射出成形方法及び射出成形装置
【課題】 充填材料量や成形圧力のバラツキを解消し得る射出成形装置を提供する。
【解決手段】 キャビティ４に連通する小径孔部５１に押圧ロッド６を摺動可能に配設し、段差面５３で拡径した大径孔部５２にスリーブピストン状の計量ロッド７を摺動可能に配設する。型締め（Ｐ１）後に計量ロッドを上動させて大径孔部の空間９′に材料Ｙを材料供給孔８から充填した後（Ｐ２ａ）、計量ロッドを低速で下動させて材料供給孔を閉止した位置で一時停止させ、密閉空間の計量室９内の容積分でかつ内圧が作用した状態の材料を切り出し計量する（Ｐ２ｂ）。押圧ロッドの上動で計量室を開放し、計量ロッドを段差面まで下動させて材料Ｙｍを小径孔部に押し出した後、押圧ロッドを高速で下動させてキャビティ内に射出充填する。
【解決手段】 キャビティ４に連通する小径孔部５１に押圧ロッド６を摺動可能に配設し、段差面５３で拡径した大径孔部５２にスリーブピストン状の計量ロッド７を摺動可能に配設する。型締め（Ｐ１）後に計量ロッドを上動させて大径孔部の空間９′に材料Ｙを材料供給孔８から充填した後（Ｐ２ａ）、計量ロッドを低速で下動させて材料供給孔を閉止した位置で一時停止させ、密閉空間の計量室９内の容積分でかつ内圧が作用した状態の材料を切り出し計量する（Ｐ２ｂ）。押圧ロッドの上動で計量室を開放し、計量ロッドを段差面まで下動させて材料Ｙｍを小径孔部に押し出した後、押圧ロッドを高速で下動させてキャビティ内に射出充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂等の材料を用いて射出成形するために用いられる射出成形方法及び射出成形装置に関し、特にキャビティ内に射出される材料の精密な計量及び均質な射出充填を実現し得る技術に係る。詳しくは、１つのキャビティ用の充填材料を精密計量するための計量機構を金型内においてキャビティ毎に備えるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形装置として、バルブケーシング内にプランジャを上下摺動可能に配置し、このプランジャの中心軸に沿ってゲートバルブ用のピンを上下摺動可能に貫通配置し、そして、プランジャ先端部に対し溶融材料の供給通路と連通可能な溝部を形成したものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、ゲートバルブによりゲートを閉にした状態で上記溝部を通して溶融材料をプランジャ先端側のバルブケーシング内に導いて溜め、次に、上記ゲートバルブを開変換すると同時にプランジャを前進させることにより、溶融材料をキャビティに充填させるようにしている。
【０００３】
又、複数のキャビティのそれぞれに対し溶融材料を充填するためのピストンを個別に設けたものも知られている（例えば特許文献２参照）。このものでは、上記各ピストンのシリンダ内とホットランナーとをそれぞれ連通させ、ホットランナーから各シリンダ内に供給された溶融材料をそれぞれピストンで加圧することにより各キャビティ内に注入させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４０４００号公報
【特許文献２】特開平９−１４１６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来のいずれの射出成形装置においても、多数個取りの金型内の各キャビティに充填される溶融材料の充填量や、成形圧力（成形時に加えられる圧力）が正確に一定にはなり難く、このため、充填材料量や成形圧力にバラツキが生じて一定品質の要求を十分に満たし得ないおそれがある。
【０００６】
すなわち、上記の従来の射出成形装置では、各キャビティに個別に設けられた上記プランジャ又はピストンの先端側空間に供給通路又はホットランナーから開放状態のまま流入した溶融材料がそのままキャビティに充填されることになる。このため、各キャビティ間で充填材料の量が正確には一定にならず、充填材料の量にバラツキを生じるばかりでなく、流入材料の量が一定ではないことに起因して上記各先端側空間内の内圧も一定ではなくなり、各キャビティ間での成形圧力のバラツキを招くことになる。この結果、各キャビティ間で成形品質のバラツキが生じ、一定品質の成形品が得られないことになる。
【０００７】
そして、このようなバラツキ発生の不都合は、成形対象の製品が例えば極薄肉厚の精密成形品や超精密小物品等の小物であるほど、特に大きな問題となって顕れる。すなわち、このような成形対象の場合、キャビティへの充填材料量は極めて少量であるため、その充填材料量の僅かなバラツキが製品不良に直結するおそれがあり、充填材料量の正確性について高度な成形品質が必要になる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各キャビティに対し常に一定量になるように精密計量した材料を常に一定圧力で充填し得る射出成形方法及び射出成形装置を提供し、充填材料の量や成形圧力のバラツキを可及的に解消して成形品質を高度に一定化し得るようにすることにある。特に、多数個取りの金型を用いた射出成形において、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られる射出成形方法及び射出成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、射出成形方法に係る発明では、供給圧を背圧として受けて流動状態の成形用材料が供給経路を通してキャビティに射出充填されるように構成された射出成形装置を用いて行う射出成形方法を対象にして、次のような特定事項を備えることとした。すなわち、まず、予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を上記供給経路の途中においてキャビティ毎に区画形成してその計量室内に材料を充満させた状態で密閉することにより計量室の容積分の材料を切り出し計量する計量工程を行い、次に、上記計量室の供給経路上流側の遮断を維持しつつ下流側を開放して切り出し計量した容積分の材料を対応する１つのキャビティに射出充填させる射出充填工程を行うようにする、こととした（請求項１）。
【００１０】
本発明の場合、材料の供給経路の途中において密閉閉鎖空間の計量室を区画形成することで、供給経路の上流側と完全に遮断され、完全に遮断された状態で切り出し計量されるため、外部からの圧力等の外乱の影響を受けず、常に正確に一定の量の材料を切り出し計量することが可能になる上に、キャビティ毎に設けられた各計量室間においてもバラツキなく互いに同じ量の材料の切り出し計量が可能になる。これにより、キャビティ間の充填材料の量についてのバラツキの発生を無くし、全てのキャビティにおいて常に一定の成形品質の成形品を得ることが可能になる。
【００１１】
この発明の射出成形方法において、上記計量工程として、まず、上記設定容積よりも大きい内容積を有する閉鎖空間を区画形成しこの閉鎖空間に供給経路からの材料を充満させ、次いで、その閉鎖空間を徐々に狭めながら供給経路の連通を遮断して上記設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を区画形成するようにすることもできる（請求項２）。この場合、大きな閉鎖空間を徐々に狭めていくことにより、その大きな閉鎖空間に充満した材料の内、設定容積よりも多い分の材料が連通状態の供給経路側に逆流して戻され、ついに設定容積まで狭められた状態で供給経路が遮断されると同時に計量室が密閉閉鎖空間にされて、設定容積分の材料が計量室に閉じ込められることになる。このため、設定容積分で常に一定の量の材料の切り出し計量が行い得るのみならず、供給経路に作用している背圧と同等の内圧が作用した状態で計量室内に材料を供給経路から分離して切り出すことが可能になる。そして、以後、供給経路の上流側の遮断が維持された状態で射出充填工程が行われるため、キャビティ側に充填される際の成形圧力条件をキャビティ間でのバラツキを無くして一定にすることが可能になる。これにより、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られるようになる。
【００１２】
又、射出成形装置に係る発明では、キャビティと、このキャビティに対しゲートを介して連通するシリンダ孔と、このシリンダ孔に対し内装されそれぞれ駆動手段により個別に前後進可能に駆動される押圧ロッド及びこの押圧ロッドに外挿された筒状の計量ロッドと、上記シリンダ孔に対し流動状態の成形用材料を供給する材料供給孔とを備えることとする。次に、上記シリンダ孔として、上記ゲートから孔軸に沿って延びて上記押圧ロッドが前後進可能に内装された小径孔部と、上記キャビティから孔軸に沿って離れた位置の上記小径孔部において段差面により拡径されて上記計量ロッドが前後進可能に内装されかつ上記材料供給孔が上記段差面から孔軸に沿って離れた位置の内周面に開口する大径孔部とを備える一方、この大径孔部において、上記押圧ロッド及び計量ロッドの前後進位置設定によって、上記押圧ロッドの外周面と、大径孔部の内周面と、上記計量ロッドの先端面と、上記段差面とで上記キャビティに充填すべき量の材料を切り出し計量するための計量室となる環状空間が区画形成される構成とする。そして、上記押圧ロッドとして、その先端が少なくとも上記小径孔部内に位置することにより上記計量室の小径孔部側を遮断して区画する前進位置と、上記先端が上記大径孔部内に位置することにより上記計量室を小径孔部と連通させる後退位置との間を相互に位置変換可能に設定する。加えて、上記計量ロッドとして、その先端面が上記材料供給孔よりも後退して材料供給孔を上記計量室に連通させる第１の位置と、この第１の位置よりも前進側位置であってその外周面により上記材料供給孔を閉止して遮断する第２の位置と、この第２の位置よりもさらに前進側位置であって上記先端面が大径孔部の段差面に突き当たって密着する第３の位置との間を相互に位置変換可能に設定することとした（請求項３）。
【００１３】
本発明の場合、押圧ロッド及び計量ロッドをそれぞれ位置変換させることで、請求項１又は請求項２に係る射出成形方法を実施することが可能になる。又、計量室が、キャビティから孔軸に沿って離れた位置の大径孔部に区画形成されるようにしているため、キャビティ側と、計量室側との間の熱伝導に基づく互いの熱的影響を可及的に抑制して低減させることが可能となる。これにより、キャビティに充填前の材料特性の変動発生を防止して、より均一かつ一定条件の計量及びその後の射出充填を行うことが可能となる。さらに、この点は、材料を充填した後のキャビティでの例えば冷却・固化（熱可塑性樹脂を材料とする場合）又は熱硬化（熱硬化性樹脂を材料とする場合）のための工程と、上記計量室に材料を導入しての計量工程とを同時併行により行うことも可能となり、成形時間の短縮化にも寄与し得る。
【００１４】
ここで、上記の位置変換については、手動操作、部分的に手動操作を加味した作動制御、あるいは、全自動制御方式の作動制御等によって可能となる。具体的には、上記計量ロッドと押圧ロッドとを、押圧ロッドが上記前進位置に位置設定された状態で計量ロッドを上記第１の位置に位置設定することで、上記材料供給孔からの材料をその供給圧に基づいて上記計量室内に充満させ、次いで計量ロッドを第１の位置から上記第２の位置まで徐々に前進させて一時停止させることで、上記計量室を予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間にしてその設定容積分の材料を切り出し計量した後、押圧ロッドを上記後退位置に位置変換した状態で計量ロッドを上記第３の位置まで前進させることで、計量室の容積をゼロにして上記切り出し計量した材料の全てを上記小径孔部内に押し出すように、上記駆動手段による作動を設定することができる（請求項４）。
