JPH0552250B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成樹脂成形装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般にプラスチツクの成形は主原料である合成
樹脂の熱可塑性を利用して行なわれる。樹脂や副
資材等の性質によつて様々な加工方法があるが、
合成樹脂の熱に対する性質、即ち、熱可塑性或い
は熱硬化性を利用する成形方法がその殆んどを占
めている。

このような成形方法としては、圧縮成形、トラ
ンスフア成形、射出成形、押出成形、ブロー成形
及びカレンダ加工等々がある。

これらのうちで、熱可塑性の成形材料を補給器
からシリンダ内に供給し、回転自在に、且つ軸方
向に摺動自在に設けたスクリユウによつて加熱部
に送り、上記加熱部で加熱、加圧されて可塑状と
なつた成形材料を上記シリンダの先端部に設けた
ノズルから金型のキヤビテイ内に射出することに
よつて成形する成形装置は公知であり、また、同
様な装置が熱硬化性の成形材料にも使用されてい
る。

本発明者は、特開昭60−162620号公報によつて
新規な合成樹脂成形装置を開示した。即ち、熱可
塑性の成形材料を補給器から樹脂溶融用のシリン
ダ内に供給し、これを上記シリンダ内に回転自在
に支承したスクリユウによつて上記シリンダの加
熱部に送り、加熱、加圧されて可塑状となつた成
形材料を上記シリンダの先端部に設けたノズルか
ら押し出すスクリユウ式押出装置と、上記スクリ
ユウ式押出装置のノズルから可塑状となつた成形
材料をシリンダチユーブ内に受け入れ、これをシ
リンダヘツドに設けたノズルから所定量を精密に
射出する射出シリンダ装置と、必要に応じて加熱
部及び冷却部を設けた上型及び下型と、これら上
下型を接離させる装置とからなり、上記射出シリ
ンダ装置のノズルから可塑状となつた成形材料を
上記上下型間に形成されるキヤビテイ内で成形す
る射出成形用金型装置と、予め定められたプログ
ラムに従い、上記スクリユウ式押出装置、射出シ
リンダ装置及び射出成形用金型装置の作動を制御
する制御装置とによる構成される合成樹脂成形装
置である。

而して、上記合成樹脂成形装置によるときに
は、射出するプラスチツクの量の精密な制御が行
なえると共に、各駆動装置及び加熱装置相互間の
自動化が図れ、装置を最も好ましいタイミングで
作動させることができるので、大型で複雑な形状
の成形品を最良の状態で成形することができるよ
うになつた。

然しながら、上記合成樹脂成形装置に於ては、
成形材料の原材料である合成樹脂の種類で定まる
所定の温度に上記成形材料を保持すると共に、上
型を下方に移動させ型締めを行なう際には上記金
型を急速に加熱すると共に、溶融した成形材料を
金型キヤビテイ内の各部に万遍なく行き渡るよう
に供給した後、上型を上方に向かつて移動させ成
形品を取出す際には、上記金型を急速に冷却する
必要があるが、上記両動作を適切、且つ能率的に
行なうことが困難であると云う問題点があつた。

一方、合成樹脂成形加工に於ては、主に成形材
料の原材料である合成樹脂の種類で定まる所定の
温度及び圧力に成形材料を加熱、圧縮して流動化
させる必要があり、この温度及び圧力が所定の値
に保たれないと金型への充填が不完全となつた
り、製品に細孔やひび割れ又は歪等が生じたりし
て完全な加工を行なうことができない。しかも、
ノズル又はダイに押出される樹脂の望ましい温度
は、製品の形状、金型の種類、シリンダ内の圧
力、押出しのサイクル及び製品１個当りの押出し
量によつても変り、且つ、樹脂の押出しは一般に
間歇的であるのに対し、加熱は連続し行なわれ
る。また、成形材料は各部に設けた加熱器のみな
らず、スクリユウの回転に伴つて生じる剪断熱に
よつても加熱されるので、上記スクリユウに加え
られる駆動エネルギの変化によつても成形材料の
温度が変動するが、この駆動エネルギはシリンダ
内の樹脂の圧力と温度にも依存している。

