JPH0453720A - 射出成形機の射出装置の逆流ストローク算出方法及び装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、射出成形機のインラインスクリュー式射出装
置の逆流ストローク算出方法及び装置に関するものであ
る。

（ロ）従来の技術 インラインスクリュー式射出装置は、混線・計量工程に
おいて、シリンダ内のスクリューを回転させることによ
り、シリンダ内の混線・溶融部に供給された固体状の樹
脂原料を混線・溶融させるとともに、この溶融した樹脂
を溶融樹脂貯留部に移送して貯留しておき、射出工程に
おいて、スクリューの回転を止めて、スクリューを射出
方向に移動させることにより、溶融樹脂貯留部の先端に
設けたノズルから溶融樹脂の射出を行うようになってい
る。−Ｆ記の射出工程において溶融樹脂を溶融樹脂貯留
部から射出する際に、射出圧力によって溶融樹脂が、溶
融樹脂貯留部から混線・溶融部に逆流することを防止す
るために、たとえば実開平１−１２２９１５号公報に示
されるような逆流防止リングと称する弁部材がスクリュ
ーの先端部に設けられている。逆流防止リングは、混線
・計量工程においては、樹脂の移送圧力によって混線・
溶融部と溶融樹脂貯留部とを連通する連通位置に押圧さ
れ、また、射出工程においては、樹脂の射出圧力によっ
て溶融樹脂貯留部と混線・溶融部とを遮断する逆流防止
位置に押圧されるようになっている。すなわち、逆流防
止リングは、混線・溶融部と溶融樹脂貯留部とを連通す
る連通位置及び混練・溶融部と溶融樹脂貯留部とを遮断
する逆流防止位置間を移動可能である。こうすることに
より、混線・計量工程において、混線・溶融部から溶融
樹脂貯留部に溶融樹脂を移送し、また、射出工程におい
て、溶融樹脂が、溶融樹脂貯留部から混線・溶融部に逆
流することを防止しながら、金型内に溶融樹脂を射出し
て成形品を製造することができる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようなインラインスクリュー式の
射出装置においては、逆流防止リングが設けられている
にもがかわらず、後述するように、射出中に、溶融樹脂
貯留部から混線・溶融部へ溶融樹脂の逆流が発生する。

この樹脂の逆流が多いと、成形品の重量を減少させたり
、ヒケを生じて形状不良の原因となったりする。

射出中に、逆流防止リングから発生する逆流には、次の
２つがあることが知られている。１つは、射出時にスク
リューがノズル側に移動して溶融樹脂貯留部の圧力が上
昇し、この圧力に押されて逆流防止リングが樹脂の通過
を妨げない連通位置から樹脂の逆流をシールする逆流防
止位置に移動する間に逆流防止リングの内径側の樹脂流
路を通る逆流であり、もう１つは、射出・保圧工程中に
シリンダの内径部及び逆流防止リングの外径部間の半径
方向すき間を通る逆流である。前者は、逆流防止リング
が連通位置から逆流防止位置に移動する移動距離が少な
いほど逆流量が少なく、後者は半径方向のすき間が小さ
く、逆流防止リングの長手方向長さが長いほど逆流量が
少ないことが知られている。逆流量を少なくするために
、逆流防止リングの移動距離をあまり小さ（すると、混
線・溶融部から溶融樹脂貯留部へ樹脂を移送する流路が
常時絞られることになって樹脂の移送能力を低下させる
原因となる。また、シリンダ及び逆流防止リング間の半
径方向すき間を小さ（すると、スクリューの回転時に逆
流防止リングにかじりが生じて逆流防止リングを摩耗・
破損させる原因となる。いずれにしてもこの逆流量を減
らすのは、限度がある。また、上記の逆流防止リング形
式以外の逆流防止装置においても、同様な溶融樹脂の逆
流が発生する。

