CN112776246B - 注射装置以及注射装置的气体溶解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注射装置以及注射装置的气体溶解方法。本发明期望在注射装置中准确地控制气体的供给量，所述注射装置在注射轴后退而向注射室内供给气体后，使注射轴前进从而使气体压缩溶解于注射室内的成形材料。本发明的注射装置通过在注射轴的内部穿设且在注射轴的前端面开口的气体供给孔，向注射室内供给气体。本发明的注射装置及其气体溶解方法进行多个循环的注射轴的后退、前进。本发明的注射装置在注射轴的外周面，沿轴向并列具有至少一个密封环及至少一个活塞环。

Description

注射装置以及注射装置的气体溶解方法

技术领域

本发明涉及一种注射成形机的注射装置以及所述注射装置的气体溶解方法，所述注射成形机将压缩溶解有气体的成形材料注射而获得成形品。

背景技术

作为注射成形机所具备的注射装置之一，以往例如像专利文献1～专利文献3所公开那样，已知有分别设置塑化部和注射部而成的、所谓的预塑化(pre-plasticizing)式注射装置，所述塑化部利用塑化螺杆使热塑性的成形材料塑化，所述注射部利用注射轴来挤压在塑化部中经塑化的熔融状态的成形材料，并注射至模具内。而且，例如像专利文献3所公开那样，也已知有分别设置混合部和注射部而成的预塑化式注射装置，所述混合部利用混合轴使热硬化性的成形材料与添加剂混合，所述注射部利用注射轴来挤压在混合部中经混合的液状的成形材料，并注射至模具内。而且，例如也已知有下述的分别设置混合部和注射部而成的预塑化式注射装置，所述混合部利用静态混合机(static mixer)使热硬化性的成形材料与添加剂混合，所述注射部利用注射轴来挤压在混合部中经混合的液状的成形材料，并注射至模具内。注射轴例如使用注射柱塞或注射螺杆等。

另外，作为其他注射装置之一，以往已知有往复螺杆(in-line screw)式注射装置，此往复螺杆式注射装置利用一个注射轴来进行塑化与注射两者。而且，也已知有利用一个注射轴来进行混合与注射两者的往复螺杆式注射装置。注射轴例如使用往复螺杆。

通常的注射部的注射控制在注射工序中，优先控制注射轴的移动速度，使注射轴大幅前进从而在模具内注射成形材料后，在保压工序中，优先控制对注射轴赋予的压力，补充模具内的成形材料冷却而收缩的部分。

另一方面，例如像专利文献4所示那样，在利用注射成形法进行成形的对象树脂为高粘度而难成形的树脂的情况下，已知使气体在高压下溶解于所述难成形树脂而降低难成形树脂的粘度。另外，作为使气体溶解于难成形树脂的方法，在专利文献4中示出了从储气罐对难成形树脂直接供给气体的方法、或使用柱塞泵等进行加压供给的方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平3-97518号公报

[专利文献2]日本专利第2615334号公报

[专利文献3]US-2018-0133940-A1

[专利文献4]日本专利第4148583号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，根据本发明人等的研究得知，若在现有的注射装置的注射部中，在收容有成形材料的注射室内使注射轴后退、前进，适用作使供给于注射室内的气体压缩溶解于注射室内的成形材料的方法，则可能产生难以准确地控制气体的供给量等问题。本发明是鉴于所述情况而成，其目的在于提供一种注射装置，可在注射装置中准确地控制供给量，并且利用注射轴使气体压缩溶解于成形材料。进而，本发明的目的在于提供一种可实现所述注射装置的、注射装置的气体溶解方法。

[解决问题的技术手段]

本发明的注射装置将成形材料注射至模具内，包括：注射缸，形成有收容成形材料的注射室；气体供给部，为了使气体压缩溶解于对注射室内所供给的成形材料，而向所述注射室内供给气体；注射轴，在注射室内沿缸轴方向往返移动，且形成有气体供给孔，所述气体供给孔在所述注射轴的内部穿设，且其中一个端部在形成注射室的壁面的一部分的前端面开口，另一端部连接于气体供给部而将来自所述气体供给部的气体引导至所述注射室内；注射驱动装置，使注射轴沿缸轴方向往返移动；以及注射控制装置，控制注射驱动装置，以使注射室扩大、缩小的方式使注射轴在注射室内后退、前进，在所述注射轴后退而向注射室内经由气体供给孔供给气体后，使所述注射轴前进从而使气体压缩溶解于注射室内的成形材料。

本发明的注射装置将成形材料注射至模具内，包括：注射缸，形成有收容成形材料的注射室；气体供给部，为了使气体压缩溶解于对注射室内所供给的成形材料，而向注射室内供给气体；注射轴，在注射室内沿缸轴方向往返移动；注射驱动装置，使注射轴沿缸轴方向往返移动；以及注射控制装置，控制注射驱动装置，以使注射室扩大、缩小的方式使注射轴在注射室内后退、前进，在注射轴后退而向注射室内供给所述气体后，使注射轴前进从而使气体压缩溶解于注射室内的成形材料，每当使规定量的气体压缩溶解于注射室内的成形材料时，以多个循环进行注射轴的后退、前进。

