JP3148912B2

JP3148912B2 - 射出シリンダ及び射出成形機の射出制御装置

Info

Publication number: JP3148912B2
Application number: JP07007194A
Authority: JP
Inventors: 洋牧
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH07251432A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプからの吐出油を
複数の電磁弁を使用して、射出シリンダに供給すること
により射出率や射出圧力を多段に切り換える射出形成機
の射出制御装置およびこれに使用する射出シリンダに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、使用する材料樹脂の種類によ
り、あるいは成形品の形状やその寸法精度により、射出
条件、すなわち射出率と射出圧力を適正に選択できるよ
うにした射出成形機がある。

【０００３】この射出成形機の油圧シリンダは、段階的
に径寸法の異なる数種のラムと、これに対応してシリン
ダ径を段階的に縮小した作用室と、ラムの前側に位置す
る反作用室を有しており、各作用室にはそれぞれ油の流
入管を接続し、また反作用室にも流入管を連結して、こ
れらを方向制御弁に導き、それぞれの作用室に独立に、
あるいは複数の作用室に同時に、または各作用室に時間
差を設けてポンプからの油を圧入する。

【０００４】これにより、混練された溶融樹脂をノズル
から金型内に射出する際に、スクリュを前進させる油圧
シリンダの射出圧力と射出率を変化させる。

【０００５】このような多数の区画された作用室を持つ
油圧シリンダを射出シリンダとして使用することによ
り、多段階の射出率を得ることができ、低射出圧力およ
び高射出率での射出成形作業を行うことができる。

【０００６】しかし、この場合には、シリンダ構造が複
雑となり、複数の作用室を順次直列に形成するので、シ
リンダの全長が長くなり、使用する油液の量が多くなっ
て、装置が大型化すると共に、保守管理の維持も大変で
ある。

【０００７】一方、油圧回路の速度制御において、ポン
プ吐き出し量で得られるシリンダ速度よりも早い速度で
シリンダを作動させる差動回路を用いる方法が、一般に
良く知られている。この場合、射出シリンダの有効面積
を小さく選ぶと、ポンプの吐出油量は一定でも射出率を
大きく設定できる。このことは、細長いキャビティを持
つ金型を使用し、キャビティの一端から樹脂を充填する
場合等で、金型との接触面において樹脂が冷え、流動性
が悪い時に射出率を上げて、樹脂が冷えないうちに充填
を終えれば効果がある。

【０００８】また、圧力に特に敏感な薄肉成形品の成形
では、射出圧力を低くするとともに射出率を高くする必
要がある。この場合、通常の射出成形機を使用して圧力
を下げた成形をする際、射出の立ち上がり時とか、充填
完了後の射出二次圧への切換時などにリリーフ弁が作動
した時は、リリーフ弁の特性として設定圧力の大小にか
かわらず、その吹き始めでは設定圧力よりも約２０kg／
cm² 高いピーク圧力が発生する場合があり、この圧力が
成形品に悪影響を及ぼす。このような場合にも射出シリ
ンダの有効面積を小さく選ぶと、もし同じ２０kg／cm²
のピーク圧力が発生してもシリンダ有効面積が小さいた
め、射出圧力が低いので成形品への影響が少なくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような事情にかん
がみて、本発明は、シリンダの有効面積を小さくするよ
うに設定でき、射出シリンダ内に区画された２つの作用
室による差動回路を利用して、低射出圧力で高射出率の
成形を可能にした射出成形機およびこれに使用する射出
シリンダを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、シリンダ内を摺動するピストンの両側
に、径の異なる第１，第２のピストンロッドを延在さ
せ、前記シリンダ内に前記ピストンにより区画された第
１，第２の作用室を形成する射出シリンダにおいて、前
記第２作用室に延在する第２ピストンロッドに対して摺
動可能に嵌挿されるスリーブと、前記第２作用室の端部
で前記スリーブを支承する受け部と、この受け部からこ
れに隣接する前記シリンダ後端部の空間内に突出する前
記第２ピストンロッドの端部に着脱可能に取付けられ、
前記第２ピストンロッドとスリーブを一体に移動させる
ための保持手段とを備え、前記保持手段の離脱時に、前
記スリーブ端が前記シリンダ後端部に当接するように後
退させ、第１作用室に対する第２作用室の有効面積の大
きさを変えることを特徴としている。

