JPH03270921A - 電動式射出成形方法 - Google Patents

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、スクリューの回転動及び直進動を電動モータ
により行なう電動式射出成形方法に関する。

［従来の技術］ 従来、プラスチック等の成形材料を底形用金型内に射出
して成形量を製造するようにした射出成形方法において
は、主として油圧式及び電動式による射出装置が用いら
れている。

ここて、まず、従来の油圧式射出装置について第５図を
参照しなから説明する。

この油圧式射出装置は、主としてホッパー７１と、この
ホッパーから投入された樹脂をシリンダーフ２内にて混
練・計量するスクリュー３と、このスクリューを回転駆
動するモータ５１と、混練された樹脂を射出する直動型
シリンダ５２とから構成され、モータ５１と直動型シリ
ンダ５２は大きな出力か容易に得られる油圧駆動タイプ
を採用するのか一般的てあった。

次に、第６図を用いて特公昭６１−５７１６８号公報に
開示された電動式射出装置について説明する。

同図において、５３は加熱シリンタロ６内に収納された
スクリューであり、このスクリューは後方に配設された
スクリュー回転用被駆動ギア５４に固定されている。５
６はガイドバー５７に摺動可能に案内される支持体てあ
り、該支持体はスクリュー回転用被駆動ギア５４を回転
可能に支持するとともに、先端かギア５４の軸上に出接
するボールネジ５８を嵌合したポールナツト５５を固着
しである。また、上記ボールネジ５８には推進用被駆動
ギア５９か固着されている。そして、スクリュー回転用
被駆動ギア５４と推進用被駆動ギア５９の各々は、モー
タ６２の回転軸上に配設され、クラッチ６０゜６１によ
り接続される駆動用ギア６３．６４に連結されている。

またこの装置には、上記推進用被駆動ギア５９の背後に
背圧ツレ−キュニット６５か設けてあり、スクリュー５
３の後退動作をこのギア５９の後方より押圧するように
しである。これにより、ホッパー７４より加熱シリンタ
ロ６内に投入された樹脂の混練・計量によってスクリュ
ー５３か後退すると、ギア５４および支持体５６を介し
てボールナツト５５か後退してボールギア５８か回転せ
しめられ、これに従いギア５９か回転せしめられる。こ
の回転中のギア５９の端面を背圧ブレーキユニット６５
により押圧すると、両者間に生ずるすべりトルクによっ
てギア５９の回転を制動でき、こうしてスクリュー５３
に対する背圧を行なうようにしである。

［発明か解決しようとする課題］ ところか、第５図に示すような油圧式射出装置において
は、油圧ポンプや配管設備等の周辺装置を要するため、
射出成形機の設置スペースを広く必要とする、又油圧駆
動機器から発するオイルミスト等によりクリーンな環境
下て射出成形機を使用することか困難である等の問題点
かあった。

一方、第６図に示すような電動式射出装置においては、
上記のような油圧式射出装置における問題点は解消され
ているものの、回転駆動されるギアと推進駆動されるポ
ールナツトを同一支持体により支持してスクリューと同
時に移動する構成としであるため、支持体の回転止めの
ガイドか必要となって駆動系周辺の配置スペースを広く
要し、また構成か複雑になる等の問題点かあった。

［発明の課題及び作用］ 本発明は成形材料の混練・計量及び射出動作をそれぞれ
モータによって駆動制御する射出成形装置において、計
量・混線の制御及び射出成形の制御を正確に行ない得る
成形方法を提供することを第１の目的とする。

より細しくは、前記射出用モータの回転を直進移動に変
換する直進手段を回転軸を介してスクリューに連結し、
前記スクリューと計量用モータを前記回転軸を介して連
結し、前記計量用モータの制御及び前記射出用モータの
制御を前記直進手段及び／又は前記回転軸の移動量の検
知によって行なうように成すことにより各モータの駆動
を正確に行なわせて、高精度の成形品を得られる成形方
法を提案する。

更に本発明は前記の計量モータ及び射出用モータを前記
直進手段・回転軸の移動をセンサーによって検知させ、
該センサーの出力位置を論理制御して各モータの駆動を
行なわせる。

［実施例］ 以下、本発明の１実施例を図面を参照しなから説明する
。

第１図は本実施例に係る電動式射出装置の概略的断面図
、第２図は第１図における回転機構、直進機構、背圧機
構付近の斜視図、第３図（ａ）〜（ｅンは本実施例の動
作説明図、第４図は本実施例装置による射出成形のフロ
ーチャートである。

