JP2004299131A - 射出成形機における成形材料の供給装置及び同供給装置を用いた成形材料の供給制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押込み部材を介して成形材料に与えられる押込み力を効率よく利用するためのホッパー底部構造を有する成形材料供給装置を提供する。
【解決手段】ホッパーＨＰ内の成形材料ＭＴは押込み部材ＰＳＭＢにより下方へ押圧される。その場合、射出スクリュＳＣＲＷによる噛み込みの大きいバレル後方側の開口端部ではホッパーの筒状部分がそのまま垂直にホッパー底部ＨＰＢの最下端にある開口まで延びている。従って、前記バレル後方側開口端部ではホッパー底部を構成している側壁部分は垂直に形成されている。前記押込み部材から与えられる押圧力は、前記垂直の側壁部分で吸収されることなく噛み込み能力の大きい前記バレル後方側開口端部に効率よく与えられる。その結果、ホッパーからバレル内への成形材料の供給量を向上させることとなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機において、ペレットに比較すると大きな固形のシート状又は円柱状の成形材料をホッパー内に投入し、成形サイクル中同ホッパー内で押込み部材を介して上方より与えられる前記成形材料への押込み力が効率よく使用されるようにホッパー底部の形状を改善した成形材料の供給装置及び同供給装置を用いた押込み力の調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機による成形用プラスチック材料には様々なものがあるが、これらを大別すると、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性材料と、メラニン、尿素樹脂等の熱硬化性材料及び、シリコンゴムやＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）等の熱硬化性に近い材料とに分けることができる。
【０００３】
前記熱可塑性の成形材料は予めペレット状に加工されており、ペレットとして射出成形機のホッパーに投入される。また、前記熱硬化性の成形材料は粉末状である。しかるに、前記ＢＭＣや、シリコンゴム等のゴム系の成形材料はシート状または円柱・円筒状のものが成形材料として市場に供給されている。なお、本願出願人は、シート状あるいは円筒状の成形材料をホッパー内に効率よく供給及び切換える装置をすでに提案している。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−５３９５６号公報
【０００５】
このようなＢＭＣやゴム系成形材料（以下単に成形材料という）はその製造段階で加硫されまた、揮発性の成分を多く含むためその保管・搬送に際しても劣化即ち、揮発性成分が材料中に保存されるべく外気に曝されないよう細心の注意が払われている。（例えば揮発性成分の少なくなった前記成形材料を用いて射出成形するとその成形品には白濁が現れ成形品質を損なうこととなる。）
【０００６】
さらに、この成形材料が射出成形機のバレル内で射出スクリュによる過度のせん断や加熱を受けその有効揮発性成分が散逸しないよう計量工程時の運転条件にも注意が払われている。
【０００７】
ペレットとは異なり、この成形材料はホッパーから自重によりバレル開口部を通ってバレル内側へ落下・供給できないためホッパー内にて成形材料の上端面部分を下方に向けて押圧し、成形材料をバレル開口部へ押込むための押込み手段が必要である。
【０００８】
図８に示すように、従来の押込み手段においては、内部に射出スクリュＳＣＲＷを回転可能且つ軸方向に進退可能に挿通したバレルＢＲＬの上方に立設固定されたホッパーＨＰの筒状部内で気密的に上下に移動可能な円板状の押込み部材ＰＳＭＢがホッパーＨＰの上方に設けた油圧シリンダ（図示せず）のピストンロッドＰＳＲＤ下端部に取付けられている。しかるに、通常、ホッパーＨＰの前記筒状部の断面積に比べバレルＢＲＬの内周開口部分ＺＮの面積は小さいためホッパーＨＰの底部ＨＰＢは、下方に行くにしたがってその断面積が徐々に小さくなるよう先細りに形成されている。図８に示すように、ホッパー底部ＨＰＢはコーン形状をしており、ホッパーＨＰの中心軸に対し左右対称形をしている。前記底部ＨＰＢの下端開口即ち、バレル内周開口ＺＮの前方側の端部ＺＮ１と後方側の端部ＺＮ２では、押込み部材ＰＳＭＢを介し成形材料ＭＴへの押圧により同等の下方への押込み力が生じているが、計量中即ち、射出スクリュＳＣＲＷが回転している状態では前記スクリュによる噛み込みが作用するために、結果として、前記前方側端部ＺＮ１と後方側端部ＺＮ２とではバレルＢＲＬ内へ実際に供給される成形材料ＭＴの量に差があり、後方側端部ＺＮ２の方が前方側端部ＺＮ１よりかなり多い。ここで、押圧力を与えるピストンロッドＰＳＲＤを駆動する油圧シリンダにおけるエネルギー消費の問題として考えると、成形材料ＭＴが流体でないため押込み部材ＰＳＭＢ下面から与えられる下方への押圧力のかなりの部分は、コーン形状の側壁部分である傾斜面を弾性変形させるのに消費・吸収される。しかも、前記ホッパーＨＰ中心軸に対し前方側と後方側の傾斜面での押圧力の消費・吸収は同等と考えられるので相対的にみると前記後方側端部ＺＮ２での噛み込み能力を充分に活用するものでないと考えられる。
【０００９】
さらに、図８に示すように、前記押込み部材ＰＳＭＢがその下方移動限ＳＬに達したとき、ホッパー底部ＨＰＢ内には前記成形材料ＭＴが残留する。
