JP2019115994A - Injection molder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出成形機に関する。 The present invention relates to an injection molding machine.
従来、樹脂成形としては、射出成形機を用いたものが広く知られている。射出成形では、加熱シリンダ内にスクリュを配置した射出成形機と、雄型と雌型からなる金型が用いられる。一般的な射出成形では、計量工程(可塑化計量工程とも称す)、型締工程、射出充填工程、保圧及び冷却工程、及び離型取出工程が順次実行される。 Conventionally, as resin molding, one using an injection molding machine is widely known. In injection molding, an injection molding machine in which a screw is disposed in a heating cylinder, and a mold consisting of a male mold and a female mold are used. In a general injection molding, a measuring step (also referred to as a plasticizing measuring step), a clamping step, an injection filling step, a pressure holding and cooling step, and a mold removal step are sequentially performed.
計量工程では、樹脂を主成分とするペレット状の成形材料(溶融成形材料)が加熱シリンダ内に供給される。成形材料は、加熱シリンダからの加熱とスクリュ回転によるせん断摩擦熱によって溶融されながら、加熱シリンダ先端に向けて送られる。そして、成形材料は、ノズルから流出しない状態で、加熱シリンダ先端とノズルとの間に貯留される。成形材料の貯留量が増加すると、回転中のスクリュが貯留量に応じて後方に押圧され、ノズルと反対方向に向かって後退する。このスクリュの後退位置から、成形材料の貯留量が計測される。スクリュが所定の後退位置まで戻ると、スクリュの回転が停止して、計量工程が終了する。 In the measuring step, a pellet-like molding material (melt molding material) containing a resin as a main component is supplied into the heating cylinder. The molding material is fed toward the tip of the heating cylinder while being melted by the heat from the heating cylinder and the shear frictional heat due to the screw rotation. Then, the molding material is stored between the heating cylinder tip and the nozzle without flowing out of the nozzle. When the storage amount of the molding material increases, the rotating screw is pushed backward according to the storage amount and retreats in the direction opposite to the nozzle. The storage amount of the molding material is measured from the retracted position of the screw. When the screw returns to the predetermined retracted position, the rotation of the screw is stopped and the measurement process is completed.
次に、雄型と雌型を組み合わせて型締をしてから、加熱シリンダの先端にあるノズルを金型のゲートに接続する(型締工程)。そして、回転を停止したまま、スクリュを加熱シリンダ先端部に向けて移動させることにより、溶融した成形材料を高い圧力で金型内のキャビティに射出充填する(射出充填工程)。この射出充填後も金型内の成形材料が所定の圧力に保たれるように、ノズルを金型のゲートに押し当てたままにして保圧する(保圧工程)。その後、金型を冷却し、成形品を固化する(冷却工程)。最後に、金型を雄型と雌型に分離し、成形品を取り出す(離型取出工程)。 Next, the male and female molds are combined and clamped, and then the nozzle at the tip of the heating cylinder is connected to the gate of the mold (clamping process). Then, while the rotation is stopped, the screw is moved toward the tip end of the heating cylinder to inject and fill the molten molding material into the cavity in the mold at a high pressure (injection filling step). The pressure is maintained while the nozzle is pressed against the gate of the mold so that the molding material in the mold is maintained at a predetermined pressure even after the injection and filling (pressure holding step). Thereafter, the mold is cooled to solidify the molded product (cooling step). Finally, the mold is separated into a male mold and a female mold, and the molded product is taken out (mold removal step).
このとき、完成した成形品の品質の判定要素となる寸法精度や、引け、そり、窪み及びボイドの有無、又は強度等は、キャビティに射出する前における成形材料の状態(圧力、温度等)と相関を有することが知られている。そこで、従来、完成した射出成形品が所望の品質を有するよう、例えば、圧力センサが、ノズル部分の圧力を検出可能にシリンダに固定され、金型内のキャビティに射出する前のノズル部分における成形材料の圧力を検出し、当該圧力が所定の値となるようスクリュ移動量等を制御する技術がある(特許文献1の図1及び特許文献2の図1参照)。また、温度センサが、シリンダに固定され、シリンダの内周面近傍における成形材料の温度を検出するとともに、当該温度が所定の値となるようヒータを制御する技術がある(特許文献3、図1参照)。
At this time, the dimensional accuracy as a determination factor of the quality of the finished molded product, and the presence or absence of shrinkage, warpage, dents and voids, or the strength, etc. are the condition of the molding material (pressure, temperature, etc.) before injection into the cavity. It is known to have a correlation. Thus, conventionally, for example, a pressure sensor is fixed to the cylinder so that the pressure of the nozzle portion can be detected so that the finished injection molded product has a desired quality, and molding in the nozzle portion before injection into the cavity in the mold There is a technique of detecting the pressure of a material and controlling the screw movement amount and the like so that the pressure becomes a predetermined value (see FIG. 1 of
しかしながら、これらの方法を用いて成形材料の圧力及び温度を所望の値に制御しても、完成した射出成形品の品質のばらつきは小さくなく、満足のいく歩留まりが得られていないのが現状である。この理由として、現状では、圧力及び温度を計測する位置が、シリンダに近い部位のみであるため、測定箇所が限定され、射出成形前の成形材料の全体的な状態の把握が十分できていないことが原因の一つとして考えられる。しかし、シリンダ近傍以外の場所として、例えば、スクリュ近傍における成形材料の状態を把握するため、スクリュにセンサを取り付ける場合、スクリュは回転する部材である。このため、センサからの配線を成立させることが難しいという課題がある。 However, even if the pressure and temperature of the molding material are controlled to the desired values using these methods, the variation in the quality of the finished injection molded product is not small, and at present, a satisfactory yield has not been obtained. is there. The reason for this is that, at present, the pressure and temperature are measured only at locations close to the cylinder, so the measurement locations are limited, and it is not possible to sufficiently grasp the overall condition of the molding material before injection molding. Is considered as one of the causes. However, as a place other than the vicinity of the cylinder, for example, when the sensor is attached to the screw in order to grasp the state of the molding material in the vicinity of the screw, the screw is a rotating member. For this reason, there is a problem that it is difficult to establish wiring from the sensor.
