JP2005014573A - スクリュプリプラ式射出成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出量が小さい製品に対してもショートショットやバリを抑えることができる装置及び方法を提供する。
【解決手段】計量完了位置変更手段により、プランジャ軸背圧４８が背圧設定値４９になるとともに、射出シリンダ１内の樹脂量が第１計量完了位置４５において設定した樹脂量となる第２計量完了位置５１にスクリュ１３停止位置を変更し、第１計量完了位置４５を越えてもスクリュ１３を正転させて、プランジャ軸背圧４８値が背圧設定値４９になるまで射出シリンダ１に樹脂を充填した後、返送手段によりスクリュ１３を逆転させて、第１計量完了位置４５において設定した樹脂量になる第２計量完了位置５１まで射出シリンダ１から可塑化シリンダ１１に樹脂を返送する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュの回転により可塑化シリンダから射出シリンダに溶融樹脂を充填可能なスクリュプリプラ式射出成形方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリュプリプラ式射出成形装置及び方法としては、図１に示されるものがある。すなわち、ホッパフランジ２９から固体樹脂が投入される可塑化シリンダ１１内に、スクリュ１３が回転駆動可能に配設されており、スクリュ１３は可塑化シリンダ１１内の固体樹脂を溶融混練可能である。スクリュ１３は回転駆動軸１４と連結されており、回転駆動軸１４は大プーリ１５と連結されている。大プーリ１５はベルト１６を介して小プーリ１８と連結されており、ベルト１６は、小プーリ１８を回転駆動する可塑化モータ１７の回転駆動力を大プーリ１５に伝達可能である。これにより、大プーリ１５を介して回転駆動軸１４が回転駆動される。
【０００３】
可塑化シリンダ１１は中間シリンダ１２と連通しており、中間シリンダ１２内には、シール軸推力発生機構２６により軸方向に移動可能なシール軸２５が配設されている。
【０００４】
中間シリンダ１２は射出シリンダ１と連通しており、射出シリンダ１は前プレート２に設置されている。射出シリンダ１内には、軸方向に移動可能に射出プランジャ３が配設されており、射出プランジャ３は、前進移動により射出シリンダ１から溶融樹脂を射出可能であり、射出シリンダ１内に溶融樹脂が充填される際には後退移動可能である。射出プランジャ３は中間プレート４に接合されており、中間プレート４にはロードセル５（背圧制御手段）を介してボールナット６が連結されている。ボールナット６にはボールネジ７の一端が螺合しており、ボールネジ７の他端は、後プレート８の内部にて回転可能な射出用駆動軸９に連結されている。射出用駆動軸９は、後プレート８に埋設される射出モータ１０と回転駆動力を伝達可能に連結されている。
【０００５】
次に、図３に基づいて動作について説明する。
図３中、Ａはシール軸２５の動作を示すシール軸動作４０、Ｂはスクリュ１３の動作を示すスクリュ回転軸速度信号４１、Ｃはプランジャ軸背圧４２の値を示す。
【０００６】
可塑化時においては、スクリュ１３は可塑化モータ１７の回転駆動にて設定回転速度で回転しており、ホッパフランジ２９から可塑化シリンダ１１内に投入された固体樹脂を溶融混練する。タイマにより制御された計量開始４４により、スクリュ回転軸速度信号４１が正転信号になり、スクリュ１３が回転する。これに伴ってシール軸動作４０が上昇となり、シール軸２５が図１に示される位置に上昇する。これにより、可塑化シリンダ１１と中間シリンダ１２とが連通し、可塑化シリンダ１１内で溶融した樹脂が、中間シリンダ１２を経由して射出シリンダ１に流入する。射出シリンダ１内に流入した樹脂により射出プランジャ３に加えられる圧力をロードセル５で検出し、プランジャ軸背圧４２が背圧設定値４３になるように射出プランジャ３の後退速度を制御する。第１計量完了位置４５は、射出シリンダ１に充填される樹脂量が所望の量となるように、予めユーザが設定した計量を完了する位置であり、その位置でスクリュ１３が停止するように、スクリュ１３及び射出プランジャ３が制御されている。また、第１計量完了位置４５になると、シール軸２５が下降し、可塑化シリンダ１１と中間シリンダ１２との連通が遮蔽される。
