JPH0149092B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は成形材料、特に押出装置、射出装置及
び射出成形用金型装置の組合わせに関する。

一般にプラスチツクの成形は主原料である合成
樹脂の熱可塑性を利用して行なわれる。樹脂や副
資材等の性質によつて様々な加工方法があるが、
合成樹脂の熱に対する性質、即ち、熱可塑性或い
は熱硬化性を利用する成形方法がその殆んどを占
めている。

このような成形方法としては、圧縮成形、トラ
ンスフア成形、射出成形、押出成形、ブロー成
形、カレンダ加工等々がある。

これらのうちで、熱可塑性の成形材料を補給器
からシリンダ内に供給し、回転自在に、且つ軸方
向に摺動自在に設けたスクリユウによつて加熱部
に送り、加熱部で加熱、加圧されて可塑状となつ
た成形材料を上記シリンダの先端部に設けたノズ
ルから金型のキヤビテイ内に射出することによつ
て成形する成形装置は公知であり、熱可塑性の材
料の成形に広く用いられており、更には熱硬化性
の成形材料にも使われている。

上記のようなスクリユウ式射出成形装置では、
スクリユウの回転によつて成形材料であるプラス
チツクのペレツトに圧力を加えつゝ、シリンダか
らの熱伝導に加えてスクリユウの回転に伴つて生
じる剪断熱によつてペレツトを加熱加圧し、溶融
した成形材料をシリンダの先端部に設けたノズル
から金型のキヤビテイ内に高圧で射出し、成形す
るものであるが、射出プラスチツクの、主として
その量の精密制御が充分でなく、又各駆動及び加
熱装置の相互関係を制御する自動化が不充分であ
るため、大型で複雑な形状の製品を成形しようと
すると、必ずしも最良の品を得ることができない
という問題点があつた。

又、実公昭58−48114号公報、特開昭55−77542
号公報等には、スクリユウ式押出装置と、ピスト
ン式の射出シリンダ装置とを組み合わせたものが
開示されているが、これは両装置間にチエツクバ
ルブが設けられていないので、(1)射出シリンダの
圧力を上げるとスクリユウ式押出装置に成形材料
が逆流してしまい、正確な計量ができない、(2)
又、そのため充分な射出圧力が得られず、射出シ
リンダを設けた意義が失われる、(3)射出シリンダ
装置とスクリユウ式押出装置の間を往復せしめら
れる成形材料樹脂が変質するおそれがある、(4)こ
の装置では射出速度をコントロールすることがで
きない等々の問題がある。

一般に、大型で複雑な形状の成形品を得るため
には、金型内に、所定量の樹脂を、所定の高圧力
で、所定のプログラムにより制御された速度で圧
入する必要がある。

本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
り、その目的とするところは、金型のキヤビテイ
内へ成形材料樹脂を所定の高圧力で、所定量づつ
正確に、かつ所定のプログラムにより制御された
速度で圧入し得ると共に、これらの装置の駆動及
び加熱装置等の作動を相互に関連させて最適制御
し得る自動化された成形装置を提供することにあ
る。

而して、その要旨とするところは、熱可塑性の
成形材料を補給器からシリンダ内に供給し、これ
を回転自在に支承したスクリユウによつて上記シ
リンダの加熱部に送り、加熱、加圧されて可塑状
となつた成形材料の流れを上記シリンダの先端部
に設けたブレーカプレートによつて均一化したの
ちノズルから押し出すスクリユウ式押出装置と、 上記スクリユウ式押出装置のノズルから可塑状
となつた成形材料をシリンダチユーブ内に受け入
れ、これをシリンダヘツドに設けたノズルから精
密に制御された所定量の成形材料を射出する射出
シリンダ装置と、 スクリユウ式押出装置と射出シリンダ装置との
間の成形材料輸送路に設けられるチエツクバルブ
と、 加熱部及び冷却部を有する下型及び上型と、こ
れら上下型を接離させる装置とから成り、上記射
出シリンダ装置のノズルから可塑状となつた成形
材料を上記上下型間に形成されるキヤビテイ内で
成形する射出成形用金型装置と、 予め定められたプログラムに従い、上記スクリ
ユウ式押出装置、射出シリンダ装置及び射出成形
用金型装置の動作を制御する制御装置と、 により成形装置を構成し、これらを最も好ましい
タイミングで作動させ、加熱、冷却することによ
り大型で複雑な形状の成形品を最良の状態で成形
し得るようにすることにある。

