JPH0226721A - 射出成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、射出成形機におけるスクリュー式の射出装置
に関する。

［従来の技術］ この種スクリュー式の射出装置においては、公知のよう
に、ホッパーから加熱シリンダ内へ供給された樹脂材料
は、加熱シリンダ内部のスクリューの一方向回転によっ
て混練されながらスクリュー溝に沿って加熱シリンダの
先端部に送られる。

そして、樹脂材料はバンドヒータで加熱された加熱シリ
ンダから伝達される熱と、スクリューの混練作用による
、樹脂材料間並びに樹脂材料−金属表面間の摩擦発熱に
よって昇温し、可塑化溶融されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述したような外部加熱とスクリューの単純
な一方向回転による樹脂の可塑化メカニズムでは、可塑
化条件の変更（スクリュー回転数、外部加熱温度、背圧
）だけでは多種の樹脂材料総べてにわたって均一に可塑
化することが困難であった。このため、細かい要望に対
応するためには、スクリューデザインの変更、例えば、
Ｌ／Ｄ　（スクリュー有効長さ／スクリュー径”）　、
　Ｐ／Ｄ　（スクリューネジ溝のピッチ／スクリュー径
）、スクリューにおける供給部、圧縮部、計量部の配分
比。

スクリュー各部のネジ溝の深さ等の変更を行って、均一
可塑化を図ることを予価なくされていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、同一スクリューによって広範囲の樹脂材
料の混練・可塑化できることが望まれるこの種射出成形
機の射出装置にあって、上記したようにスクリューデザ
インの異なるスクリューを多数用意しておくということ
は、経済性及び取替え作業性等の点で問題がある上、ス
クリューデザインの変更のみではより高均一な可塑化を
達成するには限界のあるものであった。

従って、本発明の解決すべき技術的ＩＩ題は上記した従
来技術のもつ問題点を解消することにあり、その目的と
するところは、スクリューデザインの変更を行なわなく
ても、一種類のスクリューで比較的広範な樹脂材料を均
一に可塑化可能な射出成形機の射出装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記した目的は、加熱シリンダ内のスクリュー
の回転によって樹脂材料を混練・可塑化すると共に、射
出シリンダによって前記スクリューを急速前進させて溶
融樹脂を金型内へ射出する射出成形機の射出装置におい
て、前記スクリューを周期的に正逆転させることによっ
て樹脂材料を混練・可塑化（チャージ）するように、構
成することによって達成される。

［作用コ 本発明は上記したように、スクリューを周期的に正逆転
させることによって樹脂材料を混練・可塑化するように
しているので、加熱シリンダ内壁とスクリュー外周部と
の間の溶融プールゾーン（流動域）における樹脂（溶融
樹脂と未溶融樹脂）は、効果的に前後運動して、高均一
に可塑化溶融される。

即ち、樹脂材料の流動域における挙動の詳細な解析は困
難であるが、スクリューが第２図の矢印Ｘ方向に回転（
正回転）している時、スクリューの回転輸送作用に基づ
くノズル方向Ｙに向う推進流Ｑ１と、スクリュー前後部
の圧力差に基づく反ノズル方向に向う背圧流Ｑ２とが発
生し、雨音Ｑ１、Ｑ２の複合作用でスクリューの山に略
直角な面に横流れＱ３を生じ、また、もれ流れＱ４も発
生するとされている。そして、実際にはこれら４種類の
流れは別個に発生するのではなく、合成された複雑な流
れとなって混練・可塑化が行われる。

ところで、本発明においてはスクリューを周期的に正逆
転させているので、スクリューの逆転時には上記した正
回転時とは異なる合成流が生成され、正転、逆転を繰返
すことによって溶融樹脂はより効果的に高均一に混練さ
れることが確認された。なお、第２図で左側の領域に図
示した矢印は正逆転による流れを極めて模式的に示すも
のであって、厳密なものではなく、実際には相当に複雑
な挙動になっているものと理解されたい。

