JP2004291352A - 連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】成形条件からアキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定することにより、トラブルの発生を未然に防止できる連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法を提供することにある。
【解決手段】連続可塑化装置11と、連続可塑化装置の流出路19と連通するシリンダ30及びこのシリンダ内に設けられたピストン31とからなり、連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置12と、可塑化樹脂を計量・射出する射出装置13と、連続可塑化装置11へ合成樹脂材料を供給するフィーダ20と、成形条件からアキュームレータ装置12に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】連続可塑化装置11と、連続可塑化装置の流出路19と連通するシリンダ30及びこのシリンダ内に設けられたピストン31とからなり、連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置12と、可塑化樹脂を計量・射出する射出装置13と、連続可塑化装置11へ合成樹脂材料を供給するフィーダ20と、成形条件からアキュームレータ装置12に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アキュームレータ装置を介して合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と射出装置とを接続した連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形用金型に溶融樹脂を射出して成形品を成形する射出成形装置において、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、可塑化樹脂を計量して射出成形用金型に射出する射出装置との間にアキュームレータ装置を設け、連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂をアキュームレータ装置に一時的に貯溜し、射出装置の射出タイミングに合わせてアキュームレータ装置のシリンダに貯溜されている可塑化樹脂をピストンによって射出装置に供給する連続可塑化式射出成形装置が知られている(例えば、特許文献1〜7参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特許第3,007,920号公報
【0004】
【特許文献2】
特許第3,062,629号公報
【0005】
【特許文献3】
特許第3,077,048号公報
【0006】
【特許文献4】
特許第3,146,368号公報
【0007】
【特許文献5】
特許第3,256,914号公報
【0008】
【特許文献6】
特許第3,281,995号公報
【0009】
【特許文献7】
特許第3,303,213号公報。
【0010】
この連続可塑化式射出成形装置は、連続可塑化装置が連続運転され、連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に押出されると、アキュームレータ装置のシリンダ内のピストンが樹脂吐出圧によって押し上げられることにより、連続可塑化装置からアキュームレータ装置のシリンダに供給される。また、シリンダ内のピストンが駆動装置によって押し下げられ、シリンダの開閉バルブが開くと、シリンダ内に貯溜されている可塑化樹脂が射出装置の射出シリンダに供給される。
【0011】
射出シリンダの射出プランジャが後退して1回の射出に必要な量の可塑化樹脂を計量すると、シリンダの開閉バルブが閉じ、射出プランジャが前進するとともに、射出シリンダの開閉バルブが開くと、射出シリンダから射出成形用金型に可塑化樹脂が射出され、1回の成形サイクルが終了するようになっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した連続可塑化式射出成形装置の連続可塑化装置は、連続運転であるのに対し、射出装置は間欠運転である。従って、射出装置が射出運転している間に連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に供給されて蓄積される。すなわち、アキュームレータ装置のシリンダ内のピストンを可塑化樹脂によって押し上げつつ、連続可塑化装置から可塑化樹脂がシリンダ内に供給されて蓄積される。
【0013】
アキュームレータ装置のピストンは、油圧またはサーボモータとボールねじによって自動で制御され、シリンダ内を往復運動するが、ピストンはシリンダの内部にあるため、外部からピストンの位置、つまりシリンダ内の可塑化樹脂の量をオペレータが目視で確認することは困難である。
【0014】
従って、連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に過剰に供給されてシリンダ内の可塑化樹脂が容量オーバになって連続可塑化装置に逆流する虞がある。
【0015】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、成形条件からアキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告して成形条件の再入力を求めることができ、トラブルの発生を未然に防止し、安全な運転ができる連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前述した目的を達成するために、請求項1は、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、前記連続可塑化装置の流出路と連通するシリンダ及びこのシリンダ内に設けられたピストンとからなり、前記連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置と、前記アキュームレータ装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置と、前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給する供給手段とを備え、成形条件から前記アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告することを特徴とする連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法にある。
