JP7820166B2 - シャットオフノズルの試験装置、および試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、シャットオフノズルが要求されている性能を備えているか否かについて、その良否を検査する試験装置、およびシャットオフノズルの良否を検査する試験方法に関するものである。

射出成形機の射出装置に設けられるシャットオフノズルは、弁構造を備えており、射出ノズルの射出材料が流れる流路を弁構造によって開閉していわゆるハナタレを防止することができるようになっている。シャットオフノズルには色々なタイプがあるが、例えば特許文献１に記載されているシャットオフノズルは次のように構成されている。すなわちこのタイプのシャットオフノズルは、ノズル部と、このノズル部に対して斜めに設けられたニードル弁とからなる。ノズル部には、ノズル部の外周面からノズル部内の射出流路に達する斜めの孔、つまりニードル孔が開けられている。このニードル孔にニードル弁が進退自在に挿入されている。ニードル弁を前進させると射出流路が閉鎖され、後退させると射出流路が開くようになっている。つまり弁構造はニードル弁から構成されている。

特開平３－２７４１２５号公報

シャットオフノズルは、上で説明した以外にも色々なタイプがあるが、いずれも弁構造を備えており、射出流路を開閉するようになっている。ところで製造されたシャットオフノズルを出荷するとき、必要な性能を備えているか否かを試験する必要がある。まず、弁構造によるシールが正常であるか否かの試験が必要である。つまり、弁構造により射出流路を閉じているとき、シャットオフノズルの射出口から射出材料が漏れないか否かを試験する。次いで、特許文献１に記載のタイプのシャットオフノズルの場合には、ニードル孔からの射出材料漏れの有無を試験する必要がある。ニードル孔とニードル弁の間にはわずかな隙間があり、ニードル弁は滑らかに前進・後退させることができるようになっているが、この隙間が大きすぎると射出材料が漏れ出すからである。

シャットオフノズルの試験は、試験用の射出成形機により実施している。つまり、試験用の射出成形機に試験対象のシャットオフノズルを取り付ける。そして、実際に射出動作等を実施して性能を評価するようにしている。しかしながら試験を実施するために、試験用の射出成形機を用意しなければならず、費用が嵩み、スペースを取るという課題がある。

本開示において、検査用の射出成形機を必要としないシャットオフノズルの試験装置、およびシャットオフノズルの試験方法を提供する。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本開示は、射出流路が形成されているノズル本体と射出流路を開閉する弁構造とを備えたシャットオフノズルを対象とし、これを試験する試験装置として構成する。ただし、射出成形機の射出装置とは異なるシャットオフノズルの試験装置として構成する。試験装置は、試験用流体が入れられるシリンダと、シリンダ内に入れられて試験用流体を加圧するようになっているプランジャと、を備える。試験対象のシャットオフノズルはシリンダに取り付けるようになっている。プランジャによって試験用流体を加圧すると試験対象のシャットオフノズルに供給される。シャットオフノズルの試験を実施することができる。試験装置はシャットオフノズルの下方部分が前記試験用流体の周囲への飛散を防止する部材によって覆われている。

本開示は、検査用の射出成形機を使用することなく、シャットオフノズルの試験を実施することができる。

本実施の第１の形態に係るシャットオフノズルの試験装置と、シャットオフノズルの正面断面図である。 本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験方法を示すフローチャートである。 本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験方法を示すフローチャートである。 本実施の第２の形態に係るシャットオフノズルの試験装置と、シャットオフノズルの正面断面図である。 本実施の第２の形態に係るシャットオフノズルの試験装置に設けられている流路抵抗体を示す側面断面図である。 本実施の第２の形態に係るシャットオフノズルの試験装置に設けられる流路抵抗体を、図４Ａにおける断面Ｘ－Ｘで示す正面断面図である。 本実施の第３の形態に係るシャットオフノズルの試験装置に設けられる樹脂供給装置を示す正面断面図である。 本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験装置の一部と、ロータリー弁を備えたシャットオフノズルとを示す正面断面図である。 本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験装置の一部と、ニードル弁を備えたシャットオフノズルとを示す正面断面図である。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

