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技術 射出装置及びその制御方法

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 今冨芳幸
出願日 1999年4月30日 (21年2ヶ月経過) 出願番号 1999-123831
公開日 2000年11月14日 (19年7ヶ月経過) 公開番号 2000-313044
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 速度比γ ランプ関数 射出部材 剪断熱 回転伝動 逆流防止装置 スクリュー前進 スクリューヘッド
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

射出工程において樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるとともに、成形品品質を向上させることができるようにする。

解決手段

加熱シリンダと、フライト部及びスクリューヘッドを備えたスクリューと、該スクリューを回転させるための第1の駆動手段と、前記スクリューを進退させるための第2の駆動手段と、射出工程において前記第2の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のスクリュー速度前進させるスクリュー前進手段と、前記射出工程において前記第1の駆動手段を駆動して、フライトを見掛け上スクリュー速度より低いフライト速度で前進させるフライト速度制御手段とを有する。加熱シリンダの内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるので、十分な射出圧力を発生させることができる。

概要

背景

従来、射出成形機射出装置を有し、該射出装置の加熱シリンダ内スクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設され、該スクリューを駆動手段によって回転及び進退させることができるようになっている。そして、計量工程時に、加熱シリンダ内においてスクリューを正方向に回転させながら後退させることによって、ホッパから落下した樹脂溶融させてスクリューの溝に沿って前進させ、スクリューヘッドの前方に蓄え、射出工程時に、スクリューを前進させることによって、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂を射出ノズルから射出するようにしている。

そのために、前記スクリューにおいては、後方から前方にかけて順に、ホッパから落下した樹脂が供給される樹脂供給部、供給された樹脂を圧縮しながら溶融させる圧縮部、及び溶融させられた樹脂を一定量ずつ計量する計量部が形成される。なお、前記溝内の樹脂は、前記樹脂供給部においてペレット状の形状を有し、圧縮部において半溶融状態に置かれ、計量部において完全に溶融させられて液状になる。

ところで、前記スクリューの外周面及び加熱シリンダ内周面の粗さが互いに等しいと、計量工程時にスクリューを回転させても、溝内の樹脂は、スクリューと一体的に回転させられ、前進しない。そこで、通常は、加熱シリンダの内周面がスクリューの外周面より粗くされる。

概要

射出工程において樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるとともに、成形品品質を向上させることができるようにする。

加熱シリンダと、フライト部及びスクリューヘッドを備えたスクリューと、該スクリューを回転させるための第1の駆動手段と、前記スクリューを進退させるための第2の駆動手段と、射出工程において前記第2の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のスクリュー速度で前進させるスクリュー前進手段と、前記射出工程において前記第1の駆動手段を駆動して、フライトを見掛け上スクリュー速度より低いフライト速度で前進させるフライト速度制御手段とを有する。加熱シリンダの内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるので、十分な射出圧力を発生させることができる。

目的

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、射出工程において樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるとともに、成形品の品質を向上させることができる射出装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

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

(a)加熱シリンダと、(b)スクリュー本体の外周にフライトが形成されたフライト部、及び該フライト部の前端に配設されたスクリューヘッドを備え、前記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューと、(c)該スクリューを回転させるための第1の駆動手段と、(d)前記スクリューを進退させるための第2の駆動手段と、(e)射出工程において前記第2の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のスクリュー速度前進させるスクリュー前進手段と、(f)前記射出工程において前記第1の駆動手段を駆動して、前記フライトを見掛け上スクリュー速度より低いフライト速度で前進させるフライト速度制御手段とを有することを特徴とする射出装置

請求項2

前記スクリューヘッドの周囲に逆止リングが配設され、該逆止リングは、スクリューの回転に伴ってスクリューヘッドに対して所定の角度だけ回動させられ、前記スクリューヘッドの前方とフライト部との間を連通する連通位置、及び前記スクリューヘッドの前方とフライト部との間を遮断する遮断位置を採る請求項1に記載の射出装置。

請求項3

前記スクリュー速度に対するフライト速度の速度比は、1より小さく、樹脂の種類に対応させて設定された最小値以上に設定される請求項1に記載の射出装置。

請求項4

(a)前記スクリュー速度は多段で変更され、(b)前記フライト速度は前記スクリュー速度に対応させて多段で変更される請求項1に記載の射出装置。

請求項5

(a)射出工程が開始される前の第1の段階で、前記スクリューを逆方向に回転させ、前記逆止リングを遮断位置に置く遮断手段と、(b)射出工程が開始される前の第2の段階で、前記スクリューを逆方向に回転させ、前記フライト部の樹脂圧力を低下させる樹脂圧力低下手段とを有する請求項1に記載の射出装置。

