JP2857844B2

JP2857844B2 - プリプラ式射出成形機

Info

Publication number: JP2857844B2
Application number: JP4915795A
Authority: JP
Inventors: 司依田; 東巳北村; 伸之中村
Original assignee: NITSUSEI JUSHI KOGYO KK
Current assignee: NITSUSEI JUSHI KOGYO KK
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH08216208A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は送出プランジャ及び蓄積
筒により、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ計
量時に送出する蓄積装置を備えたプリプラ式射出成形機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクリュ及び加熱筒により成形材
料を可塑化する可塑化装置と、送出プランジャ及び蓄積
筒により、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ計
量時に送出するとともに、送出プランジャを駆動する送
出シリンダを有する蓄積装置と、射出プランジャ及び射
出筒により、可塑化装置及び蓄積装置から供給される樹
脂を計量し、かつ計量した樹脂を射出するとともに、射
出プランジャを駆動する射出シリンダを有する射出装置
と、射出装置に供給される樹脂が通過する樹脂通路を開
閉する開閉バルブを有する開閉機構部を備えるプリプラ
式射出成形機としては、例えば、特開平４−２８６６１
７号公報で開示される連続可塑化式射出成形装置が知ら
れている。

【０００３】この種のプリプラ式射出成形機は、蓄積装
置を備えることにより、可塑化装置から押出される可塑
化した樹脂を一時的に蓄積し、計量時に、蓄積した樹脂
を可塑化装置から押出される樹脂に加えて射出装置へ供
給するため、可塑化装置の連続運転が可能となり、可塑
化時間が長くなることによって、より均一な可塑化と成
形サイクル時間の短縮化を図れる利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のプリプラ式射出成形機（連続可塑化式射出成形装置）
は、送出シリンダを有する蓄積装置と、射出シリンダを
有する射出装置と、開閉バルブを有する開閉機構部を備
え、各シリンダに油圧回路を接続することにより、各シ
リンダ及び開閉バルブをそれぞれ独立して制御していた
ため、蓄積装置，射出装置及び開閉バルブに対する独立
した制御系を必要とし、油圧回路及び制御系の構成が複
雑化するとともに、各部位の動作タイミングを正確に制
御することが容易でないため、制御の高精度化及び高応
答化を図れない問題があった。

【０００５】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、油圧回路及び制御系の構成
を簡易化するとともに、制御の高精度化及び高応答化を
図ることができるプリプラ式射出成形機の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はスクリュ２１及
び加熱筒２２により成形材料を可塑化する可塑化装置２
０と、送出プランジャ３１及び蓄積筒３２により、非計
量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ計量時に送出する
とともに、送出プランジャ３１を駆動する送出シリンダ
３４を有する蓄積装置３０と、射出プランジャ４１及び
射出筒４２により、可塑化装置２０及び蓄積装置３０か
ら供給される樹脂を計量し、かつ計量した樹脂を射出す
るとともに、射出プランジャ４１を駆動する射出シリン
ダ４４を有する射出装置４０と、射出装置４０に供給さ
れる樹脂が通過する樹脂通路５１を開閉する開閉バルブ
５３及びこの開閉バルブ５３を駆動する開閉シリンダ５
２を有する開閉機構部５０を備えるプリプラ式射出成形
機１において、特に、送出シリンダ３４に接続した第一
の切換回路２と、射出シリンダ４４に接続した第二の切
換回路３と、油圧源５に流入口４ｉを接続した切換弁４
を備え、この切換弁４の第一流出口４ａに、開閉シリン
ダ５２における開閉バルブ５３を開く側の油室５２ｒと
第一の切換回路２を接続し、他方、切換弁４の第二流出
口４ｂに、開閉シリンダ５２における開閉バルブ５３を
閉じる側の油室５２ｆと第二の切換回路３を接続してな
ることを特徴とする。

【０００７】この場合、第一の切換回路２は、切換弁４
を第二流出口４ｂに切換えた際に、送出シリンダ３４に
対するメータアウト回路として機能するとともに、第二
の切換回路３は、切換弁４を第一流出口４ａに切換えた
際に、射出シリンダ４４に対するメータアウト回路とし
て機能する。

【０００８】

【作用】本発明に係るプリプラ式射出成形機１によれ
ば、計量工程の開始時に、切換弁４を第一流出口４ａに
切換えることにより、油圧源５から供給される圧油は、
第一流出口４ａから開閉シリンダ５２の後油室５２ｒに
供給されるとともに、送出シリンダ３４に接続した第一
の切換回路２に供給される。この結果、開閉バルブ５３
は開方向に変位して樹脂通路５１を開くとともに、蓄積
筒３２に蓄積された樹脂を樹脂通路５１に送出させる動
作制御が可能となる。即ち、送出シリンダ３４に対する
圧油の供給は、樹脂通路５１の開動作にインタロックさ
れる。なお、この際、射出シリンダ４４に対しては第二
の切換回路３によりメータアウト制御（背圧制御）が行
われる。

