JP5086307B2 - Injection mechanism of metal injection molding machine - Google Patents

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Description

本発明は、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の金属を射出成形する金属射出成形機の射出機構に関する。   The present invention relates to an injection mechanism of a metal injection molding machine that performs injection molding of a metal such as a magnesium alloy or an aluminum alloy.

金属射出成形機の射出機構は、成形材料を溶融する加熱筒と、加熱筒内に加熱筒の軸方向に沿って移動可能かつ加熱筒の軸周りに回転可能なスクリュと、スクリュをスクリュの軸方向に沿って移動させる射出ピストンとを備えている。該ピストンは射出用油圧シリンダ内に配置されて、該シリンダ内で前進及び後退可能である。さらに、この射出機構は、スクリュを回転駆動するために射出ピストンを射出ピストンの軸回りに回転させるモータを備えている。また、成形品を成形するための金型を加熱筒の射出先へ設置できるようになっている(特許文献1、特許文献2参照)。   The injection mechanism of the metal injection molding machine includes a heating cylinder that melts the molding material, a screw that can be moved in the heating cylinder along the axial direction of the heating cylinder, and that can rotate about the axis of the heating cylinder, and the screw is a screw shaft. And an injection piston that moves along the direction. The piston is disposed in an injection hydraulic cylinder and can move forward and backward in the cylinder. Further, the injection mechanism includes a motor that rotates the injection piston around the axis of the injection piston in order to rotationally drive the screw. In addition, a mold for molding a molded product can be installed at the injection destination of the heating cylinder (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

このような射出成形機では、計量工程と射出工程、及び保圧工程とが行われる。計量工程は、成形品の容積に見合う量の成形材料を貯留し計量する工程である。固体状の成形材料を加熱筒内に投入し、モータでスクリュを回転駆動させると同時に、射出用油圧シリンダ内の射出ピストンでスクリュをスクリュの軸に沿って射出先とは逆の方向へ移動させることにより、加熱筒内の成形材料の貯留量を計量する。射出工程は、射出ピストンでスクリュを射出方向へ移動させることにより、金型のキャビティに、計量工程で溶融された成形材料を射出する工程である。保圧工程は、成形材料を射出した後に材料の冷却に伴う収縮を補うために保圧を行う工程である。   In such an injection molding machine, a measurement process, an injection process, and a pressure holding process are performed. The measuring step is a step of storing and measuring an amount of the molding material corresponding to the volume of the molded product. A solid molding material is put into a heating cylinder, and the screw is driven to rotate by a motor. At the same time, the screw is moved along the axis of the screw in the direction opposite to the injection destination by the injection piston in the injection hydraulic cylinder. Thus, the storage amount of the molding material in the heating cylinder is measured. The injection step is a step of injecting the molding material melted in the metering step into the mold cavity by moving the screw in the injection direction with the injection piston. The pressure holding step is a step of holding pressure in order to compensate for shrinkage accompanying cooling of the material after the molding material is injected.

射出成形において、溶融状態の成形材料を高速で射出しなければ、射出工程中にキャビティ内で成形材料が急速に冷却して粘度が上昇し、キャビティ内に成形材料が十分に行き亘らない問題が生じる。さらに、キャビティ内での成形材料の温度偏差が大きくなってしまう。その結果、ヒケなどの外観不良や成形品の質量のばらつきが発生することが課題とされていた。したがって、射出成形方法においては、成形材料の射出を高速で行い、射出工程を短縮することが求められている。   In injection molding, if the molten molding material is not injected at a high speed, the molding material rapidly cools in the cavity during the injection process and the viscosity increases, and the molding material does not reach the cavity sufficiently. Occurs. Furthermore, the temperature deviation of the molding material in the cavity becomes large. As a result, it has been a problem that appearance defects such as sink marks and variations in the mass of the molded product occur. Therefore, in the injection molding method, it is required to perform injection of the molding material at high speed and to shorten the injection process.

