射出成形装置及び射出成形方法
【課題】成形品の離型を真空雰囲気で行い得る射出成形装置及び射出成形方法を提供する。
【解決手段】固定型４及び可動型５それぞれの型合わせ面２５，２６が密着したとき形成されるキャビティ１３であってそのキャビティ１３で成形された成形品２４が固定型４のキャビティ１３面および可動型５のキャビティ１３面のいずれか一方のキャビティ１３面に付着して型開きするように構成されたキャビティ１３と、キャビティ１３に端面が露出する突出ピン１１と、両型合わせ面２５，２６間の間隙Ｄが所定間隙値以内のとき両型合わせ面２５，２６間を気密にしキャビティ１３を囲繞して設けられるパッキング６と、パッキング６とキャビティ１３端部との間の固定型４および可動型５の少なくとも一方の金型の型合わせ面２５，２６またはパッキングの内側で型合せ面２５，２６以外にキャビティ１３に連通可能に開口する吸引穴１２とを有する金型装置３を備えた。
【解決手段】固定型４及び可動型５それぞれの型合わせ面２５，２６が密着したとき形成されるキャビティ１３であってそのキャビティ１３で成形された成形品２４が固定型４のキャビティ１３面および可動型５のキャビティ１３面のいずれか一方のキャビティ１３面に付着して型開きするように構成されたキャビティ１３と、キャビティ１３に端面が露出する突出ピン１１と、両型合わせ面２５，２６間の間隙Ｄが所定間隙値以内のとき両型合わせ面２５，２６間を気密にしキャビティ１３を囲繞して設けられるパッキング６と、パッキング６とキャビティ１３端部との間の固定型４および可動型５の少なくとも一方の金型の型合わせ面２５，２６またはパッキングの内側で型合せ面２５，２６以外にキャビティ１３に連通可能に開口する吸引穴１２とを有する金型装置３を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型キャビティ内を脱気して射出成形する射出成形装置及び射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この技術分野においては、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１は、射出成形または射出圧縮成形において、射出装置のノズルを金型に接触させた状態で型締を行い、前記金型のパーティングラインが接触しない状態すなわち完全に閉じない状態においてキャビティー部またはその外周に真空シール部を形成して高能率真空排気装置により排気を開始し、成形機は低速で型締を続行するか一瞬停止をして所定の真空度に到達したら、射出成形では完全に型締を行ってキャビティーを所定寸法通りにし、射出圧縮成形では圧縮しろを残してキャビティーを少し大きめに構成して型締めを行い、しかるのち樹脂を射出し、冷却後製品取り出しのための型開き時には充分なリークを行うか、あるいは強制的に空気を送り、円滑に型開きを行わせるというものである。
【０００３】
このように、特許文献１の技術によれば、型開きをして製品を離型させるときには、排気装置は無効となり、製品は大気に曝された状態となる。そのため、製品は静電気に基づく離型不良や樹脂粉等の付着を被ることになる。また、可動型からの製品突き出しの際に、製品の表裏に圧力差が生じることから、製品の離型が困難となったり、製品に歪を生じさせたりする。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２２２３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、成形品の離型を真空雰囲気で行い得る射出成形装置及び射出成形方法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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、固定型及び可動型それぞれの型合わせ面が密着したとき形成されるキャビティであってそのキャビティで成形された成形品が前記固定型のキャビティ面および可動型のキャビティ面のいずれか一方のキャビティ面に付着して型開きするように構成されたキャビティと、前記キャビティに端面が露出する突出ピンと、前記両型合わせ面間の間隙が所定間隙値以内のとき前記両型合わせ面間を気密にし前記キャビティを囲繞して設けられるパッキングと、前記パッキングと前記キャビティ端部との間の前記固定型および可動型の少なくとも一方の金型の型合わせ面または前記パッキングの内側で前記型合せ面以外にキャビティに連通可能に開口する吸引穴とを有する金型装置を備えた射出成形装置をその要旨としている。
【０００７】
これによれば、固定型及び可動型からの成形品の離型を真空雰囲気で行うことができるため、金型装置の汚染を軽減し、成形品の表面を清浄化し、成形品の離型を容易化することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形装置において、前記金型装置は、トグル機構による型締装置に取り付けられることをその要旨としている。
【０００９】
これによれば、型合わせ面相互の間隙を良好に保持することができ、拡張キャビティ空間の脱気を効果的に実施することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形装置において、前記吸引穴は、射出装置の加熱筒内を脱気する真空ポンプに開閉弁を介して接続されることをその要旨としている。
【００１１】
