JP2010214839A - 射出成形機におけるパージ制御 - Google Patents

Abstract

【課題】 特別な機構を設けることなく金型等の部材にパージ樹脂を付着させず、またパージ作業を行う度に金型の移動位置を通常成形時とは別途設定する必要のない、作業性を向上した射出成形機のパージ動作方法を提供する。
【解決手段】 固定側金型と、該固定側金型と当接する面を有し固定側金型との間にキャビティを形成する可動側金型との一対の金型を有し、前記金型を開いた状態でパージを行う射出成形機のパージ動作方法であって、パージ動作開始の指令によって前記金型を通常の成形時における型開き位置とは異なる位置に移動させてパージを行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、射出成形機に属するもので、特にパージ時の金型等の動作方法に関するものである。

射出成形機は、樹脂を溶融・混練して金型に射出する射出機構部と、金型を開閉し射出機構部に対して型締めした状態で固定保持し得る型締め機構部とを有している。

操作手順は、射出成形機にカセット型の金型をセットし、射出シリンダやノズル、および金型等の温度設定を行う。続いて材料をホッパーにセットし、射出シリンダ等の温度が設定された成形温度に到達したらパージ作業を行い、溶融樹脂が射出シリンダに連結されたノズルからスムーズに射出されるか確認する。その後、射出圧力などの成形条件設定を行い、成形動作を開始する。

パージ作業は、残留樹脂の排出であるため、金型の開閉等を伴う通常の成形動作と同様の動作をする必要がないため、可動側金型を固定側金型に対して後退させて金型を開いた状態のままで行う。このとき、可動側金型がある位置まで後退していないと、パージ作業による樹脂が可動側金型の固定側金型との当接面に付着し、これにより型締めがしっかり行われず、金型の損傷や成形品不良を起こしてしまうことがある。また、射出成形機は、成形品を金型から取り出すための部材として、金型の型開きに伴ってキャビティから成形品を押し出すイジェクタピンを有している。このようなイジェクタピンに溶融樹脂が飛散しても部材の損傷等を引き起こすこととなってしまう。

特許文献１では、パージ用に駆動するシャッター機構を別途設けて、パージ中は、シャッターにより射出機構部と金型との間に壁を作るようにして、樹脂が作業者や金型に飛散しないような構成を有している。
特開平５−２３７８７４号 公報

しかし、上記従来例における射出成形機は、溶融樹脂の飛散を防止するのにシャッター機構を別途設けなければならなかった。
また、別の問題として、パージングを行うたびに金型を所定位置まで別途移動させなければならず作業が煩雑であるという問題があった。

そこで、本発明は上述の課題に鑑み、樹脂換え用の別の機構を必要とせずにパージによる樹脂の部材への付着を防ぐとともに、作業性を向上するパージ動作方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、固定側金型と、該固定側金型と当接する面を有し前記固定側金型との間にキャビティを形成する可動側金型からなる金型と、可塑化した材料を前記キャビティ内に射出する射出手段と、前記可動側金型を駆動する金型駆動手段と、を有する射出成形機と、
前記可動側金型を固定側金型より開いた状態でパージを行う射出成形機のパージ動作方法であって、
パージ動作開始の指令によって前記金型駆動手段が駆動して、前記可動側金型を通常の成形時における型開き位置とは異なる位置に移動させてから、前記射出手段による射出を行うことを特徴とする。

本発明によれば、パージ用の別の機構を必要とせずにパージ樹脂の部材への付着を防ぐことができる。また、パージにおける作業性を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態における射出成形機の外観斜視図を図１に示す。射出成形機は型締め手段１５、材料供給手段１７、可塑化手段１３、金型、射出手段１４を有している。図２に可塑化手段１３および射出手段１４とその周辺の内部構造を表す断面図を示す。

まず、本実施形態における材料の可塑化機構について簡潔に説明する。可塑化手段１３は、バレル１８と、このバレル１８に重ね合わされるロータ１９と、バレル１８およびロータ１９を加熱するヒータと、ロータ１９を駆動回転させるロータ駆動モータ２４とを有している。