更にまた、従来の装置では樹脂溶融用シリンダ
及び射出シリンダに、或いは外周面に沿つて加熱
器を設け、上記剪断熱に加えて、この加熱器によ
つてシリンダを加熱し、これによつて成形材料を
加熱する構成であるが、これらのシリンダは熱容
量が大きい上、加熱器自体及び加熱器の被覆材等
の熱容量が温度制御に関係するため、シリンダの
温度を所望の値まで正確に上昇又は降下させるの
が困難であり、更にはシリンダ内の樹脂が間歇的
に移動するので、上記シリンダから押出される成
形材料を常に加工に適した一定の温度に保つこと
が困難であると云う問題点もあつた。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、成形材料をより
能率的に加熱すると共に、溶融した成形材料を金
型キヤビテイ内の各部に万遍なく行き渡るように
供給する前後に於て、上記金型を急速に加熱及び
冷却し、しかも上記加熱動作及び冷却動作を適
切、且つ能率的に切換え得るように構成して、製
品の細孔やひび割れ、又は歪等を減少させて成形
精度を高めると共に、成形時間を大幅に短縮する
ことができる合成樹脂成形装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

而して、上記目的を達成するために、本発明者
が開示した上記合成樹脂成形装置に於て、 金型の熱を吸収して樹脂溶融シリンダ又は射出
シリンダ内に放熱すること、及び樹脂溶融シリン
ダ、射出シリンダ及び／又は他の熱源の熱を吸収
して金型を加熱することを得るヒートポンプと、
上記金型の温度を検知する温度センサと、溶融し
た樹脂の温度を検知する温度センサと、上記両温
度センサの出力に応じて上記ヒートポンプの作動
を制御する装置とを設けた合成樹脂成形装置によ
つて達成される。

〔作用〕

而して、上記の如く構成することにより、成形
材料をより能率的に加熱することができると共
に、加熱されて溶融した上記成形材料が金型キヤ
ビテイ内の各部に万遍なく行き渡るように供給さ
れた後、上型が下方に向かつて移動して下型に型
締めを行なう際には、上記金型が急速に冷却さ
れ、しかも上記加熱動作及び冷却動作が適切、且
つ能率的に行なわれるので、製品の細孔やひび割
れ、又は歪等が防止され、成形精度が高められる
と共に、成形時間が大幅に短縮される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつゝ本発明の詳細を具体的
に説明する。

第１図は、本発明にかかる合成樹脂成形装置の
一実施例を示す説明図、第２図は、そのヒートポ
ンプ装置の構成を示す説明図である。

第１図及び第２図中、１は合成樹脂成形装置、
２はスクリユウ式押出装置、３は射出シリンダ装
置、４は射出成形用金型装置、５は上記各装置を
一括して制御する数値制御装置を含む制御装置で
ある。

スクリユウ式押出装置２は、シリンダ６、スク
リユウ７、ブレーカープレート８、金網９、誘電
子（高周波誘導加熱用励磁コイル）１０，１０、
樹脂温度検出装置１１，１１、チエツクバルブ１
２、材料補給器１３、コンパクタ１４、モータ１
５、エンコーダ１６、上記スクリユウ７を回動す
るモータ１７、上記モータ１７の位置及び／又は
回転数を検知するエンコーダ１８、インバータ１
９、上記シリンダ６の外周面を覆う熱交換用の熱
媒導管２０、上記熱交換用の熱媒導管２０の温度
を検出する熱媒導管温度検出装置２１及び上記樹
脂温度検出装置１１，１１、熱媒導管温度検出装
置２１で検出された温度を電気信号に変換する変
換器２２から構成されている。

射出シリンダ装置３は、この実施例装置の場
合、各射出工程毎に所定量の成形材料の供給を受
け入れ射出が行なえるように構成したものであ
り、シリンダ２３、シリンダヘツド２４及び２
６、隔壁２５、ピストン２７，２８、ピストンロ
ツド２９、自動弁３０，３１、ノズル３２、誘電
子（高周波誘導加熱用励磁コイル）３３及びイン
バータ３４から成り、成形材料を受け入れて充填
し、そして射出するシリンダ２３、シリンダヘツ
ド２４及びピストン２７とによつて形成される空
間の容積は、精密に金型キヤビテイの容積と一致
するよう製作されている。

