JP4086171B2

JP4086171B2 - 射出成形機のスクリュおよびその位置決め方法

Info

Publication number: JP4086171B2
Application number: JP06599899A
Authority: JP
Inventors: 誠行広
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: JP2000263608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、後方寄りに射出材料供給孔が明けられている射出シリンダ、この射出シリンダのシリンダ孔内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、スクリュを回転駆動すると、射出材料供給孔から供給される射出材料が射出シリンダの前方に計量蓄積され、スクリュを軸方向に駆動すると、計量蓄積された射出材料が金型に射出され、所定量射出されて保圧位置に達したらスクリュに軸方向の圧力を加えて保圧するようになっている射出成形機のスクリュに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機は、文献名を挙げるまでもなく従来周知で、図４の（イ）に示されているように、射出シリンダ５０、この射出シリンダ５０のシリンダ孔５１内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ６０等から構成されている。射出シリンダ５０の後方寄りには、材料供給孔５２が明けられ、この材料供給孔５２に、図には示されていないホッパが設けられている。また、スクリュ６０の外周部には所定高さのフライト６１が形成され、スクリュ６０の後端部には、同様に図には示されていないが、スクリュ６０を回転方向と軸方向とに駆動する駆動装置が設けられている。
【０００３】
したがって、次のようにして成形品を得ることができる。すなわち、ホッパにペレット状の射出材料を入れ、そしてスクリュ６０を回転駆動すると、射出材料は供給孔５２からシリンダ孔５１に供給され、スクリュ６０のフライト６１により射出シリンダ５０の前方に送られる。送られる過程で、射出材料は射出シリンダ５０の外部から加えられる熱と、スクリュ６０を回転駆動するときの剪断作用、摩擦作用等に寄り生じる熱とにより溶融され、射出シリンダ５０の前方に蓄積される。スクリュ６０は、蓄積される射出材料の圧力あるいはサックバックの補助により後退する。所定量溶融したら、すなわち計量したらスクリュ６０を軸方向に駆動し、図に示されていない金型のキャビテイに射出する。所定圧力で所定時間保圧して、冷却固化を待って可動金型を開いて成形品を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の射出成形機によっても成形品を得ることはできるが、保圧力が一定せず、成形品の重量および品質にバラツキが生じることがある。その理由を図４によって説明する。図４の（ロ）は、図４の（イ）において、矢視ローロで見た平面図であるが、同図に示されているように、保圧工程中にはスクリュ６０は駆動装置の油圧シリンダ等で設定圧力により矢印方向に押されるが、スクリュ６０のフライト６１の高さは、射出シリンダ５０のシリンダ孔５１に近接する高さに選定され、スクリュ６０が保圧方向に前進するときに材料供給孔５２の前方の開口縁５３とフライト６１との間にペレット状の射出材料Ｐを噛み込む可能性がある。噛み込むと、射出材料Ｐは逃げることができずに保圧力方向の抵抗となってしまう。その結果、設定保圧力が得られず、実質的保圧力は低下する。このような射出材料Ｐの噛み込み量は、一定していないので、あるいは噛み込みの有無により実質的な保圧力が変動することになり、保圧力が一定になるように設定されているにも拘わらず、成形品の重量および品質にバラツキが生じることになる。
【０００５】