本発明は、キャビティに射出する前の成形材料の状態を制御することで、完成した射出成形品に対して所望の品質が安定して得られる射出成形機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an injection molding machine in which a desired quality is stably obtained for a finished injection molded product by controlling the state of a molding material before injection into a cavity.
本発明の射出成形機は、内周側の空間に熱可塑性の溶融成形材料が供給されるとともに、軸線方向における一方の端部である第一端部に前記内周側の空間と外部空間との間を連通させるノズルを備えた筒状の加熱シリンダと、前記加熱シリンダの前記空間内に、軸線回りに回転可能、且つ軸線方向に移動可能に配設され、内部に孔が形成されるスクリュと、前記軸線方向における前記加熱シリンダの前記第一端部側に形成される加熱領域に設けられ、前記空間内に供給された前記溶融成形材料を加熱するヒータと、前記スクリュに配置され、前記加熱領域に位置する前記溶融成形材料の状態を示す指標を検出し前記指標の出力信号を出力するセンサと、前記軸線方向において前記加熱領域の外側に形成される非加熱領域に配置され、前記センサの前記出力信号に対して、所定処理を実行する制御ユニットと、前記スクリュの前記孔に設けられ、前記センサと前記制御ユニットとを電気的に接続する接続線と、を備える。 In the injection molding machine according to the present invention, the thermoplastic melt-forming material is supplied to the space on the inner peripheral side, and the space on the inner peripheral side and the external space are provided at the first end portion which is one end in the axial direction. A cylindrical heating cylinder having a nozzle for communicating between the two, and a screw rotatably and axially movable in an axial direction in the space of the heating cylinder and having a hole formed therein A heater provided in a heating area formed on the first end side of the heating cylinder in the axial direction and heating the molten molding material supplied into the space; and a screw disposed in the screw; A sensor that detects an index indicating the state of the molten molding material located in the heating area and outputs an output signal of the index; and a non-heating area formed outside the heating area in the axial direction, the sensor Respect of the output signal, and a control unit for executing a predetermined processing, is provided in the bore of the screw, and a connection line for electrically connecting the sensor and the control unit.
上記態様における射出成形機によれば、射出成形前において、加熱領域に位置する溶融成形材料の状態の指標を検出するセンサがスクリュに配置され、且つ非加熱領域に制御ユニットが配置される。制御ユニットは、スクリュの孔内に配置される接続線を介してセンサと電気的に接続される。また、制御ユニットは、センサの出力信号に対して、例えば、無線送信等の所定処理の実行が可能となっている。このように、センサをスクリュに配置し、電子回路を有するため高温領域(加熱領域)に配置できない制御ユニットを低温領域に配置することにより、センサの出力信号に対して所定処理を行なうことができる。これにより、センサが出力した出力信号が利用できるようになるので、従来技術では測定できなかったスクリュ近傍における溶融成形材料の状態を把握できるようになり、より精度よく射出成形前における溶融成形材料の状態が把握できる。また、把握した状態に基づき溶融成形材料の状態を制御できるので射出成形品の品質を安定して向上させることもできる。 According to the injection molding machine in the above aspect, before injection molding, a sensor that detects an index of the state of the melt-formed material located in the heating area is disposed in the screw, and the control unit is disposed in the non-heating area. The control unit is electrically connected to the sensor via a connection line arranged in the bore of the screw. In addition, the control unit can execute predetermined processing such as wireless transmission on the output signal of the sensor. Thus, by disposing the sensor in the screw and arranging the control unit which can not be disposed in the high temperature region (heating region) because of the electronic circuit, predetermined processing can be performed on the output signal of the sensor . As a result, the output signal output from the sensor can be used, so that the state of the melt-formed material in the vicinity of the screw, which could not be measured by the prior art, can be grasped. I can understand the status. In addition, since the state of the melt-molded material can be controlled based on the grasped state, the quality of the injection-molded article can be stably improved.
