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技術 射出成形機のショック圧防止装置

出願人 株式会社村田製作所
発明者 瀬田邦仁甲斐下仁平
出願日 1994年12月22日 (26年0ヶ月経過) 出願番号 1994-336317
公開日 1996年7月9日 (24年5ヶ月経過) 公開番号 1996-174610
状態 未査定
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 凹球面座 推進側 圧電セラミック部品 押し出し力 トルクコントローラ 精度制御 メインランナー 駆動用シリンダ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年7月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

制御が簡単でかつ充填終了時のショック圧を抑制できる射出成形機のショック圧防止装置を提供する。

構成

射出成形機は、樹脂金型内押し出す押出部材2と、押出部材を駆動する射出駆動源4と、押出部材2と射出駆動源4との間に配置された駆動力伝達手段3と、金型への樹脂の充填の終了直前を検知する検知手段15,16とを備える。駆動力伝達手段3は、検知手段15,16の検知信号応動し、樹脂の充填開始から充填終了直前まで射出駆動源の駆動力4を押出部材2へ直接伝達する第1の状態と、充填終了直前から充填終了まで所定値以上の駆動力を吸収する第2の状態に切換可能である。

概要

背景

従来、樹脂射出成形において、キャビティへの樹脂の充填完了時には、急激に射出圧が上昇するため、バリの発生を招いたり、インサート部品破壊される等の問題があった。このような充填完了時に発生する急激な射出圧の上昇、つまりショック圧を軽減する試みが従来より数多くなされている。しかし、基本的には、以下に示す2種類に大別される。

第1の方法は、樹脂を押し出すスクリュー挙動精密制御する方法である。つまり、スクリューの速度や位置を精密に制御することにより、充填完了直前スクリュー速度に近づける方法である。第2の方法は、低圧成形と呼ばれる方法である。この方法は、スクリューを前進させる力を減少させることにより、発生するショック圧の絶対値を小さくする方法である。

概要

制御が簡単でかつ充填終了時のショック圧を抑制できる射出成形機のショック圧防止装置を提供する。

射出成形機は、樹脂を金型内へ押し出す押出部材2と、押出部材を駆動する射出駆動源4と、押出部材2と射出駆動源4との間に配置された駆動力伝達手段3と、金型への樹脂の充填の終了直前を検知する検知手段15,16とを備える。駆動力伝達手段3は、検知手段15,16の検知信号応動し、樹脂の充填開始から充填終了直前まで射出駆動源の駆動力4を押出部材2へ直接伝達する第1の状態と、充填終了直前から充填終了まで所定値以上の駆動力を吸収する第2の状態に切換可能である。

目的

本発明は、制御が簡単でかつショック圧を抑制できる射出成形機のショック圧防止装置を提供することにある。他の目的は、射出駆動源の推進力を効率よく利用でき、射出時間を短縮できる射出成形機のショック圧防止装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

樹脂金型内押し出す押出部材と、押出部材を駆動する射出駆動源とを備えた射出成形機において、上記押出部材と射出駆動源との間に配置された駆動力伝達手段と、金型への樹脂の充填終了直前を検知する検知手段とを備え、上記駆動力伝達手段は、上記検知手段の検知信号応動し、樹脂の充填開始から充填終了直前まで射出駆動源の駆動力を押出部材へ直接伝達する第1の状態と、充填終了直前から充填終了まで所定値以上の駆動力を吸収する第2の状態に切換可能であることを特徴とする射出成形機のショック圧防止装置

技術分野

0001

本発明は樹脂射出成形において、成形不良の原因の1つである充填完了時に発生するショック圧を防止する装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、樹脂の射出成形において、キャビティへの樹脂の充填完了時には、急激に射出圧が上昇するため、バリの発生を招いたり、インサート部品破壊される等の問題があった。このような充填完了時に発生する急激な射出圧の上昇、つまりショック圧を軽減する試みが従来より数多くなされている。しかし、基本的には、以下に示す2種類に大別される。

