【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機の成形材料供給装置及び射出成形機に関し、特にゴム、ＢＭＣ等の成形材料供給装置並びにこの成形材料供給装置を有する射出成形機における成形品の品質向上、成形材料の歩留まり向上等に関する。
【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ＰＥ、ＰＥＴ（ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート）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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のホッパーにおいて図７に示すようにバレル１４上に配置されるホッパー２６内部に成形材料７３がロッド７６に指示される押し込み部材３０に押圧されているが、押し込み部材３０とホッパー２６の内壁には必ず間隙が生じており、成形材料７３の揮発成分が気化して漏出してしまう。
【０００７】
さらに、ホッパー２６の上部の開口部は開放状態に有り揮発成分はさらに気化しやすい状態にある。成形材料からの揮発量が増加すると成形品質が劣化して、製品が不良品となることもある。このため、揮発量を増加させる原因となるため、材料をホッパー内に同時に大量に投入することができず、材料の追加投入が頻繁に発生し、作業効率の低下や作業者への負荷が高くなるという課題が生じている。
【０００８】
従って、本発明の目的は、成形材料における揮発成分の気化を防止することで成形品質を向上させ、成形材料の歩留まりを向上させると共に、揮発成分の気化が防止されてホッパーを大型化することで、作業効率を向上させると共に作業者の負担を軽減させる射出成形機の成形材料供給装置及び射出成形機を提供することにある。
【０００９】
【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射出成形機の成形材料供給装置は、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、前記バレル後部の成形材料供給口位置に配設したホッパーと、前記ホッパー内に予め供給された前記成形材料を前記ホッパー底部開口を介して前記バレル内側へ押込むための第１駆動手段を備える射出成形機の成形材料供給装置において、前記ホッパーを上部から遮蔽するホッパー蓋と、ホッパー蓋に開口される揮発成分供給口部と、前記揮発成分供給口部に接続される揮発成分導入部と、前記ガス導入部に接続される揮発成分供給源部からなる。ここで、揮発成分は通常は気体として揮発することによりガスを供給するが、液体または固体での供給もありうる。
【００１０】
また、本発明による射出成形機は、前記成形材料供給装置を有することができる。
【００１１】
さらに、射出成形機は、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、同バレル後部の成形材料供給口位置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開口を介して前記バレル内側へ押込むための第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を備えた射出装置と、前記射出装置の各駆動手段に対する駆動指令信号を生成すると共に同各駆動手段からの駆動に関わる検出信号を受けてデータメモリにストアするコントローラとを有する射出成形機であって、前記コントローラは、前記駆動指令信号を生成する手段として前記射出装置の第１駆動手段、第２駆動手段及び第３駆動手段にそれぞれ対応する押込工程、射出工程及び計量工程における指令制御プログラムを格納するプログラムメモリを有しており、さらに前記押込工程における指令制御プログラムは前記射出工程の進行中に遂行され、前記第１駆動手段は射出動作中前記コントローラからの駆動指令信号に応答して押込み力を発生させることを特徴とする射出動作中ホッパー内の成形材料に対し押込み力を与える射出成形機において、前記ホッパーを上部から遮蔽するホッパー蓋と、ホッパー蓋に開口されるガス供給口部と、前記ガス供給口部に接続されるガス導入部と、前記ガス導入部に接続されるガス供給源部を有する。
【００１２】
【作用】
ホッパー蓋が、ホッパーを上部から遮蔽する。このため揮発成分が気化して外部へ流出することを防ぐことができる。また、ガス供給口部が前記ホッパー蓋に開口される。そこで、ホッパー内部に揮発成分を送り込み蒸気圧を上昇させて気化を防止することができる。さらに前記ガス供給口部に接続されるガス導入部と、前記ガス導入部に接続されるガス供給源部から揮発成分を導入される。
【００１３】
【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６を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る射出成型機の成形材料供給装置７２は、バレル１４上に設置される。成形材料供給装置７２は、底面がバレル１４と貫通するホッパー２６と、ホッパー２６内部に成形材料７３が投入され、成形材料を押圧するように押込み部材３０がロッド７６に軸支される。
【００１５】
ホッパー２６は、その上部の側面にガス圧メータＰＧを設ける。
【００１６】
ガス圧メータＰＧは、ホッパー２６内のガス圧を表示する。ガス圧計は、例えばブルドン型圧力計とすることもできる。
【００１７】
このロッド７６を貫通させる開口部を中央に備えてホッパー２６を上部から遮蔽するホッパー蓋８０が設けられる。
【００１８】
ホッパー蓋８０は、ロッド用開口部９０にロッド７６が貫通する。ロッド用開口部９０とロッド７６の間にはシール８６で気密に保持される。また、ホッパー蓋８０は、さらにその端部に鉛直方向下向きに縁部８１が設けられる。この縁部８１とホッパー２６の開口部の間はシール８８で気密に保持される。さらに、ホッパー蓋８０には、揮発成分導入用開口部８２が開口され、そこに揮発成分導入管８４が接続される。この揮発成分導入管８４は、バルブ９２を介して揮発成分ガスボンベ９４と接続される。
【００１９】
本実施の形態では、この揮発成分導入用開口部８２は、ホッパー蓋８０に設けるものとしたが、ホッパー２６本体であって、成形材料７３の投入した際の上限を上回る位置とすることも可能である。
【００２０】
