JPH08127051A - プリプラ式射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリプラ式射出成形機の可塑化装置で、内蔵
のスクリュにより可塑化した樹脂を更に回転するスクリ
ュと可塑化シリンダの隙間を通すことにより剪断発熱さ
せ、均一溶融させる為の隙間を精密且つ可変に設定す
る。 【構成】 スクリュ３２の前後進を司るスクリュ移動シ
リンダ３のピストン５０から伸びているピストンロッド
５０ａに刻設したねじ溝７５には、ストッパ部材７４と
７６が螺合され、前記スクリュ移動シリンダ３の移動の
位置決めをしている。両ストッパ部材はタイミングベル
ト７９で同期を取る様連結されている。ストッパ部材７
６の外径に平歯車の歯を刻設し、パルスモータ７２の駆
動軸に嵌合したピニオン７３は前記の平歯車の歯に噛合
しており、該パルスモータを駆動してストッパ部材の位
置決めが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴムやプラスチックの可
塑化と射出を別々の装置で行うプリプラ式射出成形機の
可塑化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発明者の一人は先に提案した実公昭５９
−５５５６に於いて基本的なプリプラ式射出成形機での
考案の開示を行っている。

【０００３】前記の公告に記された射出成形機に於ける
樹脂の可塑化に関することである。可塑化装置は先端部
の直径をｄ１とし、後部フライト部の直径ｄ２より大き
くし、直径ｄ１からｄ２に縮径する部分をテーパ状にし
た形状の可塑化用のスクリュと、内径を可塑化用スクリ
ュの外径に対応して２段とし、段部をテーパ状にした可
塑化シリンダより構成されている。スクリュは可塑化シ
リンダ内で回転と僅かな往復動が許容されている。

【０００４】可塑化時はホッパから供給される樹脂をス
クリュのｄ２部ねじ溝で可塑化しスクリュの先端側へ移
送するが、スクリュと可塑化シリンダのテーパ部を接近
するように外部から力を加え、該テーパ部を通過する樹
脂に剪断力を行使する。ｄ２部ねじ溝で可塑化溶融され
た樹脂はテーパ部で尚溶融され均一な可塑化状態とな
る。また射出時に於いてはスクリュと可塑化シリンダの
該テーパ部を接触させ、射出装置から逆流して来る樹脂
を阻止するする機構となっている。この装置では他に逆
流阻止の為の弁類を持たないので、弁類に特有の樹脂の
滞留部分が殆ど無いことと自己洗浄作用があり樹脂の滞
留が無いのが特徴である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】実公昭５９−５５５６
では、前記の如く可塑化装置で行う樹脂の可塑化はホッ
パから供給される樹脂をスクリュのｄ２フライト部ねじ
溝で溶融可塑化しスクリュの先端側へ移送し、スクリュ
と可塑化シリンダのテーパ部を接近した隙間を保つ様に
外部から力を加え、スクリュ先端部に移送された溶融可
塑化した樹脂を更に均一に溶融するために該テーパ部を
通過する樹脂に剪断力を行使しており、力を加えるアク
チュエータとして油圧シリンダを使用する構成になって
いる。

【０００６】実際に可塑化をしている状態を考察する
と、例えば樹脂移送先の射出装置側のスクリュ背圧が０
ｋｇ／ｃｍ² である場合、ｄ２部のねじ溝で溶融可塑化
した樹脂がスクリュと可塑化シリンダのテーパ部を無理
矢理通過する力やスクリュとスプライン等の重量によ
り、該スクリュを前記テーパ部の隙間を押し広げる方向
に押す。然し前記のスクリュ背圧をしだいに高くする
と、前記スクリュの先端部直径ｄ１に該スクリュ背圧が
作用して、或る時点で前記テーパ部の隙間を狭める方向
に押すようになる。また作動油自体も圧力の変化によっ
て僅少ながら伸縮しており、該テーパ部の隙間の維持と
この隙間の変更をミリメートル単位で行う必要がある
が、シリンダのみの操作では無理があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】可塑化装置が横型であっ
てスクリュやスプライン等の重量が無視できる場合でも
前記の問題点は以前として存在する。従って課題を解決
する手段として油圧シリンダによりスクリュに作用する
力よりも強い力で該スクリュを押すと共にねじ溝に螺合
して支持されるストッパ部材で位置を決め、スクリュと
可塑化シリンダの前記テーパ部に正確で且つ可変の隙間
与る。一方が回転しているスクリュのテーパ部と、他方
が固定の可塑化シリンダのテーパ部よりなるこの隙間を
可塑化された樹脂が通過して剪断力を付与されることに
なる。