［実施例］ 以下、本発明を図示した実施例によって説明する。

第１図は本発明の１実施例に係る射出成形機の射出装置
を示す説明図である。同図において、１は加熱シリンダ
で、その外周部にはバンドヒータ２が巻装されていると
共に、その先端部にはノズル３が取付けられている。４
は、加熱シリンダ１の後端部分を保持した支持部材で１
図示せぬ射出装置のベース部材に保持されていて、ホッ
パー５から供給される樹脂材料を加熱シリンダ１内へ導
くための開孔６が設けられている。７は、前記加熱シリ
ンダ１内に回転並びに軸方向に移動自在であるように設
置されたスクリューで、図示右側から左側に向って公知
の如くフィードゾーン、コンプレッションゾーン、メー
タリングゾーンが形成されている。

８は図示せぬ射出装置のベース部材に保持された支持体
、９は該支持体８に取付けられたチャージ用の第１電動
サーボモータ（以下第１モータ９と称す）、１０は同じ
く支持体８に取付けられた射出用の第２電動サーボモー
タ（以下第２モータ１０と称す）で、両モータ９，１０
には図示していないが回転検出用のエンコーダが内蔵さ
れている。

上記第１モータ９の回転は、該第１モータ９の出力軸１
１に固着されたギヤ１２、該ギヤ１２と噛み合ったギヤ
１３、該ギヤ１３と一体回転するボールスプライン体１
４に伝えられ、さらに、該ボールスプライン体１４とス
プライン軸結合をしたチャージ駆動軸１５を介して、該
チャージ駆動軸１５にその後端部を固着された前記スク
リュー７に伝達される。即ち、第１モータ９の正逆回転
によって、スクリュー７が正逆回転駆動される。

また、上記第２モータ１０の回転は、該第２モータ１０
の出力軸１６に固着されたギヤ１７、該ギヤ１７と噛み
合ったギヤ１８、該ギヤ１８と一体回転するナツト体１
９に伝達され、さらに該ナツト体１９の回転は、ナツト
体１９とネジ結合した射出駆動軸２０の直線運動に変換
され、該射出駆動軸２０と結合された連結体２１、該連
結体２１と結合された駆動体２２へと直ａ運動として伝
達されるようになっている。そして、上記駆動体２２に
は、前記チャージ駆動軸１５が回転のみ自在であるよう
に保持されていて、駆動体２２の図示左右方向の前後動
によって、チャージ駆動軸１５並びに前記スクリュー７
が前後に直線運動するようになっている。即ち、第２モ
ータ１０の回転によって、スクリュー７は第１図の前進
射出位置と図示せぬ後退位置との間を移送されるように
なっている。また、この第２モータ１０は背圧制御も司
どるようになっている。

なお１図示では簡略化しであるが、前記連結体２１には
樹脂圧力センサが設けられている。

２３はマイクロコンピュータよりなる演算制御手段で、
各種■／○インターフェス、主制御プログラム並びに固
定データ等を格納したＲＯＭ、各種フラグ並びに入力デ
ータ等を読み書きするＲＡＭ、全体の制御を司どるμＣ
ＰＵ（マイクロセントラルプロセッサーユニット）等を
具備しており、後述する如く前記第１モータ９並びに第
２モータ１０を駆動制御する。なお、図示していないが
、演算制御手段２３は必要に応じ外部記憶手段とデータ
の授受を行ない、また同様に必要に応じデイスプレィに
演算処理結果等を表示させるようになっている。