バルブ９２は、揮発成分ガスの流量を制御できるものであれば、手動バルブ、油圧バルブ、電磁弁のいずれであってもよい。また、このバルブ９２の開放状態は、その開口面積を連続可変とすることで流量を調整可能とする場合と、全開および完全閉鎖の２段階とすることのいずれの場合に限定されるものではない。さらに、ガス圧メータＰＧをスイッチ付きゲージとし、そのスイッチを電磁弁と接続して所定の圧力を超えた場合に電磁弁を閉じ、所定の圧力を下回った場合に、電磁弁を開放するように設定する。このように設定することで、ホッパー２６内の所定の圧力より上昇することを防止することができる。
【００２１】
揮発成分ガスボンベ９４は、その成形材料７３から気化する揮発成分ガスを射出成形工程に十分な適量を封入する。
【００２２】
以上のような構成において、ロッド７６がホッパー蓋８０および及び押込み部材３０を上部に上昇させた状態で、ホッパー２６の内部に成形材料７３が投入される。
【００２３】
その後直ちにロッド７６がホッパー蓋８０および及び押込み部材３０が降下して、押込み部材３０が成形材料７３を押圧するとともにホッパー蓋８０によってホッパー２６が遮蔽される。
【００２４】
そこで、直ちにバルブ９２が適宜、開栓されて揮発成分ガスボンベ９４内の揮発成分ガスが、バルブ９２を通過してホッパー２６内に充填される。よってホッパー２６内にある成形材料７３の揮発成分の気化が抑制される。このため、従来は、揮発成分の気化防止のためホッパー２６のサイズを成形材料７３のサイズに揃えて最小限の大きさとしていたものを、更に多くの成形材料７３を予め投入できるようにホッパー２６の直径や高さを長くすることが可能となり、成形材料投入作業の頻度を減少させて作業の効率化や作業者の負担の軽減を図ることができる。
【００２５】
本実施の形態では、揮発成分ガスボンベ９４をホッパー２６に１方向に加圧するように設ける場合を示したが、ホッパー２６またはホッパー蓋８０に第２の開口部を設けて揮発成分ガスが循環するように配管することもできる。この場合も、材料投入時に液体または、ガスの供給を止めることができるようにバルブ９２は、何れの開口部よりも揮発成分ガスボンベ９４側に設ける。
【００２６】
この場合、シール８６、シール８８の気密性が高ければ、ホッパー内の成形材料７３が、バレルに投入されて減少して押込み部材３０が下に下がるに従って、押込み部材３０上の空間Ｓの容積が増加する。このためＳの部分が負圧となるため、ガスは加圧状態とせずとも、自然にホッパー２６内に吸引されることとなる。この場合は、ガス圧メータＰＧを設けなくともよい。
【００２７】
図２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の射出成形機における射出装置の正面図である。図３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４は、図３のＺ−Ｚ線矢視図であって成形材料供給口の形状を示す。
【００２８】
図２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。
【００２９】
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３参照）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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図３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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４は前記の如く、図３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。
【００３９】
図５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５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。
【００４０】
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。
【００４１】
同様に、計量駆動機構５４では計量用のサーボモータ３８（図２参照）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。
【００４２】
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２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５６ＳＧを介してコントローラ６０へ与えられる。また、ライン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３０に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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
本発明においては、図６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６に示されるフローチャートを参照して以下に説明する。
【００４７】
図６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、ステップ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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６において、射出圧力Ｐや可変の設定値ｘ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。
【００５１】
なお、上述した図２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。
【００５２】
また、図３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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施例では、揮発成分としてガスの実施例を示したが、液体や固体で供給する場合は、導入管や導入ボンベに替わり液体及び固体用の設備が用いられる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明を実施することで、揮発成分を常に補給できるので成形材料中の揮発成分が揮発する成形材料の劣化を抑制でき、ひいては成形不良を抑制し、成形品質向上、材料歩留まり向上が実現できる。
【００５６】