【0017】
請求項2は、請求項1の前記アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量は、前記連続可塑化装置の時間当りの吐出量と前記アキュームレータ装置に可塑化樹脂が貯溜される時間によって算出することを特徴とする。
【0018】
成形条件から射出装置が計量動作に入れない時間(射出開始から計量開始までの時間)から、アキュームレータ装置に可塑化樹脂が貯溜される時間が判明する。また、供給手段からの供給量は連続可塑化装置からアキュームレータ装置に供給される樹脂吐出量に略等しい。
【0019】
連続可塑化装置の吐出量×アキュームレータ装置に貯溜される時間=アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量
である。一方、アキュームレータ装置の容量は予め判っているため、上記算出結果とアキュームレータ装置の容量とを比較し、
アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量>アキュームレータ装置の容量
となれば、アキュームレータ装置のオーバフローが発生する虞がある。この場合、警報ランプを点灯あるいは警報ブザーを鳴らし、条件の再入力を求めることにより、アキュームレータ装置から連続可塑化装置への逆流等のトラブルを未然に防止できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1は第1の実施形態を示し、連続可塑化式射出成形装置の概略的構成図である。まず、概略的構成を説明すると、連続可塑化式射出成形装置は、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置11と、この連続可塑化装置11と連通して設けられ、供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置12と、このアキュームレータ装置12から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置13及び制御盤を含む制御部14とから構成されている。
【0022】
次に、前記連続可塑化装置11について説明すると、横型の可塑化シリンダ15の内部には平行2軸の可塑化スクリュ16が設けられている。可塑化シリンダ15の基端側における上部にはホッパ17を有する供給口18が設けられている。可塑化シリンダ15の先端側には流出路19が設けられている。また、可塑化シリンダ15の周囲にはヒータ15aが巻装され、可塑化シリンダ15の内部の合成樹脂材料を加熱溶融するようになっている。
【0023】
ホッパ17のさらに上部には合成樹脂材料を供給するフィーダ20が設けられている。このフィーダ20はフィーダシリンダ21とスクリュ22とからなり、スクリュ22はサーボモータ23によって回転されるようになっている。フィーダシリンダ21の基端側の上部にはパウダー状の合成樹脂材料を供給する材料供給ホッパ24が設けられ、先端側の下部には材料排出口25が設けられている。そして、スクリュ22の回転によって合成樹脂材料を材料排出口25から可塑化シリンダ15のホッパ17に供給できるようになっている。
【0024】
前記平行2軸の可塑化スクリュ16は、インバータモータ26の回転軸27からギアボックス28を介して回転力が伝達され、同方向に同一速度で回転するようになっている。この可塑化スクリュ16は軸方向の基端側から先端側に向かって例えばフィード部、混練部、圧縮部として機能するように、スクリュの形状が異なるスクリュエレメントに分割されている。しかも、平行2軸の可塑化スクリュ16が可塑化シリンダ15の内部で接触しながら同方向に連続回転して合成樹脂材料をヒータ15aによって加熱しながら混練するようになっている。
【0025】
従って、連続可塑化装置11は、供給される合成樹脂材料がパウダー、粉砕物でも加熱しながら混練して可塑化することが可能である。従来の一般的な可塑化装置は、1軸の可塑化スクリュであるため混練能力が低い。このため、パウダー状の合成樹脂材料を加熱・混練してペレット状に造粒し、ペレット状の合成樹脂を可塑化装置に供給しているが、本装置の連続可塑化装置11によれば、パウダー状の合成樹脂材料を可塑化できることから造粒工程が省け、省力化、省エネルギー化を図ることができる。
【0026】
次に、前記アキュームレータ装置11について説明すると、縦型のシリンダ30を備え、シリンダ30の内部のアキュームレータ室29にはピストン31が上下方向に移動自在に設けられている。シリンダ30の周囲にはヒータ30aが巻装され、内部の可塑化樹脂を加熱して可塑化状態に保つようになっている。
【0027】
シリンダ30の側壁には開口が設けられ、この開口は可塑化シリンダ15の流出路19と連通している。さらに、シリンダ30の下端部には樹脂流出路32が設けられ、この樹脂流出路32にはロータリバルブからなる第1の開閉バルブ33が設けられている。
【0028】
ピストン31の本体部34はシリンダ30の内周面に密接する外径に形成され、この本体部34の下端部は流出路19側が高く、これと反対側が低くなるように傾斜面34aが形成されている。さらに、傾斜面34aより下方に突出してシリンダ30の内径より小径の突出小径部35が設けられている。従って、ピストン31が下限位置にあるとき、傾斜面34aの最も高い位置が流出路19より上部に位置し、突出小径部35とシリンダ30の内周面との間に環状流路36が形成されるようになっている。
【0029】
ピストン31のピストンロッド31aはシリンダ30の上端部に設けられた貫通穴30bを貫通して上方へ突出しており、ピストンロッド31aは駆動装置としての油圧シリンダ38のプランジャ37に連結されている。油圧シリンダ38の上室38aは第1のリリーフ弁39、第1の切換え弁40を介してタンク41に接続されている。そして、上室38aの圧力が第1のリリーフ弁39の設定圧力P1を越えると、上室38a内の圧油をタンク41へ逃すとともに、第1の切換え弁40を切換えることにより、第1の油圧源42から所定の圧力及び流量に制御された圧油を第1の切換え弁40、チェック弁43を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ38の下室38bは、第1の切換え弁40に接続されている。
