JPH0462247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性樹脂の計量射出装置に関し、
詳しくは射出時の逆流や熱可塑性樹脂の温度やシ
リンダ内の圧力の影響を受けることなく、精密な
計量をすることができる熱可塑性樹脂の計量射出
装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

可塑化された樹脂を射出装置から金型内に射出
する場合、上記樹脂を所定重量に正確に計量して
射出することが理想とされ、このため(1)可塑化さ
れた樹脂を射出シリンダ内において正確に計量す
ること、及び、(2)計量された樹脂を逆流すること
なくノズルから射出することが要求される。

先ず、(1)の可塑化された樹脂を射出シリンダ内
において正確に計量するために、(a)可塑化された
樹脂を射出シリンダ内に供給する時間をタイマに
よつて測定する。あるいは(b)可塑化された樹脂を
射出シリンダ内に供給することによつて生じるス
クリユーやプランジヤの後退をリミツトスイツチ
やポテンシヨメータで監視し、スクリユーやプラ
ンジヤが所定の位置まで後退した時に射出シリン
ダ内への樹脂の供給を停止する。等の手法が従来
より採用されている。

しかしながら、上記の(a)の手法によつた場合、
なんらかの要因によつて射出シリンダに対する時
間当たりの樹脂供給量が変動した場合に正確な計
量を保証することはできず、又、上記の(a)・(b)の
いづれの手法によつても射出シリンダ内における
温度変動や圧力変動によつて生じる樹脂の比重変
動による計量誤差には対処できないという問題が
ある。

又、(2)の計量された樹脂の逆流を防止するため
に、可塑化時には可塑化圧によつてノズル方向に
移動して流路を形成し、射出時には射出圧によつ
てスクリユー方向に後退して流路を閉じるバツク
フローリングをスクリユー先端に設けるという手
法が従来よりひろく採用されている。

しかしながら、バツクフローリングはスクリユ
ー先端の全周に渡つて形成された窪みに沿つてス
クリユーの長手方向に摺動するため、バツクフロ
ーリングが可塑化圧によつてノズル方向に移動し
ている状態から射出圧によつて後退する迄の時間
は流路が遮蔽されないので、その間の逆流は防止
できないという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたものである。即ち、本発明の第１の目的とす
るところは、射出シリンダ内の温度変動や圧力変
動によつて生じる可塑化された樹脂の比重変動に
有効に対処して、正確な計量をすることができる
熱可塑性樹脂の計量射出装置を提供することにあ
り、又、その第２の目的とするところは、射出シ
リンダ内に供給された樹脂の逆流を有効に防止で
きるようにした熱可塑性樹脂の計量射出装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段及びその作用〕

要約すれば、本発明の熱可塑性樹脂の計量射出
装置は、可塑化スクリユーを内装する可塑化シリ
ンダと、プランジヤを内装する射出シリンダを独
立に備え、前記可塑化シリンダ内で可塑化されて
前記射出シリンダに供給された樹脂を前記プラン
ジヤの軸線上に配置されたメインシリンダに圧油
を加えることによりノズルから射出するようにし
た射出装置において、前記可塑化シリンダから前
記射出シリンダに至る流路を開閉する樹脂制御バ
ルブと、前記プランジヤの後退量を検出する位置
センサと、前記射出シリンダ内における可塑化さ
れた樹脂の温度を検出する温度センサとを備え、
前記各種センサの出力により把握される前記射出
シリンダ内に供給された樹脂重量が前記キヤビテ
イの容積に対応して決定される値に達するタイミ
ングで前記樹脂制御バルブを閉じるとともに前記
メインシリンダに圧油を加えるようになされてお
り、前記温度センサの出力を考慮したタイミング
決定により射出シリンダ内の圧力変化や温度変化
による樹脂の比重変動の影響を受けずに一定重量
の樹脂の計量を可能にするとともに、所定重量の
樹脂が射出シリンダ内に供給された時に樹脂制御
バルブを直ちに閉じることにより、メインシリン
ダに圧油を加えることに起因して生じる射出シリ
ンダから可塑化シリンダへの樹脂の逆流を防止で
きるようにしている。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の１実施例を詳細に
説明する。

先ず、第１図は本発明の１実施例にかかる熱可
塑性樹脂の計量射出装置の断面図である。

図中１は金型装置を示し、金型装置１は機体に
固定された固定プレート１ａ、固定プレート１ａ
に固定された固定金型１ｂ、図示せぬシリンダ機
構によつて昇降自在な移動プレート１ｃ及び移動
プレート１ｃに固定された移動金型１ｄを具備し
ており、図示せぬシリンダ機構によつて移動金型
１ｄに対して固定金型１ｂに向けた型締力を加え
ることによつてキヤビテイ１ｅが形成され、又、
上記シリンダ機構によつて移動金型１ｄを固定金
型１ｂから引き離すことによつてキヤビテイ１ｅ
内で形成された製品を取り出すことができる。

