JPH0220317A - 射出成形方法とその方法を実施する電動機駆動射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボモータ駆動方式の射出成形方法とその方
法を実施する射出成形機の改良に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来の射出成形機は第６図に示すように、加熱筒（２３
′）を往復運動させて射出成形するための射出用サーボ
モータ（７１’）とスクリュー（２２′）を回転させる
ためのスクリュー回転用サーボモータ（７０の２個が設
置されていて、加熱筒（２イ）の先端部への溶融樹脂の
搬送、充填は前記スクリュー回転用サーボモータ（７２
’）の駆動によって行い、溶融樹脂のチャージが完了し
た処で射出用サーボモータ（７１’）を作動させて加熱
筒（２３）の先端から溶融樹脂を金型キャビティ　（図
示せず）に射出するという方法を採用していた。この場
合、単にスクリュー（２２’）を回転させて加熱筒（２
３５の先端側に溶融樹脂を搬送して行き、溶融樹脂が先
端部に設定さた量だけチャージされたところでスクリュ
ー（２２）を前進させ、溶融樹脂を射出するのである。

従って、溶融樹脂のチャージ作業時にはスクリュー（２
ｆ）の回転による混練だけであるため充分な混練度を達
成するためには加熱筒（２３′）を長くとらねばならな
いという欠点があった。加えてスクリュー（２２’）の
回転チャージ用と往復駆動による射出用とに別々のサー
ボモータ（７ｆ＞＜７２′）を使用しなければならなか
ったので、その制御装置も含めてコスト、取付場所など
の上で相当な負担があるという欠点があった。

〔本発明の目的〕

本発明は、上記の問題点に対してなされたもので、その
目的とするところは混練度を高く取る事が出来て加熱筒
を短くする事が出来、しかもチャージと射出を１個のサ
ーボモータで済ます事の出来る射出成形方法とその方法
を実施する電動機駆動射出成形機を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記問題点を解決するために、第１項では、 ■　加熱筒（２３）内に収納された射出成形用スクリュ
ー（２２）を正転時に前進させ、逆転時に後退させると
いう往復運動を行わせて加熱筒（２３）の先端部に溶融
樹脂をチャージし、 ■　然る後、当該樹脂を加熱筒（２３）の先端部から射
出する。

；という技術的手段を採用しており、第２項では、 ■　加熱筒（２３）内に収納された射出成形用スクリュ
ー（２２）を正転時に後退させ、逆転時に前進させると
いう往復運動を行わせて加熱筒（２３）の先端部に溶融
樹脂をチャージし、 ■　然る後、当該樹脂を加熱筒（２３）の先端部から射
出する。

：という技術的手段を採用しており、第３項では、 ■　第１項又は第２項の射出成形方法において、スクリ
ュー（２２）の前進停止位置を往復運動の都度、順次後
方にずらして行く。

；という技術的手段を採用しており、第４項では、 ■　第１項乃至第３項の射出成形方法において、スクリ
ュー（２２）の前進時にスクリュー（２２）に脈動を与
える。

；という技術的手段を採用しており、第５項ではこの方
法を利用して、電動機駆動射出成形機を、 ■　樹脂充填用スクリュー（２２）と、■　樹脂充填用
スクリュー（２２）の後端から後方に突出した連結軸（
３０）と、 ■　連結軸（３０）に回動自在に外挿され、連結軸（３
０）と共に前後に往復運動する往復運動用駆動ねじ筒α
５）と、 ■　ハウジング（Ａ）内に回動自在に配設され、往復運
動用駆動ねじ筒ａつに螺合してモータ（７）の回転を伝
達する往復運動用駆動ナラ）ａｌｌと、■　連結軸（３
０）の後端に設けられたスクリュー回動用ねじ（３３）
と、 ■　スクリュー回動用ねじく３３）に螺合し、ハウジン
グ（Ａ）に取着された静止ナツト（３５）とで構成する
。