【００１５】
この場合、特に請求項２に係る射出成形方法を自動成形により実施し得ることになる。そして、上記の計量ロッドの第２の位置での一時停止によって、計量室において設定容積分で常に一定の量の材料の切り出し計量が行い得るのみならず、材料供給孔に作用している背圧と同等の内圧が作用した状態で計量室内に材料を材料供給孔側から分離して切り出すことが可能になる。そして、次の押圧ロッドの後退位置への移動及び計量ロッドの第３の位置への移動によって、材料供給孔を閉止遮断した状態で、それまでの計量室内に計量された材料の全てを小径孔部内に押し出すことが可能となり、押出ロッドからゲートまでの間の空間での圧力条件も一定に維持され、その後の押圧ロッドの高速前進作動によってキャビティに射出充填した際の成形圧力条件をもキャビティ間でのバラツキを無くして一定にすることが可能になる。これにより、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、請求項１又は請求項２の射出成形方法によれば、材料の供給経路の途中において密閉閉鎖空間の計量室を区画形成するようにしているため、供給経路の上流側と完全に遮断した状態で切り出し計量することができ、外部からの圧力等の外乱の影響を受けず、常に正確に一定の量の材料を切り出し計量することができるようになる。その上に、キャビティ毎に設けられた各計量室間においてもバラツキなく互いに同じ量の材料の切り出し計量を行うことができ、これにより、キャビティ間の充填材料の量についてのバラツキの発生を無くし、全てのキャビティにおいて常に一定の成形品質の成形品を得ることができるようになる。
【００１７】
特に請求項２の射出成形方法によれば、設定容積分の一定量の材料の切り出し計量をより正確に行うことができるようになる上、計量室内の材料を供給経路に作用している背圧と同等の内圧が作用した状態に切り出すことができるようになる。そして、以後、供給経路の上流側の遮を維持した状態で射出充填工程を行うようにしているため、キャビティ側に充填される際の成形圧力条件をキャビティ間でのバラツキを無くして確実に一定にすることができるようになる。これにより、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られるようになる。
【００１８】
又、請求項３又は請求項４の射出成形装置によれば、押圧ロッド及び計量ロッドをそれぞれ特定位置に位置変換させることで、請求項１又は請求項２に係る射出成形方法を確実に実施することができるようになる。又、計量室を、キャビティから孔軸に沿って離れた位置の大径孔部に区画形成するようにしているため、キャビティ側と、計量室側との間の熱伝導に基づく互いの熱的影響を可及的に抑制して低減させることができ、これにより、キャビティに充填前の材料特性の変動発生を防止して、より均一かつ一定条件の計量及びその後の射出充填を行うことができるようになる。その上に、材料を充填した後のキャビティでの例えば冷却・固化又は熱硬化のための工程と、上記計量室に材料を導入しての計量工程とを同時併行により行うことにより成形時間の短縮化も図ることができるようになる。
【００１９】
特に請求項４の射出成形装置によれば、上記の請求項２に係る射出成形方法を自動成形により実施することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の原理的かつ基本的な射出成形装置に係る第１実施形態を示すものである。同図において、２は可動型、３は固定型、４は双方の金型２，３間に形成されたキャビティ、５はシリンダ孔、６はプランジャとしての役割を果たす押圧ロッド、７は筒状又はスリーブピストン状の計量ロッド、８はシリンダ孔に溶融材料を供給する材料供給孔である。かかる材料供給孔８及びシリンダ孔の一部が、流動状態の材料をキャビティに供給する供給経路を構成する。
【００２２】
上記シリンダ孔５は、先端開口が上記キャビティ４に連通するゲート５０を構成し孔軸Ｘに沿って図面において上方に延びる小径孔部５１と、キャビティ４から所定寸法離れた位置から拡径された状態で孔軸Ｘに沿って同様に図面において上方に延びる大径孔部５２とから構成されたものである。そして、小径孔部５１と大径孔部５２との境界部には、両孔部５１，５２の差分のドーナッツ環状の段差面５３が形成されている。
【００２３】
上記押圧ロッド６は、図２，図３に詳細を示すように、その外周面６１が小径孔部５１の内周面５１１に密に内嵌した状態で、孔軸Ｘに沿って図１の上下方向に摺動可能に配設されている。そして、押圧ロッド６は図外の駆動手段により駆動され、前進位置である射出位置（以下の各図において「Ｒ１」と表示；以下の各実施形態においても同じ）と、後退位置である受入位置（以下の各図において「Ｒ２」と表示；以下の各実施形態においても同じ）との間を相互に移動するようになっている。すなわち、下動することによりゲート５０側に前進して、その先端６２でゲート５０を閉止した射出位置まで至って停止し、上動することによりゲート５０から離れるように後進して後述の計量室９の上下中間位置に対応する計量後受入位置まで至って停止するようになっている。
【００２４】
上記計量ロッド７は、その内周面７１が押圧ロッド６の外周面６１と密に嵌合し、かつ、その外周面７２が大径孔部５２の内周面５２１に密に外嵌した状態で、孔軸Ｘに沿って押圧ロッド６と同軸に図１の上下方向に摺動可能に配設されている。そして、計量ロッド７は押圧ロッド６とは別の駆動手段によって押圧ロッド６とは互いに独立して駆動され、前進により計量ロッド７のドーナッツ環状の先端面７３が後述の材料供給孔８の下流開口端８１の最下縁位置を通過した第２の位置としての切出計量位置（以下の各図において「Ｍ３」と表示；以下の各実施形態においても同じ）と、さらに前進して先端面７３が段差面５３に突き当たった第３の位置としての計量後押出位置（以下の各図において「Ｍ１」と表示；以下の各実施形態においても同じ）と、上記材料供給孔８の下流開口端８１よりも図面の少なくとも上側の後退位置である第１の位置としての計量受入位置（以下の各図において「Ｍ２」と表示；以下の各実施形態においても同じ）との間を相互に移動して位置変換するようになっている。すなわち、計量受入位置から下動（前進）することにより計量ロッド７の先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１を通過して下流開口端８１を閉止した切出計量位置に至って一旦停止し、さらに下動することによりついに段差面５３に突き当たって計量後押出位置に至って停止し、この計量後押出位置から逆に上動（後進）することにより段差面５３から離れ切出計量位置を通過して計量受入位置まで至って停止するようになっている。上記先端面７３は段差面５３に突き当たることにより段差面５３と全面に亘り密着するように形成されている。
【００２５】
上記材料供給孔８は、その下流開口端８１が段差面５３から所定寸法離れた位置の大径孔部５２の内周面５２１に開口するように形成されている。この材料供給孔８の上流側は図示省略の可塑化装置と接続され、この可塑化装置から可塑化された材料Ｙが所定の供給圧力（例えばインラインスクリューからの射出圧力）を伴って供給されるようになっている。つまり下流開口端８１の材料Ｙには所定の供給圧力が背圧ｐとして作用している。
【００２６】
図１等では１つのキャビティ４と、このキャビティ４に付設した押圧ロッド６及び計量ロッド７との組み合わせを示しているが、可動型２及び固定型３は多数個取りの金型に構成されており、所定数(例えば４つ又は８つ)のキャビティ４と、キャビティ４毎に付設された押圧ロッド６及び計量ロッド７とがセットにして形成されている。そして、それぞれに対し同じ可塑化装置からの材料Ｙが分岐した後の各材料供給孔８に供給されるようになっている。
【００２７】
次に、具体的な成形工程について説明する。本実施形態を用いた成形工程は、初期設定工程Ｐ１、計量工程Ｐ２（以上図１参照）、計量後押出工程Ｐ３、射出充填工程Ｐ４（以上図４参照）、及び、固化又は硬化させた後に取出工程の順で行われる。この内、初期設定工程Ｐ１は固化又は硬化・取出工程に入れば既に実現されるため省略可能であるし、計量工程Ｐ２も固化又は硬化・取出工程の途中又は同時に固化又は硬化・取出工程と併行して実行し得る。従って、実質的な成形工程としては、計量工程Ｐ２、計量後押出工程Ｐ３及び射出充填工程Ｐ４を順に繰り返せばよいことになる。ここで、固化又は硬化とは、熱可塑性樹脂を材料としても用いた場合の冷却・固化、あるいは、熱硬化性樹脂を材料として用いた場合の熱硬化のことである。
【００２８】
初期設定工程Ｐ１（図１の左端部分参照）では、可動型２と固定型３との型締めを完了させて、押圧ロッド６を射出位置Ｒ１に、計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１にそれぞれ位置設定する。すなわち、押圧ロッド６用の駆動手段を駆動させて、押圧ロッド６の先端６２がゲート５０を閉止した射出位置Ｒ１まで前進させ、計量ロッド７用の駆動手段を駆動させて、計量ロッド７の先端面７３が段差面５３に密着した計量後押出位置Ｍ１まで前進させる。この状態では、材料供給孔８の下流開口端８１が計量ロッド７の外周面７２により閉止されているため、材料供給孔８内の溶融状態の材料Ｙは外周面７２に対し背圧ｐを作用させた状態で供給が停止される。
【００２９】
計量工程Ｐ２は、計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２に設定して材料Ｙを受け入れる計量受入工程Ｐ２ａと、受け入れた材料Ｙから計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３に移動させることにより所定容積の材料Ｙｍを切り出し計量する切出計量工程Ｐ２ｂとの２段階のプロセスにより実行される。すなわち、計量受入工程Ｐ２ａでは、押圧ロッド６は射出位置Ｒ１のままで、対応する駆動手段を駆動させて計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１から計量受入位置Ｍ２まで上動（後退）させる。これにより、図５（ａ）にも一点鎖線で示すように計量ロッド７の先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１の最上縁位置と同じか上位置となって、先端面７３と段差面５３との間の大径孔部５２の空間９′と、下流開口端８１とが連通することになる。この結果、材料供給孔８内の材料Ｙが背圧ｐに基づいて上記空間９′内に流入して充満することになる。この際、固定型３内では材料Ｙの漏れが生じない程度の微小隙間を通して空気が抜けて空間９′内に材料Ｙが充満することになる、つまり空間９′の全ての空間に材料Ｙが充填されることになる。上記空間９′は、計量受入位置Ｍ２における計量ロッド７の先端面７３、大径孔部５２の内周面５２１、段差面５３及び押圧ロッド６の外周面６１によって区画される空間であって、後述の計量室９の設定容積よりも大きい内容積を有する閉鎖空間を構成する。
【００３０】
