特開 2023-172998 加熱シリンダヒータ、射出装置、および射出成形機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172998

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】加熱シリンダヒータ、射出装置、および射出成形機

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/72 20060101AFI20231130BHJP

   B29C 45/76 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B29C45/72

B29C45/76

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084919

(22)【出願日】2022-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100097696

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 嘉昭

(74)【代理人】

【識別番号】100147072

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 裕通

(72)【発明者】

【氏名】油布 拓也

(72)【発明者】

【氏名】内藤 章弘

(72)【発明者】

【氏名】尾辻 靖貴

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AK02

4F206AK09

4F206AK14

4F206AR06

4F206AR07

4F206JA07

4F206JL02

4F206JN43

4F206JP11

4F206JP14

4F206JQ46

4F206JQ47

4F206JQ48

4F206JQ88

4F206JT07

4F206JT40

(57)【要約】

【課題】冷却が適切に行える加熱シリンダヒータを提供する。
【解決手段】加熱シリンダヒータ（３０）を、加熱シリンダ（１９）の周囲に該加熱シリンダ（１９）に対して非接触的に配置されている複数本の赤外線ヒータ（３５）と、赤外線ヒータ（３５）の外側に設けられている断熱材（３４）と、断熱材（３４）を覆っているカバー（３２）とから構成する。そして、カバー（３２）には、２カ所以上の開口部（３９
４０）を明け、いずれかに開口部（４０）を開閉する開閉手段（４２）を設ける。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱シリンダの周囲に該加熱シリンダに対して非接触的に配置されている複数本の赤外線ヒータと、
前記赤外線ヒータの外側に設けられている断熱材と、
前記断熱材を覆っているカバーと、を備え、
前記カバーには、２カ所以上の開口部が明けられており、２カ所以上の前記開口部の一部もしくは全てに前記開口部を開閉する開閉手段が設けられている、加熱シリンダヒータ。

【請求項2】

前記開口部は、前記カバーに対して下部に１個以上、上部に１個以上が設けられ、上部に設けられている前記開口部の少なくとも１個に前記開閉手段が設けられている、請求項１に記載の加熱シリンダヒータ。

【請求項3】

前記開閉手段はアクチュエータを備え、前記開口部は該アクチュエータにより開閉される、請求項１または２に記載の加熱シリンダヒータ。

【請求項4】

前記開閉手段は前記開口部の開度を調整するようになっている、請求項１または２に記載の加熱シリンダヒータ。

【請求項5】

前記開口部には圧縮エアが供給されるようになっている、請求項１または２に記載の加熱シリンダヒータ。

【請求項6】

加熱シリンダと、
前記加熱シリンダに設けられているスクリュと、
前記加熱シリンダに設けられている加熱シリンダヒータと、を備え、
前記加熱シリンダヒータは、加熱シリンダの周囲に該加熱シリンダに対して非接触的に配置されている複数本の赤外線ヒータと、
前記赤外線ヒータの外側に設けられている断熱材と、
前記断熱材を覆っているカバーと、を備え、
前記カバーには、２カ所以上の開口部が明けられており、２カ所以上の前記開口部の一部もしくは全てに前記開口部を開閉する開閉手段が設けられている、射出装置。

【請求項7】

前記開口部は、前記カバーに対して下部に１個以上、上部に１個以上が設けられ、上部に設けられている前記開口部の少なくとも１個に前記開閉手段が設けられている、請求項６に記載の射出装置。

【請求項8】

前記射出装置は制御装置を備え、
前記開閉手段はアクチュエータを備え、該アクチュエータは前記制御装置により制御されるようになっている、請求項６または７に記載の射出装置。