請求項6

前記フライト速度制御手段は、射出工程が開始されてから所定の時間が経過するまでフライトを見掛け上前記スクリュー速度より低いフライト速度で前進させ、前記時間が経過すると、フライトを見掛け上前記スクリュー速度と等しいフライト速度で前進させる請求項1に記載の射出装置。

請求項7

(a)計量工程において、第1の駆動手段を駆動してスクリューを正方向に回転させ、(b)射出工程において、第2の駆動手段を駆動してスクリューを所定のスクリュー速度で前進させ、かつ、前記第1の駆動手段を駆動してフライトを見掛け上前記スクリュー速度より低いフライト速度で前進させることを特徴とする射出装置の制御方法

技術分野

0001

本発明は、射出装置及びその制御方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、射出成形機は射出装置を有し、該射出装置の加熱シリンダ内スクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設され、該スクリューを駆動手段によって回転及び進退させることができるようになっている。そして、計量工程時に、加熱シリンダ内においてスクリューを正方向に回転させながら後退させることによって、ホッパから落下した樹脂溶融させてスクリューの溝に沿って前進させ、スクリューヘッドの前方に蓄え、射出工程時に、スクリューを前進させることによって、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂を射出ノズルから射出するようにしている。

0003

そのために、前記スクリューにおいては、後方から前方にかけて順に、ホッパから落下した樹脂が供給される樹脂供給部、供給された樹脂を圧縮しながら溶融させる圧縮部、及び溶融させられた樹脂を一定量ずつ計量する計量部が形成される。なお、前記溝内の樹脂は、前記樹脂供給部においてペレット状の形状を有し、圧縮部において半溶融状態に置かれ、計量部において完全に溶融させられて液状になる。

0004

ところで、前記スクリューの外周面及び加熱シリンダ内周面の粗さが互いに等しいと、計量工程時にスクリューを回転させても、溝内の樹脂は、スクリューと一体的に回転させられ、前進しない。そこで、通常は、加熱シリンダの内周面がスクリューの外周面より粗くされる。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、前記従来の射出装置においては、前記加熱シリンダの内周面が粗くされるので、スクリューを前進させる際に、加熱シリンダの内周面の近傍の樹脂に大きな摩擦抵抗が加わってしまう。しかも、スクリューの溝内の樹脂の溶融状態は、樹脂供給部、圧縮部及び計量部を移動する間に変化するので、前記樹脂に加わる摩擦抵抗も変化してしまう。

0006

したがって、射出工程において、後方からスクリューに加えられる射出力と、スクリューヘッドの前端に加わる射出圧力とが対応せず、十分な射出圧力で樹脂を射出することができないだけでなく、前記摩擦抵抗の変化に伴って射出圧力にばらつきが生じてしまう。

0007

その結果、金型内樹脂圧力、すなわち、型内圧にもばらつきが生じ、成形品品質を低下させてしまう。

0008

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、射出工程において樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるとともに、成形品の品質を向上させることができる射出装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

そのために、本発明の射出装置においては、加熱シリンダと、スクリュー本体の外周にフライトが形成されたフライト部、及び該フライト部の前端に配設されたスクリューヘッドを備え、前記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューと、該スクリューを回転させるための第1の駆動手段と、前記スクリューを進退させるための第2の駆動手段と、射出工程において前記第2の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のスクリュー速度で前進させるスクリュー前進手段と、前記射出工程において前記第1の駆動手段を駆動して、前記フライトを見掛け上スクリュー速度より低いフライト速度で前進させるフライト速度制御手段とを有する。

0010

本発明の他の射出装置においては、さらに、前記スクリューヘッドの周囲に逆止リングが配設され、該逆止リングは、スクリューの回転に伴ってスクリューヘッドに対して所定の角度だけ回動させられ、前記スクリューヘッドの前方とフライト部との間を連通する連通位置、及び前記スクリューヘッドの前方とフライト部との間を遮断する遮断位置を採る。

0011

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記スクリュー速度に対するフライト速度の速度比は、1より小さく、樹脂の種類に対応させて設定された最小値以上に設定される。

0012

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記スクリュー速度は多段で変更され、前記フライト速度は前記スクリュー速度に対応させて多段で変更される。

0013

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、射出工程が開始される前の第1の段階で、前記スクリューを逆方向に回転させ、前記逆止リングを遮断位置に置く遮断手段と、射出工程が開始される前の第2の段階で、前記スクリューを逆方向に回転させ、前記フライト部の樹脂圧力を低下させる樹脂圧力低下手段とを有する。

