JP4391383B2 - 縦型射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、計量完了後にスクリューを後退上昇させることによりサックバックを行うようにしたインラインスクリュー式の縦型射出成形機に関する。

射出系メカニズムを縦配置したインラインスクリュー式の縦型射出成形機は、一般的に金型の上方に可塑化・射出系メカニズム（可塑化・射出ユニット）を配設して、加熱シリンダ先端のノズルから金型内に、上から下へと溶融樹脂を射出充填する構成をとっている。このため、可塑化・射出系メカニズムを横配置したインラインスクリュー式の横型射出成形機に比べると、縦型射出成形機は、重力の影響で、計量動作によってスクリューの先端側に貯えられた溶融樹脂がノズル先端から漏れやすい。

上記の樹脂漏れを防止するため、ノズル先端にバルブを付設したバブルノズルを用いる手法もあるが、バルブノズルを採用すると、構造が複雑となる上、ノズル先端のバルブ専用の駆動源も必要となり、コストアップを招来するので、一般的には、計量動作の完了後に、スクリューを所定量だけ後退上昇させて、スクリューの先端側に貯えられた１ショット分の溶融樹脂の圧力を下げる、サックバック動作を行わせるようにしている。このようなサックバック動作は、インラインスクリュー式の射出成形機においては、普く公知のものである。

射出成形機においては、１成形サイクル毎にノズルバック／タッチを行うノズル反復モードをとると、１サイクル時間が延びるため、一般的に、ノズルタッチ状態（ノズルの先端が金型の樹脂注入口に押し付けられた状態）で連続自動運転を行うようになっている。そして、この連続自動運転を行っている間は、一般的に、成形品の突出しを行う前に、計量とサックバックとが終了するようになっている。

図３は、連続自動運転の１成形サイクル中の各工程を時間軸に沿って示す図である。同図に示すように、射出工程（１次射出工程および保圧工程）が終了すると、直ちに冷却タイマーが働き（起動し）、この冷却タイマーの起動と同時に計量が開始されて、冷却期間内に（冷却タイマーがタイムアップする前に）、計量工程とそれに引続くサックバック工程とが完了するようになっている。

したがって、計量動作中には金型内には樹脂が詰まっており、計量動作の途上でノズル先端から溶融樹脂が金型内に入り込むことはない。また、サックバックの終了後には、スクリューの先端側に貯えられた溶融樹脂の圧力は下げられており、かつ、サックバックの完了から次の射出充填までの時間はごく短いので、ノズル先端から金型内への樹脂漏れは略皆無となるようになっている。

ところで、連続自動運転後に金型交換を行うときなどには、１成形サイクルの区切りであるエジェクト動作（エジェクト突出し・エジェクト戻し）の終了タイミング（エジェクト戻しの終了タイミング）で、連続自動運転を停止させた後、ノズルバック動作を行わせることになるが、上記したように、エジェクト動作の前には計量とサックバックが完了とが完了している。このため、可塑化・射出系メカニズム（可塑化・射出ユニット）を上昇させてノズルバック動作（ノズルの先端を金型から離間させる動作）を行わせると、連続自動運転の際のサックバック量のまま（ノズルバック状態をとるにはサックバック量が足りないまま）ノズルバックが行われることになり、このまま、ある程度の時間が経過すると、ノズルの先端から溶融樹脂が垂れ流れるドルーリング（drooling）が発生する。ドルーリングが発生すると、縦型射出成形機においては、ノズルの先端から落下した樹脂が金型の樹脂注入口近傍に落下して、固化する不都合が生じるので、ノズルバックが完了した後に、マシンのオペレータがノズルの下に受け皿などを手で配置して、ドルーリングに対処しているのが現状であった。したがって、ノズルタッチ状態からノズルバック状態への移行に際して、オペレータに負担を強いているという指摘があった。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、インラインスクリュー式の縦型射出成形機において、ノズルタッチ状態での連続自動運転を停止させた後、ノズルバック状態に移行しても、自動的に、ドルーリングの発生を防止できるようにすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、縦配置された加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリューをもち、計量完了後にスクリューを後退上昇させることによりサックバックを行うようにしたインラインスクリュー式の縦型射出成形機において、マシンの動作制御を司るコントローラのメモリに、ノズルタッ状態のサックバック量と、該ノズルタッチ状態のサックバック量よりも大きな値であるノズルバック状態のサックバック量とを設定しておき、コントローラは、連続自動運転モードの際には、ノズルタッチ状態のサックバック量だけスクリューを後退上昇させるサックバック動作を実行すると共に、手動運転モードの際には、ノズルバック状態のサックバック量だけスクリューを後退上昇させるサックバック動作を実行し、さらに、連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、当該最終の成形サイクルにおいては、ノズルバック状態のサックバック量までスクリューを後退上昇させるノズルバック動作を実行するように、構成する。

