射出成形装置

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【発明の名称】	射出成形装置
【発明者】	【氏名】渡辺博文
【要約】	【課題】外観品質を確保し、ランナー部をリサイクル活用できる射出成形装置を提供する。【解決手段】材料を溶融してキャビティ１５５内に射出し、成形される成形品２００からランナー部２１０を分離して外部へ排出する金型１５０と、排出されたランナー部２１０を粉砕して、材料に混合する粉砕機１７０とを有する射出成形装置において、粉砕機１７０を、ランナー部２１０が排出された後、直接内部に投入される位置に配設し、粉砕機１７０の投入部１７２には、ランナー部２１０が投入される時のみ開口する開閉手段１７３を設ける。そして、粉砕機１７０の粉砕能力は、成形品２００の１サイクルの成形時間内に少なくとも1つのランナー部２１０を粉砕できるものとする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】材料を溶融してキャビティ（１５５）内に射出し、成形される成形品（２００）からランナー部（２１０）を分離して外部へ排出する金型（１５０）と、前記ランナー部（２１０）を粉砕して、前記材料に混合する粉砕機（１７０）とを有する射出成形装置において、前記粉砕機（１７０）は、前記ランナー部（２１０）が排出された後、直接内部に投入される位置に配設され、前記粉砕機（１７０）の投入部（１７２）には、前記ランナー部（２１０）が投入される時のみ開口する開閉手段（１７３）が設けられたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】前記粉砕機（１７０）の粉砕能力は、前記成形品（２００）の１サイクルの成形時間内に少なくとも1つの前記ランナー部（２１０）を粉砕できるものとしたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば樹脂材を用いて成形品を成形する射出成形装置に関するものであり、ランナー部を有効にリサイクル活用するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の射出成形装置は、図５に示すように、樹脂等の溶融した材料を金型１５０内に射出し、成形品２００を成形するものとして広く知られている。
【０００３】更に詳しく説明すると、材料射出後、金型１５０内のキャビティ１５５に材料が導入される導入通路１５６に形成されるランナー部２１０は、金型１５０を開く際に成形品２００から切り離され、例えばシュート１８０上を滑らせ下側に設置したランナー回収箱１９０に回収されるようにしている。
【０００４】そして、ランナー回収箱１９０に貯められたランナー部２１０は、所定量になると隣接する位置に設けられた粉砕機１７０に手作業により投入されるようにしており、投入されたランナー部２１０は粉砕された後、再生材として新品材と混合されリサイクルされるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランナー部２１０は射出成形により帯電するため、シュート１８０上や、ランナー回収箱１９０内で塵、埃等の異物が表面に付着しやすく、粉砕機１７０により粉砕した再生材を新品材と混合してリサイクルしようとすると、例えば成形品２００が白色のような淡い色を使用する場合、付着した異物が黒い斑点として成形品２００の表面に現れるようになり、外観品質を損なうため、ランナー部２１０のリサイクルができず、埋め立て廃棄せざるを得ない状況であった。
【０００６】本発明の目的は、上記問題に鑑み、外観品質を確保し、ランナー部をリサイクル活用できる射出成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】請求項１に記載の発明では、材料を溶融してキャビティ（１５５）内に射出し、成形される成形品（２００）からランナー部（２１０）を分離して外部へ排出する金型（１５０）と、排出されたランナー部（２１０）を粉砕して、材料に混合する粉砕機（１７０）とを有する射出成形装置において、粉砕機（１７０）を、ランナー部（２１０）が排出された後、直接内部に投入される位置に配設し、粉砕機（１７０）の投入部（１７２）には、ランナー部（２１０）が投入される時のみ開口する開閉手段（１７３）を設けたことを特徴としている。
