JPH02251413A - 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］ 本発明はプランジャ式の射出成形機に係り、特に、繊維
材料を配合した成形品や、熱履歴の影響を問題にする光
学製品用の成形品などを成形するのに好適な射出成形機
に関する。

［従来の技術］ プランジャ式の射出成形機は、公知のように、加熱シリ
ンダ内に供給された樹脂材料を、加熱シリンダ内に進退
可能に配設された射出プランジャの前進によって移送す
ると共に、バンドヒータなどで加熱された加熱シリンダ
からの伝熱によって溶融可塑化するようにしている。斯
る従来のプランジャ式の射出成形機は、樹脂材料の溶融
可塑化を加熱シリンダからの外部加熱だけに頼っている
ため、材料の可塑化の均一性の点で問題があり、現在で
は１次に述べるインラインスクリュータイプの射出成形
機が一般的に用いられている。

上記したインラインスクリュータイプの射出成形機は、
公知のように、加熱シリンダ内に回転及び前後進可能な
ようにスクリューを配設している。

樹脂材料は、加熱シリンダ内のスクリューの後部に投入
され、スクリューの回転によるネジ送り作用によって混
練されつつ前方に移送されると共に、加熱シリンダから
の外部加熱と、スクリュー回転に伴うせん新作用による
樹脂材料量同志、並びに金属表面−樹脂材料間の摩擦発
熱とによって溶融可塑化されるようになっている。そし
て、スクリューの先端側に溶融樹脂を順次送り込んで貯
え、これに伴ってスクリューは背圧を制御されつつ後退
し、スクリュー先端側に１ショット分の分量の溶融樹脂
が貯えられた時点で、スクリューの回転が停止され、所
定秒時後の射出開始タイミング時点でスクリューが前進
されて金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出・充填する
という成形プロセスをとっている。斯様な溶融可塑化メ
カニズムをもつインラインスクリュータイプの射出成形
機は、前記したプランジャ式の射出成形機に比して、樹
脂材料の可塑化の均一性などの点で優れている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、近時のプラスチック産業の発達により、樹脂
材料中にガラス繊維、カーボン繊維などの繊維材料を配
合してなる成形品の用途が高まりつつあるが、上述した
インラインスクリュータイプの射出成形機では、樹脂材
料中に混入される繊維が破損し易いという問題が指摘さ
れていた。何となれば、インラインスクリュータイプの
射出成形機においては、Ｌ／Ｄ　（エルパイプイー）と
称されるスクリューの長さと直径との比を通常２０程度
以上に大きくして（樹脂の送り距離を長くして）、樹脂
温、可塑化の安定性などを向上させるようにしている。

このため、ホッパーから樹脂材料と共に供給・される前
記繊維材料も長い期間混線作用を受けることになり、繊
維が損傷し易く、従って、繊維配合成形品が所期の強度
・性能を維持できないという問題を生じた。

また、繊維材料を配合しない場合であっても、上述のよ
うに、インラインスクリュータイプの射出成形機ではス
クリュー長が大であるため、換言するなら加熱領域が長
く樹脂が高温状態にさらされる期間が長いため、樹脂が
熱履歴の影響を受は易く、特に光学用の成形品の場合な
どでは、熱履歴の影響によって光学特性が劣化するとい
う問題もあった。

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、可塑化の均一性が良好でありながら、樹脂
材料中に混入される繊維材料に破損の虞がなく、また、
熱履歴の影響が少く、特に繊維材料を配合した成形品や
、熱履歴の影響を問題にする光学製品用の成形品などの
成形に好適な射出成形機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記した目的は、加熱シリンダ内に供給された
樹脂材料を、加熱シリンダ内に進退可能に配設された射
出プランジャの前進によって移送し、加熱シリンダから
の加熱によって溶融可塑化するようにしたプランジャ式
の射出成形機において、前記射出プランジャに所定の前
後振動を与えつつこれを前進させるように、構成するこ
とによって達成される。

また、本発明においては好ましくは、前記射出プランジ
ャの先端部は、くさび形状に形成される。

［作　用］ 上述のように、射出シリンダを微振動させつつ前進させ
ることにより、樹脂材料は、加熱シリンダからの加熱と
、射出プランジャからの振動エネルギーとによって溶融
可塑化され、樹脂材料は比較的短い加熱・溶融可塑化経
路内で、均一な可塑化が達成される。またこの際、射出
シリンダの先端がくさび形状であると、くさびによる剪
断発熱作用が付加され一層溶融可塑化が促進されて、良
好で均一な可塑化が実現できる。また、インラインスク
リュータイプの射出成形機のように、スクリュー回転に
よる混線作用を長い経路にわたって受けないため、樹脂
材料に混入される繊維が破損される虞が可及的に防止で
き、さらに、加熱経路が短かいため、樹脂への熱履歴の
影響を低減できる。さらにまた１回転スクリューがない
ため１回転駆動源などを削減できて、全体の構成を簡素
化できると共に、スクリュー溝への樹脂のこびり付きが
ないので、パージング（樹脂替、色替）が容易となる。

