射出成形方法及び射出成形装置
【課題】型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂成型品の成形を行うことができる射出成形方法及び射出成形機を提供する。
【解決手段】異種形状よりなる複数個のキャビティを有する金型を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、閉じている金型の他のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、所望の一個のキャビティに樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、各樹脂流路と連通した射出シリンダ内に次の所望のキャビティの容量に見合う樹脂材料を供給し、次いで、所望のキャビティに通じる樹脂流路を開放した状態で、所望のキャビティの内容量に相応する樹脂材料を射出し、時間差をもって複数のキャビティへの樹脂材料の射出を行い、所望の複数のキャビティに射出した樹脂材料の固化後に金型を開いて成形品を同時に型外しすること。
【解決手段】異種形状よりなる複数個のキャビティを有する金型を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、閉じている金型の他のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、所望の一個のキャビティに樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、各樹脂流路と連通した射出シリンダ内に次の所望のキャビティの容量に見合う樹脂材料を供給し、次いで、所望のキャビティに通じる樹脂流路を開放した状態で、所望のキャビティの内容量に相応する樹脂材料を射出し、時間差をもって複数のキャビティへの樹脂材料の射出を行い、所望の複数のキャビティに射出した樹脂材料の固化後に金型を開いて成形品を同時に型外しすること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製品の射出成形方法及び射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂製品は、押出成形やブロー成形、射出成形など様々な成形方法により所定形状に加工されている。
【０００３】
これらの成形方法の中でも、射出成形は、比較的複雑な断面形状を形成することができるため、様々な樹脂製品の成形において実施されている。
【０００４】
この射出成形は、加熱溶融した樹脂材料を、所定の型締圧力にて閉じた金型内に注入して冷却固化させ、金型を開いて取出して所望する樹脂成形品を得る加工方法として知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０３９４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の射出成形では、金型に設けた複数のキャビティ全部に、溶融させた樹脂材料を同時に射出しているため、複数のキャビティにて成形される成形品の投影面積の和が大きくなると、大きな型締力が必要となる。
【０００７】
したがって、この型締力に対応した大型の射出成形機が必要となってしまい、成形機の設置スペースや、成形機の設置コストが増大することとなり、その結果、樹脂成形品の製造コストが上昇してしまうこととなっていた。
【０００８】
また、金型に形成した複数のキャビティがそれぞれ異種形状である場合、各キャビティに同時に樹脂材料を射出すると、それぞれのキャビティにかかる圧力が異なるために、不均一な成形品が成形されてしまう場合があった。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂成型品の成形を行うことができる射出成形方法及び射出成形機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、請求項１に係る射出成形方法では、異種形状よりなる複数個のキャビティを有する金型を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、閉じている金型の他のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、所望の一個のキャビティに樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、各樹脂流路と連通した射出シリンダのピストンを後退しながらピストンロッドに形成したスクリューコンベアを介して射出シリンダ内に次の所望のキャビティの容量に見合う樹脂材料を供給し、次いで、所望のキャビティに通じる樹脂流路を開放した状態で、射出シリンダより所望のキャビティの内容量に相応する樹脂材料を供給し、時間差をもって複数のキャビティへの樹脂材料の供給を行い、所望の複数のキャビティに射出した樹脂材料の固化後に金型を開いて成形品を同時に型外しすることとした。
【００１１】
また、請求項２に係る射出成形装置では、射出成形機の固定側プラテンと可動側プラテンとにそれぞれ固定金型と可動金型とを装着し、これらの金型によって異種形状の複数個のキャビティを形成し、上記固定側プラテンに装着した固定金型に、複数の異種形状のキャビティに樹脂材料を射出するための複数のゲートを形成し、さらに上記射出シリンダのノズルとの接続部から分岐して複数のゲートに連通する樹脂材料流路を形成すると共に、複数の異種形状のキャビティに連通した上記ゲートを互いに時間差を有して開閉させる複数の開閉弁を設け、しかも、射出シリンダは、１回目の射出作業後にスクリューコンベア機能を有したピストンが後退する際に、２回目の射出の樹脂材料が射出シリンダ内に供給されるように構成した。
【００１２】
また、請求項３に係る射出成形装置では、請求項２に記載の射出成形装置において、前記固定金型は、射出シリンダより射出される樹脂材料の受入れ開口が形成された取付プレートと、前記樹脂材料流路が形成されたマニフォールドプレートと、前記キャビティの一側部を構成するキャビティプレートとで構成するとともに、前記開閉弁は、尖鋭状とした先端で前記ゲートを閉塞するロッドと、圧力により前記ロッドを進退させる進退機構とよりなるニードルバルブとし、前記進退機構を前記マニフォールドプレート内に設けていることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂成型品の成形を行うことができる射出成形方法及び射出成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における射出成形装置の構成を示した説明図である。
【図２】本実施形態に係る射出成形装置の金型装置を示した説明図である。
【図３】本実施形態に係る射出成形方法の流れを示したフローである。
【図４】本実施形態に係る射出成形方法による成形過程を模式的に示した説明図である。
【図５】本実施形態に係る射出成形方法による成形過程を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態における射出成形装置Ａの外観を示した説明図である。
【００１６】
射出成形装置Ａは、樹脂材料Ｊを溶融状態として射出する射出部１と、加圧した金型内に溶融状態の樹脂（以下、溶融樹脂ともいう。）を受け入れて樹脂製品を成形する成形部２とで構成している。
【００１７】
射出部１の内部には、供給された樹脂材料Ｊ加熱して可塑化する射出シリンダ２１が備えられており、該射出シリンダ２１は前端に射出ノズル２３を有している。また、射出シリンダ２１内には、射出部材としてのピストン５０が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【００１８】
該ピストン５０は、射出シリンダ２１内を後方に向けて延在させたピストンロッド５１の前端にスクリューヘッド５０ａを備え、また、ピストンロッド５１の外周面には、螺旋状のスクリューコンベア５３が形成される。
【００１９】
そして、ピストン５０に連動連結された計量用モータ５２を駆動し、ピストン５０を回転させると、射出シリンダ２１の後部に配設されたホッパ２０内から樹脂材料Ｊが射出シリンダ２１内に供給され、スクリューコンベア５３に沿って前進させられる。それに伴って、ピストン５０は後退させられ、スクリューヘッド５０ａの前方に加熱され溶融させられた樹脂が溜められる。
【００２０】
また、射出工程時に、射出用モータを駆動し、ピストン５０を回転させることなく前進させると、スクリューヘッド５０ａの前方に溜められた溶融樹脂は、射出ノズル２３から金型部５（後述）へ射出され樹脂製品が成形されることとなる。
【００２１】
成形部２は、土台部３上に配置された型締部４と、同型締部４により加圧された状態で、射出部１より圧入される溶融樹脂を受け入れる金型部５とで構成している。
【００２２】