本发明的注射装置将成形材料注射至模具内，包括：注射缸，形成有收容成形材料的注射室；气体供给部，为了使气体压缩溶解于对注射室内所供给的成形材料，而向注射室内供给气体；注射轴，在注射室内沿缸轴方向往返移动；注射驱动装置，使注射轴沿缸轴方向往返移动；以及注射控制装置，控制注射驱动装置，以使注射室扩大、缩小的方式使注射轴在注射室内后退、前进，在注射轴后退而向注射室内供给气体后，使注射轴前进从而使气体压缩溶解于注射室内的成形材料，注射轴在注射轴的外周面，沿轴向并列具有用于维持姿势的至少一个活塞环、及用于防止气体泄漏的至少一个密封环。

本发明的注射装置的气体溶解方法为将压缩溶解有气体的成形材料注射至模具内的注射装置的气体溶解方法，以使注射缸的注射室扩大、缩小的方式使注射轴在注射室内后退、前进，在使注射轴后退而向注射室内供给气体后，使注射轴前进从而使气体压缩溶解于注射室内的成形材料，每当使规定量的气体压缩溶解于注射室内的成形材料时，以多个循环进行注射轴的后退、前进。

[发明的效果]

根据本发明的注射装置及本发明的注射装置的气体溶解方法，可正确地控制气体的供给量。其详细原因将随后在实施方式中进行详细说明。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的预塑化式注射装置的气体注入装置的概略结构的图。

图2为将所述气体注入装置的一部分放大表示的截面图。

图3为表示前一次保压工序结束的状态的概略图。

图4为表示关闭注射喷嘴的注射孔的状态的概略图。

图5为表示通过气体供给孔向注射室内送入气体同时注射柱塞后退至规定位置的状态的概略图。

图6为表示注射柱塞前进从而注射室内的气体压缩溶解于注射室内的成形材料的状态的概略图。

图7为表示通过气体供给孔向注射室内送入气体同时注射柱塞后退至规定位置的状态的概略图。

图8为表示注射柱塞前进从而注射室内的气体压缩溶解于注射室内的成形材料的状态的概略图。

图9为表示使规定量的气体压缩溶解于注射室内的成形材料后，使注射柱塞回到前一次保压工序结束的时间点的位置的状态的概略图。

图10为表示计量工序结束的状态的概略图。

图11为表示下述状态的概略图，即，注射柱塞前进从而促进气体向注射室内的成形材料的压缩溶解，并且维持气体压缩溶解于注射室内的成形材料的状态。

图12为表示打开注射喷嘴的注射孔的状态并且表示注射工序结束的状态的概略图。

图13为表示保压工序结束的状态的概略图。

图14为表示注射柱塞与注射缸之间的密封结构的另一例的概略图。

图15为表示所述密封结构的进而另一例的概略图。

图16为表示所述密封结构的进而另一例的概略图。

符号的说明

1：预塑化式注射装置

2：塑化部

2a：料斗安装构件

3：注射部

3a：注射部的连通路

4：模具

5：连结构件

5a：连结构件的连通路

5b：塑化部侧开口

6：防倒流机构

7：料斗

8：气体供给部

20：塑化缸

21：塑化螺杆

22：旋转驱动装置

30：注射缸

31：注射柱塞(注射轴)

31a：气体供给孔

31b：弹簧式阀

31c、131c、231c：密封环

31d：活塞环

31s：线圈弹簧

32：注射喷嘴

32a：注射孔

33：注射孔开闭阀

34：注射室

35：驱动装置保持部

36：注射驱动装置

37：杆

38：注射控制装置

39：存储介质

41：模腔空间

42：冷却装置

43：冷却配管

80：高压储气罐

81：气体通路

82：减压阀

83：压力计

84：切换阀

85：分支通路

86：切换阀

88：流量传感器

89：累计流量控制器

90：累计流量监控器

91：气体累计流量测量装置

92：压力控制阀

130：施压构件

131b：挡圈

132：可挠性构件

231b：环状槽

L1：后退长度

L2、L3、L4：前进长度

具体实施方式

以下，将以热塑性树脂作为成形材料的预塑化式注射装置作为一例，参照附图对本发明的实施方式加以说明。图1为表示本发明的一实施方式的预塑化式注射装置1(以下简称为注射装置1)的概略结构的图。所述注射装置1包括：塑化部2，将成形材料塑化；注射部3，将从塑化部2供给的经塑化的熔融状态的成形材料(以下简称为成形材料)注射至模具4的模腔空间41内；连通路3a、连通路5a，将塑化部2及注射部3的各内部空间连通；以及气体供给部8。塑化部2及注射部3由连结构件5连结。连结构件5中形成有连通路5a。此外，注射成形机是至少由注射装置1、搭载模具4的未图示的锁模装置、及控制这些装置的未图示的控制装置所构成。注射装置1及锁模装置配置于未图示的机台上。此外，以下以使用热塑性树脂作为成形材料的情况为例进行说明。成形材料除了热塑性树脂以外，也可使用热硬化性树脂、或这些树脂与金属的复合材料等，并无特别限定。塑化部2为将成形材料供给于注射部3的供给部。此外，以下以采用塑化部2作为供给部的情况为例进行说明。供给部除了塑化部2以外，例如若成形材料为热硬化性树脂，则也可采用将热硬化性树脂与添加剂混合后，将混有添加剂的热硬化性树脂供给于注射部3的混合部等，并无特别限定。另外，供给部也可为仅将成形材料供给于注射部3的装置。