【請求項9】

前記開閉手段は前記開口部の開度を調整するようになっている、請求項６または７に記載の射出装置。

【請求項10】

前記開口部には圧縮エアが供給されるようになっている、請求項６または７に記載の射出装置。

【請求項11】

前記加熱シリンダは複数のゾーンに区分され、前記加熱シリンダヒータはそれぞれの前記ゾーンに対応して複数個が設けられている、請求項６または７に記載の射出装置。

【請求項12】

前記加熱シリンダは複数のゾーンに区分され、前記加熱シリンダヒータは１個以上の特定の前記ゾーンに対応して設けられ、他の前記ゾーンには前記開口部の無い無開口部加熱シリンダヒータが設けられている、請求項６または７に記載の射出装置。

【請求項13】

射出装置と、型締装置とを備え、
前記射出装置は、加熱シリンダと、
前記加熱シリンダに設けられているスクリュと、
前記加熱シリンダに設けられている加熱シリンダヒータと、を備え、
前記加熱シリンダヒータは、加熱シリンダの周囲に該加熱シリンダに対して非接触的に配置されている複数本の赤外線ヒータと、
前記赤外線ヒータの外側に設けられている断熱材と、
前記断熱材を覆っているカバーと、を備え、
前記カバーには、２カ所以上の開口部が明けられており、２カ所以上の前記開口部の一部もしくは全てに前記開口部を開閉する開閉手段が設けられている、射出成形機。

【請求項14】

前記開口部は、前記カバーに対して下部に１個以上、上部に１個以上が設けられ、上部に設けられている前記開口部の少なくとも１個に前記開閉手段が設けられている、請求項１３に記載の射出成形機。

【請求項15】

前記射出成形機は制御装置を備え、
前記開閉手段はアクチュエータを備え、該アクチュエータは前記制御装置により制御されるようになっている、請求項１３または１４に記載の射出成形機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形機の加熱シリンダを加熱する加熱シリンダヒータ、加熱シリンダヒータを備えた射出装置、および射出成形機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

射出成形機は射出装置と型締装置とから構成されており、射出装置は加熱シリンダと加熱シリンダ内に入れられているスクリュとを備えている。加熱シリンダにはバンドヒータが設けられている。バンドヒータにより加熱シリンダを加熱し、射出材料を供給し、スクリュを回転する。そうするとバンドヒータによる熱と、スクリュの回転により生じる剪断熱とによって射出材料は溶融し、計量される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭５９－１８４６２３号公報

【0004】

特許文献１には、赤外線ヒータを備えた加熱シリンダヒータが記載されている。特許文献１に記載の加熱シリンダヒータは、加熱シリンダの外側に非接触的に設けられている複数の赤外線と、これら赤外線ヒータの外側に設けられている断熱材とから構成されている。赤外線ヒータに電流を供給すると赤外線により加熱シリンダが加熱されるようになっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バンドヒータであっても、特許文献１に記載の加熱シリンダヒータであっても、加熱シリンダを適切に加熱することができ、優れている。しかしながら解決すべき課題も見受けられる。加熱シリンダは、スクリュを回転して射出材料に生じる剪断力により発熱して、位置によって目標とする温度より高温になる場合がある。特に加熱シリンダの中間の位置において温度が上昇し易い。例えば加熱シリンダにバンドヒータが設けられている場合には、バンドヒータの外側から冷風を吹き付けることができるが、バンドヒータに設けられている断熱材が妨げとなって効率よく冷却することができない。特許文献１に記載の加熱シリンダヒータについては冷却する手段がない、という問題がある。

【0006】

本開示において、冷却が適切に行える加熱シリンダヒータを提供する。

【0007】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示は、加熱シリンダヒータを、加熱シリンダの周囲に該加熱シリンダに対して非接触的に配置されている複数本の赤外線ヒータと、赤外線ヒータの外側に設けられている断熱材と、断熱材を覆っているカバーとから構成する。そして、カバーには、２カ所以上の開口部を明け、その一部もしくは全てに開口部を開閉する開閉手段を設ける。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、効率よく加熱シリンダを冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。

