JP3766337B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダ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。
【０００４】
一方、前記射出装置は、一般に、インラインスクリュー方式のものが使用され、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって回転させることにより樹脂の計量が行われる。
【０００５】
図２は従来の射出成形機の要部を示す断面図である。
【０００６】
図において、６０は射出装置、６２は図示されない加熱シリンダの前端に取り付けられた射出ノズルであり、該射出ノズル６２は、筒状の本体部６５、及び該本体部６５の外周面に配設された面状のヒータ６６を備え、前端（図において左端）にノズル口６９が形成される。また、６７は前記加熱シリンダ内の樹脂通路と連通させて本体部６５内に形成され、前端において前記ノズル口６９と連通させられた樹脂通路であり、該樹脂通路６７は、前端の近傍に、前方（図において左方）になるほど径が小さくなるテーパ部６８、及び該テーパ部６８より前方において、前方になるほど径が大きくなる逆テーパ部７１を備える。
【０００７】
そして、７２は固定金型における中央に配設されたスプルーブッシュであり、該スプルーブッシュ７２の後端（図において右端）には、前記射出ノズル６２の前端の形状に対応する形状を有する凹部７３が形成され、該凹部７３から前方に向けてスプルー７４が形成される。なお、前記加熱シリンダ内には、図示されないスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【０００８】
前記構成の射出装置６０において、計量工程時に、図示されない計量用モータを駆動することによって、前記スクリューを回転させると、加熱シリンダの所定の箇所に配設されたホッパから加熱シリンダ内に供給された樹脂は、加熱シリンダ内を前進させられるとともに、前記ヒータ６６によって加熱され溶融させられ、それに伴って、スクリューが後退させられ後退限位置に置かれた状態で、スクリューの前端に配設されたスクリューヘッドの前方に溶融させられた樹脂が蓄えられる。
【０００９】
次に、射出工程時に、射出用モータを駆動して、スクリューを前進させると、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は、前記射出ノズル６２から射出され、前記スプルー７４を通過して前記固定金型及び図示されない可動金型によって形成される金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００１０】
ところで、射出成形機による成形を開始するに当たり、射出成形機の立上げが行われ、該立上げにおいて、まず、射出装置６０が後退位置に置かれ、射出ノズル６２の前端がスプルーブッシュ７２から十分に離され、前記射出ノズル６２からの樹脂の射出が繰り返されてパージングが行われる。続いて、射出装置６０が前進（図において左方に移動）させられ、射出ノズル６２が金型装置に接触させられ、樹脂がキャビティ空間に充填される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の射出成形機においては、射出ノズル６２を金型装置に接触させたときに、通常は、金型装置の温度が低く、射出ノズル６２の温度が高いので、射出ノズル６２におけるランド部７５の温度が低くなってしまう。
【００１２】
なお、ランド部７５の温度は、図示されない制御部によってＰＩＤ制御による制御が行われているので、射出ノズル６２と金型装置とが接触した後、一定の時間が経過すると、整定されて設定温度になる。
【００１３】
図３は従来の射出装置におけるランド部の温度のタイムチャートである。
【００１４】
図において、Ｌ１は従来の射出装置６０（図２）におけるランド部７５の温度を示すライン、α１はＰＩＤ制御による射出ノズル６２の設定温度である。タイミングｔ０で射出ノズル６２と金型装置とが接触すると、ランド部７５の温度は低くなり、その後徐々に高くなり、一定の時間Ｔ１が経過したタイミングｔ１で設定温度α１になる。
【００１５】
そして、前記時間Ｔ１が経過するまでの間は、ランド部７５の温度が変動するので、スクリューが後退限位置に置かれた状態でスクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂の量が変動し、その結果、キャビティ空間への樹脂の充填量も変動してしまう。したがって、その間の成形品に成形不良が発生してしまう。
【００１６】
本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、射出ノズルと金型装置とを接触させた後、ランド部の温度を迅速に設定温度にすることができる射出成形機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の射出成形機においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材の前端に取り付けられ、本体部及び加熱部材を備え、金型装置に選択的に接触させられる射出ノズルと、前記本体部における所定の箇所に配設された温度検出部と、該温度検出部によって検出された温度と設定温度との偏差に基づいて、前記射出ノズルの温度を制御する温度制御処理手段とを有する。
【００１８】
