JP6940665B1 - 射出成形機、射出成形機の射出成形方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
また従来から、成形材料として熱可塑性樹脂原料に可塑剤、充填材、着色剤、強化材、その他各種配合剤を加えて混合して射出成形することにより機能性や強度の高い製品を製造することも盛んに行われている。
また、着色剤等の配合剤をマスターバッチペレットとして所望の熱可塑性樹脂とともに射出成形機に投入して所定の成形品を製造する場合、熱可塑性樹脂との混錬が不十分であると、可塑化が不均一となって成形品に色ムラができてしまう等の問題が生じていた。
よって、難成形樹脂を射出成形することが困難であることの問題や、配合剤の熱可塑性樹脂中への分散混合が不十分となる問題を改善するために、様々な取り組みがなされている。
特許文献2は、可塑化工程において、スクリュの下流側に溶融樹脂を充填させた後に、スクリュを後退させながら逆転および正転させて強化繊維を撹拌させる射出成形方法が開示されており(その段落0028−0029、図3)、プリプラ方式の射出成形機の可塑化装置にこの発明を適用する場合は、可塑化スクリュが前進及び後退できる構造および制御とする必要があることが記載されている(その段落0061)。
特許文献3は、射出成形法で成形する対象の樹脂が高粘度で難成形樹脂である場合、その難成形樹脂に高圧下でガスを溶解させて難成形樹脂の粘度を低下させて射出を行う構造が開示されている。
また、特許文献2の発明をスクリュプリプラ式射出装置に適用した場合、可塑化スクリュを前進および後退させる構造を追加する等の設計変更が必要となり、従来から使用されているプリプラ式射出装置から構造変更を余儀なくされてしまう。
また本発明は、可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、射出室内を往復移動するプランジャを有する射出ユニットを備えた射出成形機の射出成形方法であって、前記スクリュを正転方向に回転させて前記成形材料を前記可塑化シリンダから前記射出室内へ押し出して前記プランジャを後退させた後、前記プランジャを計量完了位置で停止させる計量工程と、前記計量工程の後に前記スクリュを逆転方向に回転させて前記プランジャを前進させ、前記成形材料を前記射出室内から前記可塑化シリンダへ押し出す押戻し工程を行うことを特徴とする。
さらに本発明は、可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、射出室内を往復移動するプランジャを有する射出ユニットを備えた射出成形機のプログラムであって、前記スクリュを正転方向に回転させて前記成形材料を前記可塑化シリンダから前記射出室内へ押し出して前記プランジャを後退させた後、前記プランジャを計量完了位置で停止させる計量工程と、前記計量工程の後に前記スクリュを逆転方向に回転させて前記プランジャを前進させ、前記成形材料を前記射出室内から前記可塑化シリンダへ押し出す押戻し工程を行わせることを特徴とする。
ここで、「スクリュ」とは実施例において可塑化スクリュを指し、また「プランジャ」とは実施例において射出プランジャを指すものとする。
また本発明の射出成形方法は、前記計量工程と前記押戻し工程は複数サイクル行われることを特徴とする。
(1.1 射出成形機1の全体構成)
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明の射出成形機1を示す概略構成図である。本発明の射出成形機1は、機台9上に、型締装置2、射出装置3が配置され、さらに、制御装置4の本体が機台9内に設けられ、制御装置4の操作パネルユニット40が型締装置2と射出装置3の間に設けられる。また、制御装置4の本体は、操作パネルユニット40内に設けられてもよい。
型締装置2は、タイバ10によって連結された固定プラテン11とバックプラテン12と、それらのプラテン間で移動する可動プラテン13、そして、可動プラテン13を固定プラテン11に対して進退させて押圧する型締駆動装置14を機台9の上に備える。固定プラテン11には、金型20の固定側金型20aが取り付けられ、可動プラテン13には、金型20の可動側金型20bが取り付けられる。金型20の取り付けは、複数個の金型取り付け部材16によって固定プラテン11側または可動プラテン13側に締め付けて固定するようにされる。型締駆動装置14は、可動プラテン13を可動側金型20bとともに進退させて型開閉し、押圧して型締めする装置であり、例えば油圧駆動あるいは電動油圧駆動の直圧式型締装置やトグル式型締装置などがある。成形材料を可塑化して射出する射出装置3は、型締装置2の固定プラテン11側に配置される。