射出成形用金型装置４は、テーブル３５、ガイ
ド軸３６，３６、固定盤３７、ナツト３８，３
８、取付板３９、断熱板４０、受板４１、スペー
サブロツク４２、ブツシユ４３、型バルブ４４、
下型４５、誘電子（高周波誘導加熱用励磁コイ
ル）４６，４６、上型４７、誘電子（高周波誘導
加熱用励磁コイル）４８，４８、ガイド受板４
９，４９、上型取付板５０、送りねじ５１、モー
タ５２、モータブラケツト５３、スライダ５４、
スライダ受板５５、スライダガイド板５６、エン
コーダ５７、インバータ５８、ヒートパイプ５
９、上記ヒートパイプ５９の温度及び両型４５及
び４７の温度を検出する温度検出装置６０及び上
記温度検出装置６０で検出された温度検出値を電
気信号に変換する変換器６１から構成されてお
り、そして、６２はヒートポンプである。

上記ヒートポンプ６２は第２図に示す如く構成
されており、６３はコンプレツサ、６４はヒー
タ、６５は減圧弁、６６乃至７２は切換弁であ
る。

而して、スクリユウ式押出装置２のモータ１７
のシヤフト１７ａには、スクリユウ７の後端部が
接続されており、上記モータ１７の回動に伴つて
スクリユウ１７が回動し、この際、上記スクリユ
ウ１７の位置及び／又は回転数はエンコーダ１８
によつて検出される。

スクリユウ７はシリンダ６内に回動自在に設け
られており、材料補給器１３から供給される成形
材料であるプラスチツクのペレツトを加熱部に送
り出すと同時にその際生じる剪断熱により上記成
形材料を加熱し、加熱部で加熱、加圧されて可塑
状となつた成形材料をシリンダ６からチエツクバ
ルブ１２を介して射出シリンダ装置３の定量射出
用のシリンダ２３内に押出すものである。

上記シリンダ６の先端部には、多数の孔を有す
るブレーカプレート８及びこれに保持された金網
９が設けられ、これによつて成形材料の流れを均
一にし、成形材料をよく混練して加熱を均一化す
るものである。

材料補給器１３はシリンダ６の上部に取付けら
れ、成形材料であるプラスチツクのペレツトをシ
リンダ６内に密閉状態でコンパクタ１４及びモー
タ１５により圧縮供給するものであり、上記モー
タ１５の回転数はエンコーダ１６によつて検出さ
れる。

また、上記シリンダ６はその外周面が熱交換用
の熱媒導管２０で覆われると共に、誘電子（高周
波誘導加熱用励磁コイル）１０，１０がシリンダ
６内にスクリユウ７を囲繞して複数個設けられて
おり、上記シリンダ６の外周面を覆う熱交換用の
熱媒導管２０と、誘電子１０，１０とによつて加
熱部を構成している。

而して、上記熱交換用の熱媒導管２０内を循環
する熱媒の加熱作用と、上記誘電子１０，１０に
図示されていない電源装置からインバータ１９を
介して電力が供給されることによる生じる誘導加
熱作用とによつてシリンダ６が加熱され、成形材
料は上記シリンダ６の外周面からの熱伝導によつ
て加熱される。

一方、上記誘電子１０，１０によつて加熱され
たシリンダ６内の成形材料の温度は樹脂温度検出
装置１１，１１によつて検出され、変換器２２に
よつて電気信号に変換されて制御装置５に入力さ
れ、一方、熱交換用の熱媒導管２０の温度は熱媒
導管温度検出装置２１によつて検出され、変換器
２２によつて電気信号に変換された後制御装置５
に入力される。

而して、成形材料が材料補給器１３からシリン
ダ６内に供給されと共に、モータ１７の駆動によ
つてスクリユウ７が回動すると、上記成形材料は
シリンダ６の加熱部に送り出され、ここで加熱、
加圧されて流動化され、更にシリンダ６の先端部
分に設けられたブレーカプレート８及び金網９を
通り、チエツクバルブ１２を介して定量射出用シ
リンダ２３内に注入される。