次に、計量受入位置Ｍ２の計量ロッド７を、図５（ｂ）にも示すように切出計量位置Ｍ３まで一定の低圧で下動（前進）させて切出計量工程Ｐ２ｂを行う。計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２から低圧前進（低速前進）させていくと、空間９′の容積が徐々に小さくなり、これに伴い空間９′の内圧が背圧ｐよりも高まるため、その分だけ空間９′内に充満していた材料Ｙが材料供給孔８の側に逆戻りすることになる（図５（ａ）の点線の矢印参照）。そして、計量ロッド７がさらに下動してその先端面７３が図５（ｂ）の切出計量位置Ｍ３に至って下流開口端８１の最下縁をも塞ぐようになると、その切出計量位置Ｍ３の先端面７３と、大径孔部５２の内周面５２１と、段差面５３と、押圧ロッド６の外周面６１とによって区画された計量室９が密閉閉鎖空間として形成されることになる。かかる計量室９の密閉閉鎖空間の容積がキャビティ４に対し成形収縮を加味して充填すべき材料量の容積に設定されており、この計量室９内に一定圧力が加えられた状態で閉じこめられる一定容積（設定容積）の材料Ｙｍが、材料供給孔８により供給される材料Ｙから切り出されて計量されるようになっている。ここで、一定圧力が加えられた状態とは、切り出し計量された後の材料（計量後材料）Ｙｍに対し背圧ｐと同等の内圧が作用している状態のことである。つまり、計量ロッド７の下動による切り出し（下流開口端８１の閉止）と同時に、計量室９内と材料供給孔８とが平衡に達して計量室９内に背圧ｐと同等の内圧が加えられた状態に至る。そして、計量ロッド７が切出計量位置Ｍ３に至ると、この位置で一時停止させることにより、計量室９の密閉空間内の材料Ｙｍを均圧させるようにしている。
【００３１】
このようにして計量室９内で他と完全に分離遮断された状態で計量された材料Ｙｍを、次に、キャビティ４に対し射出充填させるための処理として、計量後押出工程Ｐ３によって押圧ロッド６の先端６２側の小径孔部５１に押し出す。計量後押出工程Ｐ３は、まず、対応する駆動手段を駆動させて押圧ロッド６を射出位置Ｒ１から計量後受入位置Ｒ２まで上動（後退）させて計量室９内の計量後材料Ｙｍを押圧ロッド６の先端６２よりも下方（前方）の小径孔部５１に流入可能とする工程Ｐ３ａと、次に、計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３から計量後押出位置Ｍ１まで下動（前進）させて計量後材料Ｙｍの全量を上記小径孔部５１内に押し出す工程Ｐ３ｂとの２段階のプロセスにより実行される。工程Ｐ３ａでは、押圧ロッド６の先端６２が段差面５３よりも上方側に位置付けられるため、それまで密閉空間に維持されていた計量室９が小径孔部５１に連通して開放されることになる。このため、計量室９内の計量後材料Ｙｍが小径孔部５１の側に流動し、ついで工程Ｐ３ｂで計量ロッド７が低圧で下動（低速前進）されるため計量室９内の計量後材料Ｙｍがその先端面７３により押されて小径孔部５１内の空間（プランジャ室）に押し出されることになる。そして、計量ロッド７が計量後押出位置Ｍ１に至れば先端面７３が段差面５３に突き当たって密着するため、大径孔部５２側の計量室９内の計量後材料Ｙｍの全量が押圧ロッド６の先端６２より下側の小径孔部５１内の空間に押し出される。
【００３２】
そして、射出充填工程Ｐ４では、対応する駆動手段が駆動されて押圧ロッド６が計量後受入位置Ｒ２から射出位置Ｒ１まで高速でかつ高圧で下動（前進）され、これにより、押圧ロッド６の先端６２側の計量後材料Ｙｍが押し出され、ゲート５０を通してキャビティ４内に射出充填されることになる。
【００３３】
最後に、キャビティ４内の材料が冷却・固化又は熱硬化した後に、可動型２を下動させて製品が取り出されることになる。
【００３４】
なお、以上の押圧ロッド６及び計量ロッド７の位置変換のための駆動手段の駆動は、図示省略の制御手段（計量制御部及び射出充填制御部等を備えた制御手段）による駆動制御によって行えばよい。
【００３５】
以上の射出成形装置の場合、材料供給孔８から供給される材料Ｙを、キャビティ４への射出充填のために押圧ロッド６の先端６２側に供給する前に、計量室９内に他との連通を完全に遮断した状態で一旦閉じ込める、すなわち、計量ロッド７の下動によって一定容積の計量室９内に一定圧力が加えられた状態で切り出し計量しているため、その計量後材料Ｙｍをキャビティ４毎に設けられた計量室９間において確実に一定容積でかつ一定内圧にすることができる。つまり、材料供給孔８等の材料供給側とは完全に遮断して切り離した状態で、一定容積の材料を一定内圧の下で計量するようにしているため、１つのキャビティ４に対する１回の成形分の充填材料Ｙｍを正確に計量することができる。そして、この計量後材料Ｙｍを押圧ロッド６によってキャビティ４に対し射出充填させることができ、複数のキャビティ４間で確実に一定の射出充填圧力で射出充填させ、キャビティ４内での成形圧力を一定にすることができる。この際も、計量後材料Ｙｍが押し出される押圧ロッド６の先端６２側の小径孔部５１内は、計量ロッド７が計量後押出位置Ｍ１に位置して材料供給側と完全に遮断した状態になっているため、キャビティ４に射出充填される計量後材料Ｙｍを確実に一定状態に維持することができる。要するに、多数個取りの場合のゲートバランスのずれや、射出充填完了時のキャビティ４内の内圧（成形圧力）のバラツキの発生を共に無くすことができる。以上により、多数個取りの金型２，３内に多数のキャビティ４が形成されていても、そのキャビティ４間で常に確実に一定品質の成形を実行させて、常に一定品質の成形品を得ることができるようになる。これにより、充填材料量が極めて少量の精密小物の成形品であっても、一定品質に対する高度な要求を満たすことができ、効率よく成形することができるようになる。
【００３６】
しかも、ゲート５０から計量室９が区画形成されることになる大径孔部５２までの間に小径孔部５１が所定長さに亘り形成されているため、材料供給孔８から供給されてきた材料Ｙと、ゲート５０との相互間の伝熱の影響を最小限に抑制することができる。このため、例えばキャビティ４内での材料の固化又は硬化と、大径孔部５２の側での計量工程Ｐ２とを同時に並行して行わせたとしても、両者間での熱的影響に起因する不都合の発生を回避することができる。つまり、例えば、熱可塑性樹脂を材料に用いた場合には、キャビティ４側での固化のための冷却が、材料供給孔８側の溶融材料に悪影響を及ぼすことがないし、逆に材料供給孔８側の溶融材料の熱が、キャビティ４側での固化のための冷却に悪影響を及ぼすこともない。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る射出成形装置を示す。この第２実施形態は熱硬化性樹脂を材料として用いる場合の射出成形装置を例示するものである。従って、この第２実施形態の射出成形装置は、第１実施形態の射出成形装置と比べ、固定型３をキャビティ側固定型３ａと、計量側固定型３ｂとに分けて、両側の固定型３ａ，３ｂの間の断熱を図るための構成部分が追加されている点を除き、計量等に係る基本構成部分は第１実施形態の射出成形装置と同じである。従って、第１実施形態と同様構成部分には第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３８】
上記の断熱のための構成部分とは次の点である。すなわち、上記の両側の固定型３ａ，３ｂ間に断熱板１０を介在させた点、及び、小径孔部５１が両側の固定型３ａ，３ｂ間を貫通する部位を互いの熱伝導を極小に抑制した一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂにより構成した点である。これら一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂは、互いの接触部位を極力減らして、両者１１ａ，１１ｂ間の熱伝導を極小にしたものである。そして、断熱板１０を挟んでキャビティ４側の金型２，３ａにはキャビティ４内の材料を熱硬化させるための図示省略のヒータが組み込まれている。
【００３９】
上記の一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂの内周面によって小径孔部５１が構成され、計量側固定型３ｂのシリンダ孔５によって大径孔部５２が形成されている。又、押圧ロッド６の基端（上端）にヘッド部６３が形成され、このヘッド部６３が駆動手段としての油圧シリンダ１２によって作動されて押圧ロッド６が前述の射出位置と計量後受入位置との間で相互に前後進（上下動）するようになっている。さらに、計量ロッド７の基端（上端）にもヘッド部７４が形成され、このヘッド部７４が駆動手段としての油圧シリンダ１３によって作動されて計量ロッド７が前述の計量受入位置、切出計量位置、計量後押出位置の間で相互に前後進（上下動）するようになっている。なお、図６には、押圧ロッド６が計量後受入位置Ｒ２に位置し、計量ロッド７が計量受入位置Ｍ２に位置した状態を図示している。
【００４０】
そして、第１実施形態と同様の工程を実行することにより熱硬化性樹脂を材料とする射出成形が行われる。すなわち、図７に示すように、初期設定工程Ｐ１において、可動型２と固定型３ａ等を型締めし、押圧ロッド６を射出位置Ｒ１に位置付け、計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１に位置付け、材料供給孔８からの材料Ｙを供給可能な状態にする。次に、計量工程Ｐ２に移り、まず計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２まで後退（上動）させて空間９′内に材料供給孔８からの材料Ｙを充填させ（計量受入工程Ｐ２ａ）、充填後、油圧シリンダ１３を低圧で一定速度で作動させて計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２から切出計量位置Ｍ３まで低速で一定速度にて前進（下動）させることにより、密閉空間である計量室９に所定容積の材料Ｙｍを切出計量する（切出計量工程Ｐ２ｂ）。
【００４１】
次に、図８に示すように計量後押出工程Ｐ３に移り、まず、油圧シリンダ１２を作動させて押圧ロッド６を射出位置Ｒ１から計量後受入位置Ｒ２まで後退（上動）させることにより、計量室９を小径孔部５１側に開放する（工程Ｐ３ａ）。そして、この状態で、油圧シリンダ１３を作動させて計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３から計量後押出位置Ｍ１まで低速・定速にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍの全量を小径孔部５１内の空間に押し出す（工程Ｐ３ｂ）。この後、油圧シリンダ１２を高圧で作動させて押圧ロッド６を高速・高圧にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍをキャビティ４内に射出充填させる（射出工程Ｐ４）。最後に、キャビティ４内の材料が熱硬化した後に、可動型２を開けて製品Ｓを取り出す（取出工程）。
【００４２】
以上により、熱硬化性樹脂を材料として用いる場合においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る射出成形装置を示す。この第３実施形態は熱可塑性樹脂を材料として用いる場合の射出成形装置を例示するものである。従って、この第３実施形態の射出成形装置は、第１実施形態の射出成形装置と比べ、固定型３をキャビティ側固定型３ｃと、計量側固定型３ｄとに分けて、両側の固定型３ｃ，３ｄの間の断熱を図るための構成を採用した点、計量側固定型３ｄの側が高温側となるため押圧ロッド６及び計量ロッド７の駆動機構について熱影響を受け難い構成を採用した点において異なるものの、計量等に係る基本構成部分は第１実施形態の射出成形装置と同じである。従って、第１実施形態と同様構成部分には第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
