专利名称：注射模塑成型机的制作方法
技术领域：
本发明涉及注射模塑成型机的改进，特别是与适用于橡胶的注射成形的预塑化式注射模塑成型机的改进有关。
背景技术：
上述预塑化式注射模塑成型机具有如图14所示的结构。其是包括在金属外壳1内设有具备螺杆2、带增塑计量功能的挤出机3；由具有止回阀4的通路5与该挤出机3相连接的注射筒6；在该注射筒6内进行滑动的柱塞7；构成上述筒6前端的注射通路的部分(以下称为注射筒前端部分)8和安装在该注射筒前端部分8的前端的注射喷嘴9；并且将上述金属外壳1的下端附近支承在金属模10的上拉模板11上的结构。另外，12是表示下拉模板，它是由连接杆13和上述上拉模板11连接的，14是表示绝热盘、15是表示兼用作热盘的下模。
而且，在上述注射模塑成型机中是先将原料橡胶如图14的箭头所示地投入到挤出机3中，然后由螺杆2一边向图14的左侧送进、一边增塑，还一边对这样的增塑橡胶进行计量、一边经止回阀4、从通路5送入到注射筒6内，由增塑橡胶的投入压力使柱塞7上升。接着，将柱塞7压下，将注射筒6内的增塑橡胶经注射筒前端部分8、注射喷嘴9而送入到上述金属模10内，经直浇道16、流道17和浇口18而将其压入到金属模10内的型腔19、20中，进行硫化。
但是，为了提高橡胶硫化制品的生产率和降低制品成本，使填充到上述型腔19、20中的增塑橡胶的硫化时间缩短是有效的措施，这就要求尽可能高地设定注射筒6内的温度，而将注射筒6的增塑橡胶的温度过度提高时，就容易发生过早硫化，即、容易进入「硫化反应开始使流动性失去的初始阶段」，过早硫化的橡胶进入到上述型腔19、20内会引起制品的不良，而且还有使上述注射筒前端部分8、注射喷嘴9堵塞的问题。
为了避免上述事态的发生，对增塑橡胶温度的管理很重要，所以如图14所示，在上述挤出机3内一边进行着计量、增塑，一边经通路5、从注射筒6的侧部送入到该筒6内的作业就是，能够对挤出机3内的将增塑形成的发热后的橡胶温度和注射筒6内的保温温度分离地进行管理，较好的进行控制。
顺便提一下，下述的日本专利第3174346号公开的注射模塑成型机是将螺杆挤出机安装在柱塞内部的结构，由于螺杆挤出机内的发热后的橡胶温度和注射筒内的挤出机内的设定保温温度相互影响，很难将两个温度分开来管理。此外，某种市售的注射模塑成型机是将来自挤出机的成形材料经注射筒前端的喷嘴而注入到上述筒内的结构，在为了缩短硫化时间而要将喷嘴的直径做成很小、以利用注射发热时，将成形材料投入到注射筒内的时间就要花费很多。
在图14所示的装置中，由于附着在注射筒6等的内壁面上的橡胶在该部位长时期残留时，上述过早硫化的橡胶的生成会变得更加容易发生，因而为了抑制该过早硫化的橡胶的生成，最好极力减少将注射筒6内现存的增塑橡胶完全替换成重新投入的增塑橡胶所需的注射次数，并将附着在上述内壁面上的橡胶的残留时间变短。
即、最好用尽可能少的注射次数、将上述残留部位的橡胶完全注射并替换成新的增塑橡胶，但在替换性能恶化时，上述注射次数就增多，特别是在注射筒6内温度上升的场合下，容易产生过早硫化，相反，当替换性能较好时，上述注射次数较少即可，随之，在上述内壁面使增塑橡胶过热的时间也就缩短，其结果是能抑制过早硫化的发生。
但是，在图14所示的一般的注射模塑成型机中，由于上述注射筒前端部分8的直径沿其全长都是相同的，注射时的增塑橡胶的在内壁面上的流动速度与其中心部位相比是极小的，因而在注射结束时，增塑橡胶常常残留成无芯面包圈状，为了从上述注射筒前端部分8将上述残留橡胶除去作为替换成新的增塑橡胶的准备，就必需反复进行相当次数(至少6次)的注射作业。
