JP5889358B2 - Injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、強化繊維を含む樹脂を成形できる射出成形機に関する。 The present invention relates to an injection molding machine capable of molding a resin containing reinforcing fibers.
強化繊維を含有させることにより強度を高めた繊維強化樹脂の成形品が各種の用途に用いられている。その成形品を射出成形で得るには、可塑化装置であるシリンダ内でスクリュの回転により熱可塑性樹脂を溶融し、それに繊維を混練した後に、射出成形装置の金型に射出する。
強化繊維による強度向上の効果を得るためには、強化繊維が樹脂の中に均一に分散していることが望まれる。そのために、可塑化装置のシリンダ(以下、可塑化シリンダということがある)の内部に強化繊維を強制的に供給する機構(フィーダ)を可塑化シリンダに取り付けることが行われている(例えば、特許文献1,特許文献2)。このフィーダは、例えば、供給シリンダと、供給シリンダの内部に配置される二軸の供給スクリュと、を備え、スクリュを回転させることにより、強化繊維を供給シリンダから可塑化シリンダの内部に強制的に供給する。
Fiber reinforced resin molded articles having increased strength by containing reinforcing fibers are used for various applications. In order to obtain the molded product by injection molding, a thermoplastic resin is melted by rotation of a screw in a cylinder which is a plasticizing device, fibers are kneaded therein, and then injected into a mold of the injection molding device.
In order to obtain the effect of improving the strength by the reinforcing fibers, it is desired that the reinforcing fibers are uniformly dispersed in the resin. For this purpose, a mechanism (feeder) for forcibly supplying reinforcing fibers to the inside of a cylinder of a plasticizing device (hereinafter sometimes referred to as a plasticizing cylinder) is attached to the plasticizing cylinder (for example, patents). Document 1, Patent document 2). The feeder includes, for example, a supply cylinder and a biaxial supply screw disposed inside the supply cylinder, and the reinforcing fiber is forced from the supply cylinder to the plasticizing cylinder by rotating the screw. Supply.
しかし、フィーダで強化繊維を強制的に供給したとしても、供給の過程で強化繊維の供給口の近傍において、強化繊維が滞留することがある。そうすると、強化繊維が焼けることにより汚染が生じたり、ブリッジングによる強化繊維を安定供給することができなくなったりする。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、フィーダで強化繊維を強制的に供給する射出成形機において、強化繊維の供給口の近傍に、強化繊維の滞留を抑制することを目的とする。
However, even if the reinforcing fiber is forcibly supplied by the feeder, the reinforcing fiber may stay in the vicinity of the reinforcing fiber supply port in the supply process. If it does so, a contamination will arise by baking a reinforcing fiber, or it will become impossible to supply the reinforcing fiber by bridging stably.
The present invention has been made based on such a problem, and in an injection molding machine forcibly supplying reinforcing fibers with a feeder, it is an object to suppress the retention of reinforcing fibers in the vicinity of a reinforcing fiber supply port. And
かかる目的のもとになされた本発明の射出成形機は、可塑化シリンダと、可塑化シリンダの内部に設けられる可塑化スクリュと、樹脂原料を可塑化シリンダ内に供給する樹脂供給部と、樹脂供給部よりも前方側に設けられ、強化繊維を可塑化シリンダ内に供給する繊維供給部と、を備える。
本発明における繊維供給部は、強化繊維を可塑化シリンダに向けて搬送する供給スクリュと、供給スクリュを内装し先端側が可塑化シリンダの内部に連通した供給シリンダと、を備えるとともに、繊維供給部は、供給スクリュの回転軸S301に沿う線分L1と、当該線分L1と可塑化シリンダの外周面の交点P1を通る可塑化シリンダの径方向の線分L2とがなす角度θ2が、下記の式(1)を満足するとともに、可塑化スクリュの回転方向を正としたとき、線分L2と可塑化スクリュの回転軸方向から可塑化シリンダを正面視したときの水平線とがなす角度θ 4 が45°以下である、ことを特徴とする。
−20° ≦ θ2 ≦ 45° … (1)
本発明の射出成形機において、可塑化スクリュの回転軸S10に直交する方向Dに対する供給スクリュの回転軸S301がなす角度θ1が、下記の式(2)を満足することを特徴とする。
0° ≦ θ1 ≦ θF … (2)
θF:可塑化スクリュのフライトのリード角
An injection molding machine of the present invention made for such an object includes a plasticizing cylinder, a plasticizing screw provided inside the plasticizing cylinder, a resin supply unit for supplying a resin raw material into the plasticizing cylinder, and a resin A fiber supply unit that is provided on the front side of the supply unit and supplies reinforcing fibers into the plasticizing cylinder.