0003

第1の方法は、樹脂を押し出すスクリュー挙動精密制御する方法である。つまり、スクリューの速度や位置を精密に制御することにより、充填完了直前スクリュー速度に近づける方法である。第2の方法は、低圧成形と呼ばれる方法である。この方法は、スクリューを前進させる力を減少させることにより、発生するショック圧の絶対値を小さくする方法である。

発明が解決しようとする課題

0004

ところが、第1の方法の場合には、充填完了時にスクリューの速度を零とすることが困難であり、ショック圧が発生しない条件域が狭いこと、高精度制御のためにはバックラッシレス電動モータ等を使用することが必要であり、そのため遊びによるショック圧吸収ができないこと、油圧空圧等流体を用いた機械では、制御,応答性が悪いこと等の欠点がある。また、第2の方法の場合、充填必要圧力以下の低圧化が不可能であり、しかも駆動源推進力最大限利用できないので、効率が悪く、射出時間も長くなる欠点がある。

0005

本発明は、制御が簡単でかつショック圧を抑制できる射出成形機のショック圧防止装置を提供することにある。他の目的は、射出駆動源の推進力を効率よく利用でき、射出時間を短縮できる射出成形機のショック圧防止装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するため、本発明は、樹脂を金型内へ押し出す押出部材と、押出部材を駆動する射出駆動源とを備えた射出成形機において、上記押出部材と射出駆動源との間に配置された駆動力伝達手段と、金型への樹脂の充填の終了直前を検知する検知手段とを備え、上記駆動力伝達手段は、上記検知手段の検知信号応動し、樹脂の充填開始から充填終了直前まで射出駆動源の駆動力を押出部材へ直接伝達する第1の状態と、充填終了直前から充填終了まで所定値以上の駆動力を吸収する第2の状態に切換可能であることを特徴とする。

0007

まず射出駆動源を駆動し、押出部材を前進させると、溶融樹脂は金型内へ押し出される。充填開始から充填終了直前までは駆動力伝達手段が第1の状態にあるため、射出駆動源の駆動力は押出部材へ直接伝達され、樹脂は急速に金型内へ射出される。充填終了直前になると、検知手段がこれを検知し、駆動力伝達手段は第2の状態、即ちショックアブソーバと同等な状態に切り替わる。そのため、射出駆動源の駆動力は伝達手段によって緩和された状態で押出部材へ伝達され、樹脂の射出が緩やかとなり、充填終了時のショック圧を緩和できる。

0008

本発明では、射出圧力を射出駆動源によって調整するのではなく、駆動力伝達手段によって調整するため、射出駆動源は一定の駆動力で駆動させればよく、高い精度が要求されない。充填終了直前を検知する検知手段としては、例えば金型内への樹脂の射出圧力が上昇し始める点を検知する方法や、押出部材の位置を検知する方法、金型の最終充填位置近傍における樹脂の流れや温度を検知する方法など、種々の手段を用いることができる。また、射出駆動源および駆動力伝達手段は、油圧式空圧式電動式など如何なるものでもよい。

0009

図1は本発明にかかる射出成形機の一例を示す。図において、1は押出部材の一例である射出シリンダであり、その内部にスクリュー2が摺動自在に配置されている。シリンダ1の前端部には樹脂を射出するためのノズル1aが形成されている。スクリュー2の後端部は、駆動力伝達手段3を介して直動型の射出駆動源4と連結されている。そのため、駆動源4を駆動すると、その押し出し力が伝達手段3を介してスクリュー2に伝達され、シリンダ1内で溶融された樹脂を押し出す。射出駆動源4としては、油圧または空圧シリンダであってもよいし、電動モータとボールねじ機構の組み合わせ等であってもよく、射出成形に必要な駆動力と速度で直進駆動できるものであればよい。

0010

射出シリンダ1のノズル1aは、上金型5内に配置されたスプルーブッシュ6の凹球面座6aに嵌合可能である。シリンダ1から押し出された溶融樹脂はスプルーブッシュ6の穴6bを通り、下金型7に形成されたメインランナー7a、サブランナー7bを通り、キャビティ8へと射出される。なお、キャビテイ8内には圧電セラミック部品などのインサート部品9が配置されている。スプルーブッシュ6の穴6bはテーパ状に形成され、射出成形後、上下の金型5,7を開くとともに、穴6b内で固化した樹脂がメインランナー7a内で固化した樹脂と一体にスプルーブッシュ6から引き抜かれる。

