JP2013256028A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形材料の溜まり状態を精度良く検出することができる射出成形機の提供。
【解決手段】 シリンダ内に成形材料を供給するフィーダと、該シリンダ内を軸方向に移動するスクリューとを有する射出成形機であって、前記フィーダは、前記シリンダ内に連通する筒状の案内部であって、成形材料が前記シリンダ内へと下方に落下する案内部を備え、前記案内部には、回転体が設けられ、前記回転体の回転態様に基づいて、前記案内部における前記成形材料の溜まり状態を検出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シリンダ内に樹脂を供給するフィーダと、該シリンダ内を軸方向に移動するスクリューとを有する射出成形機に関する。

従来から、この種の射出成形機自体は知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３５１６６１号公報

ところで、この種の射出成形機では、ホッパに投入された粒状の成形材料（樹脂ペレット等）は、フィーダを介してスクリューに送られ、可塑化・計量工程を経て射出される。フィーダからの成形材料の供給量を調整することで計量時間の調整が可能であり、また、フィードスクリューの回転数とスクリューの回転数の比率（同期率）を最適化することにより成形品の重量バラツキを抑えた成形を行うことができる。しかしながら、スクリューの回転数に対してフィードスクリューの回転数が高すぎると成形材料はスクリューの上方に溜まっていき溢れ出すことがある。これは、特に成形条件が定まっていない成形条件出しの際に生じやすい。

そこで、本発明は、成形材料の溜まり状態を精度良く検出することができる射出成形機の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、シリンダ内に成形材料を供給するフィーダと、該シリンダ内を軸方向に移動するスクリューとを有する射出成形機であって、
前記フィーダは、前記シリンダ内に連通する筒状の案内部であって、成形材料が前記シリンダ内へと下方に落下する案内部を備え、
前記案内部には、回転体が設けられ、
前記回転体の回転態様に基づいて、前記案内部における前記成形材料の溜まり状態を検出することを特徴とする、射出成形機が提供される。

本発明によれば、成形材料の溜まり状態を精度良く検出することができる射出成形機が得られる。

本発明の射出成形機に用いられてよい射出装置３１の一例を示す図である。 一実施例（実施例１）による溜まり検出機構１００を示す図である。 他の一実施例（実施例２）による溜まり検出機構２００を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の射出成形機に用いられてよい射出装置３１の一例を示す図である。射出成形機は、型締装置及び射出装置３１を有する。型締装置は、固定金型が取り付けられる固定プラテン、及び可動金型が取り付けられる可動プラテンを備え、トグル機構が可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。尚、金型装置は、固定金型と可動金型とにより構成される。また、型締装置は、リニアモータを用いた電磁式の型締装置であってもよいし、型締用シリンダを用いた型締装置であってもよい。

射出装置３１は、加熱シリンダ１７と、該加熱シリンダ１７の前端に配設された射出ノズル１８と、加熱シリンダ１７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２０と、加熱シリンダ１７の外周に取り付けられたヒータｈ１１〜ｈ１３と、加熱シリンダ１７の後方に配設された駆動装置１０１とを含む。駆動装置１０１は、射出用モータや計量用モータを含む。

スクリュー２０は、スクリュー本体５２と、該スクリュー本体５２より前方に配設された射出部４６とからなり、後端の軸部５１を介して駆動装置１０１と連結される。スクリュー本体５２は、フライト部４５、及び前端において、フライト部４５に対して着脱自在に配設された圧力部材５４を備え、フライト部４５は、棒状の本体部分４５ａ、及び該本体部分４５ａの外周面に突出させて形成された螺旋状のフライト５３を備え、該フライト５３に沿って螺旋状の溝６７が形成される。尚、圧力部材５４を配設することなく、スクリュー本体５２の全体にわたってフライト部を形成してもよい。

射出部４６は、先端に円錐形の部位を備えたヘッド部５５、該ヘッド部５５の後方に隣接させて形成されたロッド部５６、該ロッド部５６の周囲に配設された逆止リング５７、及び圧力部材５４の前端に取り付けられたシールリング５８（チェックリング）からなる。

計量工程時に、スクリュー２０が後退させられるのに伴って、ロッド部５６に対して逆止リング５７が前方に移動させられ、シールリング５８から離されると、逆流防止装置６２によるシールが解除される。また、射出工程時に、スクリュー２０が前進させられるのに伴って、逆止リング５７がロッド部５６に対して後方に移動させられ、シールリング５８に当接させられると、逆流防止装置６２によるシールが行われる。