又、図中２は射出シリンダを示し、射出シリン
ダ２の先端は前記固定プレート１ａと嵌合され、
射出シリンダ２の先端から突出したノズル２ａは
キヤビテイ１ｅと連結されている。又、射出シリ
ンダ２の内周は、そのノズル２ａ側が凹型円錐状
に形成されるとともに、他の一端が開口されてお
り、その開口部からプランジヤ３が摺動自在に挿
入されている。

更に、射出シリンダ２の内周面は、前記開口部
側内周面２ｂの内径がノズル側内周面２ｃの内径
よりも小さく、開口部側内周面２ｂとノズル側内
周面２ｃの間には段差ができている。そして開口
部側内周面２ｂとプランジヤ３の画集面３ａはシ
ールされており、ノズル側内周面２ｃとプランジ
ヤ３の外周面３ａとの間には空隙ができ、射出シ
リンダ２内にはこの空隙を通過して可塑化された
樹脂が流入する。

尚、プランジヤ３の先端は射出シリンダ２に形
成された凹型円錐部に適合した凸型円錐状に形成
され、又、射出シリンダ２の凹型円錐部とノズル
２ａの射出口の間にはシヤツトオフバルブ２ｄが
配設されている。

更に、プランジヤ３の他の一端はメインシリン
ダ４のピストンロツドを兼用している。従つて、
プランジヤ３は、射出シリンダ２内の射出圧とメ
インシリンダ４の圧室４ａに加えられる油圧の差
圧によつて、射出シリンダ２の開口部側内周面２
ｂに沿つて摺動する。

次ぎに、５はホツパ６から投入された熱可塑性
樹脂を可塑化する可塑化シリンダを示しており、
可塑化シリンダ５の内周は、その射出シリンダ２
側が凹型円錐状に形成されるとともに、他の一端
が開口されており、その開口部から油圧モータ７
によつて駆動されるスクリユー８が挿入されてい
る。尚、可塑化シリンダ５の開口側端面と油圧モ
ータ７の接触面は密閉されている。又、スクリユ
ー８の先端は可塑化シリンダ５の内周先端の凹型
円錐部に対応した凸型円錐状に形成されている。

又、可塑化シリンダ５の先端は流路５ａを介し
て射出シリンダ２の内周の段差部と接続されてお
り、この流路５ａ内には流路５ａを開閉する樹脂
制御バルブが配置されている。

第２図はこの流路５ａ内を拡大して示したもの
であり、流路５ａは射出シリンダ２の開口側内周
面２ｂとノズル側内周面２ｃとの段差部分と可塑
化シリンダ５の凹型円錐部５ｂとを２箇所直角に
曲折して連結している。そしてこの流路５ｂの可
塑化シリンダ５と直交する部分には孔部５ｃを貫
通して油圧シリンダ１０のピストンロツド１０ａ
が上下に摺動自在に内装されており、このピスト
ンロツド１０ａと孔部５ｃの接触面は完全にシー
ルされている。又、ピストンロツド１０ａの上端
には下向きの凸型円錐部９ａを持つバルブ本体９
が固着されており、更に、流路５ａの可塑化シリ
ンダ５と直交する部分の上端には上記凸型円錐部
９ａと完全に面接触する凹型円錐状の弁座５ｄが
形成されている。

従つて、油圧シリンダ１０の圧室１０ｂに圧油
を加えれば、ピストンロツド１０ａは下降して、
バルブ本体９の凸型円錐部９ａと弁座５ｄが密着
して流路５ａを完全に遮蔽する。又、圧室１０ｂ
に圧油を加えなければ、スプリング１０ｃによつ
てピストンロツド１０ａは押し上げられ、バルブ
本体９は弁座５ｄから遊離して流路５ａを開通さ
せる。

又、１１０はホツパ６から可塑化シリンダ５内
に投入された熱可塑性樹脂を溶融するためのヒー
タであり、ヒータ１１０は可塑化シリンダ５の外
周に設けられる。

次ぎに、図中１１はプランジヤ３の後退量（換
言すれば、射出シリンダ２内に供給された樹脂の
体積）を検出する位置センサを示し、具体的には
位置センサ１１は例えば機体に固着され抵抗体で
形成された固定子１１ａと、プランジヤ３に固定
され、且つ、固定子１１ａに接触する摺動子１１
ｂによつて構成されている。そして、摺動子１１
ｂはプランジヤ３の移動に付随して上記固定子１
１ａ上を摺動するので、この固定子１１ａの両端
に一定の電圧を加えれば、プランジヤ３の後退量
に対応したレベルが上記摺動子１１ｂに導出され
る。そして、この位置センサ１１の出力は入・出
力インターフエース１２を介してCPU１３に加
えられる。

