JP3549101B2 - 逆流防止弁を備えた射出装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は逆流防止弁を備えた射出装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は従来の代表的なスクリュー式射出装置の断面図であり、このスクリュー式射出装置100は、加熱筒101に前後進及び回転可能に収納したスクリュー102と、このスクリュー102の先端部に取付けた逆流防止弁103と、スクリュー102を前後進させる射出シリンダ104と、この射出シリンダ104のピストンロッド105を介してスクリュー102を回転させる回転手段106とからなり、次に述べる可塑化・計量工程と待機工程と射出工程を実施する。
【0003】
可塑化・計量工程:スクリュー102を回転しつつホッパ107の成形材料を加熱筒101に供給し、スクリュー102の回転によってノズル108に向って強制的に移送する。この移送の際に、成形材料は圧縮されて発熱(剪断発熱という。)する。補助的に加熱筒101(正しくは外筒のバンドヒータ)で加熱する。
このときにスクリュー102の先端の逆流防止弁103は、いわゆる弁開状態となり、成形材料の通過を妨げない。
そして、スクリュー102の先端(逆流防止弁103からノズル108の間)に押出された溶融材料の反力でスクリュー102が後退するので、このストロークを計測することで計量することができる。
【0004】
待機工程:計量完了から次の射出まで待機させる。
射出工程:射出シリンダ104の作用で、スクリュー102を一気に前進させ、スクリュー102前側に計量蓄積された溶融材料をノズル108から図示せぬ金型内へ射出する。スクリュー102が前進するときには逆流防止弁103を閉じて、溶融材料がスクリュー102側へ逆流しないようにする。
【0005】
図8(a),(b)は従来の逆流防止弁の構造図兼作用図である。
(a)において、射出装置の逆流防止弁103は、スクリューヘッド111と、このスクリューヘッド111に嵌めた円筒形状のチェックリング112とからなり、加熱筒101に挿入したスクリュー102の先端に設けたものである。
計量工程では、スクリュー102を廻すことにより、矢印▲1▼,▲1▼及び矢印▲2▼,▲2▼の通りに、チェックリング112とスクリューヘッド111との間で形成した流路113を通じて樹脂を通過させる。
【0006】
(b)は射出工程を示し、射出時にはスクリュー102を矢印▲3▼の通りに前進させる。この前進に伴なってスクリューヘッド111の前に溜まっている樹脂114の圧力がチェックリング112に矢印▲4▼,▲4▼のごとく作用し、結果としてチェックリング112が相対的に後退し、スクリュー102のシート115に当り、樹脂の逆流(スクリュー102への流れ)を防止することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図8(a)から(b)に至るまで、すなわち、(a)に示すストロークS1がゼロになるまでに、微量ではあるが樹脂は逆流する。この逆流は、計量精度の低下を招く。
射出速度の高速化や計量精度の向上を図る上では、逆流樹脂量を限りなくゼロに近づける必要がある。
そこで、本発明の目的は逆流防止弁における樹脂の逆流を限りなくゼロに近づけることができる技術を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、射出装置の加熱筒に回転可能に且つ軸方向移動可能に挿入したスクリューに、シートリングを一体的に取付けると共にチェックリングを一定の角度範囲で相対回転自在に取付け、スクリューを正回転させたときにシートリングの樹脂通路にチェックリングの樹脂通路が連通して樹脂の通過を可能にし、スクリューを逆回転させたときにシートリングの樹脂通路をチェックリングで塞ぐことで樹脂の通過を抑える形式の逆流防止弁を備えた射出装置であって、この射出装置は、計量中にスクリューを正回転させ、計量完了後にスクリューを所定距離後退させ、この後にスクリューが所定距離にほぼ相当する距離前進するまでスクリューを逆回転させる一連のスクリュー回転・後退制御を実行する制御部を、備えていることを特徴とする。
【0009】
スクリューを正回転させると、逆流防止弁が開放状態になり、樹脂をスクリュー前方の加熱筒内に溜めることができ、この樹脂溜まりの反力を受けてスクリューは後退する。
スクリューを逆回転させると逆流防止弁が閉になるので、計量完了後にスクリューを逆回転して、射出工程に備えたいところであるが、スクリューを逆回転させるとスクリューは樹脂溜まりに喰い込む様にして前進する。スクリューが前進すると樹脂溜まりが加圧され、樹脂の一部がノズルから洩れるという不具合が発生する。