【０００７】
また、前述の図１とは別のスクリュプリプラ式射出成形装置及び方法として、特許文献１に示すように、樹脂を可塑化溶融する可塑化室と溶融した樹脂を計量して射出する射出室とを有し、可塑化室と射出室とがスクリュ前方に開口する連通路によって相互に連通されており、スクリュを回転させて溶融材料を可塑化室から射出室に流動させ、検出器で検出されるプランジャの設定計量位置で回転を停止したスクリュを、射出時に射出室から可塑化室へ樹脂が逆流しないように前進させて連通路を閉塞する。このスクリュの前進により射出室に設定量以上の樹脂が押し込まれるため、樹脂量の変動分に基づき、次回の設定計量位置を変更する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１７０９００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の図１及び特許文献１に示されるものでは、射出容量が小さい製品の場合、射出シリンダ１に充填する樹脂量が少ないため、計量開始４４から第１計量完了位置４５までのストロークが短くなる。このため、プランジャ軸背圧４２が背圧設定値４３に到達しない間に第１計量完了位置４５になり、射出シリンダ１に充填された樹脂の密度が一定にならず、製品にショートショットやバリが発生するという課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためのものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、計量完了位置を変更することにより、プランジャ軸背圧を設定背圧値に到達させて計量樹脂の密度を一定にし、その後、スクリュを逆転させて所望の射出容積を得ることのできるスクリュプリプラ式射出成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明のうちで請求項１記載の発明は、固体樹脂が投入される可塑化シリンダ（１１）内に回転駆動可能に配設されるスクリュ（１３）により可塑化シリンダ（１１）内の固体樹脂を溶融混練し、
スクリュ（１３）の正転により、可塑化シリンダ（１１）内の溶融樹脂を射出シリンダ（１）に充填し、
射出シリンダ（１）内に樹脂が充填される際に、射出シリンダ（１）内に軸方向に移動可能に配設され、前進移動により射出シリンダ（１）から溶融樹脂を射出する射出プランジャ（３）の後退速度を、プランジャ軸背圧（４８）が予め設定されている背圧設定値（４９）になるように背圧制御手段（５）により制御し、
射出シリンダ（１）へ充填する樹脂量を、スクリュ（１３）を停止させる位置である第１計量完了位置（４５）として予めユーザが設定するスクリュプリプラ式射出成形方法において、
計量完了位置変更手段により、前記プランジャ軸背圧（４８）が背圧設定値（４９）になるとともに、射出シリンダ（１）内の樹脂量が第１計量完了位置（４５）において設定した樹脂量となる第２計量完了位置（５１）にスクリュ（１３）停止位置が変更され、
第１計量完了位置（４５）を越えても前記スクリュ（１３）が正転して、前記プランジャ軸背圧（４８）値が背圧設定値（４９）になるまで射出シリンダ（１）に樹脂が充填された後、返送手段により前記スクリュ（１３）が逆転し、第１計量完了位置（４５）において設定した樹脂量になるまで前記射出シリンダ（１）から前記可塑化シリンダ（１１）に樹脂が返送されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可塑化シリンダ（１１）と前記射出シリンダ（１）との間に連通可能に介在する中間シリンダ（１２）の内部に配設され、シール軸動作を行うシール軸（２５）は、スクリュ回転軸速度信号（４７）の正転信号と同時に上昇を開始し、可塑化シリンダ（１１）、中間シリンダ（１２）及び射出シリンダ（１）を連通することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のうちで請求項３記載の発明は、固体樹脂が投入される可塑化シリンダ（１１）と、