又、図中１４は射出シリンダ２内に供給された
樹脂の圧力を測定する圧力センサを、１５は射出
シリンダ２内に供給された樹脂の温度を測定する
温度センサを各々示し、圧力センサ１４及び温度
センサ１５の検出出力も入・出力インターフエー
ス１２を介してCPU１３に加えられる。

又、１６はメモリを示し、一般的な制御用プロ
グラムや中間的なデータを蓄積するためのエリア
を備えている。そして本実施例で特徴的な点はメ
モリ１６内には位置センサ１１の出力として計量
される射出シリンダ２の容積と比較するための設
定値を補正するためのデータ（補正用テーブルや
補正用演算式等）が用意されている。

即ち、安定した品質の製品を得るためには、キ
ヤビテイ１ｅ内に一定重量の樹脂を射出すること
か要求され、本実施例では第一義的には位置セン
サ１１の出力として計量された射出シリンダ２の
容積がキヤビテイ１ｅの容積に対応して決定され
た設定値に達した時に可塑化動作を中止して、射
出動作を実行する。しかしながら、可塑化シリン
ダ５から射出シリンダ２に供給される樹脂の比重
は射出シリンダ２内の圧力やの温度によつて変動
するので、射出シリンダ２内の圧力変動や温度変
動が大きい場合キヤビテイ１ｅ内に射出される樹
脂重量に大きな誤差が生じる。

そこで、本実施例では圧力センサ１４及び温度
センサ１５の出力並びにメモリ１６内に用意され
たデータによつて補正係数を求め、この補正係数
によつてキヤビテイ１ｅの容積に対応して決定さ
れた設定値に補正を加え、キヤビテイ１ｅ内に一
定重量の樹脂が射出されるようにしている。

具体的な補正係数の求め方は樹脂の性質によつ
て異なるが、一般的には射出シリンダ２内の圧力
が上昇すれば樹脂の比重も上昇し、又、射出シリ
ンダ２内の温度が上昇すれば樹脂の比重は低下す
る。

そこで本実施例では射出シリンダ２内の圧力に
対しては−補正を加え、射出シリンダ２の温度に
対しては＋補正を加えるようになされた補正係数
を算出するための演算式、或いは圧力及び温度を
アドレスとして指定される補正係数のテーブルを
メモリ１６内に用意し、CPU１３は圧力センサ
１４及び温度センサ１５の出力に基づいて決定さ
れる補正係数によつてキヤビテイ１ｅの容積に対
応して定まる設定値に補正を加え、位置センサ１
１の出力が補正された設定値に達した時に公知の
デジタルバルブ１７，１８をオン状態にして射出
シリンダ２への可塑化された樹脂の注入を停止す
るとともに、キヤビテイ１ｅへの注入動作を開始
するようにしている。

尚、デジタルバルブ１７，１８はその構造的に
は公知のものであるが、本実施例では数ms単位
の応答性をもつものを想定しており、この内デジ
タルバルブ１７はオン状態になることによりポン
プ１９から公知の流量制御バルブ２０を介して供
給される圧油をメインシリンダ４の圧室４ａに加
える様に構成され、又、デジタルバルブ１８はオ
ン状態になることにより同じくポンプ１９から流
量制御バルブ２０を介して供給される圧油を油圧
シリンダ１０の圧室１０ｂに加える様に構成され
ている。

それでは次ぎに上記事項を参照して、本発明の
１実施例を詳細に説明しよう 先ず、原料樹脂の可塑化動作に先立つて、油圧
モータ７を回転させるとともに、ヒータ１１０に
通電して、その温度を充分に上昇させておく。

又、原料樹脂の可塑化時にはシヤツトオフバル
ブ２ｄは図示せぬバネの作用によつて閉じて、射
出シリンダ２内の樹脂がキヤビテイ１ｅ内に流入
しないようになつている。又、デジタルバルブ１
７及び１８はオフ状態に置かれている。

先ず、デジタルバルブ１７がオフ状態になるこ
とによりメインバルブ４の圧室４ａは低圧状態に
なり、又、デジタルバルブ１８がオフ状態になる
ことにより油圧シリンダ１０はスプリング１０ｃ
の付勢力のためにバルブ本体９を押し上げ、流路
５ａを開く。