更に、ホッパー容量も大きくできるので、材料の追加投入の頻度も少なくでき、射出成形時の作業効率を上昇させ、作業者の負荷軽減ともなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される射出成型機の成形材料供給装置の断面図である。
【図２】本発明が適用される射出成形機の射出装置の正面図である。
【図３】図２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４】成形材料供給口の形状を示す、図３におけるＺ−Ｚ線矢視図である。
【図５】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６】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７】従来の射出成型機の成形材料供給装置の断面図である。
【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 シリンダ
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
７２ 成形材料供給装置
７３ 成形材料
７６ ロッド
８０ ホッパー蓋
８１ 縁部
８２ 揮発成分導入用開口部
８４ 揮発成分導入管
８６ シール
８８ シール
９０ ロッド用開口部
９２ バルブ
９４ 揮発成分ガスボンベ
ＰＧ ガス圧メータ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a molding material supply device and an injection molding machine for an injection molding machine, and more particularly to a molding material supply device for rubber, BMC, and the like, and an improvement in the quality of molded articles in an injection molding machine having the molding material supply device and a yield of the molding material. Regarding improvement.
[0002]
[Prior art]
There are various types of plastic materials for molding by an injection molding machine. These are roughly classified into thermoplastic materials such as PE and PET (polyethylene, polyethylene terephthalate), thermosetting materials such as melanin and urea resin, and It can be divided into materials close to thermosetting such as silicon rubber and BMC (Bulk Modulus Compound).
[0003]
The thermoplastic molding material is preliminarily processed into a pellet shape, and is put into a hopper of an injection molding machine as a pellet. Further, the thermosetting molding material is in a powder form. However, rubber-based molding materials such as BMC and silicone rubber are supplied to the market as molding materials in sheet form or cylindrical / cylindrical form. The present applicant has already proposed a device for efficiently feeding and switching a sheet-like or cylindrical molding material into a hopper.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 7-53956
Such a BMC or rubber-based molding material (hereinafter simply referred to as a molding material) is vulcanized at the manufacturing stage and contains a large amount of volatile components, so that it deteriorates during storage and transportation, that is, the volatile components are contained in the material. Great care has been taken not to be exposed to the open air to preserve. (For example, when injection molding is performed using the molding material having a reduced volatile component, the molded product becomes cloudy and impairs the molding quality.)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional hopper, the molding material 73 is pressed by the pushing member 30 indicated by the rod 76 inside the hopper 26 disposed on the barrel 14 as shown in FIG. There is always a gap in the inner wall, and the volatile components of the molding material 73 are vaporized and leak.
