JP2008143022A - Injection device and operating method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、成形材料を可塑化して溶融材料となす射出装置及び射出装置の運転方法に関するものである。 The present invention relates to an injection apparatus that plasticizes a molding material into a molten material, and an operation method of the injection apparatus.
樹脂等の成形材料をスクリュを嵌挿した加熱筒内で可塑化して溶融材料となし、それを金型キャビティに射出する射出成形において、可塑化工程では成形材料の溶融に伴ってガスや水分が発生する。それらは、溶融材料とともに金型キャビティへ射出される結果、成形品の表面にシルバーストリークを発生させる、成形品の変色を惹起させる、金型キャビティ面にガス成分からなる異物を附着させる等の問題が生ずる。そのため、従来は、スクリュの中間部に減圧部を設けその位置に対応する加熱筒壁にベント口を設けて脱気するベント式が採用された。しかしながら、ベント式は、スクリュ・加熱筒が複雑となりコスト高になるとともに、複雑な構成に基づいた成形材料の滞留が問題となる。 In injection molding in which a molding material such as resin is plasticized in a heating cylinder fitted with a screw to form a molten material, which is injected into a mold cavity, in the plasticizing process, gas and moisture are generated as the molding material melts. appear. As a result of being injected into the mold cavity together with the molten material, problems such as causing silver streaks on the surface of the molded product, causing discoloration of the molded product, and attaching foreign substances consisting of gas components to the mold cavity surface, etc. Will occur. Therefore, conventionally, a vent type in which a decompression portion is provided in the middle portion of the screw and a vent port is provided in the heating cylinder wall corresponding to the position to deaerate has been adopted. However, in the vent type, the screw and the heating cylinder are complicated and the cost is increased, and the retention of the molding material based on the complicated configuration becomes a problem.
ベント式のこのような課題を解決するものとして、例えば特許文献1がある。特許文献1は、スクリューが正逆回転可能でかつ軸方向前後に移動可能に内蔵された加熱シリンダ基端の樹脂材料供給部に吸引孔を設け、この吸引孔と外部の真空吸引装置とを配管し、樹脂材料の混練・可塑化時にスクリューを正転・後退及び逆転・前進を繰返して樹脂材料から発生するガス分を加熱シリンダ基端部に誘導し、該基端部から吸引孔を通じて加熱シリンダ外部へ放出するスクリュー式射出成形機のベント機構に関する。しかしながら、特許文献1の技術によれば、可塑化時にスクリューを正転・後退及び逆転・前進を繰返して樹脂材料から発生するガス分を放出するため、可塑化作用が不安定となり、均一な溶融樹脂材料が得られないのである。 For example, Patent Document 1 discloses a solution to such a vent type problem. In Patent Document 1, a suction hole is provided in a resin material supply portion at the base end of a heating cylinder which is built in such a manner that the screw can rotate forward and backward and move back and forth in the axial direction, and this suction hole and an external vacuum suction device are connected to a pipe. When the resin material is kneaded or plasticized, the screw is rotated forward / backward and reverse / forward repeatedly to induce the gas generated from the resin material to the heating cylinder base end, and from the base end through the suction hole, the heating cylinder The present invention relates to a vent mechanism of a screw type injection molding machine that discharges to the outside. However, according to the technique of Patent Document 1, since the gas generated from the resin material is released by repeating forward / reverse and reverse / forward during the plasticization, the plasticizing action becomes unstable and uniform melting. A resin material cannot be obtained.
また、本発明のように、計量工程後にスクリュを逆回転させるものには、例えば特許文献2がある。特許文献2は、加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューと、該スクリューの先端に配設されたスクリューヘッドと、該スクリューヘッドの周囲に配設され、射出工程時における樹脂の逆流を防止する逆止リングと、前記スクリューを進退させる進退駆動手段と、前記スクリューを正回転及び逆回転させる回転駆動手段と、制御装置とを有するとともに、該制御装置は、計量工程が完了してから射出工程を開始するまでに、設定期間だけ遅延させて前記スクリューを逆回転させる逆回転手段と、前記スクリューを逆回転させている間にスクリュー位置を保持するスクリュー位置保持手段とを備える射出装置に関するものである。しかしながら、特許文献2は、溶融樹脂の計量が正確に行われているときでも、その溶融樹脂を射出するとき、逆止リングのシールまでの移動中に溶融樹脂が逆流し、実際に射出される溶融樹脂の量が変動するのを防ぐため、計量完了から遅延時間後スクリューを逆転させて逆止リングを予めシール位置まで移動させておくものである。そのため、特許文献2は、その目的と構成を本発明のものとは異にするのである。
本発明は、上記した事情に鑑みて発明されたものであって、容易かつ効果的に溶融材料の脱気を簡易な構成で実施可能とする射出装置とその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention was invented in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an injection apparatus that can easily and effectively perform degassing of a molten material with a simple configuration and an operation method thereof. To do.