可塑化シリンダ（１１）内に回転駆動可能に配設され、可塑化シリンダ（１１）内の固体樹脂を溶融混練するスクリュ（１３）と、
スクリュ（１３）の正転により、可塑化シリンダ（１１）内の溶融樹脂が充填される射出シリンダ（１）と、
射出シリンダ（１）内に軸方向に移動可能に配設され、前進移動により射出シリンダ（１）から溶融樹脂を射出する射出プランジャ（３）と、
射出シリンダ（１）内に樹脂が充填される際に、プランジャ軸背圧（４８）が予め設定されている背圧設定値（４９）になるように射出プランジャ（３）の後退速度を制御可能な背圧制御手段（５）と、
を具備し、
前記射出シリンダ（１）へ充填する樹脂量を、前記スクリュ（１３）を停止させる位置である第１計量完了位置（４５）として予めユーザが設定可能であるスクリュプリプラ式射出成形装置において、
前記スクリュ（１３）の逆転により前記射出シリンダ（１）から前記可塑化シリンダ（１１）へ樹脂を返送する返送手段と、
前記プランジャ軸背圧（４８）が背圧設定値（４９）になる樹脂量を前記射出シリンダ（１）へ充填後、返送手段により前記第１計量完了位置（４５）で設定した樹脂量に戻す第２計量完了位置（５１）に、前記スクリュ（１３）を停止させる位置を第１計量完了位置（４５）から変更する計量完了位置変更手段と、
を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のうちで請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記可塑化シリンダ（１１）と前記射出シリンダ（１）との間に連通可能に中間シリンダ（１２）が介在し、中間シリンダ（１２）は、内部にシール軸動作を行うシール軸（２５）を有し、シール軸（２５）はスクリュ回転軸速度信号（４７）の正転信号と同時に上昇を開始し、可塑化シリンダ（１１）、中間シリンダ（１２）及び射出シリンダ（１）とを連通するように構成されていることを特徴とするものである。
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態によるスクリュプリプラ式射出成形装置の概略構成図を示す。
【００１６】
ホッパフランジ２９から固体樹脂が投入される可塑化シリンダ１１内に、スクリュ１３が回転駆動可能に配設されており、スクリュ１３は可塑化シリンダ１１内の固体樹脂を溶融混練可能である。スクリュ１３は回転駆動軸１４と連結されており、回転駆動軸１４は大プーリ１５と連結されている。大プーリ１５はベルト１６を介して小プーリ１８と連結されており、ベルト１６は、小プーリ１８を回転駆動する可塑化モータ１７の回転駆動力を大プーリ１５に伝達可能である。これにより、大プーリ１５を介して回転駆動軸１４が回転駆動される。
【００１７】
可塑化シリンダ１１は中間シリンダ１２と連通しており、中間シリンダ１２内には、シール軸推力発生機構２６により軸方向に移動可能なシール軸２５が配設されている。
【００１８】
中間シリンダ１２は射出シリンダ１と連通しており、射出シリンダ１は前プレート２に設置されている。射出シリンダ１内には、軸方向に移動可能に射出プランジャ３が配設されており、射出プランジャ３は、前進移動により射出シリンダ１から溶融樹脂を射出可能であるとともに射出シリンダ１内に溶融樹脂が充填される際には後退移動可能である。射出プランジャ３は中間プレート４に接合されており、中間プレート４にはロードセル５（背圧制御手段）を介してボールナット６が連結されている。ボールナット６にはボールネジ７の一端が螺合しており、ボールネジ７の他端は、後プレート８の内部にて回転可能な射出用駆動軸９に連結されている。射出用駆動軸９は、後プレート８に埋設される射出モータ１０と回転駆動力を伝達可能に連結されている。