型締部４は、土台部３に立設した固定プラテン６と、同固定プラテン６から間隔を隔てて立設したトグルサポート７とが備えられており、固定プラテン６とトグルサポート７との間には、可動プラテン９のガイド部材としてのタイバー８（図においては、そのうちの２本のタイバー８だけが示される。）が４本架設されている。
【００２３】
可動プラテン９は、４本のタイバー８をそれぞれ挿通させた状態で、同タイバー８に沿って（図１では左右方向に）摺動可能に構成している。
【００２４】
また、トグルサポート７と可動プラテン９との間には、可動プラテン９をタイバー８に沿って移動させるためのトグル機構１３が介設されている。
【００２５】
トグル機構１３は、進退部材としてのクロスヘッド１５、該クロスヘッド１５に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１６、前記トグルサポート７に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１７、及び前記可動プラテン９に対して揺動自在に支持されたトグルアーム１８を備え、クロスヘッド１５とトグルレバー１６との間、トグルサポート７とトグルレバー１７との間、可動プラテン９とトグルアーム１８との間、トグルレバー１６とトグルレバー１７との間、及びトグルレバー１７とトグルアーム１８との間がそれぞれリンク結合される。また、前記トグルサポート７の後端面（図において左端面）のほぼ中央に、型締用の駆動部としての型締用モータ１４が取り付けられている。
【００２６】
この型締用モータ１４は、前述のクロスヘッド１５に連動連結されており、型締用モータ１４を駆動し、クロスヘッド１５を進退させることによって、前記トグル機構１３を作動可能としている。
【００２７】
例えば、型締用モータ１４を正方向に駆動し、クロスヘッド１５を前進（図において右方向に移動）させることによって、トグル機構１３を作動させると、可動プラテン９が前進させられ、金型部５の型閉じを行うことができる。
【００２８】
また、型締用モータ１４を更に正方向に駆動すると、トグル機構１３は、型締用モータ１４によって発生させられた推進力にトグル倍率を乗じた型締力を発生させる。したがって、該型締力によって型締めが行われ、金型部５内にキャビティ空間が形成されることとなる。
【００２９】
また、この状態で型締用モータ１４を逆方向に駆動し、クロスヘッド１５を後退（図において左方向に移動）させ、トグル機構１３を作動させると、可動プラテン９が後退させられ、金型部５の型開きが行われる。
【００３０】
金型部５は、キャビティを構成する面（以下、キャビティ面ともいう。）を可動プラテン９側へ向けた状態で固定プラテン６に取り付けられた固定金型１０と、キャビティ面を固定プラテン６側へ向けた状態で可動プラテン９に取り付けられた可動金型１１とで構成している。
【００３１】
具体的には、図２に示すように、固定金型１０は、射出部１との接続口４０を備えると共に、固定金型１０全体を固定プラテン６に取付るための固定側取付プレート４１と、射出された溶融樹脂を各キャビティＣ１,Ｃ２に導くための湯道２６を備えたマニフォールドプレート４２と、成形する樹脂製品の一側面の形状が象られた固定側キャビティプレート４３と、で構成している。なお、本実施形態では、説明を容易とするために、異種形状の２つのキャビティＣ１及びＣ２により樹脂成形を行うこととしているが、これに限定されるものではなく、更なるキャビティを設けるようにしても良いのは勿論である。
【００３２】
固定側取付プレート４１は、後述の可動側取付プレート４４と共に、マニフォールドプレート４２やエジェクタプレート４５、各キャビティプレート４３,４６を挟圧するためのプレートである。
【００３３】
また、固定側取付プレート４１の略中央部には、射出部１の射出シリンダ２１が連結される接続口４０が形成されており、同接続口４０の先端は、マニフォールドプレート４２の湯道２６に連通されている。すなわち、射出部１により接続口４０に射出された溶融樹脂は湯道２６に導入される。
【００３４】
固定側キャビティプレート４３には、導入された溶融樹脂を各キャビティに導くための湯道２６が形成されている。具体的には、湯道２６は、射出部１からの溶融樹脂を受け入れる流入湯道２７と、同流入湯道２７より分岐して第１キャビティＣ１に溶融樹脂を導く第１分岐湯道２８と、流入湯道２７より分岐して第２キャビティＣ２に溶融樹脂を導く第２分岐湯道２９とで構成している。
【００３５】
また、マニフォールドプレート４２には、湯道２６の周辺部を加熱する加熱手段が内蔵されており、湯道２６中を流れる溶融樹脂の溶融状態を保持可能とした所謂ランナーレス金型（ホットランナー式）としている。
【００３６】
また、第１分岐湯道２８及び第２分岐湯道２９の下流側には、各キャビティＣ１,Ｃ２毎にそれぞれ独立して溶融樹脂の流入や停止を行うことのできる第１ゲートバルブ３０及び第２ゲートバルブ３１が配設されている。
【００３７】
各ゲートバルブ３０,３１は、内部を流通する溶融樹脂を保温して溶融状態を保つことのできる筒状体３４と、同筒状体３４のキャビティ側端部に設けられ、溶融樹脂を各キャビティＣ１,Ｃ２へ射出する射出開口３５と、筒状体３４内で進退自在に構成され、射出開口３５を閉塞する尖鋭状のロッド３７とが備えられている。
【００３８】
また、各ロッド３７の固定側取付プレート４１側端部には、筒状体３４内に配設したロッド３７を油圧により進退させるロッド進退機構３８がそれぞれ設けられている。
【００３９】
このロッド進退機構３８を駆動することにより、尖鋭状としたロッド３７を移動させて、射出開口３５を閉塞したり開放可能に構成している。すなわち、各ゲートバルブ３０,３１は、所謂ニードルバルブとしている。また、各ロッド進退機構３８にはそれぞれ油圧配管３８ａが接続されており、図示しない油圧供給装置により供給される作動油の圧力で、独立して駆動可能に構成している。なお、図２中において、第１ゲートバルブ３０は開状態（溶融樹脂が第１キャビティＣ１に流入可能な状態）を示し、第２ゲートバルブ３１は閉状態（溶融樹脂が第２キャビティＣ２に流入不可能な状態）を示している。
【００４０】
また、上述のようにロッド進退機構３８は、マニフォールドプレート４２内に設けることとしている。したがって、例えばロッド進退機構３８を固定側取付プレート４１に配設した場合に比して、ロッド３７の長さを可及的に短くすることができ、ロッド３７の変形による不具合を防止したり、ロッド３７の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
固定側キャビティプレート４３には、第１ゲートバルブ３０の射出開口３５の位置に、第１キャビティＣ１を構成する第１キャビティ部Ｃ１ａが形成され、また、第２ゲートバルブ３１の射出開口３５の位置に、第２キャビティＣ２を構成する第２キャビティ部Ｃ２ａが形成されている。
【００４２】
これらキャビティ部Ｃ１ａ及びＣ２ａは、後述の可動側キャビティプレート４６に形成されたコア部と併せることで、第１キャビティＣ１及び第２キャビティＣ２を形成する。
【００４３】
また、キャビティ部Ｃ１ａ及びＣ２ａには、それぞれ第１ゲートバルブ３０及び第２ゲートバルブ３１の射出開口３５をのぞませて、溶融樹脂を流入させるためのゲート口３６が形成されている。すなわち、第１ゲートバルブ３０及び第２ゲートバルブ３１は、複数の異種形状のキャビティに連通したゲート口３６を互いに時間差を有して開閉させる機能を有する複数の開閉弁の役割を果たす。
【００４４】
一方、可動金型１１は、同可動金型１１全体を可動プラテン９に取付るための可動側取付プレート４４と、成形後の樹脂成形品を各キャビティＣ１,Ｃ２から取り外す取り外し機構（図示せず）を備えたエジェクタプレート４５と、成形する樹脂製品の他側面の形状が象られた可動側キャビティプレート４６と、で構成している。
【００４５】
可動側取付プレート４４は、前述の固定側取付プレート４１と共に、マニフォールドプレート４２やエジェクタプレート４５、各キャビティプレート４３,４６を挟圧するためのプレートである。
【００４６】
エジェクタプレート４５は、各キャビティＣ１,Ｃ２に溶融樹脂を充填して固化させた後、型開きを行って樹脂成型品の取出を行う際に、各樹脂成型品の可動側キャビティプレート４６から抜去補助を行う取り外し機構が備えられたプレートである。
【００４７】
また、可動側キャビティプレート４６は、前述のキャビティ部Ｃ１ａ及びＣ２ａに対向する位置に、それぞれ第１コア部Ｃ１ｂ及び第２コア部Ｃ２ｂが形成されており、それぞれを会合させて第１キャビティＣ１及び第２キャビティＣ２を形成する。なお、本実施形態においては、第１キャビティＣ１の投影面積は、第２キャビティＣ２の投影面積の３倍とした異種形状としている。
【００４８】
なお、可動側キャビティプレート４６のコア部Ｃ１ｂ及びＣ２ｂには、前述のエジェクタプレート４５の取り外し機構により出没する突片が臨ませてあり、樹脂成型品の取出の際にこの突片が突出することで、樹脂成型品の可動側キャビティプレート４６からの抜去補助が行われる。
【００４９】
