JP2004291355A - 押出し機の起動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】潤滑油ポンプの潤滑油の温度が上昇したり、ある程度駆動時間が経過して一定の条件を満たすと、駆動機構が自動的に駆動する押出し機の起動方法を提供することにある。
【解決手段】可塑化シリンダ15と、この可塑化シリンダ内に設けられた可塑化スクリュ16と、この可塑化スクリュとギアボックス28を介して連動し、前記可塑化スクリュを回転駆動するインバータモータ26と、前記ギアボックスと連通し、該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプ75とからなり、前記可塑化シリンダ内に供給される合成樹脂材料を可塑化スクリュの回転によって可塑化して押出す押出し機11の起動方法において、前記インバータスイッチ26の起動スイッチ78をオンすると、潤滑油ポンプ75がオンして駆動し、潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、インバータモータが駆動することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】可塑化シリンダ15と、この可塑化シリンダ内に設けられた可塑化スクリュ16と、この可塑化スクリュとギアボックス28を介して連動し、前記可塑化スクリュを回転駆動するインバータモータ26と、前記ギアボックスと連通し、該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプ75とからなり、前記可塑化シリンダ内に供給される合成樹脂材料を可塑化スクリュの回転によって可塑化して押出す押出し機11の起動方法において、前記インバータスイッチ26の起動スイッチ78をオンすると、潤滑油ポンプ75がオンして駆動し、潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、インバータモータが駆動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、合成樹脂材料を可塑化して射出する連続可塑化式射出成形装置等の押出し機の起動方法に関する。
【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等において、合成樹脂材料を可塑化する押出し機は、材料供給ホッパを備えた可塑化シリンダと、この可塑化シリンダ内に設けられた1軸または2軸の可塑化スクリュと、この可塑化スクリュとギアボックスを介して連動し、可塑化スクリュを回転駆動するモータ等の駆動機構とから構成されている。また、ギアボックスは該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプと接続され、ギアボックス内に常に潤滑油を供給している。
【0003】
この種の押出し機は、スクリュ用モータによって可塑化スクリュを駆動する前に、潤滑油ポンプを作業者が手動で駆動し、潤滑油がある程度の温度になったことを確認した後、また、ある程度の時間駆動し、潤滑が十分であると判断した後、モータを起動して可塑化スクリュを駆動していた。また、潤滑油ポンプとスクリュ用モータモータの起動にはインターロックが設定されており、潤滑油ポンプをオンした後でないと、スクリュ用モータモータの起動ができないようになっていた。
【0004】
前述したような押出し機は、例えば、連続可塑化式射出成形装置の連続可塑化装置として用いられ、供給される合成樹脂材料を加熱しながら混練してアキュームレータ装置に押出し、アキュームレータ装置から射出装置に供給し、射出装置は、可塑化樹脂を計量して射出成形用金型に射出するようになっている(例えば、特許文献1〜7参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特許第3,007,920号公報
【0006】
【特許文献2】
特許第3,062,629号公報
【0007】
【特許文献3】
特許第3,077,048号公報
【0008】
【特許文献4】
特許第3,146,368号公報
【0009】
【特許文献5】
特許第3,256,914号公報
【0010】
【特許文献6】
特許第3,281,995号公報
【0011】
【特許文献7】
特許第3,303,213号公報
【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押出し機は、潤滑油ポンプを作業者が手動を駆動した後、スクリュ用モータを起動するという煩雑な作業が必要であった。また、潤滑油温度や起動時間からギアボックス内の潤滑状況を判断してスクリュ用モータを起動するには経験を要する作業であり、潤滑油温度や起動時間を無視してスクリュ用モータを起動した場合、ギア等を破損するというトラブルを招くことがある。
【0013】
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、起動時に煩わしい操作をする必要がなく、また経験を要することなく、起動できる押出し機の起動方法を提供することにある。
【0014】
【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、可塑化シリンダと、この可塑化シリンダ内に設けられた可塑化スクリュと、この可塑化スクリュとギアボックスを介して連動し、前記可塑化スクリュを回転駆動する駆動機構と、前記ギアボックスと連通し、該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプとからなり、前記可塑化シリンダ内に供給される合成樹脂材料を可塑化スクリュの回転によって可塑化して押出す押出し機の起動方法において、前記駆動機構のスイッチをオンすると、前記潤滑油ポンプがオンして駆動し、前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、前記駆動機構が駆動することを特徴とする。
【0015】
請求項2は、請求項1の前記駆動機構のスイッチは、押出し機の運転準備スイッチであることを特徴とする。
【0016】
請求項3は、請求項1の前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、前記駆動機構の起動スイッチがオン可能であることを特徴とする。
【0017】