0014

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記フライト速度制御手段は、射出工程が開始されてから所定の時間が経過するまでフライトを見掛け上前記スクリュー速度より低いフライト速度で前進させ、前記時間が経過すると、フライトを見掛け上前記スクリュー速度と等しいフライト速度で前進させる。

0015

本発明の射出装置の制御方法においては、計量工程において、第1の駆動手段を駆動してスクリューを正方向に回転させ、射出工程において、第2の駆動手段を駆動してスクリューを所定のスクリュー速度で前進させ、かつ、前記第1の駆動手段を駆動してフライトを見掛け上前記スクリュー速度より低いフライト速度で前進させる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

0017

図1は本発明の第1の実施の形態における射出装置の制御ブロック図、図2は本発明の第1の実施の形態における射出装置の要部拡大図、図3は本発明の第1の実施の形態における射出装置の概念図、図4は本発明の第1の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。

0018

図において、11はシリンダ部材としての加熱シリンダ、12は該加熱シリンダ11内に回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー、13は前記加熱シリンダ11の前端(図2における左端)に形成された射出ノズル、14は該射出ノズル13に形成されたノズル口、15は前記加熱シリンダ11の後端図2における右端)の近傍の所定位置に形成された樹脂供給口、16は該樹脂供給口15に取り付けられ、樹脂を収容するホッパである。

0019

前記スクリュー12は、フライト部21、及び該フライト部21の前端に配設されたスクリューヘッド27から成る。そして、前記フライト部21は、スクリュー本体の外周に螺(ら)旋状に形成されたフライト23を備え、該フライト23によって螺旋状の溝24が形成される。また、フライト部21には、後方(図2における右方)から前方(図2における左方)にかけて順に、ホッパ16から落下した樹脂が供給される樹脂供給部P1、供給された樹脂を圧縮しながら溶融させる圧縮部P2、及び溶融させられた樹脂を一定量ずつ計量する計量部P3が形成される。前記溝24の底、すなわち、溝底外径は、樹脂供給部P1において比較的小さくされ、圧縮部P2において徐々に大きくされ、計量部P3において比較的大きくされる。したがって、加熱シリンダ11の内周面とスクリュー12の外周面との間の間隙(げき)は、前記樹脂供給部P1において比較的大きくされ、圧縮部P2において徐々に小さくされ、計量部P3において比較的小さくされる。

0020

計量工程時に前記スクリュー12を正方向に回転させながら後退させると、ホッパ16から落下した樹脂が樹脂供給部P1に供給され、溝24内を前進させられ、スクリューヘッド27の前方に蓄えられる。なお、前記溝24内の樹脂は、前記樹脂供給部P1において図に示されるようにペレット状の形状を有し、圧縮部P2において半溶融状態に置かれ、計量部P3において完全に溶融させられて液状になる。

0021

射出工程時に、前記スクリュー12を前進させると、スクリューヘッド27の前方に蓄えられた樹脂は、射出ノズル13から射出され、図示されない金型キャビティ空間充填てん)される。このとき、スクリューヘッド27の前方に蓄えられた樹脂が逆流しないように、逆流防止装置が配設される。

0022

そのために、前記スクリューヘッド27は、前半部に円錐(すい)形のヘッド本体部25を、後半部に円柱部26を有する。そして、該円柱部26の外周に環状の逆止リング28が回動自在に配設され、前記フライト部21の前端に押金29が固定される。

0023

また、前記逆止リング28には、円周方向における複数箇所に、軸方向に延びる穴28aが形成され、前端に所定の角度にわたって切欠28bが形成される。そして、前記ヘッド本体部25に係止突起25aが形成され、該係止突起25aが前記切欠28b内に置かれる。この場合、前記逆止リング28はスクリュー12の回転に伴ってスクリューヘッド27に対して所定の角度θだけ回動させられ、それ以上の回動が規制される。

0024

一方、前記押金29には、円周方向における複数箇所に、前記穴28aと対応させて軸方向に延びる穴29aが形成される。したがって、逆止リング28がスクリューヘッド27に対して回動させられると、前記穴28a、29aが選択的に連通させられる。そして、逆止リング28は、前記スクリューヘッド27の前方とフライト部21との間を連通する連通位置、及び前記スクリューヘッド27の前方とフライト部21との間を遮断する遮断位置を採る。

0025

ところで、前記加熱シリンダ11の後端は前方射出サポート31に取り付けられ、該前方射出サポート31と所定の距離を置いて後方射出サポート32が配設される。そして、前記前方射出サポート31と後方射出サポート32との間にガイドバー33が架設され、該ガイドバー33に沿ってプレッシャプレート34が進退自在に配設される。なお、前記前方射出サポート31及び後方射出サポート32は、図示されないボルトによって図示されないスライドベースに固定される。