(1.第一実施形態)
第一実施形態の射出成形機1について、図1〜図5を参照して説明する。図1は、第一実施形態の射出装置10が搭載される射出成形機1の内部構造の側面図である。X方向、Y方向およびZ方向は互いに垂直な方向であり、図1に示すとおりとする。
(1. First embodiment)
The
図1に示すように、射出成形機1は、支持台Fr、射出装置10及び制御装置100を備える。支持台Frは、射出装置10をX軸方向に進退自在に支持する。これにより、射出装置10は、金型装置Mに対し進退自在とされる。射出装置10が前進(図1において左方に向かう方向)すると、外部に開口する射出装置10のノズル22が、金型装置M(金型に相当する)に連結される。
As shown in FIG. 1, the
そして、ノズル22から成形材料(溶融成形材料に相当、以後、溶融成形材料PTと称す)が射出され、金型装置M内の空間であるキャビティCAに溶融成形材料PTが充填される。その後、キャビティCAに充填された溶融成形材料PTを冷却固化させることで、射出成形品が得られる。溶融成形材料PTは、熱可塑性の樹脂材料である。溶融成形材料PTとしては、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PC(ポリカーボネート)、PEEK(ピーク)、PAI(ポリアミドイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等が適用できる。
Then, a molding material (corresponding to a melt molding material, hereinafter referred to as a melt molding material PT) is injected from the
射出装置10は、加熱シリンダ20、スクリュ30、ヒータ40、駆動装置50、何れも図3,図4に示す第一センサ60(センサに相当する)、第二センサ70(センサに相当する)、制御ユニット80,81及び接続線90,91などを備える。第一センサ60は、溶融成形材料PTの温度T(指標に相当する、図略)を検出するセンサである。第二センサ70は、溶融成形材料PTの圧力P(指標に相当する、図略)を検出するセンサである。なお、上記態様に限らず、センサは、第一センサ60のみが設けられていてもよいし、第二センサ70のみが設けられていてもよい。
The
加熱シリンダ20は、供給口20aから内周側の空間部に供給された熱可塑性の樹脂である溶融成形材料PTを加熱する筒状の金属部材である。加熱シリンダ20は、軸線方向における一方の端部である第一端部21に内周側の空間と外部空間との間を連通させる前述したノズル22を備える。ノズル22の開口は、金型装置Mに対し押し付けられる。なお、以後、断りなく軸線方向といった場合、加熱シリンダ20の軸線方向のことをいうものとする。
The
供給口20aは、加熱シリンダ20の後部に形成される。加熱シリンダ20において、供給口20aより前方にはバンドヒータなどのヒータ40が設けられる。本実施形態では、ヒータ40は、加熱シリンダ20の第一端部21側において、軸線方向に等間隔で三個整列して設けられる。ただし、この態様に限らず、ヒータは、三個のヒータ40よりもさらに前方に設けても良い。ヒータ40は、後に詳述する第一センサ60が検出する溶融成形材料PTの温度Tが、所望の温度T1(図略)となるよう制御装置100が備える温度制御装置106によって制御される。
The
これにより、加熱シリンダ20の内周側の空間内に供給された溶融成形材料PTが、加熱シリンダ20を介して加熱され溶融される。本実施形態においては、軸線方向においてヒータ40が設けられる加熱シリンダ20の領域を加熱領域HArと称す(図1〜図3参照)。
Thereby, the molten molding material PT supplied into the space on the inner peripheral side of the
また、図1〜図3に示すように、軸線方向において、ノズル22と反対側であり、且つ「加熱領域HAr」の外側に形成されるヒータ40によって加熱されない領域を「非加熱領域NHAr」と称す。「非加熱領域NHAr」では、加熱シリンダ20の内部温度は高くなく、常温に近い温度となっている。
Further, as shown in FIGS. 1 to 3, in the axial direction, a region opposite to the
なお、本実施形態では、「非加熱領域NHAr」における加熱シリンダ20の外周には何も設けていないが、加熱シリンダ20の外周に冷却装置を設け、加熱シリンダ20を冷却しても良い。これにより、「非加熱領域NHAr」における加熱シリンダ20の内部温度を確実に低温とすることができる。
Although nothing is provided on the outer periphery of the
スクリュ30は、加熱シリンダ20の空間内において、スクリュ30の軸線回りに回転可能、且つ軸線方向に移動可能に配設される。また、スクリュ30は、図3,図4に示すように、軸線方向に延在する孔31が内部に形成される。孔31は、スクリュ30の先端部に、加熱シリンダ20の第一端部21側に向かって開口する開口部31aを備える。また、孔31は、スクリュ30の後端部において底面31b(図5参照)を備える。
The
つまり、孔31は、一方のみに開口を有した有底孔である。ただし、この態様に限らず、孔31は、底面31bを備えず、後方に向かって貫通していてもよい。スクリュ30の孔31内には、図3〜図6に示すように、上述した第一センサ60、第二センサ70、制御ユニット80,81、接続線90,91及び接続線90,91を固定する固定部材92などを備える。なお、第一センサ60、第二センサ70、制御ユニット80,81、接続線90,91及び接続線90,91を固定する固定部材92については、後に詳述する。
That is, the
図1、図2に示す駆動装置50は、スクリュ30を軸線回りに所望の回転数で回転作動させるとともに軸線方向に所望の移動量だけ移動させる装置である。図1,図2に示すように、駆動装置50は、スクリュ30を回転作動させる回転送りモータ51と、スクリュ30を軸線方向に移動させる直線送りモータ53とを備える。
The
回転送りモータ51は、図1に示すように、回転送りモータ51の出力軸52を回転自在に支持する軸受Brgを保持する軸受ホルダ54と共に、後方支持部材55に固定される。後方支持部材55が固定される後方滑り部材56は、前方滑り部材57よりも後方において、ガイドGdに沿って滑動する。
As shown in FIG. 1, the
回転送りモータ51の出力軸52は、スクリュ30の軸線と同一直線上に配置される。回転送りモータ51の出力軸52は、軸受Brgの前方に、スクリュ30の延長軸を嵌合する嵌合部58を有する。嵌合部58は、スクリュ30の延長軸が挿入される挿入孔を有し、挿入孔はスクリュ30の延長軸の外径よりも大きい内径を有する。
The
直線送りモータ53は、スクリュ30を軸線方向に進退させる。直線送りモータ53は、図2に示すように前方支持部材59に固定される。直線送りモータ53の回転運動は、ボールねじ機構151によって前方支持部材59に対する後方支持部材55の直線運動に変換される。
The
ボールねじ機構151は、ボールねじ軸152と、ボールねじ軸152に螺合するボールねじナット153とを有する。図2に示すように、ボールねじ軸152が直線送りモータ53の出力軸に連結され、ボールねじナット153が後方支持部材55に固定される直線送りモータ53を駆動してその出力軸を回転させると、ボールねじ軸152が回転し、ボールねじナット153が進退する。そして、ボールねじナット153が進退することで、後方支持部材55及びスクリュ30が進退する。