而且，在注射筒前端部分8上，在上述残留橡胶与时间一起经时堆积而使该通路8的内径(流通直径)变小的情况下，借助上述注射作业的反复已经不能将残留橡胶除去。因此，一般是每隔按经验而求得的预定的注射次数、譬如将上述金属外壳1从上拉模板11卸下之后，对注射筒前端部分8和注射喷嘴9等进行清扫、将残留橡胶除去，但这些作业当然需要花费很多时间和工夫，会由此引起成本的提高。
为了解决该问题，虽然也有如日本专利公开报告特开平10-166403号记载的注射模塑成型机那样，考虑使注射筒前端部分向喷嘴渐渐减小，而且在含有注射筒轴线的截面上将注射筒前端部分的内壁面相对于上述轴线的倾斜角度取成0.2°左右，希望由此使注射时的增塑橡胶的流速分布改变，从而使注射筒前端部分的内壁部的流速提高，消除注射结束时的上述增塑橡胶的残留。但是，以上述日本专利公开报告特开平10-166403号记载的注射模塑成型机的形状，一旦发生堵塞，用上述那样的反复注射作业不能解决，必需将注射模塑成型机分解之后、将堵塞的橡胶取出或替换零件，这时所花费的时间、费用要比上述场合更大。
总之，在以前一般的注射模塑成型机的结构上，由于增塑橡胶容易残留在注射筒前端部分等的内壁面上，因而用于上述替换的注射次数就会大大超过必要的次数，而且在用于替换的注射也不能将残留橡胶除去时，就必需将上述金属外壳卸下而进行清扫，为此要花费的时间、成本是相当大的。而且，在上述日本专利公开报告特开平10-166403号记载的注射模塑成型机是将注射筒前端部分作成向喷嘴渐渐减小的结构，在一旦该通路被堵塞时，还需要将注射模塑成型机分解、进行零件的替换等，因为有这些情况，因而存在所谓的不能在不会发生过早硫化的范围内使注射筒内的橡胶温度成为高温、以提高生产率，使制品成本降低的问题。
为此，本发明人先前已作出如日本专利特愿2001-237148号记载的发明。即、该发明的主题是要将上述注射次数极力地减少的同时、能在不进行上述的清扫乃至将机器分解等处理的情况下，有效地将上述残留橡胶除去，该注射模塑成型机是在金属外壳中形成注射筒和投入口，该注射筒设有注射喷嘴；该投入口是将处于增塑状态的成形材料供给到上述筒中，并配设有柱塞，该柱塞能滑动地配设在上述注射筒内，其中，上述柱塞前端部是作成在进行成形材料的注射时，至少充满上述注射筒前端的形状。
具体而言，例如如图12、13所示，将金属外壳21的注射筒前端部分22形成为从注射筒24本体的下端起直接截面圆锥状，与此同时，将注射喷嘴23的内表面也作成与上述注射筒前端部分22相连续的截面圆锥状的内壁23a，而且，与上述注射筒前端部分22和注射喷嘴23的内壁23a的形状相吻合地形成柱塞26的前端27。上述倾斜的角度θ是通过由注射模塑成型机的尺寸而确定的注射筒24的直径、上拉模板11的厚度和安装到金属外壳21上的挤出机3的位置决定，而在图示的例子中将倾斜角度θ取成30度。
由上述结构，由挤出机3经通路5、从投入口25投入到注射筒24内的增塑橡胶由柱塞26的下降而将其压入到注射筒前端部分22内、经由注射喷嘴23而压入上述金属模10内的型腔19、20内、被硫化，但是，在柱塞26进行预定的下降之后，它的前端27进入到注射筒前端部分22，从而一边将橡胶从注射喷嘴23连续压出、一边下降。这时，利用注射筒前端部分22的形状、使它的内壁面上的速度增大，使该壁面上的橡胶不会滞留地流下。而且，由于注射筒前端部分22是作成圆锥状部，因而注射筒前端部分22和注射筒24的结合点K接近直线构成钝角，这样，上述橡胶的流下就能顺利地进行，产生过早硫化的可能性变小。
