、金型装置、温度調節装置及びカウンタープレッシャガス供給ユニットの構成を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における金型装置の詳細な構成を示す断面図である。
【００２３】
図１において、１０は射出成形機であり、可塑化装置としての射出装置２０、非反応性ガスを前記射出装置２０に供給するガス供給ユニット３０、型締装置５０、該型締装置５０に取り付けられた成形機用金型装置としての金型装置６０、該金型装置６０の温度調節を行う温度調節装置８０、及び、カウンタープレッシャガスを前記金型装置６０に供給するカウンタープレッシャガス供給ユニット９０を有する。
【００２４】
まず、射出装置２０について説明する。図３に示されるように、２１は射出装置本体であり、成形機フレーム１１上に固定されたガイド部材１２に沿って前後方向（図３における左右方向）に移動可能に取り付けられている。また、１３は前記射出装置本体２１を前後方向に移動させる本体駆動装置であり、前記成形機フレーム１１上に固定されている。ここで、前記本体駆動装置１３は、例えば、サーボモータ等の電動モータを駆動源とし、ボールねじ機構による運動方向変換装置を備えるアクチュエータであるが、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等を駆動源とするアクチュエータであってもよい。そして、一端が射出装置本体２１に取り付けられた連結ロッド１３ａを伸縮させることによって、前記射出装置本体２１を前後方向に移動させるようになっている。
【００２５】
また、該射出装置本体２１には、前方（図３における左方）に向けて加熱シリンダ２２が固定され、該加熱シリンダ２２の前端（図３における左端）にノズルとしての射出ノズル２３が配設される。なお、前記加熱シリンダ２２の外周面には、加熱装置としてのヒータ２６が複数配設され、前記加熱シリンダ２２の温度を調節する。そして、該加熱シリンダ２２に樹脂を供給するホッパ２７が配設されるとともに、加熱シリンダ２２の内部にはスクリュ２４が前後方向に移動可能に、かつ、回転可能に配設される。ここで、該スクリュ２４は、後方（図３における右方）に配設されたスクリュ駆動装置２５によって、進退させられる、すなわち、前後方向に移動させられ、また、スクリュ回動装置２８によって回転させられる。なお、前記スクリュ駆動装置２５は、例えば、サーボモータ等の電動モータを駆動源とし、ボールねじ機構による運動方向変換装置を備えるアクチュエータであるが、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等を駆動源とするアクチュエータであってもよい。また、前記スクリュ駆動装置２５は、スクリュ２４の位置を検出するために、図示されないスクリュ位置センサを備える。なお、前記スクリュ回動装置２８は、サーボモータ等の電動モータを駆動源とし、ギヤ、タイミングベルト、チェーン等から成る伝動機構２８ａによって回転を前記スクリュ２４の後方部に伝達する。
【００２６】
ここで、前記樹脂は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、発泡ポリスチレン、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＡＳ（スチレン／アクリロニトリル）、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、生分解性樹脂等であるが、いかなる樹脂であってもよい。また、高耐熱性樹脂、スーパーエンジニアリングプラスチック、難燃剤が添加された樹脂、ガラス繊維等のフィラーが混入された樹脂、化学発泡剤が添加された樹脂等であってもよい。
【００２７】
本実施の形態においては、前記樹脂の流動性を高めるために、加熱シリンダ２２内にガス供給ユニット３０から供給される非反応性ガスを導入し、該非反応性ガスを樹脂に含浸させて溶解させるようになっている。ここで、前記非反応性ガスは、例えば、炭酸ガス（二酸化炭素ガス）、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の無機ガスであるが、樹脂と反応を起こさないガスであれば、いかなる種類のガスであってもよい。
【００２８】