【００１０】
前述したように、ＢＭＣやゴム系の成形材料ＭＴはそのまま長時間放置されると有効揮発性成分が散逸し、成形材料として変質し好ましくない状態となる。従って、ホッパー底部ＨＰＢに残留している成形材料ＭＴは次に新たな成形材料がホッパーＨＰ内へ投入される前にホッパーＨＰから排除されねばならない。特に、射出成形機の稼動が停止される休日の前にはホッパーＨＰの内部の清掃も併せて行われる。
【００１１】
また、前記押込み手段による成形材料の押圧は、通常、計量工程即ち、射出スクリュを回転させながら可塑化された成形材料がバレルＢＲＬの左方先端部に送られて滞留し、その滞留量が所定量に達するまで射出スクリュは滞留量に応じて後退する工程の間続けられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、図８に示される成形材料の供給装置においては、噛み込み能力の大きい後方側端部ＺＮ２を充分利用できていないという問題がある。
【００１３】
さらに、ホッパー底部ＨＰＢに残留する成形材料ＭＴは無駄になり、且つ、その供給装置を長期間稼動休止するに際し、前記残留する成形材料ＭＴを排除するための掻きとり等の作業を必要とするという問題がある。
【００１４】
さらにまた、上述した射出成形機による成形品には、なお成形品質の点で可塑化不均一性が存在し、成形品中に成形材料の粗密を生じるという問題がある。
【００１５】
本願発明者は上記問題点を解決せんとして鋭意研究・検討した結果、ホッパーＨＰのバレル後方側の外周端部をホッパー底部ＨＰＢの最下端位置まで含めストレートに形成することにより前記押圧力の問題が解決できること、さらに、前記ホッパー底部ＨＰＢに残留する成形材料ＭＴは、前記押込み部材ＰＳＭＢがその下降限位置ＳＬに達したとき実質的になくなり、すべてバレルＢＲＬの内部へ供給されているようにするため前記押込み部材ＰＳＭＢの下端部をホッパー底部ＨＰＢの内周形状と同一に形成することで解決できること、また、押込み力調整に関し、前記計量工程に続く射出工程においては、ペレットと異なるこの成形材料に対し、従来より押込み力を与えていないことに着目し、射出動作中にも押込み力を与えることにより前記可塑化不均一性等の問題が解決できることを突き止めた。
【００１６】
従って、本発明の目的は、押込み部材を介して成形材料に与えられる押込み力を効率よく利用するためのホッパー底部構造を有する成形材料供給装置を提供することにあり、
さらに、本発明の他の目的は、前記ホッパー底部構造を有し、且つ押込み部材が下降限位置に達したときホッパー底部に成形材料が残留しないようにするための成形材料供給装置を提供することにあり、
さらに本発明の他の目的は、前記供給装置を用いてＢＭＣやゴム系の成形材料の成形において、可塑化の不均一性や成形材料の粗密を可及的に少なくした成形品を得ることが可能な成形材料の供給制御方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による成形材料をバレル内へ供給する装置は、
先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレルと、
同バレル後部に設けた成形材料の供給口に配設したホッパーと、
同ホッパー内に予め供給された前記成形材料を同ホッパー底部の開口を介して前記バレル内へ押込むための第１駆動手段と、
射出工程中前記射出スクリュを前進移動せしめる第２駆動手段と、
計量工程中前記射出スクリュを回転せしめる第３駆動手段及び、
前記第１駆動手段の駆動により発生する押込み力を測定する押込力検出手段とを備えた射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置において、
前記ホッパーは、その上部開口から下方への所定長にわたる同一断面形状の筒状部と同筒状部に続き断面積が徐々に縮小して前記バレルの成形材料供給口に到るホッパー底部とからなり、さらに前記筒状部のバレル後方側外周端部位置は、前記バレル供給口の後方側端部位置の真上に配置され且つ、前記バレル供給口の後方側端部位置における前記ホッパー底部の側壁部分の形状は前記筒状部下端からバレル供給口まで垂直に形成されており、
前記第１駆動手段は、前記ホッパー内に供給された成形材料の上面部分を下方に向けて押圧するための押込み部材と同押込み部材を下端部に取付け固定するとともに前記ホッパーの中心軸に沿って上下方向に進退可能なロッド部材と同ロッド部材を前記上下方向に進退せしめるロッド部材駆動部及び前記ロッド部材の上下方向位置を検出する位置検出手段を有する構成とする。
【００１８】
その場合、前記押込み部材は、前記ホッパーの筒状部内周面と気密的且つ摺動可能に形成した円板状部材と同円板状部材下端部に設けられ前記ホッパー底部内周面に内接する先細り形状の先端部材とを有することができる。
【００１９】
またその場合、前記ロッド部材駆動部は油圧等の流体圧シリンダで構成され、前記ロッド部材は前記流体圧シリンダのシリンダロッドであり、前記位置検出手段は前記シリンダロッド外周に検出位置に対応して形成された磁気的変質部と近接スイッチとから構成することができる。
【００２０】
またその場合、前記ロッド部材駆動部は電気サーボモータで構成され、前記ロッド部材は前記電気サーボモータの出力軸の回転を直線移動に変換する変換機構を介して結合するよう構成することができる。
【００２１】
さらに、前記目的を達成するための本発明による成形材料のバレル内への供給を制御する方法は、