【０００８】

【作用】可塑化用のスクリュを位置決めするために、ス
トッパに押し付ける油圧シリンダの力をスクリュが樹脂
より受ける力より大きく選んでおき、強い力でストッパ
に押さえ付けることにより樹脂に安定して剪断力を行使
できる。それにストッパの位置決めをねじ送り方式と
し、送りを回転角度のレベルで回転数のコントロールが
可能な回転アクチュエータを使用すれば１／１０ｍｍ単
位の位置決めが可能である。

【０００９】

【実施例】図１はプリプラ式射出成形機の概要を示す図
である。固定盤１３に取り付けた固定型１１と可動盤１
２に取り付けた可動型１０は閉鎖の状態を示している。
図示しない型締シリンダにより成形品取り出し時には、
可動盤１２を移動させて可動型１０を開くことが可能で
ある。射出装置２は図示しないシフトシリンダにより射
出装置２と可塑化装置１を同時に移動してノズル１４を
固定型１１に押し付け、又は後退してノズル１４が離れ
る作動が可能である。加熱シリンダ２３内に射出スクリ
ュ１５が前後進及び回転可能に挿嵌してある。加熱シリ
ンダ２３の側部に可塑化装置１から可塑化した樹脂を注
入する樹脂注入口１８が設けてある。

【００１０】また樹脂注入口１８の右側にはシールリン
グ１７が回転可能に設けてある。射出スクリュ１５の右
側の駆動軸２５はスラスト荷重を受けるためのベアリン
グ装置２４で受けられ、ベアリング装置２４のハウジン
グ部７７を介して射出シリンダ４のピストンロッド２７
に接続している。加熱シリンダ２３は射出シリンダ４に
固定されているので射出スクリュ１５は加熱シリンダ２
３に対して相対移動させられる。またベアリング装置２
４の軸はオイルモータ２０に接続して、該オイルモータ
２０の回転力を射出スクリュ１５に伝えている。

【００１１】可塑化装置１の可塑化シリンダ３３内部に
は、先端３４が直径ｄ１でフライトのねじ溝部分の直径
がｄ２であるスクリュ３２が挿嵌されている。スクリュ
３２の先端３４がｄ１からｄ２に変化する部分はテーパ
部３５を形成しており、可塑化シリンダ３３も当該部分
にテーパ状の段部を有している。スクリュ３２の右側駆
動軸３０はスラスト荷重を受けるためのベアリング装置
２９によって受けられ、ベアリング装置２９のハウジン
グ部７８を介してスクリュ移動シリンダ３のピストンロ
ッド５０ａに接続している。可塑化シリンダ３３はスク
リュ移動シリンダ３に固定されており、スクリュ３２は
該可塑化シリンダ３３に対し相対移動させられる。また
ベアリング装置２９の軸はオイルモータ３１に接続し
て、該オイルモータ３１の回転力をスクリュ３２に伝え
ている。

【００１２】可塑化装置１のホッパ３６に投入されスク
リュ３２で可塑化された樹脂は、可塑化シリンダ３３の
先端より出て樹脂通路１９通り、樹脂注入口１８から射
出装置２に注入される。可塑化装置１と射出装置２は別
々の装置であり樹脂通路１９により接続されているから
両装置の配置如何によっては樹脂通路１９は長くなるこ
ともある。また図示はされていないが可塑化シリンダ３
３，樹脂通路１９，加熱シリンダ２３は樹脂を溶融状態
に保つためバンドヒータが巻かれ、温調がなされてい
る。

【００１３】図１，図２において、可塑化用スクリュ３
２の位置決め機構の説明をする。射出シリンダ３３とス
クリュ移動シリンダ３は一体的に固定している。そのス
クリュ移動シリンダ３の中のピストン５０は双方向にピ
ストンロッドが伸びており、図の右側のピストンロッド
５０ａはその先端をハウジング７８に固定してある。ま
たスクリュ移動シリンダ３の右端のシリンダカバー８０
の外側にあるピストンロッド５０ａの一部にねじ溝７
５，７５が設けてある。