また、前記スクリュ２４は、図４に示されるように、表面に螺（ら）旋状のフライト２４ａ及び該フライト２４ａの間に螺旋状の溝２４ｂが形成され、後方（図４における右方）から前方（図４における左方）に向かって、第１ステージ２４ｃ、シールゾーン２４ｄ及び第２ステージ２４ｅに区分されている。そして、前記非反応性ガスは、加熱シリンダ２２に形成されたガス供給口４３から、スクリュ２４の第２ステージ２４ｅに対応する箇所に導入される。ここで、前記シールゾーン２４ｄにおいては、フライト２４ａ及び溝２４ｂが形成されておらず、かつ、スクリュ２４の表面の外径がフライト２４ａの外径とほぼ等しくなっている。そのため、前記シールゾーン２４ｄにおいて、加熱シリンダ２２の内面とスクリュ２４表面との間には狭い隙（すき）間が形成される。そして、該狭い隙間を溶融された樹脂が第１ステージ２４ｃから第２ステージ２４ｅに向かって通過することによって、前記狭い隙間が溶融された樹脂によって閉塞（そく）され、シール作用が発生する。これにより、第２ステージ２４ｅに対応する箇所に導入された非反応性ガスが第１ステージ２４ｃに進入することがなく、非反応性ガスがホッパ２７から外部に流出することが防止される。
【００２９】
次に、ガス供給ユニット３０について説明する。図３に示されるように、ガス供給ユニット３０は、ガス貯留源３１、ガス流調節装置３２及びガス流測定装置３６を有する。ここで、前記ガス貯留源３１は、例えば、ガスボンベであり、貯留する非反応性ガスを管路３５を介して供給する。また、前記ガス流調節装置３２は、ポンプ３３及び減圧弁３４を備え、前記管路３５の途中に配設されて、ガス貯留源３１から供給された非反応性ガスの流量を調節して供給する。さらに、前記ガス流測定装置３６は、減圧弁３７及び供給ガス圧センサ３８を備え、前記管路３５におけるガス流調節装置３２の下流側に配設されて、該ガス流調節装置３２から供給された非反応性ガスの圧力、すなわち、供給ガス圧を測定する。なお、前記減圧弁３４及び減圧弁３７は省略することもできる。
【００３０】
また、前記ガス流測定装置３６は、供給ガス圧センサ３８の検出した供給ガス圧が所定の設定値となるように、信号線４１を介して、制御信号をガス流調節装置３２に送信する。そして、該ガス流調節装置３２におけるポンプ３３は、前記制御信号に従って作動し、非反応性ガスの流量を調節して供給する。この場合、供給ガス圧が所定の設定値と供給ガス圧センサ３８の検出した値との差がゼロとなるようなフィードバック制御が行われる。
【００３１】
そして、非反応性ガスは管路３５を介して、加熱シリンダ２２に形成されたガス供給口４３から、前記加熱シリンダ２２内のスクリュ２４の第２ステージ２４ｅに対応する箇所に導入される。また、前記ガス供給口４３には、加熱シリンダ２２内の圧力、すなわち、シリンダ内圧を測定するシリンダ内圧センサ４４が配設される。なお、該シリンダ内圧センサ４４は、前記加熱シリンダ２２内のスクリュ２４の第２ステージ２４ｅに対応する箇所であれば、前記ガス供給口４３から離れた箇所に配設されていてもよい。
【００３２】
次に、型締装置５０について説明する。図５に示されるように、型締装置５０は、固定金型取付盤としての固定プラテン５１、可動金型取付盤としての可動プラテン５２、タイバー５３及び駆動装置支持部材５４を有する。ここで、前記固定プラテン５１及び駆動装置支持部材５４は、成形機フレーム１１上に固定され、複数本（例えば、四本）のタイバー５３によって連結されている。そして、前記可動プラテン５２は、前記固定プラテン５１と対向して、前記タイバー５３に沿って進退（図５における左右方向に移動）自在に配設される。なお、前記固定プラテン５１には、射出装置２０の射出ノズル２３が進入するノズル挿入孔（こう）５７が形成されている。また、前記駆動装置支持部材５４には、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等から成る可動プラテン駆動装置５５が取り付けられ、該可動プラテン駆動装置５５の駆動ロッド５６を伸縮させることによって、前記可動プラテン５２を前後方向に移動させる、すなわち、進退させるようになっている。なお、可動プラテン駆動装置５５の駆動ロッド５６によって直接に可動プラテン５２を進退させる単純直圧機構に代えて、トグルリンク機構を使用することもできる。
【００３３】
次に、金型装置６０について説明する。図５に示されるように、金型装置６０は、固定プラテン５１の金型取付面（図５における左側の面）に取り付けられた固定金型６１、及び、可動プラテン５２の金型取付面（図５における右側の面）に取り付けられ、前記固定金型６１との間にキャビティ６５を形成する可動金型６２から構成される。なお、図５は、前記固定金型６１のパーティング面に可動金型６２のパーティング面が押し付けられた型閉の状態が示されており、該型閉の状態において、前記固定金型６１のパーティング面と可動金型６２のパーティング面との間にキャビティ６５が形成される。また、前記固定金型６１には、前記キャビティ６５に連通し、該キャビティ６５に充填される樹脂が通過するスプルー６４を備えるスプルーブッシュ６３が取り付けられている。そして、該スプルーブッシュ６３の金型取付面側端部には、ノズル挿入孔５７に進入した射出ノズル２３の先端が押し付けられ、ノズルタッチが行われる。
【００３４】