而且，如图13所示，当柱塞26的本体下端到达注射筒24的下端时，上述前端27整体嵌入到注射筒前端部分22中，并且它的突出端27a与注射喷嘴23的内壁23a相抵接。因此在这个例子中，注射筒前端部分22和注射喷嘴23内几乎没有橡胶残留，就不必为了将残留橡胶从注射筒前端部分22等除去以作为替换成新的增塑橡胶的准备，而多次反复地进行注射。
但是，发明人根据此后的研究发现以下方面是很重要的，即、为了消除注射筒前端部分22和注射喷嘴23内的橡胶残留，使上述柱塞本体部和柱塞前端部的交界与上述注射筒主体部和注射筒前端部之间的界线(上述K点筒缩径部)紧贴、以形成将上述处于增塑状态的成形材料挤掉的紧贴部。如果能形成这样的紧贴部，则能使上述柱塞26的前端27完全嵌入到注射筒前端部分22中，即使在使其突出端27a与注射喷嘴23的内壁23a不接触时，即、即使注射筒前端部分22和注射喷嘴23的内壁23a之间存在下述程度的间隙，也能充分阻止橡胶的残留。
并且，本发明人还发现借助设置该间隙，能容易地使柱塞26上升，只要将成形材料从形成在金属外壳1上的供给成形材料的投入口7进行供给就能使柱塞26上升。
而且，本发明人还发现下列事项。(1)根据实验，图5中的注射筒a和喷嘴b之间的通路c中的「替换性」，与该通路的角度θ有紧密联系(参照图6)，譬如角度θ为3°时、用于替换的注射次数必需是10次，而角度θ为10°时、用于替换的注射次数是3次，角度θ为60°时、用于替换的注射次数是1次，因此在实用上，角度θ取成10°以上就足够，能防止空芯面包圈式的过早硫化的发生；(2)如图7、8所示的结构中，虽然注射筒a的前端角度θ越大、注射筒a的前端壁a的强度越减小(参照图9)，但由图9所示可见、在前端角度40°附近有应变量的分支点，从强度方面考虑，最好前端角度为40°以下等。因此，从上述(1)、(2)这两点出发，理想的注射筒的前端角度是10°～40°。
因此，本发明的目的是提供一种注射模塑成型机，它能稳固地进行热管理、还能在注射筒内将增塑橡胶确实挤掉而界限分明地进行注射，能将注射次数减少到极少的同时、能有效地将注射筒内残留橡胶去除。
本发明的另一个目的是提供一种柱塞能容易地上升、而且生产效率高、强度上也优良的注射模塑成型机。
发明内容
为了达到上述目的而作出的本发明注射模塑成型机，它是在金属外壳上形成有注射筒和投入口，该注射筒设有注射喷嘴；该投入口是将处于增塑状态的成形材料从侧部供给到上述筒内，并且在上述注射筒内、能滑动地配设着柱塞，该柱塞的前端部是作成在成形材料注射结束时、大致充满上述注射筒前端部的形状，而且形成使上述柱塞本体部和该柱塞前端部的界线紧贴在上述注射筒主体部和该筒前端部的边界上、从而将上述处于增塑状态的成形材料挤掉的紧贴部；并且，在将上述柱塞前端部大致充满上述注射筒前端部那样地插入到该前端部中时，在上述紧贴部以下的上述柱塞前端部和注射筒前端部之间形成有间隙，此外，这时上述投入口的开口是面对着柱塞上的上述紧贴部的。这样，由于是将处于增塑状态的成形材料从侧部供给到注射筒中，因而能稳固地进行热管理，还由于形成使柱塞本体部和该柱塞前端部的界线紧贴在注射筒主体部和该筒前端部的边界上、将处于增塑状态的成形材料挤掉的紧贴部，因而能提供一种在注射筒内将增塑橡胶稳固地挤掉而界限分明地进行注射、使柱塞的前端部成为在成形材料的注射完成时大致充满上述注射筒的前端部的形状，从而能将注射次数减小到极少的同时、能有效地将注射筒内的残留橡胶去除，而且生成效率高、强度优良的注射模塑成型机。
图1是本发明注射模塑成型机的第1实施例的主要部分剖视图。
图2是本发明注射模塑成型机的第2实施例的主要部分剖视图。