断熱を図る構成としては、小径孔部５１が両側の固定型３ｃ，３ｄ間を貫通することになる部位に第２実施形態と同様の一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂを配設して熱伝導を極小に制限している。この組み合わせ型１１ａ，１１ｂの内周面により小径孔部５１を構成する一方、シリンダ孔５によって大径孔部５２を構成している。そして、キャビティ４側の金型２，３ｃにはキャビティ４内の材料を冷却・固化するための図示省略の冷却構造が組み込まれる一方、材料供給孔８の周囲には材料を溶融状態に維持させるためのヒータ１４が配設されている。
【００４５】
この第３実施形態においては、押圧ロッド６及び計量ロッド７に対し、後述の如く、それぞれ作動ロッド１６，１９及び作動板１７，２０を介して駆動手段の油圧シリンダ１５，１８からの駆動力が伝達される構成を採用している。すなわち、低温側となる可動型３ｃに設置した油圧シリンダ１５から作動ロッド１６を押圧ロッド６と平行に延ばし、この作動ロッド１６の先端（上端）１６１と、押圧ロッド６の基端（上端）６４との間に作動板１７を架け渡して両者１６１，６４を互いに連結固定している。同様に、低温側となる可動型３ｃに設置した油圧シリンダ１８から作動ロッド１９を計量ロッド７と平行に延ばし、この作動ロッド１９の先端（上端）１９１と、計量ロッド７の基端（上端）７５との間に作動板２０を架け渡して両者１９１，７５を互いに連結固定している。なお、油圧シリンダ１５及び作動ロッド１６と、油圧シリンダ１８と作動ロッド１９とは、図示の簡略化のために図９等においては半断面ずつ図示しているが、例えば同図の奥行き方向(図面に直交する方向)に互いに離れた位置等にそれぞれ配設されている。さらに、駆動バランス等の観点より、押圧ロッド６又は計量ロッド７の図面上左右両側位置にそれぞれ作動ロッド１６，１９及び油圧シリンダ１５，１８を設け、両側位置で同期させて作動させて駆動力の伝達を行うようにしてもよい。
【００４６】
そして、第１実施形態と同様の工程を実行することにより熱可塑性樹脂を材料とする射出成形が行われる。すなわち、図１０に示すように、初期設定工程Ｐ１において、可動型２と固定型３ｃ等を型締めし、押圧ロッド６を射出位置Ｒ１に位置付け、計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１に位置付け、材料供給孔８からの材料Ｙを供給可能な状態にする。次に、計量工程Ｐ２に移り、まず油圧シリンダ１８を作動させて計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２まで後退（上動）させて空間９′内に材料供給孔８からの材料Ｙを充填させ（計量受入工程Ｐ２ａ）、充填後、油圧シリンダ１８を低圧で一定速度で作動させて計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２から切出計量位置Ｍ３まで低速で一定速度にて前進（下動）させることにより、密閉空間である計量室９に所定容積の材料Ｙｍを切出計量する（切出計量工程Ｐ２ｂ）。
【００４７】
次に、図１１に示すように計量後押出工程Ｐ３に移り、まず、油圧シリンダ１５を作動させて押圧ロッド６を射出位置Ｒ１から計量後受入位置Ｒ２まで後退（上動）させることにより、計量室９を小径孔部５１側に開放する（工程Ｐ３ａ）。そして、この状態で、油圧シリンダ１５を作動させて計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３から計量後押出位置Ｍ１まで低速・定速にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍの全量を小径孔部５１内の空間に押し出す（工程Ｐ３ｂ）。この後、油圧シリンダ１５を高圧で作動させて押圧ロッド６を高速・高圧にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍをキャビティ４内に射出充填させる（射出工程Ｐ４）。最後に、キャビティ４内の材料が冷却・固化した後に、可動型２を開けて製品Ｓを取り出す（取出工程）。
【００４８】
以上により、熱可塑性樹脂を材料として用いる場合においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、押圧ロッド６又は計量ロッド７の駆動手段としては、油圧シリンダに限らず、例えばエアシリンダや他の駆動源を用いるようにしてもよい。又、射出成形として合成樹脂を材料とするものではなくて金属粉末用いた金属射出成形（ＭＩＮ成形；Metal Injection Molding）に適用するようにしてもよい。
【００５０】
本発明における計量ロッド７の切出計量位置Ｍ３は、その先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１の最下縁と同じかこの最下縁位置を通過した位置に設定される。少なくとも下流開口端８１を塞いで計量室９が閉鎖された密閉空間として区画形成されることが、計量室９内の材料に一定内圧を作用させた状態で切り出し計量し得るための要件となる。そして、切出計量位置Ｍ３の正確な位置は、計量室９が切出計量すべき材料量に相当する容積を有することになるように設定される。この際、溶融材料は非圧縮性ではなくて圧力を受ければ容積が変化する圧縮性を有するため、計量室９内で作用する上記の一定内圧を考慮して必要容積を定め、この必要容積となる切出計量位置Ｍ３を設定するようにすればよい。計量ロッド７の先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１の最下縁を丁度通過した位置を切出計量位置に設定すれば、計量室９内は材料供給孔８側の背圧ｐと平衡に達した状態になるため、計量室９の内圧は背圧ｐと同等になる。この場合の設定位置よりもさらに先端面７３が前進した位置を切出計量位置に設定するようにしてもよいが、この場合には、計量室９の内圧が背圧ｐよりも高く上昇することになるため、かかる内圧を考慮して上記の必要容積を定める必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態を用いた成形工程の前半を示す断面説明図である。
【図２】第１実施形態の要部を縦断面図状態や分解斜視図状態で示す説明図である。
【図３】図２のものを組み付けた状態で示す説明図である。
【図４】第１実施形態を用いた成形工程の後半を示す断面説明図である。
【図５】計量工程における要部の部分拡大断面説明図であり、図５(ａ)は計量ロッドが計量受入位置から切出計量位置に移動する途中の状態を示し、図５(ｂ)は計量ロッドが切出計量位置に位置して切り出し計量が行われている状態を示す。
【図６】第２実施形態の射出成形装置を示す断面説明図である。
【図７】第２実施形態を用いた成形工程の前半を示す断面説明図である。
【図８】第２実施形態を用いた成形工程の後半を示す断面説明図である。
【図９】第３実施形態の射出成形装置を示す断面説明図である。
【図１０】第３実施形態を用いた成形工程の前半を示す断面説明図である。
【図１１】第３実施形態を用いた成形工程の後半を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
２ 可動型（金型）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 固定型（金型）
４ キャビティ
５ シリンダ孔
６ 押圧ロッド
７ 計量ロッド
８ 材料供給孔（供給経路）
９′ 空間（閉鎖空間）
９ 計量室（密閉閉鎖空間）
１２，１３，１５，１８ 油圧シリンダ（駆動手段）
５０ ゲート
５１ 小径孔部
５２ 大径孔部
５３ 段差面
６２ 押圧ロッドの先端
７３ 計量ロッドの先端面
８１ 材料供給孔の下流開口端
Ｍ１ 計量後押出位置(第３の位置)
Ｍ２ 計量受入位置(第１の位置)
Ｍ３ 切出計量位置(第２の位置)
Ｒ１ 射出位置（前進位置）
Ｒ２ 受入位置（後退位置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂等の材料を用いて射出成形するために用いられる射出成形方法及び射出成形装置に関し、特にキャビティ内に射出される材料の精密な計量及び均質な射出充填を実現し得る技術に係る。詳しくは、１つのキャビティ用の充填材料を精密計量するための計量機構を金型内においてキャビティ毎に備えるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形装置として、バルブケーシング内にプランジャを上下摺動可能に配置し、このプランジャの中心軸に沿ってゲートバルブ用のピンを上下摺動可能に貫通配置し、そして、プランジャ先端部に対し溶融材料の供給通路と連通可能な溝部を形成したものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、ゲートバルブによりゲートを閉にした状態で上記溝部を通して溶融材料をプランジャ先端側のバルブケーシング内に導いて溜め、次に、上記ゲートバルブを開変換すると同時にプランジャを前進させることにより、溶融材料をキャビティに充填させるようにしている。
【０００３】
又、複数のキャビティのそれぞれに対し溶融材料を充填するためのピストンを個別に設けたものも知られている（例えば特許文献２参照）。このものでは、上記各ピストンのシリンダ内とホットランナーとをそれぞれ連通させ、ホットランナーから各シリンダ内に供給された溶融材料をそれぞれピストンで加圧することにより各キャビティ内に注入させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４０４００号公報
【特許文献２】特開平９−１４１６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来のいずれの射出成形装置においても、多数個取りの金型内の各キャビティに充填される溶融材料の充填量や、成形圧力（成形時に加えられる圧力）が正確に一定にはなり難く、このため、充填材料量や成形圧力にバラツキが生じて一定品質の要求を十分に満たし得ないおそれがある。
【０００６】
すなわち、上記の従来の射出成形装置では、各キャビティに個別に設けられた上記プランジャ又はピストンの先端側空間に供給通路又はホットランナーから開放状態のまま流入した溶融材料がそのままキャビティに充填されることになる。このため、各キャビティ間で充填材料の量が正確には一定にならず、充填材料の量にバラツキを生じるばかりでなく、流入材料の量が一定ではないことに起因して上記各先端側空間内の内圧も一定ではなくなり、各キャビティ間での成形圧力のバラツキを招くことになる。この結果、各キャビティ間で成形品質のバラツキが生じ、一定品質の成形品が得られないことになる。
【０００７】