本発明は、上記したような従来の射出成形機の欠点を解消した射出成形機を提供しようとするもので、具体的には設定保圧力で正確に保圧できる射出成形機のスクリュ、あるいは重量および品質が一定した成形品を得ることのできる射出成形機のスクリュおよび、このようなスクリュの位置決め方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、射出シリンダに形成されている射出材料供給孔の前方開口縁とフライトとの間に噛み込まれる射出材料を逃がすように、フライトの形状を変形させることによりり達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するため、後方寄りに射出材料供給孔が明けられている射出シリンダと、この射出シリンダのシリンダ孔内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記スクリュを回転駆動すると、前記射出材料供給孔から供給される射出材料が前記射出シリンダの前方に計量蓄積され、前記スクリュを軸方向に駆動すると、計量蓄積された射出材料が金型に射出され、所定量射出されて保圧位置に達したら前記スクリュに軸方向の圧力を加えて保圧するようになっている射出成形機におけるスクリュであって、前記スクリュの、保圧工程中に前記射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁に位置するフライトは、その高さを他の部分より低くすること、切り欠くこと、またはフライトのピッチ角度を大きくすることにより保圧工程中に噛み込む射出材料を逃すように変形されている。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスクリュの変形されている部分を、保圧工程中に射出材料供給孔の前方の開口縁に位置合わせする射出成形機のスクリュの位置決め方法であって、保圧工程中のスクリュ最前進時に前記変形されている部分が射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁の位置する位置をスクリュ最前進基準位置として設定しておき、前記スクリュ最前進基準位置と、成形条件が決定したときのスクリュ最前進位置とを比較し、その差だけスクリュ最前進位置を修正するように構成され、そして請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のスクリュ最前進位置を修正するとき、保圧開始位置、可塑化完了位置、回転および背圧切替位置、射出速度および圧力切替位置のスクリュ位置も同時に同じ量だけ修正するように構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係わる射出成形機を示す図で、その（イ）は略全体の側面図で、その（ロ）は射出材料供給孔の近傍の平面図であるが、これらの図に示されているように、本実施の形態に係わる射出成形機も、射出シリンダ１を備えている。そして、この射出シリンダ１のシリンダ孔２内に、軸方向と回転方向とに駆動可能にスクリュ１０が設けられている。射出シリンダ１の、図１の（イ）において左方すなわち前方には射出ノズル３が一体的に設けられ、後方寄りに略方形の射出材料供給孔４が明けられている。そして、この射出材料供給孔４にホッパ５の筒状の供給部が挿入される形で、あるいは図１の（イ）に示されているように、供給部の下端部が射出材料供給孔４の外周部に乗る形で、ホッパ５が取り付けられている。また、射出シリンダ１の後方には油圧あるいは電動モータからなる駆動装置６が設けられ、スクリュ１０はこの駆動装置６により回転方向と軸方向とに駆動されるようになっている。なお、射出シリンダ１の外周部には、従来周知のようにヒータ７、７、…が設けられている。
【０００８】
スクリュ１０のスクリュ軸の外周部には、その略全長にわたって従来周知のように、所定ピッチで、所定高さのフライト１１が一体的に設けられているが、図１に示されている実施の形態では、保圧工程時に射出材料供給孔４の前方の開口縁８の近傍に位置するフライト１１は、頂部から一定深さ切り落とされた形で切欠部１２が形成されている。さらに詳しく説明すると、図１の（イ）は、保圧工程中にスクリュ１０が最前進して射出ノズル３の先端部とスクリュ１０の先端部との間隔が（Ｘ）になったスクリュ１０の位置も示しているが、このときスクリュ１０の先端部と射出材料供給孔４の前方の開口縁８との間隔はＡで、この位置におけるフライト１１は、開口縁８から前方と後方へ所定距離だけ頂部から一定深さに切り落とされた形で切欠部１２が形成されている。これにより、保圧工程時のスクリュ１０の最前進位置が多少ずれても保圧工程中に射出材料の噛み込みが防止されることになる。
【０００９】
型締装置は、従来周知のように、固定盤４１、この固定盤４１と対をなす可動盤４２、４本のタイバー４３、４３、…等からなり、固定盤４１には固定金型４４が、そして可動盤４２には可動金型４５がそれぞれ取り付けられ、これらの金型４４、４５には従来周知のようにキャビテイ４６、４６が形成されている。
【００１０】