The
また、本実施形態においては、直線送りモータ53の作動によって、スクリュ30を進退させたが、この態様には限らない。別の態様として、スクリュ30の後端部に、ピストン及びシリンダを設け、シリンダ内に供給するエアの圧力を制御することによりスクリュ30を進退させてもよい。
Moreover, in this embodiment, although the
図1,図2に示すように、制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)101と、メモリなどの記憶媒体102と、入力インターフェイス(入力I/F)103と、出力インターフェイス(出力I/F)104と、ヒータ40の温度を制御する温度制御装置106と、駆動装置50の作動を制御する駆動制御装置107を有する。温度制御装置106及び駆動制御装置107は、CPU101が備える。制御装置100は、記憶媒体102に記憶されたプログラムをCPU101に実行させることにより、各種の制御を行なう。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、制御装置100は、入力インターフェイス103で外部(受信機82を含む)からの信号を受信し、出力インターフェイス104で外部(駆動装置50、ヒータ40等)に信号を送信する。
Further, the
(2.スクリュ30の孔31内の構成について)
次に、前述したスクリュ30の孔31、及び孔31内に配置する第一センサ60、第二センサ70、制御ユニット80,81、接続線90,91及び接続線90,91を固定する固定部材92について詳細に説明する。
(2. Regarding the configuration in the
Next, a fixing member for fixing the
図3、図4に示す孔31の開口部31aは、少なくともスクリュ30が軸線方向に最も後退した状態(図3参照)において、「加熱領域HAr」内に位置する。また、図3、図5に示す底面31b近傍に配置される制御ユニット80,81は、軸線方向におけるスクリュ30の位置に関わらず、常に「非加熱領域NHAr」に位置する。制御ユニット80,81は、このような常温近傍の温度領域である「非加熱領域NHAr」に配置されるので、たとえ電子回路を有していても良好に作動できる。
The
第一センサ60は、スクリュ30の前方の空間部である貯留部Qに貯留された溶融成形材料PTの温度T、特にスクリュ30近傍の温度Tを検出する温度センサである。第一センサ60は、どのようなタイプのセンサでもよく、例えば、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体等が適用できる。第一センサ60は、スクリュ30の先端部に配置される。具体的には、第一センサ60は、スクリュ30が先端部に備える開口部31aの内周面に固定される。
The
第一センサ60は、少なくとも、貯留部Qに溶融成形材料PTが所定量貯留され、これによってスクリュ30が軸線方向に後退した状態において、加熱領域HArに位置する。なお、第一センサ60は、軸線方向におけるスクリュ30の位置に関わらず、常に加熱領域HArに位置するよう配置されてもよい。
The
第一センサ60は、先端の検出部61が、貯留部Q側に向いた状態で固定され、検出部61が貯留部Qに貯留された溶融成形材料PTの温度T(指標)を検出する。第一センサ60が検出した温度T(指標)の出力信号S1は、接続線90を介して制御ユニット80に送信される。なお、接続線90は、第一センサ60と制御ユニット80とを電気的に接続する導電線である。また、接続線90は、スクリュ30の孔31内に配置される。
The
制御ユニット80は、前述したように、底面31b近傍に配置される。このとき、制御ユニット80は、常に、軸線方向において「加熱領域」の外側に形成される「非加熱領域NHAr」に位置する。具体的には、制御ユニット80は、スクリュ30の孔31内で、底面31bの近傍に配置され、孔31の内周面に固定される。
The
制御ユニット80は、第一センサ60が検出した温度Tの出力信号S1に対して、所定処理を実行する。ここで、所定処理とは、無線送信のことをいい、制御ユニット80は無線送信機である。つまり、制御ユニット80は、第一センサ60から接続線90を介して出力信号S1を受信した後、所定処理として、スクリュ30とは異なる位置に配置される受信機82に向かって出力信号S1を無線で送信する。受信機82は、制御装置100の近傍に設けられる。そして、受信機82が受信した出力信号S1は、制御装置100に入力される。
The
固定部材92は、スクリュ30の孔31の内部の空隙に充填され、主に接続線90を固定する。これにより、スクリュ30が回転した際に、接続線90が回転による遠心力によって振れ、出力信号S1にノイズが付加されることを防ぐことができる。また、固定部材92は、接続線90と孔31の内周面との間に介在して、接続線90と孔31の内周面との間を離間させるよう充填される。これにより、「加熱領域HAr」部分に配置される接続線90に対する孔31の内周面からの熱の影響を効果的に抑制することができる。ただし、この態様に限らず、固定部材92は、接続線90と孔31の内周面との間に介在せず、接続線90と孔31の内周面との間を接触させた状態で充填されてもよい。これによっても十分使用できる。
The fixing
固定部材92は、例えば、熱硬化性の樹脂である。熱硬化性の樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が適用できる。また、本実施形態においては、固定部材92は、第一センサ60(ただし検出部61を除く)及び制御ユニット80の外周も覆うように充填される。ただし、この態様に限らず、固定部材92は、第一センサ60及び制御ユニット80の外周を覆っていなくてもよい。
The fixing
図3、図4に示す第二センサ70は、スクリュ30の前方の貯留部Qに貯留された溶融成形材料PTの圧力P、特にスクリュ30近傍の圧力Pを先端の検出部71によって検出する圧力センサである。第二センサ70は、どのようなタイプのセンサでもよく、例えば、抵抗線式,静電容量式、機械式等が適用できる。第二センサ70は、第一センサ60と同様、スクリュ30の先端部に配置される。具体的には、第二センサ70は、スクリュ30が先端部に備える開口部31aの内周面に固定される(図3、図4参照)。
The
なお、第二センサ70、接続線91、第二センサ70と接続線91を介して電気的に接続される制御ユニット81の配置、及び接続線91を固定する固定部材92の充填については、それぞれ、上述した第一センサ60(第二センサ70に対応する)、制御ユニット80(制御ユニット81に対応する)、接続線90(接続線91に対応する)及び固定部材92と同様であるので、詳細な説明は省略する。
The
つまり、第二センサ70、制御ユニット81及び接続線91の各配置については、上記第一センサ60を第二センサ70と読み替え、制御ユニット80を制御ユニット81と読み替え、接続線90を接続線91と読みかえればよい。さらに、温度Tは、圧力Pと読み替え、出力信号S1は出力信号S2と読み替えればよい。
That is, regarding each arrangement of the