本発明によれば、連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、コントローラは、当該最終の成形サイクルにおいては、ノズルバック状態のサックバック量までスクリューを後退上昇させるノズルバック動作を実行するので、スクリューの先端側に貯えられた溶融樹脂の圧力は十分に低下させられ、したがって、この後ノズルバック状態へ移行しても、ドルーリングが発生することは防止される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）に係る縦型射出成形機の要部構成を示す図である。

図１において、１は型開閉系メカニズムの固定ダイプレート、１ａは固定ダイプレート１の中心開口、２は固定ダイプレート１に取り付けられた固定側金型、２ａは固定側金型２の樹脂注入口、３は縦型配置されたインラインスクリュータイプの可塑化・射出ユニット、４は下側保持盤、５は上側保持盤、６は下側保持盤４と上側保持盤５との間に掛け渡らされた案内軸、７は、その基端部を下側保持盤４に取り付けられ、その先端にノズル８を保持した加熱シリンダ、９は加熱シリンダ７内に回転並びに前後進（上下方向に直線移動）可能であるように配設されたスクリュー、１０は案内軸に沿って前後進（上下方向に直線移動）可能な移動体、１１は、移動体１０に回転可能に保持され、スクリュー９の基端部を保持したプーリ体、１２は、移動体１０に搭載され、プーリ体１１（スクリュー９）を駆動プーリ１３および図示せぬタイミングベルトを介して回転駆動する計量用サーボモータ、１４は回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構、１４ａはその端部を移動体１０に固定されたボールネジ機構１４のナット体、１４ｂは、ナット体１４ａに螺合され、上側保持盤５に回転可能に保持されたボールネジ機構１４のネジ軸、１５はネジ軸１４ｂに固定されたプーリ、１６は、上側保持盤５に搭載され、プーリ１５を駆動プーリ１７および図示せぬタイミングベルトを介して回転駆動することで、ボールネジ機構１４を介して移動体１０（スクリュー９）を直線運動させる射出用サーボモータ、１８はその一端を固定ダイプレート１に固定された支軸、１９は、下側保持盤４に回転可能に保持されると共に、支軸１８のネジ部１８ａに螺合されたプーリ・ナット体、２０は、下側保持盤４に搭載され、プーリ・ナット体１９を駆動プーリ２１および図示せぬタイミングベルトを介して回転駆動することで、プーリ・ナット体１９を支軸１８のネジ部１８ａに沿って直線運動させ、これによって、可塑化・射出ユニット３全体を上下方向に直線移動させるノズルタッチ／バック用サーボモータである。

また、３１は計量用サーボモータ１２を駆動制御するサーボドライバ、３２は射出用サーボモータ１６を駆動制御するサーボドライバ、３３はノズルタッチ／バック用サーボモータ２０を駆動制御するサーボドライバ、３４は、マシン（射出成形機）全体の統括制御を司り、あらかじめ与えられた各種のプログラムとあらかじめ設定された各工程の各種設定値に基づき、マシンの各部に設置された各種センサからの計測情報や計時情報などを参照して、サーボドライバ３１〜３３などの各種ドライバ部を駆動制御するコントローラである。