上述のような構成を有する射出成形装置Ａにおいて、本実施形態に係る射出成形方法では、樹脂材料Ｊを、複数のキャビティＣ１,Ｃ２へ同時に射出するのではなく、時間差を設けながら順に射出する点に特徴を有している。そこで、本実施形態に係る射出成形方法について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は本実施形態に係る射出成形方法の流れを示したフローであり、図４及び図５は、本実施形態に係る射出成形方法による成形過程を模式的に示した説明図である。なお、図３のフローは繰り返し行われるものであるため、以下の説明において、最初のステップＳ１１から、最後のステップＳ２２をまとめて「１サイクル」とし、その次に行われるサイクルを「次のサイクル」、前に行われたサイクルを「前のサイクル」のように表現する。また、図４及び図５は、説明を容易とするために、金型部５及び射出部１のみを簡略化して示している。
【００５０】
本実施形態に係る射出成形方法では、まず型締部４により可動プラテン９を固定プラテン６に接近させて、図４（ａ）に示すように、固定金型１０と可動金型１１とを重合させる型閉じを行う（ステップＳ１１）。
【００５１】
具体的には、図１に示した型締用モータ１４を正方向に駆動し、クロスヘッド１５を前進（図１において右方向に移動）させ、トグル機構１３を作動させて、可動プラテン９を前進し、金型部５の型閉じをする。なお図４（ａ）は、完全に型閉じが終了していない状態を示しており、各キャビティ部Ｃ１ａ,Ｃ２ａ、及び各コア部Ｃ１ｂ,Ｃ２ｂによって各キャビティＣ１,Ｃ２は、まだ形成されていない。また、このとき射出部１には、図４（ａ）に示すように、前のサイクルにて既に可塑化工程が行われている状態にある。
【００５２】
その後、さらにトグル機構１３によって両金型１０,１１に圧力を加え（ステップＳ１２）、固定金型１０と可動金型１１との間にキャビティＣ１,Ｃ２を形成する。
【００５３】
次に、溶融樹脂を第１キャビティＣ１に射出する第１キャビティ射出充填工程を行う（ステップＳ１３）。本工程では、図４（ｂ）に示すように、第１ゲートバルブ３０の射出開口３５を開放した状態（以下、開状態という。）とし、第２ゲートバルブ３１の射出開口３５を閉塞した状態（以下、閉状態という。）とするとともに、ピストン５０を射出シリンダ２１内で前進させ、第１分岐湯道２８を介して第１キャビティＣ１内部に溶融樹脂を充填する。なお、図中において各ゲートバルブ３０,３１の開閉状態を示すにあたり、開状態を網掛け、閉状態を白抜きで示しているが、これは理解を容易とするためのものであり、各ゲートバルブ３０,３１内の溶融樹脂の有無を示すものではない。
【００５４】
また、このとき、第１キャビティＣ１内に圧入される溶融樹脂によって、可動金型１１に対し、固定金型１０から離れる方向への力が発生する。そこで、この力に抗するために、トグル機構１３により可動金型１１に対し、固定金型１０に近接させる向きへの力を付与する。本実施例では、このとき必要な力の大きさをＰとする。
【００５５】
次に、第１キャビティＣ１に充填した溶融樹脂を保圧する第１キャビティ保圧工程を行う（ステップＳ１４）。本工程では、ステップＳ１３において開状態としていた第１ゲートバルブ３０を閉状態として、第１キャビティＣ１内の圧力を保つ。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１キャビティＣ１への射出により、第２キャビティＣ２での成形に足りなくなった樹脂材料Ｊを射出シリンダ２１に補給する第２キャビティ充填用可塑化工程を行う（ステップＳ１５）。具体的には、第２キャビティＣ２の容量に見合う樹脂材料Ｊをホッパ２０に供給して、射出シリンダ２１内に溶融樹脂を貯留する。なお、ゲートバルブ３０,３１は、両者とも射出開口３５を閉状態としている。
【００５７】
また、このとき第１キャビティＣ１は、固定側キャビティプレート４３及び可動側キャビティプレート４６に形成された図示しない冷却水路に冷却媒体（例えば、水）を流通させ、第１キャビティＣ１内に充填された樹脂を冷却して固化させる第１キャビティ冷却工程を行う（ステップＳ１６）。
【００５８】
次に、溶融樹脂を第２キャビティＣ２に射出する第２キャビティ射出充填工程を行う（ステップＳ１７）。本工程では、図５（ａ）に示すように、第１ゲートバルブ３０の射出開口３５を閉状態とし、第２ゲートバルブ３１を開状態とするとともに、ピストン５０を射出シリンダ２１内で前進させ、第２分岐湯道２９を介して第２キャビティＣ２内部に溶融樹脂を充填する。
【００５９】
また、このとき、前述の第１キャビティ射出充填工程（ステップＳ１３）と同様、第２キャビティＣ２内に圧入される溶融樹脂によって、可動金型１１に対し、固定金型１０から離れる方向への力が発生する。そこで、この力に抗するために、トグル機構１３により可動金型１１に対し、固定金型１０に近接させる向きへの力を付与する訳であるが、第２キャビティＣ２の投影面積は、第１キャビティＣ１の投影面積の１／３であるため、このとき必要となる力は、第１キャビティ射出充填工程で必要とした力の３分の１、すなわち、１／３Ｐとなる。
【００６０】
したがって、充填時に必要な型締圧が少なくて済むことから、第１キャビティ射出充填工程で要した型締圧（Ｐ）と同じ型締圧を第２キャビティ射出充填工程で付与する場合に比して、型締用モータ１４に要する電力を削減することができ、生産コストを安価にすることができる。
【００６１】
また、上述の如く、第１キャビティ射出充填工程と第２キャビティ射出充填工程とを別個に行うこととしているため、各キャビティＣ１,Ｃ２に同時に樹脂材料を射出する場合に比して、各キャビティＣ１,Ｃ２がそれぞれ異種形状であっても、それぞれのキャビティＣ１,Ｃ２にかかる圧力を一定とすることができるため、均一な成形品を成形することができる。併せて、各キャビティＣ１,Ｃ２毎に、それぞれ異なった圧力を付与するように設定することもできる。
【００６２】
さらに、第１キャビティ射出充填工程の後、第２キャビティ充填用可塑化工程を行い、その後、第２キャビティ射出充填工程を行うこととしたため、射出シリンダ容量が小さい射出成形装置Ａであっても、複数の異種形状の樹脂成型品を成形することができる。
【００６３】
換言すれば、複数の異種形状のキャビティのうち、最大容量のキャビティに充填できる容量を備えた射出シリンダであれば、１サイクルで複数の異種形状の樹脂成型品を成形することができる。
【００６４】
次に、第２キャビティＣ２に充填した溶融樹脂を保圧する第２キャビティ保圧工程を行う（ステップＳ１８）。本工程では、ステップＳ１７において開状態としていた第２ゲートバルブ３１を閉状態として、第２キャビティＣ２内の圧力を保つ。
【００６５】
次に、図５（ｂ）に示すように、次のサイクルにて第１キャビティＣ１への充填に必要な樹脂材料Ｊを射出シリンダ２１に供給する第１キャビティ充填用可塑化工程を行う（ステップＳ１９）。具体的には、第１キャビティＣ１の容量に見合う量の樹脂材料Ｊをホッパ２０に供給して、射出シリンダ２１のピストンロッド５１に形成したスクリューコンベア５３を回転させ、樹脂材料Ｊを加熱して溶融樹脂としながら射出シリンダ２１の先端方向へ送給する。このとき射出シリンダ２１の先端部分で溶融樹脂が増えるに従い、ピストン５０は後方へ徐々に移動することとなる。なお、この可塑化工程を行う際は、ゲートバルブ３０,３１は、両者とも閉状態としている。
【００６６】
また、このとき第２キャビティＣ２は、固定側キャビティプレート４３及び可動側キャビティプレート４６に形成された図示しない冷却水路に冷却媒体（例えば、水）を流通させ、第２キャビティＣ２内に充填された樹脂を冷却して固化させる第２キャビティ冷却工程を行う（ステップＳ２０）。
【００６７】
そして、図１に示した型締用モータ１４を逆方向に駆動し、クロスヘッド１５を後退（１図において左方向に移動）させ、トグル機構１３を作動させて、可動プラテン９が後退し、図５（ｃ）に示すように金型部５の型開きを行う（ステップＳ２１）。
【００６８】
その後、可動金型１１のエジェクタプレート４５に設けられた取り外し機構（図示せず）を駆動して、可動金型１１より第１キャビティＣ１により形成された樹脂成形品６０と、第２キャビティＣ２により形成された樹脂成形品６１とを可動金型１１から取り外す取出工程を行う（ステップＳ２２）。またこのとき、作業に必要である場合には、射出成形装置Ａの休止時間をとることもできる。
【００６９】
このようにして１サイクルが終了すると、再びステップＳ１１に戻り次のサイクルを開始して、繰り返し樹脂成形品６０,６１を製造することとなる。
【００７０】