射出工程は、成形材料を押し出すスクリュが停止状態から最高速度に到達するまでの立ち上がり時間と、スクリュが最高速度で定速に移動駆動される定速駆動時間と、スクリュが移動状態から停止するまでの立ち下がり時間とに分けることができる。   The injection process consists of the rise time until the screw that pushes out the molding material reaches the maximum speed from the stopped state, the constant speed drive time during which the screw is driven to move at a constant speed at the maximum speed, and until the screw stops from the moving state. It can be divided into the fall time.

特許文献3では、射出工程を短縮する方法として、立ち下がり時間に着目し、スクリュ及び射出ピストンを急激に減速させ、立ち下がり時間を短縮させる方法が開示されている。具体的には、射出用油圧シリンダに設けられた油排出口が、成形材料を射出するために射出方向へ移動する射出ピストンによって閉塞され、油圧シリンダの作動油の排出を停止させることで射出ピストンを急激に減速させる。   In Patent Document 3, as a method of shortening the injection process, a method of focusing on the fall time and decelerating the screw and the injection piston abruptly to shorten the fall time is disclosed. Specifically, the oil discharge port provided in the injection hydraulic cylinder is closed by the injection piston that moves in the injection direction in order to inject the molding material, and the discharge of hydraulic oil from the hydraulic cylinder is stopped to stop the injection piston. Is decelerated rapidly.

また、スクリュの立ち上げ時間に着目し、射出用油圧シリンダへの圧油供給源として、アキュムレータを使用する方法が採用されている。アキュムレータへ圧油を蓄圧させることによって、油圧ポンプ単体での運転時に比べ、射出用油圧シリンダへ圧油を高速で供給することができる。すなわち、射出ピストン及び射出ピストンに連結されているスクリュを該スクリュの軸方向に高速駆動することが可能となり、立ち上がり時間が短縮される。   Further, paying attention to the startup time of the screw, a method of using an accumulator as a pressure oil supply source to the injection hydraulic cylinder is employed. By accumulating the pressure oil in the accumulator, the pressure oil can be supplied to the injection hydraulic cylinder at a higher speed than when the hydraulic pump is operated alone. That is, the injection piston and the screw connected to the injection piston can be driven at high speed in the axial direction of the screw, and the rise time is shortened.

特開平11−47901公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-47901 特開2008−036975公報JP 2008-036975 A 特開2007−216285公報JP 2007-216285 A

射出工程において、前述のようにアキュムレータを用いて射出ピストンおよびスクリュを射出先に向けて高速駆動する方法は、射出工程における立ち上がり時間を短縮する上で有用であったが、さらなる時間短縮に有用な機構が望まれていた。しかしながら、射出ピストンとスクリュは停止状態から移動を開始されるため、最高速度に達するまでに時間がかかり、このことが射出工程の立ち上がり時間短縮の妨げになるという課題が生じていた。   In the injection process, the method of driving the injection piston and the screw at high speed toward the injection destination using the accumulator as described above was useful for shortening the rise time in the injection process, but useful for further time reduction. A mechanism was desired. However, since the injection piston and the screw are started to move from the stopped state, it takes time to reach the maximum speed, which causes a problem in that the rise time of the injection process is hindered.

そこで、本発明は、射出工程において、スクリュの立ち上がり時間を短縮させることが可能な金属射出成形機の射出機構を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the injection mechanism of the metal injection molding machine which can shorten the rise time of a screw in an injection process.

上記目的を達成するために本発明は、成形品を構成する成形材料を溶融させる加熱筒と、該加熱筒の内部に加熱筒の軸方向に前進及び後退可能、且つ加熱筒の軸回りに回転可能に設けられたスクリュと、軸周りに回転可能に設けられているとともに、前進駆動されてスクリュを前進させる射出ピストンとを備えている金属射出成形機の射出機構において、
射出ピストンをスクリュに対して軸方向に沿って所定の距離分、移動自在にし、且つ射出ピストンの回転に従ってスクリュを回転可能にスクリュおよび射出ピストンを係合する係合部をさらに備え、
所定の距離は、射出ピストンがスクリュへ向かって前進駆動を開始してから所定の速度に達するまでの間に射出ピストンが前進する距離であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a heating cylinder for melting a molding material constituting a molded product, and can be moved forward and backward in the axial direction of the heating cylinder inside the heating cylinder, and rotated around the axis of the heating cylinder. In an injection mechanism of a metal injection molding machine provided with a screw that can be provided and an injection piston that is rotatably provided around an axis and that is driven forward to advance the screw.
An engaging portion that engages the screw and the injection piston so that the injection piston can move by a predetermined distance along the axial direction with respect to the screw, and the screw can rotate according to the rotation of the injection piston;
The predetermined distance is a distance by which the injection piston moves forward after the injection piston starts to advance toward the screw and reaches a predetermined speed .

