JP2004351891A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧システムが不要な射出成形装置を提供でき、エネルギー効率の向上とメンテナンス性の向上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。
【解決手段】合成樹脂材料を可塑化する可塑化装置としての押出し機１１と、前記押出し機１１から供給された可塑化樹脂を計量・射出するための射出シリンダ３２及びプランジャ３３と、前記プランジャ３３を駆動して可塑化樹脂を計量するための射出駆動部とを備え、前記射出駆動部にサーボモータ３８を用いたことを特徴とする。
【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する可塑化装置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】
この射出成形装置は、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。
【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】
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、前述した射出成形装置の連続可塑化装置は、インバータモータ等を用いた電動駆動であるが、射出装置は油圧シリンダを用いた油圧駆動であり、油圧シリンダによって射出シリンダ内の射出プランジャを進退させる構成である。つまり、電動と油圧の駆動源を持つハイブリッドタイプである。
【００１３】
前記油圧システムは、作動油を使用するため、廃油処理、油漏れなど、環境面で電動に比べると劣る面が多いとともに、エネルギー効率及び制御の面においても、電動に比べると劣る。また、電動と油圧の２つの動作システムを併用することはメンテナンス性、効率の面で種々の問題がある。
【００１４】
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、射出駆動部に電動モータを用い、エネルギー効率の向上とメンテナンス性の向上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。
【００１５】
【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可塑化装置と、前記可塑化装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出するためのプランジャと、前記プランジャを駆動して可塑化樹脂を計量するための射出駆動部とを備え、前記射出駆動部に電動モータを用いたことを特徴とする射出成形装置にある。
【００１６】
請求項２は、合成樹脂材料を可塑化する可塑化装置と、前記可塑化装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出するためのスクリュと、前記スクリュを駆動して可塑化樹脂を計量するための射出駆動部とを備え、前記射出駆動部に電動モータを用いたことを特徴とする射出成形装置にある。
【００１７】
請求項３は、請求項１または２記載の前記射出駆動部は、サーボモータと、このサーボモータによって駆動され、回転運動を直線運動に変換するボールねじとから構成されていることを特徴とする。
【００１８】
前述した構成によれば、押出し機の駆動部としてサーボモータを用い、射出装置の射出駆動部としてサーボモータを用いることにより、油圧システムが不要な射出成形装置を提供でき、エネルギー効率及びメンテナンス効率を向上できる。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１は第１の実施形態を示し、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、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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・射出するスクリュまたはプランジャ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。
【００２８】
射出シリンダ３２の後端部には射出駆動部としてのサーボモータ３８が設けられ、このサーボモータ３８の回転軸には駆動プーリ３９が設けられている。一方、プランジャ３３の後端部には射出シリンダ３２の後端部から外方へ突出するねじ軸４０が一体に連結されている。このねじ軸４０にはナット４１が螺合され、このナット４１は回転自在で、軸方向には移動不能とする軸受４１ａによって支持されている。従って、ねじ軸４０とナット４１とによって回転運動を直線運動に変換するボールねじ４２が構成されている。
【００２９】
ボールねじ４２のナット４１の側部には従動プーリ４３が一体的に設けられ、この従動プーリ４３と駆動プーリ３９との間にはタイミングベルト４４が掛け渡されている。
【００３０】
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のサーボモータ３８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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、射出装置１２のサーボモータ３８が回転する。サーボモータ３８の回転は駆動プーリ３９を介してタイミングベルト４４に伝達され、さらにタイミングベルト４４から従動プーリ４３を介してナット４１に伝達される。従って、ナット４１の回転によってねじ軸４０が前進し、プランジャ３３が前進して計量室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。
【００３６】
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。
【００３７】
前述した第１の実施形態によれば、押出し機１１の駆動部としてサーボモータ２６を用い、射出装置１２の射出駆動部としてサーボモータ３８を用いることにより、油圧システムが不要な射出成形装置を提供でき、エネルギー効率及びメンテナンス効率を向上できる。
【００３８】
