JP4443373B2

JP4443373B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP4443373B2
Application number: JP2004297771A
Authority: JP
Inventors: 章公黒田
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: JP2006110759A

Description

本発明は、計量完了後にスクリューを後退させることによりサックバックを行うようにしたインラインスクリュー式の射出成形機に関する。

加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリューをもつインラインスクリュー式の射出成形機では、スクリューの回転で樹脂原料を可塑化・混練してスクリューの先端側に溶融樹脂を送り込んで貯めこみ、スクリューの前進でスクリューの先端側に貯えられた溶融樹脂を金型内に射出充填するようになっている。上記のスクリュー回転によってスクリューの先端側に溶融樹脂を貯めこむ計量動作では、貯めこまれる溶融樹脂に圧力が立つように制御しており、このため、計量完了後に加熱シリンダ先端のノズルから樹脂漏れを生じやすい。この樹脂漏れは、可塑化・射出系メカニズムを横配置したインラインスクリュー式の横型射出成形機でも生じる現象であるが、特に、金型の上方に可塑化・射出系メカニズム（可塑化・射出ユニット）を縦配置して、加熱シリンダ先端のノズルから金型内に、上から下へと溶融樹脂を射出充填する構成をとるインラインスクリュー式の縦型射出成形機においては、重力の影響で、ノズルからの樹脂漏れが顕著になる。

上記の樹脂漏れを防止するため、ノズル先端にバルブを付設したバブルノズルを用いる手法もあるが、バルブノズルを採用すると、構造が複雑となる上、ノズル先端のバルブ専用の駆動源も必要となり、コストアップを招来するので、一般的には、計量動作の完了後に、スクリューを所定量だけ後退させて、スクリューの先端側に貯えられた１ショット分の溶融樹脂の圧力を下げる、サックバック動作を行わせるようにしている。このようなサックバック動作は、インラインスクリュー式の射出成形機においては、普く公知のものである。

射出成形機においては、１成形サイクル毎にノズルバック／タッチを行うノズル反復モードをとると、１サイクル時間が延びるため、一般的に、ノズルタッチ状態（ノズルの先端が金型の樹脂注入口に押し付けられた状態）で連続自動運転を行うようになっている。そして、この連続自動運転を行っている間は、一般的に、成形品の突出しを行う前に、計量とサックバックとが終了するようになっている。

図４は、連続自動運転の１成形サイクル中の各工程を時間軸に沿って示す図である。同図に示すように、射出工程（１次射出工程および保圧工程）が終了すると、直ちに冷却タイマーが働き（起動し）、この冷却タイマーの起動と同時に計量が開始されて、冷却期間内に（冷却タイマーがタイムアップする前に）、計量工程とそれに引続くサックバック工程とが完了するようになっている。

したがって、計量動作中には金型内には樹脂が詰まっており、計量動作の途上でノズル先端から溶融樹脂が金型内に入り込むことはない。また、サックバックの終了後には、スクリューの先端側に貯えられた溶融樹脂の圧力は下げられており、かつ、サックバックの完了から次の射出充填までの時間はごく短いので、ノズル先端から金型内への樹脂漏れは略皆無となるようになっている。

