JP2007185845A

JP2007185845A - 可塑化装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2007185845A
Application number: JP2006005226A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Inoue; 健一郎井上; Hiroaki Hayazaki; 寛朗早崎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26
Also published as: KR20080086499A; US20100032855A1; CN101356053A; TW200732132A; WO2007080797A1; DE112006003673T5

Abstract

【課題】成形品の品位を向上させることができ、安定した成形を行うことができるようにする。
【解決手段】成形材料供給口を介して成形材料が供給されるシリンダ部材と、成形材料を射出する射出部材と、前記シリンダ部材内に負圧を形成する負圧形成装置と、ガス流形成媒体穴を開閉する開閉装置３７とを有する。この場合、開閉装置３７が配設されるので、シリンダ部材外のガス流形成媒体を、シリンダ部材内に進入させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可塑化装置及びその制御方法に関するものである。

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた成形材料としての樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得るようになっている。

そのために、前記射出成形機は金型装置、型締装置及び可塑化装置としての射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダによって可動プラテンを進退させることにより金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって回転させることにより樹脂の計量が行われる。

ところで、加熱したときに発生させられるガスの量が多い樹脂を使用して成形品を成形すると、成形品にひけが発生したり、樹脂焼けが発生したりして、成形品の品質が低下してしまう。そこで、金型装置に、ガスを逃がす通路、すなわち、ガスベントを形成し、キャビティ空間内のガスをガスベントを介して排出するようにしている。

この場合、ガスベントが詰まらないように頻繁にメンテナンスを行う必要があり、作業が煩わしい。そこで、加熱シリンダとホッパとの間に接続用治具を配設し、加熱シリンダの所定の箇所に穴を形成し、加熱シリンダ内を負圧にすることによって、空気の流れを形成し、ガスを排出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１２１５９２号公報

しかしながら、前記従来の射出装置においては、樹脂の種類、温度の設定等によって穴から樹脂が漏れたり、漏れた樹脂が固化してしまい、安定した成形を行うことができない。

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、成形品の品位を向上させることができ、安定した成形を行うことができる可塑化装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の可塑化装置においては、所定の位置に成形材料供給口が形成され、該成形材料供給口を介して成形材料が供給されるシリンダ部材と、該シリンダ部材内において進退自在に配設され、前進に伴って、成形材料を射出する射出部材と、前記シリンダ部材内に負圧を形成する負圧形成装置と、前記シリンダ部材の所定箇所に形成されたガス流形成媒体穴を開閉する開閉装置とを有する。

本発明によれば、可塑化装置においては、所定の位置に成形材料供給口が形成され、該成形材料供給口を介して成形材料が供給されるシリンダ部材と、該シリンダ部材内において進退自在に配設され、前進に伴って、成形材料を射出する射出部材と、前記シリンダ部材内に負圧を形成する負圧形成装置と、前記シリンダ部材の所定箇所に形成されたガス流形成媒体穴を開閉する開閉装置とを有する。

この場合、開閉装置が配設されるので、シリンダ部材外のガス流形成媒体を、シリンダ部材内に進入させることができる。したがって、シリンダ部材内に進入したガス流形成媒体は、シリンダ部材内に後方に向けて流れるガス流を形成し、前記ガスをシリンダ部材外に排出するので、成形品にひけ、ボイド等が発生したり、成形材料に焼けが発生したりすることがなくなり、成形品に不良が発生するのを防止することができる。そして、ガスが金型装置内に流入して金型装置のエアベントを詰まらせることがなくなるので、金型装置の保守・管理を容易に行うことができる。

また、開閉装置を閉鎖することによって、成形材料の種類、温度の設定等によらず、ガス流形成媒体穴から成形材料が漏れたり、漏れた成形材料が固化したりすることがなくなり、安定した成形を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、可塑化装置としての射出装置を備えた成形機としての射出成形機について説明する。