そして、前記本体部の前端部に、樹脂通路に形成されたテーパ部及び逆テーパ部にわたって一定の外径を有し、熱容量が小さい熱調整部が形成される。また、ノズル口の内径をｄとし、前記熱調整部の外径をＤとしたとき、
Ｄ／ｄ＜３
にされる。
【００１９】
本発明の他の射出成形機においては、さらに、軸方向における熱調整部の長さをＬとしたとき、
１＜Ｌ／Ｄ＜１．５
にされる。
【００２０】
本発明の更に他の射出成形機においては、さらに、前記熱調整部の前端に断熱層が形成される。
【００２１】
本発明の更に他の射出成形機においては、さらに、前記熱調整部の外周面に補助加熱部が配設される。
【００２２】
本発明の更に他の射出成形機においては、さらに、前記設定温度は、射出ノズルと金型装置とが接触するタイミングからあらかじめ設定された時間において、前記温度検出部によって検出された温度が低くなるのに伴って高くされ、続いて、温度検出部によって検出された温度が高くなるのに伴って低くされる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の要部を示す断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御回路図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるランド部の温度のタイムチャートである。
【００２５】
図において、１０は射出装置、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１の前端（図１において左端）に取り付けられた射出ノズルであり、該射出ノズル１２は、筒状の本体部１５、及び該本体部１５の外周面に配設された面状の加熱部材としてのヒータ１６を備え、前端にノズル口１９が形成される。また、１７は、前記加熱シリンダ１１内の図示されない樹脂通路と連通させて本体部１５内に形成され、前端において前記ノズル口１９と連通させられた樹脂通路であり、該樹脂通路１７は、前端の近傍に、前方（図１において左方）になるほど径が小さくなるテーパ部１８、及び該テーパ部１８より前方において、前方になるほど径が大きくなる逆テーパ部２１を備え、テーパ部１８と逆テーパ部２１との境界において、樹脂通路１７の径は最も小さくされる。
【００２６】
そして、２０は金型装置であり、該金型装置２０は固定金型、及び該固定金型に対して進退自在に配設された図示されない可動金型から成り、該可動金型を固定金型に対して接離させることによって、金型装置２０の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。また、２２は前記固定金型における中央に配設されたスプルーブッシュであり、該スプルーブッシュ２２の後端（図１において右端）には、前記射出ノズル１２の前端の形状に対応する形状を有する凹部２３が形成され、該凹部２３から前方に向けてスプルー２４が形成される。なお、前記加熱シリンダ１１内には、射出部材としての図示されないスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【００２７】
そして、前記射出ノズル１２の温度を制御するために、前記本体部１５の所定の箇所、本実施の形態においては、軸方向におけるほぼ中央に、第１の温度検出部としての温度センサ（例えば、熱電対）３１が配設され、該温度センサ３１によって本体部１５の温度が検出される。温度センサ３１によって検出された本体部１５の温度は、制御部３２に送られる。該制御部３２には、設定器３３が接続され、該設定器３３において設定温度α２が設定される。
【００２８】
前記制御部３２の図示されない温度制御処理手段は、温度制御処理を行い、温度センサ３１によって検出された温度と設定温度α２との偏差を算出し、該偏差に基づいてヒータ１６をオン・オフさせ、ＰＩＤ制御による制御を行う。
【００２９】
前記構成の射出装置１０において、計量工程時に、図示されない計量用モータを駆動することによって、前記スクリューを回転させると、前記加熱シリンダ１１における所定の箇所に配設された図示されないホッパから加熱シリンダ１１内に供給された樹脂は、加熱シリンダ１１内を前進（図１において左方に移動）させられるとともに、前記ヒータ１６によって加熱され溶融させられ、それに伴って、スクリューが後退させられ後退限位置に置かれた状態で、スクリューの前端に配設されたスクリューヘッドの前方に溶融させられた樹脂が蓄えられる。
【００３０】
次に、射出工程時に、図示されない射出用モータを駆動して、スクリューを前進させると、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は、前記射出ノズル１２から射出され、前記スプルー２４を通過して型締め時に金型装置２０に形成されるキャビティ空間に充填される。
【００３１】
ところで、射出成形機による成形を開始するに当たり、射出成形機の立上げが行われ、該立上げにおいて、まず、射出装置１０が図示されない可塑化移動装置によって後退（図１において右方に移動）させられて後退位置に置かれ、射出ノズル１２の前端がスプルーブッシュ２２から十分に離され、前記射出ノズル１２からの樹脂の射出が繰り返されてパージングが行われる。続いて、射出装置１０が前進させられ、射出ノズル１２が金型装置２０に接触させられ、樹脂がキャビティ空間に充填される。
【００３２】