先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル、同バレル後部に設けた成形材料の供給口に配設したホッパー、同ホッパー内に予め供給された前記成形材料を同ホッパー底部の開口を介して前記バレル内へ押込むための第１駆動手段、射出工程中前記射出スクリュを前進移動せしめる第２駆動手段、計量工程中前記射出スクリュを回転せしめる第３駆動手段及び前記第１駆動手段の駆動により発生する押込み力を測定する押込力検出手段とを備えた射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置であって、前記ホッパーは、その上部開口から下方への所定長にわたる同一断面形状の筒状部と同筒状部に続き断面積が徐々に縮小して前記バレルの成形材料供給口に到るホッパー底部とからなり、さらに前記筒状部のバレル後方側外周端部位置は、前記バレル供給口の後方側端部位置の真上に配置され且つ、前記バレル供給口の後方側端部位置における前記ホッパー底部の側壁部分の形状は前記筒状部下端からバレル供給口まで垂直に形成されており、
前記第１駆動手段は、前記ホッパー内に供給された成形材料の上面部分を下方に向けて押圧するための押込み部材と同押込み部材を下端部に取付け固定するとともに前記ホッパーの中心軸に沿って上下方向に進退可能なロッド部材と同ロッド部材を前記上下方向に進退せしめるロッド部材駆動部及び前記ロッド部材の上下方向位置を検出する位置検出手段を備えた射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置を用いて前記成形材料の供給を制御する方法において、
前記計量工程中前記第１駆動手段を駆動して前記ホッパー内の成形材料を前記バレル内へ供給する第１の段階と、
前記射出工程中前記第１駆動手段を駆動して前記ホッパー内の成形材料を前記バレル内へ供給する第２の段階を有する構成とする。
【００２２】
その場合、前記第２の段階が、前記射出工程中の射出動作状態を反映する物理量と前記押込み力検出手段により検出された押込み力とを関連させて前記射出工程中前記第１駆動手段を駆動制御するための駆動指令信号を生成する段階を含むように構成されることができる。
【００２３】
またその場合、前記射出工程中前記第２駆動手段の駆動に基づく射出圧力を検出し、同検出値と予め設定された射出圧力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整することができる。
【００２４】
またその場合、前記計量工程中前記第３駆動手段の駆動に基づく射出スクリュに対する回転駆動力を検出し、同検出値と予め設定された回転駆動力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整することができる。
【００２５】
さらにまたその場合、前記射出工程中前記第２駆動手段の駆動に基づく射出圧力を検出し、同検出値と予め設定された射出圧力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整すると共に、
前記計量工程中前記第３駆動手段の駆動に基づく射出スクリュに対する回転駆動力を検出し、同検出値と予め設定された回転駆動力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整することができる。
【００２６】
【作用】
請求項１記載の発明においては、ホッパー内の成形材料は押込み部材により下方へ押圧される。その場合、射出スクリュによる噛み込みの大きいバレル後方側の開口端部ではホッパーの筒状部分がそのまま垂直にホッパー底部の最下端にある開口まで延びている。従って、前記バレル後方側開口端部ではホッパー底部を構成している側壁部分は垂直に形成されている。前記押込み部材から与えられる押圧力は、前記垂直の側壁部分で吸収されることなく噛み込み能力の大きい前記バレル後方側開口端部に効率よく与えられる。その結果、ホッパーからバレル内への成形材料の供給量を向上させることとなる。
【００２７】
請求項２記載の発明においては、前記請求項１記載の作用に加え、押込み部材は、ホッパーの筒状部内周面と気密的且つ摺動可能に形成した円板状部材と同円板状部材下端部に設けられ前記ホッパー底部内周面に内接する先細り形状の先端部材とを備えており、ホッパー内を下方へ移動してその下降限位置に達するとホッパー底部内の成形材料は前記先細り形状の先端部材によってホッパー底部からバレル内部へすべて排出される。従って、ホッパー底部内には残留する成形材料がなく、成形材料を無駄に廃棄することもない。また、残留成形材料がないので、ホッパー内の清掃作業も容易となる。
【００２８】
さらに、請求項７記載の発明においては、前記作用に加え、成形材料をバレル内へ供給制御する場合、計量工程中第１駆動手段を駆動してホッパー内の成形材料をバレル内へ供給し、さらに射出工程中前記第１駆動手段を駆動してホッパー内の成形材料をバレル内へ供給する。その場合、射出工程中の射出動作状態を反映する物理量と押込み力検出手段により検出された押込み力とを関連させて前記射出工程中第１駆動手段を駆動制御するための駆動指令信号を生成する。従って、射出工程中も第１駆動手段を駆動することによってバレル内の射出スクリュ溝に供給される成形材料の粗密が解消される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施態様の１実施例について図１乃至図７を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明による成形材料の供給装置における押込み部材がホッパー内のほぼ下降限位置に近づいた状態を示す要部拡大断面図である。同図１では、図８における参照符号に対応する構成要素は同一の符号としてある。