【0030】
ピストンロッド31aにはシリンダ30内の可塑化樹脂量を測定する測定手段としての、例えばリニアスケール45が設けられている。このリニアスケール45のスケールボックス46はブラケット47を介してシリンダ30に取付けられている。リニアスケール45は、ピストンロッド31aと一体に上下動する指示針48を備え、この指示針48の位置を測定してピストン31の位置を測定する、例えば、光学式スケール、磁気スケール、ポテンショメータ等から構成されている。そして、このリニアスケール45は測定値を電気信号として出力し、シリンダ30内のピストン31の高さ位置を測定できるようになっている。そして、リニアスケール45の電気信号は制御部14の操作盤49等にデジタル表示され、オペレータは操作盤49等を操作しながらピストン31の位置を監視できるようになっている。また、ピストン31が上限値付近に達した場合、警告、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らしてオペレータに知らせるようになっている。
【0031】
次に、前記射出装置13について説明すると、横型の射出シリンダ54の内部には射出プランジャ55が進退自在に設けられている。射出シリンダ54の周囲には内部の可塑化樹脂を加熱して溶融状態を保つヒータ53が巻装されている。さらに、射出シリンダ54の先端側の内腔には計量室56が形成され、この計量室56はアキュームレータ装置11のシリンダ30に設けられた樹脂流出路32と連通している。計量室56はロータリバルブからなる第2の開閉バルブ57を介して射出ノズル58に接続されている。
【0032】
射出シリンダ54の後端部には貫通穴59が設けられ、射出プランジャ55のプランジャロッド60は貫通穴59を貫通して射出駆動部としての油圧シリンダ61のプランジャ62に連結されている。
【0033】
油圧シリンダ61の後室61aは第2のリリーフ弁63、第2の切換え弁64を介してタンク65に接続されている。そして、後室61aの圧力が第2のリリーフ弁63の設定圧力P2を越えると、後室61a内の圧油をタンク65へ逃すとともに、第2の切換え弁64を切換えることにより、第2の油圧源66から所定の圧力及び流量に制御された圧油を第2の切換え弁64、チェック弁67を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ61の前室61bは、第1の切換え弁64に接続されている。
【0034】
前記第1、第2のリリーフ弁39,63の設定圧力P1,P2は、連続可塑化装置11の流出路19から押出される可塑化樹脂の圧力すなわち連続可塑化装置11の背圧を可塑化に適した適宜な値に保つように設定され、該背圧を所望の値に保ちつつアキュームレータ装置12のアキュームレータ室29、計量室56への可塑化樹脂の流入に従ってピストン31、射出プランジャ55がそれぞれ後退されるようになっている。
【0035】
前記フィーダ20のサーボモータ23、連続可塑化装置11のインバータモータ26、第1の開閉バルブ33、第2の開閉バルブ57は制御部14によって制御されるようになっている。
【0036】
また、射出シリンダ54の射出ノズル58は、射出時に射出成形用金型70のノズルタッチ面71に接合されるようになっている。射出成形用金型70にはノズルタッチ面71と樹脂通路72を介して連通するキャビティ73が設けられている。また、キャビティ73の周囲には冷却水を循環してキャビティ73に充填された可塑化樹脂を冷却する冷却水路74が設けられている。
【0037】
次に、連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法について説明する。装置を動作する前に制御部14の操作盤から成形条件を入力する。成形条件から、射出装置13が計量動作に入れない時間(射出開始から計量開始までの時間)=アキュームレータ装置12に可塑化樹脂が貯溜される時間である。また、フィーダ20からの供給量は連続可塑化装置11からアキュームレータ装置12に供給される樹脂吐出量に略等しい。
【0038】
連続可塑化装置11の吐出量×アキュームレータ装置12に貯溜される時間=アキュームレータ装置12に貯溜される樹脂量
である。一方、アキュームレータ装置12の容量は予め判っているため、上記算出結果とアキュームレータ装置12の容量とを比較し、
アキュームレータ装置12に貯溜される樹脂量>アキュームレータ装置12の容量
となれば、連続可塑化装置11からアキュームレータ装置12への吐出量が過剰となり、アキュームレータ装置12のオーバフローが発生する虞がある。この場合、警報ランプを点灯あるいは警報ブザーを鳴らし、オペレータに条件の再入力を求めることにより、アキュームレータ装置12から連続可塑化装置11への逆流等のトラブルを未然に防止できる。
【0039】
次に、前述のように構成された連続可塑化式射出成形装置の作用について説明する。フィーダ20の材料供給ホッパ24及びフィーダシリンダ21には合成樹脂材料、例えばポリプロピレン等のパウダーとマイカ等の強化あるいは充填材料が混入された材料が収容されている。サーボモータ23が駆動し、スクリュ22が回転すると、フィーダシリンダ21内の合成樹脂材料は排出路25から連続可塑化装置11のホッパ17に落下し、供給口18を介して可塑化シリンダ15に供給される。なお、ポリプロピレン等のパウダーとマイカ等の強化あるいは充填材料を別々のフィーダによって供給するようにしてもよい。
【0040】
連続可塑化装置11のインバータモータ26は連続駆動しており、インバータモータ26の回転軸27の回転はギアボックス28を介して2軸の可塑化スクリュ16に伝達される。可塑化スクリュ16は軸方向にフィード部、混練部、圧縮部としての機能するスクリュを持ち、可塑化シリンダ15の内部で接触しながら同方向に連続回転し、しかもヒータ15aによって加熱されているため、パウダー状の合成樹脂材料は均一に加熱溶融・混練されて可塑化樹脂となる。
【0041】
シリンダ30の第1の開閉バルブ33を閉じ、第1の切換え弁40が図示の状態で、アキュームレータ装置12に可塑化樹脂を蓄積される。従って、可塑化シリンダ15の流出路19から可塑化樹脂が押出され、アキュームレータ装置12のシリンダ30に押出されると、可塑化樹脂はピストン31を押し上げる。
【0042】
このとき、ピストン31の上昇は、第1のリリーフ弁39の設定圧力により制御されつつアキュームレータ室29を拡大させて、その内部に可塑化樹脂が蓄積される。
