JPH06328532A

JPH06328532A - 射出成形方法およびその射出成形機の射出装置

Info

Publication number: JPH06328532A
Application number: JP14141493A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kitaichi; 敏北市; Hidetoshi Kimoto; 英俊木元
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】樹脂成形において、射出率を精密かつ正確に
制御でき、かつ大きな保圧力を長時間設定でき保圧設定
の条件幅を広くできるようにする。【構成】射出工程では前後用電気モータ５１の回転運
動をボールネジ４５とボールネジナット４３とにより直
線運動に変換してスクリュウ１５を前進させ、保圧工程
では保圧シリンダＡ５７によるスクリュウ１５の押圧力
で保圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂の射出成形方法お
よびその射出成形機における射出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の射出成形方法に用いられる射出成
形機における射出装置は、大別して油圧式のものと電動
式のものとに分けられる。

【０００３】図４は油圧式の射出装置の従来例を示した
ものである。加熱シリンダ１７は外周に巻き付けられた
電熱ヒータにより加熱されている。スクリュウ１５は油
圧モータ２１により歯車列２２を介して回転させられ
る。またスクリュウ１５は射出シリンダ２３内の射出ラ
ム２５により上記加熱シリンダ１７の内部で前進、後進
が可能である。上記加熱シリンダ１７、油圧モータ２
１、射出シリンダ２３は基台３０上に組み付けられてい
て、基台３０はシフトシリンダ３１によりガイド２９上
で前後に動かされる。

【０００４】成形作業の開始時にシフトシリンダ３１に
より基台３０が前進し、加熱シリンダ１７の先端のノズ
ル１９が金型のスプルーブッシュに押し付けられる。ホ
ッパ１１に投入された樹脂は、ホッパ開口部１３を経て
スクリュウ１５の根元付近に導入され、スクリュウ１５
の回転による摩擦熱と、加熱シリンダ１７からの熱によ
り溶融・混練されつつ、スクリュウ溝によって加熱シリ
ンダ１７の前部に送られる。加熱シリンダ１７の前部に
溶融樹脂が貯るにつれて、溶融樹脂の圧力がスクリュウ
１５に対する反力となるので、スクリュウ１５は射出ラ
ム２５と共に後ろに押戻される。この工程を通常、計量
工程と呼んでいる。

【０００５】この計量工程が終わると、射出工程が始ま
り、２７のポートＡから射出ラム２５に油圧が加えられ
るのでスクリュウ１５は前進する。スクリュウ１５の前
進により加熱シリンダ１７の前部に貯っていた溶融樹脂
がノズル１９から押し出され、金型のスプルーブッシュ
を経てキャビティに射出される。

【０００６】スクリュウ１５の前進速度と断面積の積を
射出率と呼ぶが、この射出率により単位時間当りに射出
される樹脂量が決まる。成形対象物の形状などにより射
出工程中の射出率を変化させる必要があるが、油圧式射
出装置においては上記したようにスクリュウ１５は射出
ラム２５により駆動されるので、射出工程中の射出率を
変化させるには、２７のポートＡに加える油量を制御す
ることにより行なう。また射出工程中、樹脂が狭い通路
を通過する時の流動抵抗がスクリュウ１５の先端に樹脂
圧として加わるので、射出ラム２５には上記スクリュウ
先端の樹脂圧に打ち勝つための油圧が必要となる。なお
図４で２８はポートＢで、スクリュウ１５を後退させる
時、油圧を加えるためのポートである。

【０００７】次に図５を用いて電動式の射出装置の従来
例について説明する。この場合スクリュウ１５の駆動源
が油圧でなく電気モータの回転力である点が異なる。

【０００８】先ず成形作業の開始時にシフトモータ３２
が回転して、ボールネジ３３、ナット３４により基台３
０が前進して、加熱シリンダ１７の先端のノズル１９が
金型のスプルーブッシュに押し付けられる。

【０００９】まず計量工程の説明をする。回転用電気モ
ータ３５に直結されたプーリ３７がタイミングベルト３
９を経てプーリ３８を駆動し、プーリ３８にスプライン
軸で連結されたスクリュウ１５を回転する。以上のスク
リュウ回転装置は第１移動台４１上に組み付けられてお
り、第１移動台４１はガイドバー４２上を前後に移動可
能である。スクリュウ１５の回転により、ホッパー１１
から供給された樹脂は油圧式の場合と同様に溶融して加
熱シリンダ１７の前部に貯る。

【００１０】つぎに射出工程の説明をする。前後用電気
モータ５１によりプーリ４８、タイミングベルト４９、
プーリ４７を経て駆動される１対のボールネジ４５とボ
ールネジナット４３があって、ボールネジナット４３は
上記第１移動台４１に固定されているので、前後用電気
モータ５１が回転すると第１移動台４１とともにスクリ
ュウ１５が前進し、ノズル１９から金型に樹脂を射出す
る。