上述してきたように、本実施形態に係る射出成形方法によれば、異種形状よりなる複数個のキャビティＣ１,Ｃ２を有する金型部５を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、閉じている金型部５の他のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）に通じる樹脂流路を閉塞した状態（例えば、第２ゲートバルブ３１を閉状態）で、所望の一個のキャビティ（例えば、第１キャビティＣ１）に樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティ（例えば、第１キャビティＣ１）に通じる樹脂流路を閉塞した状態（例えば、第１ゲートバルブ３０を閉状態）で、各樹脂流路（例えば、湯道２６）と連通した射出シリンダ２１のピストン５０を後退しながらピストンロッド５１に形成したスクリューコンベア５３を介して射出シリンダ２１内に次の所望のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）の容量に見合う樹脂材料を供給し、次いで、所望のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）に通じる樹脂流路を開放した状態（例えば、第２ゲートバルブ３１を開状態）で、射出シリンダ２１より所望のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）の内容量に相応する樹脂材料を供給し、時間差をもって複数のキャビティＣ１,Ｃ２への樹脂材料の供給を行い、所望の複数のキャビティＣ１,Ｃ２に射出した樹脂材料の固化後に金型部５を開いて樹脂成形品６０,６１を同時に型外しすることとしたため、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂製品の成形を行うことができる射出成形方法を提供することができる。
【００７１】
また、本実施形態に係る射出成形装置によれば、射出成形機（例えば、成形部２）の固定プラテン６と可動プラテン９とにそれぞれ固定金型１０と可動金型１１とを装着し、これらの金型１０,１１によって異種形状の複数個のキャビティ（例えば、キャビティＣ１,Ｃ２）を形成し、上記固定プラテン６に装着した固定金型１０に、複数の異種形状のキャビティ（例えば、キャビティＣ１,Ｃ２）に樹脂材料を射出するための複数のゲート（例えば、ゲート口３６）を形成し、さらに上記射出シリンダ２１のノズル（射出ノズル２３）との接続部から分岐して複数のゲート（例えば、ゲート口３６）に連通する樹脂材料流路（たとえば、流入湯道２７,第１分岐湯道２８,第２分岐湯道２９）を形成すると共に、複数の異種形状のキャビティ（例えば、キャビティＣ１,Ｃ２）に連通した上記ゲート（例えば、ゲート口３６）を互いに時間差を有して開閉させる複数の開閉弁（例えば、ゲートバルブ３０,３１）を設け、しかも、射出シリンダ２１は、１回目の射出作業後にスクリューコンベア５３機能を有したピストンロッド５１が後退する際に、２回目の射出の樹脂材料が射出シリンダ２１内に供給されるように構成したため、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂製品の成形を行うことができる射出成形機を提供することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態に係る射出成形装置では、前記固定金型１０は、射出シリンダ２１より射出される樹脂材料の受入れ開口（例えば、接続口４０）が形成された取付プレート（例えば、固定側取付プレート４１）と、前記樹脂材料流路（例えば、湯道２６）が形成されたマニフォールドプレート４２と、前記キャビティＣ１,Ｃ２の一側部を構成するキャビティプレート（例えば、固定側キャビティプレート４３）とで構成するとともに、前記開閉弁（例えば、ゲートバルブ３０,３１）は、尖鋭状とした先端で前記ゲート（例えば、ゲート口３６）を閉塞するロッド３７と、圧力（例えば、油圧）により前記ロッド３７を進退させる進退機構（例えば、ロッド進退機構３８）とよりなるニードルバルブとし、前記進退機構（例えば、ロッド進退機構３８）を前記マニフォールドプレート４２内に設けていることとしたため、例えばロッド進退機構３８を固定側取付プレート４１に配設した場合に比して、ロッド３７の長さを可及的に短くすることができ、ロッド３７の変形による不具合を防止したり、ロッド３７の耐久性を向上させることができる。
【００７３】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７４】
例えば、本実施の形態においては、型締用の駆動部として型締用モータ１４が使用されるようになっているが、型締用の駆動部として型締用モータ１４に代えて型締シリンダを使用し、該型締シリンダを駆動することによって、直接クロスヘッド１５を進退させることができる。また、本実施の形態においては、トグル機構１３を作動させることによって型締力を発生させるようにしているが、トグル機構１３を使用することなく、所謂油圧式によって型締等を行うように構成しても良い。
【００７５】
また、本実施形態では、金型部５に形成したキャビティは２つとしたため、大まかな流れとして、第１キャビティ射出充填工程→第２キャビティ充填用可塑化工程→第２キャビティ射出充填工程→第１キャビティ充填用可塑化工程→（戻る）を繰り返し行うこととしたが、これに限定されるものではない。
【００７６】
例えば、キャビティを３個設けた場合には、第１キャビティ射出充填工程→第２キャビティ充填用可塑化工程→第２キャビティ射出充填工程→第３キャビティ充填用可塑化工程→第３キャビティ射出充填工程→第１キャビティ充填用可塑化工程→（戻る）を繰り返し行うことで、同様に樹脂成型品を得ることができる。
【００７７】
また、各キャビティ射出充填工程で充填対照となるキャビティは、必ずしも１つでなくとも良い。例えば、第１キャビティ射出充填工程で１つの第１キャビティに充填し、第２キャビティ射出充填工程で、第１キャビティの容量の半分より小さい容量を有する２つのキャビティ（第２キャビティ及び第３キャビティ）に充填するようにしても良い。このとき、第２キャビティ及び第３キャビティは、同形状又は投影面積が同じである方がより好ましい。
【００７８】
また、本実施形態においてロッド進退機構３８は、図示しない油圧供給装置により供給される作動油の圧力でロッド３７を進退させるよう構成したが、例えば、空気の圧力によりロッド３７を進退させるよう構成しても良い。
【００７９】
また、本実施形態において、ロッド進退機構３８への圧力供給は、マニフォールドプレート４２に設けた接続部材３８ｂを介して行うこととしたが、これに限定されるものではなく、例えば、接続部材３８ｂは、固定側取付プレート４１に設けるようにしても良い。
【００８０】
また、本実施形態では、一つのキャビティ（例えば、キャビティＣ１）からは、一つの樹脂成形品（例えば、樹脂成形品６０）が成形されるよう構成したが、これに限定されるものではなく、一つのキャビティに、更に小さな複数の小キャビティを形成し、複数の樹脂成型品が得られるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１ 射出部
２ 成形部
４ 型締部
５ 金型部
６ 固定プラテン
９ 可動プラテン
１０ 固定金型
１１ 可動金型
１３ トグル機構
２１ 射出シリンダ
２３ 射出ノズル
２６ 湯道
３０ 第１ゲートバルブ
３１ 第２ゲートバルブ
３５ 射出開口
３７ ロッド
３８ ロッド進退機構
３８ａ 油圧配管
４０ 接続口
４１ 固定側取付プレート
４２ マニフォールドプレート
４３ 固定側キャビティプレート
５０ ピストン
５１ ピストンロッド
５３ スクリューコンベア
Ａ 射出成形装置
Ｃ１ 第１キャビティ
Ｃ２ 第２キャビティ
Ｊ 樹脂材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製品の射出成形方法及び射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂製品は、押出成形やブロー成形、射出成形など様々な成形方法により所定形状に加工されている。
【０００３】
これらの成形方法の中でも、射出成形は、比較的複雑な断面形状を形成することができるため、様々な樹脂製品の成形において実施されている。
【０００４】
この射出成形は、加熱溶融した樹脂材料を、所定の型締圧力にて閉じた金型内に注入して冷却固化させ、金型を開いて取出して所望する樹脂成形品を得る加工方法として知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０３９４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の射出成形では、金型に設けた複数のキャビティ全部に、溶融させた樹脂材料を同時に射出しているため、複数のキャビティにて成形される成形品の投影面積の和が大きくなると、大きな型締力が必要となる。
【０００７】
したがって、この型締力に対応した大型の射出成形機が必要となってしまい、成形機の設置スペースや、成形機の設置コストが増大することとなり、その結果、樹脂成形品の製造コストが上昇してしまうこととなっていた。
【０００８】