[0007]
Further, the upper opening of the hopper 26 is in an open state, and the volatile components are in a state of being more easily vaporized. When the amount of volatilization from the molding material increases, the molding quality deteriorates, and the product may be defective. For this reason, since the amount of volatilization increases, it is impossible to simultaneously input a large amount of material into the hopper, and additional input of material frequently occurs, resulting in a decrease in work efficiency and a high load on workers. Has become a problem.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to improve the molding quality by preventing the vaporization of the volatile components in the molding material, improve the yield of the molding material, and prevent the vaporization of the volatile components from increasing, thereby increasing the size of the hopper. Another object of the present invention is to provide a molding material supply device and an injection molding machine for an injection molding machine, which improve the working efficiency and reduce the burden on the operator.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a molding material supply device for an injection molding machine according to the present invention has a barrel in which an injection nozzle is mounted at the tip and an injection screw is inserted therein so as to rotate and advance and retreat, and a molding material supply at a rear portion of the barrel. A hopper disposed at a mouth position, and a molding material supply device of an injection molding machine including a first driving unit for pushing the molding material supplied in advance into the hopper into the barrel through the hopper bottom opening. A hopper lid that shields the hopper from above, a volatile component supply port opened to the hopper lid, a volatile component introduction unit connected to the volatile component supply port, and a volatile component connected to the gas introduction unit It consists of a source part. Here, the volatile component is usually supplied as a gas by volatilizing as a gas, but a liquid or a solid may be supplied.
[0010]
Further, an injection molding machine according to the present invention can include the molding material supply device.
[0011]
In addition, the injection molding machine has an injection nozzle at the tip and a barrel through which an injection screw is inserted so as to be able to rotate and move back and forth, a hopper arranged at the molding material supply port at the rear of the barrel, and a pre-supplied hopper. First driving means for pushing the formed molding material into the barrel through the hopper bottom opening, second driving means for moving the injection screw forward during the injection step, and third rotation for rotating the injection screw during the measuring step. An injection device including a driving unit and a pressing force detection unit that measures a pressing force generated by driving the first driving unit; and a driving command signal for each driving unit of the injection device. A controller that receives a detection signal related to driving and stores the data in a data memory, the controller comprising: As means for generating the driving command signal, there is provided a program memory for storing a command control program in a pushing step, an injection step, and a metering step corresponding to the first driving means, the second driving means, and the third driving means of the injection device. The command control program in the pushing step is executed during the injection step, and the first drive means generates a pushing force in response to a drive command signal from the controller during the injection operation. In an injection molding machine for applying a pressing force to a molding material in a hopper during an injection operation, a hopper lid for shielding the hopper from above, a gas supply port opened to the hopper lid, and the gas supply port And a gas supply unit connected to the gas introduction unit.
[0012]
[Action]
A hopper lid shields the hopper from above. Therefore, it is possible to prevent the volatile components from evaporating and flowing out. Further, a gas supply port is opened to the hopper lid. Therefore, vaporization can be prevented by sending a volatile component into the hopper to increase the vapor pressure. Further, a volatile component is introduced from a gas introduction unit connected to the gas supply port and a gas supply source unit connected to the gas introduction unit.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0014]
FIG. 1 shows that the molding material supply device 72 of the injection molding machine according to the present invention is installed on the barrel 14. The molding material supply device 72 has a hopper 26 whose bottom surface penetrates through the barrel 14, a molding material 73 is charged into the hopper 26, and the pushing member 30 is supported by a rod 76 so as to press the molding material.
[0015]
The hopper 26 is provided with a gas pressure meter PG on the upper side surface.
[0016]
The gas pressure meter PG indicates the gas pressure in the hopper 26. The gas pressure gauge may be, for example, a Bourdon-type pressure gauge.
[0017]
A hopper lid 80 is provided which has an opening at the center thereof through which the rod 76 penetrates and shields the hopper 26 from above.
[0018]
In the hopper lid 80, the rod 76 passes through the rod opening 90. A seal 86 is provided between the rod opening 90 and the rod 76 so as to be airtight. In addition, the hopper lid 80 is further provided with an edge portion 81 at the end thereof in a vertically downward direction. A space between the edge 81 and the opening of the hopper 26 is airtightly held by a seal 88. Further, an opening 82 for introducing a volatile component is opened in the hopper lid 80, and a volatile component introducing pipe 84 is connected to the opening 82. The volatile component introduction pipe 84 is connected to a volatile component gas cylinder 94 via a valve 92.
