JPH0530367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成樹脂成形装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般にプラスチツクの成形は主原料である合成
樹脂の熱可塑性を利用して行なわれる。樹脂や副
資材等の性質によつて様々な加工方法があるが、
合成樹脂の熱に対する性質、即ち、熱可塑性或い
は熱硬化性を利用する成形方法がその殆んどを占
めている。

このような成形方法としては、圧縮成形、トラ
ンスフア成形、射出成形、押出成形、ブロー成形
及びカレンダ加工等々がある。

これらのうちで、熱可塑性の成形材料を補給器
からシリンダ内に供給し、回転自在に、且つ軸方
向に摺動自在に設けたスクリユウによつて加熱部
に送り、上記加熱部で加熱、加圧されて可塑状と
なつた成形材料を上記シリンダの先端部に設けた
ノズルから金型のキヤビテイ内に射出することに
よつて成形する成形装置は公知であり、また、同
様な装置が熱硬化性の成形材料にも使用されてい
る。

本発明者は、特願昭59−018488号によつて新規
な合成樹脂成形装置を開示した。即ち、熱可塑性
の成形材料を補給器からシリンダ内に供給し、こ
れを回転自在に支承したスクリユウによつて上記
シリンダの加熱部に送り、加熱、加圧されて可塑
状となつた成形材料を上記シリンダの先端部に設
けたノズルから押し出すスクリユウ式押出装置
と、上記スクリユウ式押出装置のノズルから可塑
状となつた成形材料をシリンダチユーブ内に受け
入れ、これをシリンダヘツドに設けたノズルから
所定量を精密に射出する射出シリンダ装置と、必
要に応じて加熱部及び冷却部を設けた上型及び下
型と、これらを上下型を接離させる装置とから成
り、上記射出シリンダ装置のノズルから可塑状と
なつた成形材料を上記上下型間に形成されるキヤ
ビテイ内で成形する射出成形用金型装置と、予め
定められたプログラムに従い、上記スクリユウ式
押出装置、射出シリンダ装置及び射出成形用金型
装置の作動を制御する制御装置とにより構成され
る合成樹脂成形装置である。

而して、上記合成樹脂成形装置によるときに
は、射出するプラスチツクの量の精密な制御が行
なえると共に、各駆動装置及び加熱装置相互間の
自動化が図れ、装置は最も好ましいタイミングで
作動させることができるので、大型で複雑な形状
の成形品を最良の状態で成形することができるよ
うになつた。

然しながら、上記合成樹脂成形装置に於ては、
成形材料の原材料である合成樹脂の種類で定まる
所定の温度に上記成形材料を保持することが困難
であると言う問題点があつた。

合成樹脂成形加工に於ては、主に成形材料の原
材料である合成樹脂の種類で定まる所定の温度及
び圧力に成形材料を加熱、圧縮して流動化させる
必要があり、この温度及び圧力が所定の値に保た
れないと金型への充填が不完全となつたり、製品
に細孔やひび割れ又は歪等が生じたりして完全な
加工が行なえない。しかも、ノズル又はダイに押
出される樹脂の望ましい温度は、製品の形状、金
型の種類、シリンダ内の圧力、押出しのサイクル
及び製品１個当りの押出し量によつても変り、且
つ、樹脂の押出しは一般に間歇的であるのに対
し、加熱は連続して行なわれる。また、成形材料
は各部に設けた加熱部のみならず、スクリユウの
回転に伴つて生じる剪断熱によつても加熱される
ので、上記スクリユウに加えられる駆動エネルギ
の変化によつても成形材料の温度が変動するが、
この駆動エネルギはシリンダ内の樹脂の圧力と温
度に依存している。