［実施例］ 以下、本発明を第１図及び第２図に示した１実施例によ
って説明する。第１図は射出成形機の射出装置の断正面
図、第２図は制御系を示すプロッり図である。

第１図において、１はベース、２は該ベース１上に支台
３を介して取付けられたモータ、４は該モータ３の出力
軸に連結・固着されたネジシャフトで、その両端を支台
３，５に軸支されている。

６はネジシャフト４に螺合されたナツト体、７は該ナツ
ト体６を固着した移動ベースで、該移動ベース７は適宜
案内手段によって図示左右にのみ移動可能にガイドされ
ている。そして、モータ２の回転によって、ナツト体６
と共に移動ベース７がネジシャフト４に沿って前後進す
るようになっており、これによって移動ベース７上に固
着された後述する射出装置本体が、図示せぬ射出成形機
の金型装置に対して前進もしくは後端し、所謂ノズルタ
ッチなどがコントロールされるようになっている。

８は、前記移動ベース７上に固定された基体で。

その後端側には射出シリンダ（油圧シリンダ）９が、ま
たその前端側には加熱シリンダ１０がそれぞれ取付けら
れている。１１は射出シリンダ９のピストンロッドで、
その先端部には射出ブラシジャ１２が固着されている。

上記ピストンロッド１１は、サーボ制御弁１３によって
その前進・後退を制御され、また、後述する如く前進時
に所定周波数で前後に微小振動駆動される。なお、１４
゜１５は、サーボ制御弁１３と射出シリンダ９内の油室
との間の流路である８ 前記射出プランジャ１２は、前記基体８の中空部８ａ内
を挿通して、前記加熱シリンダ１０の中空部１０ａ内に
進退自在に嵌挿されており、その先端部は尖鋭な突出部
（くさび形状、該実施例では円錐形）１２ａに形成され
ている。１６は加熱シリンダ１０の先端部に取付けられ
たノズルで、射出行程時には図示せぬ金型装置の樹脂注
入口にタッチされる。１７は、加熱シリンダ１０並びに
ノズル１６の外周に装着されたバンドヒータで、両者１
０．１６内の樹脂を加熱するようになっている。

１８は、加熱シリンダ１０内に材料を供給するための材
料投入筒で、加熱シリンダ１０の材料供給口１０ｂを介
して前記中空部１０ａと連通しており、該実施例におい
てはその外周にバンドヒータ１７が装着されている。上
記材料投入筒１８には１図示していないが材料供給用の
ホッパーが連結されており、ホッパーシャッタの開放時
に樹脂材料が材料投入筒１８、材料供給口１０ｂを介し
て前記加熱シリンダ１０の中空部１０ａに投入されるよ
うになっている。

第２図において、１９は、射出成形機全体の制御を司ど
るマイクロコンピュータよりなる制御装置で、サーボア
ンプ等のドライバ回路２０を介して前記サーボ制御弁１
３を駆動・制御し、前記ピストンロッド１１並びに射出
プランジャ１２を前進もしくは後退させるようになって
いる。また。

制御装置ｔ１９は、射出プランジャ１２を所定の後退位
置から前進させて樹脂材料を溶融可塑化する可塑化行程
時に９例えば２００〜１０００　Ｍ　Ｈｚでピストンロ
ッド１１を前後に微小振動させつつ前進させるようにな
っており、これによって、樹脂材料に振動エネルギーを
付与するようになっている。

２１は、射出シリンダ９に付設された圧力ヘッドよりな
る射出圧力センサで、該センサ２１の計測情報は図示し
ていないがＡ／Ｄ変換器を介して前記制御装置１９に送
出されるようになっている。

また、２２は、例えば射出プランジャ１２と一体に可動
する部材に付設されたパルスエンコーダよりなる射出ス
トロークセンサで、該センサ２２の計測情報も前記制御
袋！［１９に送出されるようになっている。なお第２図
において、２３は、図示せぬ圧油供給源と前記サーボ制
御弁１３との間に設けられたチエツク弁、２４はアキュ
ームレータである。

上述した構成において、前記射出プランジャ１２が第１
図示の如く後退位置にある際に、前記材料供給筒１８か
ら、樹脂材料（樹脂ベレット）が加熱シリンダ１０内へ
所定量だけ投入されると、制御装置１９は、前記ドライ
バ回路２０、サーボ制御弁１３をして前記射出シリンダ
９を駆動制御し、前記ピストンロッド１１及び射出プラ
ンジャ１２を微小振動させつつ前進駆動させる。これに
よって、樹脂材料は、加熱シリンダ１０からの加熱を受
けつつ前方へ圧縮されながら移送され、また、射出プラ
ンジャ１２の尖鋭な突出部１２ａの微小振動によって振
動エネルギーを付与され且つ突出部１２ａのくさび作用
によって剪断力を受ける。従って、樹脂材料は、加熱シ
リンダ１０（バンドヒータ１７）からの加熱と、射出プ
ランジャ１２の振動エネルギーによる発熱作用並びに剪
断発熱作用との協働によって、速やかに均一可塑化され
ることになる。