[0019]
In this embodiment, the volatile component introduction opening 82 is provided in the hopper lid 80. However, the volatile component introduction opening 82 may be located at a position higher than the upper limit of the hopper 26 when the molding material 73 is charged. It is.
[0020]
The valve 92 may be any of a manual valve, a hydraulic valve, and an electromagnetic valve as long as it can control the flow rate of the volatile component gas. Further, the open state of the valve 92 is not limited to either the case where the flow rate can be adjusted by continuously changing the opening area thereof, or the case where the valve 92 is fully opened and completely closed. . Further, the gas pressure meter PG is a gauge with a switch, and the switch is connected to the solenoid valve to close the solenoid valve when the pressure exceeds a predetermined pressure, and to open the solenoid valve when the pressure falls below the predetermined pressure. Set. With this setting, it is possible to prevent the pressure from rising above a predetermined pressure in the hopper 26.
[0021]
The volatile component gas cylinder 94 encapsulates a volatile component gas vaporized from the molding material 73 in an appropriate amount sufficient for the injection molding process.
[0022]
In the above-described configuration, the molding material 73 is put into the hopper 26 with the rod 76 raising the hopper lid 80 and the pushing member 30 upward.
[0023]
Immediately thereafter, the rod 76 lowers the hopper lid 80 and the pushing member 30, and the pushing member 30 presses the molding material 73 and the hopper 26 is shielded by the hopper lid 80.
[0024]
Therefore, the valve 92 is immediately opened appropriately, and the volatile component gas in the volatile component gas cylinder 94 is filled into the hopper 26 through the valve 92. Therefore, the vaporization of the volatile components of the molding material 73 in the hopper 26 is suppressed. For this reason, conventionally, the size of the hopper 26 was reduced to the minimum size by aligning the size of the hopper 26 with the size of the molding material 73 in order to prevent vaporization of volatile components. It is possible to increase the diameter and height of the molding material, and reduce the frequency of the molding material input operation, thereby improving the operation efficiency and reducing the burden on the operator.
[0025]
In this embodiment, the case where the volatile component gas cylinder 94 is provided so as to press the hopper 26 in one direction has been described. However, the second opening is provided in the hopper 26 or the hopper lid 80 so that the volatile component gas is circulated. It can also be piped. Also in this case, the valve 92 is provided closer to the volatile component gas cylinder 94 than any of the openings so that the supply of liquid or gas can be stopped when the material is charged.
[0026]
In this case, if the airtightness of the seal 86 and the seal 88 is high, as the molding material 73 in the hopper is thrown into the barrel and decreases and the pushing member 30 falls, the volume of the space S on the pushing member 30 increases. To increase. For this reason, since the portion S has a negative pressure, the gas is naturally drawn into the hopper 26 without being pressurized. In this case, the gas pressure meter PG need not be provided.
[0027]
FIG. 2 is a front view of an injection device in an injection molding machine for injection-molding a molded product made of a molding material such as BMC or rubber. FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view of the injection screw showing a portion where the molding material is supplied into the injection screw, and FIG. 4 is a view taken along a line ZZ in FIG. Show the shape.
[0028]
In FIG. 2, a support base 10 is mounted on a base BS arranged on the injection device side of the injection molding machine. The support base 10 is provided with a barrel support portion 12 for penetrating a barrel 14 through which the injection screw 16 is rotatably and removably inserted and fixed by fastening means 12A. Further, a band heater 18 is provided on the outer peripheral portion on the left side of the barrel 14 so as to heat the inside of the barrel 14.
[0029]
Reference numeral 20 denotes an injection nozzle, which is attached to the left end of a nozzle support 24 attached to the left end of the barrel 14. Reference numeral 16A denotes a shaft portion of the injection screw 16, and 16B (see FIG. 3) denotes a seal ring attached near the tip of the injection screw 16, which prevents the molten resin from flowing backward during measurement.