【００１１】また、本発明における射出成形機の射出制
御装置は、加熱筒内のスクリュを前進後退動させる射出
シリンダに、上記の構成を備え、さらに、前記スクリュ
を回転駆動するモータと、前記射出シリンダとモータの
いずれか一方の作動に切り換える第１方向制御弁と、前
記射出シリンダの第２作用室からの戻り油を第１作用室
に供給するための第２方向制御弁と、前記射出シリンダ
とモータにおける一次側圧力を所定の圧力に設定する圧
力制御弁とを備えて、前記保持手段の離脱時に、前記ス
リーブ端が前記シリンダ後端部に当接するように後退さ
せ、第１作用室に対する第２作用室の有効面積の大きさ
を変えることを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明の射出シリンダでは、第２ピストンロッ
ドに嵌挿されたスリーブの出し入れが、第２ピストンロ
ッド端に取付けた保持部材の着脱により行える。そし
て、保持部材の装着時には、第２作用室は、スリーブの
径寸法で定まる有効面積を有する油室となり、保持部材
の離脱時には、第２ピストンロッドの径寸法で定まる有
効面積を有する油室が形成され、油室の有効面積を変え
ることが可能となる。

【００１３】このため、本発明の射出制御装置では、上
記構成の射出シリンダを用いて、第１作用室の有効面積
が及ぼす射出圧力により作動する通常の成形（第１射
出）と、第１，第２作用室により差動回路を構成すると
ともに第２作用室の有効面積を変えることにより２段階
に調整できる低射出圧力で高射出率の成形（第２，第３
射出）とを選択して行うことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１，図２は、本発明の射出シリンダ１の断面構造図
で、ピストンロッドの一方側の径を変えてシリンダ有効
面積を２段階に切り換え可能にした構成を有している。

【００１５】シリンダ１には、その内壁面を摺動するピ
ストン２が内挿され、ピストン２は、その両側に延在す
る第１，第２のピストンロッド３，４を備えている。ま
た、シリンダ内にはピストン２により区画された第１作
用室（射出側油室）５，第２作用室（戻り側油室）６が
形成されている。ここで、ピストンロッド４の径寸法
は、ピストンロッド３の径寸法よりも約１５mm程度大き
く、ピストンロッド３，４の径寸法の差により定まるシ
リンダ有効面積が形成される（図２参照）。

【００１６】図１において、このピストンロッド４には
スリーブ７が嵌挿されており、このスリーブ７の一端部
はピストンの内溝２a に嵌入し、他端部はピストンロッ
ド４の端部４a よりも長く延びている。また、スリーブ
７は、シリンダ内壁から突き出た環状の受け部８に支承
され、受け部８はピストン２の一端面との間に区画され
た第２作用室６を形成する。

【００１７】11,12,13,14 は、それぞれ、シリンダ１、
ピストン２、受け部８、ピストンロッド４に設けたＯリ
ング等のパッキンで、第１，第２作用室５，６内に供給
された油液が外部に漏れず、かつ摺動部分を保護するも
のである。

【００１８】また、第２作用室６の後方には、受け部８
とシリンダ後端の内壁で区画された空間20が設けられ、
この空間内に、ピストンロッド４がスリーブ７とともに
延在する。ピストンロッド４の端部４a にはねじ孔４b
が設けられ、ピストンロッド４の端部４a に保持部材10
が着脱自在に取り付けられる。

【００１９】保持部材10は、ボルト９等の締付具を挿入
するための中央段付き孔10a と、スリーブ７と嵌合する
小径部分と、スリーブ端を突き当てる外周つば部10b を
備え、ボルト９の締め付けによりピストンロッド４にス
リーブ７を一体に保持する構造である。

【００２０】したがって、図１のように保持部材10の装
着時には、ピストンロッド４とスリーブ７は一体に移動
し、第２作用室内のロッド径はスリーブ７の肉厚だけ太
くなる。保持部材10は、シリンダ後端部に設けた窓21か
ら六角レンチをボルトの六角孔に挿入して、第２ピスト
ンロッド４から取りはずすことができる。

【００２１】シリンダ後端部の端部壁には、中央部に空
気孔22があり、内壁面にはスリーブ端が当接する凹部23
が形成されている。このため、ピストンロッド４から保
持部材10を取りはずし、スリーブ７をピストンロッド４
から後方に引出して、この凹部23内にスリーブ端をはめ
込むことができる。シリンダ後端部の空間20の圧力は空
気孔を通じて大気圧となっていて、第２作用室の内圧よ
りも低いので、シリンダ後端部側に移動したスリーブ７
は、図２に示す位置、すなわち、スリーブ端部が凹部23
内にはまり込んだ状態に維持される。

【００２２】このようなシリンダ構造においては、第２
作用室は、スリーブ７がピストンロッド４の基部側まで
嵌挿された場合（油室６）と、図２に示すようにスリー
ブ端をシリンダ後端の凹部23に当接させてピストンロッ
ド４を露出させる場合（油室６’）との２通りの油室が
形成できる。これらの油室６，６’は、シリンダの有効
面積が当然異なる。

