JPH0226722A

JPH0226722A - 射出成形機の射出装置

Info

Publication number: JPH0226722A
Application number: JP17712988A
Authority: JP
Inventors: Sukenori Kobayashi; 小林　資典; Hiroshi Kamei; 亀井　宏
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Innovex Co Ltd
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1990-01-29

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】［産業上の利用分野コ本発明は、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−金屈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Ｉｌｌ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縁べてにわたって均一に可塑
化することが困雅であった。このため細かい要望に対応
するには、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課題は上記した従来
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高均
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、前記スクリューの回転中に、該スクリューと前記加
熱シリンダとを軸方向に相対振動させて、樹脂材料を混
練・可塑化（チャージ）するようになすことによって達
成される。

［作用コ本発明は上記したように、スクリューの回転中に、スク
リューもしくは加熱シリンダを軸方向に振動させて、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
、効果的に振動して、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Ｑｌ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、両者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の回転中にスク
リューと加熱シリンダとを相対的に軸方向に振動させて
いるので１、この振動エネルギーを与えられた樹脂材料
はより一層複雑な多方向からの力を受け、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図における左側の領域における矢印は、樹脂材料
がＡ、Ｂ。

０部（全域）で振動していることヲ極めて模式的に示し
ており、実際には、第２図の右側の領域に示した流れと
左側の領域で示した振動とが複合した複雑な混練・流動
・発熱可塑化メカニズムが生成されていると理解された
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、その先端のシリンダ頭部３にはノズル４が取付け
られている。５は。

加熱シリンダ１の機端部分を保持したヘッドストックで
１図示せぬ射出装置のベース部材と一体化した部材とさ
れていて、図示していないがホッパーから供給される樹
脂材料を加熱シリンダｌ内へ導くための開孔が設けられ
ている。６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配設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。

７は油圧モニタで、その出力軸に前記スクリュー６の後
端部が連結されており、該油圧モータ７の回転でスクリ
ュー６が回転駆動される。８は、前記ヘッドストック５
内に設置された１対の油圧シリンダで、そのピストンロ
ッド９に上記油圧モータ７を取付けた支持体１０が連結
されている。

そして、ピストンロッド９の図示左右方向の進退運動に
よって、スクリュー６が油圧モータ７と一体となって図
示の前進位置と図示せぬ後退位置との間を移送されると
共に、ピストンロッド９の高速軸方向微振動によって、
スクリュー６（と油圧モータ７）が軸方向の振動運動を
付与されるようになっている。なお５１１はモータ回転
検出センサ、１２はシリンダ圧力検出センサ、１３はス
クリュー位置検出センサである。

１４はマイクロコンピュータよりなる演算制御手段で、
各種Ｉ１０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、後述する如く前記油圧モータ７並びに
油圧シリンダ８を駆動制御する。なお、図示していない
が、演算制御手段１４は必要に応じ外部記録手段とデー
タの授受を行い、また同様に必要に応じデイスプレィ等
の表示手段に演算処理結果等を表示させるようになって
いる。

１５はキーボードスイッチ等の入力手段で、該入力手段
１５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１４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１４
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６の回転数と、スクリュー６の
振動数、振幅等を演算する。そして、演算制御手段１４
は、この算出結果と、射出装置のセンサ群（例えばモー
タ回転検出センサ１１、シリンダ圧力検出センサ１２、
スクリュー位置検出センサ１３．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１６を介してサーボアンプ１７
．１８に制御信号を送出し、サーボアンプ１７からサー
ボバルブ１９を介して前記油圧モータ７を、またサーボ
アンプからサーボバルブ２０を介し前記油圧シリンダ８
を各々後述の如く駆動する。

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６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１４が油圧モータ
７を所定回転数で一方向に回転駆動してスクリュー６を
一方向に回転させる。

これによって、図示せぬホッパーから供給された樹脂材
料がスクリュー６の溝に沿って混練・溶融されつつスク
リュー６の先端部に送られ、スクリュー６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。そ
して、この当初のスクノユ−６の微少後退をスクリュー
位置検出センサ１３（もしくはシリンダ圧力検出センサ
１２）が検出した時点（第３図のＴ１時点）で、演算制
御手段１４はピストンロッド９を微少量だけ高速振動さ
せる。これによってスクリュー６は、例えば振動数１０
０〜２００Ｈｚ、目標背圧に対しピークトウピークで１
〜３０％の振幅で振！ｌＪ運動を始める。（なお、スク
リュー６の回転当初からスクリュー６に振動を与えるよ
うにしてもよい・）スクリュー６の回転によってスクリ
ュー先端部に貯えられた溶融樹脂からの反力が所定圧に
達すると（第３図の１２時点）、演算制御装置１４は油
圧シリンダ８をして上記反力に抗する背圧を一定に保つ
べくスクリュー６の後退速度を制御させつつ、これに複
合してスクリュー６に振動動作を持続させる。そして、
スクリュー６の後退位置が所定位置、換言するならスク
リュー６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（第３図のＴ３時点）で、演算制御
装置１４はスクリュー６の回転と振動を停止させる。そ
して、このようにしてスクリュー６の先端部に貯えられ
た溶融樹脂は、次のサイクルの型締めが完了した時点で
、油圧シリンダ８をしてスクリュー６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をされるように
なっている。