本実施の形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
＜試験装置＞
本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験装置１は、図１に示されているように、試験対象のシャットオフノズル２が立てられた状態で取り付けられるようになっており、比較的設置スペースが小さく、小型に構成されている。後で詳しく説明するが、シャットオフノズル２には色々なタイプがあり、本実施の形態に係る試験装置１は、複数のタイプのシャットオフノズル２に対して試験することができるようになっている。

試験装置１は、試験用流体をシャットオフノズル２に供給して試験するようになっており、試験用流体が周囲に飛散しないようにその下方部分が筐体４によって覆われている。そして筐体４の底面には、試験用流体を受けて溜めるパンつまり液体ダマリ６が設けられている。

このような筐体４に対して、その内側に円筒状の支持体５が固定的に設けられている。支持体５には試験用流体が入れられるシリンダ７がその内側に入れられている。支持体５の先端、つまり下端にはボルト８、８、…によって固定されるノズル取付部材９が設けられている。後でその構造を説明する試験対象のシャットオフノズル２は、このノズル取付部材９によって支持体５とシリンダ７とに固定されるようになっている。試験対象のシャットオフノズル２が固定されると、その後端面がシリンダ７の下端面に液密的に接触するようになっている。後で説明するようにシリンダ７に入れられる試験用流体は加圧されても外部に漏出せずにシャットオフノズル２に供給されることになる。

このようなシリンダ７には、試験用流体を加圧してこれを押し出すプランジャ１１が入れられている。そしてシリンダ７の上部にはプランジャ１１を駆動する駆動用シリンダユニット１３が設けられている。駆動用シリンダユニット１３は油圧によって駆動されるようになっていてもよいが、本実施の形態においてはエア供給源１４からの圧縮空気によって駆動されるようになっている。駆動用シリンダユニット１３には、ピストン１６を検出するリミットスイッチ１５、１５が設けられ、間接的にプランジャ１１の位置が検出されるようになっている。

支持体５とシリンダ７には、その側面からシリンダ７のボアに達する流体供給孔１７が開けられている。流体供給孔１７の出口には栓１８が取り付けられている。この栓１８を取り外し、図１において点線で示されているように流体供給孔１７に流体供給管２０を接続する。そして漏斗２１から試験用流体を供給すると、シリンダ７に試験用流体を充填できるようになっている。充填後は、流体供給管２０を取り外して栓１８を止めておく。これによってプランジャ１１によって試験用流体を加圧するとき、試験用流体が流体供給孔１７から外部に噴出するのを防止することができる。なお、流体供給管２０は流体供給孔１７に対して常時接続するようにしてもよい。この場合には、プランジャ１１によって試験用流体を加圧する場合、プランジャ１１をゆっくりと前進させプランジャ１１の先端部が流体供給孔１７を超えてから加圧する必要がある。

筐体４には、その側方にブラケット２３が設けられ、このブラケット２３にニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４が設けられている。ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４は、弁駆動用エア供給源２５によって駆動されるようになっている。ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４は、油圧によって駆動されるようにしてもよいし、前記した駆動用シリンダユニット１３を駆動するためのエア供給源１４によって駆動されるようにしてもよい。しかしながら本実施の形態では、このように弁駆動用エア供給源２５が別途設けられている。このようなニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４に対応して、筐体４の一部に開口部２６が開けられている。

＜試験対象のシャットオフノズル＞
試験対象のシャットオフノズル２を説明する。シャットオフノズル２はノズル本体２８とニードル弁２９とから構成されている。ノズル本体２８には、その軸心に射出材料が流れる射出流路３１が形成されており、ノズル本体２８の先端部における出口が射出口３２になっている。ノズル本体２８には、その外周面から軸方向に対して斜めにニードル孔３３が開けられて、射出流路３１に達している。ニードル弁２９はこのニードル孔３３に進退自在に入れられている。つまりこの試験対象のシャットオフノズル２は、ニードル弁２９がノズル本体２８に対して斜めに設けられている。ニードル弁２９を前進させると、射出流路３１が閉鎖される。そして後退させると射出流路３１が開放されることになる。つまりニードル弁２９はシャットオフノズル２の射出流路を開閉する弁構造になっている。