【0043】
この間、射出装置13の射出プランジャ55は1サイクル前の射出及び保圧工程を行っている。この保圧工程が完了したところで、第2の開閉バルブ57を閉じ、第2の切換え弁64を図示の中立位置に戻し、第1の開閉弁33を開く。
【0044】
次に、第1の切換え弁40を図示の位置から左方へ移動させて右方の切換え位置に切換え、第1の油圧源42から所定圧力且つ所定流量の圧油をチェック弁43を介して油圧シリンダ38の上室38aへ供給する。これによりピストン31は所定の速度で下降する。このとき、油圧シリンダ61の後室61aは第2のリリーフ弁63、第2の切換え弁64を介してタンク65に接続され、第2のリリーフ弁63は前述したように第1のリリーフ弁39と同様に流出路19の背圧を所定値に保つようにその設定圧力P2が設定されているため、アキュームレータ室29内の可塑化樹脂は流出路19からの可塑化樹脂の供給を阻止することなく、下方の流出路32から第1の開閉バルブ33を通って計量室56に流入し、射出プランジャ55を後退させる。
【0045】
アキュームレータ装置12のピストン31は、図示の押出限位置まで下降し、この位置に保持される。このときアキュームレータ室29及び連続可塑化装置11から合流して計量室56へ送られる可塑化樹脂の量は1回の射出に必要な量と等しいかそれより少ない量で定められている。
【0046】
ピストン31が押出限位置に位置したとき、アキュームレータ室29には環状流路36が形成されるため、流出路19から連続的に押出される可塑化樹脂は環状流路36を介して計量室56へ滞留することなく送られる。
【0047】
このようにして1回の射出に必要な所定量の可塑化樹脂が計量されると、第1の開閉バルブ33を閉じるとともに、第2の開閉バルブ57を開き、第2の切換え弁64を図示の位置から左方へ移動させて右方の切換え位置に切換え、第2の油圧源66からチェック弁67を介して油圧シリンダ61の後室61aへ圧油を供給し、射出プランジャ55を前進させ、計量室56内の可塑化樹脂を射出ノズル58から射出成形用金型70のキャビティ73に射出して成形を行う。
【0048】
ついで、再び、第1の開閉バルブ33を閉じると同時に第1の切換え弁40を図示の中立位置に切換え、流出路19から連続的に送り出される可塑化樹脂を再びアキュームレータ室29内に蓄積する。
【0049】
前述したように、連続可塑化装置11が連続運転するのに対し、射出装置13は間欠的に動作して可塑化樹脂を射出成形用金型70に射出して成形を行うため、連続可塑化装置11から連続的に送り出される可塑化樹脂をアキュームレータ装置12に一時的に貯溜し、射出装置13の射出タイミングに合わせてアキュームレータ装置12から可塑化樹脂を計量室56に流入することができる。
【0050】
アキュームレータ装置12に可塑化樹脂が供給されると、シリンダ30内のピストン31が可塑化樹脂によって押し上げられて上昇するため、リニアスケール45はピストン31の位置を測定し、電気信号により制御部14の操作盤49等にデジタル表示する。従って、オペレータは操作盤49等に表示されたピストン31の高さ位置、つまりアキュームレータ室29に蓄積された可塑化樹脂の量を把握することができる。
【0051】
ここで、連続可塑化装置11からの可塑化樹脂の押出しが過剰となってアキュームレータ室29のシリンダ30内の可塑化樹脂量が異常に上昇し、ピストン31の高さ位置が上限付近に達したとき、リニアスケール45がこれを検出して制御部14に電気信号を出力し、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らす、警告を発生させることによりオペレータに報知する。
【0052】
また、制御部14の操作盤49を操作するオペレータは、連続可塑化装置11から押出される可塑化樹脂の吐出量を制限する操作を行う。ここで、連続可塑化装置11からの可塑化樹脂の吐出量を制限する操作としては、
(a)フィーダ20のサーボモータ23の回転数を落とし、連続可塑化装置11はその状態を維持する。
【0053】
(b)フィーダ20のサーボモータ23の回転数を落とするとともに、連続可塑化装置11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0054】
(c)フィーダ20のサーボモータ23の回転数はその状態を維持し、連続可塑化装置11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0055】
等が考えられる。
【0056】
このようにアキュームレータ室29のシリンダ30内の可塑化樹脂量が異常に上昇したとき、シリンダ30への可塑化樹脂の供給を制限することにより、シリンダ30内の可塑化樹脂が連続可塑化装置11に逆流するなどのトラブルを未然に防止できる。
【0057】
この場合、制御部14がリニアスケール45からの電気信号を受信したとき、サーボモータ23及び/またはインバータモータ26の回転数を自動的に制御して連続可塑化装置11からの可塑化樹脂の吐出量を制限することもでき、場合によっては連続可塑化装置11の運転を一時的に停止させることもできる。
【0058】
また、制御部14の制御盤からサイクルタイムと成形品の重量を入力し、各種条件と比較することにより、実際に使用される可塑化樹脂量と連続可塑化装置11からアキュームレータ装置12のアキュームレータ室29に蓄積される可塑化樹脂量を比較することが可能となり、1サイクルで使用される樹脂量に対して供給される樹脂量が過不足をなく、自動的に調整されるため、安定した成形ができる。
【0059】
なお、前記実施形態においては、アキュームレータ装置12及び射出装置13に油圧シリンダ38,61を用い、油圧によって駆動するようにしたが、駆動装置としてはサーボモータとボールねじ・ナットによって回転運動を直線運動に変換して駆動するようにしてもよい。
【0060】
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、成形条件からアキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定することにより、動作不能の際には警告して成形条件の再入力を求めることができ、トラブルの発生を未然に防止し、安全な運転ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示す連続可塑化式射出成形装置の概略的構成図。
【符号の説明】
11…連続可塑化装置、12…アキュームレータ装置、13…射出装置、14…制御部、20…フィーダ(供給手段)