【０００９】これにより、ランナー部（２１０）は排出と同時に直接粉砕機（１７０）内に投入でき、また、粉砕機（１７０）の投入部（１７２）に設けられた開閉手段（１７３）は、ランナー部（２１０）が投入されない時は閉塞されることになるので、射出成形後に帯電するランナー部（２１０）に塵、埃等の異物が付着することを防止でき、このランナー部（２１０）を成形品（２００）の外観品質を損なうことなく粉砕後の再生材としてリサイクルできるようになる。
【００１０】そして、上記のようにランナー部（２１０）を直接粉砕機（１７０）に投入できることによって、従来技術のように、所定量のランナー部（２１０）が貯まった時点で粉砕機（１７０）に移し替える作業が不要となり生産性を向上できる。
【００１１】また、請求項２に記載の発明では、粉砕機（１７０）の粉砕能力は、成形品（２００）の１サイクルの成形時間内に少なくとも１つのランナー部（２１０）を粉砕できるものとしたことを特徴としており、粉砕機（１７０）自身を小型のものとして設定することが可能となり、従来技術のようなランナー部（２１０）を貯めるランナー回収箱（１９０）に相当するようなスペース内に設置でき、コンパクトな射出成形装置にすることができる。
【００１２】尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１～図４に示す。本実施形態は、熱可塑性樹脂を材料として樹脂成形品を成形する射出成形装置１００に適用したものである。樹脂成形品は、車両用冷却装置等に用いられる冷却用の軸流ファンとしている。
【００１４】射出成形装置１００は、材料供給部１０１、加熱シリンダー部１４０、金型１５０、粉砕機１７０から構成されている。
【００１５】材料供給部１０１は、新品の樹脂材料（ここではポリプロピレンを主材料とするものとしている）と後述するランナー部２１０を粉砕した再生材とを任意の割合で混合したものを、加熱シリンダー部１４０に供給するものであり、材料タンク１１０、混合機１２０、シリンダー供給用吸引ホッパ１３０から構成されている。
【００１６】材料タンク１１０は、新品の樹脂材料（以下、新品材）を貯留するタンクであり、上側に塵、埃等の異物の侵入を防止する蓋部１１１が設けられ、手動によって開閉可能としている。作業者によって所定時間毎に新品材が投入、貯留されるようにしている。尚、この新品材は、直径が２～３ｍｍ程度の粒状に生成されたものと成っている。
【００１７】混合機１２０は、上記新品材と後述する粉砕機１７０によって生成される再生材とを所定の割合に混合するものであり、新品材用および再生材用の吸引ホッパ１２１、１２２、新品材用および再生材用の計量部１２４、１２５、混合タンク１２６から構成されている。
【００１８】新品材用吸引ホッパ１２１は、吸引タンク１２１ａとホッパ１２１ｂとが上下に配設されたものであり、吸引タンク１２１ａは、配管１１２によって上記材料タンク１１０と接続されている。吸引タンク１２１ａとホッパ１２１ｂとの間には、弾性部材、例えばゴム板材より成る弁体１２１ｃが設けられており、通常は吸引タンク１２１ａとホッパ１２１ｂとが互いに連通するように開いている。そして、後述する吸引ブロワ１２３が作動した時には、吸引効果により閉じるようにしている。
【００１９】再生材用吸引ホッパ１２２も上記新品材用ホッパ１２１と同様の構成を有しており、上下に吸引タンク１２２ａ、ホッパ１２２ｂが設けられており、両者の間には弁体１２２ｃが介在されている。
【００２０】上記の両吸引タンク１２１ａ、１２２ａにはバルブ１２１ｇの部位で合流する吸引管１２１ｄ、１２２ｄがそれぞれ接続されており、このバルブ１２１ｇの下流側には吸引ブロワ１２３が設けられている。