[0030]
A hopper 26 for supplying molding material to the groove of the injection screw 16 via the barrel 14 is disposed above the barrel 14 of the barrel support 12. Further, a guide 22 is provided at the upper end of the barrel support 12. On this guide 22, a hydraulic cylinder 32 provided with a pressure sensor 32A at the upper end and a pushing force applied downwardly from the upper opening of the hopper 26 to the molding material in the hopper 26 attached to the lower end of the rod of the cylinder 32. A pushing device PSD having a pushing member 30 for generating is provided.
[0031]
That is, as shown in the drawing, the pushing device PSD further includes a frame body 25 erected on the guide 22 so as to be slidable in a direction perpendicular to the plane of the drawing, a cylinder mounting plate 28 fixed to the top thereof, and a not shown. Has a drive unit for moving the frame body 25 along the guide 22.
[0032]
The drive unit moves the pushing member 30 and the frame body 25 during the operation of newly supplying molding material from the upper opening of the hopper 26 or the operation of cleaning, mounting, disassembling, etc. of the hopper 26 itself, and This secures a space above the opening.
[0033]
A guide 34 is disposed on the right upper surface of the support base 10, and a rotation transmitting device 42 that applies a rotational force to the shaft 16 </ b> A of the injection screw 26 via the engaging portion 36 is mounted on the guide 34. . The engaging portion 36 is configured such that the axial movement of the injection screw 16 is restricted by a nut 42B and can transmit only rotation.
[0034]
Above the rotation transmitting device 42, a servomotor 38 for measurement is disposed via a support 40. Accordingly, the rotation of the servomotor 38 is transmitted to the lower rotation transmission device 42 via the pulley and the timing belt inside the cover 42A, and further applied to the shaft portion 16A of the injection screw 16 via the engagement portion 36.
[0035]
The rotation transmitting device 42 is disposed on the guide 34 so as to be slidable in the X direction. Although not shown, an injection injection cylinder for moving the rotation transmission device 42 and the injection screw 16 in the X direction is disposed in parallel with the injection screw 16 on the barrel support portion 12, and a piston rod end of each cylinder is provided. The part is fixed to the rotation transmitting device 42.
[0036]
In FIG. 3, the band heater 18 is attached to the outer peripheral surface on the left side of the barrel 14 as described above. The bottom 26A of the hopper 26 is open in the barrel 14, and the molding material is supplied to the groove of the injection screw 16 in the barrel 14 through the opening.
[0037]
Reference numeral 36A denotes a rotational force transmitting member constituting the engaging portion 36, which is spline-coupled to the coaxial portion 16A at the right end of the shaft portion 16A of the injection screw 16.
[0038]
4 is a view taken along the line ZZ in FIG. 3 as described above. The bottom 26A of the hopper 26 is hermetically inserted into the supply port of the barrel 14 formed in an elliptical shape. Therefore, when the molding material inside the hopper 26 is pressed from above by the pushing member 30, it is pressed into the groove of the injection screw 16 through the opening 26B.
[0039]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of drive control in various drive mechanisms of an injection molding machine to which the present invention is applied. In FIG. 5, reference numeral 50 denotes a mold opening / closing and mold clamping drive mechanism provided on the mold clamping device side, and a sensor section 50S detects various physical quantities related to driving of the mold opening / closing and mold clamping drive mechanism 50. It is a general term for a group of detectors. The line 50SG is a general term for transmission lines of various detection signals supplied from the sensor unit 50S to the controller 60 of the injection molding machine via the interface unit 58. The line 50D is a general term for transmission lines of various drive command signals supplied from the controller 60 to the drive mechanism 50 via the interface unit 58.