【００１１】射出工程が終ると次の射出のための計量工
程が始まるが、この時加熱シリンダ１７の前部に貯る樹
脂圧の反力により上記第１移動台４１は後退する。この
時、ボールネジナット４３も後退するが、ボールネジの
場合は摩擦係数が小さくまたリード角も大きいのでボー
ルネジ４５は上記ナット４３の後退につれて、前進時と
逆方向に回転させられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで射出成形にお
いては、成形品の形状、要求される表面性、成形樹脂の
物性、等を考慮して射出工程中に射出率を変化させる必
要がある。その必要性を満足するため、油圧式射出装置
においても電動式射出装置においても射出率を変化させ
るためにスクリュウの前進速度を制御する制御装置を付
属させているのが通常である。

【００１３】図６はその様子を示したもので、横軸はス
クリュウ前進距離を、縦軸はスクリュウ前進速度を示
す。実線は作業者が、予め上記制御装置に与えるスクリ
ュウ前進速度の設定値である。

【００１４】図６において実線の設定値は、たとえばス
クリュウ前進距離Ｓ₁からＳ₂まではスクリュウ前進速度
Ｖ₁で射出することを要求している。

【００１５】油圧式射出装置においては、スクリュウ速
度は油圧シリンダに流入する油の流量で決定される。し
かし外乱要因として、ピストン、スクリュウ、樹脂等の
慣性、各種の摩擦抵抗、樹脂の流動抵抗、等があり、油
の流量は、加えられた油圧と上記外乱要因の帰還量とで
決定される。しかもこれらの外乱要因の帰還量はスクリ
ュウ前進速度により変化するので、如何に精密に油圧制
御をおこなっても設定値からのスクリュウ前進速度のず
れが生ずるのは避けられない。この結果、射出率は一点
鎖線で示すように変化し、実線の設定値とは大きな差を
生ずる。このように射出率を正確に制御できないのが油
圧式射出装置の欠点である。

【００１６】一方、電動式射出装置においては、プーリ
４７はタイミングベルト４９を介してプーリ４８により
駆動されているので、プーリ４７の回転速度は前後用電
気モータ５１の回転速度に正確に比例する。ボールネジ
４５のリードはもちろん一定値であるからボールネジナ
ット４３の前進速度、すなわちスクリュウ１５の前進速
度は前後用電気モータ５１の回転速度に正確に比例す
る。したがって射出率の正確な制御は、前後用電気モー
タ５１の回転速度を正確に制御することで得られる。

【００１７】さらに前後用電気モータ５１には普通ＡＣ
サーボモータを用いるが、ＡＣサーボモータの場合は積
算回転数を計算することが容易である。上記した電動式
射出装置のスクリュウ前進機構では前後用電気モータ５
１の積算回転数を計数すれば、スクリュウ１５の前進距
離を算出することが容易であるから、ＡＣサーボモータ
の回転数制御装置に上記スクリュウ１５の前進距離をフ
ィードバックすることにより、スクリュウ１５の前進位
置に対応して射出率を変化させることが容易に可能であ
る。

【００１８】以上に説明したように電気式射出装置にお
ける射出率の制御は油圧式射出装置に較べて遙かに精度
よく制御することができる。

【００１９】ところが電気サーボモータの場合は長時間
に亘って大きい回転力を維持することができないという
問題があって、これが成形工程上以下に述べるような欠
点となる。

【００２０】射出工程中は樹脂の流動抵抗に打ち勝つ推
力をスクリュウに与えないとスクリュウは前進しない
が、射出が終ってスクリュウが前進を止めてもさらに数
秒〜数１０秒の間、上記推力を維持し続ける必要があ
る。これを保圧工程と称している。電動式射出装置の場
合、スクリュウの推力の源は当然サーボモータの回転力
である。駆動源であるサーボモータの回転力が上記した
ように長時間にわたって維持できないとなると、長時間
にわたる保圧を要する成形作業には使うことができな
い。したがって電動式射出装置はスクリュウ速度の制御
性に優れているという長所はあるが、保圧力が比較的小
さい成形作業か、もしくは保圧時間が短い成形作業にし
か使えないという欠点がある。

【００２１】本発明は上記の従来の射出装置の問題点を
解決するもので、スクリュウ速度の制御性に優れている
のみならず、長時間にわたる保圧工程を可能にする射出
装置を提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、電気駆動源により前進するスク
リュウの推進力で溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出
し、油圧駆動源によるスクリュウの押圧力でキャビティ
内の樹脂を保圧するようにして射出成形するものであ
る。

【００２３】さらに、上記の電気駆動源としてはサーボ
モータの回転力を、油圧駆動源としては油圧シリンダの
油圧力を用いることが好ましい。

【００２４】また、本発明の射出成形機の射出装置は、
電気駆動源により前進するスクリュウの推進力で溶融樹
脂を金型のキャビティ内に射出する手段と油圧駆動源に
よるスクリュウの押圧力でキャビティ内の樹脂を保圧す
る手段とを備えるものである。