図２は第２の実施形態を示し、押出し機１１と射出装置１２との間に、押出し機１１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６０を設けたもので、他の構成は第１の実施形態と同一であり、同一構成部分には同一番号を付して説明を省略する。
【００３９】
アキュームレータ装置６０について説明すると、縦型のシリンダ６１を備え、シリンダ６１の内部のアキュームレータ室６２にはピストン６３が上下方向に移動自在に設けられている。シリンダ６１の周囲にはヒータ６４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。
【００４０】
シリンダ６１の側壁には開口が設けられ、この開口は可塑化シリンダ１４の流出路１８と連通している。さらに、シリンダ６１の下端部には樹脂流出路６５が設けられ、この樹脂流出路６５には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。
【００４１】
ピストン６３の本体部６６はシリンダ６１の内周面に密接する外径に形成され、この本体部６６の下端部は流出路１８側が高く、これと反対側が低くなるように傾斜面６６ａが形成されている。さらに、傾斜面６６ａより下方に突出してシリンダ６１の内径より小径の突出小径部６７が設けられている。従って、ピストン６３が下限位置にあるとき、傾斜面６６ａの最も高い位置が流出路１８より上部に位置し、突出小径部６７とシリンダ６１の内周面との間に環状流路６８が形成されるようになっている。
【００４２】
ピストン６３のピストンロッド６９はシリンダ６１の上端部を貫通して上方へ突出しており、ピストンロッド６９にはねじ軸７０が一体に設けられている。一方、７１はサーボモータであり、このサーボモータ７１の回転軸には駆動プーリ７２が設けられている。ねじ軸７０にはナット７３が螺合され、このナット７３は回転自在で、軸方向には移動不能とする軸受７４によって支持されている。従って、ねじ軸７０とナット７３とによって回転運動を直線運動に変換するボールねじ７５が構成されている。
【００４３】
ボールねじ７５のナット７３の側部には従動プーリ７６が一体的に設けられ、この従動プーリ７６と駆動プーリ７２との間にはタイミングベルト７７が掛け渡されている。
【００４４】
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のサーボモータ３８、アキュームレータ６０のサーボモータ７１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。
【００４５】
第２の実施形態によれば、制御部１３からの信号によってサーボモータ７１が回転する。サーボモータ７１の回転は駆動プーリ７２を介してタイミングベルト７７に伝達され、さらにタイミングベルト７７から従動プーリ７６を介してナット７３に伝達される。従って、ナット７３の回転によってねじ軸７０が前進し、ピストンロッド６９が下降してアキュームレータ室６２内の可塑化樹脂を樹脂流出路６５から第１の開閉バルブ３１を通って射出装置１２の計量室３５に流入させる。
【００４６】
アキュームレータ装置６０のピストン６３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６０及び押出し機１１から合流して計量室３５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。
【００４７】
ピストン６３が押出限位置に位置したとき、アキュームレータ室６０には環状流路６８が形成されるため、流出路１８から連続的に押出される可塑化樹脂は環状流路６８を介して計量室３５へ滞留することなく送られる。
【００４８】
前述したように、射出装置１２は間欠的に動作して可塑化樹脂を射出成形用金型５０に射出して成形を行うが、押出し機１１が連続運転し、押出し機１１から可塑化樹脂が連続的に押出されても、アキュームレータ装置６０に一時的に貯溜し、射出装置１２の射出タイミングに合わせてアキュームレータ装置６０から可塑化樹脂を計量室３５に流入することができる。
【００４９】
前述した第２の実施形態においては、アキュームレータ装置６０を駆動する駆動部としてサーボモータ７１を設け、サーボモータ７１によってピストン６３を進退させることにより、押出し機１１の駆動部としてサーボモータ２６、射出装置１２の射出駆動部としてサーボモータ３８との組合せにより、油圧システムが不要な射出成形装置を提供でき、エネルギー効率及びメンテナンス効率を向上できる。サーボモータ３８、７１に代ってリニアモータを用いてもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、射出駆動部に電動モータを用い、電動モータによってプランジャもしくはスクリュを駆動することにより、油圧システムが不要な射出成形装置を提供でき、エネルギー効率の向上とメンテナンス性の向上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。
【図２】この発明の第２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、３２…射出シリンダ、３３…プランジャ、３８…サーボモータ、４２…ボールねじ

Claims (3)

1. 合成樹脂材料を可塑化する可塑化装置と、
   前記可塑化装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出するためのプランジャと、
   前記プランジャを駆動して可塑化樹脂を計量するための射出駆動部とを備え、
   前記射出駆動部に電動モータを用いたことを特徴とする射出成形装置。
2. 合成樹脂材料を可塑化する可塑化装置と、
   前記可塑化装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出するためのスクリュと、
   前記スクリュを駆動して可塑化樹脂を計量するための射出駆動部とを備え、
   前記射出駆動部に電動モータを用いたことを特徴とする射出成形装置。
3. 前記射出駆動部は、サーボモータと、このサーボモータによって駆動され、回転運動を直線運動に変換するボールねじとから構成されてい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。

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