図１は本発明の実施の形態における射出装置の断面図、図２は本発明の実施の形態における開閉装置の断面図である。

図において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１内に前端から後端にかけて貫通孔１３が貫通させて形成され、該貫通孔１３内に、計量部材としての、かつ、射出部材としてのスクリュー１２が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。前記加熱シリンダ１１の前端に図示されない射出ノズルが取り付けられ、該射出ノズルにノズル口が形成される。また、前記加熱シリンダ１１は、後端の近傍の所定の位置に、冷却部としての水冷シリンダ部１４を備え、該水冷シリンダ部１４に、成形材料供給口としての樹脂供給口１５が前記貫通孔１３から上方に向けて貫通させて形成される。さらに、前記水冷シリンダ部１４上に投入部としての接続用治具１７を介して、成形材料としての樹脂を投入するためのホッパ１８が取り付けられ、前記接続用治具１７に、前記樹脂供給口１５とホッパ１８内とが連通口２１によって連通される。そして、水冷シリンダ部１４には、図示されない媒体流路が形成され、図示されない冷却媒体供給源から供給された冷却媒体、例えば、水は、媒体供給口を介して媒体流路に流入させられ、水冷シリンダ部１４を冷却した後、図示されない媒体排出口から排出され、前記冷却媒体供給源に戻される。なお、加熱シリンダ１１、スクリュー１２、樹脂供給口１５、及びホッパ１８によって射出装置が構成される。

また、前記加熱シリンダ１１の外周には、面状のヒータｈ（図においては、後端の一つのヒータだけが示される。）が配設され、該ヒータｈを通電することによって、前記加熱シリンダ１１内の樹脂を加熱し、溶融させることができる。

前記スクリュー１２は、フライト部２２、及び該フライト部２２の前端に連結されたスクリューヘッド２７を備える。そして、前記フライト部２２は、スクリュー本体２３の外周面に螺旋状に形成されたフライト２４を備え、該フライト２４に沿って螺旋状の溝２５が形成される。また、フライト部２２には、後方から前方にかけて順に、樹脂供給口１５を介して樹脂が供給される供給部Ｐ１、供給された樹脂を圧縮しながら溶融させる圧縮部Ｐ２、及び溶融させられた樹脂を一定量ずつ計量する計量部Ｐ３が形成される。前記溝２５の底、すなわち、スクリュー本体２３の外径は、供給部Ｐ１において比較的小さくされ、圧縮部Ｐ２において後方から前方にかけて徐々に大きくされ、計量部Ｐ３において比較的大きくされる。したがって、貫通孔１３の内周面とスクリュー本体２３の外周面との間の間隙は、前記供給部Ｐ１において比較的大きくされ、圧縮部Ｐ２において後方から前方にかけて徐々に小さくされ、計量部Ｐ３において比較的小さくされる。

また、前記水冷シリンダ部１４の後端は、連結ブロック３１を介して図示されない駆動部ケースと連結され、該駆動部ケース内に射出用の駆動部としての図示されない射出用モータ、計量用の駆動部としての図示されない計量用モータ等が配設され、スクリュー１２と連結される。前記連結ブロック３１には、貫通孔１３内を密閉するシール部材としてのシールリング３２が配設される。

なお、本実施の形態においては、前記射出用モータ及び計量用モータとして、電動式のサーボモータが使用される。なお、射出用モータに代えて射出シリンダを使用したり、計量用モータに代えて油圧モータを使用したりすることができる。

計量工程時に、前記計量用モータを駆動して前記スクリュー１２を正方向に回転させると、ホッパ１８内の樹脂が連通口２１及び樹脂供給口１５を介して供給部Ｐ１に供給され、溝２５内を前進させられる。それに伴って、スクリュー１２が後退させられ、樹脂が貫通孔１３内におけるスクリューヘッド２７より前方に蓄えられる。なお、前記溝２５内の樹脂は、前記供給部Ｐ１においてペレット状の形状を有し、圧縮部Ｐ２において半溶融状態になり、計量部Ｐ３において完全に溶融させられて液状になる。

また、射出工程時に、前記射出用モータを駆動して、スクリュー１２を前進させると、スクリューヘッド２７より前方に蓄えられた樹脂は、射出ノズルから射出され、図示されない金型装置内のキャビティ空間に充填される。このとき、スクリューヘッド２７より前方に蓄えられた樹脂が逆流しないように、スクリューヘッド２７に逆流防止装置３３が配設される。

