JP2685986B2 - 射出成形機におけるバックフロー量の計測方法 - Google Patents

射出成形機におけるバックフロー量の計測方法

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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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    • B29C45/47Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
    • B29C45/50Axially movable screw
    • B29C45/52Non-return devices

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は射出成形機におけるバッ
クフロー量の計測方法に係り、特に、インラインスクリ
ュータイプの射出成形機において、射出時に逆流する溶
融樹脂のバックフロー量を計測するための計測方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】インラインスクリュータイプの射出成形
機は、公知のように、チャージ行程時にはスクリューを
回転させて溶融樹脂をスクリューの先端部前方側に送り
込んで貯え、射出行程時にはスクリューを前進させて加
熱シリンダ先端のノズルから溶融樹脂を金型内に射出・
充填するようになっている。このためインラインスクリ
ュータイプの射出成形機においては、チャージ行程時に
は、スクリューのネジ送り作用によって移送される溶融
樹脂のスクリューの先端部前方側への通過を許容し、射
出行程時には、スクリューの先端部前方側に貯えられた
溶融樹脂の後方側への逆流(バックフロー)を阻止する
ための逆止弁手段が設けられている。
【0003】図3及び図4は上記した逆止弁手段の動作
を示す説明図であり、図3はチャージ行程時の状態を、
図4は射出行程時の状態をそれぞれ示している。図3,
4において、1は、加熱シリンダ2内に回転並びに前後
進可能に配設されたスクリューで、該スクリュー1の先
端側には頭部1aと頸部1bとが設けられており、頭部
1aには溶融樹脂5の通過を許容するための溝1a−1
が形成されている。3は、上記スクリュー1の頸部1b
と対応する部位に配設されたチェックリングで、頸部1
bで規定される範囲内において軸方向に移動可能とされ
ている。4は、スクリュー1の主体部1cの前端面に固
着された環状のチェックシートで、図4に示した射出行
程時には、上記チェックリング3が密着するようになっ
ている。
【0004】上記した構成において、チャージ行程時に
はスクリュー1が所定方向に回転駆動され、スクリュー
1の後部側に供給された樹脂材料は、スクリュー回転と
加熱とにより混練・可塑化されつつスクリュー1のネジ
送り作用でスクリュー1の先端方向へ移送される。この
前方移送に伴う溶融樹脂圧力により、前記チェックリン
グ3は前記頭部1aの後端面側に押し付けられ、溶融樹
脂5は、チェックリング3と前記チェックシート4との
間の隙間、チェックリング3と前記頸部1bとの間の隙
間、並びに前記頭部1aの溝1a−1を通って、スクリ
ュー1の頭部1aの前方側に送り込まれる。そして、ス
クリュー1の頭部1aの前方側に溶融樹脂が貯えられる
に従って、スクリュー1が背圧を制御されつつ回転しな
がら後退し、頭部1aの前方側に1ショット相当分の溶
融樹脂が貯えられた時点で、スクリュー回転は停止され
る。
【0005】この後所定秒時を経た射出開始タイミング
に至ると、スクリュー1が前進駆動され、これによって
スクリュー1の頭部1aの前方側の溶融樹脂5の圧力が
スクリュー1の主体部1c側の樹脂圧力よりも高まるた
め、チェックリング3が直ちにチェックシート4に密着
して逆流が防止され、頭部1aの前方側に貯えられた溶
融樹脂5が加熱シリンダ2先端の図示せぬノズルから、
型締めされた金型のキャビティ(成形空間)内に射出・
充填される。
【0006】ところで、上述したチェックリング3とチ