なお、上記においては、第一センサ60及び第二センサ70は、孔31の開口部31aの内周面に固定されるものとして、説明したが、この態様には限らない。孔31内に熱硬化性の樹脂を充填する際、第一センサ60及び第二センサ70と内周面との間に樹脂を介在させた状態で固化させ、第一センサ60及び第二センサ70と内周面との間を離間した状態で固定してもよい。制御ユニット80,81も同様である。
In addition, in the above, although the
また、上記においては、孔31は、スクリュ30の先端部に開口部31aを備え、開口部31aの内周面に第一センサ60及び第二センサ70が固定されると説明した。しかしながら、この態様には限らない。孔31は、先端部に開口部31aを備えていなくてもよい。つまり、孔31は、スクリュ30の先端部に底面を備え、この底面に第一センサ60及び第二センサ70が埋め込まれていてもよい。この場合、第一センサ60及び第二センサ70は、各検出部61,71が、貯留部Qに貯留された溶融成形材料PTの温度T及び圧力Pを検出できるよう底面に埋め込まれ配置される。
In the above, it has been described that the
(3.作動について)
制御装置100は、図6のフローチャートに示す、計量工程S10、指標計測工程S20、フィードバック工程S30、充填工程S40、保圧工程S50、冷却工程S60などを制御する。まず計量工程S10について説明する。計量工程S10とは、金型装置MのキャビティCA内に射出する所定量の溶融成形材料PTをスクリュ30の前方部と加熱シリンダ20との間で形成する貯留部Qに貯留させる工程である。なお、計量工程S10の開始時点においては、貯留部Qに溶融成形材料PTは、貯留されていないことを前提として説明を行なう。また、計量工程S10において、ノズル22は、所定の手段によって閉止状態に制御されているものとする。
(3. Operation)
The
計量工程S10では、制御装置100の駆動制御装置107に制御され、回転送りモータ51が、スクリュ30を軸線周りに回転させる(図1参照)。これにより、スクリュ30の螺旋状の溝32に沿って溶融成形材料PTが前方に送られる(図3の矢印A参照)。なお、このとき、溶融成形材料PTが供給口20aから加熱シリンダ20の「非加熱領域NHAr」における空間内に供給された時点においては、溶融成形材料PTはペレット状の固形物である。
In the measuring step S10, the
その後、溶融成形材料PTは、スクリュ30の回転に伴って前方に送られながら、「加熱領域HAr」に移動する。これにより、溶融成形材料PTは、ヒータ40により加熱された加熱シリンダ20の熱によって、徐々に溶融され液状となる。
Thereafter, the molten material PT moves to the “heating area HAr” while being fed forward with the rotation of the
さらにスクリュ30が回転すると、液状の溶融成形材料PTが、さらにスクリュ30の前方に送られ貯留部Qに徐々に貯留される。そして、貯留部Qの内圧が上昇すると、スクリュ30が内圧の上昇に応じて後退する(図3の矢印B参照)。貯留部Qに所定量の溶融成形材料PTが貯留されたか否かは、例えばスクリュ30の回転数により判定する。
When the
スクリュ30の回転数が所定値に到達したとき、貯留部Qに所定量の溶融成形材料PTが貯留されたと判定する。スクリュ30の回転数は、例えば、回転送りモータ51のエンコーダ51aを用いて検出する。エンコーダ51aは、その検出結果を示す信号を制御装置100に送信する。ただし、上記態様に限らず、貯留部Qに所定量の溶融成形材料PTが貯留されたか否かは、所定の手段によって検出したスクリュ30の後退位置に基づき行っても良い。
When the number of rotations of the
指標計測工程S20では、貯留部Qに所定量の溶融成形材料PTが貯留された状態において、第一センサ60及び第二センサ70の各検出部61,61が、貯留部Qにおけるスクリュ30近傍の温度T(指標)及び圧力P(指標)を検出する。
In the index measurement step S20, in a state where a predetermined amount of the melt-formed material PT is stored in the storage portion Q, each of the
そして、第一センサ60及び第二センサ70は、出力信号S1(T)及び出力信号S2(P)を、接続線90,91を介して制御ユニット80,81にそれぞれ送信する。このとき、接続線90,91は、それぞれ固定部材92に外周を完全に包囲された状態で、孔31の内周面に対し相対移動不能に固定されている。このため、スクリュ30が回転しても、接続線90,91が遠心力によって振れることはない。従って、スクリュ30の回転によって、出力信号S1、及び出力信号S2にノイズが付加される虞れはない。
The
出力信号S1及び出力信号S2がそれぞれ入力された制御ユニット80,81は、出力信号S1及び出力信号S2を、射出装置10の外部に設けた受信機82が備える各受信部82a,82bに向けて所定処理である無線送信処理を行なう。受信機82は、受信した出力信号S1,S2を制御装置100に送信する。
The
このとき、制御ユニット80,81は、前述したように、常に、軸線方向において「加熱領域」の外側に形成される「非加熱領域NHAr」に位置している。このため、制御ユニット80,81は、高温に曝されることがないので、電子回路を有していても、故障することなく良好に送信機能が維持される。
At this time, as described above, the
次に、フィードバック工程S30では、まず、CPU101が、入力された出力信号S1(温度T)及び出力信号S2(圧力P)と、予め記憶媒体102に記憶される図略のマスタ信号値MS1(温度T1)及びマスタ信号値MS2(圧力P1)とを比較する。
Next, in the feedback step S30, first, the
そして、出力信号S1(温度T)が、マスタ信号値MS1(温度T1)と一致していない場合、CPU101は差分を演算し、温度制御装置106に送信する。温度制御装置106は、送信された差分に基づき、出力信号S1(温度T)が、マスタ信号値MS1(温度T1)に一致するようヒータ40(温度制御用)を制御する。
Then, when the output signal S1 (temperature T) does not match the master signal value MS1 (temperature T1), the
また、出力信号S2(圧力P)が、MS2(圧力P1)と一致していない場合、CPU101は差分を演算し、駆動制御装置107に送信する。駆動制御装置107は、送信された差分に基づき、出力信号S2(圧力P)が、MS2(圧力P1)となるよう駆動装置50の直線送りモータ53(圧力制御用)を制御しスクリュ30を進退させる。
When the output signal S2 (pressure P) does not match MS2 (pressure P1), the
なお、上記において、マスタ信号値MS1(温度T1)及びMS2(圧力P1)は、今回製造(成形)する射出成形品よりも以前に製造(成形)された射出成形品の品質データ(品質情報に相当する)と、当該品質データが計測された射出成形品の射出成形時における出力信号S1,S2と、の対応データに基づき導出したものであり、記憶媒体102に記憶されている。