；という技術的手段を採用している。

〔作　　　用〕

■　モータ（７）を作動させると往復運動駆動ナラＩ・
αυを介して往復運動用駆動ねじ筒ａつに前進運動が伝
達され、スクリュー（２２）を前進させる。

■　この時、第１項の場合前進動作と共にスクリュー回
動用ねじく３３）は静止ナツト（３５）によって正転さ
せられ、加熱筒（２３）内の樹脂は混練されながら前方
に送られる。（第２項の場合は逆にスクリュー（２２）
は逆転する。） ■　続いて、モータ（７）が逆転すると、第１項の場合
スクリュー（２２）は逆転しつつ後退するが、この時加
熱筒（２３）の内面の摩耗係数とスクリュー（２２）の
外周面の摩耗係数の相違によって加熱筒（２３）内の樹
脂はほとんど前方に残留したままとなり、スクリュー（
２２）だけが戻る事となる。

（第２項の場合は逆にスクリュー（２２）が逆転する事
になる。） ■　続いてモータ（７）を再び正転させてスクリュー（
２２）を前進且つ正転させて樹脂を再び混練しつつ前方
に送り出す。

■　このようなスクリュー（２２）の往復運動を繰り返
す事によって加熱筒（２３）の先端部に樹脂をチャージ
して行く。

■　このような射出成形方法において、スクリュー　（
２２）の前進停止位置を往復運動の都度、順次後方にず
らして行き、加熱筒（２３）の先端部へ溶融樹脂脂を設
定量だけチャージする操作がよ゛り混練も高く且つ迅速
に行われるものであり、■　又、この場合にスクリュー
（２２）の前進時にスクリュー（２２）に脈動を与える
事によって、樹脂の混練度をより高める事が出来るもの
である。

〔実　施　例〕

本発明の実施例と共に説明する。

射出成形機の基台（１１上に固着されたブラケット（２
１＋２１　’に支承された４本の支持バー（３）にヘッ
ドストック（４）及びギヤボックス本体（５）のボス部
（５ａ）が前後摺動自在に取付られて、射出装置の基体
となっている。（６）はギヤボックス本体（５）の蓋体
であり、ハウジング（Ａ）はこれらギヤボックス本体（
５）、蓋体（６）などで構成されている。

本発明に使用するモータ（７）は、例えばサーボモータ
であり、以下モータ（７）をサーボモータとして説明す
る。実施例に示すサーボモータ（７）は軸が水平になる
ように、ギヤボックス本体（５）に固着されており、サ
ーボモータの軸端（７ａ）には固着具（９）によって主
動ギヤ（８）が固着され、主動ギヤ（８）に螺合する従
動ギヤＯＩは往復運動用駆動ナツトαυに固着具０２）
によって固着されている。従って、サーボモータ（７）
が回転すると、その回転は従動ギヤ００）を介して往復
運動用駆動ナツトαυに伝達され、往復運動用駆動ナツ
ト０υの正・逆回転により往復運動用駆動ねじ筒０５）
が前進、後退するようになっている。

本実施例の第１項ではサーボモータ（７）が正転すると
き、往復運動用駆動ねじ筒（１５）が前進するように設
定してあり、第２項では逆にサーボモータ（７）が正転
する時、ねじ筒０５）が後退するようになっており、樹
脂の種類その他各種の条件に合わせて適宜の方法が採用
される。

上記往復運動用駆動ねじ筒０５）は受は板０６）、圧力
センサー０７）（例えばロードセルなど）を介して、ベ
アリングケース００にポルトで固着さている。ベアリン
グケース００内には駆動軸（＋９１がラジアルベアリン
グ（２０）、スラストベアリンク（２１）によって支承
されている。従って往復運動用駆動ねじ筒ａ９の前後進
往復運動が駆動軸α９）に伝達される。

駆動軸０９）の前側凹部には、スクリュー（２２）の後
端部が挿入され、キー（２９）、当て板（２９ａ）によ
って固定されており、スクリュー（２２）に駆動軸（１
匂の前後進運動が伝達される。

