(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料の流体を噴射する噴射ノズル（１１）と、
前記噴射された熱可塑性材料の流体を受け止め、所定形状に固化させる下型と、
前記下型の上部に、前記下型に対し上下方向に移動可能に配置され、前記噴射ノズル（１１）による熱可塑性材料の流体の射出時に前記下型との間に介在するスプールブッシュ部材（１６）と
を有する射出成形装置において、
前記噴射ノズル（１１）は、ノズル本体（１２）と、該ノズル本体（１２）の端面（１２ａ）に延設されたノズル先端部（１３）と、該ノズル先端部（１３）の先端面（１３ａ）から突設されたノズル挿入部（１４）とを備え、
前記スプールブッシュ部材（１６）は、ガイド収容部（１９）及びノズル挿入孔（２２）を設けたスプールブッシュ本体（１７）と、
前記ガイド収容部（１９）に着脱可能に収容され、前記噴射ノズル（１１）のノズル挿入部（１４）を前記ノズル挿入孔（２２）内に挿入するよう前記噴射ノズル（１１）のノズル先端部（１３）を案内するガイド部（１８ａ）を設けたスプールブッシュガイド（１８）とを備え、
前記スプールブッシュガイド（１８）は、その内径が前記ノズル先端部（１３）の円柱部（１３ｂ）の外径にほぼ等しく設定されており、前記ノズル挿入部（１４）が前記ノズル挿入孔（２２）内に挿入された前記噴射ノズル（１１）は、前記ノズル本体（１２）の端面（１２ａ）が前記スプールブッシュガイド（１８）の上面に当接することを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形装置において、
前記噴射ノズル（１１）のノズル先端部（１３）には、前記ノズル挿入部（１４）が前記ノズル挿入孔（２２）内に挿入する前に、その噴射ノズル（１１）とスプールブッシュ部材（１６）との中心軸線を一致させるよう前記スプールブッシュガイド（１８）のガイド部（１８ａ）により案内されるノズル側ガイド部（１３ｃ）を設けたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の射出成形装置において、
前記スプールブッシュガイド（１８）のガイド部（１８ａ）には、複数の切り欠き（１８ｂ）を設けたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項４】
ノズル本体（１２）と、該ノズル本体（１２）の端面（１２ａ）に延設されたノズル先端部（１３）と、該ノズル先端部（１３）の先端面（１３ａ）から突設されたノズル挿入部（１４）とを備え、熱可塑性材料の流体を噴射する噴射ノズル（１１）と、
前記噴射された熱可塑性材料の流体を受け止め、所定形状に固化させる下型と、
ガイド収容部（１９）及びノズル挿入孔（２２）を設けたスプールブッシュ本体（１７）と、前記ガイド収容部（１９）に着脱可能に収容され、前記噴射ノズル（１１）を案内するスプールブッシュガイド（１８）を備え、前記下型の上部に前記下型に対し上下方向に移動可能に配置され、前記噴射ノズル（１１）による熱可塑性材料の流体の射出時に前記下型との間に介在するスプールブッシュ部材（１６）とを有し、
前記スプールブッシュガイド（１８）は、その内径が前記ノズル先端部（１３）の円柱部（１３ｂ）の外径にほぼ等しく設定されており、前記ノズル挿入部（１４）が前記ノズル挿入孔（２２）内に挿入された前記噴射ノズル（１１）は、前記ノズル本体（１２）の端面（１２ａ）が前記スプールブッシュガイド（１８）の上面に当接する射出成形装置にて熱可塑性材料の流体を射出成形する射出成形方法であって、
前記スプールブッシュガイド（１８）は、前記噴射ノズル（１１）が前記スプールブッシュ部材（１６）内に挿入されるとき、前記ノズル挿入部（１４）が前記ノズル挿入孔（２２）内に挿入するよう前記噴射ノズル（１１）を案内するようにしたことを特徴とする射出成形方法。
【請求項５】
請求項４に記載の射出成形方法において、
前記噴射ノズル（１１）とスプールブッシュ部材（１６）との中心軸線を一致させるよう前記噴射ノズル（１１）を前記スプールブッシュガイド（１８）により案内させ、前記ノズル挿入部（１４）を前記ノズル挿入孔（２２）内に挿入するようにしたことを特徴とする射出成形方法。
【請求項６】
前記熱可塑性材料の流体は溶融樹脂であることを特徴とする請求項４又は５記載の射出成形方法。
【請求項７】
