射出成形機及び成形品の製造方法
【課題】ノズルの流路の断面積を容易に変更して、流路から成形型内に射出する成形材料の温度を精度よく制御する。
【解決手段】射出成形機１は、ノズル３０の流路３１から成形材料Ｓを成形型１０内に射出する。流路３１には絞り部３２が形成されている。流路調節部材５０は、流路３１内に配置され、絞り部３２との間の距離の変化に伴い絞り部３２との間の流路３１の断面積を変更する。ネジ機構８は、ノズル３０の回転により、流路調節部材５０に対してノズル３０を変位させる。回転手段６０は、ノズル３０を回転させて、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。
【解決手段】射出成形機１は、ノズル３０の流路３１から成形材料Ｓを成形型１０内に射出する。流路３１には絞り部３２が形成されている。流路調節部材５０は、流路３１内に配置され、絞り部３２との間の距離の変化に伴い絞り部３２との間の流路３１の断面積を変更する。ネジ機構８は、ノズル３０の回転により、流路調節部材５０に対してノズル３０を変位させる。回転手段６０は、ノズル３０を回転させて、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料をノズルから成形型内に射出する射出成形機と、成形材料を成形型内で成形する成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形品は、未加硫のゴムや樹脂等の成形材料から製造される。成形材料は、金型等の成形型内で所定形状に成形される。従来、成形材料を成形型内のキャビティに射出して成形品を成形する射出成形機が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の射出成形機の例を示す断面図である。
射出成形機１００は、図示のように、成形材料Ｓ（ここでは、ゴム）を射出するノズル１１０と、成形型１２０とを備えている。射出成形機１００は、ノズル１１０を成形型１２０に当接させて、成形材料Ｓをノズル１１０から射出する。成形材料Ｓは、成形型１２０のキャビティ１２１内に向けて射出される。キャビティ１２１内で成形品Ｐを成形する。成形品Ｐは、成形型１２０内で加硫される。また、ノズル１１０は、所定径（例えば、４〜１０ｍｍ）に形成された流路（射出孔）１１１を有する。射出成形機１００は、成形材料Ｓであるゴムを、ノズル１１０の流路１１１を通過させて成形型１２０内に射出する。
【０００４】
ゴムは、ノズル１１０の流路１１１を通過するときに、摩擦や抵抗等に伴う熱で加熱される。そのため、ノズル１１０の口径は、成形品Ｐ又はゴムの種類に応じてゴムを適宜加熱できるように、最適なサイズに設定する必要がある。従来は、流路１１１の直径を変化させて射出試験を行い、試験結果に基づいて、最適な口径を選択する。ところが、射出成形機１００の周囲の温度が変化すると、射出前のゴムの温度と特性が変化する。その結果、射出されるゴムの温度が変動することがある。また、ゴムの温度が上昇して、いわゆるゴム焼けが発生する虞がある。流路１１１からゴムが射出され難くなり、所定時間内にゴムを射出しきれない虞もある。従って、従来の射出成形機１００では、気温や季節の変化に応じて、射出試験とノズル１１０の選択を、手間や時間をかけて行う必要がある。これにより、各問題の発生を防止する。
【０００５】
また、選択したノズル１１０を使用しても、ゴムの射出速度や温度の変動で、成形型１２０内に射出したゴムの温度が一定にならない虞がある。そのため、ゴムの温度と成形品Ｐの加硫度の均一性をより高くする観点から、改良の余地がある。ノズル１１０の口径を大きくすれば、ゴムの温度上昇を防止できるため、成形品Ｐに過加硫が発生するのを抑制できる。併せて、成形品Ｐの加硫時間を長くすることで、成形品Ｐの加硫度不足も回避できる。ただし、このようにすると、成形品Ｐの製造に要する時間が長くなるため、成形品Ｐの生産性が低くなる。以上の各問題は、ノズル１１０を交換することなく、口径や流路１１１の断面積を容易に変更できれば解消できる。しかし、射出時のゴムは高圧（例えば、２００ＭＰａ以上）になるため、上記機能を有するノズル１１０の実現には困難が伴う。
【０００６】
これに対し、従来、回転式バルブにより、溶融ゴム材料の温度を制御する射出成形機が知られている（特許文献２参照）。
従来の射出成形機では、バルブを、ゴム材料の射出経路に設ける。バルブにより経路の絞りを制御することで、ゴム材料の温度を制御する。
【０００７】
しかしながら、従来の射出成形機では、バルブを、射出経路内で、ノズルから比較的離れた上流の位置に設けている。そのため、ゴム材料がバルブの絞りを通過してから射出されるまでの間に、ゴム材料の温度が変動し易い傾向がある。また、バルブで経路を絞り過ぎて、ゴム材料の温度が高くなると、ゴム材料にゴム焼けが生じて、バルブとノズルの間の経路にゴムが詰まる虞もある。この場合には、バルブとノズルを分解して、ゴムを除去しなければならないため、困難な作業を要し、かつ、手間や時間を浪費するという問題も生じる。射出成形機を一旦停止させて、射出成形機の稼動を長時間停止することも必要である。従って、従来の射出成形機では、射出するゴム材料の温度を、より精度よく制御することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５５６１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、ノズルの流路の断面積を容易に変更できるようにし、ノズルの流路から成形型内に射出する成形材料の温度を精度よく制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、成形材料の流路を有するノズルと、ノズルが取り付けられた成形材料の射出装置とを備え、ノズルの流路から成形材料を成形型内に射出する射出成形機であって、ノズルの流路に形成された絞り部と、ノズルの流路内に配置され、絞り部との間の距離の変化に伴い絞り部との間の流路の断面積を変更する流路調節部材と、ノズルを射出装置に変位可能に連結し、ノズルの回転により、流路調節部材に対してノズルを変位させるネジ機構と、ノズルを回転させて、ノズルの絞り部と流路調節部材との間の距離を変化させる回転手段と、を備えた射出成形機である。
また、本発明は、ノズルに設けられた流路から成形材料を成形型内に射出して成形品を製造する成形品の製造方法であって、流路に絞り部が形成されたノズルを回転させて、ネジ機構によりノズルを変位させる工程と、ノズルの流路内に配置された流路調節部材と絞り部との間の距離を変化させて、絞り部と流路調節部材との間の流路の断面積を調節する工程と、ノズルの絞り部と流路調節部材との間の流路を通して成形材料を成形型内に射出する工程と、を有する成形品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ノズルの流路の断面積を容易に変更でき、ノズルの流路から成形型内に射出する成形材料の温度を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の射出成形機を示す断面図である。
【図２】成形品を成形するときの射出成形機を示す断面図である。
【図３】射出成形機の射出ヘッドを拡大して示す断面図である。
【図４】ノズルと回転手段を示す斜視図である。
【図５】従来の射出成形機の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の射出成形機と成形品の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の射出成形機は、成形品（射出成形品）の製造装置であり、成形材料の流路を有するノズルを備えている。射出成形機は、ノズルの流路から成形材料を成形型内に射出して成形品を成形する。
【００１４】
なお、成形材料は、成形品の原料を射出成形可能な状態にした材料（射出材）である。成形材料は、例えば未加硫のゴムや樹脂からなり、溶融又は可塑化される。以下では、成形材料として未加硫のゴム（以下、単にゴムという）を例に採り説明する。即ち、射出成形機は、ゴムである成形材料を成形型内に射出して、成形型によりゴムを成形する。ゴムを所定の加硫温度に加熱（加硫）して、ゴム成形品が製造される。
【００１５】
図１は、本実施形態の射出成形機を示す断面図である。図１では、射出成形機の要部を示す。また、射出成形機の一部は切断せずに示している。
射出成形機１は、図示のように、成形材料Ｓの射出装置２と、移動装置３（図１では、二点鎖線で模式的に示す）と、成形型１０と、制御装置４とを備えている。制御装置４は、射出成形機１の全体を制御する。射出成形機１は、制御装置４により制御されて、成形品Ｐを製造する。
【００１６】
射出装置２は、シリンダ５と、プランジャ６と、押出機７（図１では先端部のみ示す）と、射出ヘッド２０と、ノズル３０とを有する。シリンダ５には、成形材料Ｓの計量空間５Ａが形成されている。プランジャ６は、計量空間５Ａ内で移動する。押出機７は、シリンダ５の側面に取り付けられている。射出ヘッド２０は、シリンダ５の先端に固定されている。ノズル３０は、射出装置２（射出ヘッド２０）の先端に取り付けられ、成形型１０に向けて配置されている。