ェックシート4とによるチェック弁(逆止弁)機構は経
時使用によって摩耗し易く、この摩耗が進行すると射出
時にチェックリング3とチェックシート4とが完全に密
着せず、溶融樹脂5のバックフローが発生した。また、
稀ではあるが部品製作時の寸法誤差等によってもバック
フローが生じる虞もあった。そして、このバックフロー
が発生すると、成形品(製品)に「ショート」、「焼
け」、「シルバー」という成形不良が生じるという問題
があった。
【0007】そこで、バックフローが生じているか否
か、バックフロー量はどの程度であるのかを調べるため
に、適宜時点でバックフロー量の測定を行なうことがな
されるが、従来はこのバックフロー量の測定は殆ど総て
が人手による操作、測定に頼られていたのが実状であっ
た。すなわち、先ず、ノズルの穴を適宜手段によって閉
塞し、次にこの状態でチャージを行なうように操作し、
然る後、一定時間だけ射出動作を行なわせて、この際の
スクリューの変位を目視で計測して、これによりバック
フロー量を測定するようにしていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のバックフロー量の計測手法は、マシン(射出成
形機)のオペレータやサービスマン自身が行なう人手に
よる測定方法であるため、測定誤差が大きく、精密な測
定ができないという問題があった。何となれば、マシン
を手動操作で駆動するため、チャージ行程時の背圧等の
相違による可塑化・溶融された樹脂密度のバラツキ、射
出圧力のバラツキ、射出時間のバラツキ、樹脂温のバラ
ツキが生じる上、スクリュー変位を目視によって計測す
るため、どうしても測定誤差が大きくなった。
【0009】従って本発明の解決すべき技術的課題は、
上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあり、
その目的とするところは、測定誤差を可及的に低減し且
つバックフロー量の計測を自動動作で行なうことが可能
な、射出成形機におけるバックフロー量の計測方法を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、加熱シリンダ内に前後進並びに回転可能
であるようにスクリューを配設し、スクリューの回転に
よって溶融樹脂をスクリューの先端部前方側に送り込む
と共に、スクリューの前進で加熱シリンダ先端のノズル
から溶融樹脂を金型内に射出・充填するインラインスク
リュータイプの射出成形機におけるバックフロー量の計
測方法において、バックフロー量の計測に先立ち、前記
ノズルを閉塞する行程と、所定量の溶融樹脂を前記スク
リューの先端部前方側に送り込んで貯えるチャージ行程
と、所定時間だけ所定圧力を加えて前記スクリューを前
進させるか、もしくは、樹脂が所定圧力に達したことが
確認されるまで前記スクリューを前進させ、スクリュー
の先端部側に設けたチェック弁手段を閉止状態におくた
めの第1の射出行程と、第1の射出行程の後に所定時間
だけ所定圧力を加えて前記スクリューを再び前進させる
第2の射出行程とを具備し、前記第1の射出行程終了時
のスクリュー位置と前記第2の射出行程終了時のスクリ
ュー位置とを対比することにより、前記チェック弁手段
を通って逆流する溶融樹脂のバックフロー量を計測する
ようにされる。
【0011】
【作用】バックフロー量を計測するためのマシン成形動
作に先立ち、加熱シリンダ先端のノズル穴が閉塞され
る。例えば、ノズルと固定ダイプレートとの間に閉塞用
ブロックを介在させて、ノズル先端をこのブロックに押
し付けてノズル穴を閉塞し、これによって、射出動作を
行なってもノズルから溶融樹脂が射出不能である状態を
とらせる。次に、チャージ(計量)を行なって所定量の
溶融樹脂をスクリューの先端部前方側に送りこんで貯
え、この後、スクリューに所定秒時だけ射出圧力(前進
方向への所定圧力)を付加して第1の射出行程を行な
う。この第1の射出行程は、チェックリングがチェック
シートに完全に押し付けられた逆止状態に移行させるこ
と(正常なら移行したであろうことを保証させるこ
と)、並びに貯えられた溶融樹脂を圧縮して圧縮量のバ
ラツキに起因する測定誤差を無くすために行なわれ、こ