The fiber supply unit according to the present invention includes a supply screw that conveys the reinforcing fiber toward the plasticizing cylinder, and a supply cylinder that includes the supply screw and has a leading end communicating with the inside of the plasticizing cylinder. , the line segment L1 along the rotation axis S 301 of the feed screw, the angle theta 2 formed by the line segment L2 in the radial direction of the plasticizing cylinder that passes through the intersection point P1 of the outer peripheral surface of the line segment L1 and the plasticizing cylinder, the following When the rotation direction of the plasticizing screw is positive, the angle θ 4 formed by the line segment L2 and the horizontal line when the plasticizing cylinder is viewed in front from the rotation axis direction of the plasticizing screw is satisfied. Is 45 ° or less .
−20 ° ≦ θ 2 ≦ 45 ° (1)
In the injection molding machine of the present invention, the angle θ 1 formed by the rotation axis S 301 of the supply screw with respect to the direction D orthogonal to the rotation axis S 10 of the plasticizing screw satisfies the following formula (2). .
0 ° ≦ θ 1 ≦ θ F (2)
θ F : Lead angle of the plasticized screw flight
本発明の射出成形機において、可塑化シリンダは、繊維供給部から強化繊維が供給される繊維供給口を備え、繊維供給口の前縁部分を、可塑化シリンダの外周側から内周側に向けて、繊維供給口が拡大するように切り欠いたテーパを備えることが好ましい。 In the injection molding machine of the present invention, the plasticizing cylinder includes a fiber supply port to which reinforcing fibers are supplied from a fiber supply unit, and a front edge portion of the fiber supply port is directed from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the plasticizing cylinder. Thus, it is preferable to provide a taper cut out so that the fiber supply port is enlarged.
本発明によれば、フィーダで強化繊維を強制的に供給する射出成形機において、強化繊維の供給口の近傍に、強化繊維の滞留を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the injection molding machine which supplies a reinforced fiber forcibly with a feeder, the stay of a reinforced fiber can be suppressed in the vicinity of the supply port of a reinforced fiber.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態に係る射出成形機1は、図1に示すように、型締ユニット100と、可塑化ユニット200と、これらのユニットの動作を制御する制御部50と、を備えている。射出成形機1は、繊維強化樹脂を成形することのできる装置であり、そのために可塑化ユニット200は、強化繊維Fを供給する機構である繊維フィーダ300を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the injection molding machine 1 according to the present embodiment includes a
[型締ユニット100]
型締ユニット100は、図1に示すように、ベースフレーム101上に固設されるとともに固定金型103が取り付けられた固定ダイプレート105と、油圧シリンダ113の作動によってレール107上を図中左右方向に移動するとともに可動金型109が取り付けられた可動ダイプレート111と、固定ダイプレート105と可動ダイプレート111とを連結する複数のタイバー115とを備えている。固定ダイプレート105には、各タイバー115と同軸に型締め用の油圧シリンダ117が設けられており、各タイバー115の一端は当該油圧シリンダ117のラム119に接続されている。
これらの各要素は制御部50の指示にしたがって必要な動作を行なう。
[Clamping unit 100]
As shown in FIG. 1, the
Each of these elements performs a necessary operation in accordance with an instruction from the
型締ユニット100の概略の動作は以下の通りである。
まず、型開閉用の油圧シリンダ113の作動により可動ダイプレート111を図中の二点鎖線の位置まで移動させて可動金型109を固定金型103に当接させる。次いで、各タイバー115の雄ねじ部121と可動ダイプレート111に設けられた半割りナット123を係合させて、可動ダイプレート111をタイバー115に固定する。そして、油圧シリンダ117内の作動油の圧力を高めて、固定金型103と可動金型109とを締め付ける。このようにして型締めを行った後に、可塑化ユニット200から金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を成形する。
なお、ここで示した型締ユニット100の構成はあくまで一例に過ぎず、他の構成、例えばトグル方式あるいは可動ダイプレートの中央で型締め力を負荷して固定金型と可動金型とを締め付ける直圧方式などの型締ユニットを適用し、あるいは置換することを妨げない。
The general operation of the
First, the
The configuration of the
[可塑化ユニット200]
可塑化ユニット200は、図1に示すように、筒型の可塑化シリンダ201と、可塑化シリンダ201の前方側に設けた射出ノズル203と、可塑化シリンダ201の内部に設けられた可塑化スクリュ10と、強化繊維Fが投入される繊維フィーダ300と、樹脂ペレットが投入されるペレット供給ホッパ207とを備えている。繊維フィーダ300は、ペレット供給ホッパ207よりも前方側に設けられている。また、可塑化ユニット200は、可塑化スクリュ10を前進又は後退させる第1電動機209と、可塑化スクリュ10を正転又は逆転させる第2電動機211と、繊維フィーダ300に強化繊維Fを供給する繊維供給装置213と、ペレット供給ホッパ207に樹脂ペレットPPを供給するペレット供給装置215と、を備えている。
これらの各要素は制御部50の指示にしたがって必要な動作を行なう。
なお、本実施形態の可塑化ユニット200(射出成形機1)において、溶融樹脂が吐出される側を前、原料(樹脂ペレットPP)が供給される側を後と定義する。
[Plasticizing unit 200]
As shown in FIG. 1, the plasticizing
Each of these elements performs a necessary operation in accordance with an instruction from the
In the plasticizing unit 200 (injection molding machine 1) of the present embodiment, the side on which the molten resin is discharged is defined as the front, and the side on which the raw material (resin pellet PP) is supplied is defined as the rear.