次に、前記金型装置６０の詳細な構造について説明する。図６に示されるように、前記固定金型６１のパーティング面と可動金型６２のパーティング面との間には、成形品が成形されるキャビティ６５、前記スプルー６４とキャビティ６５とを連通するランナ６６、及び、該ランナ６６とキャビティ６５との接続部であるゲート６７が形成される。本実施の形態における金型装置６０は、厚さ数〔ｍｍ〕程度の薄肉の成形品を成形するためのものであり、前記キャビティ６５の図における上下方向の寸法は数〔ｍｍ〕程度の微小なものとなっている。なお、図６においては、説明の都合上、前記固定金型６１と可動金型６２とが上下に並んぶように記載されている。
【００３５】
また、前記固定金型６１は、固定側取付板７４及びスプルーブッシュ取付部材７３を備え、該固定側取付板７４及びスプルーブッシュ取付部材７３に形成されたスプルーブッシュ挿入孔にスプルーブッシュ６３が挿入され、該スプルーブッシュ６３は前記固定側取付板７４に取り付けられるロケートリング６８によって固定される。ここで、前記スプルーブッシュ取付部材７３のスプルーブッシュ挿入孔の内壁とスプルーブッシュ６３の外周壁との間には、スプルーブッシュ６３の温度を調節するための水、不凍液等の温度調節用媒体が流通し、スプルーブッシュ６３の温度を調節するスプルーブッシュ温調用流路７１が形成されている。本実施の形態において、前記スプルーブッシュ温調用流路７１は、前記スプルーブッシュ取付部材７３のスプルーブッシュ挿入孔の内壁の一部を削ることによって、すなわち、前記スプルーブッシュ取付部材７３のスプルーブッシュ挿入孔の一部を拡径することによって形成されている。そのため、前記スプルーブッシュ取付部材７３のスプルーブッシュ挿入孔には、小径部と大径部とが形成され、該大径部の内壁とスプルーブッシュ６３の外周壁との間の空間がスプルーブッシュ温調用流路７１として機能する。なお、該スプルーブッシュ温調用流路７１の近傍におけるスプルーブッシュ６３とスプルーブッシュ取付部材７３との境界面には、温度調節用媒体をシールするためのシール部材としてＯ−リング７２が配設されている。
【００３６】
次に、スプルーブッシュ温調用流路７１を流通する温度調節用媒体の温度を調節する温度調節装置８０について説明する。図５に示されるように、温度調節装置８０は、固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度を調節するための温度調節用媒体を供給するための金型本体用温調機８１、固定金型６１のスプルーブッシュ６３の温度を調節するための温度調節用媒体を供給するためのスプルーブッシュ用温調機８２、並びに、前記金型本体用温調機８１及びスプルーブッシュ用温調機８２と固定金型６１及び可動金型６２とを連通して、温度調節用媒体を循環させるための温度調節用媒体管路８３を有する。
【００３７】
ここで、前記金型本体用温調機８１及びスプルーブッシュ用温調機８２は、それぞれ、図示されない熱交換機、媒体加熱機、媒体冷却機、温度検出器、媒体循環用ポンプ、工業用水循環用ポンプ等を有し、温度調節用媒体の温度を調節する。そして、前記金型本体用温調機８１には、固定金型６１及び可動金型６２の本体部分に温度調節用媒体を循環させる金型本体用管路が接続され、前記スプルーブッシュ用温調機８２には、前記スプルーブッシュ６３の周囲に形成されたスプルーブッシュ温調用流路７１に温度調節用媒体を循環させるスプルーブッシュ用管路が接続されている。なお、前記金型本体用管路とスプルーブッシュ用管路とは連結管によって互いに連結されている。また、前記金型本体用管路、スプルーブッシュ用管路及び連結管の途中には、開閉弁８５−１〜８５−５が配設され、温度調節用媒体の流れを制御する。さらに、前記金型本体用温調機８１及びスプルーブッシュ用温調機８２には、冷却源又は加熱源としての工業用水を循環させる工業用水配管も接続される。
【００３８】
そして、前記金型本体用温調機８１及びスプルーブッシュ用温調機８２においては、前記金型本体用管路及びスプルーブッシュ用管路を循環する温度調節用媒体と工業用水とを、熱交換機によって熱交換させて、前記温度調節用媒体を加熱又は冷却して所定の温度に維持する。ここで、熱交換後の温度調節用媒体の温度が所定の温度よりも高温である場合は、媒体冷却機によって温度調節用媒体の温度を低下させ、所定の温度より低温である場合は、媒体加熱機によって温度調節用媒体の温度を上昇させるようにして該温度調節用媒体の温度を所定範囲内に維持する。この場合、前記媒体冷却機は、冷凍サイクルを利用したものであってもよく、ペルチェ効果を利用する電子式冷却機であってもよい。また、前記媒体加熱機は電気ヒータを利用したものであってもよく、燃料を燃焼させて加熱するものであってもよく、ヒートポンプサイクルを利用したものであってもよい。なお、スプルーブッシュ用温調機８２の供給する温度調節用媒体の温度は、金型本体用温調機８１の供給する温度調節用媒体の温度よりも低くなるように設定されている。例えば、金型本体用温調機８１の供給する温度調節用媒体の温度が約１００〔℃〕である場合、スプルーブッシュ用温調機８２の供給する温度調節用媒体の温度は約３０〔℃〕である。
