(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャー射出方式の射出成形機において、
樹脂材料を射出するための射出シリンダーの樹脂溶融部と樹脂材料の射出ノズルとの間に、溶融樹脂材料の流路壁から突出しない状態で配置され、前記流路壁内に引っ込む方向にのみ移動可能な移動部材と、
該移動部材を、前記射出シリンダー内に発生する最大内圧よりも低い圧力で、前記流路壁から突出する方向に付勢する付勢手段とを具備することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記移動部材の前記流路壁内への引っ込み移動により生ずる空間の容積が、前記射出成形機の射出樹脂体積の余剰分と同じ体積であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
射出終了後に射出プランジャーが初期位置に戻ることにより、前記移動部材の前記流路壁内への引っ込み移動により生じた空間に蓄えられていた樹脂材料が、前記射出シリンダーの樹脂流路内に戻されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記付勢手段による前記移動部材の付勢力は、前記射出シリンダー内に発生する最大内圧よりも低い圧力の範囲内で任意に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャー射出方式の射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるプランジャー方式射出成形機の基本的な構造を図５に示す。樹脂を溶融射出するための射出機構部と、金型が取り付けられ金型を開閉するための型締め機構部とから構成され、射出機構部と、型締め機構部は本体フレームに取り付けられている。
【０００３】
射出機構部は、ホッパー６、水冷ジャケット７、射出シリンダー１０、バンドヒータ１２、トービート１１、ノズル２０、ノズルヒータ２１、射出用油圧シリンダー１、射出プランジャー５を有していて、射出機構移動用シリンダー２によりガイド部３上で移動可能に本体フレーム取付け板４に設置されている。
【０００４】
型締め機構部は固定側プラテン２２、可動側プラテン２４と、固定側プラテンがガイドされるタイバー２３、型締め用油圧シリンダー取付け板２６、型締め用油圧シリンダー２５、エジェクター機構２７で構成されている。
【０００５】
樹脂材料が貯えられたホッパー６から水冷ジャケット７に設けられた連結路を介して樹脂材料は射出シリンダー１０に送られる。射出シリンダー１０の外周には、樹脂を加熱溶融するためのバンドヒータ１２が巻かれ、射出シリンダー１０の内部には樹脂の溶融を促進するためのトービート１１が設けられている。金型が所定の型締め力で閉じられ、金型のスプールブッシュ３８に射出シリンダーに取り付けられたノズル２０が樹脂の漏れない圧力で移動シリンダー２により押付けられる。
【０００６】
射出シリンダー１０に投入された樹脂は、射出用油圧シリンダー１が作動することにより射出プランジャー５がノズル２０の方向に移動する。これにより樹脂はトービート１１の方向に移動させられ、この時バンドヒータ１２により加熱されたトービート１１及び射出シリンダー１０の内壁に押し付けられた樹脂は溶融されながらノズル２０の方向に移動する。この時トービート１１の前方に貯えられた溶融樹脂は、ノズルヒータ２１により加熱され一定温度に保たれたノズル２０を介して、固定側型板３２に設けられたスプールブッシュ３８内に形成されたスプール部４０を通り、さらに可動側型板３３に形成されたランナーゲート４１を通過し製品形状が形成されたキャビティ４２に注入される。
【０００７】
この時射出プランジャー５は所定の圧力でゲート部４１が冷却固化するまで加圧状態を保つ必要が有る。射出保圧固定が終了すると射出用油圧シリンダー１が作動し射出プランジャー５は射出油圧シリンダー１側に移動し初期位置に戻る。これによりホッパー６側から新たな材料が投入される。 金型は固定側プラテン２２に固定側取付け板３１がボルトなどで固定されており、可動側プラテン２４には可動側取付け板３６が同様に固定されている。
【０００８】
冷却工程が終了すると、型締め用油圧シリンダー２５が作動し、連結された可動側プラテン２４がタイバー２３にガイドされ、型締め用シリンダー２５側に移動する。所定の位置まで開くとエジェクター機構２７が作動しエジェクタープレート３７を固定側プラテン２２側に押出し、エジェクタープレート３７に保持されたエジェクターピン３９が移動し、成形品をキャビティ４２から金型の外に押出す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
