JP2577068B2 - 射出成形機のスクリュ回転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクリュ式の射出成形機におけるスクリュ
回転制御方法、特にスクリュヘッドの切損を防止するた
めのスクリュ回転制御方法に関する。

（従来の技術） 従来、加熱シリンダ内で加熱された流動化された成形
材料を高圧により金型内に射出し、その中で冷却固化又
は硬化させ、次いで金型を開いて成形品を取り出す射出
成形機には、プランジャを前後進させて射出成形するプ
ランジャ型のものと、スクリュを前後進させて射出成形
するスクリュ式のもの等があるが、プランジャ型のもの
は、スクリュ式のものに比べて材料の可塑化能力の点で
劣り、また射出圧力の損失も大きいなどの理由で、一般
にスクリュ式のものが使用されている。

第５図〜第７図により上記従来の射出成形機について
説明する。第５図は従来の射出成形機の断面図、第６図
は従来の射出成形機のスクリュヘッドの断面図、第７図
は従来の他のスクリュヘッドの断面図である。

図において、射出成形機の加熱シリンダ１の内部にス
クリュ２が回転自在かつ前後進自在に支持されている。
すなわち、駆動軸３は、スラストベアリングを介して図
示しない電動機又は油圧モータからなる駆動系に接続さ
れ、該駆動系によって前後進させられる。

第５図のスクリュ位置の状態は射出成形ショットを終
了した状態であるが、ここで次のショットに先駆けて、
成形材料５を溶融して可塑化してヘッドの先端に蓄える
作業、すなわち計量が行われる。該計量においては、ス
クリュ２が上記駆動系に駆動されて後退し、この時、材
料供給口４から落下供給された成形材料５が、上記スク
リュ２の回転により溝６の中を前方に移動しつつ加熱シ
リンダ１内で溶融可塑化され、スクリュ２の前端に蓄え
られる。溶融可塑化に伴い発生する加熱シリンダ１内の
成形材料５の圧力は、スクリュ２に対する反力となり、
該反力でスクリュ２が後退するようになっている。

こうして、スクリュ２の前端部に蓄えられた成形材料
５は、続いて該スクリュ２を上記駆動系によって前方に
押し出すことによりノズル７から金型の中に射出され
る。

ここで、上記成形材料５は、金型内に射出される際に
加えられる射出力の反力によって、その一部が上記スク
リュ２の溝６を伝わって後方に逆流する。これを防止す
るため、第６図及び第７図に示すような逆流防止リング
８がスクリュ２の前端に配設されている。そして、該逆
流防止リング８がスクリュ２から抜けないように、スク
リュ２の本体部分とスクリュヘッド９とを別体に形成
し、上記スクリュ２の本体部分に雌ネジ10を形成する一
方、スクリュヘッド９の後端に雄ネジ11を形成して両者
をネジ止めするようにしている。そして、スクリュヘッ
ド９の外径を上記逆流防止リング８の内径より大きくし
て、逆流防止リング８が抜けないようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の射出成形機では、スクリュ
２の本体部分に雌ネジ10が形成され、該雌ネジ10にスク
リュヘッド９の雄ネジ11をネジ込むことによって固定し
ているので、該ネジ部分の強度が弱くなっていて、各種
衝撃によって上記スクリュ９が切断されることがあっ
た。

すなわち、一般に、射出成形は全部の成形材料を射出
し終わった状態で終了するようになっており、成形を再
開する場合においては、計量の段階から作業が開始され
る。また、何らかの理由で射出成形を中断せざるを得な
い場合においても、同様に成形材料を射出し終わった状
態において中断させることが一般的であり、この場合に
も計量の段階から作業が開始される。

このように、いずれの場合にも射出成形は計量の段階
から再開され、再開の時には最初に上記スクリュ２が回
転されることになる。この時、上記加熱シリンダ１の内
壁と逆流防止リング８の外周との数10μｍの隙間に入っ
た成形材料やガラス等が、第５図に12で示されるように
糊状となって固着していたりすると、上記逆流防止リン
グ８がスクリュ２の回転に対する抵抗となって上記スク
リュヘッド９に衝撃を与える原因となる。

例えば、第６図に示すように、スクリュヘッド９と逆
流防止リング８との間に係合部があって、両者が一緒に
回転する「とも廻り方式」の逆流防止リング８にあって
は、スクリュ２が回転を始めると、該逆流防止リング８
が直接的に抵抗となって雄ネジ11の先端のみが固定され
た状態となるため、該雄ネジ11に捩じり力が発生するこ
とになる。