そして、射出ノズル１２を金型装置２０に接触させたときに、通常は、金型装置２０の温度が低く、射出ノズル１２の温度が高いので、射出ノズル１２におけるランド部２５の温度が低くなる。なお、ランド部２５の温度は、前記制御部３２によってＰＩＤ制御による制御が行われているので、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触した後、一定の時間が経過すると、整定されて設定温度α２になる。
【００３３】
そして、前記ランド部２５の温度が設定温度α２になるまでの時間が長いと、その間のランド部２５の温度が変動するので、スクリューが後退限位置に置かれた状態でスクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂の量が変動し、その結果、キャビティ空間への樹脂の充填量も変動してしまう。したがって、成形品に成形不良が発生してしまう。
【００３４】
そこで、本体部１５の前端部（図１において左端部）に熱容量の小さい熱調整部３９が形成される。本実施の形態において、該熱調整部３９は、テーパ部１８及び逆テーパ部２１が形成される部分に形成され、本体部１５の他の部分より外径が小さくされる。そして、ノズル口１９の内径をｄとし、前記熱調整部３９の外径をＤとしたとき、内径ｄに対する外径Ｄの比Ｄ／ｄが、
Ｄ／ｄ＜３
にされる。
【００３５】
また、軸方向における熱調整部３９の長さをＬとしたとき、外径Ｄに対する長さＬの比Ｌ／Ｄが、
１＜Ｌ／Ｄ＜１．５
にされる。
【００３６】
このように、本体部１５の前端部に熱容量の小さい熱調整部３９が形成されるので、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触してランド部２５の温度が低くなった後、ＰＩＤ制御によってヒータ１６がオンにされたときに、ランド部２５の温度を迅速に高くすることができる。そして、前記ランド部２５の温度が設定温度α２になるまでの時間が短くなるので、その間のランド部２５の温度が変動するのを抑制することができ、スクリューが後退限位置に置かれた状態でスクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂の量が変動したり、キャビティ空間への樹脂の充填量が変動したりするのを抑制することができる。したがって、成形品に成形不良が発生するのを防止することができる。
【００３７】
また、熱調整部３９の外径Ｄが小さくされるので、凹部２３における中央部分だけでスプルーブッシュ２２とランド部２５とが接触することになり、スプルーブッシュ２２とランド部２５との接触面積が小さくなる。したがって、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触したときに、熱調整部３９から金型装置２０に伝達される熱の量を少なくすることができるので、ランド部２５における温度の低下を抑制することができる。その結果、前記ランド部２５の温度が設定温度α２になるまでの時間を一層短くすることができる。
【００３８】
さらに、前記熱調整部３９の外周面には、補助加熱部としての環状のヒータ３５、並びに第２の温度検出部としての温度センサ（例えば、熱電対）３６が配設され、該温度センサ３６によって熱調整部３９の温度が検出される。これに伴って、ランド部２５の温度が検出される。
【００３９】
したがって、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触するタイミングからあらかじめ設定された時間だけ前記ヒータ３５によって熱調整部３９を加熱し、ランド部２５の温度を迅速に高くすることができる。そのために、前記制御部３２の図示されない補助温度制御処理手段は、補助温度制御処理を行い、温度センサ３６によって検出された温度と設定温度α２との偏差が算出され、該偏差に基づいてヒータ３５をオン・オフさせ、ＰＩＤ制御による制御を行う。本実施の形態において、ヒータ３５及び温度センサ３６は別体に形成されているが、ヒータ３５と温度センサ３６とを一体に形成することもできる。
【００４０】
このように、熱調整部３９がヒータ３５によって補助的に加熱されるので、前記ランド部２５の温度が設定温度α２になるまでの時間を一層短くすることができる。
【００４１】
また、前記設定器３３において、設定温度α２は、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触するタイミングからあらかじめ設定された時間だけ所定のパターンで高くされる。すなわち、設定温度α２の初期値が高くされ、したがって、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触することによってランド部２５の温度が低くなっている間に、温度センサ３１によって検出された温度と設定温度α２との偏差が高くされるので、本体部１５における熱調整部３９以外の部分において十分な熱を発生させることができる。その結果、前記ランド部２５の温度が設定温度α２になるまでの時間を一層短くすることができる。なお、熱調整部３９の前端にセラミックを容射し、断熱層を形成すると、熱調整部３９から金型装置２０に伝達される熱の量を一層少なくすることができる。
【００４２】
図５において、Ｌ２はランド部２５の温度を示すライン、α２はＰＩＤ制御による射出ノズル１２の設定温度である。タイミングｔ０で射出ノズル１２と金型装置２０とが接触すると、ランド部２５の温度は、一時的に低くなるが、その後、急激に高くなり、時間Ｔ２が経過したタイミングｔ１１で設定温度α２になる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４４】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるランド部の温度のタイムチャートである。