【００３９】
次に、カウンタープレッシャガス供給ユニット９０について説明する。図５に示されるように、カウンタープレッシャガス供給ユニット９０は、ガス貯留源９１、ガス流調節装置９２及びガス流測定装置９６を有する。ここで、前記ガス貯留源９１は、例えば、ガスボンベであり、貯留する非反応性ガスを管路９５を介して供給する。なお、該非反応性ガスは、ガス供給ユニット３０から加熱シリンダ２２内に供給される非反応性ガスと同種のものであることが望ましい。また、前記ガス流調節装置９２は、ポンプ９３及び減圧弁９４を備え、前記管路９５の途中に配設されて、ガス貯留源９１から供給された非反応性ガスの流量を調節して供給する。さらに、前記ガス流測定装置９６は、減圧弁９７及び供給ガス圧センサ９８を備え、前記管路９５におけるガス流調節装置９２の下流側に配設されて、ガス流調節装置９２から供給された非反応性ガスの圧力、すなわち、供給ガス圧を測定する。なお、前記減圧弁９４及び減圧弁９７は省略することもできる。
【００４０】
また、前記ガス流測定装置９６は供給ガス圧センサ９８の検出した供給ガス圧が所定の設定値となるように、信号線９９を介して、制御信号をガス流調節装置９２に送信する。そして、該ガス流調節装置９２におけるポンプ９３は、前記制御信号にしたがって作動し、非反応性ガスの流量を調節して供給する。この場合、供給ガス圧が所定の設定値と供給ガス圧センサ９８の検出した値との差がゼロとなるようなフィードバック制御が行われる。そして、非反応性ガスは、管路９５を介して、固定金型６１に形成されたガス供給口７８から、前記金型装置６０内のキャビティ６５に導入される。
【００４１】
なお、本実施の形態において、射出成形機１０は図示されない制御装置を有する。該制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、キーボード、マウス、押しボタン、タッチパネル等の入力手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ等の表示手段、通信インターフェイス等を備えるコンピュータである。なお、前記制御装置は独立して構成されたものであってもよく、他の制御装置と一体的に構成されたものであってもよい。そして、前記制御装置は、前記射出成形機１０全体の動作を統括的に制御するものであり、前記射出装置２０、ガス供給ユニット３０、型締装置５０、金型装置６０、温度調節装置８０、及び、カウンタープレッシャガス供給ユニット９０等の装置の動作を制御する。
【００４２】
次に、前記構成の射出成形機１０の動作を説明する。
【００４３】
成形品の成形を行う場合、まず、射出装置２０において樹脂の計量工程が行われ、スクリュ回動装置２８を駆動してスクリュ２４を回転させ、スクリュ駆動装置２５を駆動して前記スクリュ２４を所定の位置まで後退させる。この場合、樹脂は、樹脂ペレット等の形態で、ホッパ２７から加熱シリンダ２２内に供給される。ホッパ２７から供給された樹脂は、加熱シリンダ２２内において加熱され溶融させられて、スクリュ２４の後退に伴って該スクリュ２４の前方に溜（た）められる。この場合、溶融された樹脂は第１ステージ２４ｃからシールゾーン２４ｄを通過して第２ステージ２４ｅに進入する。
【００４４】
そして、溶融された樹脂が第２ステージ２４ｅに充填され始めると、加熱シリンダ２２内への非反応性ガスの供給が開始される。これにより、ガス流調節装置３２のポンプ３３が作動を開始して、非反応性ガスが管路３５を介して、加熱シリンダ２２に形成されたガス供給口４３から、前記加熱シリンダ２２内の前記第２ステージ２４ｅに対応する箇所に導入される。前記非反応性ガスは溶融した樹脂に含浸して溶解する。
【００４５】
そして、所定量の樹脂が前記スクリュ２４の前方に溜められると、樹脂の計量工程が完了したとして、前記スクリュ２４の後退が停止させられる。続いて、型締装置５０において型閉工程が行われる。この場合、可動プラテン駆動装置５５が作動して、可動プラテン５２を前進させる。これにより、可動金型６２のパーティング面が固定プラテン５１に取り付けられた固定金型６１のパーティング面に押し付けられて金型装置６０が型閉された状態となる。すると、本体駆動装置１３が駆動して射出装置本体２１を前進させ、図５に示されるように、加熱シリンダ２２の前端に配設された射出ノズル２３を固定金型６１のスプルーブッシュ６３の背面に押し付けてノズルタッチが行われる。一方、金型装置６０が型閉された状態となると、カウンタープレッシャガス供給ユニット９０において前記金型装置６０内へのカウンタープレッシャガスとしての非反応性ガスの供給が開始される。これにより、ガス流調節装置９２のポンプ９３が作動を開始して、非反応性ガスが管路９５を介して、固定金型６１に形成されたガス供給口７８から、キャビティ６５内に導入される。
