JPH05228973A - 射出装置の温度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 未溶融状態の成形原料が、射出装置のシリン
ダ及びスクリュー間にかみ込まれたり、ノズル穴をふさ
いだりしないようにする。 【構成】 スクリュー５２のフィードゾーン５２ａ、コ
ンプレッションゾーン５２ｂ及びメータリングゾーン５
２ｃに対応させて、シリンダ１０にはスクリュー５２の
各ゾーン５２ａ、５２ｂ及び５２ｃと対応する領域ごと
に複数のヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２
ｅ、１２ｆ、１２ｇ、及び複数の温度センサ１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆが設けられて
いる。温度調節装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、
１６ｅ及び１６ｆは、これにあらかじめ設定した温度制
御ゾーン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び
１０ｆごとの設定温度と、これと対応する温度センサの
測定値とを比較することにより対応するヒータのオン・
オフを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出装置の温度制御方
法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の射出装置の温度制御装置として
は、図３に示されるようなものがある。これに示される
射出装置の温度制御装置は、シリンダ５０を４つの温度
制御ゾーン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄに区分し
てあり、温度制御ゾーンごとに独立して温度制御するよ
うにしている。シリンダ５０には、図２に示すようなス
クリュー５２が回転可能かつ軸方向に移動可能にはめ合
わされており、スクリュー５２には図２中左方からフィ
ードゾーン５２ａ、コンプレッションゾーン５２ｂ及び
メータリングゾーン５２ｃが形成されている。シリンダ
５０の上記各温度制御ゾーン５０ａ、５０ｂ及び５０ｃ
は、図示のようにシリンダ部に設けられており、これら
の位置はスクリュー５２が基準位置（計量工程開始位
置）に位置したときの各ゾーン５２ａ、５２ｂ及び５２
ｃの位置にほぼ対応したものとされている。なお、温度
制御ゾーン５０ｄは、図示のようにノズル部に設けられ
ており、スクリュー５２側には、これに対応する区域は
形成されていない。シリンダ５０には、上記各温度制御
ゾーン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄの外周部にヒ
ータ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ及び５４ｄがそれぞれ取り
付けられており、また各温度制御ゾーンのシリンダ内温
度を測定する熱電対５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄ
がそれぞれ設けられている。なお、ヒータ５４ｃは大き
さの異なる３つのものに分割されており、また、ヒータ
５４ｄは大きさの等しい２つのものに分割されている。
温度調節装置５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄは、熱
電対５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄからの測定値を
それぞれ入力して、これらをあらかじめ設定された設定
値と比較して、測定値が設定値と一致するようにヒータ
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ及び５４ｄのオン・オフをそれ
ぞれ制御するようにしている。これにより射出装置に供
給された成形品原料が各温度制御ゾーンごとに設定温度
になるように温度調節され、ノズル部から溶融原料とし
て図示してない金型に射出することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の射出装置の温度制御装置には、使用する成
形品原料によっては、原料が未溶融状態のままシリンダ
５０及びスクリュー５２間に蓄積され、かみ込み現象を
生じてスクリュー５２の回転を妨げたり、未溶融状態の
原料がノズル部まで送られて、ノズル穴の原料詰まりを
生じたりすることがあるという問題点があった。本発明
者らの実験によると、鉛合金などの低融点金属材料を原
料として使用した場合に、このような不具合が発生しや
すいことがわかった。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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、温度制御ゾー
ンを細分化することにより上記課題を解決する。すなわ
ち本発明の射出装置の温度制御方法は、射出装置のスク
リューのフィードゾーン、コンプレッションゾーン及び
メータリングゾーンに対応させて、シリンダに上記ゾー
ンの数の２倍以上の数のヒータを軸心方向に設けること
により温度制御ゾーンを区分し、これらの温度制御ゾー
ンごとに設定温度をあらかじめ設定しておき、温度制御
ゾーンごとにシリンダ内の温度をそれぞれ測定し、設定
温度とこれに対応する測定温度とを比較し、この比較値
に基づいて対応するヒータのオン・オフを制御する。ま
た上記方法を実施する装置は、シリンダ（１０）と、こ
れに回転可能かつ軸方向に移動可能にはめ合わされたス
クリュー（５２）と、シリンダ（１０）の外周部に設け
たヒータ（１２）と、シリンダ（１０）内の温度を測定
可能な温度センサ（１４）と、上記ヒータを制御する温
度調節装置（１６）と、を有しており、ヒータ（１２）
によってシリンダ（１０）内の原料を加熱するものを対
象にしており、上記シリンダ（１０）には、上記スクリ
ュー（５２）のフィードゾーン（５２ａ）、コンプレッ
ションゾーン（５２ｂ）及びメータリングゾーン（５２
ｃ）と対応する領域ごとにそれぞれ複数の温度制御ゾー
ン（１０ａ・１０ｂ、１０ｃ・１０ｄ、及び１０ｅ・１
０ｆ）が軸心方向に形成されており、上記ヒータ（１
２）は、温度制御ゾーン（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１
０ｄ、１０ｅ及び１０ｆ）に対応する位置にそれぞれ配
置された複数のヒータ（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄ、１２ｅ及び１２ｆ・１２ｇ）から構成されており、
上記温度センサ（１４）は、温度制御ゾーン（１０ａ、
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び１０ｆ）に対応す
る位置にそれぞれ配置された複数の温度センサ（１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆ）から
構成されており、上記温度調節装置（１６ａ、１６ｂ、
１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ及び１６ｆ）は、温度制御ゾー
ン（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び１０
ｆ）ごとに設定された設定温度及び対応する温度センサ
（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４
ｆ）から入力された測定温度を比較することにより対応
するヒータ（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ
及び１２ｆ・１２ｇ）のオン・オフを制御する。なお、
かっこ内の符号は実施例の対応する部材を示す。