本実施例の電動式射出装置は、第１図および第２図に示
すように、加熱シリンダー１内に収容されたスクリュー
２と、スクリュー２の後部にピン４により固定された回
転軸３と、回転軸３の上部が下部より小径に構成された
中綿回転軸３ａにキー５により固設された従動側平歯車
６と、上記回転軸３を押し出すように構成した背圧シリ
ンダ１２と、この背圧シリンダの上部に仕切壁１４を介
して一体的に連結された直進筒１３と、この直進筒の後
部に固着したポールナツト２２及びこのポールナツトに
嵌合するホールネジ２４にカップリンク２５を介して設
けられた射出用モータ２３とか各々縦方向のスクリュー
２と同一直線上に配設しである。

３２はホッパーてあり、これに投入された成形材料をパ
イプ３１を介してシリンタｌ内に供給する。

背圧シリンダ１２の下端部に形成された直進筒肩部１９
の中央部には貫通孔３４か設けられ、この貫通孔３４内
に回転軸３の中部回転軸３ａか摺動可能に設けられ、さ
らにこの中部回転軸３ａの上部に該中部回転軸よりさら
に小径の上部回転軸３ｂかピストン１０内の中空部に設
けられたベアリンクユニット１１を介して回動可能に設
けられている。たたし、上部回転軸３ｂはピストン１０
の上下動には追従するように上部回転軸３ｂの上端部に
てベアリンクユニット１１に係合されている、なお、背
圧シリシタ１２内のピストン外周にはパツキン１５か嵌
合され、さらにピストンの中央上部には蓋部１６か嵌着
され、共に背圧シリンダ内に供給される圧縮流体の漏洩
を防止している。

回転軸３の側方には、中部回転軸３ａに固設された従動
側平歯車６に螺合する駆動側平歯車８を回転駆動する計
量用電動モータ７か射出ユニットベース３３に取り付け
られている。駆動側平歯車８は幅広の歯形を有し、回転
軸３か上下動しても従動側平歯車６から離脱することか
ない。

このような構成により、計量モータ７は回転軸３を回転
駆動してシリンタｌ内にてスクリュー２を回転し、シリ
ンダ内の成形材料を混練しつつ計量する。なお、計量モ
ータ７と上記射出モータ２３はコントローラ３０に接続
され夫々のモータの制御を行なうことかてきる。

直進筒１３の側方には先端か二股状に形成された突出片
２０か設けられ、この突出片に設けられた貫通孔か上記
射出ユニットベース３３に固設されたカイト軸２１に摺
動可能に嵌合されている。ガイド軸２１はスクリュー２
と平行状態に設けられており、直進筒１３かガイド軸２
１に案内されて移動することにより、直進筒１３はスク
リュー２の推進方向のみ上下動することかてきる。

直進筒１３は、上記ガイド軸２１の案内作用と、射出モ
ータ２３の回転駆動によりホールネジ２４か回転してこ
れに螺合したポールナツト２２かボールネジ２４に対し
て相対的に移動せしめられることにより上下動すること
かてきる。従って、射出モータ２３の回転により直進筒
１３か下方に移動して背圧シリシタ１２内のピストン蓋
部１６か仕切壁１４に当接すると、回転軸３が下方に押
され、こうしてスクリュー２かシリシタ１内を前進する
。又、射出モータ２３の回転駆動によりボールネジ２４
が上記とは反対方向に回転して直進筒１３を上方に移動
し、ピストンｌＯの下端部か直進筒肩部１９の上端部に
当接すると回転軸３か上方に引き上げられ、こうしてス
クリュー２か上方に後退される。２６．２７，２８．２
９は、スクリュー２のストロークを検出するためのセン
サ群て、２６はサックバック完了検出センサ、２７は計
量完了検出センサてあり、回転軸３の中部に固着された
センサトゲ９によってスクリュー２の上限位置を検出す
る。又、２８はスクリュー・オーバーラン検出センサ、
２９は直進筒１３の待機位置検出センサてあり、直進筒
１３の側面をセンサトゲとして使用し直進筒１３及びス
クリュー２の上下位置を検出する。以上の各センサ２５
，２７，２８゜２９は不図示のコントローラに接続され
ており、各センサの信号はコントローラ３０に送られ射
出モータ及び計量モータ７を制御する。

なお、上記射出ユニットベース３３は一体的に形成され
、射出モータ２３、ガイド軸２１計量モータ７、加熱シ
リンダ１等を取り付けである。ただし、図示の都合上、
ユニットへ−ス３３は図面上には断片的にしか示してい
ない。