請求項4は、請求項1の前記潤滑油ポンプの一定の条件とは、潤滑油の温度または潤滑油ポンプの駆動時間またはその両方であることを特徴とする。
【0018】
請求項5は、請求項1の前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たさない間は、その旨を表示する表示手段を備えていることを特徴とする。
【0019】
請求項6は、請求項1〜5のいずれかに記載の押出し機の起動方法を備えていることを特徴とする連続可塑化式射出成形装置にある。
【0020】
前記構成によれば、駆動機構のスイッチをオンすると、潤滑油ポンプがオンして駆動し、潤滑油ポンプの潤滑油の温度が上昇したり、ある程度駆動時間が経過して一定の条件を満たすと、前記駆動機構が自動的に駆動する。
【0021】
【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。
【0022】
図1は第1の実施形態を示し、この発明の押出し機の起動方法を連続可塑化式射出成形装置に採用した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としての押出し機11と、この押出し機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。
【0023】
次に、前記押出し機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。
【0024】
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。
【0025】
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。ギアボックス28には多数のギアが内蔵され、インバータモータ26の回転を減速して2軸の可塑化スクリュ16に伝達するようになっている。また、ギアボックス28の内部には潤滑油が収容されている。ギアボックス28は配管75aを介して潤滑油ポンプ75と連通しており、ギアボックス28の内部と潤滑油ポンプ75との間を潤滑油が行き来して循環するようになっている。
【0026】
潤滑油ポンプ75には潤滑油の温度を検知する温度センサ76が設けられ、この温度センサ76の検知信号は制御部14に入力され、操作盤49に例えばデジタル表示されるようになっている。操作盤49には他のスイッチ類とともに、押出し機11の運転準備スイッチ77、インバータモータ26の起動スイッチ78が設けられ、運転準備スイッチ77がオンされると潤滑油ポンプ75が起動し、同時に制御部14のタイマーがカウント開始されるようになっている。そして、温度センサ76が潤滑油の温度を検知し、タイマーが潤滑油ポンプ75の運転時間をカウントし、潤滑に適したて温度、粘性等が一定の条件を満たすと、インバータモータ26の起動スイッチ78が自動的にオンまたはオペレータの操作によってオン可能になっている。さらに、操作盤49には表示部79が設けられ、潤滑油ポンプ75が一定の条件を満たさない間は、その旨をオペレータに報知する、例えば「待機中」の文字をデジタル表示するようになっている。
【0027】
なお、潤滑油ポンプ75は独立してオフ可能であり、状況に応じて潤滑油ポンプ75が必要ないとき、メンテナンス時などの際にはオフとして無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
【0028】
前記可塑化スクリュ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。
【0029】
従って、押出し機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、本装置の押出し機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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
前記第1、第2のリリーフ弁39,63の設定圧力P1,P2は、押出し機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押出し機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。
【0039】
前記フィーダ20のサーボモータ23、押出し機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。
【0040】
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。
【0041】
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。まず、操作盤49に設けられた押出し機11の運転準備スイッチ77をオンすると、潤滑油ポンプ75が起動し、同時に制御部14のタイマーがカウントを開始する。温度センサ76が潤滑油の温度を検知し、タイマーが潤滑油ポンプ75の運転時間をカウントし、一定の条件を満たすと、インバータモータ26の起動スイッチ78が自動的にオン(またはオペレータが操作によって起動スイッチ78がオン可能となる。)する。従って、インバータモータ26の回転はギアボックス28を介して可塑化スクリュ16に伝達される。
【0042】
一方、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から押出し機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。
【0043】
押出し機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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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及び押出し機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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
前述したように、押出し機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、押出し機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。