【００１７】
成形材料Ｓの射出時には、押出機７が、成形材料Ｓをシリンダ５内に押し出して、計量空間５Ａに所定量の成形材料Ｓを充填する。その後、プランジャ６が、昇降装置（図示せず）により計量空間５Ａ内に押し込まれる。射出装置２は、プランジャ６の圧力により、計量空間５Ａ内の成形材料Ｓを射出する。成形材料Ｓは、射出ヘッド２０の射出経路２１を通過してノズル３０の先端から射出される。射出装置２は、成形材料Ｓをノズル３０から成形型１０内に射出する。
【００１８】
移動装置３は、例えば、射出装置２に取り付けられたボールネジ機構と、ボールネジ機構を駆動するモータとを有する。移動装置３は、射出装置２を射出成形機１内で所定方向（図１では上下方向）に移動させる。移動装置３は、射出装置２を成形型１０に接近させて、ノズル３０の先端を成形型１０の上面に当接させる。また、移動装置３は、射出装置２を成形型１０から離して、ノズル３０の先端を成形型１０の上面から離す。
【００１９】
成形型１０は、射出装置２により射出された成形材料Ｓを成形する。成形型１０は、分離可能に組み合わされた複数の部材からなる。即ち、ランナ部材１１、上型１２、及び、下型１３が、順に重ねて配置されて、成形型１０を構成する。上型１２と下型１３は、所定形状のキャビティ１４を区画する型部材であり、成形型１０内に複数のキャビティ１４を形成する。ランナ部材１１には、成形材料Ｓの注入孔１５が、ノズル３０と対向する位置に形成されている。ランナ部材１１は、上型１２とともに、注入孔１５から複数のキャビティ１４まで延びる成形材料Ｓの通路１６を区画する。成形材料Ｓは、注入孔１５から成形型１０内に注入され、通路１６を通過してキャビティ１４に充填される。成形型１０は、キャビティ１４内で成形材料Ｓからなる成形品Ｐを成形する。
【００２０】
図２は、成形品Ｐを成形するときの射出成形機１を示す断面図である。図２では、図１に示す射出成形機１の一部を示している。
射出成形機１は、図示のように、射出装置２を移動装置３により移動させて、ノズル３０を成形型１０に当接させる。ノズル３０は、注入孔１５が形成された部分（注入口）に当接する。続いて、射出装置２が、ノズル３０から成形材料Ｓを成形型１０の注入孔１５に射出する。これにより、成形材料Ｓを成形型１０内のキャビティ１４に向けて射出して、キャビティ１４内で成形品Ｐを成形する。また、射出成形機１は、加熱装置（図示せず）により成形型１０を加熱して、キャビティ１４内の成形品Ｐを加熱する。成形品Ｐが加熱により加硫されて、所定形状及び性能の成形品Ｐが製造される。その後、ノズル３０を成形型１０から離して、成形型１０を分解する。成形品Ｐは、キャビティ１４から取り出される。
【００２１】
成形型１０は分解後に組み立てられて、成形材料Ｓが再び成形型１０内に射出される。射出成形機１は、成形型１０の組み立て、成形材料Ｓの射出、及び、成形型１０の分解を繰り返し、成形品Ｐを連続して製造する。その際、成形材料Ｓは、ノズル３０に形成された成形材料Ｓの流路３１から成形型１０内に射出される。射出成形機１は、成形材料Ｓで、複数の成形品Ｐを同時に製造する。また、射出成形機１は、流路３１の断面積を変更するための構成（断面積変更手段）を備える。断面積変更手段は、成形型１０上と射出ヘッド２０に設けられて、成形材料Ｓの射出前や射出中に、流路３１を所定の断面積に設定する。
【００２２】
図３は、射出ヘッド２０を拡大して示す断面図である。図３には、成形型１０の一部も示す。
射出成形機１は、射出ヘッド２０に、図示のように、ベース２２と、ノズル３０と、ノズル変位機構４０と、絞り部３２と、流路調節部材５０とを備えている。また、射出成形機１は、成形型１０に近接して配置された、ノズル３０を回転させる回転手段６０を備えている。
【００２３】
ベース２２は、円柱状をなし、シリンダ５（図２参照）に固定されている。成形材料Ｓの射出経路２１は、ベース２２の中心を貫通して直線的に形成されている。ベース２２の先端部には、円筒状の凹部２３が、射出経路２１を中心に形成されている。射出経路２１は、シリンダ５の計量空間５Ａと位置を合わせて、かつ、計量空間５Ａの端部に連続するように配置される。成形材料Ｓは、計量空間５Ａから供給されて、射出経路２１をノズル３０に向かって通過する。凹部２３は、流路調節部材５０と一体をなす固定部材５５と、ノズル変位機構４０の一部とを収容する。また、凹部２３の内周面には、雌ネジが形成されている。凹部２３には、雌ネジにより、ノズル変位機構４０が取り付けられている。
【００２４】
ノズル３０は、円筒状をなし、射出ヘッド２０の先端部に設けられている。成形材料Ｓの流路３１は、所定径の断面円形状に形成され、ノズル３０の中心を直線的に貫通する。また、ノズル３０は、一端に設けられたスライド部３３（基端部）、他端に設けられたヘッド部３４（先端部）、及び、スライド部３３とヘッド部３４の間に設けられたネジ部３５（中間部）を有する。
【００２５】
スライド部３３は、ノズル３０内で最も小さい外径に形成され、押出ヘッド２０内に位置する。ヘッド部３４は、環状をなし、押出ヘッド２０外に位置する。ヘッド部３４の端面は、成形型１０に当接する当接面であり、成形型１０の上面に押し付けられる。流路３１は、ヘッド部３４の当接面に開口する。ヘッド部３４の外周は、多角形状（例えば、六角形状や八角形状）に形成されている。ネジ部３５は、ヘッド部３４よりも小さい外径に形成され、押出ヘッド２０内に位置する。ネジ部３５の外周面には、所定ピッチのネジ（雄ネジ）が形成されている。
【００２６】
ノズル３０の流路３１は、スライド部３３とネジ部３５で同じ直径に形成される。また、流路３１は、ヘッド部３４で、スライド部３３及びネジ部３５における直径よりも小さい直径に形成される。即ち、流路３１は、ヘッド部３４で相対的に細くなるように形成され、ネジ部３５とヘッド部３４の境界で絞られる。これにより、ノズル３０の流路３１に、絞り部３２が形成される。絞り部３２は、流路３１の他の部分よりも小径な小孔部であり、流路３１内に突出した環状に形成される。流路３１の断面積は、絞り部３２で部分的に小さくなる。絞り部３２の環状面（傾斜面）は、テーパ状に形成され、流路３１内で流路調節部材５０と対向する。
【００２７】
ノズル変位機構４０は、連結部材４１と保持部材４２とを有し、ノズル３０を保持しつつ変位させる。連結部材４１は、円筒状をなし、一端部の外周面に形成された雄ネジにより、ベース２２に連結される。連結部材４１の雄ネジは、上記した凹部２３の雌ネジにネジ込まれて凹部２３に固定される。これにより、ノズル変位機構４０がベース２２に連結される。また、連結部材４１の内周は、射出経路２１よりも大径に形成されている。保持部材４２は、円筒状をなし、連結部材４１の外周に装着される。保持部材４２のフランジが、ネジ４３により、連結部材４１のフランジに固定される。また、保持部材４２は、先端部にネジ部４４を有する。ネジ部４４は、保持部材４２の内周面に形成された所定ピッチのネジ（雌ネジ）からなる。ネジ部４４（雌ネジ部）は、ノズル３０のネジ部３５（雄ネジ部）と、回転可能にかみ合う。
【００２８】
ノズル３０のネジ部３５は、保持部材４２のネジ部４４にねじ込まれる。ノズル３０は、ネジ部３５、４４により保持部材４２に保持される。また、ネジ部３５、４４は、ノズル３０を変位させるためのネジ機構８を構成する。ノズル３０が回転すると、ネジ機構８により、ノズル３０が次第に変位する。ノズル３０は、成形材料Ｓの流れる方向に沿って両方向に変位する。ネジ機構８は、ノズル３０の回転角に応じて、ノズル３０を所定距離だけ変位させる。また、ネジ機構８は、ノズル３０の回転方向に応じて、ノズル３０を所定方向に変位させる。ノズル変位機構４０は、ネジ機構８により、ノズル３０を射出ヘッド２０の内部又は外部に変位させる。その際、ノズル３０のスライド部３３が、連結部材４１の内周面をスライドする。ノズル３０が変位すると、流路調節部材５０が流路３１に沿って相対的に変位する。
【００２９】
流路調節部材５０は、ノズル３０の流路３１内に配置され、絞り部３２付近で流路３１を調節する。ここでは、流路調節部材５０は、所定形状の棒状部材（例えば、丸棒又はピン）からなり、流路３１の断面積を調節する。流路調節部材５０は、ノズル３０の内面との間に隙間を開けて、流路３１の中心に配置されている。即ち、流路調節部材５０は、流路３１内に、成形材料Ｓを流通可能に挿入される。成形材料Ｓは、流路調節部材５０の外面とノズル３０の内面との間を通過する。また、流路調節部材５０は、固定部材５５からノズル３０のネジ部３５まで、流路３１に沿って配置される。
【００３０】
流路調節部材５０は、成形材料Ｓが流路３１を円滑に通過できるように、流路３１の直径に応じた所定径（ここでは、６〜１２ｍｍの直径）に形成される。固定部材５５は、端部に形成されたフランジ５６と、ベース２２から続く射出経路２１と、射出経路２１が分岐した複数の分岐流路５７とを有する。フランジ５６は、凹部２３内で、ベース２２と連結部材４１の間に挟み込まれて固定される。分岐流路５７は、射出経路２１からノズル３０の流路３１に向かって斜めに延び、成形材料Ｓを射出経路２１から流路３１まで通過させる。