ところで、樹脂を加熱し、溶融させると、ガスが発生するが、ガスが含まれたまま成形が行われると、成形品にひけが発生したり、成形材料の焼け、すなわち、樹脂焼けが発生したりして、成形品の品質が低下してしまう。そこで、前記接続用治具１７に、樹脂供給口１５と連通させてガス吸引路３４が形成され、該ガス吸引路３４は、吸引源としての図示されない負圧形成装置と接続される。該負圧形成装置として、例えば、真空装置を用いることができる。そして、前記負圧形成装置を作動させると、加熱シリンダ１１内において発生したガスがガス吸引路３４及び樹脂供給口１５を介して矢印方向に吸引され、加熱シリンダ１１内に負圧を形成することができるようになっている。

また、加熱シリンダ１１の所定の箇所、本実施の形態においては、スクリュー１２を図に示される前進限位置に置いたときの、供給部Ｐ１の前端の近傍に、かつ、加熱シリンダ１１の円周方向における最も下端に、加熱シリンダ１１内にガスの流れ、すなわち、ガス流を形成するための媒体供給穴３６が貫通させて形成され、該媒体供給穴３６に、媒体供給穴３６を開閉するための開閉装置３７が配設される。

該開閉装置３７は、前記加熱シリンダ１１に取り付けられ、筒状の形状を有し、前記媒体供給穴３６を開閉する開閉部材としてのバルブピン３９を案内する案内部４１、及び該案内部４１に複数の、本実施の形態においては、４本の連結部材としての連結棒４２（図においては、１本の連結棒だけが示される。）を介して取り付けられ、前記バルブピン３９を進退させる開閉用の駆動部としての開閉シリンダ部４３を備える。

前記案内部４１は、加熱シリンダ１１内に形成され、加熱シリンダ１１に開閉装置３７を取り付けるための小径の取付部４５、該取付部４５に隣接させて、かつ、加熱シリンダ１１外に突出させて形成された大径の本体部４６、及び案内部４１と開閉シリンダ部４３とを連結するためのフランジ部４７を備え、前記案内部４１には、バルブピン３９が収容され、該バルブピン３９を案内するための案内孔４４が貫通させて形成される。

前記取付部４５の外周面には図示されない雄ねじが、前記媒体供給穴３６の内周面には図示されない雌ねじが形成され、案内部４１を回転させ、雄ねじと雌ねじとを螺合させることによって、加熱シリンダ１１に開閉装置３７を取り付けることができる。また、前記本体部４６には、ガス流形成媒体としての空気を加熱シリンダ１１内に導入したり、加熱シリンダ１１内から排出したりするための媒体流路としての空気給排口４９が、案内孔４４に対して直角の方向に形成される。そして、前記案内部４１の下端には、バルブピン３９の芯合せを行うための芯決め部材５１が配設され、該芯決め部材５１は、前記バルブピン３９を摺動自在に支持する。なお、前記案内孔４４の内周面とバルブピン３９の外周面との間に環状の隙間が形成され、該隙間は空気給排口４９と連通させられる。

また、前記開閉シリンダ部４３は、シリンダ室６０を備えたシリンダ本体５３、及び前記シリンダ室６０内で摺動自在に配設されたピストン５４を備え、該ピストン５４によって、前記シリンダ本体５３内に第１、第２の室としての空気室６１、６２が形成される。そして、前記ピストン５４は、第１の保持部材５５、該第１の保持部材５５より後方において、前記バルブピン３９の後端の抜止部５６を後方から押さえ、第１の保持部材５５と共に、バルブピン３９を保持する第２の保持部材５７、第１の保持部材５５の外周面に配設されたシール部材としてのＯリング５８等を備える。

