JPH1158470A - 射出成形機の射出装置および射出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型の隅々まで圧力が行き渡るように高周波
振動の保圧を行い、成形品の品質の安定化を達成する。 【解決手段】 スクリュ１４の回転により樹脂を可塑化
し、溶融樹脂をプランジャ２２の前室２４に送り、プラ
ンジャ２２の前進により溶融樹脂を金型内に射出するプ
リプラ式の射出装置であって、プランジャ２２の一部分
に直接取り付けるかあるいはプランジャに連結して直進
運動を伝達する部材に取り付けた磁歪体３６と、磁歪体
３６に振動エネルギを発生させる磁界発生手段４０、４
１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の射出
装置および射出方法に係り、特に、高周波変動の保圧に
することによりキャビティの隅々まで圧力が行き渡るよ
うにする射出成形機の射出装置および射出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機では、溶融した樹脂を金型内
のキャビティに注入する射出工程が終了すると、保圧工
程に移行する。この保圧工程では、金型内の溶融樹脂が
冷却されて一定の硬さになるまで射出圧力をかけた状態
を保持しておく。これは、成形品の品質を高めるため
で、十分な射出圧力と保圧がかからないと、成形品にひ
けなどが生じやすくなる。

【０００３】保圧工程では、溶融樹脂が冷却して硬くな
っていくにしたがって、圧力を段階的に下げていくこと
が行われている。しかし、各段階で圧力を一定に保つだ
けでは、キャビティの末端にまで均一な圧力がかからな
い場合もある。

【０００４】そこで、キャビティ内の隅々まで保圧力を
行き渡らせるための対策として、溶融樹脂に微振動を与
えながら保圧する技術が特開平２−１８２４２６号公報
に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、キ
ャビティ内に充填されている樹脂に微振動を与えるため
に、スクリュを駆動するサーボモータに、保圧力を与え
る圧力指令信号に重畳させて１０〜１００Ｈｚ程度の正
弦波信号を与え、これにより、サーボモータのロータに
圧力指令信号に相当する角度が回転した点を中心とし
て、所定の微少角度で往復運動を重畳させる。この結
果、保圧力をその設定値を中心に上下に変動させるよう
になっている。

【０００６】しかしながら、前記従来技術では、振動を
機械的運動により直接発生させているため、振動周波数
が低く、成形品の大きさや形状等によっては、保圧工程
の間にキャビティの隅々まで圧力が行き渡らないという
問題があった。

【０００７】また、サーボモータを制御するために、与
える振動の制御が難しく、振動状態にばらつきがあり、
成形品の品質が安定しないという問題もあった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、キャビティの隅々まで圧力が行
き渡るように保圧を行い、成形品の品質の安定化を達成
できるようにした射出成形機の射出装置および射出方法
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による第１の射出装置は、スクリュの回転
により樹脂を可塑化し、溶融樹脂をプランジャの前室に
送り、前記プランジャの前進により溶融樹脂を金型内に
射出するプリプラ式の射出装置において、前記プランジ
ャの一部分に直接取り付けるかあるいはプランジャに連
結して直進運動を伝達する部材に取り付けた磁歪体と、
前記磁歪体に振動エネルギを発生させる磁界発生手段
と、を具備するものである。

【００１０】本発明による第２の射出装置は、スクリュ
の回転により樹脂を可塑化し、スクリュの前方に溜まっ
た溶融樹脂をスクリュの前進により金型内に射出するイ
ンライン式の射出装置において、前記スクリュの一部分
に直接取り付けるかあるいはスクリュに連結して直進運
動を伝達する部材に取り付けた磁歪体と、前記磁歪体に
振動エネルギを発生させる磁界発生手段と、を具備する
ものである。

