JPH06134827A - 射出成形機の射出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 射出装置における可塑化能力の低下を引起こ
すことなく安定した可塑化を実現することができる射出
方法および装置を提供すること。 【構成】 バレル１内周面とスクリューの後部域にあっ
てフライトを取除いたスクリュー軸間にプランジャリン
グ１２を前後移動可能に装着する。また、このプランジ
ャリング１２を往復動作させる駆動シリンダを設ける。
当該駆動シリンダ手段のプランジャ押込み側加圧室への
油圧回路には圧力制御弁４４を設けて材料供給完了後の
前記スクリューによる計量時に前記プランジャリングに
よる材料の保圧力を調整することによりスクリュー圧縮
部の可塑化状態を調整可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形機の射出方法お
よび装置に係り、特に可塑化状態の均一性を向上させる
射出成形機の射出方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の射出装置の断面図および計量工程
を示す断面図を図３および図４に示す。従来の射出装置
は、図３に示すように、先端部にノズル３を有し、外周
部に温度調節装置を有する円筒状のバレル１を備えてい
る。このバレル１は、金型の材料注入口にノズル３を臨
ませうるようにした配設されている。フィードホッパ１
０からバレル１内に送り込まれた樹脂は、モータ５によ
り回転駆動されるスクリュー２により材料供給部より圧
縮部へ移送され、圧縮部においてねじ溝の溝深さが漸減
するために徐々に圧縮作用を受ける。この過程で前記ス
クリューフライト２０間の樹脂はヒータ１１によるバレ
ル１の内壁面からの熱伝達と、前記スクリュー２の回転
作用による樹脂自身、および、該樹脂とバレル１もしく
は前記スクリュー２との間で生じる摩擦熱（剪断エネル
ギ）により、バレル１の内壁面に溶融したメルトフィル
ムが形成され、さらに前記スクリューフライト２０によ
り掻集され、スクリューフライト２０にメルトプールが
形成される。

【０００３】このように可塑化が促進される過程におけ
るバレル１内の樹脂はメルトフィルム、メルトプールお
よび未だ溶融点に達していないソリッドベッドの３つの
部分から構成されている。これらがスクリュー２の回転
に伴い、さらに前方に移送される間に連続的なヒータ１
１からの加熱とスクリュー２による回転作用とで未溶融
部分（ソリットベッド）を溶融部分（メルト）に変換
し、前記スクリュー２の計量部では未溶融部分がなく、
かつ、均質な溶融可塑化樹脂を得ようとするものである
（図４）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、射出成形機
は可塑化計量動作中にスクリュー２の回転により溶融樹
脂をスクリューヘッド１６部前部に排出、貯留しながら
スクリュー２は後退する。即ち、有効スクリュー長さ
（ホッパ口１０ａ中心からスクリューフライト先端部ま
での長さ）がスクリュー２の後退とともに短くなる。し
たがって、同一計量工程の樹脂であるにもかかわらず溶
融過程に差が生じ、前記スクリューヘッド１６部前部に
貯留された樹脂の温度は均一にならない。

【０００５】また、スクリュー２は一般的にホッパ１０
下より、供給部、圧縮部、計量部と３つの機能を果たす
様、スクリュー溝形状および寸法の異なる部分から構成
されている。前記スクリュー２の後退は供給部の有効長
の減少となるため、スクリュー圧縮部への搬送および送
り込み力の低下となり、この結果、可塑化能力の低下、
不安定可塑化（これはスクリュー後退速度が不安定とな
る）を引き起こすという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来の問題点に着目
し、特に射出装置における可塑化能力の低下を引起こす
ことなく安定した可塑化を実現することができる射出方
法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る射出成形機の射出方法は、バレル内周
面とスクリューの後部域にあってフライトを取除いたス
クリュー軸間にプランジャリングを前後移動可能にして
材料の供給をなすとともに、前記スクリューによる計量
操作時に前記プランジャリングに材料押込み力を付与さ
せ、この押込み力を可変として押込み保圧力を調整可能
としたものである。