また、金型に形成した複数のキャビティがそれぞれ異種形状である場合、各キャビティに同時に樹脂材料を射出すると、それぞれのキャビティにかかる圧力が異なるために、不均一な成形品が成形されてしまう場合があった。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂成型品の成形を行うことができる射出成形方法及び射出成形機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、請求項１に係る射出成形方法では、異種形状よりなる複数個のキャビティを有する金型を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、閉じている金型の他のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、所望の一個のキャビティに樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、各樹脂流路と連通した射出シリンダのピストンを後退しながらピストンロッドに形成したスクリューコンベアを介して射出シリンダ内に次の所望のキャビティの容量に見合う樹脂材料を供給し、次いで、所望のキャビティに通じる樹脂流路を開放した状態で、射出シリンダより所望のキャビティの内容量に相応する樹脂材料を供給し、時間差をもって複数のキャビティへの樹脂材料の供給を行い、所望の複数のキャビティに射出した樹脂材料の固化後に金型を開いて成形品を同時に型外しすることとした。
【００１１】
また、請求項２に係る射出成形装置では、射出成形機の固定側プラテンと可動側プラテンとにそれぞれ固定金型と可動金型とを装着し、これらの金型によって異種形状の複数個のキャビティを形成し、上記固定側プラテンに装着した固定金型に、複数の異種形状のキャビティに樹脂材料を射出するための複数のゲートを形成し、さらに上記射出シリンダのノズルとの接続部から分岐して複数のゲートに連通する樹脂材料流路を形成すると共に、複数の異種形状のキャビティに連通した上記ゲートを互いに時間差を有して開閉させる複数の開閉弁を設け、しかも、射出シリンダは、１回目の射出作業後にスクリューコンベア機能を有したピストンが後退する際に、２回目の射出の樹脂材料が射出シリンダ内に供給されるように構成した。
【００１２】
また、請求項３に係る射出成形装置では、請求項２に記載の射出成形装置において、前記固定金型は、射出シリンダより射出される樹脂材料の受入れ開口が形成された取付プレートと、前記樹脂材料流路が形成されたマニフォールドプレートと、前記キャビティの一側部を構成するキャビティプレートとで構成するとともに、前記開閉弁は、尖鋭状とした先端で前記ゲートを閉塞するロッドと、圧力により前記ロッドを進退させる進退機構とよりなるニードルバルブとし、前記進退機構を前記マニフォールドプレート内に設けていることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂成型品の成形を行うことができる射出成形方法及び射出成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における射出成形装置の構成を示した説明図である。
【図２】本実施形態に係る射出成形装置の金型装置を示した説明図である。
【図３】本実施形態に係る射出成形方法の流れを示したフローである。
【図４】本実施形態に係る射出成形方法による成形過程を模式的に示した説明図である。
【図５】本実施形態に係る射出成形方法による成形過程を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態における射出成形装置Ａの外観を示した説明図である。
【００１６】
射出成形装置Ａは、樹脂材料Ｊを溶融状態として射出する射出部１と、加圧した金型内に溶融状態の樹脂（以下、溶融樹脂ともいう。）を受け入れて樹脂製品を成形する成形部２とで構成している。
【００１７】
射出部１の内部には、供給された樹脂材料Ｊ加熱して可塑化する射出シリンダ２１が備えられており、該射出シリンダ２１は前端に射出ノズル２３を有している。また、射出シリンダ２１内には、射出部材としてのピストン５０が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【００１８】
該ピストン５０は、射出シリンダ２１内を後方に向けて延在させたピストンロッド５１の前端にスクリューヘッド５０ａを備え、また、ピストンロッド５１の外周面には、螺旋状のスクリューコンベア５３が形成される。
【００１９】
そして、ピストン５０に連動連結された計量用モータ５２を駆動し、ピストン５０を回転させると、射出シリンダ２１の後部に配設されたホッパ２０内から樹脂材料Ｊが射出シリンダ２１内に供給され、スクリューコンベア５３に沿って前進させられる。それに伴って、ピストン５０は後退させられ、スクリューヘッド５０ａの前方に加熱され溶融させられた樹脂が溜められる。
【００２０】
また、射出工程時に、射出用モータを駆動し、ピストン５０を回転させることなく前進させると、スクリューヘッド５０ａの前方に溜められた溶融樹脂は、射出ノズル２３から金型部５（後述）へ射出され樹脂製品が成形されることとなる。
【００２１】
成形部２は、土台部３上に配置された型締部４と、同型締部４により加圧された状態で、射出部１より圧入される溶融樹脂を受け入れる金型部５とで構成している。
【００２２】
型締部４は、土台部３に立設した固定プラテン６と、同固定プラテン６から間隔を隔てて立設したトグルサポート７とが備えられており、固定プラテン６とトグルサポート７との間には、可動プラテン９のガイド部材としてのタイバー８（図においては、そのうちの２本のタイバー８だけが示される。）が４本架設されている。
【００２３】
可動プラテン９は、４本のタイバー８をそれぞれ挿通させた状態で、同タイバー８に沿って（図１では左右方向に）摺動可能に構成している。
【００２４】
また、トグルサポート７と可動プラテン９との間には、可動プラテン９をタイバー８に沿って移動させるためのトグル機構１３が介設されている。
【００２５】
トグル機構１３は、進退部材としてのクロスヘッド１５、該クロスヘッド１５に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１６、前記トグルサポート７に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１７、及び前記可動プラテン９に対して揺動自在に支持されたトグルアーム１８を備え、クロスヘッド１５とトグルレバー１６との間、トグルサポート７とトグルレバー１７との間、可動プラテン９とトグルアーム１８との間、トグルレバー１６とトグルレバー１７との間、及びトグルレバー１７とトグルアーム１８との間がそれぞれリンク結合される。また、前記トグルサポート７の後端面（図において左端面）のほぼ中央に、型締用の駆動部としての型締用モータ１４が取り付けられている。
【００２６】
この型締用モータ１４は、前述のクロスヘッド１５に連動連結されており、型締用モータ１４を駆動し、クロスヘッド１５を進退させることによって、前記トグル機構１３を作動可能としている。
【００２７】
例えば、型締用モータ１４を正方向に駆動し、クロスヘッド１５を前進（図において右方向に移動）させることによって、トグル機構１３を作動させると、可動プラテン９が前進させられ、金型部５の型閉じを行うことができる。
【００２８】
また、型締用モータ１４を更に正方向に駆動すると、トグル機構１３は、型締用モータ１４によって発生させられた推進力にトグル倍率を乗じた型締力を発生させる。したがって、該型締力によって型締めが行われ、金型部５内にキャビティ空間が形成されることとなる。
【００２９】
また、この状態で型締用モータ１４を逆方向に駆動し、クロスヘッド１５を後退（図において左方向に移動）させ、トグル機構１３を作動させると、可動プラテン９が後退させられ、金型部５の型開きが行われる。
【００３０】
金型部５は、キャビティを構成する面（以下、キャビティ面ともいう。）を可動プラテン９側へ向けた状態で固定プラテン６に取り付けられた固定金型１０と、キャビティ面を固定プラテン６側へ向けた状態で可動プラテン９に取り付けられた可動金型１１とで構成している。
【００３１】
具体的には、図２に示すように、固定金型１０は、射出部１との接続口４０を備えると共に、固定金型１０全体を固定プラテン６に取付るための固定側取付プレート４１と、射出された溶融樹脂を各キャビティＣ１,Ｃ２に導くための湯道２６を備えたマニフォールドプレート４２と、成形する樹脂製品の一側面の形状が象られた固定側キャビティプレート４３と、で構成している。なお、本実施形態では、説明を容易とするために、異種形状の２つのキャビティＣ１及びＣ２により樹脂成形を行うこととしているが、これに限定されるものではなく、更なるキャビティを設けるようにしても良いのは勿論である。
【００３２】
固定側取付プレート４１は、後述の可動側取付プレート４４と共に、マニフォールドプレート４２やエジェクタプレート４５、各キャビティプレート４３,４６を挟圧するためのプレートである。
【００３３】
また、固定側取付プレート４１の略中央部には、射出部１の射出シリンダ２１が連結される接続口４０が形成されており、同接続口４０の先端は、マニフォールドプレート４２の湯道２６に連通されている。すなわち、射出部１により接続口４０に射出された溶融樹脂は湯道２６に導入される。