【０００９】一方、射出工程の開始時に、切換弁４を第
二流出口４ｂに切換えることにより、油圧源５から供給
される圧油は、第二流出口４ｂから開閉シリンダ５２の
前油室５２ｆに供給されるとともに、射出シリンダ４４
に接続した第二の切換回路３に供給される。この結果、
開閉バルブ５３は閉方向に変位して樹脂通路５１を閉じ
るとともに、射出工程に対する動作制御が可能となる。
即ち、射出シリンダ４４に対する圧油の供給は、樹脂通
路５１の閉動作にインタロックされる。なお、この際、
送出シリンダ３４に対しては第一の切換回路２によりメ
ータアウト制御（背圧制御）が行われる。

【００１０】このように、第一の切換回路２又は第二の
切換回路３に対する圧油供給は、開閉バルブ５３の開閉
制御にインタロックされるため、油圧回路及び制御系の
構成が簡易化されるとともに、制御精度及び応答性が高
められる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１２】まず、本実施例に係るプリプラ式射出成形
機１の構成について、図１〜図３，図５を参照して説明
する。

【００１３】図２はプリプラ式射出成形機１の機械系を
主体とした構成を示す。同図中、２０は可塑化装置であ
り、スクリュ２１を挿入した加熱筒２２を備える。加熱
筒２２の前端には、可塑化された樹脂の押出口２３を有
するとともに、後部には成形材料を供給するホッパ２４
を有する。また、加熱筒２２の後端には、スクリュ駆動
部２５を結合する。スクリュ駆動部２５はスクリュモー
タ２６を備え、このスクリュモータ２６の回転シャフト
は、カプラ２７を介してスクリュ２１の後端に結合す
る。なお、２８はスクリュ２１の回転数を検出するロー
タリエンコーダである。

【００１４】一方、３０は蓄積装置であり、送出プラン
ジャ３１を挿入した蓄積筒３２を備える。蓄積筒３２の
前端は、加熱筒２２の前端に一体に設け、蓄積筒３２は
上方に起立する。また、蓄積筒３２の前端には樹脂の出
入口３３を有し、この出入口３３の方向は、押出口２３
に対して直角になる。さらに、蓄積筒３２の後端には、
送出シリンダ（油圧シリンダ）３４を結合し、この送出
シリンダ３４に内蔵するラム３５は、送出プランジャ３
１に結合する。なお、３６は送出プランジャ３１の位置
を検出する位置スケールである。

【００１５】他方、４０は可塑化装置２０の下方に配し
た射出装置であり、射出プランジャ４１を挿入した射出
筒４２を備える。そして、射出筒４２の前部は、開閉機
構部５０を介して、加熱筒２２及び蓄積筒３２の前端に
結合する。また、射出筒４２の前端には、金型（不図
示）に対して樹脂を射出する射出ノズル４３を有すると
ともに、後端には射出シリンダ４４を結合する。射出シ
リンダ４４にはラム４５を内蔵し、このラム４５は射出
プランジャ４１に結合する。なお、４６は射出プランジ
ャ４１の位置を検出する位置スケールである。

【００１６】また、開閉機構部５０は内部に樹脂通路５
１を有し、この樹脂通路５１の出口は射出筒４２の内部
に連通するとともに、入口は押出口２３に対して直角、
かつ出入口３３に対して同一直線上に連通する。一方、
５２は開閉シリンダであり、樹脂通路５１の中間部に配
した開閉バルブ５３を変位させて、樹脂通路５１を開閉
する。

【００１７】さらに、押出口２３の前方には樹脂圧調節
機構部５５を設ける。樹脂圧調節機構部５５は図３に示
すように、押出口２３に対向して配した開度調節バルブ
５６を有するとともに、この開度調節バルブ５６を前進
又は後退させる変位部５７を有し、開度調節バルブ５６
を前進又は後退させることにより、押出口２３の開度を
調節できる。これにより、例えば、蓄積筒３２から送出
される樹脂に圧力変動を生じても、加熱筒２２から押出
される樹脂の圧力を所定のレベルに確保し、可塑化特性
に対する悪影響を防止できる。

