JP6666637B2

JP6666637B2 - 射出装置

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Publication number: JP6666637B2
Application number: JP2017237353A
Authority: JP
Inventors: 神野鎮緒
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: JP2019104154A

Description

本発明は、加熱バレルに挿入された筒状の射出プランジャ内にスクリュを回転可能に配置し前記スクリュの回転により溶融材料を加熱バレル内に供給するとともに、加熱バレルに対して射出プランジャとスクリュを前進させて加熱バレル内の溶融材料を射出する射出装置に関するものである。

加熱バレルに挿入された筒状の射出プランジャ内にスクリュを回転可能に配置し前記スクリュの回転により溶融材料を加熱バレル内に供給するとともに、加熱バレルに対して射出プランジャとスクリュを前進させて加熱バレル内の溶融材料を射出する射出装置は、装置の長さの割に大容量の可塑化および射出を行える場合が多く、従来から特許文献１および特許文献２に記載されたもの等が知られている。

そして前記特許文献１、特許文献２の射出装置においては、射出プランジャに対してスクリュが前後進可能となっている。そのため特許文献１では「発明の実施の形態」欄の（００３２）、「発明の効果」欄に記載されるようにスクリュ１０にもプランジャ機能を持たせて前進させることにより射出シリンダ１２内の縮小貯留部６０に貯留された溶融図示がノズル孔２２を通じて射出されることにより射出シリンダ１２内の溶融樹脂の残留量を減らすことができる。また特許文献２では「（５）発明の作用」欄の第３頁右下欄に記載されるように射出シリンダ１の押圧口５を押圧させて樹脂流路を閉塞することにより計量室７に貯留された溶融樹脂のバックフロ―を防止した後、油圧シリンダ１４を前進作動して射出を行うことができ、射出用を安定させることが期待できる。

特開平１０−３０５４６１号公報（請求項１、００３２、図１）特開昭６０−４９９０９号公報（請求項１、第３頁右下欄、第３Ｂ図）

しかしながら特許文献１、特許文献２は、射出プランジャに対してスクリュを前後進させる機構やスクリュを回転させるモータがスクリュの軸部の延長線上にあるため次のような問題があった。即ちスクリュを前後進させる機構やスクリュを回転させるモータをスクリュの延長線上に設けると射出装置の長さが長くなりがちである。またスクリュを前後進させる機構やスクリュを回転させるモータをスクリュの延長線上に設けると装置が複雑になり、特にはスクリュを抜き取る際の作業が複雑になる場合があった。

本発明では上記の問題を鑑みて、加熱バレルに挿入された筒状の射出プランジャ内にスクリュを回転可能に配置し前記スクリュの回転により溶融材料を加熱バレル内に供給するとともに、加熱バレルに対して射出プランジャとスクリュを前進させて加熱バレル内の溶融材料を射出する射出装置において、装置の全長を短くするかまたは装置のメンテナンスを容易にした射出装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の射出装置は、加熱バレルに挿入された筒状の射出プランジャ内にスクリュを回転可能に配置し前記スクリュの回転により溶融材料を加熱バレル内に供給するとともに、加熱バレルに対して射出プランジャとスクリュを前進させて加熱バレル内の溶融材料を射出する射出装置において、基台上に立設され加熱バレルが配設される前方ブロックと、基台上で前方ブロックに対してスクリュの軸方向に移動可能に設けられ計量モータが配設される可動ブロックとが備えられ、前記可動ブロックは、少なくとも射出プランジャが固定されるとともに材料供給孔が形成されたハウジングブロックと該ハウジングブロックの後方側に設けられスクリュが保持されるスクリュ保持ブロックの２枚のブロックを備えており、前記ハウジングブロックとスクリュ保持ブロックの間を接続して可動ブロックにはスクリュの軸部およびその延長線上の位置以外の位置にスクリュ前後進機構が備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の射出装置は、請求項１において、可動ブロックにはスクリュの軸部およびその延長線上の位置以外の位置に計量モータが配設されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の射出装置は、請求項１または請求項２において、前記ハウジングブロックは基台上のリニアガイドによって前後進方向にガイドされていることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の射出装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ハウジングブロックとスクリュ保持ブロックの２枚の可動ブロックは基台上のガイド部材によりガイドされていることを特徴とする。