In the above, the master signal values MS1 (temperature T1) and MS2 (pressure P1) are the quality data (quality information) of the injection molded product manufactured (molded) before the injection molded product manufactured (molded) this time. And the output data S1 and S2 at the time of injection molding of the injection molded product for which the quality data is measured, which are derived based on corresponding data, and are stored in the
また、このとき、品質データ(品質情報)とは、完成した射出成形品の寸法精度や、引け、そり、窪み及びボイドの有無、又は強度等をいう。これらの品質情報は、キャビティCAに射出する前における溶融成形材料PTの状態(圧力、温度等)と相関を有する。 Also, at this time, the quality data (quality information) refers to the dimensional accuracy of the completed injection-molded product, the presence or absence of shrinkage, warpage, depressions and voids, or the strength. These quality information has a correlation with the state (pressure, temperature, etc.) of the molten molding material PT before injection into the cavity CA.
上記において、マスタ信号値MS1(温度T1)及びMS2(圧力P1)は、どのように設定してもよい。例えば、従来、行われていたように、合格品の射出成形品に対応する出力信号S1,S2と同等になるよう設定してもよい。また、別の方法として、多数の対応データを取得し、記憶した多くの対応データを用いて、例えばAI(人工知能)で演算処理し設定してもよい。 In the above, the master signal values MS1 (temperature T1) and MS2 (pressure P1) may be set in any manner. For example, as conventionally done, it may be set to be equivalent to the output signals S1 and S2 corresponding to the injection molded product of the acceptable product. Further, as another method, a large number of corresponding data may be acquired and calculated and processed by, for example, AI (Artificial Intelligence) using a large number of stored corresponding data.
次に、充填工程S40について説明する。ヒータ40及び直線送りモータ53の制御により、出力信号S1(温度T)及び出力信号S2(圧力P)が、マスタ信号値MS1(温度T1)及びMS2(圧力P1)と一致したことが確認されると、充填工程S40では、CPU101が、ノズル22を解放状態に制御する。その後、直線送りモータ53を駆動して、スクリュ30を、設定速度で前進させる(図3の矢印C参照)。これにより、貯留部Qに所定量貯留され、好適な温度T1及び圧力P1に制御された溶融成形材料PTが、ノズル22から射出され金型装置MのキャビティCA内に充填される。
Next, the filling step S40 will be described. By control of the
スクリュ30の位置や速度は、例えば直線送りモータ53に設けられたエンコーダ53aを用いて検出する。エンコーダ53aは、直線送りモータ53の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置100に送信する。スクリュ30の位置が設定位置に達すると、充填工程S40から保圧工程S50への切替えが行われる。スクリュ30の設定速度は、スクリュ30の位置やサイクル時間などに応じて変更されてよい。
The position and speed of the
保圧工程S50では、直線送りモータ53を駆動してスクリュ30を設定圧力で前方に押し、金型装置M内のキャビティCA空間に充填された溶融成形材料PTに圧力をかける。これにより、冷却収縮による不足分の溶融成形材料PTが補充できる。溶融成形材料PTの圧力は、例えば荷重検出器154を用いて検出する。
In the pressure holding step S50, the
保圧工程S50ではキャビティCA空間の溶融成形材料PTが徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティCA空間の入口が固化した溶融成形材料PTで塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティCA空間からの溶融成形材料PTの逆流が防止される。保圧工程S50の終了後、冷却工程S60が開始される。冷却工程S60では、キャビティCA空間内の溶融成形材料PTの固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程S60中に計量工程S10が並行して行われてもよい。 In the pressure holding step S50, the molten molding material PT in the cavity CA space is gradually cooled, and at the completion of the pressure holding step, the inlet of the cavity CA space is blocked with the solidified molten molding material PT. This state is called a gate seal, which prevents the backflow of the molten molding material PT from the cavity CA space. After completion of the pressure holding step S50, the cooling step S60 is started. In the cooling step S60, solidification of the molten molding material PT in the cavity CA space is performed. In order to shorten the molding cycle, the measurement step S10 may be performed in parallel during the cooling step S60.