【００２３】すなわち、本発明の射出シリンダにおい
て、作用室の有効面積の関係は、油室５＞油室６’＞油室６となる。この射出シリンダ１は、図２に示すように距離
Ｌのストロークだけ移動でき、この距離は、保持部材10
の装着時に保持部材の端面10c がシリンダの後端部の凹
部23に衝突しないように設定されている。

【００２４】上記構造を適用したシリンダ１を射出成形
機に取り付けた射出ユニット100 の構成が図３と図４に
示されている。図３は、射出ユニット100 の一部断面正
面図であり、図４は、その平面図である。

【００２５】図３において、射出成形機のスライドベー
ス25に載置された射出ユニット100は、加熱筒30を備
え、その内部にホッパ31からの樹脂材料を混練するスク
リュ（図示略）を設け、一対の射出シリンダ１，１’が
加熱筒30の両側に平行に配置された構造を有している。

【００２６】一対の射出シリンダ１，１’は、それぞれ
のピストンロッド３が１つの板部材35を介してスクリュ
後端部32a に連結されてスクリュを前後に進退動させる
ことができる。また、油圧モータ34が板部材35の後部中
央に取付けられており、駆動機構を介してスクリュを回
転させることができるようになっている。

【００２７】このような構成からなる射出ユニット100
を油圧駆動制御装置に組み込んで、射出成形機の射出率
と射出圧力を調整できる油圧回路が図５に示されてい
る。

【００２８】図５において、100 は射出ユニットであ
り、スクリュ32を前進・後退動させる複数の射出シリン
ダ１，１’を備え、かつ加熱筒30内で溶融された樹脂を
油圧モータ34の駆動によりスクリュ32を回転させて混練
させた後、金型内に充填させるようになっている。

【００２９】射出シリンダ１，１’と油圧モータ34を駆
動させる油圧回路は、作動媒体としての油液がポンプＰ
から供給される。

【００３０】本発明の射出シリンダに使用する油圧回路
は、ポンプＰからの管路41と射出シリンダ１の一次側に
接続される管路42との間に４ポート３位置切換弁50が配
置されている。また、管路42はそこから分岐した管路43
を介してシリンダ１’の一次側に接続される。

【００３１】油圧モータ34は、４ポート３位置切換弁50
の二次側の第２のポートｍに通じる管路44に接続され、
この管路44の途中には逆止弁51が配置されている。油圧
モータ34の二次側にはタンク60に通じる管路45が接続さ
れている。この管路45には油圧モータ34からの油液をタ
ンクに戻す前に冷やす冷却器58が設けられている。

【００３２】電磁リリーフ弁52は、管路41と管路45の間
に接続された管路46に設けられ、管路45を通じて、射出
シリンダ１，１’の一次側圧力が所定の設定圧を越えた
時に油液をタンク60に戻すようになっている。

【００３３】また、切換弁50の一次側の第２ポートｎに
通じる管路47にはスクリュ回転背圧用のリリーフ弁53が
設けられている。

【００３４】射出シリンダ１，１’の各第２作用室（戻
り油室）のポートに接続する管路48,49 は、分岐点Ａで
連通しており、タンク60への戻り管路48には４ポート２
位置電磁切換弁54,55 が直列に接続されている。

【００３５】切換弁54は、各射出シリンダの油室６の戻
り油を射出側油室５に供給する差動回路用の方向制御弁
であり、切換弁55は、スクリュを強制的に後退させるた
めの方向制御弁である。

【００３６】切換弁54の一次側の第２ポートｒと切換弁
55の二次側の第２ポートｓとは管路管路56で接続され、
この管路56は分岐して４ポート３位置切換弁50の二次側
の第１ポートｑに接続される。また、切換弁55の一次側
の第２ポートｔに接続される管路57は管路41に接続され
ている。

【００３７】次に、このように構成された油圧回路の作
動を図６に示す作動表に基づいて説明する。

【００３８】まず、動作１は、可塑化時であり、加熱筒
内にホッパ（図示略）から供給された樹脂がスクリュの
回転により混練されながらノズル側に送られる。この動
作１では、方向切換弁のソレノイドＳ１，Ｓ４，Ｓ５が
通電されている。