の第1の射出行程終了時のスクリュー位置がセンサによ
って測定されて、該測定情報がマシン全体の制御を司る
マイクロコンピュータ(以下マイコンと称す)に取り込
まれる。然る後、再び所定秒時だけスクリューに射出圧
力を加えて第2の射出行程が実行され、この第2の射出
行程終了時のスクリュー位置が同様にマイコンに取り込
まれる。
【0012】そしてマイコンは、上記した第1の射出行
程終了時のスクリュー位置と第2の射出行程終了時のス
クリュー位置とを対比・演算して、これをリアルタイム
でバックフロー量として換算・認知する。またマイコン
は、計測・算出したバックフロー量と予め入力・設定さ
れている基準データ(バックフロー量の許容範囲を示す
データ)とを比較し、この比較判断処理に基づく良否判
定結果と数値データとをマシンに付設されたディスプレ
イ装置上に直ちに表示させる。
【0013】上述した少なくともチャージ行程以降の動
作は、マイコンにバックフロー量計測運転モードを指示
することにより自動的に実行され、手動操作による条件
バラツキが一切排除されて、高精度のバックフロー量の
計測が可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の1実施例を図1及び図2によ
って説明する。図1は本実施例に係る射出成形機の要部
構成を簡略化して示す説明図である。
【0015】図1において、1はスクリュー、2は加熱
シリンダであり、スクリュー1の先端部位には図3,図
4に詳細に示したものと同一のチェックリング3並びに
チェックシート4よりなるチェック弁(逆止弁)機構が
配設されている。上記加熱シリンダ2は、その後部をヘ
ッドストック6に取付け・保持されており、また、加熱
シリンダ2の先端部にはノズル7が螺着されていると共
に、その外周部には図示せぬ公知のバンドヒータが巻装
されている。なお、上記ヘッドストック6は、図示せぬ
公知のノズルタッチシリンダ(油圧シリンダ)によって
所定量前後動可能とされているも、成形運転時には所定
の位置に固定的に保持されるようになっている。8は樹
脂材料供給用のホッパーで、該ホッパー8から樹脂材料
が加熱シリンダ2内(スクリュー1の主体部1cの後部
側)に落下・供給される。
【0016】前記スクリュー1は、加熱シリンダ2内に
前後進並びに回転可能であるように配設されており、そ
の先端部側には、図3,図4に示したものと同一構造を
もつ頭部1a並びに頸部1bが設けられている。また、
スクリュー1の後端軸部1dは加熱シリンダ2外に延出
し、チャージ用の油圧モータ9の出力軸に適宜手段を介
して連結されていて、この油圧モータ9の回転によりス
クリュー1が回転駆動される。10は射出シリンダ(油
圧シリンダ)で、そのピストンロッド10aの先端部が
上記油圧モータ9のケーシングに固着されていて、この
ピストンロッド10aの軸方向移動により、スクリュー
1が油圧モータ9と共に同方向に駆動される。
【0017】前記油圧モータ9及び射出シリンダ10
は、マイコン11によってドライバ回路12,13並び
に制御弁14,15をそれぞれ介して駆動制御される。
上記マイコン11は、マシン(射出成形機)全体の動作
制御などを司り、チャージ動作、射出動作、型開閉動
作、イジェクト動作等の成形行程全体の制御や、実測デ
ータの演算・格納処理等々を実行する。すなわち、マイ
コン11は、実際には各種I/Oインターフェイス、R
OM、RAM、CPU等を具備したもので構成され、予
め作成された成形プロセス制御プログラムと設定運転条
件値とに基づき、マシンの各部に配設された多数のセン
サ(位置センサ、圧力センサ等々)からの計測情報及び
自身に内蔵されたクロックからの計時情報を参照しつ
つ、上記したドライバ回路12、13を含むドライバ群
に駆動制御信号D1,D2,…DNを出力して対応する
各駆動源を駆動制御し、一連の成形行程を実行させるよ
うになっている。また、マイコン11は、図示せぬキー
入力装置等からの入力により、後述するバックフロー量
計測運転モードが指示されると、同様に予め作成された
バックフロー量計測運転制御プログラムに従って、後述
する如き動作を実行する。
【0018】16はエンコーダ等よりなる射出ストロー