【００４５】
図において、Ｌ３はランド部２５（図１）の温度を示すラインである。この場合、設定器３３（図４）において設定される設定温度α３は、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触するタイミングｔ０から時間が経過するのに伴って高くされ、所定の温度に到達すると低くされる。この場合も、射出ノズル１２と金型装置２０とが接触することによってランド部２５の温度が低くなっている間に、第１の温度検出部としての温度センサ３１によって検出された温度と設定温度α３との偏差が高くされるので、本体部１５における熱調整部３９以外の部分において十分な熱を発生させることができる。その結果、前記ランド部２５の温度が設定温度α３になるまでの時間を一層短くすることができる。
【００４６】
したがって、タイミングｔ０で射出ノズル１２と金型装置２０とが接触すると、ランド部２５の温度は、一時的に低くなるが、その後、急激に高くなり、時間Ｔ３が経過したタイミングｔ２１で設定温度α３になる。
【００４７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出成形機においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材の前端に取り付けられ、本体部及び加熱部材を備え、金型装置に選択的に接触させられる射出ノズルと、前記本体部における所定の箇所に配設された温度検出部と、該温度検出部によって検出された温度と設定温度との偏差に基づいて、前記射出ノズルの温度を制御する温度制御処理手段とを有する。
【００４９】
そして、前記本体部の前端部に、樹脂通路に形成されたテーパ部及び逆テーパ部にわたって一定の外径を有し、熱容量が小さい熱調整部が形成される。また、ノズル口の内径をｄとし、前記熱調整部の外径をＤとしたとき、
Ｄ／ｄ＜３
にされる。
【００５０】
この場合、前記本体部の前端部に、樹脂通路に形成されたテーパ部及び逆テーパ部にわたって一定の外径を有し、熱容量が小さい熱調整部が形成され、ノズル口の内径をｄとし、前記熱調整部の外径をＤとしたとき、
Ｄ／ｄ＜３
にされるので、射出ノズルと金型装置とが接触して、射出ノズルのランド部の温度が低くなった後、ランド部の温度を迅速に高くすることができる。そして、前記ランド部の温度が設定温度になるまでの時間が短くなるので、その間のランド部の温度が変動するのを抑制することができる。したがって、キャビティ空間への樹脂の充填量が変動するのを抑制することができるので、成形品に成形不良が発生するのを防止することができる。
【００５１】
また、スプルーブッシュとランド部との接触面積が小さくなるので、射出ノズルと金型装置とが接触したときに、熱調整部から金型装置に伝達される熱の量を少なくすることができる。したがって、ランド部における温度の低下を抑制することができる。その結果、前記ランド部の温度が設定温度になるまでの時間を一層短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の要部を示す断面図である。
【図２】従来の射出成形機の要部を示す断面図である。
【図３】従来の射出装置におけるランド部の温度のタイムチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御回路図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるランド部の温度のタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるランド部の温度のタイムチャートである。
【符号の説明】
１１ 加熱シリンダ
１２ 射出ノズル
１５ 本体部
１６、３５ ヒータ
１９ ノズル口
２０ 金型装置
３１ 温度センサ
３２ 制御部
３９ 熱調整部

Claims (5)

1. （ａ）シリンダ部材と、
   （ｂ）該シリンダ部材の前端に取り付けられ、本体部及び加熱部材を備え、金型装置に選択的に接触させられる射出ノズルと、
   （ｃ）前記本体部における所定の箇所に配設された温度検出部と、
   （ｄ）該温度検出部によって検出された温度と設定温度との偏差に基づいて、前記射出ノズルの温度を制御する温度制御処理手段とを有するとともに、
   （ｅ）前記本体部の前端部に、樹脂通路に形成されたテーパ部及び逆テーパ部にわたって一定の外径を有し、熱容量が小さい熱調整部が形成され、
   （ｆ）ノズル口の内径をｄとし、前記熱調整部の外径をＤとしたとき、
   Ｄ／ｄ＜３
   にされることを特徴とする射出成形機。
2. 軸方向における熱調整部の長さをＬとしたとき、
   １＜Ｌ／Ｄ＜１．５
   にされる請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記熱調整部の前端に断熱層が形成される請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記熱調整部の外周面に補助加熱部が配設される請求項１に記載の射出成形機。
5. 前記設定温度は、射出ノズルと金型装置とが接触するタイミングからあらかじめ設定された時間において、前記温度検出部によって検出された温度が低くなるのに伴って高くされ、続いて、温度検出部によって検出された温度が高くなるのに伴って低くされる請求項１に記載の射出成形機。

Images