射出成形機の加熱筒冷却機構
【課題】高温に加熱された加熱筒を効率的に且つ早期に冷却可能な射出成形機の加熱筒冷却機構を提供する。
【解決手段】先端１０ａに射出ノズル６が設けられ、後端１０ｂを前後に進退可能な射出ユニット５に繋げて支持された加熱筒本体１０と、加熱筒本体１０の外周に設けられたヒーター１１とを備えてなる加熱筒７を冷却するための射出成形機の加熱筒冷却機構Ｂであって、加熱筒７の外周側に設けられ、中空部に流通した冷却水で加熱筒７を冷却する冷却水ジャケット２１を備える。
【解決手段】先端１０ａに射出ノズル６が設けられ、後端１０ｂを前後に進退可能な射出ユニット５に繋げて支持された加熱筒本体１０と、加熱筒本体１０の外周に設けられたヒーター１１とを備えてなる加熱筒７を冷却するための射出成形機の加熱筒冷却機構Ｂであって、加熱筒７の外周側に設けられ、中空部に流通した冷却水で加熱筒７を冷却する冷却水ジャケット２１を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の加熱筒冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形機は、一方の金型を保持する固定盤に対し他方の金型を保持する可動盤を進退させて一対の金型の開閉、型締を行なう型締装置と、型締した一対の金型のキャビティー内に例えば溶融樹脂などの成形材料を射出する射出装置とを備えて構成されている。また、射出装置は、先端に成形材料を射出する射出ノズルを備えた加熱筒と、加熱筒の後端が繋がってこれを支持した状態で、進退可能に設けられた射出ユニットとを備えて構成されている。
【０００３】
さらに、加熱筒は、例えばホッパを介してその内部に固形の成形材料が供給される加熱筒本体と、加熱筒本体やこの加熱筒本体の先端に取り付けた射出ノズルの外周を覆うように設けられたヒーターとを備えている。そして、この加熱筒では、ヒーターによって加熱筒本体及び射出ノズルが例えば数百℃の高温に加熱され、供給した固形の成形材料を、加熱筒本体内に進退可能で且つ軸線回りに回転可能に挿通したスクリューで撹拌しつつ溶融させる。このように溶融した成形材料は、射出ユニットの前進によって金型に当接した射出ノズルからスクリューの前進とともに射出され、一対の金型のキャビティー内に充填される。
【０００４】
一方、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒等のメンテナンス時には、加熱筒を冷却する（低温化させる）必要がある。このとき、高温に加熱された加熱筒を自然放熱で冷却させると、所望の温度に冷却されるまでに非常に多くの時間を要し、生産効率を著しく低下させる。このため、例えば特許文献１に開示された射出成形機では、ブロアやエアーノズルなどの送風装置を具備して、成形材料の切換時やメンテナンス時に加熱筒の外周側に空気を吹付けることで、加熱筒の冷却を効率的に行なうようにしている。
【特許文献１】実開平２−４１９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されるように、ブロアやエアーノズルなどの送風装置を用いて加熱筒の冷却を行う場合においても、高温に加熱された加熱筒の冷却効率が低く、所望の温度に冷却されるまでにやはり多くの時間を要し、生産性を向上させる点から、より効率的で早期に冷却可能な対策が強く求められていた。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑み、高温に加熱された加熱筒を効率的に且つ早期に冷却可能な射出成形機の加熱筒冷却機構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】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構は、先端に射出ノズルが設けられ、後端を前後に進退可能な射出ユニットに繋げて支持された加熱筒本体と、該加熱筒本体の外周に設けられたヒーターとを備えてなる加熱筒を冷却するための射出成形機の加熱筒冷却機構であって、前記加熱筒の外周側に設けられ、中空部に流通した冷却水で前記加熱筒を冷却する冷却水ジャケットを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、空気よりも比熱、熱伝導率が大きく格段に熱容量が大きい冷却水を冷媒として用いることにより、高温に加熱した加熱筒を効率的に且つ早期に冷却することができる。
【００１０】
また、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記加熱筒の外周側に冷却空気を吹付ける送風機構を備えることが望ましい。
【００１１】
この発明においては、冷却水と空気（冷却空気）を冷媒として併用することによって、高温に加熱した加熱筒をさらに効率的に且つ早期に冷却することができる。
【００１２】
さらに、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記冷却水ジャケットに前記冷却水を供給するととともに、前記加熱筒が所望の温度に冷却された後に、前記冷却水ジャケットの中空部に空気を供給して該中空部内の前記冷却水を外部に排出させる冷却水給排機構を備えることがより望ましい。
【００１３】
この発明においては、加熱筒が所望の温度に冷却された後に、冷却水ジャケット中に残った冷却水を外部に除去することができる。これにより、射出成形作業を再開し、再度加熱筒を加熱させた際に、冷却水ジャケット内に残った冷却水が蒸発しその蒸気圧によって冷却水ジャケットなどに破損が生じることを確実に防止できる。
【００１４】
また、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記ヒーターが前記加熱筒の軸線方向に隙間をあけて複数並設されており、前記冷却水ジャケットが少なくとも前記隙間に配置されていることがさらに望ましい。
【００１５】
この発明においては、ヒーターが加熱筒の軸線方向に隙間をあけて複数並設されて、この隙間に露出した加熱筒本体を直接的に冷却水ジャケットで冷却することができる。これにより、加熱筒本体の冷却を効率的に行なうことができる。
【００１６】
さらに、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記冷却水ジャケットが前記軸線方向に複数並設されるとともに、前記軸線方向に隣り合う前記冷却水ジャケット同士が互いの前記中空部を連通させる連通管を介して連結されていることが望ましい。
【００１７】
この発明においては、軸線方向に隣り合う冷却水ジャケットが連結管を通じて連結されているため、１つの冷却水ジャケットに供給した冷却水を他の冷却水ジャケットに流通させることができる。これにより、熱容量が大きい冷却水を順次加熱筒から熱を吸熱しつつ長く加熱筒の外周に沿って流通させることができるため、より効率的に加熱筒を冷却することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構によれば、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒等のメンテナンス時に、加熱筒を確実に効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することができるため、成形材料の切換やメンテナンスを早期に行なって射出成形機の運転を停止する時間を短縮することができる。これにより、生産性の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１から図５を参照し、本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構について説明する。本実施形態は、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒等のメンテナンス時に、加熱筒を効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することが可能な射出成形機の加熱筒冷却機構に関するものである。
【００２０】
本実施形態の射出成形機Ａは、いわゆる横型射出成形機であって、図１に示すように、上下方向に立設された固定盤１と、固定盤１を挟んで一方の側（すなわち、固定盤１の水平方向を向く一面１ａ側）に設けられた射出装置２と、固定盤１を挟んで他方の側（すなわち、固定盤１の水平方向を向く他面１ｂ側）に設けられた図示せぬ型締装置とを備えて構成されている。なお、固定盤１は、型締装置の一部を構成している。固定盤１は、下端１ｃをマシンボディ３に繋げて固設され、上下方向略中央に一面１ａから他面１ｂに貫通するノズル挿通口１ｄが形成されている。また、固定盤１の他面１ｂ側には、上下方向略中央に金型保持部１ｅが設けられており、この金型保持部１ｅに固定側金型Ｋ１が取り付けられている。この固定側金型Ｋ１には、型締装置の可動盤が固定盤１に対して前後に（水平方向に）進退することによって、可動盤に保持された可動側金型Ｋ２が型締あるいは型開される。
【００２１】
また、射出装置２は、射出ユニット５と、この射出ユニット５を固定盤１に対して前後に（水平方向に）進退させるための例えばネジ機構などを有する図示せぬ進退駆動機構とを備えて構成されている。射出ユニット５には、先端に射出ノズル６を備え、軸線Ｏ１方向を水平方向に向けて配設された加熱筒７がその後端を繋げて設けられている。このように射出ユニット５に設けられた加熱筒７は、進退駆動機構の駆動によって射出ユニット５とともに軸線Ｏ１方向（水平方向）に進退する。
【００２２】
ここで、本実施形態の加熱筒７は、図２に示すように、略円筒状の加熱筒本体１０と、加熱筒本体１０の外周及び射出ノズル６の外周を覆うように設けられた複数のヒーター（ヒーターバンド）１１とを備えて構成されている。加熱筒本体１０の外周に取り付けられた複数のヒーター１１は、加熱筒本体１０の射出ノズル６が繋がる先端１０ａ側から射出ユニット５に繋がる後端１０ｂ側までの間に軸線Ｏ１方向に所定の間隔（隙間Ｈ）をあけて並設されている。
【００２３】
また、加熱筒７は、図２及び図３に示すように、複数の加熱部に区画され、本実施形態では、軸線Ｏ１方向先端１０ａ側（射出ノズル６の後端側）から後端１０ｂ側に向けて順に第１加熱部１２、第２加熱部１３、第３加熱部１４、第４加熱部１５、第５加熱部１６に区画されている。第１加熱部１２は、射出ノズル６の後端側のヒーター１１（１１ａ）が設けられた範囲、第２加熱部１３は、射出ノズル６の後端側ヒーター１１ａと軸線Ｏ１方向に隣り合う加熱筒本体１０の先端１０ａ側の１つのヒーター１１（１１ｂ）が設けられた範囲、第３加熱部１４は、第２加熱部１３の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に隣り合うヒーター１１（本実施形態では４つのヒーター１１ｃ）が設けられた範囲、第４加熱部１５は、第３加熱部１４の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に隣り合うヒーター１１（本実施形態では４つのヒーター１１ｄ）が設けられた範囲、第５加熱部１６は、第４加熱部１５の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に隣り合う１つのヒーター１１（１１ｅ）が設けられた範囲とされている。
【００２４】
さらに、加熱筒７には、図３に示すように、複数の温度センサ２０が取り付けられ、本実施形態では、６つの温度センサ２０が取り付けられている。このうち２つの温度センサ２０ａ、２０ｂは、射出ノズル６の先端側と後端側にそれぞれ１つずつ取り付けられている。また、第２加熱部１３、第３加熱部１４、第４加熱部１５、第５加熱部１６のそれぞれの軸線Ｏ１方向略中央に、これら加熱部１３、１４、１５、１６の温度をそれぞれ検出可能に温度センサ２０ｃ〜２０ｆが１つずつ取り付けられている。なお、第１加熱部１２と第２加熱部１３と第５加熱部１６に設けられた温度センサ２０ｂ、２０ｃ、２０ｆ（２０）は、各加熱部１２、１３、１６のヒーター１１ａ、１１ｂ、１１ｅ（１１）の軸線Ｏ１方向略中央に、第３加熱部１４と第４加熱部１５に設けられた温度センサ２０ｄ、２０ｅ（２０）は、軸線Ｏ１方向に隣り合うヒーター１１ｃ、１１ｄの隙間Ｈ部分に取り付けられている。