可塑化ユニット200の概略の動作は以下の通りである。
可塑化シリンダ201の内部に設けられた可塑化スクリュ10が回転されると、ペレット供給ホッパ207から供給された熱可塑性樹脂からなる樹脂ペレットPP、及び、繊維フィーダ300から供給された強化繊維Fは、可塑化シリンダ201の前方側の射出ノズル203へ送り出される。この過程において、徐々に樹脂ペレットPPは、溶融されて溶融樹脂となり、強化繊維Fと混錬された後に、可塑化ユニット200の固定金型103と可動金型109の間に形成されるキャビティへ所定量だけ射出される。なお、樹脂ペレットPPの溶融に伴い可塑化スクリュ10が背圧を受けながら後退した後に、前進することで射出を行なうという可塑化スクリュ10の基本動作を伴うことはいうまでもない。また、本実施形態において、可塑化シリンダ201の周囲には、樹脂ペレットPPの溶融のためにヒータを設けるなど、他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。
また、可塑化スクリュ10としては、いわゆる2ステージ式のスクリュを適用するのが好ましい。2ステージ式スクリュは、後方側から溝深さが深い第1供給部、溝深さが暫減する第1圧縮部、溝深さの浅い第1計量部が連続して形成される。また、第1計量部の前端に直接あるいは第1計量部よりも更に可塑化シリンダ201の内径との隙間が小さい絞り部を介して連続して形成されている第2供給部、および第2計量部に連続して第2圧縮部、第2計量部が形成される。2ステージ式スクリュを適用する場合には、繊維フィーダ300は、可塑化スクリュ10が可塑化シリンダ201に対して最前進した位置における、第2供給部に対応する可塑化シリンダ201の胴部に連結することが好ましい。第2計量部においては、第1計量部で上昇した可塑化スクリュ10の溝内溶融樹脂圧力が、第2供給部の溝深さの深く第1計量部よりも溝内容積の大きな空間に吐出されることにより、強化繊維Fの供給の抵抗背圧となる第2供給部の樹脂圧力が大気圧程度まで低下する。これにより、繊維フィーダ30から強化繊維Fを容易に供給できるので、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
なお、本実施形態ではインライン方式の射出装置を兼ねる可塑化ユニット200を示したが、可塑化ユニットはプリプラ方式の可塑化専用のユニットを適用し、あるいは置換することを妨げない。
The general operation of the plasticizing
When the plasticizing
As the plasticizing
In the present embodiment, the
[繊維フィーダ300]
繊維フィーダ300は、図2(a),図3(a)に示すように、各々が回転することにより強化繊維Fを搬送する二つの供給スクリュ301,301と、供給スクリュ301,301を収容する供給シリンダ302と、を備える。二つの供給スクリュ301,301は、供給シリンダ302の内部に回転軸を平行にして並んで収容されている。供給シリンダ302は、先端に設けられる接続口302aと、後端に設けられる後端壁302bと、後端壁302bに近接して配置される隔壁302cと、を備える。なお、繊維フィーダ300において、可塑化シリンダ201に近い側を前、遠い側を後と定義する。接続口302aと隔壁302cの間には、供給スクリュ301,301を収容する第1収容室302dが、また、隔壁302cと後端壁302bの間には、供給スクリュ301,301の各々を回転駆動する電動機303,303を収容する第2収容室302eが設けられている。供給スクリュ301,301の駆動軸は、隔壁302cを貫通し、第2収容室302eにおいて電動機303,303と接続される。また、供給シリンダ302には、前端側にフランジ302fが設けられている。供給シリンダ302は、フランジ302fよりも前端側の嵌合スリーブ302gが、可塑化シリンダ201の繊維供給口201aに設けられた円筒状の溝の内側に摺動可能に嵌合される。これは繊維フィーダ300が可塑化シリンダ201に対して進退可能に連結するためである。そうすることで、可塑化シリンダ201内の溶融樹脂圧力によって供給スクリュ301が後方に押されて、電動機303に押しつけられても、電動機303が固定されている繊維フィーダ300が後退できるので、供給スクリュ301の座屈による破損を防止できる。さらに、繊維フィーダ300が後方に押された場合でも、供給シリンダ302が後退しても溶融樹脂が外部に漏れるのを防止できる。
本実施形態においては、2本の供給スクリュ301が第1収容室302dを共有しているが、第1収容室302dに隔壁を設けて、2本の供給スクリュ301をそれぞれの収容室に収容してもよい。
また本実施形態では、供給スクリュ301は2軸方式の2つの供給スクリュ301を示してあるが、可塑化シリンダ201の周囲に2軸方式の繊維フィーダ300を備えるための空き空間が無い場合は、1つのスクリュの1軸方式の供給フィーダに代えてもよい。
なお、図2は、可塑化スクリュ10の記載を省略している。
[Fiber feeder 300]
As shown in FIGS. 2A and 3A, the
In the present embodiment, the two
Further, in this embodiment, the