この状態でホツパ６から可塑化シリンダ５内に
原料樹脂が投入されると、原料樹脂はスクリユー
８の回転及びヒータ１１０による加熱のために可
塑化され、流路５ａを通過して射出シリンダ２の
ノズル側内周面２ｃとプランジヤ３の外周面３ａ
との空隙から射出シリンダ２内に供給される。

一方、射出シリンダ２側においては、シヤツト
オフバルブ２ｄが閉鎖されるとともにメインシリ
ンダ４の圧室４ａが低圧化されているので、プラ
ンジヤ３は射出シリンダ２内に注入された樹脂圧
によつて後退していき、応じてプランジヤ３に連
結された摺動子１１ｂも固定子１１ａに沿つて後
退する。

そして、摺動子１１ｂの後退量に対応したレベ
ルが入・出力インターフエース１２を介して
CPU１３に加えられ、CPU１３はこの摺動子１
１ｂのレベルによつてプランジヤ３の後退量（換
言すれば、射出シリンダ２の容積）を把握し、こ
れが設定値に達した時に可塑化動作を終了して、
射出動作を行う。

ところで本実施例では、CPU１３は圧力セン
サ１４及び温度センサ１５の出力に基づいて上記
設定値を補正し、摺動子１１ｂの出力レベルが補
正後の設定値に達した時には可塑化動作を終了さ
せているが、本実施例で特徴的な点は固定子１１
ａのポジシヨンP₁，P₂，P₃を測定点として予め
決定しており、CPU１３は摺動子１１ｂが上記
測定点P₁，P₂，P₃を通過する毎に設定値の補正
動作を実行する。

具体的には、CPU１３は摺動子１１ｂの出力
レベルが測定点Ｐ１を示すと、その時点の圧力セ
ンサ１４及び温度センサ１５の出力を受け付け、
その値をメモリ１６内の補正係数決定用の演算式
に代入し、或いは、その値によつてメモリ１６内
の補正係数テーブルから補正係数を読み出し、キ
ヤビテイ２の容積に対応して予め決定された設定
値に上記補正係数を乗じて、補正された設定値を
算出する。

そして、CPU１３は摺動子１１ｂの出力レベ
ルが補正後の設定値を示すと、後述の如くして可
塑化動作を終了せしめるとともに、射出動作を実
行させる。

尚、本実施例ではCPU１３は測定点P₁の他に、
測定点P₂，P₃においても上記と同様にして設定
値の補正動作を実行しており、測定点P₃におい
て算出した設定値を最終的な設定値として可塑化
動作終了のタイミングを決定するが、これは、プ
ランジヤ３が後退する間に生じる可能性のある射
出シリンダ２内の温度変動や圧力変動に対処する
ためであり、測定点の数が多い程計量精度は向上
する。

そしてCPU１３は摺動子１１ｂの出力レベル
が測定点P₃における最終的な補正後の設定値に
なつたタイミングでデジタルバルブ１７，１８を
同時にオン状態にする。

先ず、デジタルバルブ１８がオン状態になるこ
とによりポンプ１９から流量制御バルブ２０を介
して供給される圧油を油圧シリンダ１０の圧室１
０ｂに対して供給するので、ピストンロツド１０
ａはスプリング１０ｃに抗してバルブ本体９を引
き下げ、バルブ本体９の凸型円錐部９ａは流路５
ａ内の弁座５ｄを確実に閉鎖する。

又、デジタルバルブ１７はオン状態にされるこ
とによりポンプ１９から流量制御バルブ２０を介
して供給される圧油をメインシリンダ４の圧室４
ａに供給するので、圧室４ａの圧力が上昇して、
圧室４ａの圧力は射出シリンダ２内の圧力に抗し
てプランジヤ３を射出シリンダ２内に押し込み、
射出シリンダ２内に蓄えられた樹脂はノズル２ａ
を通過してキヤビテイ１ｅ内に射出される。

尚、この時プランジヤ３が射出シリンダ２内に
押し込まれることにより、射出シリンダ２内の圧
力は上昇するが、バルブ本体９と弁座５ｄの形態
の為に射出シリンダ２内の圧力が上昇する程バル
ブ本体９と弁座５ｄとの締結力は上昇し、流路５
ａを介しての樹脂の逆流は確実に防止される。