ところで、連続自動運転後に金型交換を行うときなどには、１成形サイクルの区切りであるエジェクト動作（エジェクト突出し・エジェクト戻し）の終了タイミング（エジェクト戻しの終了タイミング）で、連続自動運転を停止させた後、ノズルバック動作を行わせることになるが、上記したように、エジェクト動作の前には計量とサックバックが完了とが完了している。このため、可塑化・射出系メカニズム（可塑化・射出ユニット）を後退させてノズルバック動作（ノズルの先端を金型から離間させる動作）を行わせると、連続自動運転の際のサックバック量のまま（ノズルバック状態をとるにはサックバック量が足りないまま）ノズルバックが行われることになり、このまま、ある程度の時間が経過すると、ノズルの先端から溶融樹脂が垂れ流れるドルーリング（drooling）が発生し、特に、インラインスクリュー式の縦型射出成形機ではこれが顕著である。ドルーリングが発生すると、縦型射出成形機においては、ノズルの先端から落下した樹脂が金型の樹脂注入口近傍に落下して、固化する不都合が生じるので、ノズルバックが完了した後に、マシンのオペレータがノズルの下に受け皿などを手で配置して、ドルーリングに対処しているのが現状であった。したがって、ノズルタッチ状態からノズルバック状態への移行に際して、オペレータに負担を強いているという指摘があった。また、横型射出成形機においても、ある程度のドルーリングが生じることは避けがたく、ドルーリングで滴下した樹脂やノズル先端側から垂れ下がった樹脂を、拭き去る作業を行うことを余儀なくされていた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、インラインスクリュー式の射出成形機において、ノズルタッチ状態での連続自動運転を停止させた後、ノズルバック状態に移行しても、自動的に、ドルーリングの発生を防止できるようにすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリューをもち、マシンの動作制御を司るコントローラにより制御されて、連続自動運転時に、型締め工程、射出工程、計量工程、サックバック工程、型開き工程およびエジェクト工程をこの順に繰り返すインラインスクリュー式の射出成形機において、前記コントローラは、実行中の成形サイクルがあらかじめ設定された連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、当該最終の成形サイクルにおける計量工程およびサックバック工程を行わない制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、コントローラは、当該最終の成形サイクルにおいては、計量動作およびサックバック動作を行わないように制御するので、当該最終の成形サイクルではスクリュー先端側に溶融樹脂が貯めこまれることはない。したがって、この後ノズルバック状態へ移行しても、ドルーリングが発生することは一切ない。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）に係るインラインスクリュー式の縦型射出成形機の要部構成を示す図である。なお、本実施形態では縦型射出成形機への適用を例にとっているが、本発明は、インラインスクリュー式の横型射出成形機にも適用可能である。

図１において、１は型開閉系メカニズムの固定ダイプレート、１ａは固定ダイプレート１の中心開口、２は固定ダイプレート１に取り付けられた固定側金型、２ａは固定側金型２の樹脂注入口、３は縦型配置されたインラインスクリュータイプの可塑化・射出ユニット、４は下側保持盤、５は上側保持盤、６は下側保持盤４と上側保持盤５との間に掛け渡らされた案内軸、７は、その基端部を下側保持盤４に取り付けられ、その先端にノズル８を保持した加熱シリンダ、９は加熱シリンダ７内に回転並びに前後進（上下方向に直線移動）可能であるように配設されたスクリュー、１０は案内軸に沿って前後進（上下方向に直線移動）可能な移動体、１１は、移動体１０に回転可能に保持され、スクリュー９の基端部を保持したプーリ体、１２は、移動体１０に搭載され、プーリ体１１（スクリュー９）を駆動プーリ１３および図示せぬタイミングベルトを介して回転駆動する計量用サーボモータ、１４は回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構、１４ａはその端部を移動体１０に固定されたボールネジ機構１４のナット体、１４ｂは、ナット体１４ａに螺合され、上側保持盤５に回転可能に保持されたボールネジ機構１４のネジ軸、１５はネジ軸１４ｂに固定されたプーリ、１６は、上側保持盤５に搭載され、プーリ１５を駆動プーリ１７および図示せぬタイミングベルトを介して回転駆動することで、ボールネジ機構１４を介して移動体１０（スクリュー９）を直線運動させる射出用サーボモータ、１８はその一端を固定ダイプレート１に固定された支軸、１９は、下側保持盤４に回転可能に保持されると共に、支軸１８のネジ部１８ａに螺合されたプーリ・ナット体、２０は、下側保持盤４に搭載され、プーリ・ナット体１９を駆動プーリ２１および図示せぬタイミングベルトを介して回転駆動することで、プーリ・ナット体１９を支軸１８のネジ部１８ａに沿って直線運動させ、これによって、可塑化・射出ユニット３全体を前後進（上下方向に直線移動）させるノズルタッチ／バック用サーボモータである。

また、３１は計量用サーボモータ１２を駆動制御するサーボドライバ、３２は射出用サーボモータ１６を駆動制御するサーボドライバ、３３はノズルタッチ／バック用サーボモータ２０を駆動制御するサーボドライバ、３４は、マシン（射出成形機）全体の統括制御を司り、あらかじめ与えられた各種のプログラムとあらかじめ設定された各工程の各種設定値に基づき、マシンの各部に設置された各種センサからの計測情報や計時情報などを参照して、サーボドライバ３１〜３３などの各種ドライバ部を駆動制御するコントローラである。