以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明
する。

図面第１図は本発明に係る成形装置の一実施例
を示す説明図、第２図は射出シリンダ装置部分の
他の実施例の説明図である。

図中、１はスクリユウ式押出装置２、射出シリ
ンダ装置３、射出成形用金型装置４及びこれらを
制御する数値制御装置を含む制御装置５から成る
成形装置である。

而して、スクリユウ式押出装置２は、シリンダ
６、スクリユウ７、ブレーカプレート８、金網
９、加熱用コイル１０，１０、ノズル１１、チエ
ツクバルブ１２、補給器１３、コンパクタ１４、
モータ１５、エンコーダ１６、モータ１７、エン
コーダ１８及びインバータ１９から成る。

而して、射出シリンダ装置３は、この実施例の
場合、各射出毎に所定単位射出量の成形材料の供
給を受けることにより、正確に所定量の射出が行
なえるように構成したもので、シリンダチユーブ
２０，２１、シリンダヘツド２２，２３，２４、
ピストン２５，２６、ピストンロツド２７、自動
弁２８，２９、ノズル３０、加熱用コイル３１及
びインバータ３２から成り、成形材料を供給によ
り受け入れ充填し、そして射出するシリンダチユ
ーブ２０、ヘツド２２及びピストン２５とによつ
て形成される内容積空間は、精密な所定量となる
ように製作されている。

而して、射出成形用金型装置４は、テーブル３
３、ガイド軸３４，３４、固定盤３５、ナツト３
６，３６、取付板３７、断熱板３８、受板３９、
スペーサブロツク４０、ブツシユ４１、型バルブ
４２、下型４３、加熱用コイル４４，４４、上型
４５、加熱用コイル４６，４６、ガイド受板４
７，４７、上型取付板４８、送りねじ４９、モー
タ５０、モータブラケツト５１、スライダ５２、
スライダ受板５３、スライダガイド板５４、エン
コーダ５５及びインバータ５６から成る。

先ず成形装置１のスクリユウ式押出装置２に就
いて説明する。

モータ１７は、その駆動軸をスクリユウ７の後
端部に接続され、スクリユウ７を回動せしめ、回
転量及びモータトルクの変化を検出するエンコー
ダ１８が設けられている。

スクリユウ７はシリンダ６内に回動自在に設け
られ、モータ１７の駆動によつて回動し、補給器
１３から供給される成形材料であるプラスチツク
のペレツトを加熱部に送り出すと同時にその際に
生じる剪断熱により成形材料を加熱し、加熱部で
加熱加圧されて可塑状となつた成形材料をシリン
ダ６の先端部に設けたノズル１１からチエツクバ
ルブ１２を介して射出シリンダ装置３の定量射出
用のシリンダチユーブ２０内に押し出すものであ
る。

スクリユウ７の先端部とノズル１１との間には
多数の孔を有するブレーカプレート８及びこれに
保持された金網９を設け、これによつて成形材料
の流れを均一にし、成形材料をよく混練して加熱
を均一化するものである。

補給器１３はシリンダ６の上部に取り付けら
れ、成形材料であるプラスチツクのペレツトをシ
リンダ６内に密閉状態でコンパクタ１４及びモー
タ１５により圧縮供給するものであり、その回転
量を検出するエンコーダ１６が設けられている。

加熱用コイル１０，１０はシリンダ６内にスク
リユウ７を囲んで複数設けられ、インバータ１９
を介して図示せぬ電源装置から電力が供給されて
シリンダ６を加熱するものである。

シリンダ６の加熱用コイル１０，１０の設けら
れた部分は加熱部を構成し、成形材料はこの加熱
部でシリンダ６の内周面からの熱伝導によつて加
熱されるものである。

ノズル１１はチエツクバルブ１２を具備し、シ
リンダ６の先端部に取り付けられる。

而して、成形材料が補給器１３からシリンダ６
内に供給されるとモータ１７の駆動によつてスク
リユウ７が回転し、成形材料はシリンダ６の加熱
部に送り出され、ここで加熱、加圧されて流動化
し、更にシリンダ６の先端部に取り付けたノズル
１１からチエツクバルブ１２を介して定量射出用
のシリンダチユーブ２０内に注入される。

チエツクバルブ１２は、例えばボールチエツク
等の逆止弁であり、シリンダ６から定量射出用の
シリンダチユーブ２０への成形材料の通過は許容
するが、逆方向への流れは阻止するものであり、
これによつて、シリンダチユーブ２０から後述す
る金型装置４のキヤビテイ内へ押し出される成形
材料の量を常に一定に保つ役割を果たすようにな
つている。