【００３９】したがって、切換弁50は左位置の状態とな
り、電磁リリーフ弁52で最高圧力を規制された油圧が、
切換弁50から管路44を通って油圧モータ34に供給される
ためにスクリュが回転する。そして、射出シリンダ１，
１’の第２作用室６からの油液は、左位置の切換弁54,5
0 を介して管路47に流れるが、この管路47にはリリーフ
53が設けられているので、スクリュ回転時にスクリュ32
に対しリリーフ弁53で設定された所定の背圧が加わるこ
とになる。また、スクリュ32の回転により送り出された
溶融樹脂がノズル側に移動することにより、スクリュ32
は後退する。

【００４０】スクリュ32が後退すると、次に、金型内に
溶融樹脂を充填する射出段階に移る。このため、射出シ
リンダを前進させるが、この場合、射出率と射出圧力の
射出条件を成形品により選択する。

【００４１】低い射出率でかつ高い射出圧力を望む場合
には、動作２が実行される。この場合、方向切換弁50と
電磁リリーフ弁52の各ソレノイドＳ３，Ｓ５が通電され
る。このため、電磁リリーフ弁52で最高圧力を規制され
た油圧が、切換弁50を通って射出シリンダ１，１’に供
給される。このとき、第２作用室６の油液は切換弁54,5
5 を通ってタンクに流れるので、差動回路が構成され
ず、高い射出圧力が保持されてスクリュ32が前進する。
このときの射出シリンダに働く有効面積は、射出側油室
５の断面積寸法である。

【００４２】また、これとは反対に、高い射出率でかつ
低い射出圧力を望む場合には、動作３が実行される。こ
の場合、方向切換弁のソレノイドＳ１，Ｓ３，Ｓ５が通
電されており、電磁リリーフ弁52で最高圧力を規制され
た油圧が、ポンプＰから切換弁50を通って射出シリンダ
１，１’に供給されると同時に、第２作用室６の油液が
切換弁54から管路56,42 を通って射出シリンダに供給さ
れる。

【００４３】このため、この戻り油がポンプＰから供給
された油に合算される差動回路が構成されるので、その
増分だけ、射出率が高くなる。また、これに伴ってシリ
ンダには第１，第２作用室相互に油圧が作用するので、
このときの射出シリンダに働く有効面積は、油室５の断
面積寸法から油室６の断面積寸法を引いた値となり、シ
リンダの有効面積が小さくなる。その結果、射出圧力が
低くなる。

【００４４】この動作３において、本発明は、さらに、
射出率を高めると同時に射出圧力を低くすることができ
る。

【００４５】それには、図７に示すように、第２ピスト
ンロッドの端部に固定した保持部材をはずし、スリーブ
７をシリンダ後端部側に引出し、第２作用室のシリンダ
有効面積を第１作用室に近付けることにより、全体のシ
リンダ有効面積をさらに小さくすることができる。

【００４６】このときの射出シリンダに働く有効面積
は、油室５の断面積寸法から油室６’の断面積寸法を引
いた値である。

【００４７】このようにして、本発明の射出シリンダに
よれば、その使用状態により、油室の有効面積の関係
は、油室５＞（油室５−油室６）＞（油室５−油室６’）となる。

【００４８】したがって、本発明によれば、第１作用室
５のみを使用する射出により、通常の成形ができ、第２
作用室内でスリーブ７をピストンロッド４と一体に移動
して、油室５と油室６との差動回路を利用する射出によ
り、高い射出率の成形ができ、さらに、スリーブ７をシ
リンダ後端部側に引き出して第２作用室内でピストンロ
ッド４のみを使用し、油室５と油室６’との差動回路を
利用する射出により、さらに高い射出率の成形ができ
る。

【００４９】この結果、射出成形機の射出ユニットの射
出率またはこれに反比例する射出圧力を３段階に調整で
きる。

【００５０】また、この３段階の射出条件において、高
射出率ほど、シリンダの有効面積が小さくなるので、射
出シリンダの一次側圧力が低射出圧力となり、射出の立
ち上がり時とか、充填完了後の射出二次圧への切換時な
どにリリーフ弁52が作動した時のピーク圧力の影響を少
なくすることができる。

【００５１】このようにして、選択された所望の射出条
件により、スクリュが前進して、金型内に溶融樹脂が充
填されると、今度はスクリュを強制的に後退させる動作
４が実行される。

【００５２】この動作４は、方向切換弁55と電磁リリー
フ弁52の各ソレノイドＳ２，Ｓ５が通電されているの
で、電磁リリーフ弁52で最高圧力を規制された油圧がポ
ンプＰから供給されると、この油液は、管路57から切換
弁55,54 を通って、射出シリンダの第２作用室側に供給
される。一方、第１作用室からの油液は管路42,56 を通
り、切換弁55を通過してタンク60に戻される。この結
果、スクリュが急速に後退する。