なお、上記実施形態では、受信した出力信号S1,S2を制御装置100に送信して、各種処理を行なった。しかし、この態様には限らない。受信機82は、受信した出力信号S1,S2をPCに送信し、PC内に出力信号S1,S2のデータを記憶させても良い。そして、PC内で様々な処理を行ない、マスタ信号値MS1(温度T1)及びMS2(圧力P1)を生成し、その後、制御装置100に送信してもよい。
In the above embodiment, the received output signals S1 and S2 are transmitted to the
(4.実施形態による効果)
上記実施形態によれば、射出成形機1は、内周側の空間に熱可塑性の溶融成形材料PTが供給されるとともに、軸線方向における一方の端部である第一端部21に内周側の空間と外部空間との間を連通させるノズル22を備えた筒状の加熱シリンダ20と、加熱シリンダ20の空間内に、軸線回りに回転可能、且つ軸線方向に移動可能に配設され、内部に孔31が形成されるスクリュ30と、軸線方向における加熱シリンダ20の第一端部側に形成される加熱領域HArに設けられ、空間内に供給された溶融成形材料PTを加熱するヒータ40と、スクリュ30に配置され、加熱領域HArに位置する溶融成形材料PTの状態を示す指標を検出し指標の出力信号を出力する第一センサ60及び第二センサ70(センサ)と、軸線方向において加熱領域HArの外側に形成される非加熱領域NHArに配置され、第一センサ60及び第二センサ70(センサ)の出力信号S1,S2に対して、所定処理を実行する制御ユニット80,81と、スクリュ30の孔31に設けられ、第一センサ60及び第二センサ70と制御ユニット80,81とを電気的に接続する接続線90,91と、を備える。
(Effect according to the embodiment)
According to the above-described embodiment, the
このように、射出成形前において、加熱領域HArに位置する溶融成形材料PTの状態の指標を検出する第一センサ60及び第二センサ70(センサ)がスクリュ30に配置され、且つ非加熱領域NHArに制御ユニット80,81が配置される。制御ユニット80,81は、スクリュ30の孔31内に配置される接続線90,91を介して第一センサ60及び第二センサ70(センサ)と電気的に接続される。
Thus, before injection molding, the
また、制御ユニット80,81は、第一センサ60及び第二センサ70(センサ)の出力信号S1,S2に対して、例えば、無線送信等の所定処理の実行が可能となっている。このように、第一センサ60及び第二センサ70(センサ)をスクリュ30に配置し、電子回路を有するため高温領域(加熱領域HAr)に配置できない制御ユニット80,81を低温領域(非加熱領域NHAr)に配置することにより、第一センサ60及び第二センサ70(センサ)の出力信号に対して所定処理を行なうことができる。
Further, the
これにより、第一センサ60及び第二センサ70(センサ)が出力した出力信号S1,S2が利用できるようになるので、従来技術では測定できなかったスクリュ近傍における溶融成形材料PTの状態を把握できるようになり、より精度よく射出成形前における溶融成形材料PTの状態が把握できる。また、把握した状態に基づき溶融成形材料PTの状態を制御できるので射出成形品の品質を向上させることもできる。
As a result, since the output signals S1 and S2 output from the
(5.その他)
(5−1.変形例1)
上記第一実施形態においては、第一センサ60及び第二センサ70は、スクリュ30が備える孔31の開口部31aの内周面(内側)に固定された。しかし、この態様には限らない。変形例1として、図7に示すように、第一センサ60及び第二センサ70は、加熱シリンダ20の側面に開口する開口部31cの内周面に設けられてもよい。このとき、図7に示すように、開口部31cは、貯留部Qの一部に向かって開口することが好ましいが、軸線方向においてスクリュ30の螺旋状の溝32に開口するよう形成されてもよい。その他の部分は、第一実施形態と同様である。これによっても、従来計測しなかった部位の指標(温度、圧力等)が計測できるので、相応の効果は得られる。
(5. Other)
(5-1. Modified Example 1)
In the first embodiment, the
(5−2.第二実施形態)
次に、第二実施形態の射出成形機200について説明する。第一実施形態の射出成形機1においては、制御ユニット80,81は無線送信機であり、制御ユニット80,81が処理する所定処理は、出力信号S1,S2の無線送信であった。
(5-2. Second embodiment)
Next, an
しかし、第二実施形態として、制御ユニット280,281(図8参照)は、無線送信機のみではなく、制御装置280a,281aを同時に備えていても良い。つまり、制御ユニット280,281は、スクリュ30の孔31内に配置され、接続線90,91を介して出力信号S1,S2を取得(受信)する。そして、その後、制御ユニット280,281は、所定処理として、スクリュ30とは異なる位置に配置されるスクリュ30の駆動制御装置107及びヒータ40の温度制御装置106に対する各制御信号を出力信号S1,S2に基づき生成し、無線機280b,281bから受信機82に送信しても良い。これによっても、第一実施形態と同様の効果が期待できる。
However, in the second embodiment, the
なお、上記実施形態においては、センサは、第一センサ60及び第二センサ70の二個(複数)が配置されたが、この態様には限らない。センサは、第一センサ60及び第二センサ70のうちの一個のみか、又は三個以上(複数)設けてもよい。三個以上設ける場合、計測する指標は、温度、圧力以外であってもよい。
In addition, in the said embodiment, although the sensor (two or more) of the
また、上記実施形態においては、スクリュ30の孔31の内部には、接続線90,91を固定する固定部材92が充填された。しかし、この態様に限らない。固定部材92は廃止してもよい。これによっても相応の効果は得られる。
In the above embodiment, the fixing
(5−3.第三実施形態)
次に、第三実施形態の射出成形機300について説明する。第三実施形態では、射出成形機300が、第一センサ60のみを有する場合について説明する。第三実施形態では、第一,第二実施形態と異なり、制御ユニット380(図9参照)が、スクリュ30の孔31内ではなく、スクリュ30とは異なる位置である、スクリュ30の径方向外方に配置される。そして、出力信号S1は、接続線90及び公知のスリップリング381を介して制御ユニット380に送信される。
(5-3. Third embodiment)
Next, an
制御ユニット380は、出力信号S1を受信した後、所定処理として、スクリュ30とは異なる位置に配置されるスクリュ30の駆動制御装置107及びヒータ40の温度制御装置106に対する各制御信号を出力信号S1に基づき生成し有線又は無線で送信する。ただし、この態様に限らず、第一実施形態と同様、制御ユニット380は制御装置を備えず単なる送信機であっても良い。これらによっても、第一,第二実施形態と同様の効果が期待できる。なお、スリップリング381は、回転体と固定体との間を導通させる公知の技術である。よって、詳細な説明については省略する。
After receiving the output signal S1, the
1,200,300;射出成形機、 10;射出装置、 20;加熱シリンダ、 21;第一端部、 22;ノズル、 30;スクリュ、 31;孔、 31a;開口部、 40;ヒータ、 50;駆動装置、 51;回転送りモータ、 53;直線送りモータ、 60;第一センサ、 70;第二センサ、 80,81、280,281、380;制御ユニット、 82;受信機、 90,91;接続線、 92;固定部材、 100;制御装置、 106;温度制御装置、 107;駆動制御装置、 381;スリップリング、 CA;キャビティ、 HAr;加熱領域、 M;金型装置(金型)、 NHAr;非加熱領域、 P,P1;圧力、 PT;溶融成形材料、 Q;貯留部、 S1,S2;出力信号、 T,T1;温度。
1,200,300
Claims (10)
前記加熱シリンダの前記空間内に、軸線回りに回転可能、且つ軸線方向に移動可能に配設され、内部に孔が形成されるスクリュと、
前記軸線方向における前記加熱シリンダの前記第一端部側に形成される加熱領域に設けられ、前記空間内に供給された前記溶融成形材料を加熱するヒータと、