これによれば、拡張キャビティ空間の脱気に要する真空ポンプを加熱筒内の脱気用真空ポンプで併用することになり、設備費用を軽減することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の金型装置を用いた射出成形方法であって、前記可動型の型閉じ中、前記固定型の型合わせ面と前記可動型の型合わせ面とが前記所定間隙値以内の状態で拡張キャビティ空間を脱気開始し、真空雰囲気となった前記キャビティを溶融材料で充填し、溶融材料の冷却時間経過後、前記所定間隙値以内に相当する距離型開きして成形品の固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行い、前記突出ピンを突出して前記成形品の前記固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか他方の面からの離型を真空雰囲気で行い、その後前記成形品取り出しのため型開きすることをその要旨としている。
【００１３】
これによれば、固定型及び可動型からの成形品の離型を真空雰囲気で行うことができるため、金型装置の汚染を軽減し、成形品の表面を清浄化し、成形品の離型を容易化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の射出成形方法において、前記突出ピンの突出し距離は、溶融材料の冷却時間経過後に成形品を固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行う際の型開き距離よりも小さいことをその要旨としている。
【００１５】
これによれば、成形品を拡張キャビティ空間内で容易に遊挿状態とすることができ、成形品の離型を効果的に実施させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、固定型及び可動型それぞれの型合わせ面が密着したとき形成されるキャビティであってそのキャビティで成形された成形品が前記固定型のキャビティ面および可動型のキャビティ面のいずれか一方のキャビティ面に付着して型開きするように構成されたキャビティと、前記キャビティに端面が露出する突出ピンと、前記両型合わせ面間の間隙が所定間隙値以内のとき前記両型合わせ面間を気密にし前記キャビティを囲繞して設けられるパッキングと、前記パッキングと前記キャビティ端部との間の前記固定型および可動型の少なくとも一方の金型の型合わせ面または前記パッキングの内側で前記型合せ面以外にキャビティに連通可能に開口する吸引穴とを有する金型装置を用いて、前記可動型の型閉じ中、前記固定型の型合わせ面と前記可動型の型合わせ面とが前記所定間隙値以内の状態で拡張キャビティ空間を脱気開始し、真空雰囲気となった前記キャビティを溶融材料で充填し、溶融材料の冷却時間経過後、前記所定間隙値以内に相当する距離型開きして成形品の固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行い、前記突出ピンを突出して前記成形品の前記固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか他方の面からの離型を真空雰囲気で行い、その後前記成形品取り出しのため型開きするようにしたので、成形品の離型が容易に実施できるとともに、成形品や金型装置の汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の射出成形装置の構成を、拡張キャビティ空間を脱気する金型装置の縦断面図とともに示すブロック図である。図２は、射出充填直後の状態を示す金型装置の縦断面図である。図３は、成形品の固定型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。図４は、成形品の可動型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。図５は、成形品の取出しのため可動型を固定型から十分離隔させた状態を示す金型装置の縦断面図である。
【００１８】
射出成形装置１は、射出装置２と、図示しない型締装置により開閉・圧締される金型装置３と、射出装置２や型締装置等を駆動して一連の成形作動を実施させる図示しない制御装置とからなる。
【００１９】
射出装置２は、射出駆動部２０の上面に立設した原料供給部２１から気密状態を保持して搬送された成形原料を、射出駆動部２０の前面に固着した加熱筒１９内へ気密状態で投入し、加熱筒１９の内孔に回転往復動可能に嵌挿した図示しないスクリュで可塑化・溶融して加熱筒１９前方に溶融材料として貯留し、溶融材料をノズル１８を介して当接した金型装置３へ射出駆動部２０のスクリュ前進駆動力に基づいて射出するものである。このとき、気密となった加熱筒１９内のガスや水分は、吸引管２２と開閉弁１７を介して真空ポンプ１５により排気され、溶融材料からガスや水分が除去されるので、成形品２４は高品質になるとともに、金型装置３の汚染を回避することができる。なお、このように加熱筒１９内を脱気する構成は、本発明の効果をより一層高めることに貢献するが、必ずしも備えねばならないものではない。また、原料供給部２１に成形原料の加熱筒１９への供給量を制限し制御する手段を設けることは脱気促進に効果的であるが、これも必ずしも備えねばならない手段ではない。
【００２０】