【００１１】また、本発明による第１の射出方法は、ス
クリュの回転により樹脂を可塑化し、溶融樹脂をプラン
ジャの前室に送り、前記プランジャの前進により溶融樹
脂を金型内に射出し、射出終了後に、プランジャにより
溶融樹脂の射出圧力を保持し、前記プランジャに直接ま
たは間接的に取り付けた磁歪体に高周波変動する磁界を
かけ、前記磁歪体に発生する振動エネルギを前記プラン
ジャから溶融樹脂に伝え、溶融樹脂に高周波振動を加え
ながら保圧を行うものである。

【００１２】また、本発明による第２の射出方法は、ス
クリュの回転により樹脂を可塑化し、スクリュの前方に
溜まった溶融樹脂をスクリュの前進により金型内に射出
し、射出終了後に、スクリュにより溶融樹脂の射出圧力
を保持し、前記スクリュに直接または間接的に取り付け
た磁歪体に高周波変動する磁界をかけ、前記磁歪体に発
生する振動エネルギを前記スクリュから溶融樹脂に伝
え、溶融樹脂に高周波振動を加えながら保圧を行うもの
である。

【００１３】前記のように構成される本発明によれば、
磁歪体を振動エネルギ源として、発生した振動エネルギ
を直接にプランジャやスクリュに伝播させて、プランジ
ャやスクリュで保圧を加えながら金型内に充填されてい
る溶融樹脂に振動を伝わらせることができる。したがっ
て、保圧工程中は高周波振動の保圧が得られて金型の隅
々まで圧力が伝播し、成形品の品質を安定させることが
できる。

【００１４】また、磁歪体の材料に超磁歪材料を用いた
場合には、低電圧で駆動できることに加えて、より大き
な磁歪量が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による射出成形機の
射出装置および射出方法の一実施形態について、添付の
図面を参照して説明する。図１は、本発明をプリプラ式
の射出装置に適用した実施の形態を示す。参照符号１０
は成形材料の可塑化部を示し、１２は計量・射出部を示
す。可塑化部１０について説明すると、この可塑化部１
０では、サーボモータ１３をスクリュ１４の駆動源とし
ている。このサーボモータ１３の回転運動は、ベルト、
プーリからなる伝達機構１５を介して軸１６に伝達され
る。この軸１６は、バレル１７内を回転可能なように挿
入されているスクリュ１４の後端部と連結されているの
で、サーボモータ１３の回転運動は、スクリュ１４の回
転運動として作用する。

【００１６】バレル１７の外側には、ヒータ１８が装着
されており、バレル１７は、このヒータ１８によって加
熱される。成形材料の樹脂は、ホッパ口１９からバレル
１７内に投入され、回転するスクリュ１４によって可塑
化される。

【００１７】溶融樹脂は、スクリュ１４の回転につれ
て、その先端部に移送され、通路２０から計量・射出部
１２に供給される。この計量・射出部１２では、プラン
ジャ２２が嵌合するスリーブ２３には、通路２０を通っ
てきた溶融樹脂が溜まる前室２４が形成されている。ま
た、スリーブ２３の前端部には、ノズル２５が装着され
ている。

【００１８】プランジャ２２は、射出用のサーボモータ
２６を駆動源として前進および後退するようになってい
る。サーボモータ２６の回転運動は、ベルト、プーリか
らなる伝達機構２７を介してボールねじ軸２８に伝達さ
れる。このボールねじ軸２８には、ナット２９が螺合
し、ボールねじ軸２８の回転運動がナット２９を介して
プランジャ２２の直線運動に変換される。このナット２
９は、カップリング３０、ロードセル３２を介してプラ
ンジャ２２と連結されている。計量工程時には、このロ
ードセル３２により後退するプランジャ２２に付加する
背圧力を検出し、背圧が設定値になるように、サーボモ
ータ２６の回転トルクの大きさが制御されるようになっ
ている。

【００１９】また、プランジャ２２の位置は、エンコー
ダ等の位置検出器によりサーボモータ２６の回転角によ
る位置信号をフィードバックして、図示されないサーボ
制御部により指令位置に追従するように制御されるよう
になっている。

【００２０】次に、図２は、射出装置の計量・射出部１
２を拡大して示した図である。この図２を参照して、プ
ランジャ２２に直接連結される磁歪体および磁界発生手
段について説明する。

