TWI583527B - Injection molding machine - Google Patents

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TWI583527B TW102131042A TW102131042A TWI583527B TW I583527 B TWI583527 B TW I583527B TW 102131042 A TW102131042 A TW 102131042A TW 102131042 A TW102131042 A TW 102131042A TW I583527 B TWI583527 B TW I583527B
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Yuji Sato
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Sumitomo Heavy Industries
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Description

射出成形機
本發明係有關一種射出成形機。
射出成形機具備：壓缸；，向壓缸內供給成形材料(例如樹脂顆粒)的材料供給裝置；及被配設成在壓缸內旋轉自如且進退自如的螺桿。被供給到螺桿的螺紋槽內之樹脂隨著螺桿的旋轉被送往前方，並且因來自壓缸的熱等漸漸被熔融。隨著熔融之樹脂被送往螺桿的前方而積蓄在壓缸前部，螺桿會後退。之後若使螺桿前進，則積蓄在螺桿前方之熔融樹脂從形成於壓缸的前端之噴嘴射出，並填充於模具裝置的模穴空間。藉由使填充之熔融樹脂固化來得到成形品(例如參閱專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2004-351661號公報
若壓缸內的成形材料熱劣化，碳化物等異物附著於螺桿，則有時異物會剝落而混入到成形品中。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種能夠抑制成形材料的熱劣化之射出成形機。
為解決上述課題，本發明之一樣態的射出成形機具備：壓缸；向該壓缸內供給成形材料的材料供給裝置；被配設成在前述壓缸內旋轉自如且沿軸向進退自如的螺桿；及驅動該螺桿的驅動裝置，前述材料供給裝置每一成形週期向前述壓缸內供給與1注料量等量的成形材料。
依本發明，可得到一種能夠抑制成形材料的熱劣化之射出成形機。
10‧‧‧射出裝置
11‧‧‧壓缸
20‧‧‧螺桿
21‧‧‧螺桿主體
22‧‧‧射出部
23‧‧‧螺旋部
24‧‧‧壓力構件
26‧‧‧螺紋槽
60‧‧‧驅動裝置
61‧‧‧計測馬達
71‧‧‧射出馬達
74‧‧‧力量感測器
81‧‧‧材料供給裝置
第1圖係搭載於本發明的一實施形態的射出成形機之射出裝置之示意圖。
第2圖係第1圖的驅動裝置之示意圖。
第3圖係一實施形態的計測製程中的螺桿的設定背壓的時間變化圖。
以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行說明。在各附圖中，對於相同或對應之結構賦予相同或對應之元件符號而省略說明。以下，將樹脂的射出方向設為前方，與樹脂的射出方向相反的方向設為後方來進行說明。
射出成形機將如下製程作為一個週期來反覆製造成形品：關閉由固定模及可動模構成之模具裝置之閉模製程；緊固模具裝置之合模製程；將熔融樹脂灌注到模具裝置內之填充製程；對灌注之樹脂施加壓力之保壓製程；保壓製程後使樹脂在模具裝置內固化之冷卻製程；計測用於下一個成形品的熔融樹脂之計測製程；打開模具裝置之開模製程及開模後從模具裝置推出成形品之推出製程。為縮短成形週期，計測製程亦可在冷卻製程期間進行。