金型装置３は、固定型４と可動型５が型合わせされてなるものである。固定型４は、キャビティ１３の一方の面を形成する面と、その面に開口するスプル穴２７と、型合わせ面２５とからなる。可動型５は、固定型４との型合わせ面２６とキャビティ１３の他方の面を有する可動型板７と、キャビティ１３の他方の面に端面を露出する一又は複数の突出ピン１１と、突出ピン１１を立設し型締装置で突き出し駆動される突出板９と、突出板９の移動距離を確保する複数のスペーサ８と、スペーサ８を介して可動型板７を型締装置に取り付ける可動取付板１０と、可動型板７の型合わせ面２６に設けられキャビティ１３を囲繞して固定型４の型合わせ面２５との間を気密にするパッキング６と、可動型板７の型合わせ面２６のパッキング６とキャビティ１３の端部との間に開口させた一又は複数の吸引穴１２とからなる。なお吸引穴１２とキャビティ１３の端部の間の型合せ面２５と型合せ面２６の間には、溶融材料が入り込まないが気体は流通可能なベントを意図して設けてもよく、平面同士の型合せ面２５と型合せ面２６が接触される場合でも、意図せずに僅かに気体が流通される場合も含まれる。また吸引穴は、キャビティ形成後に溶融材料が侵入しないように閉塞されるものであれば、型合せ面２６以外にパッキング６の内側でキャビティ１３に連通可能にキャビティ１３面に対して直接形成されたものでもよい。更にまた真空吸引を行う吸引穴は、固定型４におけるパッキング６が当接される部分とキャビティ１３の端部の間の型合せ面２５に設けるようにしてもよく、両方の金型に設けてもよい。このようにキャビティ１３は、型締装置で金型装置３が型閉じ・圧締されて固定型４の型合わせ面２５と可動型５の型合わせ面２６とが密着したときに形成され、この空間に溶融材料が射出・充填又は圧縮されて成形品２４が成形される。そして、キャビティ１３は、可動型５側に開いた箱型形状を有するか又は、可動型５側にボス、リブ、凹凸を有する。そのため、キャビティ１３内での溶融材料の固化に伴う収縮により成形品２４は可動型５のキャビティ１３面により強く付着するので、型開きは、成形品２４が固定型４から離型して可動型５に付着した状態で行われるのである。
【００２１】
パッキング６は、固定型４の型合わせ面２５と可動型５の型合わせ面２６とが所定間隙Ｄ（０．３〜１ｍｍ程度）をもって対向するときに、両者に接触して両者間を気密にし、所定間隙Ｄ値以内において気密を維持する。そして所定間隙Ｄが消滅するときがすなわち型合わせ面２５と型合わせ面２６が密着するときである。このような機能を有することが求められるため、パッキング６は、比較的大径のＯリングが好適に採用される。なおパッキング６は、固定型４に設けるようにしてもよい。
【００２２】
次に、図面に基づいて射出成形装置１の作動について説明する。図１に示すように、制御装置は、型締装置を駆動して可動型５を固定型４に接近させ、型合わせ面２５と型合わせ面２６とが所定間隙Ｄをもって対向する位置まで型閉じしたとき、開閉弁１６を開放してキャビティ１３、型合わせ面２５，２６及びパッキング６で形成される拡張キャビティ空間１４の空気を吸引し始める。可動型５は、この位置で型閉じ作動を停止させることが好ましいが、間隙Ｄ値が比較的大きいときや真空ポンプ１５の排気能力が十分大きいときなどでは、低速で型閉じ作動を継続させてもよい。このとき、パッキング６はその全周にわたって型合わせ面２５と型合わせ面２６に接触し、型合わせ面２５と型合わせ面２６間のパッキング６の内側を気密にする。開閉弁１６を開放し、拡張キャビティ空間１４の空気を吸引穴１２、吸引管２３及び開閉弁１６を介して真空ポンプ１５で排気する。このとき、スプル穴２７の外部開口部にはノズル１８がノズルタッチし、加熱筒１９の前部内には溶融材料が充満しているので、拡張キャビティ空間１４は気密となる。なお、ホットランナ等の他の金型構造を採用すれば、その部分で気密性が発現し、ノズルタッチが不要な場合もある。また、可動型板７に穿孔された突出ピン１１の嵌挿穴から空気が漏洩して気密性が低下することを防止するため、突出ピン１１と嵌挿穴とのクリアランスを可及的に小さくするか又は、スペーサ８で画設された突出板９の空間を両側で密閉することが好ましい。
【００２３】
このようにして拡張キャビティ空間１４が真空吸引されると、固定型４と可動型５には大気圧が作用して、間隙Ｄを狭める力が発生する。そのため、型締装置はその力に対抗する必要がある。型締装置は、油圧シリンダによる直圧方式とトグル機構によるものとに大別される。直圧方式では、型合わせ面の密着位置近傍での位置決めは、サーボ弁を使用したとしてもかなり困難なものとなる。それに対して、トグル機構によれば、型合わせ面の密着位置近傍での位置決めは、トグルアームが伸びた状態で行われるため、大きな位置決め力を高精度に発生し得るので、極めて効果的である。
【００２４】
なお、真空ポンプ１５は、拡張キャビティ空間１４と比較して容積の大きな加熱筒１９内を脱気するために設けられたものであり、拡張キャビティ空間１４の脱気に対しては排気能力の余裕を有している。そのため、拡張キャビティ空間１４の脱気を効果的にするため、加熱筒１９内の脱気も実施する場合には、真空ポンプ１５を併用することは、経済上効果的である。
【００２５】
拡張キャビティ空間１４の真空度が所定値に到達したか又は、開閉弁１６を開放してから所定時間が経過後、型締装置を駆動して固定型４と可動型５の型閉じ・圧締を開始する。このとき、開閉弁１６を遮断して拡張キャビティ空間１４の吸引を停止するが、型合わせ面２５，２６にスリット等を有し射出中も吸引が期待できる場合は、開閉弁１６の解放状態を継続してもよい。そして、図２に示すように、型締装置の圧締後、射出装置２は溶融材料をノズル１８とスプル穴２７を介してキャビティ１３へ所定量射出する。なお、圧縮成形等を行う場合は、射出開始が型締装置の圧締前か途中になることがある。溶融材料はキャビティ１３内をその端部まで流動・延展してキャビティ１３を充填し冷却されて成形品２４となる。
【００２６】
所定の冷却時間が経過する前に、再度、開閉弁１６を開放しキャビティ１３内の真空吸引の準備をする。そして、図３に示すように、冷却時間が経過したとき、型締装置は可動型５を固定型４から僅か離隔・型開きさせ、型合わせ面２５と型合わせ面２６との間隙が所定間隙Ｄ値または所定間隙Ｄ値以内であって完全に型合わせ面２５と型合わせ面２６が密着されない位置で停止させる。このとき、成形品２４は可動型５のキャビティ１３面に付着しているので、固定型４のキャビティ１３面から成形品２４の離型が行われる。そして、固定型４のキャビティ１３面と成形品２４の表面との間には型開閉方向に間隙Ｄ相当の空間が形成される。この空間は、吸引穴１２に連通するので、離型は真空雰囲気で行われ、固定型４のキャビティ１３面と成形品２４との間に閉じ込められていたガスが急減圧により放出され除去される。そのため、キャビティ１３内やその周辺の汚染が軽減されるとともに、成形品２４の表面が清浄化される。