更にまた、従来の装置ではシリンダ内部に、或
いは外周面に沿つて加熱器を設け、この加熱器に
よつてシリンダを加熱し、これによつて成形材料
を加熱する構成であり、また、シリンダの熱容量
も大きい上、加熱器自体及び加熱器の被覆材等の
熱容量が温度制御に関係するため、シリンダの温
度を所望の値まで正確に上昇又は降下させるのが
困難であり、更にはシリンダ内の樹脂が間歇的に
移動するので、上記シリンダから押出される成形
材料を常に加工に適した一定の温度に保つことが
困難であると云う問題点もあつた。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、成形材料をより
合理的に加熱し得るように構成し、これにより成
形材料を温度と圧力の調整を適切に行ない、装置
から押出される樹脂を常に加工に最適な温度、圧
力に保ち、製品の細孔やひび割れ、又は歪等を減
少させ、成形精度を高めると共に、成形時間を大
幅に短縮できる合成樹脂成形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〕

而して、上記目的を達成するために、本発明者
が開示した上記合成樹脂成形装置に於て、 上記可塑状となつた成形材料の温度を検出する
装置と、上記温度検出装置の出力を所望の値に保
つよう、スクリユウの位置及び／又は回転数を制
御する装置とを設けた合成樹脂成形装置によつて
達成される。

〔作用〕

而して、上記の如く構成することにより、シリ
ンダ各部の樹脂に与えられるエネルギが経時的、
空間的に樹脂の移動速度に応じて適切に制御さ
れ、シリンダから押出される樹脂の温度と圧力が
常に加工に最適な状態に保たれるので、製品の細
孔やひび割れ、又は歪等が防止され、成形精度が
高められると共に、成形時間が大幅に短縮され
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつゝ本発明の詳細を具体的
に説明する。

第１図は、本発明にかかる合成樹脂成形装置の
一実施例を示す説明図、第２図は、スクリユウ式
押出装置の他の実施例を示す説明図、第３図は、
第２図中Ａ−Ａ断面図である。

先ず、第１図より説明する。

第１図中、１は合成樹脂成形装置、２はスクリ
ユウ式押出装置、３は射出シリンダ装置、４は射
出成形用金型装置、５は上記各装置を一括して制
御する数値制御装置を含む制御装置である。

スクリユウ式押出装置２は、シリンダ６、スク
リユウ７、ブレーカープレート８、金網９、誘電
子（高周波誘導加熱用励磁コイル）１０，１０、
樹脂温度検出装置１１，１１、チエツクバルブ１
２、材料補給器１３、コンパクタ１４、モータ１
５、エンコーダ１６、上記スクリユウ７を回動す
るモータ１７、上記モータ１７の位置及び／又は
回転数を検知するエンコーダ１８、インバータ１
９及び上記樹脂温度検出装置１１，１１で検出さ
れた温度を電気信号に変換する変換器２０から構
成されている。

射出シリンダ装置３は、この実施例装置の場
合、各射出毎に所定単位射出量の成形材料の供給
を受けることにより、正確に所定量の射出が行な
えるように構成したものであり、シリンダ２１、
シリンダヘツド２２，２３、ピストン２５，２
６、ピストンロツド２７、自動弁２８，２９、ノ
ズル３０、誘電子（高周波誘導加熱用励磁コイ
ル）３１及びインバータ３２から成り、成形材料
を受け入れて充填し、そして射出するシリンダ２
１、シリンダヘツド２２及びピストン２５とによ
つて形成される内容積空間は、精密な所定量とな
るように製作されている。

射出成形用金型装置４は、テーブル３３、ガイ
ド軸３４，３４、固定盤３５、ナツト３６，３
６、取付板３７、断熱板３８、受板３９、スペー
サブロツク４０、ブツシユ４１、型バルブ４２、
下型４３、上型４５、誘電子（高周波誘導加熱用
励磁コイル）４４，４４及び４６，４６、ガイド
受板４７，４７、上型取付板４８、送りねじ４
９、モータ５０、モータブラツケツト５１、スラ
イダ５２、スライダ受板５３、スライダガイド板
５４、エンコーダ５５及びインバータ５６から構
成されている。