【００２５】
また、本実施形態の加熱筒７には、図３及び図４に示すように、例えば成形材料の切換時やメンテナンス時に、高温の加熱筒７（加熱筒本体１０及びヒーター１１）を冷却するための加熱筒冷却機構Ｂが取り付けられている。本実施形態において、加熱筒冷却機構Ｂは、第３加熱部１４と第４加熱部１５にそれぞれ取り付けられ、各加熱部１４、１５を冷却する第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２とを備えている。また、これら第１及び第２水冷機構Ｂ１、Ｂ２は、軸線Ｏ１方向に隣り合うヒーター１１ｃ、１１ｄの隙間Ｈにそれぞれ配置された複数の冷却水ジャケット２１を備えている。さらに、各冷却水ジャケット２１は、平面視略Ｃ字状の板状に形成され、且つ中空構造で形成された上下一対の上部冷却水ジャケット２２と下部冷却水ジャケット２３とを備えて構成されている。
【００２６】
そして、上部冷却水ジャケット２２は、隙間Ｈに露出した加熱筒本体１０の上方側の外周面（加熱筒７の外周側）に凹円弧状の内側縁端部２２ａを接触させるとともに外側縁端部２２ｂを加熱筒７の軸線Ｏ１直交方向外側（上方側）に突出させて設けられている。また、下部冷却水ジャケット２３は、加熱筒本体１０の下方側の外周面（加熱筒７の外周側）に凹円弧状の内側縁端部２３ａを接触させるとともに外側縁端部２３ｂを軸線Ｏ１直交方向外側（下方側）に突出させて設けられている。さらに、第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２は、それぞれ、軸線Ｏ１方向に隣り合う冷却水ジャケット２１の上部冷却水ジャケット２２同士が、第１連通管（連通管）２４で連結され、互いの上端側の中空部同士がこの第１連通管２４を介して連通されている。さらに、軸線Ｏ１方向に隣り合う冷却水ジャケット２１の下部冷却水ジャケット２３同士も、第２連通管（連通管）２５で連結され、互いの下端側の中空部同士がこの第２連通管２５を介して連通されている。また、各冷却水ジャケット２１には、一対の上部冷却水ジャケット２２と下部冷却水ジャケット２３の中空部を連通させる略Ｕ字状の第３連通管２６が取り付けられている。この第３連通管２６は、一端が上部冷却水ジャケット２２の下端側に、他端が下部冷却水ジャケット２３の上端側に連結されて、加熱筒７の先端１０ａ側に隣り合うヒーター１１ｃ、１１ｄ（１１）の軸線Ｏ１方向中央付近まで突設されている。
【００２７】
さらに、第１及び第２水冷機構Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの最後方側（加熱筒７の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側）に設けられた各冷却水ジャケット２１には、上部冷却水ジャケット２２の中空部と連通するように一端が上部冷却水ジャケット２２の上端側に繋がり、他端が軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に向けて延びる排水管２７と、下部冷却水ジャケット２３の中空部と連通するように一端が下部冷却水ジャケット２３の下端側に繋がり、他端が軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に向けて延びる給水管２８とが取り付けられている。
【００２８】
また、第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２には、図５に示すように、それぞれ、給水管２８に冷却水Ｗを供給するとともに、第２及び第３連通管２５、２６を通じて各冷却水ジャケット（各冷却水ジャケット２１の中空部）２１に冷却水Ｗを供給するための冷却水供給機構３０と、給水管２８に空気Ｓを供給するとともに、第２及び第３連通管２５、２６を通じて各冷却水ジャケット（各冷却水ジャケット２１の中空部）２１に空気Ｓを流通させて、各冷却水ジャケット２１内の冷却水Ｗを第１連通管２４及び排水管２７を通じて外部に排出するための冷却水除去機構３１とが繋げられている。なお、これら冷却水供給機構３０と冷却水除去機構３１が本実施形態の冷却水給排機構を構成している。
【００２９】
本実施形態において、冷却水供給機構３０は、冷却水Ｗを貯留した貯水槽３２と、一端が給水管２８に繋がる第１配管３３と、第１配管３３の他端が繋げられ、この第１配管３３を介して貯水槽３２内の冷却水Ｗを供給管２８に送水する例えばポンプなどの送水手段３４と、第１配管３３を開閉する例えば電磁弁などの第１切換弁３５と、一端が排水管２７に、他端が貯水槽３２に繋がって、排水管２７から排出された冷却水Ｗを貯水槽３２に回収するための第２配管３６と、第２配管３６を開閉する例えば電磁弁などの第２切換弁３７とを備えて構成されている。なお、冷却水供給機構３０は、必ずしも上記構成に限定されるものではなく、例えば水道水の蛇口に第１配管３３の他端を繋げて水道水（冷却水Ｗ）を蛇口から直接的に給水管２８に送るようにしたり、第２配管３６を流れる排水Ｗを貯水槽３２に回収させることなく側溝などの外部に排出するようにしてもよい。また、送水手段３４や蛇口と第１切換弁３５との間に熱交換器などを介装し、給水管２８に供給する冷却水Ｗの温度を調整するようにしてもよい。
【００３０】
一方、冷却水除去機構３１は、例えばコンプレッサーなどの空気供給手段３８と、一端が第１配管３３の第１切換弁３５よりも供給管２８側に繋がり第１配管３３を分岐するように設けられ、他端が空気供給手段３８に繋がる第３配管３９と、第３配管３９を開閉する例えば電磁弁などの第３切換弁４０と、一端が第２配管３６の第２切換弁３７よりも排水管２７側に繋がり第２配管３６を分岐するように設けられ、他端が例えば側溝などの外部に配置された第４配管４１と、第４配管４１を開閉する例えば電磁弁などの第４切換弁４２とを備えて構成されている。また、本実施形態においては、冷却水供給機構３０の送水手段３４と第１切換弁３５と第２切換弁３７と、冷却水除去機構３１の空気供給手段３８と第３切換弁４０と第４切換弁４２と、各温度センサ２０とに、それぞれ図示せぬ制御装置が接続されている。そして、例えば制御装置のスイッチ操作や各温度センサ２０の検出結果を基に、この制御装置によって、送水手段３４と空気供給手段３８と第１から第４切換弁３５、３７、４０、４２のそれぞれの駆動が制御される。
【００３１】
また、加熱筒７は、図３から図５に示すように、冷却水ジャケット２１とともに、軸線Ｏ１を挟んで上方側から上部カバー４３で、下方側から下部カバー４４で覆われ、すなわち、上部カバー４３と下部カバー４４によって、加熱筒本体１０、ヒーター１１、温度センサ２０、冷却水ジャケット２１などが被覆されて、この内部に収容されている。さらに、図２及び図３に示すように、加熱筒７の加熱筒本体１０内には、後端１０ｂ側から成形材料を射出ノズル６から射出させるためのスクリュー４５が挿入されている。
【００３２】
ついで、上記の構成からなる射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂによって高温の加熱筒７を冷却する方法について説明し、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂの作用及び効果について説明する。
【００３３】
はじめに、上記構成からなる射出成形機Ａを用いて射出成形を行なう際には、固定側金型Ｋ１と可動側金型Ｋ２を型締装置で型締した後に、射出ユニット５を前進させ、射出ノズル６を固定盤１のノズル挿通口１ｄを通じて固定側金型Ｋ１に所定の押付力で当接させる。このとき、加熱筒７の後端１０ｂ側に取り付けられたホッパなどから加熱筒本体１０内に固形樹脂などの成形材料が投入される。そして、加熱筒７（加熱筒本体１０）がヒーター１１で例えば３００℃を超える温度で加熱され、これとともに成形材料が加熱筒本体１０内で溶融され、加熱筒本体１０に挿入したスクリュー４５の駆動によって射出ノズル６から射出される。これにより、型締した一対の金型Ｋ１、Ｋ２のキャビティーに溶融した成形材料が充填される。
【００３４】
一方、例えば上記のような溶融温度が３００℃を超える成形材料から溶融温度が２５０℃の成形材料に切り換える際や、加熱筒７等のメンテナンスを行なう際には、加熱筒７を冷却する必要がある。本実施形態では、例えば作業者が制御装置のスイッチ操作を行なうと、制御装置から冷却水供給機構３０の送水手段３４と第１切換弁３５と第２切換弁３７に動作指令が出され、送水手段３４が駆動を開始するとともに、第１切換弁３５及び第２切換弁３７が第１配管３３及び第２配管３６を開放させる。これにより、貯水槽３２内の冷却水Ｗが給水管２８を通じて冷却水ジャケット２１に供給される。このとき、供給した冷却水Ｗは、第２連通管２５を通じて全ての冷却水ジャケット２１の下部冷却水ジャケット２３に送られ、冷却水ジャケット２１内の空気を排水管２７から排出させながら、順次、第３連通管２６と上部冷却水ジャケット２２と第１連通管２４とに冷却水Ｗが流通し、この冷却水Ｗが供給管２８から排水管２７に向けて流通してゆく。ここで、本実施形態では、下方から上方に向けて冷却水Ｗが供給されてゆくため、冷却水ジャケット２１内にエア溜まりなどが生じることなく確実に冷却水ジャケット２１内を満たして冷却水Ｗが流通する。
【００３５】
このように冷却水Ｗが流通するとともに、冷却水ジャケット２１が低温化され、且つ冷却水ジャケット２１（流通する冷却水Ｗ）に高温の加熱筒本体１０やヒーター１１の熱が吸熱されてゆく。このとき、従来のように加熱筒７に空気を吹付けて冷却するものと比較し、本実施形態のように空気よりも比熱、熱伝導率が大きく格段に熱容量が大きい冷却水Ｗを冷媒として用いることによって、高温に加熱した加熱筒７が効率的に且つ早期に冷却される。また、隣り合うヒーター１１の隙間Ｈに露出した加熱筒本体１０に上部冷却水ジャケット２２や下部冷却水ジャケット２３の内側縁端部２２ａ、２３ａを接触させて冷却水ジャケット２１が設けられ、且つ各ヒーター１１ｃ、１１ｄが冷却水ジャケット２１で挟まれているため、このような冷却水ジャケット２１に流通した冷却水Ｗによって確実に且つ効率的に高温の加熱筒本体１０の熱が吸熱されてゆく。さらに、複数の冷却水ジャケット２１内に、冷却水Ｗが順次流通して供給されるため、すなわち、低温で熱容量の大きな冷却水Ｗと高温の加熱筒７との接触時間が長くなるため、この点からも確実に且つ効率的に加熱筒本体１０の熱が吸熱されてゆく。
【００３６】
そして、冷却水Ｗによって効率的に且つ早期に加熱筒７が所望の温度に冷却したことを確認した段階で、温度センサ２０の検出結果を基に、制御装置から冷却水供給機構３０の送水手段３４と第１切換弁３５と第２切換弁３７に指令が出され、送水手段３４の駆動が停止されるとともに、第１切換弁３５及び第２切換弁３７が第１配管３３及び第２配管３６を閉鎖させる。これとともに、制御装置から冷却水除去機構３１の空気供給手段３８と第３切換弁４０と第４切換弁４２とに動作指令が出され、空気供給手段３８が駆動を開始し、第３切換弁４０及び第４切換弁４２が第３配管３９及び第４配管４１を開放させる。これにより、空気供給手段３８から送られた空気Ｓが、供給管２８を通じて冷却水ジャケット２１に供給される。このとき、供給した空気Ｓは、第２連通管２５を通じて全ての冷却水ジャケット２１の下部冷却水ジャケット２３に送られ、冷却水ジャケット２１内の冷却水Ｗを排水管２７から排出させながら、順次、第３連通管２６と上部冷却水ジャケット２２と第１連通管２４とに流通してゆく。そして、順次排水管２７から排出された冷却水Ｗが第４配管４１を通じて外部に放流され、この第４配管４１から冷却水Ｗが排出されなくなった時点、すなわち冷却水ジャケット２１を流通した空気Ｓが第４配管４１から排気されるようになった時点で、全ての冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内（第１水冷機構Ｂ１及び第２水冷機構Ｂ２内）に、冷却水Ｗが残ることなく完全に空気Ｓが満たされる。
【００３７】
このように第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２から冷却水Ｗを除去することによって、射出成形を再開した際に、加熱筒７の加熱に伴って第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２の中空部内で冷却水Ｗが蒸発し、この蒸気圧によって冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６などに破損が生じることが確実に防止される。