【００１９】
次に、図２に基づいて射出シリンダ１に溶融樹脂を充填する際の動作について説明する。
図２中、Ａはシール軸２５の動作を示すシール軸動作４６、Ｂはスクリュ１３の動作を示すスクリュ回転軸速度信号４７、Ｃはプランジャ軸背圧４８の値を示す。
【００２０】
ユーザは、予め射出シリンダ１に充填される樹脂量が所望の量となったときにスクリュ１３を停止させて計量を完了する位置を第１計量完了位置４５として設定しておく。図示してない制御部では、第１計量完了位置４５が設定されると、計量完了位置変更手段により、第１計量完了位置４５よりもαだけ余分に回転させる第２計量完了位置５１でスクリュ１３を停止させるように、計量完了位置を変更する。
【００２１】
このαは、プランジャ軸背圧４８を背圧設定値４９に到達させるスクリュ１３の回転数と、最終的に射出シリンダ１に残存する樹脂量を第１計量完了位置４５で設定した所望の樹脂量にするためのスクリュ１３の回転数と、により決定される。
【００２２】
すなわち、プランジャ軸背圧４８を背圧設定値４９に到達させるには、第１計量完了位置４５を越えてさらにスクリュ１３を正転させ、射出シリンダ１に所望の量以上の樹脂を流入させることにより行われる。
【００２３】
また、射出シリンダ１に残存する樹脂量を所望の樹脂量にするには、スクリュ１３を逆転させて、射出シリンダ１に流入した所望の量以上の樹脂を射出シリンダ１から可塑化シリンダ１１に逆流させることにより行われる。
【００２４】
前記スクリュ１３を逆転させる逆転開始位置５２は、第１計量完了位置４５を越えて、スクリュ１３の正転での樹脂量を示す面積▲１▼と、スクリュ１３の逆転での樹脂量を示す面積▲２▼とが、同じ値になる位置に設定される。
【００２５】
次に、図４に示すフローチャートに従って、計量開始４４から計量完了までの流れを説明する。
タイマにより制御された計量開始４４によりスクリュ１３の回転が開始し（図４中計量スタート）、スクリュ回転軸速度信号４７が正転信号になる。可塑化時においては、スクリュ１３は可塑化モータ１７の回転駆動にて設定回転速度で正転しており、ホッパフランジ２９から可塑化シリンダ１１内に投入された固体樹脂を溶融混練する。この正転信号に伴ってシール軸動作４６が上昇となり、シール軸２５が中間シリンダ１２内を図１に示される位置まで上昇する。これにより、可塑化シリンダ１１と中間シリンダ１２とが連通し、可塑化シリンダ１１内で溶融した樹脂が、中間シリンダ１２を経由して射出シリンダ１に流入する。射出シリンダ１内に流入した樹脂により射出プランジャ３に加えられる荷重をロードセル５で検出し、プランジャ軸背圧４８が背圧設定値４９になるように射出プランジャ３の後退速度が制御される。
【００２６】
射出シリンダ１に樹脂を流入させている間、第１計量完了位置４５を越えたかどうかが判断され（ステップ１００）、ノーの（第１計量完了位置４５を超えていない）場合、ステップ１００に戻る。イエスの（第１計量完了位置４５を越えた）場合、スクリュ１３は、第１計量完了位置４５を過ぎても正転し続け、射出シリンダ１内に更に樹脂を流入し続ける。これにより、プランジャ軸背圧４８が背圧設定値４９に制御される。
【００２７】
次いで、減速したときに逆転開始位置５２となるかどうかが判断され（ステップ２００）、ノーの（逆転開始位置５２とならない）場合、ステップ１１０に戻る。イエスの場合、すなわち、スクリュ１３が逆転開始位置５２に到達すると、スクリュ回転数が減速し（ステップ１２０）、スクリュ１３が逆転する（ステップ１３０）。これにより、射出シリンダ１内の樹脂が中間シリンダ１２を介して可塑化シリンダ１１に返送され、第２計量完了位置５１でスクリュ１３の回転が停止する（図４中計量完了）。最終的に射出シリンダ１には第１計量完了位置４５で設定した量の樹脂が残ることになる。
【００２８】