【００３１】
参照符号ＰＳＲＤはホッパーＨＰの上方に配設した油圧シリンダ３２（図３参照）のピストンロッドであり、同ピストンロッドＰＳＲＤの下端には成形材料ＭＴを下方に向けて加圧または押圧する押込み部材ＰＳＭＢが固定して取付けられている。
【００３２】
この押込み部材ＰＳＭＢの上部は、ホッパーＨＰの筒状部内周面と気密的且つ摺動可能にその外周を形成した円板状部材と同円板状部材下端部に設けられ前記ホッパー底部内周面に内接する先細り形状の先端部材とを備えている。
【００３３】
押込み部材ＰＳＭＢの上側の円板状部材が図１に示す状態からさらに下降限位置ＳＬに達して前記先端部材がホッパー底部内面と接触するとその間に成形材料ＭＴはバレルＢＲＬの内周に形成された開口ＺＮを介してバレルＢＲＬの内部即ち、射出スクリュＳＣＲＷの溝に供給される。
【００３４】
射出スクリュＳＣＲＷによる噛み込み量の大きいバレル後方側の開口端部ではホッパーＨＰの筒状部分がそのまま垂直にホッパー底部ＨＰＢの最下端にある開口まで延びている。従って、前記バレル後方側開口端部ではホッパー底部ＨＰＢを構成している側壁部分は垂直に形成されている。前記押込み部材ＰＳＭＢから与えられる押圧力は、前記垂直の側壁部分で吸収されることなく噛み込み能力の大きい前記バレル後方側開口端部に効率よく与えられる。その結果、ホッパーＨＰからバレルＢＲＬ内への成形材料の供給量を向上させることとなる。なお、図１では押込み部材ＰＳＭＢは、上側の円板状部材とその下面に固定された先端部材とを有する構成として示されるが、必ずしも先端部材を有するものでなくてもよい。
【００３５】
図２は、図１のロッド部材ＰＳＲＤが油圧シリンダ３２のピストンロッドであって、同ピストンロッドＰＳＲＤの外周に形成した磁気的変質部と近接スイッチとからなる押込み部材の位置検出手段を示す図である。
【００３６】
同図２において、参照符号３２Ｃは前記油圧シリンダの油室内を上下に移動するピストンを示し、参照符号３２Ｄ、３２Ｅ及び３２Ｆは鉄製のピストンロッドＰＳＲＤ外周面にレーザー等で所定間隔を焼入れして非磁性体に変質させた部分を示す。
【００３７】
参照符号３２Ｂは磁気を検知する近接スイッチである。前記各部分３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆは上下方向に移動するピストンロッドＰＳＲＤの検出すべき位置に対応して形成されており、例えば部分３２Ｄは図１の下降限位置ＳＬに対応し、同３２Ｅは押込み部材ＰＳＭＢがほぼ下降限位置ＳＬに近づいたことを知らせるための警報信号として利用される。また、部分３２ＦはホッパーＨＰの上部開口から新たに成形材料を投入する際に押込み部材ＰＳＭＢをホッパーＨＰの上部開口からさらに引き上げて停止させるときの停止位置に対応する。
【００３８】
これら各位置を近接スイッチ３２Ｂが検出するとその検出信号は射出成形機のコントローラ６０（図６参照）へ与えられ、油圧シリンダ３２への圧油の給排・停止が行われるようになっている。
【００３９】
図３は、ＢＭＣ，ゴム等の成形材料からなる成形品を射出成形するため図１、図２に示す供給装置を備えた射出成形機における射出装置の正面図である。図４は、成形材料が射出スクリュ内へ供給される部分を示す射出スクリュの拡大縦断面図であり，さらに図５は、図４のＺ−Ｚ線矢視図であって成形材料供給口の形状を示す。
【００４０】
図３において、射出成形機の射出装置側に配置された基台ＢＳには支持台１０が載置されている。前記支持台１０には、射出スクリュ１６を回転可能且つ進退可能に挿通するバレル１４を貫通させ、且つ締結手段１２Ａにより固定するためのバレル支持部１２が配設されている。さらに、バレル１４の左方側外周部分にはバンドヒータ１８が配設されバレル１４内部を加熱するようになっている。
【００４１】
参照符号２０は射出ノズルであって、バレル１４左端部に取付けられたノズル支持体２４の左端部に取付けられている。なお、参照符号１６Ａは射出スクリュ１６の軸部、１６Ｂ（図４参照）は射出スクリュ１６の先端近傍に取付けられたシールリングであって、計量時における溶融樹脂の逆流を防止する。
【００４２】
前記バレル支持部１２のバレル１４上部には、成形材料をバレル１４を介して射出スクリュ１６の溝部へ供給するためのホッパー２６が配設されている。さらに、バレル支持部１２の上端部にはガイド２２が配設されている。このガイド２２上には、上端部に圧力センサ３２Ａを設けた油圧シリンダ３２と同シリンダ３２のロッド下端に取付けられホッパー２６内の成形材料に対しホッパー２６の上部開口から下方に向けて押込み力を発生させるための押込み部材３０を有する押込み装置ＰＳＤが設けられている。
【００４３】
即ち、図示の如く、この押込み装置ＰＳＤは、さらに、前記ガイド２２上において図の紙面垂直方向に摺動可能に立設されたフレーム体２５とその頂部に固定したシリンダ取付けプレート２８ならびに、図示しないが前記フレーム体２５を前記ガイド２２に沿って移動せしめる駆動部を有する。
【００４４】