【００２１】プランジャ２２の後端部には、短ロッド状
の磁歪体３６がプランジャ２２と同軸的にねじ接合によ
り接続されている。この磁歪体３６は、延長ロッド３
７、継手３８を介してロードセル３２と連結されてい
る。

【００２２】磁歪体３６の材料には、超磁歪材料が用い
られる。この超磁歪材料は、従来の磁歪材料に較べては
るかに大きな数千ｐｐｍもの大きな磁歪を有する材料
で、代表的な組成は、希土類元素Ｒと鉄Ｆｅの原子比で
１：２である。市場で入手できる超磁歪材料としては、
ＥＴＲＥＭＡ ＴＥＲＦＥＮＯＬ−Ｄ（登録商標）等が
ある。

【００２３】このような超磁歪材料からなる磁歪体３６
には、その外周側には、磁気コイル４０、さらにその外
側に磁気バイアス４１が配置されている。磁気バイアス
４１は、磁気コイル４０に発生した磁界の強さに対する
磁歪体３６の磁歪の線形範囲を拡大させるためのもので
ある。これら磁気コイル４０、磁気バイアス４１は、ケ
ース４２によって保持されており、磁歪体３６とともに
磁気エネルギを振動に変換する一体型のアクチュエータ
を構成するようになっている。

【００２４】磁気コイル４０には、図示しない電源から
通電されることで磁界が発生し、その時の磁界の強さ
は、図示しないドライバー、コントローラにより所定の
周波数の範囲内の高周波電流を磁気コイル４０に流すこ
とで変動させることができるようになっている。

【００２５】次に、以上のように構成される射出装置を
用いて実施する射出方法について説明する。図２におい
て、まずスクリュ１４を回転させて樹脂の可塑化を行
う。回転するスクリュ１４がバレル１７内の樹脂を可塑
化すると、溶融樹脂は、スクリュ１４の回転によって通
路２０を通ってプランジャ２２の前室２４に移送され
る。この前室２４に溶融樹脂が充填してくると、樹脂圧
力が上昇し始める。この樹脂圧力は、プランジャ２２を
後退させる力として作用する。

【００２６】計量を行うため、プランジャ２２に所定の
背圧力を与えながらこれを後退させる。プランジャ２２
が、あらかじめ設定されているストローク分だけ後退し
た時点で計量を完了として、プランジャ２２の位置を保
持する。また、スクリュ１４の回転を停止する。

【００２７】次に、射出工程に移行し、サーボモータ２
６を回転させてプランジャ２２を前進させる。前進する
プランジャ２２により前室２４に溜まっている溶融樹脂
はノズル２５から図示しない金型内のキャビティに射出
される。この充填中に、キャビティに溶融樹脂が充満し
たことは、プランジャ２２の位置から検知される。この
充填完了の信号を受けて直ちに保圧をキャビティの溶融
樹脂にかける。

【００２８】すなわち、充填完了時点でプランジャ２２
で保圧をかけるとともに、磁気コイル４０、磁気バイア
ス４１に通電して磁界を発生させる。磁気コイル４０に
は、所定の周波数の高周波電流を流す。磁気コイル４０
で発生する磁界は高周波変動するため、この磁界を受け
る磁歪体３６では、変位歪みが発生する。この変位歪み
は、磁界の強さが大きいときは大きく、小さいときに小
さく変動し、高周波振動状態の変位を示す。

【００２９】このようにして磁歪体３６で発生した振動
エネルギは、直接にプランジャ２２に伝播させて金型内
に充填されている溶融樹脂に伝わらせることができる。
したがって、保圧工程中は高周波振動の保圧となり、金
型の隅々まで圧力が伝播し、成形品の品質を安定させる
ことができる。

【００３０】また、磁歪体３６に超磁歪材料を採用して
いるため、圧電材料や従来の磁歪材料などを振動源とす
る場合に較べて、はるかに大きな磁歪を得ることができ
るとともに、低電圧で駆動することができる。