本発明の射出装置は、加熱バレルに挿入された筒状の射出プランジャ内にスクリュを回転可能に配置し前記スクリュの回転により溶融材料を加熱バレル内に供給するとともに、加熱バレルに対して射出プランジャとスクリュを前進させて加熱バレル内の溶融材料を射出する射出装置において、基台上に立設され加熱バレルが配設される前方ブロックと、基台上で前方ブロックに対してスクリュの軸方向に移動可能に設けられ計量モータが配設される可動ブロックとが備えられ、前記可動ブロックは、少なくとも射出プランジャが固定されるとともに材料供給孔が形成されたハウジングブロックと該ハウジングブロックの後方側に設けられスクリュが保持されるスクリュ保持ブロックの２枚のブロックを備えており、前記ハウジングブロックとスクリュ保持ブロックの間を接続して可動ブロックにはスクリュの軸部およびその延長線上の位置以外の位置にスクリュ前後進機構が備えられているので装置の全長を短くするかまたは装置のメンテナンスが容易になる。

本実施形態の射出装置の射出プランジャおよびスクリュが後退した状態を示す正面図である。本実施形態の射出装置の射出プランジャおよびスクリュが前進した状態を示すＡ−Ａ線の矢視図（矢視平面図）である。本実施形態の射出装置の射出プランジャおよびスクリュが前進した状態を示す図２におけるＢ−Ｂ線の矢視図である。本実施形態の射出装置の射出プランジャおよびスクリュの前部の要部拡大断面図である。

本発明の実施形態の射出成形機１１の射出装置１２について、図１ないし図３を参照して説明する。横型の射出成形機１１は、ベッド１３上に配置される射出装置１２と図示しない型締装置とから構成されている。型締装置はいずれのタイプのものでもよく、固定金型が取付けられる固定盤がベッド１３上に固定的に配置されている。また固定盤に対して可動金型が取付けられる可動盤がベッド上面のガイドの上を型開閉方向に移動可能に設けられている。なお型締装置の可動盤の型開閉機構のみ、または型開閉機構と型締機構をサーボモータ等の電動モータにより駆動すると、本発明の射出装置との組合せにより一層省エネルギー性能が向上する。

射出装置１２について図１ないし図３において左側のノズル２６の側を前方、右側を後方と称して説明する。ベッド１３の上には射出装置１２の基台１４が前方の型締装置に向けて図示しないノズルタッチ機構により前後進可能に設けられている。そして基台１４の上面の前寄りには前方ブロック１５が立設されている。前方ブロック１５は一定の厚みを備えた盤体であり基台１４に固定されている。前方ブロック１５の操作側−反操作側の方向（図２において上下方向、以後は幅方向と称す）の中央には、射出プランジャ１６が挿入される貫通孔１７が形成されている。貫通孔１７の大きさは挿入された射出プランジャ１６の周囲に空間が維持される大きさである。そして前方ブロック１５の前面には加熱バレル１８が固定されている。また前方ブロック１５の操作側の上側角部の近傍位置と対角側の下側角部の近傍位置にはそれぞれ後方ブロック１９に向けてガイド棒２０、２０の一端が固定されている。また前方ブロック１５の操作側の側部近傍の中間高さの位置および反操作側の側部近傍の中間高さの位置にはそれぞれボールねじ２１，２１の一端がそれぞれベアリング２２，２２により回転可能に保持されている。前方ブロック１５には図示しないが温調用流路を設け温度制御を行うことが望ましい。

前方ブロック１５の貫通孔１７の周囲の前面に固定される加熱バレル１８は軸方向に内孔２３が形成された円筒形の部材であり、周囲には軸方向に複数のヒータ２４等の加熱手段が取付けられている。また加熱バレル１８の前側の部分であるシリンダヘッド部２５にはノズル２６が固定されている。加熱バレル１８の後部面は、貫通孔１７の内部に臨んでおり前記内孔２３が開口している。