In FIG. 2, the description of the
繊維フィーダ300は、図2(a),図3(a)に示すように、供給スクリュ301を含む供給シリンダ302を支持する架台310を備えている。架台310は、固定架台311と、固定架台311に前後方向に移動が可能に搭載されるスライド架台313と、固定架台311とスライド架台313の間に設けられる複数のコイルばね315と、を備えている。供給シリンダ302は、スライド架台313の上面に固定されるので、スライド架台313とともに、可塑化シリンダ201に対して前後方向、つまり、繊維フィーダ300において強化繊維Fが供給される向きに進退することができる。
繊維フィーダ300は、強化繊維Fが投入される繊維供給ホッパ305を備えている。繊維供給ホッパ305は、供給シリンダ302の上面に設けられる開口302hに接続されており、繊維供給装置213から供給された強化繊維Fは、繊維供給ホッパ305を介して供給シリンダ302の内部に供給される。繊維供給装置213からは、通常、定量の強化繊維Fが供給されるが、可塑化スクリュ10の回転数あるいは前後進速度の変化に基づいて段階的にあるいは連続的に供給量を変化させても良い。
The
The
固定架台311は、平板状の部材であり、図示を省略する基礎構造体に固定される。したがって、固定架台311は、前後方向も含め、変位が拘束される。固定架台311は、後端縁が突出して形成されるばね固定311aを備える。
固定架台311の上に搭載されるスライド架台313もまた平板状の部材であり、後端がばね固定311aと隙間を空けて配置される。この隙間にコイルばね315が配置され、複数のコイルばね315の他端がスライド架台313の後端に固定されている。繊維フィーダ300が所定位置に設置されていると、コイルばね315は自由状態より縮んで、スライド架台313とばね固定311aの間に配置されている。このときコイルばね315は、可塑化シリンダ内の樹脂圧力が予め設定された異常値に基づいて縮み量が決められており、例えばコイルばね315の縮み反力が、予め設定された異常圧力判定値に第1収容室302dの断面積を積算して求めた繊維フィーダ300の最大繊維供給力値以下となるようコイルばね315の初期取り付け縮み量が決められて取り付けられている。スライド架台313に固定される供給シリンダ302は、接続口302aのフランジ302fを介して可塑化シリンダ201の繊維供給口201aの周囲に押し付けられる。
The fixed
The
本実施形態において、繊維フィーダ300は、以下説明する二つの条件を備える。
一つ目の条件は、図5(a)に示すように、射出成形機1を正面視したときの、繊維フィーダ300が可塑化ユニット200に対してなす角度θ2に関する。具体的には、供給スクリュ301の回転軸S301の延長線(線分L1)が、当該線分L1と可塑化シリンダ201の外周面の交点P1を通る可塑化シリンダ201の径方向の線分L2に対してなす角度θ2が、式(1)を満足する。なお、図5(b)は、θ2=0°の例を示し、図5(c)は、θ2=45°の例を示し、図5(d)は、θ2=90°の例を示し、図5(e)は、θ2=−20°の例を示している。また、図5(a)において、矢印Cは可塑化スクリュ10の回転の向きを示し、矢印Mは溶融樹脂の流れる向きを示している。なお、角度の原点は線分L2、角度の符号(正負)は可塑化スクリュ10の回転の向きCを正(プラス)とする。
−20° ≦ θ2 ≦ 90° … (1)
繊維フィーダ300が式(1)を満足することにより、可塑化シリンダ201に向けた繊維フィーダ300からの強化繊維Fの投入方向を、可塑化スクリュ10の隣接するフライト11の間の溝内を搬送される溶融樹脂の搬送流量を低下させることなく、強化繊維Fを可塑化スクリュ10溝内に投入することができる。
本発明者が、θ2を−90°〜90°の範囲で、具体的には、θ2=−90°、―45°、−30°、−20°、−10°、0°、10°、30°、45°、90°の10水準で溶融樹脂の搬送量、具体的には可塑化スクリュ10の回転による樹脂の可塑化計量時の可塑化スクリュ10の後退速度の変化を測定した。その結果、式(1)の範囲でθ2を変化させても、溶融樹脂の搬送量(可塑化スクリュ10の後退速度)が変化しないことを下記のように確認した。
式(1)の範囲である、−20° ≦ θ2 ≦ 90°では、可塑化スクリュ10の溝内への強化繊維Fを供給したときの、可塑化スクリュ10の後退速度に差は見られなかった。しかし、θ2=―30°では式(1)の範囲に比べ可塑化スクリュ10の後退速度が10〜15%低下し、θ2=―45°、―90°では、溶融樹脂が繊維フィーダ300内に入り込み、強化繊維Fの供給が不能となってしまった。
特に、0°≦θ2の場合は、繊維フィーダ300(供給スクリュ301)が常に溶融樹脂の搬送方向上流に向くことがないので、溶融樹脂の搬送流が流れのまま第1収容室302dに流れ込むことを抑制できる。
特に、θ2の下限を0°超とした場合は、供給スクリュ301の回転軸が可塑化スクリュ10の回転軸と交差することがないので、供給スクリュ301の推力を可塑化スクリュ10に負荷された場合でも、可塑化スクリュ10は供給スクリュ301の回転軸方向と直角方向に変位することができる。これにより、供給スクリュ301の推力によって可塑化スクリュ10が供給スクリュ301と反対側の可塑化シリンダ201の内面に押しつけられることによる早期摩耗発生の抑制効果がある。さらに供給スクリュ301の回転軸、つまり強化繊維の押し込み方向を、可塑化スクリュ10内の溶融樹脂の搬送方向と同方向に向けることができるので、溶融樹脂流れに逆らうことなく強化繊維Fを溶融樹脂に効率的に押し込むことができ、かつ投入される強化繊維Fが溶融樹脂の流れMに載りやすくなり、繊維供給口201a付近で強化繊維Fが滞留するのを抑制できる。