上記射出シリンダ装置３は、シリンダ２３内に
摺動自在にピストン２７及び２８が設けられ、シ
リンダ２３の中央部には隔壁２５が設けられ、両
端開口部にはそれぞれシリンダヘツド２４及び２
６が取付けられている。ピストンロツド２９は隔
壁２５に形成された孔２５ａに摺動自在に嵌込ま
れ、上記ピストンロツド２９の一端にはピストン
ロツド２７が取付けられ、他の一端にもピストン
２８が取付けられている。更に、上記シリンダヘ
ツド２４にはノズル３２が取付けられている。

而して、シリンダ２３はその外周部に設けられ
た誘電子３３にインバータ３４を介して図示され
ていな電源装置から電力が供給されてシリンダ２
３が加熱され、また、ピストン２８は、シリンダ
２３の外部に取付けられた自動弁３０，３１を介
して図示されていない油圧ユニツトから油圧が供
給され、上記シリンダ２３内を図中左右方向に摺
動する。

射出シリンダ装置３の動作は、各サイクルの初
期にはピストン２７，２８はそれぞれシリンダ２
３内の右側の移動終端にあり、溶融した成形材料
がチエツクバルブ１２を介してシリンダ２３内に
注入されるのに同期して、図示されていない油圧
ユニツトから自動弁３０を介してピストン２８の
右方に油圧が供給され、同自動弁３０を介してピ
ストン２８の左方が図示されていない油タンクに
通じ、上記ピストン２８がピストンロツド２９及
びピストン２７と共に図中左方移動終端等所定位
置迄移動し、成形材料の吸入が行なわれる。

次に、自動弁３０，３１が切換えられると、ピ
ストン２７，２８が図中右方向の移動終端迄移動
し、成形材料を射出成形用金型装置４のキヤビテ
イ内に射出する。

射出成形用金型装置４の下型４５は、内部に誘
電子４６，４６を有し、テーブル３５上に取付板
３９、断熱板４０、受板４１、スペーサブロツク
４２及びブツシユ４３を介して固定されている。

また、ノズル３２からの溶融した成形材料の通
路が受板４１及びブツシユ４３内に設けた型バル
ブ４４を介して上型４７、下型４５間に形成され
るキヤビテイ内に通じるように設けられている。

射出成形用金型４の上型４７は、テーブル３５
上に立てられたガイド軸３６，３６の上端にナツ
ト３８，３８で取付けられた固定盤３７と、上記
固定盤３７に設けたねじ孔に螺合する送りねじ５
１と、一端に回動自在に設けた上型取付板５０を
介して昇降自在に取付けられており、また、モー
タ５２はそのシヤフト５２ａに送りねじ５１が取
付けられ、且つ固定盤３７上に立設し、スリツト
を有するスライダガイド板５６にモータブラケツ
ト５３を介してスライダ５４及びスライダ受板５
５に摺動自在に取付けられる。

また、上型４７は、モータ５２の駆動による送
りねじ５１の回動で送りねじ５１に螺合した固定
盤３７のねじ孔に沿つて送りねじ５１が移動する
ことにより、ガイド軸３６，３６を案内して所定
の位置間を昇降するものであり、下型４５に重ね
合わせた位置で所望の成形品を得る金型キヤビテ
イを形成する。

更にまた、下型４５及び上型４７の内部には誘
電子４６，４６及び４８，４８が複数個設けられ
ると共に、その外周部には熱交換用の熱媒導管５
９が設けられている。上記誘電子４６，４６及び
４８，４８にはインバータ５８を介して図示され
ていない電源装置から電力が供給されて上記下型
４５及び上型４７が誘導加熱される。