【００２１】尚、新品材用のホッパ１２１ｂの内部下側には、投入された新品材の上端位置を検出するレベルセンサ１２１ｅが設けられており、新品材がこのレベルセンサ１２１ｅの位置を下回ると、タイマー１２１ｆにより所定時間の間、上記バルブ１２１ｇが吸引管１２１ｄと吸引ブロワ１２３とが連通する側に開き、吸引ブロワ１２３が作動するようにしている。そして、所定時間経過後は、吸引ブロワ１２３は停止し、バルブ１２１ｇは、吸引管１２２ｄと吸引ブロワ１２３とが連通する側に開くようにしている。
【００２２】両ホッパ１２１ｂ、１２２ｂの下側にはそれぞれ新品材用および再生材用の計量部１２４、１２５および混合タンク１２６が設けられている。両計量部１２４、１２５は、両ホッパ１２１ｂ、１２２ｂから投入されるそれぞれの材料を計量して混合タンク１２６に投入するものであり、それぞれ円盤１２４ａ、１２５ａとモータ１２４ｂ、１２５ｂより成る。両ホッパ１２１ｂ、１２２ｂの下側から材料が円盤１２４ａ、１２５ａ上に投入され、回転しながら図示しないセパレータによって、混合タンク１２６に排出されるようにしている。そして、それぞれ設定されたモータ１２４ｂ、１２５ｂの回転数に応じて投入量が調整されるようにしている。ここでは、モータ１２４ｂの回転数をモータ１２５ｂの回転数の４倍となるように設定しており、新品材と再生材との混合割合が４対１となるようにしている。
【００２３】混合タンク１２６の内部下側には混合された材料の上端位置を検出するレベルセンサ１２６ａが設けられており、混合材料がこのレベルセンサ１２６ａの位置を下回ると、タイマー１２６ｂにより所定時間の間、上記モータ１２４ｂ、１２５ｂを作動するようにしている。
【００２４】シリンダー供給用吸引ホッパ１３０は、上記新品材用吸引ホッパ１２１と同様の構成を有しており、弁対１３３を介在させ吸引タンク１３１、ホッパ１３２が上下に配設されており、吸引タンク１３１は、配管１２６ｃによって混合タンク１２６と接続されている。また吸引タンク１３１は、吸引管１３４によって吸引ブロワ１３７と接続されており、この吸引ブロワ１３７は、ホッパ１３２内部下側に設けられたレベルセンサ１３５の材料上端位置検出信号に基づいて、タイマー１３６により所定時間作動されるようにしている。そして、ホッパ１３２の下側は、後述する加熱シリンダー部１４０に接続されるようにしている。
【００２５】加熱シリンダー部１４０は、射出成形装置１００の本体部１０２の上に配設されており、上記ホッパ１３２から投入される材料を溶融し、後述する金型１５０に射出するものである。横長のシリンダー１４１の内部には図示しないモータにより回転駆動、停止を繰り返すスクリュー１４２が設けられ、またシリンダー１４１の外周には材料を溶融するヒータ１４３が設けられている。また、図中左側の端部には溶融した材料が射出されるノズル１４４が設けられている。そして、スクリュー１４２の所定量の回転駆動によってノズル１４４から所定量（成形品２００を成形するのに必要な量）、所定圧の材料を射出するようにしている。
【００２６】金型１５０は、上記加熱シリンダー部１４０と対向する位置に配設されており、図２にその詳細を示しているが、ランナーストリッパプレート１５１、固定側型板１５３、可動側型板１５４、エジェクタプレート１５７を有している。尚、図２においては、型締めされた状態を示している。
【００２７】ランナーストリッパプレート１５１は、固定側取付け板１５０ａに固定され、中央部には溶融した材料が導入され、中間部がくびれるように形成された導入通路１５６ａが設けられている。更に、導入通路１５６ａの上側には押出しピン１５２が設けられ、コイルバネ１５２ａによって図中左方向に付勢されるようにしている。
【００２８】固定側型板１５３、可動側型板１５４は、内部に成形品２００のアウトラインに相当する凹凸部が設けられたもので、両者の型板１５３、１５４を合せた時に凹凸部により形成される空間がキャビティ１５５となっている。また、固定側型板１５３には上記導入通路１５６ａから複数に分岐する分岐導入通路１５６ｂが円錐状を成してキャビティ１５５に連通するように設けられている。因みに、本成形品２００としての軸流ファンは、複数の翼を有するため分岐導入通路１５６ｂの分岐数は、材料を均等に充填させるために翼枚数に応じた数となるようにしている。