上記のとおりの構成によれば、成形材料を射出するスクリュは、射出ピストンが前進駆動した時点ではまだ停止状態にあり、射出ピストンに衝突されるまでスクリュは前進しない。また、射出ピストンはスクリュに衝突するまでの所定の距離を加速しながら前進し、スクリュに衝突する時点では射出ピストンは所定の速度に達する。その後、スクリュは所定の速度に達した射出ピストンと衝突することによって当該射出ピストンと共に前進させられる。したがって、スクリュと射出ピストンとが連動して停止状態から移動を開始される場合に比べ、スクリュが停止状態から定速駆動時間に達するまでの時間を短縮することができる。   According to the configuration as described above, the screw that injects the molding material is still stopped when the injection piston is driven forward, and the screw does not move forward until it collides with the injection piston. Further, the injection piston moves forward while accelerating a predetermined distance until it collides with the screw, and when it collides with the screw, the injection piston reaches a predetermined speed. Thereafter, the screw is advanced together with the injection piston by colliding with the injection piston reaching a predetermined speed. Therefore, it is possible to shorten the time until the screw reaches the constant speed driving time from the stopped state, compared to the case where the screw and the injection piston start to move from the stopped state in conjunction with each other.

本発明によれば、射出工程において、成形材料を射出するスクリュが停止状態から最高速度に達するまでの立ち上がり時間を短縮することが出来る。   According to the present invention, in the injection process, it is possible to shorten the rise time until the screw for injecting the molding material reaches the maximum speed from the stopped state.

本発明の一実施形態の金属射出成形機の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the metal injection molding machine of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属射出成形機において、スクリュと射出ピストンの連結部を模式的に示す断面図である。In the metal injection molding machine of one embodiment of the present invention, it is a sectional view showing typically a connecting part of a screw and an injection piston. 従来の金属射出成形機において、スクリュと射出ピストンの連結部を模式的に示す断面図である。In the conventional metal injection molding machine, it is sectional drawing which shows typically the connection part of a screw and an injection piston. 従来の金属射出成形機の射出工程において、横軸に時間、縦軸にスクリュ及び射出ピストンの速度を示した図である。In the injection process of the conventional metal injection molding machine, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the speed of the screw and the injection piston. 本発明の一実施形態の金属射出成形機の射出工程において、横軸に時間、縦軸にスクリュ及び射出ピストンの速度を示した図である。In the injection process of the metal injection molding machine of one embodiment of the present invention, it is a figure showing time on a horizontal axis and speed of a screw and an injection piston on a vertical axis.

図1Aは本発明の一実施形態による金属射出成形機の射出機構の概略構成を示す図である。図1Aで示すように、本実施形態の金属射出成形機の射出機構は、成形品を構成する成形材料を加熱する加熱筒1と、加熱筒1の内部に加熱筒1の軸方向に前進及び後退可能、且つ加熱筒の軸回りに回転可能に設けられたスクリュ2とを備えている。スクリュ2を加熱筒1内でスクリュの軸方向に沿って移動させることにより、加熱筒1内で溶融された成形材料が射出される。なお、本書の説明において、加熱筒1及びスクリュ2の軸方向に沿って成形材料を射出する方向を前方とし、その逆を後方とする。   FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of an injection mechanism of a metal injection molding machine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the injection mechanism of the metal injection molding machine according to the present embodiment includes a heating cylinder 1 that heats a molding material that forms a molded product, and a forward movement in the axial direction of the heating cylinder 1 inside the heating cylinder 1. And a screw 2 provided so as to be retractable and rotatable about the axis of the heating cylinder. By moving the screw 2 in the heating cylinder 1 along the axial direction of the screw, the molding material melted in the heating cylinder 1 is injected. In the description of this document, the direction in which the molding material is injected along the axial direction of the heating cylinder 1 and the screw 2 is referred to as the front, and the opposite is the rear.