前記熱可塑性材料の流体は溶融金属であることを特徴とする請求項４又は５記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形装置及び射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、所定形状の製品を熱可塑性の材料にて成形するのは、射出成形装置が用いられている。その射出成形装置では、ダイレクトノズル方式のものがある。図５は、ダイレクトノズル方式の射出成形装置及びその成形工程を示す。射出成形装置５０を用いた成形工程の流れを説明すると、まず、図５（ａ）に示すように、噴射入口５１を設けた可動金型としての上型５２を、固定金型としての下型５３に合わせるという型締め工程を行う。次に、図５（ｂ）に示すように、噴射ノズル５４の挿入部５５を前記上型５２の噴射入口５１に差し込むよう該噴射ノズル５４を上型５２側へ移動するというノズルタッチ工程を行う。次に、図５（ｃ）に示すように、前記噴射ノズル５４から溶融状態の熱可塑性材料（溶融流体）を前記上型５２と下型５３とで形成された空間（キャビティ）内に噴射させ、その溶融流体が固化するまで圧力を保持させるという射出・保圧工程を行う。最後に、図５（ｄ）に示すように、溶融流体が固化してから、前記噴射ノズル５４を上型５２から離間し、上型５２を下型５３から離間するという型開き工程を行う。そして、上記の４つの成形工程によって前記上型５２と下型５３とで形成された空間（キャビティ）内には、所定形状の製品Ｓが成形される。
【０００３】
この場合、射出・保圧工程において、溶融流体が前記噴射入口５１から型外へ溢れることを防ぐために、前記噴射ノズル５４の挿入部５５の外周面と前記噴射入口５１の内周面はピッタリ合わせる必要がある。つまり、噴射ノズル５４の軸心と噴射入口５１の軸心を一致させる（芯出しをする）必要がある。
【０００４】
そこで、一般的には、前記噴射入口５１に対して図示しない芯出し機構にて噴射ノズル５４の芯出しを行ってからその挿入部５５を該噴射入口５１内に挿入するようになっている。
【０００５】
また、図６に示すように、従来の射出成形装置５０の噴射入口５１は、上型５２のスプールブッシュ部材５６に設けられている。そのスプールブッシュ部材５６には、前記噴射入口５１から外方（図６において上方）へ拡開するテーパ部５７が設けられている。そして、図７に示すように、噴射入口５１に前記噴射ノズル５４の挿入部５５が挿入されたとき、前記テーパ部５７には、前記噴射ノズル５４のテーパ状先端面５４ａが当接するようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記噴射ノズル５４は、その芯出しが芯出し機構精度などの原因でずれが生じた場合、図８に示すように、前記噴射ノズル５４の挿入部５５は、前記噴射入口５１内に挿入される前に、その先端部が前記テーパ部５７と接触する。そして、前記噴射ノズル５４とスプールブッシュ部材５６との接触は、噴射ノズル５４とスプールブッシュ部材５６の摩耗の原因となる。特に、図８に示すように、前記テーパ部５７と噴射入口５１の境界部５７ａが摩耗された場合、そこから溶融流体が型外へ溢れ、製品Ｓにバリが発生するといった問題点がある。しかも、これも、噴射ノズル５４とスプールブッシュ部材５６が摩耗されたとき、噴射ノズル５４とスプールブッシュ部材５６の交換作業を頻繁に要して煩雑であるのみならず不経済であるという問題点となった。
【０００７】
本発明の目的は、噴射ノズルとスプールブッシュ部材の摩耗によるバリの発生を抑制することができる射出成形装置及び射出成形方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、熱可塑性材料の流体を噴射する噴射ノズルと、前記噴射された熱可塑性材料の流体を受け止め、所定形状に固化させる下型と、前記下型の上部に、前記下型に対し上下方向に移動可能に配置され、前記噴射ノズルによる熱可塑性材料の流体の射出時に前記下型との間に介在するスプールブッシュ部材とを有する射出成形装置において、前記噴射ノズルは、ノズル本体と、該ノズル本体の端面に延設されたノズル先端部と、該ノズル先端部の先端面から突設されたノズル挿入部とを備え、前記スプールブッシュ部材は、ガイド収容部及びノズル挿入孔を設けたスプールブッシュ本体と、前記ガイド収容部に着脱可能に収容され、前記噴射ノズルのノズル挿入部を前記ノズル挿入孔内に挿入するよう前記噴射ノズルのノズル先端部を案内するガイド部を設けたスプールブッシュガイドとを備え、前記スプールブッシュガイドは、その内径が前記ノズル先端部の円柱部の外径にほぼ等しく設定されており、前記ノズル挿入部が前記ノズル挿入孔内に挿入された前記噴射ノズルは、前記ノズル本体の端面が前記スプールブッシュガイドの上面に当接するたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形装置において、前記噴射ノズルのノズル先端部には、前記ノズル挿入部が前記ノズル挿入