【００３４】
固定側キャビティプレート４３には、導入された溶融樹脂を各キャビティに導くための湯道２６が形成されている。具体的には、湯道２６は、射出部１からの溶融樹脂を受け入れる流入湯道２７と、同流入湯道２７より分岐して第１キャビティＣ１に溶融樹脂を導く第１分岐湯道２８と、流入湯道２７より分岐して第２キャビティＣ２に溶融樹脂を導く第２分岐湯道２９とで構成している。
【００３５】
また、マニフォールドプレート４２には、湯道２６の周辺部を加熱する加熱手段が内蔵されており、湯道２６中を流れる溶融樹脂の溶融状態を保持可能とした所謂ランナーレス金型（ホットランナー式）としている。
【００３６】
また、第１分岐湯道２８及び第２分岐湯道２９の下流側には、各キャビティＣ１,Ｃ２毎にそれぞれ独立して溶融樹脂の流入や停止を行うことのできる第１ゲートバルブ３０及び第２ゲートバルブ３１が配設されている。
【００３７】
各ゲートバルブ３０,３１は、内部を流通する溶融樹脂を保温して溶融状態を保つことのできる筒状体３４と、同筒状体３４のキャビティ側端部に設けられ、溶融樹脂を各キャビティＣ１,Ｃ２へ射出する射出開口３５と、筒状体３４内で進退自在に構成され、射出開口３５を閉塞する尖鋭状のロッド３７とが備えられている。
【００３８】
また、各ロッド３７の固定側取付プレート４１側端部には、筒状体３４内に配設したロッド３７を油圧により進退させるロッド進退機構３８がそれぞれ設けられている。
【００３９】
このロッド進退機構３８を駆動することにより、尖鋭状としたロッド３７を移動させて、射出開口３５を閉塞したり開放可能に構成している。すなわち、各ゲートバルブ３０,３１は、所謂ニードルバルブとしている。また、各ロッド進退機構３８にはそれぞれ油圧配管３８ａが接続されており、図示しない油圧供給装置により供給される作動油の圧力で、独立して駆動可能に構成している。なお、図２中において、第１ゲートバルブ３０は開状態（溶融樹脂が第１キャビティＣ１に流入可能な状態）を示し、第２ゲートバルブ３１は閉状態（溶融樹脂が第２キャビティＣ２に流入不可能な状態）を示している。
【００４０】
また、上述のようにロッド進退機構３８は、マニフォールドプレート４２内に設けることとしている。したがって、例えばロッド進退機構３８を固定側取付プレート４１に配設した場合に比して、ロッド３７の長さを可及的に短くすることができ、ロッド３７の変形による不具合を防止したり、ロッド３７の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
固定側キャビティプレート４３には、第１ゲートバルブ３０の射出開口３５の位置に、第１キャビティＣ１を構成する第１キャビティ部Ｃ１ａが形成され、また、第２ゲートバルブ３１の射出開口３５の位置に、第２キャビティＣ２を構成する第２キャビティ部Ｃ２ａが形成されている。
【００４２】
これらキャビティ部Ｃ１ａ及びＣ２ａは、後述の可動側キャビティプレート４６に形成されたコア部と併せることで、第１キャビティＣ１及び第２キャビティＣ２を形成する。
【００４３】
また、キャビティ部Ｃ１ａ及びＣ２ａには、それぞれ第１ゲートバルブ３０及び第２ゲートバルブ３１の射出開口３５をのぞませて、溶融樹脂を流入させるためのゲート口３６が形成されている。すなわち、第１ゲートバルブ３０及び第２ゲートバルブ３１は、複数の異種形状のキャビティに連通したゲート口３６を互いに時間差を有して開閉させる機能を有する複数の開閉弁の役割を果たす。
【００４４】
一方、可動金型１１は、同可動金型１１全体を可動プラテン９に取付るための可動側取付プレート４４と、成形後の樹脂成形品を各キャビティＣ１,Ｃ２から取り外す取り外し機構（図示せず）を備えたエジェクタプレート４５と、成形する樹脂製品の他側面の形状が象られた可動側キャビティプレート４６と、で構成している。
【００４５】
可動側取付プレート４４は、前述の固定側取付プレート４１と共に、マニフォールドプレート４２やエジェクタプレート４５、各キャビティプレート４３,４６を挟圧するためのプレートである。
【００４６】
エジェクタプレート４５は、各キャビティＣ１,Ｃ２に溶融樹脂を充填して固化させた後、型開きを行って樹脂成型品の取出を行う際に、各樹脂成型品の可動側キャビティプレート４６から抜去補助を行う取り外し機構が備えられたプレートである。
【００４７】
また、可動側キャビティプレート４６は、前述のキャビティ部Ｃ１ａ及びＣ２ａに対向する位置に、それぞれ第１コア部Ｃ１ｂ及び第２コア部Ｃ２ｂが形成されており、それぞれを会合させて第１キャビティＣ１及び第２キャビティＣ２を形成する。なお、本実施形態においては、第１キャビティＣ１の投影面積は、第２キャビティＣ２の投影面積の３倍とした異種形状としている。
【００４８】
なお、可動側キャビティプレート４６のコア部Ｃ１ｂ及びＣ２ｂには、前述のエジェクタプレート４５の取り外し機構により出没する突片が臨ませてあり、樹脂成型品の取出の際にこの突片が突出することで、樹脂成型品の可動側キャビティプレート４６からの抜去補助が行われる。
【００４９】
上述のような構成を有する射出成形装置Ａにおいて、本実施形態に係る射出成形方法では、樹脂材料Ｊを、複数のキャビティＣ１,Ｃ２へ同時に射出するのではなく、時間差を設けながら順に射出する点に特徴を有している。そこで、本実施形態に係る射出成形方法について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は本実施形態に係る射出成形方法の流れを示したフローであり、図４及び図５は、本実施形態に係る射出成形方法による成形過程を模式的に示した説明図である。なお、図３のフローは繰り返し行われるものであるため、以下の説明において、最初のステップＳ１１から、最後のステップＳ２２をまとめて「１サイクル」とし、その次に行われるサイクルを「次のサイクル」、前に行われたサイクルを「前のサイクル」のように表現する。また、図４及び図５は、説明を容易とするために、金型部５及び射出部１のみを簡略化して示している。
【００５０】
本実施形態に係る射出成形方法では、まず型締部４により可動プラテン９を固定プラテン６に接近させて、図４（ａ）に示すように、固定金型１０と可動金型１１とを重合させる型閉じを行う（ステップＳ１１）。
【００５１】
具体的には、図１に示した型締用モータ１４を正方向に駆動し、クロスヘッド１５を前進（図１において右方向に移動）させ、トグル機構１３を作動させて、可動プラテン９を前進し、金型部５の型閉じをする。なお図４（ａ）は、完全に型閉じが終了していない状態を示しており、各キャビティ部Ｃ１ａ,Ｃ２ａ、及び各コア部Ｃ１ｂ,Ｃ２ｂによって各キャビティＣ１,Ｃ２は、まだ形成されていない。また、このとき射出部１には、図４（ａ）に示すように、前のサイクルにて既に可塑化工程が行われている状態にある。
【００５２】
その後、さらにトグル機構１３によって両金型１０,１１に圧力を加え（ステップＳ１２）、固定金型１０と可動金型１１との間にキャビティＣ１,Ｃ２を形成する。
【００５３】
次に、溶融樹脂を第１キャビティＣ１に射出する第１キャビティ射出充填工程を行う（ステップＳ１３）。本工程では、図４（ｂ）に示すように、第１ゲートバルブ３０の射出開口３５を開放した状態（以下、開状態という。）とし、第２ゲートバルブ３１の射出開口３５を閉塞した状態（以下、閉状態という。）とするとともに、ピストン５０を射出シリンダ２１内で前進させ、第１分岐湯道２８を介して第１キャビティＣ１内部に溶融樹脂を充填する。なお、図中において各ゲートバルブ３０,３１の開閉状態を示すにあたり、開状態を網掛け、閉状態を白抜きで示しているが、これは理解を容易とするためのものであり、各ゲートバルブ３０,３１内の溶融樹脂の有無を示すものではない。
【００５４】
また、このとき、第１キャビティＣ１内に圧入される溶融樹脂によって、可動金型１１に対し、固定金型１０から離れる方向への力が発生する。そこで、この力に抗するために、トグル機構１３により可動金型１１に対し、固定金型１０に近接させる向きへの力を付与する。本実施例では、このとき必要な力の大きさをＰとする。
【００５５】
次に、第１キャビティＣ１に充填した溶融樹脂を保圧する第１キャビティ保圧工程を行う（ステップＳ１４）。本工程では、ステップＳ１３において開状態としていた第１ゲートバルブ３０を閉状態として、第１キャビティＣ１内の圧力を保つ。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１キャビティＣ１への射出により、第２キャビティＣ２での成形に足りなくなった樹脂材料Ｊを射出シリンダ２１に補給する第２キャビティ充填用可塑化工程を行う（ステップＳ１５）。具体的には、第２キャビティＣ２の容量に見合う樹脂材料Ｊをホッパ２０に供給して、射出シリンダ２１内に溶融樹脂を貯留する。なお、ゲートバルブ３０,３１は、両者とも射出開口３５を閉状態としている。
【００５７】