そして、このようなバラツキ発生の不都合は、成形対象の製品が例えば極薄肉厚の精密成形品や超精密小物品等の小物であるほど、特に大きな問題となって顕れる。すなわち、このような成形対象の場合、キャビティへの充填材料量は極めて少量であるため、その充填材料量の僅かなバラツキが製品不良に直結するおそれがあり、充填材料量の正確性について高度な成形品質が必要になる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各キャビティに対し常に一定量になるように精密計量した材料を常に一定圧力で充填し得る射出成形方法及び射出成形装置を提供し、充填材料の量や成形圧力のバラツキを可及的に解消して成形品質を高度に一定化し得るようにすることにある。特に、多数個取りの金型を用いた射出成形において、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られる射出成形方法及び射出成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、射出成形方法に係る発明では、供給圧を背圧として受けて流動状態の成形用材料が供給経路を通してキャビティに射出充填されるように構成された射出成形装置を用いて行う射出成形方法を対象にして、次のような特定事項を備えることとした。すなわち、まず、予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を上記供給経路の途中においてキャビティ毎に区画形成してその計量室内に材料を充満させた状態で密閉することにより計量室の容積分の材料を切り出し計量する計量工程を行い、次に、上記計量室の供給経路上流側の遮断を維持しつつ下流側を開放して切り出し計量した容積分の材料を対応する１つのキャビティに射出充填させる射出充填工程を行うようにする、こととした（請求項１）。
【００１０】
本発明の場合、材料の供給経路の途中において密閉閉鎖空間の計量室を区画形成することで、供給経路の上流側と完全に遮断され、完全に遮断された状態で切り出し計量されるため、外部からの圧力等の外乱の影響を受けず、常に正確に一定の量の材料を切り出し計量することが可能になる上に、キャビティ毎に設けられた各計量室間においてもバラツキなく互いに同じ量の材料の切り出し計量が可能になる。これにより、キャビティ間の充填材料の量についてのバラツキの発生を無くし、全てのキャビティにおいて常に一定の成形品質の成形品を得ることが可能になる。
【００１１】
この発明の射出成形方法において、上記計量工程として、まず、上記設定容積よりも大きい内容積を有する閉鎖空間を区画形成しこの閉鎖空間に供給経路からの材料を充満させ、次いで、その閉鎖空間を徐々に狭めながら供給経路の連通を遮断して上記設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を区画形成するようにすることもできる（請求項２）。この場合、大きな閉鎖空間を徐々に狭めていくことにより、その大きな閉鎖空間に充満した材料の内、設定容積よりも多い分の材料が連通状態の供給経路側に逆流して戻され、ついに設定容積まで狭められた状態で供給経路が遮断されると同時に計量室が密閉閉鎖空間にされて、設定容積分の材料が計量室に閉じ込められることになる。このため、設定容積分で常に一定の量の材料の切り出し計量が行い得るのみならず、供給経路に作用している背圧と同等の内圧が作用した状態で計量室内に材料を供給経路から分離して切り出すことが可能になる。そして、以後、供給経路の上流側の遮断が維持された状態で射出充填工程が行われるため、キャビティ側に充填される際の成形圧力条件をキャビティ間でのバラツキを無くして一定にすることが可能になる。これにより、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られるようになる。
【００１２】
又、射出成形装置に係る発明では、キャビティと、このキャビティに対しゲートを介して連通するシリンダ孔と、このシリンダ孔に対し内装されそれぞれ駆動手段により個別に前後進可能に駆動される押圧ロッド及びこの押圧ロッドに外挿された筒状の計量ロッドと、上記シリンダ孔に対し流動状態の成形用材料を供給する材料供給孔とを備えることとする。次に、上記シリンダ孔として、上記ゲートから孔軸に沿って延びて上記押圧ロッドが前後進可能に内装された小径孔部と、上記キャビティから孔軸に沿って離れた位置の上記小径孔部において段差面により拡径されて上記計量ロッドが前後進可能に内装されかつ上記材料供給孔が上記段差面から孔軸に沿って離れた位置の内周面に開口する大径孔部とを備える一方、この大径孔部において、上記押圧ロッド及び計量ロッドの前後進位置設定によって、上記押圧ロッドの外周面と、大径孔部の内周面と、上記計量ロッドの先端面と、上記段差面とで上記キャビティに充填すべき量の材料を切り出し計量するための計量室となる環状空間が区画形成される構成とする。そして、上記押圧ロッドとして、その先端が少なくとも上記小径孔部内に位置することにより上記計量室の小径孔部側を遮断して区画する前進位置と、上記先端が上記大径孔部内に位置することにより上記計量室を小径孔部と連通させる後退位置との間を相互に位置変換可能に設定する。加えて、上記計量ロッドとして、その先端面が上記材料供給孔よりも後退して材料供給孔を上記計量室に連通させる第１の位置と、この第１の位置よりも前進側位置であってその外周面により上記材料供給孔を閉止して遮断する第２の位置と、この第２の位置よりもさらに前進側位置であって上記先端面が大径孔部の段差面に突き当たって密着する第３の位置との間を相互に位置変換可能に設定することとした（請求項３）。
【００１３】
本発明の場合、押圧ロッド及び計量ロッドをそれぞれ位置変換させることで、請求項１又は請求項２に係る射出成形方法を実施することが可能になる。又、計量室が、キャビティから孔軸に沿って離れた位置の大径孔部に区画形成されるようにしているため、キャビティ側と、計量室側との間の熱伝導に基づく互いの熱的影響を可及的に抑制して低減させることが可能となる。これにより、キャビティに充填前の材料特性の変動発生を防止して、より均一かつ一定条件の計量及びその後の射出充填を行うことが可能となる。さらに、この点は、材料を充填した後のキャビティでの例えば冷却・固化（熱可塑性樹脂を材料とする場合）又は熱硬化（熱硬化性樹脂を材料とする場合）のための工程と、上記計量室に材料を導入しての計量工程とを同時併行により行うことも可能となり、成形時間の短縮化にも寄与し得る。
【００１４】
ここで、上記の位置変換については、手動操作、部分的に手動操作を加味した作動制御、あるいは、全自動制御方式の作動制御等によって可能となる。具体的には、上記計量ロッドと押圧ロッドとを、押圧ロッドが上記前進位置に位置設定された状態で計量ロッドを上記第１の位置に位置設定することで、上記材料供給孔からの材料をその供給圧に基づいて上記計量室内に充満させ、次いで計量ロッドを第１の位置から上記第２の位置まで徐々に前進させて一時停止させることで、上記計量室を予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間にしてその設定容積分の材料を切り出し計量した後、押圧ロッドを上記後退位置に位置変換した状態で計量ロッドを上記第３の位置まで前進させることで、計量室の容積をゼロにして上記切り出し計量した材料の全てを上記小径孔部内に押し出すように、上記駆動手段による作動を設定することができる（請求項４）。
【００１５】
この場合、特に請求項２に係る射出成形方法を自動成形により実施し得ることになる。そして、上記の計量ロッドの第２の位置での一時停止によって、計量室において設定容積分で常に一定の量の材料の切り出し計量が行い得るのみならず、材料供給孔に作用している背圧と同等の内圧が作用した状態で計量室内に材料を材料供給孔側から分離して切り出すことが可能になる。そして、次の押圧ロッドの後退位置への移動及び計量ロッドの第３の位置への移動によって、材料供給孔を閉止遮断した状態で、それまでの計量室内に計量された材料の全てを小径孔部内に押し出すことが可能となり、押出ロッドからゲートまでの間の空間での圧力条件も一定に維持され、その後の押圧ロッドの高速前進作動によってキャビティに射出充填した際の成形圧力条件をもキャビティ間でのバラツキを無くして一定にすることが可能になる。これにより、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、請求項１又は請求項２の射出成形方法によれば、材料の供給経路の途中において密閉閉鎖空間の計量室を区画形成するようにしているため、供給経路の上流側と完全に遮断した状態で切り出し計量することができ、外部からの圧力等の外乱の影響を受けず、常に正確に一定の量の材料を切り出し計量することができるようになる。その上に、キャビティ毎に設けられた各計量室間においてもバラツキなく互いに同じ量の材料の切り出し計量を行うことができ、これにより、キャビティ間の充填材料の量についてのバラツキの発生を無くし、全てのキャビティにおいて常に一定の成形品質の成形品を得ることができるようになる。
【００１７】
特に請求項２の射出成形方法によれば、設定容積分の一定量の材料の切り出し計量をより正確に行うことができるようになる上、計量室内の材料を供給経路に作用している背圧と同等の内圧が作用した状態に切り出すことができるようになる。そして、以後、供給経路の上流側の遮を維持した状態で射出充填工程を行うようにしているため、キャビティ側に充填される際の成形圧力条件をキャビティ間でのバラツキを無くして確実に一定にすることができるようになる。これにより、常に高度な一定品質を維持した成形品が得られるようになる。
【００１８】
又、請求項３又は請求項４の射出成形装置によれば、押圧ロッド及び計量ロッドをそれぞれ特定位置に位置変換させることで、請求項１又は請求項２に係る射出成形方法を確実に実施することができるようになる。又、計量室を、キャビティから孔軸に沿って離れた位置の大径孔部に区画形成するようにしているため、キャビティ側と、計量室側との間の熱伝導に基づく互いの熱的影響を可及的に抑制して低減させることができ、これにより、キャビティに充填前の材料特性の変動発生を防止して、より均一かつ一定条件の計量及びその後の射出充填を行うことができるようになる。その上に、材料を充填した後のキャビティでの例えば冷却・固化又は熱硬化のための工程と、上記計量室に材料を導入しての計量工程とを同時併行により行うことにより成形時間の短縮化も図ることができるようになる。
【００１９】
特に請求項４の射出成形装置によれば、上記の請求項２に係る射出成形方法を自動成形により実施することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の原理的かつ基本的な射出成形装置に係る第１実施形態を示すものである。同図において、２は可動型、３は固定型、４は双方の金型２，３間に形成されたキャビティ、５はシリンダ孔、６はプランジャとしての役割を果たす押圧ロッド、７は筒状又はスリーブピストン状の計量ロッド、８はシリンダ孔に溶融材料を供給する材料供給孔である。かかる材料供給孔８及びシリンダ孔の一部が、流動状態の材料をキャビティに供給する供給経路を構成する。
【００２２】
上記シリンダ孔５は、先端開口が上記キャビティ４に連通するゲート５０を構成し孔軸Ｘに沿って図面において上方に延びる小径孔部５１と、キャビティ４から所定寸法離れた位置から拡径された状態で孔軸Ｘに沿って同様に図面において上方に延びる大径孔部５２とから構成されたものである。そして、小径孔部５１と大径孔部５２との境界部には、両孔部５１，５２の差分のドーナッツ環状の段差面５３が形成されている。
【００２３】