孔内に挿入する前に、その噴射ノズルとスプールブッシュ部材との中心軸線を一致させるよう前記スプールブッシュガイドのガイド部により案内されるノズル側ガイド部を設けたことを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の射出成形装置において、前記スプールブッシュガイドのガイド部には、複数の切り欠きを設けたことを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、ノズル本体と、該ノズル本体の端面に延設されたノズル先端部と、該ノズル先端部の先端面から突設されたノズル挿入部とを備えて、熱可塑性材料の流体を噴射する噴射ノズルと、前記噴射された熱可塑性材料の流体を受け止め、所定形状に固化させる下型と、ガイド収容部及びノズル挿入孔を設けたスプールブッシュ本体と、前記ガイド収容部に着脱可能に収容され、前記噴射ノズルを案内するスプールブッシュガイドを備え、前記下型の上部に前記下型に対し上下方向に移動可能に配置され、前記噴射ノズルによる熱可塑性材料の流体の射出時に前記下型との間に介在するスプールブッシュ部材とを有し、前記スプールブッシュガイドは、その内径が前記ノズル先端部の円柱部の外径にほぼ等しく設定されており、前記ノズル挿入部が前記ノズル挿入孔内に挿入された前記噴射ノズルは、前記ノズル本体の端面が前記スプールブッシュガイドの上面に当接する射出成形装置にて熱可塑性材料の流体を射出成形する射出成形方法であって、前記スプールブッシュガイドは、前記噴射ノズルが前記スプールブッシュ部材内に挿入されるとき、前記ノズル挿入部が前記ノズル挿入孔内に挿入するよう前記噴射ノズルを案内するようにしたことを要旨とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の射出成形方法において、前記噴射ノズルとスプールブッシュ部材との中心軸線を一致させるよう前記噴射ノズルを前記スプールブッシュガイドにより案内させ、前記ノズル挿入部を前記ノズル挿入孔内に挿入するようにしたことを要旨とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５記載の射出成形方法において、前記熱可塑性材料の流体は溶融樹脂であることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項４又は５記載の射出成形方法において、前記熱可塑性材料の流体は溶融金属であることを要旨とする。
【００１４】
（作用）
請求項１、４、６及び７に記載の発明によれば、噴射ノズルはスプールブッシュ部材内に挿入（タッチ）するとき、スプールブッシュ本体に着脱可能に収容されたスプールブッシュガイドにより案内されるため、スプールブッシュ本体の替わりにスプールブッシュガイドは摩耗される。従って、スプールブッシュガイドを容易に交換することで、従来技術に比べ、スプールブッシュ部材の交換に起因する不経済的な課題が解決される。
【００１５】
請求項２及び５〜７に記載の発明によれば、ノズル挿入部とノズル挿入孔の縁部との摩耗が防止され、ノズル挿入孔の縁部の摩耗によって製品にバリが発生することを抑制することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の発明の作用に加えて、噴射ノズルとスプールブッシュ部材の接触面積を低減することができる。その結果、その接触面積の低減分と、噴射ノズルとスプールブッシュ部材の構造変化による両者間の接触面積増加分と相殺することによって、両者間の接触面積増加による噴射ノズルの温度降下に起因する射出不良を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。なお、本実施形態の射出成形装置は、従来の射出成形装置５０に比べると、噴射ノズルと上型側のスプールブッシュ部材に特徴があるため、説明の便宜上、下型側の説明を省略し、噴射ノズルとスプールブッシュ部材の構造について詳しく説明する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本実施形態の射出成形装置１０の噴射ノズル１１は、ノズル本体１２と、該ノズル本体１２の一端（図１及び図２において下端）端面１２ａに延設されたノズル先端部１３と、該ノズル先端部１３の先端面１３ａ中央から突設されたノズル挿入部１４を備えている。
【００１９】
前記ノズル先端部１３は、円柱部１３ｂと、ノズル側ガイド部としての円錐台形部１３ｃを有している。前記ノズル挿入部１４は、ノズル先端部１３から離れるほど外径が小さくなる円錐台形に形成されている。
【００２０】