【０００８】また、本発明に係る射出装置は、バレル内
周面とスクリューの後部域にあってフライトを取除いた
スクリュー軸間にプランジャリングを前後移動可能に装
着するとともに、このプランジャリングを往復動作させ
る駆動シリンダを設け、当該駆動シリンダ手段のプラン
ジャ押込み側加圧室への油圧回路には圧力制御弁を設け
て材料供給完了後の前記スクリューによる計量時に前記
プランジャリングによる材料の保圧力を調整することに
よりスクリュー圧縮部の可塑化状態を調整可能としたも
のである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、可塑化計量時にスクリュー
ヘッド部前部に樹脂を貯留していくとスクリューは後退
するが、このときプランジャリングには保圧力が与えら
れ、スクリューの可塑化計量時のスクリュー後退に伴う
材料の送り込み力の低下を阻止することができる。この
作用により、スクリューの可塑化能力を低下させること
がなくなり、安定した可塑化を発揮させることができ
る。この保圧力は、任意に設定可能であり、したがっ
て、１本のスクリューでスクリュー圧縮部の可塑化状態
に対する効果を調整することができる。また、プランジ
ャリングによる往復動作によりバレル内に供給する材料
の供給量は任意に設定することが可能となっているの
で、成形品のサイズに合わせて樹脂の滞留時間を調整す
ることができ、樹脂の物性低下や不良等を減少させるこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明に係る射出成形機の射出方法
および装置を図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明に係る射出成形機の射出制御
装置の一実施例を示している。この図に示すように、射
出装置のバレル１は、先端部にノズル３を突出し、後部
上面には材料投入ホッパ１０を付設している。このバレ
ル１は材料樹脂を溶融したのち、ノズル３より射出した
金型４のキャビティに注入するもので、バレル１の外周
にはこれを加熱するバンドヒータ１１を巻回し、されに
これにスクリュー２を回転自在に内挿してある。スクリ
ュー２は材料樹脂を捏和しながら溶融する捏和機構と、
溶融した樹脂を押圧する射出機構とを兼ねるもので、そ
れ自身前進、回転、後退するものである。

【００１２】バレル１には射出シリンダ６が付帯してお
り、内部に前後摺動自在に設けられたピストン６ａとピ
ストンロッド６ｂの後端側はブロック７に固着されてい
る。一方、前記したスクリュー２は後端部、すなわち従
来のスクリューの計量ゾーンに相当する部分のスクリュ
ーフライトを除去したスクリュー軸部８を介してモータ
５に直結され回動可能となっている。また、可塑化計量
時にスクリューヘッド１６部前部に貯留した樹脂圧によ
ってスクリュー軸部８ａが軸心方向に移動し、モータ５
に対してスクリュー軸部８ａの後退時の押圧力がかから
ないように２分割にて使用されたプレート（図示せず）
がスクリュー軸部８の後端部に係合してあり、押圧力を
規制している。さらに、射出シリンダ６はスクリュー２
の前後進方向の動きを生じさせるものである。なお、射
出シリンダ６はピストン６ａを中心に左側の加圧室６Ｌ
と右側の加圧室６Ｒに分けられる。

【００１３】本実施例では、図１に示すように全長にわ
たって連続したねじ山を設けたいわゆるフルフライト型
スクリュー（図４）（これは、なじ溝の溝深さが樹脂供
給側から可塑化樹脂吹出側の方向に進につれて一定の材
料供給部、樹脂吹出側方向に進むにつれて漸減する圧縮
部、および一定の計量部からなる）のうち、材料供給部
のスクリューフライト２０を取除いた構成にしてある。
こうしてスクリュー２はフライト２０を有したスクリュ
ー軸部８ａとフライト２０を取除いたスクリュー軸部８
（以下連結杆８という）から構成されている。

【００１４】また、スクリュー２の後部域でバレル１と
連結杆８間に端尺円筒形状を有したプランジャリング１
２が同軸的、かつ、前後摺動可能に設けられており、プ
ランジャリング１２の前進移動によってフィードホッパ
口１０ａを塞ぐことができ、さらに、フライトを有した
スクリュー部８ａの後退移動させることによってフィー
ドホッパ口１０ａを開口することができるように構成さ
れている。一方、前記ブロック７の後端にはプランジャ
リング用シリンダ１３が設置されており、内部に前後摺
動自在に設けられたピストン１３ａと、前記プランジャ
リング１２の後端とにそれぞれプランジャリング用連結
杆１３ｂが固着している。前記プランジャリング用連結
杆１３ｂは連結杆８と同軸的、かつ、連結杆８の外周面
と摺動自在に配設されている。ここで、射出シリンダ６
と同様にプランジャリング用シリンダ１３もピストン１
３ａを中心に左側の加圧室１３Ｌと右側の加圧室１３Ｒ
に分けられる。ここで符号４は金型を示す。