【００２７】
続いて、図４に示すように、型締装置に備えた駆動手段により突出板９を固定型４側に押圧して、突出ピン１１で成形品２４を可動型５のキャビティ１３面から離型させる。この突出しストロークは、間隙Ｄ値よりも小さく設定される。または溶融材料の冷却時間経過後における成形品２４の離型を真空雰囲気下で行う際の型開き距離が所定間隙Ｄ値以下の場合は、突出しストロークもその間隙よりも小さく設定される。そのため、成形品２４は、拡張キャビティ空間１４の中に遊挿された状態となる。このように、可動型５のキャビティ１３面と成形品２４との間の空間は吸引穴１２に連通するので、離型は真空雰囲気で行われ、可動型５のキャビティ１３面と成形品２４との間に閉じ込められていたガスが急減圧により放出され除去される。そのため、キャビティ１３内やその周辺の汚染が軽減されるとともに、成形品２４の表面が清浄化される。また、成形品２４を可動型５のキャビティ１３面から突出ピン１１で突出す際に、成形品２４の固定型４側は真空雰囲気であるため、成形品２４の可動型４側凹部を突出す際に生ずる負圧に基づく離型抵抗や成形品２４の歪が軽減されるとともに、大気中で成形品の凹部を突出す場合に必要となる凹部へのエアブローを不要とする。
【００２８】
成形品２４の離型が終了後、開閉弁１６を遮断し、吸引管２３に分岐して設けた図示しない排気弁等により拡張キャビティ空間１４の真空破壊を行う。その後、図５に示すように、型締装置は可動型５を固定型４から十分離隔すべく型開きを行う。そして、間隙Ｄよりも小さい距離だけ前進している突出ピン１１を必要に応じてさらに前進させ、成形品２４を十分突出し、取出し機等で金型装置３の外部へ取り出して搬送する。
【００２９】
このように成形品２４の離型は、固定型４側及び可動型５側共に真空雰囲気で行われるので、大気中で離型させるときに問題となる静電気の発生が軽減される。この静電気発生軽減のメカニズムは解明できていないが、実成形では、成形品の離型不良、成形品・金型への樹脂粉や埃の付着が軽減している。
【００３０】
なお本発明は、成形品２４が、前記固定型４のキャビティ１３面に付着して型開きするように構成された金型装置３であってもよい。前記金型装置３の場合、突出ピン１１も固定型４に設けられる。そして前記金型装置３のキャビティ１３内の溶融材料を冷却後、真空雰囲気で前記所定間隙Ｄ値以内に相当する距離を型開きして可動型５のキャビティ１３面から成形品２４の離型を行う。次に真空雰囲気で突出ピン１１を突出して前記成形品２４を固定型４のキャビティ１３面からの離型を行い、その後前記成形品２４の取り出しを行う。
【００３１】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の射出成形装置の構成を、拡張キャビティ空間を脱気する金型装置の縦断面図とともに示すブロック図である。
【図２】射出充填直後の状態を示す金型装置の縦断面図である。
【図３】成形品の固定型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。
【図４】成形品の可動型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。
【図５】成形品の取出しのため可動型を固定型から十分離隔させた状態を示す金型装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 射出成形装置
２ 射出装置
３ 金型装置
４ 固定型
５ 可動型
６ パッキング
７ 可動型板
８ スペーサ
９ 突出板
１０ 可動取付板
１１ 突出ピン
１２ 吸引穴
１３ キャビティ
１４ 拡張キャビティ空間
１５ 真空ポンプ
１６，１７ 開閉弁
１８ ノズル
１９ 加熱筒
２０ 射出駆動部
２１ 原料供給部
２２，２３ 吸引管
２４ 成形品
２５，２６ 型合わせ面
２７ スプル穴
Ｄ 間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型キャビティ内を脱気して射出成形する射出成形装置及び射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この技術分野においては、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１は、射出成形または射出圧縮成形において、射出装置のノズルを金型に接触させた状態で型締を行い、前記金型のパーティングラインが接触しない状態すなわち完全に閉じない状態においてキャビティー部またはその外周に真空シール部を形成して高能率真空排気装置により排気を開始し、成形機は低速で型締を続行するか一瞬停止をして所定の真空度に到達したら、射出成形では完全に型締を行ってキャビティーを所定寸法通りにし、射出圧縮成形では圧縮しろを残してキャビティーを少し大きめに構成して型締めを行い、しかるのち樹脂を射出し、冷却後製品取り出しのための型開き時には充分なリークを行うか、あるいは強制的に空気を送り、円滑に型開きを行わせるというものである。
【０００３】