上述のスクリュー６の回転による混練・可塑化工程時に
は、スクリュー６は回転運動に振動を付加された複合運
動を行っており、第２図を用い前記［作用コの項で述べ
たように、樹脂材料は複雑な多方向からの力を受けて高
均一に混練されると共に、効果的に摩擦自己発熱し、前
記加熱シリンダ１か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うることが出来るこ
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、スクリューの回転駆動を電動サーボモータで
、またスクリューの前後進駆動及び振！！１ＩｙｊＡ動
を電動サーボモータ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省略する。

第４図において、２１は図示せぬ射出装置のベース部材
に保持された支持体、２２は該支持体２１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
２２と称す）、２３は同じく支持体２１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２３と
称す）で、両モータ２２，２３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２２の回転は、該第１モータ２２の出力
軸２４に固着されたギヤ２５、該ギヤ２５と噛み合った
ギヤ２６、該ギヤ２６と一体回転するボールスプライン
体２７に伝えられ、さらに、該ボールスプライン体２７
とスプライン軸結合をしたチャージ駆動軸２８を介して
、該チャージ駆動軸２８にその後端部を固着された前記
スクリュー６に伝達される。即ち、第１モータ２２の回
転によって、スクリュー６が回転駆動される。

また、上記第２モータ２３の回転は、該第２モータ２３
の出力軸２９に固着されたギヤ３０、該ギヤ３０と噛み
合ったギヤ３１、該ギヤ３１と一体回転するナラ１一体
３２に伝達され、さらに該ナツト体３２の回転は、ナツ
ト体３２とネジ結合した射出駆動軸３３の直線運動に変
換され、該射出駆動軸３３と結合された連結体３４、該
連結体３４と結合された駆動体３５へと直線運動として
伝達されるようになっている。そして、上記駆動体３５
には、前記チャージ駆動軸２８が回転のみ自在であるよ
うに保持されていて、駆動体３５の図示左右方向の前後
動によって、チャージ駆動軸２８＃、びに前記スクリュ
ー６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２３の回転によって、スクリュー６は第４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共
に、第２モータ２３の高速微少量正逆転によって、スク
リュー６は軸方向の振動Ｍ！ｌＪを付与されるようにも
なっている。また、この第２モータ２３は背圧制御も司
どるようになっている。

なお、３６は、図示せぬ射出装置のベース部材と一体化
されたヘッドストックで、ホッパー３７から供給される
樹脂材料を首記加熱シリンダ１内へ導くための開孔３８
が形成されている。なおまた、図示では簡略化しである
が、前記連結体３４には射出圧力センサが設けられてい
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
ンサ情報の供給を受ける前記演算制御手段１４は、Ｄ／
Ａ変換器１６、ドライバ回路３９を介して前記第１モー
タ２２を駆動・制御し、また、同じ＜Ｄ／Ａ変換器１６
、ドライバ回路４０を介して前記第２モータ２３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６は第４図示の前進位置にあり、
この状態で前記演算制御手段１４が第１モータ２２を所
定回転数で一方向に回転駆動してスクリュー６を一方向
に回転させると共に。

第２モータ２３をしてスクリュー６を振動させる。

これによって、ホッパー３７から供給された樹脂材料が
スクリュー６の溝に沿って混練・溶融されつつスクリュ
ー６の先端部に送られる。また、同時に演算制御装置１
４は、第２モータ２３をスクリュー６が後退をする方向
へ駆動し、これによって、スクリュー６はその先端部に
貯えられ始めた溶ＰＡ樹ｉ量に応じて後退を始める。

そして、スクリュー６の振動を伴う回転によってスクリ
ュー先端部に貯えられた溶Ｆ７１樹脂からの反力が所定
圧に達すると、演算制御装置１４は第２モータ２３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６
の後退速度を制御させつつ、これに複合してスクリュー
６に振ｇ！ｊＪ！ｊＪ作を持続させる。そして、スクリ
ュー６の後退位置が所定位置、換言するならスクリュー
６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、演算制御手段１４はスクリュー６の回
転と振動を停止させる。そして、次のサイクルの型締が
完了した時点で、第２モータ２３をしてスクリュー６を
急速前進させて、スクリュー６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６は回転運動に振動運動を付加された複合運
動を行っており、前記実施例と同等の効果を奏すること
が出来る。

なお、上述した両実施例においてはスクリュー６に振動
を与えるようにしているが、前記加熱シリンダ１に振動
を与えるようにしても同等の効果が期待できる。

［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′！Ａ置の説明図、第２図ｉよ流動域に
おける樹脂の挙動を模式的に示す説明図、第３図は背圧
とスクリュー位置との関係を示す説明図、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、４・・・・・・ノズル、５・・・・・・ヘッドスト
ック、６・・・・・スクリュー、７・・・・・・油圧モ
ータ、８・・・・・・油圧シリンダ、１４・・・・・・
演算制御手段、１７．１８・・・・・・サーボアンプ、
１９．２０・・・・・サーボバルブ、２２・・・・・第
１電動サーボモータ、２３・・・・・第２電動サーボモ
ータ、３９．４０・・・・・ドライバ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

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、前記スクリューの回転
中に、該スクリューと前記加熱シリンダとを軸方向に相
対振動させて、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。