即ち、ピストン２５が図中右方に移動して成形
材料を金型装置４のキヤビテイ内に押し出すとき
は、チエツクバルブ１２が設けられているため成
形材料を相当高圧力で、かつ所望の速度で押し出
すことができ、更にその圧力、速度を自在に制御
でき、成形材料がスクリユウ式押出装置２のシリ
ンダ６内に逆流することがなくなるので、金型装
置４のキヤビテイ内へ注入される成形材料の計量
精度が、チエツクバルブ１２を設けない場合に比
べて大幅に向上するものである。

而して、次に成形装置１の射出シリンダ装置３
に就いて説明する。

射出シリンダ装置３は、シリンダチユーブ２
０、２１内に各々摺動自在にピストン２５，２６
を設け、シリンダチユーブ２０，２１の両端開口
にそれぞれシリンダヘツド２２，２３，２４を介
して一連に取り付け、シリンダヘツド２２に設け
た孔に摺動自在に挿通し、一端をピストン２５に
取り付け他端をピストン２６に取り付けたピスト
ンロツド２７を設け、シリンダチユーブ２１の外
周の両端にピストン２６の作動をさせる自動弁２
８，２９を各々設け、シリンダヘツド２２にノズ
ル３０を取り付け、シリンダチユーブ２０の外周
にインバータ３２から図示しない電源装置の電力
の供給を受け、シリンダチユーブ２０を加熱し、
成形材料の溶融状態を保つための加熱用コイル３
１を設けた構成となつているものである。

射出シリンダ装置３の作動は、各サイクルの初
期にはピストン２５，２６は各々シリンダチユー
ブ２０，２１内で右側の移動終端にあり、溶融し
た成形材料がノズル１１からシリンダチユーブ２
０内に注入されるのと同期してシリンダチユーブ
２１内に自動弁２８，２９の作動により図示せぬ
油圧ユニツトから油圧が供給されてピストン２６
がピストンロツド２７を介してピストン２５と共
に図中左方移動終端迄正確に移動する迄成形材料
の注入が行なわれ、注入成形材料の量は常に正確
に所定の一定量となるようになつている。

次に、ピストン２５が自動弁２８，２９の作動
により図示せぬ油圧ユニツトから油圧が供給され
てピストン２６と共にピストンロツド２７を介し
てシリンダヘツド２２方向の移動終端迄移動し、
成形材料をノズル３０から次に説明する射出成形
用金型装置４のキヤビテイ内に正確に所定量射出
し保圧状態で成形するもので、シリンダチユーブ
２０とヘツド２２及びピストン２５によつて形成
される内容積空間は、次の金型装置４へ成形材料
を射出する該射出成形材料の精密な秤又は枡とな
つている。

而して、次に成形装置１の射出成形用金型装置
４に就いて説明する。

下型４３は、内部に加熱用コイル４４，４４を
有し、テーブル３３上に取付板３７、断熱板３
８、受板３９、スペーサブロツク４０及びブツシ
ユ４１を介して固定されている。

又ノズル３０から溶融した成形材料を通すスプ
ルー、ランナーが受板３９及びブツシユ４１内に
設けた型バルブ４２を介して下型４３のキヤビテ
イ内に通じるように設けられている。

上型４５は、ガイド軸３４，３４、固定盤３
５、上型取付板４８及び送りねじ４９を介して昇
降自在に支承されており、又、内部に加熱用コイ
ル４６，４６を有し、下型４３のキヤビテイ内で
所望の形状の成形品を得る突出部を有する。

加熱用コイル４４，４４及び４６，４６は、下
型４３及び上型４５の内部に複数設けられ、イン
バータ５６を介して図示せぬ電源装置から電力が
供給されて下型４３及び上型４５を加熱し、溶融
した成形材料が金型キヤビテイ内の各部に万遍な
く行き渡るようにした後、下型４３及び上型４５
を冷却し、成形するためのものである。

断熱板３８は下型４３の熱がテーブル３３に逃
げないように、受板３９と取付板３７の間に取り
付けられるものである。

上型４５は、テーブル３３上に下型４３を跨ぐ
ようにそれぞれ４本立設したガイド軸３４，３４
の上端にナツト３６，３６で取り付けた固定盤３
５と、固定盤３５に設けたねじ孔に螺合する送り
ねじ４９と、送りねじ４９の一端に回動自在に且
つ軸方向に係止して設けた上型取付板４８を介し
て昇降自在に取り付けられており、又、モータ５
０は、その回転軸が送りねじ４９に取り付けら
れ、且つ固定盤３５上に立設し、スリツドを有す
るスライダガイド板５４にモータブラケツト５１
を介してスライダ５２及びスライダ受板５３によ
り摺動自在に取り付けられる。