このようなニードル弁２９は、その後端側が筐体４の開口部２６から外側に突き出ており、ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４に接続されている。ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４は、シャットオフノズル２のニードル弁２９つまり弁構造を駆動する弁駆動手段になっている。

＜試験のための準備段階＞
本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験装置１によって、シャットオフノズル２を試験する方法を説明する。最初に準備段階を説明する。まず試験用流体を選定する。試験用流体は、溶融状態の樹脂と同程度の粘度を備えた流体から選定する。例えばグリス、潤滑油、あるいは食品の練り辛子等を選定することができる。このような試験用流体は常温で試験することができるので危険がないし、ヒータによる加熱の必要がないので省コストで試験できるという利点がある。選定した試験用流体をシリンダ７内に充填する。すなわち前記したように栓１８を外して、漏斗２１、流体供給管２０によって試験用流体をシリンダ７内に充填する。流体供給管２０を流体供給孔１７から外して栓１８を閉める。準備段階が完了する。

＜シール作用の試験＞
弁構造による射出流路３１の閉鎖が正常に実施できるか否かを試験する。図２Ａに示されているように、閉鎖工程（ステップＳ０１）を実施する。ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４（図１参照）を駆動してニードル弁２９を前進させ、射出流路３１を閉鎖する。次いで、流体供給工程（ステップＳ０２）を実施する。駆動用シリンダユニット１３によりプランジャ１１を駆動して試験用流体に対して圧力を印可する。

ステップＳ０３を実施し、試験用流体が射出口３２から漏れるか否かを確認する。この確認はエンジニアが目視により判断してもよいし、カメラ等を設けて自動的に判別するようにしてもよい。射出口３２からの試験用流体の漏れがなければ、ニードル弁２９によるシール作用は正常であると判断（ステップＳ０４）する。しかしながら、漏れが検出された場合には、シール異常であると判断（ステップＳ０５）する。シール作用の試験が完了する。

＜摺動箇所からの漏れ試験＞
シャットオフノズル２の弁構造における摺動箇所からの漏れの有無を試験する。試験対象のシャットオフノズル２においては、ニードル弁２９はニードル孔３３に対して摺動するようになっている。そこでニードル孔３３からの漏れの有無を試験する。図２Ｂに示されているように開放工程（ステップＳ１１）を実施する。ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４（図１参照）を駆動してニードル弁２９を後退させ、射出流路３１を開放する。次いで流体供給工程（ステップＳ１２）を実施する。駆動用シリンダユニット１３によりプランジャ１１を駆動して試験用流体を射出口３２から射出する。リミッタスイッチ１５によりプランジャ１１が前進位置に達したらプランジャ１１の駆動を停止する。

ステップＳ１３を実施し、試験用流体がニードル孔３３から漏れているか否かを確認する。この確認はエンジニアが目視により判断してもよいし、カメラ等を設けて自動的に判別するようにしてもよい。ニードル孔３３から試験用流体の漏れがなければ、ニードル弁２９とニードル孔３３の隙間は適切な範囲にあると判断（ステップＳ１４）する。一方、漏れが検出された場合には、ニードル弁２９とニードル孔３３の隙間は大きくなっており異常であると判断（ステップＳ１５）する。摺動箇所からの漏れ試験を完了する。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に係るシャットオフノズルの試験装置１は色々な変形が可能であり、図３には第２の実施の形態に係るシャットオフノズルの試験装置１Ａが示されている。第１の実施の形態に係る試験装置１と同様の部材、部品については同じ符号を付して説明を省略する。