【００３８】
したがって、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂにおいては、空気よりも比熱、熱伝導率が大きく格段に熱容量が大きい冷却水Ｗを冷媒として用いることにより、高温に加熱した加熱筒７を効率的に且つ早期に冷却することができる。
【００３９】
また、加熱筒７が所望の温度に冷却された後に、冷却水給排機構（冷却水除去機構３１）によって、第１水冷機構Ｂ１及び第２水冷機構Ｂ２（冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６）中に残った冷却水Ｗを外部に除去することができる。これにより、射出成形作業を再開し、再度加熱筒７を加熱させた際に、第１水冷機構Ｂ１及び第２水冷機構Ｂ２内に残った冷却水Ｗが蒸発しその蒸気圧によって冷却水ジャケット２１などに破損が生じることを確実に防止できる。
【００４０】
さらに、ヒーター１１が加熱筒７の軸線Ｏ１方向に隙間Ｈをあけて複数並設されて、この隙間Ｈに露出した加熱筒本体１０を直接的に冷却水ジャケット２１で冷却することができる。これにより、加熱筒本体１０の冷却を効率的に行なうことができる。
【００４１】
また、軸線Ｏ１方向に隣り合う冷却水ジャケット２１が第１及び第２連結管２４、２５を通じて連結されているため、１つの冷却水ジャケット２１に供給した冷却水Ｗを他の冷却水ジャケット２１に流通させることができる。これにより、熱容量が大きい冷却水Ｗを順次加熱筒７から熱を吸熱しつつ長く加熱筒７の外周に沿って流通させることができるため、より効率的に加熱筒７を冷却することが可能になる。
【００４２】
よって、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂによれば、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒７等のメンテナンス時に、加熱筒７を確実に効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することができるため、成形材料の切換やメンテナンスを早期に行なって射出成形機Ａの運転を停止する時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることが可能になる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、加熱筒冷却機構Ｂが、第３加熱部１４と第４加熱部１５にそれぞれ取り付けられた第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２とで構成されているものとしたが、例えば図６に示すように第１加熱部１２と第２加熱部１３との隙間Ｈにも第１水冷機構Ｂ１に繋がる冷却水ジャケット２１を設け、第２加熱部１３とともに、この冷却水ジャケット２１の第３連通管２６によって第１加熱部１２をも冷却するように構成してもよい。
【００４４】
また、これに加えて、加熱筒冷却機構Ｂが第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２とに区分して構成されることに限定する必要はなく、第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２を連通させるように構成し、供給管２８から供給した冷却水Ｗを全ての冷却水ジャケット２１を流通させて加熱筒７を冷却するようにしてもよい。さらに、本実施形態よりも多くの水冷機構を備えて加熱筒冷却機構Ｂが構成されてもよい。また、各水冷機構Ｂ１、Ｂ２に供給管２８及び排水管２７がそれぞれ１つずつ設けられているものとしたが、供給管２８及び排水管２７がそれぞれ複数設けられていてもよい。すなわち、１つの水冷機構Ｂ１、Ｂ２に対して、複数の箇所から冷却水Ｗを供給したり、複数の箇所から流通させた冷却水Ｗを排出させるようにしてもよく、このようにした場合には、より確実に冷却水Ｗを全体に流通させることができ、さらなる冷却効率の向上を図ることが可能である。
【００４５】
さらに、本実施形態では、軸線Ｏ１方向に隣り合うヒーター１１の隙間Ｈに冷却水ジャケット２１が配置されているものとしたが、冷却水ジャケット２１を、各ヒーター１１を覆うように（加熱筒７を覆うように）形成して設けてもよい。また、各冷却水ジャケット２１が分離した上部冷却水ジャケット２２と下部冷却水ジャケット２３とからなり、第３連通管２６を介して互いの中空部が連通されているものとしたが、各冷却水ジャケット２１は必ずしも上部と下部とに分離して形成されている必要はなく、一つの中空構造の冷却水ジャケットで構成されてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、射出成形機Ａを横型射出成形機とし、その軸線Ｏ１を水平方向に向けて配置された加熱筒７に、本発明に係る加熱筒冷却機構Ｂを適用した例をもって説明を行なったが、本発明に係る射出成形機の加熱筒冷却機構は、竪型射出成形機の加熱筒７に適用されてもよい。この場合には、軸線Ｏ１を上下方向に配して加熱筒７が設けられるため、加熱筒７の下方側（射出ノズル６側、先端１０ａ側）に供給管２８を設け、下方側の冷却水ジャケット２１から上方の冷却水ジャケット２１の中空部を順次満たすように冷却水Ｗを供給して、下方から上方に向けて流通した冷却水Ｗを、加熱筒７の上方側（射出ユニット５側、後端１０ｂ側）に設けた排水管２７から排出させるようにすれば、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００４７】
さらに、本実施形態では、冷却水除去機構３１の空気供給手段３８が繋がる第３配管３９が第１配管３３に繋げられ、この第１配管３３を通じて供給管２８から空気Ｓを供給し、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを、排水管２７から排出させて除去し、この除去した冷却水Ｗを、排水管２７に繋がる第２配管３６及び第４配管４１を通じて外部に除去するものとしたが、冷却水除去機構３１は、空気供給手段３８が繋がる第３配管３９を第２配管３６に繋げ、第４配管４１を第１配管３３に繋げて構成されてもよい。この場合には、空気供給手段３８から送られた空気Ｓが排水管２７から供給され、これとともに供給管２８から冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを順次排出させて除去することができる。これにより、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを上方から下方に向けて押し出すように空気Ｓを供給（流通）させることができるため、本実施形態のように下方から上方に向けて押し出すよりも、より確実に冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを除去することができる。よって、射出成形を再開した際に、加熱筒７の加熱に伴って残存した冷却水Ｗが蒸発し、この蒸気によって冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６などに破損が生じることをより確実に防止できる。
【００４８】
ついで、図７を参照し、本発明の第２実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構について説明する。本実施形態は、第１実施形態と同様、例えば成形材料の切換時やメンテナンス時に、加熱筒を効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することが可能な横型射出成形機の加熱筒冷却機構に関するものである。よって、ここでは、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００４９】
本実施形態の加熱筒冷却機構Ｃにおいては、図６に示した第１実施形態の加熱筒冷却機構Ｂに対し、図７に示すように、送風機構Ｅを付加して構成されている。すなわち、本実施形態においては、加熱筒冷却機構Ｃが、第２及び第３加熱部１３、１４を冷却水ジャケット２１と第１から第３連通管２４、２５、２６に流通する冷却水Ｗで冷却する第１水冷機構Ｂ１と、第４加熱部１５を冷却水ジャケット２１と第１から第３連通管２４、２５、２６に流通する冷却水Ｗで冷却する第２水冷機構Ｂ２とに加えて、第２加熱部１３、第３加熱部１４及び第４加熱部１５にそれぞれ冷却空気Ｒを吹付けてこれらを冷却する第１空冷機構Ｅ１、第２空冷機構Ｅ２及び第３空冷機構Ｅ３からなる送風機構Ｅが具備されている。
【００５０】
そして、第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、それぞれブロア（送風装置）５０と例えば図示せぬ多数の貫通孔を備えた整流板５１とを備えて構成されている。このうち、第１空冷機構Ｅ１は、下部カバー４４に形成された第１突出部４４ａの突出方向先端にブロア５０が取り付けられており、第１突出部４４ａは、下部カバー４４の第２加熱部１３を覆っている部分のうち軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側の一部を除いた部分が軸線Ｏ１直交方向外側（下方側）に突出して形成されている。また、第１突出部４４ａで形成される空間Ｍ１をヒーター１１ｂ側（加熱筒本体１０や第１水冷機構Ｂ１の第２連通管２５側）とブロア５０側とに区画するように、且つ第２加熱部１３のヒーター１１ｂの外周面に対向するように、一つの整流板５１が第１突出部４４ａに支持されて設けられている。この第１空冷機構Ｅ１においては、ブロア５０から第１突出部４４ａの空間Ｍ１内に送気された冷却空気Ｒが整流板５１を通過するとともに整流され、第２加熱部１３のヒーター１１ｂの下方側からその外周面に直交するように吹き付けられる。このように第２加熱部１３のヒーター１１ｂに下方側から吹付けられた冷却空気Ｒは、下部カバー４４及び上部カバー４３とヒーター１１ｂとの間の空間を上方に向けて流通してゆき、第２加熱部１３の加熱筒本体１０の熱を吸熱してゆく。そして、第２加熱部１３の加熱筒本体１０から吸熱して温度が上昇した冷却空気Ｒは、第２加熱部１３を覆っている部分の上部カバー４３に貫通して形成された図示せぬ排気口から外部に排出される。
【００５１】
第２空冷機構Ｅ２は、下部カバー４４に形成された第２突出部４４ｂの先端にブロア５０が取り付けられており、第２突出部４４ｂは、下部カバー４４の第３加熱部１４を覆っている部分のうち軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側の一部を除いた部分が軸線Ｏ１直交方向外側に突出して形成されている。また、第２突出部４４ｂによって形成された空間Ｍ２を、ヒーター１１ｃ側とブロア５０側とに区画するように複数の整流板５１（本実施形態においては４つ）が設けられている。このとき、第１空冷機構Ｅ２の複数の整流板５１は、軸線Ｏ１に沿って且つ軸線Ｏ１方向に間隔をあけて設けられており、第３加熱部１４の４つのヒーター１１ｃにそれぞれ１つずつ対向するように配置されている。そして、これら複数の整流板５１は、隣り合う整流板５１の対向する端部同士が連結部材５２を介して繋げられ、且つ軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側にそれぞれ配置された２つの整流板５１の端部が第２突出部４４ｂに接続されている。これにより、複数の整流板５１は、連結部材５２を介して第２突出部４４ｂに支持されている。この第２空冷機構Ｅ２においては、ブロア５０から第２突出部４４ｂの空間Ｍ２内に送気された冷却空気Ｒが、各整流板５１で整流され、第３加熱部１４の各ヒーター１１ｃの下方側からその外周面に直交するように吹き付けられる。このとき、各ヒーター１１ｃの軸線Ｏ１方向両側にそれぞれ冷却水ジャケット２１が設けられているため、各ヒーター１１ｃに下方側から吹付けられた冷却空気Ｒは、各ヒーター１１ｃの外周面に沿って上方に流通してゆき、第３加熱部１４の加熱筒本体１０の熱を吸熱してゆく。そして、温度が上昇した冷却空気Ｒは、第３加熱部１４を覆っている上部カバー４３の各ヒーター１１ｃに対応する位置にそれぞれ貫通して形成された図示せぬ排気口から外部に排出される。