又、上型４５は、モータ５０の駆動による送り
ねじ４９の回動で送りねじ４９に螺合した固定盤
３５のねじ孔に沿つて送りねじ４９が移動するこ
とによつて、４本のガイド軸３４，３４を案内に
して所定の位置間を昇降するものであり、下型４
３に重ね合わせた位置で所望の成形品を得る金型
キヤビテイを形成するように型締めが行なわれ
る。

而して、数値制御装置を含む制御装置５は成形
装置１のスクリユウ式押出装置２、射出シリンダ
装置３及び射出成形用金型装置４の全体を自動制
御するものであり、その作動に就いて説明する。

先ず、制御装置５は、スクリユウ式押出装置２
のコンパクタ１４駆動用モータ１５及びエンコー
ダ１６の制御により補給器１３から成形材料をシ
リンダ６内に供給し、モータ１７及びエンコーダ
１８の制御によりスクリユウ７を回動し、且つ加
熱用コイル１０，１０をインバータ１９を介して
の制御により成形材料を加熱溶融し、シリンダ７
の先端のノズル１１の射出口から溶融した成形材
料を射出シリンダ装置３のシリンダチユーブ２０
で秤られ所定量を注入するものである。

又、制御装置５は、予めインバータ３２を介し
て加熱用コイル３１の制御により加熱されたシリ
ンダチユーブ２０内に溶融した成形材料が注入さ
れるのと同期して、射出シリンダ装置３の自動弁
２８，２９の制御によりピストン２５，２６を右
側の移動終端から左方の図に示す所定移動終端位
置へと移動させて所定量の成形材料の注入を行な
い、次いで自動弁２８，２９の制御によりピスト
ン２５，２６を図に示す位置から右方に移動させ
ると共に射出成形用金型装置４の型バルブ４２の
制御により、予め型締め用モータ５０及びエンコ
ーダ５５の制御により上型４５を移動させ、下型
４３上に型締めを行ない、且つインバータ５６を
介して加熱用コイル４４，４４及び４６，４６の
制御により加熱された下型４３及び上型４５のキ
ヤビテイ内に、シリンダチユーブ２０により所定
量の計量が行なわれた溶融成形材料を、ノズル３
０から射出し、保圧状態で加熱を止め、下型４３
及び上型４５を自然に又は図示されていない冷却
装置により冷却し成形するものである。

第２図は、射出シリンダ装置３に関する本発明
の他の実施例を示すもので、前述第１図と同一符
号又は同一符号に肩符′付きで示したものは、同
一物又は同一若しくは同種機能物を示す。

図に於て、シリンダチユーブ２０′とシリンダ
ヘツド２２′及び２３′或いは更にピストン２５′
によつて形成される所の成形材料がノズル１１か
らチエツクバルブ１２を介して注入充填される空
間内容積は、ピストン２５′の右側への駆動移動
によりノズル３０から射出成形用金型装置４に射
出される１回当りの射出量の例えばｎ倍又はその
前後の適宜の大きさに構成されており、前記射出
成形に当り、ピストン２５′の右側への押出し移
動の量、長さを、射出のシークエンスに合わせて
正確に位置制御された間歇移動とすることによ
り、各射出成形毎の成形材料の射出量を精密に制
御するものである。

即ち、この実施例ではピストンロツド２７の他
端には、ロツド２７軸に平行な案内部に案内され
るすべり子５７が設けられており、該すべり子５
７は前記ロツド２７軸の延長線上の位置にある回
転軸５８に設けられたクランク５９に連桿６０を
介して連結される。

前記回転軸５８には、駆動電動機６３の出力回
転軸６４に設けられたピニオン歯車６２と噛み合
う歯車６１が設けられておりクランク５９が駆動
される。６５は前記電動機６３の出力回転軸６４
に設けられたエンコーダで、電動機６３、即ちク
ランク５９の回転角、従つてすべり子５７及びロ
ツド２７を介するピストン２５′のシリンダチユ
ーブ２０内の位置を検出し、電動機６３の入力６
６に制御装置５を介して作動、停止の正確な制御
信号を与える。又その際同時に電動機６３の作動
時に於ける回転速度、即ちピストン２５′の移動
速度をも制御する。