图3是本发明注射模塑成型机的第3实施例的主要部分剖视图。
图4是本发明注射模塑成型机的第4实施例的主要部分剖视图。
图5是用于说明注射筒前端角度及其性能的注射模塑成型机主要部分的一个例子的剖视图。
图6是注射筒的前端通路角度和橡胶替换次数的相关图。
图7是用于说明注射筒前端角度及其性能的注射模塑成型机主要部分的另一个例子的剖视图。
图8是用于说明注射筒前端角度及其性能的注射模塑成型机主要部分的又一个例子的剖视图。
图9是注射筒的前端通路角度和耐压力的相关图。
图10是用于说明注射筒和柱塞的间隙的注射模塑成型机主要部分的一个例子的剖视图。
图11是表示成形材料的投入口位置的效果的注射模塑成型机主要部分的一个例子的剖视图。
图12是以前申请的注射模塑成型机的实施例的主要部分剖视图、是表示柱塞动作前的状况。
图13是以前申请的注射模塑成型机的实施例的主要部分剖视图、是表示柱塞动作后的状况。
图14是表示以前的注射模塑成型机和金属模的剖视图。
具体实施例方式
为了更详细地说明本发明，下面参照着附图中的图1～图4来说明本发明。
本发明的注射模塑成型机是在金属外壳31中形成注射筒34和投入口35，上述的注射筒34设有注射喷嘴33；上述的投入口35是将处于增塑状态的成形材料从侧部供给到该筒34中，并且本发明还在上述注射筒34内、能滑动地配设着柱塞36，该柱塞36的前端部37是作成在成形材料注射结束时、大致充满上述注射筒前端部32的形状，同时，使上述柱塞本体部36a和该柱塞前端部37的界线紧贴在上述注射筒主体部34a和该筒前端部32的边界上，从而形成将上述处于增塑状态的成形材料挤掉的紧贴部38，且在将上述柱塞前端部37大致充满上述注射筒前端部32那样地插入到该前端部32中时，在上述紧贴部38以下的上述柱塞前端部37和注射筒前端部32之间形成间隙S，而且，这时上述投入口35的开口是面对着柱塞36的上述紧贴部38的。
下面，例举几个实施例，对上述结构更详细地进行说明。在图1所示的实施例中，将注射筒前端部分32-1作成从注射筒34-1的本体34-1a的下端起、直接呈截面圆锥状的同时，将注射喷嘴33的内表面也作成与上述注射筒前端部分32-1相连续的截面圆锥状的内壁33a，而且将柱塞36-1的前端37-1的形状作成与上述注射筒前端部分32-1和注射喷嘴33的内壁33a的形状相同的圆锥状，但是将柱塞36-1的前端37-1的圆锥角度θ1作成比注射筒前端部分32-2的角度θ2大，如图1所示，在紧贴部38-1的下方、形成间隙S-1。
利用实验等手段将上述间隙S-1确定成在将成形材料从注射筒前端部分32-1送出之后，不会过早硫化而成为施加障碍的残余量，而且能容易地进行柱塞36-1的上升作业。还根据由注射模塑成型机的尺寸大小确定的注射筒34-1的直径和上述的上拉模板11的厚度和安装到金属外壳31上的挤出机3的位置决定上述圆锥的角度θ。
根据如上所述的结构，无论正在将成形材料从上述投入口35投入、使上述柱塞36-1上升时，还是在这之前使柱塞36-1上升时都能容易地进行，并且将上升的柱塞36-1压下、从注射筒前端部分32-1将成形材料送出的场合下，也都是使注射筒34-1的主体部34-1a和该注射筒前端部32-1的边界与上述柱塞36-2的紧贴部38-1相抵接地将被挤出的成形材料挤掉。因此，成形材料几乎不会过早硫化而残留。