ク検出センサ、17は圧力測定ヘッド等よりなる射出圧
力検出センサで、このセンサ16,17の計測情報S
1,S2により、前記マイコン11がスクリュー1の位
置並びにスクリュー1に対する前進方向への負荷圧力を
それぞれ認知するようになっている。なお、マイコン1
1へは、実際には上記センサ16,17以外の多数のセ
ンサ群からの計測情報も入力されるようになっている。
18は、マシンの適宜部位に配設されたディスプレイ装
置で、例えばカラーCRTディスプレイ、カラーLCD
等からなり、前記マイコン11による各種処理結果や各
種データ入力設定画面等々を表示可能となっている。
【0019】次に、バックフロー量の計測手法を、図2
の計測プロセス説明図をも参照して説明する。上述した
構成において、いまマシンのオペレータがバックフロー
量の計測を行なうことを意図し、マイコン11に対して
バックフロー量計測運転モードを指示すると、マイコン
11は、図示せぬヘッドタッチシリンダを駆動制御して
前記ヘッドストック6(加熱シリンダ2)を後退させ
て、前記ノズル7を固定ダイプレート19のノズル挿入
部から離間させると共に、固定ダイプレート19に閉塞
用ブロック20を装着させることを例えば前記ディスプ
レイ装置18上で促す。そして、オペレータが閉塞用ブ
ロック20を固定ダイプレート19に取付け、この旨を
マイコン11にキー入力すると、マイコン11は、図示
せぬヘッドタッチシリンダを駆動制御してヘッドストッ
ク6(加熱シリンダ2)を前進させて、ノズル7を閉塞
用ブロック20に所定圧力で押し付け、これによりノズ
ル穴が閉塞される。図1は、このノズル穴が閉塞された
状態を示しており、閉塞用ブロック20は固定ダイプレ
ート19に密着して、閉塞用ブロック20に加わる押し
付け力は固定ダイプレート19で受けられるようになっ
ている。なお、ノズル7にノズル穴シャット機構が付設
されたマシンの場合には、バックフロー量計測運転モー
ドの指令により、自動的にノズル穴が閉塞される。……
〔以上図2のプロセスP1〕。
【0020】次に、オペレータが、ノズル7が閉塞用ブ
ロック20に押し付けられたことを確認し、この旨をマ
イコン11にキー入力すると、マイコン11はバックフ
ロー量計測のための成形運転を開始させる(ノズル穴シ
ャット機構が付設されたマシンの場合には、ノズルシャ
ット後自動的にバックフロー量計測のための成形運転が
開始される)。そして、先ず前記油圧モータ9が回転駆
動されて、チャージ行程が実行され、所定量の溶融樹脂
が前記スクリュー1の先端部前方側に貯えられる。この
チャージ行程による計量ストロークは、バックフロー量
の測定が可能な必要量を確保できれば良いため、例え
ば、計量可能な全ストロークの数分の1程度で充分であ
る。……〔図2のプロセスP2〕。
【0021】チャージ行程が終了すると、マイコン11
は前記射出シリンダ10のピストンロッド10aを所定
の射出圧力をもって所定秒時だけ前進駆動し、第1の射
出行程を実行させる。この第1の射出行程によって、前
記チェックリング3が前記チェックシート4に押し付け
られた逆止状態に移行させられ、また、貯えられた溶融
樹脂が圧縮される。そして、第1の射出行程終了時のス
クリュー1の位置が、前記射出ストローク検出センサ1
6による計測情報によりマイコン11に取り込まれる。
なお、第1の射出行程を、前記射出圧力検出センサ17
による計測情報により樹脂が所定圧力に達したことを確
認した後終了させるようになせば、貯えられた溶融樹脂
の密度が一定し、樹脂密度のバラツキに起因する測定誤
差を一掃することができる。……〔図2のプロセスP3
並びにP4〕。
【0022】第1の射出行程が終了すると、マイコン1
1は、再び射出シリンダ10によってスクリュー1に所
定秒時だけ所定射出圧力を加えて第2の射出行程を実行
させ、この第2の射出行程終了時のスクリュー1の位置
が、同様に射出ストローク検出センサ16による計測情
報によりマイコン11に取り込まれる。……〔図2のプ
ロセスP5並びにP6〕。
【0023】続いてマイコン11はリアルタイムで、取
り込んだ第1の射出行程終了時のスクリュー位置と第2
の射出行程終了時のスクリュー位置とを対比・演算し