従つて、シリンダチユーブ２０′内にノズル１
１から一旦成形材料が所定量充填されると、射出
金型成形装置装置４に於ける成形の都度、電動機
６３は制御駆動されてピストン２５′を駆動し、
一射出成形当りに必要な適量の成形材料をノズル
３０から射出し、何回かの射出によつて成形材料
が無くなると、ノズル１１からの充填工程に移行
するものであつて、前述第１図の実施例の場合と
同様、射出金型成形装置４への成形材料の精密に
制御された所定量のものとして射出することが可
能である。

この実施例では、ピストン２５′の移動駆動に
電動機によつて回転駆動されるクランクを使用し
た場合について説明を加えたが、例えば工作機械
等のラムやテーブル等の送り機構の如く、ねじと
之に噛み合うねじ又はナツト、或いは更に歯車等
を組合せた移動送り機構であつても良いことは勿
論である。

本発明は叙上の如く構成されるから、本発明に
よるときは、各駆動及び加熱装置等の相互関係を
検出、判定し、演算し、これらを最適制御するこ
とにより大型で複雑な形状の成形品に於ても最良
の品を得ることができ、且つ手間の掛からない自
動化した成形装置を提供し得るものである。

尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定される
ものではなく、例えば、射出成形用金型装置の上
型の作動装置にモータ及び送りねじを用いたが、
油圧シリンダ又はトグル機構を用いても良く、
又、下型及び上型内部に冷却のための水穴を備え
るようにしても良く、又金型内の加熱用コイルは
公知のカートリツジヒータを用いても良く、又、
各要素の構成は本発明の目的の範囲内で自由に設
計変更できるものであり、本発明はそれらの総て
を包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る成形装置の一実施例を示
す説明図、第２図は射出シリンダ装置部分の他の
実施例の説明図である。 １……成形装置、２……スクリユウ式押出装
置、３……射出シリンダ装置、４……射出成形用
金型装置、５……制御装置、６……シリンダ、７
……スクリユウ、８……ブレーカープレート、９
……金網、１０……加熱用コイル、１１……ノズ
ル、１２……チエツクバルブ、１３……補給器、
１４……コンパクタ、１５……モータ、１６……
エンコーダ、１７……モータ、１８……エンコー
ダ、１９……インバータ、２０，２１……シリン
ダチユーブ、２２，２３，２４……シリンダヘツ
ド、２５，２６……ピストン、２７……ピストン
ロツド、２８，２９……自動弁、３０……ノズ
ル、３１……加熱用コイル、３２……インバー
タ、３３……テーブル、３４……ガイド軸、３５
……固定盤、３６……ナツト、３７……取付板、
３８……断熱板、３９……受板、４０……スペー
サブロツク、４１……ブツシユ、４２……型バル
ブ、４３……下型、４４……加熱用コイル、４５
……上型、４６……加熱用コイル、４７……ガイ
ド受板、４８……上型取付板、４９……送りね
じ、５０……モータ、５１……モータブラケツ
ト、５２……スライダ、５３……スライダ受板、
５４……スライダガイド板、５５……エンコー
ダ、５６……インバータ、５７……すべり子、５
８……回転軸、５９……クランク、６０……連
桿、６１……歯車、６２……ピニオン歯車、６３
……電動機、６４……出力回転軸、６５……エン
コーダ、６６……入力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記(a)項乃至(e)項記載の構成要素から成る成
   形装置。 (a) 熱可塑性の成形材料を補給器１３からシリン
   ダ６内に供給し、これを回動自在に支承したス
   クリユウ７によつて上記シリンダ６の加熱部に
   送り、加熱、加圧されて可塑状となつた成形材
   料の流れを上記シリンダ６の先端部に設けたブ
   レーカプレート８によつて均一化したのちノズ
   ル１１から押し出すスクリユウ式押出装置２。 (b) 上記スクリユウ式押出装置２のノズル１１か
   ら可塑状となつた成形材料をシリンダチユーブ
   ２０，２１内に受け入れ、これをシリンダヘツ
   ド２２，２３，２４に設けたノズル３０から精
   密に制御された所定量の成形材料を射出する射
   出シリンダ装置３。 (c) スクリユウ式押出装置２と射出シリンダ装置
   ３との間の成形材料輸送路に設けられるチエツ
   クバルブ１２。 (d) 加熱部及び冷却部を有する下型４３及び上型
   ４５と、これら上下型を接離させる装置とから
   成り、上記射出シリンダ装置３のノズル１１か
   ら可塑状となつた成形材料を上記上下型４５，
   ４３間に形成されるキヤビテイ内で成形する射
   出成形用金型装置４。 (e) 予め定められたプログラムに従い、上記スク
   リユウ式押出装置２、射出シリンダ装置３及び
   射出成形用金型装置４の動作を制御する制御装
   置５。