この駆動部は、ホッパー２６の上部開口から成形材料を新たに供給する作業あるいは、ホッパー２６自体の清掃、取付け、分解等の作業時に前記押込み部材３０、フレーム体２５を移動させて、ホッパー２６の開口部上方にスペースを確保するものである。
【００４５】
前記支持台１０の右方上面にはガイド３４が配設され、同ガイド３４上には射出スクリュ２６の軸部１６Ａに係合部３６を介し回転力を与える回転伝達装置４２が搭載されている。前記係合部３６は射出スクリュ１６の軸方向の移動はナット４２Ｂにより規制され回転のみを伝達可能に構成されている。
【００４６】
前記回転伝達装置４２の上方には支持台４０を介して計量用のサーボモータ３８が配設されている。従って、サーボモータ３８の回転はカバー４２Ａ内側のプーリ、タイミングベルトを介して下方の回転伝達装置４２へ伝達され、さらに前記係合部３６を介して射出スクリュ１６の軸部１６Ａへ与えられる。
【００４７】
また、回転伝達装置４２はガイド３４上にてＸ方向に摺動可能に配設されている。図示しないが、前記回転伝達装置４２及び射出スクリュ１６をＸ方向に移動せしめる射出用の射出シリンダが前記バレル支持部１２に射出スクリュ１６と並列に配設されており、その各シリンダのピストンロッド端部は回転伝達装置４２に固定されている。
【００４８】
参照符号１０Ａは、射出ノズル２０の左端を型締機構側に配設された金型の樹脂導入部と接触させるためのいわゆるノズルタッチ用の駆動シリンダであって、そのピストンロッド右端が前記支持台１０に取付けられている。
【００４９】
図４において、バレル１４の左方部外周面には前述の如く、バンドヒータ１８が取付けられている。ホッパー２６の底部２６Ａはバレル１４内に開口しており、成形材料はその開口を介してバレル１４内の射出スクリュ１６の溝に供給されるようになっている。
【００５０】
参照符号３６Ａは係合部３６を構成している回転力伝達部材であり、射出スクリュ１６の軸部１６Ａの右端部において同軸部１６Ａとスプライン結合している。
【００５１】
図５は前述の如く、図４のＺ−Ｚ線矢視図であり、ホッパー２６の底部２６Ａは楕円状に形成されたバレル１４の供給口内に気密的に挿入されている。従って、ホッパー２６内部の成形材料は上方から押込み部材３０で押圧されると開口部２６Ｂを介して射出スクリュ１６の溝内へ圧入されるようになっている。
【００５２】
図６は、本発明が適用される射出成形機の各種駆動機構における駆動制御の構成をブロック図で示す。同図６において、参照符号５０は型締装置側に配設される型開閉及び型締駆動機構を示し、センサ部５０Ｓは同型開閉及び型締駆動機構５０の駆動に関わる物理量を検出する各種の検出器群を総称するものである。そして、ライン５０ＳＧはセンサ部５０Ｓからインターフェイスユニット５８を経て射出成形機のコントローラ６０へ与えられる各種検出信号の伝達ラインを総称するものである。又、ライン５０Ｄは前記コントローラ６０からインターフェイスユニット５８を経て前記駆動機構５０へ与えられる各種駆動指令信号の伝達ラインを総称するものである。
【００５３】
同様にして、参照符号５２は射出駆動機構であって、前述した射出シリンダはその駆動部として機能する。センサ部５２Ｓを構成するものとしては射出スクリュ１６の位置及び／または速度を検出する位置検出器、射出シリンダの背圧を検出する圧力センサ等が該当する。なお、前記速度は直接速度を検出する検出器であってもよいが、コントローラ６０で位置信号を微分して速度信号を生成することも可能である。また、前記射出シリンダの代わりに、電動型射出成形機のように、射出駆動力をサーボモータやリニアモータを用いて発生させるようにしてもよい。その場合ライン５２ＳＧを通るセンサ部５４Ｓからの信号としては前記モータの電機子電流値及び別途射出スクリュ軸上に設けたロードセルにより検出した背圧に相当する負荷の値がそれに相当する。
【００５４】
同様に、計量駆動機構５４では計量用のサーボモータ３８（図３参照）により計量機構における駆動力を発生させるようになっており、所定の背圧条件のもとで計量動作が遂行される。センサ部５４Ｓからは前記サーボモータ３８に流れる電機子電流値が電流検出器で検出され、ライン５４ＳＧを介して与えられる。その際、ライン５４Ｄには前記サーボモータ３８への指令電流値として与えられる。
【００５５】
さらに、参照符号５６は押込み装置（ＰＳＤ）の駆動機構である。同駆動機構５６において、押込み力を発生するものとして前述したように、シリンダ３２が設けられており、同シリンダ３２による押込み部材３０の下降中または下降限等の位置検出器及びシリンダ３２の上部に設けた圧力検出器３２Ａ等がセンサ部５６Ｓを構成する。なお、前記駆動機構５６には上記のほか図３にて説明したようにフレーム体２５の移動及び位置制御も含まれるがその説明は省略する。前記センサ部５６Ｓからの信号はライン支持部材５６ＳＧを介してコントローラ６０へ与えられる。また、ライン支持部材５６Ｄを介して駆動機構５６の各駆動部に駆動指令が与えられる。なお、シリンダ３２の代わりに電動サーボモータまたは油圧モータならびに回転を直線移動に変換するメカニズムを用いてもよい。
【００５６】
参照符号７０は油圧ユニットである。同ユニット７０には前記各駆動機構５０、５２及び５６の油圧シリンダへの圧油の給排を行う電磁弁、方向切換弁、電磁流量制御弁並びに圧力検出器等が配設されている。これら各弁への指令信号はライン７０Ｄを介して与えられ、各検出器からの信号はライン７０ＳＧを介してコントローラ６０に与えられる。
【００５７】