在图2所示的实施例中，也是将注射筒前端部分32-2形成从注射筒34-2的本体34-2a的下端开始、经环状的紧贴部38-2而稍稍细的截面圆锥状的同时，将注射喷嘴33的内表面也作成与上述注射筒前端部分32-2相连续的截面圆锥状的内壁33a，而且将柱塞36-2的前端37-2的形状作成与上述注射筒前端部分32-2和注射喷嘴33的内壁33a的形状相同的圆锥状，但是将柱塞36-2的前端37-2的圆锥角度θ1作成比注射筒前端部分32-2的角度θ2大，如图2所示，在紧贴部38-2的下方形成间隙S-2。
根据实验等手段将上述间隙S-2确定成在将成形材料从注射筒前端部分32-2送出之后，不会过早硫化而成为施加障碍的残余量，而且能容易地进行柱塞36-2的上升。还根据由注射模塑成型机的尺寸大小确定的注射筒34-2的直径和上述上拉模板11的厚度和安装到金属外壳31上的挤出机3的位置来决定上述圆锥的角度θ。
根据如上所述的结构，无论正在将成形材料从上述投入口35投入、使上述柱塞36-2上升时，还是在这之前使柱塞36-2上升时都能容易地进行；并且，将上升的柱塞36-2压下、从注射筒前端部分32-2将成形材料送出的场合下，都是使注射筒34-2的主体部34-2a和该注射筒前端部32-2的边界与上述柱塞36-2的紧贴部38-2相抵接地将被挤出的成形材料挤掉。因此，成形材料几乎不会过早硫化而残留。
在图3所示的实施例中，将注射筒前端部分32-3形成从注射筒34-3的本体34-1a的下端开始、经稍稍大一些的环状紧贴部38-3而稍稍细的截面圆锥状的同时，将注射喷嘴33的内表面也作成与上述注射筒前端部分32-3相连续的圆锥状的内壁33a，而且将柱塞36-3的前端37-3的形状作成与上述注射筒前端部分32-3和注射喷嘴33的内壁33a的形状相同的圆锥状，但是，将这时的柱塞36-3的前端37-3的圆锥角度作成与注射筒前端部分32-3的角度相同的θ角，如图3所示、在紧贴部38-3的下方形成间隙S-3。
根据实验等手段将上述间隙S-3确定成在将成形材料从注射筒前端部分32-3送出之后，不会过早硫化而成为施加障碍的残余量，而且能容易地进行柱塞36-3的上升。还根据由注射模塑成型机的尺寸大小确定的注射筒34-3的直径和上述上拉模板11的厚度和安装到金属外壳31上的挤出机3的位置来决定上述圆锥的角度θ。
根据如上所述的结构，无论正在将成形材料从上述投入口35投入、使上述柱塞36-3上升时，还是在这之前使柱塞36-3上升时都能容易地进行，并且在将上升的柱塞36-3压下、从注射筒前端部分32-3将成形材料送出的场合下，都是使注射筒34-3的主体部34-3a和该注射筒前端部32-3的边界与上述柱塞36-3的紧贴部38-3相抵接地将被挤出的成形材料挤掉。因此，成形材料几乎不会过早硫化而残留。
在图4所示的实施例中，经从注射筒34-4的本体34-4a的下端起倾斜的环状紧贴部38-4、将注射筒前端部分32-4形成为截面圆锥状的同时，将注射喷嘴33的内表面也作成与上述注射筒前端部分32-4相连续的圆锥状的内壁33a，而且将柱塞36-4的前端37-4的形状作成与上述注射筒前端部分32-4和注射喷嘴33的内壁33a的形状相同的圆锥状，但是将柱塞36-4的前端37-4的圆锥角度θ1作成比注射筒前端部分32-4的角度θ2大，如图4所示，在紧贴部38-4的下方形成间隙S-4。
根据实验等手段将上述间隙S-4确定成在将成形材料从注射筒前端部分32-4送出之后，不会过早硫化而成为施加障碍的残余量，而且能容易地进行柱塞36-4的上升。还根据由注射模塑成型机的尺寸大小确定的注射筒34-4的直径和上述的上拉模板11的厚度和安装到金属外壳31上的挤出机3的位置来决定上述圆锥的角度θ。