また、ヒートポンプ６２の切換弁６６乃至７２
は、それぞれ制御装置５によつて開閉制御が行な
われるように構成されている。

而して、ヒートポンプ６２がスクリユウ式押出
装置２のシリンダ６を加熱する場合には、制御装
置５がヒートポンプ６２の切換弁６７，６８及び
７２を閉じ、切換弁６６，６９，７０及び７１を
開くので、コンプレツサ６３で圧縮された高温高
圧の熱媒がシリンダ６の外周面を覆う熱交換用の
熱媒導管２０に循環供給されて上記シリンダ６が
加熱される。シリンダ６を加熱した熱媒は上記シ
リンダ６を加熱することにより熱媒自身の温度が
奪われて低温となり、更に減圧弁６５を通過する
ことにより低温低圧となる。熱媒は更に切換弁７
０、熱交換用の熱媒導管５９及び切換弁７１を経
て射出成形金型４の下型４５及び上型４７を冷却
し、次いでコンプレツサ６３により再び圧縮され
る。

また、射出成形用金型４の下型４５及び上型４
７を加熱する場合には、制御装置５がヒートポン
プ６２の切換弁６６，６９及び７１を閉じ、切換
弁６７，６８，７０及び７２を開くので、コンプ
レツサ６３で高温高圧に圧縮された熱媒が上型４
７及び下型４５の外周面を覆う熱交換用の熱媒導
管５９に循環供給されて上記両型４５及び４７が
所定の加熱温度迄加熱される。両型４５及び４７
を加熱した熱媒は上記両型４５及び４７を加熱す
ることにより熱媒自身の温度が奪われて低温とな
り、切換弁７０から減圧弁６５を通過することに
より低温低圧となる。然る後、ヒータ６４で熱せ
られて高温となり、切換弁６８を経てコンプレツ
サ６３により再び圧縮される。

なお、この際ヒータ６４の代りに又はヒータ６
４と共に、シリンダ６を熱源とすることもある。

而して、本発明かかる合成樹脂成形装置１によ
つて加工が行なわれる場合には、粒状或いは粉状
の成形材料が材料補給器１３からシリンダ６に供
給されると、モータ１７が駆動して上記成形材料
がシリンダ６の加熱部に送り出されると共に、シ
リンダ６の加熱部に設けられた誘電子１０，１０
にインバータ１９を介して図示されていな電源装
置から交流電流が供給され、シリンダ６に渦電流
を発生させ、誘電加熱によりこれを発熱させる。
更に加熱温度によつては、上記に加えてヒートポ
ンプ６２の熱交換用の熱媒導管２０内を循環する
熱媒によつて上記シリンダ６が加熱される。

而して、上記誘電子１０，１０及び熱媒によつ
て加熱されたシリンダ６内の成形材料の温度及び
上記熱交換用の熱媒導管２０の温度は、樹脂温度
検出装置１１，１１及び熱媒導管温度検出装置２
１によつて検出され、それぞれの検出値は変換器
２２によつて電気信号に変換された後制御装置５
に入力される。

上記制御装置５はシリンダ６内の成形材料の熱
分布及び保有全熱量を計算し、これらを予め定め
られた理想的な温度分布及び成形材料が保有すべ
き全熱量と比較し、両者間に偏差が認められた場
合には、上記偏差分が消失せしめられるように誘
電子１０，１０への電流供給量及びヒートポンプ
６２の熱媒循環量等をコンプレツサ６３のモータ
をインバータ制御等することにより制御すると共
に、スクリユウ７を駆動するモータ１７を同様に
インバータ制御等により制御して、上記スクリユ
ウ７の位置及び／又は回転数を制御して、常時シ
リンダ６内の成形材料の温度が最適な温度に保た
れるようにする。

溶融した成形材料がチエツクバルブ１２を介し
てシリンダ２３内に注入され、然る後、ピストン
２７，２８によつて上記成形材料が射出成形用金
型装置４のキヤビテイに射出される。

この時、両型４５及び４７内に設けられた誘電
子４６，４６及び４８，４８にはインバータ５８
を介して図示されていない電源装置から電力が供
給されて下型４３及び上型４５が加熱されてお
り、更に熱交換用の熱媒導管５９に高温高圧の熱
媒が供給されて上記両型４５及び４７が所定の加
熱温度迄加熱される。

モータ５２及びエンコーダ５７の制御により、
上型４７が下方に向かつて移動して下型４５上に
型締めを行ない、溶融した成形材料を加熱された
金型キヤビテイ内に注入した後、上記誘電子４
６，４６及び４８，４８への電流の供給を停止
し、次いで熱交換用の熱媒導管５９に低温低圧の
熱媒が供給され、上記両型４５及び４７が冷却さ
れて成形加工が行なわれる。