このように、特許文献１の技術によれば、型開きをして製品を離型させるときには、排気装置は無効となり、製品は大気に曝された状態となる。そのため、製品は静電気に基づく離型不良や樹脂粉等の付着を被ることになる。また、可動型からの製品突き出しの際に、製品の表裏に圧力差が生じることから、製品の離型が困難となったり、製品に歪を生じさせたりする。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２２２３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、成形品の離型を真空雰囲気で行い得る射出成形装置及び射出成形方法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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、固定型及び可動型それぞれの型合わせ面が密着したとき形成されるキャビティであってそのキャビティで成形された成形品が前記固定型のキャビティ面および可動型のキャビティ面のいずれか一方のキャビティ面に付着して型開きするように構成されたキャビティと、前記キャビティに端面が露出する突出ピンと、前記両型合わせ面間の間隙が所定間隙値以内のとき前記両型合わせ面間を気密にし前記キャビティを囲繞して設けられるパッキングと、前記パッキングと前記キャビティ端部との間の前記固定型および可動型の少なくとも一方の金型の型合わせ面または前記パッキングの内側で前記型合せ面以外にキャビティに連通可能に開口する吸引穴とを有する金型装置を備えた射出成形装置をその要旨としている。
【０００７】
これによれば、固定型及び可動型からの成形品の離型を真空雰囲気で行うことができるため、金型装置の汚染を軽減し、成形品の表面を清浄化し、成形品の離型を容易化することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形装置において、前記金型装置は、トグル機構による型締装置に取り付けられることをその要旨としている。
【０００９】
これによれば、型合わせ面相互の間隙を良好に保持することができ、拡張キャビティ空間の脱気を効果的に実施することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形装置において、前記吸引穴は、射出装置の加熱筒内を脱気する真空ポンプに開閉弁を介して接続されることをその要旨としている。
【００１１】
これによれば、拡張キャビティ空間の脱気に要する真空ポンプを加熱筒内の脱気用真空ポンプで併用することになり、設備費用を軽減することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の金型装置を用いた射出成形方法であって、前記可動型の型閉じ中、前記固定型の型合わせ面と前記可動型の型合わせ面とが前記所定間隙値以内の状態で拡張キャビティ空間を脱気開始し、真空雰囲気となった前記キャビティを溶融材料で充填し、溶融材料の冷却時間経過後、前記所定間隙値以内に相当する距離型開きして成形品の固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行い、前記突出ピンを突出して前記成形品の前記固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか他方の面からの離型を真空雰囲気で行い、その後前記成形品取り出しのため型開きすることをその要旨としている。
【００１３】
これによれば、固定型及び可動型からの成形品の離型を真空雰囲気で行うことができるため、金型装置の汚染を軽減し、成形品の表面を清浄化し、成形品の離型を容易化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の射出成形方法において、前記突出ピンの突出し距離は、溶融材料の冷却時間経過後に成形品を固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行う際の型開き距離よりも小さいことをその要旨としている。
【００１５】
これによれば、成形品を拡張キャビティ空間内で容易に遊挿状態とすることができ、成形品の離型を効果的に実施させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、固定型及び可動型それぞれの型合わせ面が密着したとき形成されるキャビティであってそのキャビティで成形された成形品が前記固定型のキャビティ面および可動型のキャビティ面のいずれか一方のキャビティ面に付着して型開きするように構成されたキャビティと、前記キャビティに端面が露出する突出ピンと、前記両型合わせ面間の間隙が所定間隙値以内のとき前記両型合わせ面間を気密にし前記キャビティを囲繞して設けられるパッキングと、前記パッキングと前記キャビティ端部との間の前記固定型および可動型の少なくとも一方の金型の型合わせ面または前記パッキングの内側で前記型合せ面以外にキャビティに連通可能に開口する吸引穴とを有する金型装置を用いて、前記可動型の型閉じ中、前記固定型の型合わせ面と前記可動型の型合わせ面とが前記所定間隙値以内の状態で拡張キャビティ空間を脱気開始し、真空雰囲気となった前記キャビティを溶融材料で充填し、溶融材料の冷却時間経過後、前記所定間隙値以内に相当する距離型開きして成形品の固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行い、前記突出ピンを突出して前記成形品の前記固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか他方の面からの離型を真空雰囲気で行い、その後前記成形品取り出しのため型開きするようにしたので、成形品の離型が容易に実施できるとともに、成形品や金型装置の汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の射出成形装置の構成を、拡張キャビティ空間を脱気する金型装置の縦断面図とともに示すブロック図である。図２は、射出充填直後の状態を示す金型装置の縦断面図である。図３は、成形品の固定型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。図４は、成形品の可動型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。図５は、成形品の取出しのため可動型を固定型から十分離隔させた状態を示す金型装置の縦断面図である。