【００４６】
続いて、射出装置２０において射出工程が行われ、スクリュ駆動装置２５を駆動して前記スクリュ２４を所定の位置まで前進させる。これにより、スクリュ２４の前方に溜められていた樹脂が射出ノズル２３から射出され、スプルー６４、ランナ６６及びゲート６７を通過して、キャビティ６５内に流入して充填される。なお、該キャビティ６５内への樹脂の充填が完了した時点では、前記スプルー６４及びランナ６６の内部にも樹脂が充填された状態となる。一方、型締装置５０において型締工程が行われる。この場合、可動プラテン駆動装置５５が作動して、更に強い力で可動金型６２のパーティング面を固定金型６１のパーティング面に押し付けることによって金型装置６０の型締が行われる。
【００４７】
続いて、前記キャビティ６５内への樹脂の充填が完了し、かつ、金型装置６０の型締が完了すると、ガス流調節装置９２のポンプ９３が作動を停止し、金型装置６０内からカウンタープレッシャガスとしての非反応性ガスを排気する。そして、所定の時間、例えば、約５０〜６０〔秒〕だけ冷却工程が行われ、前記キャビティ６５内に充填された樹脂が冷却され、固化が進行する。前記所定の時間が経過して冷却工程が完了すると、型締装置５０において型開工程が行われる。すると、可動プラテン駆動装置５５が作動して、可動プラテン５２を後退させる。これにより、可動金型６２のパーティング面が固定プラテン５１に取り付けられた固定金型６１のパーティング面から離れ、金型装置６０が型開される。すると、図示されない成形品取り出し装置が型開された金型装置６０の固定金型６１と可動金型６２との間に進入して、ある程度固化した樹脂から成る成形品を取り出し、金型装置６０の外部に搬出する。以降、射出成形機１０は前述された動作を繰り返して行い所定数の成形品を成形する。
【００４８】
ところで、前記温度調節装置８０は、射出成形機１０が成形品を成形する動作を行う際、固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度を常時所定の温度（実際には、所定の温度範囲内）に維持するような動作を行う。この場合、金型本体用温調機８１から供給された所定温度（例えば、約１００〔℃〕）の温度調節用媒体は、常時、金型本体用管路を介して固定金型６１及び可動金型６２に供給される。これにより、射出成形機１０が成形品を成形する動作を行っている間は、固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度は常時所定の温度に維持される。
【００４９】
一方、前記温度調節装置８０は、スプルーブッシュ６３の温度を変化させるような動作を行う。この場合、型締装置５０において型閉工程が行われ、キャビティ６５内への樹脂の充填が完了するまでは、前記スプルーブッシュ６３の温度を固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度と等しくなるように維持する。すなわち、開閉弁８５−１及び開閉弁８５−２を開にし、開閉弁８５−３及び開閉弁８５−４を閉にして、金型本体用温調機８１から供給された温度調節用媒体がスプルーブッシュ用管路を介して、スプルーブッシュ温調用流路７１を流れるようにする。これにより、スプルーブッシュ６３の温度を固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度と等しくなるように維持される。なお、開閉弁８５−３及び開閉弁８５−４が閉の時は開閉弁８５−５を開にするので、スプルーブッシュ温調用流路７１から供給された温度調節用媒体は、スプルーブッシュ温調用流路７１に向けて流れることなく、短い連結管を通って循環する。
【００５０】
続いて、前記温度調節装置８０は、キャビティ６５内への樹脂の充填が完了した後、型締装置５０において型開工程が行われるまで、スプルーブッシュ６３の温度を低下させるようにする。この場合、開閉弁８５−１、開閉弁８５−２及び開閉弁８５−５を閉にし、開閉弁８５−３及び開閉弁８５−４を開にして、スプルーブッシュ温調用流路７１から供給された低温（例えば、約３０〔℃〕）の温度調節用媒体がスプルーブッシュ用管路を介して、スプルーブッシュ温調用流路７１を流れるようにする。これにより、スプルーブッシュ６３の温度を固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度よりも低くすることができる。そのため、スプルー６４内に充填された樹脂は、キャビティ６５内やランナ６６内に充填された樹脂よりも速やかに冷却される。なお、開閉弁８５−２及び開閉弁８５−５を閉にするので、金型本体用温調機８１から供給された温度調節用媒体がスプルーブッシュ温調用流路７１に流入することはない。
【００５１】