なお、コントローラ３４のメモリ３４ａの設定条件格納部には、型締め、型開き、エジェクト、射出、計量、サックバックの各工程の設定運転条件値や、ノズルタッチ、ノズルバックの制御条件値などが書き換え可能に格納されていて、サックバック工程の設定運転条件値としてのサックバック量としては、第１の設定サックバック量Ａと、第２の設定サックバック量Ｂの２つが格納されるようになっている。そして、第１の設定サックバック量Ａは、ノズルタッチ状態、すなわち連続自動運転時のサックバック量として用いられ、また、第２の設定サックバック量Ｂは、ノズルバック状態での手動運転時のサックバック量として用いられようになっている。

図１に示す構成において、加熱シリンダ７の先端のノズル８が固定側金型２の樹脂注入口２ａに押し付けられたノズルタッチ状態からノズルバック動作を行う際には、オペレータの指示などに基づきコントローラ３４が、サーボドライバ３３を介してノズルタッチ／バック用サーボモータ２０を所定方向に所定量だけ回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ２１→図示せぬタイミングベルトを経由してプーリ・ナット体１９に伝達して、プーリ・ナット体１９を所定方向に回転させ、これによって、プーリ・ナット体１９と支軸１８のネジ部１８ａとで構成されるボールネジ機構により回転運動を直線運動に変換して、ボールネジ機構のプーリ・ナット体１９を所定量だけ後退上昇させる。そしてこれによって、可塑化・射出ユニット３が所定量だけ後退上昇されて、ノズル８が固定ダイプレート１の中心開口１ａから十分に抜け出たノズルバック状態に移行するようになっている。

上記のノズルバック状態からノズルタッチ動作を行う際には、オペレータの指示などに基づきコントローラ３４が、サーボドライバ３３を介してノズルタッチ／バック用サーボモータ２０を先とは逆方向に所定量だけ回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ２１→図示せぬタイミングベルトを経由してプーリ・ナット体１９に伝達して、プーリ・ナット体１９を先とは逆方向に回転させ、これによって、プーリ・ナット体１９と支軸１８のネジ部１８ａとで構成されるボールネジ機構により回転運動を直線運動に変換して、ボールネジ機構のプーリ・ナット体１９を所定量だけ前進下降させる。そしてこれによって、可塑化・射出ユニット３が所定量だけ前進下降されて、ノズル８が固定側金型２の樹脂注入口２ａに押し付けられたノズルタッチ状態に移行するようになっている。

なお、本実施形態では、ノズルタッチ状態において連続自動運転モードがとられ、ノズルバック状態では手動運転モードがとられるようになっている。

また、図１に示す構成において、計量工程時には、コントローラ３４は、サーボドライバ３１を介して計量用サーボモータ１２を所定方向に回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ１３→図示せぬタイミングベルト→プーリ体１１を経由して、スクリュー９に伝達して、スクリュー９を所定方向に回転させて、加熱シリンダ７の基端側に供給された樹脂原料を混練・可塑化しつつ、スクリュー９のネジ送り作用によりスクリュー先端側に送り込む。そして、スクリュー先端側に溶融樹脂が貯えられるにしたがって、スクリュー９が背圧を制御（これは、コントローラ３４の指示に基づくサーボドライバ３２による射出用サーボモータ１６の駆動制御により、後述する力の伝達系を介しての、スクリュー９に対する圧力制御によって実行される）されつつ後退し、スクリュー先端側に所定量の溶融樹脂が貯えられた時点で、コントローラ３４が、計量用サーボモータ１２を停止させるようになっている（スクリュー９の回転を停止させるようになっている）。