塑化部2具有塑化缸20、配置于塑化缸20的内部的塑化螺杆21、使塑化螺杆21旋转的旋转驱动装置22、及防倒流机构6。而且，设有用于从塑化缸20的后端侧供给树脂材料的料斗7。料斗7、塑化缸20及防倒流机构6安装于料斗安装构件2a。旋转驱动装置22安装于防倒流机构6。料斗7的材料排出口与塑化缸20的材料供给口在料斗安装构件2a的内部连通。塑化缸20例如由卷绕在外周的加热器加热至缸内部。此外，以热硬化性树脂材料作为成形材料的预塑化式注射装置的混合部例如包含混合轴、及收容混合轴的混合缸。混合缸可在外周卷绕有流动冷却介质的配管而进行冷却。

塑化缸20的内部经由连结构件5的连通路5a及注射部3的连通路3a而与注射部3的注射室34连通。连通路5a的塑化部侧开口5b位于塑化螺杆21的轴线上。塑化螺杆21的前端形成为尖锐的圆锥状。若将旋转驱动装置22驱动，则经由配置于防倒流机构6及料斗安装构件2a内的、未图示的驱动传递机构而塑化螺杆21旋转。从料斗7供给于塑化缸20的成形材料例如因加热器对塑化缸20的加热及伴随塑化螺杆21的压缩和旋转的剪切放热而熔融。连结构件5例如由卷绕在外周的加热器加热至构件内部。此外，以热硬化性树脂材料作为成形材料的预塑化式注射装置的连结构件5可在外周卷绕有流动冷却介质的配管而进行冷却。

防倒流机构6是为了在利用后述的注射柱塞31对注射室34内施加压力时，防止注射室34内的成形材料向塑化缸20内倒流而设置。作为其具体结构，例如像US-2018-0133940-A1所示，可采用利用防倒流机构6使塑化螺杆21前进，以塑化螺杆21的前端堵塞连通路5a的塑化部侧开口5b的结构等。而且，防倒流机构6也可采用堵塞连通路5a的中途的止回阀(check valve)、旋转阀(rotary valve)或针阀(needle valve)等开闭阀。

注射部3具有注射缸30、配置于注射缸30的内部的注射轴31、及安装于注射缸30的前端的注射喷嘴32。在注射喷嘴32，遍及所述注射喷嘴32的全长而穿设有注射孔32a，此注射孔32a与形成于注射缸30的内部的注射室34连通，且在外部开口。在注射喷嘴32的前端部，设有开闭注射孔32a的注射孔开闭阀33。注射孔开闭阀33例如也可采用止回阀、旋转阀或针阀等。此外，注射缸30及注射喷嘴32例如由卷绕在外周的加热器加热至缸内部。此外，以热硬化性树脂材料作为成形材料的预塑化式注射装置的注射部例如也可在注射缸及注射喷嘴的外周卷绕有流动冷却介质的配管而进行冷却。

注射轴31为注射柱塞31或未图示的注射螺杆等。从这里开始，以注射柱塞31为一例进行说明。在注射柱塞31的中心部，穿设有遍及所述注射柱塞31的全长而延伸的气体供给孔31a，在所述气体供给孔31a的前端部(注射喷嘴32侧的端部)，收容有可开闭气体供给孔31a的弹簧式阀31b。气体供给孔31a将从气体供给部8供给的气体引导至注射室34内。

图1中，概略地表示注射部3的以上所说明的结构。图2为更详细地表示以上的结构的截面图。此外，所述图2中，表示注射柱塞31尽可能地位于注射喷嘴32侧的状态。如所述图2所示，弹簧式阀31b由线圈弹簧31s向图中右方施压，若无外力作用，则通过所述施压力来维持关闭气体供给孔31a的状态。而且如所述图所示，在概略圆柱状的注射柱塞31的外周面，沿注射柱塞31的轴向并列嵌着有至少一个密封环31c及至少一个活塞环31d。注射柱塞31通过这些密封环31c及活塞环31d与注射缸30的内周面滑接，从而可在与注射缸30之间保持气密状态地沿所述注射缸30的缸轴方向相对移动。密封环31c主要防止注射室34内的气体从注射缸30的内周面与注射柱塞31的外周面之间泄漏。活塞环31d主要对在注射缸30内滑接的注射柱塞31进行调心且维持注射柱塞31的姿势，使注射柱塞31的移动顺利，并且使注射缸30的内周面与注射柱塞31的外周面之间的间隙均匀，密封环31c将所有的间隙可靠地密封而防止注射室34内的气体从间隙泄漏。

密封环31c中的至少一个例如材质可为金属。优选在注射柱塞31的外周面，可沿注射柱塞31的轴向并列嵌着有三个以上的金属制的密封环31c。作为具体例，在图14中示出沿注射柱塞31的轴向并列嵌着有三个金属制密封环31c的示例。此外，所述图14中，对与上文所说明的图2中的元件同等的元件标注相同编号，只要不特别需要，则有关这些元件的说明省略(以下相同)。

密封环31c中的至少一个例如也可由可挠性构件被覆施压构件而构成。施压构件例如为弹簧。可挠性构件例如可具有高耐热性及高耐磨耗性，进而具有高润滑性。可挠性构件的材质例如可含有氟树脂。图15中，示出以由可挠性构件132被覆施压构件130而构成的方式形成的密封环131c的一例。这样构成的密封环131c为了防止以必要以上的程度变形而从安装位置移动，也可与挡圈(back-up ring)131b一起安装于注射柱塞31。