プランジャー射出方式成形機の課題としては、ホッパー６から射出シリンダー１０に供給する材料の量が安定しないことが挙げられる。すなわち材料フィーダ等を使用しても樹脂のペレット形状の不均一さ等の要因により安定量を毎回供給することが困難な点である。
【００１０】
また射出時射出プランジャー５とノズル２０の間は、未溶融な樹脂、半溶融状態の樹脂、溶融状態の樹脂の大きく分けて３層で構成されているため、この層の厚みバラツキにより射出用油圧シリンダー１によって発生した圧力を毎ショット安定した状態で金型内に形成されたキャビティ４２に伝えることは困難である。結果として成形品のショート、オーバーパックなどが発生し、寸法精度の安定化が困難となる。
【００１１】
また、樹脂材料によっては射出プランジャー５と接し未溶融状態で圧縮された層では射出シリンダー１０の内壁と摩擦力によるブリッジ現象が発生し、射出プランジャー５が初期位置に後退しても、ブリッジ部が射出プランジャー５側に射出シリンダー１０内の残圧によっても戻されないため、内圧が残った状態になる。そのため、金型が開いた時ノズル部にバネ内臓のシャットオフノズルを使用してもノズルが開かれドローイングが発生する場合がある。
【００１２】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形の安定性を改善することができる射出成形機を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形機は、プランジャー射出方式の射出成形機において、樹脂材料を射出するための射出シリンダーの樹脂溶融部と樹脂材料の射出ノズルとの間に、溶融樹脂材料の流路壁から突出しない状態で配置され、前記流路壁内に引っ込む方向にのみ移動可能な移動部材と、該移動部材を、前記射出シリンダー内に発生する最大内圧よりも低い圧力で、前記流路壁から突出する方向に付勢する付勢手段とを具備することを特徴としている。
【００１４】
また、この発明に係わる射出成形機において、前記移動部材の前記流路壁内への引っ込み移動により生ずる空間の容積が、前記射出成形機の射出樹脂体積の余剰分と同じ体積であることを特徴としている。
【００１５】
また、この発明に係わる射出成形機において、射出終了後に射出プランジャーが初期位置に戻ることにより、前記移動部材の前記流路壁内への引っ込み移動により生じた空間に蓄えられていた樹脂材料が、前記射出シリンダーの樹脂流路内に戻されることを特徴としている。
【００１６】
また、この発明に係わる射出成形機において、前記付勢手段による前記移動部材の付勢力は、前記射出シリンダー内に発生する最大内圧よりも低い圧力の範囲内で任意に設定可能であることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。
【００１８】
まず、一実施形態の概要について説明する。
【００１９】
本実施形態では、移動部材を、トービート部とノズル部との間に形成された溶融樹脂流路に出っ張らずに引っ込む方向にのみ移動可能に設け、射出時発生する射出シリンダーの最大内圧よりも低い圧力で射出シリンダーの内方に（出っ張る方向に）向けて付勢する。この構成においては、射出プランジャーが前進するに従い溶融樹脂はノズルを通過し金型内に注入されるが、この時ゲートなどを通過するために必要な樹脂圧力よりも上記の移動部材を射出シリンダー内方に付勢する圧力が高ければ、移動部材は溶融樹脂流路に面した位置から移動しない。
【００２０】
金型キャビティに樹脂が充填されるにしたがい射出シリンダー内圧は上昇し、この内圧が、移動部材を射出シリンダー内方に付勢する圧力よりも大きくなると、移動部材は引っ込む方向に移動を始め、移動部材が移動したことにより発生した空間に溶融樹脂が充填されていく。そして、キャビティ体積と移動部材の移動により発生した体積とを合わせた体積と射出最大体積が等しくなると、すなわち射出プランジャーが機構的に止まる位置に達すると、射出シリンダー内圧は移動部材の付勢力により生ずる所定圧力値まで低下を始める。この所定圧力値が金型キャビティへかかる圧力になり、溶融樹脂部を直接加圧しているため、未溶融樹脂層による圧力バラツキがなく、安定した加圧が可能となる。またこの時射出量のバラツキは移動部材の移動量（引っ込み量）により吸収される。
【００２１】
射出時間が終了し射出プランジャーが初期位置に戻ると、射出プランジャー側からの加圧力はなくなるので、移動部材は溶融樹脂流路内壁面まで移動し、移動部材の移動により発生した空間に貯えられた樹脂は射出シリンダー内に全量戻される。ここで、樹脂の投入量のバラツキにより樹脂が多めに射出された場合、射出シリンダー内に戻される樹脂量は多くなるため、射出プランジャーと接して圧縮された樹脂面はより射出プランジャー側に移動し、次のショットで投入される樹脂量は減少する。