0026

また、前記スクリュー12の後端にドライブシャフト35が連結され、該ドライブシャフト35は、ベアリング36、37によってプレッシャプレート34に対して回転自在に支持される。そして、スクリュー12を回転させるために、第1の駆動手段としての計量用モータ41が配設され、該計量用モータ41とドライブシャフト35との間に、プーリ42、43及びタイミングベルト44から成る第1の回転伝動手段が配設される。したがって、前記計量用モータ41を駆動することによって、スクリュー12を正方向又は逆方向に回転させることができる。なお、前記第1の駆動手段として、計量用モータ41に代えて油圧モータを使用することもできるまた、前記プレッシャプレート34より後方(図3における右方)に、互いに螺合させられたボールねじ軸45及びボールナット46から成るボールねじ47が配設され、該ボールねじ47によって回転運動直線運動に変換する運動方向変換手段が構成される。そして、前記ボールねじ軸45はベアリング48によって後方射出サポート32に対して回転自在に支持され、前記ボールナット46はプレート51及びロードセル52を介してプレッシャプレート34に固定される。さらに、スクリュー12を進退させるために、第2の駆動手段としての射出用モータ53が配設され、該射出用モータ53とボールねじ軸45との間に、プーリ54、55及びタイミングベルト56から成る第2の回転伝動手段が配設される。したがって、前記射出用モータ53を駆動し、ボールねじ軸45を回転させることによってボールナット46を移動させ、スクリュー12を前進又は後退させることができる。なお、前記第2の駆動手段として、射出用モータ53に代えて射出シリンダを使用することもできる。

0027

この場合、スクリュー12を前進させるのに伴って、スクリューヘッド27の前方に蓄えられた樹脂による反力が発生させられ、前記プレッシャプレート34及びドライブシャフト35を介して前記ロードセル52が押圧される。このとき、ロードセル52の歪(ひず)みが電気信号に変換され、該電気信号に基づいて、前記スクリュー12を後方から所定の圧力で押すための射出力が算出される。

0028

そのために、ロードセル52からの電気信号は制御装置62に送られ、該制御装置62は、射出力設定器63によって設定された値と前記ロードセル52からの電気信号に基づいて前記射出力を算出し、電流指令II 、IMを発生させ、電流指令II を射出用サーボアンプ64に送って射出用モータ53を駆動し、回転方向換信号SG及び電流指令IM を計量用サーボアンプ65に送って計量用モータ41を駆動する。なお、前記回転方向切換信号SGは、図4に示されるように、正及び負の値を採り、回転方向切換信号SGが正の値を採るとき、計量用モータ41は正方向に駆動され、スクリュー12を正方向に回転させ、回転方向切換信号SGが負の値を採るとき、計量用モータ41は逆方向に駆動され、スクリュー12を逆方向に回転させる。

0029

前記構成の射出装置において、制御装置62内の図示されない連通手段は、タイミングt1で前記計量用モータ41を正方向に駆動してスクリュー12を時間τ1だけスクリュー回転数N1で正方向に回転させる。したがって、スクリュー12に対して逆止リング28が角度θだけ回動させられることになり、逆止リング28は連通位置に置かれ、前記穴28a、29aが連通させられる。続いて、タイミングt2で計量工程が開始され、制御装置62内の図示されない計量手段は、前記計量用モータ41を正方向に駆動してスクリュー12を時間τ2だけスクリュー回転数N2で正方向に回転させるとともに、射出用モータ53を駆動してスクリュー12を後退させて、計量を行う。この間、逆止リング28は連通位置に置かれ、前記穴28a、29aが連通させられる。その結果、前記樹脂は、前記溝24に沿って前進し、その間に加熱シリンダ11によって加熱され、溶融させられた後、穴28a、29aを通って前方に流れ、スクリューヘッド27の前方に蓄えられる。

0030

このようにして、タイミングt3で計量工程が完了すると、制御装置62内の図示されない遮断手段は、タイミングt4で前記計量用モータ41を逆方向に駆動してスクリュー12を時間τ3だけスクリュー回転数N3で逆方向に回転させる。したがって、スクリュー12に対して逆止リング28が角度θだけ回動させられることになり、逆止リング28は遮断位置に置かれ、前記穴28a、29aが遮断される。