进而，如图16中示出一例那样，可在注射柱塞31的外周，在相对于密封环231c而更靠注射柱塞31的前进侧的部分，沿注射柱塞31的轴向与密封环231c并列而形成有至少一个环状槽231b。

以下，回到图1及图2继续进行说明。如图2所示，注射缸30可在后端部包括冷却装置42。冷却装置42抑制由加热器加热的注射缸30的后端部的热膨胀。热膨胀得到抑制的注射缸30的后部的内周面、与面向所述内周面的注射柱塞31的外周面之间的间隙因加热器的加热而变大的情况得到抑制，而防止注射室34内的气体从所述间隙泄漏。

冷却装置42例如也可为包括冷却配管43而安装于注射缸30的后端部的刮油环(scraper ring)。包括冷却配管43的刮油环可利用从冷却配管43的入口供给并从出口排出的冷却介质将注射缸30的后端部冷却。此外，刮油环为用于供注射柱塞31贯穿，将附着于注射柱塞31的外周面的薄膜状的成形材料去除的装置。冷却装置42也可为与刮油环分开的单体的装置。

注射缸30的内部空间中，较注射柱塞31更靠前侧即注射喷嘴32侧的空间被设为上文所述的注射室34。而且，在注射缸30的后方侧即图1中在右侧，设有驱动装置保持部35，在所述驱动装置保持部35保持有注射驱动装置36。

注射驱动装置36例如由油压式等的活塞缸装置等形成，构成为使杆37沿注射柱塞31的轴向移动。所述杆37连结于注射柱塞31。因此，若所述杆37如所述那样移动，则注射柱塞31前进、后退。若注射柱塞31前进则注射室34的容积缩小，若注射柱塞31后退则注射室34的容积扩大。此处，所谓前进为图1中向左方的移动，所谓后退为所述图中向右方的移动。注射柱塞31的位置例如可由线性编码器(linear encoder)、旋转编码器等未图示的位置检测器进行检测。注射驱动装置36的驱动是由注射控制装置38控制。注射控制装置38也可包含于对注射成形机总体进行控制的上文所述的控制装置。注射控制装置38可基于上文所述的位置检测器的检测值而控制注射驱动装置36。此外，注射驱动装置36除了油压式以外，例如也能以空压式、电动式等各种方式构成。

此外，上文所述的锁模装置成为下述结构：具有使模具4开闭的机构，在模具4中填充有成形材料时施加充分的压力(锁模力)。通过施加锁模力，熔解的树脂材料不会低于进入模具4时的压力，树脂材料不会从模具4向外渗出。

气体供给部8例如具有：高压储气罐80，作为蓄积二氧化碳等气体的气体供给源；气体通路81，将从所述高压储气罐80喷出的气体经由所述杆37的内部通路(未图示)而送至注射柱塞31的气体供给孔31a内；以及减压阀82、压力计83及切换阀84，从高压储气罐80的一侧起依次插设于气体通路81。气体供给部8还具有：分支通路85，在切换阀84的下游侧即与高压储气罐80相反的一侧，从气体通路81分支；以及切换阀86，插设于所述分支通路85。此外，气体通路81与上文所述的注射柱塞31的气体供给孔31a一起构成本发明的气体通路。

本例中，通常打开切换阀84并且关闭切换阀86，将蓄积在高压储气罐80的气体送至气体供给孔31a内。这样送至气体供给孔31a内的气体的压力可通过减压阀82的操作而设定为优选值。而且，所述气体的压力可利用压力计83来确认。另一方面，例如为了保养、管理注射部3等，也可与上文所述相反地，关闭切换阀84并且打开切换阀86，使从气体供给孔31a到切换阀86的气体通路81内的气体的一部分排出至外部，将从气体供给孔31a到切换阀86的气体通路81内的气体的压力减压至大气压。而且，气体供给部8视需要也可在气体通路81的必要部位，例如包括至少一个泄压阀(relief valve)等压力控制阀92。此外，图1中示出包括两个压力控制阀92的示例。压力控制阀92以下述方式进行控制，即：若气体通路81内的气体的压力成为规定的压力值以上则将气体排出至外部，使气体通路81内的气体的压力不成为规定的压力值以上。

气体供给部8例如还具有：流量传感器88，在分支通路85的下游侧插设于气体通路81；累计流量控制器89，连接于所述流量传感器88；以及累计流量监控器90，连接于所述累计流量控制器89。流量传感器88、累计流量控制器89及累计流量监控器90构成测量气体的累计流量的气体累计流量测量装置91，所述气体累计流量测量装置91连接于上文所述的注射控制装置38。例如，表示通过气体通路81送至气体供给孔31a内的气体的累计流量的信号从累计流量监控器90输入至注射控制装置38。累计流量控制器89和累计流量监控器90也可包含于注射控制装置38或上文所述的控制装置。流量传感器88可为质量流量计(mass flowmeter)。而且，气体供给部8也可代替流量传感器88而包括质量流量控制器，此质量流量控制器可检测气体的流量并且控制气体的流量。质量流量控制器包括流量传感器、流量控制阀、及基于流量传感器的输出而控制流量控制阀的控制部。气体供给部8可通过质量流量控制器以所需的一定流量供给气体。此外，质量流量计中，有具备累计流量控制器89的功能的质量流量计。质量流量计中，有具备累计流量监控器90的功能的质量流量计。质量流量控制器中，有具备累计流量控制器89的功能的质量流量控制器。质量流量控制器中，有具备累计流量监控器90的功能的质量流量控制器。累计流量控制器89也可利用质量流量计或质量流量控制器所具有的累计流量控制器89的功能。累计流量监控器90也可利用质量流量计或质量流量控制器所具有的累计流量监控器90的功能。