上記可塑化行程によって、樹脂材料が均一可塑化される
と、前記射出圧力センサ２１の出力が所定値を示し、か
つ、射出ストロークセンサ２２による射出プランジャ１
２の位置出力が不変になり、これによって制御装置１１
９が可塑化（チャージ）完了を認知し、射出シリンダ９
の駆動を停止すると共に、このチャージ完了時の射出プ
ランジャ１２の位置を前記射出ストロークセンサ２２か
らの出力で認知する。そして、制御装置！１９は、チャ
ージ完了時の所定秒時を経た射出開始タイミング時点で
、ドライバ回路２０、サーボ制御弁１３を介して射出シ
リンダ９を駆動制御し、前記ピストンロッド１１及び射
出プランジャ１２を、前記チャージ完了時の射出プラン
ジャ１２の位置を起点として、予め制御装置１９に設定
入力して記憶させである所定速度で所定量だけ前進させ
、溶融樹脂を前記ノズル１６から図示せぬ金型のキャビ
ティ内へ射出・充填するようになっている。

該実施例においては、上述したように、樹脂材料が、加
熱シリンダ１０からの加熱と、射出プランジャ１２の振
動エネルギーによる発熱作用、並びに剪断発熱作用とに
よって溶融可塑化されるので、プランジャ式の射出成形
機の形態を採るものでありながら、インラインスクリュ
ータイプの射出成形機と比肩できる良好な均一可塑化を
達成できる。また、従来のプランジャ式の射出成形機に
おいて加熱シリンダの先端部分に必要とした公知のトー
ピード（魚雷型の形状を呈する多数の細溝形成部材）な
どを必要とせず、さらに、インラインスクリュータイプ
の射出成形機のように、設計が難かしいスクリュー、及
びスクリュー回転駆動源などがない構成であるので、全
体の機構が簡略化できる。

さらに、インラインスクリュータイプの射出成形機のよ
うに、長い混線・可塑化経路にわたってスクリューによ
る混線作用を受けないので、樹脂材料にガラス繊維、カ
ーボン繊維などの繊維材料を配合する場合でも、繊維材
料が破損する虞がなく、繊維配合成形品が所期の強度、
性能をもつものとして提供できる。

さらにまた、インラインスクリュータイプの射出成形機
に比して樹脂の加熱経路を大幅に短縮できるので、樹脂
が熱履歴の影響を受けることがなく、光学製品用の成形
品であっても、光学特性が劣化する虞がない。

加えて、前記トーピードやスクリューのように溶融樹脂
がこびり付き易い部材がないので、樹脂替、色替がきわ
めて容易になる。

以上、本発明を図示した実施例によって説明したが、当
業者には本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が
可能であり、例えば、射出プランジャの振動数、振動の
強さは任意に変更可能であり、また、射出プランジャの
先端形状も、くさび作用をもつように実施例形状以外に
種々の変形が考えられる。さらに、前記実施例において
は、射出プランジャを油圧シリンダで駆動するようにし
ているが、適宜回転−直線運動変換機構を付加すること
によって油圧モータ或いは電動モータに代替することも
可能である。また、第１図に例示した１〜７までの射出
装置全体を金型装置に対して前進もしくは後退させる部
材も、油圧シリンダを用いたものに代替することも可能
である。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、可塑化の均一性が良好で
ありながら、樹脂材料中に混入される繊維材料に破損の
虞がなく、また、熱履歴の影響が少く、特に繊維材料を
配合した成形品や、熱履歴の影響を問題にする光学製品
用の成形品などの成形に好適な射出成形機を提供でき、
その産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の１実施例に係り、第１図は
射出成形機の射出装置の断正面図、第２図は制御系を示
すブロック図である。 ８・・・・・・基体、８ａ・・・・・・中空部、９・・
・・・・射出シリンダ（油圧シリンダ）、１０・・・・
・・加熱シリンダ、１０ａ・・・・・・中空部、１０ｂ
・・・・・・材料供給口、１１・・・・・・ピストンロ
ッド、１２・・・・・・射出プランジャ、１２ａ・・・
・・・突出部、１３・・・・・・サーボ制御弁、１６・
・・・・・ノズル、１７・・・・・・バンドヒータ、１
８・・・・・・材料投入筒、１９・・・・・・制御装置
、２０・・・・・・ドライバ回路、２１・・・・・・射
出圧力センサ、２２・・・・・・射出ストロークセンサ
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱シリンダ内に供給された樹脂材料を、加熱シ
   リンダ内に進退可能に配設された射出プランジャの前進
   によつて移送し、加熱シリンダからの加熱によつて溶融
   可塑化するようにしたプランジャ式の射出成形機におい
   て、前記射出プランジャに所定の前後振動を与えつつこ
   れを前進させるようにしたことを特徴とする射出成形機
   。
2. （２）請求項１記載において、前記射出プランジャの先
   端部をくさび形状にしたことを特徴とする射出成形機。