【００３１】
流路調節部材５０の先端面は、流路３１の断面積を調節するための調節面５１であり、ノズル３０の絞り部３２に対向して配置される。調節面５１は、絞り部３２の傾斜面に合わせて傾斜したテーパ状に形成される。ノズル３０の変位に合わせて、絞り部３２が調節面５１に接近し、或いは、絞り部３２が調節面５１から離間する。これにより、調節面５１と絞り部３２との間の流路３１が開閉するとともに、絞り部３２の開口度が次第に変化する。また、調節面５１と絞り部３２の間の隙間、及び、流路３１の断面積が次第に変化する。絞り部３２が調節面５１に押し付けられたときには、調節面５１が絞り部３２の孔に嵌まり込む。調節面５１は、ノズル３０の開口部を塞いで流路３１を封鎖する。
【００３２】
このように、流路調節部材５０は、ノズル３０の流路３１内に配置されて、絞り部３２との間の距離（隙間）が変化する。流路調節部材５０は、絞り部３２との間の距離の変化に伴い、絞り部３２との間の流路３１の断面積を変更する。流路３１の断面積は、流路調節部材５０と絞り部３２により調節される。その際、ネジ機構８によりノズル３０を変位させて、絞り部３２と流路調節部材５０の間の距離を変化させる。ネジ機構８は、上記したように、ノズル３０と射出装置２に設けられたネジ部３５、４４からなり、ノズル３０を射出装置２に変位可能に連結する。ネジ機構８は、ノズル３０の回転により、流路調節部材５０に対してノズル３０を変位させる。
【００３３】
射出成形機１は、射出装置２を移動装置３により移動させて、ノズル３０を成形型１０に当接させる。同時に、ノズル３０のヘッド部３４が回転手段６０内に挿入されて、ノズル３０が回転手段６０に連結する。回転手段６０は、成形型１０の上面に設けられて、注入孔１５の周りに配置される。回転手段６０は、ノズル３０を回転させて、ノズル３０の絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。
【００３４】
図４は、ノズル３０と回転手段６０を示す斜視図である。
回転手段６０は、図示のように、回転体６１と、駆動装置７０とを備えている。回転体６１は、ウォームホイールであり、外周に歯部６２を有する。また、回転体６１は、ノズル３０が嵌合する嵌合部６３を有する。回転体６１は、環状をなし、成形型１０上で、支持部材（図示せず）により回転可能に支持されている。嵌合部６３は、回転体６１の中心に形成された貫通孔からなる。回転体６１の内周（嵌合部６３）は、ノズル３０のヘッド部３４に合わせて、多角形状（例えば、六角形状や八角形状）に形成されている。ヘッド部３４は、嵌合部６３内に挿入されて、成形型１０に当接する。これにより、六角ボルトの頭部がボックススパナの中に収容されるように、ヘッド部３４が嵌合部６３に嵌合する。
【００３５】
駆動装置７０は、一対のウォーム７１と、ウォーム７１を回転させる駆動源（図示せず）とを有する。ウォーム７１は、丸棒状をなし、支持部材（図示せず）により回転可能に支持されている。ウォーム７１は、外周に歯部７２を有する。駆動源は、モータと、一対のウォーム７１に固定された一対の噛み合い歯車とを有する。一対のウォーム７１は、駆動源により同期して回転する。その際、一対のウォーム７１は、同じ速度で逆方向に回転する。回転体６１は、歯部６２、７２が噛み合うように、一対のウォーム７１の間に配置される。回転体６１とウォーム７１は、ウォームギア機構を構成する。
【００３６】
駆動装置７０は、一対のウォーム７１を回転させて、回転体６１を回転させる。回転体６１は、ノズル３０のヘッド部３４と一体に回転する。回転手段６０は、回転体６１によりノズル３０を回転させて、ネジ機構８によりノズル３０を変位させる。これにより、流路調節部材５０が、流路３１内で相対的に変位する。ノズル３０の絞り部３２は、流路調節部材５０に接近し、或いは、流路調節部材５０から離間する。
【００３７】
ノズル３０が射出ヘッド２０内に変位することで、流路３１内で、絞り部３２が流路調節部材５０の調節面５１に接近する。これにより、流路調節部材５０と絞り部３２との間の流路３１の断面積が小さくなる。ノズル３０が射出ヘッド２０外に変位することで、流路３１内で、絞り部３２が調節面５１から離間する。これにより、流路調節部材５０と絞り部３２との間の流路３１の断面積が大きくなる。ノズル３０は、移動装置３により成形型１０に押し付けられるため、成形型１０に当接した状態で変位する。
【００３８】
本実施形態では、回転手段６０とネジ機構８により、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離（隙間）を変化させて、流路３１の断面積を変更する。従って、回転手段６０とネジ機構８は、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる距離変化手段を構成する。また、回転手段６０とネジ機構８は、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１の断面積を変更する断面積変更手段を構成する。射出成形機１は、距離変化手段（断面積変更手段）により、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を調節する。これにより、流路３１の断面積を調節して、設定された断面積に変更する。その際、ネジ機構８が、流路調節部材５０に対してノズル３０を相対的に変位させて、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。
【００３９】
次に、射出成形機１（図１、図２参照）により成形品Ｐを成形する手順と、成形品Ｐの製造方法について説明する。以下の手順や動作は、コンピュータを備えた制御装置４により制御されて実行される。
まず、移動装置３により射出装置２を移動させて、ノズル３０を成形型１０に当接させる。その際、流路調節部材５０は、ノズル３０の流路３１内に配置されるとともに、流路３１に形成された絞り部３２に接触する。絞り部３２の流路３１は、流路調節部材５０により閉鎖される。ノズル３０は、回転体６１の嵌合部６３に挿入されて、回転手段６０に連結される。
【００４０】
続いて、回転手段６０によりノズル３０を回転させて、ネジ機構８によりノズル３０を変位させる。ノズル３０の変位により、流路調節部材５０と絞り部３２との間の距離を変化させて、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１の断面積（開口度）を調節する。その際、制御装置４が、流路３１の目標断面積に基づいて、回転手段６０を制御する。目標断面積は、制御装置４に予め設定される。制御装置４は、目標断面積と所定の条件に基づいて、回転手段６０によりノズル３０を回転させる。所定の条件は、例えばノズル３０の回転角と変位距離の関数であり、制御装置４に予め設定される。
【００４１】
回転手段６０は、制御装置４により制御されて、ノズル３０を所定方向に回転させる。また、回転手段６０は、流路３１の断面積が目標断面積になるように、ノズル３０を所定角度（又は、所定数）だけ回転させる。制御装置４は、回転手段６０を介して流路３１の断面積を制御する。ここでは、ノズル３０の絞り部３２を流路調節部材５０から離して、絞り部３２の流路３１を開放する。また、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１の断面積を広くして、流路３１の断面積を目標断面積に変更する。流路調節部材５０と絞り部３２との間の隙間は、主に、流路調節部材５０の外面とノズル３０の内面との間の隙間よりも狭くなるように設定される。
【００４２】
次に、射出装置２により、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１を通して、成形材料Ｓを成形型１０内に射出する。射出成形機１は、ノズル３０に設けられた流路３１から、成形材料Ｓを成形型１０内に射出して成形品Ｐを製造する。成形品Ｐは、キャビティ１４内で成形されつつ、成形型１０内で加硫される。成形材料Ｓの射出終了後、回転手段６０によりノズル３０を回転させて、絞り部３２を流路調節部材５０に接触させる。流路調節部材５０により、絞り部３２の流路３１を閉鎖する。続いて、射出装置２を移動させて、ノズル３０を成形型１０から離す。流路３１を流路調節部材５０で塞ぐことで、ノズル３０から成形材料Ｓが漏れるのを防止する。成形材料Ｓは、計量空間５Ａへの充填中（計量中）、及び、射出前後に、ノズル３０から漏れることはない。
【００４３】
以上説明した射出成形機１では、ノズル３０の流路３１内で、絞り部３２と流路調節部材５０の距離を変化させて、流路３１の断面積を変更する。そのため、流路３１の断面積の変更に要する手間や時間を削減できるとともに、流路３１の断面積を容易に変更できる。流路３１の断面積を簡単かつ精度よく調節することもできる。これに伴い、流路３１の断面積を随時変更できるため、流路３１を常に最適な断面積に調節することができる。また、成形材料Ｓの種類、成形品Ｐの種類、季節の変化、気温の変化に対応して、流路３１の断面積を適宜設定できる。その際、ノズル３０を交換する必要がないため、ノズル３０の交換に必要な手間や時間を削減できる。流路３１の断面積を調節することで、成形材料Ｓの射出条件を、射出時の状況に応じた条件に簡単かつ正確に変更できる。その結果、流路３１からの射出時に、成形材料Ｓを適切に加熱できるため、成形材料Ｓの温度を精度よく制御できる。射出する成形材料Ｓの温度の変動も抑制できる。