以下，一方面参照图3～图13，一方面对所述注射装置1的作用进行说明。一般来说，注射成形依次进行关模及锁模、注射、保压、冷却、计量、开模、取出的各工序，获得反复进行所述成形循环而成形的制品。图3～图13按照时间经过，概略性地表示从每当成形一个制品而所述保压结束的时间点开始，到成形下一制品时的保压为止的注射柱塞31、弹簧式阀31b及注射孔开闭阀33的状态。此外，图3中对图中的所有元件标注编号来表示，但图4～图13中为了避免附图的烦杂化，仅对说明所需要的元件标注编号而表示。

而且，如上文所述，注射缸30内的注射柱塞31的前进、后退位置是由通过注射控制装置38进行控制的注射驱动装置36的动作而规定。但是以下的说明中，除了特别需要的情况以外，也有时不对注射控制装置38的控制及注射驱动装置36的动作逐一进行说明，而仅说明注射柱塞31的动作或位置。

首先，在所述保压工序结束的时间点，注射柱塞31的位置成为图3所示的状态。另外，注射孔开闭阀33成为打开注射喷嘴32的注射孔32a的状态。此时，在注射柱塞31前的注射室34中，成形材料残留。而且此时，防倒流机构6关闭连通路5a。所述防倒流机构6的动作例如由注射控制装置38控制，但不限于此，也可由对注射成形机总体的动作进行控制的控制装置来控制。

继以上的状态后，如图4所示，例如包含电磁阀等的注射孔开闭阀33改变为关闭注射喷嘴32的注射孔32a的状态。所述注射孔开闭阀33的动作例如由注射控制装置38控制，但不限于此，也可由对注射成形机总体的动作进行控制的控制装置来控制。注射孔开闭阀33改变为以上的状态后，进行在锁模装置打开模具4的开模工序、及从打开的模具4中取出经冷却的成形品的取出工序。

接下来如图5所示，通过图1所示的气体通路81向气体供给孔31a内送入气体，同时使注射柱塞31以规定的速度后退至规定的位置。此时的气体的压力由图1所示的减压阀82设定为例如5MPa以下的程度。由于所述气体的压力及伴随注射柱塞31的后退的负压，弹簧式阀31b抵抗线圈弹簧31s的施压力而打开气体供给孔31a。由此，从气体供给孔31a向注射缸30的内部空间(注射室34)输送气体。所述气体的压力为所述程度而并不那么高，因而基本上避免溶解于注射室34内残留的成形材料的情况。

接下来如图6所示，使注射柱塞31以规定的压力前进规定的时间。由此，被送至注射室34的气体压缩溶解于所述注射室34中残留的成形材料。此外，弹簧式阀31b具有如图2所示的结构，因而可防止被送至注射室34的气体向气体供给孔31a倒流。若注射室内的气体的压力与线圈弹簧31s的施压力相加的压力大于气体供给孔31a内的气体的压力，则弹簧式阀31b将气体供给孔31a关闭。

接下来如图7所示，与图5所示同样地，使注射柱塞31以规定的速度后退至规定的位置。由此，从气体供给孔31a向注射缸30的注射室34输送气体。此时也基本上避免气体溶解于注射室34内残留的成形材料的情况。

接下来如图8所示，与图6所示同样地，使注射柱塞31以规定的压力前进规定的时间。由此，被送至注射室34的气体压缩溶解于所述注射室34中残留的成形材料。

如以上那样，反复进行多个循环的注射柱塞31的后退及前进。在此期间中，图1所示的流量传感器88检测在气体通路81中流动的气体的流量，累计流量控制器89根据所述气体的流量而算出累计流量。另外，所述累计流量由累计流量监控器90监视，表示所述累计流量的信号输入至注射控制装置38。若所述信号表示的累计流量达到目标值(欲供给于注射室34内的所需量)，则注射控制装置38控制注射驱动装置36的动作，使注射柱塞31的位置回到最初的保压工序结束的时间点的位置。图9表示此时的状态。累计流量监控器90也可在累计流量达到预先设定的目标值时，将表示这一情况的信号输出至注射控制装置38。注射控制装置38若输入有表示累计流量达到预先设定的目标值的信号，则以使注射柱塞31的位置回到最初的保压工序结束的时间点的位置的方式来控制注射驱动装置36的动作。注射控制装置38也可含有累计流量监控器90，输入有表示由累计流量控制器89所算出的累计流量的信号，若累计流量达到预先设定的目标值，则以使注射柱塞31的位置回到最初的保压工序结束的时间点的位置的方式控制注射驱动装置36的动作。注射控制装置38也可包含累计流量控制器89及累计流量监控器90，输入有表示由流量传感器88所检测的气体的流量的信号，根据所述气体的流量而算出累计流量，若累计流量达到预先设定的目标值，则以使注射柱塞31的位置回到最初的保压工序结束的时间点的位置的方式来控制注射驱动装置36的动作。