[0040]
Similarly, reference numeral 52 denotes an injection driving mechanism, and the above-described injection cylinder functions as a driving unit thereof. The sensor unit 52S includes a position detector that detects the position and / or speed of the injection screw 16, a pressure sensor that detects the back pressure of the injection cylinder, and the like. Note that the speed may be a detector that directly detects the speed, but the controller 60 may also generate a speed signal by differentiating the position signal. Further, instead of the injection cylinder, an injection driving force may be generated by using a servomotor or a linear motor as in an electric injection molding machine. In this case, the signal from the sensor section 54S passing through the line 52SG corresponds to the armature current value of the motor and a load value corresponding to the back pressure detected by a load cell separately provided on the injection screw shaft.
[0041]
Similarly, in the weighing drive mechanism 54, a driving force in the weighing mechanism is generated by the weighing servomotor 38 (see FIG. 2), and the weighing operation is performed under a predetermined back pressure condition. An armature current value flowing through the servomotor 38 from the sensor unit 54S is detected by a current detector, and given via a line 54SG. At this time, a command current value to the servo motor 38 is given to the line 54D.
[0042]
Further, reference numeral 56 is a drive mechanism of a push-in device (PSD). In the drive mechanism 56, the cylinder 32 is provided as described above for generating a pushing force, and a position detector such as the lowering or lowering limit of the pushing member 30 by the cylinder 32 and an upper portion of the cylinder 32 are provided. The provided pressure detector 32A and the like constitute the sensor section 56S. The drive mechanism 56 also includes movement and position control of the frame body 25 as described in FIG. 2 in addition to the above, but the description thereof is omitted. A signal from the sensor unit 56S is provided to the controller 60 via a line 56SG. Further, a drive command is given to each drive unit of the drive mechanism 56 via the line 56D. Note that, instead of the cylinder 30, an electric servomotor or a hydraulic motor and a mechanism for converting rotation to linear movement may be used.
[0043]
Reference numeral 70 is a hydraulic unit. The unit 70 is provided with an electromagnetic valve, a direction switching valve, an electromagnetic flow control valve, a pressure detector, and the like for supplying and discharging pressure oil to and from the hydraulic cylinders of the drive mechanisms 50, 52, and 56. A command signal to each of these valves is provided via a line 70D, and a signal from each detector is provided to the controller 60 via a line 70SG.
[0044]
The controller 60 basically includes a central processing unit CPU, a data memory DM, a program memory PM, and the interface unit 58, and is connected to each other via a bus line BS. The data memory DM stores in advance setting values of parameters such as a position, a speed, and a stroke amount for appropriately driving the driving mechanisms, and injection speed pattern data. In a memory area 62 of the program memory PM, an injection process control program including a series of command groups for driving and controlling the injection process is stored. Similarly, the memory areas 64, 66, and 68 store a weighing process control program, a pushing process control program, and a mold clamping process control program, respectively.
[0045]
Reference numeral 69 stores a sequence between processes relating to the start and end of execution of each control program, and a program for performing control, monitoring, and the like of the entire system.
[0046]
In the present invention, as shown in FIG. 6, the pushing operation during the measuring step, which was conventionally performed independently, is also performed during the injection step, and the pushing force during the pushing operation, that is, the inside of the hopper, Is controlled in relation to the injection pressure and the injection screw rotation driving force, respectively. The details of the pushing force control will be described below with reference to a flowchart shown in FIG.
[0047]
In FIG. 6, it is assumed that the injection molding machine is "ON" in the molding cycle operation in step ST1. In step ST2, the type of operation of the injection molding machine, that is, the type of process (injection process, measuring process, mold opening and closing, mold clamping process, and the like) is sequentially determined. If it is determined in step ST2 that the ongoing process is an injection operation, the process proceeds to step ST3. If the detected injection pressure P is larger than the set value x in step ST3, the process proceeds to step ST4. The supply of the pressure oil to the cylinder 32 is instructed so as to reduce the pressing force in the step (a). On the other hand, if the injection pressure P is smaller than the set value x in step ST3, supply of pressure oil to the cylinder 32 is instructed to increase the pressure in the hopper 26 in step ST5.