−20° ≦ θ2<0°の場合は、溶融樹脂の搬送方向と、強化繊維Fの投入方向の対向する角度が小さいため、強化繊維Fの供給力は溶融樹脂の搬送流量の抵抗にならなかったのではないかと思われる。なお、θ2=−30°、−20°、−10°において、若干ではあるが、繊維供給口201aの直ぐ前方側の可塑化スクリュ10の溝内の樹脂において、強化繊維Fの繊維束中への溶融樹脂の含浸が多く、強化繊維Fの繊維束の開繊度合いが大きい傾向が見られた。これは強化繊維Fの投入が溶融樹脂の搬送流に若干ではあるが対向するため、可塑化スクリュ10の溝内で繊維フィーダ300に向かう溶融樹脂の搬送流に、繊維フィーダ300の強化繊維Fを押し込む力がカウンター力となり、強化繊維Fの繊維束中への溶融樹脂の含浸に有効に作用したためではないかと思われる。
またθ2は、45°以下とすることが好ましい。θ2を45°よりも大きくした場合、繊維フィーダ300は図示しない電気ヒータにより加熱されている可塑化シリンダ201の上方に位置することとなり、可塑化シリンダ201の熱の影響を受けることで、繊維フィーダ300に熱応力や締結部の緩み、電気系統の不具合などを発生させる場合がある。また、可塑化シリンダ201の繊維フィーダ300の下方に位置する部分の熱が、上方を繊維フィーダ300に覆われることにより、熱の滞留に繋がり可塑化シリンダ201の過熱または温度制御不良につながる場合がある。
これらのことから、θ2は、式(1)を満足することに加え、式(V)を満足することが好ましく、式(W)を満足することがさらに好ましい。
−20° ≦ θ2 ≦ 45° … (V)
−10° ≦ θ2 ≦ 30° … (W)
In the present embodiment, the
The first condition relates to an angle θ 2 formed by the
−20 ° ≦ θ 2 ≦ 90 ° (1)
When the
The inventor makes θ 2 in a range of −90 ° to 90 °, specifically, θ 2 = −90 °, −45 °, −30 °, −20 °, −10 °, 0 °, 10 The amount of molten resin transported at 10 levels of °, 30 °, 45 °, and 90 °, specifically, the change in the reverse speed of the
In the range of −20 ° ≦ θ 2 ≦ 90 ° within the range of the formula (1), there is a difference in the retreat speed of the
In particular, in the case of 0 ° ≦ θ 2 , the fiber feeder 300 (supply screw 301) does not always face upstream in the transport direction of the molten resin, so that the transport flow of the molten resin flows into the
In particular, when the lower limit of θ 2 is greater than 0 °, the rotation axis of the
When −20 ° ≦ θ 2 <0 °, the angle at which the conveying direction of the molten resin and the feeding direction of the reinforcing fiber F face each other is small, so the supply force of the reinforcing fiber F is equal to the resistance of the conveying flow rate of the molten resin. It seems that it was not. It should be noted that in θ 2 = −30 °, −20 °, and −10 °, the resin in the groove of the
Moreover, it is preferable that (theta) 2 shall be 45 degrees or less. If greater than theta 2 to 45 °, the
From these facts, in addition to satisfying the formula (1), θ 2 preferably satisfies the formula (V), and more preferably satisfies the formula (W).