【００１５】また、射出シリンダ６、プランジャリング
用シリンダ１３、およびモータ５の駆動制御手段が設け
られている。まず、射出シリンダ６には、２連ポンプ３
０からの油圧を流量制御弁３２を介して供給するように
しており、流量制御された油圧は分岐回路を介して２位
置方向制御弁３４、および３位置方向制御弁３６を介し
て射出シリンダ１３の任意の加圧室６Ｌ、６Ｒに油圧を
作用させ、あるいはタンクへの接続をなすようにしてい
る。また、射出シリンダ１３は前記スクリュー２による
計量操作時には方向制御弁３４、３６によって両加圧室
６Ｌ、６Ｒをタンク開放するように切換えるが、このと
き、スクリュー２が受ける背圧を制御するために、背圧
を発生させる加圧室６Ｒのタンク接続回路の途中に背圧
制御弁３８を設けている。この背圧制御弁３８は設定圧
を任意に調整できる可変リリーフ弁によって構成されて
いる。更に、前記３位置方向制御弁３６はその切換え位
置（ｂソレノイド駆動）により前記モータ５への油圧供
給回路を開くようになっており、前記流量制御弁３２に
より回転数を制御するようにしている。

【００１６】前記プランジャリング１２を駆動するシリ
ンダ１３に対しては２連ポンプ３０の一方の吐出回路に
設けた２位置方向制御弁（ポンプ圧供給・遮断弁）４０
によって油圧を供給可能としており（ａソレノイド駆
動）、シリンダ１３の加圧室１３Ｌ、１３Ｒへの供給回
路部に設けた２位置方向制御弁（加圧室切換え制御弁）
４２によっていずれかの加圧室１３Ｌ、１３Ｒへ油圧を
作用させ、他方はタンク開放するようにしている。この
プランジャリング用シリンダ１３に対するポンプ３０か
らの油圧供給回路にはタンクへの分岐回路を設けてお
り、この分岐回路には圧力制御弁４４を介装し、特にプ
ランジャリング１２への押込み操作時に押込み力を所定
の圧力に設定できるようにしている。このため圧力制御
弁４４は可変リリーフ弁によって構成され、プランジャ
リング１２の押込み力を調整可能としている。

【００１７】なお、前記射出シリンダ６およびモータ５
に対する油圧供給回路の途中には圧力制御弁４６を設
け、過負荷時のライン保護を図っている。

【００１８】このように構成された射出成形機の射出工
程は次のようになる。図２は射出工程のバレル１の断面
構造を示している。

【００１９】計量工程の前段階でスクリュー２は前進限
にあり、プランジャリング１２はフィードホッパ口１０
ａを閉塞している（図２（１））。この状態ではフライ
ト２０が取除かれた連結杆８の外周部分には１ショット
分の樹脂材料が充填されている（余裕代δ）。計量操作
はスクリュー２を回転させるとともに、背圧制御を同期
して行うようにしており、このためポンプ圧供給・遮断
弁４０のａソレノイドを駆動し、２連ポンプ３０を分離
する。また３位置方向制御弁３６のｂソレノイドを駆動
してモータに圧油を供給する。このときモータ５の回転
数は流量制御弁３２により調整され、トルクはライン圧
保護用の圧力制御弁４６をローディング圧に設定してお
く。これによりモータ５が起動させてスクリュー２は回
転を開始する。同時に、加圧室切換え制御弁４２のａソ
レノイド駆動をなし、プランジャリング用シリンダ１３
の加圧室１３Ｒ側に圧油を導入してプランジャリング１
２に押込み力Ｆpを作動させる。この押込み力Ｆpは圧力
制御弁４４によって設定され、これは成形材料の種類、
成形条件、および成形状態により実験等により設定値を
定められる。

【００２０】スクリュー２の回転によって可塑化が進み
スクリューヘッド１６部前部に樹脂を貯留していくとス
クリュー２は後退する。これが射出ストロークＳt分後
退移動した時点で停止され、計量工程が完了する（図２
（２））。この間、プランジャリング１２には押込力Ｆ
pを継続作用させておく。したがって、スクリュー２の
後退に伴う樹脂材料の送り込み力の低下がプランジャリ
ング１２の押込み力によって防止され、可塑化能力の低
下がなくなり、可塑化状態の安定化が実現されるのであ
る。そして、スクリューヘッド１６の前部蓄積される樹
脂温度も均一化することができる。