根据如上所述的结构，无论正在将成形材料从上述投入口35投入、使上述柱塞36-4上升时，还是在这之前使柱塞36-4上升时都能容易地进行，并且将上升的柱塞36-4压下、从注射筒前端部分32-4将成形材料送出的场合下，都是使注射筒34-4的主体部34-4a和该注射筒前端部32-4的边界与上述柱塞36-4的紧贴部38-4相抵接地将被挤出的成形材料挤掉。因此，成形材料几乎不会过早硫化而残留。
发明人还对上述间隙S-1～S-4从以下的观点出发进行过考虑。即、在图10中当将柱塞d的紧贴部的长度取为L、将注射筒前端角度取为θ、将喷嘴座(兼用作注射筒的前端附近的形成件)e的最上端开口直径取为H、将柱塞和注射筒之间的间隙取为t时，t≤H/2，即、间隙t必需是在上述开口直径H的1/2以下。这是因为橡胶在间隙t处硫化了的情况下，必需是能卸下喷嘴c或喷嘴座e、取出硫化了的橡胶的厚度。
由于将金属外壳31上的成形材料的投入口的位置如图11中35’所示地、至少设置在上述紧贴部上端的上方，因而成形材料能如双点划线所示地、从紧贴部38’的大致上缘向下方扩展。因此，在将柱塞前端37插入到注射筒前端32中、从喷嘴33进行注射之后、使残留在注射筒前端32内的橡胶g成为极少量，使替换更容易。
如上所述，本发明适于提供这样的注射模塑成型机，即、特别是在橡胶的注射成形时，能稳固地进行热管理，还能在注射筒内稳固地将增塑橡胶挤掉而界限分明地进行注射，能使注射次数减小到极少的同时、有效地去除注射筒内的残留橡胶，还提供一种能容易地进行柱塞的上升、因而生产效率高、强度优良的注射模塑成型机。
权利要求
1.注射模塑成型机，其特征在于，在金属外壳上形成有注射筒和投入口，该注射筒设有注射喷嘴；该投入口是将处于增塑状态的成形材料从侧部供给到上述筒内，并且在上述注射筒内、配设着能滑动的柱塞，该柱塞的前端部是作成在成形材料注射结束时、大致充满上述注射筒前端部的形状，而且形成使上述柱塞本体部和该柱塞前端部的界线紧贴在上述注射筒主体部和该注射筒前端部的边界上、从而将上述处于增塑状态的成形材料挤掉的紧贴部；并且，在将上述柱塞前端部大致充满上述注射筒前端部那样地插入到该注射筒前端部中时，在上述紧贴部以下的上述柱塞前端部和注射筒前端部之间形成有间隙，此外，这时上述投入口的开口是面对着柱塞上的上述紧贴部的。
2.如权利要求1所述的注射模塑成型机，其特征在于，上述紧贴部被形成为线状。
3.如权利要求1所述的注射模塑成型机，其特征在于，上述紧贴部被形成为具有宽度的环状。
4.如权利要求2或3所述的注射模塑成型机，其特征在于，上述投入口被至少设置在上述紧贴部的上方。
全文摘要
本发明提供一种注射模塑成型机，其是在金属外壳(31)上形成设有注射喷嘴(33)的注射筒(34)、和将材料向筒(34)供给的侧部投入口(35)，配设在筒内的柱塞(36)的前端部(37)是作成在注射结束时、大致充满注射筒前端部(32)的形状，而且形成使柱塞本体部(34a)和该柱塞前端部(37)的界线紧贴在注射筒主体部(34a)和该筒前端部(32)的边界上的将成形材料挤掉的紧贴部(38)，在将柱塞前端部插入到注射筒前端部里时，在柱塞前端部(37)和注射筒前端部(32)之间形成间隙(S)，而且投入口(35)的开口是面对着紧贴部(38)的。由此能提供一种在注射筒内将增塑橡胶确实的挤掉而良好的完成注射，能用极少的注射次数将残留的橡胶有效地去除，生成效率高、强度优良的注射模塑成型机。
文档编号B29C45/17GK1717308SQ200380104198
公开日2006年1月4日 申请日期2003年11月25日 优先权日2002年11月26日
发明者西泽俊道 申请人:西泽俊道, 株式会社山城精机制作所