【００３１】なお、以上のプリプラ式射出装置の実施形
態では、磁歪体３６をプランジャ２２の一部に直接連結
した例であるが、磁歪体３６の連結する位置は、これに
限らず、プランジャ２２に直進運動を伝達する部材あれ
ばよく、例えば、ボールねじ軸２８と同軸に連結するよ
うにしてもよい。

【００３２】次に、本発明をインライン式の射出装置に
適用した実施の形態について、図３を参照しながら説明
する。図３において、５０は、樹脂の溶融と、溶融樹脂
の射出を行うスクリュである。５１はスクリュ５０を回
転駆動するサーボモータである。このサーボモータ５１
の回転運動は、ベルト、プーリからなる伝達機構５２を
介して回転軸５３に伝達される。この回転軸５３は、バ
レル５４内を回転可能なように挿入されているスクリュ
５０の後端部と連結されているので、サーボモータ５１
の回転運動は、スクリュー５０の回転運動として作用す
る。

【００３３】バレル５４の外周部には、ヒータが装着さ
れている。また、樹脂はホッパ５５からバレル５４内に
投入され、回転するスクリュ５０によって可塑化され
る。

【００３４】溶融樹脂は、スクリュ５０の回転につれ
て、その前方に向けて移送される。スクリュ５０の前方
に溜まった溶融樹脂は、スクリュ５０の前進によってノ
ズル５５から金型内に射出される。

【００３５】この射出用の駆動源がサーボモータ５６で
ある。このサーボモータ５６の回転運動は、ベルト、プ
ーリからなる伝達機構５７を介して回転軸５８に伝達さ
れる。この回転軸５８には、ボールネジ軸５９が連結さ
れる。このボールねじ軸５９には、ナット６０が螺合し
ている。ナット６０は、スクリュ５０と連結している回
転軸５３を支持するベアリングのハウジング６１と一体
の構造であって、ボールねじ軸５９の回転運動はナット
６０から前方の部分全体を直進させる運動に変換され
る。

【００３６】このインライン式射出装置では、短ロッド
状の磁歪体３６が、スクリュ５０に直進運動を伝える部
分である回転軸５８とボールねじ軸５９との間に取り付
けられ、スクリュ５０と同軸上に組み込まれている。こ
の磁歪体３６には超磁歪材料が用いられているのは、図
２のプリプラ式射出装置の場合と同様である。

【００３７】また、磁歪体３６には、その外周側には、
磁気コイル４０、さらにその外側に磁気バイアス４１が
配置されている。これら磁気コイル４０、磁気バイアス
４１は、ケース４２によって保持されており、図２の実
施形態と同じものが組み込まれている。また、この磁歪
体３６の連結位置は、直接にスクリュ５０の後端部に連
結するようにしてもよい。

【００３８】次に、以上のように構成されるインライン
式射出装置を用いて実施する射出方法について説明す
る。まずスクリュ５０を回転させて樹脂の可塑化を行
い、溶融樹脂をスクリュ５０の前方に移送する。溶融樹
脂が溜まったら、計量を行うため、スクリュ５０に所定
の背圧力を与えながらこれを後退させる。スクリュ５０
が、あらかじめ設定されているストローク分だけ後退し
た時点で計量を完了として、スクリュ５０の位置を保持
すると同時にその回転を停止する。

【００３９】次に、射出工程では、サーボモータ５６を
回転させてスクリュ５０を前進させる。前進するスクリ
ュ５０により溜まっている溶融樹脂はノズル５５から図
示しない金型内のキャビティに射出される。この充填中
に、キャビティに溶融樹脂が充満したことをスクリュ５
０の位置から検知したら、充填完了時点でスクリュ５０
で保圧をかけるとともに、磁気コイル４０、磁気バイア
ス４１に通電して磁界を発生させる。磁気コイル４０に
は、所定の周波数の高周波電流を流す。