前記コントローラ６０は、中央演算処理装置ＣＰＵとデータメモリＤＭ及びプログラムメモリＰＭと前記インターフェイスユニット５８とで基本的に構成されバスラインＢＳを介して互いに接続されている。データメモリＤＭには前記各駆動機構を適切に駆動するための位置、速度、ストローク量等のパラメータの設定値や射出速度パターンデータが予め格納されている。プログラムメモリＰＭのメモリ領域６２には、射出工程を駆動制御するための一連の指令群からなる射出工程制御プログラムが格納されている。同様に、メモリ領域６４、６６、６８には、それぞれ計量工程制御プログラム、押込工程制御プログラム、型締工程制御プログラムが格納されている。
【００５８】
参照符号６９は、前記各制御プログラムの実行開始や終了に関する工程間のシーケンスならびにシステム全体の制御、モニタリング等を遂行するプログラムが格納されている。
【００５９】
本発明においては、図７に示されるように、従来独立して行われていた計量工程進行中における押込み動作を射出工程進行中にも遂行し、さらにその押込み動作中の押込み力即ち、ホッパー内での成形材料に対する加圧力をそれぞれ射出圧力、射出スクリュ回転駆動力と関連させて制御するものである。その押込み力制御の詳細を図７に示されるフローチャートを参照して以下に説明する。
【００６０】
図７において、今ステップＳＴ１で射出成形機が成形サイクル動作について「ＯＮ」状態であるとする。ステップＳＴ２で射出成形機の動作の種類即ち、工程の種類（射出工程、計量工程、型開閉及び型締工程等）について順次判定される。同ステップＳＴ２において、進行中の工程が射出動作であると判定された場合、ステップＳＴ３に移行し、同ＳＴ３で、検出された射出圧力Ｐが設定値ｘより大きい場合はステップＳＴ４においてホッパー２６内での加圧力を低下させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。一方、ステップＳＴ３で射出圧力Ｐが設定値ｘより小さい場合は、ステプＳＴ５において、ホッパー２６内での加圧力を増加させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。
【００６１】
また、前記ステップＳＴ２で判定が「ＮＯ」の場合はステップＳＴ６に移行し、同ＳＴ６において、進行中の工程が計量動作か否か判定される。計量動作と判定されると、ステップＳＴ７に移行し、同ＳＴ７において、さらに計量回転駆動中のスクリュ駆動力Ｆがその設定値ｙより大きいと判定されると、ステップＳＴ８において、前記加圧力を低下させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。一方、前記ステップＳＴ７において、前記スクリュ駆動力Ｆがその設定値ｙより小さいと判定されると、ステップＳＴ９において、前記加圧力を増加させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。
【００６２】
また、前記ステップＳＴ６において、さらに「ＮＯ」であるとステップＳＴ１０において、シリンダ３２への圧油の供給を停止するよう指令される。その結果、加圧力がなくなり、ホッパー２６からバレル１４内への成形材料の押込みは中断されることとなる。
【００６３】
なお、上記ステップＳＴ３、ＳＴ７でそれぞれ大小比較した結果その差が許容範囲を超えた場合に加圧力を増減させるようにしてもよい。図７において、射出圧力Ｐは本発明の射出工程における射出動作状態を反映する物理量に相当している。また、射出圧力の目標値である設定値ｘは予め射出時の圧力パターンデータとしてデータメモリＤＭ内に設定されており、通常射出ストローク位置またはゾーンに応じて変化する。
【００６４】
なお、上述した図３の説明では、押込み装置ＰＳＤはフレーム体２５を水平方向に移動させるように構成しているが、同フレーム体２５の高さを大きくすることによりその移動機構は不要である。さらに、ホッパー２６の上部側壁に開閉可能な成形材料の投入口を設けるようにすればホッパー２６の上面開口から成形材料を供給しなくて済むのでシリンダ３２のストローク量はそれだけ小さくなる。
【００６５】
また、図４に示すように、ホッパー２６の底部２６Ａはコーン状に形成されているがその下端の開口面積は、射出スクリュ１６の直径がホッパー２６の円筒部内径より小さいのでその円筒部の面積に比べかなり小さくなっており、結果として成形材料は絞られることとなる。成形材料に対しより効果的に押込み力を与えるためにホッパー底部の形状は必ずしもコーン状に限定されるものではない。
【００６６】
以上本発明の好適な実施例について説明をしたが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明において、バレル後方側開口端部ではホッパー底部を構成している側壁部分は垂直に形成されている。従って、前記押込み部材から与えられる押圧力は、前記垂直の側壁部分で吸収されることなく噛み込み能力の大きい前記バレル後方側開口端部に効率よく与えられる。その結果、ホッパーからバレル内への成形材料の供給量を向上させるという効果を奏する。
【００６８】
請求項２記載の発明においては、前記請求項１記載の発明による効果に加え、ホッパー内に外部から投入された成形材料を下方に向け押圧するための押込み部材はホッパーの筒状部内周面と気密的且つ摺動可能に形成した円板状部材と同円板状部材下端部に設けられ前記ホッパー底部内周面に内接する先細り形状の先端部材とを備えており、従って、同押込み部材がホッパー内を下方へ移動してその下降限位置に達するとホッパー底部内の成形材料は前記先細り形状の先端部材によってホッパー底部からバレル内部へすべて排出される。従って、ホッパー底部内には残留する成形材料がなく、成形材料を無駄に廃棄することもなく、さらにまた、残留成形材料がないのでホッパー内の掻きとり等清掃作業も容易となる等の効果を奏する。