【００４４】
従って、本実施形態によれば、ノズル３０の流路３１の断面積を容易に変更できる。また、流路３１から成形型１０内に射出する成形材料Ｓの温度を精度よく制御することができる。射出時に、成形材料Ｓの温度と目標温度の温度差を低減できるため、成形品Ｐの品質を安定させることもできる。これにより、ゴムからなる成形品Ｐを製造するときに、過加硫や加硫度不足が生じるのを防止できる。加硫度のバラツキも低減できる。成形品Ｐを予め適切な温度に加熱できるため、成形品Ｐの加硫時間を従来よりも短縮（例えば、従来の１／４〜１／２）できる。成形品Ｐの製造時間を短縮できるため、成形品Ｐの生産性も向上できる。
【００４５】
絞り部３２を流路３１内に形成したため、絞り部３２で加熱された成形材料Ｓを、温度の変動を抑制しつつ流路３１から射出できる。そのため、成形材料Ｓを流路３１から所定時間内に確実に射出できる。また、流路３１内で、成形材料Ｓに焼け（ゴム焼け）が発生し難くなり、かつ、成形材料Ｓの詰まりも防止できる。仮に、成形材料Ｓの焼け又は詰まりが発生しても、ネジ４３を外して保持部材４２とノズル３０を分解し、流路３１や流路調節部材５０を清掃すればよい。このように、射出装置２や射出ヘッド２０の全体を分解することなく、ノズル３０を容易に分解・清掃できるため、成形材料Ｓの焼けや詰まりを簡便に解消できる。
【００４６】
ネジ機構８により、ノズル３０を簡単に精度よく変位させることができる。また、加硫時の熱によりノズル３０が熱膨張したときでも、ノズル３０の変位量の変動を抑制できるため、流路３１の断面積の精度を高く維持できる。ノズル３０を変位させるために、射出成形機１に高精度のサーボ機構等を設ける必要もない。射出成形機１は、従来の射出成形機に比較的簡単な改造を加えるだけで実現できる。
【００４７】
流路３１が単純な断面円形状であるときには、成形材料Ｓの温度は、流路３１を通過する間に、ノズル３０の内面に接する外側で高くなり、中央部で低くなる。これに対し、本実施形態では、流路調節部材５０が棒状部材からなるため、流路３１の断面形状がリング状になり、成形材料Ｓが接する面が増加する。そのため、流路３１を通過する間に成形材料Ｓが内外から加熱されて、成形材料Ｓの内側でも温度が上昇する。成形材料Ｓの内外間での温度差が低減するため、成形材料Ｓの全体の温度がより均一になる。その際、流路調節部材５０を丸棒状部材にすると、流路調節部材５０の周囲の成形材料Ｓが均等に加熱されて、成形材料Ｓの温度がより均一になる。従って、流路調節部材５０は、丸棒状部材から構成するのが好ましい。
【００４８】
成形品Ｐを製造するときには、流路３１の断面積を一定に維持して、ノズル３０から成形材料Ｓを射出するようにしてもよい。また、成形材料Ｓを成形型１０内に射出中に、流路３１の断面積を変更するようにしてもよい。断面積を変更するときには、制御手段である制御装置４により回転手段６０を制御して、ノズル３０を回転させる。これにより、射出の開始から終了までの１サイクル内において、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。また、流路３１の断面積を所定のパターンで変更する。このようにすると、成形材料Ｓの温度を射出中にも制御できるため、成形材料Ｓの温度を、射出の各段階に応じた温度に調節できる。１回の射出中に成形材料Ｓの温度が変化するときでも、成形材料Ｓの温度を調節して温度変化を抑制できるため、成形材料Ｓの温度を一定範囲内に維持できる。
【００４９】
成形材料Ｓの温度は、射出開始時は低く、射出の初期段階で次第に上昇する。その後、成形材料Ｓの温度は、射出の中期段階で変化が小さくなり、射出の終期段階で次第に下降する傾向がある。そのため、例えば、流路３１の断面積は、成形材料Ｓの温度変化に対応して、射出開始時には小さくして、射出の初期段階で次第に大きくする。その後、流路３１の断面積は、射出の中期段階で一定に維持し、射出の終期段階で次第に小さくする。これにより、成形材料Ｓの温度は、射出の初期段階と終期段階で上昇し、射出の中期段階で低下する。その結果、１回の射出中を通して、成形材料Ｓの温度変化が小さくなり、一定範囲の温度で成形材料Ｓが射出される。また、成形材料Ｓの射出が終了するときに、流路３１の断面積を僅かに広くすると、最後に射出される成形材料Ｓに焼けが生じ難くなるため、ノズル３０の詰まりが防止される。
【００５０】
なお、回転体６１は、ウォームギア機構以外の回転機構により回転させるようにしてもよい。例えば、回転体６１は、ラック・アンド・ピニオン機構、又は、チェーン機構により回転させてもよい。ラック・アンド・ピニオン機構は、回転体６１の外周に設けたピニオンギアと、回転体６１を挟み込む一対のラックから構成する。一対のラックを同期して逆方向に移動させることで、回転体６１が回転する。チェーン機構は、回転体６１の外周に設けたスプロケットと、スプロケットを回転させるチェーンから構成する。このように、回転手段６０は、種々の機構により構成することができる。
【００５１】
射出成形機１には、ノズル３０の変位量、又は、流路３１の断面積を表示する表示手段を設けるようにしてもよい。表示手段には、制御装置４から出力される情報を表示させる。このような表示は、比較的簡単に行うことができる。表示手段を設けることで、ノズル３０の変位量、又は、流路３１の断面積の誤りを早期に発見できる。その結果、成形品Ｐに加硫不良が発生するのを、より確実に防止できる。
【００５２】
成形材料Ｓがゴムであるときには、射出成形機１による成形材料Ｓの射出時間が比較的長くなる。本実施形態の射出成形機１は、成形材料Ｓとしてゴムを射出するゴム用射出成形機に好適である。ただし、射出成形機１は、樹脂を射出して樹脂成形品を成形する樹脂用射出成形機にも適用できる。射出成形機１を使用することで、成形材料Ｓのみからなる成形品Ｐを製造できる。また、予めキャビティ１４内に部品を挿入しておくことで、成形材料Ｓと部品からなる成形品Ｐを製造することもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・射出成形機、２・・・射出装置、３・・・移動装置、４・・・制御装置、５・・・シリンダ、５Ａ・・・計量空間、６・・・プランジャ、７・・・押出機、８・・・ネジ機構、１０・・・成形型、１１・・・ランナ部材、１２・・・上型、１３・・・下型、１４・・・キャビティ、１５・・・注入孔、１６・・・通路、２０・・・射出ヘッド、２１・・・射出経路、２２・・・ベース、２３・・・凹部、３０・・・ノズル、３１・・・流路、３２・・・絞り部、３３・・・スライド部、３４・・・ヘッド部、３５・・・ネジ部、４０・・・ノズル変位機構、４１・・・連結部材、４２・・・保持部材、４３・・・ネジ、４４・・・ネジ部、５０・・・流路調節部材、５１・・・調節面、５５・・・固定部材、５６・・・フランジ、５７・・・分岐流路、６０・・・回転手段、６１・・・回転体、６２・・・歯部、６３・・・嵌合部、７０・・・駆動装置、７１・・・ウォーム、７２・・・歯部、Ｐ・・・成形品、Ｓ・・・成形材料。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料をノズルから成形型内に射出する射出成形機と、成形材料を成形型内で成形する成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形品は、未加硫のゴムや樹脂等の成形材料から製造される。成形材料は、金型等の成形型内で所定形状に成形される。従来、成形材料を成形型内のキャビティに射出して成形品を成形する射出成形機が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の射出成形機の例を示す断面図である。
射出成形機１００は、図示のように、成形材料Ｓ（ここでは、ゴム）を射出するノズル１１０と、成形型１２０とを備えている。射出成形機１００は、ノズル１１０を成形型１２０に当接させて、成形材料Ｓをノズル１１０から射出する。成形材料Ｓは、成形型１２０のキャビティ１２１内に向けて射出される。キャビティ１２１内で成形品Ｐを成形する。成形品Ｐは、成形型１２０内で加硫される。また、ノズル１１０は、所定径（例えば、４〜１０ｍｍ）に形成された流路（射出孔）１１１を有する。射出成形機１００は、成形材料Ｓであるゴムを、ノズル１１０の流路１１１を通過させて成形型１２０内に射出する。
【０００４】
ゴムは、ノズル１１０の流路１１１を通過するときに、摩擦や抵抗等に伴う熱で加熱される。そのため、ノズル１１０の口径は、成形品Ｐ又はゴムの種類に応じてゴムを適宜加熱できるように、最適なサイズに設定する必要がある。従来は、流路１１１の直径を変化させて射出試験を行い、試験結果に基づいて、最適な口径を選択する。ところが、射出成形機１００の周囲の温度が変化すると、射出前のゴムの温度と特性が変化する。その結果、射出されるゴムの温度が変動することがある。また、ゴムの温度が上昇して、いわゆるゴム焼けが発生する虞がある。流路１１１からゴムが射出され難くなり、所定時間内にゴムを射出しきれない虞もある。従って、従来の射出成形機１００では、気温や季節の変化に応じて、射出試験とノズル１１０の選択を、手間や時間をかけて行う必要がある。これにより、各問題の発生を防止する。