【００５２】
第３空冷機構Ｅ３は、下部カバー４４に形成された第３突出部４４ｃの先端にブロア５０が取り付けられており、第３突出部４４ｃは、下部カバー４４の第４加熱部１５を覆っている部分のうち軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側の一部を除いた部分が軸線Ｏ１直交方向外側に突出して形成されている。また、第３突出部４４ｃによって形成された空間Ｍ３を、ヒーター１１ｄ側とブロア５０側とに区画するように複数の整流板５０（本実施形態においては４つ）が設けられている。これら複数の整流板５０は、第２空冷機構Ｅ２と同様、第４加熱部１５の４つのヒーター１１ｄにそれぞれ１つずつ対向するように配置されるとともに、連結部材５２を介して第３突出部４４ｃに支持されている。そして、この第３空冷機構Ｅ３においても、ブロア５０から第３突出部４４ｃの空間Ｍ３内に送気された冷却空気Ｒが、各整流板５０で整流され、第４加熱部１５の各ヒーター１１ｄの下方側から吹き付けられ、各ヒーター１１ｄの外周面に沿って上方に流通し、第４加熱部１５の熱を吸熱してゆく。上方に向けて流通した冷却空気Ｒは、第４加熱部１５を覆っている上部カバー４３の各ヒーター１１ｄに対応する位置にそれぞれ貫通して形成された図示せぬ排気口から外部に排出される。
【００５３】
また、第１実施形態の制御装置と第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の各ブロア５０が接続され、制御装置によって各ブロア５０の駆動が制御されている。
【００５４】
ついで、上記の構成からなる射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｃによって高温の加熱筒７を冷却する方法について説明し、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｃの作用及び効果について説明する。
【００５５】
成形材料の切換時やメンテナンス時に、例えば作業者が制御装置のスイッチ操作を行なうとともに、第１実施形態と同様、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６に冷却水Ｗが流通し、高温の加熱筒本体１０の熱が吸熱されてゆく。
【００５６】
また、本実施形態においては、上記のように制御装置のスイッチ操作を行なった際に、第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の各ブロア５０が駆動を開始する。これにより、第２から第４加熱部１３、１４、１５の各ヒーター１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに冷却空気Ｒが吹き付けられ、各ヒーター１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの外周面に沿って冷却空気Ｒが上方に向けて流通することで、各加熱部１３、１４、１５の熱が吸熱されてゆく。さらに、このように供給した冷却空気Ｒは、第１水冷機構Ｂ１や第２水冷機構Ｂ２の冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６にも接触する。このため、第１水冷機構Ｂ１や第２水冷機構Ｂ２を冷却する効果も得られ、これらを流通する冷却水Ｗを低温化させる。
【００５７】
そして、制御装置に送られた各温度センサ２０の検出結果を基に、所望の温度に低温化した加熱部１３、１４、１５から、低温化した加熱部１３、１４、１５に冷却空気Ｒを送気している第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のブロア５０の駆動を、順次制御装置が停止させる。また、このとき、制御装置は、各温度センサ２０の検出結果を基に、あるいは第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の各ブロア５０の駆動状態を基に、所望の温度に低温化した加熱部１２、１３、１４、１５を冷却している第１水冷機構Ｂ１または第２水冷機構Ｂ２の冷却水Ｗの流通を停止させる。具体的に、例えば第４加熱部１５を冷却している第３空冷機構Ｅ３のブロア５０の駆動が停止するとともに、これを検出した制御装置が、同じく第４加熱部１５を冷却している第２水冷機構Ｂ２の冷却水Ｗの供給を停止させるように、冷却水供給機構３０の送水手段３４の駆動を停止させ、第１切換弁３５と第２切換弁３７に動作指令を出して第１配管３３及び第２配管３６を閉鎖させる。そして、これとともに、制御装置から冷却水除去機構３１の空気供給手段３８と第３切換弁４０と第４切換弁４２とに動作指令が出され、空気供給手段３８が駆動を開始し、第３切換弁４０及び第４切換弁４２が第３配管３９及び第４配管４１を開放させる。これにより、空気供給手段３８から送られた空気Ｓで、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗが排出され、全ての冷却水Ｗが排出される所定時間を経過した段階で、制御装置が空気供給手段３８の駆動を停止させ、且つ第３切換弁４０に動作指令を出して第３配管３９を閉鎖させる。
【００５８】
このように順次所望の温度に低温化した加熱部１３、１４、１５から、各加熱部１３、１４、１５を冷却する第１水冷機構Ｂ１、第２水冷機構Ｂ２、第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３による冷却作業を終了させてゆくことで、最終的に加熱筒７の全体が所望の温度に低温化されることになる。
【００５９】
なお、例えば、型締力が８５０ｔｏｎクラスの射出成形機Ａに搭載される大型の加熱筒７を、３００℃から２５０℃に冷却させる場合には、自然放熱で８０分の時間を要する。また、第１実施形態の加熱筒冷却機構Ｂを適用した場合には、２３分に短縮される。これに対し、本実施形態の加熱筒冷却機構Ｃを適用し、上記の操作で冷却を行った場合には、１８分まで短縮できることが実証されている。
【００６０】
したがって、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｃにおいては、第１実施形態に示した加熱筒冷却機構Ｂよりもさらに加熱筒７を効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することができる。よって、成形材料の切換やメンテナンスをさらに早期に行なうことができ、射出成形機Ａの運転を停止する時間を大幅に短縮することができるため、さらなる生産性の向上を図ることが可能になる。
【００６１】
なお、本発明に係る射出成形機の加熱筒冷却機構の第２実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態に示した変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、送風機構Ｅが第１空冷機構Ｅ１、第２空冷機構Ｅ２、第３空冷機構Ｅ３の３つの空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３で構成されているものとしたが、送風機構Ｅの空冷機構の数を限定する必要はない。
【００６２】
また、これに関連して、送風機構Ｅの各空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３にそれぞれ１つずつ送風装置（ブロア）５０が設けられているものとしたが、例えば１つの送風装置５０によって複数の加熱部に冷却空気Ｒを送気するようにしてもよい。逆に、第１突出部４４ａと第２突出部４４ｂと第３突出部４４ｃを１つの突出部として形成し、すなわち各突出部４４ａ、４４ｂ、４４ｃの空間Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を軸線Ｏ１方向に１つの空間として連続させるように１つの突出部を形成し、この突出部の先端に１つあるいは複数の送風装置５０を設けてもよい。
【００６３】
さらに、本実施形態では、送風機構Ｅが送風装置５０と整流板５１と連結部材５２を備えて構成されているものとしたが、少なくとも送風装置５０を具備してヒーター１１や加熱筒本体１０を冷却空気Ｒで冷却できればよく、特に送風機構Ｅの構成を限定する必要はない。また、上部カバー４３や下部カバー４４を設けず、送風装置５０から直接冷却空気Ｒをヒーター１１や加熱筒本体１０に吹き付けてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、送風機構Ｅが下部カバー４４に設けられて、下方から上方に向けて冷却空気Ｒを流通させるものとしたが、上部カバー４３に設けて上方から下方に向けて冷却空気Ｒを流通させてもよい。
【００６５】
さらに、上部カバー４３に排気口を形成して冷却空気Ｒを外部に排出させるものとしたが、例えば上部カバー４３及び下部カバー４４の外部に連通した他の隙間などから冷却空気Ｒを排出できる場合には、特に排気口を設ける必要はなく、排気口を設ける場合においても位置や形状を限定する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る射出成形機を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を取り付ける加熱筒を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構の冷却水給排機構を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
５ 射出ユニット
６ 射出ノズル
７ 加熱筒
１０ 加熱筒本体
１０ａ 先端
１０ｂ 後端
１１ ヒーター
１２ 第１加熱部
１３ 第２加熱部
１４ 第３加熱部
１５ 第４加熱部
１６ 第５加熱部
２０ 温度センサ
２１ 冷却水ジャケット
２２ 上部冷却水ジャケット
２３ 下部冷却水ジャケット
２４ 第１連通管（連通管）
２５ 第２連通管（連通管）
２６ 第３連通管
２７ 排水管
２８ 給水管
３０ 冷却水供給機構（冷却水給排機構）
３１ 冷却水除去機構（冷却水給排機構）
４３ 上部カバー
４４ 下部カバー
４５ スクリュー
５０ 送風装置
５１ 整流板
５２ 連結部材
Ａ 射出成形機
Ｂ 加熱筒冷却機構
Ｂ１ 第１水冷機構
Ｂ２ 第２水冷機構
Ｃ 加熱筒冷却機構
Ｅ 送風機構
Ｅ１ 第１空冷機構
Ｅ２ 第２空冷機構
Ｅ３ 第３空冷機構
Ｈ 隙間
Ｏ１ 加熱筒の軸線
Ｒ 冷却空気
Ｓ 空気
Ｗ 冷却水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の加熱筒冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形機は、一方の金型を保持する固定盤に対し他方の金型を保持する可動盤を進退させて一対の金型の開閉、型締を行なう型締装置と、型締した一対の金型のキャビティー内に例えば溶融樹脂などの成形材料を射出する射出装置とを備えて構成されている。また、射出装置は、先端に成形材料を射出する射出ノズルを備えた加熱筒と、加熱筒の後端が繋がってこれを支持した状態で、進退可能に設けられた射出ユニットとを備えて構成されている。
【０００３】
さらに、加熱筒は、例えばホッパを介してその内部に固形の成形材料が供給される加熱筒本体と、加熱筒本体やこの加熱筒本体の先端に取り付けた射出ノズルの外周を覆うように設けられたヒーターとを備えている。そして、この加熱筒では、ヒーターによって加熱筒本体及び射出ノズルが例えば数百℃の高温に加熱され、供給した固形の成形材料を、加熱筒本体内に進退可能で且つ軸線回りに回転可能に挿通したスクリューで撹拌しつつ溶融させる。このように溶融した成形材料は、射出ユニットの前進によって金型に当接した射出ノズルからスクリューの前進とともに射出され、一対の金型のキャビティー内に充填される。
【０００４】