【図2】本実施の形態に係る加熱シリンダヒータを備えた射出装置を示す正面図である。

【図3】本実施の形態に係る加熱シリンダヒータを備えた射出装置を示す側面断面図である。

【図4】本実施の形態に係る加熱シリンダヒータを備えた射出装置を示す側面断面図である。

【図5A】本実施の第２の形態に係る加熱シリンダヒータを備えた射出装置を示す側面断面図である。

【図5B】本実施の第２の形態に係る加熱シリンダヒータを備えた射出装置を示す側面断面図である。

【図5C】本実施の第３の形態に係る加熱シリンダヒータを備えた射出装置を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、具体的な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。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

【0012】

＜射出成形機＞
本実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、型締装置２と、射出装置３等を備えている。射出成形機１はコントローラつまり制御装置４を備えており、型締装置２、射出装置３等は、制御装置４によって制御されるようになっている。後で説明する加熱シリンダヒータ３０も、制御装置４によって制御されるようになっている。図１において加熱シリンダヒータ３０は点線で示されている。

【0013】

＜型締装置＞
型締装置２は、ベッドＢに固定されている固定盤７と、ベッドＢ上をスライド自在に設けられている可動盤８と、型締ハウジング９と、を備えている。固定盤７と型締ハウジング９は複数本のタイバー１１、１１、…により連結されており、可動盤８は固定盤７と型締ハウジング９の間でスライド自在になっている。型締ハウジング９と可動盤８の間には型締機構が、すなわち本実施の形態においてはトグル機構１３が設けられている。固定盤７と可動盤８には、それぞれ固定側金型１５、可動側金型１６が設けられている。従って、トグル機構１３を駆動すると金型１５、１６が型開閉される。

【0014】

＜射出装置＞
射出装置３は、加熱シリンダ１９と、加熱シリンダ１９内に設けられているスクリュ２０と、スクリュ駆動装置２２と、を備えている。加熱シリンダ１９はスクリュ駆動装置２２に支持されており、スクリュ２０はスクリュ駆動装置２２によって回転方向と軸方向とに駆動されるようになっている。加熱シリンダ１９にはホッパ２３と、射出ノズル２４とが設けられている。

【0015】

＜加熱シリンダヒータ＞
本実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０について説明する。加熱シリンダヒータ３０は、図２に示されているように、加熱シリンダ１９に設けられ、本実施の形態において４個から構成されている。すなわちホッパ２３に近い第１の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１と、その下流側の第２の加熱シリンダヒータ３０Ｈ２と、その下流側の第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３と、その下流で射出ノズル２４に近い第４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ４と、から構成されている。第２、第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ２、３０Ｈ３の構造は同様に構成されているので、まず第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３について説明する。

【0016】

第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３は、図２、図３に示されているように、円筒状のカバー３２と、このカバー３２の内側に設けられている断熱材３４と、断熱材３４の内側に配置されている複数本の赤外線ヒータ３５、３５、…と、を備えている。赤外線ヒータ３５、３５、…は加熱シリンダ１９の外側に、加熱シリンダ１９に対して非接触に配置されている。したがって、赤外線ヒータ３５、３５、…に通電すると赤外線が放射されて加熱シリンダ１９を加熱することができる。本実施の形態において断熱材３４の内周面には反射板３６が設けられている。反射板３６は必ずしも必須の構成要素ではないが、赤外線を反射して効率よく加熱シリンダ１９を加熱することができる。なお、反射板３６の代わりに蒸着加工等により断熱材３４の内周面に金属膜を形成してもよい。

【0017】

本実施の形態においてカバー３２には、その下部に１個の開口部３９が、そしてその上部に１個の開口部４０がそれぞれ明けられている。これら開口部３９、４０は断熱材３４を貫通して、断熱材３４の内側と加熱シリンダ１９の外周面とで囲まれた空間に連通している。これら開口部３９、４０のうち下部の開口部３９は常時開口しているが、上部の開口部４０には開口部４０を開閉する開閉手段４２が設けられている。開閉手段４２は開口部４０を閉鎖する蓋４３と、この蓋４３を駆動するシリンダユニット４４と、シリンダユニット４４を支持するブラケット４５とから構成されている。シリンダユニット４４は制御装置４によって駆動されるようになっており、駆動されると蓋４３によって開口部４０が開閉される。この開口部３９、４０、開閉手段４２が加熱シリンダ１９を冷却する冷却手段になっている。