【０００５】
また、選択したノズル１１０を使用しても、ゴムの射出速度や温度の変動で、成形型１２０内に射出したゴムの温度が一定にならない虞がある。そのため、ゴムの温度と成形品Ｐの加硫度の均一性をより高くする観点から、改良の余地がある。ノズル１１０の口径を大きくすれば、ゴムの温度上昇を防止できるため、成形品Ｐに過加硫が発生するのを抑制できる。併せて、成形品Ｐの加硫時間を長くすることで、成形品Ｐの加硫度不足も回避できる。ただし、このようにすると、成形品Ｐの製造に要する時間が長くなるため、成形品Ｐの生産性が低くなる。以上の各問題は、ノズル１１０を交換することなく、口径や流路１１１の断面積を容易に変更できれば解消できる。しかし、射出時のゴムは高圧（例えば、２００ＭＰａ以上）になるため、上記機能を有するノズル１１０の実現には困難が伴う。
【０００６】
これに対し、従来、回転式バルブにより、溶融ゴム材料の温度を制御する射出成形機が知られている（特許文献２参照）。
従来の射出成形機では、バルブを、ゴム材料の射出経路に設ける。バルブにより経路の絞りを制御することで、ゴム材料の温度を制御する。
【０００７】
しかしながら、従来の射出成形機では、バルブを、射出経路内で、ノズルから比較的離れた上流の位置に設けている。そのため、ゴム材料がバルブの絞りを通過してから射出されるまでの間に、ゴム材料の温度が変動し易い傾向がある。また、バルブで経路を絞り過ぎて、ゴム材料の温度が高くなると、ゴム材料にゴム焼けが生じて、バルブとノズルの間の経路にゴムが詰まる虞もある。この場合には、バルブとノズルを分解して、ゴムを除去しなければならないため、困難な作業を要し、かつ、手間や時間を浪費するという問題も生じる。射出成形機を一旦停止させて、射出成形機の稼動を長時間停止することも必要である。従って、従来の射出成形機では、射出するゴム材料の温度を、より精度よく制御することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５５６１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、ノズルの流路の断面積を容易に変更できるようにし、ノズルの流路から成形型内に射出する成形材料の温度を精度よく制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、成形材料の流路を有するノズルと、ノズルが取り付けられた成形材料の射出装置とを備え、ノズルの流路から成形材料を成形型内に射出する射出成形機であって、ノズルの流路に形成された絞り部と、ノズルの流路内に配置され、絞り部との間の距離の変化に伴い絞り部との間の流路の断面積を変更する流路調節部材と、ノズルを射出装置に変位可能に連結し、ノズルの回転により、流路調節部材に対してノズルを変位させるネジ機構と、ノズルを回転させて、ノズルの絞り部と流路調節部材との間の距離を変化させる回転手段と、を備えた射出成形機である。
また、本発明は、ノズルに設けられた流路から成形材料を成形型内に射出して成形品を製造する成形品の製造方法であって、流路に絞り部が形成されたノズルを回転させて、ネジ機構によりノズルを変位させる工程と、ノズルの流路内に配置された流路調節部材と絞り部との間の距離を変化させて、絞り部と流路調節部材との間の流路の断面積を調節する工程と、ノズルの絞り部と流路調節部材との間の流路を通して成形材料を成形型内に射出する工程と、を有する成形品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ノズルの流路の断面積を容易に変更でき、ノズルの流路から成形型内に射出する成形材料の温度を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の射出成形機を示す断面図である。
【図２】成形品を成形するときの射出成形機を示す断面図である。
【図３】射出成形機の射出ヘッドを拡大して示す断面図である。
【図４】ノズルと回転手段を示す斜視図である。
【図５】従来の射出成形機の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の射出成形機と成形品の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の射出成形機は、成形品（射出成形品）の製造装置であり、成形材料の流路を有するノズルを備えている。射出成形機は、ノズルの流路から成形材料を成形型内に射出して成形品を成形する。
【００１４】
なお、成形材料は、成形品の原料を射出成形可能な状態にした材料（射出材）である。成形材料は、例えば未加硫のゴムや樹脂からなり、溶融又は可塑化される。以下では、成形材料として未加硫のゴム（以下、単にゴムという）を例に採り説明する。即ち、射出成形機は、ゴムである成形材料を成形型内に射出して、成形型によりゴムを成形する。ゴムを所定の加硫温度に加熱（加硫）して、ゴム成形品が製造される。
【００１５】
図１は、本実施形態の射出成形機を示す断面図である。図１では、射出成形機の要部を示す。また、射出成形機の一部は切断せずに示している。
射出成形機１は、図示のように、成形材料Ｓの射出装置２と、移動装置３（図１では、二点鎖線で模式的に示す）と、成形型１０と、制御装置４とを備えている。制御装置４は、射出成形機１の全体を制御する。射出成形機１は、制御装置４により制御されて、成形品Ｐを製造する。
【００１６】
射出装置２は、シリンダ５と、プランジャ６と、押出機７（図１では先端部のみ示す）と、射出ヘッド２０と、ノズル３０とを有する。シリンダ５には、成形材料Ｓの計量空間５Ａが形成されている。プランジャ６は、計量空間５Ａ内で移動する。押出機７は、シリンダ５の側面に取り付けられている。射出ヘッド２０は、シリンダ５の先端に固定されている。ノズル３０は、射出装置２（射出ヘッド２０）の先端に取り付けられ、成形型１０に向けて配置されている。
【００１７】
成形材料Ｓの射出時には、押出機７が、成形材料Ｓをシリンダ５内に押し出して、計量空間５Ａに所定量の成形材料Ｓを充填する。その後、プランジャ６が、昇降装置（図示せず）により計量空間５Ａ内に押し込まれる。射出装置２は、プランジャ６の圧力により、計量空間５Ａ内の成形材料Ｓを射出する。成形材料Ｓは、射出ヘッド２０の射出経路２１を通過してノズル３０の先端から射出される。射出装置２は、成形材料Ｓをノズル３０から成形型１０内に射出する。
【００１８】
移動装置３は、例えば、射出装置２に取り付けられたボールネジ機構と、ボールネジ機構を駆動するモータとを有する。移動装置３は、射出装置２を射出成形機１内で所定方向（図１では上下方向）に移動させる。移動装置３は、射出装置２を成形型１０に接近させて、ノズル３０の先端を成形型１０の上面に当接させる。また、移動装置３は、射出装置２を成形型１０から離して、ノズル３０の先端を成形型１０の上面から離す。
【００１９】
成形型１０は、射出装置２により射出された成形材料Ｓを成形する。成形型１０は、分離可能に組み合わされた複数の部材からなる。即ち、ランナ部材１１、上型１２、及び、下型１３が、順に重ねて配置されて、成形型１０を構成する。上型１２と下型１３は、所定形状のキャビティ１４を区画する型部材であり、成形型１０内に複数のキャビティ１４を形成する。ランナ部材１１には、成形材料Ｓの注入孔１５が、ノズル３０と対向する位置に形成されている。ランナ部材１１は、上型１２とともに、注入孔１５から複数のキャビティ１４まで延びる成形材料Ｓの通路１６を区画する。成形材料Ｓは、注入孔１５から成形型１０内に注入され、通路１６を通過してキャビティ１４に充填される。成形型１０は、キャビティ１４内で成形材料Ｓからなる成形品Ｐを成形する。
【００２０】
図２は、成形品Ｐを成形するときの射出成形機１を示す断面図である。図２では、図１に示す射出成形機１の一部を示している。
射出成形機１は、図示のように、射出装置２を移動装置３により移動させて、ノズル３０を成形型１０に当接させる。ノズル３０は、注入孔１５が形成された部分（注入口）に当接する。続いて、射出装置２が、ノズル３０から成形材料Ｓを成形型１０の注入孔１５に射出する。これにより、成形材料Ｓを成形型１０内のキャビティ１４に向けて射出して、キャビティ１４内で成形品Ｐを成形する。また、射出成形機１は、加熱装置（図示せず）により成形型１０を加熱して、キャビティ１４内の成形品Ｐを加熱する。成形品Ｐが加熱により加硫されて、所定形状及び性能の成形品Ｐが製造される。その後、ノズル３０を成形型１０から離して、成形型１０を分解する。成形品Ｐは、キャビティ１４から取り出される。
【００２１】