計量工程に引続くサックバック工程では、コントローラ３４は、サーボドライバ３２を介して射出用サーボモータ１６を所定方向に回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ１７→図示せぬタイミングベルト→プーリ１５を経由して、ボールネジ機構１４のネジ軸１４ｂに伝達して、ネジ軸１４ｂを所定方向に回転させ、これによって、ボールネジ機構１４により回転運動を直線運動に変換してボールネジ機構１４のナット体１４ａを後退上昇させて、ナット体１４ａと共に、移動体１０およびこれと一体になって前後進する各部材（スクリュー９など）を所定量だけ後退上昇させ、このスクリュー９の後退上昇により、スクリュー先端側に貯えられた溶融樹脂の圧力を低減させる。ノズルタッチ状態で実行される連続自動運転モードでは、このサックバック工程によるサックバック量は、第１の設定サックバック量Ａ（例えば数ｍｍ）である。また、ノズルバック状態で実行される手動運転モードでは、このサックバック工程によるサックバック量は、第２の設定サックバック量Ｂ（例えばＡの数倍程度）である。

なお、手動運転モードは、連続自動運転を行う前にオペレータの操作によって行われるもので、この手動運転モードによる計量、サックバックの後に、ノズルタッチが行われる。したがって、連続自動運転の最初の１成形サイクルでは、成形に良好なサックバック量（第１の設定サックバック量Ａ）を無視した大きなサックサックバック量（第２の設定サックバック量Ｂ）となっているため、連続自動運転の最初の１成形サイクルは捨てショットとされることになるが、ドルーリングについてはこれを防止できるようになっている。

また、射出工程では、コントローラ３４は、サーボドライバ３２を介して射出用サーボモータ１６をサックバック工程とは逆方向に速度フィードバック制御により回転駆動して、この回転力を、駆動プーリ１７→図示せぬタイミングベルト→プーリ１５を経由して、ボールネジ機構１４のネジ軸１４ｂに伝達して、ネジ軸１４ｂをサックバック工程とは逆方向に回転させ、これによって、ボールネジ機構１４により回転運動を直線運動に変換してボールネジ機構１４のナット体１４ａを急速に前進下降させて、ナット体１４ａと共に、移動体１０およびこれと一体になって前後進する各部材（スクリュー９など）を急速に前進下降させ、このスクリューの急速前進下降によりスクリュー先端側に貯えられた溶融樹脂を、固定側金型２と図示せぬ可動側金型とで形成されたキャビティ（成形空間）内に、射出充填するようになっている。この後、コントローラ３４は、射出用サーボモータ１６を圧力フィードバック制御により駆動し、これによって、スクリュー９の先端に僅かに残存したクッション量と称する樹脂を介して、金型内の樹脂に保圧圧力を印加するようになっている。

本実施形態では、コントローラ３４は、オペレータにより連続自動運転の停止を指示されると、あるいは、コントローラ３４自身が連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、最終の成形サイクルにおいては、計量動作完了後に実行するサックバック動作のサックバック量を、第２の設定サックバック量Ｂを用いて実行する。そして、最終の成形サイクルにおける、図３の１成形サイクルで示したエジェクト戻しの終了タイミングで、連続自動運転を停止させる。そして、この後、コントローラ３４は、自動的もしくはオペレータの指示によりノズルバック動作を行わせる。したがって、スクリュー９の先端側に貯えられた溶融樹脂の圧力を十分に低下させた後、ノズルバック動作を行わせるので、ノズルバック状態となってもドルーリングの発生を防止することができる。

図２は、本実施形態のコントローラ３４によるサックバック制御処理フローを示す図である。まず、サックバック動作開始直前のタイミングとなると、ステップ１において、現在の動作モードが、連続自動運転モードであるか、手動運転モードであるかを判定し、連続自動運転である場合にはステップＳ２に進み、手動運転である場合にはステップＳ５に進む。ステップＳ２では、当該成形サイクルが連続自動運転の最終の成形サイクルであるかどうかを判定し、ＮＯであればステップＳ３に進み、ＹＥＳであればステップＳ４に進む。ステップＳ３では、連続自動運転モードの設定サックバック量である第１の設定サックバック量Ａだけスクリュー９を後退上昇させるサックバック動作を実行して、この処理を終了する。ステップＳ４では、手動運転モードの設定サックバック量である第２の設定サックバック量Ｂだけスクリュー９を後退上昇させるサックバック動作を実行して、この処理を終了する。ステップＳ５では、手動運転モードの設定サックバック量である第２の設定サックバック量Ｂだけスクリュー９を後退上昇させるサックバック動作を実行して、この処理を終了する。