上記押圧ロッド６は、図２，図３に詳細を示すように、その外周面６１が小径孔部５１の内周面５１１に密に内嵌した状態で、孔軸Ｘに沿って図１の上下方向に摺動可能に配設されている。そして、押圧ロッド６は図外の駆動手段により駆動され、前進位置である射出位置（以下の各図において「Ｒ１」と表示；以下の各実施形態においても同じ）と、後退位置である受入位置（以下の各図において「Ｒ２」と表示；以下の各実施形態においても同じ）との間を相互に移動するようになっている。すなわち、下動することによりゲート５０側に前進して、その先端６２でゲート５０を閉止した射出位置まで至って停止し、上動することによりゲート５０から離れるように後進して後述の計量室９の上下中間位置に対応する計量後受入位置まで至って停止するようになっている。
【００２４】
上記計量ロッド７は、その内周面７１が押圧ロッド６の外周面６１と密に嵌合し、かつ、その外周面７２が大径孔部５２の内周面５２１に密に外嵌した状態で、孔軸Ｘに沿って押圧ロッド６と同軸に図１の上下方向に摺動可能に配設されている。そして、計量ロッド７は押圧ロッド６とは別の駆動手段によって押圧ロッド６とは互いに独立して駆動され、前進により計量ロッド７のドーナッツ環状の先端面７３が後述の材料供給孔８の下流開口端８１の最下縁位置を通過した第２の位置としての切出計量位置（以下の各図において「Ｍ３」と表示；以下の各実施形態においても同じ）と、さらに前進して先端面７３が段差面５３に突き当たった第３の位置としての計量後押出位置（以下の各図において「Ｍ１」と表示；以下の各実施形態においても同じ）と、上記材料供給孔８の下流開口端８１よりも図面の少なくとも上側の後退位置である第１の位置としての計量受入位置（以下の各図において「Ｍ２」と表示；以下の各実施形態においても同じ）との間を相互に移動して位置変換するようになっている。すなわち、計量受入位置から下動（前進）することにより計量ロッド７の先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１を通過して下流開口端８１を閉止した切出計量位置に至って一旦停止し、さらに下動することによりついに段差面５３に突き当たって計量後押出位置に至って停止し、この計量後押出位置から逆に上動（後進）することにより段差面５３から離れ切出計量位置を通過して計量受入位置まで至って停止するようになっている。上記先端面７３は段差面５３に突き当たることにより段差面５３と全面に亘り密着するように形成されている。
【００２５】
上記材料供給孔８は、その下流開口端８１が段差面５３から所定寸法離れた位置の大径孔部５２の内周面５２１に開口するように形成されている。この材料供給孔８の上流側は図示省略の可塑化装置と接続され、この可塑化装置から可塑化された材料Ｙが所定の供給圧力（例えばインラインスクリューからの射出圧力）を伴って供給されるようになっている。つまり下流開口端８１の材料Ｙには所定の供給圧力が背圧ｐとして作用している。
【００２６】
図１等では１つのキャビティ４と、このキャビティ４に付設した押圧ロッド６及び計量ロッド７との組み合わせを示しているが、可動型２及び固定型３は多数個取りの金型に構成されており、所定数(例えば４つ又は８つ)のキャビティ４と、キャビティ４毎に付設された押圧ロッド６及び計量ロッド７とがセットにして形成されている。そして、それぞれに対し同じ可塑化装置からの材料Ｙが分岐した後の各材料供給孔８に供給されるようになっている。
【００２７】
次に、具体的な成形工程について説明する。本実施形態を用いた成形工程は、初期設定工程Ｐ１、計量工程Ｐ２（以上図１参照）、計量後押出工程Ｐ３、射出充填工程Ｐ４（以上図４参照）、及び、固化又は硬化させた後に取出工程の順で行われる。この内、初期設定工程Ｐ１は固化又は硬化・取出工程に入れば既に実現されるため省略可能であるし、計量工程Ｐ２も固化又は硬化・取出工程の途中又は同時に固化又は硬化・取出工程と併行して実行し得る。従って、実質的な成形工程としては、計量工程Ｐ２、計量後押出工程Ｐ３及び射出充填工程Ｐ４を順に繰り返せばよいことになる。ここで、固化又は硬化とは、熱可塑性樹脂を材料としても用いた場合の冷却・固化、あるいは、熱硬化性樹脂を材料として用いた場合の熱硬化のことである。
【００２８】
初期設定工程Ｐ１（図１の左端部分参照）では、可動型２と固定型３との型締めを完了させて、押圧ロッド６を射出位置Ｒ１に、計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１にそれぞれ位置設定する。すなわち、押圧ロッド６用の駆動手段を駆動させて、押圧ロッド６の先端６２がゲート５０を閉止した射出位置Ｒ１まで前進させ、計量ロッド７用の駆動手段を駆動させて、計量ロッド７の先端面７３が段差面５３に密着した計量後押出位置Ｍ１まで前進させる。この状態では、材料供給孔８の下流開口端８１が計量ロッド７の外周面７２により閉止されているため、材料供給孔８内の溶融状態の材料Ｙは外周面７２に対し背圧ｐを作用させた状態で供給が停止される。
【００２９】
計量工程Ｐ２は、計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２に設定して材料Ｙを受け入れる計量受入工程Ｐ２ａと、受け入れた材料Ｙから計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３に移動させることにより所定容積の材料Ｙｍを切り出し計量する切出計量工程Ｐ２ｂとの２段階のプロセスにより実行される。すなわち、計量受入工程Ｐ２ａでは、押圧ロッド６は射出位置Ｒ１のままで、対応する駆動手段を駆動させて計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１から計量受入位置Ｍ２まで上動（後退）させる。これにより、図５（ａ）にも一点鎖線で示すように計量ロッド７の先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１の最上縁位置と同じか上位置となって、先端面７３と段差面５３との間の大径孔部５２の空間９′と、下流開口端８１とが連通することになる。この結果、材料供給孔８内の材料Ｙが背圧ｐに基づいて上記空間９′内に流入して充満することになる。この際、固定型３内では材料Ｙの漏れが生じない程度の微小隙間を通して空気が抜けて空間９′内に材料Ｙが充満することになる、つまり空間９′の全ての空間に材料Ｙが充填されることになる。上記空間９′は、計量受入位置Ｍ２における計量ロッド７の先端面７３、大径孔部５２の内周面５２１、段差面５３及び押圧ロッド６の外周面６１によって区画される空間であって、後述の計量室９の設定容積よりも大きい内容積を有する閉鎖空間を構成する。
【００３０】
次に、計量受入位置Ｍ２の計量ロッド７を、図５（ｂ）にも示すように切出計量位置Ｍ３まで一定の低圧で下動（前進）させて切出計量工程Ｐ２ｂを行う。計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２から低圧前進（低速前進）させていくと、空間９′の容積が徐々に小さくなり、これに伴い空間９′の内圧が背圧ｐよりも高まるため、その分だけ空間９′内に充満していた材料Ｙが材料供給孔８の側に逆戻りすることになる（図５（ａ）の点線の矢印参照）。そして、計量ロッド７がさらに下動してその先端面７３が図５（ｂ）の切出計量位置Ｍ３に至って下流開口端８１の最下縁をも塞ぐようになると、その切出計量位置Ｍ３の先端面７３と、大径孔部５２の内周面５２１と、段差面５３と、押圧ロッド６の外周面６１とによって区画された計量室９が密閉閉鎖空間として形成されることになる。かかる計量室９の密閉閉鎖空間の容積がキャビティ４に対し成形収縮を加味して充填すべき材料量の容積に設定されており、この計量室９内に一定圧力が加えられた状態で閉じこめられる一定容積（設定容積）の材料Ｙｍが、材料供給孔８により供給される材料Ｙから切り出されて計量されるようになっている。ここで、一定圧力が加えられた状態とは、切り出し計量された後の材料（計量後材料）Ｙｍに対し背圧ｐと同等の内圧が作用している状態のことである。つまり、計量ロッド７の下動による切り出し（下流開口端８１の閉止）と同時に、計量室９内と材料供給孔８とが平衡に達して計量室９内に背圧ｐと同等の内圧が加えられた状態に至る。そして、計量ロッド７が切出計量位置Ｍ３に至ると、この位置で一時停止させることにより、計量室９の密閉空間内の材料Ｙｍを均圧させるようにしている。
【００３１】
このようにして計量室９内で他と完全に分離遮断された状態で計量された材料Ｙｍを、次に、キャビティ４に対し射出充填させるための処理として、計量後押出工程Ｐ３によって押圧ロッド６の先端６２側の小径孔部５１に押し出す。計量後押出工程Ｐ３は、まず、対応する駆動手段を駆動させて押圧ロッド６を射出位置Ｒ１から計量後受入位置Ｒ２まで上動（後退）させて計量室９内の計量後材料Ｙｍを押圧ロッド６の先端６２よりも下方（前方）の小径孔部５１に流入可能とする工程Ｐ３ａと、次に、計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３から計量後押出位置Ｍ１まで下動（前進）させて計量後材料Ｙｍの全量を上記小径孔部５１内に押し出す工程Ｐ３ｂとの２段階のプロセスにより実行される。工程Ｐ３ａでは、押圧ロッド６の先端６２が段差面５３よりも上方側に位置付けられるため、それまで密閉空間に維持されていた計量室９が小径孔部５１に連通して開放されることになる。このため、計量室９内の計量後材料Ｙｍが小径孔部５１の側に流動し、ついで工程Ｐ３ｂで計量ロッド７が低圧で下動（低速前進）されるため計量室９内の計量後材料Ｙｍがその先端面７３により押されて小径孔部５１内の空間（プランジャ室）に押し出されることになる。そして、計量ロッド７が計量後押出位置Ｍ１に至れば先端面７３が段差面５３に突き当たって密着するため、大径孔部５２側の計量室９内の計量後材料Ｙｍの全量が押圧ロッド６の先端６２より下側の小径孔部５１内の空間に押し出される。
【００３２】
そして、射出充填工程Ｐ４では、対応する駆動手段が駆動されて押圧ロッド６が計量後受入位置Ｒ２から射出位置Ｒ１まで高速でかつ高圧で下動（前進）され、これにより、押圧ロッド６の先端６２側の計量後材料Ｙｍが押し出され、ゲート５０を通してキャビティ４内に射出充填されることになる。
【００３３】
最後に、キャビティ４内の材料が冷却・固化又は熱硬化した後に、可動型２を下動させて製品が取り出されることになる。
【００３４】
なお、以上の押圧ロッド６及び計量ロッド７の位置変換のための駆動手段の駆動は、図示省略の制御手段（計量制御部及び射出充填制御部等を備えた制御手段）による駆動制御によって行えばよい。
【００３５】
以上の射出成形装置の場合、材料供給孔８から供給される材料Ｙを、キャビティ４への射出充填のために押圧ロッド６の先端６２側に供給する前に、計量室９内に他との連通を完全に遮断した状態で一旦閉じ込める、すなわち、計量ロッド７の下動によって一定容積の計量室９内に一定圧力が加えられた状態で切り出し計量しているため、その計量後材料Ｙｍをキャビティ４毎に設けられた計量室９間において確実に一定容積でかつ一定内圧にすることができる。つまり、材料供給孔８等の材料供給側とは完全に遮断して切り離した状態で、一定容積の材料を一定内圧の下で計量するようにしているため、１つのキャビティ４に対する１回の成形分の充填材料Ｙｍを正確に計量することができる。そして、この計量後材料Ｙｍを押圧ロッド６によってキャビティ４に対し射出充填させることができ、複数のキャビティ４間で確実に一定の射出充填圧力で射出充填させ、キャビティ４内での成形圧力を一定にすることができる。この際も、計量後材料Ｙｍが押し出される押圧ロッド６の先端６２側の小径孔部５１内は、計量ロッド７が計量後押出位置Ｍ１に位置して材料供給側と完全に遮断した状態になっているため、キャビティ４に射出充填される計量後材料Ｙｍを確実に一定状態に維持することができる。要するに、多数個取りの場合のゲートバランスのずれや、射出充填完了時のキャビティ４内の内圧（成形圧力）のバラツキの発生を共に無くすことができる。以上により、多数個取りの金型２，３内に多数のキャビティ４が形成されていても、そのキャビティ４間で常に確実に一定品質の成形を実行させて、常に一定品質の成形品を得ることができるようになる。これにより、充填材料量が極めて少量の精密小物の成形品であっても、一定品質に対する高度な要求を満たすことができ、効率よく成形することができるようになる。