ケーシング２７内に回転自在に収容されたロータ１９は、バレル１８の一端面に摺接する端面を有し、この端面にはロータの回転軸線の半径方向に延在する螺旋溝が形成されており、バレル１８との摺接面との間に樹脂の可塑化通路２５を形成している。この螺旋溝は、外側端部から樹脂が供給されると共に、内側端部がバレル１８の流路２６の開口端に連通するようになっている。

本実施形態におけるバレル１８は流路２６がその中央部に開口し、内部に図示していないヒータが埋設されている。このヒータに対する通電を制御することによって、流路２６および可塑化通路２５内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させる。

ロータ１９は、ロータ駆動モータ２４が駆動伝達機構を介してロータ１９に連結されており、ロータ駆動モータ２４の作動によって、螺旋溝を有するロータ１９の端面とバレル１８の一端面とが密接した状態のまま、流路２６を中心として駆動回転する。

このような構成の下、ペレット状をなす樹脂は、ケーシング２７に取り付けられた材料供給手段１７のホッパー内に貯溜されており、ここからケーシング２７を介してロータ１９の螺旋溝の外側端部へと供給される。そして、ロータ駆動モータ２４の作動によるロータ１９の回転に伴い、螺旋溝の外側端部から可塑化通路２５内を移動する。同時に、ヒータからの熱を受けて樹脂の軟化溶融が進行し、バレル１８の一端面に対する樹脂の粘性抵抗が増大する結果、樹脂は圧力上昇を伴って、可塑化混練されつつ螺旋溝の内側端部へと流動することとなる。

そして螺旋溝の内側端部に到達した溶融樹脂は、ここからバレル１８側の流路２６へと流入し、可塑化通路２５側への樹脂の逆流を防止するための逆止め弁２９を介してチャンバ２８内に蓄えられる。チャンバ２８は流路２６に連通しており、バレル１８に流路２６の側方に延在して画成されている。

続いて、本実施形態における射出機構について簡潔に説明する。本実施形態における射出手段１４は、射出用モータ２１と、射出プランジャ２０と、射出用モータ２１の駆動力を射出プランジャ２０に伝達するための伝達部３０と、前記流路２６の終端に連通するノズル１２と、を有している。ノズル１２が配されている固定側金型１には不図示のヒータが設置されている。

射出プランジャ２０は、前記チャンバ２８に摺動自在に嵌合しており、伝達部３０を介して連結される射出用モータ２１の作動によって、チャンバ２８内に介在する樹脂を流路２６、ノズル１２側に所定量ずつ圧送する。本実施形態では、射出用モータ２１の作動により発生した回転駆動を、伝達部３０と連結したボールねじ２２にて直進駆動に変換して射出プランジャ２０を駆動させる機構としている。伝達部３０としては歯車３０ａ〜３０ｄを使用しているが、歯付きベルトなど任意の動力伝達機構を採用することができる。

先端がキャビティ１０に臨むノズル１２は流路２６の終端に連結されており、プランジャ２０の前進（ノズル１２側への移動）によりチャンバ２８から圧送された所定量の樹脂をゲートから射出する。

図５は本実施形態における射出成形機の制御ブロック図である。１００は射出成形機を駆動制御する制御装置、１０５は演算処理用のＣＰＵ、１０２は射出成形機の制御プログラムおよび演算データを格納するＲＯＭ、１０３は制御プログラムや演算データの一時記憶用に使用されるＲＡＭである。１０１は各成形条件や成形回数などを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ、１０７は射出および型締め用のサーボモータを駆動するサーボアンプ、１０４はサーボアンプ１０７を制御するＦＰＧＡ、１０６はサーボモータを駆動するモータドライバである。１０８はオペレータとのインタフェースを行うための表示装置の機能と操作手段としてのタッチパネルの機能とを有するＬＣＤ、１０９は補助操作手段としてのスイッチである。

ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０２に格納されているプログラムを読み込み、ワークエリアとして、ＲＡＭ１０３を使用しながら成形機を制御する。ユーザーからスイッチ１０９で指示を受け、ＬＣＤ１０８に状態等を表示する。また、温度センサ１１２、温度センサ１１３から温度を取得し、バレル２２のヒータ１１０、ノズル４０を昇温する固定側金型１のヒータ１１１を制御しこれらヒータのＯＮ／ＯＦＦを行う。射出および型締め用のモータを制御するときは、ＦＰＧＡ１０４を通して、サーボアンプ１０７に指令を出して行う。前記ＦＰＧＡ１０４から前記サーボアンプ１０７へ対する指令には、速度制御、位置制御、トルク制御を選択できる。