接下来，注射控制装置38打开连通路5a，通过注射驱动装置36对注射柱塞31施加规定的背压，同时使图1的旋转驱动装置22驱动而使塑化螺杆21旋转，从料斗7将经熔融的成形材料供给于塑化缸20内。此外，除了像这样注射控制装置38直接控制旋转驱动装置22的驱动以外，也可设置控制旋转驱动装置22的驱动的、专用的旋转驱动控制部，注射控制装置38控制所述旋转驱动控制部。供给至塑化缸20内的成形材料由旋转的塑化螺杆21一边混炼一边向前方、即连通路5a的方向进给。从连结构件5的塑化部侧开口5b送至连通路5a内的成形材料经过连通路3a而送至注射部3的注射室34。

图10表示此时的状态，如图所示，注射柱塞31由被供给至注射室34的成形材料挤压而后退。对于新供给至注射室34的成形材料，使其在注射室34中与已压缩溶解有气体的成形材料混合，由此被供给至所述注射室34的气体在高压下压缩溶解。图1所示的注射控制装置38使注射柱塞31在计量完成的位置、即所计量的成形材料的量达到规定量的位置停止。图9及图10中的符号L1表示从图9的位置到所述停止的位置的、注射柱塞31的后退长度。

在所述计量完成而防倒流机构6关闭连通路5a后，注射控制装置38使注射柱塞31以规定的压力前进，直到开始进行将成形材料注射至模具4内的工序为止。图11表示进行了所述前进之后的状态。图10及图11中的符号L2表示所述前进的长度。通过这样使注射柱塞31前进，从而成形材料及气体进一步被压缩，促进气体向成形材料的溶解，另外维持气体压缩溶解于成形材料的状态。成形材料通过这样溶解有气体从而粘度降低，塑化性提高。

接下来，注射控制装置38将例如存储于内部存储器的、成形材料计量完成时的注射柱塞31的位置，修正为进行了所述前进之后的位置。成形材料计量完成时的注射柱塞31的位置为将成形材料注射至模具4内时，注射柱塞31开始前进的位置。

接下来，注射孔开闭阀33改变为打开注射喷嘴32的注射孔32a的状态后，注射控制装置38如图12所示，使注射柱塞31以规定的速度前进规定的距离。图11及图12中的符号L3表示所述前进的长度。通过这样使注射柱塞31前进，从而气体溶解而粘度变低的成形材料通过注射喷嘴32的注射孔32a而注射至模具4中。

接下来，如图13所示，注射控制装置38进行使注射柱塞31以规定的压力前进规定时间的保压，直到模具4中的浇口部分的成形材料冷却固化为止。图12及图13中的符号L4表示此时的注射柱塞31的前进长度。

注射控制装置38或上文所述的控制装置可依据能实现本发明的注射装置1的注射装置的气体溶解方法来控制注射装置1。注射控制装置38或上文所述的控制装置可依据能实现本发明的注射装置1的注射装置的程序来控制注射装置1，所述程序是使用未图示的读出装置从保存有所述程序的存储介质39读出。

本实施方式中，在注射柱塞31穿设有气体供给孔31a。气体供给孔31a在注射柱塞31的前端面开口，若注射柱塞31后退，则和注射室34内的、注射柱塞31的前端面与注射室34内的成形材料之间的空间连通。关于气体供给孔31a所连通的空间，通过使注射柱塞31后退而容积扩大，由此产生的负压导致空间内的压力降低。由负压导致空间内的压力较气体供给孔31a内的压力变小，由此气体从气体供给孔31a的开口被供给于注射室34内。

一般来说，在保压工序后的注射喷嘴32内及注射室34内，成形材料残留。例如在气体供给孔31a在注射喷嘴32内开口的情况下，或者气体供给孔31a在面向注射柱塞31的前端面的、注射室34的壁面开口的情况下，气体将覆盖气体供给孔31a的开口的成形材料暂时推开，到达因负压而内部压力降低的空间。

从气体供给孔31a向因负压而内部压力降低的空间内流动的气体随着因负压而内部压力降低的空间内的压力与气体供给孔31a内的压力之间的压力差变小而流量变小，有时无法将覆盖气体供给孔31a的开口的成形材料推开。再次覆盖气体供给孔31a的开口的至少一部分的成形材料有时会导致从气体供给孔31a的气体供给在中途停止。

保压工序后残留在注射室34内的成形材料的量在每个成形循环有偏差。保压工序后覆盖气体供给孔31a的开口的成形材料的量在每个成形循环有偏差。因上文所述的原因而气体供给停止的时机有时在每个成形循环有偏差。有时气体的供给停止的时机偏差会导致供给于注射室34内的气体的供给量在每个成形循环有偏差。

本实施方式中，在注射柱塞31的前端面设置气体供给孔31a的开口，在供给气体时使注射柱塞31后退，因而在供给气体的中途，气体供给孔31a的开口的至少一部分不会被成形材料覆盖。本实施方式中，可在每个成形循环将规定量的气体准确地供给于注射室34内，可正确地控制气体的供给量。

本实施方式中，注射柱塞31刚开始后退后，立即在气体供给孔31a的开口的前方形成空间。本实施方式中，即便在注射柱塞31刚开始后退后，只要存在上文所述的压力差，则可开始供给气体，因而可缩短注射柱塞31后退的行程(stroke)。

