(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、充填工程におけるスクリュの移動方向(
図1および
図2において左方向)を前方、計量工程におけるスクリュの移動方向(
図1および
図2において右方向)を後方として説明する。
【0010】
図1は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。
図2は、
図1の射出装置の要部を示す側面図である。
【0011】
図1および
図2に示すように、射出成形機は、金型装置内に成形材料を充填する射出装置40を備える。射出装置40は、シリンダ41、スクリュ43、冷却ブロック44、冷却ガス供給部としての冷却ファン45、成形材料供給部としてのホッパ46などを含む。
【0012】
シリンダ41は、シリンダ41の外周に設けられるヒータなどの加熱源H1〜H4から供給される熱で成形材料を加熱する。シリンダ41の後部には成形材料供給口41aが形成され、成形材料供給口41aを介してホッパ46からシリンダ41内に成形材料が供給される。
【0013】
尚、本実施形態では、成形材料供給部としてホッパ46が用いられるが、成形材料の供給速度を制御できるフィードスクリュなどが用いられてもよい。
【0014】
スクリュ43は、シリンダ41内において回転自在に且つ進退自在に配設される。計量工程では、スクリュ43を回転させて、シリンダ41内に供給された成形材料をスクリュ43に形成される螺旋状の溝43aに沿って前方に送り、徐々に溶融させる。溶融させた成形材料がスクリュ43の前方に送られ、シリンダ41の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ43が後退させられる。スクリュ43の前方に所定量の成形材料が蓄積すると、スクリュ43の回転が停止され、計量工程が完了する。その後、充填工程では、スクリュ43を前進させて、スクリュ43の前方に蓄積された成形材料をシリンダ41の前端に設けられるノズル42から射出し、金型装置内に充填する。ノズル42の外周にはヒータなどの加熱源H5が設けられてよい。
【0015】
スクリュ43に形成される螺旋状の溝43aの深さは、一定でもよいし、場所によって異なってもよい。
【0016】
冷却ブロック44は、シリンダ41の後部を挿入させる挿入孔を有し、シリンダ41の後部に形成される成形材料供給口41aを冷却する。成形材料供給口41aの温度は成形材料(例えば樹脂ペレット)が溶融しない温度に保たれる。成形材料供給口41aの目詰まりが防止できる。
【0017】
冷却ファン45は、冷却ブロック44を冷却する冷却ガスを噴出する。冷却ファン45から出た冷却ガスは冷却ブロック44に当たることにより、冷却ガスの流れ方向が変わる。冷却ファン45から噴出された冷却ガスは、冷却ブロック44の表面に沿って流れ、冷却ブロック44の熱を奪う。冷却ガスの種類は、特に限定されないが、例えば空気であってよい。
【0018】
冷却ファン45からの冷却ガスの噴出方向(
図2において紙面垂直方向)は、冷却ブロック44の表面に沿って流れる冷却ガスの流れ方向(
図2において上下方向)に対して垂直とされる。冷却ファン45の噴出口の大口径化によって冷却ファン45から冷却ブロック44に向けて大量の冷却ガスが供給でき、冷却ブロック44が冷えやすい。従って、冷却ブロック44の内部に流す冷却液の使用量が減り、ゼロにすることも可能である。
【0019】
尚、本実施形態の冷却ファン45からの冷却ガスの噴出方向は、冷却ブロック44の表面に沿って流れる冷却ガスの流れ方向に対して垂直とされるが、平行でなければよく、斜めであってもよい。斜めの場合も、冷却ファン45の噴出口の大口径化によって、冷却ブロック44への冷却ガスの供給量が増加する。
【0020】
冷却ファン45は、例えば複数の羽根45aおよび複数の羽根45aと共に回転する回転軸45b等で構成され、回転軸45bの軸方向から冷却ガスを吸引し、回転軸45bの軸方向に冷却ガスを噴出してよい。冷却ファン45の薄型化が可能であり、射出装置40の大型化が抑制できる。
【0021】
尚、冷却ファン45は、多種多様であってよく、吸引方向と噴出方向とが異なるものでもよく、例えばシロッコファンなどでもよい。