第1圖係搭載於本發明之一實施形態的射出成形機之射出裝置之示意圖。射出成形機具有合模裝置及射出裝置10。合模裝置具備安裝有固定模之固定壓板、及安裝有可動模之可動壓板，藉由使可動壓板進退來使可動模與固定模接觸/分離，從而進行閉模、合模及開模。合模裝置可為使用電動馬達及肘節機構之肘節式、使用流體壓缸之直壓式、及使用線性馬達及電磁鐵之電磁式中的任一種，其 方式並無特別限定。
射出裝置10包括：被供給成形材料(例如樹脂顆粒)的壓缸11；配設於該壓缸11的前端的噴嘴12；被配設成在壓缸11內旋轉自如且沿軸向進退自如的螺桿20；作為對壓缸11進行加熱之加熱源的加熱器h11~h13；及配設於壓缸11的後方的驅動裝置60。
螺桿20包括螺桿主體21、及比該螺桿主體21更靠前方配設之射出部22，並經由後端的軸部51與驅動裝置60連結。螺桿主體21具備螺旋部23、及裝卸自如地配設於螺旋部23的前端之壓力構件24。螺旋部23具備棒狀的主體部23a、及突出形成在該主體部23a的外周面之螺旋狀的螺紋23b，沿該螺紋23b形成有螺旋狀的螺紋槽26。從螺旋部23的後端到前端，螺紋槽26的深度可恆定，亦可為螺桿壓縮比恆定。
另外，亦可不配設壓力構件24而在整個螺桿主體21上形成螺旋部，亦可為螺桿主體21從後端到前端區分為供給樹脂之供給部；一邊壓縮被供給之樹脂，一邊使其熔融之壓縮部；及每次以一定量對熔融之樹脂進行計測之計測部。螺紋槽的深度在供給部較深，在計測部較淺，且在壓縮部中越向前方越淺。
射出部22包括在前端具備圓錐形的部位之頭部31、與該頭部31的後方鄰接形成之桿部32、配設於該桿部32的周圍之防倒流環33、及安裝於壓力構件24的前端之密封環(鎖環)34。
在計測製程中，隨著螺桿20的後退，防倒流環33相對於桿部32向前方移動，並遠離密封環34時，則樹脂會從射出部22的後方被送往前方。並且，在射出製程中，隨著螺桿20的前進，防倒流環33相對於桿部32向後方移動而與密封環34抵接時，則能夠防止樹脂的逆流。
在壓缸11後端的附近形成有作為成形材料供給口的樹脂供給口14，該樹脂供給口14在將螺桿20置於壓缸11內的前進限位位置之狀態下，形成於與螺紋槽26的後端部相對向之部位。在樹脂供給口14安裝有向壓缸11內供給樹脂之材料供給裝置81。
材料供給裝置81具備：收容成形材料(例如樹脂顆粒)之料斗82、從料斗82的下端朝水平方向延伸之進給壓缸83、從進給壓缸83的前端朝下方延伸之筒狀的導引部84、被配設成在進給壓缸83內旋轉自如之進給螺桿85、及使進給螺桿85旋轉之進給馬達86等。另外，進給壓缸83無需一定朝水平方向延伸，例如可相對於水平方向傾斜地延伸，出口側亦可高於入口側。
從料斗82內向進給壓缸83內供給之樹脂隨著進給螺桿85的旋轉而沿進給螺桿85的螺紋槽前進。從進給螺桿85的前端被送往導引部84內之樹脂在導引部84內掉落而供給到壓缸11內。另外，被供給到進給壓缸83內之樹脂亦可藉由未圖示的加熱器而加熱(預熱)。此時，樹脂亦可被預熱到不會熔融之溫度、例如玻璃轉移點以下的既定溫度。