0031

続いて、タイミングt5で射出工程が開始され、制御装置62内の図示されない射出手段及びスクリュー前進手段は、射出用モータ53を駆動してスクリュー12を所定のスクリュー速度Vsで前進させ、前記スクリューヘッド27の前方に蓄えられた樹脂を射出ノズル13から射出する。このとき、スクリューヘッド27の前方に蓄えられた樹脂の一部は、逆流して後方に移動しようとするが、前記穴28a、29aが遮断されているので、スクリューヘッド27の前方の樹脂がフライト部21に逆流するのを防止することができる。

0032

したがって、射出工程時における樹脂の充填量を安定させることができ、成形品の品質を向上させることができる。また、射出工程時のフライト部21における樹脂を安定させることができるので、計量工程時に計量を安定して行うことができ、樹脂の熱履歴を安定させることができ、さらに、樹脂の温度を安定させることができる。

0033

そして、前記制御装置62は、スクリュー速度設定器66によってあらかじめ設定されたスクリュー速度Vsの速度パターンに基づいて速度制御を行い、位置検出器71によって検出されたスクリュー位置が所定の位置になると、速度制御から圧力制御切り換え、前記射出力に基づいて保圧制御を行い、タイミングt6で射出工程を完了する。

0034

なお、本実施の形態においては、前記スクリュー12を時間τ1だけ正方向に回転させた後、計量工程が開始されるまでにわずかな時間を置くようにしているが、前記スクリュー12を時間τ1だけ正回転させた後、直ちに計量工程を開始することもできる。また、計量工程が完了した後、射出工程が開始されるまでにわずかな時間を置くようにしているが、計量工程が完了した後、直ちにスクリュー12を逆方向に回転させることもできる。さらに、前記スクリュー12を時間τ3だけ逆方向に回転させた後、射出工程が開始されるまでにわずかな時間を置くようにしているが、前記スクリュー12を時間τ3だけ逆方向に回転させた後、直ちに射出工程を開始することもできる。また、射出工程を開始する前にサックバックを行うこともできる。

0035

ところで、前記スクリュー12の外周面及び加熱シリンダ11の内周面の粗さが互いに等しいと、計量工程時にスクリュー12を回転させても、溝24内の樹脂は、スクリュー12と一体的に回転させられ、前進しない。そこで、通常は、加熱シリンダ11の内周面がスクリュー12の外周面より粗くされる。

0036

ところが、前記加熱シリンダ11の内周面が粗くされると、スクリュー12を前進させる際に、加熱シリンダ11の内周面の近傍の樹脂に大きな摩擦抵抗が加わってしまう。しかも、溝24内の樹脂の溶融状態は、樹脂供給部P1、圧縮部P2及び計量部P3を移動する間に変化するので、前記樹脂に加わる摩擦抵抗も変化してしまう。

0037

そこで、射出工程において、射出用モータ53を駆動してスクリュー12を前進させる際に、計量用モータ41を駆動してスクリュー12を逆方向に回転させることによって、加熱シリンダ11に対してフライト23が見掛け上前進する速度、すなわち、フライト速度Vfをスクリュー速度Vsより低くするようにしている。

0038

すなわち、前記スクリュー速度Vsに対するフライト速度Vfの速度比をγ
γ=Vf/Vs
としたとき、
γ<1
にする。この場合、見掛け上フライト速度Vfが低くされるので、樹脂はスクリュー12の外周面上を滑って加熱シリンダ11の内周面上で停滞することになる。したがって、加熱シリンダ11の内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができる。

0039

ところが、フライト速度Vfが樹脂の種類によって決まる限界値を超えて低くされると、スクリュー12が前進するのに対し樹脂は前記加熱シリンダ11の内周面上でほぼ停止した状態になる。この場合、前述されたように、射出工程時に逆止リング28は遮断位置に置かれ、前記穴28a、29aが遮断された状態に置かれるので、樹脂がフライト部21側に流れ込むことはない。したがって、前記樹脂供給部P1から計量部P3にかけて、特に、フライト部21の前端の近傍において樹脂圧力が低下してしまう。その結果、計量工程時に計量を安定して行うことができず、成形品にボイドシルバーストリーク等が発生し、成形品の品質を低下させてしまう。

0040

そこで、樹脂の種類に対応させて設定された速度比γの最小値をγMIN とすると、
γMIN ≦γ
にされる。したがって、速度比γは、1より小さく最小値γMIN 以上、例えば、0.1〜0.9の範囲に設定される。