ところで、この成形作業中に発生する逆流量が分かれば
、成形中の重要なデータとして様々に利用することがで
きる。たとえば、射出樹脂量を、この逆流量を加えたも
のにすることにより、成形品の重量・形状精度を安定し
たものとすることが可能である。しかしながら、この樹
脂の逆流は、スクリューの移動中に発生する現象であり
、成形作業中に発生する逆流量を求めることは、なかな
か困難であった。

本発明はこのような課題を解決することを目的としてい
る。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、射出開始信号が出力されたときのスクリュー
の初期位置を測定しておき、シリンダ内の逆流防止装置
近傍の樹脂圧力が増加状態から減少状態に転じたときを
逆流防止装置のシール完了時と判断し、このときのスク
リューの途中位置を測定して、同位置から逆流ストロー
クを求めることにより、上記課題を解決する。すなわち
、本発明の射出成形機の射出装置の逆流ストローク算出
方法は、射出開始信号（３８）が出力されたときのスク
リュー（１４）の初期位置（Ｓ０）を測定し、射出工程
中のシリンダ（４）内の逆流防止装置（８・１２）より
も上流側の樹脂圧力（Ｐ）を測定し、この樹脂圧力が増
加傾向から減少傾向に転じたときのスクリュー（１４）
の途中位置（Ｓ６）を測定し、初期位置（Ｓ０）と途中
位置（Ｓ６）とから逆流ストローク（Ｓ）を求めるよう
にしている。

また、上記逆流ストローク算出方法を実施するための本
発明の装置は、ノズル（４ａ）を有するシリンダ（４）
と、これに回転及び軸方向移動可能にはめ合わされたス
クリュー（１４）と、これのノズル（４ａ）側の端部に
固定されたスクリューヘッド（６）と、スクリュー（１
４）先端側から後端側への流れを阻止する逆流防止装置
（８・１２）と、を有している射出成形機の射出装置を
対象としており、 逆流防止装置（８・１２）よりも上流側の樹脂圧力（Ｐ
）を測定し信号を出力することが可能な圧力センサ（１
８）と、スクリュー（１４）の軸方向の位置を測定し信
号を出力することが可能なスクリュー位置センサ（２０
）と、射出開始信号（３８）によって圧力センサ（１８
）の出力の時間微分を開始する微分演算器（２４）と、
微分演算器（２４）の演算値と微分値Ｏとを比較して、
微分演算器（２４）の演算値が微分値Ｏより小さくなっ
たときシール完了信号（４０）を出力する比較器（２８
）と、射出開始信号（３８）がオンのときのスクリュー
位置センサ（２０）の初期位置（Ｓ０）信号とシール完
了信号（４０）がオンのときのスクリュー位置センサ（
２０）の途中位置（Ｓ０）信号との差の絶対値を演算し
て逆流ストローク（Ｓ）を出力する演算器（３２）と、
を有している。

なお、逆流ストローク（Ｓ）を記憶する記憶器（３４）
と、逆流ストローク（Ｓ）を表示することが可能な表示
器（３６）と、を設けるようにしてもよい。なお、かっ
こ内の符号は実施例の対応する部材を示す。

（ホ）作用 射出成形機の射出装置に射出開始信号を入力したときの
、スクリューの軸方向の初期位置を測定する。スクリュ
ーが前進し始めるにしたがって溶融樹脂貯留部の圧力は
上昇してい（。圧力センサにより、射出工程中の逆流防
止装置近傍のシリンダ内樹脂圧力を測定し、この樹脂圧
力が増加傾向から減少傾向に転じたときのスクリューの
途中位置を測定し、初期位置と途中位置とから逆流スト
ロークを算出する。

たとえば、この逆流ストロークを用いて、成形時の射出
終了スクリュー位置を調整するようにすれば、逆流量を
見込んだ樹脂量を射出することができ、成形品の重量・
形状精度を安定したものとすることができる。