而して、スクリユウ式押出装置２のモータ１７
のシヤフト１７ａには、スクリユウ７の後端部が
接続されており、上記モータ１７の回転に伴つて
スクリユウ１７が回動し、この際、上記スクリユ
ウ１７の位置及び／又は回転数はエンコーダ１８
によつて検出される。

スクリユウ７はシリンダ６内に回転自在に設け
られており、補給器１３から供給される成形材料
であるプラスチツクのペレツトを加熱部に送り出
すと同時にその際生じる剪断熱により上記成形材
料を加熱し、加熱部で加熱、加圧されて可塑状と
なつた成形材料をシリンダ６からチエツクバルブ
１２を介して射出シリンダ装置３の定量射出用の
シリンダ２１内に押出すものである。

上記シリンダ６の先端部には、多数の孔を有す
るブレーカプレート８及びこれに保持された金網
９が設けられ、これによつて成形材料の流れを均
一にし、成形材料をよく混練して加熱を均一化す
るものである。

材料補給器１３はシリンダ６の上部に取付けら
れ、成形材料であるプラスチツクのペレツトをシ
リンダ６内に密閉状態でコンパクタ１４及びモー
タ１５により圧縮供給するものであり、上記モー
タ１５の回転数はエンコーダ１６によつて検出さ
れる。

誘電子（高周波誘導加熱用励磁コイル）１０，
１０は、シリンダ６内にスクリユウ７を囲繞して
複数個設けられ、インバータ１９を介して図示さ
れている電源装置から電力が供給されてシリンダ
６が加熱される。而して、上記シリンダ６の誘電
子１０，１０の設けられた部分は加熱部を構成
し、成形材料はこの加熱部でシリンダ６の内周面
から熱伝導によつて加熱される。

一般に、誘導加熱は円筒状の導体の周囲に誘電
子と呼ばれるコイルを巻き、この誘電子に交流電
流を通じると電磁誘導によつて導体内に渦電流が
生じ、導体はこの際に生じる渦電流損により発熱
する。この場合、交流電流には表皮効果があるた
め渦電流は導体の表面に集中し、中心に至るに従
つて指数的に減少する。この渦電流の浸透の深さ
は誘電子に供給する交流電流の周波数の二乗に反
比例するから、この周波数を適宜に設定すること
により、浸透の深さを自由に変更することがで
き、材料を効率的に加熱できる。

また、上記誘電子１０，１０によつて加熱され
たシリンダ６内の成形材料の温度は、樹脂温度検
出装置１１，１１によつて検出され、検出値が変
換器２０によつて電気信号に変換された後、制御
装置５に入力される。

而して、成形材料が材料補給器１３からシリン
ダ６内に供給されと共に、モータ１７の駆動によ
つてスクリユウ７が回動すると、上記成形材料は
シリンダ６の加熱部に送り出され、ここで加熱、
加圧されて流動化され、更にシリンダ６の先端部
分に設けられたブレーカープレート８及び金網９
をからチエツクバルブ１２を介して定量射出量シ
リンダ２１内に注入される。

上記射出シリンダ装置３は、シリンダ２１内に
摺動自在にピストン２５及び２６が設けられ、シ
リンダ２１の中央部及び両端開口部にはそれぞれ
シリンダヘツド２３，２２及び２４を介して一連
に取付けられている。ピストンロツド２７はシリ
ンダヘツド２３に形成された孔２３ａに摺動自在
に嵌込まれ、上記シリンダロツド２７の一端には
ピストン２５が取付けられ、他の一端にもピスト
ン２６が取付けられている。更に、上記シリンダ
ヘツド２２にはノズル３０が取付けられている。