次に、作用について説明する。ホッパ５にペレット状あるいはチップ状の射出材料を入れ、そしてスクリュ１０を駆動装置６の例えば油圧モータにより回転駆動する。そうすると、射出材料は供給孔４からシリンダ孔２に供給され、スクリュ１０のフライト１１により射出シリンダ１の前方へ送られる。送られる過程で、射出材料は射出シリンダ１の外周部に設けられているヒータ７、７、…から加えられる熱と、スクリュ１０を回転駆動するときの剪断作用、摩擦作用等により生じる熱とにより溶融され、射出シリンダ１の前方に蓄積される。スクリュ１０は、蓄積される射出材料の圧力あるいはサックバックの補助により後退する。所定量計量したらスクリュ１０を例えばピストンシリンダユニットにより軸方向に駆動し、型締めされた金型４４、４５のキャビテイ４６、４６に射出し、保圧開始位置に達したら保圧工程に入る。所定時間所定圧力で保圧し、冷却固化を待って可動金型４５を開いて成形品を取り出す。以下同様にして成形する。
【００１１】
本実施の形態によると、保圧工程時に射出材料供給孔４の前方の開口縁８の近傍に位置するフライト１１は、頂部から一定深さ切り落とされた形で切欠部１２が形成されているので、保圧工程時にスクリュ１０のフライト１１と射出材料供給孔４の前方の開口縁８との間に噛み込まれようとする射出材料は切欠部１２を通って後方へ逃げる。したがって、噛み込みによる抵抗がなくなり、すなわち噛み込みの有無による影響がなくなり、駆動装置６からの設定通りの保圧力がスクリュ１０の先端部の溶融状態の射出材料に伝達され、重量および品質が一定した成形品が得られる。
【００１２】
上記実施の形態では、スクリュ１０のフライト１１には切欠部１２が形成されているが、切欠部１２に代えてフライト１１の高さを低くしても同様に実施できることは明らかである。また、図１の（ロ）における符号αはフライト１１のピッチ角度を表しているが、この角度αを大きくして噛み込まれる射出材料が逃げやすくして噛み込み抵抗を小さくするように実施することもできる。また、射出材料としては、合成樹脂と同様に低融点金属材料も適用できることも明らかである。
【００１３】
上記のように、本実施の形態によると、スクリュ１０のフライト１１には、所定長さにわたって切欠部１２が形成されているので、保圧工程中にこの切欠部１２が射出材料供給孔４の前方の開口縁８の近傍に位置すると、噛み込みによる抵抗がなくなり、設定通りの保圧力で保圧されるが、保圧開始時のスクリュ１０の位置は、他の成形条件と同じようにオペレータが設定するので、切欠部１２が開口縁８の近傍からずれることがある。図２の（イ）は、図１の（イ）に示されている実施の形態の要部を示す断面図で、切欠部１２が射出材料供給孔４の前方の開口縁８の近傍に位置している、すなわちスクリュ１０の先端部がスクリュ最前進基準位置（Ｘ）に位置しているが、図２の（ロ）に示されている実施の形態では入るスクリュ１０の最前進位置がスクリュ最前進基準位置（Ｘ）からｅ（ｅ＝Ｘ−Ｙ）だけずれている。そこで、この「ずれた位置」を自動的に修正する実施の形態が図３に示されている。
【００１４】
図３において、図１に示されている実施の形態の構成要素と同じ、あるいは同様な構成要素には同じ参照数字を付けて重複説明はしないが、本実施の形態では駆動装置６は油圧モータ６ａと、油圧ピストンシリンダ６ｂとから構成されている。そして、油圧ピストンシリンダ６ｂのシリンダ室６ｃと油圧ポンプ２１と結ぶ管路２０にはリリーフ弁２２、アキュムレータ２４の方へ圧力油を通すチェック弁２３、射出時に作動油を放出するアキュムレータ２４、電磁開閉弁２５、シリンダ室６ｃへ供給される作動油の流量等を制御するサーボ弁２６等が介装されている。サーボ弁２６は、絞部等からなるサーボ弁本体２７とサーボアンプ２８とからなっている。したがって、後述する制御装置３０により制御された信号がサーボアンプ２８に印加されると、スクリュ１０は設定された速度、圧力等で射出方向に駆動され、設定圧力で保圧されることになる。なお、油圧モータ６ａへ作動油を給排する油圧回路は、図３には示されていない。
【００１５】
制御装置３０は、本実施の形態では、スクリュ位置比較器３１、スクリュ最前進位置比較器３２、スクリュ位置設定値修正器３３等から構成されている。スクリュ位置比較器３１の一方の入力端子には、スクリュ１０に関連して設けられているスクリュ位置検出器３５で検出されるスクリュ１０の位置に関する信号が信号ラインａにより入力され、他方の入力端子には切替スイッチ３６からの設定あるいは修正されたスクリュ位置に関する信号が信号ラインｂにより入力されるようになっている。スクリュ位置比較器３１は、これらの信号を比較し、スクリュ位置検出器３５で検出されるスクリュ１０の位置が、設定あるいは修正されたスクリュ位置になるような制御信号を信号ラインｃによりサーボ弁２６のサーボアンプ２８へ出力する。