【００２２】
また高圧で樹脂が射出シリンダー内に戻されるため、樹脂の射出プランジャーと接する面がシリンダー内壁面とブリッジ現象を生じていても、強制的に射出プランジャー側に押し戻されるため、シリンダー内部の残圧を小さくすることが出来る。
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について、具体的に説明する。
【００２４】
図１は、一実施形態のプランジャー射出方式成形機を示した図であり、型締め機構、金型部は簡易的に表現している。なお、図５に示す従来の装置と同一の機能部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００２５】
図１は、金型が所定の型締め力で閉じられ、ノズル２０が金型に樹脂漏れのない圧力で押付けられた状態を示す。この時ホッパー６に貯えられた樹脂材料９は、水冷ジャケット７に設けられた孔８を通過し射出シリンダー１０に投入される。新たに投入された樹脂材料９は、直径３ｍｍ程度の球形状や円柱状の形状をしているものが多く、初期の形状を保っており、射出用油圧シリンダー１に連結された射出プランジャー５は初期位置を保っている。トービート部１１に近いところには前回の射出工程で圧縮溶融され半溶融状態の半溶融状態樹脂層１３があり、さらにその先には射出シリンダー１０に巻かれたヒータバンド１２の加熱により完全に溶融された溶融樹脂部１４がある。
【００２６】
射出シリンダー１０に内蔵されたトービート部１１とノズル２０の間には、これらを結ぶ流路１５が形成されたブロック１６が設けられており、このブロック１６は冷えない様に棒ヒータ１９で所定の温度に制御されている。またブロック１６には、溶融樹脂流路１５内に出っ張る方向には移動できず、引っ込む方向にのみ移動可能に移動部材１８が配置されている。移動部材１８は、加圧力を制御可能なシリンダー１７に連結されている。移動部材１８は、シリンダー１７により溶融樹脂流路１５内に出っ張る方向に付勢されており、この付勢力は、射出用油圧シリンダー１に連結された射出プランジャー５が前進することによって溶融樹脂がノズル２０を通過するときに発生する内圧よりも高く、且つ射出シリンダー内に発生する最大内圧よりも低く設定されている。この設定値は射出シリンダー内に発生する最大内圧のバラツキの最小値よりも低い値にする必要がある。この移動部材の付勢力の確認方法としては、シリンダ１７の圧力設定を射出最大値に相当する圧力から徐々に低くしていき、移動部材１８が移動を始める圧力を見つける。
【００２７】
図２は図１の装置における射出工程中の状態を表した図である。
【００２８】
射出用油圧シリンダー１が作動し連結された射出プランジャー５が前進していく。このとき、移動部材１８を付勢するシリンダ１７の付勢力が高ければ、移動部材１８は引っ込むことなく、溶融樹脂はノズル２０を介して金型固定側型板に形成されたスプール部４０に注入され、さらにゲートを通過してキャビティ４２に注入されていく。キャビティ４２に樹脂が注入されていくに従い射出シリンダー１０の内圧は高くなっていく。
【００２９】
次に図３に示すように、射出シリンダー１０の内圧が高くなり、移動部材１８の付勢力よりも高くなると、移動部材１８はシリンダー１７側に移動を始め、移動して出来た空間４５を溶融樹脂が満たしていく。このとき、移動部材１８の容量とスプール１０、キャビティ４２の容量を合計した容量が最大射出容量よりも大きいため、射出プランジャー５はストロークエンドにまで達する。射出プランジャー５の前進が停止すると射出シリンダー１０の内圧は下がってくる。射出シリンダー１０の内圧が、シリンダー１７による移動部材１８の付勢圧力よりも小さくなると移動部材１８は溶融樹脂流路１５の方向に移動を始め、空間４５に溜められた溶融樹脂がブロック１６内に設けられた流路部１５に戻される。これにより、移動部材１８を付勢しているシリンダー１７の圧力が金型キャビティ４２内にかかる。この圧力で成形品の寸法が決定される。このとき、射出プランジャー５は射出用油圧シリンダー１によりストロークエンドの位置を保持している。
【００３０】
射出時間が終了すると、図４に示すように射出シリンダー１が作動し、射出プランジャー５は射出シリンダー１側に後退する。後退するに従い移動部材１８は溶融樹脂流路１５側に移動を始め流路に出っ張らない位置まで移動し、空間４５に貯えられた溶融樹脂の全てを射出シリンダー１０側に戻す。
【００３１】