0011

図2は駆動力伝達手段3の詳細を示す。駆動力伝達手段3は、圧力調整用シリンダ10、このシリンダ10への油圧を調圧する圧力調整弁11、圧力調整弁11へ信号圧を与える電磁弁12、オイルポンプ13、電磁弁12に電気信号を与える電子制御装置14、電子制御装置14にスクリュー2の位置信号および射出圧力信号を供給する位置センサ15および圧力センサ16などで構成されている。オイルポンプ13の吐出圧は、圧力調整弁11によって所定圧に調圧され、圧力調整用シリンダ10の推進側油室10aに入力される。駆動用シリンダ4のピストンロッド4aは、圧力調整用シリンダ10に連結されており、シリンダ10のピストンロッド10bはスクリュー2に連結されている。

0012

上記センサ15,16は、金型5,7への樹脂の充填の終了直前を検知するために設けられている。即ち、図3のように、射出シリンダ1内の射出圧力(または金型内の射出圧力)はスクリュー2の移動に伴って段階的に上昇し、キャビティ8への充填終了点で急激に上昇(ショック圧が発生)するため、バリの発生やインサート部品9の破壊を招く恐れがある。位置センサ15は射出終了点直前のスクリュー2の位置S0 を検出し、圧力センサ16は射出終了直前の圧力P0 を検出している。電子制御装置14はこれらセンサ15,16の検出信号に応動し、電磁弁12をONまたはOFFさせる。

0013

なお、樹脂の充填の終了直前を検知するために、位置と圧力とを検出したが、いずれか一方により充填の終了直前を検知することも可能である。しかしながら、樹脂温度や射出圧力などの条件により、圧力あるいは位置が変動する場合があるため、両者の何れかが終了直前を検出した場合に、電磁弁12を切り替えるようにすれば、いずれかの値が変動してもショック圧を確実に防止できる。

0014

電子制御装置14が電磁弁12をON(またはOFF)した時には、圧力調整弁11の右側へ入力される信号圧も上昇するので、圧力調整弁11はスプリング11aのばね力と信号圧とに応じた高い油圧をシリンダ10の推進側油室10aに供給する。そのため、駆動源4の駆動力は直接的にスクリュー2に伝達される。この時の圧力調整弁11の出力油圧は、駆動源4の駆動力に対応した圧力とほぼ同程度の圧力に設定されている。一方、電磁弁12をOFF(またはON)した状態では、圧力調整弁11の右側へ入力される信号圧がドレーンされるので、圧力調整弁11はスプリング11aのばね力のみに応じた低い油圧をシリンダ10の油室10aに供給する。そのため、駆動源4の推進力はシリンダ10で減殺されてスクリュー2に伝達される。この時の圧力調整弁11の出力油圧は、充填必要圧力(図3のP1 参照)と同等またはこれよりやや高い値に設定されている。

0015

次に、上記射出成形機の動作を説明する。まず、駆動源4が駆動を開始した当初、つまり金型5,7への射出開始初期には、センサ15,16が充填終了直前であるとの検出信号を発生していないので、電子制御装置14は電磁弁12をON(またはOFF)させ、駆動源4の推進力をそのままスクリュー2に伝達する。そのため、樹脂は急速に金型5,7内に押し出される。金型5,7内に射出された樹脂がスプルーブッシュ6、メインランナー7a、サブランナー7b、キャビティ8へと充填される間に、射出圧力は図3のように段階的に上昇する。即ち、スクリュー2の反力が段階的に増大する。そして、キャビティ8への充填がほぼ終了した時点で、センサ15,16が終了直前を検出するので、電子制御装置14は電磁弁12をOFF(またはON)させる。そのため、シリンダ10の油室10aの油圧が充填必要圧力程度まで低くなり、駆動源4の推進力は減殺されてスクリュー2に伝達される。その結果、充填終了時のショック圧はシリンダ10によって吸収され、バリの発生やインサート部品9の破壊が防止される。