また、このとき第１キャビティＣ１は、固定側キャビティプレート４３及び可動側キャビティプレート４６に形成された図示しない冷却水路に冷却媒体（例えば、水）を流通させ、第１キャビティＣ１内に充填された樹脂を冷却して固化させる第１キャビティ冷却工程を行う（ステップＳ１６）。
【００５８】
次に、溶融樹脂を第２キャビティＣ２に射出する第２キャビティ射出充填工程を行う（ステップＳ１７）。本工程では、図５（ａ）に示すように、第１ゲートバルブ３０の射出開口３５を閉状態とし、第２ゲートバルブ３１を開状態とするとともに、ピストン５０を射出シリンダ２１内で前進させ、第２分岐湯道２９を介して第２キャビティＣ２内部に溶融樹脂を充填する。
【００５９】
また、このとき、前述の第１キャビティ射出充填工程（ステップＳ１３）と同様、第２キャビティＣ２内に圧入される溶融樹脂によって、可動金型１１に対し、固定金型１０から離れる方向への力が発生する。そこで、この力に抗するために、トグル機構１３により可動金型１１に対し、固定金型１０に近接させる向きへの力を付与する訳であるが、第２キャビティＣ２の投影面積は、第１キャビティＣ１の投影面積の１／３であるため、このとき必要となる力は、第１キャビティ射出充填工程で必要とした力の３分の１、すなわち、１／３Ｐとなる。
【００６０】
したがって、充填時に必要な型締圧が少なくて済むことから、第１キャビティ射出充填工程で要した型締圧（Ｐ）と同じ型締圧を第２キャビティ射出充填工程で付与する場合に比して、型締用モータ１４に要する電力を削減することができ、生産コストを安価にすることができる。
【００６１】
また、上述の如く、第１キャビティ射出充填工程と第２キャビティ射出充填工程とを別個に行うこととしているため、各キャビティＣ１,Ｃ２に同時に樹脂材料を射出する場合に比して、各キャビティＣ１,Ｃ２がそれぞれ異種形状であっても、それぞれのキャビティＣ１,Ｃ２にかかる圧力を一定とすることができるため、均一な成形品を成形することができる。併せて、各キャビティＣ１,Ｃ２毎に、それぞれ異なった圧力を付与するように設定することもできる。
【００６２】
さらに、第１キャビティ射出充填工程の後、第２キャビティ充填用可塑化工程を行い、その後、第２キャビティ射出充填工程を行うこととしたため、射出シリンダ容量が小さい射出成形装置Ａであっても、複数の異種形状の樹脂成型品を成形することができる。
【００６３】
換言すれば、複数の異種形状のキャビティのうち、最大容量のキャビティに充填できる容量を備えた射出シリンダであれば、１サイクルで複数の異種形状の樹脂成型品を成形することができる。
【００６４】
次に、第２キャビティＣ２に充填した溶融樹脂を保圧する第２キャビティ保圧工程を行う（ステップＳ１８）。本工程では、ステップＳ１７において開状態としていた第２ゲートバルブ３１を閉状態として、第２キャビティＣ２内の圧力を保つ。
【００６５】
次に、図５（ｂ）に示すように、次のサイクルにて第１キャビティＣ１への充填に必要な樹脂材料Ｊを射出シリンダ２１に供給する第１キャビティ充填用可塑化工程を行う（ステップＳ１９）。具体的には、第１キャビティＣ１の容量に見合う量の樹脂材料Ｊをホッパ２０に供給して、射出シリンダ２１のピストンロッド５１に形成したスクリューコンベア５３を回転させ、樹脂材料Ｊを加熱して溶融樹脂としながら射出シリンダ２１の先端方向へ送給する。このとき射出シリンダ２１の先端部分で溶融樹脂が増えるに従い、ピストン５０は後方へ徐々に移動することとなる。なお、この可塑化工程を行う際は、ゲートバルブ３０,３１は、両者とも閉状態としている。
【００６６】
また、このとき第２キャビティＣ２は、固定側キャビティプレート４３及び可動側キャビティプレート４６に形成された図示しない冷却水路に冷却媒体（例えば、水）を流通させ、第２キャビティＣ２内に充填された樹脂を冷却して固化させる第２キャビティ冷却工程を行う（ステップＳ２０）。
【００６７】
そして、図１に示した型締用モータ１４を逆方向に駆動し、クロスヘッド１５を後退（１図において左方向に移動）させ、トグル機構１３を作動させて、可動プラテン９が後退し、図５（ｃ）に示すように金型部５の型開きを行う（ステップＳ２１）。
【００６８】
その後、可動金型１１のエジェクタプレート４５に設けられた取り外し機構（図示せず）を駆動して、可動金型１１より第１キャビティＣ１により形成された樹脂成形品６０と、第２キャビティＣ２により形成された樹脂成形品６１とを可動金型１１から取り外す取出工程を行う（ステップＳ２２）。またこのとき、作業に必要である場合には、射出成形装置Ａの休止時間をとることもできる。
【００６９】
このようにして１サイクルが終了すると、再びステップＳ１１に戻り次のサイクルを開始して、繰り返し樹脂成形品６０,６１を製造することとなる。
【００７０】
上述してきたように、本実施形態に係る射出成形方法によれば、異種形状よりなる複数個のキャビティＣ１,Ｃ２を有する金型部５を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、閉じている金型部５の他のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）に通じる樹脂流路を閉塞した状態（例えば、第２ゲートバルブ３１を閉状態）で、所望の一個のキャビティ（例えば、第１キャビティＣ１）に樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティ（例えば、第１キャビティＣ１）に通じる樹脂流路を閉塞した状態（例えば、第１ゲートバルブ３０を閉状態）で、各樹脂流路（例えば、湯道２６）と連通した射出シリンダ２１のピストン５０を後退しながらピストンロッド５１に形成したスクリューコンベア５３を介して射出シリンダ２１内に次の所望のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）の容量に見合う樹脂材料を供給し、次いで、所望のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）に通じる樹脂流路を開放した状態（例えば、第２ゲートバルブ３１を開状態）で、射出シリンダ２１より所望のキャビティ（例えば、第２キャビティＣ２）の内容量に相応する樹脂材料を供給し、時間差をもって複数のキャビティＣ１,Ｃ２への樹脂材料の供給を行い、所望の複数のキャビティＣ１,Ｃ２に射出した樹脂材料の固化後に金型部５を開いて樹脂成形品６０,６１を同時に型外しすることとしたため、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂製品の成形を行うことができる射出成形方法を提供することができる。
【００７１】
また、本実施形態に係る射出成形装置によれば、射出成形機（例えば、成形部２）の固定プラテン６と可動プラテン９とにそれぞれ固定金型１０と可動金型１１とを装着し、これらの金型１０,１１によって異種形状の複数個のキャビティ（例えば、キャビティＣ１,Ｃ２）を形成し、上記固定プラテン６に装着した固定金型１０に、複数の異種形状のキャビティ（例えば、キャビティＣ１,Ｃ２）に樹脂材料を射出するための複数のゲート（例えば、ゲート口３６）を形成し、さらに上記射出シリンダ２１のノズル（射出ノズル２３）との接続部から分岐して複数のゲート（例えば、ゲート口３６）に連通する樹脂材料流路（たとえば、流入湯道２７,第１分岐湯道２８,第２分岐湯道２９）を形成すると共に、複数の異種形状のキャビティ（例えば、キャビティＣ１,Ｃ２）に連通した上記ゲート（例えば、ゲート口３６）を互いに時間差を有して開閉させる複数の開閉弁（例えば、ゲートバルブ３０,３１）を設け、しかも、射出シリンダ２１は、１回目の射出作業後にスクリューコンベア５３機能を有したピストンロッド５１が後退する際に、２回目の射出の樹脂材料が射出シリンダ２１内に供給されるように構成したため、型締力を増大させることなく、異種形状の複数のキャビティにて品質の整った樹脂製品の成形を行うことができる射出成形機を提供することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態に係る射出成形装置では、前記固定金型１０は、射出シリンダ２１より射出される樹脂材料の受入れ開口（例えば、接続口４０）が形成された取付プレート（例えば、固定側取付プレート４１）と、前記樹脂材料流路（例えば、湯道２６）が形成されたマニフォールドプレート４２と、前記キャビティＣ１,Ｃ２の一側部を構成するキャビティプレート（例えば、固定側キャビティプレート４３）とで構成するとともに、前記開閉弁（例えば、ゲートバルブ３０,３１）は、尖鋭状とした先端で前記ゲート（例えば、ゲート口３６）を閉塞するロッド３７と、圧力（例えば、油圧）により前記ロッド３７を進退させる進退機構（例えば、ロッド進退機構３８）とよりなるニードルバルブとし、前記進退機構（例えば、ロッド進退機構３８）を前記マニフォールドプレート４２内に設けていることとしたため、例えばロッド進退機構３８を固定側取付プレート４１に配設した場合に比して、ロッド３７の長さを可及的に短くすることができ、ロッド３７の変形による不具合を防止したり、ロッド３７の耐久性を向上させることができる。