なお、コントローラ３４のメモリ３４ａの設定条件格納部には、型締め、型開き、エジェクト、射出、計量、サックバックの各工程の設定運転条件値や、ノズルタッチ、ノズルバックの制御条件値などが書き換え可能に格納されている。また、メモリ３４ａの設定条件格納部には、連続自動運転の最終の成形サイクルのみに用いられる動作制御条件も格納されている。

図１に示す構成において、加熱シリンダ７の先端のノズル８が固定側金型２の樹脂注入口２ａに押し付けられたノズルタッチ状態からノズルバック動作を行う際には、オペレータの指示などに基づきコントローラ３４が、サーボドライバ３３を介してノズルタッチ／バック用サーボモータ２０を所定方向に所定量だけ回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ２１→図示せぬタイミングベルトを経由してプーリ・ナット体１９に伝達して、プーリ・ナット体１９を所定方向に回転させ、これによって、プーリ・ナット体１９と支軸１８のネジ部１８ａとで構成されるボールネジ機構により回転運動を直線運動に変換して、ボールネジ機構のプーリ・ナット体１９を所定量だけ後退（後退上昇）させる。そしてこれによって、可塑化・射出ユニット３が所定量だけ後退（後退上昇）されて、ノズル８が固定ダイプレート１の中心開口１ａから十分に抜け出たノズルバック状態に移行するようになっている。

上記のノズルバック状態からノズルタッチ動作を行う際には、オペレータの指示などに基づきコントローラ３４が、サーボドライバ３３を介してノズルタッチ／バック用サーボモータ２０を先とは逆方向に所定量だけ回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ２１→図示せぬタイミングベルトを経由してプーリ・ナット体１９に伝達して、プーリ・ナット体１９を先とは逆方向に回転させ、これによって、プーリ・ナット体１９と支軸１８のネジ部１８ａとで構成されるボールネジ機構により回転運動を直線運動に変換して、ボールネジ機構のプーリ・ナット体１９を所定量だけ前進（前進下降）させる。そしてこれによって、可塑化・射出ユニット３が所定量だけ前進（前進下降）されて、ノズル８が固定側金型２の樹脂注入口２ａに押し付けられたノズルタッチ状態に移行するようになっている。なお、連続自動運転モードには、このノズルタッチ状態がとられるようになっており、ノズルタッチ状態で実行される計量、サックバック、射出の各動作は、次のようにして行われる。

まず、計量工程時には、コントローラ３４は、サーボドライバ３１を介して計量用サーボモータ１２を所定方向に回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ１３→図示せぬタイミングベルト→プーリ体１１を経由して、スクリュー９に伝達して、スクリュー９を所定方向に回転させて、加熱シリンダ７の基端側に供給された樹脂原料を混練・可塑化しつつ、スクリュー９のネジ送り作用によりスクリュー先端側に送り込む。そして、スクリュー先端側に溶融樹脂が貯えられるにしたがって、スクリュー９が背圧を制御（これは、コントローラ３４の指示に基づくサーボドライバ３２による射出用サーボモータ１６の駆動制御により、後述する力の伝達系を介しての、スクリュー９に対する圧力制御によって実行される）されつつ後退し、スクリュー先端側に所定量の溶融樹脂が貯えられた時点で、コントローラ３４が、計量用サーボモータ１２を停止させるようになっている（スクリュー９の回転を停止させるようになっている）。

計量工程に引続くサックバック工程では、コントローラ３４は、サーボドライバ３２を介して射出用サーボモータ１６を所定方向に回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ１７→図示せぬタイミングベルト→プーリ１５を経由して、ボールネジ機構１４のネジ軸１４ｂに伝達して、ネジ軸１４ｂを所定方向に回転させ、これによって、ボールネジ機構１４により回転運動を直線運動に変換してボールネジ機構１４のナット体１４ａを後退（後退上昇）させて、ナット体１４ａと共に、移動体１０およびこれと一体になって前後進する各部材（スクリュー９など）を所定量だけ後退（後退上昇）させ、このスクリュー９の後退により、スクリュー先端側に貯えられた溶融樹脂の圧力を低減させる。