なお、第１図には図示していないか、実際に射出成形を
行なう場合には、加熱シリンダ１の先端付近に成形用金
型か配置され、またこの金型の開閉、あるいは型締めの
ための装置等か配設されている。

また１本実施例ては、金型キャビティ内の成形品の保圧
時間、冷却時間を計測するために保圧タイマー、冷却タ
イマーかコントローラ３０に装備されているものとする
。

次に、以上のように構成された本実施例の電動式射出装
置の動作について第３図（ａ）〜（ｅ）の動作図及び第
４図のフローチャートを参照しながら説明する。なお、
括弧内のＳで示される記号は第４図のフローチャートの
ステップを示す。

Ａ（計量・混線行程） 第３図（ａ）は計量・混練モートの状態を示す。

計量・混線モートの場合、直進筒下部の背圧シリンダ１
２には背圧発生手段１８Ａからの圧力かハルツ１８・圧
送管１７を通って作用しており、背圧シリンダ１２には
所定圧力か負荷している。

第４図ＢのスダートスイッチＳＷ１か閉成すると、直進
筒の待機位置検出センサ２９のＯＮ信号と、計量センサ
Ｓ２７のＯＦＦ信号と、及びヒータ１ａの温度を測定す
る温度検出手段ＩＣからの信号を第１の論理回路４０Ａ
に入力する。

前記温度センサ１ｂは温度検出手段ＩＣに接続しており
、ヒータｌａの温度を電圧信号に変換し、温度検出手段
ＩＣては温度センサｌｂの温度か樹脂材料の溶融状態の
温度に達すると温度確認信号を出力する。

第１論理回路４０Ａの出力は計量モータの駆動回路７Ａ
を作動しこれにより計量モータ７を第３図（ａ）図示す
る反時計方向（ＣＣＷ）に回転する。（ステップＳ２）
駆動側平歯車８及び従動側平歯車６を介してスクリュー
２か回転してホッパー３２から供給された酸形材料か混
練されなから溶融状態にされる。そして、この溶融成形
材料か加熱シリンダ１内のスクリュー２の前方に蓄積さ
れるに従いスクリュー２は加熱シリンダ１内を上方に後
退する。

又、このとき背圧シリンダ１２はＯＮの状態にあるから
、回転軸３を介してスクリュー２に背圧か付与される。

このような背圧動作により、シリンダ１内にて混練され
た溶融底形材料内に気泡等は発生するのを防止すること
かてきる。

なお、この計量・混線時にボールネジ ２４の回転を制動するためにモータ２３にサーボロック
作用させるための電流を流しポールナツト２２か回転し
ないようにしておくと、ピストンｌＯの駆動時にこの反
作用として仕切壁１４に上方向の推力か作用して直進筒
１３か上昇することを防止することかできる。

次て、第３図（ｂ）に示すように、スクリュー２か上昇
して計量完了検出センサ Ｓ２７かＯＮになる。（ステップＳ３）センサＳ２７か
ＯＮになると第１論理回路４０ＡからトライハフＡに通
電か遮断されモータ７か停止して計量・混練か完了する
。背圧シリンダ１２に圧力を供給しているハルツ１８は
計量センサＳ２７のＯＮ信号を受けて背圧シリンダの背
圧作用を解除する。（ステップ５５） Ｂ（サックバック行程） 前記計量混練行程における計量センサ Ｓ２７のＯＮ信号とサックバック完了・検出センサＳ２
６のＯＦＦ＠号を第２の論理回路４０Ｂに入力する。論
理回路４０ＢのＯＮ＠号によってモータ駆動回路２３Ａ
からモータ２３に通電が行なわれ射出モータ２３を時計
方向に回転する。

射出モータ２３を時計回り（ＣＷ）に回転すると、ボー
ルネジ２４及びポールナット２２を介して直進筒１３か
上昇し、ピストン１０の下端部が直進筒肩部１９の上端
部に当接して回転軸３か持ち上げられ、これによりスク
リュー２か上昇する。このスクリュ２の上昇によりスク
リュー２の先端のシリンダｌ内の室内の圧力はスクリュ
ーとシリンダの間の溶融樹脂材料がシリンダ１の先端の
射出口から洩れ出さないように溶融樹脂材料を上方に押
し上げる圧力を作用させる。

このサックバックは、後ステップて成形品を取りだすた
めに金型を開いた時、本ステップで計量した溶融成形材
料かシリンダ１の射出口から漏れるのを防止するために
行なうものである。