本発明は、後端部から供給された成形材料をスクリュと協働して可塑化し溶融材料となす加熱筒と、該加熱筒の内孔に回転往復動可能に嵌挿された前記スクリュと、該スクリュを回転駆動して前記成形材料を可塑化するとともに可塑化が終了した直後前記スクリュを前記可塑化の回転方向とは反対の方向に所定回転角だけ回転させて前記溶融材料を減圧させる回転手段と、前記スクリュを前後進させるとともに前記溶融材料の減圧時に前記スクリュを移動しないように保持する前後進手段と、前記溶融材料の減圧時に発生する排気体を排出する排気手段とを備える射出装置に関する。 The present invention comprises a heating cylinder that plasticizes a molding material supplied from a rear end portion into a molten material in cooperation with a screw, and the screw that is rotatably inserted into an inner hole of the heating cylinder, Rotating the screw to plasticize the molding material, and immediately after the plasticization is completed, the screw is rotated by a predetermined rotation angle in a direction opposite to the plasticizing rotation direction to decompress the molten material. An injection device comprising: means, forward / reverse means for moving the screw forward and backward and holding the screw so as not to move when the molten material is depressurized, and exhaust means for discharging an exhaust body generated when the molten material is depressurized About.
本発明の射出装置とその運転方法によれば、容易かつ効果的に溶融材料の脱気を簡易な構成で実現可能とする。 According to the injection device and the operating method of the present invention, it is possible to easily and effectively realize the degassing of the molten material with a simple configuration.
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、可塑化中の状態を示す射出装置の断面図である。図2は、スクリュを逆回転駆動したときの加熱筒とスクリュの状態を示す断面図である。図3は、本発明の射出装置の運転方法を示す流れ図である。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an injection apparatus showing a state during plasticization. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the state of the heating cylinder and the screw when the screw is driven in reverse rotation. FIG. 3 is a flowchart showing the operation method of the injection apparatus of the present invention.
射出装置1は、前端面にノズル2を螺着し後端部に落下口17から供給される成形材料27を通過させる貫通孔を有し貫通孔からノズル2へ連通する内孔29を備えた加熱筒3と、加熱筒3の内孔29に回転往復動可能に嵌挿されたスクリュ4と、加熱筒3を前面に固着し落下口17が穿孔されたハウジング8と、ハウジング8の上面で落下口17に連通するように固着され成形材料27の搬送量を調節する調節手段31と、調節手段31の上面に固着され調節手段31に連通する内部を気密に維持しつつ成形材料27を調節手段31に供給する供給手段22と、スクリュ4を回転自在かつ軸方向移動不能に取り付ける可動盤15と、可動盤15の後面に固着されその出力軸がスクリュ4に接続されてスクリュ4を回転駆動するサーボモータ等からなる回転手段16と、可動盤15に設けたボールナット14に螺合しハウジング8に回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられたボール螺子13と、ボール螺子13をプーリ10,12及びベルト11を介して回転駆動するサーボモータ等からなる前後進手段9とから構成される。
The injection device 1 includes an
供給手段22は、上面に材料投入口26を有し下面は調節手段31に連通する開口を有する筒状の供給筒23と、供給筒23の上部と下部で水平方向に移動して供給筒23の内部空間を開閉自在に区画するシャッタ24,25とからなる。材料投入口26から投入された成形材料27は、閉鎖したシャッタ24の上面に堆積する。次に、シャッタ25を閉鎖した後、シャッタ24を開放することによりシャッタ24の上面に堆積した成形材料27はシャッタ25の上面に落下して堆積する。そして、シャッタ24を閉鎖した後、シャッタ25を開放することによりシャッタ25の上面に堆積した成形材料27は調節手段31に供給される。このように、シャッタ24又はシャッタ25のいずれかのシャッタが閉鎖しているので、供給手段22は調節手段31に対して常時気密を保ちつつ成形材料27を供給することが可能となる。