【００３６】
しかも、ゲート５０から計量室９が区画形成されることになる大径孔部５２までの間に小径孔部５１が所定長さに亘り形成されているため、材料供給孔８から供給されてきた材料Ｙと、ゲート５０との相互間の伝熱の影響を最小限に抑制することができる。このため、例えばキャビティ４内での材料の固化又は硬化と、大径孔部５２の側での計量工程Ｐ２とを同時に並行して行わせたとしても、両者間での熱的影響に起因する不都合の発生を回避することができる。つまり、例えば、熱可塑性樹脂を材料に用いた場合には、キャビティ４側での固化のための冷却が、材料供給孔８側の溶融材料に悪影響を及ぼすことがないし、逆に材料供給孔８側の溶融材料の熱が、キャビティ４側での固化のための冷却に悪影響を及ぼすこともない。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る射出成形装置を示す。この第２実施形態は熱硬化性樹脂を材料として用いる場合の射出成形装置を例示するものである。従って、この第２実施形態の射出成形装置は、第１実施形態の射出成形装置と比べ、固定型３をキャビティ側固定型３ａと、計量側固定型３ｂとに分けて、両側の固定型３ａ，３ｂの間の断熱を図るための構成部分が追加されている点を除き、計量等に係る基本構成部分は第１実施形態の射出成形装置と同じである。従って、第１実施形態と同様構成部分には第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３８】
上記の断熱のための構成部分とは次の点である。すなわち、上記の両側の固定型３ａ，３ｂ間に断熱板１０を介在させた点、及び、小径孔部５１が両側の固定型３ａ，３ｂ間を貫通する部位を互いの熱伝導を極小に抑制した一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂにより構成した点である。これら一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂは、互いの接触部位を極力減らして、両者１１ａ，１１ｂ間の熱伝導を極小にしたものである。そして、断熱板１０を挟んでキャビティ４側の金型２，３ａにはキャビティ４内の材料を熱硬化させるための図示省略のヒータが組み込まれている。
【００３９】
上記の一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂの内周面によって小径孔部５１が構成され、計量側固定型３ｂのシリンダ孔５によって大径孔部５２が形成されている。又、押圧ロッド６の基端（上端）にヘッド部６３が形成され、このヘッド部６３が駆動手段としての油圧シリンダ１２によって作動されて押圧ロッド６が前述の射出位置と計量後受入位置との間で相互に前後進（上下動）するようになっている。さらに、計量ロッド７の基端（上端）にもヘッド部７４が形成され、このヘッド部７４が駆動手段としての油圧シリンダ１３によって作動されて計量ロッド７が前述の計量受入位置、切出計量位置、計量後押出位置の間で相互に前後進（上下動）するようになっている。なお、図６には、押圧ロッド６が計量後受入位置Ｒ２に位置し、計量ロッド７が計量受入位置Ｍ２に位置した状態を図示している。
【００４０】
そして、第１実施形態と同様の工程を実行することにより熱硬化性樹脂を材料とする射出成形が行われる。すなわち、図７に示すように、初期設定工程Ｐ１において、可動型２と固定型３ａ等を型締めし、押圧ロッド６を射出位置Ｒ１に位置付け、計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１に位置付け、材料供給孔８からの材料Ｙを供給可能な状態にする。次に、計量工程Ｐ２に移り、まず計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２まで後退（上動）させて空間９′内に材料供給孔８からの材料Ｙを充填させ（計量受入工程Ｐ２ａ）、充填後、油圧シリンダ１３を低圧で一定速度で作動させて計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２から切出計量位置Ｍ３まで低速で一定速度にて前進（下動）させることにより、密閉空間である計量室９に所定容積の材料Ｙｍを切出計量する（切出計量工程Ｐ２ｂ）。
【００４１】
次に、図８に示すように計量後押出工程Ｐ３に移り、まず、油圧シリンダ１２を作動させて押圧ロッド６を射出位置Ｒ１から計量後受入位置Ｒ２まで後退（上動）させることにより、計量室９を小径孔部５１側に開放する（工程Ｐ３ａ）。そして、この状態で、油圧シリンダ１３を作動させて計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３から計量後押出位置Ｍ１まで低速・定速にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍの全量を小径孔部５１内の空間に押し出す（工程Ｐ３ｂ）。この後、油圧シリンダ１２を高圧で作動させて押圧ロッド６を高速・高圧にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍをキャビティ４内に射出充填させる（射出工程Ｐ４）。最後に、キャビティ４内の材料が熱硬化した後に、可動型２を開けて製品Ｓを取り出す（取出工程）。
【００４２】
以上により、熱硬化性樹脂を材料として用いる場合においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る射出成形装置を示す。この第３実施形態は熱可塑性樹脂を材料として用いる場合の射出成形装置を例示するものである。従って、この第３実施形態の射出成形装置は、第１実施形態の射出成形装置と比べ、固定型３をキャビティ側固定型３ｃと、計量側固定型３ｄとに分けて、両側の固定型３ｃ，３ｄの間の断熱を図るための構成を採用した点、計量側固定型３ｄの側が高温側となるため押圧ロッド６及び計量ロッド７の駆動機構について熱影響を受け難い構成を採用した点において異なるものの、計量等に係る基本構成部分は第１実施形態の射出成形装置と同じである。従って、第１実施形態と同様構成部分には第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
断熱を図る構成としては、小径孔部５１が両側の固定型３ｃ，３ｄ間を貫通することになる部位に第２実施形態と同様の一対の組み合わせ型１１ａ，１１ｂを配設して熱伝導を極小に制限している。この組み合わせ型１１ａ，１１ｂの内周面により小径孔部５１を構成する一方、シリンダ孔５によって大径孔部５２を構成している。そして、キャビティ４側の金型２，３ｃにはキャビティ４内の材料を冷却・固化するための図示省略の冷却構造が組み込まれる一方、材料供給孔８の周囲には材料を溶融状態に維持させるためのヒータ１４が配設されている。
【００４５】
この第３実施形態においては、押圧ロッド６及び計量ロッド７に対し、後述の如く、それぞれ作動ロッド１６，１９及び作動板１７，２０を介して駆動手段の油圧シリンダ１５，１８からの駆動力が伝達される構成を採用している。すなわち、低温側となる可動型３ｃに設置した油圧シリンダ１５から作動ロッド１６を押圧ロッド６と平行に延ばし、この作動ロッド１６の先端（上端）１６１と、押圧ロッド６の基端（上端）６４との間に作動板１７を架け渡して両者１６１，６４を互いに連結固定している。同様に、低温側となる可動型３ｃに設置した油圧シリンダ１８から作動ロッド１９を計量ロッド７と平行に延ばし、この作動ロッド１９の先端（上端）１９１と、計量ロッド７の基端（上端）７５との間に作動板２０を架け渡して両者１９１，７５を互いに連結固定している。なお、油圧シリンダ１５及び作動ロッド１６と、油圧シリンダ１８と作動ロッド１９とは、図示の簡略化のために図９等においては半断面ずつ図示しているが、例えば同図の奥行き方向(図面に直交する方向)に互いに離れた位置等にそれぞれ配設されている。さらに、駆動バランス等の観点より、押圧ロッド６又は計量ロッド７の図面上左右両側位置にそれぞれ作動ロッド１６，１９及び油圧シリンダ１５，１８を設け、両側位置で同期させて作動させて駆動力の伝達を行うようにしてもよい。
【００４６】
そして、第１実施形態と同様の工程を実行することにより熱可塑性樹脂を材料とする射出成形が行われる。すなわち、図１０に示すように、初期設定工程Ｐ１において、可動型２と固定型３ｃ等を型締めし、押圧ロッド６を射出位置Ｒ１に位置付け、計量ロッド７を計量後押出位置Ｍ１に位置付け、材料供給孔８からの材料Ｙを供給可能な状態にする。次に、計量工程Ｐ２に移り、まず油圧シリンダ１８を作動させて計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２まで後退（上動）させて空間９′内に材料供給孔８からの材料Ｙを充填させ（計量受入工程Ｐ２ａ）、充填後、油圧シリンダ１８を低圧で一定速度で作動させて計量ロッド７を計量受入位置Ｍ２から切出計量位置Ｍ３まで低速で一定速度にて前進（下動）させることにより、密閉空間である計量室９に所定容積の材料Ｙｍを切出計量する（切出計量工程Ｐ２ｂ）。
【００４７】
次に、図１１に示すように計量後押出工程Ｐ３に移り、まず、油圧シリンダ１５を作動させて押圧ロッド６を射出位置Ｒ１から計量後受入位置Ｒ２まで後退（上動）させることにより、計量室９を小径孔部５１側に開放する（工程Ｐ３ａ）。そして、この状態で、油圧シリンダ１５を作動させて計量ロッド７を切出計量位置Ｍ３から計量後押出位置Ｍ１まで低速・定速にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍの全量を小径孔部５１内の空間に押し出す（工程Ｐ３ｂ）。この後、油圧シリンダ１５を高圧で作動させて押圧ロッド６を高速・高圧にて前進（下動）させることにより、計量後材料Ｙｍをキャビティ４内に射出充填させる（射出工程Ｐ４）。最後に、キャビティ４内の材料が冷却・固化した後に、可動型２を開けて製品Ｓを取り出す（取出工程）。
【００４８】
以上により、熱可塑性樹脂を材料として用いる場合においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、押圧ロッド６又は計量ロッド７の駆動手段としては、油圧シリンダに限らず、例えばエアシリンダや他の駆動源を用いるようにしてもよい。又、射出成形として合成樹脂を材料とするものではなくて金属粉末用いた金属射出成形（ＭＩＮ成形；Metal Injection Molding）に適用するようにしてもよい。
【００５０】