加熱バレル１８の内孔２３の直径は、後述する射出プランジャ１６の外径よりも僅かに大きく設けられ、内孔２３に射出プランジャ１６が挿入された際に両者の間から溶融材料（溶融樹脂）が漏れないようになっている。また前記内孔２３の前部側はテーパー状に形成され、前記ノズル２６の軸芯のノズル孔に連通されている。ノズル２６についてはシャットオフバルブ等の開閉バルブを設けてもよい。計量される溶融材料の量が多くて計量時間が長時間におよぶ場合、ノズル２６を固定金型に常時ノズルタッチさせているとノズルの熱が金型に奪われるので、ノズルに２６に開閉バルブを設けておいて射出装置１２を後退させてノズル２６を金型から離隔させた際に前記バルブを閉鎖して計量を行うようにしてもよい。

そして基台１４の上面の後ろ寄りには後方ブロック１９が立設されている。後方ブロック１９は一定の厚みを備えた盤体であって基台１４に固定されている。後方ブロック１９の幅方向の一方の上側角部の近傍と対角側の下側角部の近傍には前記ガイド棒２０、２０の他端が固定されている。従って２本のガイド棒２０，２０は、前方ブロック１５と後方ブロック１９の間を接続して平行に配設されている。また後方ブロック１９の側部近傍の操作側の中間高さの位置および反操作側の側部近傍の中間高さの位置にはそれぞれボールねじ２１，２１の他端近傍がベアリング２７，２７により回転可能に保持されている。従って２本のボールねじ２１，２１は、前方ブロック１５と後方ブロック１９の間を接続して平行に配設されている。

後方ブロック１９の上部には射出用サーボモータ２８，２８（射出用アクチュエータ）がそれぞれ配設されている。射出用サーボモータ２８，２８は、後方ブロック１９の操作側の上部と反操作側の上部にそれぞれ設けられたモータ取付用ブラケット２９に対して駆動軸２８ａ側の面が当接するように取付けられ、モータ本体が射出装置１２の前方に向けられている。そして駆動軸２８ａには、駆動プーリ３０が固定されている。このように射出用サーボモータ２８，２８を後方ブロック１９に取付けることにより、後方ブロック１９から後方に突出する長さが最小限に抑えられ、射出装置１２の全長短縮に寄与する。本実施形態ではボールねじ２１，２１の取付位置の上方（鉛直方向）に射出用サーボモータ２８，２８がそれぞれ配置されており、射出装置１２の幅を抑制している。しかし射出用サーボモータ２８，２８は後方ブロック１９の側部（側部上方を含む）に取り付けられたものでもよい。

後方ブロック１９の後部側の面からは、ボールねじ２１，２１の他端部が一定長さだけ突出している。そして前記ボールねじ２１，２１の他端部には従動プーリ３２，３２がそれぞれ固定されている。ボールねじ２１，２１に固定される従動プーリ３２，３２の直径は、後述するスクリュ３３の軸部３４に固定される従動プーリ５８よりも大径となっている。より具体的にはボールねじ２１，２１に固定される従動プーリ３２，３２の直径は、前方ブロック１５や後方ブロック１９の幅の１／３以上となっている。また射出装置１２を後方側から見た際の従動プーリ３２，３２の外径のうちそれぞれ装置中心側の位置は、同じく後方側から投影した加熱バレル１８の外周の直径よりも中心側となっている。このように従動プーリ３２，３２が大径であるので、本発明の射出装置１２では、スクリュ３３を内蔵する射出プランジャ１６の軸方向に直交する方向の受圧面積（加熱バレルの内孔の断面積とほぼ一致）が一般的なインラインスクリュ式のスクリュの軸方向に直交する方向の面積よりもかなり大きい場合であっても所望の射出圧力を得ることができる。

そして射出用サーボモータ２８，２８を後方ブロック１９に設けることにより次のようなメリットがある。射出装置が前方ブロックと後方ブロック（可動ブロック）の２つのブロックから構成されている場合または前方ブロックと後方ブロックと可動ブロックの３つのブロックから構成されている場合に係わらず、射出用サーボモータを前方ブロックの加熱バレル側に配置することは次のような点で不利である。即ち加熱バレル内に射出プランジャを内蔵した射出装置では、加熱バレルの太さが一般的なスクリュインライン式の射出装置よりも太くなる。そのため前方ブロックに射出用サーボモータを配置すると加熱バレルとの間の距離が狭くなり、射出用サーボモータがヒータからの輻射熱の影響を受けやすい。また前記のようにボールねじ２１，２１に大径の従動プーリ３２，３２を取付ける必要があるので、前方ブロックに射出用サーボモータを設け、前方ブロックの加熱バレル側に従動プーリを取付けると前方ブロックの幅をその分大きくする必要があり装置構造の点で不利である。