【０００５】

【作用】射出装置に供給された原料は、シリンダ内にお
いてスクリューの回転により前方に搬送されるとともに
シリンダを介して各ヒータにより順次加熱され、混練溶
融される。この際、細分化された温度制御ゾーンに基づ
いてきめ細かくシリンダ内の温度が制御されるので、未
溶融状態の原料が特定のゾーン内に滞留したり、未溶融
状態の原料がノズル部まで搬送されたりすることはなく
なる。すなわち、未溶融状態の原料が特定のゾーン内に
滞留している場合には、そのゾーンの温度が設定温度よ
りも低下するので、該当するゾーンの温度調節装置に
は、対応する熱電対から低い測定温度が入力されてお
り、これにより温度調節装置は対応するヒータの電源を
オンにし続けることになり、該当するゾーンのシリンダ
内の温度が設定温度に近付くことになる。これにより未
溶融状態の原料が特定のゾーン内に滞留し続けるような
ことはなくなる。また、このようにきめ細かくシリンダ
内の温度調節が行われるので、未溶融状態の原料がノズ
ル部まで搬送されてしまうようなこともなくなる。した
がって未溶融状態の原料による射出装置の作動不良を解
消することができる。

【０００６】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。シリンダ１０
には、これの外周部にヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、
１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ及び１２ｊが
取り付けられている。シリンダ１０は、これらのヒータ
によって温度制御ゾーン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０
ｄ、１０ｅ、１０ｆ及び１０ｇが区分形成されている。
なお、今後多数ある部材のうち特定のものを指示する場
合を除き、単に温度制御ゾーン１０、ヒータ１２などと
表示することにする（後術の熱電対１４及び温度調節装
置１６についても同様とする）。温度制御ゾーン１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び１０ｆは、シ
リンダ１０のシリンダ部に形成されており、また温度制
御ゾーン１０ｇはノズル部に形成されている。図示のよ
うに温度制御ゾーン１０ｆには、大きさの異なる２つの
ヒータ１２ｆ及び１２ｇが取り付けられており、また温
度制御ゾーン１０ｇには、同じ大きさの２つのヒータ１
２ｆ及び１２ｊが取り付けられている。シリンダ１０に
は、温度制御ゾーン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、
１０ｅ、１０ｆ及び１０ｇに対応する位置に熱電対１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ及び１４
ｇが取り付けられている。熱電対１４は、シリンダ１０
のそれぞれ対応するシリンダ穴内部の温度を測定可能で
ある。シリンダ１０には、図２に示すスクリュー５２が
回転可能かつ軸方向に移動可能にはめ合わされている。
スクリュー５２が後述する計量工程開始位置に位置した
状態で、シリンダ１０の温度制御ゾーン１０ａ及び１０
ｂは、スクリュー５２のフィードゾーン５２ａに対応さ
れており、同様に、温度制御ゾーン１０ｃ及び１０ｄは
コンプレッションゾーン５２ｂに、温度制御ゾーン１０
ｅ及び１０ｆはメータリングゾーン５２ｃにそれぞれ概
略対応されている。シリンダ１０には、図示してないが
温度制御ゾーン１０ａに原料供給口が形成されており、
またノズル部にはノズル穴が形成されている。シリンダ
１０内の溶融原料は、スクリューを軸方向に移動させる
ことによりノズル穴から射出されるようになっている。
各熱電対１４と対応して温度調節装置１６ａ、１６ｂ、
１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ及び１６ｆが設けられている。
温度調節装置１６ａは、熱電対１４ａからの温度測定値
を入力して、この測定値と、あらかじめ内部に設定され
ている設定値とを比較して、比較データに基づいてヒー
タ１２ａの電源をオン又はオフに制御可能である。同様
に温度調節装置１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ及び１
６ｆは、熱電対１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４
ｆ及び１４ｇからの温度測定値をそれぞれ入力して、ヒ
ータ１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ・１２ｇ
及び１２ｈ・１２ｊの電源をそれぞれオン又はオフに制
御可能である。