本発明における計量ロッド７の切出計量位置Ｍ３は、その先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１の最下縁と同じかこの最下縁位置を通過した位置に設定される。少なくとも下流開口端８１を塞いで計量室９が閉鎖された密閉空間として区画形成されることが、計量室９内の材料に一定内圧を作用させた状態で切り出し計量し得るための要件となる。そして、切出計量位置Ｍ３の正確な位置は、計量室９が切出計量すべき材料量に相当する容積を有することになるように設定される。この際、溶融材料は非圧縮性ではなくて圧力を受ければ容積が変化する圧縮性を有するため、計量室９内で作用する上記の一定内圧を考慮して必要容積を定め、この必要容積となる切出計量位置Ｍ３を設定するようにすればよい。計量ロッド７の先端面７３が材料供給孔８の下流開口端８１の最下縁を丁度通過した位置を切出計量位置に設定すれば、計量室９内は材料供給孔８側の背圧ｐと平衡に達した状態になるため、計量室９の内圧は背圧ｐと同等になる。この場合の設定位置よりもさらに先端面７３が前進した位置を切出計量位置に設定するようにしてもよいが、この場合には、計量室９の内圧が背圧ｐよりも高く上昇することになるため、かかる内圧を考慮して上記の必要容積を定める必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態を用いた成形工程の前半を示す断面説明図である。
【図２】第１実施形態の要部を縦断面図状態や分解斜視図状態で示す説明図である。
【図３】図２のものを組み付けた状態で示す説明図である。
【図４】第１実施形態を用いた成形工程の後半を示す断面説明図である。
【図５】計量工程における要部の部分拡大断面説明図であり、図５(ａ)は計量ロッドが計量受入位置から切出計量位置に移動する途中の状態を示し、図５(ｂ)は計量ロッドが切出計量位置に位置して切り出し計量が行われている状態を示す。
【図６】第２実施形態の射出成形装置を示す断面説明図である。
【図７】第２実施形態を用いた成形工程の前半を示す断面説明図である。
【図８】第２実施形態を用いた成形工程の後半を示す断面説明図である。
【図９】第３実施形態の射出成形装置を示す断面説明図である。
【図１０】第３実施形態を用いた成形工程の前半を示す断面説明図である。
【図１１】第３実施形態を用いた成形工程の後半を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
２ 可動型（金型）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 固定型（金型）
４ キャビティ
５ シリンダ孔
６ 押圧ロッド
７ 計量ロッド
８ 材料供給孔（供給経路）
９′ 空間（閉鎖空間）
９ 計量室（密閉閉鎖空間）
１２，１３，１５，１８ 油圧シリンダ（駆動手段）
５０ ゲート
５１ 小径孔部
５２ 大径孔部
５３ 段差面
６２ 押圧ロッドの先端
７３ 計量ロッドの先端面
８１ 材料供給孔の下流開口端
Ｍ１ 計量後押出位置(第３の位置)
Ｍ２ 計量受入位置(第１の位置)
Ｍ３ 切出計量位置(第２の位置)
Ｒ１ 射出位置（前進位置）
Ｒ２ 受入位置（後退位置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給圧を背圧として受けて流動状態の成形用材料が供給経路を通してキャビティに射出充填されるように構成された射出成形装置を用いて行う射出成形方法において、
まず、予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を上記供給経路の途中においてキャビティ毎に区画形成してその計量室内に材料を充満させた状態で密閉することにより計量室の容積分の材料を切り出し計量する計量工程を行い、
次に、上記計量室の供給経路上流側の遮断を維持しつつ下流側を開放して切り出し計量した容積分の材料を対応する１つのキャビティに射出充填させる射出充填工程を行うようにする、
ことを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形方法であって、
上記計量工程として、まず、上記設定容積よりも大きい内容積を有する閉鎖空間を区画形成しこの閉鎖空間に供給経路からの材料を充満させ、次いで、その閉鎖空間を徐々に狭めながら供給経路の連通を遮断して上記設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を区画形成するようにする、射出成形方法。
【請求項３】
キャビティと、このキャビティに対しゲートを介して連通するシリンダ孔と、このシリンダ孔に対し内装されそれぞれ駆動手段により個別に前後進可能に駆動される押圧ロッド及びこの押圧ロッドに外挿された筒状の計量ロッドと、上記シリンダ孔に対し流動状態の成形用材料を供給する材料供給孔とを備え、
上記シリンダ孔は、上記ゲートから孔軸に沿って延びて上記押圧ロッドが前後進可能に内装された小径孔部と、上記キャビティから孔軸に沿って離れた位置の上記小径孔部において段差面により拡径されて上記計量ロッドが前後進可能に内装されかつ上記材料供給孔が上記段差面から孔軸に沿って離れた位置の内周面に開口する大径孔部とを備える一方、この大径孔部において、上記押圧ロッド及び計量ロッドの前後進位置設定によって、上記押圧ロッドの外周面と、大径孔部の内周面と、上記計量ロッドの先端面と、上記段差面とで上記キャビティに充填すべき量の材料を切り出し計量するための計量室となる環状空間が区画形成されるように構成され、
上記押圧ロッドは、その先端が少なくとも上記小径孔部内に位置することにより上記計量室の小径孔部側を遮断して区画する前進位置と、上記先端が上記大径孔部内に位置することにより上記計量室を小径孔部と連通させる後退位置との間を相互に位置変換可能に設定され、
上記計量ロッドは、その先端面が上記材料供給孔よりも後退して材料供給孔を上記計量室に連通させる第１の位置と、この第１の位置よりも前進側位置であってその外周面により上記材料供給孔を閉止して遮断する第２の位置と、この第２の位置よりもさらに前進側位置であって上記先端面が大径孔部の段差面に突き当たって密着する第３の位置との間を相互に位置変換可能に設定されている、
射出成形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の射出成形装置であって、
上記計量ロッドと押圧ロッドとは、押圧ロッドが上記前進位置に位置設定された状態で計量ロッドを上記第１の位置に位置設定することで、上記材料供給孔からの材料をその供給圧に基づいて上記計量室内に充満させ、次いで計量ロッドを第１の位置から上記第２の位置まで徐々に前進させて一時停止させることで、上記計量室を予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間にしてその設定容積分の材料を切り出し計量した後、押圧ロッドを上記後退位置に位置変換した状態で計量ロッドを上記第３の位置まで前進させることで、計量室の容積をゼロにして上記切り出し計量した材料の全てを上記小径孔部内に押し出すように、上記駆動手段による作動が設定されている、射出成形装置。
【請求項１】
供給圧を背圧として受けて流動状態の成形用材料が供給経路を通してキャビティに射出充填されるように構成された射出成形装置を用いて行う射出成形方法において、
まず、予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を上記供給経路の途中においてキャビティ毎に区画形成してその計量室内に材料を充満させた状態で密閉することにより計量室の容積分の材料を切り出し計量する計量工程を行い、
次に、上記計量室の供給経路上流側の遮断を維持しつつ下流側を開放して切り出し計量した容積分の材料を対応する１つのキャビティに射出充填させる射出充填工程を行うようにする、
ことを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形方法であって、
上記計量工程として、まず、上記設定容積よりも大きい内容積を有する閉鎖空間を区画形成しこの閉鎖空間に供給経路からの材料を充満させ、次いで、その閉鎖空間を徐々に狭めながら供給経路の連通を遮断して上記設定容積を有する密閉閉鎖空間の計量室を区画形成するようにする、射出成形方法。
【請求項３】
キャビティと、このキャビティに対しゲートを介して連通するシリンダ孔と、このシリンダ孔に対し内装されそれぞれ駆動手段により個別に前後進可能に駆動される押圧ロッド及びこの押圧ロッドに外挿された筒状の計量ロッドと、上記シリンダ孔に対し流動状態の成形用材料を供給する材料供給孔とを備え、
上記シリンダ孔は、上記ゲートから孔軸に沿って延びて上記押圧ロッドが前後進可能に内装された小径孔部と、上記キャビティから孔軸に沿って離れた位置の上記小径孔部において段差面により拡径されて上記計量ロッドが前後進可能に内装されかつ上記材料供給孔が上記段差面から孔軸に沿って離れた位置の内周面に開口する大径孔部とを備える一方、この大径孔部において、上記押圧ロッド及び計量ロッドの前後進位置設定によって、上記押圧ロッドの外周面と、大径孔部の内周面と、上記計量ロッドの先端面と、上記段差面とで上記キャビティに充填すべき量の材料を切り出し計量するための計量室となる環状空間が区画形成されるように構成され、
上記押圧ロッドは、その先端が少なくとも上記小径孔部内に位置することにより上記計量室の小径孔部側を遮断して区画する前進位置と、上記先端が上記大径孔部内に位置することにより上記計量室を小径孔部と連通させる後退位置との間を相互に位置変換可能に設定され、
上記計量ロッドは、その先端面が上記材料供給孔よりも後退して材料供給孔を上記計量室に連通させる第１の位置と、この第１の位置よりも前進側位置であってその外周面により上記材料供給孔を閉止して遮断する第２の位置と、この第２の位置よりもさらに前進側位置であって上記先端面が大径孔部の段差面に突き当たって密着する第３の位置との間を相互に位置変換可能に設定されている、
射出成形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の射出成形装置であって、
上記計量ロッドと押圧ロッドとは、押圧ロッドが上記前進位置に位置設定された状態で計量ロッドを上記第１の位置に位置設定することで、上記材料供給孔からの材料をその供給圧に基づいて上記計量室内に充満させ、次いで計量ロッドを第１の位置から上記第２の位置まで徐々に前進させて一時停止させることで、上記計量室を予め設定した設定容積を有する密閉閉鎖空間にしてその設定容積分の材料を切り出し計量した後、押圧ロッドを上記後退位置に位置変換した状態で計量ロッドを上記第３の位置まで前進させることで、計量室の容積をゼロにして上記切り出し計量した材料の全てを上記小径孔部内に押し出すように、上記駆動手段による作動が設定されている、射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−６６３１（Ｐ２００９−６６３１Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７１７３４（Ｐ２００７−１７１７３４）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００２０６１８５）大成化工株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００２０６１８５）大成化工株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
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