また前記の中で射出装置が２つのブロックから構成されている場合、後方ブロック（可動ブロック）に射出用サーボモータを取付けることも考えられる。しかしながら本発明のような射出プランジャを備えた装置では後方ブロック（可動ブロック）にスクリュのみならず射出プランジャも固定されるので、後方ブロック（可動ブロック）の重量が重くなる。その上更に後方ブロック（可動ブロック）に射出用サーボモータを取付けることは、更に後方ブロックの重量が重くなり、可動ブロック移動時のイナーシャの点において不利である。前記の観点から本発明の射出装置１２では、射出用サーボモータ２８，２８は基台１４に対して固定的に設けた後方ブロック１９に配設することがより望ましい。

基台１４の上面で前方ブロック１５と後方ブロック１９の間には１基の計量用サーボモータ３５（計量用モータ）が配設される可動ブロック３６が、スクリュ３３の軸方向に移動可能に設けられている。そして可動ブロック３６において計量用サーボモータ３５が配置される位置は、可動ブロック３６の上部のスクリュ３３の軸部３４およびその延長線上の位置以外の位置となっている。本実施形態では可動ブロック３６は、射出プランジャ１６が固定されたハウジングブロック３７と、計量用サーボモータ３５が配設されたスクリュ保持ブロック３８の２枚の２つのブロックからなっている。ハウジングブロック３７の側面近傍には前記ガイド棒２０を挿入するための孔が形成されている。またハウジングブロック３７の操作側の側部近傍の中間高さの位置および反操作側の側部近傍の中間高さのボールねじ２１，２１に対応する位置にはそれぞれボールねじナット３９，３９が固定されており、ボールねじナット３９，３９には上記ボールねじ２１，２１が挿入されている。そして少なくとも一方のボールねじナット３９とハウジングブロック３７の間にはロードセル４０が取付けられている。なおロードセル４０が取付けられる位置は別のブロックも含めて他の位置でもよい。またハウジングブロック３７は、基台１４上のガイドレール４１とハウジングブロック３７の底面の脚部４２からなるリニアガイド４３等のガイドによっても前後進方向にガイドがなされている。なおハウジングブロック３７（可動ブロック）をガイドするガイド棒２０は必須ではなく、基台１４上のガイドのみにより前後進するものでもよい。または基台１４上のガイドも必須ではなく、ガイド棒２０のみによりガイドされるものでもよく、ガイド棒２０の位置や本数も限定されない。

ハウジングブロック３７の幅方向の中央には貫通孔４４が形成され、貫通孔４４には射出プランジャ１６が挿通および固定されている。射出プランジャ１６は軸方向に内孔４５を備えた筒状の部材であり、前記内孔４５内にスクリュ３３が回転可能に配置されている。そして射出プランジャ１６の筒部４６のハウジングブロック３７に挿入される部分には、内孔４５に向けて材料供給孔４７が貫通形成されている。またハウジングブロック３７の上面から射出プランジャ１６の前記材料供給孔４７に向けて垂直方向に材料供給孔４８が形成され両者が連通している。そしてハウジングブロック３７の上面の材料供給孔４８の部分には図示しない材料供給装置が接続され、材料供給孔４８，４７を介して射出プランジャ１６内に樹脂材料等の材料が供給可能となっている。射出プランジャ１６はその後端がハウジングブロック３７の後面と一致するかまたは僅かに突出した位置となるように固定されている。

射出プランジャ１６の筒部４６の外周には複数のヒータ４９が取付けられている。また図４にも詳細が示されるように射出プランジャ１６の筒部４６の前端寄りの外周部５０の直径は、前記加熱バレル１８の内孔２３の直径よりもごく僅かに小さく形成されており、射出プランジャ１６が加熱バレル１８の内孔２３に挿入された際に加熱バレル１８と射出プランジャ１６の間から溶融樹脂が漏出しないようになっている。また射出プランジャ１６の前端面５２は加熱バレル１８の内孔２３の前端側の形状に合わせてテーパー状になっている。なお射出プランジャ１６の前端面は軸方向の直交する平面からなるものでもよい。