図３に本実施形態における型締め手段を示す。
本実施形態における型締め手段１５は、ベース１１と、ベース１１に取り付けられた型締め用モータ３と、可動プラテン５と、この可動プラテン５と型締め用モータ３とを機械的に接続するボールねじ機構４とを有する。ボールねじ機構４は、型締め用モータ３に連結されるボールねじ軸４ａと、可動プラテン５に取り付けられるボールナット４ｂとを有する。

可動側金型２を保持する可動プラテン５は、ベース１１に突設されたタイバー９に対して摺動自在に嵌合され、型締め用モータ３を正逆転させてボールねじ軸４ａを駆動して、型締め位置となる前進端と、型開き状態となる後退端との間を往復動する。また、型締めの際に可動プラテン５を介して可動側金型２に与えられる駆動トルクは、型締め用モータ３に供給される電流値を変更することによって制御される。

可動側プラテン５には、成形品を可動側金型２から取り出すためのイジェクタ機構１６が組み込まれている。本実施形態におけるイジェクタ機構１６は、可動側金型２を摺動可能に貫通してキャビティ１０に挿通するように設けられたイジェクタピン７と、イジェクタピン７が固着されたイジェクタプレート８ａと、イジェクタプレート８ａに固着され可動側金型２に挿嵌する支持棒に組み込まれたバネ６と、イジェクタプレート８ａと固着されたイジェクタプレート８ｂとを有している。型締めの状態において、イジェクタピン７はその先端部がキャビティの壁面の一部をなすようにバネ６により付勢されている。

型締め用モータ３の作動によって可動プラテン５が後退して金型の型開きが行われる際、可動側プラテンの後退によって、可動プラテン５に挿通可能に設けられたボールねじ軸４ａの端部がイジェクタ機構１６のスラストベアリングに当接して、イジェクタプレート８ａ・８ｂをバネ６の付勢力に抗してキャビティ１０側に押し込む。これによって、イジェクタピン７が可動側金型２に対して相対的に移動して、イジェクタピン７の先端が可動側金型２の固定側金型１との当接面２ａより突出する。これにより、成形動作によって成形された成形品を可動側金型２の外に突き出して成形品が取り出せるようになっている。

パージングは、金型を開いた状態で射出手段１４を駆動させて行うため、パージ動作時において、可動側金型２は、当接面２ａに溶融樹脂が付着しないように所定の位置まで後退させて行う。このとき、通常の成形動作における型開き位置と同位置まで可動側金型２を後退させてしまうと、イジェクタピン７が当接面２ａから突出した状態となり、パージ樹脂がイジェクタピン７に付着する可能性がある。すると掃除の手間を要するだけでなく、部材の損傷等を引き起こし正常な機構動作が妨げられてしまう原因となる。

そのため、パージング時の可動プラテン５および可動側金型２の後退位置を、当接面２ａに溶融樹脂が付着しないような位置で、かつイジェクタピン７が可動側金型の当接面２ａから突出しない位置に設定する。さらに、このパージング時の可動側金型２の移動位置を、パージングを行う度にその都度設定し移動させなければならなかったのを、パージ開始のスイッチを押下することで自動的に移動させるようにした。このような可動側金型２の所定位置は、一度調整しＬＣＤ１０８により設定すればそれを記憶し、変更も可能である。

なお、オペレータはＬＣＤ１０８から、この金型の自動位置調整を利用するか否かを選択できるようにしても良い。また、さらには上記のようにＬＣＤ１０８により設定された可動プラテン５の後退位置が適切な位置でない場合には、エラーメッセージを表示するようにしても良い。

図４は本実施形態における射出成形機のパージ時の制御の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１で原点出し等の動作前チェックを行いパージングが開始されると、ステップＳ２で現在の可動側金型２の位置を確認する。

ステップＳ３で、可動側金型２の位置が、可動側金型２に樹脂がかからない程度に固定側金型１より後退した位置で、かつイジェクタピン７が可動側金型２の当接面２ａから突出しない所定位置にあるか判断する。可動側金型２がこの所定位置にある場合には、ステップＳ６に進み、射出を実行する。