スクリュー（２２）を内蔵した加熱筒（２３）は、シリ
ンダフランジ（２３ａ）　、断熱材（２Ｇ）を介して、
ヘッドストック（４）の水平貫通孔の前面から挿通され
、その後端（２３ｂ）を固定ナツト（２７）で螺合締イ
」けすることによりヘッドストック（４）に固着されて
いる。

ヘッドストック（４）の垂直孔（４ａ）の上部にはホッ
パ（２８）が設置してあり、ホッパ（２８）内のプラス
チック原料は、加熱筒（２３）に巻装したヒーター（図
示せず）によって加熱され、スクリュー（２２）によっ
て混練されながら前方へ移送される。また加熱筒（２３
）の前部にはノズル（２４）が螺合され、加熱筒（２３
）の先端部である該ノズル（２４）の出口孔部にはスク
リュー（２２）を介して射出室（２４ａ）に送りこまれ
た樹脂が、室外に浴出しないようにノズルチエツク装Ｗ
（図示せず）が設けである。

一方、駆動軸Ｃ１９１の後側凹部には、連結軸（３ｏ）
の前端が挿入され、キー（３１）によって固着されてい
る。該連結軸（３０）は往復運動用駆動ねじ筒ａつの中
空部（１５ａ）を貫通して、ラジアルヘアリング（３２
ａ）及びニードルベアリング（３２ｂ）で支承され、更
に後方に延びている。すなわち連結軸（３０）は駆動軸
０９）と一体になった後方延長部材として、往復運動用
駆動ねじ筒０５）と一体に前後進往復運動を行い、且つ
往復運動用駆動ねじ筒０５）とは独立に回転運動を行う
ことができるようになっている。

該連結軸（３０）に回転運動を行わせる駆動源となるの
は、該連結軸と一体に後方に延長している軸端部（３０
ａ）に外挿され、固着具（３４）で固着されたスクリュ
ー回動用ねじ（３３）と、ハウジング（Ａ）内挿固着さ
れた静止ナンド（３５）との螺合による。

次に制御装置について説明する。制御装置（図示せず）
はマイクロコンピュータを内蔵した計算制御方式のもの
で、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリー（ＲＡＭ）
及び（ＲＯＭ）　、入力装置（Ｉ）、出力装置（０）、
設定用キーボード（ＫＢ）から成り、入力センサーとし
て、スクリュー先端の位置を測定する位置センサー、射
出室内のプラスチック溶融樹脂の内圧を測定する圧力セ
ンサーα７）からの信号が入力インターフェースに入力
される。−力出力インターフェースからはサーボモータ
（７）に正転、逆転の指令を出す。スクリュー先端の位
置センサーはサーボモータ（７）に付帯して、その回転
の原点（スクリュー後退限位置に相当する。）を発信す
る、例えばエンコーダ（７ｂ）のようなものでよい。

以上のように構成された本実施例の第１項の作用を説明
する。

■　サーボモータ（７）が正転すると、主動ギヤ（８）
、従動ギヤα０）を介して、往復運動用駆動ナツト０υ
が正転し、往復運動用駆動ねじ筒（１５１が前進する。

この往復運動用駆動ねじ筒０５）の前進は駆動軸α匂を
介してスクリュー（２２）を前進させる。

■　駆動軸ａ旬が前進すると連結軸（３０）を介してス
クリュー回動用ねじく３３）も前進する。該スクリュー
回動用ねじく３３）と静止ナラ）　（３５）との螺合に
より、スクリュー回動用ねじ（３３）は回転しながら前
進することとなる。従ってスクリュー（２２）も回転し
ながら前進する。スクリュー（２２）が前進するとき、
プラスチック原料をノズル（２４）の方に送りこむ方向
にスクリュー（２２）が正回転できるように、静止ナン
ド（３５）とスクリュー回動用ねじく３３）の螺合関係
を選定しておく。