【００１８】
射出成形装置１は、射出装置２と、図示しない型締装置により開閉・圧締される金型装置３と、射出装置２や型締装置等を駆動して一連の成形作動を実施させる図示しない制御装置とからなる。
【００１９】
射出装置２は、射出駆動部２０の上面に立設した原料供給部２１から気密状態を保持して搬送された成形原料を、射出駆動部２０の前面に固着した加熱筒１９内へ気密状態で投入し、加熱筒１９の内孔に回転往復動可能に嵌挿した図示しないスクリュで可塑化・溶融して加熱筒１９前方に溶融材料として貯留し、溶融材料をノズル１８を介して当接した金型装置３へ射出駆動部２０のスクリュ前進駆動力に基づいて射出するものである。このとき、気密となった加熱筒１９内のガスや水分は、吸引管２２と開閉弁１７を介して真空ポンプ１５により排気され、溶融材料からガスや水分が除去されるので、成形品２４は高品質になるとともに、金型装置３の汚染を回避することができる。なお、このように加熱筒１９内を脱気する構成は、本発明の効果をより一層高めることに貢献するが、必ずしも備えねばならないものではない。また、原料供給部２１に成形原料の加熱筒１９への供給量を制限し制御する手段を設けることは脱気促進に効果的であるが、これも必ずしも備えねばならない手段ではない。
【００２０】
金型装置３は、固定型４と可動型５が型合わせされてなるものである。固定型４は、キャビティ１３の一方の面を形成する面と、その面に開口するスプル穴２７と、型合わせ面２５とからなる。可動型５は、固定型４との型合わせ面２６とキャビティ１３の他方の面を有する可動型板７と、キャビティ１３の他方の面に端面を露出する一又は複数の突出ピン１１と、突出ピン１１を立設し型締装置で突き出し駆動される突出板９と、突出板９の移動距離を確保する複数のスペーサ８と、スペーサ８を介して可動型板７を型締装置に取り付ける可動取付板１０と、可動型板７の型合わせ面２６に設けられキャビティ１３を囲繞して固定型４の型合わせ面２５との間を気密にするパッキング６と、可動型板７の型合わせ面２６のパッキング６とキャビティ１３の端部との間に開口させた一又は複数の吸引穴１２とからなる。なお吸引穴１２とキャビティ１３の端部の間の型合せ面２５と型合せ面２６の間には、溶融材料が入り込まないが気体は流通可能なベントを意図して設けてもよく、平面同士の型合せ面２５と型合せ面２６が接触される場合でも、意図せずに僅かに気体が流通される場合も含まれる。また吸引穴は、キャビティ形成後に溶融材料が侵入しないように閉塞されるものであれば、型合せ面２６以外にパッキング６の内側でキャビティ１３に連通可能にキャビティ１３面に対して直接形成されたものでもよい。更にまた真空吸引を行う吸引穴は、固定型４におけるパッキング６が当接される部分とキャビティ１３の端部の間の型合せ面２５に設けるようにしてもよく、両方の金型に設けてもよい。このようにキャビティ１３は、型締装置で金型装置３が型閉じ・圧締されて固定型４の型合わせ面２５と可動型５の型合わせ面２６とが密着したときに形成され、この空間に溶融材料が射出・充填又は圧縮されて成形品２４が成形される。そして、キャビティ１３は、可動型５側に開いた箱型形状を有するか又は、可動型５側にボス、リブ、凹凸を有する。そのため、キャビティ１３内での溶融材料の固化に伴う収縮により成形品２４は可動型５のキャビティ１３面により強く付着するので、型開きは、成形品２４が固定型４から離型して可動型５に付着した状態で行われるのである。
【００２１】
パッキング６は、固定型４の型合わせ面２５と可動型５の型合わせ面２６とが所定間隙Ｄ（０．３〜１ｍｍ程度）をもって対向するときに、両者に接触して両者間を気密にし、所定間隙Ｄ値以内において気密を維持する。そして所定間隙Ｄが消滅するときがすなわち型合わせ面２５と型合わせ面２６が密着するときである。このような機能を有することが求められるため、パッキング６は、比較的大径のＯリングが好適に採用される。なおパッキング６は、固定型４に設けるようにしてもよい。
【００２２】
次に、図面に基づいて射出成形装置１の作動について説明する。図１に示すように、制御装置は、型締装置を駆動して可動型５を固定型４に接近させ、型合わせ面２５と型合わせ面２６とが所定間隙Ｄをもって対向する位置まで型閉じしたとき、開閉弁１６を開放してキャビティ１３、型合わせ面２５，２６及びパッキング６で形成される拡張キャビティ空間１４の空気を吸引し始める。可動型５は、この位置で型閉じ作動を停止させることが好ましいが、間隙Ｄ値が比較的大きいときや真空ポンプ１５の排気能力が十分大きいときなどでは、低速で型閉じ作動を継続させてもよい。このとき、パッキング６はその全周にわたって型合わせ面２５と型合わせ面２６に接触し、型合わせ面２５と型合わせ面２６間のパッキング６の内側を気密にする。開閉弁１６を開放し、拡張キャビティ空間１４の空気を吸引穴１２、吸引管２３及び開閉弁１６を介して真空ポンプ１５で排気する。このとき、スプル穴２７の外部開口部にはノズル１８がノズルタッチし、加熱筒１９の前部内には溶融材料が充満しているので、拡張キャビティ空間１４は気密となる。なお、ホットランナ等の他の金型構造を採用すれば、その部分で気密性が発現し、ノズルタッチが不要な場合もある。また、可動型板７に穿孔された突出ピン１１の嵌挿穴から空気が漏洩して気密性が低下することを防止するため、突出ピン１１と嵌挿穴とのクリアランスを可及的に小さくするか又は、スペーサ８で画設された突出板９の空間を両側で密閉することが好ましい。
【００２３】