【0018】

本実施の形態において、カバー３２は図３に示されているように上側の半分と下側の半分とに二つ割り構造になっており、これらは蝶番４７によって接続されている。したがって、図示されていない留め具を外すと、蝶番４７を中心にしてカバー３２下側の半分が回転して、符号４９の点線で示されているように開かれる。そうすると、第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３を加熱シリンダ１９から取り外すことができるようになっている。

【0019】

前記したように第２の加熱シリンダヒータ３０Ｈ２は、第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３と同様に構成されているので説明は省略する。第１、第４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１、３０Ｈ４は、第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３と類似した構成を備えているが一部相違している。具体的には、開口部３９、４０が設けられておらず、開閉手段４２も設けられていない。つまり第１、第４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１、３０Ｈ４は、加熱シリンダ１９を冷却する冷却手段を備えていない。第１の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１に冷却手段が設けられていない理由は、加熱シリンダ１９のホッパ２３寄りの部分が、熱伝導によりスクリュ駆動装置２２に熱が奪われて比較的冷却されやすいからである。また、第４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ４に冷却手段が設けられていない理由は、加熱シリンダ１９の先端が露出して比較的冷却されやすいからである。

【0020】

＜作用＞
本実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０の作用を説明する。射出成形機１（図１参照）において運転を開始するとき、制御装置４の制御により加熱シリンダヒータ３０に電力を供給する。すなわち、第１～４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１、３０Ｈ２、…（図２、図３参照）において赤外線ヒータ３５、３５、…に通電する。赤外線ヒータ３５、３５、…から赤外線が放射されて加熱シリンダ１９が加熱される。加熱シリンダ１９には図示されない温度センサが埋め込まれており、制御装置４は目標温度になるように制御する。型締装置２を駆動して金型１５、１６を型締めする。ホッパ２３から射出材料を供給し、スクリュ２０を回転する。そうすると射出材料は溶融し加熱シリンダ１９の前方に送られる。すなわち計量される。スクリュ２０を軸方向に駆動すると射出材料が金型１５、１６に射出される。すなわち成形品が成形される。

【0021】

加熱シリンダ１９は、スクリュ２０の回転時の射出材料に作用する剪断力によっても発熱する。成形サイクルを繰り返すと、この発熱により加熱シリンダ１９はその位置によって目標温度を超えることがある。制御装置４は、加熱シリンダヒータ３０の開閉手段４２（図３参照）を駆動する。すなわち、シリンダユニット４４を駆動して蓋４３を開く。そうすると図４に示されているように、上部の開口部４０が開口する。加熱シリンダ１９の外周面と断熱材３４の内周面とで囲まれた内部の空間には高温の空気が充満している。高温の空気は比重が小さいので、上部の開口部４０から流出し、同時に下部の開口部３９から冷たい空気が流入する。このような対流によって速やかに内部の空間の空気が入れ換えられて、加熱シリンダ１９が冷却される。加熱シリンダ１９が目標温度に到達したらシリンダユニット４４を駆動して蓋４３を閉じる。

【0022】

本実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０は、カバー３２に開口部３９、４０を備えていると共に、上部の開口部４０に開閉手段４２が設けられているので、加熱シリンダ１９を速やかに冷却することができる。したがって、例えば射出材料の種類を換える、いわゆる樹脂替え、色替え等の作業においても加熱シリンダ１９を速やかに冷却することができ、効率がよい。また冷却は、空気の対流を利用して効率良く実施できるので、省エネルギーになっている。

