JPH0544894B2 - - Google Patents

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ユー
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 インラインスクリユー式射出装置は、混練・計
量工程において、シリンダ内のスクリユーを回転
させることにより、シリンダ内の混練・溶融部に
供給された固体状の樹脂原料を混練・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
リユーの回転を止めて、スクリユーを射出方向に
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
つている。上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、射出圧力によつ
て溶融樹脂が、溶融樹脂貯留部から混練・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ユーの先端部に設け
られている。逆流防止リングは、混練・計量工程
においては、樹脂の移送圧力によつて混練・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
力によつて溶融樹脂貯留部と混練・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つてい
る。すなわち、逆流防止リングは、混練・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、混練・計量工程において、混練・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
練・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
ユ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かかわらず、後述するよう
に、射出中に、溶融樹脂貯留部から混練・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つたりする。

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、執出時にスクリユ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くすると、混
練・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つて樹脂の移送能力
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くする
と、スクリユ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、
スクリユ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
か困難であつた。

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
クリユ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、このときのスクリユーの途中位置を
測定して、両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
クリユー１４の初期位置S_p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ユー１４
の途中位置S_sを測定し、初期位置S_pと途中位置S_s
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
合わされたスクリユー１４と、これのノズル４ａ
側の端部に固定されたスクリユーヘツド６と、ス
クリユー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を測定した信号を出力することが可能な圧力セ
ンサ１８と、スクリユー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ユー位置
センサ２０と、射出開始信号３８によつて圧力セ
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
り小さくなつ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
のスクリユー位置センサ２０の初期位置S_p信号と
シール完了信号４０がオンのときのスクリユー位
置センサ２０の途中位置S_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、
かつ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、スクリユーの軸方向の初期位置を測定
する。スクリユーが前進し始めるにしたがつて溶
融樹脂貯留部の圧力は上昇していく。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ユーの途中位
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ユー位置を調整するようにす
れば、逆流量を見込んだ樹脂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。

(ヘ) 実施例 第１図に本発明の実施例を示す。ホツパ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内にスクリユー１４がはめ合わされて
いる。スクリユー１４は、シリンダ４内を回転及
び軸方向に移動可能である。スクリユー１４の図
中左端部に、円すい部を有する軸状のスクリユー
ヘツド６がねじ結合されている。スクリユーヘツ
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。スクリユーヘツド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、スクリユーヘツド６、シート部材８及び
摩擦リング１０は、スクリユー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
き間をもつ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の外径部とによつて樹脂
流路１２ａが形成されている。逆流防止リング１
２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、混練・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
ユー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
でスクリユー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。スクリユー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
クリユー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、スクリユー１４、スクリユーヘツド６、シー
ト部材８、摩擦リング１０、逆流防止リング１
２、モータ１６などによつて射出装置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、スクリユー１
４が図中最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つた寸法Ｌが０
〜100mmの範囲内にあるようにしてある。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
ユー１４の図中右端部にスクリユー位置センサ２
０が取り付けられている。スクリユー位置センサ
２０は、スクリユー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部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、スクリユー位置
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。ホツパ４
４からシリンダ４内に樹脂原料が投入される。モ
ータ１６が駆動されてスクリユー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、スクリユー１４の回転に伴う摩擦熱
によつて溶融・混練される。溶融された樹脂は、
スクリユー１４の回転による樹脂圧力によつて樹
脂通路１２ａを通り、溶融樹脂貯留部４ｂに送り
出される。スクリユー１４は、シリンダ４とスク
リユー１４間に作用する未溶融樹脂原料の摩擦力
によつ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、スクリユー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
によつて図示してない射出位置まで移動させら
れ、ノイズ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
のスクリユー位置センサ２０からの信号が初期位
置S_p（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
を通つて微分演算器２４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０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
なつている。射出開始信号３８によつてモータ１
６が駆動され、スクリユー１４を軸方向に移動さ
せる。スクリユー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、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く力によつて第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
圧力は上昇し続け最大値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。したがつて、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
ユー混練部の室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、このときのスクリユー位置セ
ンサ２０からの信号をシール完了位置S_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_p−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。スクリユー１４
の前進に応じてスクリユー位置センサ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、本発明方法によつて逆流ストローク
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、成形シヨツトのつど、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
クリユー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、これを外れたシヨツトのときの成
形品を重量の不足した不良品として取り除くよう
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
とえばスクリユーヘツド内に流路を設け、この流
路を開閉するボールによつて逆流防止装置を形成
しても差し支えない。

(ト) 発明の効果 以上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
クリユーが移動する距離、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つて測定し
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…スクリユー
ヘツド、８…シート部材、８ａ…シート、１０…
摩擦リング、１２…逆流防止リング、１２ａ…樹
脂流路、１２ｂ…弁部、１４…スクリユー、１８
…圧力センサ、２０…スクリユー位置センサ、２
４…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。

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
   ユー１４の初期位置S_p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ユー１４の途
   中位置S_sを測定し、初期位置S_pと途中位置S_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ユ
   ー１４と、これのノズル４ａ側の端部に固定され
   たスクリユーヘツド６と、スクリユー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１８と、スクリユー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ユー位置セ
   ンサ２０と、射出開始信号３８によつて圧力セン
   サ１８の出力の時間微分を開始する微分演算器２
   ４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
   小さくなつ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
   スクリユー位置センサ２０の初期位置S_p信号とシ
   ール完了信号４０がオンのときのスクリユー位置
   センサ２０の途中位置S_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。