【発明の属する技術分野】
この発明は、アキュームレータ装置を介して合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と射出装置とを接続した連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形用金型に溶融樹脂を射出して成形品を成形する射出成形装置において、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、可塑化樹脂を計量して射出成形用金型に射出する射出装置との間にアキュームレータ装置を設け、連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂をアキュームレータ装置に一時的に貯溜し、射出装置の射出タイミングに合わせてアキュームレータ装置のシリンダに貯溜されている可塑化樹脂をピストンによって射出装置に供給する連続可塑化式射出成形装置が知られている(例えば、特許文献1〜7参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特許第3,007,920号公報
【0004】
【特許文献2】
特許第3,062,629号公報
【0005】
【特許文献3】
特許第3,077,048号公報
【0006】
【特許文献4】
特許第3,146,368号公報
【0007】
【特許文献5】
特許第3,256,914号公報
【0008】
【特許文献6】
特許第3,281,995号公報
【0009】
【特許文献7】
特許第3,303,213号公報。
【0010】
この連続可塑化式射出成形装置は、連続可塑化装置が連続運転され、連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に押出されると、アキュームレータ装置のシリンダ内のピストンが樹脂吐出圧によって押し上げられることにより、連続可塑化装置からアキュームレータ装置のシリンダに供給される。また、シリンダ内のピストンが駆動装置によって押し下げられ、シリンダの開閉バルブが開くと、シリンダ内に貯溜されている可塑化樹脂が射出装置の射出シリンダに供給される。
【0011】
射出シリンダの射出プランジャが後退して1回の射出に必要な量の可塑化樹脂を計量すると、シリンダの開閉バルブが閉じ、射出プランジャが前進するとともに、射出シリンダの開閉バルブが開くと、射出シリンダから射出成形用金型に可塑化樹脂が射出され、1回の成形サイクルが終了するようになっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した連続可塑化式射出成形装置の連続可塑化装置は、連続運転であるのに対し、射出装置は間欠運転である。従って、射出装置が射出運転している間に連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に供給されて蓄積される。すなわち、アキュームレータ装置のシリンダ内のピストンを可塑化樹脂によって押し上げつつ、連続可塑化装置から可塑化樹脂がシリンダ内に供給されて蓄積される。
【0013】
アキュームレータ装置のピストンは、油圧またはサーボモータとボールねじによって自動で制御され、シリンダ内を往復運動するが、ピストンはシリンダの内部にあるため、外部からピストンの位置、つまりシリンダ内の可塑化樹脂の量をオペレータが目視で確認することは困難である。
【0014】
従って、連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に過剰に供給されてシリンダ内の可塑化樹脂が容量オーバになって連続可塑化装置に逆流する虞がある。
【0015】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、成形条件からアキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告して成形条件の再入力を求めることができ、トラブルの発生を未然に防止し、安全な運転ができる連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前述した目的を達成するために、請求項1は、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、前記連続可塑化装置の流出路と連通するシリンダ及びこのシリンダ内に設けられたピストンとからなり、前記連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置と、前記アキュームレータ装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置と、前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給する供給手段とを備え、成形条件から前記アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告することを特徴とする連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法にある。
【0017】
請求項2は、請求項1の前記アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量は、前記連続可塑化装置の時間当りの吐出量と前記アキュームレータ装置に可塑化樹脂が貯溜される時間によって算出することを特徴とする。
【0018】
成形条件から射出装置が計量動作に入れない時間(射出開始から計量開始までの時間)から、アキュームレータ装置に可塑化樹脂が貯溜される時間が判明する。また、供給手段からの供給量は連続可塑化装置からアキュームレータ装置に供給される樹脂吐出量に略等しい。
【0019】
連続可塑化装置の吐出量×アキュームレータ装置に貯溜される時間=アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量
である。一方、アキュームレータ装置の容量は予め判っているため、上記算出結果とアキュームレータ装置の容量とを比較し、
アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量>アキュームレータ装置の容量