第2圖係第1圖的驅動裝置之示意圖。驅動裝置60包括作為在壓缸11內使螺桿20旋轉之驅動源的計測馬達61。計測馬達61可為伺服馬達。計測馬達61包括固定於支承框架Fr之定子62、及配設於定子62的內側之筒狀的轉子63。固定於轉子63的後端之花鍵螺帽64與旋轉構件65花鍵結合。亦即，旋轉構件65與花鍵螺帽64一同旋轉自如，且相對於花鍵螺帽64進退自如。旋轉構件65包括：經由聯接器52連結於螺桿20的軸部51的後端之連結體66、及以螺栓等固定於連結體66之支承體67。在支承體67的外周形成有用於與花鍵螺帽64結合之花鍵槽68。計測馬達61的旋轉經由旋轉構件65傳遞到軸部51而使螺桿20旋轉。如此一來，螺旋部23的螺紋23b運轉，被供給到螺旋部23的螺紋槽26內之樹脂被送往前方。
驅動裝置60包括作為在壓缸11內使螺桿20朝軸向移動之驅動源的射出馬達71。射出馬達71可為伺服馬達。射出馬達71具有未圖示的筒狀的輸出軸，滾珠螺桿軸72花鍵結合於該輸出軸。亦即，滾珠螺桿軸72與射出馬達71的輸出軸一同旋轉自如，且相對於射出馬達71的輸出軸進退自如。與滾珠螺桿軸72螺合之滾珠螺桿螺帽73經由力量感測器74固定於支承框架Fr。力量感測器74配設於支承框架Fr與射出馬達71之間，並對螺桿20的背壓(向前方推壓螺桿20之壓力)進行檢測。從滾珠螺桿軸72的前端同軸延伸之軸75經由軸承Br1、Br2被支 承為相對於旋轉構件65旋轉自如且無法進退。若驅動射出馬達71，則滾珠螺桿軸72一邊旋轉一邊進退，使旋轉構件65和螺桿20進退。在填充製程中當螺桿20進退時，可驅動計測馬達61而使旋轉構件65的旋轉停止，以免螺桿20旋轉。另外，計測馬達61可為帶制動器的馬達，亦可在填充製程中藉由制動器的制動力使旋轉構件65的旋轉停止。
另外，驅動裝置60能夠在壓缸11內使螺桿20旋轉或者進退即可，其結構並不限定於第2圖的結構。
接著，對射出成形機的動作進行說明。射出成形機的動作(例如射出裝置10的動作和材料供給裝置81的動作)由控制器控制。控制器由CPU、記憶體等構成。控制器藉由以CPU執行記憶於記憶體等之程式而實現各種功能。
在計測製程中，驅動計測馬達61來使螺桿20旋轉。向計測馬達61供給電流，以使螺桿20的轉速成為設定轉速。螺桿20的設定轉速可恆定，亦可依據螺桿20的位置和從計測開始時起的經過時間等而改變。
亦可在螺桿20開始旋轉的同時，亦即計測製程開始的同時驅動進給馬達86，使進給螺桿85旋轉。亦即，可在計測製程開始的同時，由材料供給裝置81開始供給材料。
被供給到壓缸11內之樹脂隨著螺桿20的旋轉沿螺桿20的螺紋槽26前進，並且藉由加熱器h11~h13被加熱 而熔融。並且，樹脂從螺桿主體21的樹脂的壓力上升開始位置到螺桿主體21的前端逐漸被加壓。壓力上升開始位置在從壓力構件24向後方僅遠離規定距離之位置，並依據螺桿20的轉速等而發生位移。若在從壓力構件24距規定範圍內的距離存在壓力上升開始位置，則樹脂的熔融狀態穩定化，且成形品的重量亦穩定化。
沿螺桿20的螺紋槽26前進之樹脂，通過壓力構件24與壓缸11之間的樹脂流路並在此之間被混勻後，通過壓缸11與桿部32之間的樹脂流路而前進，並被送往螺桿20的前方而積蓄在壓缸前部。隨著熔融樹脂積蓄在螺桿20的前方，螺桿20會後退。
在計測製程中，驅動射出馬達71而對螺桿20施加背壓來抑制螺桿20的急劇後退。藉此，樹脂的混勻性得以提高，並且，樹脂中的氣體容易向後方放出。向射出馬達71供給電流，以使螺桿20的背壓成為設定背壓。
在使螺桿20後退的期間，控制器以未圖示的位置感測器監視螺桿20的位置。若螺桿20後退到計測結束位置，在螺桿20的前方積蓄有規定量的樹脂，則停止計測馬達61的驅動，使螺桿20的旋轉停止，從而計測製程結束。
在填充製程中，驅動射出馬達71而使螺桿20前進，向合模狀態的模具裝置內的模穴空間壓入樹脂。螺桿20向前方推壓樹脂之壓力(樹脂的填充壓力)藉由力量感測器74檢測為反作用力。被填充到模穴空間之樹脂因冷卻 而收縮，因此為了補充收縮量的樹脂，在保壓製程中，由控制器控制射出馬達71，以使樹脂的填充壓力成為設定壓力。