而して、シリンダ２１はその外周部に設けられ
た誘電子３１にインバータ３２を介して図示され
ていな電源装置から電力が供給されてシリンダ２
１が加熱され、また、ピスンロツド２７に固定さ
れたピストン２５及び２６は、シリンダ２１と外
周部に設けられた自動弁２８，２９に図示されて
いな油圧ユニツトから油圧が供給されて、上記シ
リンダ２１内を図中左右方向に摺動する。

射出シリンダ装置３の動作は、各サイクルの初
期にはピストン２５，２６はそれぞれシリンダ２
１内の右側の移動終端にあり、溶融した成形材料
がチエツクバルブ１２を介してシリンダ２１内に
注入されるのに同期して、図示されていない油圧
ユニツトから自動弁２８，２９に油圧が供給さ
れ、上記ピストン２６がピストンロツド２７を介
してピストン２５と共に図中左方向移動終端等所
定の位置迄正確に移動する迄成形材料の注入が行
なわれ、注入成形材料の量は常に正確に所定の一
定量となるようになつている。

次に、自動弁２８，２９に図示されいない油圧
ユニツトから油圧が供給されると、ピストン２
５，２６が図中右方向の移動終端迄移動し、成形
材料を射出成形用金型装置４のキヤビテイ内に正
確に所定量射出する。

射出成形用金型装置４の下型４３は、内部に誘
電子４４，４４を有し、テーブル３３上に取付板
３７、断熱板３８、受板３９、スペーサブロツク
４０及びブツシユ４１を介して固定されている。

また、ノズル３０から溶融した成形材料を通す
スプルー、ランナーが受板３９及びブツシユ４１
内に設けた型バルブ４２を介して下型４３のキヤ
ビテイ内に通じるように設けられている。

誘導子４４，４４及び４６，４６は、下型４３
及び上型４５の内部に複数設けられ、インバータ
５６を介して図示されていない電源装置から電力
が供給されて下型４３及び上型４５を加熱し、溶
融した成形材料が金型キヤビテイ内の各部に万遍
なく行き渡るようにした後、下型４３及び上型４
５を冷却し、成形するものである。

上記上型４５は、テーブル３３上に下型４３を
またぐようにそれぞれ４本立設したガイド軸３
４，３４の上端にナツト３６，３６で取付けられ
た固定盤３５と、上記固定盤３５に設けたねじ孔
に螺合する送りねじ４９と、上記送りねじ４９の
一端に回動自在に、且つ軸方向に係止して設けた
上型取付板４８を介して昇降自在に取付けられて
おり、また、モータ５０はそのシヤフト５０ａに
送りねじ４９が取付けられ、且つ固定盤３５上に
立設し、スリツドを有するスライダガイド板５４
にモータブラツケツト５１を介してスライダ５２
及びスライダ受板５３に摺動自在に取付けられ
る。

更にまた、上型４５は、モータ５０の駆動によ
る送りねじ４９の回動で送りねじ４９に螺合した
固定盤３５のねじ孔に沿つて送りねじ４９が移動
することにより、４本のガイド軸３４，３４を案
内して所定の位置間を昇降するものであり、下型
４３に重ね合わせた位置で所望の成形品を得る金
型キヤビテイを形成する。

而して、本発明かかる合成樹脂成形装置１によ
つて加工が行なわれる場合には、粒状或いは粉状
の成形材料が材料補給器１３からシリンダ６に共
給されると、モータ１７が駆動して上記成形材料
がシリンダ６の加熱部に送り出されると共に、シ
リンダ６の加熱部に設けられた誘電子１０，１０
にインバータ１９を介して図示されていない電源
装置から交流電流が供給され、シリンダ６に渦電
流を発生させ、誘導加熱によりこれを発熱させ
る。