■　このようにしてプラスチック原料を混練しつつ先方
に送り出した後、サーボモータ（７）が逆転し、往復運
動用駆動ナツトαＤを逆転させ、往復運動用駆動ねじ筒
Ｑ５）を後退させる。すると往復運動用駆動ねじ筒０５
）の後退とともに駆動軸ａω、スクリュー（２２）も後
退する。一方、連結軸（３０）を介してスクリュー回動
用ねじく３３）も後退し、該スクリュー回動用ねじ（３
３）と静止ナツト（３３）との螺合により、スクリュー
（２２）は逆転しながら後退する。

■　以上のようにして、本発明では１個のサーボモータ
（７）の正転、逆転によって、スクリュー（２２）が前
進するとともに、プラスチック原料をノズル（２４）の
方に送りこむ方向に正回転したり、スクリューが後退す
るとともに、逆回転することができる。尚、第２項の場
合は第１項の逆でサーボモータ（７）が正転した時、ス
クリュー（２２）は後退する事になり、逆転する時に前
進する事になる。

■　第５図によって第１項のスクリュー（２２）が前進
後退を繰り返しながらプラスチック原料をチャージする
制御作用を説明する。最初、後退限の原点にあったスク
リュー（２２）は、サーボモータ（７）の正転によりプ
ラスチック原料をノズル（２４）の方向に送りこむ方向
に正回転しながら前進し、プラスチック原料を加熱、混
練しつつノズル側の射出室（２４ａ）に送りこむチャー
ジ動作を行う。射出室（２４ａ）の内圧をロードセルな
どの圧力センサーａ１で測定しながら、設定圧力まで達
したらスクリュー（２２）は逆回転となり後退する。こ
の時、加熱筒（２３）の内周面の摩耗係数とスクリュー
（２２）の摩耗係数が相違するために樹脂はスクリュー
（２２）と共に戻らず、前方位置に留まる。スクリュー
（２２）が後退限に達すると、再びスクリュー（２２）
は正回転となり前進する。

この前進後退勤作を繰返しで行い、前進チャージ中に射
出室（２４ａ）の内の樹脂圧が設定値まで達し、且つス
クリュー先端−が所定のチャージ量を示す位置（Ｓ）に
達したら、上記の繰返しチャージを停止する。このよう
な１個のサーボモータ（７）による繰返しチャージが本
発明装置の第１項の特長である。そして、チャージ完了
後スクリュー（２２）を正回転させつつ大きく前進させ
、樹脂の射出を行う。

■　又、本発明方法では前述のように１個のサーボモー
タ（７）を利用してスクリュー（２２）を正、逆回転且
つ前後往復運動をさせて、樹脂を次第に射出室にチャー
ジして行うのであるが、この時スクリュー（２２）の圧
力を往復運動の都度検出して所定圧力に達した処で停止
させ、前進停止位置を順次後方にずらして行き、樹脂の
充填を円滑に行わせる事やスクリュー（２２）の前進時
にスクリュー（２２）の前進に脈動を与える事によって
樹脂の混練度や搬送促進を行う事が特徴的である。これ
を第４図の時間的プログラムで表す。

第４図においてサーボモータ（７）が正転する時、即ち
、スクリュー（２２）が前進するときは、サーボモータ
（７）の正転速度に脈動を与え、サーボモータ（７）が
逆転する時、即ちスクリュー（２２）が後退するときは
、サーボモータ（７）の逆転速度には一様とするのであ
る。

■　今、スクリュー（２２）が前進するとき、プラスチ
ック原料をノズルの方に送りこむ方向に正回転しながら
上記のサーボモータ（７）の脈動正転によって、スクリ
ュー（２２）も脈動している。プラスチック原料はスク
リュー（２２）の表面と加熱筒（２３）の内面との間に
それぞれ摩擦係数μｍ、μ２があり、通常スクリュー（
２２）表面の仕上げを良くしてμｍ〈μ２の関係にする
ことによって、加熱とともに樹脂を前方に移送する事が
出来るのであり、逆転時には樹脂は前方搬送位置に溜ま
ってスクリュー（２２）のみが逆転後退するのである。