【００１８】一方、６０は油圧回路、８０は射出成形機
全体の制御を司るコントローラであり、このコントロー
ラ８０には前記位置スケール３６及び４６が接続され
る。

【００１９】次に、油圧回路６０の構成について、図１
及び図５を参照して説明する。なお、図１はプリプラ式
射出成形機１における油圧系のブロック系統図を示し、
図５はその具体的油圧回路図を示す。

【００２０】油圧回路６０において、５は油圧源であ
り、吐出側は切換弁４の流入口４ｉに接続する。また、
切換弁４の第一流出口４ａは、開閉シリンダ５２の後油
室５２ｒに接続するとともに、さらに、第一流出口４ａ
及びオイルタンク６３は、第一の切換回路２を介して送
出シリンダ３４の後油室３４ｒ及び前油室３４ｆに接続
する。他方、切換弁４の第二流出口４ｂは、開閉シリン
ダ５２の前油室５２ｆに接続するとともに、さらに、第
二流出口４ｂ及びオイルタンク６３は、第二の切換回路
３を介して射出シリンダ４４の後油室４４ｒ及び前油室
４４ｆに接続する。なお、油圧源５は可変吐出量形油圧
ポンプ６６、制御弁６７，６８及びリリーフ弁６９等を
含む。また、切換回路２は切換弁７０，７１及び電磁比
例型リリーフ弁７２を含むとともに、切換回路３は切換
弁７３，７４及び電磁比例型リリーフ弁７５を含む。

【００２１】次に、本実施例に係るプリプラ式射出成形
機１の動作について、図１〜図６を参照して説明する。

【００２２】図４は一回の成形サイクルにおける工程図
を示す。今、計量工程が終了した状態を想定する。この
場合、送出プランジャ３１は最前進位置にあり、スクリ
ュ２１は回転を継続している（可塑化工程）。また、射
出プランジャ４１の前方における射出筒４２内には、計
量された樹脂が収容されている。一方、切換弁４は、図
５中、左側のシンボルに切換わる。したがって、油圧源
５から供給される圧油は、第二流出口４ｂから開閉シリ
ンダ５２の前油室５２ｆに供給されるとともに、射出シ
リンダ４４を制御する切換回路３に供給される。この結
果、開閉バルブ５３は閉方向に変位して樹脂通路５１を
閉じるとともに、射出工程における動作制御が可能とな
る。即ち、射出シリンダ４４に対する圧油の供給は、樹
脂通路５１の閉動作にインタロックされる。

【００２３】よって、切換弁７４を左側のシンボルに、
また、切換弁７３を右側のシンボルにそれぞれ切換えれ
ば、射出プランジャ４１は前進し、金型に対する射出制
御が行われる（射出工程）。なお、この際、他方の切換
回路２はメータアウト回路として機能し、送出シリンダ
３４に対してメータアウト制御（背圧制御）が行われ
る。

【００２４】一方、射出工程中においても、可塑化装置
２０におけるスクリュ２１は回転を継続するため、可塑
化された樹脂は押出口２３を通って蓄積装置３０の蓄積
筒３２に蓄積される（蓄積工程）。この際、切換弁７０
及び７１はそれぞれ右側のシンボルに切換わり、送出プ
ランジャ３１に対する背圧制御が行われる。また、スク
リュ２１は後述する補正された回転数Ｎｓにより回転し
ている。

【００２５】そして、射出工程が終了したなら、切換弁
４は、図５中、右側のシンボルに切換わる。したがっ
て、油圧源５から供給される圧油は、第一流出口４ａか
ら開閉シリンダ５２の後油室５２ｒに供給されるととも
に、送出シリンダ３４に接続した切換回路２に供給され
る。この結果、開閉バルブ５３は開方向に変位して樹脂
通路５１を開くとともに、蓄積筒３２に蓄積された樹脂
を樹脂通路５１に送出する送出工程の動作制御が可能と
なる。即ち、送出シリンダ３４に対する圧油の供給は、
樹脂通路５１の開動作にインタロックされる。

【００２６】これにより、切換弁７１を左側のシンボル
に、切換弁７０を右側のシンボルに切換えれば、送出プ
ランジャ３１が前進し、蓄積筒３２に蓄積された樹脂は
樹脂通路５１を通って射出筒４２に送出され、同時に、
可塑化装置２０から押出される樹脂も樹脂通路５１を通
って射出筒４２に供給される計量制御が行われる（送出
工程及び計量工程）。なお、この際、他方の切換回路３
はメータアウト回路として機能し、射出シリンダ４４に
対してメータアウト制御（背圧制御）が行われる。