加熱シリンダ１７の後端の近傍には、成形材料供給口としての樹脂供給口６５が形成され、該樹脂供給口６５は、スクリュー２０を加熱シリンダ１７内における前進限位置に置いた状態において、溝６７の後端部と対向する箇所に形成される。樹脂供給口６５には、樹脂を投入するためのフィーダ８１が取り付けられる。フィーダ８１の上端には、粒状の成形材料（樹脂ペレット等）を収容するホッパ８２が取り付けられる。該ホッパ８２に収容された樹脂は、フィーダ８１を介して樹脂供給口６５に送られ、該樹脂供給口６５から加熱シリンダ１７内に供給される。

フィーダ８１は、水平方向に延在させて配設されたシリンダ部８３、該シリンダ部８３の前端から下方に延在させて配設された筒状の案内部８４、シリンダ部８３内において回転自在に配設されたフィードスクリュー８５、該フィードスクリュー８５を回転させるフィードモータ８６等を備え、シリンダ部８３は、後端においてホッパ８２と連結され、前端において案内部８４と連通させられる。尚、シリンダ部８３は、必ずしも水平方向に延在する必要はなく、例えば出口側が入口側よりも高い斜め方向で配置されてもよい。

フィードモータ８６を駆動してフィードスクリュー８５を回転させると、ホッパ８２内の樹脂は、シリンダ部８３内に供給され、フィードスクリュー８５の外周面に形成された溝に沿って前進させられ、フィードスクリュー８５の前端から案内部８４内に送られ、該案内部８４内を落下し、加熱シリンダ１７内に供給される。尚、シリンダ部８３内において、樹脂は、図示しないヒータによって加熱（予熱）されてもよい。この際、樹脂は、溶融することがない温度、例えば、ガラス転移点以下の所定の温度に予熱されてもよい。

計量工程時に、フィードモータ８６を正方向に駆動するとともに、駆動装置１０１の計量用モータ（図示せず）を正方向に駆動すると、フィードスクリュー８５及びスクリュー２０が正方向に回転させられる。このとき、ホッパ８２内の樹脂は、シリンダ部８３内に供給され、フィードスクリュー８５の外周面に形成された溝に沿って前進させられ、フィードスクリュー８５の前端から案内部８４内に送られ、該案内部８４内を落下し、加熱シリンダ１７内に供給される。

加熱シリンダ１７内に供給された樹脂は、溝６７に沿って前進させられるとともに、ヒータｈ１１〜ｈ１３によって加熱され、溶融させられる。なお、樹脂は、圧力部材５４より所定の距離だけ手前の圧力上昇開始点からスクリュー本体５２の前端にかけて前進させられるのに伴って、圧力が次第に高くされる。

続いて、樹脂は、加熱シリンダ１７と圧力部材５４との間の樹脂流路を通過して、その間に、十分に混練された後、加熱シリンダ１７とロッド部５６との間の樹脂流路を通過して前進させられ、スクリューヘッドの前方に送られる。なお、計量工程時に、スクリュー２０に背圧を加えるために、駆動装置１０１の射出用モータ（図示せず）が駆動され、スクリュー２０の後退を抑制する。

射出工程時には、駆動装置１０１によりスクリュー２０は回転しない状態で前進させられる。スクリュー２０が前進させられると、スクリューヘッドの前方に送られた樹脂は、射出ノズル１８から射出され、金型装置のキャビティ空間に充填される。

次に、上述の案内部８４に設けられてよい溜まり検出機構について、図２以降を参照して詳説する。尚、図１には、図面の明瞭性を良くするための都合上、以下で説明する溜まり検出機構については図示が省略されている。

図２は、一実施例（実施例１）による溜まり検出機構１００を示す図であり、案内部８４及び溜まり検出機構１００のみを抜き出して示す図である。図２において、（Ａ）は、案内部８４及び溜まり検出機構１００の正面図を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は、案内部８４及び溜まり検出機構１００の側面図を示す。また、図２において、（Ｂ）は、成形材料の溜まりの無い状態（正常供給状態）を示し、（Ｃ）は、成形材料の溜まり状態（過多供給状態）を示す。

溜まり検出機構１００は、案内部８４の内部に延在する回転体１０２を含む。回転体１０２は、案内部８４の内部に延在する。回転体１０２は、案内部８４の内部における成形材料の溜まり得る空間に延在してもよい。図示の例では、回転体１０２は、軸状の部材であり、先端が案内部８４の内部の略中央部まで延在する。この回転体１０２の先端の高さ方向の位置は、検出すべき成形材料の溜まり状態にあるときに、溜まっている成形材料に当たる位置又は溜まっている成形材料により埋もれる位置である。