２４はキーボードスイッチ等の入力手段で、該入力手段
２４によってオペレータが射出装置の運転前に前記演算
制御手段２３に、樹脂材料名、グレードＮＯ、チャージ
完了位置、背圧、並びに用いられるスクリュ一種別等の
設定情報を入力するようになっている。演算制御手段２
３は、これらの設定情報、並びに自身のＲＯＭ或いは外
部記憶手段に予めケーススタデイして格納した演算テー
ブルによって、スクリュー７の正転速度、逆転速度、正
転期間と逆転期間の比、正逆転の周期等を演算する。そ
して、演算制御手段２３は、この算出結果と、射出装置
のセンサ群（例えば、第１゜第２モータ９，１０のエン
コーダ、射出圧力センサ、スクリュー７の位置検出セン
サ、金型装置側のセンサ群等々）からの検出情報ＳＬ、
Ｓ２．・・・・・・ＳＮとに基づき、Ｄ／Ａ変換器２５
を介してドライバ回路２６．２７に制御信号を送出し、
ドライバ２６回路によって前記第１モータ９を、また。

ドライバ回路２７によって前記第２モータ１０をそれぞ
れ駆動するようになっている。

上記した構成において、運転時の１シヨツトサイクルの
開始時にはスクリュー７は第１図示の前進位置にある。

そして、この状態で前記演算制御手段２３が、前記第１
モータ９を、例えば第３図に示したような所定の正逆回
転周期、所定の正逆転期間比、並びに所定の正転速度・
逆転速度で正逆回転駆動を始める。第３図から明らかな
ように。

正転（樹脂材料をスクリュー７の先端部に送る方向の回
転）期間の方が逆転期間よりも多く、かつ。

正転速度が逆転速度よりも大きいことから、スクリュー
７は正逆転を繰返すも正転による移送作用が優るため、
前記ホッパー５から供給された材料樹脂はスクリュー７
の溝に沿って混練・溶融されつつスクリュー７の先端部
に送られる。また、同時に演算制御手段２３は、第２モ
ータ１０をスクリュー７が後退する方向へ所定速度で駆
動し、これによって、スクリュー７はその先端部に貯え
られ始めた溶融樹脂量に応じて後退を始める。

スクリュー７の初期回転によってスクリュー先端部に貯
えられた溶Ｆ！Ａ樹脂からの反力が所定圧に達すると、
演算制御手段２３は、第２モータ１０をして上記反力に
抗する背圧を一定に保つべくスクリユー７の後退速度を
制御させつつ、第１モータ９に上述した第３図に示した
如き正逆回転を維持させる。これによって、背圧一定の
条件でスクリュー７が回転してスクリュー先端部に溶融
樹脂が貯えられ、やがてスクリュー７の後退位置が所定
位置に達した時点、換言するならスクリュー７の先端部
に貯えられた溶融樹脂が１ショット分の分量に達した時
点で、スクリュー７の正逆回転と後退とを停止させる。

そして、このようにしてスクリュー７の先端部に貯えら
れた溶融樹脂は１次のサイクルの型締めが完了した時点
で、前記第２モータ１０をしてスクリュー７を急速前進
させることにより、図示せぬ金型装置内へ射出されるよ
うになっている。

ところで、上述のスクリュー７の回転による混練・可塑
化工程時には、スクリュー７は正転と逆転とを周期的に
繰返した複合運動を行っている。

このため、第２図を用い前記［作用］の項で述べたよう
に、樹脂材料はより効果的に高均一に混練されると共に
、複雑な多方向からの力を受けて摩擦自己発熱し、前記
加熱シリンダ１がらの外部加熱とも相俟って、むらなく
所望の高均一な溶融可塑化状態を得ることが出来ること
が確認された。

第４図は本発明の他の実施例を示しており、該実施例に
おいては、スクリューの正逆転駆動を油圧モータで、ま
た、スクリューの前後進駆動を油圧シリンダでそれぞれ
行うようになっており、同図において前記第１図の構成
と対応する部材には同一符号を付し、その説明は重複を
避けるため割愛する。

第４図において、３０は、その出力軸を前記スクリュー
７の後端部と連結された油圧モータ、３１は１図示せぬ
射出装置のベース部材に保持された１対の油圧シリンダ
である。この各油圧シリンダ３１のピストンロッド３２
には、上記油圧モータ３０を取付けた支持体３３が連結
されており、ピストンロッド３２の図示左右方向の進退
運動によって、スクリュー７が油圧モータ３ｏと共に前
進・後退するようになっている。なお、３４はモータ回
転検出センサ、３５はシリンダ圧力検出センサ、３６は
スクリュー位置検出センサである。