【００２９】エジェクタプレート１５７は、可動側取付け板１５０ｂに固定され、可動側型板１５４内に挿入されキャビティ１５５に当接する複数の押出しピン１５７ａが設けられている。
【００３０】成形品２００は、上記加熱シリンダー部１４０および金型１５０によって、型締め、材料射出、冷却保持、型開き、ランナー部２１０切り離し、成形品２００取出しを１サイクルとして成形される。本実施形態では１サイクル約５０秒で回るようにしており、成形サイクルに応じて加熱シリンダー部１４０および金型１５０は、以下のように作動するようにしている。
【００３１】まず、図２に示すように、金型１５０は、ランナースリッパプレート１５１、固定側型板１５３、可動側型板１５４が互いに当接し、エジェクタプレート１５７のエジェクタピン１５７ａがキャビティ１５５に当接するように型締めされる。そして、溶融された材料が加熱シリンダー部１４０のノズル１４４から導入通路１５６ａおよび分岐導入通路１５６ｂを通してキャビティ１５５内に射出され、冷却保持される。
【００３２】次に、図３（ａ）に示すように、ランナーストリッパプレート１５１と固定側型板１５３との間が開き、導入通路１５６ａおよび分岐導入通路１５６ｂによって形成されるランナー部２１０がキャビティ１５５内の成形品２００から円錐状を成す頂点部から切り離される。
【００３３】次に、図３（ｂ）に示すように、押出しピン１５２がコイルバネ１５２ａによって図中左方向に摺動し、導入通路１５６ａ内のくびれた位置でランナー部２１０は材料側から切り離され、金型１５０外に落下する。
【００３４】更に、図３（ｃ）に示すように、固定側型板１５３と可動側型板１５４との間で、可動側型板１５４が更に図中左方向にスライドして開き、エジェクタピン１５７ａが可動側型板１５４に対して相対的に右側に摺動することで成形品２００が金型１５０から排出され、図示しないロボットハンドにより取出される。
【００３５】次に本発明の要部となる粉砕機１７０について、図１に戻り説明する。
【００３６】粉砕機１７０は、外側に広がるように開口する投入部１７２を有する容器１７１の内部に、回転駆動する複数のカッター１７４と固定刃１７５と断面が円弧状を成し複数の小径穴を有する円弧状刃１７６を有し、射出成形装置１００が作動している間は常に作動し、上記ランナー部２１０を細かく粉砕するものである。具体的には、まず、カッター１７４と固定刃１７５によりランナー部２１０をおおまかに砕き、次に、カッター１７４と円弧状刃１７６により更に細かく粉砕し、複数の小径穴から容器１７１の下部に落とすようにしている。
【００３７】この粉砕機１７０は、ランナー部２１０が金型１５０から切り離される直下に配設されており、開口する投入部１７２には、開閉手段としてのシャッター１７３が設けられている。このシャッター１７３は、エア圧により図中紙面垂直方向に往復動するアクチュエータ１６１と連結され、連動することで投入部１７２を開閉するようにしている。（具体的には、図４に示すような外観を呈するものとしている。）そして、成形品２００の成形サイクル中においてランナー部２１０が切り離され、落下するタイミングで開くようにし、その他の間は、投入部１７２を閉塞するようにしている。具体的には、成形品２００の１サイクルの成形時間５０秒の内、ランナー部２１０の切り離し時に約４秒間、投入部１７２を開き、その後約４６秒間は閉じた状態となるようにしている。
【００３８】また、粉砕機１７０の下側部には、上記吸引タンク１２２ａに接続される配管１７７が設けられており、また、タイマー１６２によって吸引ブロワ１２３を作動させることで、粉砕機１７０で粉砕された再生材を吸引タンク１２２ａに吸引するようにしている。
【００３９】更に、粉砕機１７０の粉砕能力は、成形品２００の１サイクルの成形時間（５０秒）内に少なくとも１つのランナー部２１０を粉砕できるだけのものとしており、粉砕機１７０全体は、従来技術で説明したような一度に多量のランナー部２１０を粉砕する粉砕機に対して小型なものとなるようにしている。