一方、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒等のメンテナンス時には、加熱筒を冷却する（低温化させる）必要がある。このとき、高温に加熱された加熱筒を自然放熱で冷却させると、所望の温度に冷却されるまでに非常に多くの時間を要し、生産効率を著しく低下させる。このため、例えば特許文献１に開示された射出成形機では、ブロアやエアーノズルなどの送風装置を具備して、成形材料の切換時やメンテナンス時に加熱筒の外周側に空気を吹付けることで、加熱筒の冷却を効率的に行なうようにしている。
【特許文献１】実開平２−４１９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されるように、ブロアやエアーノズルなどの送風装置を用いて加熱筒の冷却を行う場合においても、高温に加熱された加熱筒の冷却効率が低く、所望の温度に冷却されるまでにやはり多くの時間を要し、生産性を向上させる点から、より効率的で早期に冷却可能な対策が強く求められていた。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑み、高温に加熱された加熱筒を効率的に且つ早期に冷却可能な射出成形機の加熱筒冷却機構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】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構は、先端に射出ノズルが設けられ、後端を前後に進退可能な射出ユニットに繋げて支持された加熱筒本体と、該加熱筒本体の外周に設けられたヒーターとを備えてなる加熱筒を冷却するための射出成形機の加熱筒冷却機構であって、前記加熱筒の外周側に設けられ、中空部に流通した冷却水で前記加熱筒を冷却する冷却水ジャケットを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、空気よりも比熱、熱伝導率が大きく格段に熱容量が大きい冷却水を冷媒として用いることにより、高温に加熱した加熱筒を効率的に且つ早期に冷却することができる。
【００１０】
また、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記加熱筒の外周側に冷却空気を吹付ける送風機構を備えることが望ましい。
【００１１】
この発明においては、冷却水と空気（冷却空気）を冷媒として併用することによって、高温に加熱した加熱筒をさらに効率的に且つ早期に冷却することができる。
【００１２】
さらに、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記冷却水ジャケットに前記冷却水を供給するととともに、前記加熱筒が所望の温度に冷却された後に、前記冷却水ジャケットの中空部に空気を供給して該中空部内の前記冷却水を外部に排出させる冷却水給排機構を備えることがより望ましい。
【００１３】
この発明においては、加熱筒が所望の温度に冷却された後に、冷却水ジャケット中に残った冷却水を外部に除去することができる。これにより、射出成形作業を再開し、再度加熱筒を加熱させた際に、冷却水ジャケット内に残った冷却水が蒸発しその蒸気圧によって冷却水ジャケットなどに破損が生じることを確実に防止できる。
【００１４】
また、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記ヒーターが前記加熱筒の軸線方向に隙間をあけて複数並設されており、前記冷却水ジャケットが少なくとも前記隙間に配置されていることがさらに望ましい。
【００１５】
この発明においては、ヒーターが加熱筒の軸線方向に隙間をあけて複数並設されて、この隙間に露出した加熱筒本体を直接的に冷却水ジャケットで冷却することができる。これにより、加熱筒本体の冷却を効率的に行なうことができる。
【００１６】
さらに、本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構においては、前記冷却水ジャケットが前記軸線方向に複数並設されるとともに、前記軸線方向に隣り合う前記冷却水ジャケット同士が互いの前記中空部を連通させる連通管を介して連結されていることが望ましい。
【００１７】
この発明においては、軸線方向に隣り合う冷却水ジャケットが連結管を通じて連結されているため、１つの冷却水ジャケットに供給した冷却水を他の冷却水ジャケットに流通させることができる。これにより、熱容量が大きい冷却水を順次加熱筒から熱を吸熱しつつ長く加熱筒の外周に沿って流通させることができるため、より効率的に加熱筒を冷却することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の射出成形機の加熱筒冷却機構によれば、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒等のメンテナンス時に、加熱筒を確実に効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することができるため、成形材料の切換やメンテナンスを早期に行なって射出成形機の運転を停止する時間を短縮することができる。これにより、生産性の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１から図５を参照し、本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構について説明する。本実施形態は、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒等のメンテナンス時に、加熱筒を効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することが可能な射出成形機の加熱筒冷却機構に関するものである。
【００２０】
本実施形態の射出成形機Ａは、いわゆる横型射出成形機であって、図１に示すように、上下方向に立設された固定盤１と、固定盤１を挟んで一方の側（すなわち、固定盤１の水平方向を向く一面１ａ側）に設けられた射出装置２と、固定盤１を挟んで他方の側（すなわち、固定盤１の水平方向を向く他面１ｂ側）に設けられた図示せぬ型締装置とを備えて構成されている。なお、固定盤１は、型締装置の一部を構成している。固定盤１は、下端１ｃをマシンボディ３に繋げて固設され、上下方向略中央に一面１ａから他面１ｂに貫通するノズル挿通口１ｄが形成されている。また、固定盤１の他面１ｂ側には、上下方向略中央に金型保持部１ｅが設けられており、この金型保持部１ｅに固定側金型Ｋ１が取り付けられている。この固定側金型Ｋ１には、型締装置の可動盤が固定盤１に対して前後に（水平方向に）進退することによって、可動盤に保持された可動側金型Ｋ２が型締あるいは型開される。
【００２１】
また、射出装置２は、射出ユニット５と、この射出ユニット５を固定盤１に対して前後に（水平方向に）進退させるための例えばネジ機構などを有する図示せぬ進退駆動機構とを備えて構成されている。射出ユニット５には、先端に射出ノズル６を備え、軸線Ｏ１方向を水平方向に向けて配設された加熱筒７がその後端を繋げて設けられている。このように射出ユニット５に設けられた加熱筒７は、進退駆動機構の駆動によって射出ユニット５とともに軸線Ｏ１方向（水平方向）に進退する。
【００２２】
ここで、本実施形態の加熱筒７は、図２に示すように、略円筒状の加熱筒本体１０と、加熱筒本体１０の外周及び射出ノズル６の外周を覆うように設けられた複数のヒーター（ヒーターバンド）１１とを備えて構成されている。加熱筒本体１０の外周に取り付けられた複数のヒーター１１は、加熱筒本体１０の射出ノズル６が繋がる先端１０ａ側から射出ユニット５に繋がる後端１０ｂ側までの間に軸線Ｏ１方向に所定の間隔（隙間Ｈ）をあけて並設されている。
【００２３】
また、加熱筒７は、図２及び図３に示すように、複数の加熱部に区画され、本実施形態では、軸線Ｏ１方向先端１０ａ側（射出ノズル６の後端側）から後端１０ｂ側に向けて順に第１加熱部１２、第２加熱部１３、第３加熱部１４、第４加熱部１５、第５加熱部１６に区画されている。第１加熱部１２は、射出ノズル６の後端側のヒーター１１（１１ａ）が設けられた範囲、第２加熱部１３は、射出ノズル６の後端側ヒーター１１ａと軸線Ｏ１方向に隣り合う加熱筒本体１０の先端１０ａ側の１つのヒーター１１（１１ｂ）が設けられた範囲、第３加熱部１４は、第２加熱部１３の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に隣り合うヒーター１１（本実施形態では４つのヒーター１１ｃ）が設けられた範囲、第４加熱部１５は、第３加熱部１４の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に隣り合うヒーター１１（本実施形態では４つのヒーター１１ｄ）が設けられた範囲、第５加熱部１６は、第４加熱部１５の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に隣り合う１つのヒーター１１（１１ｅ）が設けられた範囲とされている。
【００２４】
さらに、加熱筒７には、図３に示すように、複数の温度センサ２０が取り付けられ、本実施形態では、６つの温度センサ２０が取り付けられている。このうち２つの温度センサ２０ａ、２０ｂは、射出ノズル６の先端側と後端側にそれぞれ１つずつ取り付けられている。また、第２加熱部１３、第３加熱部１４、第４加熱部１５、第５加熱部１６のそれぞれの軸線Ｏ１方向略中央に、これら加熱部１３、１４、１５、１６の温度をそれぞれ検出可能に温度センサ２０ｃ〜２０ｆが１つずつ取り付けられている。なお、第１加熱部１２と第２加熱部１３と第５加熱部１６に設けられた温度センサ２０ｂ、２０ｃ、２０ｆ（２０）は、各加熱部１２、１３、１６のヒーター１１ａ、１１ｂ、１１ｅ（１１）の軸線Ｏ１方向略中央に、第３加熱部１４と第４加熱部１５に設けられた温度センサ２０ｄ、２０ｅ（２０）は、軸線Ｏ１方向に隣り合うヒーター１１ｃ、１１ｄの隙間Ｈ部分に取り付けられている。
【００２５】
また、本実施形態の加熱筒７には、図３及び図４に示すように、例えば成形材料の切換時やメンテナンス時に、高温の加熱筒７（加熱筒本体１０及びヒーター１１）を冷却するための加熱筒冷却機構Ｂが取り付けられている。本実施形態において、加熱筒冷却機構Ｂは、第３加熱部１４と第４加熱部１５にそれぞれ取り付けられ、各加熱部１４、１５を冷却する第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２とを備えている。また、これら第１及び第２水冷機構Ｂ１、Ｂ２は、軸線Ｏ１方向に隣り合うヒーター１１ｃ、１１ｄの隙間Ｈにそれぞれ配置された複数の冷却水ジャケット２１を備えている。さらに、各冷却水ジャケット２１は、平面視略Ｃ字状の板状に形成され、且つ中空構造で形成された上下一対の上部冷却水ジャケット２２と下部冷却水ジャケット２３とを備えて構成されている。
【００２６】
そして、上部冷却水ジャケット２２は、隙間Ｈに露出した加熱筒本体１０の上方側の外周面（加熱筒７の外周側）に凹円弧状の内側縁端部２２ａを接触させるとともに外側縁端部２２ｂを加熱筒７の軸線Ｏ１直交方向外側（上方側）に突出させて設けられている。また、下部冷却水ジャケット２３は、加熱筒本体１０の下方側の外周面（加熱筒７の外周側）に凹円弧状の内側縁端部２３ａを接触させるとともに外側縁端部２３ｂを軸線Ｏ１直交方向外側（下方側）に突出させて設けられている。さらに、第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２は、それぞれ、軸線Ｏ１方向に隣り合う冷却水ジャケット２１の上部冷却水ジャケット２２同士が、第１連通管（連通管）２４で連結され、互いの上端側の中空部同士がこの第１連通管２４を介して連通されている。さらに、軸線Ｏ１方向に隣り合う冷却水ジャケット２１の下部冷却水ジャケット２３同士も、第２連通管（連通管）２５で連結され、互いの下端側の中空部同士がこの第２連通管２５を介して連通されている。また、各冷却水ジャケット２１には、一対の上部冷却水ジャケット２２と下部冷却水ジャケット２３の中空部を連通させる略Ｕ字状の第３連通管２６が取り付けられている。この第３連通管２６は、一端が上部冷却水ジャケット２２の下端側に、他端が下部冷却水ジャケット２３の上端側に連結されて、加熱筒７の先端１０ａ側に隣り合うヒーター１１ｃ、１１ｄ（１１）の軸線Ｏ１方向中央付近まで突設されている。
【００２７】