（へ）実施例 第１図に本発明の実施例を示す。ホッパ４４を備えた円
筒形のシリンダ４の左端部にノズル４ａが形成されてい
る。ノズル４ａは、図示してない金型内に溶融樹脂を射
出することが可能である。シリンダ４内にスクリュー１
４がはめ合わされている。スクリュー１４は、シリンダ
４内を回転及び軸方向に移動可能である。スクリュー１
４の図中左端部に、円すい部を有する軸状のスクリユー
ヘッド６がねじ結合されている。スクリューヘッド６の
軸部に、段付き円筒状をしており段部に円すい状のシー
ト８ａの形成されたシート部材８がはめ合わされている
。スクリューヘッド６の軸部には、リング状の摩擦リン
グ１０もはめ合わされており、スクリューヘッド６、シ
ート部材８及び摩擦リング１０は、スクリュー１４と一
体的なものとされている。シート部材８の外径側に逆流
防止リング１２が配置されている。逆流防止リング１２
の外径部は、シリンダ４の内径部に所定のすき間をもっ
て軸方向に移動可能にはめ合わされている。これの図中
右側の端部には円すい穴状の弁部１２ｂが形成されてい
る。逆流防止リング１２の内径部とシート部材８の外径
部とによって樹脂流路１２ａが形成されている。逆流防
止リング１２の図中左端部には半径方向に複数のすり割
りが設けられている。このすり割りは、流路の一部を形
成している。逆流防止リング１２は、第１図に示す連通
位置と、図示位置から右に移動して弁部１２ｂがシート
部材８のシート８ａに押しつけられたシール位置との間
を移動可能である。すなわち、第１図に示すように、逆
流防止リング１２の左端のすり割り部が摩擦リングの右
端部に押しつけられた状態で、混線・溶融部の室４Ｃは
溶融樹脂貯留部４ｂに連通しており、これによりスクリ
ュー１４を回転して溶融樹脂を室４Ｃから溶融樹脂貯留
部４ｂに移送することが可能である。また、逆流防止リ
ング１２を図中右方向に動かして、弁部１２ｂをシート
部材８のシート８ａに押しつけて、樹脂流路１２ａを閉
鎖したシール状態でスクリュー１４を左方に動かして溶
融樹脂貯留部４ｂの溶融樹脂をノズル４ａから射出する
ことが可能である。スクリュー１４の図中右端部は、モ
ータ１６に接続されている。

モータ１６は、スクリュー１４を回転させること及びこ
れを図中左方向に移動させることが可能である。シリン
ダ４、スクリュー１４、スクリューヘッド６、シート部
材８、摩擦リングｌＯ１逆流防止リング１２、モータ１
６などによって射出装置２が構成されている。

シリンダ４に圧力センサ１８が固定されている。圧力セ
ンサ１８の取付位置は、スクリュー１４が図中層も右方
向に移動したときの逆流防止リング１２の右端位置から
右方に測った寸法りが０〜１００ｍｍの範囲内にあるよ
うにしである。

圧力センサ１８は、シリンダ４内の溶融樹脂の圧力を測
定し、信号を出力することが可能である。

スクリュー１４の図中右端部にスクリュー位置センサ２
０が取り付けられている。スクリュー位置センサ２０は
、スクリュー１４の軸方向位置を測定し、信号を出力す
ることが可能である。射出装置２の制御部には、圧力セ
ンサ１８の圧力測定信号を増幅する増幅器２２、増幅器
２２から出力された圧力信号を微分する微分演算器２４
、微分値０を設定する設定器２６、設定器２６の値と微
分演算器２４の値を比較する比較器２８、スクリュー位
置センサ２０の信号を増幅する増幅器３０、比較器２８
と増幅器３０の各出力を用いて演算を行う演算器３２、
演算器３２の出力を記憶しておく記憶器３４、及び記憶
器３４の出力を表示する表示器３６が設けられている。