【００１６】
スクリュ位置設定器３８は、オペレータが可塑化完了位置、回転および背圧切替位置、射出速度および圧力切替位置、保圧切替位置等のスクリュ１０の位置に関する値を設定するもので、このスクリュ位置設定器３８で設定された設定値は、信号ラインｄによりスクリュ位置設定値修正器３３に入力され、また信号ラインｆにより切替スイッチ３６に入力されるようになっている。スクリュ最前進基準位置設定器３９は、スクリュ１０のフライト１１の切欠部１２が開口縁８の近傍に位置する値を設定するもので、換言すると図２の（イ）に示されているスクリュ１０に固有の値（Ｘ）を設定するもので、制御装置３０を他の射出成形機に適用するとき以外は一定の値であるが、このスクリュ最前進基準位置設定器３９で設定されたスクリュ最前進基準位置は、信号ラインｇによりスクリュ最前進位置比較器３２の一方の入力端子に入力されるようになっている。スクリュ最前進位置比較器３２の他方の入力端子には、信号ラインａによりスクリュ位置検出器３５で検出されるスクリュ１０の位置に関する信号が入力され、またスクリュ最前進位置比較器３２とスクリュ位置設定値修正器３３とは信号ラインｈにより、そしてスクリュ位置設定値修正器３３と切替スイッチ３６とは信号ラインｉによりそれぞれ接続され、スクリュ最前進位置比較器３２で比較演算された偏差信号はスクリュ位置設定値修正器３３に入力され、スクリュ位置設定値修正器３３で修正された信号は、切替スイッチ３６の一方の入力端子に入力されるようになっている。
【００１７】
次に、作用について説明する。スクリュ位置設定器３８に可塑化完了位置、回転および背圧切替位置、射出速度および圧力切替位置、保圧切替位置等のスクリュ１０の位置に関する成形条件を設定する。なお、このときのスクリュ最前進位置等は、オペレータにより異なり、スクリュ１０のフライト１１の切欠部１２が開口縁８の近傍に位置するスクリュ最前進基準位置（Ｘ）とは一般に異なり、例えば図２の（ロ）に示されているように（Ｙ）になっている。また、切替スイッチ３６は、図３に示されているように、スクリュ位置設定器３８に設定された成形条件がスクリュ位置比較器３１に入力されるＳ接点に切り換えておく。そうすると、スクリュ位置設定器３８で設定されたスクリュ１０の位置に関する信号と、スクリュ位置検出器３５で検出される信号とがスクリュ位置比較器３１に入力され、スクリュ位置検出器３５で検出されるスクリュ１０の位置に関する信号が設定値と一致するような信号をサーボアンプ２８に出力する。図１に関して説明したようにして、油圧モータ６ａによりスクリュ１０が可塑化完了位置に達するまで計量される。所定量計量されたら、射出するが、このときの射出速度、保圧開始位置等はスクリュ位置設定器３８で設定されたように制御される。保圧後、冷却固化を待って可動金型４５を開いて成形品を取り出す。
【００１８】
以下同様にして成形しながら、スクリュ位置設定器３８で設定される設定値を適宜変更して満足のいく成形条件を決定する。そうして、切替スイッチ３６を接点Ｔの方へ手動的に、あるいは自動的に切り換える。スクリュ最前進位置比較器３２には、スクリュ最前進基準位置設定器３９に設定されているスクリュ最前進基準位置（Ｘ）が入力され、またスクリュ位置検出器３５からスクリュ最前進位置（Ｙ）も入力され、その差（Ｘ−Ｙ）がスクリュ位置設定値修正器３３に出力されているので、今度はこのスクリュ位置設定値修正器３３において、スクリュ位置設定器３８で設定された設定値が（Ｘ−Ｙ）だけ修正されてスクリュ位置比較器３１に出力される。したがって、以降は修正された設定値でスクリュ１０の位置が制御されることになる。これにより、切欠部１２が射出材料供給孔４の前方の開口縁８の近傍に位置するようになる、すなわちスクリュ１０の先端部がスクリュ最前進基準位置（Ｘ）に位置するようになり、射出材料の噛み込みによる抵抗がなくなる。なお、駆動装置６が電動機から構成されていても同様に実施できることは明らかである。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、スクリュの、保圧工程中に射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁に位置するフライトは、その高さを他の部分より低くすること、切り欠くこと、またはフライトのピッチ角度を大きくすることにより保圧工程中に噛み込む射出材料を逃すように変形されているので、保圧工程中に射出材料が射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁とスクリュのフライトの間に噛み込むことが防止される。