さらに、第１及び第２水冷機構Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの最後方側（加熱筒７の軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側）に設けられた各冷却水ジャケット２１には、上部冷却水ジャケット２２の中空部と連通するように一端が上部冷却水ジャケット２２の上端側に繋がり、他端が軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に向けて延びる排水管２７と、下部冷却水ジャケット２３の中空部と連通するように一端が下部冷却水ジャケット２３の下端側に繋がり、他端が軸線Ｏ１方向後端１０ｂ側に向けて延びる給水管２８とが取り付けられている。
【００２８】
また、第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２には、図５に示すように、それぞれ、給水管２８に冷却水Ｗを供給するとともに、第２及び第３連通管２５、２６を通じて各冷却水ジャケット（各冷却水ジャケット２１の中空部）２１に冷却水Ｗを供給するための冷却水供給機構３０と、給水管２８に空気Ｓを供給するとともに、第２及び第３連通管２５、２６を通じて各冷却水ジャケット（各冷却水ジャケット２１の中空部）２１に空気Ｓを流通させて、各冷却水ジャケット２１内の冷却水Ｗを第１連通管２４及び排水管２７を通じて外部に排出するための冷却水除去機構３１とが繋げられている。なお、これら冷却水供給機構３０と冷却水除去機構３１が本実施形態の冷却水給排機構を構成している。
【００２９】
本実施形態において、冷却水供給機構３０は、冷却水Ｗを貯留した貯水槽３２と、一端が給水管２８に繋がる第１配管３３と、第１配管３３の他端が繋げられ、この第１配管３３を介して貯水槽３２内の冷却水Ｗを供給管２８に送水する例えばポンプなどの送水手段３４と、第１配管３３を開閉する例えば電磁弁などの第１切換弁３５と、一端が排水管２７に、他端が貯水槽３２に繋がって、排水管２７から排出された冷却水Ｗを貯水槽３２に回収するための第２配管３６と、第２配管３６を開閉する例えば電磁弁などの第２切換弁３７とを備えて構成されている。なお、冷却水供給機構３０は、必ずしも上記構成に限定されるものではなく、例えば水道水の蛇口に第１配管３３の他端を繋げて水道水（冷却水Ｗ）を蛇口から直接的に給水管２８に送るようにしたり、第２配管３６を流れる排水Ｗを貯水槽３２に回収させることなく側溝などの外部に排出するようにしてもよい。また、送水手段３４や蛇口と第１切換弁３５との間に熱交換器などを介装し、給水管２８に供給する冷却水Ｗの温度を調整するようにしてもよい。
【００３０】
一方、冷却水除去機構３１は、例えばコンプレッサーなどの空気供給手段３８と、一端が第１配管３３の第１切換弁３５よりも供給管２８側に繋がり第１配管３３を分岐するように設けられ、他端が空気供給手段３８に繋がる第３配管３９と、第３配管３９を開閉する例えば電磁弁などの第３切換弁４０と、一端が第２配管３６の第２切換弁３７よりも排水管２７側に繋がり第２配管３６を分岐するように設けられ、他端が例えば側溝などの外部に配置された第４配管４１と、第４配管４１を開閉する例えば電磁弁などの第４切換弁４２とを備えて構成されている。また、本実施形態においては、冷却水供給機構３０の送水手段３４と第１切換弁３５と第２切換弁３７と、冷却水除去機構３１の空気供給手段３８と第３切換弁４０と第４切換弁４２と、各温度センサ２０とに、それぞれ図示せぬ制御装置が接続されている。そして、例えば制御装置のスイッチ操作や各温度センサ２０の検出結果を基に、この制御装置によって、送水手段３４と空気供給手段３８と第１から第４切換弁３５、３７、４０、４２のそれぞれの駆動が制御される。
【００３１】
また、加熱筒７は、図３から図５に示すように、冷却水ジャケット２１とともに、軸線Ｏ１を挟んで上方側から上部カバー４３で、下方側から下部カバー４４で覆われ、すなわち、上部カバー４３と下部カバー４４によって、加熱筒本体１０、ヒーター１１、温度センサ２０、冷却水ジャケット２１などが被覆されて、この内部に収容されている。さらに、図２及び図３に示すように、加熱筒７の加熱筒本体１０内には、後端１０ｂ側から成形材料を射出ノズル６から射出させるためのスクリュー４５が挿入されている。
【００３２】
ついで、上記の構成からなる射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂによって高温の加熱筒７を冷却する方法について説明し、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂの作用及び効果について説明する。
【００３３】
はじめに、上記構成からなる射出成形機Ａを用いて射出成形を行なう際には、固定側金型Ｋ１と可動側金型Ｋ２を型締装置で型締した後に、射出ユニット５を前進させ、射出ノズル６を固定盤１のノズル挿通口１ｄを通じて固定側金型Ｋ１に所定の押付力で当接させる。このとき、加熱筒７の後端１０ｂ側に取り付けられたホッパなどから加熱筒本体１０内に固形樹脂などの成形材料が投入される。そして、加熱筒７（加熱筒本体１０）がヒーター１１で例えば３００℃を超える温度で加熱され、これとともに成形材料が加熱筒本体１０内で溶融され、加熱筒本体１０に挿入したスクリュー４５の駆動によって射出ノズル６から射出される。これにより、型締した一対の金型Ｋ１、Ｋ２のキャビティーに溶融した成形材料が充填される。
【００３４】
一方、例えば上記のような溶融温度が３００℃を超える成形材料から溶融温度が２５０℃の成形材料に切り換える際や、加熱筒７等のメンテナンスを行なう際には、加熱筒７を冷却する必要がある。本実施形態では、例えば作業者が制御装置のスイッチ操作を行なうと、制御装置から冷却水供給機構３０の送水手段３４と第１切換弁３５と第２切換弁３７に動作指令が出され、送水手段３４が駆動を開始するとともに、第１切換弁３５及び第２切換弁３７が第１配管３３及び第２配管３６を開放させる。これにより、貯水槽３２内の冷却水Ｗが給水管２８を通じて冷却水ジャケット２１に供給される。このとき、供給した冷却水Ｗは、第２連通管２５を通じて全ての冷却水ジャケット２１の下部冷却水ジャケット２３に送られ、冷却水ジャケット２１内の空気を排水管２７から排出させながら、順次、第３連通管２６と上部冷却水ジャケット２２と第１連通管２４とに冷却水Ｗが流通し、この冷却水Ｗが供給管２８から排水管２７に向けて流通してゆく。ここで、本実施形態では、下方から上方に向けて冷却水Ｗが供給されてゆくため、冷却水ジャケット２１内にエア溜まりなどが生じることなく確実に冷却水ジャケット２１内を満たして冷却水Ｗが流通する。
【００３５】
このように冷却水Ｗが流通するとともに、冷却水ジャケット２１が低温化され、且つ冷却水ジャケット２１（流通する冷却水Ｗ）に高温の加熱筒本体１０やヒーター１１の熱が吸熱されてゆく。このとき、従来のように加熱筒７に空気を吹付けて冷却するものと比較し、本実施形態のように空気よりも比熱、熱伝導率が大きく格段に熱容量が大きい冷却水Ｗを冷媒として用いることによって、高温に加熱した加熱筒７が効率的に且つ早期に冷却される。また、隣り合うヒーター１１の隙間Ｈに露出した加熱筒本体１０に上部冷却水ジャケット２２や下部冷却水ジャケット２３の内側縁端部２２ａ、２３ａを接触させて冷却水ジャケット２１が設けられ、且つ各ヒーター１１ｃ、１１ｄが冷却水ジャケット２１で挟まれているため、このような冷却水ジャケット２１に流通した冷却水Ｗによって確実に且つ効率的に高温の加熱筒本体１０の熱が吸熱されてゆく。さらに、複数の冷却水ジャケット２１内に、冷却水Ｗが順次流通して供給されるため、すなわち、低温で熱容量の大きな冷却水Ｗと高温の加熱筒７との接触時間が長くなるため、この点からも確実に且つ効率的に加熱筒本体１０の熱が吸熱されてゆく。
【００３６】
そして、冷却水Ｗによって効率的に且つ早期に加熱筒７が所望の温度に冷却したことを確認した段階で、温度センサ２０の検出結果を基に、制御装置から冷却水供給機構３０の送水手段３４と第１切換弁３５と第２切換弁３７に指令が出され、送水手段３４の駆動が停止されるとともに、第１切換弁３５及び第２切換弁３７が第１配管３３及び第２配管３６を閉鎖させる。これとともに、制御装置から冷却水除去機構３１の空気供給手段３８と第３切換弁４０と第４切換弁４２とに動作指令が出され、空気供給手段３８が駆動を開始し、第３切換弁４０及び第４切換弁４２が第３配管３９及び第４配管４１を開放させる。これにより、空気供給手段３８から送られた空気Ｓが、供給管２８を通じて冷却水ジャケット２１に供給される。このとき、供給した空気Ｓは、第２連通管２５を通じて全ての冷却水ジャケット２１の下部冷却水ジャケット２３に送られ、冷却水ジャケット２１内の冷却水Ｗを排水管２７から排出させながら、順次、第３連通管２６と上部冷却水ジャケット２２と第１連通管２４とに流通してゆく。そして、順次排水管２７から排出された冷却水Ｗが第４配管４１を通じて外部に放流され、この第４配管４１から冷却水Ｗが排出されなくなった時点、すなわち冷却水ジャケット２１を流通した空気Ｓが第４配管４１から排気されるようになった時点で、全ての冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内（第１水冷機構Ｂ１及び第２水冷機構Ｂ２内）に、冷却水Ｗが残ることなく完全に空気Ｓが満たされる。
【００３７】
このように第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２から冷却水Ｗを除去することによって、射出成形を再開した際に、加熱筒７の加熱に伴って第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２の中空部内で冷却水Ｗが蒸発し、この蒸気圧によって冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６などに破損が生じることが確実に防止される。
【００３８】
したがって、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂにおいては、空気よりも比熱、熱伝導率が大きく格段に熱容量が大きい冷却水Ｗを冷媒として用いることにより、高温に加熱した加熱筒７を効率的に且つ早期に冷却することができる。
【００３９】
また、加熱筒７が所望の温度に冷却された後に、冷却水給排機構（冷却水除去機構３１）によって、第１水冷機構Ｂ１及び第２水冷機構Ｂ２（冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６）中に残った冷却水Ｗを外部に除去することができる。これにより、射出成形作業を再開し、再度加熱筒７を加熱させた際に、第１水冷機構Ｂ１及び第２水冷機構Ｂ２内に残った冷却水Ｗが蒸発しその蒸気圧によって冷却水ジャケット２１などに破損が生じることを確実に防止できる。
【００４０】
さらに、ヒーター１１が加熱筒７の軸線Ｏ１方向に隙間Ｈをあけて複数並設されて、この隙間Ｈに露出した加熱筒本体１０を直接的に冷却水ジャケット２１で冷却することができる。これにより、加熱筒本体１０の冷却を効率的に行なうことができる。
【００４１】
また、軸線Ｏ１方向に隣り合う冷却水ジャケット２１が第１及び第２連結管２４、２５を通じて連結されているため、１つの冷却水ジャケット２１に供給した冷却水Ｗを他の冷却水ジャケット２１に流通させることができる。これにより、熱容量が大きい冷却水Ｗを順次加熱筒７から熱を吸熱しつつ長く加熱筒７の外周に沿って流通させることができるため、より効率的に加熱筒７を冷却することが可能になる。
【００４２】
よって、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｂによれば、例えば高温で溶融する成形材料から溶融温度が低い成形材料への切換時や加熱筒７等のメンテナンス時に、加熱筒７を確実に効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することができるため、成形材料の切換やメンテナンスを早期に行なって射出成形機Ａの運転を停止する時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることが可能になる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、加熱筒冷却機構Ｂが、第３加熱部１４と第４加熱部１５にそれぞれ取り付けられた第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２とで構成されているものとしたが、例えば図６に示すように第１加熱部１２と第２加熱部１３との隙間Ｈにも第１水冷機構Ｂ１に繋がる冷却水ジャケット２１を設け、第２加熱部１３とともに、この冷却水ジャケット２１の第３連通管２６によって第１加熱部１２をも冷却するように構成してもよい。