となれば、アキュームレータ装置のオーバフローが発生する虞がある。この場合、警報ランプを点灯あるいは警報ブザーを鳴らし、条件の再入力を求めることにより、アキュームレータ装置から連続可塑化装置への逆流等のトラブルを未然に防止できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1は第1の実施形態を示し、連続可塑化式射出成形装置の概略的構成図である。まず、概略的構成を説明すると、連続可塑化式射出成形装置は、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置11と、この連続可塑化装置11と連通して設けられ、供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置12と、このアキュームレータ装置12から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置13及び制御盤を含む制御部14とから構成されている。
【0022】
次に、前記連続可塑化装置11について説明すると、横型の可塑化シリンダ15の内部には平行2軸の可塑化スクリュ16が設けられている。可塑化シリンダ15の基端側における上部にはホッパ17を有する供給口18が設けられている。可塑化シリンダ15の先端側には流出路19が設けられている。また、可塑化シリンダ15の周囲にはヒータ15aが巻装され、可塑化シリンダ15の内部の合成樹脂材料を加熱溶融するようになっている。
【0023】
ホッパ17のさらに上部には合成樹脂材料を供給するフィーダ20が設けられている。このフィーダ20はフィーダシリンダ21とスクリュ22とからなり、スクリュ22はサーボモータ23によって回転されるようになっている。フィーダシリンダ21の基端側の上部にはパウダー状の合成樹脂材料を供給する材料供給ホッパ24が設けられ、先端側の下部には材料排出口25が設けられている。そして、スクリュ22の回転によって合成樹脂材料を材料排出口25から可塑化シリンダ15のホッパ17に供給できるようになっている。
【0024】
前記平行2軸の可塑化スクリュ16は、インバータモータ26の回転軸27からギアボックス28を介して回転力が伝達され、同方向に同一速度で回転するようになっている。この可塑化スクリュ16は軸方向の基端側から先端側に向かって例えばフィード部、混練部、圧縮部として機能するように、スクリュの形状が異なるスクリュエレメントに分割されている。しかも、平行2軸の可塑化スクリュ16が可塑化シリンダ15の内部で接触しながら同方向に連続回転して合成樹脂材料をヒータ15aによって加熱しながら混練するようになっている。
【0025】
従って、連続可塑化装置11は、供給される合成樹脂材料がパウダー、粉砕物でも加熱しながら混練して可塑化することが可能である。従来の一般的な可塑化装置は、1軸の可塑化スクリュであるため混練能力が低い。このため、パウダー状の合成樹脂材料を加熱・混練してペレット状に造粒し、ペレット状の合成樹脂を可塑化装置に供給しているが、本装置の連続可塑化装置11によれば、パウダー状の合成樹脂材料を可塑化できることから造粒工程が省け、省力化、省エネルギー化を図ることができる。
【0026】
次に、前記アキュームレータ装置11について説明すると、縦型のシリンダ30を備え、シリンダ30の内部のアキュームレータ室29にはピストン31が上下方向に移動自在に設けられている。シリンダ30の周囲にはヒータ30aが巻装され、内部の可塑化樹脂を加熱して可塑化状態に保つようになっている。
【0027】
シリンダ30の側壁には開口が設けられ、この開口は可塑化シリンダ15の流出路19と連通している。さらに、シリンダ30の下端部には樹脂流出路32が設けられ、この樹脂流出路32にはロータリバルブからなる第1の開閉バルブ33が設けられている。
【0028】
ピストン31の本体部34はシリンダ30の内周面に密接する外径に形成され、この本体部34の下端部は流出路19側が高く、これと反対側が低くなるように傾斜面34aが形成されている。さらに、傾斜面34aより下方に突出してシリンダ30の内径より小径の突出小径部35が設けられている。従って、ピストン31が下限位置にあるとき、傾斜面34aの最も高い位置が流出路19より上部に位置し、突出小径部35とシリンダ30の内周面との間に環状流路36が形成されるようになっている。
【0029】
ピストン31のピストンロッド31aはシリンダ30の上端部に設けられた貫通穴30bを貫通して上方へ突出しており、ピストンロッド31aは駆動装置としての油圧シリンダ38のプランジャ37に連結されている。油圧シリンダ38の上室38aは第1のリリーフ弁39、第1の切換え弁40を介してタンク41に接続されている。そして、上室38aの圧力が第1のリリーフ弁39の設定圧力P1を越えると、上室38a内の圧油をタンク41へ逃すとともに、第1の切換え弁40を切換えることにより、第1の油圧源42から所定の圧力及び流量に制御された圧油を第1の切換え弁40、チェック弁43を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ38の下室38bは、第1の切換え弁40に接続されている。
【0030】
ピストンロッド31aにはシリンダ30内の可塑化樹脂量を測定する測定手段としての、例えばリニアスケール45が設けられている。このリニアスケール45のスケールボックス46はブラケット47を介してシリンダ30に取付けられている。リニアスケール45は、ピストンロッド31aと一体に上下動する指示針48を備え、この指示針48の位置を測定してピストン31の位置を測定する、例えば、光学式スケール、磁気スケール、ポテンショメータ等から構成されている。そして、このリニアスケール45は測定値を電気信号として出力し、シリンダ30内のピストン31の高さ位置を測定できるようになっている。そして、リニアスケール45の電気信号は制御部14の操作盤49等にデジタル表示され、オペレータは操作盤49等を操作しながらピストン31の位置を監視できるようになっている。また、ピストン31が上限値付近に達した場合、警告、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らしてオペレータに知らせるようになっている。
【0031】
次に、前記射出装置13について説明すると、横型の射出シリンダ54の内部には射出プランジャ55が進退自在に設けられている。射出シリンダ54の周囲には内部の可塑化樹脂を加熱して溶融状態を保つヒータ53が巻装されている。さらに、射出シリンダ54の先端側の内腔には計量室56が形成され、この計量室56はアキュームレータ装置11のシリンダ30に設けられた樹脂流出路32と連通している。計量室56はロータリバルブからなる第2の開閉バルブ57を介して射出ノズル58に接続されている。