射出装置3では、樹脂材料を可塑化して溶融する可塑化ユニット5と、その溶融樹脂を金型20内のキャビティ空間21に向かって射出充填する射出ユニット6とが別設され、それらが溶融樹脂の連通路7aを有する連結部材7で接続されている。
図5は、本発明の実施形態における制御装置4の構成を示すブロック図である。
制御装置4は、操作パネルユニット40が設けられ、ハードディスクなどの記憶装置(記憶部)41、基板に配設された少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)とキャッシュメモリ(二次キャッシュ)を含む演算装置、専用のスロットに差し込まれた増設のRAM(Random Access Memory)、各種インターフェースのような付属部品が1つの収納された筐体とで構成される。
また、射出制御部423は回転駆動装置52を駆動して、可塑化スクリュ51を正転方向CWまたは逆転方向CCWに回転制御を行う。
図6は、上記実施形態の可塑化計量工程における射出装置3の動作を説明するための説明図(その1)であり、図7は、上記実施形態の可塑化計量工程における射出装置3の動作を説明するための説明図(その2)である。図8は、上記実施形態の可塑化計量工程の流れを示すフロー図である。
本実施形態においては、以上のように構成された射出成形機1を使用して射出工程(S01)、保圧工程(S02)、可塑化計量工程(S03)の順に成形サイクルが繰り返し行われる。以下の説明においては発明の技術的特徴である可塑化計量工程(S03)について主に説明を行う。
溶融樹脂は、可塑化スクリュ51の正転方向CWの回転によって連通路7a、62aを通して射出室65内へ押し出され、溶融樹脂が射出室65に送り出されるに伴って射出プランジャ61が溶融樹脂の背圧により後退し、その後退量がリニアスケール68等の位置検出装置で検出される(S303)。やがて、射出プランジャ61の後退位置が計量完了位置に達したときに可塑化スクリュ51の回転を停止する(計量工程:S304)。
次に、射出駆動装置64により射出プランジャ61を予め設定された時間だけ前進させるとともに、可塑化スクリュ51を逆転方向CCWに回転させる(押戻し工程:S305)。射出室65内の溶融樹脂は射出プランジャ61からの圧力および可塑化スクリュ51の逆転方向CCWの回転により、射出室65内から連通路62a、7aを通して連通路7aの開口7bから可塑化シリンダ50内に押し戻される。このとき、逆止駆動装置53は、押し戻される溶融樹脂に作用する圧力により可塑化スクリュ51の後退を許容して、可塑化シリンダ50側の連通路7aの開口7bは開いた状態となっている(図7)。溶融樹脂は、連通路7a、62aを介しての射出室65内から可塑化シリンダ50への移動やヒータ69による加熱、逆転方向CCWに回転している可塑化スクリュ51による剪断発熱によって可塑化溶融が促進する。
そして、射出駆動装置64は射出プランジャ61の前進動作を停止して、回転駆動装置52は可塑化スクリュ51の回転を停止し(S306)、今度は可塑化スクリュ51を正転方向CWに回転する(S308)。溶融樹脂は可塑化スクリュ51による剪断発熱とヒータ69による加熱によってさらに可塑化溶融され、可塑化スクリュ51の正転方向CWの回転によって連通路7a、62aを通して射出室65内へ押し出され、射出プランジャ61が溶融樹脂の背圧により後退し、その後退量がリニアスケール68等の位置検出装置で検出される。やがて、射出プランジャ61の後退位置が計量完了位置に達したときに可塑化スクリュ51の回転を停止する(S303−S304)。
計量工程および押戻し工程は、あらかじめ設定された回数繰り返し行われる(S307)。
よって難成形樹脂であっても簡単に射出成形することが可能で、可塑性樹脂と配合剤を均一に混合することが可能となる。
図9は、本発明の第2の実施形態における射出成形機100の要部を示す概略図であり、図10は、上記実施形態の細孔板70を示す斜視図である。図11は、上記実施形態の細孔板70を示す平面図である。
本発明の第2の実施形態における射出成形機100は、混錬性を向上するために溶融樹脂の流通経路に細孔板70を設けたものであって、その他の構成は第1の実施形態の射出成形機1と同様であるため、同様の機能および構成を有するものに関しては、第1の実施形態と同様の符号を付して、その説明を省略する。