前記噴射ノズル１１内には、該噴射ノズル１１の中心軸線を軸線とし前記ノズル本体１２、ノズル先端部１３及びノズル挿入部１４を貫通した貫通孔１５が設けられている。この貫通孔１５は、溶融状態の熱可塑性材料としての樹脂（溶融樹脂）が流れるための流路に構成されている。
【００２１】
また、本実施形態の射出成形装置１０のスプールブッシュ部材１６は、スプールブッシュ本体１７と、スプールブッシュガイド１８を備えている。
前記スプールブッシュ本体１７は、大径部１７ａと小径部１７ｂを有している。その大径部１７ａには、ガイド収容部としてのガイド嵌合凹部１９が設けられ、該ガイド嵌合凹部１９の底面中央から円錐台形凹部２０が設けられている。また、前記小径部１７ｂには、キャビティ（図示せず）に連通する円柱形凹部２１が設けられ、該円柱形凹部２１の底部中央から前記円錐台形凹部２０に連通するノズル挿入孔２２が設けられている。前記ノズル挿入孔２２は、前記ノズル挿入部１４と同じ円錐度にて前記円柱形凹部２１に近づくほど内径が小さくなるよう円錐台形に形成されている。
【００２２】
前記スプールブッシュガイド１８は、図１及び図２に示すように、前記ガイド嵌合凹部１９と同じ軸方向厚さにて円環状に形成されている。スプールブッシュガイド１８は、その外径が前記ガイド嵌合凹部１９の内径に等しく、その内径（つまり内孔１８ａの直径）が前記ノズル先端部１３の円柱部１３ｂの外径にほぼ等しく設定されている。また、図３に示すように、スプールブッシュガイド１８の内孔１８ａには、複数（本実施形態では、８個）の切り欠き１８ｂが円周上に等角度間隔にて設けられている。
【００２３】
本実施形態では、スプールブッシュ部材１６は、前記スプールブッシュガイド１８が着脱可能に前記スプールブッシュ本体１７のガイド嵌合凹部１９内に嵌合されることによって構成される。なお、図４に示すように、スプールブッシュ本体１７に嵌合されたスプールブッシュ部材１６の上面から前記円錐台形凹部２０の底面２０ａまでの距離Ｈは、前記円柱部１３ｂと円錐台形部１３ｃの境界線から前記ノズル挿入部１４の先端までの距離ｈより大きく設定されている。
【００２４】
そして、このような射出成形装置１０にて射出成形を行うとき、そのノズルタッチ工程において、芯出しされた噴射ノズル１１は、スプールブッシュ部材１６内に挿入されるようになる。スプールブッシュ部材１６内に挿入された噴射ノズル１１は、図１に示すように、そのノズル挿入部１４が前記ノズル挿入孔２２にピッタリ当接するとともに、そのが前記円錐台形凹部２０に当接し、その本体端面１２ａがスプールブッシュガイド１８の上面に当接するようになる。このとき、芯出しのずれがない場合、噴射ノズル１１は、そのノズル先端部１３の円柱部１３ｂが前記スプールブッシュガイド１８の内孔１８ａを貫挿しながら一直線でスプールブッシュ部材１６内に挿入される。
【００２５】
一方、万が一芯出しのずれがあった場合、図４に示すように、噴射ノズル１１は、そのノズル先端部１３の円錐台形部１３ｃが前記スプールブッシュガイド１８の内孔１８ａ上端縁に接触し該内孔１８ａによりガイドされながらスプールブッシュ部材１６内に挿入される。このとき、スプールブッシュ部材１６の上面から前記底面２０ａまでの距離Ｈが円柱部１３ｂと円錐台形部１３ｃの境界線からノズル挿入部１４の先端までの距離ｈより大きく設定されているため、円柱部１３ｂが内孔１８ａ内に挿入される前に、ノズル挿入部１４は前記底面２０ａと接触しない。前記内孔１８ａの直径が前記ノズル先端部１３の円柱部１３ｂの外径にほぼ等しく設定されているため、前記円柱部１３ｂが前記内孔１８ａ内に挿入されると、噴射ノズル１１の芯出しずれが校正され、前記ノズル挿入部１４は前記底面２０ａと接触せずノズル挿入孔２２内に挿入される。
【００２６】
上記実施形態の射出成形装置１０によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、スプールブッシュ部材１６は、スプールブッシュ本体１７とスプールブッシュガイド１８を備えている。スプールブッシュ本体１７には、ガイド嵌合凹部１９及びノズル挿入孔２２を設け、スプールブッシュガイド１８は、スプールブッシュ本体１７のガイド嵌合凹部１９に着脱可能に収容されている。また、スプールブッシュガイド１８には、噴射ノズル１１がスプールブッシュ部材１６内に挿入されるとき、その噴射ノズル１１のノズル挿入部１４がノズル挿入孔２２内に挿入するよう噴射ノズル１１のノズル先端部１３を案内するガイド部１８ａを設けた。
【００２７】
従って、射出成形装置１０の成形工程におけるノズルタッチ工程では、噴射ノズル１１の芯出しにずれがあったとき、噴射ノズル１１はスプールブッシュガイド１８と接触するため、スプールブッシュ本体１７の替わりにスプールブッシュガイド１８は摩耗される。従って、スプールブッシュガイド１８を容易に交換することで、従来技術に比べ、スプールブッシュ部材１６の交換に起因するコストアップを防止できる。