The supply means 22 has a
調節手段31は、供給手段22に連通する上部開口と、ハウジング8上面の落下口17開口部に連通する下部開口と、該下部開口の対向部に穿孔した貫通孔である排気手段21とを有する搬送筒18に、回転可能にフィードスクリュ19を嵌挿したものである。フィードスクリュ19は、モータ20で変速可能に駆動され、供給手段22から流入した成形材料27を落下口17まで、成形材料27の材質や種類あるいは加熱筒3の内孔29における溶融状態に応じて適宜設定された回転速度で回転制御される。すなわち、溶融材料の粘度が高い成形材料27は比較的低速に、また、嵩高の成形材料27は比較的高速に制御される。いずれにしても、加熱筒3の内孔29のスクリュ4後部における未溶融の成形材料27は、調節手段31によって制限・制御されて供給されるので、調節手段31を設けず落下口17に成形材料27を堆積させるような場合と比較して少量しか存在しない。
The adjusting means 31 has an upper opening that communicates with the supply means 22, a lower opening that communicates with the opening of the
スクリュ4は、小径の基部と、大径の先端部と、小径と大径をテーパー状で連結した中間部とからなるスクリュ軸5の外周に、外径が内孔29の内径より僅か小さくなるようにフライト6を螺旋状に連続して巻きつけた形状のものである。そして、基部はフィードゾーン、中間部はコンプレッションゾーン、先端部はメータリングゾーンとそれぞれ称される。
The
次に、可塑化の工程について図3の流れ図の工程番号を付記しながら、詳細に説明する。可塑化が開始する(S1)と、フィードゾーンに供給された成形材料27は、図1に示すように、スクリュ軸5の上方には殆んど存在しない状況となる。この状態で成形材料27は、正回転(RN)するスクリュ4の先端方向へ正進行(AN)するフライト6と内孔29壁面とから熱量を受けつつ混練されてコンプレッションゾーンに搬送される。成形材料27は、コンプレッションゾーンに到達する前後から溶融し初め、コンプレッションゾーンで圧縮されて溶融材料28となり、その割合は搬送が進むにしたがって多くなる。溶融材料28は、フライト6の正進行(AN)方向前方の壁面から搬送力を受けるので、その壁面に集中して堆積する。溶融材料28は、メータリングゾーンに到達するときには、略全体が溶融状態となるとともに、スクリュ軸5、フライト6及び内孔29の壁面で形成される空間を空隙なく充填する。
Next, the plasticizing process will be described in detail while adding the process numbers in the flowchart of FIG. When the plasticization starts (S1), the
このような可塑化の工程において、溶融材料28はスクリュ4の前方に押出され、ノズル2は図示しない金型に当接されるか、又は、図示しないシャフトオフバルブで閉塞されるので、溶融材料28はスクリュ4前方の内孔29内に貯留される。溶融材料28は、前記したように、フライト6の正進行(AN)に基づいて圧力を有しているので、スクリュ4は前後進手段9が生成する背圧力に抗して後退する。この後退距離は、成形品の容積に応じて予め設定してあり、スクリュ4はその計量設定値まで到達した(S2)ときに正回転(RN)を停止して可塑化が終了する(S3)。その後直ちに、スクリュ4は可塑化時の正回転(RN)の回転方向とは反対の逆回転(RR)の回転方向で回転を開始する(S4)。この回転角度は、360度以上が好ましい。そのため、制御装置30は、回転手段16に設けた回転角度検出器からの信号がスクリュ4の回転角度360度に相当するときを1と見なす設定値を有し、この設定値は整数で設定できるようにした。そのため、スクリュ4は、制御装置30で設定した所定の回転数だけ逆回転(RR)することができる。このように構成することにより、3桁以上要する設定値が1桁で済み、概念的にも解り易いことから、スクリュの逆回転角度の設定が極めて容易になった。
In such a plasticizing process, the
スクリュ4を逆回転(RR)させるときには、スクリュ4が前後進せず可塑化終了した位置を保持するように、前後進手段9であるサーボモータを位置決め制御してサーボロックする(S5)。前後進手段9がサーボモータではなく油圧シリンダ装置であるときには、油圧シリンダのピストンで区画された両部屋を圧油で密閉するかサーボ弁で位置決め制御する。このようにしないと、逆回転(RR)するスクリュ4は、雌ねじ状態となっている溶融材料28によって前進移動させられるのである。
When the