[0048]
If the determination in step ST2 is "NO", the process proceeds to step ST6, where it is determined whether the ongoing process is a weighing operation. If it is determined that the weighing operation is performed, the process proceeds to step ST7. If it is determined in step ST7 that the screw driving force F during the weighing rotation is larger than the set value y, the pressure is reduced in step ST8. The supply of the pressure oil to the cylinder 32 is instructed to perform the operation. On the other hand, if it is determined in step ST7 that the screw driving force F is smaller than the set value y, in step ST9, supply of pressure oil to the cylinder 32 is instructed to increase the pressing force.
[0049]
In step ST6, if "NO" is determined, a command is issued in step ST10 to stop the supply of the pressure oil to the cylinder 32. As a result, the pressing force is eliminated, and the pushing of the molding material from the hopper 26 into the barrel 14 is interrupted.
[0050]
The pressure may be increased or decreased when the difference between the magnitudes in steps ST3 and ST7 exceeds the allowable range. In FIG. 6, the injection pressure P and the variable set value x correspond to physical quantities reflecting the injection operation state in the injection process of the present invention. The set value x, which is the target value of the injection pressure, is preset in the data memory DM as pressure pattern data at the time of injection, and usually changes according to the injection stroke position or zone.
[0051]
In the description of FIG. 2 described above, the pushing device PSD is configured to move the frame body 25 in the horizontal direction. However, by increasing the height of the frame body 25, the moving mechanism is unnecessary. . Furthermore, if an opening for opening and closing a molding material is provided in the upper side wall of the hopper 26, the molding material does not need to be supplied from the upper opening of the hopper 26, so that the stroke of the cylinder 32 is reduced accordingly.
[0052]
As shown in FIG. 3, the bottom 26A of the hopper 26 is formed in a cone shape, but the opening area of the lower end is smaller than the inner diameter of the injection screw 16 because the diameter of the injection screw 16 is smaller than the inner diameter of the cylinder of the hopper 26. And the molding material is constricted as a result. The shape of the bottom of the hopper is not necessarily limited to a cone in order to more effectively apply a pushing force to the molding material.
[0053]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and many design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0054]
In this embodiment, an example of a gas as a volatile component has been described. However, when a liquid or a solid is supplied, equipment for the liquid and the solid is used instead of the introduction pipe and the introduction cylinder.
[0055]
【The invention's effect】
By implementing the present invention, the volatile component can be constantly replenished, so that the deterioration of the molding material in which the volatile component in the molding material is volatilized can be suppressed, and furthermore, the molding failure can be suppressed, and the molding quality and the material yield can be improved.
[0056]
Further, since the capacity of the hopper can be increased, the frequency of the additional input of the material can be reduced, the working efficiency at the time of injection molding can be increased, and the load on the operator can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a molding material supply device of an injection molding machine to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a front view of an injection device of an injection molding machine to which the present invention is applied.
FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view of the injection screw including a portion in which a molding material is supplied from a hopper bottom into the injection screw in FIG. 2;
FIG. 4 is a view taken along line ZZ in FIG. 3, showing a shape of a molding material supply port.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of drive control in various drive mechanisms of the injection molding machine to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a main part of a pressing process control program according to the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a molding material supply device of a conventional injection molding machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Support stand 12 Barrel support part 14 Barrel 16 Injection screw 18 Band heater 20 Injection nozzle 22 Guide 24 Nozzle support 25 Frame body 26 Hopper 28 Cylinder mounting plate 30 Push-in member 32 Cylinder 34 Guide 36 Engagement part 38 Servo motor 40 Support 42 Rotation transmission device 50 Mold opening / closing and mold clamping mechanism 52 Injection driving mechanism 54 Metering driving mechanism 56 Pushing device driving mechanism 58 Interface unit 60 Controller 62 Injection process control program 64 Metering process control program 66 Pushing process control program 68 Mold clamping process control program Reference Signs List 70 Hydraulic unit 72 Molding material supply device 73 Molding material 76 Rod 80 Hopper lid 81 Edge 82 Volatile component introduction opening 84 Volatile component introduction tube 86 Seal 88 Seal 90 Rod opening 92 Valve 94 Volatile component gas cylinder PG Gas pressure meter