回転体１０２の他端は、モータ１０６に接続される。従って、回転体１０２は、モータ１０６の回転軸を構成する。回転体１０２の先端（モータ１０６側とは逆側の端部）には、羽根１０４が設けられる。羽根１０４は、回転体１０２の径方向に広がるように延在する。尚、図示の例では、羽根１０４は、平面の羽根面を有しているが、曲面の羽根面を有してもよい。また、図示の例では、羽根１０４は、回転体１０２の外周まわりに４枚等間隔で設けられているが、羽根１０４の枚数や設置間隔等は任意である。

回転体１０２には、トルクセンサ１０８が設けられる。トルクセンサ１０８は、回転体１０２に付与される回転トルク（モータ１０６の回転トルク）を検出する。

回転体１０２及び羽根１０４は、常態では、図２（Ｂ）にて矢印Ｐにて示すように、モータ１０６により回転される。尚、モータ１０６は、専用のモータであってもよいし、他のモータ（例えば計量用モータ、フィードモータ８６）と兼用であってよい。後者の場合、回転体１０２は、当該他のモータから回転力を取り出して駆動されることになる。回転体１０２及びそれに伴い羽根１０４は、典型的には、計量工程中、モータ１０６により回転され続ける。

ところで、上述の如く、スクリュー２０の回転数に対してフィードスクリュー８５の回転数が高すぎると、成形材料は供給過多となり、図２（Ｃ）に示すように、スクリュー２０の上方に溜まり始める（即ち案内部８４内で溜まり始める）。これは、特に成形条件が定まっていない成形条件出しの際に生じやすい。このような成形材料の溜まり状態となると、回転体１０２の羽根１０４が、溜まった成形材料と接触するので、回転体１０２の回転抵抗が大きくなる。この結果、モータ１０６がスムーズに回転しなくなったり、回転が停止したりする。

本実施例では、この点に着目し、モータ１０６の回転トルクをトルクセンサ１０８によりモニタリングし、成形材料の供給過多に起因した回転トルクの変動を検出することで、成形材料の溜まり状態（過多供給状態）を検出することができる。尚、モータ１０６の回転トルクをモニタリングすることに替えて、モータ１０６の回転数をモニタリングしてもよい。この場合、回転体１０２には、回転数センサが設けられてよい。成形材料の溜まり状態となると、モータ１０６がスムーズに回転しなくなったり、回転が停止したりするので、回転数が低下する。このような回転数の低下を検出することで、成形材料の溜まり状態を検出することができる。尚、回転トルク（回転体１０２の回転数についても同様）は、通常状態でのパターンと、成形材料の溜まり状態でのパターンとを予め試験等により導出しておき、成形材料の溜まり状態でのパターンと一致するパターンが検出されたときに、成形材料の溜まり状態が検出されることとしてもよい。

図３は、他の一実施例（実施例２）による溜まり検出機構２００を示す図であり、案内部８４及び溜まり検出機構１００のみを抜き出して示す図である。図３において、（Ａ）は、案内部８４及び溜まり検出機構２００の正面図を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は、案内部８４及び溜まり検出機構２００の側面図を示す。また、図３において、（Ｂ）は、成形材料の溜まりの無い状態（正常供給状態）を示し、（Ｃ）は、成形材料の溜まり状態を示す。

溜まり検出機構２００は、案内部８４の内部に延在する回転体１０２を含む。回転体１０２は、案内部８４の内部に延在する。特に、回転体１０２は、案内部８４の内部における成形材料の溜まり得る空間に延在してもよい。図示の例では、回転体１０２は、軸状の部材であり、先端が案内部８４の内部の略中央部まで延在する。この回転体１０２の先端の高さ方向の位置は、検出すべき成形材料の溜まり状態にあるときに、溜まっている成形材料に当たる位置又は溜まっている成形材料により埋もれる位置である。

回転体１０２の他端は、発電機構２０２に接続される。発電機構２０２は、発電機を含む。従って、回転体１０２は、発電機構２０２の回転軸を構成する。回転体１０２の先端（発電機構２０２側とは逆側の端部）には、羽根１０４が設けられる。羽根１０４は、回転体１０２の径方向に広がるように延在する。尚、図示の例では、羽根１０４は、平面の羽根面を有しているが、曲面の羽根面を有してもよい。また、図示の例では、羽根１０４は、回転体１０２の外周まわりに４枚等間隔で設けられているが、羽根１０４の枚数や設置間隔等は任意である。