なお、連続自動運転の終了の後に、直ちにノズルバックを行う運転条件設定である場合には、コントローラ３４は、連続自動運転を終了させた後、ノズルバック動作を実行し、連続自動運転の終了の後に、オペレータによる手動運転モードへの移行を指示する操作がなされたときに、ノズルバックを行う運転条件設定である場合には、オペレータが手動運転モードへの移行を指示したタイミングで、コントローラ３４はノズルバック動作を実行する。

図４は、本実施形態のコントローラ３４によるサックバック制御処理フローの変形例を示す図であり、同図において、図２の処理フロー中の処理ステップと同一のものには、同一符号を付してある。本例が図２に示した処理フロートと相違するのは、本例では、手動運転モードとして、ノズルバック状態の手動運転モードと、ノズルタッチ状態の手動運転モードとの、両者がある場合を考慮した処理フローとなっている点にある。

図４に示した本例では、ステップ１において、現在の動作モードが手動運転モードであると判定すると、ステップＳ１１に進んでノズルタッチしている状態であるかどうかを判定する。ステップＳ１１においてＮＯと判定すると（ノズルバック状態であると判定すると）、前記したステップＳ５に進み、ステップＳ１１においてＹＥＳと判定すると（ノズルタッチ状態であると判定すると）、ステップＳ１２に進む。そして、ステップＳ１２では、前記した第１の設定サックバック量Ａだけスクリュー９を後退上昇させるサックバック動作を実行して、この処理を終了する。

本発明の一実施形態に係る縦型射出成形機の要部構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る縦型射出成形機のコントローラによるサックバック制御処理フローを示すフローチャートである。 射出成形機における連続自動運転の１成形サイクル中の各工程を時間軸に沿って示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る縦型射出成形機のコントローラによるサックバック制御処理フローの変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 固定ダイプレート
１ａ 中心開口
２ 固定側金型
２ａ 樹脂注入口
３ 可塑化・射出ユニット
４ 下側保持盤
５ 上側保持盤
６ 案内軸
７ 加熱シリンダ
８ ノズル
９ スクリュー
１０ 移動体
１１ プーリ体
１２ 計量用サーボモータ
１３ 駆動プーリ
１４ ボールネジ機構
１４ａ ナット体
１４ｂ ネジ軸
１５ プーリ
１６ 射出用サーボモータ
１７ 駆動プーリ
１８ 支軸
１８ａ ネジ部
１９ プーリ・ナット体
２０ ノズルタッチ／バック用サーボモータ
２１ 駆動プーリ
３１、３２、３３ サーボドライバ
３４ コントローラ
３４ａ メモリ

Claims (1)

1. 縦配置された加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリューをもち、計量完了後にスクリューを後退上昇させることによりサックバックを行うようにしたインラインスクリュー式の縦型射出成形機において、
   マシンの動作制御を司るコントローラのメモリに、ノズルタッチ状態のサックバック量と、該ノズルタッチ状態のサックバック量よりも大きな値であるノズルバック状態のサックバック量とを設定しておき、
   前記コントローラは、連続自動運転モードの際には、前記ノズルタッチ状態のサックバック量だけスクリューを後退上昇させるサックバック動作を実行すると共に、手動運転モードの際には、前記ノズルバック状態のサックバック量だけスクリューを後退上昇させるサックバック動作を実行し、さらに、連続自動運転の最終の成形サイクルであることを認知すると、当該最終の成形サイクルにおいては、前記ノズルバック状態のサックバック量まで前記スクリューを後退上昇させるノズルバック動作を実行することを特徴とする縦型射出成形機。

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