【００２７】この場合、送出プランジャ３１の前進速度
とスクリュ２１の回転数は次のように設定される。

【００２８】まず、送出プランジャ３１の前進速度の設
定について説明する。蓄積装置３０の蓄積時における送
出プランジャ３１の後退距離Ｌ（図２参照）は、位置ス
ケール３６により検出されるとともに、成形サイクル時
間ｔｃ及び射出時間ｔｉはコントローラ８０に備えるタ
イマにより計測される。したがって、送出プランジャ３
１の前進速度Ｖは、基本的に、Ｖ＝Ｌ／〔ｔｃ−ｔｉ〕
により設定できる。この場合、任意の余裕時間ｔｒを設
定することが望ましい。例えば、送出プランジャ３１を
最前進させた後にスクリュ２１の回転により樹脂をリフ
レッシュする際に要する時間に基づいて余裕時間ｔｒを
設定すれば、前進速度Ｖを、Ｖ＝Ｌ／〔ｔｃ−ｔｉ−ｔ
ｒ〕により設定できる。

【００２９】よって、送出プランジャ３１は計量工程に
要する計量時間ｔｅの全期間において、蓄積した樹脂を
一定の流量で送出するため、蓄積筒３２から送出される
樹脂と加熱筒２２から押出される樹脂は、全ての位置で
均一に混合するとともに、樹脂通路５１内における樹脂
圧力の変動が抑えられるため、可塑化装置２０における
可塑化能力の側面から樹脂の溶融状態が均一になる。な
お、余裕時間ｔｒの設定によって、例えば、蓄積筒３２
から送出される樹脂が、計量工程の終了するよりも早く
終了した場合には、樹脂圧調節機構部５５により蓄積筒
３２から送出される樹脂圧力を調節する。

【００３０】次に、スクリュ２１の回転数の設定につい
て、図６に示すフローチャートを参照して説明する。ま
ず、予め、プリプラ式射出成形機１の性能及び設定条件
等に基づいて、理論上の回転数Ｎｏと加熱筒６から押出
される一回転当たりの樹脂の押出量ｑｏを求めて設定し
ておく。そして、最初に、理論上の回転数Ｎｏによりス
クリュ２１を回転させて成形を行う（ステップＳ１）。
この際、実際の回転数Ｎｄは、ロータリエンコーダ２８
により検出される。また、蓄積筒３２に樹脂が蓄積され
る蓄積工程の終了後には、樹脂の全蓄積量Ｑｄに基づい
て、実際の押出量ｑｄを算出できる。即ち、ｔｉを蓄積
時間（射出時間）とすれば、Ｑｄ＝〔Ｎｄ／６０〕・ｔ
ｉ・ｑｄで表されるため、押出量ｑｄは、ｑｄ＝Ｑｄ・
６０／〔Ｎｄ・ｔｉ〕により求めることができる（ステ
ップＳ２）。一方、検出されたＮｄと設定されたＮｏを
比較するとともに、算出されたｑｄと設定されたｑｏを
比較し、それぞれが一致している場合には、回転数Ｎｏ
によりそのままスクリュ２１を回転させる（ステップＳ
３，Ｓ４）。他方、いずれかが一致していない場合に
は、回転数Ｎｏを補正し、補正した回転数Ｎｓによりス
クリュ２１を回転制御する（ステップＳ４〜Ｓ６）。

【００３１】この場合、回転数Ｎｏに対する補正は次の
ように行う。今、射出シリンダ４４の目標計量値に基づ
く全樹脂量をＱｏ、計量工程（蓄積工程が終了した後、
次の射出工程が開始するまで期間）において加熱筒２２
の押出口２３から押出される必要な樹脂量をＱｓとすれ
ば、Ｑｓ＝Ｑｏ−Ｑｄの関係が成立する。したがって、
補正後の回転数をＮｓ、補正後の押出量をｑｄとすれ
ば、Ｑｓは、Ｑｓ＝〔Ｎｓ／６０〕・ｔｅ・ｑｅ＝〔Ｎ
ｓ／６０〕・〔ｔｃ−ｔｉ〕・ｑｅで表されるため、Ｑ
ｏは、Ｑｏ＝Ｑｄ＋Ｑｓ＝｛〔Ｎｄ／６０〕・ｔｉ・ｑ
ｄ｝＋｛〔Ｎｓ／６０〕・〔ｔｃ−ｔｉ〕・ｑｅ｝とな
る。この式は、ｑｄ＝ｑｅと見做せば、Ｎｓ＝｛〔６０
・Ｑｏ〕−〔Ｎｄ・ｑｄ・ｔｉ〕｝／｛ｑｄ・〔ｔｃ−
ｔｉ〕｝に書換えることができるため、この演算式によ
り、スクリュ２１に対する必要な回転数Ｎｓを求めるこ
とができる（ステップＳ５）。