このようにして拡張キャビティ空間１４が真空吸引されると、固定型４と可動型５には大気圧が作用して、間隙Ｄを狭める力が発生する。そのため、型締装置はその力に対抗する必要がある。型締装置は、油圧シリンダによる直圧方式とトグル機構によるものとに大別される。直圧方式では、型合わせ面の密着位置近傍での位置決めは、サーボ弁を使用したとしてもかなり困難なものとなる。それに対して、トグル機構によれば、型合わせ面の密着位置近傍での位置決めは、トグルアームが伸びた状態で行われるため、大きな位置決め力を高精度に発生し得るので、極めて効果的である。
【００２４】
なお、真空ポンプ１５は、拡張キャビティ空間１４と比較して容積の大きな加熱筒１９内を脱気するために設けられたものであり、拡張キャビティ空間１４の脱気に対しては排気能力の余裕を有している。そのため、拡張キャビティ空間１４の脱気を効果的にするため、加熱筒１９内の脱気も実施する場合には、真空ポンプ１５を併用することは、経済上効果的である。
【００２５】
拡張キャビティ空間１４の真空度が所定値に到達したか又は、開閉弁１６を開放してから所定時間が経過後、型締装置を駆動して固定型４と可動型５の型閉じ・圧締を開始する。このとき、開閉弁１６を遮断して拡張キャビティ空間１４の吸引を停止するが、型合わせ面２５，２６にスリット等を有し射出中も吸引が期待できる場合は、開閉弁１６の解放状態を継続してもよい。そして、図２に示すように、型締装置の圧締後、射出装置２は溶融材料をノズル１８とスプル穴２７を介してキャビティ１３へ所定量射出する。なお、圧縮成形等を行う場合は、射出開始が型締装置の圧締前か途中になることがある。溶融材料はキャビティ１３内をその端部まで流動・延展してキャビティ１３を充填し冷却されて成形品２４となる。
【００２６】
所定の冷却時間が経過する前に、再度、開閉弁１６を開放しキャビティ１３内の真空吸引の準備をする。そして、図３に示すように、冷却時間が経過したとき、型締装置は可動型５を固定型４から僅か離隔・型開きさせ、型合わせ面２５と型合わせ面２６との間隙が所定間隙Ｄ値または所定間隙Ｄ値以内であって完全に型合わせ面２５と型合わせ面２６が密着されない位置で停止させる。このとき、成形品２４は可動型５のキャビティ１３面に付着しているので、固定型４のキャビティ１３面から成形品２４の離型が行われる。そして、固定型４のキャビティ１３面と成形品２４の表面との間には型開閉方向に間隙Ｄ相当の空間が形成される。この空間は、吸引穴１２に連通するので、離型は真空雰囲気で行われ、固定型４のキャビティ１３面と成形品２４との間に閉じ込められていたガスが急減圧により放出され除去される。そのため、キャビティ１３内やその周辺の汚染が軽減されるとともに、成形品２４の表面が清浄化される。
【００２７】
続いて、図４に示すように、型締装置に備えた駆動手段により突出板９を固定型４側に押圧して、突出ピン１１で成形品２４を可動型５のキャビティ１３面から離型させる。この突出しストロークは、間隙Ｄ値よりも小さく設定される。または溶融材料の冷却時間経過後における成形品２４の離型を真空雰囲気下で行う際の型開き距離が所定間隙Ｄ値以下の場合は、突出しストロークもその間隙よりも小さく設定される。そのため、成形品２４は、拡張キャビティ空間１４の中に遊挿された状態となる。このように、可動型５のキャビティ１３面と成形品２４との間の空間は吸引穴１２に連通するので、離型は真空雰囲気で行われ、可動型５のキャビティ１３面と成形品２４との間に閉じ込められていたガスが急減圧により放出され除去される。そのため、キャビティ１３内やその周辺の汚染が軽減されるとともに、成形品２４の表面が清浄化される。また、成形品２４を可動型５のキャビティ１３面から突出ピン１１で突出す際に、成形品２４の固定型４側は真空雰囲気であるため、成形品２４の可動型４側凹部を突出す際に生ずる負圧に基づく離型抵抗や成形品２４の歪が軽減されるとともに、大気中で成形品の凹部を突出す場合に必要となる凹部へのエアブローを不要とする。
【００２８】
成形品２４の離型が終了後、開閉弁１６を遮断し、吸引管２３に分岐して設けた図示しない排気弁等により拡張キャビティ空間１４の真空破壊を行う。その後、図５に示すように、型締装置は可動型５を固定型４から十分離隔すべく型開きを行う。そして、間隙Ｄよりも小さい距離だけ前進している突出ピン１１を必要に応じてさらに前進させ、成形品２４を十分突出し、取出し機等で金型装置３の外部へ取り出して搬送する。
【００２９】
このように成形品２４の離型は、固定型４側及び可動型５側共に真空雰囲気で行われるので、大気中で離型させるときに問題となる静電気の発生が軽減される。この静電気発生軽減のメカニズムは解明できていないが、実成形では、成形品の離型不良、成形品・金型への樹脂粉や埃の付着が軽減している。
【００３０】
なお本発明は、成形品２４が、前記固定型４のキャビティ１３面に付着して型開きするように構成された金型装置３であってもよい。前記金型装置３の場合、突出ピン１１も固定型４に設けられる。そして前記金型装置３のキャビティ１３内の溶融材料を冷却後、真空雰囲気で前記所定間隙Ｄ値以内に相当する距離を型開きして可動型５のキャビティ１３面から成形品２４の離型を行う。次に真空雰囲気で突出ピン１１を突出して前記成形品２４を固定型４のキャビティ１３面からの離型を行い、その後前記成形品２４の取り出しを行う。
【００３１】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の射出成形装置の構成を、拡張キャビティ空間を脱気する金型装置の縦断面図とともに示すブロック図である。
【図２】射出充填直後の状態を示す金型装置の縦断面図である。
【図３】成形品の固定型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。
【図４】成形品の可動型からの離型状態を示す金型装置の縦断面図である。