本発明ではスクリュー（２２）の前進とともに脈動正回
転させるのでμｍは著しく小となり、更に効率よくプラ
スチック原料をノズル（２４）の方に移送してチャージ
操作が行われるのである。

しかも射出室（２４ａ）の樹脂圧が設定値に達したとき
にチャージ完了となるように制御しているので、射出室
（２４ａ）に溜まった原料樹脂はいつも均一な性状であ
り、成形品の安定化につながる。

■　このようにしてチャージしながら、キャビティ内に
射出された樹脂の冷却、型開、成形品のエジェクト、次
サイクルの型締が行われた後、チャージ完了さた溶融樹
脂はスクリュー（２２）の前進によってキャビティ内に
射出される。このときもスクリュー（２２）は正回転し
ながら射出を行う。

尚、第２項では前述のように第１項の場合と回転方向が
逆になるようにしたものである。

〔発明の効果］ 本発明は、叙上のように第１項において、加熱筒内に収
納された射出成形用スクリューを正転時に前進させ、逆
転時に後退させるという往復運動を行わせて加熱筒の先
端部に溶融樹脂を充填し、然る後当該樹脂を射出するの
で樹脂の充填作業においてスクリューの前後往復運動が
新たに加わり、その結果、樹脂の混練度合が従来に増し
て高まり、射出成形品の品質向上につながると同時に混
練度合が高まるので、それだけＬ／ｄの小さい加熱筒で
送るという利点があり、又、第２項において、加熱筒内
に収納された射出成形用スクリューを正転時に後退させ
、逆転時に前進させるという往復運動を行わせて加熱筒
の先端部に溶融樹脂をチャージし、然る後当該樹脂を射
出するので、溶融樹脂全体をスクリューにて前方に搬送
しようとする時にスクリューの回転は樹脂を後方に引き
戻そうとする方向に作用し、逆にスクリューの後退によ
り樹脂全体を後方に引き戻そうとする時にスクリューの
回転は樹脂を前方に搬送しようとする方向に働くため、
樹脂に強い混練が加えられ、それだけ加熱筒を短く出来
るものである。

第３項においてスクリューの前進停止位置を往復運動の
都度順次後方にずらして行くために混練された樹脂が間
欠的に加熱筒の先端部に供給され、このシリンダの動き
によって先に供給された樹脂と後から供給された樹脂と
が先端部内で混ぜ合わされた事になり、射出時には先端
部内の樹脂は十分混練された状態となっており、この点
でも成形品の品質向上に役立つものである。又、第４項
ではスクリューの前進時にスクリューの前進に脈動を与
えるので、あたかもバイブレーション的効果を発揮して
加熱溶融する時の円滑な前進が図られるという利点があ
る。