−20 ° ≦ θ 2 ≦ 45 ° (V)
−10 ° ≦ θ 2 ≦ 30 ° (W)
二つ目の条件は、図4(a)に示すように、射出成形機1を平面視したときの、繊維フィーダ300が可塑化ユニット200に対してなす角度θ1に関する。具体的には、繊維フィーダ300は、可塑化スクリュ10の回転軸S10に直交する方向D10に対する供給スクリュ301の回転軸S301がなす角度θ1が、下記の式(2)を満足する。ここで、θFは、可塑化スクリュ10のフライト11のリード角である。なお、図4(b)は、θ1が0°直近の値を採用したときの例を示し、図4(c)は、θ1= θFを採用したときの例を示している。
0° ≦ θ1 ≦ θF … (2)
繊維フィーダ300が式(2)を満足することにより、可塑化シリンダ201に向けた繊維フィーダ300からの強化繊維Fの投入方向を、可塑化スクリュ10の隣接するフライト11の間の溝内を搬送される溶融樹脂の流動方向に向けることができる、
特に、θ1の下限を0°超とした場合は、繊維フィーダ300(供給スクリュ301)を常に可塑化スクリュ10の後方に向けて傾けることができるので、繊維供給口201a(可塑化シリンダ201)の前方側における繊維フィーダ300が可塑化シリンダ201となす角度θ3を常に鈍角にできる。したがって、射出時に可塑化スクリュ10が前進しても、可塑化スクリュ10の溝内の溶融樹脂が可塑化スクリュ10の前進力によって繊維フィーダ300内に入り込むのを防止できる。また、θ1の上限値をフライト11のリード角θFとすることにより、フライト11の壁が背後にある状態の溶融樹脂に強化繊維Fを供給できるので、強化繊維Fを溶融樹脂に効率的に押し込むことができる。
式(2)を満足することにより、式(1)による効果に加えて、強化繊維Fが繊維供給口201aの近傍で滞留するのを抑制できる。
θ1は、式(X)を満足することが好ましく、式(Y)を満足することがさらに好ましい。
0° ≦ θ1 ≦ 2θF/3 … (X)
θF/4 ≦ θ1 ≦ θF/2 … (Y)
The second condition relates to an angle θ 1 formed by the
0 ° ≦ θ 1 ≦ θ F (2)
When the
In particular, when the lower limit of θ 1 is greater than 0 °, the fiber feeder 300 (supply screw 301) can always be tilted toward the rear of the
By satisfying the expression (2), in addition to the effect of the expression (1), it is possible to suppress the reinforcing fiber F from staying in the vicinity of the
θ 1 preferably satisfies the formula (X), and more preferably satisfies the formula (Y).
0 ° ≦ θ 1 ≦ 2θ F / 3 (X)
θ F / 4 ≦ θ 1 ≦ θ F / 2 ... (Y)
[射出成形の手順]
さて、以上の要素を備える射出成形機1は、以下の手順で射出成形を行なう。
射出成形は、樹脂ペレットPPを可塑化シリンダ201内で加熱、溶融して可塑化させる工程と、可塑化された溶融樹脂を可動金型109と固定金型103により形成されるキャビティに射出、充填する工程と、キャビティに充填された溶融樹脂が固化するまで冷却する保持工程と、金型を開放し、キャビティ内で冷却固化された成形品を取り出す工程と、を備え、成形品を取り出した後、次の一連のサイクルに備えて金型の閉締を行って1サイクルが完了する。以下では、本実施形態が関連する可塑化工程と射出工程について説明する。
[Injection molding procedure]
Now, the injection molding machine 1 provided with the above elements performs injection molding in the following procedures.
