JP2004351890A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂に無駄がなく、均一の可塑化樹脂を射出することができる射出成形装置を提供することにある。
【解決手段】合成樹脂材料を加熱溶融して可塑化した樹脂を押出す押出し機１１と、この押出し機１１から押出された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置１２とを備え、押出し機１１を射出装置１２の射出動作と同期して間欠運転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押出す押出し機と射出装置とを接続した射出成形装置に関する。
【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して押出す押出し機と、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、押出し機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射出成形装置が知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
この射出成形装置は、押出し機が連続運転され、この押出し機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、押出し機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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】
実公昭３６−１９３７２号公報
【０００６】
【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、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、アキュームレータ装置を備えた射出成形装置は、サイクルタイムと可塑化樹脂量との関係をバランスさせないと、アキュームレータ装置の容量をオーバーしてしまう。つまり、射出装置が射出運転している間は、可塑化樹脂の行き場がなくなるため、押出し機からの可塑化樹脂をアキュームレータ装置に供給して蓄積し、ここで貯溜しきれない場合は、アキュームレータ装置の弁を開放して可塑化樹脂を捨てている。従って、可塑化樹脂が無駄になるとともに、アキュームレータ装置内に可塑化された樹脂を静的に貯めている間に、樹脂のモロフォロジーに変化が生じる場合があり、可塑化樹脂の均一性に問題が生じる場合があった。また、アキュームレータ装置は、少なくとも１回の射出に必要な量の可塑化樹脂を蓄積する容量のシリンダが必要となり、装置全体が大型化するという問題がある。
【０００７】
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、樹脂に無駄がなく、均一の可塑化樹脂を射出することができ、また装置全体の構成の簡素化を図ることができる射出成形装置を提供することにある。
【０００８】
【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、合成樹脂材料を加熱溶融して可塑化した樹脂を押出す押出し機と、前記押出し機から押出された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置とを備え、前記押出し機を前記射出装置の射出動作と同期して間欠運転することを特徴とする射出成形装置にある。
【０００９】
請求項２は、請求項１の前記押出し機は、該押出し機へ樹脂材料を供給する材料供給装置を備え、前記材料供給装置を前記射出装置の射出動作と同期して間欠運転することを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１または２記載の前記射出装置は、可塑化樹脂を射出するスクリュを備え、前記押出し機停止後、再運転時に、前記スクリュまたは材料供給装置の回転数を設定値に向かって徐々に上昇するように制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４は、請求項１から３のいずれかに記載の前記射出装置は、可塑化樹脂を射出するスクリュを備え、前記押出し機停止時に、前記スクリュまたは材料供給装置の回転数を徐々に降下して停止するように制御することを特徴とする。
【００１２】
前記構成によれば、射出装置は、１回の射出に必要な樹脂量を計量した後、射出シリンダによって射出プランジャを前進させて可塑化樹脂を射出する、いわゆる間欠動作となるが、押出し機は、射出装置の間欠動作に連動して間欠動作し、合成樹脂材料の供給及び混練・押出しを行う。従って、押出し機から押出される可塑化樹脂を、射出装置が１回の射出に必要な樹脂量に設定することができ、可塑化樹脂の行き場がなく、押出し機の駆動系に負荷が掛かることはなく、また可塑化樹脂を一時的に貯溜するためのアキュームレータ装置を廃止できる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は第１の実施形態を示し、図１はオンライン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、射出成形装置は、合成樹脂材料を可塑化する押出し機１１と、この押出し機１１と連通して設けられ、押出された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置１２及び制御盤を含む制御部１３とから構成されている。
【００１５】
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１４の内部には合成樹脂材料を混練する平行２軸の可塑化スクリュ１５が設けられている。可塑化シリンダ１４の基端側における上部にはホッパ１６を有する供給口１７が設けられている。可塑化シリンダ１４の先端側には流出路１８が設けられている。また、可塑化シリンダ１４の周囲にはヒータ１９が巻装され、可塑化シリンダ１４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。
【００１６】
ホッパ１６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。
【００１７】
前記平行２軸の可塑化スクリュ１５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。
【００１８】
この可塑化スクリュ１５は、軸方向の基端側から先端側に向かって例えば、一般的なエレメントのフィード部、ニーディングディスク等を利用した混練部、リードが次第に短縮されているエレメントを利用した圧縮部とからなっている。しかも、平行２軸の可塑化スクリュ１５が可塑化シリンダ１４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１９によって加熱しながら混練するようになっている。
【００１９】
従って、２軸押出し機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２軸の押出し機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。
【００２０】
押出し機１１の流出路１８は、連結ブロック２９に設けられた樹脂通路３０を介して前記射出装置１２に連通している。樹脂通路３０の途中には例えばロータリバルブからなる第１の開閉バルブ３１が設けられている。
【００２１】