スクリュ4が逆回転(RR)すると、図2に示すように、フライト6は逆進行(AR)方向に進行する。これにより、溶融材料28の蓄圧は解除されるとともに、フライト6の正進行(AN)方向前方の面に集中して堆積していた溶融材料28は、その面から混練されつつ離隔する。そのため、溶融材料28中に包含されていたガス、空気、水分等の排気体が放出される。スクリュ4の逆回転(RR)の回転速度は、一例として60RPMであるが、回転速度が速い方が排気体は多く放出される傾向がある。放出された排気体は、フライト6間に空隙のあるスクリュ4の後部へ流動し、落下口17を経由して排気手段21から排出される。このとき、スクリュ4のコンプレッションゾーンの位置に対応する加熱筒3の中間部に設けたガス供給口7から、窒素ガス等の不活性ガスを加圧して供給すると、排気体の排出流路が容易に確保されるとともに、溶融材料28の酸化・焼け現象を防止する点で効果的である。また、フィードゾーンにおける成形材料27の堆積量を少なくして排気体の通過を容易にするため、調節手段31のフィードスクリュ19の回転速度を、スクリュ4が計量設定値の所定距離手前に到達したときに、比較的低速に切換えるようにすると効果的である。
When the
排気手段21には図示しない真空ポンプが接続されている。スクリュ軸5がハウジング8から突出する部分にはシール部32が設けられ、供給手段22は搬送筒18内を気密に構成した調節手段31に気密に固着されている。また、ハウジング8に対して、加熱筒3と調節手段31は気密になるように固着されている。したがって、成形材料27は、その投入後から溶融に至るまで真空ポンプで減圧された減圧雰囲気の下で実行される。なお、真空ポンプを接続せず、排気手段21から排気体を大気に直接排出するようにしてもよい。そのときは、供給手段22とシール部32は不要となる。そして、シール部32が設けられないときは、内孔29はその延長としてハウジング8の後面に開口することになり、排気体をその開口から排出可能な排気手段ともなる。さらにまた、調節手段31を設けないことも可能である。このときは、成形材料27はフィードゾーンを充満するが、成形材料27は未溶融状態であり、成形材料27のペレット間の間隙を介して排気体を排出することができる。このときの排気手段21は、前記のような内孔29の開口(真空ポンプを設けないとき)となるか又は、落下口17に連通するようにハウジング8に穿孔した孔(真空ポンプを設けるとき)となる。
A vacuum pump (not shown) is connected to the exhaust means 21. A
スクリュ4の逆回転(RR)の回転角を回転手段16に設けた回転角度検出器の信号で検出し、その値が設定値に到達したとき(S6)、スクリュ4の逆回転(RR)を停止させる(S7)。その後、ノズル2からの溶融材料28の鼻たれを防止するため、スクリュ4を僅か後退させるサックバックを必要に応じて行う。なお、溶融材料28からの排気体の放出を促進させるため、スクリュ4を可塑化終了直後、逆回転(RR)方向に所定回転角だけ回転させた後、再び正回転(RN)及び逆回転(RR)を所定回数繰返し行うようにしてもよい。このときの正回転(RN)及び逆回転(RR)中においても、スクリュ4は前後進不能となるよう前後進手段9で保持される。
When the rotation angle of the reverse rotation (RR) of the
この発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be added and implemented without departing from the spirit of the invention.
1 射出装置
2 ノズル
3 加熱筒
4 スクリュ
5 スクリュ軸
6 フライト
7 ガス供給口
8 ハウジング
9 前後進手段
10,12 プーリ
11 ベルト
13 ボール螺子
14 ボールナット
15 可動盤
16 回転手段
17 落下口
18 搬送筒
19 フィードスクリュ
20 モータ
21 排気手段
22 供給手段
23 供給筒
24,25 シャッタ
26 材料投入口
27 成形材料
28 溶融材料
29 内孔
30 制御装置
31 調節手段
32 シール部
RN 正回転
RR 逆回転
AN 正進行
AR 逆進行
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
可塑化の終了直後に、前記スクリュを可塑化の回転方向である正回転とは反対の逆回転方向に所定回転角だけ回転させて前記溶融材料を減圧させ、そのとき発生した排気体を排気手段から排出させることを特徴とする射出装置の運転方法。 An injection device having a heating cylinder that plasticizes a molding material supplied from a rear end portion into a molten material in cooperation with a screw, and the screw that is inserted into an inner hole of the heating cylinder so as to be able to rotate and reciprocate. In driving method,
Immediately after the end of plasticization, the screw is rotated by a predetermined rotation angle in the reverse rotation direction opposite to the normal rotation that is the rotation direction of plasticization to depressurize the molten material, and the exhaust body generated at that time is exhausted. A method of operating an injection device, characterized in that the discharge device is discharged.
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