【００１４】該ねじ溝７５，７５にはストッパ部材７６
とストッパ部材７４が螺合している。ストッパ部材７６
は二段積みの円盤状を為し、中心には前記ねじ溝７５に
螺合する雌ねじを有し、外径の一方にタイミングベルト
用の刻設を有している。他の外径には平歯車用の歯の刻
設がある。この平歯車部分の幅は後述するピニオン７３
の歯幅より５ｍｍ以上広い必要がある。

【００１５】またストッパ部材７４は円盤状であり、中
心には同じく前記ねじ溝７５に螺合する雌ねじを有し、
外径にはストッパ部材７６と同数の歯数を持つタイミン
グベルト用の刻設を有しており、両部材のタイミングベ
ルト用刻設には加熱シリンダに接触しないように遊びの
プーリを使用してタイミングベルト７９が架設してあ
る。ハウジング７８の側面にブレーキ付のパルスモータ
７２を取り付け、その駆動軸にはピニオン７３を嵌め込
んである。該ピニオン７３は前記のストッパ部材７６の
平歯車に歯合している。

【００１６】可塑化シリンダ３３に対してスクリュ３２
は射出時に於いてはテーパ部３５を該可塑化シリンダ３
３に接触させ、又可塑化時には前記のテーパ部を隙間ｔ
に保つという２位置を取る必要がある。然しこの間の移
動距離Ｘは精々５ｍｍである。従ってストッパ部材７６
の平歯車の歯幅は前記の如くピニオン７３の幅より５ｍ
ｍ以上広くなっていて、パルスモータ７２の駆動により
ストッパ部材７６を回転させた場合に該ピニオン７３と
の間で互いに位置ずれを起しても、ピニオン７３は平歯
車の歯幅内で歯溝に沿って移動し外れることはない。

【００１７】また同じくハウジング７８の側面にロータ
リーエンコーダ８を固定し、この回転軸に嵌め込んだピ
ニオン７１はスクリュ移動シリンダ３側に一端を固定し
たラック７０と噛合しており、可塑化シリンダ３３とス
クリュ３２の相対的な位置関係を検出している。

【００１８】次に図１に戻り外部の油圧回路の説明をす
る。２台の可変ポンプ３７と３８の内、可変ポンプ３７
には吐出口にリリフ弁４０と電磁弁６が接続さている。
電磁弁６の出口はオイルモータ２０の２個あるポートに
それぞれ接続している。これはソレノイド６ａが励磁す
ると射出スクリュ１５を正転させ、ソレノイド６ｂが励
磁すると逆転をさせる為である。射出スクリュ１５のね
じ溝の方向は右ねじ，左ねじどちらで可能であるが、
右，左に拘らず以後樹脂溜り１６方向に進行すべき回転
を正転、樹脂溜り１６から離れる回転を逆転と称し、ま
た説明上回転方向を区別するに及ばない回転をただ回転
と称することとする。可変ポンプ３８は吐出口にリリー
フ弁４１と電磁弁５，７，９が接続してある。電磁弁５
は出口が射出シリンダ４の油室２１と２２に接続され、
射出シリンダ４を前後進させる目的がある。

【００１９】電磁弁７は出口がスクリュ移動シリンダ３
の油室２６と２８にバルブ類を介して間接的に接続し、
スクリュ移動シリンダを前後進させる目的がある。油室
２６の接続口に接続してある減圧弁４２はポンプ側の圧
力が高い場合油室２６内の油圧力を設定値に保持し、ポ
ンプ側の圧力が設定値より低い場合ポンプ側の圧力をそ
のまま油室２６に導入する機能がある。油室２８の接続
口の絞り弁４５は通過する作動油を通路を狭めて絞る作
用があり、シーケンス弁４４はポンプ側の圧力が設定値
より低い場合、作動油が油室２８に通ずるのを阻止し、
ポンプ側の圧力が設定値より高い場合作動油を油室２８
に導入する作用がある。

【００２０】また４３，４６のチェック弁は油室２６又
は２８が体積縮小した場合排出する作動油を電磁弁７を
介してタンク４７に戻す役目を持つ。電磁弁９はソレノ
イド９が励磁した場合可変ポンプ３８をオイルモータ３
１に接続すると共に射出シリンダ４の油室２２を背圧用
のリリーフ弁３９に接続する目的がある。