〔発明の効果〕

本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
よるときには、成形材料をより能率的に加熱する
ことができると共に、加熱されて溶融した上記成
形材料が金型キヤビテイ内の各部に万遍なく行き
渡るように供給する前後に於て、上記金型を急速
に加熱及び冷却し、しかも上記加熱動作及び冷却
動作を適切、且つ能率的に切換えるので、製品の
細孔やひび割れ、又は歪等が防止され、成形精度
が高められると共に、成形時間が大幅に短縮され
るのである。

なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
でなない。即ち、例えば、本実施例に於ては、金
型の熱を吸収し、樹脂溶融シリンダ内に放熱し得
るように構成したが、上記樹脂溶融シリンダに加
え射出シリンダ装置３のシリンダ２３にも放熱し
得るように構成してもよい。また、加熱装置とし
て誘電子を使用したが、上記誘電子に限定されず
他の公知の加熱装置が利用できるものである。そ
の他、スクリユウ子押出装置２の構成、シリンダ
６及び両型４５，４７の外周面への熱交換用の熱
媒導管２０及び５９の配置の仕方、各部の様式及
び制御の仕方等は本発明の目的の範囲内で自由に
設計変更できるものであつて、本発明はそれらの
総てを包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる合成樹脂成形装置の
一実施例を示す説明図、第２図は、そのヒートポ
ンプ装置の構成を示す説明図である。 １……合成樹脂成形装置、２……スクリユウ式
押出装置、３……射出シリンダ装置、４……射出
成形用金型装置、５……制御装置、６……シリン
ダ、７……スクリユウ、８……ブレーカプレー
ト、９……金網、１０……誘電子、１１……樹脂
温度検出装置、１２……チエツクバルブ、１３…
…材料補給器、１４……コンパクタ、１５，５２
……モータ、１６，１８，５７……エンコーダ、
１９，３４，５８……インバータ、２０，５９…
…熱交換用の熱媒導管、２１，６０……ヒートパ
イプ温度検出装置、２２……変換器、２３……シ
リンダ、２４，２６……シリンダヘツド、２５…
…隔壁、３０，３１……自動弁、３２……ノズ
ル、３５……テーブル、４２……スペーサブロツ
ク、４４……型バルブ、４５……下型、４７……
上型、６２……ヒートポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性の成形材料を補給器からシリンダ内
   に供給し、これを回転自在に支承したスクリユウ
   によつて上記シリンダの加熱部に送り、加熱、加
   圧されて可塑状となつた成形材料を上記シリンダ
   の先端部に設けたノズルから押し出すスクリユウ
   式押出装置と、上記スクリユウ式押出装置のノズ
   ルから可塑状となつた成形材料をシリンダチユー
   ブ内に受け入れ、これをシリンダヘツドに設けた
   ノズルから所定量を精密に制御した所定量として
   射出する射出シリンダ装置と、互いに結合して所
   望のキヤビテイを成形する少なくとも二つの金型
   と、それらの金型を接離させる装置とから成り、
   上記射出シリンダ装置のノズルから可塑状となつ
   た成形材料を上記金型間に形成されるキヤビテイ
   内に受け入れ形成する射出成形用金型装置と、予
   め定められたプログラムに従い、上記スクリユウ
   式押出装置、射出シリンダ装置及び射出成形用金
   型装置の作動を制御する制御装置とからなる合成
   樹脂成形装置に於て、 金型の熱を吸収して樹脂溶融シリンダ又は射出
   シリンダに放熱すること、及び樹脂溶融シリン
   ダ、射出シリンダ及び／又は他の熱源の熱を吸収
   して金型を加熱することを得るヒートポンプと、 上記金型の温度を検知する温度センサと、 溶融した樹脂の温度を検知する温度センサと、 上記両温度センサの出力に応じて上記ヒートポ
   ンプの作動を制御する装置と、 を設けたことを特徴とする上記の合成樹脂成形装
   置。