【００４０】そして、上記タイマー１６２は、吸引ブロワ１２３が新品材を吸引タンク１２１ａに吸引している場合にはそちらを優先させ、それ以外の場合に成形品２００の成形サイクル毎にＯＮ－ＯＦＦするようにしており、粉砕された再生材が順次、吸引タンク１２２ａに吸引されるようにしている。具体的には、１サイクル５０秒の内、２０秒間は吸引ブロワを作動し、残り３０秒は停止させるようにしている。
【００４１】次に、上記構成に基づく作動について説明する。
【００４２】材料タンク１１０内の新品材と粉砕機１７０内の粉砕材は、それぞれ吸引ブロワ１２３によって吸引タンク１２１ａ、１２２ａに吸引され、ホッパ１２１ｂ、１２２ｂに投入される。両ホッパ１２１ｂ、１２２ｂから新品材および再生材が両計量部１２４、１２５によって所定の割合（４対１）になるように計量され、混合タンク１２６内で混合される。この混合された材料は、吸引ブロワ１３７によって吸引タンク１３１に吸引され、ホッパ１３２に投入される。尚、この間に吸引ブロワ１２３、１３７および両計量部１２４、１２５のモータ１２４ｂ、１２５ｂは、各ホッパ１２１ｂ、１３１、混合タンク１２６内の材料上端位置がレベルセンサ１２１ｅ、１３５、１２６ａの位置を下回ると、各タイマー１２１ｆ、１３６、１２６ｂによってそれぞれ所定時間作動され、それぞれの上流側から材料が補充されるようになる。
【００４３】次に、ホッパ１３２から加熱シリンダー部１４０のシリンダー１４１内に材料が供給され、ヒータ１４３により溶融される。回転駆動されるスクリュウー１４２によって、所定量、所定圧の材料がノズル１４４から型締めされた金型１５０の導入通路１５６ａ、分岐導入通路１５６ｂを通してキャビティ１５５内に射出される。
【００４４】そして、冷却保持された後、金型１５０が開かれる際に、ランナー部２１０が成形品２００から切り離され、押出しピン１５２によって材料側から切り離される。このタイミングで直下に設けられた粉砕機１７０の投入部１７２のシャッター１７３が、アクチュエータ１６１によって開かれ、ランナー部２１０は直接内部に投入される。その後、シャッター１７３はアクチュエータ１６１によって閉じられ、ランナー部２１０は、内部で粉砕される。粉砕された再生材は、吸引ブロワ１２３によって吸引タンク１２２ａに吸引される。尚、吸引ブロワ１２３はタイマー１６２によって成形品２００の成形サイクル毎にＯＮ－ＯＦＦ作動される。
【００４５】以上の構成、作動より、本発明の効果について説明する。
【００４６】ランナー部２１０は、金型１５０から切り離し排出されると同時に、直下に設けられた粉砕機１７０内に直接投入でき、また、粉砕機１７０の投入部１７２に設けられたシャッター１７３は投入時のみ開口し、投入されない時は閉塞されることになるので、射出成形後に帯電するランナー部２１０に塵、埃等の異物が付着することを防止でき、このランナー部２１０を成形品２００の外観品質を損なうことなく粉砕後の再生材としてリサイクルできるようになる。
【００４７】そして、上記のようにランナー部２１０を直接粉砕機１７０に投入できることによって、従来技術のように、所定量のランナー部２１０が貯まった時点で粉砕機１７０に移し替える作業が不要となり生産性を向上できる。
【００４８】更に、粉砕機１７０の粉砕能力は、成形品２００の１サイクルの成形時間内に少なくとも1つのランナー部２１０を粉砕できるものとしており、粉砕機１７０自身を小型のものとして設定することができるので、従来技術のようなランナー部２１０を貯めるランナー回収箱１９０に相当するようなスペース内に設置でき、コンパクトな射出成形装置１００にすることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００４２６０【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】	平成１３年２月２０日（２００１．２．２０）
【代理人】	【識別番号】１０００９６９９８【弁理士】【氏名又は名称】碓氷裕彦（外１名）
【公開番号】	特開２００２－２４００９４（Ｐ２００２－２４００９４Ａ）
【公開日】	平成１４年８月２８日（２００２．８．２８）
【出願番号】	特願２００１－４３６１６（Ｐ２００１－４３６１６）