前記第１の保持部材５５は、第１の筒状部６４、及び該第１の筒状部６４より後方に隣接させて、かつ、第１の筒状部６４より外径が大きくされた第２の筒状部６５を備える。前記第１の筒状部６４は、前記シリンダ室６０より前方において、シリンダ本体５３に対して摺動自在に配設され、所定の長さにわたってバルブピン３９を包囲する。また、前記第２の筒状部６５は、前記シリンダ室６０内において、シリンダ本体５３に対して摺動自在に配設され、内周面において、第１の筒状部６４との間に段差を形成し、該段差に抜止部５６が係止される。

また、前記空気室６１、６２は、ポートｐ１、ｐ２を介して図示されない空圧回路に接続される。そして、該空圧回路は、空気圧縮源、切換弁等を備え、該切換弁のソレノイドが図示されない制御部によって駆動される。

この場合、第１の筒状部６４が所定の長さにわたって軸方向に延在させられ、シリンダ本体５３に対して摺動させられるので、バルブピン３９を精度良く保持することができる。

また、本実施の形態においては、案内部４１と開閉シリンダ部４３とが分離させられ、連結棒４２を介して連結されるので、加熱シリンダ１１に取り付けられた案内部４１に加熱シリンダ１１の熱が伝達されても、開閉シリンダ部４３に熱が伝達されるのが抑制される。したがって、開閉シリンダ部４３として空圧式のシリンダを使用しても、空気が熱膨張するのを防止することができる。その結果、開閉シリンダ部４３を精度良く駆動することができる。

前記構成の射出装置において、制御部の開放処理手段（処理部）は、開放処理を行い、少なくとも計量工程中の所定の期間、本実施の形態においては、計量工程が開始されてから完了するまでの間、媒体供給穴３６を開放する。そのために、前記開放処理手段は、切換弁を操作し、ポートｐ２を介して空気を第２の空気室６２に供給し、ポートｐ１を介して空気を第１の空気室６１から排出し、ピストン５４を後退させ、バルブピン３９を後退させて媒体供給穴３６を開放する。なお、本実施の形態においては、切換弁が操作された後、所定の第１の遅延時間（例えば、０．２〜０．３〔秒〕）が経過した後、計量工程が開始されるので、計量工程が開始される時点で確実に媒体供給穴３６を開放することができる。したがって、計量工程が開始される時点で均一なガス抜きを行うことができる。

また、前記制御部の負圧形成処理手段（処理部）は、負圧形成処理を行い、少なくとも、前記媒体供給穴３６が開放されている期間、本実施の形態においては、計量工程が開始されてから完了するまでの期間において、前記負圧形成装置を駆動し、加熱シリンダ１１内に負圧（真空）を形成し、加熱シリンダ１１内のガスを吸引する。

したがって、前記加熱シリンダ１１内に負圧が形成されるのに伴って、加熱シリンダ１１外の空気が、空気給排口４９及び媒体供給穴３６を介して加熱シリンダ１１内に進入する。そして、加熱シリンダ１１（図１）内に進入した空気は、加熱シリンダ１１内を後退させられ、それに伴って、スクリュー１２内に後方に向けて流れるガス流が形成され、前記ガスがガス吸引路３４に向けて押し出され、加熱シリンダ１１外に矢印方向に排出される。

また、加熱シリンダ１１内のガスを十分に吸引して除去することができるので、成形品にひけ、ボイド等が発生したり、樹脂焼けが発生したりすることがなくなり、成形品に不良が発生するのを防止することができる。そして、ガスが金型装置内に流入して金型装置のエアベントを詰まらせることがなくなるので、金型装置の保守・管理を容易に行うことができる。

この間、加熱シリンダ１１の後端がシールリング３２によって密閉されるので、加熱シリンダ１１の後端から空気が進入することがない。したがって、加熱シリンダ１１内に十分な負圧を形成することができるので、ガスの吸引力を大きくすることができる。

また、前記媒体供給穴３６は、スクリュー１２を前進限位置に置いたときの、供給部Ｐ１の前端の近傍に形成されるので、圧縮部Ｐ２において樹脂が加熱され、溶融され始めるときに発生したガスを効率よく吸引することができる。