て、バックフロー量を認知すると共に、計測・算出した
バックフロー量と予め入力・設定されている基準データ
(バックフロー量の許容範囲を示すデータ)とを比較
し、計測結果の良否判定を行なう。……〔図2のプロセ
スP7〕。
【0024】上記したマイコン11による良否判定結果
と数値データとは、前記ディスプレイ装置18に直ちに
出力され、オペレータにより計測結果が直ちに視認され
る。すなわち、バックフロー量が「0」もしくは非常に
小さい値であると良と判定され、バックフロー量が許容
範囲を超えた場合には不良と判定されて、チェック弁機
構の交換が促される。……〔図2のプロセスP8〕。
【0025】以上のように、本実施例においてはバック
フロー量計測のための成形運転とデータの取り込みとが
マイコン11の制御下で自動的に行なわれるので、手動
操作による条件バラツキが一切排除されて、高精度のバ
ックフロー量の計測が可能となる。
【0026】なお、上述した実施例においては、油圧駆
動タイプの射出成形機を示したが、電動サーボモータ駆
動タイプの射出成形機にも本発明が適用可能であること
は、当業者には自明である。
【0027】
【発明の効果】叙上のように本発明によれば、精度の高
いバックフロー量の測定を自動運転で行なうことが可能
となり、該種インラインスクリュータイプの射出成形機
にあって、その価値は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る射出成形機の要部構成を
簡略化して示す説明図である。
【図2】本発明の実施例によって実行されるバックフロ
ー量の計測プロセスを示す説明図である。
【図3】一般的なチェック弁機構におけるチャージ状態
の様子を示す説明図である。
【図4】一般的なチェック機構における射出状態の様子
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 スクリュー 2 加熱シリンダ 3 チェックリング 4 チェックシート 5 溶融樹脂 7 ノズル 9 油圧モータ 10 射出シリンダ 11 マイクロコンピュータ(マイコン) 16 射出ストローク検出センサ 17 射出圧力検出センサ 18 ディスプレイ装置 20 閉塞用ブロック

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱シリンダ内に前後進並びに回転可能
    であるようにスクリューを配設し、スクリューの回転に
    よって溶融樹脂をスクリューの先端部前方側に送り込む
    と共に、スクリューの前進で加熱シリンダ先端のノズル
    から溶融樹脂を金型内に射出・充填するインラインスク
    リュータイプの射出成形機において、 a.バックフロー量の計測に先立ち、前記ノズルを閉塞
    する行程と、 b.所定量の溶融樹脂を前記スクリューの先端部前方側
    に送り込んで貯えるチャージ行程と、 c.所定時間だけ所定圧力を加えて前記スクリューを前
    進させるか、もしくは、樹脂が所定圧力に達したことが
    確認されるまで前記スクリューを前進させ、スクリュー
    の先端部側に設けたチェック弁手段を閉止状態におくた
    めの第1の射出行程と、 d.第1の射出行程の後に所定時間だけ所定圧力を加え
    前記スクリューを再び前進させる第2の射出行程と
    を、 具備し、前記第1の射出行程終了時のスクリュー位置と
    前記第2の射出行程終了時のスクリュー位置とを対比す
    ることにより、前記チェック弁手段を通って逆流する溶
    融樹脂のバックフロー量を計測するようにしたことを特
    徴とする射出成形機におけるバックフロー量の計測方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載において、前記計測したバ
    ックフロー量と予め設定された基準データとを対比し、
    計測値が許容範囲であるか否かを自動判定してその結果
    を表示させるようにしたことを特徴とする射出成形機に
    おけるバックフロー量の計測方法。
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