【0022】
冷却ファン45は、例えば冷却ブロック44を挟んで左右両側に設けられてよい。冷却ブロック44が左右両側から冷却され、冷却ブロック44が冷えやすい。尚、冷却ファン45の数は3つ以上でもよく、例えば冷却ブロックの左右両側面および下面に取り付けられてもよい。また、冷却ファン45の数は1つでもよい。
【0023】
冷却ブロック44には、冷却ガスを流す冷却ガス流路47が形成されてよい。冷却ガス流路47は、例えば冷却ブロック44の表面に溝状に形成される。冷却ガス流路47を形成する壁部がフィンの役割を果たす。冷却ガス流路47に沿って冷却ガスが流れるので、流れが安定化する。
【0024】
冷却ガス流路47の一端部から他端部にかけて、冷却ガス流路47の溝深さおよび溝幅は一定であってよく、冷却ガス流路47の断面積は一定であってよい。尚、本明細書において、「冷却ガス流路の断面積」とは、冷却ガス流路の流れ方向に対して垂直な断面の面積を意味する。
【0025】
シリンダ41の温度を上げる立ち上げ時や射出成形時には、シリンダ41の一部(冷却ブロック44よりも前方の部分)が加熱される。そこで、立ち上げ時や射出成形時に、冷却ガス流路47に沿って流れる冷却ガスの流れ方向は、シリンダ41の軸線に対して垂直であってよい。冷却ブロック44から前方(加熱源H1〜H5)に向かう冷却ガスの流れが形成されにくい。冷却ガスによる加熱源H1〜H5の冷却が抑制でき、加熱効率をほとんど阻害しない。
【0026】
尚、立ち上げ時や射出成形時に、冷却ガス流路47に沿って流れる冷却ガスの流れ方向はシリンダ41の軸線に対して平行でもよい。冷却ブロック44から後方に向かう流れが形成されればよい。
【0027】
冷却ブロック44には、冷却ブロック44から前方に向かう冷却ガスの流れを遮る風除け部48が設けられてよい。風除け部48は、例えば冷却ブロック44の前面に取り付けられる。複数(例えば3つの)の風除け部48は、冷却ブロック44の左右両側面および下面から突出し、冷却ブロック44から加熱源H1〜H5に向かう冷却ガスの流れを遮る。
【0028】
図3は、風除け部の変形例を示す側面図である。
図3に示すように、冷却ブロック44には、冷却ブロック44から上方に向かう冷却ガスの流れを遮る風除け部49が設けられてよい。風除け部49は、例えば冷却ブロック44の上面に取り付けられ、冷却ブロック44の左右両側面から左右方向外側に突出する。冷却ブロック44の上方に配設される成形材料乾燥機などの設備に対する冷却ガスの影響が軽減できる。
【0029】
図4は、第1変形例による冷却ガス流路の縦断面図である。
図5は、第1変形例による冷却ガス流路の横断面図である。
【0030】
図5に示すように、冷却ガス流路47Aは、矩形状の断面形状を有する。
図4に示すように、冷却ガス流路47Aの上端部から下端部にかけて、冷却ガス流路47Aの溝深さが連続的に深くなる。溝幅は一定であってよい。従って、冷却ガス流路47Aの上端部から下端部にかけて、冷却ガス流路47Aの断面積が連続的に大きくなる。冷却ガス流路47Aの断面積が大きいほど冷却ガスの流動抵抗が小さく、冷却ガス流路47Aの断面積が大きくなる方向に冷却ガスが向かいやすい。よって、冷却ガス流路47Aにおいて、上向きの流れよりも下向きの流れが支配的となる。その結果、冷却ブロック44の上方に配設される設備に対する冷却ガスの影響が軽減できる。
【0031】
図6は、第2変形例による冷却ガス流路を示す図である。
図6において、冷却ファン45の図示を省略する。
図7は、第2変形例による冷却ガス流路の横断面図である。
【0032】
図7に示すように、冷却ガス流路47Bは、矩形状の断面形状を有する。
図6に示すように、冷却ガス流路47Bの上端部から下端部にかけて、冷却ガス流路47Bの溝幅が連続的に広がる。溝深さは一定であってよい。従って、冷却ガス流路47Bの上端部から下端部にかけて、冷却ガス流路47Bの断面積が連続的に大きくなる。よって、冷却ガス流路47Bにおいて、上向きの流れよりも下向きの流れが支配的となる。そのため、冷却ブロック44の上方に配設される設備に対する冷却ガスの影響が軽減できる。
【0033】
尚、冷却ガス流路の断面形状は、
図5および