本实施方式中，为了使规定量的气体压缩溶解于注射室34内的成形材料，而进行多个循环的注射柱塞31的后退、前进。

一般来说，在保压工序后的注射喷嘴32内及注射室34内，成形材料残留。保压工序中，将成形材料注射至模具内后，以注射柱塞31经由注射室34内残留的成形材料及注射喷嘴32内残留的成形材料而对模具内的成形材料赋予规定的保持压力。此时，注射室34内的成形材料视成形材料的弹性而收缩。若保压工序完成，则注射柱塞31不赋予保持压力。在注射室34内收缩的成形材料欲还原而产生反斥力。若保压工序完成，则注射柱塞31因成形材料的弹性所致的反斥力而向后退方向被推回。

保压工序后的注射室34内残留的成形材料的量在每个成形循环有偏差。保压工序后因反斥的成形材料而向后退方向移动的注射柱塞31的行程在每个成形循环有偏差。有时这些偏差导致负压产生前的注射室34内的压力在每个成形循环有偏差。然后使注射柱塞31后退时，有时因负压而内部压力降低的注射室34内的压力也在每个成形循环有偏差。如上文所述，气体是通过压力差而从气体供给孔31a的开口向注射室34内供给。在使注射柱塞31仅后退一次而将规定量的气体以一次供给于注射室34内的情况下，气体的供给量有时在每个成形循环有偏差。

本实施方式中，反复进行下述操作直到将规定量的气体供给于注射室34内为止，即：将较规定量的气体更少量的气体供给于注射室34内后，将气体压缩溶解于注射室34内的成形材料，从而可在每个成形循环将规定量的气体准确地供给于注射室34内，可正确地控制气体的供给量。

本实施方式中，与使注射柱塞31仅进行一次后退、前进的情况相比，可将注射柱塞31的往返移动的行程设定得更短。

一般而言，为了将注射柱塞31的往返移动的行程设定得相对较长，需要以具有相对较长的全长的方式来形成注射缸30。若这样注射缸30的全长相对较长，则注射柱塞31远离塑化缸20或注射室34，也通过成为低温的注射缸30的一部分。此种情况下，有时注射室34中附着于注射柱塞31的熔融状态的成形材料冷却而薄薄地固化。

若所述固化的成形材料不均匀地残留于注射缸30的内周面，则注射缸30的内周面与注射柱塞31的外周面之间的间隙变得不均匀。所述不均匀的间隙有时也无法由安装于注射柱塞31的密封环31c密封，而导致注射室34内的气体泄漏。若将注射柱塞31的往返移动的行程设定得相对较长，则有时产生无法正确地控制气体的供给量的不良状况。相对于此，若可将注射柱塞31的往返移动的行程设定得更短，则可避免所述那样的不良状况，正确地控制气体的供给量。

本发明的注射装置及本发明的注射装置的气体溶解方法不限定于所述实施方式，可在不偏离本发明的主旨的范围内适当变更。

Claims (28)

1.一种注射装置，将熔融状态或液状的成形材料注射至模具内，包括：

注射缸，形成有收容所述成形材料的注射室；

供给部，将所述成形材料供给于所述注射室内；

气体供给部，为了使气体压缩溶解于对所述注射室内所供给的所述成形材料，而向所述注射室内供给所述气体，所述气体供给部具有质量流量计以检测所述气体的流量并且控制所述气体的流量；

注射轴，在所述注射室内沿缸轴方向往返移动，且形成有气体供给孔，所述气体供给孔在所述注射轴的内部穿设，且其中一个端部在形成所述注射室的壁面的一部分的前端面开口，另一端部连接于所述气体供给部而将来自所述气体供给部的所述气体引导至所述注射室内；

阀，在所述注射轴后退时打开所述气体供给孔的所述其中一个端部的开口，在所述注射轴前进时关闭所述气体供给孔的所述其中一个端部的开口；

注射驱动装置，使所述注射轴沿缸轴方向往返移动；以及

注射控制装置，控制所述注射驱动装置，以使所述注射室扩大、缩小的方式使所述注射轴在所述注射室内后退、前进，在所述注射轴后退而向所述注射室内经由所述气体供给孔供给气体后，使所述注射轴前进从而使所述气体压缩溶解于所述注射室内的所述成形材料。