0016

上記実施例の場合、電磁弁12をONまたはOFFさせることにより、圧力調整用シリンダ10の伝達力を2段階に調整したが、これに限るものではない。例えば、電磁弁12をデューティ制御することにより、シリンダ10の伝達力を多段階に調整可能としてもよい。したがって、射出途中に射出圧力が複数箇所で上昇する場合には、その時点で伝達力を低下させることもできる。

0017

図4は射出駆動源および駆動力伝達手段の他の例を示す。この実施例では、駆動源として電動モータ20を用い、駆動力伝達手段21として減速ギヤ機構を用いている。モータ20の駆動軸には駆動ギヤ21が取り付けられ、この駆動ギヤ21の駆動力は減速ギヤ21〜26およびピニオン27を介してスクリュー2に形成されたラック28に伝達され、スクリュー2を直進させる。減速ギヤ24,25をつなぐ軸29の途中にはトルクコントローラ30が設けられ、このトルクコントローラ30は電子制御装置31によって制御される。電子制御装置31には樹脂の充填終了直前を検出するセンサ32,33から検出信号が入力される。この電子制御装置31はトルクコントローラ30だけでなく、モータ20を制御できるようにしてもよい。

0018

この実施例の場合、モータ20は一定の駆動トルクでかつ一定の速度で駆動されるものであればよく、バックラッシレスの電動モータのように高精度のモータである必要はない。樹脂の射出初期は電子制御装置31がトルクコントローラ30にOFF(またはON)信号を出力しているため、トルクコンローラ30は締結され、減速ギヤ21〜26で増大したモータ20のトルクをそのままスクリュー2に伝達する。そのため、溶融樹脂は速やかに金型内に射出される。樹脂の充填終了直前になると、センサ32,33からの検出信号に応動し、電子制御装置31はトルクコントローラ30にON(またはOFF)信号を出力し、トルクコントローラ30の伝達トルクを低い値に調整する。そのため、所定値以上の過剰なトルクはトルクコントローラ30の滑りで吸収し、スクリュー2にはトルクコントローラ30の許容トルク以上の推進力が伝達されない。そのため、充填終了時のショック圧を効果的に回避できる。なお、トルクコントローラ30は、電子制御装置31からの制御信号により、伝達トルクを自在に設定できるものが望ましい。

0019

上記実施例では、樹脂の充填終了直前を、スクリューの位置および射出圧力により検出したが、これに限定されるものではない。例えば、金型内の樹脂の充填終了時に樹脂が到達する部位に温度センサを配置し、この温度センサにより検出することも可能である。さらに、金型内の樹脂圧を検出してもよい。また、第2実施例(図4)の場合、駆動力伝達手段としてトルクコントローラを用いたが、このトルクコントローラに代えて電磁クラッチ油圧クラッチを用いることが可能である。

発明の効果

0020

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、押出部材と射出駆動源との間に配置された駆動力伝達手段と、金型への樹脂の充填の終了直前を検知する検知手段とを設け、駆動力伝達手段が、検知手段の検知信号に応動し、樹脂の充填開始から充填終了直前まで射出駆動源の駆動力を押出部材へ直接伝達する第1の状態と、充填終了直前から充填終了まで所定値以上の駆動力を吸収する第2の状態に切換可能としたので、充填終了直前までは駆動源の力を無駄なく使用でき、射出時間を短縮できる。また、充填終了時には駆動源の推進力が押出部材に減殺されて伝達されるので、ショック圧を効果的に抑制できる。また、射出圧力を射出駆動源によって調整する必要がなく、射出駆動源は一定の駆動力で駆動させればよいので、高い精度が要求されない。そのため、駆動源が安価になり、制御も簡単である。さらに、油圧,空圧等流体を用いた機械であっても、制御,応答性が悪化することがなく、大きな駆動力が得られる流体機械の利点を最大限利用できる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明にかかる射出成形機の全体図である。
図2本発明の要部である駆動力伝達手段の構成図である。
図3金型への樹脂充填時の射出圧力の変化図である。
図4本発明の第2実施例の構成図である。

--

0022

1射出シリンダ
2スクリュー
3駆動力伝達手段
4射出駆動源
5,7金型
8キャビティ
9 インサート部品

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