【0053】
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。
【0054】
ここで、押出し機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。
【0055】
また、制御部14の操作盤49を操作するオペレータは、押出し機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、押出し機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、押出し機11はその状態を維持する。
【0056】
(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、押出し機11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0057】
(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、押出し機11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0058】
等が考えられる。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内の可塑化樹脂が押出し機11に逆流するなどのトラブルを未然に防止できる。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押出し機11からの可塑化樹脂の吐出量を制限することもでき、場合によっては押出し機11の運転を一時的に停止させることもできる。
【0059】
前記実施形態においては、運転準備スイッチ77と起動スイッチ78とを別々に設けたが、起動スイッチ78が運転準備スイッチを兼ね、起動スイッチ78のオンによって潤滑油ポンプ75が駆動し、潤滑油ポンプ75が一定の条件を満たした後、インバータスイッチ26が自動的に駆動するようにしてもよい。
【0060】
前記実施形態においては、押出し機11を連続可塑化式射出成形装置に適用した場合について説明したが、この発明はあらゆる押出し機に適用できる。また、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。
【0061】
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。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、駆動機構のスイッチをオンすると、潤滑油ポンプがオンして駆動し、潤滑油ポンプの潤滑油の温度が上昇したり、ある程度駆動時間が経過して一定の条件を満たすと、駆動機構が自動的に駆動するため、起動時に煩わしい操作をする必要がなく、また経験を要することなく、起動できる押出し機の起動方法を提供でき、ギア機構の破損等を未然に防止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…押出し機、15…可塑化シリンダ、16…可塑化スクリュ、26…インバータモータ(駆動機構)、28…ギアボックス、75…潤滑油ポンプ、77…運転準備スイッチ、78…起動スイッチ
【発明の属する技術分野】
この発明は、合成樹脂材料を可塑化して射出する連続可塑化式射出成形装置等の押出し機の起動方法に関する。
【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等において、合成樹脂材料を可塑化する押出し機は、材料供給ホッパを備えた可塑化シリンダと、この可塑化シリンダ内に設けられた1軸または2軸の可塑化スクリュと、この可塑化スクリュとギアボックスを介して連動し、可塑化スクリュを回転駆動するモータ等の駆動機構とから構成されている。また、ギアボックスは該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプと接続され、ギアボックス内に常に潤滑油を供給している。
【0003】
この種の押出し機は、スクリュ用モータによって可塑化スクリュを駆動する前に、潤滑油ポンプを作業者が手動で駆動し、潤滑油がある程度の温度になったことを確認した後、また、ある程度の時間駆動し、潤滑が十分であると判断した後、モータを起動して可塑化スクリュを駆動していた。また、潤滑油ポンプとスクリュ用モータモータの起動にはインターロックが設定されており、潤滑油ポンプをオンした後でないと、スクリュ用モータモータの起動ができないようになっていた。
【0004】
前述したような押出し機は、例えば、連続可塑化式射出成形装置の連続可塑化装置として用いられ、供給される合成樹脂材料を加熱しながら混練してアキュームレータ装置に押出し、アキュームレータ装置から射出装置に供給し、射出装置は、可塑化樹脂を計量して射出成形用金型に射出するようになっている(例えば、特許文献1〜7参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特許第3,007,920号公報
【0006】
【特許文献2】
特許第3,062,629号公報
【0007】
【特許文献3】
特許第3,077,048号公報
【0008】
【特許文献4】
特許第3,146,368号公報
【0009】
【特許文献5】
特許第3,256,914号公報
【0010】
【特許文献6】
特許第3,281,995号公報
【0011】
【特許文献7】
特許第3,303,213号公報
【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押出し機は、潤滑油ポンプを作業者が手動を駆動した後、スクリュ用モータを起動するという煩雑な作業が必要であった。また、潤滑油温度や起動時間からギアボックス内の潤滑状況を判断してスクリュ用モータを起動するには経験を要する作業であり、潤滑油温度や起動時間を無視してスクリュ用モータを起動した場合、ギア等を破損するというトラブルを招くことがある。
【0013】
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、起動時に煩わしい操作をする必要がなく、また経験を要することなく、起動できる押出し機の起動方法を提供することにある。