前記スクリュに配置され、前記加熱領域に位置する前記溶融成形材料の状態を示す指標を検出し前記指標の出力信号を出力するセンサと、
前記軸線方向において前記加熱領域の外側に形成される非加熱領域に配置され、前記センサの前記出力信号に対して、所定処理を実行する制御ユニットと、
前記スクリュの前記孔に設けられ、前記センサと前記制御ユニットとを電気的に接続する接続線と、
を備える、射出成形機。 A thermoplastic melt-forming material is supplied to the space on the inner circumferential side, and the first end, which is one end in the axial direction, has a nozzle that causes the space on the inner circumferential side to communicate with the outer space. A cylindrical heating cylinder,
A screw rotatably and axially movably disposed about the axis in the space of the heating cylinder and having a hole formed therein;
A heater, provided in a heating area formed on the first end side of the heating cylinder in the axial direction, for heating the molten molding material supplied into the space;
A sensor disposed in the screw, which detects an index indicating the state of the melt-formed material located in the heating area, and outputs an output signal of the index;
A control unit disposed in a non-heating area formed outside the heating area in the axial direction and performing a predetermined process on the output signal of the sensor;
A connection line provided in the hole of the screw and electrically connecting the sensor and the control unit;
, An injection molding machine.
前記センサは、前記開口部の内側に配置される、請求項2に記載の射出成形機。 The hole has an opening at the tip end of the screw that opens toward the first end side of the heating cylinder,
The injection molding machine according to claim 2, wherein the sensor is disposed inside the opening.
前記ヒータを制御する温度制御装置と、をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記スクリュの前記孔内に配置され、前記接続線を介して前記出力信号を受信した後、前記所定処理として、前記スクリュとは異なる位置に配置される前記スクリュの前記駆動制御装置及び前記ヒータの前記温度制御装置に対する各制御信号を前記出力信号に基づき生成し無線で送信する、請求項1−3の何れか1項に記載の射出成形機。 A drive device controlled by a drive control device for rotationally operating the screw about the axis and moving the screw in the axial direction;
A temperature control device for controlling the heater;
The control unit is disposed in the hole of the screw, and after receiving the output signal via the connection line, the drive control of the screw disposed at a position different from the screw as the predetermined processing. The injection molding machine according to any one of claims 1 to 3, wherein control signals for the device and the temperature control device of the heater are generated based on the output signal and wirelessly transmitted.
前記ヒータを制御する温度制御装置と、をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記スクリュとは異なる位置に配置され、前記出力信号を前記接続線及びスリップリングを介して受信した後、前記所定処理として、前記スクリュとは異なる位置に配置される前記スクリュの前記駆動制御装置及び前記ヒータの前記温度制御装置に対する各制御信号を前記出力信号に基づき生成し送信する、請求項1−3の何れか1項に記載の射出成形機。 A drive device controlled by a drive control device for rotationally operating the screw about the axis and moving the screw in the axial direction;
A temperature control device for controlling the heater;
The control unit is disposed at a position different from the screw, and after receiving the output signal through the connection line and the slip ring, the control unit is disposed at a position different from the screw as the predetermined process. The injection molding machine according to any one of claims 1 to 3, wherein control signals for the temperature control device of the drive control device and the heater are generated and transmitted based on the output signal.
The screw is based on the corresponding data of the quality information of an injection molded product obtained by injection molding the melt molding material from the nozzle into a cavity in a mold and the output signal at the time of injection molding of the molded injection molded product. The injection molding machine according to claim 5 or 6, wherein the temperature control device of the drive control device and the heater is controlled to mold the injection molded product.
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