【００４４】
また、これに加えて、加熱筒冷却機構Ｂが第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２とに区分して構成されることに限定する必要はなく、第１水冷機構Ｂ１と第２水冷機構Ｂ２を連通させるように構成し、供給管２８から供給した冷却水Ｗを全ての冷却水ジャケット２１を流通させて加熱筒７を冷却するようにしてもよい。さらに、本実施形態よりも多くの水冷機構を備えて加熱筒冷却機構Ｂが構成されてもよい。また、各水冷機構Ｂ１、Ｂ２に供給管２８及び排水管２７がそれぞれ１つずつ設けられているものとしたが、供給管２８及び排水管２７がそれぞれ複数設けられていてもよい。すなわち、１つの水冷機構Ｂ１、Ｂ２に対して、複数の箇所から冷却水Ｗを供給したり、複数の箇所から流通させた冷却水Ｗを排出させるようにしてもよく、このようにした場合には、より確実に冷却水Ｗを全体に流通させることができ、さらなる冷却効率の向上を図ることが可能である。
【００４５】
さらに、本実施形態では、軸線Ｏ１方向に隣り合うヒーター１１の隙間Ｈに冷却水ジャケット２１が配置されているものとしたが、冷却水ジャケット２１を、各ヒーター１１を覆うように（加熱筒７を覆うように）形成して設けてもよい。また、各冷却水ジャケット２１が分離した上部冷却水ジャケット２２と下部冷却水ジャケット２３とからなり、第３連通管２６を介して互いの中空部が連通されているものとしたが、各冷却水ジャケット２１は必ずしも上部と下部とに分離して形成されている必要はなく、一つの中空構造の冷却水ジャケットで構成されてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、射出成形機Ａを横型射出成形機とし、その軸線Ｏ１を水平方向に向けて配置された加熱筒７に、本発明に係る加熱筒冷却機構Ｂを適用した例をもって説明を行なったが、本発明に係る射出成形機の加熱筒冷却機構は、竪型射出成形機の加熱筒７に適用されてもよい。この場合には、軸線Ｏ１を上下方向に配して加熱筒７が設けられるため、加熱筒７の下方側（射出ノズル６側、先端１０ａ側）に供給管２８を設け、下方側の冷却水ジャケット２１から上方の冷却水ジャケット２１の中空部を順次満たすように冷却水Ｗを供給して、下方から上方に向けて流通した冷却水Ｗを、加熱筒７の上方側（射出ユニット５側、後端１０ｂ側）に設けた排水管２７から排出させるようにすれば、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００４７】
さらに、本実施形態では、冷却水除去機構３１の空気供給手段３８が繋がる第３配管３９が第１配管３３に繋げられ、この第１配管３３を通じて供給管２８から空気Ｓを供給し、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを、排水管２７から排出させて除去し、この除去した冷却水Ｗを、排水管２７に繋がる第２配管３６及び第４配管４１を通じて外部に除去するものとしたが、冷却水除去機構３１は、空気供給手段３８が繋がる第３配管３９を第２配管３６に繋げ、第４配管４１を第１配管３３に繋げて構成されてもよい。この場合には、空気供給手段３８から送られた空気Ｓが排水管２７から供給され、これとともに供給管２８から冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを順次排出させて除去することができる。これにより、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを上方から下方に向けて押し出すように空気Ｓを供給（流通）させることができるため、本実施形態のように下方から上方に向けて押し出すよりも、より確実に冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗを除去することができる。よって、射出成形を再開した際に、加熱筒７の加熱に伴って残存した冷却水Ｗが蒸発し、この蒸気によって冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６などに破損が生じることをより確実に防止できる。
【００４８】
ついで、図７を参照し、本発明の第２実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構について説明する。本実施形態は、第１実施形態と同様、例えば成形材料の切換時やメンテナンス時に、加熱筒を効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することが可能な横型射出成形機の加熱筒冷却機構に関するものである。よって、ここでは、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００４９】
本実施形態の加熱筒冷却機構Ｃにおいては、図６に示した第１実施形態の加熱筒冷却機構Ｂに対し、図７に示すように、送風機構Ｅを付加して構成されている。すなわち、本実施形態においては、加熱筒冷却機構Ｃが、第２及び第３加熱部１３、１４を冷却水ジャケット２１と第１から第３連通管２４、２５、２６に流通する冷却水Ｗで冷却する第１水冷機構Ｂ１と、第４加熱部１５を冷却水ジャケット２１と第１から第３連通管２４、２５、２６に流通する冷却水Ｗで冷却する第２水冷機構Ｂ２とに加えて、第２加熱部１３、第３加熱部１４及び第４加熱部１５にそれぞれ冷却空気Ｒを吹付けてこれらを冷却する第１空冷機構Ｅ１、第２空冷機構Ｅ２及び第３空冷機構Ｅ３からなる送風機構Ｅが具備されている。
【００５０】
そして、第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、それぞれブロア（送風装置）５０と例えば図示せぬ多数の貫通孔を備えた整流板５１とを備えて構成されている。このうち、第１空冷機構Ｅ１は、下部カバー４４に形成された第１突出部４４ａの突出方向先端にブロア５０が取り付けられており、第１突出部４４ａは、下部カバー４４の第２加熱部１３を覆っている部分のうち軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側の一部を除いた部分が軸線Ｏ１直交方向外側（下方側）に突出して形成されている。また、第１突出部４４ａで形成される空間Ｍ１をヒーター１１ｂ側（加熱筒本体１０や第１水冷機構Ｂ１の第２連通管２５側）とブロア５０側とに区画するように、且つ第２加熱部１３のヒーター１１ｂの外周面に対向するように、一つの整流板５１が第１突出部４４ａに支持されて設けられている。この第１空冷機構Ｅ１においては、ブロア５０から第１突出部４４ａの空間Ｍ１内に送気された冷却空気Ｒが整流板５１を通過するとともに整流され、第２加熱部１３のヒーター１１ｂの下方側からその外周面に直交するように吹き付けられる。このように第２加熱部１３のヒーター１１ｂに下方側から吹付けられた冷却空気Ｒは、下部カバー４４及び上部カバー４３とヒーター１１ｂとの間の空間を上方に向けて流通してゆき、第２加熱部１３の加熱筒本体１０の熱を吸熱してゆく。そして、第２加熱部１３の加熱筒本体１０から吸熱して温度が上昇した冷却空気Ｒは、第２加熱部１３を覆っている部分の上部カバー４３に貫通して形成された図示せぬ排気口から外部に排出される。
【００５１】
第２空冷機構Ｅ２は、下部カバー４４に形成された第２突出部４４ｂの先端にブロア５０が取り付けられており、第２突出部４４ｂは、下部カバー４４の第３加熱部１４を覆っている部分のうち軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側の一部を除いた部分が軸線Ｏ１直交方向外側に突出して形成されている。また、第２突出部４４ｂによって形成された空間Ｍ２を、ヒーター１１ｃ側とブロア５０側とに区画するように複数の整流板５１（本実施形態においては４つ）が設けられている。このとき、第１空冷機構Ｅ２の複数の整流板５１は、軸線Ｏ１に沿って且つ軸線Ｏ１方向に間隔をあけて設けられており、第３加熱部１４の４つのヒーター１１ｃにそれぞれ１つずつ対向するように配置されている。そして、これら複数の整流板５１は、隣り合う整流板５１の対向する端部同士が連結部材５２を介して繋げられ、且つ軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側にそれぞれ配置された２つの整流板５１の端部が第２突出部４４ｂに接続されている。これにより、複数の整流板５１は、連結部材５２を介して第２突出部４４ｂに支持されている。この第２空冷機構Ｅ２においては、ブロア５０から第２突出部４４ｂの空間Ｍ２内に送気された冷却空気Ｒが、各整流板５１で整流され、第３加熱部１４の各ヒーター１１ｃの下方側からその外周面に直交するように吹き付けられる。このとき、各ヒーター１１ｃの軸線Ｏ１方向両側にそれぞれ冷却水ジャケット２１が設けられているため、各ヒーター１１ｃに下方側から吹付けられた冷却空気Ｒは、各ヒーター１１ｃの外周面に沿って上方に流通してゆき、第３加熱部１４の加熱筒本体１０の熱を吸熱してゆく。そして、温度が上昇した冷却空気Ｒは、第３加熱部１４を覆っている上部カバー４３の各ヒーター１１ｃに対応する位置にそれぞれ貫通して形成された図示せぬ排気口から外部に排出される。
【００５２】
第３空冷機構Ｅ３は、下部カバー４４に形成された第３突出部４４ｃの先端にブロア５０が取り付けられており、第３突出部４４ｃは、下部カバー４４の第４加熱部１５を覆っている部分のうち軸線Ｏ１方向先端１０ａ側と後端１０ｂ側の一部を除いた部分が軸線Ｏ１直交方向外側に突出して形成されている。また、第３突出部４４ｃによって形成された空間Ｍ３を、ヒーター１１ｄ側とブロア５０側とに区画するように複数の整流板５０（本実施形態においては４つ）が設けられている。これら複数の整流板５０は、第２空冷機構Ｅ２と同様、第４加熱部１５の４つのヒーター１１ｄにそれぞれ１つずつ対向するように配置されるとともに、連結部材５２を介して第３突出部４４ｃに支持されている。そして、この第３空冷機構Ｅ３においても、ブロア５０から第３突出部４４ｃの空間Ｍ３内に送気された冷却空気Ｒが、各整流板５０で整流され、第４加熱部１５の各ヒーター１１ｄの下方側から吹き付けられ、各ヒーター１１ｄの外周面に沿って上方に流通し、第４加熱部１５の熱を吸熱してゆく。上方に向けて流通した冷却空気Ｒは、第４加熱部１５を覆っている上部カバー４３の各ヒーター１１ｄに対応する位置にそれぞれ貫通して形成された図示せぬ排気口から外部に排出される。
【００５３】
また、第１実施形態の制御装置と第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の各ブロア５０が接続され、制御装置によって各ブロア５０の駆動が制御されている。
【００５４】
ついで、上記の構成からなる射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｃによって高温の加熱筒７を冷却する方法について説明し、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｃの作用及び効果について説明する。
【００５５】
成形材料の切換時やメンテナンス時に、例えば作業者が制御装置のスイッチ操作を行なうとともに、第１実施形態と同様、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６に冷却水Ｗが流通し、高温の加熱筒本体１０の熱が吸熱されてゆく。
【００５６】