【図５】成形品の取出しのため可動型を固定型から十分離隔させた状態を示す金型装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 射出成形装置
２ 射出装置
３ 金型装置
４ 固定型
５ 可動型
６ パッキング
７ 可動型板
８ スペーサ
９ 突出板
１０ 可動取付板
１１ 突出ピン
１２ 吸引穴
１３ キャビティ
１４ 拡張キャビティ空間
１５ 真空ポンプ
１６，１７ 開閉弁
１８ ノズル
１９ 加熱筒
２０ 射出駆動部
２１ 原料供給部
２２，２３ 吸引管
２４ 成形品
２５，２６ 型合わせ面
２７ スプル穴
Ｄ 間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型及び可動型それぞれの型合わせ面が密着したとき形成されるキャビティであってそのキャビティで成形された成形品が前記固定型のキャビティ面および可動型のキャビティ面のいずれか一方のキャビティ面に付着して型開きするように構成されたキャビティと、前記キャビティに端面が露出する突出ピンと、前記両型合わせ面間の間隙が所定間隙値以内のとき前記両型合わせ面間を気密にし前記キャビティを囲繞して設けられるパッキングと、前記パッキングと前記キャビティ端部との間の前記固定型および可動型の少なくとも一方の金型の型合わせ面または前記パッキングの内側で前記型合せ面以外にキャビティに連通可能に開口する吸引穴とを有する金型装置を備えたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記金型装置は、トグル機構による型締装置に取り付けられる請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記吸引穴は、射出装置の加熱筒内を脱気する真空ポンプに開閉弁を介して接続される請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の金型装置を用いた射出成形方法であって、
前記可動型の型閉じ中、前記固定型の型合わせ面と前記可動型の型合わせ面とが前記所定間隙値以内の状態で拡張キャビティ空間を脱気開始し、真空雰囲気となった前記キャビティを溶融材料で充填し、溶融材料の冷却時間経過後、前記所定間隙値以内に相当する距離型開きして成形品の固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行い、前記突出ピンを突出して前記成形品の前記固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか他方の面からの離型を真空雰囲気で行い、その後前記成形品取り出しのため型開きすることを特徴とする射出成形方法。
【請求項５】
前記突出ピンの突出し距離は、溶融材料の冷却時間経過後に成形品を固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行う際の型開き距離よりも小さい請求項４に記載の射出成形方法。
【請求項１】
固定型及び可動型それぞれの型合わせ面が密着したとき形成されるキャビティであってそのキャビティで成形された成形品が前記固定型のキャビティ面および可動型のキャビティ面のいずれか一方のキャビティ面に付着して型開きするように構成されたキャビティと、前記キャビティに端面が露出する突出ピンと、前記両型合わせ面間の間隙が所定間隙値以内のとき前記両型合わせ面間を気密にし前記キャビティを囲繞して設けられるパッキングと、前記パッキングと前記キャビティ端部との間の前記固定型および可動型の少なくとも一方の金型の型合わせ面または前記パッキングの内側で前記型合せ面以外にキャビティに連通可能に開口する吸引穴とを有する金型装置を備えたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記金型装置は、トグル機構による型締装置に取り付けられる請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記吸引穴は、射出装置の加熱筒内を脱気する真空ポンプに開閉弁を介して接続される請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の金型装置を用いた射出成形方法であって、
前記可動型の型閉じ中、前記固定型の型合わせ面と前記可動型の型合わせ面とが前記所定間隙値以内の状態で拡張キャビティ空間を脱気開始し、真空雰囲気となった前記キャビティを溶融材料で充填し、溶融材料の冷却時間経過後、前記所定間隙値以内に相当する距離型開きして成形品の固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行い、前記突出ピンを突出して前記成形品の前記固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか他方の面からの離型を真空雰囲気で行い、その後前記成形品取り出しのため型開きすることを特徴とする射出成形方法。
【請求項５】
前記突出ピンの突出し距離は、溶融材料の冷却時間経過後に成形品を固定型キャビティ面および可動型キャビティ面のいずれか一方の面からの離型を真空雰囲気で行う際の型開き距離よりも小さい請求項４に記載の射出成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−４６８７６（Ｐ２０１０−４６８７６Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１２３１９（Ｐ２００８−２１２３１９）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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