CN103770274A - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注射成型机，其能够抑制成型材料的热劣化。注射成型机具备：缸体（11）；材料供给装置（81），向缸体（11）内供给成型材料；螺杆（20），被配设成在缸体（11）内旋转自如且沿轴向进退自如；及驱动装置（60），驱动螺杆（20）。材料供给装置（81）每隔成型周期向缸体（11）内供给与1注料量等量的成型材料。

Description

注射成型机

技术领域

本申请主张基于2012年10月22日申请的日本专利申请第2012-233107号的优先权。其申请的全部内容通过参照援用于本说明书中。

本发明涉及一种注射成型机。

背景技术

注射成型机具备：缸体；材料供给装置，向缸体内供给成型材料（例如树脂颗粒）；及螺杆，被配设成在缸体内旋转自如且进退自如。供给到螺杆的螺纹槽内的树脂随螺杆的旋转被送往前方，并且通过来自缸体的热量等渐渐被熔融。随着熔融的树脂被送往螺杆的前方而蓄积在缸体前部，螺杆后退。之后若使螺杆前进，则蓄积在螺杆前方的熔融树脂从形成于缸体的前端的喷嘴射出，并填充于模具装置的型腔空间。通过使所填充的熔融树脂固化来得到成型品（例如参考专利文献1）。

专利文献1：日本特开2004-351661号公报

若缸体内的成型材料热劣化而碳化物等异物附着于螺杆，则有时异物剥落而混入到成型品中。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制成型材料的热劣化的注射成型机。

为解决上述课题，本发明的一方式的注射成型机具备：

缸体；

材料供给装置，向该缸体内供给成型材料；

螺杆，被配设成在所述缸体内旋转自如且沿轴向进退自如；及

驱动装置，驱动该螺杆，

所述材料供给装置在每一个成型周期向所述缸体内供给与1注料量等量的成型材料。

发明效果

根据本发明，能够得到能够抑制成型材料的热劣化的注射成型机。

附图说明

图1是表示搭载于本发明的一实施方式的注射成型机的注射装置的图。

图2是表示图1的驱动装置的图。

图3是表示一实施方式的计量工序中的螺杆的设定背压随时间变化的图。

图中：10-注射装置，11-缸体，20-螺杆，21-螺杆主体，22-注射部，23-螺旋翼片部，24-压力部件，26-螺纹槽，60-驱动装置，61-计量马达，71-注射马达，74-测压元件，81-材料供给装置。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中，对于相同或对应的结构赋予相同或对应的符号而省略说明。以下，将树脂的射出方向设为前方，将与树脂的射出方向相反的方向设为后方来进行说明。

注射成型机将如下工序作为一个周期而反复制造成型品，即关闭由固定模及可动模构成的模具装置的闭模工序、紧固模具装置的合模工序、将熔融树脂浇注到模具装置内的填充工序、对浇注的树脂施加压力的保压工序、保压工序后使树脂在模具装置内固化的冷却工序、计量用于下一个成型品的熔融树脂的计量工序、打开模具装置的开模工序及从开模后的模具装置推出成型品的推出工序。为缩短成型周期，计量工序也可在冷却工序期间进行。

图1是表示搭载于本发明的一实施方式的注射成型机的注射装置的图。注射成型机具有合模装置及注射装置10。合模装置具备安装有固定模的固定压板、及安装有可动模的可动压板，通过使可动压板进退来使可动模与固定模接触分离，从而进行闭模、合模及开模。合模装置可为使用电动马达及肘节机构的肘节式、使用流体压缸的直压式、及使用直线马达及电磁铁的电磁式中的任一种，对其方式并无特别限定。

注射装置10包括：缸体11，被供给成型材料（例如树脂颗粒）；喷嘴12，配设于该缸体11的前端；螺杆20，被配设成在缸体11内旋转自如且沿轴向进退自如；加热器h11～h13，作为对缸体11进行加热的加热源；及驱动装置60，配设于缸体11的后方。

螺杆20包括螺杆主体21、及比该螺杆主体21更靠前方配设的注射部22，经由后端的轴部51与驱动装置60连结。螺杆主体21具备螺旋翼片部23、及相对于螺旋翼片部23的前端装卸自如地配设的压力部件24。螺旋翼片部23具备棒状的主体部23a、及从该主体部23a的外周面突出形成的螺旋状的螺旋翼片23b，沿该螺旋翼片23b形成有螺旋状的螺纹槽26。从螺旋翼片部23的后端到前端，可以为螺纹槽26的深度恒定，也可为螺杆压缩比恒定。