【０００７】次に、この実施例の作用を説明する。あら
かじめ温度調節装置１６には、温度制御ゾーン１０ごと
に所望の温度が設定値として設定されている。スクリュ
ー５２の図２中左側の端部が、シリンダ１０の図１中左
側の端部と重なり合った位置（計量工程開始位置）にお
いて射出装置を作動させると、スクリュー５２が回転
し、シリンダ１０の図示してない原料供給口から原料で
ある粒状の鉛合金がシリンダ内にフィードされる。温度
制御ゾーン１０ａ（フィードゾーン前半対応部）及び１
０ｂ（フィードゾーン後半対応部）においては、鉛合金
はスクリュー５２の回転により図中右方に搬送されなが
らヒータ１２ａ及び１２ｂによって加熱される。温度制
御ゾーン１０ａの鉛合金温度は熱電対１４ａによって測
定されて、温度調節装置１６ａに入力される。温度調節
装置１６ａにおいては、設定値と測定値とを比較し、比
較データに基づいてヒータ１２ａのオン・オフを制御す
る。同様に温度調節装置１６ｂは、これに設定されてい
る設定値と熱電対１４ｂの測定値とを比較してヒータ１
２ｂのオン・オフを制御する。スクリュー５２の回転に
つれて鉛合金がフィードゾーン５２ａからコンプレッシ
ョンゾーン５２ｂに移送されると、ヒータ１２ｃ及び１
２ｄからの熱及びスクリュー５２のコンプレッション作
用によって鉛合金が混練溶融されて溶融鉛合金となる。
コンプレッションゾーン５２ｂにおいても上記と同様に
して温度調節装置１６ｃ及び１６ｄは、熱電対１４ｃ及
び１４ｄから入力された各測定値を各設定値と比較し、
これらの比較データに基づいてヒータ１２ｃ及び１２ｄ
のオン・オフをそれぞれ制御する。コンプレッションゾ
ーン５２ｂにおいて溶融状態とされた鉛合金は、次にメ
ータリングゾーン５２ｃに移送され、スクリュー５２の
回転によって計量動作が行われる。計量動作中、溶融鉛
合金の温度は熱電対１４ｅ及び１４ｆによって測定され
ており、温度調節装置１６ｅ及び１６ｆは、これらの測
定値を入力して、記憶されている設定値とそれぞれ比較
し、ヒータ１２ｆ及び１２ｇのオン・オフをそれぞれ制
御する。計量動作によってノズル部に隣接する貯留室に
貯留された溶融鉛合金は、図示してない射出機制御装置
からの射出指令信号により、スクリュー５２がシリンダ
１０内を図中右方に移動することにより、射出装置のノ
ズルから図示してない金型に射出されるが、ノズルを通
過中の溶融鉛合金の温度は熱電対１４ｇによって測定さ
れており、温度調節装置１６ｇは、これからの測定値を
入力して記憶されている設定値と比較し、ヒータ１２ｈ
及び１２ｊのオン・オフを制御する。これによりシリン
ダ１０のノズル部から射出される溶融鉛合金の温度を所
定のものに制御している。所定量の溶融鉛合金が金型に
射出されると金型冷却、成形品取出などが行われて１サ
イクルが終了することになる。