【００２１】図３の作動表に従って作動説明をすると、
可塑化では可塑化装置１側のソレノイド７ａ，９が励磁
して、可変ポンプ３８がオイルモータ３１を駆動してス
クリュ３２を回転させる。ホッパ３６に投入された樹脂
は可塑化装置１内で可塑化され、先端の出口より樹脂通
路１９，樹脂注入口１８を通り射出装置２に送り込まれ
る。この時油室２８には同じく可変ポンプ３８からの油
圧を導入し、テーパ部３５の隙間を広げる方向にスクリ
ュ３２に力を与えている。そしてストッパ部材７４，７
６でこれを受け、テーパー部の隙間ｔを保持している。
回転しているテーパ部３５通過する樹脂に剪断応力を与
えている。

【００２２】射出装置（２）側ではソレノイド６ｂを励
磁して可変ンポンプ３７でオイルモータ２０を駆動して
いる。これにより射出スクリュ１５を逆転し、樹脂注入
口１８で受け取った樹脂を先端の樹脂溜り１６に移送す
るのである。射出スクリュ１５は樹脂溜り１６に樹脂が
移送されるに従ってその圧力で後退する。射出シリンダ
４の油室２２は電磁弁９の切り換えが完了しているので
電磁弁９を通じて背圧用のリリーフ弁３９に接続してい
る。射出スクリュ１５の後退で油室２２は縮小し、作動
油は押し出されてリリーフ弁３９を通過する。したがっ
てこのリリーフ弁３９で射出スクリュ１５の背圧を調整
できる。

【００２３】樹脂溜り１６に樹脂が一定量溜ると射出ス
クリュ１５の位置を図示しない位置センサーで検出し、
可塑化が完了する。次の射出に備えて可塑化用のスクリ
ュ３２を後退させ、テーパ部３５を接触させる。この作
動はソレノイド７ｂを励磁して行う。接触完了後はソレ
ノイド７ｂは解磁する。

【００２４】次の射出工程ではソレノイド５ａ，６ａが
励磁する。射出シリンダ４の油室２２に可変ポンプ３８
の圧油を導入し、射出スクリュ１５を前進させる。同時
に可変ポンプ３７によりオイルモータ２０を駆動し、射
出スクリュ１５を正転させている。そして可塑化装置１
側では発生した樹脂圧をテーパ部３５により受け逆流を
阻止している。先端３４に発生する力が大きいのでテー
パ部３５の面を損傷させる恐れがあり、これを緩和する
為ソレノイド７ａを励磁し、スクリュ移動シリンダ３の
油室２８に同じく可変ポンプ３８の油圧を導入してい
る。

【００２５】図１，図２を用いて可塑化シリンダ３３に
対するスクリュ３２の位置決め機構について詳しく説明
する。射出の工程ではスクリュ３２はテーパ部３５を可
塑化シリンダ３３に接触させるがこれはスクリュ３２が
最後退した位置である。この時図２の様にストッパ部材
７４，７６とシリンダカバー８０との間にＸの隙間があ
る。そして可塑化の工程では電磁弁７のソレノイド７ａ
を励磁し、油室２８に作動油を導入するとスクリュ３２
が前進して、前記のストッパ部材７４，７６が図１の様
にシリンダカバー８０に当接する。この時テーパ部３５
と可塑化シリンダ３３のテーパ部との間に隙間ｔ開いて
いる必要がある。

【００２６】両ストッパ部材７４，７６の位置決め方法
であるが、電磁弁７のソレノイド７ｂを励磁して、スク
リュ３２を減圧弁４２にて設定された低い圧力による弱
い力で後退させ、テーパ部３５と可塑化シリンダ３３を
接触させる。この時を基準位置としてロータリーエンコ
ーダ８で測定しておく。この位置は射出時の樹脂の逆流
を阻止する位置である。次にソレノイド７ａを励磁して
スクリュ３２を前進させ、ストッパ部材７４，７６がシ
リンダカバー８０に当接して停止する位置を同じくロー
タリーエンコーダ８で測定する。

【００２７】前記の基準位置とストッパ部材７４，７６
がシリンダカバー８０に当接した位置から現在の隙間ｔ
を計算で出すことができる。そして今まで測定したデー
タを基にしてこれから設定しようとする隙間ｔに変える
為のパルスモータ７２への指令信号を出すことができ
る。

【００２８】例えばテーパ部３５の角度が９０°である
とすると、ｔ＝Ｘ／√2 関係がある。この計算とストッ
パ部材７６の平歯車とピニオン７３の歯数の関係や、ピ
ストンロッド５０ａのねじ溝７５のピッチ等の関係から
内蔵のコンピュータで計算し、現在の位置から新たな隙
間ｔを設定するためのパルスモータ７２への指令信号を
出すことができる。