この時、射出プランジャー５と接する樹脂面は、戻された溶融樹脂量分だけ射出シリンダー１側に移動する。
【００３２】
以上説明したように、上記の実施形態では、射出シリンダー内に組み込まれた樹脂の溶融を促進するためのトービート部とノズル部との間に、射出プランジャーがノズル方向に移動する射出時発生する射出シリンダー内圧よりも低い任意の圧力で樹脂流路方向に出っ張らない形で付勢されている移動可能な部材を設けている。移動可能な部材は樹脂流路内に出っ張らない形で設置されているため、射出時の初期では樹脂の流路を狭めず射出圧力損失を最小限に出来る。また射出シリンダー内に発生する最大圧力よりも移動可能な部材に付勢している圧力を低く設定することにより、溶融樹脂が金型キャビティに充填されるに従い射出シリンダー内圧は上昇を始めるが、移動可能な部材に付勢している圧力よりも内圧が低い場合樹脂はすべて金型内に注入される。シリンダー内圧が移動可能な部材に付勢している圧力よりも高くなると溶融樹脂は移動可能な部材を押し始める。この時射出シリンダー内圧は移動可能な部材に付勢している圧力に近い数値でコントロールされるため、シリンダー内圧のサージ圧力の立ち上がりを防止できキャビティ内に異常な圧力がかかるのを防止できる。また移動可能な部材の移動によって発生する体積を射出可能な溶融樹脂体積の余剰分と同一にすることにより、射出プランジャーは移動可能な前進端まで移動することができる。射出シリンダーが前進できなくなると射出シリンダー内圧は低下を始めるが、移動可能な部材を付勢している圧力が保圧の働きをし、成形品の寸法を決定する。直接溶融樹脂を加圧するため、未溶融ペレット部を介して加圧する射出プランジャーよりも安定した加圧が可能になり部品寸法のバラツキを大幅に少なくすることが出来る。
【００３３】
また、射出終了後も移動可能な部材を付勢することにより、射出プランジャーが射出シリンダー側に移動するに従い、移動可能な部材は溶融樹脂流路部側に移動を始め、貯えられた樹脂を溶融樹脂流路に全量もどす。この時冷却工程中であるため金型は閉じられノズルが接触している状態であるため、戻された樹脂により射出プランジャー先端に接する樹脂面が射出シリンダー側に押出される。この動作により射出シリンダー内壁と樹脂部のブリッジ現象が緩和され、射出シリンダー内の残圧が減少し、ノズル部からのドローイングを防止できる。また戻された樹脂量により樹脂面が変動することにより新たに投入される樹脂量が変わり、射出バラツキを少なくすることが出来る。当然ながら移動可能な部材が溶融樹脂流路部に面する位置まで前進するため樹脂の滞留がおきることはない。
【００３４】
また、移動可能な部材に付勢する圧力を任意に設定可能にすることにより、色々な射出、保圧パターンを作ることができ、成形品に適した設定が可能になる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、成形の安定性を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のプランジャー射出方式成形機を示した図である。
【図２】射出プランジャーが前進を始めた射出途中の状態を示す図である。
【図３】射出プランジャーが前進端まで移動した状態を示す図である。
【図４】射出が終了し射出プランジャーが後退している状態を示す図である。
【図５】従来のプランジャー射出方式成形機を示す図である。
【符号の説明】
１  射出シリンダー
２  射出機構移動用シリンダー
３  移動ガイド
４  本体フレーム
５  射出プランジャー
６  ホッパー
７  水冷ジャケット
８  樹脂通路
９  樹脂材料
１０  射出シリンダー
１１  トービート
１２  バンドヒータ
１３  半溶融樹脂層
１４  溶融樹脂部
１５  溶融樹脂流路
１６  ブロック
１７  シリンダー
１８  移動部材
１９  棒ヒータ
２０  ノズル
２１  ノズルヒータ
２２  固定側プラテン
２３  タイバー
２４  可動側プラテン
２５  型締め用油圧シリンダー
２６  型締め用油圧シリンダー取付け板
２７  エジェクター機構
３１  固定側取付け板
３２  固定側型板
３３  可動側型板
３４  受板
３５  スペーサブロック
３６  可動側取付け板
３７  エジェクタープレート
３８  スプールブッシュ
３９  エジェクターピン
４０  スプール
４１  ランナーゲート
４２  キャビティ
４５  空間
【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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