続いて、前記温度調節装置８０は、型締装置５０において型開工程が開始されると、スプルーブッシュ６３の温度を上昇させ、固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度と等しくなるようにする。すなわち、開閉弁８５−１及び開閉弁８５−２を開にし、開閉弁８５−３及び開閉弁８５−４を閉にして、金型本体用温調機８１から供給された温度調節用媒体がスプルーブッシュ用管路を介して、スプルーブッシュ温調用流路７１を流れるようにする。これにより、スプルーブッシュ６３の温度は、固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度と等しくなるように上昇する。以降、温度調節装置８０は前述の動作を繰り返して行い、スプルーブッシュ６３の温度を変化させる。
【００５２】
このように、本実施の形態においては、スプルーブッシュ６３の周囲にスプルーブッシュ温調用流路７１を形成し、キャビティ６５内へ樹脂が充填された後、前記スプルーブッシュ温調用流路７１に温度調節用媒体を流し、スプルーブッシュ６３の温度を固定金型６１及び可動金型６２の本体部分の温度よりも低くするようになっている。これにより、スプルー６４内に充填された樹脂は、キャビティ６５内やランナ６６内に充填された樹脂よりも速やかに冷却される。
【００５３】
図６に示されるように、スプルー６４の径の寸法は、キャビティ６５やランナ６６の厚さの寸法（図６における上下方向の寸法）よりも大きくなっているので、特にスプルー６４の根本（スプルー６４とランナ６６との接続部に近い部分）は肉厚となり、固化に時間がかかってしまう。そのため、従来のように、スプルーブッシュ６３の温度を低くしない場合、キャビティ６５やランナ６６における樹脂の固化がある程度進行して型開工程が行われる時点においても、スプルー６４の根本における樹脂は、固化の進行が遅くて固化の程度が低いので、強度が低く、成形品の取り出しの際に破損してしまう。
【００５４】
これに対し、本実施の形態においては、スプルーブッシュ６３の温度を低くしてスプルー６４内に充填された樹脂を速やかに冷却するので、型開工程が行われる時点において、スプルー６４の根本における樹脂は、固化の進行が速くて固化の程度が高いので、強度が高くなっている。そのため、成形品の取り出しの際に、スプルー６４の根本が破損することがない。
【００５５】
特に、「発明が解決しようとする課題」において説明したように、射出装置２０において非反応性ガスを樹脂に溶解させた場合、スプルー６４の根本の中心部においては、樹脂に溶解した非反応性ガスが溶出して発泡してしまうので、型開工程が行われる時点において、樹脂の固化の程度が低いと、気泡が破裂して表面に吹き出し、強度が著しく低下する。しかし、本実施の形態においては、スプルーブッシュ６３の温度を低くしてスプルー６４内に充填された樹脂を速やかに冷却するので、スプルー６４の根本における樹脂は、少なくとも表面部分において、固化の進行が速くて固化の程度が高いので、気泡が破裂して表面に吹き出すことがない。そのため、成形品の取り出しの際に、スプルー６４の根本が破損することがない。
【００５６】
また、金型装置６０内へのカウンタープレッシャガスとしての非反応性ガスを充填した場合、樹脂のガラス転移点が低下する傾向があり、固化の進行が遅くて固化の程度が低くなってしまう。しかし、本実施の形態においては、スプルーブッシュ６３の温度を低くしてスプルー６４内に充填された樹脂を速やかに冷却するので、最も固化の進行が遅くなりがちなスプルー６４の根本における樹脂も、固化の進行が速くて固化の程度が高いので、強度が高くなっている。そのため、成形品の取り出しの際に、スプルー６４の根本が破損することがない。
【００５７】
このように、成形品を冷却するための冷却工程の時間を長くしなくても、スプルー６４の根本における樹脂の強度が高く破損することがないので、成形サイクルを短縮してスループットを向上させることができる。
【００５８】
また、スプルーブッシュ取付部材７３のスプルーブッシュ挿入孔の一部を拡径するという簡単な構成のスプルーブッシュ温調用流路７１に低温の温度調節用媒体を流すだけなので、容易にスプルーブッシュ６３の温度を調節することができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態においては、体積が小さく熱容量の小さなスプルーブッシュ６３の温度だけを調節して低くするようになっている。そのため、スプルーブッシュ６３の温度を速やかに低下させることができ、スプルー６４内に充填された樹脂を速やかに冷却することができる。