前述した如く各種設定情報を予め入力され、また、各種
センサ情報８１〜ＳＮの供給を受ける前記演算制御手段
２３は、Ｄ／Ａ変換器２５、サーボアンプ３７、サーボ
バルブ３８を介して前記油圧モータ３０を駆動・制御し
、また同じ＜　Ｄ／Ａ変換器２５、サーボアンプ３９．
サーボバルブ４０を介して前記油圧シリンダ３１を駆動
・制御する。

上記した構成において、運転時の１シヨツトサイクルの
開始時にはスクリュー７は第４図示の前進位コにあり、
この状態で前記演算制御手段２３が、サーボバルブ３８
を介して油圧モータ３０を。

前述したのと路間等の正逆転周期、正逆回転比。

正転・逆転速度をもって周期的に正逆回転させる。

これによって、ホッパーから供給された樹脂材料がスク
リュー７の溝に沿って混練・溶融されつつスクリュー７
の先端部に送られ、スクリュー７はその先端部に貯えら
れ始めた溶融樹脂の反力で後端を始める。

そして、スクリュー７の先端部に貯えられつつある溶融
樹脂からの反力が所定圧に達すると、演算制御装！！２
３は、サーボバルブ４ｏを介し、油圧シリンダ３１をし
てこの反力に抗する背圧を一定に保つべくスクリュー７
の後退速度を制御させ、また、サーボバルブ３８を介し
油圧モータ３ｏの前記した正逆回転を維持させる。そし
て、スクリュー７の後退位置が所定位置、換言するなら
スクリュー７の先端部に貯えられた溶融樹脂が１ショッ
ト分の分量に達した時点で、スクリュー７の回転を停止
させる。そして、次のサイクルの型締めが完了した時点
で、油圧シリンダ３１をしてスクリュー７を急速前進さ
せ、スクリュー７の先端部に貯えられた溶融樹脂を図示
せぬ金型装置内へ射出するようになっている。

該実施例においても、混練・可塑化工程時には、スクリ
ュー７は周期的に正転と逆転を繰返しているので、前記
実施例と同等の効果を奏することができる。

以上、本発明を図示した実施例によって説明したが、当
業者には本発明の精神を逸脱しない範囲で、射出装置の
メカニズム、制御手法等、種々の変形が考え得ること勿
論である。

［発明の効果］ 叙上のように本発明によれば、一種類のスクリューで比
較的広範な樹脂材料を高均一に可塑化可能な射出成形機
の射出装置を提供でき、その産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の１実施例に係り、第１図は射
出成形機の射出装置の説明図、第２図は流動域の樹脂の
挙動を極く模式的に示す説明図、第３図はスクリュー駆
動のためのモータの正逆転周期を示す説明図、第４図は
本発明の他の実施例に係る射出成形機の射出装置の説明
図である。 １・・・・・加熱シリンダ、２・・・・・・バンドヒー
タ、３・・・・・ノズル、５・・・・・・ホッパー、７
・・・・・・スクリュー９・・・・・・第１電動サーボ
モータ（第１モータ）、１０・・・・・・第２電動サー
ボモータ（第２モータ）、１５・・・・・・チャージ駆
動軸、２０・・・・・・射出駆動軸、２３・・・・・・
演算制御手段、２６．１７・・・・・・ドライバ回路、
３０・・・・・・油圧モータ、３１・・・・・・油圧シ
リンダ、３８．４０・・・・・・サーボバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱シリンダ内のスクリューの回転によつて樹脂材料を
   混練・可塑化すると共に、射出シリンダによつて前記ス
   クリューを急速前進させて溶融樹脂を金型内へ射出する
   射出成形機の射出装置において、前記スクリューを周期
   的に正逆転させることによつて樹脂材料を混練・可塑化
   （チャージ）するようにしたことを特徴とする射出成形
   機の射出装置。