次いて、このスクリュー２の上昇によりサックバック完
了検出センサ２６かＯＮの信号を受けるステップ（Ｓ７
）と、射出モータ２３か停止しくステップＳ８）、サッ
クバックか完了する。

第３図（Ｃ）において、ａかサックバックストローク、
ｂかサックバック時の直進筒１３の移動ストロークであ
る。

Ｃ（成形品冷却） 前記ステップＳ７においてサックバック完了検出センサ
Ｓ２６かＯＮになるとシリンダｌの下方に設けた金型内
の成形品を冷却する冷却手段の冷却時間を制御する冷却
時間係数カウンダーＣ３かカウントを終了する。（ステ
ップＳ９） 尚、ステップＳ９における金型内の成形品の冷却は第４
図のフローチャートのステップＳ１の前の射出時に金型
キャビティに注入された樹脂の冷却であり、冷却カウン
タＣ８のカウント開始は後述するステップＳ２０のモー
ドで行なわれる。

冷却カウンタＣ１のカウント終了によって、成形品の冷
却か完了すると、金型の型締めを解き（ＳＩＯ）、次い
て型開きを行ない（Ｓｌｌ）、成形品を取り出しく５１
２）、再び型閉じをしく５１３）て型締めを行なう（Ｓ
１４）　　。

Ｄ（射出行程） ステップＳ１４の型締めモートにおける型締め完了信号
と前記計量完了センサＳ２７と及びサックバック完了セ
ンサＳ２６の信号を第３の論理回路４０ｃに入力する。

該論理回路４０ｃの信号によって射出モータ２３を反時
計方向に回転させて溶融樹脂材料を金型内へ射出する。

（ステップ５１５） 即ち、射出モータ２３を反時計回り （ＣＣＷ）に回転させることにより直進筒１３に下向き
の推力か与えられる。この際、直進筒１３はまず空送り
され、その後直進筒の下面の推力伝達部３５か平歯車６
に当接してスクリュー２を推進する。射出時のモータ２
３の制御はコントローラ３０で行ない、射出完了時のモ
ータ２３の消費電流値の変化を検出して（Ｓ１７）、射
出のためのモータの制御を速度制御（Ｓ１６）より電流
値制御（３１８）に切り替え、これにより射出か完了し
、成形材料に一定の圧力をかける保圧の状態に移行する
。即ち、まず射出速度を一定に保つため、モータ２３の
回転数か一定になるよう制御を行なう。このとき、金型
キャビティ内に成形材料が充填されるに従い成形型内の
圧力か高くなるため、より多くの電流をモータ２３に流
さなければならなくなる。

従って、この一定の電流値を定めるために射出モータ７
の不図示コイルに流れる電流を検出する検出手段４２を
設け、該検出手段４２を一定比較値と比較手段４４に入
力する。

Ｅ（保圧行程） 消費電流値か比較値に達したときを射出行程の完了時と
する。そして比較手段４４の比較信号によって定電流回
路４６によりモータ２３への通電を一定に保ち、金型キ
ャビティ内の樹脂材料に一定圧力か作用している状態と
する。前記比較手段４４からの比較信号は保圧時間を制
御する保圧用カウンタＣ２のカラントな開始する。（ス
テップ５１８）第３図（ｂ）か射出完了時とすると、Ｃ
か直進移動ストローク、ｄか射出ストロークである。な
お、２８はスクリュー・オバーラン検出センサであり、
正常動作においてはセンサ２８よりも上方の位置て射出
完了状態となる。

次に、保圧タイマーかカウント、アップすると（Ｓ１９
　）モータ２３を停止して保圧を完了し、保圧カウンタ
Ｃ２の保圧終了信号によって冷却カウンタＣ１のカウン
トを開始する（Ｓ２０）。

射出完了後、第３図（ｅ）に示すように、射出モータ２
３を時計回り回転させ（Ｓ２１　）直進筒１３を引き上
げてスクリュー２を上昇する。しかる後、センサ２９か
ＯＮの信号を受ける（Ｓ２２）と、射出モータ２３か停
止しく５２３）、直進筒１３は待機となる。

第３図（ｅ）においてｅか直進筒移動ストロ−つである
。

上記のようなステップを経た後、背圧シリンダをＯＮ！
、、（Ｓｌ）、再ひ第３図（ａ）て示したステップに復
帰して計量モータ７を反時計回りに回転して計量・混練
を開始する。