射出装置１２は横型の射出シリンダ３２を備えており、射出シリンダ３２の内部には可塑化樹脂を計量・射出する射出プランジャ３３が軸方向に進退自在に設けられている。また、射出シリンダ３２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３４が巻装されている。さらに、射出シリンダ３２の先端側の内腔には計量室３５が形成され、この計量室３５は樹脂通路３０と連通している。計量室３５は例えばロータリバルブからなる第２の開閉バルブ３６を介して射出ノズル３７に接続されている。
【００２２】
射出シリンダ３２の後端部には射出駆動部としての油圧シリンダ３８が設けられ、この油圧シリンダ３８の内部には射出プランジャ３３と一体に連結されたピストン３９が設けられている。
【００２３】
油圧シリンダ３８の後室３８ａはリリーフ弁４０、切換え弁４１を介してタンク４２に接続されている。そして、後室３２ａの圧力がリリーフ弁４０の設定圧力を越えると、後室３８ａ内の圧油をタンク４２へ逃すとともに、切換え弁４１を切換えることにより、油圧源４３から所定の圧力及び流量に制御された圧油を切換え弁４１、チェック弁４４を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ３８の前室３８ｂは、切換え弁４１に接続されている。
【００２４】
前記制御部１３は、押出し機１１のサーボモータ２３、インバータモータ２６、射出装置１２の切換え弁４１を制御するとともに、第１及び第２の開閉バルブ３１，３６を開閉制御するようになっている。
【００２５】
また、射出シリンダ３２の射出ノズル３７は、射出時に射出成形用金型５０のノズルタッチ面５１に接合されるようになっている。射出成形用金型５０にはノズルタッチ面５１と樹脂通路５２を介して連通するキャビティ５３が設けられている。また、キャビティ５３の周囲には冷却水を循環してキャビティ５３に充填された可塑化樹脂を冷却する冷却水路５４が設けられている。
【００２６】
次に、前述のように構成されたオンライン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から押出し機１１のホッパ１６に落下し、供給口１７を介して可塑化シリンダ１４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は別々のフィーダによって供給してもよい。
【００２７】
押出し機１１のインバータモータ２６が駆動すると、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１５に伝達される。可塑化スクリュ１５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１４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１９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。
【００２８】
可塑化樹脂は、第１の開閉バルブ３１が開放状態の樹脂通路３０を通って射出シリンダ３２内に導かれ、必要量（１回の射出に必要な樹脂量）計量されると、制御部１３からの信号によって押出し機１１のサーボモータ２３及びインバータモータ２６が停止し、合成樹脂材料の供給及び混練・押出しが停止する。
【００２９】
この場合、押出し機１１の停止時に、可塑化スクリュ１５の回転数を徐々に降下して停止するように、インバータモータ２６を制御することにより、可塑化スクリュ１５、ギアボックス２８内のギアに加わるトルクを軽減できる。フィーダ２０も同様に回転数を徐々に降下させることで混練の均一性を保つことができる。
【００３０】
次に、制御部１３からの信号によって第１の開閉バルブ３１を閉じ、第２の開閉バルブ３６が開き、切換え弁４１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、油圧源４３からチェック弁４４を介して油圧シリンダ３８の後室３８ａへ圧油を供給し、射出プランジャ３３を前進させ、計量室３５内の可塑化樹脂を射出ノズル３７から射出成形用金型５０のキャビティ５３に射出して成形を行う。
【００３１】
射出装置１２が１回の射出を終了すると、制御部１３からの信号によって押出し機１１のサーボモータ２３及びインバータモータ２６が再起動し、合成樹脂材料の供給及び混練・押出しを行い、可塑化樹脂は、第１の開閉バルブ３１が開放状態の樹脂通路３０を通って射出シリンダ３２内に導かれ、次の射出に必要な樹脂量が計量される。この場合、押出し機１１のインバータモータ２６再運転時に、可塑化スクリュ１５の回転数を設定値に向かって徐々に上昇するように制御することにより、可塑化スクリュ１５、ギアボックス２８内のギアに加わるトルクを軽減できる。フィーダ２０も同様に回転数を徐々に降下させることで混練の均一性を保つことができる。
【００３２】
このように、射出装置１２が１回の射出に必要な樹脂量を計量した後、射出シリンダ３２によって射出プランジャ３３を前進させて可塑化樹脂を射出ノズル３７から射出成形用金型５０に射出する、いわゆる間欠動作となるが、押出し機１１は、射出装置１２の間欠動作に連動して間欠運転し、合成樹脂材料の供給及び混練・押出しを行う。従って、押出し機１１から押出される可塑化樹脂を、射出装置１２が１回の射出に必要な樹脂量に設定することができ、可塑化樹脂の行き場がなく、押出し機１１の駆動系に負荷が掛かることはなく、ま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を必要としない。制御系が簡単となり、装置全体の構成の簡素化と小型化を図ることができる。
【００３３】
なお、前記実施形態においては、射出駆動部としての油圧シリンダ３８を採用したが、サーボモータと、このサーボモータによって駆動されるボールねじによって射出プランジャ３３を進退するようにしてもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、射出装置が１回の射出に必要な樹脂量を押出し機から押出すことにより、樹脂に無駄がなく、均一の可塑化樹脂を射出することができ、また装置全体の構成の簡素化を図ること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の実施形態を示す射出成形装置の概略的構成図。
【符号の説明】
１１…押出し機、１２…射出装置、１３…制御部、１５…可塑化スクリュ、２０…フィーダ、２６…インバータモータ

Claims (4)

1. 合成樹脂材料を加熱溶融して可塑化した樹脂を押出す押出し機と、
   前記押出し機から押出された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置とを備え、
   前記押出し機を前記射出装置の射出動作と同期して間欠運転することを特徴とする射出成形装置。
2. 前記押出し機は、該押出し機へ樹脂材料を供給する材料供給装置を備え、前記材料供給装置を前記射出装置の射出動作と同期して間欠運転することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
3. 前記射出装置は、可塑化樹脂を射出するスクリュを備え、前記押出し機停止後、再運転時に、前記スクリュまたは材料供給装置の回転数を設定値に向かって徐々に上昇するように制御することを特徴とする請求項１または２記載の射出成形装置。
4. 前記射出装置は、可塑化樹脂を射出するスクリュを備え、前記押出し機停止時に、前記スクリュまたは材料供給装置の回転数を徐々に降下して停止するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の射出成形装置。

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