さらに、供給部Ｐ１において樹脂は溶融させられていないので、媒体供給穴３６を介して加熱シリンダ１１内に進入した空気が樹脂と反応することがない。

続いて、計量工程が完了し、射出工程が開始されると、前記制御部の閉鎖処理手段（処理部）は、閉鎖処理を行い、少なくとも射出工程中の期間、本実施の形態においては、射出工程が開始されてから完了するまでの期間において、媒体供給穴３６を閉鎖する。そのために、前記閉鎖処理手段は、切換弁を操作し、ポートｐ１を介して空気を第１の空気室６１に供給し、ポートｐ２を介して空気を第２の空気室６２から排出し、ピストン５４を前進させ、バルブピン３９を前進させて媒体供給穴３６を閉鎖する。なお、本実施の形態においては、切換弁が操作された後、所定の第２の遅延時間（例えば、０．２〜０．３〔秒〕）が経過した後、射出工程が開始されるので、射出工程が開始される時点で確実に媒体供給穴３６を閉鎖することができる。

また、前記負圧形成処理手段は、射出工程が行われている期間において、前記負圧形成装置を駆動し、加熱シリンダ１１内に負圧を形成し、加熱シリンダ１１内のガスを吸引し続ける。

このように、本実施の形態においては、射出工程が開始されてから完了するまでの期間において、媒体供給穴３６が閉鎖されるので、樹脂の種類、温度の設定等にかかわらず、媒体供給穴３６から樹脂が漏れたり、漏れた樹脂が固化したりすることがなくなり、安定した成形を行うことができる。

本実施の形態においては、ガス流形成媒体として空気を使用しているが、窒素ガス等の不活性ガスを使用することもできる。また、媒体供給穴３６は開放されたときに、加熱シリンダ１１内外を連通させるようになっていて、大気圧の空気が媒体供給穴３６を介して加熱シリンダ１１内に進入するようになっているが、圧縮された状態の空気、不活性ガス等をガス流形成媒体として供給することもできる。その場合、前記空気給排口４９媒体供給穴３６に前記空気、不活性ガス等を圧縮するための圧縮源としての図示されないポンプが接続される。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における射出装置の断面図である。本発明の実施の形態における開閉装置の断面図である。

符号の説明

１１加熱シリンダ
１２スクリュー
１５樹脂供給口
１８ホッパ
３２シールリング
３４ガス吸引路
３６媒体供給穴
３７開閉装置

Claims

（ａ）所定の位置に成形材料供給口が形成され、該成形材料供給口を介して成形材料が供給されるシリンダ部材と、
（ｂ）該シリンダ部材内において回転自在に配設され、回転に伴って、成形材料を可塑化する計量部材とを有するとともに、
（ｃ）前記シリンダ部材の所定の箇所にガス流媒体形成穴が形成され、
（ｄ）該ガス流形成媒体穴を開閉する開閉装置が配設されることを特徴とする可塑化装置。
少なくとも計量工程の所定の期間、前記開閉装置を開放する開放処理手段を有する請求項１に記載の可塑化装置。
少なくとも射出工程中、前記開閉装置を閉鎖する閉鎖処理手段を有する請求項１に記載の可塑化装置。
前記シリンダ部材の後端に配設され、シリンダ部材内を密閉するシール部材を有する請求項１に記載の可塑化装置。
前記ガス流形成媒体穴に負圧形成装置が接続される請求項１に記載の可塑化装置。
少なくとも前記開閉装置が開放されている間、負圧形成装置によって、シリンダ部材内に負圧を形成する負圧形成処理手段を有する請求項１に記載の可塑化装置。
所定の位置に成形材料供給口が形成され、該成形材料供給口を介して成形材料が供給されるシリンダ部材、及び該シリンダ部材内において回転自在に配設され、回転に伴って、成形材料を可塑化する計量部材を有し、前記シリンダ部材の所定の箇所にガス流媒体形成穴が形成され、該ガス流形成媒体穴を開閉する開閉装置が配設された可塑化装置の制御方法において、
少なくとも射出工程中、前記開閉装置を閉鎖することを特徴とする可塑化装置の制御方法。