加熱筒1の外周には、成形材料に熱を加えるヒータ4が備えられている。加熱筒1の前方端部にはノズル5が取り付けられている。さらにノズル5の前方には成形品を成形するための金型6が取り付けられている。また、加熱筒1の後方には、加熱筒1内へ成形材料を投入するホッパ3が設置されている。ホッパ3に投入された成形材料は、加熱筒1の外周のヒータ4から加えられる熱、及びスクリュ2の回転に伴って発生する摩擦熱やせん断熱によって溶融される。さらに成形材料は、スクリュ2の回転により混練されて加熱筒1の前方に送られるようになっている。そして、加熱筒1内の前方に蓄えられた溶融状態の成形材料は、射出時にノズル5を通じて、型閉じされた金型6のキャビティ7内に注入される。   A heater 4 for applying heat to the molding material is provided on the outer periphery of the heating cylinder 1. A nozzle 5 is attached to the front end of the heating cylinder 1. Further, a die 6 for molding a molded product is attached in front of the nozzle 5. A hopper 3 for introducing a molding material into the heating cylinder 1 is installed behind the heating cylinder 1. The molding material thrown into the hopper 3 is melted by heat applied from the heater 4 on the outer periphery of the heating cylinder 1 and frictional heat or shear heat generated with the rotation of the screw 2. Further, the molding material is kneaded by the rotation of the screw 2 and sent to the front of the heating cylinder 1. Then, the molten molding material stored in front of the heating cylinder 1 is injected into the cavity 7 of the mold 6 which is closed through the nozzle 5 at the time of injection.

スクリュ2は、カップリング18によってスクリュ2の後部で射出ピストン10に連結されている。図1Bは、本発明の一実施形態における、計量工程が終了し、スクリュ2と射出ピストン10とが射出を待機している位置での射出ピストン10とスクリュ2との連結部20を模式的に示す断面図である。図1Bで示すように、スクリュ2の後部に設けられた、射出ピストン10に接続される接続部20を、射出ピストン10の前進側の端部に設けられた穴21に格納する。そして、接続部20をカップリング18で穴21から抜けないようにすることによって連結部22を構成している。接続部20の長さは穴21の深さよりも短くなっており、このため、射出ピストン10とスクリュ2との間には隙間19が出来ている。従って、スクリュ2と射出ピストン10とは相対移動させることが可能となっている。すなわち、停止状態のあるスクリュ2に対し、射出ピストン10は射出ピストン10の軸方向の前方又は後方に個別に移動可能となっている。また、隙間19の間隔Xは、計量工程が終了し、射出ピストン10が射出ピストン10の軸方向の前方に駆動を開始した際、射出ピストン10がある所定の速度(例えば最高速度)に達するまでスクリュ2に接触しない距離を有している。本実施例では、図の構成で実験および計算したところ射出ピストン10が最高速度に到達する距離は10[mm]であったので、隙間19の間隔Xは10[mm]としている。   The screw 2 is connected to the injection piston 10 at the rear part of the screw 2 by a coupling 18. FIG. 1B schematically shows a connecting portion 20 between the injection piston 10 and the screw 2 at a position where the weighing process is completed and the screw 2 and the injection piston 10 are waiting for injection in the embodiment of the present invention. It is sectional drawing shown. As shown in FIG. 1B, the connection portion 20 provided at the rear portion of the screw 2 and connected to the injection piston 10 is stored in a hole 21 provided at an end portion on the forward side of the injection piston 10. The connecting portion 22 is configured by preventing the connecting portion 20 from coming out of the hole 21 by the coupling 18. The length of the connecting portion 20 is shorter than the depth of the hole 21, and therefore a gap 19 is formed between the injection piston 10 and the screw 2. Therefore, the screw 2 and the injection piston 10 can be moved relative to each other. That is, the injection piston 10 is individually movable forward or backward in the axial direction of the injection piston 10 with respect to the screw 2 in a stopped state. Further, the interval X of the gap 19 is determined until the injection piston 10 reaches a predetermined speed (for example, the maximum speed) when the measuring process is finished and the injection piston 10 starts to be driven forward in the axial direction of the injection piston 10. A distance that does not contact the screw 2 is provided. In this embodiment, the distance from which the injection piston 10 reaches the maximum speed was 10 [mm] as a result of experiments and calculations with the configuration shown in the drawing, and therefore the interval X of the gap 19 was set to 10 [mm].