また射出プランジャ１６の内孔４５内にはスクリュ３３が回転可能に配置されている。スクリュ３３は後部から順にフィードゾーン、コンプレッションゾーン、メタリングゾーンが形成されている。なおスクリュ３３の形状は限定されない。本実施形態ではスクリュ３３の前部に逆流防止弁は取付けられていない。ハウジングブロック３７の後部からはスクリュ３３の軸部３４（スクリュ本体の軸部３３以外に、軸部３３にカップリング６５等を用いて接続されるスクリュコネクタ５１等の部材もまたスクリュ３３の軸部３４に含まれる）が突出している。

次にスクリュ保持ブロック３８とスクリュ前後進機構５３について説明する。ハウジングブロック３７の後部面には、操作側の上側と反操作側の下側というように対角方向に２本のガイド棒５４，５４が所定長さに突出形成されている。またハウジングブロック３７の後部面の操作側下側と反操作側の上側というように反対側の対角方向にそれぞれスクリュ前後進機構５３の油圧シリンダ５５，５５のシリンダ部５５ａ，５５ａが取付けられている。そして前記ガイド棒５４，５４は、スクリュ保持ブロック３８のガイド孔３８ａ，３８ａに挿通されている。また油圧シリンダ５５、５５のロッド部５５ｂ，５５ｂはスクリュ保持ブロック３８の前面にそれぞれ取付けられている。従って油圧シリンダ５５，５５は、可動ブロック３６のスクリュ３３の軸部およびその延長線上以外の位置において、ハウジングブロック３７とスクリュ保持ブロック３８の間を接続して取付けられている。そして油圧シリンダ５５，５５は図示しないバルブやポンプ等の油圧回路に接続されている。このことによりスクリュ保持ブロック３８は、前記ガイド棒５４，５４によって保持され、油圧シリンダ５５，５５の作動によりスクリュ３３の軸方向に移動可能となっている。そしてスクリュ３３の軸部３４は、スクリュ保持ブロック３８の内部に設けられた図示しないベアリング６４により保持されている。そしてスクリュ３３の軸部３４のうちのスクリュ保持ブロック３８から後部側に突出した部分には従動プーリ３２が固定されている。

このようにスクリュ前後進機構５３の油圧シリンダ５５，５５を取付けることにより、特許文献２の射出装置と比較して油圧シリンダ５５，５５が可動ブロック３６内ではなく外部に露出して取付けられているためパッキンの交換等の作業が容易になる。また計量用サーボモータ３５やスクリュ前後進機構５３の油圧シリンダ５５，５５がスクリュ３３の軸部３４およびその延長線上の位置に配置されていないので、射出装置１２の全長が短くできるとともに、スクリュ３３のメンテナンス時にスクリュを前方または後方に抜き取る作業が容易となる。

射出装置１２からスクリュ３３の抜き取り作業（メンテナンス作業）の一例について記載すると、スクリュ３３の軸部３４とスクリュコネクタ５１を固定するカップリング６５を外す。そして射出装置１２の後部ブロック１９の中央部の窓部６６から、スクリュ３３の軸部３４の後端に形成された図示しないねじ孔に向けて図示しない先端にねじの形成された工具を挿入する。そして工具によりスクリュ３３を前方に押し出す。この際に前方ブロック１５から加熱バレル１８は外されており、基台１４は図示しない旋回装置により旋回されて射出装置１２が固定盤に正対しない位置となっている。