図7に示す矩形状に限定されない。例えば、冷却ガス流路の断面形状は、三角形状、台形状などでもよい。また、冷却ガス流路の上端部から下端部にかけて、溝深さと溝幅との両方が変化してもよい。さらに、冷却ガス流路の断面積の変化は、連続的ではなく、断続的でもよい。また、冷却ガス流路の断面積が変化する場所は、冷却ガス流路の一端部から他端部までの全体でなくてもよく、冷却ガス流路の少なくとも一部であればよい。冷却ファンから冷却ブロックの中央部に当たる冷却ガスが下に流れやすくなるように、冷却ガス流路の中央部から下端部にかけて冷却ガス流路の断面積が変化してよい。冷却ファンから冷却ブロックの中央部に当たる冷却ガスが上に流れにくくなるように、冷却ガス流路の中央部から上端部にかけて冷却ガス流路の断面積が変化してよい。冷却ガス流路の断面積が大きくなる方向は、下方向に限定されず、冷却ガスによる影響を軽減または増大させる方向に応じて適宜設定されてよい。冷却ガス流路の一端部から他端部にかけて、冷却ガス流路の断面積が大きくなり続けなくてもよい。例えば、冷却ブロックの放熱面積を増やすため、冷却ガス流路の一端部から他端部にかけて溝深さが深くなったり浅くなったりしてもよい。以下の
図8〜
図13に示す冷却ガス流路において同様である。
【0034】
図8は、第3変形例による冷却ガス流路を示す図である。
図8において、冷却ファン45の図示を省略する。
【0035】
図8に示す冷却ガス流路47Cは、冷却ブロック44の表面に渦巻状に形成される。渦巻は、旋回しながら中心から遠ざかる曲線である。冷却ガス流路47Cに沿って渦巻状の流れが形成できる。
【0036】
冷却ガス流路47Cの内側の端部から外側の端部にかけて、冷却ガス流路47Cの断面積が連続的にまたは断続的に大きくなってもよい。内側から外側に向かう流れが支配的となる。
【0037】
尚、冷却ガス流路47Cの断面積が一定の場合も、冷却ガス流路47Cに沿って渦巻状の流れは形成できる。
【0038】
図9は、第4変形例による冷却ガス流路を示す図である。
図9において、冷却ファン45の図示を省略する。
【0039】
図9に示す冷却ガス流路47Dは、冷却ブロック44の表面に放射状に形成される。放射状とは、一点を中心に四方八方に伸びた形であり、
図9に示すように中心において四方八方に伸びる直線がつながる形でもよいし、つながらない形でもよい。冷却ガス流路47Dに沿って放射状の流れが形成できる。
【0040】
冷却ガス流路47Dの内側の端部から外側の端部にかけて、冷却ガス流路47Dの断面積が連続的にまたは断続的に大きくなってもよい。内側から外側に向かう流れが支配的となる。
【0041】
尚、冷却ガス流路47Dの断面積が一定の場合も、冷却ガス流路47Dに沿って放射状の流れは形成できる。
【0042】
図10は、本発明の別の実施形態による射出成形機の可変機構を示す上面図である。
図10には、可変機構の他、可変機構を作動させる駆動装置、および該駆動装置を制御する制御部も図示する。
図11は、
図10の放熱部の回転動作を示す上面図である。
図12は、
図11の放熱部の傾動動作を示す上面図である。
図13は、
図12の放熱部の直線移動動作を示す上面図である。
図10〜
図13において、シリンダを加熱する加熱源、および冷却ファン45の図示を省略する。
【0043】
冷却ブロック44は、冷却ブロック本体44aと、放熱部44bとを有する。冷却ブロック本体44aは、シリンダ41の後部を挿入させる挿入孔を有し、シリンダ41の後部に形成される成形材料供給口41aを冷却する。放熱部44bの表面には溝状の冷却ガス流路47が形成される。冷却ガス流路47は、放熱部44bのフィン同士の間に形成される。
【0044】
放熱部44bに形成される冷却ガス流路47は直線状に形成され、冷却ガス流路47の一端部から他端部にかけて、冷却ガス流路47の溝深さおよび溝幅は一定とされる。尚、放熱部44bに形成される冷却ガス流路は、多種多様であってよく、例えば
図4および
図5に示す冷却ガス流路47A、
図6および
図7に示す冷却ガス流路47B、
図8に示す冷却ガス流路47C、または
図9に示す冷却ガス流路47Dでもよい。
【0045】
放熱部44bには、
図2に示す冷却ファン45が固定される。尚、放熱部44bに対する冷却ファン45の配置が可変とされてもよい。放熱部44bに対する冷却ファン45の配置は、冷却ブロック本体44aに対する放熱部44bの配置に応じて変更されてよい。