0041

そして、フライト速度設定器68は、このようにあらかじめ設定された速度比γに基づいてフライト速度Vfの速度パターンを設定し、該速度パターンを速度指令値として制御装置62に送る。該制御装置62の図示されないフライト速度制御手段は、前記フライト速度設定器68から送られた速度指令値に基づいてフライト速度制御を行う。そのために、前記フライト速度制御手段内の回転数算出手段は、前記スクリュー速度Vs及びフライト速度Vfに基づいてスクリュー回転数Nfを算出し、該スクリュー回転数Nfに基づいて電流指令IF を発生させ、該電流指令IF を計量用サーボアンプ65に送って計量用モータ41を駆動する。その結果、前記スクリュー12はスクリュー回転数Nfで回転させられる。

0042

また、スクリュー速度Vsをスクリュー位置に対応させて多段で変更する場合、各スクリュー位置Si (i=1、2、…)において設定されるスクリュー速度をVsi (i=1、2、…)とすると、スクリュー速度Vsi に対応させてフライト速度Vfi (i=1、2、…)も多段で変更され、
Vfi =γ・Vsi
に設定される。同様に、スクリュー速度Vsを一定にしたり、ランプ関数指数関数等の関数で変更させたりする場合も、スクリュー速度Vsi に対応させてフライト速度Vfi を変更することができる。

0043

なお、記憶手段としてのメモリ67に、前記フライト速度Vfの速度パターンを格納し、該速度パターンを読み出してフライト速度制御を行うこともできる。また、フライト速度設定器68に代えて、スクリュー回転数設定器を配設し、該スクリュー回転数設定器によって設定されたスクリュー回転数を制御装置62に送るようにしてもよい。

0044

次に、前記最小値γMIN について説明する。

0045

図5は本発明の第1の実施の形態における速度比と摩擦抵抗との第1の関係図、図6は本発明の第1の実施の形態における速度比と樹脂圧力との第1の関係図、図7は本発明の第1の実施の形態における速度比と摩擦抵抗との第2の関係図、図8は本発明の第1の実施の形態における速度比と樹脂圧力との第2の関係図である。なお、図5及び7において、横軸に速度比γを、縦軸に加熱シリンダ11(図2)の内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗をFを採ってある。また、図6及び8において、横軸に速度比γを、縦軸にフライト部21の前端の近傍における樹脂圧力Pfを採ってある。

0046

例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル樹脂(メタクリル樹脂)のように、粘度の高い樹脂を使用して成形を行う場合、図5及び6に示されるように、速度比γが
0.2≦γ<1
の範囲では、フライト速度Vfが低くなるほど、摩擦抵抗Fは小さくなり、樹脂圧力Pfは低くなる。また、速度比γが
0≦γ<0.2
の範囲では、フライト速度Vfを低くしても摩擦抵抗Fはほとんど変化しないが、樹脂圧力Pfは低くなり、負の値を採る。

0047

また、例えば、ポリアミド樹脂のように、粘度の低い樹脂を使用して成形を行う場合、図7及び8に示されるように、速度比γが
0.5≦γ<1
の範囲では、フライト速度Vfが低くなるほど、摩擦抵抗Fは小さくなり、樹脂圧力Pfは低くなる。また、速度比γが
0≦γ<0.5
の範囲では、フライト速度Vfを低くしても摩擦抵抗Fはほとんど変化しないが、樹脂圧力Pfは低くなり、負の値を採る。

0048

そこで、前記ポリメチルメタクリル酸メチル樹脂のように、粘度の高い樹脂を使用して成形を行う場合、速度比γを0.1〜0.3、好ましくは約0・2にし、ポリアミド樹脂のように、粘度の低い樹脂を使用して成形を行う場合、速度比γを0.4〜0.6、好ましくは約0・5に設定すると、フライト部21の樹脂圧力Pfを負圧にすることなく、摩擦抵抗Fを最も小さくすることができる。

0049

このように、加熱シリンダ11の内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗Fを小さくすることができるので、射出工程において、後方からスクリュー12に加えられる射出力と、スクリューヘッド27の前端に加わる射出圧力とを対応させることができ、十分な射出圧力を発生させることができる。

0050

また、たとえ、溝24内の樹脂の溶融状態が、樹脂供給部P1、圧縮部P2及び計量部P3を移動する間に変化しても、前記樹脂に加わる摩擦抵抗を一定にすることができるので、射出圧力を安定させることができる。そして、型内圧を安定させることができるので、成形品の品質を向上させることができる。

0051

また、射出工程中はスクリュー12が常に逆方向に回転させられるので、逆止リング28は、常に遮断位置側にバイアスが加えられた状態に置かれる。したがって、射出工程中に逆止リング28に外力が加わって逆止リング28が連通位置に置かれることがなくなるので、樹脂が逆流するのを防止することができる。その結果、計量を安定して行うことができるので、成形品の品質を向上させることができる。