回転体１０２及びそれに伴い羽根１０４は、常態では、図３（Ｂ）にて矢印Ｐにて示すように、落下する成形材料が羽根１０４に当たることにより回転される。即ち、回転体１０２は、落下する成形材料が羽根１０４に当たることにより得られる回転力（鉛直下向きの力による回転トルク）により回転する。回転体１０２が回転されると、当該回転エネルギが発電機構２０２にて電気エネルギに変換される（即ち、発電機構２０２にて電流が生じる）。尚、図示の例では、回転体１０２が落下する成形材料から一方向のみに回転力を得るようにするため、案内部８４の周壁には傾斜部８４ａが設けられる。傾斜部８４ａは、回転体１０２の回転中心を通る鉛直面を想定したとき、当該鉛直面で仕切られる空間の一方側でのみ（図示の例では左側でのみ）で成形材料が羽根１０４に当たるように、羽根１０４の落下経路を規制する。

ところで、上述の如く、スクリュー２０の回転数に対してフィードスクリュー８５の回転数が高すぎると、成形材料は供給過多となり、図３（Ｃ）に示すように、スクリュー２０の上方に溜まり始める（即ち案内部８４内で溜まり始める）。これは、特に成形条件が定まっていない成形条件出しの際に生じやすい。このような成形材料の溜まり状態となると、回転体１０２の羽根１０４が、溜まった成形材料と接触するので、回転体１０２が回転しなくなる。

本実施例では、この点に着目し、発電機構２０２で発生する電流によりモニタリングし、成形材料の供給過多に起因した電流の変動（低下）を検出することで、成形材料の溜まり状態（過多供給状態）を検出することができる。尚、発電機構２０２で発生する電流をモニタリングすることに替えて、回転体１０２の回転数をモニタリングしてもよい。この場合、回転体１０２には、回転数センサが設けられてよい。成形材料の溜まり状態となると、回転体１０２が回転しなくなるので、発電機構２０２で発生する電流と同様、回転体１０２の回転数がゼロに低下する。このような回転数の低下を検出することで、成形材料の溜まり状態を検出することができる。尚、発電機構２０２で発生する電流（回転体１０２の回転数についても同様）は、通常状態でのパターンと、成形材料の溜まり状態でのパターンとを予め試験等により導出しておき、成形材料の溜まり状態でのパターンと一致するパターンが検出されたときに、成形材料の溜まり状態が検出されることとしてもよい。

以上説明した本実施例の射出成形機によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

本実施例の射出成形機によれば、上述の如く、成形材料の溜まり状態が発生したときに回転体１０２の回転態様に特徴が現れることを利用することで、回転体１０２の回転態様に基づいて、成形材料の溜まり状態を精度良く検出することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、回転体１０２の軸方向は、スクリュー２０の軸方向と同一の向きであるが、回転体１０２の軸方向は、任意である。また、回転体１０２の軸方向は、好ましくは、水平方向であるが、水平方向に対して僅かに傾斜していてもよい。

また、上述した実施例では、成形材料の溜まり状態となったときの回転体１０２の回転態様の変動が顕著に現れるように、回転体１０２に羽根１０４を設けているが、かかる羽根１０４が省略されてもよい。

１７ 加熱シリンダ
１８ 射出ノズル
２０ スクリュー
３１ 射出装置
４５ フライト部
５２ スクリュー本体
８１ フィーダ
８３ シリンダ部
８４ 案内部
８４ａ 傾斜部
８５ フィードスクリュー
１００，２００ 溜まり検出機構
１０１ 駆動装置
１０２ 回転体
１０４ 羽根
１０６ モータ
１０８ トルクセンサ
２０２ 発電機構

Claims (4)

1. シリンダ内に成形材料を供給するフィーダと、該シリンダ内を軸方向に移動するスクリューとを有する射出成形機であって、
   前記フィーダは、前記シリンダ内に連通する筒状の案内部であって、成形材料が前記シリンダ内へと下方に落下する案内部を備え、
   前記案内部には、回転体が設けられ、
   前記回転体の回転態様に基づいて、前記案内部における前記成形材料の溜まり状態を検出することを特徴とする、射出成形機。
2. 前記回転体は、径方向に延在する羽根を備える、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記回転体には、前記回転体を回転駆動するモータが接続され、
   前記モータの回転トルクの変化態様に基づいて、前記案内部における前記成形材料の溜まり状態を検出する、請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記回転体には、前記回転体の回転により発電する発電機構が接続され、
   前記発電機構で発生する電流の変化態様に基づいて、前記案内部における前記成形材料の溜まり状態を検出する、請求項１又は２に記載の射出成形機。

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