成形型１０は分解後に組み立てられて、成形材料Ｓが再び成形型１０内に射出される。射出成形機１は、成形型１０の組み立て、成形材料Ｓの射出、及び、成形型１０の分解を繰り返し、成形品Ｐを連続して製造する。その際、成形材料Ｓは、ノズル３０に形成された成形材料Ｓの流路３１から成形型１０内に射出される。射出成形機１は、成形材料Ｓで、複数の成形品Ｐを同時に製造する。また、射出成形機１は、流路３１の断面積を変更するための構成（断面積変更手段）を備える。断面積変更手段は、成形型１０上と射出ヘッド２０に設けられて、成形材料Ｓの射出前や射出中に、流路３１を所定の断面積に設定する。
【００２２】
図３は、射出ヘッド２０を拡大して示す断面図である。図３には、成形型１０の一部も示す。
射出成形機１は、射出ヘッド２０に、図示のように、ベース２２と、ノズル３０と、ノズル変位機構４０と、絞り部３２と、流路調節部材５０とを備えている。また、射出成形機１は、成形型１０に近接して配置された、ノズル３０を回転させる回転手段６０を備えている。
【００２３】
ベース２２は、円柱状をなし、シリンダ５（図２参照）に固定されている。成形材料Ｓの射出経路２１は、ベース２２の中心を貫通して直線的に形成されている。ベース２２の先端部には、円筒状の凹部２３が、射出経路２１を中心に形成されている。射出経路２１は、シリンダ５の計量空間５Ａと位置を合わせて、かつ、計量空間５Ａの端部に連続するように配置される。成形材料Ｓは、計量空間５Ａから供給されて、射出経路２１をノズル３０に向かって通過する。凹部２３は、流路調節部材５０と一体をなす固定部材５５と、ノズル変位機構４０の一部とを収容する。また、凹部２３の内周面には、雌ネジが形成されている。凹部２３には、雌ネジにより、ノズル変位機構４０が取り付けられている。
【００２４】
ノズル３０は、円筒状をなし、射出ヘッド２０の先端部に設けられている。成形材料Ｓの流路３１は、所定径の断面円形状に形成され、ノズル３０の中心を直線的に貫通する。また、ノズル３０は、一端に設けられたスライド部３３（基端部）、他端に設けられたヘッド部３４（先端部）、及び、スライド部３３とヘッド部３４の間に設けられたネジ部３５（中間部）を有する。
【００２５】
スライド部３３は、ノズル３０内で最も小さい外径に形成され、押出ヘッド２０内に位置する。ヘッド部３４は、環状をなし、押出ヘッド２０外に位置する。ヘッド部３４の端面は、成形型１０に当接する当接面であり、成形型１０の上面に押し付けられる。流路３１は、ヘッド部３４の当接面に開口する。ヘッド部３４の外周は、多角形状（例えば、六角形状や八角形状）に形成されている。ネジ部３５は、ヘッド部３４よりも小さい外径に形成され、押出ヘッド２０内に位置する。ネジ部３５の外周面には、所定ピッチのネジ（雄ネジ）が形成されている。
【００２６】
ノズル３０の流路３１は、スライド部３３とネジ部３５で同じ直径に形成される。また、流路３１は、ヘッド部３４で、スライド部３３及びネジ部３５における直径よりも小さい直径に形成される。即ち、流路３１は、ヘッド部３４で相対的に細くなるように形成され、ネジ部３５とヘッド部３４の境界で絞られる。これにより、ノズル３０の流路３１に、絞り部３２が形成される。絞り部３２は、流路３１の他の部分よりも小径な小孔部であり、流路３１内に突出した環状に形成される。流路３１の断面積は、絞り部３２で部分的に小さくなる。絞り部３２の環状面（傾斜面）は、テーパ状に形成され、流路３１内で流路調節部材５０と対向する。
【００２７】
ノズル変位機構４０は、連結部材４１と保持部材４２とを有し、ノズル３０を保持しつつ変位させる。連結部材４１は、円筒状をなし、一端部の外周面に形成された雄ネジにより、ベース２２に連結される。連結部材４１の雄ネジは、上記した凹部２３の雌ネジにネジ込まれて凹部２３に固定される。これにより、ノズル変位機構４０がベース２２に連結される。また、連結部材４１の内周は、射出経路２１よりも大径に形成されている。保持部材４２は、円筒状をなし、連結部材４１の外周に装着される。保持部材４２のフランジが、ネジ４３により、連結部材４１のフランジに固定される。また、保持部材４２は、先端部にネジ部４４を有する。ネジ部４４は、保持部材４２の内周面に形成された所定ピッチのネジ（雌ネジ）からなる。ネジ部４４（雌ネジ部）は、ノズル３０のネジ部３５（雄ネジ部）と、回転可能にかみ合う。
【００２８】
ノズル３０のネジ部３５は、保持部材４２のネジ部４４にねじ込まれる。ノズル３０は、ネジ部３５、４４により保持部材４２に保持される。また、ネジ部３５、４４は、ノズル３０を変位させるためのネジ機構８を構成する。ノズル３０が回転すると、ネジ機構８により、ノズル３０が次第に変位する。ノズル３０は、成形材料Ｓの流れる方向に沿って両方向に変位する。ネジ機構８は、ノズル３０の回転角に応じて、ノズル３０を所定距離だけ変位させる。また、ネジ機構８は、ノズル３０の回転方向に応じて、ノズル３０を所定方向に変位させる。ノズル変位機構４０は、ネジ機構８により、ノズル３０を射出ヘッド２０の内部又は外部に変位させる。その際、ノズル３０のスライド部３３が、連結部材４１の内周面をスライドする。ノズル３０が変位すると、流路調節部材５０が流路３１に沿って相対的に変位する。
【００２９】
流路調節部材５０は、ノズル３０の流路３１内に配置され、絞り部３２付近で流路３１を調節する。ここでは、流路調節部材５０は、所定形状の棒状部材（例えば、丸棒又はピン）からなり、流路３１の断面積を調節する。流路調節部材５０は、ノズル３０の内面との間に隙間を開けて、流路３１の中心に配置されている。即ち、流路調節部材５０は、流路３１内に、成形材料Ｓを流通可能に挿入される。成形材料Ｓは、流路調節部材５０の外面とノズル３０の内面との間を通過する。また、流路調節部材５０は、固定部材５５からノズル３０のネジ部３５まで、流路３１に沿って配置される。
【００３０】
流路調節部材５０は、成形材料Ｓが流路３１を円滑に通過できるように、流路３１の直径に応じた所定径（ここでは、６〜１２ｍｍの直径）に形成される。固定部材５５は、端部に形成されたフランジ５６と、ベース２２から続く射出経路２１と、射出経路２１が分岐した複数の分岐流路５７とを有する。フランジ５６は、凹部２３内で、ベース２２と連結部材４１の間に挟み込まれて固定される。分岐流路５７は、射出経路２１からノズル３０の流路３１に向かって斜めに延び、成形材料Ｓを射出経路２１から流路３１まで通過させる。
【００３１】
流路調節部材５０の先端面は、流路３１の断面積を調節するための調節面５１であり、ノズル３０の絞り部３２に対向して配置される。調節面５１は、絞り部３２の傾斜面に合わせて傾斜したテーパ状に形成される。ノズル３０の変位に合わせて、絞り部３２が調節面５１に接近し、或いは、絞り部３２が調節面５１から離間する。これにより、調節面５１と絞り部３２との間の流路３１が開閉するとともに、絞り部３２の開口度が次第に変化する。また、調節面５１と絞り部３２の間の隙間、及び、流路３１の断面積が次第に変化する。絞り部３２が調節面５１に押し付けられたときには、調節面５１が絞り部３２の孔に嵌まり込む。調節面５１は、ノズル３０の開口部を塞いで流路３１を封鎖する。
【００３２】
このように、流路調節部材５０は、ノズル３０の流路３１内に配置されて、絞り部３２との間の距離（隙間）が変化する。流路調節部材５０は、絞り部３２との間の距離の変化に伴い、絞り部３２との間の流路３１の断面積を変更する。流路３１の断面積は、流路調節部材５０と絞り部３２により調節される。その際、ネジ機構８によりノズル３０を変位させて、絞り部３２と流路調節部材５０の間の距離を変化させる。ネジ機構８は、上記したように、ノズル３０と射出装置２に設けられたネジ部３５、４４からなり、ノズル３０を射出装置２に変位可能に連結する。ネジ機構８は、ノズル３０の回転により、流路調節部材５０に対してノズル３０を変位させる。
【００３３】
射出成形機１は、射出装置２を移動装置３により移動させて、ノズル３０を成形型１０に当接させる。同時に、ノズル３０のヘッド部３４が回転手段６０内に挿入されて、ノズル３０が回転手段６０に連結する。回転手段６０は、成形型１０の上面に設けられて、注入孔１５の周りに配置される。回転手段６０は、ノズル３０を回転させて、ノズル３０の絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。
【００３４】
図４は、ノズル３０と回転手段６０を示す斜視図である。
回転手段６０は、図示のように、回転体６１と、駆動装置７０とを備えている。回転体６１は、ウォームホイールであり、外周に歯部６２を有する。また、回転体６１は、ノズル３０が嵌合する嵌合部６３を有する。回転体６１は、環状をなし、成形型１０上で、支持部材（図示せず）により回転可能に支持されている。嵌合部６３は、回転体６１の中心に形成された貫通孔からなる。回転体６１の内周（嵌合部６３）は、ノズル３０のヘッド部３４に合わせて、多角形状（例えば、六角形状や八角形状）に形成されている。ヘッド部３４は、嵌合部６３内に挿入されて、成形型１０に当接する。これにより、六角ボルトの頭部がボックススパナの中に収容されるように、ヘッド部３４が嵌合部６３に嵌合する。
【００３５】