＜樹脂供給装置＞
第２の実施の形態に係る試験装置１Ａは、試験用流体として溶融した樹脂を使用する点に特徴がある。溶融した樹脂を使用するために、試験装置１Ａは樹脂供給装置３５を備えている。樹脂供給装置３５は、加熱シリンダ３６と、この加熱シリンダ３６内で摺動自在に設けられている溶融用プランジャ３８と、を備えている。加熱シリンダ３６にはホッパ３９が設けられていると共に、その外周面にヒータ４０が設けられている。従って、ヒータ４０により加熱シリンダ３６を加熱しておき、ホッパ３９から材料の樹脂ペレットを供給して溶融用プランジャ３８を駆動すると、樹脂ペレットは溶融しながら前方に送られることになる。

＜流体抵抗増加手段＞
この実施の形態に係る樹脂供給装置３５には樹脂を効率よく溶融するための手段、すなわち流路抵抗増加手段が設けられている。流路抵抗増加手段は、加熱シリンダ３６内の流路の抵抗を増加させるようになっており、この実施の形態においては流路抵抗体４２からなる。流路抵抗体４２は、図４Ａにその側面断面が示されているが、複数の小径の貫通孔４３、４３、…が開けられている。さらに図４Ｂにその正面断面が示されているが、これらの貫通孔４３、４３、…は下流方向に向かって縮径している。

従って、溶融用プランジャ３８（図３参照）によって樹脂ペレットを溶融しながら押し出すとき、加熱シリンダ３６のボアの断面積、つまり流路断面積が、流路抵抗体４２において減少することになり、樹脂圧力が増加する。この圧力増加によってさらに溶融樹脂の温度が上昇する。また流路抵抗体４２は熱伝導率の高い金属から形成されているので、貫通孔４３、４３、…を樹脂が通るとき、樹脂はより効率的に加熱されることになる。従って、効率よく樹脂ペレットが溶融されるようになっている。

支持体５とシリンダ７には溶融した樹脂が供給される樹脂供給路４５が開けられている。樹脂供給装置３５の加熱シリンダ３６はこの支持体５に結合されており、加熱シリンダ３６のボアと樹脂供給路４５とが連通している。従って、樹脂供給装置３５において溶融した樹脂はシリンダ７内に供給されることになる。この第２の実施の形態に係る試験装置１Ａにおいて、支持体５にはその外周面にシリンダヒータ４７が設けられている。これによってシリンダ７内に供給される試験用流体すなわち溶融した樹脂が適正な温度に維持されるようになっている。

第２の実施の形態に係る試験装置１Ａは、試験用流体として溶融樹脂を使用するが、試験方法については第１の実施の形態と同様に実施する。溶融樹脂を使用するので、シャットオフノズル２の試験をより実用に近い状態で実施することができる。

＜第３の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る試験装置１Ａはさらに変形することができる。具体的には樹脂供給装置３５を変形して第３の実施の形態とすることができる。図４Ｃには第３の実施の形態に設けられている、樹脂供給装置３５Ｂが示されている。樹脂供給装置３５Ｂは、流路抵抗増加手段が変形されている。この実施の形態において流路抵抗増加手段は魚雷状のトーピード４９から構成されている。トーピード４９も実質的に流路の断面積を小さくすることができ、樹脂の圧力を増加させて溶融樹脂の温度を高くすることができる。さらには、狭い流路を通るときに樹脂は効率的に加熱されて溶融されることになる。

＜第２のタイプのシャットオフノズル＞
本実施の形態に係る試験装置１は色々なタイプのシャットオフノズル２について試験することができる。図５には、試験装置１に第２のタイプに係るシャットオフノズル２Ｘが取り付けられている様子が示されている。第２のタイプに係るシャットオフノズル２Ｘは、ノズル本体５０と、円柱状のロータリ弁５１と、このロータリ弁５１を回転させる回転レバー５２とから構成されている。ノズル本体５０には、射出流路５４が開けられており、その先端が射出口５５になっている。そしてノズル本体５０には、この射出流路５４を横切るように円柱状のボア５６が開けられている。このボア５６にロータリ弁５１が入れられている。

