JP3834751B2

JP3834751B2 - 着色樹脂成形装置

Info

Publication number: JP3834751B2
Application number: JP2001353474A
Authority: JP
Inventors: 俊雄下田
Original assignee: 株式会社シスコ
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2021-11-19
Also published as: US6669358B2; JP2003154525A; US20030095468A1

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、着色樹脂成形装置に関し、詳しくは、熱可塑性を有する成形用原料樹脂に液状着色剤を混合して着色し、これを成形に供する着色樹脂成形装置に関する。
【従来の技術】
従来、この種に属する装置例としては、原料樹脂の貯留及び放出を行うホッパーと、ホッパーの放出口側に配設したスクリューを具備する搬送手段と、この搬送手段により搬送される原料樹脂を圧縮しつつ金型等に供給するヘッド部とを有する装置が知られている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来装置においては、着色剤により原料樹脂を着色し、着色成形品を得ようとする場合、原料樹脂と着色剤（リキッドカラー）との混合はホッパー内で行われるのが通常である。
着色剤を正確に設定するには、使用する着色剤の比重や粘度によって吐出量が変化するので使用する色ごとに測定を行う必要がある。
従来においては、小さな容器、例えばプラスチックカップ、紙コップ、ビーカー等を用意してその風袋重量を正確に測定する。
そして、チューブ（ポンプ）に混入している気泡等が完全に取り除かれた状態にする。
例えば、設定量を５０と２００として計量すると、キャリブレーションの概略は次のようになる。
まず、「信号」キーを押し、キャリブレーションのはじめとして、成形時の計量信号を再現させる。２０回以上の計量を行う。回数が多いほど正確に測定できることによる。
そして、設定量を横軸に、投入量を縦軸にしてグラフを描く。例えば、設定量が２００で２０回計量した値が１６グラムだとすると、１回あたり０．８グラム、設定量が５０で２０回計量した値が４グラムだとすると、１回あたり０．２グラムが着色剤の投入量となる。横軸に設定量、縦軸に１回の投入量をとり上記の値を入力して入力した点を結ぶことにより、図５に示すような基準線のグラフが得られる。
しかし、上述した従来例の場合、２０回以上の計量を行うために、計量回数の間違いが起こること、１回当たりの投入量の値が小さいために、誤差の影響を受けやすいこと等の問題がある。
本発明は、着色樹脂成形装置のキャリブレーションにおける上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動的にキャリブレーション、すなわち、成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う動作の自動化構成を基にして、計量間違いや誤差のない着色剤の投入を行い高品質の着色樹脂成形品を得ることができる着色樹脂成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、熱可塑性を有する成形用原料樹脂を貯留するとともに貯留した原料樹脂を放出する原料樹脂供給手段と、この原料樹脂供給手段からの原料樹脂を移送する筒状の移送部材と、この移送部材内に自在に交換可能なノズルの放出端を臨ませつつ配置されて液状着色剤を供給する着色剤供給手段と、前記移送部材を経て送られてくる原料樹脂と着色剤とを混合しつつ搬送して樹脂成形に供する搬送手段と、前記搬送手段の搬送状態を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基き前記着色剤供給手段の動作制御を行う制御手段とを有する着色樹脂成形装置であって、前記着色剤供給手段は、液状着色剤の供給量を自動的に設定する自動キャリブレーション機能、すなわち、前記成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う動作の自動化構成を基にして、計量間違いや誤差のない着色剤の投入を行い高品質の着色樹脂成形品を得ることができるように構成したことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の着色樹脂成形装置において、前記着色剤供給手段は、着色剤の設定量の設定、速度設定、キャリブレーション回数の設定機能を有し、着色剤の吐出量の値を求め、吐出量の値とキャリブレーション回数とから着色剤の１回当たりの吐出量を求めるように構成したことを特徴とするものである。