しかも、体積が大きく熱容量の大きな固定金型６１及び可動金型６２の本体部分は、スプルーブッシュ６３の温度の変化による影響をほとんど受けることがなく、成形に適した所定の温度に維持されるので、成形品の品質を高くすることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、射出装置２０において非反応性ガスを樹脂に溶解させ、かつ、金型装置６０内へのカウンタープレッシャガスとしての非反応性ガスを充填させる成形を行う場合について説明したが、本実施の形態は、射出装置２０において非反応性ガスを樹脂に溶解させずに、金型装置６０内へのカウンタープレッシャガスとしての非反応性ガスを充填させる成形を行う場合についても適用することができ、また、射出装置２０において非反応性ガスを樹脂に溶解させず、かつ、金型装置６０内にもカウンタープレッシャガスとしての非反応性ガスを充填させない成形を行う場合についても適用することができる。また、スプルーブッシュ６３が可動金型６２に取り付けられた場合についても適用することができる。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００６２】
図７は本発明の第２の実施の形態における金型装置の詳細な構成を示す断面図である。
【００６３】
本実施の形態において、スプルーブッシュ温調用流路７１は、図に示されるように、スプルーブッシュ６３の外周壁の一部を削ることによって、すなわち、前記スプルーブッシュ６３の外周壁の一部を縮径することによって形成されている。そのため、前記スプルーブッシュ６３の外周壁には小径部と大径部とが形成され、該小径部の外周壁とスプルーブッシュ取付部材７３のスプルーブッシュ挿入孔の内壁との間の空間がスプルーブッシュ温調用流路７１として機能する。
【００６４】
このように、本実施の形態においては、取扱が容易な小さな部材であるスプルーブッシュ６３の外周壁に加工を施すことによってスプルーブッシュ温調用流路７１を形成することができるので、該スプルーブッシュ温調用流路７１を容易に形成することができ、製造コストを低くすることができる。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００６６】
図８は本発明の第３の実施の形態における金型装置の詳細な構成を示す断面図である。
【００６７】
本実施の形態において、スプルーブッシュ温調用流路７１は、図に示されるように、スプルーブッシュ６３の壁内に形成されている。そのため、該スプルーブッシュ温調用流路７１の近傍におけるスプルーブッシュ６３とスプルーブッシュ取付部材７３との境界面には、温度調節用媒体をシールするためのシール部材としてのＯ−リング７２を配設する必要がない。
【００６８】
このように、本実施の形態においては、スプルーブッシュ温調用流路７１がスプルーブッシュ６３の内部に形成されているので、スプルーブッシュ温調用流路７１から水等の温度調節用媒体が漏れ出すことがない。
【００６９】
なお、前記実施の形態においては、加熱シリンダが横方向（水平方向）に延在する横置型の射出成形機について説明したが、本発明の成形機用金型温調装置及び成形機用金型温調方法は、加熱シリンダが縦方向（垂直方向）に延在する縦置型の射出成形機にも適用することができる。
【００７０】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、成形機用金型装置においては、固定金型と、該固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、前記キャビティに充填される樹脂が通過するスプルーを備え、前記固定金型又は可動金型に取り付けられたスプルーブッシュと、該スプルーブッシュの温度を調節するスプルーブッシュ温調用流路とを有する。
【００７２】
この場合、樹脂の冷却時間を長くしなくても、スプルーの根本における樹脂の強度が低下しないので破損することがなく、成形サイクルを短縮してスループットを向上させることができる。
【００７３】
他の成形機用金型装置においては、さらに、前記スプルーブッシュ温調用流路は、前記スプルーブッシュの外周壁に形成される。
【００７４】
この場合、スプルーブッシュ温調用流路を容易に形成することができる。
【００７５】
更に他の成形機用金型装置においては、さらに、前記スプルーブッシュ温調用流路は、前記スプルーブッシュの内部に形成される。
【００７６】
この場合、スプルーブッシュ温調用流路から温度調節用媒体が漏れ出すことがない。
【００７７】
更に他の成形機用金型装置においては、さらに、前記キャビティに樹脂が充填された後に前記スプルーブッシュ温調用流路を流通する温度調節用媒体の温度は前記固定金型又は可動金型の本体部分を流通する温度調節用媒体の温度よりも低下する。
【００７８】
この場合、スプルー内の樹脂は、キャビティ内に充填された樹脂よりも速やかに冷却されるので、固化の進行が速くて固化の程度が高いので、強度が高くなっている。そのため、成形品の取り出しの際に、スプルーの根本が破損することがない。
【００７９】