従つて、射出シリンダ２内に供給された一定重
量の樹脂は常に安定してキヤビテイ１ｅ内に供給
され、ここで成形される。

そしてその後移動金型１ｄを移動させてキヤビ
テイ１ｅ内の製品を取り出す。

尚、上記では測定点を３箇所用意した例を示し
たが、測定点の数を増やすほど計量精度が向上す
ることはいうまでもない。

又、上記では、射出シリンダの容積を設定値と
して定めるとともに、メモリ１６に用意された演
算式や補正係数テーブルに圧力センサ１４及び温
度センサ１５の出力を当てはめて補正係数を算出
し、この補正係数を設定値に乗じて補正後の設定
値を算出する様にした例を示したが、キヤビテイ
１ｅ内に射出される樹脂重量を安定化させるため
には、上記のような手順をとらずとも、例えば、
設定値としてキヤビテイ１ｅ内に射出される樹脂
重量を用意するとともに、メモリ１６内に温度・
圧力・容積によつて重量を算出する演算式や温
度・圧力・容積によつてアドレス指定される重量
テーブルを用意しておき、メモリ１６内に用意さ
れた演算式や重量テーブルに位置センサ１１・圧
力センサ１４及び温度センサ１５の出力を当ては
めて射出シリンダ２内に供給された樹脂の重量を
算出し、その算出値が設定値に達した時に可塑化
動作を終了させるようにしてもよい。

又、上記ではバルブ９の応答性を向上させるた
めに油圧シリンダ１０内にスプリング１０ｃを配
置した例を示したが、バルブ９は可塑化シリンダ
５内の可塑化圧によつても開くので、スプリング
１０ｃは必ずしも必要なものではない。

又、上記では温度センサ１５の他に圧力センサ
１４を射出シリンダ２内に配置するようにした例
を示したが、射出シリンダ２内の圧力は圧室４ａ
の低圧によつても予測可能であるので、圧力セン
サ１４は必ずしも射出シリンダ２内に配置される
とは限らない。

更に上記ではプランジヤ３は射出シリンダ２内
の樹脂の押し込み作用のみを果たすようにした例
を示したが、プランジヤをスクリユーで構成し、
可塑化作用をも果たすようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば温度変動
や圧力変動に起因する樹脂の比重変動を考慮して
最終的な設定値を決定しているので、射出シリン
ダ内の温度変動や圧力変動の影響を受けることな
く、常に正確な重量の樹脂を計量することが可能
になる。

又、本発明の場合、射出圧をかけることによつ
て受動的に作動するバツクフローリングにより樹
脂の逆流を防止するのではなく、最終的な計量完
了時に能動的に作動する樹脂制御バルブによつて
流路を確実に閉じた後に射出圧をかけるようにな
されているので、射出圧による樹脂の逆流を確実
に防止することが可能になり、正確に計量された
樹脂を正確にキヤビテイ内に射出することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の断面図、第２図は
第１における流路５ａを拡大した断面図。 １……金型装置、２……射出シリンダ、３……
プランジヤ、４……メインシリンダ、５……可塑
化シリンダ、５ａ……流路、５ｄ……弁座、９…
…バルブ本体、１０……油圧シリンダ、１１……
位置センサ、１３……CPU、１４……圧力セン
サ、１５……温度センサ、１６……メモリ、１
７，１８……デジタルバルブ、P₁，P₂，P₃……
測定点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可塑化スクリユーを内装する可塑化シリンダ
   と、プランジヤを内装する射出シリンダを独立に
   備え、前記可塑化シリンダ内で可塑化されて前記
   射出シリンダに供給された樹脂を前記プランジヤ
   の軸線上に配置されたメインシリンダに圧油を加
   えることによりノズルから射出するようにした射
   出装置において、 前記可塑化シリンダから前記射出シリンダに至
   る流路を開閉する樹脂制御バルブと、 前記プランジヤの後退量を検出する位置センサ
   と、 前記射出シリンダ内における可塑化された樹脂
   の温度を検出する温度センサとを備え、 前記位置センサの検出出力と、前記温度センサ
   の検出出力に基づいて決定されるタイミングで、
   前記樹脂制御バルブを閉じるとともに前記メイン
   シリンダに油圧を加えるようにしたことを特徴と
   する熱可塑性樹脂の計量射出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂の
   計量射出装置において、 前記位置センサの検出出力と前記温度センサの
   検出出力とによつて前記射出シリンダ内に供給さ
   れた樹脂重量を算出し、その算出値が金型内の容
   積に対応して予め決定された設定値に達するタイ
   ミングで前記樹脂制御バルブを閉じるとともに前
   記メインシリンダに圧油を加えるようにしたこと
   を特徴とする熱可塑性樹脂の計量射出装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の熱可塑性樹脂の
   計量射出装置において、 前記位置センサの検出出力が予め定められた測
   定点の値を示す毎に前記温度センサの検出出力を
   受け付けることを特徴とする熱可塑性樹脂の計量
   射出装置。