上記実施例でも示したように、本発明によれば、スクリ
ュー２の推進軸上に、スクリュー回転用の回転軸３、ス
クリューに背圧を付与する背圧シリンダ１２、該背圧シ
リンダ１２を押し出してスクリューに射出力を付与する
射出モータ２３を綾状に配置した構成とすることかでき
るのて、設置面積における横幅、奥行が現象し、従来成
形機を設置てきなかった組立ライン中に容易に導入する
ことが可能である。

又、計量時の背圧を回転軸３を直接押圧てきる位置に設
けられた背圧シリンダ１２により行ない、この背圧コン
トロールを空気等の圧縮流体の圧力コントロールにより
行なうことかできるので、背圧装置の簡略化及び小型化
か実現され、又背圧力の調整を容易に行なうことかてき
る。

さらに、本実施例装置においては、ポールネジ２４に射
出用モータ２３を直結した構成としたため、その間に歯
車等を介在する必要かなく、その分コストを引き下げる
ことかてきる。

なお、上記実施例において１回転駆動力伝達機構は、幅
広の駆動側平歯車８と、通常の従動側平歯車６とを組み
合わせた構成としであるが、逆に従動側平歯車６を幅広
とし、駆動用側平歯車を通常のものとしてもよく、又回
転軸３をスプライン軸として、これに係合するスプライ
ンナツト、タイミングプーリ及びタイミングベルトの組
み合わせにより回転駆動力伝達機構を構成することもで
きる。

又、上記実施例における背圧機構は、回転軸と連結する
ピストンとスクリュー軸方向に摺動可能なシリンダとス
クリュー軸方向に摺動可能なシリンダとにより構成しで
あるが、回転側をシリンダに、ポールナツト側をピスト
ン側に構成しても良い。

さらに、上記実施例ては直進機構はシリンダに固定され
たポールナツトと、ホールナツトに螺合するポールネジ
を構成要素としたか、ホールネジをシリンダに固し、又
ホールナツトを射出ユニットベース３３の所定位置に回
転可能に取り付はポールナツトをギア等を介して所定位
置に設けられた射出用モータにより回転させるようにし
ても良い。

なお、上記実施例は縦型成形機として構成しであるか、
本発明は横型成形機にも適用することかてきる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の電動式射出装置は、スク
リュー、背圧シリンダ、直進移動手段及び第２のモータ
を同一軸上に配設した構成とすることかでき、装置全体
をスリムな構成とすることかできる。さらに、これらの
構成要素を綾状−列に配置して、装置全体の設置スペー
スを狭くすることも当然可能である。

又、このような本発明の電動式射出装置において、スク
リューに付与すべき背圧のコントロールは、背圧シリン
ダに供給する空気等の圧縮流体の圧力コントロールによ
り直接的に行なうことかてきるから、背圧付与手段を簡
単な機構により構成することかてき、又背圧調整を簡単
に行なうことかできる。

なお、本発明の射出装置は、スクリューの回転動及び直
進動を電動モータにより駆動するよう構成しであるのて
、装置周辺の環境を常に清浄に保つことかできることは
いうまてもない。

更に本発明に依れば計量モータ、射出用モータの制御を
各センサの信号を論理制御して行なうように構成したこ
とにより、高精度の制御を得ることかできた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電動式射出装置の概略的
断面図、 第２図は第１図の要部斜視図、 第３図（ａ）〜（ｅ）は第１図に示す装置の動作説明図
、 第４図Ａは第１図に示す装置による射出成形のフローチ
ャート、 Ｗ４４図Ｂはブロック図、 第５図は従来の油圧式射出装置の断面構成図、 第６図は従来の電動式射出装置の断面構成図である。 １−・・加熱シリンダ ２・・・スクリュー ３・・・回転軸 ６・・・従動側平歯車 ７・・・計量モータ ８・・・駆動側平歯車 １３・・・ポールナツト受部材 ２２・・・ポールナツト ２３・・・射出用モータ ２４・・・ポールネジ ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ　−論理回路 ？３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 成形材料の計量のためのモータとシリン ダー内にて溶融した成形材料の射出のためのモータを備
   える射出成形方法： 前記射出用モータの回転を直進移動に変換 する直進手段を回転軸を介してスクリーンに連結し： 前記スクリューと計量用モータを前記回転 軸を介して連結し： 前記計量用モータの制御及び前記射出用 モータの制御を前記直進手段及び／又は前記回転軸の移
   動量の検知によって行なうことを特徴とする電動式射出
   成形方法。