另外，可无需配设压力部件24而在整个螺杆主体21上形成螺旋翼片部，也可为螺杆主体21从后端到前端区分为被供给树脂的供给部、压缩被供给的树脂的同时使其熔融的压缩部、及每次以一定量对熔融的树脂进行计量的计量部。螺纹槽的深度在供给部较深，在计量部较浅，且在压缩部中越向前方越浅。

注射部22包括在前端具备圆锥形部位的头部31、与该头部31的后方邻接形成的杆部32、配设于该杆部32的周围的防倒流环33、及安装于压力部件24的前端的密封环（锁环）34。

在计量工序中，若随螺杆20后退，防倒流环33相对于杆部32向前方移动，从密封环34远离，则树脂从注射部22的后方送往前方。并且，在注射工序中，若随螺杆20的前进，防倒流环33相对于杆部32向后方移动而与密封环34抵接，则能够防止树脂的逆流。

在缸体11后端的附近形成有作为成型材料供给口的树脂供给口14，该树脂供给口14在将螺杆20置于缸体11内的前进限位位置的状态下，形成于与螺纹槽26的后端部对置的部位。在树脂供给口14安装有向缸体11内供给树脂的材料供给装置81。

材料供给装置81具备容纳成型材料（例如树脂颗粒）的料斗82、从料斗82的下端朝水平方向延伸的进给缸体83、从进给缸体83的前端朝下方延伸的筒状的引导部84、被配设成在进给缸体83内旋转自如的进给螺杆85、及使进给螺杆85旋转的进给马达86等。另外，进给缸体83无需一定朝水平方向延伸，例如可相对于水平方向倾斜地延伸，出口侧也可高于入口侧。

从料斗82内向进给缸体83内供给的树脂随进给螺杆85的旋转而沿进给螺杆85的螺纹槽前进。从进给螺杆85的前端送往引导部84内的树脂在引导部84内掉落而供给到缸体11内。另外，供给到进给缸体83内的树脂也可通过未图示的加热器而加热（预热）。此时，树脂也可预热到不会熔融的温度、例如玻璃化转变点以下的预定温度。

图2是表示图1的驱动装置的图。驱动装置60包括作为在缸体11内使螺杆20旋转的驱动源的计量马达61。计量马达61可为伺服马达。计量马达61包括固定于支承框架Fr的固定件62、及配设于固定件62的内侧的筒状的旋转件63。固定于旋转件63的后端的花键螺母64与旋转部件65花键配合。即，旋转部件65与花键螺母64一同旋转自如，且相对于花键螺母64进退自如。旋转部件65包括经由联接器52连结于螺杆20的轴部51的后端的连结体66、及以螺栓等固定于连结体66的支承体67。在支承体67的外周形成有用于与花键螺母64配合的花键槽68。计量马达61的旋转经由旋转部件65传递到轴部51而使螺杆20旋转。如此一来，螺旋翼片部23的螺旋翼片23b运转，从而供给到螺旋翼片部23的螺纹槽26内的树脂被送往前方。

驱动装置60包括作为在缸体11内使螺杆20轴向移动的驱动源的注射马达71。注射马达71可为伺服马达。注射马达71具有未图示的筒状的输出轴，滚珠丝杠轴72花键配合于该输出轴。即，滚珠丝杠轴72与注射马达71的输出轴一同旋转自如，且相对于注射马达71的输出轴进退自如。与滚珠丝杠轴72螺合的滚珠丝杠螺母73经由测压元件74固定于支承框架Fr。测压元件74配设于支承框架Fr与注射马达71之间，并对螺杆20的背压（向前方按压螺杆20的压力）进行检测。从滚珠丝杠轴72的前端同轴延伸的轴75通过轴承Br1、Br2被支承为相对于旋转部件65旋转自如且无法进退。若驱动注射马达71，则滚珠丝杠轴72旋转的同时进退，且旋转部件65和螺杆20进退。在填充工序中螺杆20进退时，可驱动计量马达61而使旋转部件65的旋转停止，以使螺杆20不旋转。另外，计量马达61可为带制动器的马达，也可在填充工序中以制动器的制动力停止旋转部件65的旋转。

另外，驱动装置60只要为能够在缸体11内使螺杆20旋转或者进退的装置即可，其结构并不限定于图2的结构。

接着，对注射成型机的动作进行说明。注射成型机的动作（例如注射装置10的动作和材料供给装置81的动作）由控制器控制。控制器由CPU、存储器等构成。控制器以CPU执行存储于存储器等的程序而实现各种功能。