【0014】
【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、可塑化シリンダと、この可塑化シリンダ内に設けられた可塑化スクリュと、この可塑化スクリュとギアボックスを介して連動し、前記可塑化スクリュを回転駆動する駆動機構と、前記ギアボックスと連通し、該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプとからなり、前記可塑化シリンダ内に供給される合成樹脂材料を可塑化スクリュの回転によって可塑化して押出す押出し機の起動方法において、前記駆動機構のスイッチをオンすると、前記潤滑油ポンプがオンして駆動し、前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、前記駆動機構が駆動することを特徴とする。
【0015】
請求項2は、請求項1の前記駆動機構のスイッチは、押出し機の運転準備スイッチであることを特徴とする。
【0016】
請求項3は、請求項1の前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、前記駆動機構の起動スイッチがオン可能であることを特徴とする。
【0017】
請求項4は、請求項1の前記潤滑油ポンプの一定の条件とは、潤滑油の温度または潤滑油ポンプの駆動時間またはその両方であることを特徴とする。
【0018】
請求項5は、請求項1の前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たさない間は、その旨を表示する表示手段を備えていることを特徴とする。
【0019】
請求項6は、請求項1〜5のいずれかに記載の押出し機の起動方法を備えていることを特徴とする連続可塑化式射出成形装置にある。
【0020】
前記構成によれば、駆動機構のスイッチをオンすると、潤滑油ポンプがオンして駆動し、潤滑油ポンプの潤滑油の温度が上昇したり、ある程度駆動時間が経過して一定の条件を満たすと、前記駆動機構が自動的に駆動する。
【0021】
【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。
【0022】
図1は第1の実施形態を示し、この発明の押出し機の起動方法を連続可塑化式射出成形装置に採用した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としての押出し機11と、この押出し機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。
【0023】
次に、前記押出し機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。
【0024】
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。
【0025】
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。ギアボックス28には多数のギアが内蔵され、インバータモータ26の回転を減速して2軸の可塑化スクリュ16に伝達するようになっている。また、ギアボックス28の内部には潤滑油が収容されている。ギアボックス28は配管75aを介して潤滑油ポンプ75と連通しており、ギアボックス28の内部と潤滑油ポンプ75との間を潤滑油が行き来して循環するようになっている。
【0026】
潤滑油ポンプ75には潤滑油の温度を検知する温度センサ76が設けられ、この温度センサ76の検知信号は制御部14に入力され、操作盤49に例えばデジタル表示されるようになっている。操作盤49には他のスイッチ類とともに、押出し機11の運転準備スイッチ77、インバータモータ26の起動スイッチ78が設けられ、運転準備スイッチ77がオンされると潤滑油ポンプ75が起動し、同時に制御部14のタイマーがカウント開始されるようになっている。そして、温度センサ76が潤滑油の温度を検知し、タイマーが潤滑油ポンプ75の運転時間をカウントし、潤滑に適したて温度、粘性等が一定の条件を満たすと、インバータモータ26の起動スイッチ78が自動的にオンまたはオペレータの操作によってオン可能になっている。さらに、操作盤49には表示部79が設けられ、潤滑油ポンプ75が一定の条件を満たさない間は、その旨をオペレータに報知する、例えば「待機中」の文字をデジタル表示するようになっている。
【0027】
なお、潤滑油ポンプ75は独立してオフ可能であり、状況に応じて潤滑油ポンプ75が必要ないとき、メンテナンス時などの際にはオフとして無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
【0028】
前記可塑化スクリュ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。
【0029】
従って、押出し機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、本装置の押出し機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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
前記第1、第2のリリーフ弁39,63の設定圧力P1,P2は、押出し機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押出し機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。
【0039】
前記フィーダ20のサーボモータ23、押出し機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。
【0040】
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。
【0041】
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。まず、操作盤49に設けられた押出し機11の運転準備スイッチ77をオンすると、潤滑油ポンプ75が起動し、同時に制御部14のタイマーがカウントを開始する。温度センサ76が潤滑油の温度を検知し、タイマーが潤滑油ポンプ75の運転時間をカウントし、一定の条件を満たすと、インバータモータ26の起動スイッチ78が自動的にオン(またはオペレータが操作によって起動スイッチ78がオン可能となる。)する。従って、インバータモータ26の回転はギアボックス28を介して可塑化スクリュ16に伝達される。