【００６９】
また、請求項７記載の発明においては、前述した効果に加え、射出工程の遂行中、成形材料をバレル内へ供給するようにホッパー内の成形材料に対する加圧力を与えるようにしたので、バレル内部で射出スクリュの溝に成形材料の粗密状態が発生するのを回避することが可能になり、さらに、射出動作中検出された射出圧力とその設定値との大小を比較しその差があるときにはホッパー内の成形材料に対する加圧力を増減するようにし、バレル内への成形材料供給量を射出圧力に関連させて調整しているので前記粗密状態をより高精度に回避することが可能になる等の効果を奏する。
【００７０】
またさらに、計量工程の遂行中、検出された射出スクリュの回転駆動力とその設定値との大小を比較しその差があるときにはホッパー内の成形材料に対する加圧力を増減するようにし、バレル内への成形材料供給量を射出スクリュの回転駆動力に関連させて調整しているので計量中において従来よりも前記粗密状態をより高精度に回避することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成形材料の供給装置における押込み部材がホッパー内のほぼ下降限位置に近づいた状態を示す要部拡大断面図である。
【図２】図１のロッド部材が油圧シリンダのピストンロッドであって、同ピストンロッド外周に形成した磁気的変質部と近接スイッチとからなる押込み部材の位置検出手段を示す図である。
【図３】本発明の適用される射出成形機の射出装置の正面図である。
【図４】図３において、成形材料がホッパー底部から射出スクリュ内へ供給される部分を含む射出スクリュの拡大縦断面図である。
【図５】成形材料供給口の形状を示す、図４におけるＺ−Ｚ線矢視図である。
【図６】本発明の適用される射出成形機の各種駆動機構における駆動制御の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明における押込工程制御プログラムの要部を説明するフローチャートである。
【図８】従来の成形材料の供給装置における押込み部材がホッパー内の下降限位置に達したときにホッパー底部に残留する成形材料及び、噛み込み量の異なるバレル前方側ならびに後方側端部を示すホッパー底部の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 支持台
１２ バレル支持部
１４ バレル
１６ 射出スクリュ
１８ バンドヒータ
２０ 射出ノズル
２２ ガイド
２４ ノズル支持体
２５ フレーム体
２６ ホッパー
２８ シリンダ取付けプレート
３０ 押込み部材
３２ 油圧シリンダ
３２Ａ 圧力センサ
３２Ｂ 近接スイッチ
３２Ｃ ピストン
３２Ｄ 磁気的変質部
３２Ｅ 磁気的変質部
３２Ｆ 磁気的変質部
３４ ガイド
３６ 係合部
３８ サーボモータ
４０ 支持台
４２ 回転伝達装置
５０ 型開閉及び型締機構
５２ 射出駆動機構
５４ 計量駆動機構
５６ 押込装置駆動機構
５８ インターフェイスユニット
６０ コントローラ
６２ 射出工程制御プログラム
６４ 計量工程制御プログラム
６６ 押込工程制御プログラム
６８ 型締工程制御プログラム
７０ 油圧ユニット
ＢＲＬ バレル
ＨＰ ホッパー
ＨＰＢ ホッパー底部
ＭＴ 成形材料
ＰＳＲＤ ピストンロッド
ＳＣＲＷ 射出スクリュ
ＳＬ 下降限位置
ＺＮ バレル内周開口

Claims (11)

1. 先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレルと、
   同バレル後部に設けた成形材料の供給口に配設したホッパーと、
   同ホッパー内に予め供給された前記成形材料を同ホッパー底部の開口を介して前記バレル内へ押込むための第１駆動手段と、
   射出工程中前記射出スクリュを前進移動せしめる第２駆動手段と、
   計量工程中前記射出スクリュを回転せしめる第３駆動手段及び、
   前記第１駆動手段の駆動により発生する押込み力を測定する押込力検出手段とを備えた射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置において、
   前記ホッパーは、その上部開口から下方への所定長にわたる同一断面形状の筒状部と同筒状部に続き断面積が徐々に縮小して前記バレルの成形材料供給口に到るホッパー底部とからなり、さらに前記筒状部のバレル後方側外周端部位置は、前記バレル供給口の後方側端部位置の真上に配置され且つ、前記バレル供給口の後方側端部位置における前記ホッパー底部の側壁部分の形状は前記筒状部下端からバレル供給口まで垂直に形成されており、
   前記第１駆動手段は、前記ホッパー内に供給された成形材料の上面部分を下方に向けて押圧するための押込み部材と同押込み部材を下端部に取付け固定するとともに前記ホッパーの中心軸に沿って上下方向に進退可能なロッド部材と同ロッド部材を前記上下方向に進退せしめるロッド部材駆動部及び前記ロッド部材の上下方向位置を検出する位置検出手段を有することを特徴とする射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置。