また、本実施形態においては、上記のように制御装置のスイッチ操作を行なった際に、第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の各ブロア５０が駆動を開始する。これにより、第２から第４加熱部１３、１４、１５の各ヒーター１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに冷却空気Ｒが吹き付けられ、各ヒーター１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの外周面に沿って冷却空気Ｒが上方に向けて流通することで、各加熱部１３、１４、１５の熱が吸熱されてゆく。さらに、このように供給した冷却空気Ｒは、第１水冷機構Ｂ１や第２水冷機構Ｂ２の冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６にも接触する。このため、第１水冷機構Ｂ１や第２水冷機構Ｂ２を冷却する効果も得られ、これらを流通する冷却水Ｗを低温化させる。
【００５７】
そして、制御装置に送られた各温度センサ２０の検出結果を基に、所望の温度に低温化した加熱部１３、１４、１５から、低温化した加熱部１３、１４、１５に冷却空気Ｒを送気している第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のブロア５０の駆動を、順次制御装置が停止させる。また、このとき、制御装置は、各温度センサ２０の検出結果を基に、あるいは第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の各ブロア５０の駆動状態を基に、所望の温度に低温化した加熱部１２、１３、１４、１５を冷却している第１水冷機構Ｂ１または第２水冷機構Ｂ２の冷却水Ｗの流通を停止させる。具体的に、例えば第４加熱部１５を冷却している第３空冷機構Ｅ３のブロア５０の駆動が停止するとともに、これを検出した制御装置が、同じく第４加熱部１５を冷却している第２水冷機構Ｂ２の冷却水Ｗの供給を停止させるように、冷却水供給機構３０の送水手段３４の駆動を停止させ、第１切換弁３５と第２切換弁３７に動作指令を出して第１配管３３及び第２配管３６を閉鎖させる。そして、これとともに、制御装置から冷却水除去機構３１の空気供給手段３８と第３切換弁４０と第４切換弁４２とに動作指令が出され、空気供給手段３８が駆動を開始し、第３切換弁４０及び第４切換弁４２が第３配管３９及び第４配管４１を開放させる。これにより、空気供給手段３８から送られた空気Ｓで、冷却水ジャケット２１や第１から第３連通管２４、２５、２６内の冷却水Ｗが排出され、全ての冷却水Ｗが排出される所定時間を経過した段階で、制御装置が空気供給手段３８の駆動を停止させ、且つ第３切換弁４０に動作指令を出して第３配管３９を閉鎖させる。
【００５８】
このように順次所望の温度に低温化した加熱部１３、１４、１５から、各加熱部１３、１４、１５を冷却する第１水冷機構Ｂ１、第２水冷機構Ｂ２、第１から第３空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３による冷却作業を終了させてゆくことで、最終的に加熱筒７の全体が所望の温度に低温化されることになる。
【００５９】
なお、例えば、型締力が８５０ｔｏｎクラスの射出成形機Ａに搭載される大型の加熱筒７を、３００℃から２５０℃に冷却させる場合には、自然放熱で８０分の時間を要する。また、第１実施形態の加熱筒冷却機構Ｂを適用した場合には、２３分に短縮される。これに対し、本実施形態の加熱筒冷却機構Ｃを適用し、上記の操作で冷却を行った場合には、１８分まで短縮できることが実証されている。
【００６０】
したがって、本実施形態の射出成形機Ａの加熱筒冷却機構Ｃにおいては、第１実施形態に示した加熱筒冷却機構Ｂよりもさらに加熱筒７を効率的に且つ早期に所望の温度に冷却することができる。よって、成形材料の切換やメンテナンスをさらに早期に行なうことができ、射出成形機Ａの運転を停止する時間を大幅に短縮することができるため、さらなる生産性の向上を図ることが可能になる。
【００６１】
なお、本発明に係る射出成形機の加熱筒冷却機構の第２実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態に示した変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、送風機構Ｅが第１空冷機構Ｅ１、第２空冷機構Ｅ２、第３空冷機構Ｅ３の３つの空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３で構成されているものとしたが、送風機構Ｅの空冷機構の数を限定する必要はない。
【００６２】
また、これに関連して、送風機構Ｅの各空冷機構Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３にそれぞれ１つずつ送風装置（ブロア）５０が設けられているものとしたが、例えば１つの送風装置５０によって複数の加熱部に冷却空気Ｒを送気するようにしてもよい。逆に、第１突出部４４ａと第２突出部４４ｂと第３突出部４４ｃを１つの突出部として形成し、すなわち各突出部４４ａ、４４ｂ、４４ｃの空間Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を軸線Ｏ１方向に１つの空間として連続させるように１つの突出部を形成し、この突出部の先端に１つあるいは複数の送風装置５０を設けてもよい。
【００６３】
さらに、本実施形態では、送風機構Ｅが送風装置５０と整流板５１と連結部材５２を備えて構成されているものとしたが、少なくとも送風装置５０を具備してヒーター１１や加熱筒本体１０を冷却空気Ｒで冷却できればよく、特に送風機構Ｅの構成を限定する必要はない。また、上部カバー４３や下部カバー４４を設けず、送風装置５０から直接冷却空気Ｒをヒーター１１や加熱筒本体１０に吹き付けてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、送風機構Ｅが下部カバー４４に設けられて、下方から上方に向けて冷却空気Ｒを流通させるものとしたが、上部カバー４３に設けて上方から下方に向けて冷却空気Ｒを流通させてもよい。
【００６５】
さらに、上部カバー４３に排気口を形成して冷却空気Ｒを外部に排出させるものとしたが、例えば上部カバー４３及び下部カバー４４の外部に連通した他の隙間などから冷却空気Ｒを排出できる場合には、特に排気口を設ける必要はなく、排気口を設ける場合においても位置や形状を限定する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る射出成形機を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を取り付ける加熱筒を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構の冷却水給排機構を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る射出成形機の加熱筒冷却機構を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
５ 射出ユニット
６ 射出ノズル
７ 加熱筒
１０ 加熱筒本体
１０ａ 先端
１０ｂ 後端
１１ ヒーター
１２ 第１加熱部
１３ 第２加熱部
１４ 第３加熱部
１５ 第４加熱部
１６ 第５加熱部
２０ 温度センサ
２１ 冷却水ジャケット
２２ 上部冷却水ジャケット
２３ 下部冷却水ジャケット
２４ 第１連通管（連通管）
２５ 第２連通管（連通管）
２６ 第３連通管
２７ 排水管
２８ 給水管
３０ 冷却水供給機構（冷却水給排機構）
３１ 冷却水除去機構（冷却水給排機構）
４３ 上部カバー
４４ 下部カバー
４５ スクリュー
５０ 送風装置
５１ 整流板
５２ 連結部材
Ａ 射出成形機
Ｂ 加熱筒冷却機構
Ｂ１ 第１水冷機構
Ｂ２ 第２水冷機構
Ｃ 加熱筒冷却機構
Ｅ 送風機構
Ｅ１ 第１空冷機構
Ｅ２ 第２空冷機構
Ｅ３ 第３空冷機構
Ｈ 隙間
Ｏ１ 加熱筒の軸線
Ｒ 冷却空気
Ｓ 空気
Ｗ 冷却水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に射出ノズルが設けられ、後端を前後に進退可能な射出ユニットに繋げて支持された加熱筒本体と、該加熱筒本体の外周に設けられたヒーターとを備えてなる加熱筒を冷却するための射出成形機の加熱筒冷却機構であって、
前記加熱筒の外周側に設けられ、中空部に流通した冷却水で前記加熱筒を冷却する冷却水ジャケットを備えることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項２】
請求項１記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記加熱筒の外周側に冷却空気を吹付ける送風機構を備えることを特徴とする加熱筒冷却機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記冷却水ジャケットに前記冷却水を供給するととともに、前記加熱筒が所望の温度に冷却された後に、前記冷却水ジャケットの中空部に空気を供給して該中空部内の前記冷却水を外部に排出させる冷却水給排機構を備えることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記ヒーターが前記加熱筒の軸線方向に隙間をあけて複数並設されており、前記冷却水ジャケットが少なくとも前記隙間に配置されていることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記冷却水ジャケットが前記軸線方向に複数並設されるとともに、前記軸線方向に隣り合う前記冷却水ジャケット同士が互いの前記中空部を連通させる連通管を介して連結されていることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項１】
先端に射出ノズルが設けられ、後端を前後に進退可能な射出ユニットに繋げて支持された加熱筒本体と、該加熱筒本体の外周に設けられたヒーターとを備えてなる加熱筒を冷却するための射出成形機の加熱筒冷却機構であって、
前記加熱筒の外周側に設けられ、中空部に流通した冷却水で前記加熱筒を冷却する冷却水ジャケットを備えることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項２】
請求項１記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記加熱筒の外周側に冷却空気を吹付ける送風機構を備えることを特徴とする加熱筒冷却機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記冷却水ジャケットに前記冷却水を供給するととともに、前記加熱筒が所望の温度に冷却された後に、前記冷却水ジャケットの中空部に空気を供給して該中空部内の前記冷却水を外部に排出させる冷却水給排機構を備えることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記ヒーターが前記加熱筒の軸線方向に隙間をあけて複数並設されており、前記冷却水ジャケットが少なくとも前記隙間に配置されていることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の射出成形機の加熱筒冷却機構において、
前記冷却水ジャケットが前記軸線方向に複数並設されるとともに、前記軸線方向に隣り合う前記冷却水ジャケット同士が互いの前記中空部を連通させる連通管を介して連結されていることを特徴とする射出成形機の加熱筒冷却機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２１３４００（Ｐ２００８−２１３４００Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５７０４２（Ｐ２００７−５７０４２）
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（３０３０２４１３８）株式会社ニイガタマシンテクノ (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（３０３０２４１３８）株式会社ニイガタマシンテクノ (78)
【Ｆターム（参考）】
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