【0042】
一方、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から押出し機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。
【0043】
押出し機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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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及び押出し機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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
前述したように、押出し機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、押出し機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。
【0053】
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。
【0054】
ここで、押出し機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。
【0055】
また、制御部14の操作盤49を操作するオペレータは、押出し機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、押出し機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、押出し機11はその状態を維持する。
【0056】
(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、押出し機11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0057】
(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、押出し機11のインバータモータ26の回転数を落とす。
【0058】
等が考えられる。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内の可塑化樹脂が押出し機11に逆流するなどのトラブルを未然に防止できる。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押出し機11からの可塑化樹脂の吐出量を制限することもでき、場合によっては押出し機11の運転を一時的に停止させることもできる。
【0059】
前記実施形態においては、運転準備スイッチ77と起動スイッチ78とを別々に設けたが、起動スイッチ78が運転準備スイッチを兼ね、起動スイッチ78のオンによって潤滑油ポンプ75が駆動し、潤滑油ポンプ75が一定の条件を満たした後、インバータスイッチ26が自動的に駆動するようにしてもよい。
【0060】
前記実施形態においては、押出し機11を連続可塑化式射出成形装置に適用した場合について説明したが、この発明はあらゆる押出し機に適用できる。また、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。
【0061】
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。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、駆動機構のスイッチをオンすると、潤滑油ポンプがオンして駆動し、潤滑油ポンプの潤滑油の温度が上昇したり、ある程度駆動時間が経過して一定の条件を満たすと、駆動機構が自動的に駆動するため、起動時に煩わしい操作をする必要がなく、また経験を要することなく、起動できる押出し機の起動方法を提供でき、ギア機構の破損等を未然に防止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…押出し機、15…可塑化シリンダ、16…可塑化スクリュ、26…インバータモータ(駆動機構)、28…ギアボックス、75…潤滑油ポンプ、77…運転準備スイッチ、78…起動スイッチ
Claims (6)
- 可塑化シリンダと、この可塑化シリンダ内に設けられた可塑化スクリュと、この可塑化スクリュとギアボックスを介して連動し、前記可塑化スクリュを回転駆動する駆動機構と、前記ギアボックスと連通し、該ギアボックスに潤滑油を循環する潤滑油ポンプとからなり、前記可塑化シリンダ内に供給される合成樹脂材料を可塑化スクリュの回転によって可塑化して押出す押出し機の起動方法において、
前記駆動機構のスイッチをオンすると、前記潤滑油ポンプがオンして駆動し、前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、前記駆動機構が駆動することを特徴とする押出し機の起動方法。 - 前記駆動機構のスイッチは、押出し機の運転準備スイッチであることを特徴とする請求項1記載の押出し機の起動方法。
- 前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たした後、前記駆動機構の起動スイッチがオン可能であることを特徴とする請求項1記載の押出し機の起動方法。
- 前記潤滑油ポンプの一定の条件とは、潤滑油の温度または潤滑油ポンプの駆動時間またはその両方であることを特徴とする請求項1記載の押出し機の起動方法。
- 前記潤滑油ポンプが一定の条件を満たさない間は、その旨を表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項1記載の押出し機の起動方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の押出し機の起動方法を備えていることを特徴とする連続可塑化式射出成形装置。
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