射出ピストン10にはモータ8が設置されており、モータ8の回転運動が射出ピストン10を通じてスクリュ2に伝達される構造となっている。例えば、スクリュ2の接続部20の外周面にスクリュ2の軸方向に沿って溝を備え、また射出ピストン10の穴21の内側面には射出ピストン10の軸方向に沿って、その溝と嵌合する突起を備える構造が挙げられる。これによって、スクリュ2と射出ピストン10は、スクリュ2及び射出ピストン10の軸方向には個別に移動可能で、軸回りには連動して回転する。   The injection piston 10 is provided with a motor 8, and the rotational movement of the motor 8 is transmitted to the screw 2 through the injection piston 10. For example, the outer peripheral surface of the connecting portion 20 of the screw 2 is provided with a groove along the axial direction of the screw 2, and the inner surface of the hole 21 of the injection piston 10 is fitted with the groove along the axial direction of the injection piston 10. A structure having protrusions that fit together is exemplified. As a result, the screw 2 and the injection piston 10 can be individually moved in the axial direction of the screw 2 and the injection piston 10, and rotate in conjunction with each other around the axis.

射出ピストン10を射出ピストン10の軸方向に駆動させる射出用油圧シリンダ9が射出ピストン10の外周に設置されている。射出用油圧シリンダ9には、射出ピストン10の前方に前部屋11aが形成され、射出ピストン10の後方に後部室11bが形成されている。後部室11bには、油圧ポンプ12により、アキュムレータ13へ蓄圧された圧油が流量調整弁14を介して供給されるようになっている。また、射出用油圧シリンダ9の前部室11aには、油排出口15が設けられている。油排出口15は、流量調整弁16を介して油タンク17につながっており、射出工程において後部室11bに蓄えられている作動油を油タンク17に排出するのに十分な大きさを有している。   An injection hydraulic cylinder 9 that drives the injection piston 10 in the axial direction of the injection piston 10 is installed on the outer periphery of the injection piston 10. In the injection hydraulic cylinder 9, a front chamber 11 a is formed in front of the injection piston 10, and a rear chamber 11 b is formed in the rear of the injection piston 10. Pressure oil accumulated in the accumulator 13 by the hydraulic pump 12 is supplied to the rear chamber 11 b via the flow rate adjustment valve 14. An oil discharge port 15 is provided in the front chamber 11 a of the injection hydraulic cylinder 9. The oil discharge port 15 is connected to the oil tank 17 via the flow rate adjusting valve 16, and has a size sufficient to discharge the hydraulic oil stored in the rear chamber 11b to the oil tank 17 in the injection process. ing.

次に、射出成形機の計量工程から射出工程における動作を説明する。   Next, operations from the weighing process to the injection process of the injection molding machine will be described.