ロータリ弁５１にはその直径方向に貫通する貫通孔５８が開けられている。そしてロータリ弁５１には回転レバー５２が設けられている。回転レバー５２は連結バー５９に連結され、連結バー５９はニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４に接続されている。従って、ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４を駆動するとロータリ弁を第１、２の回転位置に回転させることができる。このニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４は回転レバー５２を駆動するようになっているので、回転レバー駆動用ピストンシリンダユニットと呼ぶこともできる。

ロータリ弁５１を第１の回転位置に回転すると、射出流路５４が貫通孔５８と整合して射出流路５４が開く。一方、第２の回転位置に回転するとロータリ弁５１のランド部によって射出流路５４が閉鎖される。つまりロータリ弁５１が弁構造になっている。この第２のタイプに係るシャットオフノズル２Ｘは、ボア５６とロータリ弁５１の間が摺動箇所になっている。従って、摺動箇所からの漏れ試験はボア５６からの試験用流体の漏れの有無を検出することになる。

＜第３のタイプのシャットオフノズル＞
図５には、試験装置１に第３のタイプに係るシャットオフノズル２Ｙが取り付けられている様子が示されている。第３のタイプに係るシャットオフノズル２Ｙは、ノズル本体６１と、ニードル弁６２と、このニードル弁６２を軸方向に駆動する操作レバー６３とから構成されている。ノズル本体６１には、射出流路６４が形成されており、その先端が射出口６５になっている。ただし射出流路６４は、途中で分岐して湾曲し、その後合流して射出口６５に達している。この湾曲した部分に支持部６７が形成されている。

ニードル弁６２は射出流路６４と同軸に入れられており、その先端によって射出口６５を開閉するようになっている。ニードル弁６２の後端は支持部６７に入れられている。操作レバー６３は、その端部がこの支持部６７に挿入されてニードル弁６２の後端と連結されている。操作レバー６３は連結バー６９を介してニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４に連結されている。従って、ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット２４を駆動すると、ニードル弁６２が軸方向に駆動され、射出口６５が開閉される。この第３のタイプに係るシャットオフノズル２Ｙは、支持部６７が摺動箇所になっている。摺動箇所の漏れ試験はこの部分において試験用流体の漏れの有無を検出することになる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

１ 試験装置 ２ シャットオフノズル
４ 筐体 ５ 支持体
６ 液体ダマリ ７ シリンダ
９ ノズル取付部材 １１ プランジャ
１３ 駆動用シリンダユニット １４ エア供給源
１５ リミッタスイッチ １６ ピストン
１７ 流体供給孔 １８ 栓
２０ 流体供給管 ２１ 漏斗
２３ ブラケット
２４ ニードル弁駆動用ピストンシリンダユニット
２５ 弁駆動用エア供給源 ２６ 開口部
２８ ノズル本体 ２９ ニードル弁
３１ 射出流路 ３２ 射出口
３３ ニードル孔 ３５ 樹脂供給装置
３６ 加熱シリンダ ３８ 溶融用プランジャ
３９ ホッパ ４０ ヒータ
４２ 流路抵抗体 ４３ 貫通孔
４５ 樹脂供給路 ４７ シリンダヒータ
４９ トーピード
５０ ノズル本体 ５１ ロータリ弁
５２ 回転レバー ５４ 射出流路
５５ 射出口 ５６ ボア
５８ 貫通孔 ５９ 連結バー
６１ ノズル本体 ６２ ニードル弁
６３ 操作レバー ６４ 射出流路
６５ 射出口 ６７ 支持部
６９ 連結バー

Claims (12)