【００３２】よって、計量工程では補正された回転数Ｎ
ｓによりスクリュ２１が回転し、押出口２３からは必要
な樹脂量Ｑｓが押出される（ステップＳ６）。したがっ
て、蓄積筒３２から送出される樹脂量Ｑｄと当該樹脂量
Ｑｓを加算した全樹脂量は、目標計量値に基づく全樹脂
量Ｑｏに一致し、スクリュ２１を連続回転させる連続可
塑化が可能になるとともに、計量工程の終了と蓄積筒３
２に蓄積された樹脂の送出終了を一致させることができ
る。

【００３３】他方、計量工程期間中、金型側においては
冷却工程及び型開閉工程が行われる。図４中、ｔｏは冷
却工程における冷却時間、ｔｍは型開閉工程における型
開閉時間を示す。

【００３４】一方、計量工程が終了したなら、切換弁４
を図５中、左側のシンボルに切換える。これにより、油
圧源５から供給される圧油は第二流出口４ｂから、開閉
シリンダ５２の前油室５２ｆに供給されるとともに、射
出シリンダ４４に接続した切換回路３に供給され、前述
した射出工程に移行する。

【００３５】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成，手法等において、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で任意に変更できる。

【００３６】

【発明の効果】このように、本発明に係るプリプラ式射
出成形機は、蓄積装置における送出シリンダに接続した
第一の切換回路と、射出装置における射出シリンダに接
続した第二の切換回路と、油圧源に流入口を接続した切
換弁を備え、この切換弁の第一流出口に、開閉シリンダ
における開閉バルブを開く側の油室と第一の切換回路を
接続し、他方、切換弁の第二流出口に、開閉シリンダに
おける開閉バルブを閉じる側の油室と第二の切換回路を
接続してなるため、油圧回路及び制御系の構成を簡易化
できるとともに、制御の高精度化及び高応答化を図るこ
とができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリプラ式射出成形機における油
圧回路のブロック系統図、

【図２】同プリプラ式射出成形機の機械系を主体とした
一部断面構成図、

【図３】同プリプラ式射出成形機における樹脂圧調節機
構部の一部断面構成図、

【図４】同プリプラ式射出成形機における成形サイクル
の工程図、

【図５】同プリプラ式射出成形機の油圧系を主体とした
油圧回路図、

【図６】同プリプラ式射出成形機におけるスクリュの回
転数の設定手順を示すフローチャート、

【符号の説明】

１プリプラ式射出成形機２第一の切換回路３第二の切換回路４切換弁４ｉ流入口４ａ第一流出口４ｂ第二流出口５油圧源２０可塑化装置２１スクリュ２２加熱筒３０蓄積装置３１送出プランジャ３２蓄積筒３４送出シリンダ４０射出装置４１射出プランジャ４２射出筒４４射出シリンダ５０開閉機構部

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−131509（ＪＰ，Ａ) 特開平５−337993（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/53 - 45/54,45/57 - 45/5 8,45/76 - 45/82

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリュ及び加熱筒により成形材料を可
塑化する可塑化装置と、送出プランジャ及び蓄積筒によ
り、非計量時に可塑化した樹脂を蓄積し、かつ計量時に
送出するとともに、送出プランジャを駆動する送出シリ
ンダを有する蓄積装置と、射出プランジャ及び射出筒に
より、可塑化装置及び蓄積装置から供給される樹脂を計
量し、かつ計量した樹脂を射出するとともに、射出プラ
ンジャを駆動する射出シリンダを有する射出装置と、射
出装置に供給される樹脂が通過する樹脂通路を開閉する
開閉バルブ及びこの開閉バルブを駆動する開閉シリンダ
を有する開閉機構部を備えるプリプラ式射出成形機にお
いて、送出シリンダに接続した第一の切換回路と、射出
シリンダに接続した第二の切換回路と、油圧源に流入口
を接続した切換弁を備え、この切換弁の第一流出口に、
開閉シリンダにおける開閉バルブを開く側の油室と第一
の切換回路を接続し、他方、切換弁の第二流出口に、開
閉シリンダにおける開閉バルブを閉じる側の油室と第二
の切換回路を接続してなることを特徴とするプリプラ式
射出成形機。
【請求項２】第一の切換回路は、切換弁を第二流出口
に切換えた際に、送出シリンダに対するメータアウト回
路として機能することを特徴とする請求項１記載のプリ
プラ式射出成形機。
【請求項３】第二の切換回路は、切換弁を第一流出口
に切換えた際に、射出シリンダに対するメータアウト回
路として機能することを特徴とする請求項１記載のプリ
プラ式射出成形機。