請求項１、２記載の発明によれば、自動的にキャリブレーション、すなわち、前記成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う動作の自動化構成を基にして、計量間違いや誤差のない着色剤の投入を行うことができ、高品質の着色樹脂成形品を得ることが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る着色樹脂成形装置の実施の形態の一例について添付図面を参照して説明する。
図１に示す着色樹脂成形装置１は、熱可塑性を有する成形用原料樹脂（ペレット／及び／又は粉末）を貯留するとともにこれを下端に設けた放出口から放出する原料樹脂供給手段としてのホッパー２と、このホッパー２の放出口に対しフランジで接続された垂直配置で筒状の移送部材（ブラケット）３と、この移送部材３に連通した搬送手段４と、前記移送部材３の内部に液状で各種の色（例えば赤、紫、黄及び青等）を有する着色剤を供給する着色剤供給手段５とを具備している。
前記搬送手段４は、図１に示すように、水平配置され、且つ、前記移送部材４の下端部に連結されたシリンダ６と、このシリンダ６内に回転可能に、且つ、軸線方向（Ｘ₁、Ｘ₂方向）にスライド可能に嵌装されたスクリュー７と、前記シリンダ６の壁部に穿設された前記移送部材３に連通する通過孔８と、前記シリンダ６の一方の端部に配置したスクリュー駆動部９と、図示してはいないが前記シリンダ６の他方の端部に設けた公知のヘッド部とを具備している。
前記スクリュー駆動部９は、シリンダ６の一方の端部に配置された箱型でスクリュー７の基軸部７ａを貫通させたガイド枠体１０と、スクリュー７の基軸部７ａの端部に連結されてスクリュー７に回転力を付与しスクリュー７を矢印Ｘ₁、Ｘ₂方向にスライドさせる力を付与するスクリュー駆動手段１１とを具備している。
前記スクリュー駆動部９は、前記スクリュー７のＸ₁、Ｘ₂２方向へのスライド位置を検出する検出手段１２を備えている。
この検出手段１２は、前記ガイド枠体１０内のガイドスペース１０ａ内における基軸部７ａからガイドスペース１０ａの上下両端に当接する状態で突出させたガイド片１３と、一方の端部をガイド片１３に連結し他方の端部をガイド枠体１０に設けたスライド溝１０ｂを貫通させて図１において下方に突出させた突出片１４と、この突出片１４により支持したラック部１５と、このラック部１５に螺合するピニオン１６と、このピニオン１６に連動するポテンショメータ１７とを具備している。
前記検出手段１２は、スクリュー７がＸ₁、Ｘ₂方向にスライド駆動されるとき、ガイド片１３及びラック部１５の変位に伴って回転するピニオン１６の回転角に応じた検出信号、すなわち、ポテンショメータ１７の出力信号を後述する制御手段２５（図３参照）に送るようになっている。
なお、本発明装置の搬送手段４におけるスクリュー７の構成、更には、搬送手段４のスクリュー７と検出手段１２との関係構成は、上述したような図１に示す如く構成に限定されるものではない。
すなわち、図２に示すように、搬送手段４のスクリュー７は、シリンダ６内に回転可能にのみ嵌装される構成としても良い。スクリュー７をこのように構成した場合、スクリュー駆動手段１１からはスクリュー７に回転力のみが付与されて、検出手段１２での検出はスクリュー７の回転に対応されることになり、その回転に応じた検出信号、すなわち、出力信号が後述する制御手段２５に送られることになる。
前記着色剤供給手段５は、図１に示すように液状の着色剤を収容したコンテナ１８と、このコンテナ１８内に備えた吸引ノズル１９と連通させた吸引パイプ２０と、この吸引パイブ２０の吐出側に接続したポンプヘッド２１を含むポンプ２２と、前記移送部材３の壁部に設けた傾斜配置のノズル受部３ａに挿通されて吐出端を前記通過孔８内に臨ませて自在に交換可能な吐出ノズル２３と、前記ポンプヘッド２１と吐出ノズル２３とを連通する送りパイプ２４とを具備している。
なお、前記吸引パイプ２０及び送りパイプ２４の長さは、必要に応じて種々に調整できることは勿論である。
次に、図３を参照して着色樹脂成形装置１の制御系統について説明する。
この制御系統は、本装置全体の制御を行う制御手段２５を具備している。制御手段２５は、本装置１の動作制御を行うための動作プログラムを格納したプログラムメモリ２６と、前記プログラムに基き本装置全体を制御するＣＰＵ２７とを具備している。
前記動作プログラムは、検出手段１２からの検出信号に基いて、自在に交換可能な吐出ノズル２３に吸引力を付与する動作をポンプ２２に行わせるプログラム、搬送手段４の搬送状態、すなわち、スクリュー７の回転及びスライド状態に同期してポンプ２２を駆動するプログラム、ポンプ２２を一定速度で、且つ、一定時間駆動するプログラム、ポンプ２２の始動を一定時間（数秒程度）遅らせるプログラム、搬送手段４の搬送状態停止前にポンプ２２を停止させるプログラム、更に後述する自動キャリブレーションを行うプログラムを包含している。