次に、この実施例の作用を説明する。ホッパ４４からシ
リンダ４内に樹脂原料が投入される。

モータ１６が駆動さ２れてスクリュー１４が回転させら
れる。樹脂原料は、図示してないヒータで加熱され、ま
た、スクリュー１４の回転に伴う摩擦熱によって溶融・
混線される。溶融された樹脂は、スクリュー１４の回転
による樹脂圧力によって樹脂通路１２ａを通り、溶融樹
脂貯留部４ｂに送り出される。スクリュー１４は、シリ
ンダ４とスクリュー１４間に作用する未溶融樹脂原料の
摩擦力によって図中右方向に徐々に移動し、所定の計量
完了ストローク位置まで後退すると、モータ１６が停止
され、スクリュー１４の回転が停止させられる。次に射
出装置２は、図示してない駆動機構によって図示してな
い射出位置まで移動させられ、ノズル４ａが図示してな
い金型に接触する。

射出開始信号３８が微分演算器２４及び演算器３２に入
力されると（第２図（イ）参照）、このときのスクリュ
ー位置センサ２０からの信号カイ初期位置Ｓ。（第２図
（ハ）参照）として演算器３２に記憶される。また、圧
力センサ１８の信号が増幅器２２を通って微分演算器２
４に送られ、ここで時間微分される。この微分値は比較
器２８に送られて設定器の設定値Ｏと比較される。

比較器２８は、時間微分値が正の値の間は信号を出力し
ないようになっている。射出開始信号３８によってモー
タ１６が駆動され、スクリュー１４を軸方向に移動させ
る。スクリュー１４は第１図中左方に移動を開始し、溶
融樹脂貯留部４ｂの圧力が上昇し、圧力センサ１８の測
定値も増大する（第２図（ロ）参照）。逆流防止リング
１２は１図中左側の面に作用する溶融樹脂貯留部４ｂの
圧力と右側の面に作用する室４Ｃの圧力との差圧に基づ
（力によって第１図に示す位置から右方のシール位置に
移動し始める。逆流防止リング１２の弁部１２ｂがシー
ト部材８のシート８ａに接触するまで、室４Ｃの樹脂圧
力は上昇し続は最大（ｉ　Ｐ　ｓに達する（第２図（ロ
）参照）。この間、微分演算器２４による時間微分が繰
り返されるが、これらの値は正の値を示している。した
がって、この状態では、比較器２８からは、信号が出力
されない。

逆流防止リング１２の弁部１２ｂがシート部材８のシー
ト８ａに接触すると、圧力センサ１８は、溶融樹脂貯留
部４ｂから遮断されて、スクリュー混線部の室４Ｃの樹
脂圧力を測定することになり、圧力センサ１８の測定値
は減少し始める（第２図（ロ）参照）。このときの微分
演算器２４の時間微分値は負の値を示すようになり、比
較器２８は、シール完了信号４０を演算器３２に出力す
る。演算器３２は、このときのスクリュー位置センサ２
０からの信号をシール完了位置Ｓ。

（第２図（ハ）参照）として記憶する。演算器３２は、
ストローク（Ｓ、−Ｓ、＞を計算し、これを逆流ストロ
ークＳとして記憶器３６に記憶させる。記憶器３６の記
憶値は、表示器３６に表示される。スクリュー１４の前
進に応じてスクリュー位置センサ２０からの信号は、第
２図（ハ）に示すように変化する。なお、射出開始から
射出終了までの溶融樹脂貯留部４ｂの圧力は、第２図（
ロ）の仮想線で示すように変化する。

第３図に、本発明方法によって逆流ストロークＳを測定
し、このときの成形品重量Ｗを測定した実験結果を示す
。逆流ストロークＳと成形品重量Ｗとの間には、明確な
相関関係が見られ、逆流ストロークＳが大きいほど、成
形品重量Ｗが減少していることがわかる。

この逆流ストロークＳは、成形時の情報として様々な用
途に利用することができるが、２．３の例をあげれば、
成形ショットのつど、この逆流ストロークＳを測定し、
これの大きさに応じて、スクリュー１４の射出速度切換
位置を変えるようにすることにより、成形品の重量を一
定のものとすることができる。