このように原料プラスチックは、脈動回転するスクリュ
ーによって前方へ移送され、且つ射出室に溶融樹脂がチ
ャージされると、スクリューの後退、再び大きく脈動回
転前進して溶融樹脂を射出するものであり、このような
シリンダの前後往復運動による繰返しチャージを行うの
で、本発明では従来のインラインスクリュー機より混練
効果が遥かに強く、その結果、Ｌ／ｄの小さい加熱筒で
よいために樹脂の熱履歴が小さくなり、成形品の品質が
向上するという利点がある。更に、第５項に記載された
ように本発明に係る電動機駆動射出成形機は、樹脂充填
スクリューと、樹脂充填用スクリューの後端から後方に
突出した連結軸と、連結軸に回動自在に外挿され、連結
軸と共に前後に往復運動する往復運動用駆動ねじ筒と、
ハウジンク内に回動自在に配設され、往復運動用駆動ね
じ筒に螺合してモータの回転を伝達する往復運動用駆動
ナツト、連結軸の後端に設けられたスクリュー回動用ね
じとスクリュー回動用ねじに螺合し、ハウジング取着さ
れた静止ナツトとで構成されているので、サーボモータ
が１個だけでチャージ、射出の再操作が行え、コスト、
取付場所などで前向きの解決がなされ、電動機駆動方式
射出成形機の長所が加重されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の射出装置の概要を示す正面図第２
図・・・本発明の射出装置の一実施例の断面図第３図・
・・本発明のスクリュ一部の詳細断面図第４図・・・本
発明におけるサーボモータにおける回転数対時間特性を
示すグラフ 第５図・・・本発明のスクリュー前進位置対時間特性を
示すグラフ 第６図・・・従来の電動機駆動射出成形機の腰部断面図
である。 （Ａ）・・・ハウジング、　（１）・・・基台、（２）
・・・ブラケット、　　　　（３）・・・支持バー（４
）・・・ヘッドストツタ、　（４ａ）・・・原料落日、
（５）・・・ギヤボックス、　　（５ａ）・・・ブラケ
ット、（６）・・・蓋体、　　　　　　　（７１（７１
）　（７２）・・・モータ、（７ａ）・・・モータ軸、
（７ｂ）・・・エンコーダ、（８）・・・主動ギヤ、　
　　　（９）・・・固着具、α０）・・・従動ギヤ、　
　　　ａυ・・・往復運動用駆動ナツト、■・・・固着
具、　　　　　０３１・・・ラジアルベアリング、α旬
・・・スラストベアリング、０５）・・・往復運動用駆
動ねじ筒、（１５ａ）・・・中空部、　　　α（へ）・
・・受は板、０１・・・ロードセル、　　　　αυ・・
・ベアリングケース、（１９１・・・駆動軸、　　　　
　　（２の−・・ラジアルベアリング、（２１）・・・
スラストベアリング、（２２）・・・スクリュー、（２
３）・・・加熱筒、　　　　（２３ａ）・・・シリンダ
フランジ、（２４）・・・ノズル、　　　　（２４ａ）
・・・射出室、（２６）・・・断熱材、　　　　（２７
）・・・加熱シリンダ固定ナツト、（２８）・・・ホッ
パ、　　　　（２９）・・・キー（３０）・・・連結軸
、　　　　（３０ａ）・・・軸端、（３１）・・・キー
　　　　　　（３２ａ）・・・ラジアルへアリング、（
３２ｂ）・・・ニードルベアリング、（３３）・・・ス
クリュー回動用ねじ、（３４）・・・固着具、　　　　
（３５）・・・静止ナツト。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱筒内に収納された射出成形用スクリューを正
   転時に前進させ、逆転時に後退させるという往復運動を
   行わせて加熱筒の先端部に溶融樹脂をチャージし、然る
   後、当該樹脂を射出する事を特徴とする射出成形方法。
2. （２）加熱筒内に収納された射出成形用スクリューを正
   転時に後退させ、逆転時に前進させるという往復運動を
   行わせて加熱筒の先端部に溶融樹脂をチャージし、然る
   後、当該樹脂を射出する事を特徴とする射出成形方法。
3. （３）第１項又は第２項の射出成形方法において、スク
   リューの前進停止位置を往復運動の都度順次後方にずら
   して行く事を特徴とする射出成形方法。
4. （４）第１項乃至第３項の射出成形方法において、スク
   リューの前進時にスクリューに脈動を与える事を特徴と
   する射出成形方法。
5. （５）樹脂充填用スクリューと、樹脂充填用スクリュー
   の後端から後方に突出した連結軸と、連結軸に回転自在
   に外挿され、連結軸と共に前後に往復運動する往復運動
   用駆動ねじ筒と、ハウジング内に回動自在に配設され、
   往復運動用駆動ねじ筒に螺合してモータの回転を伝達す
   る往復運動用駆動ナットと、連結軸の後端に設けられた
   スクリュー回動用ねじと、スクリュー回動用ねじに螺合
   し、ハウジングに取着された静止ナットとで構成された
   事を特徴とする電動機駆動射出成形機。