スクリュ１３の停止に伴って、シール軸動作４６が図２に示すように下降となり、シール軸２５が中間シリンダ１２内を下降して射出シリンダ１と中間シリンダ１２とが遮蔽され次工程に移行する。
【００２９】
前記逆転開始位置５２からはスクリュ１３が逆転し、樹脂が射出シリンダ１から流出するため、プランジャ軸背圧４８は負圧になる。しかし、スクリュ１３を逆転する前にプランジャ軸背圧は十分な値となっており、それを一定ストローク分戻すだけであるため、たとえ負圧でも一定容積内に一定量の樹脂が残存することになる。これにより、この状態がショット毎安定していれば連続ショットにおけるショートショットやバリの発生を防ぐことになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうちで請求項１記載の発明は、計量完了位置変更手段により、スクリュの停止位置が第１計量完了位置から第２計量完了位置に変更されるため、第１計量完了位置を越えてもスクリュを正転させてプランジャ軸背圧が背圧設定値になるまで射出シリンダに樹脂を充填し続けることができるとともに、返送手段によりスクリュを逆転させて射出シリンダから可塑化シリンダに樹脂を返送し、射出シリンダ内の樹脂量が第１計量完了位置において設定した樹脂量となるようにすることができる。このため、射出量が小さい製品に対しても、プランジャ軸背圧が背圧設定値どおりに制御されるとともに、射出シリンダ内にも所望の樹脂量が充填されることになるため、計量樹脂密度が一定になり、製品のショートショットやバリを抑えることができる。
【００３１】
また、本発明のうち請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、スクリュ回転軸速度信号の正転信号と同時にシール軸が上昇を開始し、可塑化シリンダ、中間シリンダ及び射出シリンダを連通するため、スクリュの回転と同時に、可塑化シリンダから中間シリンダを介して射出シリンダに溶融樹脂を充填したり、射出シリンダから中間シリンダを介して可塑化シリンダに溶融樹脂を返送したりすることができる。
【００３２】
また、本発明のうち請求項３記載の発明は、スクリュの逆転により射出シリンダから可塑化シリンダへ樹脂を返送する返送手段と、プランジャ軸背圧値が背圧設定値になる樹脂量を射出シリンダへ充填後、返送手段により第１計量完了位置で設定した樹脂量に戻す第２計量完了位置に、スクリュを停止させる位置を第１計量完了位置から変更する計量完了位置変更手段と、を有する。これにより、射出量が小さい製品に対しても、プランジャ軸背圧が背圧設定値どおりに制御されるとともに、射出シリンダ内の樹脂量が所望の樹脂量となり、計量樹脂密度が一定になるため、製品のショートショットやバリを抑えることができる。
【００３３】
また、本発明のうち請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、スクリュ回転軸速度信号の正転信号と同時にシール軸が上昇し、可塑化シリンダ、中間シリンダ及び射出シリンダが互いに連通するため、スクリュの回転と同時に可塑化シリンダ及び射出シリンダ間で溶融樹脂の行き来が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の動作を示す図である。
【図３】従来技術の動作を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 射出シリンダ ２ 前プレート
３ 射出プランジャ ４ 中間プレート
５ ロードセル（背圧制御手段） ６ ボールナット
７ ボールネジ ８ 後プレート
９ 射出用駆動軸 １０ 射出モータ
１１ 可塑化シリンダ １２ 中間シリンダ
１３ スクリュ １４ 回転駆動軸
１５ 大プーリ １６ ベルト
１７ 可塑化モータ １８ 小プーリ
２５ シール軸 ２６ シール軸推力発生機構
２９ ホッパフランジ

Claims (4)

1. 固体樹脂が投入される可塑化シリンダ（１１）内に回転駆動可能に配設されるスクリュ（１３）により可塑化シリンダ（１１）内の固体樹脂を溶融混練し、