駆動装置７０は、一対のウォーム７１と、ウォーム７１を回転させる駆動源（図示せず）とを有する。ウォーム７１は、丸棒状をなし、支持部材（図示せず）により回転可能に支持されている。ウォーム７１は、外周に歯部７２を有する。駆動源は、モータと、一対のウォーム７１に固定された一対の噛み合い歯車とを有する。一対のウォーム７１は、駆動源により同期して回転する。その際、一対のウォーム７１は、同じ速度で逆方向に回転する。回転体６１は、歯部６２、７２が噛み合うように、一対のウォーム７１の間に配置される。回転体６１とウォーム７１は、ウォームギア機構を構成する。
【００３６】
駆動装置７０は、一対のウォーム７１を回転させて、回転体６１を回転させる。回転体６１は、ノズル３０のヘッド部３４と一体に回転する。回転手段６０は、回転体６１によりノズル３０を回転させて、ネジ機構８によりノズル３０を変位させる。これにより、流路調節部材５０が、流路３１内で相対的に変位する。ノズル３０の絞り部３２は、流路調節部材５０に接近し、或いは、流路調節部材５０から離間する。
【００３７】
ノズル３０が射出ヘッド２０内に変位することで、流路３１内で、絞り部３２が流路調節部材５０の調節面５１に接近する。これにより、流路調節部材５０と絞り部３２との間の流路３１の断面積が小さくなる。ノズル３０が射出ヘッド２０外に変位することで、流路３１内で、絞り部３２が調節面５１から離間する。これにより、流路調節部材５０と絞り部３２との間の流路３１の断面積が大きくなる。ノズル３０は、移動装置３により成形型１０に押し付けられるため、成形型１０に当接した状態で変位する。
【００３８】
本実施形態では、回転手段６０とネジ機構８により、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離（隙間）を変化させて、流路３１の断面積を変更する。従って、回転手段６０とネジ機構８は、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる距離変化手段を構成する。また、回転手段６０とネジ機構８は、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１の断面積を変更する断面積変更手段を構成する。射出成形機１は、距離変化手段（断面積変更手段）により、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を調節する。これにより、流路３１の断面積を調節して、設定された断面積に変更する。その際、ネジ機構８が、流路調節部材５０に対してノズル３０を相対的に変位させて、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。
【００３９】
次に、射出成形機１（図１、図２参照）により成形品Ｐを成形する手順と、成形品Ｐの製造方法について説明する。以下の手順や動作は、コンピュータを備えた制御装置４により制御されて実行される。
まず、移動装置３により射出装置２を移動させて、ノズル３０を成形型１０に当接させる。その際、流路調節部材５０は、ノズル３０の流路３１内に配置されるとともに、流路３１に形成された絞り部３２に接触する。絞り部３２の流路３１は、流路調節部材５０により閉鎖される。ノズル３０は、回転体６１の嵌合部６３に挿入されて、回転手段６０に連結される。
【００４０】
続いて、回転手段６０によりノズル３０を回転させて、ネジ機構８によりノズル３０を変位させる。ノズル３０の変位により、流路調節部材５０と絞り部３２との間の距離を変化させて、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１の断面積（開口度）を調節する。その際、制御装置４が、流路３１の目標断面積に基づいて、回転手段６０を制御する。目標断面積は、制御装置４に予め設定される。制御装置４は、目標断面積と所定の条件に基づいて、回転手段６０によりノズル３０を回転させる。所定の条件は、例えばノズル３０の回転角と変位距離の関数であり、制御装置４に予め設定される。
【００４１】
回転手段６０は、制御装置４により制御されて、ノズル３０を所定方向に回転させる。また、回転手段６０は、流路３１の断面積が目標断面積になるように、ノズル３０を所定角度（又は、所定数）だけ回転させる。制御装置４は、回転手段６０を介して流路３１の断面積を制御する。ここでは、ノズル３０の絞り部３２を流路調節部材５０から離して、絞り部３２の流路３１を開放する。また、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１の断面積を広くして、流路３１の断面積を目標断面積に変更する。流路調節部材５０と絞り部３２との間の隙間は、主に、流路調節部材５０の外面とノズル３０の内面との間の隙間よりも狭くなるように設定される。
【００４２】
次に、射出装置２により、絞り部３２と流路調節部材５０との間の流路３１を通して、成形材料Ｓを成形型１０内に射出する。射出成形機１は、ノズル３０に設けられた流路３１から、成形材料Ｓを成形型１０内に射出して成形品Ｐを製造する。成形品Ｐは、キャビティ１４内で成形されつつ、成形型１０内で加硫される。成形材料Ｓの射出終了後、回転手段６０によりノズル３０を回転させて、絞り部３２を流路調節部材５０に接触させる。流路調節部材５０により、絞り部３２の流路３１を閉鎖する。続いて、射出装置２を移動させて、ノズル３０を成形型１０から離す。流路３１を流路調節部材５０で塞ぐことで、ノズル３０から成形材料Ｓが漏れるのを防止する。成形材料Ｓは、計量空間５Ａへの充填中（計量中）、及び、射出前後に、ノズル３０から漏れることはない。
【００４３】
以上説明した射出成形機１では、ノズル３０の流路３１内で、絞り部３２と流路調節部材５０の距離を変化させて、流路３１の断面積を変更する。そのため、流路３１の断面積の変更に要する手間や時間を削減できるとともに、流路３１の断面積を容易に変更できる。流路３１の断面積を簡単かつ精度よく調節することもできる。これに伴い、流路３１の断面積を随時変更できるため、流路３１を常に最適な断面積に調節することができる。また、成形材料Ｓの種類、成形品Ｐの種類、季節の変化、気温の変化に対応して、流路３１の断面積を適宜設定できる。その際、ノズル３０を交換する必要がないため、ノズル３０の交換に必要な手間や時間を削減できる。流路３１の断面積を調節することで、成形材料Ｓの射出条件を、射出時の状況に応じた条件に簡単かつ正確に変更できる。その結果、流路３１からの射出時に、成形材料Ｓを適切に加熱できるため、成形材料Ｓの温度を精度よく制御できる。射出する成形材料Ｓの温度の変動も抑制できる。
【００４４】
従って、本実施形態によれば、ノズル３０の流路３１の断面積を容易に変更できる。また、流路３１から成形型１０内に射出する成形材料Ｓの温度を精度よく制御することができる。射出時に、成形材料Ｓの温度と目標温度の温度差を低減できるため、成形品Ｐの品質を安定させることもできる。これにより、ゴムからなる成形品Ｐを製造するときに、過加硫や加硫度不足が生じるのを防止できる。加硫度のバラツキも低減できる。成形品Ｐを予め適切な温度に加熱できるため、成形品Ｐの加硫時間を従来よりも短縮（例えば、従来の１／４〜１／２）できる。成形品Ｐの製造時間を短縮できるため、成形品Ｐの生産性も向上できる。
【００４５】
絞り部３２を流路３１内に形成したため、絞り部３２で加熱された成形材料Ｓを、温度の変動を抑制しつつ流路３１から射出できる。そのため、成形材料Ｓを流路３１から所定時間内に確実に射出できる。また、流路３１内で、成形材料Ｓに焼け（ゴム焼け）が発生し難くなり、かつ、成形材料Ｓの詰まりも防止できる。仮に、成形材料Ｓの焼け又は詰まりが発生しても、ネジ４３を外して保持部材４２とノズル３０を分解し、流路３１や流路調節部材５０を清掃すればよい。このように、射出装置２や射出ヘッド２０の全体を分解することなく、ノズル３０を容易に分解・清掃できるため、成形材料Ｓの焼けや詰まりを簡便に解消できる。
【００４６】
ネジ機構８により、ノズル３０を簡単に精度よく変位させることができる。また、加硫時の熱によりノズル３０が熱膨張したときでも、ノズル３０の変位量の変動を抑制できるため、流路３１の断面積の精度を高く維持できる。ノズル３０を変位させるために、射出成形機１に高精度のサーボ機構等を設ける必要もない。射出成形機１は、従来の射出成形機に比較的簡単な改造を加えるだけで実現できる。
【００４７】
流路３１が単純な断面円形状であるときには、成形材料Ｓの温度は、流路３１を通過する間に、ノズル３０の内面に接する外側で高くなり、中央部で低くなる。これに対し、本実施形態では、流路調節部材５０が棒状部材からなるため、流路３１の断面形状がリング状になり、成形材料Ｓが接する面が増加する。そのため、流路３１を通過する間に成形材料Ｓが内外から加熱されて、成形材料Ｓの内側でも温度が上昇する。成形材料Ｓの内外間での温度差が低減するため、成形材料Ｓの全体の温度がより均一になる。その際、流路調節部材５０を丸棒状部材にすると、流路調節部材５０の周囲の成形材料Ｓが均等に加熱されて、成形材料Ｓの温度がより均一になる。従って、流路調節部材５０は、丸棒状部材から構成するのが好ましい。
【００４８】