ホッパ3から加熱筒1内に投入された固形状の成形材料は、モータ8によって回転駆動を与えられるスクリュ2の回転に伴って発生する摩擦熱やせん断熱と、加熱筒1の外周に設けられたヒータ4から加えられる熱とによって、溶融される。成形品容積に見合う量の成形材料の溶融が完了したときに、射出用油圧シリンダ9に圧油を供給することにより、射出ピストン10は射出ピストンの軸方向の前方に駆動を開始する。   The solid molding material charged into the heating cylinder 1 from the hopper 3 is provided on the outer periphery of the heating cylinder 1 and frictional heat and shear heat generated as the screw 2 is driven to rotate by the motor 8. It is melted by the heat applied from the heater 4. When melting of the molding material corresponding to the volume of the molded product is completed, the injection piston 10 starts driving in the axial direction of the injection piston by supplying pressure oil to the injection hydraulic cylinder 9.

図2は、従来の金属射出成形機の射出ピストン10とスクリュ2の連結部22を模式的に示す断面図である。図2で示すように、従来の金属射出成形機では、射出ピストン10の穴21とスクリュ2の接続部20とは常に隙間無く接触している構造になっている。そのため、射出ピストン10が射出ピストンの軸方向に沿って前進駆動を開始するのと同時に、スクリュ2もスクリュ2の軸方向の前方へ駆動が開始される。射出ピストン10及びスクリュ2は停止状態から駆動を開始するため、射出ピストン10及びスクリュ2が最高速度に達するにはある程度の立ち上がり時間が必要である。図2の従来例では、スクリュ2の最高速度が3[m/s]〜5[m/s]の場合、最高速度に達するまでの立ち上がり時間は約10[ms]が必要となる。その結果、射出工程が長期化される。そして、射出工程中にキャビティ7内で溶融状態の成形材料が急速に冷却され、溶融状態の成形材料の粘度が上昇し、キャビティ7への成形材料の充填が不十分となりやすくなる。さらに、キャビティ7内での成形材料の温度偏差が大きくなり、成形品の外観不良が発生するなどの問題が発生する可能性があった。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the connecting portion 22 between the injection piston 10 and the screw 2 of a conventional metal injection molding machine. As shown in FIG. 2, the conventional metal injection molding machine has a structure in which the hole 21 of the injection piston 10 and the connecting portion 20 of the screw 2 are always in contact with no gap. Therefore, at the same time when the injection piston 10 starts driving forward along the axial direction of the injection piston, the screw 2 is also started to drive forward in the axial direction of the screw 2. Since the injection piston 10 and the screw 2 start to be driven from a stopped state, a certain amount of rise time is required for the injection piston 10 and the screw 2 to reach the maximum speed. In the conventional example of FIG. 2, when the maximum speed of the screw 2 is 3 [m / s] to 5 [m / s], the rise time until reaching the maximum speed needs about 10 [ms]. As a result, the injection process is prolonged. Then, the molten molding material is rapidly cooled in the cavity 7 during the injection process, the viscosity of the molten molding material is increased, and the filling of the molding material into the cavity 7 tends to be insufficient. Furthermore, the temperature deviation of the molding material in the cavity 7 is increased, and there is a possibility that a problem such as appearance defect of the molded product occurs.

これに対して本実施例では、図1Bで示すように、計量工程が終了する時点では射出ピストン10の穴21の底面とスクリュ2の接続部20の端面との間に隙間19を有する構成となっている。したがって、スクリュ2の動作は射出ピストン10の動作と同期していない。計量工程が終了し、射出ピストン10が射出ピストン10の軸方向の前方に駆動を開始した時点では、射出ピストン10の穴21とスクリュ2の接続部20との間には隙間19が存在しているため、スクリュ2は停止状態のままである。射出ピストン10がある所定の速度に達した後、射出ピストン10とスクリュ2とが衝突する。射出用油圧シリンダ9内は潤滑油で満たされているため、射出ピストン10とスクリュ2の間にはほとんど摩擦が生じないと仮定すると、次の運動量保存則が成り立つ。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the gap 19 is provided between the bottom surface of the hole 21 of the injection piston 10 and the end surface of the connection portion 20 of the screw 2 at the time when the weighing process is completed. It has become. Therefore, the operation of the screw 2 is not synchronized with the operation of the injection piston 10. At the time when the weighing process is finished and the injection piston 10 starts driving forward in the axial direction of the injection piston 10, there is a gap 19 between the hole 21 of the injection piston 10 and the connecting portion 20 of the screw 2. Therefore, the screw 2 remains stopped. After the injection piston 10 reaches a certain speed, the injection piston 10 and the screw 2 collide. Since the hydraulic cylinder 9 for injection is filled with lubricating oil, the following law of conservation of momentum holds when it is assumed that almost no friction occurs between the injection piston 10 and the screw 2.