1. 射出成形機の射出装置とは異なるシャットオフノズルの試験装置であって、
   試験用流体が入れられるシリンダと、
   前記シリンダ内に入れられて前記試験用流体を加圧するようになっているプランジャと、
   前記試験用流体の周囲への飛散を防止する部材と、を備え、
   前記シリンダの先端には、射出流路が形成されているノズル本体と前記射出流路を開閉する弁構造とを備えた試験対象のシャットオフノズルが取り付けられるようになっており、
   前記プランジャによって加圧された前記試験用流体が前記シャットオフノズルに供給されるようになっており、
   前記部材は前記シャットオフノズルの下方部分を覆うようになっている、シャットオフノズルの試験装置。
2. 前記試験装置は油圧またはエアによって作動する駆動用シリンダユニットを備え、前記プランジャは前記駆動用シリンダユニットによって駆動されるようになっている、請求項１に記載のシャットオフノズルの試験装置。
3. 前記試験装置は前記プランジャの位置を検出するリミットスイッチを備えている、請求項１または２に記載のシャットオフノズルの試験装置。
4. 前記試験装置は前記弁構造を駆動する弁駆動手段を備えている、請求項１～３のいずれかの項に記載のシャットオフノズルの試験装置。
5. 前記弁構造は前記射出流路を開閉するニードル弁からなる、請求項１～４のいずれかの項に記載のシャットオフノズルの試験装置。
6. 前記ノズル本体にはその外周面から軸方向に対して斜めに開けられて前記射出流路に達するニードル孔が形成され、前記ニードル弁は前記ニードル孔に進退自在に入れられている、請求項５に記載のシャットオフノズルの試験装置。
7. 前記ニードル弁は前記ノズル本体の前記射出流路に同軸に設けられ、前記ノズル本体には、その外周面から内部に操作レバーが入れられて前記ニードル弁の後端部に接続されており、前記操作レバーを駆動して前記ニードル弁が前進すると前記ノズル本体の先端の射出口が閉鎖され、後退すると前記射出口が開放するようになっている、請求項５に記載のシャットオフノズルの試験装置。
8. 前記弁構造は、直径方向に貫通孔が開けられている円柱状のロータリ弁からなり、前記ロータリ弁は前記ノズル本体において前記射出流路を横切るように開けられたボアに回転自在に入れられて、回転レバーによって回転され、第１の回転位置において前記射出流路が前記貫通孔と整合して前記射出流路が開き、第２の回転位置において前記ロータリ弁のランド部によって前記射出流路が閉鎖されるようになっている、請求項１～４のいずれかの項に記載のシャットオフノズルの試験装置。
9. 前記試験用流体は溶融樹脂であり、
   前記試験装置は、樹脂を溶融して前記シリンダに溶融樹脂を供給する樹脂供給装置と、前記シリンダを加熱するシリンダヒータと、を備えている、請求項１～８のいずれかの項に記載のシャットオフノズルの試験装置。
10. 前記樹脂供給装置は、樹脂が溶融されながら流れる樹脂流路が形成され、
    前記樹脂流路には流路断面積を小さくする流体抵抗増加手段が入れられている、請求項９に記載のシャットオフノズルの試験装置。
11. 請求項１～１０のいずれかの項に記載の試験装置に試験対象となる前記シャットオフノズルを取り付けておき、
    前記弁構造により前記射出流路を閉鎖する閉鎖工程と、
    前記プランジャを駆動して前記試験用流体を前記シャットオフノズルに供給する流体供給工程と、を備え、前記ノズル本体の先端の射出口からの前記試験用流体の漏れの有無を試験する、シャットオフノズルの試験方法。
12. 請求項１～１０のいずれかの項に記載の試験装置に試験対象となる前記シャットオフノズルを取り付けておき、
    前記弁構造により前記射出流路を開放する開放工程と、
    前記プランジャを駆動して前記試験用流体を前記シャットオフノズルに供給する流体供給工程と、を備え、前記ノズル本体と前記弁構造の間に形成されている摺動箇所からの前記試験用流体の漏れの有無を試験する、シャットオフノズルの試験方法。