但是，若壓缸11內的樹脂熱劣化，碳化物等異物附著於螺桿20，則有時異物會剝落而混入到成形品中。樹脂從被供給到壓缸11內直至排出為止的平均時間(以下稱作“樹脂的壓缸停留時間”)越短，樹脂在壓缸11內越不易劣化。
因此，材料供給裝置81每一成形週期向壓缸11內供給與1注料量等量的樹脂。1注料量的樹脂為在1次成形中使用之樹脂。樹脂經由形成於模具裝置之主澆道和流道被填充於模穴空間。模具裝置為冷流道模具時，不僅係填充於模穴空間之樹脂，填充於主澆道和流道之樹脂亦被固化，開模後會從模具裝置被取出。因此，模具裝置為冷流道模具時，1注料量的樹脂為在1次成形中填充於模具裝置內之樹脂。另一方面，模具裝置為對主澆道和流道進行加熱之熱流道模具時，只有填充於模穴空間之樹脂被固化，且作為成形品被取出。因此，模具裝置為熱流道模具時，1注料量的樹脂為在1次成形中填充於模穴空間之樹脂。
材料供給裝置81為了每一成形週期向壓缸11內供給與1注料量等量的成形材料，例如以既定時間、既定轉速使進給螺桿85旋轉。每一成形週期，與1注料量等量的樹脂被供給到壓缸11內，因此不會發生樹脂的壓缸停留 時間縮短或延長而可穩定化，因此能夠抑制樹脂在壓缸11內的熱劣化。
材料供給裝置81可在結束與1注料量等量的樹脂的供給之後，結束驅動裝置60使螺桿20旋轉之計測製程。在樹脂供給結束後，在一段時間內使螺桿20旋轉，螺紋槽26內的樹脂會前進，並且被送往螺桿20的前方。因此，在計測製程結束時，殘留在螺紋槽26內之樹脂量較少，因此能夠縮短樹脂從被供給到螺紋槽26內起到排出至螺紋槽26的前方為止的平均時間(以下稱作“樹脂的螺紋停留時間”)，能夠縮短樹脂的壓缸停留時間。另外，在計測製程結束時，殘留在螺紋槽26內之樹脂的絕大部份亦可在下一次的計測製程中被送往螺桿20的前方。
驅動裝置60可將使螺桿20旋轉之計測製程進行到螺桿20的後退速度減速使螺桿20不再後退為止。由於螺桿20旋轉直到螺桿20不再後退為止，因此計測製程結束時，樹脂幾乎不會殘留在螺紋槽26內，能夠更為縮短樹脂的螺紋停留時間。
材料供給裝置81結束與1注料量等量的樹脂的供給之後，結束驅動裝置60使螺桿20旋轉之計測製程時，在計測製程的後半部份與計測製程的前半部份相比，存在於螺紋槽26內之樹脂的量會減少。因此，將樹脂送往螺桿20的前方之速度變慢，螺桿20的後退速度變慢。因此，為了抑制螺桿20的後退速度下降，並縮短計測時間，螺 桿20的設定轉速可隨時間的推移提高。螺桿20的設定轉速可階段性或連續性提高。
另外，螺桿20的設定轉速亦可從計測製程的最初起設定為較高，亦可恆定。若螺桿20的設定轉速設定為較高，則不僅能夠縮短計測時間，螺桿11內的樹脂的前進速度也會加快，在壓缸11內的樹脂的熔融開始點成為前側(噴嘴12側)，而能夠縮短樹脂的熔融時間，樹脂不易熱劣化。
第3圖係在一實施形態的計測製程中螺桿的設定背壓的時間變化圖。第3圖對應螺桿20的後退開始時刻t2以後的螺桿位置的時間變化而表示。
在第3圖所示之時刻t1，螺桿20開始旋轉而開始計測製程。計測製程開始的同時，樹脂開始從螺紋槽26的後端附近被送往前方，並與在計測製程開始前(保壓製程後)殘留在壓缸11的前端部和噴嘴12等之樹脂相結合。如此，因積蓄在螺桿20的前方之樹脂的壓力，螺桿20開始後退。
為了抑制在新樹脂與舊樹脂相結合之部份形成氣泡，從計測製程的開始時刻t1起在既定時間之內，螺桿20的設定背壓可設定為較高。之後螺桿20的設定背壓為了容許螺桿20的後退，可變更為較低。