Figure 0005086307
上記の数式において、表1に示したように、M1は射出ピストン10の質量、M2はスクリュ2の質量である。V1は射出ピストン10とスクリュ2とが衝突する直前の射出ピストン10の速度を、V1’は衝突した直後の射出ピストン10の速度である。V2は射出ピストン10とスクリュ2とが衝突する直前のスクリュ2の速度を、V2’は衝突した直後のスクリュ2の速度である。
Figure 0005086307
In the above formula, as shown in Table 1, M1 is the mass of the injection piston 10, and M2 is the mass of the screw 2. V1 is the speed of the injection piston 10 immediately before the injection piston 10 and the screw 2 collide, and V1 ′ is the speed of the injection piston 10 immediately after the collision. V2 is the speed of the screw 2 immediately before the injection piston 10 and the screw 2 collide, and V2 ′ is the speed of the screw 2 immediately after the collision.

図3Aは、従来の射出成形機における射出工程におけるスクリュ2及び射出ピストン10の速度変化を、横軸を時間、縦軸を速度として示した図である。図3Bは、本発明の一実施形態の射出成形機におけるスクリュ2及び射出ピストン10の速度変化を、横軸を時間、縦軸を速度として示した図である。図3Bで示すように、本発明の機構では、所定の速度に達した射出ピストンに衝突されてスクリュ2がスクリュ2の軸方向の前方に駆動を開始する。したがって、本発明の機構では、射出ピストン10とスクリュ2とが連動して停止状態から駆動を開始する従来の機構よりも、最高速度に達する時間を短縮することができる。   FIG. 3A is a diagram showing speed changes of the screw 2 and the injection piston 10 in an injection process in a conventional injection molding machine, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing speed. FIG. 3B is a diagram showing speed changes of the screw 2 and the injection piston 10 in the injection molding machine according to the embodiment of the present invention, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing speed. As shown in FIG. 3B, in the mechanism of the present invention, the screw 2 is collided with the injection piston that has reached a predetermined speed, and the screw 2 starts to be driven forward in the axial direction of the screw 2. Therefore, in the mechanism of the present invention, the time to reach the maximum speed can be shortened as compared with the conventional mechanism in which the injection piston 10 and the screw 2 are interlocked to start driving from the stopped state.

例えば、射出ピストン10の質量M1を10[kg]、スクリュ2の質量M2を5[kg]とする。また、射出ピストン10の衝突直前の速度V1を5[m/s]、射出ピストン10の衝突直後の速度V1’を3[m/s]、スクリュ2の衝突直前の速度V2を0[m/s]とする。数1から、スクリュ2の衝突直後の速度V2’は4[m/s]となる。スクリュ2の衝突直後の速度V2’が射出工程のスクリュ2の最高速度であれば、前述したスクリュが停止した状態から定速駆動時間に達するまでの従来の時間約10[ms]が短縮されることになる。   For example, the mass M1 of the injection piston 10 is 10 [kg], and the mass M2 of the screw 2 is 5 [kg]. Further, the speed V1 immediately before the collision of the injection piston 10 is 5 [m / s], the speed V1 ′ immediately after the collision of the injection piston 10 is 3 [m / s], and the speed V2 immediately before the collision of the screw 2 is 0 [m / s]. s]. From Equation 1, the velocity V2 'immediately after the collision of the screw 2 is 4 [m / s]. If the speed V2 ′ immediately after the collision of the screw 2 is the maximum speed of the screw 2 in the injection process, the conventional time of about 10 [ms] from the state where the screw is stopped until the constant speed driving time is reached is shortened. It will be.