【０００８】なお、上記実施例の説明においては、フィ
ードゾーン５２ａ、コンプレッションゾーン５２ｂ及び
メータリングゾーン５２ｃをそれぞれ前半部と後半部と
の２つに区分するものとしたが、これらを３つ以上に区
分するとともに、対応する数だけヒータ１２、熱電対１
４及び温度調節装置１６を設けるようにすることもでき
る。また、上記実施例の説明においては、温度センサと
して熱電対１４を用いるものとしたが、原料の温度を計
測できるものであればよく、たとえばサーミスタ式温度
センサなどを用いることもできる。さらに、温度調節装
置１６は、温度センサに対応する数だけ設けるものとし
たが、入力部を多数備えた多チャンネル形の温度調節装
置を１つだけ設けるようにすることもできる。なお、上
記実施例の説明においては、成形品の原料として鉛合金
を用いるものとしたが、これに限定されるわけではな
く、７００℃程度以下の融点を有する金属及び合金を原
料として使用する場合に、本発明の構成は特に有利であ
る。

【０００９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば射
出装置のシリンダ内の温度をきめ細かく調節することが
できるので、未溶融状態の原料がシリンダ内に滞留しな
いようにすることができ、また未溶融状態の原料がノズ
ル部に詰まらないようにすることができる。したがって
従来射出成形が困難であった鉛合金などの低融点金属材
料を原料とする成形品であっても射出成形することがで
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した射出装置のシリンダを示す図
である。

【図２】スクリューのフィードゾーン、コンプレッショ
ンゾーン及びメータリングゾーンを説明する図である。

【図３】従来の射出装置のシリンダを示す図である。

【符号の説明】

１０ シリンダ １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ 温
度制御ゾーン １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１
２ｇ、１２ｈ、１２ｊヒータ １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１
４ｇ 熱電対（温度センサ） １６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ 温
度調節装置 ５２ スクリュー ５２ａ フィードゾーン ５２ｂ コンプレッションゾーン ５２ｃ メータリングゾーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出装置のスクリューのフィードゾー
   ン、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンに
   対応させて、シリンダに上記ゾーンの数の２倍以上の数
   のヒータを軸心方向に設けることにより温度制御ゾーン
   を区分し、これらの温度制御ゾーンごとに設定温度をあ
   らかじめ設定しておき、温度制御ゾーンごとにシリンダ
   内の温度をそれぞれ測定し、設定温度とこれに対応する
   測定温度とを比較し、この比較値に基づいて対応するヒ
   ータのオン・オフを制御する射出装置の温度制御方法。
2. 【請求項２】 シリンダ（１０）と、これに回転可能か
   つ軸方向に移動可能にはめ合わされたスクリュー（５
   ２）と、シリンダ（１０）の外周部に設けたヒータ（１
   ２）と、シリンダ（１０）内の温度を測定可能な温度セ
   ンサ（１４）と、上記ヒータを制御する温度調節装置
   （１６）と、を有しており、ヒータ（１２）によってシ
   リンダ（１０）内の原料を加熱する射出装置の温度制御
   装置において、 上記シリンダ（１０）には、上記スクリュー（５２）の
   フィードゾーン（５２ａ）、コンプレッションゾーン
   （５２ｂ）及びメータリングゾーン（５２ｃ）と対応す
   る領域ごとにそれぞれ複数の温度制御ゾーン（１０ａ・
   １０ｂ、１０ｃ・１０ｄ、及び１０ｅ・１０ｆ）が軸心
   方向に形成されており、上記ヒータ（１２）は、温度制
   御ゾーン（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及
   び１０ｆ）に対応する位置にそれぞれ配置された複数の
   ヒータ（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び
   １２ｆ・１２ｇ）から構成されており、上記温度センサ
   （１４）は、温度制御ゾーン（１０ａ、１０ｂ、１０
   ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び１０ｆ）に対応する位置にそれ
   ぞれ配置された複数の温度センサ（１４ａ、１４ｂ、１
   ４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆ）から構成されてお
   り、上記温度調節装置（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６
   ｄ、１６ｅ及び１６ｆ）は、温度制御ゾーン（１０ａ、
   １０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び１０ｆ）ごとに設
   定された設定温度及び対応する温度センサ（１４ａ、１
   ４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆ）から入力さ
   れた測定温度を比較することにより対応するヒータ（１
   ２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆ・１
   ２ｇ）のオン・オフを制御する射出装置の温度制御装
   置。