2.根据权利要求1所述的注射装置，其中，

所述注射控制装置控制所述注射驱动装置，在向所述注射室内供给所述成形材料前，使所述注射轴后退、前进，使所述气体压缩溶解于所述注射室内残留的所述成形材料。

3.根据权利要求1所述的注射装置，包括：

所述注射轴为注射柱塞。

4.根据权利要求1所述的注射装置，还设有：

气体累计流量测量装置，测量对所述注射室内所供给的所述气体的累计流量，

若所述气体累计流量测量装置所测量的累计流量达到规定的目标值，则所述注射控制装置停止所述注射轴的后退而使所述注射轴前进后，完成所述气体的供给及所述气体的压缩溶解。

5.根据权利要求1所述的注射装置，其中，

所述注射控制装置控制所述注射驱动装置，每当使规定量的所述气体压缩溶解于所述注射室内的所述成形材料时，进行多个循环的所述注射轴的后退、前进。

6.根据权利要求5所述的注射装置，其中，

所述注射控制装置控制所述注射驱动装置，在向所述注射室内供给所述成形材料前，使所述注射轴后退、前进，使所述气体压缩溶解于所述注射室内残留的所述成形材料。

7.根据权利要求5所述的注射装置，还设有：

气体累计流量测量装置，测量对所述注射室内所供给的所述气体的累计流量，

若所述气体累计流量测量装置所测量的累计流量达到规定的目标值，则所述注射控制装置停止所述注射轴的后退而使所述注射轴前进后，完成所述气体的供给及所述气体的压缩溶解。

8.根据权利要求5所述的注射装置，包括：

所述注射轴为注射柱塞。

9.根据权利要求1所述的注射装置，其中，

所述注射轴在所述注射轴的外周面，沿轴向并列具有：

至少一个活塞环，用于维持姿势；以及

至少一个密封环，用于防止所述气体的泄漏。

10.根据权利要求9所述的注射装置，其中，

所述密封环中的至少一个为金属制。

11.根据权利要求9所述的注射装置，其中，

所述密封环中的至少一个包含施压构件、及覆盖所述施压构件的可挠性构件。

12.根据权利要求9所述的注射装置，其中，

所述注射轴在相对于所述密封环而更靠所述注射轴的前进侧的部分且所述注射轴的外周面，沿轴向与所述密封环并列而形成有至少一个环状槽。

13.根据权利要求9所述的注射装置，其中，

所述注射缸在后端部包括冷却装置。

14.根据权利要求9所述的注射装置，包括：

供给部，将所述成形材料供给于所述注射室内，

所述注射轴为注射柱塞。

15.一种注射装置，将成形材料注射至模具内，包括：

注射缸，形成有收容所述成形材料的注射室；

气体供给部，为了使气体压缩溶解于对所述注射室内所供给的所述成形材料，而向所述注射室内供给所述气体；

注射轴，在所述注射室内沿缸轴方向往返移动；

注射驱动装置，使所述注射轴沿缸轴方向往返移动；以及

注射控制装置，控制所述注射驱动装置，以使所述注射室扩大、缩小的方式使所述注射轴在所述注射室内后退、前进，在所述注射轴后退而向所述注射室内供给所述气体后，使所述注射轴前进从而使所述气体压缩溶解于所述注射室内的所述成形材料，每当使规定量的所述气体压缩溶解于所述注射室内的所述成形材料时，进行多个循环的所述注射轴的后退、前进。

16.根据权利要求15所述的注射装置，其中，

所述注射控制装置控制所述注射驱动装置，在向所述注射室内供给所述成形材料前，使所述注射轴后退、前进，使所述气体压缩溶解于所述注射室内残留的所述成形材料。

17.根据权利要求15所述的注射装置，还设有：

气体累计流量测量装置，测量对所述注射室内所供给的所述气体的累计流量，

若所述气体累计流量测量装置所测量的累计流量达到规定的目标值，则所述注射控制装置停止所述注射轴的后退而使所述注射轴前进后，完成所述气体的供给及所述气体的压缩溶解。

18.根据权利要求15所述的注射装置，包括：

供给部，将所述成形材料供给于所述注射室内，

所述注射轴为注射柱塞。

19.根据权利要求15所述的注射装置，其中，

所述注射轴在所述注射轴的外周面，沿轴向并列具有：

至少一个活塞环，用于对所述注射轴进行调心且维持姿势，使所述注射缸的内周面与所述注射轴的外周面之间的间隙均匀；以及

至少一个密封环，用于将所述间隙密封而防止所述注射室内的所述气体从所述间隙泄漏。

20.根据权利要求19所述的注射装置，其中，

所述密封环中的至少一个为金属制。

21.根据权利要求19所述的注射装置，其中，

所述密封环中的至少一个包含施压构件、及覆盖所述施压构件的可挠性构件。

22.根据权利要求19所述的注射装置，其中，

所述注射轴在相对于所述密封环而更靠所述注射轴的前进侧的部分且所述注射轴的外周面，沿轴向与所述密封环并列而形成有至少一个环状槽。

23.根据权利要求19所述的注射装置，其中，

所述注射缸在后端部包括冷却装置。

24.根据权利要求19所述的注射装置，包括：

供给部，将所述成形材料供给于所述注射室内，

所述注射轴为注射柱塞。

25.一种注射装置的气体溶解方法，所述注射装置将压缩溶解有气体的成形材料注射至模具内，所述注射装置的气体溶解方法，包括：

以使注射缸的注射室扩大、缩小的方式使注射轴在所述注射室内后退、前进；

使所述注射轴后退而对所述注射室内供给所述气体后，使所述注射轴前进从而使所述气体压缩溶解于所述注射室内的所述成形材料；以及

每当使规定量的所述气体压缩溶解于所述注射室内的所述成形材料时，进行多个循环的所述注射轴的后退、前进。

26.根据权利要求25所述的注射装置的气体溶解方法，其中，

在向所述注射室内供给所述成形材料前，使所述注射轴后退、前进，使所述气体压缩溶解于所述注射室内残留的所述成形材料。

27.根据权利要求25所述的注射装置的气体溶解方法，其中，

对所述注射室内供给所述气体时，通过在所述注射轴的内部穿设，且其中一个端部在形成所述注射室的壁面的一部分的前端面开口，另一端部连接于所述气体供给部的气体供给孔供给来自所述气体供给部的所述气体。

28.根据权利要求25所述的注射装置的气体溶解方法，还设有：

若测量对所述注射室内所供给的所述气体的累计流量的所述气体累计流量测量装置所测量的累计流量达到规定的目标值，则停止所述注射轴的后退而使所述注射轴前进后，完成所述气体的供给及所述气体的压缩溶解。

Images