細孔板70の細孔71aの径や形状および数は、対象とする溶融樹脂や混在する配合剤の種類に基づいて適宜設定することができ、細孔71aの形状は、円形状や楕円形状、線状等、種々の形状を組み合わせて使用することが可能である。
2 型締装置
3 射出装置
4 制御装置
5 可塑化ユニット
6 射出ユニット
7 連結部材
7a 連通路
8 ホッパ
9 機台
10 タイバ
11 固定プラテン
12 バックプラテン
13 可動プラテン
14 型締駆動装置
16 部材
20 金型
20a 固定側金型
20b 可動側金型
21 キャビティ空間
40 操作パネルユニット
41 記憶部
42 制御部
421 成形制御部
422 型締制御部
423 射出制御部
50 可塑化シリンダ
51 可塑化スクリュ
52 回転駆動装置
53 逆止駆動装置
60 射出シリンダ
60a 射出シリンダ孔
61 射出プランジャ
61a 先端面
62 ノズルシリンダ
62a 連通路
62b 前壁
63 射出ノズル
63a 射出孔
64 射出駆動装置
65 射出室
66 カップリング
67 ロードセル
68 リニアスケール
69 加熱器(ヒータ)
70 細孔板
Claims (7)
- 可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、前記可塑化ユニットから射出シリンダの射出室内に供給された前記成形材料を金型内に射出する射出ユニットと、前記可塑化ユニットと前記射出ユニットの動作を制御する射出制御部を備え、
前記可塑化ユニットは、前記スクリュを回転させる回転駆動装置を有し、
前記射出ユニットは、前記射出室内を往復移動するプランジャと、前記プランジャを往復移動させる射出駆動装置を有し、
前記射出制御部は、前記射出駆動装置を駆動して前記プランジャを前記射出室内で後退および前進させるとともに、前記回転駆動装置を駆動して前記スクリュを正転方向および逆転方向に交互に回転させることで、前記成形材料が前記可塑化シリンダ内から前記射出室内までの流通経路を往復するように制御することを特徴とする射出成形機。 - 前記射出制御部は、
前記回転駆動装置を駆動して前記スクリュを正転方向に回転させ、前記成形材料を前記可塑化シリンダ内から前記射出室内へ押し出して前記プランジャを後退させて、前記プランジャを計量完了位置で停止させ、
前記回転駆動装置を駆動して前記スクリュを逆転方向に回転させるとともに前記射出駆動装置を駆動して前記プランジャを前進させ、前記成形材料を前記射出室内から前記可塑化シリンダ内へ押し戻すことを特徴とする請求項1記載の射出成形機。 - 前記射出制御部は、前記スクリュの正転方向、逆転方向の回転および前記プランジャの後退、前進を複数サイクル行わせることを特徴とする請求項1または2記載の射出成形機。
- 前記流通経路に細孔板を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の射出成形機。
- 可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、射出室内を往復移動するプランジャを有する射出ユニットを備えた射出成形機の射出成形方法であって、
前記スクリュを正転方向に回転させて前記成形材料を前記可塑化シリンダから前記射出室内へ押し出して前記プランジャを後退させた後、前記プランジャを計量完了位置で停止させる計量工程と、
前記計量工程の後に前記スクリュを逆転方向に回転させて前記プランジャを前進させ、前記成形材料を前記射出室内から前記可塑化シリンダへ押し出す押戻し工程を行うことを特徴とする射出成形機の射出成形方法。 - 前記計量工程と前記押戻し工程は複数サイクル行われることを特徴とする請求項5記載の射出成形機の射出成形方法。
- 可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、射出室内を往復移動するプランジャを有する射出ユニットを備えた射出成形機のプログラムであって、
前記スクリュを正転方向に回転させて前記成形材料を前記可塑化シリンダから前記射出室内へ押し出して前記プランジャを後退させた後、前記プランジャを計量完了位置で停止させる計量工程と、
前記計量工程の後に前記スクリュを逆転方向に回転させて前記プランジャを前進させ、前記成形材料を前記射出室内から前記可塑化シリンダへ押し出す押戻し工程を行わせることを特徴とする射出成形機のプログラム。
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