【0046】
射出成形機は、冷却ブロック本体44aに対する放熱部44bの配置を可変とする可変機構50を有する。「配置」は、向き、および距離の少なくとも一方を含んでよい。上記配置が可変とされることによって、冷却ガスの流れが調整できる。可変機構50は、例えば回転軸53、駆動軸55、およびヒンジ57を含む。
【0047】
回転軸53は、冷却ブロック本体44aに回転自在に取り付けられる。冷却ブロック本体44aは、回転軸53を回転自在に支持する軸受を保持してよい。
【0048】
駆動軸55は、回転軸53と共に回転する。駆動軸55は、回転軸53に対してスプライン結合され、駆動軸55の軸方向に直線移動自在とされる。回転軸53および駆動軸55により、伸縮自在な伸縮ロッドが構成される。
【0049】
ヒンジ57は第1取付部57aおよび第2取付部57bを含み、第1取付部57aには駆動軸55が固定され、第2取付部57bには放熱部44bが固定される。第2取付部57bは、第1取付部57aに対して回動軸57cを中心に回動自在とされる。
【0050】
上記可変機構50によれば、放熱部44bは、回転軸53を中心として、冷却ブロック本体44aに対して回転自在とされる。これにより、冷却ブロック本体44aに対する冷却ガス流路47の向きが可変とされる。
【0051】
放熱部44bは、冷却ガス流路47が上下方向に平行な状態(例えば
図10に示す状態)と、冷却ガス流路47が前後方向に平行な状態(例えば
図11に示す状態)との間で回転自在とされる。「回転」は、1回転未満の回転、1回転以上の回転のいずれでもよい。回転方向は、反転されてもよいし、反転されなくてもよい。
【0052】
立ち上げ時や射出成形時には、シリンダ41の一部(冷却ブロック44よりも前方の部分)が加熱される。この場合、放熱部44bは
図10に示す状態とされてよい。冷却ガス流路47に沿って、上向きの流れと、下向きの流れとが形成される。前向きの流れが抑制でき、シリンダ41の加熱効率が良い。
【0053】
尚、立ち上げ時や射出成形時には、各冷却ガス流路において上向きの流れよりも下向きの流れが支配的となるように、各冷却ガス流路の上端部から下端部にかけて各冷却ガス流路の断面積が連続的または断続的に大きくなってよい。冷却ブロック44の上方に配設される設備に対する冷却ガスの影響が軽減できる。
【0054】
一方、シリンダ41の温度を下げる立ち下げ時には、シリンダ41の冷却効率を上げるため、放熱部44bの状態は
図11に示す状態とされてよい。冷却ガス流路47に沿って、前向きの流れと、後向きの流れとが形成される。前方に向かう冷却ガスによって、シリンダ41が効率良く冷却できる。
【0055】
尚、立ち下げ時には、各冷却ガス流路において後向きの流れよりも前向きの流れがより支配的となるように、各冷却ガス流路の後端部から前端部にかけて各冷却ガス流路の断面積が連続的または断続的に大きくなってよい。シリンダ41がさらに効率良く冷却できる。
【0056】
また、上記可変機構50によれば、放熱部44bは、ヒンジ57の回動軸57cを中心に回動自在とされる。これにより、冷却ブロック本体44aに対する放熱部44bの向きが可変とされる。
【0057】
放熱部44bは、冷却ブロック本体44aに対して平行な状態(例えば
図11に示す状態)と、冷却ブロック本体44aに対して斜めの状態(例えば
図12に示す状態)との間で回動自在とされる。尚、放熱部44bは、冷却ブロック本体44aに対して垂直な状態とされてもよい。
【0058】
立ち下げ時には、放熱部44bが、
図11に示す状態の代わりに、
図12に示す状態とされてもよい。冷却ガス流路47において、前方に向かうほどシリンダ41に近づく流れが形成される。よって、冷却ガスがシリンダ41に当たりやすい。
【0059】
一方、立ち上げ時や射出成形時には、放熱部44bは、冷却ブロック本体44aから熱を受け取りやすいように、
図10に示す状態とされてよい。
【0060】
尚、本実施形態の放熱部44bは、冷却ブロック本体44aに対して平行な状態(例えば