ステップＳ３で可動側金型２が前記所定位置にない場合にはステップＳ４を実行する。ステップＳ４では、可動側金型２を前記所定の位置に移動させるようにサーボアンプ１０７に対して位置指令を出力し、位置制御を行う。

ステップＳ５の判断で可動側金型２の位置チェックを行い、前記所定位置まで到達したらステップＳ６に進み、射出を行う。ステップＳ７でパージ動作時における計量動作を行う。

ステップＳ８で終了要求がきたかを判断し、終了要求がある場合はステップＳ９へ進みパージ処理を終了し、終了要求がない場合は続けてステップＳ６からの処理を実行する。終了の要求は作業者がパージ停止のボタンで終了させるほか、予め射出プランジャの駆動回数を設定することによって行う。

以上説明したように、型締め機構で位置制御することで、パージング用の別機構を設けることなく、金型や、射出手段と金型との間に介在する部材にパージ樹脂が飛散するのを防止する。また、パージングにおける、金型の位置チェック、位置調整、および射出手段の計量動作、射出動作を含む、複雑な一連の作業を、１ボタンで行うことができるようにすることによって、作業性を向上することができる。なお、型開きの状態において射出手段と金型との間に介在する部材としては、上述した実施形態ではイジェクタピンを用いて説明したが、これに限らず、各種成形機の構成に依る。

なお、上述した実施形態における材料供給手段１７や可塑化手段１３や射出手段１４、イジェクタ機構１６等の構成は一例であり、他の既知の射出成形機と同じ構成のものを採用することが可能である。例えば、上述した実施形態では、可塑化手段１３としてバレルおよびロータを用いた、いわゆるスクロールタイプの射出成形機について説明したが、樹脂材料を混練するスクリューやプランジャを用いた一般的なタイプの射出装置を用いた射出成形機に本発明を適用することも当然可能である。その他、上述した実施形態における事項は、本発明を限定するものではなく、本発明とは直接的に関係のない部分を含めて、特許請求の趣旨に鑑み任意に変更し得るものである。

本発明によるパージ動作方法を実施し得る射出成形機の―実施形態の外観を表す立体投影図である。 図1 に示した実施形態における可塑化手段および射出手段を含む主要部の内部構造を模式的に表す破断平面図ある。 図１に示した実施形態における型締め手段の主要部の断面図である。 本実施形態における射出成形機のパージ時の制御の流れを示すフローチャートである。 本実施形態における射出成形機の制御ブロック図である。

１． 固定側金型
２． 可動側金型
３． 型締め用モータ
５． 可動側プラテン
６． バネ
７． イジェクタピン
８． イジェクタプレート

Claims (3)

1. 固定側金型と、該固定側金型と当接する面を有し前記固定側金型との間にキャビティを形成する可動側金型からなる金型と、可塑化した材料を前記キャビティ内に射出する射出手段と、前記可動側金型を駆動する金型駆動手段と、を有する射出成形機と、
   前記可動側金型を固定側金型より開いた状態でパージを行う射出成形機のパージ動作方法であって、
   パージ動作開始の指令によって前記金型駆動手段が駆動して、前記可動側金型を通常の成形時における型開き位置とは異なる位置に移動させてから、前記射出手段による射出を行うことを特徴とするパージ動作方法。
   
2. 前記射出成形機は、前記可動側金型内を摺動可能に貫通し、前記金型の型開きによって前記可動側金型の前記固定側金型との当接面に突出する成形品突き出し用のイジェクタピンをさらに有し、
   前記通常の成形時における型開き位置と異なる位置は、前記イジェクタピンの先端を前記可動側金型の当接面より内部に収めた位置であることを特徴とする請求項１に記載のパージ動作方法。
   
3. 固定側金型と、該固定側金型と当接する面を有し前記固定側金型との間にキャビティを形成する可動側金型からなる金型と、可塑化した材料を前記キャビティ内に射出する射出手段と、前記可動側金型を駆動する金型駆動手段と、前記可動側金型の通常の成形時における型開き量とは異なる型開き量を記憶する記憶手段と、を有することを特徴とする射出成形機。
   
   

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