In the injection molding, the resin pellet PP is heated and melted in the
可塑化工程では、樹脂ペレットPPを可塑化シリンダ201の後方のペレット供給ホッパ207から樹脂ペレットPPを供給する。可塑化開始時点では可塑化スクリュ10は、可塑化シリンダ201の前方に位置しており、その初期位置から可塑化スクリュ10を回転させる。可塑化スクリュ10を回転させることで、可塑化スクリュ10と可塑化シリンダ201の間に供給された樹脂ペレットPPは、せん断力を受けて加熱されながら徐々に溶融して、前方に向けて搬送される。
溶融樹脂が繊維フィーダ300まで搬送されたならば、強化繊維Fを繊維フィーダ300から供給する。可塑化スクリュ10の回転に伴い、強化繊維Fは溶融樹脂に混錬、分散して溶融樹脂とともに前方に搬送される。樹脂ペレットPP、強化繊維Fの供給を継続するとともに、可塑化スクリュ10を回転し続けると、可塑化シリンダ201の前方に搬送され、強化繊維Fを含有した溶融樹脂は可塑化スクリュ10から吐出され滞留する。スクリュの前方に溜まった溶融樹脂の樹脂圧力Pによって、可塑化スクリュ10を後退させる。必要な量の溶融樹脂が溜まったところで、可塑化スクリュ10の回転及び後退を停止する。
In the plasticizing step, the resin pellet PP is supplied from the
When the molten resin is conveyed to the
射出工程に入ると、可塑化スクリュ10を前進させる。そうすると、可塑化スクリュ10の前方に溜まった溶融樹脂の圧力(樹脂圧力)が上昇し、溶融樹脂は射出ノズル203からキャビティに向けて射出される。
射出工程の間も、繊維フィーダ300から強化繊維Fを、また、ペレット供給ホッパ207から樹脂ペレットPPを供給することが好ましい。
When the injection process is started, the
It is preferable to supply the reinforcing fiber F from the
[効 果]
次に、本実施形態の効果、特に繊維フィーダ300による効果を説明する。
繊維フィーダ300が式(1)を満足し、さらに式(2)を満足することにより、可塑化スクリュ10内を搬送される溶融樹脂の搬送流量を低下させることなく、強化繊維Fを可塑化スクリュ10の溝内に投入することができる。更には投入される強化繊維Fが溶融樹脂の流れに載りやすくなり、繊維供給口201aの付近で強化繊維Fが滞留するのを抑制できるので、本実施形態の射出成形機1によると、成形不良を防止できる。
[Effect]
Next, the effect of this embodiment, especially the effect by the
When the
次に、供給シリンダ302が、供給シリンダ302がコイルばね315で支持されているスライド架台313に支持されている。したがって、可塑化工程、射出工程において、樹脂圧力Pが上昇して溶融樹脂が供給シリンダ302を後方に向けて押したとしても、図2(b),図3(b)に示すように、供給シリンダ302は無理なく後退することができる。つまり、繊維フィーダ300の架台310、特にコイルばね315は、樹脂圧力の異常な上昇に対する安全装置として機能する。
Next, the
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、図6に示すように、繊維供給口201aの前縁部分を、可塑化シリンダ201の外周側から内周側に向けて、繊維供給口201aが拡大するように切り欠いてテーパ201bを設けることができる。このテーパ201bを設けることにより、以下の効果が奏される。なお、図6において、図2と同じ構成要素には図2と同じ符号を付している。
射出のために可塑化スクリュ10が前進する際に、繊維供給口201aの可塑化シリンダ201の内周面の近傍にいる強化繊維Fが、テーパ201bに沿って可塑化シリンダ201のより内側に引きずり込まれやすくなる。したがって、テーパ201bを設けることにより、繊維供給口201aの付近に強化繊維Fが滞留するのを抑制することができる。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the configurations described in the above embodiments can be selected or changed to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention.
For example, as shown in FIG. 6, the front edge portion of the
When the
また、本発明による射出成形機は、以下の式(7)を満足することが望ましい。この式(7)は、可塑化シリンダ201から供給スクリュ301(先端)までを、繊維充填距離Lとしてあらわされる所定距離だけ離すことを意図している。繊維充填距離Lは、強化繊維Fのかさ密度、安息角に基づいて算出される。かさ密度、安息角は、繊維長や繊維種によって異なる。
Moreover, it is desirable that the injection molding machine according to the present invention satisfies the following formula (7). This expression (7) is intended to separate the
L > L0 × α … (7)
L:繊維充填距離
L0:繊維充満長(供給ホッパー中心からシリンダ壁面)
D:繊維供給フィーダシリンダ径
L> L0 × α (7)
L: Fiber filling distance L 0 : Fiber filling length (from supply hopper center to cylinder wall)
D: Fiber supply feeder cylinder diameter
式(7)を満足するのが好ましいのは、以下の理由による。
射出成形機が正常に動作していると、可塑化スクリュの1フライト内での溶融樹脂は未充満状態であり、空隙がある。この空隙部に強化繊維Fを充填させ、樹脂中に分散させている。しかし、可塑化シリンダ内で圧力異常が生じると、溶融樹脂が正常時よりも多く充満されるので、可塑化シリンダ内の圧力が上昇し、低圧部である繊維供給部に樹脂が逆流するベントアップと称される現象が発生する。そこで、ベントアップに対応できるだけの繊維充填距離Lを設けようというのである。
It is preferable to satisfy the formula (7) for the following reason.