【００２８】
（２）本実施形態では、上記で詳述したように、噴射ノズル１１は、そのノズル挿入部１４がノズル挿入孔２２内に挿入する前に、該噴射ノズル１１とスプールブッシュ部材１６との中心軸線を一致させるようスプールブッシュガイド１８により案内されるようにした。
【００２９】
従って、ノズル挿入部１４とノズル挿入孔２２の縁部（つまりノズル挿入孔２２の上縁と底面２０ａの境界部）との摩耗が防止され、ノズル挿入孔２２の縁部の摩耗によって製品にバリが発生することを抑制することができる。
【００３０】
（３）本実施形態では、スプールブッシュガイド１８の内孔１８ａには、８個の切り欠き１８ｂが設けられている。従って、噴射ノズル１１とスプールブッシュ部材１６の接触面積を低減することができ、従来技術に比べて、その接触面積の低減分と、噴射ノズル１１とスプールブッシュ部材１６の構造変化による両者間の接触面積増加と相殺することができる。その結果、接触面積に比例する噴射ノズル１１側の放熱が低減され、噴射ノズル１１側の激しい放熱による噴射ノズル１１の温度降下に起因する噴射ノズル１１内の溶融樹脂固化を抑制できる。よって、噴射ノズル１１内の溶融樹脂固化による射出成形装置１０の射出不良を防止できる。
【００３１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○切り欠き１８ｂをその他の形状にて形成し、切り欠き１８ｂを８個以外の複数個にて実施してもよい。
【００３２】
○スプールブッシュガイド１８の内孔１８ａの切り欠きは、噴射ノズル１１のノズル先端部１３に設けてもよい。また、放熱を低減するために、切り欠きを設ける替わりに、前記スプールブッシュガイド１８の内孔１８ａ又は噴射ノズル１１のノズル先端部１３に断熱材等を取り付けてもよい。
【００３３】
○熱可塑性材料を樹脂に限定せず、金属（例えばマグネシウム、アルミニウム、亜鉛等、又はそれらの合金）にて実施してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
【００３４】
（１）請求項１に記載の射出成形装置において、前記噴射ノズル（１１）のノズル先端部（１３）には、前記ノズル挿入部（１４）が前記スプールブッシュ部材（１６）と接触しない状態で、その噴射ノズル（１１）とスプールブッシュ部材（１６）との中心軸線を一致させるよう前記スプールブッシュガイド（１８）のガイド部（１８ａ）により案内されるノズル側ガイド部（１３ｃ）を設けたことを特徴とする射出成形装置。
【００３５】
（２）前記熱可塑性材料の流体は溶融樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の射出成形装置。
（３）前記熱可塑性材料の流体は溶融金属であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の射出成形装置。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜７に記載の発明によれば、噴射ノズルとスプールブッシュ部材の摩耗によるバリの発生を抑制することができる。
【００３７】
請求項３に記載の発明によれば、噴射ノズル内の溶融流体の固化による射出不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の射出成形装置の要部断面図。
【図２】同じく射出成形装置の要部分解断面図。
【図３】同じく射出成形装置のスプールブッシュ部材を構成するスプールブッシュガイドの平面図。
【図４】同じく射出成形装置の成形工程を説明する説明図。
【図５】射出成形装置の成形工程の流れを説明する説明図。
【図６】従来技術の射出成形装置の要部断面図。
【図７】従来技術の射出成形装置の成形工程を説明する説明図。
【図８】従来技術の射出成形装置の成形工程を説明する説明図。
【符号の説明】
１０…射出成形装置、１１…噴射ノズル、１３…ノズル先端部、１３ｃ…ノズル側ガイド部としての円錐台形部、１４…ノズル挿入部、１６…スプールブッシュ部材、１７…スプールブッシュ本体、１８…スプールブッシュガイド、１８ａ…ガイド部、１８ｂ…切り欠き、１９…ガイド収容部としてのガイド嵌合凹部、２２…ノズル挿入孔。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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