また可動ブロック３６であるスクリュ保持ブロック３８の上部には計量用サーボモータ３５が配設されている。具体的には計量用サーボモータ３５は、スクリュ保持ブロック３８の幅方向の中央部の上面に設けられたモータ取付用ブラケット５６に対して駆動軸側の面が当接するように取付けられ、モータ本体が射出装置１２の前方に向けられている。そして駆動軸３５ａには、駆動プーリ５７が固定されている。本発明では前記したようにスクリュ３３は射出プランジャ１６の内部に挿入されており、可動ブロック３６であるスクリュ保持ブロック３８の後面側に従動プーリ５８が配置されているので、可動ブロック３６の後面側の上方に計量用サーボモータ３５の駆動プーリ５７が位置するように取付ける必要がある。そして更に前記計量用サーボモータ３５の駆動プーリ５７と前記従動プーリ５８の間にはベルト５９（タイミングベルト）が掛け渡されている。なお場合によってはハウジングブロック３７とスクリュ保持ブロック３８の間のスクリュ３３の軸部３４の部分に従動プーリ５８を固定し、スクリュ保持ブロック３８に取付ける計量用サーボモータ３５を駆動軸３５ａが前方方向を向くように取付けてもよい。なお可動ブロック３６に計量用サーボモータ３５を取付ける位置は、スクリュ保持ブロック３８（可動ブロック３６）の側部（側部上方を含む）であってもよいが、その場合射出装置１２の幅が大きくなる不利がある。

なお可動ブロック３６については、ガイド棒２０，２０やガイドレール４１等のガイド部材がスクリュ保持ブロック３８のみをガイドするように取り付けられ、ハウジングブロック３７についてはガイドされないものでもよい。またはハウジングブロック３７とスクリュ保持ブロック３８の双方の可動ブロック３６がガイド部材によりガイドされるものでもよい。更にはボールねじナット３９，３９についてもスクリュ保持ブロック３８に取付けられるものでもよい。

またスクリュ前後進機構５３の駆動源については上記に限定されず、油圧シリンダを用いる場合は単動シリンダであってもよい。その場合スクリュの前進または後退の一方向はバネにより復帰させてもよい。更にはスクリュ前後進機構５３の駆動源は、電動機とボールねじ機構や電磁石によるものでもよい。駆動源が電動機の場合、クサビ機構などによりスクリュを前進させ位置保持してもよい。更には可動ブロックについては１枚のブロックとしてそのブロックに計量用サーボモータを取付けてもよい。その場合可動ブロックの内部にスクリュの軸部を前後進させる油圧シリンダ等が配置される。そしてスクリュの軸部にはスプライン状に所定の厚みを備えた歯車が採用され計量用サーボモータの駆動歯車と係合されるようにする。このような構造にすることによりスクリュが前後進しても歯車同士の係合が外れることはない。またはスクリュ前進時にはスクリュは回転されないので計量用サーボモータからの駆動力の伝達が解除されるものでもよい。いずれにしてもスクリュ前後進機構５３のアクチュエータは、可動ブロック３６のスクリュ３３の軸部３４およびその延長線上の位置以外の位置に配置されることが望ましい。

次に図４によりスクリュ３３の先端形状と射出プランジャ１６の内孔形状からなるシール構造について説明する。射出プランジャ１６の内孔４５の先端側はテーパー面６０を経て中心の断面積の小さい連通孔６１となっている。またスクリュ３３についても先端面はテーパー面６２となっている。また前記テーパー面６２の中でも中心軸寄りの部分は前記テーパー面６２とは角度の異なりプランジャ１６のテーパー面６０と角度が一致するテーパー面からなる当接面６３となっている。従ってスクリュ前後進機構５３の油圧シリンダ５５，５５が作動されスクリュ保持ブロック３８と共にスクリュ３３が最前進位置まで前進すると前記当接面６３が射出プランジャ１６の内孔４５のテーパー面６０に当接して溶融樹脂の流路がシールされるようになっている。なお射出プランジャ１６の内孔４５の筒の部分に段差を設け、該段差にスクリュ３３の肩部が当接されるなど、スクリュ３３と射出プランジャ１６との間のシール構造は図４の記載のものに限定されない。

次に本実施形態の射出成形機１１の射出装置１２の１サイクルにおける作動について説明する。ノズル２６、加熱バレル１８、射出プランジャ１６はそれぞれ図示しない制御装置により制御されるヒータ２４等により所定の設定温度に温度制御されている。またハウジングブロック３７、前方ブロック１５、金型等も制御装置を含む温調装置により所定の設定温度に温度制御されている。そしてまず前回の射出工程（射出充填と保圧）が終了すると図示しない型締装置の金型内のキャビティで成形品の冷却工程が行われる。本発明の成形機は、限定されるものではないが大容積または肉厚の成形品の成形を行うことも想定されており、その場合は冷却時間も一例として２０秒〜１２０秒というように長時間となる。成形品の冷却工程と並行して射出装置１２では次の成形のための計量工程が行われる。