0052

そして、十分な射出圧力を発生させることができるので、射出力をその分小さくすることができる。したがって、射出装置を小型化することができるだけでなく、射出装置のコストを低くすることができる。また、摩擦抵抗が小さくなるので、樹脂が受ける剪(せん)断熱が少なくなり、樹脂焼けが発生するのを防止することができる。

0053

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。

0054

図9は本発明の第2の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。

0055

この場合、図に示されるように、タイミングt11で第1の駆動手段としての計量用モータ41(図1)を正方向に駆動してスクリュー12(図2)を時間τ1だけスクリュー回転数N1で正方向に回転させる。続いて、タイミングt12で計量工程が開始され、制御装置62内の図示されない計量手段は、前記計量用モータ41を正方向に駆動してスクリュー12を時間τ2だけスクリュー回転数N2で正回転させるとともに、第2の駆動手段としての射出用モータ53を駆動してスクリュー12を後退させる。

0056

そして、タイミングt13で計量工程が完了すると、制御装置62内の図示されない遮断手段は、タイミングt14で前記計量用モータ41を逆方向に駆動してスクリュー12を時間τ4だけスクリュー回転数N3で逆方向に回転させる。続いて、タイミングt15で射出工程が開始され、制御装置62内の図示されない射出手段及びスクリュー前進手段は、射出用モータ53を駆動してスクリュー12を前進させるとともに、計量用モータ41を逆方向に駆動してスクリュー12をスクリュー回転数Nfで逆方向に回転させる。そして、タイミングt16で射出工程を完了する。

0057

この場合、時間τ4は、前記第1の実施の形態における時間τ3(図4)より長くされる。そして、前記遮断手段は、前記時間τ4の第1の段階で、逆止リング28を遮断位置に置き、制御装置62内の図示されない樹脂圧力低下手段は、前記時間τ4の第2の段階で、前記フライト部21の前端の近傍における樹脂圧力Pfを所定値だけ低下させる。したがって、射出工程が開始される前に、樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるので、射出工程中における射出圧力のばらつきを小さくすることができる。

0058

次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。

0059

図10は本発明の第3の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。

0060

この場合、図に示されるように、タイミングt21で第1の駆動手段としての計量用モータ41(図1)を正方向に駆動してスクリュー12(図2)を時間τ1だけスクリュー回転数N1で正方向に回転させる。続いて、タイミングt22で計量工程が開始され、制御装置62内の図示されない計量手段は、前記計量用モータ41を正方向に駆動してスクリュー12を時間τ2だけスクリュー回転数N2で正回転させるとともに、第2の駆動手段としての射出用モータ53を駆動してスクリュー12を後退させる。

0061

そして、タイミングt23で計量工程が完了すると、制御装置62内の図示されない遮断手段は、タイミングt24で前記計量用モータ41を逆方向に駆動してスクリュー12を時間τ3だけスクリュー回転数N3で逆方向に回転させる。続いて、タイミングt25で射出工程を開始し、制御装置62内の図示されない射出手段及びスクリュー前進手段は、射出用モータ53を駆動してスクリュー12を前進させるとともに、計量用モータ41を逆方向に駆動してスクリュー12を時間τ5だけスクリュー回転数Nfで逆方向に回転させる。次に、タイミングt26で計量用モータ41を停止させ、フライト23を前記スクリュー速度Vsと等しいフライト速度Vfで前進させる。そして、タイミングt27で射出工程を完了する。

0062

この場合、スクリュー12の前進を開始する際の静摩擦、及び開始した直後の動摩擦による摩擦抵抗が大きいのに対して、前進を開始してから所定の時間が経過した後の動摩擦による摩擦抵抗は小さいので、スクリュー12の前進の初期の段階における摩擦抵抗を小さくすることができれば、その後は、スクリュー12を逆方向に回転させなくても、射出圧力のばらつきを小さくすることができる。したがって、計量用モータ41を駆動する時間が短くなるので、射出装置を運転するためのコストを低くすることができる。

0063

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

発明の効果

0064

以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出装置においては、加熱シリンダと、スクリュー本体の外周にフライトが形成されたフライト部、及び該フライト部の前端に配設されたスクリューヘッドを備え、前記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューと、該スクリューを回転させるための第1の駆動手段と、前記スクリューを進退させるための第2の駆動手段と、射出工程において前記第2の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のスクリュー速度で前進させるスクリュー前進手段と、前記射出工程において前記第1の駆動手段を駆動して、前記フライトを見掛け上スクリュー速度より低いフライト速度で前進させるフライト速度制御手段とを有する。