When the injection molding machine is operating normally, the molten resin in one flight of the plasticizing screw is in an unfilled state and there are voids. The voids are filled with reinforcing fibers F and dispersed in the resin. However, if a pressure abnormality occurs in the plasticizing cylinder, the molten resin will be filled more than normal, so the pressure in the plasticizing cylinder will rise and the resin will flow back to the fiber supply section, which is the low pressure section. This phenomenon occurs. Therefore, an attempt is made to provide a fiber filling distance L that can cope with vent-up.
1 射出成形機
10 可塑化スクリュ
50 制御部
100 型締ユニット
101 ベースフレーム
103 固定金型
105 固定ダイプレート
107 レール
109 可動金型
111 可動ダイプレート
113 油圧シリンダ
115 タイバー
117 油圧シリンダ
119 ラム
121 雄ねじ部
123 半割りナット
200 可塑化ユニット
201 可塑化シリンダ
201a 繊維供給口
203 射出ノズル
207 ペレット供給ホッパ
209 第1電動機
211 第2電動機
213 繊維供給装置
215 ペレット供給装置
300 繊維フィーダ
301 供給スクリュ
302 供給シリンダ
302a 接続口
302b 後端壁
302c 隔壁
302d 第1収容室
302e 第2収容室
302f フランジ
302g 嵌合スリーブ
303 電動機
305 繊維供給ホッパ
310 架台
311 固定架台
311a ばね固定
313 スライド架台
315 コイルばね
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記可塑化シリンダの内部に設けられる可塑化スクリュと、
樹脂原料を前記可塑化シリンダ内に供給する樹脂供給部と、
前記樹脂供給部よりも前方側に設けられ、強化繊維を前記可塑化シリンダ内に供給する繊維供給部と、を備え、
前記繊維供給部は、
前記強化繊維を前記可塑化シリンダに向けて搬送する供給スクリュと、
前記供給スクリュを内装し先端側が前記可塑化シリンダの内部に連通した供給シリンダと、を備え、
前記繊維供給部は、
前記供給スクリュの回転軸S301に沿う線分L1と、当該線分L1と前記可塑化シリンダの外周面の交点P1を通る前記可塑化シリンダの径方向の線分L2とがなす角度θ2が、下記の式(1)を満足するとともに、
前記可塑化スクリュの回転方向を正としたとき、前記線分L2と前記可塑化スクリュの回転軸方向から前記可塑化シリンダを正面視したときの水平線とがなす角度θ 4 が45°以下である、
ことを特徴とする射出成形機。
−20° ≦ θ2 ≦ 45° … (1) A plasticizing cylinder;
A plasticizing screw provided inside the plasticizing cylinder;
A resin supply section for supplying a resin raw material into the plasticizing cylinder;
A fiber supply unit that is provided on the front side of the resin supply unit and supplies reinforcing fibers into the plasticizing cylinder;
The fiber supply unit is
A supply screw for conveying the reinforcing fibers toward the plasticizing cylinder;
A supply cylinder in which the supply screw is housed and the tip side communicates with the inside of the plasticizing cylinder, and
The fiber supply unit is
Wherein the line segment L1 along the rotation axis S 301 of the feed screw, the angle theta 2 formed by the plasticizing radial line L2 of the cylinder through the intersection P1 of the outer peripheral surface of the plasticizing cylinder with the line segment L1 is In addition to satisfying the following formula (1) ,
When the direction of rotation of the plasticizing screw with a positive angle theta 4 is at 45 ° or less formed by the horizontal line when the rotational axis direction of the plasticizing screw and the line segment L2 is viewed from the front of the plasticizing cylinder ,
An injection molding machine characterized by that.
−20 ° ≦ θ 2 ≦ 45 ° (1)
前記可塑化スクリュの回転軸S10に直交する方向Dに対する前記供給スクリュの回転軸S301がなす角度θ1が、下記の式(1)を満足する、
請求項1に記載の射出成形機。
0° ≦ θ1 ≦ θF … (1)
θF:可塑化スクリュのフライトのリード角 The fiber supply unit is
An angle θ 1 formed by the rotation axis S 301 of the supply screw with respect to a direction D perpendicular to the rotation axis S 10 of the plasticizing screw satisfies the following formula (1):
Injection molding machine according to claim 1.
0 ° ≦ θ 1 ≦ θ F (1)
θ F : Lead angle of the plasticized screw flight
前記繊維供給口の前縁部分を、前記可塑化シリンダの外周側から内周側に向けて、前記繊維供給口が拡大するように切り欠いたテーパを備える、
請求項1又は請求項2に記載の射出成形機。 The plasticizing cylinder includes a fiber supply port through which the reinforcing fiber is supplied from the fiber supply unit,
A leading edge portion of said fiber supply port, toward the outer side of the plasticizing cylinder, comprising a taper that the fiber supply opening is cut out so as to expand,
The injection molding machine according to claim 1 or 2.
2本の前記供給スクリュを備える、Comprising two said supply screws,
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の射出成形機。The injection molding machine according to any one of claims 1 to 3.
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