計量工程の開始の際はスクリュ前後進機構５３の油圧シリンダ５５，５５を作動させ、可動ブロック３６のうちのスクリュ保持ブロック３８をハウジングブロック３７に対して後退移動させる。それにより同時にスクリュ３３も後退し、スクリュ前端の当接面６３と射出プランジャ１６の内孔４５のテーパー面６０との間のシール状態も解消される。従って射出プランジャ１６の内孔４５とその前方の連通孔６１が連通され、前記内孔４５と加熱バレル１８の内孔２３も連通される。なお油圧シリンダ５５，５５の油圧回路をドレンに接続して圧抜を行い、計量用サーボモータ３５を回転してもスクリュ３３を後退させることもできる。

図示しない制御装置からの信号により計量用サーボモータ３５が駆動されると駆動プーリ５７、ベルト５９、従動プーリ５８を介して駆動力が伝達されスクリュ３３が回転される。スクリュ３３は設定回転数で回転され、材料供給孔４７，４８から射出プランジャ１６の内孔４５内に供給された樹脂材料をフィードゾーン、コンプレッションゾーン、メタリングゾーンを経て前方に送ることにより溶融状態の溶融樹脂とする。そして前記溶融樹脂は後方のスクリュ３３側からの圧力により連通孔６１を通過して前方の加熱バレル１８の内孔２３内に供給される。この際に射出用サーボモータ２８，２８のトルク制御により可動ブロック３６に前進方向の力を付与して背圧制御が行われる（ただし背圧０制御の場合も含む）。加熱バレル１８の内孔２３内には溶融樹脂が満たされているにもかかわらず更にスクリュ回転により溶融樹脂が供給されるので、射出プランジャ１６とスクリュ３３は共に徐々に後退する。そして所定の計量完了位置まで射出プランジャ１６が後退すると計量用サーボモータ３５の回転を停止する。その後にスクリュ前後進機構５３の油圧シリンダ５５，５５を作動させて射出プランジャ１６に対してスクリュ３３を前進させる。そのことによりスクリュ３３の前端の当接面６３が射出プランジャ１６のテーパー面６３に当接して流路が閉鎖されシールが完成する。なおその際にも射出プランジャ１６の内孔４５内の溶融樹脂が加熱バレル１８内に僅かに供給される場合があるので、スクリュ前進後の射出プランジャ１６の位置が計量完了位置となるように制御してもよい。本実施形態では射出工程の開始前に射出プランジャ１６とスクリュ３３の間のシールが行われるので、特許文献１、特許文献２のように射出工程の開始によりスクリュが前進した際に初めてリングバルブが後退してシールされるものよりも射出量を安定させることができる。

次に型締装置側で成形品の冷却工程が完了すると型開、成形品取出、型閉、型締などの工程が行われ、型締完了が確認されると射出工程となる。射出工程では図示しない制御装置からの信号により射出用サーボモータ２８，２８が駆動されると駆動プーリ３０，３０、ベルト３１，３１、従動プーリ３２，３２を介してボールねじ２１，２１が定位置で回転される。ボールねじ２１，２１の回転と共にボールねじナット３９，３９とハウジングブロック３７と射出プランジャ１６が設定された射出速度で前方に向けて移動され、同時にスクリュ保持ブロック３８とスクリュ３３も移動される。この際に上記したように射出プランジャ１６の内孔４５とスクリュ３３の間は当接されシールされているから両者は一体となって前進し、溶融樹脂が加熱バレル１８の内部から射出プランジャ１６の内部に向けて逆流することはない。

そして加熱バレル１８に対して射出プランジャ１６とスクリュ３３が所定の位置まで前進したことが検出されるかまたはロードセル４０に所定の力が付与されたことが検出されると保圧工程となり、保圧工程が完了すると型締装置の側は上記の通り再び冷却工程となり、射出装置１２の側では再び次の計量工程が開始される。