このように、スクリュ2は所定の速度に達した射出ピストン10の衝突によってスクリュ2の軸方向の前方に駆動を開始するため、スクリュ2の立ち上がり時間が短縮される。その結果、射出工程中におけるキャビティ7内での成形材料の冷却が抑制され、高温のままで成形材料をキャビティ7に射出することが可能となる。したがって、キャビティ7への成形材料の充填不足や、キャビティ7内での材料温度の偏りが抑制され、外観不良の少ない成形品を生産性よく形成することが可能となる。   Thus, since the screw 2 starts to be driven forward in the axial direction of the screw 2 due to the collision of the injection piston 10 reaching a predetermined speed, the rise time of the screw 2 is shortened. As a result, cooling of the molding material in the cavity 7 during the injection process is suppressed, and the molding material can be injected into the cavity 7 at a high temperature. Therefore, insufficient filling of the molding material into the cavity 7 and uneven material temperature in the cavity 7 are suppressed, and a molded product with few appearance defects can be formed with high productivity.

1 加熱筒
2 スクリュ
3 ホッパ
4 ヒータ
5 ノズル
6 金型
7 キャビティ
8 モータ
9 射出用油圧シリンダ
10 射出ピストン
11a 前部屋
11b 後部屋
12 油圧ポンプ
13 アキュムレータ
14 流量調整弁
15 油排出口
16 流量調整弁
17 油タンク
18 カップリング
19 隙間
20 接続部
21 穴
22 連結部
X 間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating cylinder 2 Screw 3 Hopper 4 Heater 5 Nozzle 6 Mold 7 Cavity 8 Motor 9 Injection hydraulic cylinder 10 Injection piston 11a Front chamber 11b Rear chamber 12 Hydraulic pump 13 Accumulator 14 Flow rate adjustment valve 15 Oil discharge port 16 Flow rate adjustment valve 17 Oil tank 18 Coupling 19 Clearance 20 Connection 21 Hole 22 Connection X distance

Claims (2)

成形品を構成する成形材料を溶融させる加熱筒と、該加熱筒の内部に前記加熱筒の軸方向に前進及び後退可能、且つ前記加熱筒の軸周りに回転可能に設けられたスクリュと、前記軸周りに回転可能に設けられているとともに、前進駆動されて前記スクリュを前進させる射出ピストンと、を備えている金属射出成形機の射出機構において、
前記射出ピストンを前記スクリュに対して前記軸方向に沿って所定の距離分、移動自在にし、且つ前記射出ピストンの回転に従って前記スクリュを回転可能に前記スクリュおよび前記射出ピストンを係合する係合部をさらに備え、
前記所定の距離は、前記射出ピストンが前記スクリュへ向かって前進駆動を開始してから所定の速度に達するまでの間に前記射出ピストンが前進する距離であることを特徴とする、射出成形機の射出機構。
A heating cylinder for melting a molding material constituting the molded article, a screw provided inside the heating cylinder and capable of moving forward and backward in the axial direction of the heating cylinder, and rotatable about the axis of the heating cylinder; In an injection mechanism of a metal injection molding machine, which is provided rotatably around an axis and includes an injection piston which is driven forward to advance the screw.
An engaging portion that engages the screw and the injection piston so that the injection piston can move by a predetermined distance along the axial direction with respect to the screw, and the screw can be rotated according to the rotation of the injection piston. Further comprising
The predetermined distance is a distance by which the injection piston moves forward after the injection piston starts to advance toward the screw and reaches a predetermined speed. Injection mechanism.
前記係合部は、前記スクリュの後退側端部の外周面及び前記ピストンのうちの一方に形成された、前記軸方向に沿って延びる溝と、前記スクリュの後退側端部の外周面及び前記ピストンのうちの他方に設けられた、前記溝に嵌合する突起と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載の射出成形機の射出機構。   The engaging portion includes a groove extending along the axial direction, formed on one of an outer peripheral surface of the backward end portion of the screw and the piston, an outer peripheral surface of the backward end portion of the screw, and the The injection mechanism of an injection molding machine according to claim 1, further comprising: a protrusion provided on the other of the pistons and fitted into the groove.
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