そこで、請求項1では、計量完了後にスクリューを所定距離後退させて、スクリュー逆回転時の前進代を稼ぐことにした。この結果、樹脂溜まりが加圧されることはなくなり、ノズルから樹脂が洩れる如き不具合が発生せぬようになった。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る逆流防止弁を備えたスクリュー式射出装置の断面図であり、このスクリュー式射出装置10は、加熱筒11に前後進及び回転可能に収納したスクリュー12と、このスクリュー12の先端部に取付けた逆流防止弁20と、スクリュー12を前後進させる射出シリンダ14と、この射出シリンダ14のピストンロッド15を介してスクリュー12を回転させる回転手段16と、スクリュー12の回転角度を検知する回転角センサ17と、スクリュー12の軸方向の移動ストローク若しくは位置を検知するストロークセンサ18と、回転角センサ17又はストロークセンサ18の検知信号に基づいて射出シリンダ14並びに回転手段16の制御をなす制御部19とからなる。制御部19の作用は後に詳しく説明する。
【0011】
図2は本発明に係る逆流防止弁(弁開時)の断面図であり、逆流防止弁20は、スクリュー12の先端に、シートリング21を添え、このシートリング21に接触させる形態でチェックリング22を添え、スクリューヘッド23をスクリューに捩じ込むことで、スクリュー12とスクリューヘッド23間にシートリング21及びチェックリング22とを挟持した弁構造である。ただし、スクリュー12とスクリューヘッド23とシートリング21とは実質的に一体である。残るチェックリング22はスクリューヘッド23に回転可能に取付ける。
【0012】
図3(a)〜(c)は図2の要部の矢視図である。
(a)は図2の3a矢視図であり、スクリューヘッド23は等間隔で第1〜第4駆動爪24,25,26,27を備えていることを示す。
(b)は図2の3b矢視図であり、チェックリング22も等間隔で第1,第2従動爪28,29を備えると共に、複数個(図では1個のみを表示。)の樹脂通路31を備える。
【0013】
(c)は図3の3c矢視図であり、シートリング21は、複数個(図では1個のみを表示。)の樹脂通路32を備える。
(a)において、想像線で示すものが(b)に示す第1,第2従動爪28,29であり、スクリューヘッド23を時計方向に廻したときに、第1駆動爪24が第1従動爪28に当ったことを示す。以降、第1駆動爪24の駆動作用により、(b)のチェックリング22も時計方向に廻る。(c)のシートリング21は常に(a)のスクリューヘッド23と共に廻る。
【0014】
従って、図3(a)〜(c)は、計量開始から計量完了までの相対位相を示すものである。(b)で樹脂通路31はx軸から角度θ1のところにあり、(c)で樹脂通路32はx軸から角度θ2のところにあり、且つθ1=θ2の関係を保つ構造にしておけば、樹脂通路31,32は連通することになる。
図2に戻って、樹脂は矢印▲4▼,▲5▼の如く樹脂通路32,31を通って、スクリューヘッド23の前方に至る。これが、計量工程の詳細である。
【0015】
図4(a)〜(c)は図3(a)〜(c)の作用図である。
(a)において、スクリューヘッド23を反時計方向に廻せば、想像線で示す第1従動爪28から第1駆動爪24は離れ、代わりに第2駆動爪25が近づき、当る。
(b)のチェックリング22はまだ静止したままである。
(c)のシートリング21はスクリューヘッド23と一体に廻るので、x軸から角度θ3(θ3>θ1)のところまで廻る。
(c)の樹脂通路32は(b)のチェックリング22で塞がれることになり、(c)の樹脂通路32は(b)の樹脂通路31に連通しなくなる。すなわち、弁閉状態になる。
【0016】
図5は図4の4−4線断面に相当する逆流防止弁の作用図であり、シートリング21の樹脂通路32が、チェックリング22で塞がれたために、スクリューヘッド23側からスクリュー12側へ樹脂が逆流することはない。すなわち、図は弁閉状態の逆流防止弁を示し、弁閉状態はスクリューを逆回転させることで達成できたといえる。
【0017】
図6は本発明に係る制御フロー図であり、ST××はステップ番号を示す。
ST01:可塑化・計量工程において、スクリューを正回転させる。これで、逆流防止弁が開放状態になり、図2に示した通りに樹脂はスクリューヘッド前方に溜る。樹脂の溜まり量に対応してスクリューは後退する。
ST02:成形条件の1つとしてスクリューの後退ストローク又は後退位置を、予め設定しておくが、この設定をSstdと呼ぶ。そして、現実のスクリューの後退ストローク又は後退位置Sactが、Sstdに達したか否かを調べ、達したらST03へ進む。
【0018】
ST03:正回転中のスクリューを停止する。これで、可塑化・計量工程が完了したことになる。