【００５３】なお、本発明の実施例では、射出シリンダ
は、一対の構成としたが、複数である必要はなく単一の
射出シリンダであってもよい。また、本実施例では、射
出シリンダはスクリュ前進後退動作と一致させてシリン
ダのピストンが進退動する形式であるが、射出シリンダ
の位置をスクリュの後方側に反転して油圧モータ側に位
置させることも可能である。この場合、第１作用室が戻
り側油室となり，第２作用室が射出側油室となるので、
ピストンロッド３，４の径寸法の大小関係は逆となる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の射出シリンダによれば、１つのシリンダ内に２
つの油室を設け、一方の油室の有効面積をそのピストン
ロッドに嵌挿されたスリーブの出し入れにより変化させ
ることにより、低射出圧力で２段階の高射出率成形を行
うことができる。

【００５５】また、ピストンロッド端に取りつけた保持
部材の着脱により、スリーブの移動が簡単に行えるの
で、取扱いが容易であり、差動回路を利用することで、
使用する油液の量もわずかで済むため、装置の小型化が
実現できる。

【００５６】また、請求項２に記載の構成によれば、本
発明の射出シリンダの構成により、射出条件の異なる３
つの成形を可能にし、かつ高射出率になるほどリリーフ
弁のピーク圧力による樹脂への影響を少なくすることが
できる。さらに、油圧回路に使用する方向制御弁の数を
少なくすることができ、射出シリンダに関しては単に２
つの油室の油圧制御を行えば良いので、装置の構成が簡
略化され、射出制御装置全体の製造コストを下げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出シリンダのピストンロッドに
スリーブ装着した場合の断面構成図である。

【図２】本発明に係る図１と同じ射出シリンダにおい
て、スリーブをシリンダ後端部側に変位させた状態を示
す断面構成図である。

【図３】本発明の射出シリンダを射出成形機の射出装置
に取り付けた状態を示す一部断面正面図である。

【図４】図３の射出装置における平面図である。

【図５】本発明の射出シリンダを用いて射出成形機の射
出制御を行うための油圧回路を示す図である。

【図６】図５の作動を示す作動表である。

【図７】図５の射出シリンダを保持部材を離脱して、さ
らに高い射出率で低射出圧力の射出制御を生じさせる場
合のシリンダ内部構造を示す一部断面図である。

【符号の説明】

１射出シリンダ２ピストン３，４ピストンロッド５，６，６’ 油室７スリーブ８受け部 10 保持部材 20 空間

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内を摺動するピストンの両側に、
径の異なる第１，第２のピストンロッドを延在させ、前
記シリンダ内に前記ピストンにより区画された第１，第
２の作用室を形成する射出シリンダにおいて、前記第２作用室に延在する第２ピストンロッドに対して
摺動可能に嵌挿されるスリーブと、前記第２作用室の端
部で前記スリーブを支承する受け部と、この受け部から
これに隣接するシリンダ後端部の空間内に突出する前記
第２ピストンロッドの端部に着脱可能に取付けられ、前
記第２ピストンロッドとスリーブを一体に移動させるた
めの保持手段とを備え、前記保持手段の離脱時に、前記スリーブ端が前記シリン
ダ後端部に当接するように後退させ、第１作用室に対す
る第２作用室の有効面積の大きさを変えることを特徴と
する射出シリンダ。
【請求項２】シリンダ内を摺動するピストンの両側に、
径の異なる第１，第２のピストンロッドを延在させ、前
記シリンダ内に前記ピストンにより区画された第１，第
２の作用室を形成して加熱筒内のスクリュを前進後退動
させる射出シリンダと、前記スクリュを回転駆動するモータと、前記射出シリンダとモータのいずれか一方の作動に切り
換える第１方向制御弁と、前記射出シリンダの第２作用室からの戻り油を第１作用
室に供給するための第２方向制御弁と、前記射出シリンダとモータにおける一次側圧力を所定の
圧力に設定する圧力制御弁とを備え、前記射出シリンダは、前記第２作用室に延在する第２ピ
ストンロッドに対し摺動可能に嵌挿されるスリーブと、
前記第２作用室の端部で前記スリーブを支承する受け部
と、この受け部からこれに隣接する前記シリンダ後端部
の空間内に突出する前記第２ピストンロッドの端部に着
脱可能に取付けられ、前記第２ピストンロッドとスリー
ブを一体に移動させる保持手段とを備え、前記保持手段の離脱時に、前記スリーブ端が前記シリン
ダ後端部に当接するように後退させ、第１作用室に対す
る第２作用室の有効面積の大きさを変えることを特徴と
する射出成形機の射出制御装置。