上記の実施形態の変形例として、後方ブロック１９に配設される射出用サーボモータは１個または３個以上であってもよい。射出用サーボモータが１個の場合は、射出用サーボモータは後方ブロックの中央上部に固定され、ボールねじも後方ブロックの中央のスクリュ３３の軸部３４の延長線上に軸支される。そして射出用サーボモータの駆動プーリとボールねじに固定された従動プーリにはベルト（タイミングベルト）が掛け渡される。そして可動ブロックの後部分の中央のスクリュ３３の軸部３４の延長線上にボールねじナットが固定され、ボールねじがボールねじナットに挿通される。可動ブロックの計量用モータによるスクリュの駆動部分は図１等の実施形態と同じである。しかしこの構造は、ボールねじナットを可動ブロックの後部に突出して設ける上に、可動ブロック後退時に前記ボールねじがボールねじナットから前方に突き出すスペースが必要となる。従って複数の射出用サーボモータ２８，２８を後方ブロック１９の両側寄りの上部にそれぞれ配置した図１ないし図３の実施形態の射出装置１２のほうが、射出用サーボモータが１基の射出装置よりも射出装置１２の全長が短くなる場合が多い。

また本実施形態の射出装置１２ではスクリュ前後進機構５３は、スクリュ３３を射出プランジャ１６に向けて僅かなストロークだけ前後進させシールをする目的であるが次のようなものでもよい。即ち計量工程においてスクリュ３３の回転とともに射出プランジャ１６内のスクリュ３３が後退して射出プランジャ内のスクリュ３３の前方にも溶融樹脂が貯留されるものでもよい。この場合上記の連通孔６１の部分に開閉弁を設けることにより種々の使い方ができる。即ち連通孔６１の開閉弁を閉鎖して保圧中に計量工程を開始したり、計量工程において加熱バレル１８内に溶融樹脂が充満されてから更にスクリュ３３を後退させて射出プランジャ１６内に溶融樹脂を貯留するなどの使い方をすることができる。これらのケースではスクリュ３３には逆流防止弁を設けるようにしてもよい。またスクリュ前後進機構３３の油圧シリンダ等のアクチュエータもストロークおよび出力の大きなものが採用されることが望ましい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、上記の各記載を組み合わせたものや当業者が本発明の趣旨を踏まえて追加や変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明の射出成形機は、竪方向に型開閉される竪型型締装置を備えたものでもよい。

１１射出成形機
１２射出装置
１４基台
１５前方ブロック
１６射出プランジャ
１８加熱バレル
１９後方ブロック
２１ボールねじ
２８射出用サーボモータ
３３スクリュ
３５計量用サーボモータ
３６可動ブロック
３７ハウジングブロック
３８スクリュ保持ブロック
３９ボールねじナット
５３スクリュ前後進機構
５５油圧シリンダ

Claims

加熱バレルに挿入された筒状の射出プランジャ内にスクリュを回転可能に配置し前記スクリュの回転により溶融材料を加熱バレル内に供給するとともに、加熱バレルに対して射出プランジャとスクリュを前進させて加熱バレル内の溶融材料を射出する射出装置において、
基台上に立設され加熱バレルが配設される前方ブロックと、
基台上で前方ブロックに対してスクリュの軸方向に移動可能に設けられ計量モータが配設される可動ブロックとが備えられ、
前記可動ブロックは、少なくとも射出プランジャが固定されるとともに材料供給孔が形成されたハウジングブロックと該ハウジングブロックの後方側に設けられスクリュが保持されるスクリュ保持ブロックの２枚のブロックを備えており、
前記ハウジングブロックとスクリュ保持ブロックの間を接続して可動ブロックにはスクリュの軸部およびその延長線上の位置以外の位置にスクリュ前後進機構が備えられたことを特徴とする射出装置。
可動ブロックにはスクリュの軸部およびその延長線上の位置以外の位置に計量モータが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
前記ハウジングブロックは基台上のリニアガイドによって前後進方向にガイドされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出装置。
前記ハウジングブロックとスクリュ保持ブロックの２枚の可動ブロックは基台上のガイド部材によりガイドされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の射出装置。