射出工程では、コントローラ３４は、サーボドライバ３２を介して射出用サーボモータ１６をサックバック工程とは逆方向に速度フィードバック制御により回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ１７→図示せぬタイミングベルト→プーリ１５を経由して、ボールネジ機構１４のネジ軸１４ｂに伝達して、ネジ軸１４ｂをサックバック工程とは逆方向に回転させ、これによって、ボールネジ機構１４により回転運動を直線運動に変換してボールネジ機構１４のナット体１４ａを急速に前進（前進下降）させて、ナット体１４ａと共に、移動体１０およびこれと一体になって前後進する各部材（スクリュー９など）を急速に前進（前進下降）させ、このスクリューの急速前進によりスクリュー先端側に貯えられた溶融樹脂を、固定側金型２と図示せぬ可動側金型とで形成されたキャビティ（成形空間）内に、射出充填するようになっている。この後、コントローラ３４は、射出用サーボモータ１６を圧力フィードバック制御により駆動し、これによって、スクリュー９の先端に僅かに残存したクッション量と称する樹脂を介して、金型内の樹脂に保圧圧力を印加するようになっている。

本実施形態では、コントローラ３４自身が連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、最終の成形サイクルにおいては、計量動作およびサックバック動作を行わないように制御する。したがって、当該最終の成形サイクルではスクリュー先端側に溶融樹脂が貯めこまれることはないので、この後ノズルバック状態へ移行しても、ドルーリングが発生することは一切ない。

なお、コントローラ３４が、連続自動運転の最終の成形サイクルであると認知する条件としては、ショット数（成形サイクル数）を累計演算しあらかじめ設定されたショット数の最終ショットに相当する成形サイクルであると判定することが挙げられる。

図２は、本実施形態のコントローラ３４による制御処理フローを示す図である。まず、ステップ１において、次の成形サイクルが連続自動運転の最終の成形サイクルであるか否かを判定し、ＮＯ判定であるとステップＳ２に進み、ＹＥＳ判定であればステップＳ３に進む。ステップＳ２では、通常の成形サイクルの制御条件で（すなわち、図４に示したような各工程が実行されるような制御条件で）１成形サイクルの制御を行い、ステップＳ１に戻る。ステップＳ３では、最終の成形サイクルの制御条件で、つまり、計量動作およびサックバック動作を行わない制御条件で１成形サイクルの制御を行い、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、連続自動運転を停止させて、この処理フローを終了する。図３は、ステップＳ３で実行される１成形サイクルの各工程を、時間軸に沿って示している。

なお、連続自動運転の終了の後に、直ちにノズルバックを行う運転条件設定である場合には、コントローラ３４は、連続自動運転を終了させた後、ノズルバック動作を実行し、連続自動運転の終了の後に、オペレータによる手動運転モードへの移行を指示する操作がなされたときに、ノズルバックを行う運転条件設定である場合には、オペレータが手動運転モードへの移行を指示したタイミングで、コントローラ３４はノズルバック動作を実行する。

本発明の一実施形態に係る縦型射出成形機の要部構成を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る縦型射出成形機のコントローラによる制御処理フローを示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る縦型射出成形機のコントローラによって制御実行される、連続自動運転の最終成形サイクル中における各工程を時間軸に沿って示す説明図である。射出成形機における連続自動運転の１成形サイクル中の各工程を時間軸に沿って示す説明図である。

符号の説明

１固定ダイプレート
１ａ中心開口
２固定側金型
２ａ樹脂注入口
３可塑化・射出ユニット
４下側保持盤
５上側保持盤
６案内軸
７加熱シリンダ
８ノズル
９スクリュー
１０移動体
１１プーリ体
１２計量用サーボモータ
１３駆動プーリ
１４ボールネジ機構
１４ａナット体
１４ｂネジ軸
１５プーリ
１６射出用サーボモータ
１７駆動プーリ
１８支軸
１８ａネジ部
１９プーリ・ナット体
２０ノズルタッチ／バック用サーボモータ
２１駆動プーリ
３１、３２、３３サーボドライバ
３４コントローラ
３４ａメモリ

Claims

加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリューをもち、マシンの動作制御を司るコントローラにより制御されて、連続自動運転時に、型締め工程、射出工程、計量工程、サックバック工程、型開き工程およびエジェクト工程をこの順に繰り返すインラインスクリュー式の射出成形機において、
前記コントローラは、実行中の成形サイクルがあらかじめ設定された連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、当該最終の成形サイクルにおける計量工程およびサックバック工程を行わない制御を実行することを特徴とする射出成形機。