前記ＣＰＵ２７には、前記クスリュー駆動手段１１、検出手段１２、ポンプ２２が夫々接続されている。
次に、上記構成の実施例装置１の作用について説明する。
以下の作用説明における搬送手段４におけるスクリュー７の構成と、搬送手段４のスクリュー７と検出手段１２との関係構成とは、図１に示す構成をもって説明する。なお、スクリュー７を図２に示す構成とした場合にも、以下と同様の作用を発揮できる。
まず、初期状態として、コンテナ１８には、例えば赤色の着色剤が収容されていて、ホッパー２内には原料樹脂が収容されているものとする。
この状態の下で、図示しない起動スイッチが押下されると、ＣＰＵ２７は前記動作プログラムに基きスクリュー駆動手段１１を駆動する。これにより、スクリュー７はシリンダ６内を回転しつつ矢印Ｘ₁、Ｘ₂方向にスライドしはじめ、原料樹脂の搬送を開始する。このスクリュー７の回転及びスライドに伴い前記ガイド片１３、ラック部１５も矢印Ｘ₁、Ｘ₂方向にスライドし、ラック部１５がピニオン１６を回転させる。ピニオン１６の回転に伴いポテンショメータ１７はラック部１５の変位、すなわち、スクリュー７の変位に応じた検出信号をＣＰＵ２７に送る。
ＣＰＵ２７は、この検出信号を基に、動作プログラムの中の前述した各種プログラムによるポンプ２２の駆動制御を行う。
すなわち、ＣＰＵ２７は前記検出信号を基に、スクリュー７が回転及びスライドし始めた状態に同期してポンプ２２を定速駆動し、自在に交換可能な吐出ノズル２３から赤色の着色剤を吐出させ、この動作をスクリュー７の回転及びスライド動作中継続する。
これにより、原料樹脂と赤色の着色剤とはスクリュー７により一定の割合で混合されつつ図示しないヘッド部に送られて、ここで圧縮加熱されて金型等へ送り出されて各種成形品の製造に供される。
また、上述したポンプ２２の駆動制御に代替して、スクリュー７の回転及びスライド動作中の或る一定時間、一定速度で、所定量の赤色の着色剤を吐出ノズル２３から吐出させるような駆動制御をポンプ２２に対して行うようにすることもできる。
上記のような着色剤の吐出状態とすることにより、ヘッド部から送り出される着色樹脂は或る特定量のみ赤色に着色されたものとなり、成形品に色の濃淡を付ける場合に対応できる。
また、ＣＰＵ２７は、前記検出信号を入力してから一定時間（数秒程度）経過後に、ポンプ２２を駆動するプログラムを選択し、このプログラムに基いたポンプ２２の駆動制御を行うこともできる。
上記のようなポンプ２２の駆動制御を採用すれば、着色樹脂の色は当初は無着色でも徐々に赤色に変化し、やがて均一な赤色状態となり、成形品の色の微調整が可能となる。
これとは逆に、ＣＰＵ２７は、検出信号が断たれる前、すなわち、スクリュー７の回転及びスライドが終了する数秒程度前にポンプ２２を停止させる駆動制御を選択することもできる。
この場合には、着色樹脂の末尾部分の色が赤色から徐々に無着色に変化することになり、成形品の色の微調整が可能となる。
このように、ポンプ２２に対する各種の駆動制御に加えて、ＣＰＵ２７は動作プログラムに基き着色剤吐出終了時点においてポンプ２２を逆転駆動し自在に交換可能な吐出ノズル２３に吸引力を付与する制御を行うこともできる。
これにより、無用な着色剤が原料樹脂に混合することが無くなり、且つ、色替えの場合の便宜を図ることができる。
次に、本実施の形態の自動キャリブレーション、すなわち、前記成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う自動設定動作について図４を参照して説明する。
図４は自動キャリブレーションを行う場合のポンプ２２Ａの構成を示すものであり、このポンプ２２Ａは、図１に示すポンプ２２と同様な構成を有するとともに、モードキー３１、シグナル（ＳＩＧ）キー３２、Ｉ／Ｏキー３３、△キー３４、エンターキー３５、▽キー３６を備えている。
また、ポンプ２２Ａは、いずれもＬＥＤからなるスタート（ディレイ）ランプ４１、ストップ（アドバンス）ランプ４２、キャリブレーションランプ４３、リバースランプ４４、ラン（ＲＵＮ）ランプ４５、シグナルランプ４６、ポンプランプ４７を備えている。
更に、ポンプ２２Ａは、設定量表示部５１、速度表示部５２及びＭＡＸランプ５３、ＭＩＮＩランプ５４を備えている。
次に、本実施の形態の自動キャリブレーション、すなわち、前記成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う自動設定動作の具体例について説明する。
まず、前記キャリブレーションランプ４３が点灯するまでモードキー３１を押し、点灯したらエンターキー３５を押す。