【0032】
射出シリンダ54の後端部には貫通穴59が設けられ、射出プランジャ55のプランジャロッド60は貫通穴59を貫通して射出駆動部としての油圧シリンダ61のプランジャ62に連結されている。
【0033】
油圧シリンダ61の後室61aは第2のリリーフ弁63、第2の切換え弁64を介してタンク65に接続されている。そして、後室61aの圧力が第2のリリーフ弁63の設定圧力P2を越えると、後室61a内の圧油をタンク65へ逃すとともに、第2の切換え弁64を切換えることにより、第2の油圧源66から所定の圧力及び流量に制御された圧油を第2の切換え弁64、チェック弁67を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ61の前室61bは、第1の切換え弁64に接続されている。
【0034】
前記第1、第2のリリーフ弁39,63の設定圧力P1,P2は、連続可塑化装置11の流出路19から押出される可塑化樹脂の圧力すなわち連続可塑化装置11の背圧を可塑化に適した適宜な値に保つように設定され、該背圧を所望の値に保ちつつアキュームレータ装置12のアキュームレータ室29、計量室56への可塑化樹脂の流入に従ってピストン31、射出プランジャ55がそれぞれ後退されるようになっている。
【0035】
前記フィーダ20のサーボモータ23、連続可塑化装置11のインバータモータ26、第1の開閉バルブ33、第2の開閉バルブ57は制御部14によって制御されるようになっている。
【0036】
また、射出シリンダ54の射出ノズル58は、射出時に射出成形用金型70のノズルタッチ面71に接合されるようになっている。射出成形用金型70にはノズルタッチ面71と樹脂通路72を介して連通するキャビティ73が設けられている。また、キャビティ73の周囲には冷却水を循環してキャビティ73に充填された可塑化樹脂を冷却する冷却水路74が設けられている。
【0037】
次に、連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法について説明する。装置を動作する前に制御部14の操作盤から成形条件を入力する。成形条件から、射出装置13が計量動作に入れない時間(射出開始から計量開始までの時間)=アキュームレータ装置12に可塑化樹脂が貯溜される時間である。また、フィーダ20からの供給量は連続可塑化装置11からアキュームレータ装置12に供給される樹脂吐出量に略等しい。
【0038】
連続可塑化装置11の吐出量×アキュームレータ装置12に貯溜される時間=アキュームレータ装置12に貯溜される樹脂量
である。一方、アキュームレータ装置12の容量は予め判っているため、上記算出結果とアキュームレータ装置12の容量とを比較し、
アキュームレータ装置12に貯溜される樹脂量>アキュームレータ装置12の容量
となれば、連続可塑化装置11からアキュームレータ装置12への吐出量が過剰となり、アキュームレータ装置12のオーバフローが発生する虞がある。この場合、警報ランプを点灯あるいは警報ブザーを鳴らし、オペレータに条件の再入力を求めることにより、アキュームレータ装置12から連続可塑化装置11への逆流等のトラブルを未然に防止できる。
【0039】
次に、前述のように構成された連続可塑化式射出成形装置の作用について説明する。フィーダ20の材料供給ホッパ24及びフィーダシリンダ21には合成樹脂材料、例えばポリプロピレン等のパウダーとマイカ等の強化あるいは充填材料が混入された材料が収容されている。サーボモータ23が駆動し、スクリュ22が回転すると、フィーダシリンダ21内の合成樹脂材料は排出路25から連続可塑化装置11のホッパ17に落下し、供給口18を介して可塑化シリンダ15に供給される。なお、ポリプロピレン等のパウダーとマイカ等の強化あるいは充填材料を別々のフィーダによって供給するようにしてもよい。
【0040】
連続可塑化装置11のインバータモータ26は連続駆動しており、インバータモータ26の回転軸27の回転はギアボックス28を介して2軸の可塑化スクリュ16に伝達される。可塑化スクリュ16は軸方向にフィード部、混練部、圧縮部としての機能するスクリュを持ち、可塑化シリンダ15の内部で接触しながら同方向に連続回転し、しかもヒータ15aによって加熱されているため、パウダー状の合成樹脂材料は均一に加熱溶融・混練されて可塑化樹脂となる。
【0041】
シリンダ30の第1の開閉バルブ33を閉じ、第1の切換え弁40が図示の状態で、アキュームレータ装置12に可塑化樹脂を蓄積される。従って、可塑化シリンダ15の流出路19から可塑化樹脂が押出され、アキュームレータ装置12のシリンダ30に押出されると、可塑化樹脂はピストン31を押し上げる。
【0042】
このとき、ピストン31の上昇は、第1のリリーフ弁39の設定圧力により制御されつつアキュームレータ室29を拡大させて、その内部に可塑化樹脂が蓄積される。
【0043】
この間、射出装置13の射出プランジャ55は1サイクル前の射出及び保圧工程を行っている。この保圧工程が完了したところで、第2の開閉バルブ57を閉じ、第2の切換え弁64を図示の中立位置に戻し、第1の開閉弁33を開く。
【0044】
次に、第1の切換え弁40を図示の位置から左方へ移動させて右方の切換え位置に切換え、第1の油圧源42から所定圧力且つ所定流量の圧油をチェック弁43を介して油圧シリンダ38の上室38aへ供給する。これによりピストン31は所定の速度で下降する。このとき、油圧シリンダ61の後室61aは第2のリリーフ弁63、第2の切換え弁64を介してタンク65に接続され、第2のリリーフ弁63は前述したように第1のリリーフ弁39と同様に流出路19の背圧を所定値に保つようにその設定圧力P2が設定されているため、アキュームレータ室29内の可塑化樹脂は流出路19からの可塑化樹脂の供給を阻止することなく、下方の流出路32から第1の開閉バルブ33を通って計量室56に流入し、射出プランジャ55を後退させる。
【0045】
アキュームレータ装置12のピストン31は、図示の押出限位置まで下降し、この位置に保持される。このときアキュームレータ室29及び連続可塑化装置11から合流して計量室56へ送られる可塑化樹脂の量は1回の射出に必要な量と等しいかそれより少ない量で定められている。
【0046】
ピストン31が押出限位置に位置したとき、アキュームレータ室29には環状流路36が形成されるため、流出路19から連続的に押出される可塑化樹脂は環状流路36を介して計量室56へ滞留することなく送られる。