   スクリュ（１３）の正転により、可塑化シリンダ（１１）内の溶融樹脂を射出シリンダ（１）に充填し、
   射出シリンダ（１）内に樹脂が充填される際に、射出シリンダ（１）内に軸方向に移動可能に配設され、前進移動により射出シリンダ（１）から溶融樹脂を射出する射出プランジャ（３）の後退速度を、プランジャ軸背圧（４８）が予め設定されている背圧設定値（４９）になるように背圧制御手段（５）により制御し、
   射出シリンダ（１）へ充填する樹脂量を、スクリュ（１３）を停止させる位置である第１計量完了位置（４５）として予めユーザが設定するスクリュプリプラ式射出成形方法において、
   計量完了位置変更手段により、前記プランジャ軸背圧（４８）が背圧設定値（４９）になるとともに、射出シリンダ（１）内の樹脂量が第１計量完了位置（４５）において設定した樹脂量となる第２計量完了位置（５１）にスクリュ（１３）停止位置が変更され、
   第１計量完了位置（４５）を越えても前記スクリュ（１３）が正転して、前記プランジャ軸背圧（４８）が背圧設定値（４９）になるまで射出シリンダ（１）に樹脂が充填された後、返送手段により前記スクリュ（１３）が逆転し、第１計量完了位置（４５）において設定した樹脂量になるまで前記射出シリンダ（１）から前記可塑化シリンダ（１１）に樹脂が返送されることを特徴とするスクリュプリプラ式射出成形方法。
2. 前記可塑化シリンダ（１１）と前記射出シリンダ（１）との間に連通可能に介在する中間シリンダ（１２）の内部に配設され、シール軸動作を行うシール軸（２５）は、スクリュ回転軸速度信号（４７）の正転信号と同時に上昇を開始し、可塑化シリンダ（１１）、中間シリンダ（１２）及び射出シリンダ（１）を連通することを特徴とする請求項１記載のスクリュプリプラ式射出成形方法。
3. 固体樹脂が投入される可塑化シリンダ（１１）と、
   可塑化シリンダ（１１）内に回転駆動可能に配設され、可塑化シリンダ（１１）内の固体樹脂を溶融混練するスクリュ（１３）と、
   スクリュ（１３）の正転により、可塑化シリンダ（１１）内の溶融樹脂が充填される射出シリンダ（１）と、
   射出シリンダ（１）内に軸方向に移動可能に配設され、前進移動により射出シリンダ（１）から溶融樹脂を射出する射出プランジャ（３）と、
   射出シリンダ（１）内に樹脂が充填される際に、プランジャ軸背圧（４８）値が予め設定されている背圧設定値（４９）になるように射出プランジャ（３）の後退速度を制御可能な背圧制御手段（５）と、
   を具備し、
   前記射出シリンダ（１）へ充填する樹脂量を、前記スクリュ（１３）を停止させる位置である第１計量完了位置（４５）として予めユーザが設定可能であるスクリュプリプラ式射出成形装置において、
   前記スクリュ（１３）の逆転により前記射出シリンダ（１）から前記可塑化シリンダ（１１）へ樹脂を返送する返送手段と、
   前記プランジャ軸背圧（４８）が背圧設定値（４９）になる樹脂量を前記射出シリンダ（１）へ充填後、返送手段により前記第１計量完了位置（４５）で設定した樹脂量に戻す第２計量完了位置（５１）に、前記スクリュ（１３）を停止させる位置を第１計量完了位置（４５）から変更する計量完了位置変更手段と、
   を有することを特徴とするスクリュプリプラ式射出成形装置。
4. 前記可塑化シリンダ（１１）と前記射出シリンダ（１）との間に連通可能に中間シリンダ（１２）が介在し、中間シリンダ（１２）は、内部にシール軸動作を行うシール軸（２５）を有し、シール軸（２５）はスクリュ回転軸速度信号（４７）の正転信号と同時に上昇を開始し、可塑化シリンダ（１１）、中間シリンダ（１２）及び射出シリンダ（１）とを連通するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のスクリュプリプラ式射出成形装置。

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