在计量工序中，驱动计量马达61来使螺杆20旋转。向计量马达61供给电流，以使螺杆20的转速成为设定转速。螺杆20的设定转速可恒定，也可根据螺杆20的位置和从计量开始时起的经过时间等而改变。

螺杆20开始旋转的同时，即计量工序开始的同时驱动进给马达86，可使进给螺杆85旋转。即计量工序开始的同时，可开始材料供给装置81供给材料。

使供给到缸体11内的树脂随螺杆20的旋转沿螺杆20的螺纹槽26前进，并且通过加热器h11～h13被加热而熔融。并且，树脂从螺杆主体21的树脂的压力上升开始位置到螺杆主体21的前端逐渐加压。压力上升开始位置在从压力部件24向后方仅远离规定距离的位置，并根据螺杆20的转速等而发生位移。若在从压力部件24距规定范围内的距离存在压力上升开始位置，则树脂的熔融状态稳定化，且成型品的重量也稳定化。

沿螺杆20的螺纹槽26前进的树脂，通过压力部件24与缸体11之间的树脂流路并在此期间被混匀后，通过缸体11与杆部32之间的树脂流路而前进，并送往螺杆20的前方而蓄积在缸体前部。随着熔融树脂蓄积在螺杆20的前方而螺杆20后退。

在计量工序中，驱动注射马达71而对螺杆20施加背压来抑制螺杆20的急剧后退。由此，树脂的混匀性得以提高，并且，树脂中的气体容易向后方放出。向注射马达71供给电流，以使螺杆20的背压成为设定背压。

在使螺杆20后退期间，控制器以未图示的位置感测器监视螺杆20的位置。若螺杆20后退到计量结束位置，在螺杆20的前方蓄积有规定量的树脂，则停止驱动计量马达61，而停止螺杆20的旋转，从而计量工序结束。

在填充工序中，驱动注射马达71而使螺杆20前进，向合模状态的模具装置内的型腔空间压入树脂。螺杆20向前方按压树脂的压力（树脂的填充压力）通过测压元件74作为反作用力被检测。被填充到型腔空间的树脂因冷却而收缩，因此应补充收缩量的树脂，在保压工序中，由控制器控制注射马达71，以使树脂的填充压力成为设定压力。

但是，若缸体11内的树脂热劣化而碳化物等异物附着于螺杆20，则有时异物剥落而混入到成型品中。树脂从被供给到缸体11内直至排出为止的平均时间（以下称作“树脂的缸体停留时间”）越短，树脂在缸体11内越不易劣化。

因此，材料供给装置81每隔成型周期，向缸体11内供给与1注料量等量的树脂。1注料量的树脂为在1次成型中使用的树脂。树脂经形成于模具装置的直浇道和流道填充于型腔空间。模具装置为冷流道模具时，不仅是填充于型腔空间的树脂，填充于直浇道和流道的树脂也被固化，开模后从模具装置被取出。因此，模具装置为冷流道模具时，1注料量的树脂为在1次成型中填充于模具装置内的树脂。另一方面，模具装置为对直浇道和流道进行加热的热流道模具时，只有填充于型腔空间的树脂被固化，且作为成型品而被取出。因此，模具装置为热流道模具时，1注料量的树脂为在1次成型中填充于型腔空间的树脂。

材料供给装置81为了每隔成型周期向缸体11内供给与1注料量等量的树脂，例如以预定时间、预定转速使进给螺杆85旋转。每隔成型周期，与1注料量等量的树脂被供给到缸体11内，因此不会发生树脂的缸体停留时间缩短或延长而稳定化，因此能够抑制树脂在缸体11内的热劣化。

材料供给装置81可在结束与1注料量等量的树脂的供给之后，结束驱动装置60使螺杆20旋转的计量工序。在树脂供给结束后，在一段时间内螺杆20旋转，螺纹槽26内的树脂前进，送往螺杆20的前方。因此，在计量工序结束时，残留在螺纹槽26内的树脂量较少，因此能够缩短树脂从供给到螺纹槽26内起到排出至螺纹槽26的前方为止的平均时间（以下称作“树脂的螺旋翼片停留时间”），能够缩短树脂的缸体停留时间。另外，在计量工序结束时，残留在螺纹槽26内的树脂的绝大部分也可在下一次的计量工序中送往螺杆20的前方。