上記誘電子１０，１０によつて加熱されたシリ
ンダ６内の成形材料の温度は、樹脂温度検出装置
１１，１１によつて検出され、変換器２０によつ
て電気信号に変換された後制御装置５に入力さ
れ、上記制御装置５は、シリンダ６内の成形材料
の保有する全熱量を計算し、これが予め定められ
た理想的な温度分布に於て成形材料が保有すべき
全熱量と比較し、両者間に偏差が認められた場合
には、上記偏差分が消失せしめられるようにスク
リユウ７を駆動するモータ１７を制御して、上記
スクリユウ７の位置及び／又は回転数の制御を行
ない、常時シリンダ６内の成形材料の温度が最適
な温度に保たれるように制御が行なわれつゝ合成
樹脂成形加工が行なわれるものである。

次に、第２図及び第３図について説明する。

第２図及び第３図中、２′はスクリユウ式押出
装置であり、５７はその内部がテーパ状に形成さ
れたシリンダ、５８はスクリユウ、５８ａは上記
スクリユウ５８のシヤフト、５９はブレーカプレ
ート、６０は金網、６１はモータ、６１ａは上記
モータ６１のシヤフト、６２は上記モータ６１の
シヤフト６１ａに取付けられたギヤー、６３は上
記スクリユウ５８のシヤフト５８ａに取付けら
れ、上記ギヤー６２と噛み合つているギヤー、６
４及び６５は上記スクリユウ５８のシヤフト５８
ａを回動自在に支承する軸受、６６はモータ支持
台、６６ａ及び６６ｂは上記モータ支持台６６に
形成されたガイドロツド挿通孔、６６ｃはロツド
固定部、６７，６７はガイドロツド（但し、図面
に於ては一本のガイドロツドのみを描いており、
他の一本のガイドロツドは省略してある。）、６８
は油圧シリンダ、６９は上記油圧シリンダ６８の
ロツド、７０は上記モータ支持台６６が載置され
るレールである。

なお、図示したスクリユウ式押出装置２′に於
ては、成形材料を加熱する加熱装置、上記成形材
料の加熱温度を検出する温度検出装置及びスクリ
ユウ５８の位置及び／又は回転数を検出するエン
コーダ等は省略してある。

而して、モータ６１はモータ支持台６６上に載
置され、上記モータ６１のシヤフト６１ａにはギ
ヤー６２が取付けられており、上記ギヤー６２は
軸受６４及び６５により回動自在に支承されたス
クリユウ５８のシヤフト５８ａに取付けられたギ
ヤー６３と噛み合つている。

モータ支持台６６はレール７０上に載置され、
そのロツド固定部６６ｃに油圧シリンダ６８のロ
ツド６９が固定されると共に、ガイドロツド挿通
孔６６ａ，６６ｂにそれぞれガイドロツド６７，
６７が挿通され、図示されていな油圧切換弁によ
つて上記油圧シリンダ６８への油圧の供給が切換
えられることにより、レール７０上を図中左右方
向に移動する。

而して、図示されていない制御装置がシリンダ
５７内の成形材料を保有する全熱量を計算し、こ
れが予め定められた理想的な温度分布に於て成形
材料が保有すべき全熱量と比較し、両者間に偏差
が認められた場合には、上記偏差分が消失せしめ
られるようにスクリユウ５８を駆動するモータ６
１を制御すると共に、油圧シリンダ６８によつて
モータ支持台６６を左右方向に移動し、上記スク
リユウ５８のシリンダ５７内での位置を制御し
て、スクリユウ５８とシリンダ５７の内壁面との
間で発生する摩擦熱を制御しつゝ加工を行なうも
のである。