また、第７図に示すように、スクリュヘッド９と逆流
防止リング８との間に係合部がなく、相互に自由な回転
をすることができる「非とも廻り方式」の場合において
は、スクリュ２が回転しながら後退し、スクリュヘッド
９と逆流防止リング８が接触する瞬間に、その摩擦力に
よって発生する回転衝撃力でスクリュヘッド９に捩じり
負荷が掛かることになる。

上記のいずれの場合も、スクリュ２を回転させようと
するトルクに反して、上記逆流防止リング８がスクリュ
ヘッド９のみを固定しようとするため、該スクリュヘッ
ド９に衝撃を与えて切損させてしまう。

このような衝撃からスクリュヘッド９を守るため、従
来、次のような対策が取られている。

一つは、上記スクリュヘッド９の雄ネジ11の径をでき
るかぎり大きくすることである。径を大きくすればする
ほど強度は増すが、スクリュ２の径が設計上制限されて
いるので、該雄ネジ11の径を大きくするのには限界があ
る。

もう一つは、スクリュヘッド９の本体部分と雄ネジ11
の間にくびれ部分13を形成して径を小さくし、応力集中
係数を低減させることである。この方法によれば、衝撃
により生ずる応力集中を抑制することは可能であるが、
くびれ13を大きくしすぎるとスクリュヘッド９が細くな
りすぎ、絶対強度が小さくなる可能性がある。

更に、もう一つは、スクリュ２の回転が開始する際の
起動トルク又は起動速度を小さくすることである。この
場合は、スクリュヘッド９に与える衝撃は小さくなる
が、スクリュ２の中後部の未溶融部分の成形材料５によ
る摩擦力等の大きな負荷トルクに抗してスクリュ２を回
転させる必要があり、これにも限界があった。

上述したように各種の方法が試みられているが、いず
れもスクリュヘッド９を完全に衝撃から守るものではな
く、特に小型の射出成形機においては、もともとスクリ
ュヘッド９の径が細いため、亜鉛入りの成形材料等で
は、数日に一度の割合でスクリュヘッド９が切損するこ
ともあった。

本発明は、以上述べたような問題点を解決して、射出
成形の終了後又は中断後に成形を再開する場合におい
て、スクリュヘッドが切損することがないようにすると
ともに、スクリュの回転を開始させるに当たり、加熱シ
リンダの昇温に要する待機時間を短くすることが可能と
なるようなスクリュ回転制御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） そのために本発明は、加熱シリンダと、該加熱シリン
ダ内に回転可能かつ前後進可能に配設されるスクリュ
と、該スクリュを駆動する手段と、該駆動手段を制御す
る制御装置とからなる射出成形機のスクリュ回転制御方
法において、射出成形機の電源を投入した際に、予めス
クリュの回転を阻止した状態で前後進動作を行い、続い
てスクリュの回転動作を行うようにしてある。

また、射出動作後の計時手段による計時が開始される
ようになっていて、計時手段により設定された時間経過
後は、予めスクリュの回転を阻止した状態で前後進動作
が行われ、続いてスクリュの回転動作が行われる。

そして、手動により射出成形機のパージングを開始す
る場合は、スクリュの位置に関係なく予め射出動作を行
い、続いてサックバックを行うようになっている。

（作用） 本発明によれば、射出成形終了後又は中断後に成形を
再開するために射出成形機の電源を投入した際に、予め
スクリュの回転を阻止した状態で前後進動作を行い、続
いてスクリュの回転動作を行うようにしているので、電
源の投入によりいきなりスクリュが回転することが防止
でき、逆流防止リングと加熱シリンダの内周との隙間に
進入して固着した成形材料は、スクリュの前後進動作に
より剥がされ、逆流防止リングがスクリュヘッドに与え
る抵抗がなくなる。

また、射出動作後は計時手段による計時が開始され、
該計時手段により設定された時間経過後は、予めスクリ
ュの回転を阻止した状態で前後進動作を行い、続いてス
クリュの回転動作を行うようにしているので、計量動作
が完了していない場合においてスクリュの回転によりス
クリュヘッドに衝撃が加わりそうな場合には、スクリュ
の回転が阻止される。

そして、手動により射出成形機の成形材料を置換する
ためにパージングを行う場合には、それが開始される際
のスクリュの位置に関係なく予め射出動作が行われ、続
いてサックバックが行われるようになっているので、パ
ージング用スイッチがオンになると同時にスクリュが回
転することが防止できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について第１図〜第４図に基づ
き詳細に説明する。