次に、着色剤の設定量を△キー３４、▽キー３６で設定し、エンターキー３５を押す。また、速度を△キー３４、▽キー３６で設定し、エンターキー３５を押す。更に、キャリブレーション回数を△キー３４、▽キー３６で設定し、エンターキーを押す。以上で設定動作は終了する。次に、Ｉ／Ｏキー３３を押すとスタートする。
また、運転を完了したら着色剤の入った容器の重量測定を行い、その重量から容器の重量を減算する。この重量が着色剤の吐出量となる。
この値を測定した回数で割ることで使用したポンプヘッドとチューブのサイズにおける１回当たりの吐出量が求められる。
例えば、成形機６５ｇ／１ショット、着色剤の必要投入量０．８％（リキッドカラーボトルに表示）とすると、成形機６５ｇ／１ショットで、０．８％の着色剤を投入する場合、６５×０．００８＝０．５２ｇが１ショット当たりの必要な量になる。
この場合の設定量は、グラフの縦軸の０．５２ｇから横軸方向（右）に直線を引き、基準線との交点を求め、交点から下方に直線を降ろすと設定量１３０が求められる。このようにして、設定量１３０の値を求める。
この測定は、使用する着色剤の比重や粘度によって吐出量が変化するので、使用する色ごとに測定を行う必要があり、測定結果は重要な参考値として常に正しく記録に残しておく必要がある。
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、本発明の着色剤供給手段５は、図１又は図２に示す如く原料樹脂供給手段、移送部材、搬送部材を有する樹脂成形装置に限定されることなく、各種の広範囲な樹脂成形装置に適用できる。
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、自動的にキャリブレーション、すなわち、前記成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う動作の自動化構成を基にして、計量間違いや誤差のない着色剤の投入を行って高品質の着色樹脂成形品を得ることができる着色樹脂成形装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の部分切欠断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の搬送手段におけるスクリュー構成を図１と異にする部分切欠断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の制御系統のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の自動キャリブレーションを行うポンプの平面図である。
【図５】本発明の実施の形態の投入量−設定量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１着色樹脂成形装置
２ホッパー
３移送部材
４搬送手段
５着色剤供給手段
１２検出手段
２２ポンプ
２２Ａポンプ
２５制御手段
３１モードキー
３２シグナル（ＳＩＧ）キー
３３Ｉ／Ｏキー
３４ △キー
３５エンターキー
３６ ▽キー
４１スタート（ディレイ）ランプ
４２ストップ（アドバンス）ランプ
４３キャリブレーションランプ
４４リバースランプ
４５ラン（ＲＵＮ）ランプ
４６シグナルランプ
４７ポンプランプ
５１設定量表示部
５２速度表示部
５３ＭＡＸランプ
５４ＭＩＮＩランプ

Claims

熱可塑性を有する成形用原料樹脂を貯留するとともに貯留した原料樹脂を放出する原料樹脂供給手段と、
この原料樹脂供給手段からの原料樹脂を移送する筒状の移送部材と、
この移送部材内に自在に交換可能なノズルの放出端を臨ませつつ配置されて液状着色剤を供給する着色剤供給手段と、
前記移送部材を経て送られてくる原料樹脂と着色剤とを混合しつつ搬送して樹脂成形に供する搬送手段と、
前記搬送手段の搬送状態を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に基き前記着色剤供給手段の動作制御を行う制御手段とを有する着色樹脂成形装置であって、
前記着色剤供給手段は、液状着色剤の供給量を自動的に設定する自動キャリブレーション機能、すなわち、前記成形用原料樹脂に対する液状着色剤の投入量・吐出量の精度を上げるために行う動作の自動化構成を基にして、計量間違いや誤差のない着色剤の投入を行い高品質の着色樹脂成形品を得ることができるように構成したことを特徴とする着色樹脂成形装置。
前記着色剤供給手段は、液状着色剤の設定量の設定、速度設定、キャリブレーション回数の設定機能を有し、液状着色剤の吐出量の値を求め、吐出量の値とキャリブレーション回数とから液状着色剤の１回当たりの吐出量を求めるように構成したことを特徴とする請求項１記載の着色樹脂成形装置。