ST04:次に、スクリューを数mmだけ、後退させる。この後退距離を所定距離と呼ぶ。この後退動作により、樹脂溜まりにおける樹脂圧は低下する。
ST05:そして、スクリューの逆回転を開始する。逆回転させると図4で説明した通りに、逆流防止弁が開状態から閉状態に変化する。
【0019】
ST06:スクリューは逆回転させると、前進し樹脂溜まりの圧力を高める作用をなすから、スクリューを無制限に逆回転させる訳にはいかない。そこで、このステップでは、スクリューの回転角(逆回転角)を設定しておき、この設定に達するまで逆回転を継続する。又は、スクリューの前進距離を設定しておきこの設定に達するまで逆回転を継続する。
【0020】
なお、図4(a)は図3(a)のスクリューヘッドを約30゜逆回転させた図であり、30゜以上安全率を見込んで90゜程度スクリューヘッドを逆回転させれば、逆流防止弁を確実に閉状態に変化させることができる。樹脂の種類、密度などによりばらつきはあるが、スクリューの逆回転角とスクリューの前進距離とは良好な相関関係が認められる。従って、スクリューの逆回転角を前進距離に置き換えて制御することは容易である。この前進距離から、前記ST04の後退距離を設定するとよい。
【0021】
ST07:逆流防止弁が閉じ、スクリューの位置がST03での位置にほぼ戻ったので、射出準備が完了したことになる。
【0022】
以上のステップを図1を参照しつつ補足説明する。
ST01(スクリュー正回転)は、制御部19の指令により回転手段16で実行する。
ST04(スクリュー後退)は制御部19が射出シリンダ14を、ストロークセンサ18の情報を取入れながらフィードバック制御することにより実行する。
【0023】
ST05(スクリュー逆回転)は、制御部19の指令により回転手段16で実行する。
ST06(逆回転制御)は、回転角センサ17により回転角情報を受け、ストロークセンサ18により距離若しくは位置情報を受けた制御部19で実行する。
この様に、図6の制御は図1の制御部19で実施し、この制御部19を射出装置10に備えたことを特徴とする。
【0024】
尚、シートリングやチェックリングの構造は変更可能である。樹脂通路の形状、数、部位も任意である。
【0025】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、開放状態の逆流防止弁を閉状態に変えるためにスクリューを逆回転させるに先立って、スクリューを所定距離後退させることを特徴とする。この処置により、樹脂溜まりが加圧されることはなくなり、ノズルから樹脂が洩れる如き不具合が発生せぬようになった。
【0026】
従って、請求項1によれば射出に備えて逆流防止弁を閉状態に切替えることができ、閉状態が確保できれば射出の際に発生が予想される樹脂の逆流を限りなくゼロに近づけることができる。この結果、射出速度の高速化や計量精度の向上が図れ、射出装置の性能を大いに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る逆流防止弁を備えたスクリュー式射出装置の断面図
【図2】本発明に係る逆流防止弁(弁開時)の断面図
【図3】図2の要部の矢視図
【図4】図3(a)〜(c)の作用図
【図5】図4の4−4線断面に相当する逆流防止弁の作用図
【図6】本発明に係る制御フロー図
【図7】従来の代表的なスクリュー式射出装置の断面図
【図8】従来の逆流防止弁の構造図兼作用図
【符号の説明】
10…射出装置、11…加熱筒、12…スクリュー、14…射出シリンダ、16…回転手段、17…回転角センサ、18…ストロークセンサ、19…制御部、20…逆流防止弁、21…シートリング、22…チェックリング、23…スクリューヘッド、31…チェックリングに設けた樹脂通路、32…シートリングに設けた樹脂通路。

Claims (1)

  1. 射出装置の加熱筒に回転可能に且つ軸方向移動可能に挿入したスクリューに、シートリングを一体的に取付けると共にチェックリングを一定の角度範囲で相対回転自在に取付け、前記スクリューを正回転させたときにシートリングの樹脂通路にチェックリングの樹脂通路が連通して樹脂の通過を可能にし、前記スクリューを逆回転させたときにシートリングの樹脂通路をチェックリングで塞ぐことで樹脂の通過を抑える形式の逆流防止弁を備えた射出装置であって、
    この射出装置は、計量中にスクリューを正回転させ、計量完了後にスクリューを所定距離後退させ、この後にスクリューが前記所定距離にほぼ相当する距離前進するまでスクリューを逆回転させる一連のスクリュー回転・後退制御を実行する制御部を、備えていることを特徴とする逆流防止弁を備えた射出装置。
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