また、あらかじめ逆流ストロークＳの上限値を設定して
おき、これを外れたショットのときの成形品を重量の不
足した不良品として取り除（ようにすることもできる。

なお、上記説明では、逆流防止装置は、逆流防止リング
１２と、シート部材８と、を有するものとしたが、別の
形式の逆流防止装置でもよく、たとえばスクリューヘッ
ド内に流路を設け、この流路を開閉するボールによって
逆流防止装置を形成しても差し支えない。

（ト）発明の詳細 な説明してきたように、本発明によると、逆流防止装置
が樹脂流路を連通している状態から、逆流防止装置が樹
脂流路を遮断するまでの間にスクリューが移動する距離
、すなわち逆流ストロークを算出することができるので
、この逆流ストロークを利用して、成形品の充てん量を
一定にしたり、重量不足の不良成形品を確実に取り除い
たりすることが可能に、なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の射出成形機の射出装置を示す
図、第２図は射出〜保圧の間の信号の様子を示す図、第
３図は本発明方法によって測定した逆流ストロークと、
そのときに成形された成形品重量との関係を示す図であ
る。 ２　　・射出装置、４　・・シリンダ、６・・・スクリ
ューヘッド、８・・・シート部材、８ａ・・・シート、
１０・・・摩擦リング、１２・・・逆流防止リング、１
２ａ・・・樹脂流路、１２ｂ・・・弁部、１４・・・ス
クリュー１８・　・圧力センサ、２０・　・スクリュー
位置センサ、２４・・・微分演算器、２８・・・比較器
、３０・・・増幅器、３６・・・表示器、３８・・・射
出開始信号、４０・・・シール完了信号、Ｓ・・・逆流
ストローク。 特　許　出　願　人　株式会社日本製鋼所代　　　理　
　　人　弁理士　　宮内利行Ｓ竺ン九ストローク　（Ｓ
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、射出開始信号（３８）が出力されたときのスクリュ
   ー（１４）の初期位置（Ｓ＿０）を測定し、射出工程中
   のシリンダ（４）内の逆流防止装置（８・１２）よりも
   上流側の樹脂圧力（Ｐ）を測定し、この樹脂圧力が増加
   傾向から減少傾向に転じたときのスクリュー（１４）の
   途中位置（Ｓ＿■）を測定し、初期位置（Ｓ＿０）と途
   中位置（Ｓ＿■）とから逆流ストローク（Ｓ）を求める
   ことを特徴とする射出成形機の射出装置の逆流ストロー
   ク算出方法。 ２、ノズル（４ａ）を有するシリンダ（４）と、これに
   回転及び軸方向移動可能にはめ合わされたスクリュー（
   １４）と、これのノズル（４ａ）側の端部に固定された
   スクリューヘッド（６）と、スクリュー（１４）先端側
   から後端側への流れを阻止する逆流防止装置（８・１２
   ）と、を有している射出成形機の射出装置において、 逆流防止装置（８・１２）よりも上流側の樹脂圧力（Ｐ
   ）を測定し信号を出力することが可能な圧力センサ（１
   ８）と、スクリュー（１４）の軸方向の位置を測定し信
   号を出力することが可能なスクリュー位置センサ（２０
   ）と、射出開始信号（３８）によって圧力センサ（１８
   ）の出力の時間微分を開始する微分演算器（２４）と、
   微分演算器（２４）の演算値と微分値０とを比較して、
   微分演算器（２４）の演算値が微分値０より小さくなっ
   たときシール完了信号（４０）を出力する比較器（２８
   ）と、射出開始信号（３８）がオンのときのスクリュー
   位置センサ（２０）の初期位置（Ｓ＿０）信号とシール
   完了信号（４０）がオンのときのスクリュー位置センサ
   （２０）の途中位置（Ｓ＿■）信号との差の絶対値を演
   算して逆流ストローク（Ｓ）を出力する演算器（３２）
   と、を有する射出成形機の射出装置の逆流ストローク算
   出装置。 ３、逆流ストローク（Ｓ）を記憶する記憶器（３４）と
   、逆流ストローク（Ｓ）を表示することが可能な表示器
   （３６）と、を有する請求項２記載の射出成形機の射出
   装置の逆流ストローク算出装置。