したがって、噛み込みによる抵抗がなくなり、スクリュの後方から作用する保圧力がスクリュの先端部の溶融状態の射出材料に正確に伝わり、重量および品質が一定した成形品を得ることができるという本発明に特有の効果が得られる。また、他の発明によると、保圧工程中のスクリュ最前進時に変形されている部分が射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁に位置する位置をスクリュ最前進基準位置として設定しておき、スクリュ最前進基準位置と、成形条件が決定したときのスクリュ最前進位置とを比較し、その差だけスクリュ保圧開始位置、可塑化完了位置、回転および背圧切替位置、射出速度および圧力切替位置の全てのスクリュ位置を同時に同じ量だけ修正するように構成されているので、保圧工程中には変形されている部分が射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁に正確に位置するようになる。したがって、保圧力が一定し、重量および品質が一定した成形品を得ることができるが、特に変形されている部分が射出シリンダの射出材料供給孔の前方の開口縁に正確に位置するので、変形部分を小さくしても同様な効果が得られ、また変形部分を設けたことにより可塑化能力の低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図で、その（イ）は実施の形態に係わる射出成形機の略全体を示す模式的側断面図、その（ロ）は射出材料供給孔の近傍を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わるスクリュの最前進位置を示す図で、その（イ）は基準位置を、そしてその（ロ）はずれた位置をそれぞれ示す側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる射出成形機の略全体とスクリュの位置決め方法の実施に使用される制御装置を示す模式図である。
【図４】従来の射出成形機の要部を示す図で、その（イ）は射出材料供給孔近傍を示す側断面図、その（ロ９）は（イ）において矢視ローロで見た平面図である。
【符号の説明】
１射出シリンダ４射出材料供給孔
５ホッパ８前方の開口縁
１０スクリュ１１フライト
１２切欠部２７サーボ弁本体
３０制御装置３１スクリュ位置比較器
３２スクリュ最前進位置比較器３３スクリュ位置設定値修正器
３８スクリュ位置設定器３９スクリュ最前進基準位置設定器

Claims

後方寄りに射出材料供給孔（４）が明けられている射出シリンダ（１）と、この射出シリンダ（１）のシリンダ孔（２）内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ（１０）とからなり、前記スクリュ（１０）を回転駆動すると、前記射出材料供給孔（４）から供給される射出材料が前記射出シリンダ（１）の前方に計量蓄積され、前記スクリュ（１０）を軸方向に駆動すると、計量蓄積された射出材料が金型（４０）に射出され、所定量射出されて保圧位置に達したら前記スクリュ（１０）に軸方向の圧力を加えて保圧するようになっている射出成形機におけるスクリュ（１０）であって、
前記スクリュ（１０）の、保圧工程中に前記射出シリンダ（１）の射出材料供給孔（４）の前方の開口縁（８）に位置するフライト（１１）は、その高さを他の部分より低くすること、切り欠くこと、またはフライトのピッチ角度を大きくすることにより保圧工程中に噛み込む射出材料を逃すように変形（１２）されていることを特徴とする射出成形機のスクリュ。
請求項１に記載のスクリュ（１０）の変形されている部分（１２）を、保圧工程中に射出材料供給孔（４）の前方の開口縁（８）に位置合わせする射出成形機のスクリュ（１０）の位置決め方法であって、
保圧工程中のスクリュ最前進時に前記変形されている部分（１２）が射出シリンダ（１）の射出材料供給孔（４）の前方の開口縁（８）に位置する位置をスクリュ最前進基準位置（Ｘ）として設定しておき、前記スクリュ最前進基準位置（Ｘ）と、成形条件が決定したときのスクリュ最前進位置（Ｙ）とを比較し、その差（Ｘ−Ｙ）だけスクリュ最前進位置を修正することを特徴とする、射出成形機のスクリュの位置決め方法。
請求項２に記載のスクリュ最前進位置（Ｙ）を修正するとき、保圧開始位置、可塑化完了位置、回転および背圧切替位置、射出速度および圧力切替位置のスクリュ位置も同時に同じ量（Ｘ−Ｙ）だけ修正する、射出成形機のスクリュの位置決め方法。