成形品Ｐを製造するときには、流路３１の断面積を一定に維持して、ノズル３０から成形材料Ｓを射出するようにしてもよい。また、成形材料Ｓを成形型１０内に射出中に、流路３１の断面積を変更するようにしてもよい。断面積を変更するときには、制御手段である制御装置４により回転手段６０を制御して、ノズル３０を回転させる。これにより、射出の開始から終了までの１サイクル内において、絞り部３２と流路調節部材５０との間の距離を変化させる。また、流路３１の断面積を所定のパターンで変更する。このようにすると、成形材料Ｓの温度を射出中にも制御できるため、成形材料Ｓの温度を、射出の各段階に応じた温度に調節できる。１回の射出中に成形材料Ｓの温度が変化するときでも、成形材料Ｓの温度を調節して温度変化を抑制できるため、成形材料Ｓの温度を一定範囲内に維持できる。
【００４９】
成形材料Ｓの温度は、射出開始時は低く、射出の初期段階で次第に上昇する。その後、成形材料Ｓの温度は、射出の中期段階で変化が小さくなり、射出の終期段階で次第に下降する傾向がある。そのため、例えば、流路３１の断面積は、成形材料Ｓの温度変化に対応して、射出開始時には小さくして、射出の初期段階で次第に大きくする。その後、流路３１の断面積は、射出の中期段階で一定に維持し、射出の終期段階で次第に小さくする。これにより、成形材料Ｓの温度は、射出の初期段階と終期段階で上昇し、射出の中期段階で低下する。その結果、１回の射出中を通して、成形材料Ｓの温度変化が小さくなり、一定範囲の温度で成形材料Ｓが射出される。また、成形材料Ｓの射出が終了するときに、流路３１の断面積を僅かに広くすると、最後に射出される成形材料Ｓに焼けが生じ難くなるため、ノズル３０の詰まりが防止される。
【００５０】
なお、回転体６１は、ウォームギア機構以外の回転機構により回転させるようにしてもよい。例えば、回転体６１は、ラック・アンド・ピニオン機構、又は、チェーン機構により回転させてもよい。ラック・アンド・ピニオン機構は、回転体６１の外周に設けたピニオンギアと、回転体６１を挟み込む一対のラックから構成する。一対のラックを同期して逆方向に移動させることで、回転体６１が回転する。チェーン機構は、回転体６１の外周に設けたスプロケットと、スプロケットを回転させるチェーンから構成する。このように、回転手段６０は、種々の機構により構成することができる。
【００５１】
射出成形機１には、ノズル３０の変位量、又は、流路３１の断面積を表示する表示手段を設けるようにしてもよい。表示手段には、制御装置４から出力される情報を表示させる。このような表示は、比較的簡単に行うことができる。表示手段を設けることで、ノズル３０の変位量、又は、流路３１の断面積の誤りを早期に発見できる。その結果、成形品Ｐに加硫不良が発生するのを、より確実に防止できる。
【００５２】
成形材料Ｓがゴムであるときには、射出成形機１による成形材料Ｓの射出時間が比較的長くなる。本実施形態の射出成形機１は、成形材料Ｓとしてゴムを射出するゴム用射出成形機に好適である。ただし、射出成形機１は、樹脂を射出して樹脂成形品を成形する樹脂用射出成形機にも適用できる。射出成形機１を使用することで、成形材料Ｓのみからなる成形品Ｐを製造できる。また、予めキャビティ１４内に部品を挿入しておくことで、成形材料Ｓと部品からなる成形品Ｐを製造することもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・射出成形機、２・・・射出装置、３・・・移動装置、４・・・制御装置、５・・・シリンダ、５Ａ・・・計量空間、６・・・プランジャ、７・・・押出機、８・・・ネジ機構、１０・・・成形型、１１・・・ランナ部材、１２・・・上型、１３・・・下型、１４・・・キャビティ、１５・・・注入孔、１６・・・通路、２０・・・射出ヘッド、２１・・・射出経路、２２・・・ベース、２３・・・凹部、３０・・・ノズル、３１・・・流路、３２・・・絞り部、３３・・・スライド部、３４・・・ヘッド部、３５・・・ネジ部、４０・・・ノズル変位機構、４１・・・連結部材、４２・・・保持部材、４３・・・ネジ、４４・・・ネジ部、５０・・・流路調節部材、５１・・・調節面、５５・・・固定部材、５６・・・フランジ、５７・・・分岐流路、６０・・・回転手段、６１・・・回転体、６２・・・歯部、６３・・・嵌合部、７０・・・駆動装置、７１・・・ウォーム、７２・・・歯部、Ｐ・・・成形品、Ｓ・・・成形材料。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料の流路を有するノズルと、ノズルが取り付けられた成形材料の射出装置とを備え、ノズルの流路から成形材料を成形型内に射出する射出成形機であって、
ノズルの流路に形成された絞り部と、
ノズルの流路内に配置され、絞り部との間の距離の変化に伴い絞り部との間の流路の断面積を変更する流路調節部材と、
ノズルを射出装置に変位可能に連結し、ノズルの回転により、流路調節部材に対してノズルを変位させるネジ機構と、
ノズルを回転させて、ノズルの絞り部と流路調節部材との間の距離を変化させる回転手段と、
を備えた射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載された射出成形機において、
回転手段が、ノズルが嵌合する嵌合部を有する回転体と、回転体を回転させる駆動装置とを備えた射出成形機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された射出成形機において、
回転手段を制御して、成形材料を成形型内に射出中に流路の断面積を変更させる制御手段を備えた射出成形機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された射出成形機において、
流路調節部材が、ノズルの流路内に挿入された棒状部材からなる射出成形機。
【請求項５】
ノズルに設けられた流路から成形材料を成形型内に射出して成形品を製造する成形品の製造方法であって、
流路に絞り部が形成されたノズルを回転させて、ネジ機構によりノズルを変位させる工程と、
ノズルの流路内に配置された流路調節部材と絞り部との間の距離を変化させて、絞り部と流路調節部材との間の流路の断面積を調節する工程と、
ノズルの絞り部と流路調節部材との間の流路を通して成形材料を成形型内に射出する工程と、
を有する成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された成形品の製造方法において、
成形材料を成形型内に射出中に、ノズルを回転させて流路の断面積を変更する工程を有する成形品の製造方法。
【請求項１】
成形材料の流路を有するノズルと、ノズルが取り付けられた成形材料の射出装置とを備え、ノズルの流路から成形材料を成形型内に射出する射出成形機であって、
ノズルの流路に形成された絞り部と、
ノズルの流路内に配置され、絞り部との間の距離の変化に伴い絞り部との間の流路の断面積を変更する流路調節部材と、
ノズルを射出装置に変位可能に連結し、ノズルの回転により、流路調節部材に対してノズルを変位させるネジ機構と、
ノズルを回転させて、ノズルの絞り部と流路調節部材との間の距離を変化させる回転手段と、
を備えた射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載された射出成形機において、
回転手段が、ノズルが嵌合する嵌合部を有する回転体と、回転体を回転させる駆動装置とを備えた射出成形機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された射出成形機において、
回転手段を制御して、成形材料を成形型内に射出中に流路の断面積を変更させる制御手段を備えた射出成形機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された射出成形機において、
流路調節部材が、ノズルの流路内に挿入された棒状部材からなる射出成形機。
【請求項５】
ノズルに設けられた流路から成形材料を成形型内に射出して成形品を製造する成形品の製造方法であって、
流路に絞り部が形成されたノズルを回転させて、ネジ機構によりノズルを変位させる工程と、
ノズルの流路内に配置された流路調節部材と絞り部との間の距離を変化させて、絞り部と流路調節部材との間の流路の断面積を調節する工程と、
ノズルの絞り部と流路調節部材との間の流路を通して成形材料を成形型内に射出する工程と、
を有する成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された成形品の製造方法において、
成形材料を成形型内に射出中に、ノズルを回転させて流路の断面積を変更する工程を有する成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１８２６４（Ｐ２０１２−２１８２６４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５１９４（Ｐ２０１１−８５１９４）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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