成形機用金型温調装置においては、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機用金型装置と、該成形機用金型装置と接続され、前記スプルーブッシュ温調用流路を流通する温度調節用媒体の温度を調節する温度調節装置とを有する。
【００８０】
この場合、樹脂の冷却時間を長くしなくても、スプルーの根本における樹脂の強度が低下しないので破損することがなく、成形サイクルを短縮してスループットを向上させることができる。
【００８１】
成形機用金型温調方法においては、固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティに樹脂を充填した後、前記固定金型又は可動金型に取り付けられたスプルーブッシュの温度を前記固定金型又は可動金型の本体部分の温度よりも低下させる。
【００８２】
この場合、スプルー内の樹脂は、キャビティ内に充填された樹脂よりも速やかに冷却されるので、固化の進行が速くて固化の程度が高いので、強度が高くなっている。そのため、樹脂の冷却時間を長くしなくても、スプルーの根本における樹脂の強度が低下しないので破損することがなく、成形サイクルを短縮してスループットを向上させることができる。
【００８３】
他の成形機用金型温調方法においては、さらに、前記固定金型と可動金型との間を開き、前記スプルーブッシュの温度を上昇させる。
【００８４】
この場合、スプルーブッシュの温度が固定金型又は可動金型の本体部分の温度にまで上昇するので、キャビティに充填される樹脂がスプルーをスムーズに通過することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の全体構成を示す図である。
【図２】従来の成形機用金型装置におけるスプルーの根本の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の射出装置及びガス供給ユニットの構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における射出装置のスクリュの構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の型締装置、金型装置、温度調節装置及びカウンタープレッシャガス供給ユニットの構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における金型装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における金型装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における金型装置の詳細な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
６１    固定金型
６２    可動金型
６３    スプルーブッシュ
６４    スプルー
６５    キャビティ
７１    スプルーブッシュ温調用流路
８０    温度調節装置
【図１】
2004155135.tif 000003
【図２】
2004155135.tif 000004
【図３】
2004155135.tif 000005
【図４】
2004155135.tif 000006
【図５】
2004155135.tif 000007
【図６】
2004155135.tif 000008
【図７】
2004155135.tif 000009
【図８】
2004155135.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月13日(2002.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004155135.tif 000011
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004155135.tif 000012
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004155135.tif 000013
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004155135.tif 000014
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004155135.tif 000015
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004155135.tif 000016
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2004155135.tif 000017