0065

この場合、加熱シリンダの内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるので、射出工程において、後方からスクリューに加えられる射出力と、スクリューヘッドの前端に加わる射出圧力とを対応させることができ、十分な射出圧力を発生させることができる。

0066

また、フライトによって形成される溝内の樹脂の溶融状態が、フライト部を移動する間に変化しても、前記樹脂に加わる摩擦抵抗を一定にすることができるので、射出圧力を安定させることができる。そして、型内圧を安定させることができるので、成形品の品質を向上させることができる。

0067

しかも、十分な射出圧力を発生させることができるので、射出力をその分小さくすることができる。したがって、射出装置を小型化することができるだけでなく、射出装置のコストを低くすることができる。また、摩擦抵抗が小さくなるので、樹脂が受ける剪断熱が少なくなり、樹脂焼けが発生するのを防止することができる。

0068

本発明の他の射出装置においては、さらに、前記スクリューヘッドの周囲に逆止リングが配設され、該逆止リングは、スクリューの回転に伴ってスクリューヘッドに対して所定の角度だけ回動させられ、前記スクリューヘッドの前方とフライト部との間を連通する連通位置、及び前記スクリューヘッドの前方とフライト部との間を遮断する遮断位置を採る。

0069

この場合、スクリューを逆方向に回転させるだけで樹脂がフライト部側に逆流するのを防止することができるので、射出工程における樹脂の充填量を安定させることができ、成形品の品質を向上させることができる。また、射出工程時のフライト部における樹脂を安定させることができるので、計量工程時に計量を安定して行うことができ、樹脂の熱履歴を安定させることができ、さらに、樹脂の温度を安定させることができる。

0070

さらに、射出工程中はスクリューが常に逆方向に回転させられるので、逆止リングは、常に遮断位置側にバイアスが加えられた状態に置かれる。したがって、射出工程中に逆止リングに外力が加わって逆止リングが連通位置に置かれることがなくなるので、樹脂が逆流するのを防止することができる。その結果、計量を安定して行うことができるので、成形品の品質を向上させることができる。

0071

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記スクリュー速度に対するフライト速度の速度比は、1より小さく、樹脂の種類に対応させて設定された最小値以上に設定される。

0072

この場合、フライト部の樹脂圧力を負圧にすることなく、加熱シリンダの内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができる。

0073

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、射出工程が開始される前の第1の段階で、前記スクリューを逆方向に回転させ、前記逆止リングを遮断位置に置く遮断手段と、射出工程が開始される前の第2の段階で、前記スクリューを逆方向に回転させ、前記フライト部の樹脂圧力を低下させる樹脂圧力低下手段とを有する。

0074

この場合、射出工程が開始される前に、樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるので、射出工程中における射出圧力のばらつきを小さくすることができる。

0075

本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記フライト速度制御手段は、射出工程が開始されてから所定の時間が経過するまでフライトを見掛け上前記スクリュー速度より低いフライト速度で前進させ、前記時間が経過すると、フライトを見掛け上前記スクリュー速度と等しいフライト速度で前進させる。

0076

この場合、スクリューの前進を開始する際の静摩擦、及び開始した直後の動摩擦による摩擦抵抗は大きいのに対して、前進を開始してから所定の時間が経過した後の動摩擦による摩擦抵抗は小さいので、スクリューの前進の初期の段階における摩擦抵抗を小さくすることができれば、その後は、スクリューを逆方向に回転させなくても、射出圧力のばらつきを小さくすることができる。したがって、第1の駆動手段を駆動する時間が短くなるので、射出装置を運転するためのコストを低くすることができる。

図面の簡単な説明

0077

図1本発明の第1の実施の形態における射出装置の制御ブロック図である。
図2本発明の第1の実施の形態における射出装置の要部拡大図である。
図3本発明の第1の実施の形態における射出装置の概念図である。
図4本発明の第1の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。
図5本発明の第1の実施の形態における速度比と摩擦抵抗との第1の関係図である。
図6本発明の第1の実施の形態における速度比と樹脂圧力との第1の関係図である。
図7本発明の第1の実施の形態における速度比と摩擦抵抗との第2の関係図である。
図8本発明の第1の実施の形態における速度比と樹脂圧力との第2の関係図である。
図9本発明の第2の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。
図10本発明の第3の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。

--

0078

11加熱シリンダ
12スクリュー
21フライト部
23 フライト
27スクリューヘッド
28逆止リング
41計量用モータ
53射出用モータ
62制御装置
Pf樹脂圧力
γ 速度比

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