【0047】
このようにして1回の射出に必要な所定量の可塑化樹脂が計量されると、第1の開閉バルブ33を閉じるとともに、第2の開閉バルブ57を開き、第2の切換え弁64を図示の位置から左方へ移動させて右方の切換え位置に切換え、第2の油圧源66からチェック弁67を介して油圧シリンダ61の後室61aへ圧油を供給し、射出プランジャ55を前進させ、計量室56内の可塑化樹脂を射出ノズル58から射出成形用金型70のキャビティ73に射出して成形を行う。
【0048】
ついで、再び、第1の開閉バルブ33を閉じると同時に第1の切換え弁40を図示の中立位置に切換え、流出路19から連続的に送り出される可塑化樹脂を再びアキュームレータ室29内に蓄積する。
【0049】
前述したように、連続可塑化装置11が連続運転するのに対し、射出装置13は間欠的に動作して可塑化樹脂を射出成形用金型70に射出して成形を行うため、連続可塑化装置11から連続的に送り出される可塑化樹脂をアキュームレータ装置12に一時的に貯溜し、射出装置13の射出タイミングに合わせてアキュームレータ装置12から可塑化樹脂を計量室56に流入することができる。
【0050】
アキュームレータ装置12に可塑化樹脂が供給されると、シリンダ30内のピストン31が可塑化樹脂によって押し上げられて上昇するため、リニアスケール45はピストン31の位置を測定し、電気信号により制御部14の操作盤49等にデジタル表示する。従って、オペレータは操作盤49等に表示されたピストン31の高さ位置、つまりアキュームレータ室29に蓄積された可塑化樹脂の量を把握することができる。
【0051】
ここで、連続可塑化装置11からの可塑化樹脂の押出しが過剰となってアキュームレータ室29のシリンダ30内の可塑化樹脂量が異常に上昇し、ピストン31の高さ位置が上限付近に達したとき、リニアスケール45がこれを検出して制御部14に電気信号を出力し、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らす、警告を発生させることによりオペレータに報知する。
【0052】
また、制御部14の操作盤49を操作するオペレータは、連続可塑化装置11から押出される可塑化樹脂の吐出量を制限する操作を行う。ここで、連続可塑化装置11からの可塑化樹脂の吐出量を制限する操作としては、
(a)フィーダ20のサーボモータ23の回転数を落とし、連続可塑化装置11はその状態を維持する。
【0053】
(b)フィーダ20のサーボモータ23の回転数を落とするとともに、連続可塑化装置11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0054】
(c)フィーダ20のサーボモータ23の回転数はその状態を維持し、連続可塑化装置11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0055】
等が考えられる。
【0056】
このようにアキュームレータ室29のシリンダ30内の可塑化樹脂量が異常に上昇したとき、シリンダ30への可塑化樹脂の供給を制限することにより、シリンダ30内の可塑化樹脂が連続可塑化装置11に逆流するなどのトラブルを未然に防止できる。
【0057】
この場合、制御部14がリニアスケール45からの電気信号を受信したとき、サーボモータ23及び/またはインバータモータ26の回転数を自動的に制御して連続可塑化装置11からの可塑化樹脂の吐出量を制限することもでき、場合によっては連続可塑化装置11の運転を一時的に停止させることもできる。
【0058】
また、制御部14の制御盤からサイクルタイムと成形品の重量を入力し、各種条件と比較することにより、実際に使用される可塑化樹脂量と連続可塑化装置11からアキュームレータ装置12のアキュームレータ室29に蓄積される可塑化樹脂量を比較することが可能となり、1サイクルで使用される樹脂量に対して供給される樹脂量が過不足をなく、自動的に調整されるため、安定した成形ができる。
【0059】
なお、前記実施形態においては、アキュームレータ装置12及び射出装置13に油圧シリンダ38,61を用い、油圧によって駆動するようにしたが、駆動装置としてはサーボモータとボールねじ・ナットによって回転運動を直線運動に変換して駆動するようにしてもよい。
【0060】
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、成形条件からアキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定することにより、動作不能の際には警告して成形条件の再入力を求めることができ、トラブルの発生を未然に防止し、安全な運転ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示す連続可塑化式射出成形装置の概略的構成図。
【符号の説明】
11…連続可塑化装置、12…アキュームレータ装置、13…射出装置、14…制御部、20…フィーダ(供給手段)
Claims (2)
- 合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、
前記連続可塑化装置の流出路と連通するシリンダ及びこのシリンダ内に設けられたピストンとからなり、前記連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置と、
前記アキュームレータ装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置と、
前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給する供給手段とを備え、
成形条件から前記アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量を算出し、この算出結果から装置が動作可能であるか否かを判定し、動作不能の際には警告することを特徴とする連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法。 - 前記アキュームレータ装置に貯溜される樹脂量は、前記連続可塑化装置の時間当りの吐出量と前記アキュームレータ装置に可塑化樹脂が貯溜される時間によって算出することを特徴とする請求項1記載の連続可塑化式射出成形装置の成形条件判定方法。
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