【0023】

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は色々な変形が可能である。図５Ａには第２の実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０Ａの一部が示されている。この実施の形態では、開口部４０の開閉手段４２Ａが変形されている。開閉手段４２Ａは、横方向にスライドする弁体５１と、この弁体５１を駆動するラック５２と、ピニオン５３とから構成されている。ピニオン５３は図示されないモータによって駆動されるようになっており、ピニオン５３を回転すると弁体５１がスライドする。この実施の形態において弁体５１は開口部４０の開度を調整できるようになっている。したがって、急速に冷却したいときには開度を大きくし、緩やかに冷却したいときには開度を小さくするなど、冷却の強さを制御することができる。

【0024】

図５Ｂには第３の実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０Ｂの一部が示されている。この実施の形態においても開口部４０の開閉手段４２Ｂが変形されている。開閉手段４２Ｂは回転可能に設けられている複数枚のシャッター５６、５６、…と、このシャッター５６、５６、…を回転させる駆動棒５８と、駆動棒５８を駆動するシリンダユニット５９とから構成されている。シリンダユニット５９を制御すると、駆動棒５８の駆動量を調整することができ、シャッター５６、５６、…の回転量を調整できる。これにいおり開口部４０の開度を調整できるようになっている。

【0025】

図５Ｃに第４の実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０Ｃが示されている。この実施の形態においては、カバー３２において上部の開口部４０、４０は２個からなり、これらはカバー３２の最上部より若干下方に明けられている。そしてこれら２個の開口部４０、４０にそれぞれ第１の実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０（図３参照）と同様の開閉手段４２、４２が設けられている。また、下部の開口部３９は、カバー３２の最下部よりも若干上方に明けられ、そしてブロワ６１が接続されている。第４の実施の形態に係る加熱シリンダヒータ３０Ｃは、冷却するとき２個の開閉手段４２、４２のいずれか一方だけを駆動して開口部４０、４０のうち一方を開閉してもよいし、両方駆動して両方を開口してもよい。これによって冷却の強さを調整することができる。また、さらに冷却の強さを強くしたい場合にはブロワ６１によって強制的に圧縮エアを供給する。なお、圧縮エアはブロア６１ではなく、圧縮空気源等の他の手段により供給することもできる。

【0026】

＜他の変形例＞
本実施の形態は他にも色々な変形が可能である。例えば、第１の実施の形態において、第２の加熱シリンダヒータ３０Ｈ２と、第３の加熱シリンダヒータ３０Ｈ３は、カバー３２、３２に明けられている下方の開口部３９、３９が常時開口しているように説明した。しかしながらこれらの開口部３９、３９に開閉手段を設けてもよい。冷却が必要になったときに開閉手段を駆動して開口部３９、３９を開くようにすればよい。

【0027】

他の変形も可能である。加熱シリンダヒータ３０は第１～４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１、３０Ｈ２、…からなるように説明したが、３個以下であっても、あるいは５個以上から構成されていてもよい。また、本実施の形態について、第１、第４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１、３０Ｈ４には開口部３９、４０が明けられていない旨説明した。しかしながら、これら第１、第４の加熱シリンダヒータ３０Ｈ１、３０Ｈ４にも開口部３９、４０を明け、そして開口部４０の開閉手段４２を設けるようにしてもよい。

【0028】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

【符号の説明】

【0029】

１ 射出成形機 ２ 型締装置
３ 射出装置 ４ 制御装置
７ 固定盤 ８ 可動盤
９ 型締ハウジング １１ タイバー
１３ トグル機構 １５ 固定側金型
１６ 可動側金型 １９ 加熱シリンダ
２０ スクリュ ２２ スクリュ駆動装置
２３ ホッパ ２４ 射出ノズル
３０ 加熱シリンダヒータ ３２ カバー
３４ 断熱材 ３５ 赤外線ヒータ
３６ 反射板 ３９ 開口部
４０ 開口部 ４２ 開閉手段
４３ 蓋 ４４ シリンダユニット
４５ ブラケット ４７ 蝶番
５１ 弁体 ５２ ラック
５３ ピニオン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】