第１図は本発明の射出成形機のスクリュ回転制御方法
を適用した射出成形機を示す図、第２図は本発明の射出
成形機のスクリュ回転制御方法を実施するための制御回
路、第３図は本発明の実施例を示す自動モード時の制御
動作フロー図、第４図は本発明の実施例を示す手動モー
ド時の制御動作フロー図である。

第１図において、スクリュ２は、駆動軸３を介してス
クリュ駆動系21によって駆動されて回転又は前後進する
ことできるようになっている。該スクリュ駆動系21は、
制御装置22によって駆動されるようになっていて、計量
時にスクリュ２を後退させ、射出動作時に前進させる。

計量時においてスクリュ２は後退に伴って回転し、材
料供給口４から落下供給された成形材料５が溝６の中を
移動して加熱シリンダ１の前方に送られる。そして、該
加熱シリンダ１内で溶融可塑化され、スクリュ２の前端
に蓄えられる。溶融可塑化に伴い発生する加熱シリンダ
１内の成形材料５の圧力は、スクリュ２に対して反力を
加えるようになっている。

次に、第２図において、23は電源、24は電源を投入す
るためのスイッチであり、操作者が手動でオン・オフで
きるようになっている。該スイッチ24には、互いに並列
な手動のパージング用スイッチ25と自動モードスクリュ
回転リレー26、及び互いに並列な射出リレースイッチ27
とリレースイッチ28が接続され、更にそれらの先にリレ
ーソレノイド29が接続される。

該リレーソレノイド29は、上記自動モードスクリュ回
転リレー26のオン又はパージング用スイッチ25の投入に
よって、射出リレースイッチ27がオンになると動作して
リレースイッチ28を閉じる。

また、上記リレーソレノイド29には、射出リレー30と
タイマ31が接続されていて、それとは並列に計量完了ス
イッチ32、時限スイッチ33、射出タイマ34及びスクリュ
回転用のソレノイド35が接続される。射出リレー30は、
射出動作が終了するとオンになり、タイマ31が計時を開
始する。該タイマ31は設定時間が経過すると時限スイッ
チ33をオフにして、ソレノイド35に通電されるのを防止
する。なお、計量完了スイッチ32は、計量が終了して射
出動作に入る時にはオフになるので、通常の射出動作時
にはソレノイド35は通電されない。計量が終了していな
い時で計量完了スイッチ32がオンであっても、設定時間
が経過すると上記時限スイッチ33はオフとなるので、ソ
レノイド35は通電されない。また、射出動作スクリュ回
転動作とが同時に行われないように、インタロック回路
36が設けられている。

ここで、自動モードの時の射出成形機の動作を第３図
のフローチャートによって説明する。

ステップ 射出成形が終了した後又は中断された後に
おいては、成形を再開するために操作者が射出成形機の
電源のスイッチ24を投入する。

ステップ スクリュ２が最前進位置かどうか判断し、
最前進位置であればステップに進み、途中の位置であ
ればステップに進む。

ステップ サックバックが行われ、スクリュ２が回転
しないまま後退させられる。

ステップ 射出動作が行われる。

ステップ 射出動作の後、射出リレー30がオンにな
り、タイマ31が計時を開始する。該タイマ31による計時
は、射出成形が終了するとセットされ０に戻る。

ステップ 設定時間経過したかどうか判断され、経過
前であればステップに進み、経過後であればステップ
に戻る。

ステップ スクリュ２の回転を可能とする。

ところで、射出成形機の成形材料を置換するためのパ
ージングを手動により行う場合は、第１図に示す制御回
路の時限スイッチ33、射出タイマ34及びスクリュ回転用
のソレノイド35と並行に、手動モードスイッチ37、射出
タイマ38及び手動サックバックリレーソレノイド39が接
続される。

この手動モードの時の射出成形機の動作を第４図のフ
ローチャートによって説明する。

ステップ 手動のパージング用スイッチ25をオンにす
る。

ステップ スクリュ２の位置に関係なく予め射出動作
が行われる。

ステップ 計量が完了する位置までサックバックが行
われる。

ステップ 冷却が完了するまで、スクリュ２を回転さ
せる。

ステップ パージング用スイッチ25がオフになったか
どうか判断され、オフであればステップに進み、オフ
でなければステップに戻る。

ステップ サックバックを行い、スクリュ２を後退さ
せつつ回転させる。

ステップ 射出成形機を停止させる。

以上述べたように、スクリュ２の前後進動作を行った
後にスクリュ２の回転動作を行うようにしているが、ス
クリュ２の回転動作の開始後、一定時間回転速度を低下
させたり、低トルクで回転させたりするとスクリュヘッ
ド９に与えられる衝撃が一層少なくなる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