【００２９】この指令信号は操作盤から設定器を操作し
て任意に可能である。パルスモータ７２はオ−プンルー
プで作動させており、入力したパルス数に比例した回転
角度を正確に指示出来るが、設定した隙間ｔが正確かど
うかは必要に応じて新たな設定位置をもう一度ソレノイ
ド７ａを励磁してロータリーエンコーダ８で測定してみ
れば確認できる。

【００３０】尚本願発明が上記実施例のみに限定して解
釈されるものではない。本願では２本のスクリュ移動シ
リンダ３がスクリュ３２の軸心に対称の位置に配置され
たが、１本のスクリュ移動シリンダをスクリュ３２の軸
心に配置された構造の可塑化装置に於いて本願のような
機構の展開も可能である。

【００３１】また射出装置は射出スクリュ１５内蔵の機
構の実施例で説明をしたが、射出ピストンを使用し、可
塑化装置で可塑化した樹脂をノズルのある加熱シリンダ
先端付近から供給し、射出ピストンの前方に溜め、該射
出ピストンで射出する機構の射出装置でも併用可能であ
る。

【００３２】またストッパ部材７４，７６の設定にパル
スモータをオープンループで操作する事例で説明した
が、例えば代わりに小型のサーボモータをクローズドル
ープで操作すると、設定後の確認が不要となる。

【００３３】

【発明の効果】スクリュ３２のテーパ部３５と可塑化シ
リンダ３３のテーパ部の隙間ｔを１／１０ｍｍの単位で
正確に位置決めが可能であり、均一溶融された温度むら
のない樹脂を射出装置２に供給出来て、精密な成形に有
効である。

【００３４】一般にプリプラ式射出成形機の可塑化装置
はスクリュの位置が計量用の後退をする必要がなく、ス
クリュに対して樹脂の供給する位置が一定なので、可塑
化の樹脂の状態が安定しており、可塑化の途中でスクリ
ュの回転数を変えたりする操作が不要である。従ってパ
ルスモータ７２はストッパ部材７４，７６にスクリュ移
動シリンダ３の負荷のかかっている可塑化中に隙間ｔを
変える必要はなく、成形の始めにストッパ部材７４，７
６になにがしかの隙間Ｘを与えた状態にしておき、自由
な状態のものを回転して位置を決めることが出来る。こ
のためパルスモータ７２は小型を使用すれば良く、また
一旦設定したら成形中は一定のままであり、ねじ溝７５
のへたりや歯車の摩耗は少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリプラ式射出成形機

【図２】射出時の可塑化装置の状態

【図３】作動表

【符号の説明】

１ 可塑化装置 ２ 射出装置 ３ スクリュ移動シリンダ ４ 射出シリンダ ８ ロータリーエンコーダ １５ 射出スクリュ １６ 樹脂溜り １８ 樹脂注入口 １９ 樹脂通路 ２３ 加熱シリンダ ３２ スクリュ ３３ 可塑化シリンダ ３４ 先端 ３５ テーパ部 ５０ ピストン ５０ａ ピストンロッド ７０ ラック ７２ パルスモータ ７３ ピニオン ７４ ストッパ部材 ７５ ねじ溝 ７６ ストッパ部材 ８０ シリンダカバ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可塑化シリンダ内に回転及び往復動可能
   に挿嵌されたスクリュを回転して、合成樹脂を可塑化す
   る可塑化装置と、加熱シリンダ内に回転及び往復動可能
   に挿嵌された射出スクリュにより可塑化された前記合成
   樹脂をノズルより金型内に射出する射出装置と、該可塑
   化装置と該射出装置を連絡して可塑化された合成樹脂の
   移動通路となる樹脂通路よりなるプリプラ式射出成形機
   において、 前記可塑化装置にあるスクリュ移動シリンダのピストン
   より伸び、該スクリュのスラスト荷重を受ける為のベア
   リング用のハウジングに固定しているピストンロッドに
   刻設したねじ溝にストッパ部材を螺合し、該ピストンロ
   ッドがスクリュ移動シリンダ内に引き込まれた時のスト
   ッパと為し、該ストッパ部材の外周に刻設した歯車の歯
   に噛合したピニオンをモータにて駆動し、該ストッパ部
   材を任意の位置に調節可能なることを特徴とするプリプ
   ラ式射出成形機。
2. 【請求項２】 請求項１に於いてピニオン駆動用モータ
   をパルスモータとしたことを特徴とするプリプラ式射出
   成形機。