螺桿20的設定背壓在螺桿20開始後退之後(時刻t2以後)，可隨時間的推移下降。由於螺桿20的設定背壓緩慢下降，因此螺桿20不會急劇後退，積蓄在螺桿20的 前方之樹脂的密度不均減少，並且樹脂中的氣體容易向後方放出。螺桿20的設定背壓可隨時間的推移，如第3圖所示連續下降，亦可階段性下降。
第3圖中，使螺桿20旋轉之計測製程進行至螺桿20不再後退之時刻t3為止，以使計測製程結束時樹脂幾乎不會殘留在螺紋槽26內。
計測製程中的螺桿20的設定背壓可由用戶設定，亦可依據用戶的設定由控制器校正。例如，若用戶輸入計測製程結束時的螺桿20的設定背壓，則控制器可自動設定從計測製程開始起到計測製程結束為止的螺桿的設定背壓。
以上，對射出成形機的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在申請專利範圍中記載之範圍內能夠進行各種變形或改進。
例如，上述實施形態的材料供給裝置包括進給螺桿，但亦可包括真空裝載機，其結構並無特別限定。
並且，上述實施形態的射出裝置係同軸螺桿式，但亦可係螺桿預塑式。在螺桿預塑式中，將在塑化壓缸內熔融之樹脂供給到射出壓缸內，從射出壓缸向模具裝置內射出熔融樹脂，在螺桿預塑式中，在塑化壓缸內配設有螺桿。
並且，上述實施形態中，在螺桿20開始旋轉的同時，亦即計測製程開始的同時，材料供給裝置81便開始供給樹脂，並在計測製程的途中結束樹脂的供給，但亦可在計測製程開始之前結束樹脂的供給。亦即，可在材料供 給裝置81結束與1注料量等量的樹脂的供給之後，開始驅動裝置60使螺桿20旋轉之計測製程。由於在計測製程開始之前，樹脂的供給已結束，因此直到螺桿20不再後退的等待時間較短，能夠縮短計測時間，從而能夠縮短成形週期。此時，由於樹脂的壓缸停留時間縮短，因此材料供給裝置81可在即將進行計測製程之前(例如保壓製程、填充製程等)向壓缸11內供給與1注料量等量的樹脂。
10‧‧‧射出裝置
11‧‧‧壓缸
12‧‧‧噴嘴
14‧‧‧樹脂供給口
20‧‧‧螺桿
21‧‧‧螺桿主體
22‧‧‧射出部
23‧‧‧螺旋部
23a‧‧‧主體部
23b‧‧‧螺紋
24‧‧‧壓力構件
26‧‧‧螺紋槽
31‧‧‧頭部
32‧‧‧桿部
33‧‧‧防倒流環
34‧‧‧密封環
51‧‧‧軸部
60‧‧‧驅動裝置
81‧‧‧材料供給裝置
82‧‧‧料斗
83‧‧‧進給壓缸
84‧‧‧導引部
85‧‧‧進給螺桿
86‧‧‧進給馬達
h11‧‧‧加熱器
h12‧‧‧加熱器
h13‧‧‧加熱器

Claims (3)

  1. 一種射出成形機，其特徵為具備：壓缸；向該壓缸內供給樹脂顆粒的材料供給裝置；被配設成在前述壓缸內旋轉自如且沿軸向進退自如的螺桿；及驅動該螺桿的驅動裝置，前述材料供給裝置在每一成形週期向前述壓缸內供給與1注料量等量的樹脂顆粒，前述驅動裝置是在螺桿旋轉時的既定時間之內，對前述螺桿施加既定的設定背壓，然後，再對前述螺桿施加較前述既定的設定背壓低之設定背壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，前述材料供給裝置結束與1注料量等量的樹脂顆粒的供給之後，結束前述驅動裝置使前述螺桿旋轉之計測製程。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述驅動裝置進行使前述螺桿旋轉之計測製程，直到前述螺桿的後退速度減速且前述螺桿不再後退為止。
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