【００４０】磁歪体３６で発生した振動エネルギは、同
軸に連結されているボールねじ軸５９、回転軸５３、ス
クリュ５０に伝播して、スクリュ５０で保圧しながら溶
融樹脂に伝わらせることができる。したがって、保圧工
程中は高周波振動の保圧となり、金型の隅々まで圧力が
伝播し、成形品の品質を安定させることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、磁歪体を振動エネルギ源として、発生した振
動エネルギを直接にプランジャやスクリュに伝播させる
ようにしているので、プランジャやスクリュで保圧を加
えながら高周波振動を金型内に充填されている溶融樹脂
に伝わらせることができ、これにより、金型の隅々まで
圧力が伝播し、成形品の品質を安定させることができ
る。

【００４２】また、磁歪体の材料に超磁歪材料を用いる
ことにより、低電圧で駆動できることに加えて、より大
きな磁歪量が得られ、保圧に必要な十分な高周波振動を
溶融樹脂に与えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をプリプラ式射出装置に適用した一実施
形態を示す断面図。

【図２】図１のプリプラ式射出装置において、計量・射
出部を詳細に示す断面図。

【図３】本発明をインライン式射出装置に適用した他の
実施形態を示す断面図。

【符号の説明】

１０ 可塑化部 １３ サーボモータ １４ スクリュ １７ バレル １８ ヒータ ２２ プランジャ ２４ 前室 ２６ サーボモータ ２８ ボールねじ軸 ２９ ナット ３６ 磁歪体 ４０ 磁気コイル ４１ 磁気バイアス ５０ スクリュ ５９ ボールねじ軸 ６０ ナット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリュの回転により樹脂を可塑化し、溶
   融樹脂をプランジャの前室に送り、前記プランジャの前
   進により溶融樹脂を金型内に射出するプリプラ式の射出
   装置において、 前記プランジャの一部分に直接取り付けるかあるいはプ
   ランジャに連結して直進運動を伝達する部材に取り付け
   た磁歪体と、 前記磁歪体に振動エネルギを発生させる磁界発生手段
   と、を具備することを特徴とする射出装置。
2. 【請求項２】スクリュの回転により樹脂を可塑化し、ス
   クリュの前方に溜まった溶融樹脂をスクリュの前進によ
   り金型内に射出するインライン式の射出装置において、 前記スクリュの一部分に直接取り付けるかあるいはスク
   リュに連結して直進運動を伝達する部材に取り付けた磁
   歪体と、 前記磁歪体に振動エネルギを発生させる磁界発生手段
   と、を具備することを特徴とする射出装置。
3. 【請求項３】前記磁歪体は、超磁歪材料からなることを
   特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機の射出
   装置。
4. 【請求項４】スクリュの回転により樹脂を可塑化し、溶
   融樹脂をプランジャの前室に送り、前記プランジャの前
   進により溶融樹脂を金型内に射出し、 射出終了後に、プランジャにより溶融樹脂の射出圧力を
   保持し、 前記プランジャに直接または間接的に取り付けた磁歪体
   に高周波変動する磁界をかけ、 前記磁歪体に発生する振動エネルギを前記プランジャか
   ら溶融樹脂に伝え、 溶融樹脂に高周波振動を加えながら保圧を行うことを特
   徴とする射出成形機の射出方法。
5. 【請求項５】スクリュの回転により樹脂を可塑化し、ス
   クリュの前方に溜まった溶融樹脂をスクリュの前進によ
   り金型内に射出し、 射出終了後に、スクリュにより溶融樹脂の射出圧力を保
   持し、 前記スクリュに直接または間接的に取り付けた磁歪体に
   高周波変動する磁界をかけ、 前記磁歪体に発生する振動エネルギを前記スクリュから
   溶融樹脂に伝え、 溶融樹脂に高周波振動を加えながら保圧を行うことを特
   徴とする射出成形機の射出方法。
6. 【請求項６】前記磁歪体に超磁歪材料からなる磁歪体を
   使用することを特徴とする請求項４または５に記載の射
   出成形機の射出方法。