例えば、逆流防止リングの代わりにボールチェック弁
を用いたものもあるが、これを用いた射出成形機の場合
にも本発明を適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、射出成形終了
後又は中断後に成形を再開するために射出成形機の電源
を投入した際に、予めスクリュの回転を阻止した状態で
前後進動作を行い、続いてスクリュの回転動作を行うよ
うにしているので、電源投入によりいきなりスクリュが
回転することが防止でき、逆流防止リングと加熱シリン
ダの内周との隙間に進入して固着した成形材料は、スク
リュの前後進動作により剥がされ、逆流防止リングがス
クリュヘッドに与える抵抗がなくなり、スクリュヘッド
が切損することがなくなる。

また、射出動作終了後に計時手段による計時を開始
し、該計時手段により設定された時間経過後は、予めス
クリュの回転を阻止した状態で前後進動作を行い、続い
てスクリュの回転動作を行うようにしているので、スク
リュの回転によりスクリュヘッドに衝撃が加わりそうな
場合には、スクリュの回転が阻止されるだけでなく、設
定時間後に前後進動作が行われ、続いてスクリュの回転
動作が行われるため、樹脂焼け等による逆流防止リング
が固着するのを防止することができる。

そして、射出成形機の成形材料を置換するためのパー
ジングを手動により行う場合には、それが開始される際
に、スクリュの位置に関係なく予め射出し、次にサック
バックさせ、続いてスクリュを回転させるようにしてい
るので、パージング用スイッチがオンになると同時にス
クリュが回転することが防止できる。

更に、従来の射出成形機においては、上記切損を防止
するために、加熱シリンダを昇温した後において、十分
な時間が経過しない内ではスクリュの回転ができないよ
うにしてあったために、樹脂焼けが生じたり、射出成形
機の稼働率が低下していたが、本発明ではこのような待
機時間が不要になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の射出成形機のスクリュ回転制御方法を
適用した射出成形機を示す図、第２図は本発明の射出成
形機のスクリュ回転制御方法を実施するための制御回路
図、第３図は本発明の実施例を示す自動モード時の制御
動作フロー図、第４図は本発明の実施例を示す手動モー
ド時の制御動作フロー図、第５図は従来の射出成形機の
断面図、第６図は従来の射出成形機のスクリュヘッドの
断面図、第７図は従来の他のスクリュヘッドの断面図で
ある。 １……加熱シリンダ、２……スクリュ、３……駆動軸、
４……材料供給口、５……成形材料、６……溝、７……
ノズル、８……逆流防止リング、９……スクリュヘッ
ド、10……雌ネジ、11……雄ネジ、13……くびれ部分、
21……スクリュ駆動系、22……制御装置、23……電源、
24……スイッチ、25……パージング用スイッチ、27……
射出リレースイッチ、28……リレースイッチ、29……リ
レーソレノイド、31……タイマ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転
   可能かつ前後進可能に配設されるスクリュと、該スクリ
   ュを駆動する手段と、該駆動手段を制御する制御装置と
   からなる射出成形機のスクリュ回転制御方法において、
   射出成形機の電源を投入した際に、予めスクリュの回転
   を阻止した状態で前後進動作を行い、続いてスクリュの
   回転動作を行うことを特徴とする射出成形機のスクリュ
   回転制御方法。
2. 【請求項２】加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転
   可能かつ前後進可能に配設されるスクリュとからなる射
   出成形機のスクリュ回転制御方法において、射出動作後
   に計時手段による計時を開始し、該計時手段により設定
   された時間経過後は、予めスクリュの回転を阻止した状
   態で前後進動作を行い、続いてスクリュの回転動作を行
   うことを特徴とする射出成形機のスクリュ回転制御方
   法。
3. 【請求項３】加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転
   可能かつ前後進可能に配設されるスクリュとからなる射
   出成形機のスクリュ回転制御方法において、手動により
   射出成形機のパージングが開始される際に、スクリュの
   位置に関係なく予め射出動作を行い、続いてサックバッ
   クを行うことを特徴とする射出成形機のスクリュ回転制
   御方法。