【００２１】上記計量工程の終了後に射出シリンダ６の
駆動を行って射出をなすが、これは３位置方向制御弁３
６をａソレノイド駆動により加圧室６Ｒに油圧を供給す
ることにより行われる。そして、同時にプランジャリン
グ１２に対する保圧力を解除するのである。この射出・
保圧完了した時点で、樹脂材料の供給工程に入るが、こ
れはプランジャリング用シリンダ１３を駆動し、プラン
ジャリング１２を後退限位置まで移動させ、フィードホ
ッパ１０からバレル１内へ樹脂を落下供給する（図２
（３））。落下した樹脂は、フィードホッパ口１０ａの
下部に堆積するものの、従来からあったスクリューフラ
イトがないため、山積となったままとなる。そこで、プ
ランジャリング用シリンダ１３の加圧室１３Ｒに圧油を
導入してプランジャリング１２を前進させ、フィードホ
ッパ口１０ａ下部の山積樹脂を前方に押圧してバレル１
内周面と連結杆８間の空間部に第１回目の供給押込みに
よる充填を行なう（図２（４））。押圧後は、加圧室１
３Ｌに圧油を導入してプランジャリング１２を再度後退
させる（図２（５））。こうした動作を１〜数回行なっ
てフィードホッパ口１０ａの下部の樹脂の山積現象を防
止しつつ、材料供給部に樹脂を充填させるのである（図
２（６））。これにより初期状態に復帰し、以後計量工
程、射出工程、材料供給工程を繰り返す。このようなプ
ランジャリング１２の前後摺動動作によりバレル１内に
供給する樹脂量を調整することができ、プランジャリン
グの押込みストロークを検出することにより、成形品の
大きさに合わせて樹脂の滞留時間を調整することでき、
樹脂の物性低下、不良等を減少させることができるので
ある。

【００２２】このように、上記実施例によれば、計量工
程でプランジャリング１２の押込み力Ｆpを調整するこ
とにより、可塑化能力を低下させることがなくなるとと
もに、１本のスクリュー２でスクリュー圧縮部の可塑化
状態に対する効果を調整することができる。すなわち、
押込み力の強弱を調整することで圧縮工程での可塑化状
態を調整することができるのである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、バレル内周面とスクリューの後部域にあってフライ
トを取除いたスクリュー軸間で、短尺円筒形状を有した
プランジャリングを前記スクリュー軸と同軸的、かつ、
前後摺動可能に設けたことにより、可塑化計量、スクリ
ュー後退にともなう樹脂の送り込み力の低下をプランジ
ャリングの押圧力を作用させることで可塑化能力を低下
することなく安定化できる。さらに、スクリューヘッド
部前部に貯留される樹脂の温度も均一することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出装置の構成図であ
る。

【図２】実施例の射出工程の説明図である。

【図３】従来の射出装置の断面図である。

【図４】従来の計量工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ バレル ２ スクリュー ３ ノズル ５ モータ ６ 射出シリンダ ８ 連結杆 １０ フィードホッパ １１ ヒータ １２ プランジャリング １３ プランジャリング用シリンダ １６ スクリューヘッド ３０ ２連ポンプ ３２ 流量制御弁 ３４ ２位置方向制御弁 ３６ ３位置方向制御弁 ３８ 背圧制御弁 ４０ ２位置方向制御弁（ポンプ圧供給・遮断
弁） ４２ ２位置方向制御弁（加圧室切換え制御
弁） ４４ 圧力制御弁 ４６ 圧力制御弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バレル内周面とスクリューの後部域にあ
   ってフライトを取除いたスクリュー軸間にプランジャリ
   ングを前後移動可能にして材料の供給をなすとともに、
   前記スクリューによる計量操作時に前記プランジャリン
   グに材料押込み力を付与させ、この押込み力を可変とし
   て押込み保圧力を調整可能としたことを特徴とする射出
   成形機の射出方法。
2. 【請求項２】 バレル内周面とスクリューの後部域にあ
   ってフライトを取除いたスクリュー軸間にプランジャリ
   ングを前後移動可能に装着するとともに、このプランジ
   ャリングを往復動作させる駆動シリンダを設け、当該駆
   動シリンダ手段のプランジャ押込み側加圧室への油圧回
   路には圧力制御弁を設けて材料供給完了後の前記スクリ
   ューによる計量時に前記プランジャリングによる材料の
   保圧力を調整することによりスクリュー圧縮部の可塑化
   状態を調整可能としたことを特徴とする射出成形機の射
   出装置。