即ち、スクリユウ５８を図中左方向に移動すれ
ば、シリンダ５７の内壁面とスクリユウ５８との
間隔が広くなるので、両者間で発生する摩擦熱は
低くなるが、反対に上記スクリユウ５８を図中右
方向に移動すれば、シリンダ５７の内壁面とスク
リユウ５８との間隔が狭くなるので、両者間で発
生する摩擦熱は高く成る。従つて、上記の如く、
モータ６１の駆動を制御してスクリユウ５８の回
転を制御すると共に、モータ支持台６６を油圧シ
リンダ６８によつて左右方向に移動し、シリンダ
５７内に於けるスクリユウ５８の位置を制御し
つゝ加工を行なうことにより、成形材料の温度調
節をより適切に行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
よるときには、スクリユウ式押出装置のシリンダ
各部の樹脂を与えられるエネルギが経時的、空間
的に樹脂の移動速度に応じて適切に制御され、シ
リンダから押出される樹脂の温度と圧力が常に加
工に最適な状態に保たれるので、製品の細孔やひ
び割れ、又は歪等が防止され、成形精度が高めら
れると共に、成形時間が大幅に短縮されるのであ
る。

なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
ではない。即ち、例えば、本実施例に於てはシリ
ンダ６内の成形材料の温度を樹脂温度検出装置１
１，１１によつて検出し、上記検出値に基づき制
御装置５はシリンダ６内の成形材料の保有する全
熱量を計算し、これが予め定めらた理想的な温度
分布に於て成形材料が保有すべき全熱量と比較
し、両者間に偏差が認められた場合には、上記偏
差分が消失せしめられるようにスクリユウ７を駆
動するモータ１７を制御して、上記スクリユウ７
の位置及び／又は回転数の制御を行ない、常時シ
リンダ６内の成形材料の温度が最適に保たれるよ
うに構成したが、上記に加えて成形材料を加熱す
る誘電子１０，１０に印加する交流電流を調整す
るように構成しても良い。また、加熱装置として
誘電子を使用したが、上記誘電子に限定されず他
の公知の加熱装置が利用できるものである。その
他各部の様式、構成及び制御の仕方等は本発明の
目的の範囲内で自由に説計変更できるものであつ
て、本発明はそれの総てを包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる合成樹脂成形装置の
一実施例を示す説明図、第２図は、スクリユウ式
押出装置の他の実施例を示す説明図、第３図は、
第２図中Ａ−Ａ断面図である。 １……合成樹脂成形装置、２，２′……スクリ
ユウ式押出装置、３……射出シリンダ装置、４…
…射出成形用金型装置、５……制御装置、６，５
７……シリンダ、７，５８……スクリユウ、８…
…ブレーカプレート、９……金網、１０……誘電
子、１１……樹脂温度検出装置、１２……チエツ
クバルブ、１３……材料補給器、１４……コイパ
クタ、１５，１７……モータ、１６，１８……エ
ンコーダ、１９……インバータ、２０……変換
器、２１……シリンダ、４２……型バルブ、４３
……下型、４５……上型、６６……モータ支持
台、６７……ガイドロツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性の成形材料を補給器からシリンダ内
   に供給し、これを回転自在に支承したスクリユウ
   によつて上記シリンダの加熱部に送り、加熱、加
   圧されて可塑状となつた成形材料を上記シリンダ
   の先端部に設けたノズルから押し出すスクリユウ
   式押出装置と、上記スクリユウ式押出装置のノズ
   ルから可塑状となつた成形材料をシリンダチユー
   ブ内に受け入れ、これをシリンダヘツドに設けた
   ノズルから所定量を精密に制御した所定量として
   射出する射出シリンダ装置と、互いに結合して所
   望のキヤビテイを成形する少なくとも二つの金型
   と、それらの金型を接離させる装置とから成り、
   上記射出シリンダ装置のノズルから可塑状となつ
   た成形材料を上記金型間に形成されるキヤビテイ
   内に受け入れ形成する射出成形用金型装置と、予
   め定められたプログラムに従い、上記スクリユウ
   式押出装置、射出シリンダ装置及び射出成形用金
   型装置の作動を制御する制御装置とから成る合成
   樹脂成形装置に於て、 上記可塑状となつた成形材料の温度を検出する
   装置と、 上記温度検出装置の出力を所望の値に保つよ
   う、スクリユウの位置及び／又は回転数を制御す
   る装置とを設けたことを特徴とする上記の合成樹
   脂成形装置。