【００７３】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７４】
例えば、本実施の形態においては、型締用の駆動部として型締用モータ１４が使用されるようになっているが、型締用の駆動部として型締用モータ１４に代えて型締シリンダを使用し、該型締シリンダを駆動することによって、直接クロスヘッド１５を進退させることができる。また、本実施の形態においては、トグル機構１３を作動させることによって型締力を発生させるようにしているが、トグル機構１３を使用することなく、所謂油圧式によって型締等を行うように構成しても良い。
【００７５】
また、本実施形態では、金型部５に形成したキャビティは２つとしたため、大まかな流れとして、第１キャビティ射出充填工程→第２キャビティ充填用可塑化工程→第２キャビティ射出充填工程→第１キャビティ充填用可塑化工程→（戻る）を繰り返し行うこととしたが、これに限定されるものではない。
【００７６】
例えば、キャビティを３個設けた場合には、第１キャビティ射出充填工程→第２キャビティ充填用可塑化工程→第２キャビティ射出充填工程→第３キャビティ充填用可塑化工程→第３キャビティ射出充填工程→第１キャビティ充填用可塑化工程→（戻る）を繰り返し行うことで、同様に樹脂成型品を得ることができる。
【００７７】
また、各キャビティ射出充填工程で充填対照となるキャビティは、必ずしも１つでなくとも良い。例えば、第１キャビティ射出充填工程で１つの第１キャビティに充填し、第２キャビティ射出充填工程で、第１キャビティの容量の半分より小さい容量を有する２つのキャビティ（第２キャビティ及び第３キャビティ）に充填するようにしても良い。このとき、第２キャビティ及び第３キャビティは、同形状又は投影面積が同じである方がより好ましい。
【００７８】
また、本実施形態においてロッド進退機構３８は、図示しない油圧供給装置により供給される作動油の圧力でロッド３７を進退させるよう構成したが、例えば、空気の圧力によりロッド３７を進退させるよう構成しても良い。
【００７９】
また、本実施形態において、ロッド進退機構３８への圧力供給は、マニフォールドプレート４２に設けた接続部材３８ｂを介して行うこととしたが、これに限定されるものではなく、例えば、接続部材３８ｂは、固定側取付プレート４１に設けるようにしても良い。
【００８０】
また、本実施形態では、一つのキャビティ（例えば、キャビティＣ１）からは、一つの樹脂成形品（例えば、樹脂成形品６０）が成形されるよう構成したが、これに限定されるものではなく、一つのキャビティに、更に小さな複数の小キャビティを形成し、複数の樹脂成型品が得られるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１ 射出部
２ 成形部
４ 型締部
５ 金型部
６ 固定プラテン
９ 可動プラテン
１０ 固定金型
１１ 可動金型
１３ トグル機構
２１ 射出シリンダ
２３ 射出ノズル
２６ 湯道
３０ 第１ゲートバルブ
３１ 第２ゲートバルブ
３５ 射出開口
３７ ロッド
３８ ロッド進退機構
３８ａ 油圧配管
４０ 接続口
４１ 固定側取付プレート
４２ マニフォールドプレート
４３ 固定側キャビティプレート
５０ ピストン
５１ ピストンロッド
５３ スクリューコンベア
Ａ 射出成形装置
Ｃ１ 第１キャビティ
Ｃ２ 第２キャビティ
Ｊ 樹脂材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種形状よりなる複数個のキャビティを有する金型を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、
閉じている金型の他のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、所望の一個のキャビティに樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、各樹脂流路と連通した射出シリンダのピストンを後退しながらピストンロッドに形成したスクリューコンベアを介して射出シリンダ内に次の所望のキャビティの容量に見合う樹脂材料を供給し、
次いで、所望のキャビティに通じる樹脂流路を開放した状態で、射出シリンダより所望のキャビティの内容量に相応する樹脂材料を供給し、時間差をもって複数のキャビティへの樹脂材料の供給を行い、
所望の複数のキャビティに射出した樹脂材料の固化後に金型を開いて成形品を同時に型外しすることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
射出成形機の固定側プラテンと可動側プラテンとにそれぞれ固定金型と可動金型とを装着し、これらの金型によって異種形状の複数個のキャビティを形成し、上記固定側プラテンに装着した固定金型に、複数の異種形状のキャビティに樹脂材料を射出するための複数のゲートを形成し、さらに上記射出シリンダのノズルとの接続部から分岐して複数のゲートに連通する樹脂材料流路を形成すると共に、複数の異種形状のキャビティに連通した上記ゲートを互いに時間差を有して開閉させる複数の開閉弁を設け、しかも、射出シリンダは、１回目の射出作業後にスクリューコンベア機能を有したピストンが後退する際に、２回目の射出の樹脂材料が射出シリンダ内に供給されるように構成したことを特徴とする射出成形装置。
【請求項３】
前記固定金型は、射出シリンダより射出される樹脂材料の受入れ開口が形成された取付プレートと、前記樹脂材料流路が形成されたマニフォールドプレートと、前記キャビティの一側部を構成するキャビティプレートとで構成するとともに、前記開閉弁は、尖鋭状とした先端で前記ゲートを閉塞するロッドと、圧力により前記ロッドを進退させる進退機構とよりなるニードルバルブとし、前記進退機構を前記マニフォールドプレート内に設けていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項１】
異種形状よりなる複数個のキャビティを有する金型を用いて射出成形を行うホットランナー方式金型を用いた射出成形方法において、
閉じている金型の他のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、所望の一個のキャビティに樹脂材料を射出し、次いで、所望の一個のキャビティに通じる樹脂流路を閉塞した状態で、各樹脂流路と連通した射出シリンダのピストンを後退しながらピストンロッドに形成したスクリューコンベアを介して射出シリンダ内に次の所望のキャビティの容量に見合う樹脂材料を供給し、
次いで、所望のキャビティに通じる樹脂流路を開放した状態で、射出シリンダより所望のキャビティの内容量に相応する樹脂材料を供給し、時間差をもって複数のキャビティへの樹脂材料の供給を行い、
所望の複数のキャビティに射出した樹脂材料の固化後に金型を開いて成形品を同時に型外しすることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
射出成形機の固定側プラテンと可動側プラテンとにそれぞれ固定金型と可動金型とを装着し、これらの金型によって異種形状の複数個のキャビティを形成し、上記固定側プラテンに装着した固定金型に、複数の異種形状のキャビティに樹脂材料を射出するための複数のゲートを形成し、さらに上記射出シリンダのノズルとの接続部から分岐して複数のゲートに連通する樹脂材料流路を形成すると共に、複数の異種形状のキャビティに連通した上記ゲートを互いに時間差を有して開閉させる複数の開閉弁を設け、しかも、射出シリンダは、１回目の射出作業後にスクリューコンベア機能を有したピストンが後退する際に、２回目の射出の樹脂材料が射出シリンダ内に供給されるように構成したことを特徴とする射出成形装置。
【請求項３】
前記固定金型は、射出シリンダより射出される樹脂材料の受入れ開口が形成された取付プレートと、前記樹脂材料流路が形成されたマニフォールドプレートと、前記キャビティの一側部を構成するキャビティプレートとで構成するとともに、前記開閉弁は、尖鋭状とした先端で前記ゲートを閉塞するロッドと、圧力により前記ロッドを進退させる進退機構とよりなるニードルバルブとし、前記進退機構を前記マニフォールドプレート内に設けていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１２５９２５（Ｐ２０１２−１２５９２５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６４６８（Ｐ２０１０−２７６４６８）
【出願日】平成２２年１２月１１日（２０１０．１２．１１）
【出願人】（５１０３２７９４３）株式会社サンコー技研 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１１日（２０１０．１２．１１）
【出願人】（５１０３２７９４３）株式会社サンコー技研 (1)
【Ｆターム（参考）】
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