2. 請求項１において、前記押込み部材は、前記ホッパーの筒状部内周面と気密的且つ摺動可能に形成した円板状部材と同円板状部材下端部に設けられ前記ホッパー底部内周面に内接する先細り形状の先端部材とを有することを特徴とする射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置。
3. 請求項１または２において、前記ロッド部材駆動部は油圧等の流体圧シリンダで構成されていることを特徴とする射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置。
4. 請求項１または２において、前記ロッド部材駆動部は油圧等の流体圧シリンダで構成され、前記ロッド部材は前記流体圧シリンダのシリンダロッドであり、前記位置検出手段は前記シリンダロッド外周に検出位置に対応して形成された磁気的変質部と近接スイッチとからなることを特徴とする射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置。
5. 請求項１または２において、前記ロッド部材駆動部は電気サーボモータで構成され、前記ロッド部材は前記電気サーボモータの出力軸の回転を直線移動に変換する変換機構を介して結合されていることを特徴とする射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置。
6. 先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル、同バレル後部に設けた成形材料の供給口に配設したホッパー、同ホッパー内に予め供給された前記成形材料を同ホッパー底部の開口を介して前記バレル内へ押込むための第１駆動手段、射出工程中前記射出スクリュを前進移動せしめる第２駆動手段、計量工程中前記射出スクリュを回転せしめる第３駆動手段及び前記第１駆動手段の駆動により発生する押込み力を測定する押込力検出手段とを備えた射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置であって、前記ホッパーは、その上部開口から下方への所定長にわたる同一断面形状の筒状部と同筒状部に続き断面積が徐々に縮小して前記バレルの成形材料供給口に到るホッパー底部とからなり、さらに前記筒状部のバレル後方側外周端部位置は、前記バレル供給口の後方側端部位置の真上に配置され、且つ、前記バレル供給口の後方側端部位置における前記ホッパー底部の側壁部分の形状は前記筒状部下端からバレル供給口まで垂直に形成されており、
   前記第１駆動手段は、前記ホッパー内に供給された成形材料の上面部分を下方に向けて押圧するための押込み部材と同押込み部材を下端部に取付け固定するとともに前記ホッパーの中心軸に沿って上下方向に進退可能なロッド部材と同ロッド部材を前記上下方向に進退せしめるロッド部材駆動部及び前記ロッド部材の上下方向位置を検出する位置検出手段を備えた射出成形機における前記ホッパー内成形材料を前記バレル内へ供給する装置を用いて前記成形材料の供給を制御する方法において、
   前記計量工程中前記第１駆動手段を駆動して前記ホッパー内の成形材料を前記バレル内へ供給する第１の段階と、
   前記射出工程中前記第１駆動手段を駆動して前記ホッパー内の成形材料を前記バレル内へ供給する第２の段階を有することを特徴とする射出成形機における前記ホッパー内成形材料の前記バレル内への供給制御方法。
7. 請求項６において、前記第２の段階が、前記射出工程中の射出動作状態を反映する物理量と前記押込み力検出手段により検出された押込み力とを関連させて前記射出工程中前記第１駆動手段を駆動制御するための駆動指令信号を生成する段階を含む成形材料の前記バレル内への供給制御方法。
8. 請求項７において、前記射出工程中前記第２駆動手段の駆動に基づく射出圧力を検出し、同検出値と予め設定された射出圧力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整することを特徴とする成形材料の前記バレル内への供給制御方法。
9. 請求項７において、前記計量工程中前記第３駆動手段の駆動に基づく射出スクリュに対する回転駆動力を検出し、同検出値と予め設定された回転駆動力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整することを特徴とする成形材料の前記バレル内への供給制御方法。
10. 請求項７において、前記射出工程中前記第２駆動手段の駆動に基づく射出圧力を検出し、同検出値と予め設定された射出圧力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整すると共に、
    前記計量工程中前記第３駆動手段の駆動に基づく射出スクリュに対する回転駆動力を検出し、同検出値と予め設定された回転駆動力の設定値との大小を比較し、前記検出値が設定値より大きいときは押込み力を低下せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整し、前記検出値が設定値より小さいときは押込み力を増加せしめるよう前記第１駆動手段の駆動力を調整することを特徴とする成形材料の前記バレル内への供給制御方法。
11. 請求項６乃至１０において、前記成形材料はシート状又は円柱形状をした非ペレット状のＢＭＣまたはゴム系材料であることを特徴とする成形材料の前記バレル内への供給制御方法。

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