図11に示す状態)から、回動軸57cを中心として一方向に回動自在とされるが、両方向に回動自在とされてよい。放熱部44bが、冷却ブロック本体44aに対して平行な状態から両側に傾斜できる。この場合、回動軸57cは、放熱部44bの中心近傍を通るように配設されてよい。
【0061】
さらに、上記可変機構50によれば、放熱部44bは、冷却ブロック本体44aに対して直線移動自在とされる。これにより、冷却ブロック本体44aに対する放熱部44bの距離が可変とされる。
【0062】
放熱部44bは、回転軸53および駆動軸55で構成される伸縮ロッドの伸縮によって、冷却ブロック本体44aに近い状態(例えば
図12に示す状態)と、冷却ブロック本体44aから遠い状態(例えば
図13に示す状態)との間で直線移動させられる。
【0063】
立ち下げ時には、放熱部44bが、
図12に示す状態の代わりに、
図13に示す状態とされてもよい。前向きの冷却ガスの流れが冷却ブロック本体44aの周辺部材によって遮られにくい。よって、シリンダ41がさらに効率良く冷却できる。
【0064】
また、立ち下げ時に、冷却ブロック本体44aと放熱部44bとの距離を変えることにより、シリンダ41における冷却ガスの当たる場所が変更できる。当該場所は、変わり続けてもよく、往復してもよい。尚、当該場所を変更するため、冷却ブロック本体44aに対する放熱部44bの向きが変化してもよい。
【0065】
一方、立ち上げ時や射出成形時には、放熱部44bは、冷却ブロック本体44aから熱を受け取りやすいように、
図10に示す状態とされてよい。
【0066】
可変機構50は、モータなどの駆動装置で駆動されてよい。駆動装置として、例えば
図10に示すように、回転モータ54、駆動モータ56、ヒンジ駆動モータ58が用いられる。
【0067】
回転モータ54を駆動させると、回転軸53が回転される。回転軸53の回転に伴って、駆動軸55およびヒンジ57が回転され、ヒンジ57の回動軸57cの向きが変化する。
【0068】
駆動モータ56を駆動させると、ボールねじ機構において駆動モータ56による回転運動が直線運動に変換され、駆動軸55およびヒンジ57が直線移動される。その結果、冷却ファン45が冷却ブロック44に対して直線移動される。
【0069】
ヒンジ駆動モータ58を駆動させると、第1取付部57aに対して第2取付部57bが回動し、冷却ブロック44に対する冷却ファン45の向きが変わる。
【0070】
制御部60は、回転モータ54、駆動モータ56、およびヒンジ駆動モータ58などの駆動装置を制御する。制御部60は、メモリなどの記憶部およびCPUを有し、記憶部に記憶されたプログラムをCPUに実行させることにより、可変機構50の駆動装置を制御する。
【0071】
制御部60は、冷却ブロック44の温度を温度センサによって監視し、監視結果に基づいて可変機構50の駆動装置を制御してよい。例えば、冷却ブロック44の温度が設定温度になるように、可変機構50の駆動装置が制御されてよい。
【0072】
制御部60は、シリンダ41の温度を温度センサによって監視し、監視結果に基づいて可変機構50の駆動装置を制御してよい。例えば、シリンダ41の温度が設定温度になるように、可変機構50の駆動装置が制御されてよい。
【0073】
制御部60は、冷却ブロック44の温度、およびシリンダ41の温度の両方の監視結果に基づいて、可変機構50の駆動装置を制御してもよい。
【0074】
尚、可変機構50の構成要素は、多種多様であってよい。例えば、回転軸53、駆動軸55、およびヒンジ57は、単独で使用されてもよく、任意の2つの組合せで使用されてもよい。また、ヒンジ57の代わりに、リンク機構が使用されてもよい。また、可変機構50の駆動装置として、油圧シリンダなどが用いられてもよい。また、可変機構50は手動で駆動されてもよい。
【0075】
以上、射出成形機の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【0076】
例えば、上記実施形態の射出装置は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。スクリュ・プリプラ方式では可塑化シリンダ内にスクリュが配設され、プランジャ・プリプラ方式では可塑化シリンダ内にプランジャが配設される。プリプラ方式の場合、冷却ブロックは可塑化シリンダを冷却する。