驱动装置60可将使螺杆20旋转的计量工序进行到螺杆20的后退速度减速而螺杆20不再后退为止。由于螺杆20旋转到螺杆20不再后退为止，因此计量工序结束时，树脂几乎不会残留在螺纹槽26内，能够进一步缩短树脂的螺旋翼片停留时间。

材料供给装置81结束与1注料量等量的树脂的供给之后，结束驱动装置60使螺杆20旋转的计量工序时，计量工序的后半部分与计量工序的前半部分相比，存在于螺纹槽26内的树脂的量减少。因此，将树脂送往螺杆20的前方的速度变慢，螺杆20的后退速度变慢。因此，为了抑制螺杆20的后退速度下降，并缩短计量时间，螺杆20的设定转速可随时间的推移增大。螺杆20的设定转速可阶段性或连续性增大。

另外，螺杆20的设定转速也可从计量工序的最初起设定为较大，也可恒定。若螺杆20的设定转速设定为较大，则不仅能够缩短计量时间，螺杆11内的树脂的前进速度加快，在缸体11内的树脂的熔融开始点成为前侧（喷嘴12侧），能够缩短树脂的熔融时间，树脂不易热劣化。

图3是表示在一实施方式的计量工序中螺杆的设定背压随时间变化的图。图3对应螺杆20的后退开始时刻t2以后的螺杆位置随时间变化而示出。

在图3所示的时刻t1，螺杆20开始旋转而开始计量工序。与计量工序开始同时，树脂开始从螺纹槽26的后端附近送往前方，并与在计量工序开始前（保压工序后）残留在缸体11的前端部和喷嘴12等的树脂相结合。如此，因蓄积在螺杆20的前方的树脂的压力，螺杆20开始后退。

为了抑制在新树脂与旧树脂相结合的部分形成气泡，从计量工序的开始时刻t1起在预定时间之内，螺杆20的设定背压可设定为较高。之后螺杆20的设定背压为了容许螺杆20的后退，而可变更为较低。

螺杆20的设定背压在螺杆20开始后退之后（时刻t2以后），可随时间的推移下降。螺杆20的设定背压缓慢下降，因此螺杆20不会急剧后退，蓄积在螺杆20的前方的树脂的密度不均减少，并且树脂中的气体容易向后方放出。螺杆20的设定背压随时间的推移如图3所示，可连续下降，也可阶段性下降。

图3中，使螺杆20旋转的计量工序进行至螺杆20不再后退的时刻t3为止，以使计量工序结束时树脂几乎不会残留在螺纹槽26内。

计量工序中的螺杆20的设定背压可由用户设定，也可根据用户的设定由控制器校正。例如，若用户输入计量工序结束时的螺杆20的设定背压，则控制器可自动设定从计量开始工序起到计量工序结束为止的螺杆的设定背压。

以上，对注射成型机的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在技术方案所记载的范围内能够进行各种变形或改进。

例如，上述实施方式的材料供给装置包括进给螺杆，但也可包括真空装卸机，对其结构并无特别限定。

并且，上述实施方式的注射装置为同轴螺杆式装置，但也可为螺杆预塑式装置。在螺杆预塑式中，将在塑化缸体内熔融的树脂供给到注射缸体内，从注射缸体向模具装置内射出熔融树脂，在螺杆预塑式中，在塑化缸体内配设有螺杆。

并且，上述实施方式中，与螺杆20的旋转开始同时即与计量工序开始同时，材料供给装置81开始供给树脂，在计量工序的中途，树脂的供给结束，但也可在计量工序开始之前结束树脂的供给。即，材料供给装置81结束与1注料量等量的树脂的供给之后，驱动装置60可开始使螺杆20旋转的计量工序。在计量工序开始之前树脂的供给已结束，因此直到螺杆20不再后退的等待时间较短，能够缩短计量时间，从而能够缩短成型周期。此时，由于树脂的缸体停留时间缩短，因此材料供给装置81可在即将进行计量工序之前（例如保压工序、填充工序等）向缸体11内供给与1注料量等量的树脂。

Claims (3)

1.一种注射成型机，其具备：

缸体；

材料供给装置，向该缸体内供给成型材料；

螺杆，被配设成在所述缸体内旋转自如且沿轴向进退自如；及

驱动装置，驱动该螺杆，

所述材料供给装置每隔成型周期向所述缸体内供给与1注料量等量的成型材料。

2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述材料供给装置结束与1注料量等量的成型材料的供给之后，结束所述驱动装置使所述螺杆旋转的计量工序。

3.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述驱动装置直到所述螺杆的后退速度减速且所述螺杆不再后退为止进行使所述螺杆旋转的计量工序。

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