【００２５】さらに、本発明の射出成形機の射出装置
は、電気サーボモータの回転力を直線運動に変換するこ
とによりスクリュウを前進させる電気式スクリュウ前進
手段と、油圧シリンダの油圧力によりスクリュウを前進
させる油圧式スクリュウ前進手段とを備え、射出工程中
は上記電気式スクリュウ前進手段でスクリュウを前進さ
せ、保圧工程では上記油圧式スクリュウ前進手段で保圧
を加えるものである。

【００２６】さらに本発明の射出成形機の射出装置は、
電気サーボモータの回転力によりボールネジとボールネ
ジナットを相対的に回転させ、上記ボールネジとボール
ネジナットの相対運動で生ずる推力を利用してスクリュ
ウを前進させる電気式スクリュウ前進手段と、油圧シリ
ンダの油圧力によりスクリュウを前進させる油圧式スク
リュウ前進手段とを備え、射出工程中は上記電気式スク
リュウ前進手段でスクリュウを前進させ、保圧工程では
上記油圧式スクリュウ前進手段で保圧を加えるものであ
る。

【００２７】さらに本発明の射出成形機の射出装置は、
基台と、基台上のガイドバーに案内される第１移動台と
第２移動台と、上記第１移動台に取り付けられたスクリ
ュウ回転手段と、上記第１移動台と第２移動台との間を
連結する回転運動・直線運動変換手段と、上記回転運動
・直線運動変換手段を駆動する電気サーボモータと、上
記第２移動台と基台との間を連結する油圧手段とよりな
るものである。

【００２８】さらに本発明の射出成形機の射出装置は、
基台と、基台上のガイドバーに案内される第１移動台
と、上記第１移動台に取り付けられたスクリュウ回転手
段と、上記第１移動台と基台との間を連結する回転運動
・直線運動変換手段と、上記回転運動・直線運動変換手
段を駆動する電気サーボモータと、上記ガイドバー上の
ネジ部との係合を離接可能な割ナットと、上記割ナット
と上記第１移動台とを連結する油圧手段とよりなるもの
である。

【００２９】

【作用】上記のように構成された本発明によれば、溶融
樹脂を金型のキャビティ内に射出する射出工程中は電気
サーボモータによる回転力のような制御が正確にできる
電気駆動源によってスクリュウを前進させるので、スク
リュウの前進速度の制御も正確にでき、射出率は精密か
つ正確に制御することが可能となり、またキャビティ内
の樹脂の保圧工程中は油圧シリンダのような余裕のある
油圧駆動源によってスクリュウを前進させて保圧力を得
ているので、保圧力の限度、保圧時間の制限がなくな
り、射出条件の選択の幅を広げることが可能となる。

【００３０】また電気駆動源の回転運動は、ボールネジ
機構のような回転運動・直線運動変換手段により直線運
動としてスクリュウに伝達しているので、スクリュウの
前進速度は正確に制御できる。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明による射出装置を示したもの
である。従来例の射出装置と同じ部品には同じ番号を用
いている。図１に示すように、基台３０上のガイドバー
４２には第１移動台４１と第２移動台５３とが前後運動
可能に支持されている。第１移動台４１上にはボールネ
ジナット４３が固定されているほかに、回転用電気モー
タ３５が固定されている。上記回転用電気モータ３５の
回転力は、プーリ３７、タイミングベルト３９を経てプ
ーリ３８に伝えられ、プーリ３８とスプラインで連結さ
れたスクリュウ１５を回転させる。第２移動台５３には
ボールネジ４５が軸受４６により回転自在に固定されて
いて、軸受４６はボールネジ４５のラジアル荷重とスラ
スト荷重を受ける。また第２移動台５３には前後用電気
モータ５１が固定されていて、その回転力はプーリ４
８、タイミングベルト４９を経てプーリ４７に伝えら
れ、ボールネジ４５を回転させる。さらに第２移動台５
３は接続ピン５４によりピストンロッド５５に接続され
ており、保圧シリンダＡ５７のポート５９、ポート６０
に加えられる油圧によりガイドバー４２に沿って前後に
移動する。

【００３２】計量工程の開始の前に保圧シリンダＡ５７
のポート６０に油圧を加えてピストン５６を後退させ、
第２移動台５３を後退させておく。つぎに回転用電気モ
ータ３５を回転させると、スクリュウ１５が加熱シリン
ダ１７の内部で回転を開始し、樹脂の可塑化・混練が始
まる。樹脂は従来例と同様にホッパー１１からホッパー
開口１３を経てスクリュウ１５の根元に供給される。可
塑化・混練された樹脂はスクリュウ溝に沿ってスクリュ
ウ先端に運ばれる。スクリュウ先端に樹脂が貯まるにつ
れて樹脂の圧力が高まるので、その反力を受けてスクリ
ュウ１５は加熱シリンダ１７に相対的に後退する。この
結果、第１移動台４１も後退することになるのでボール
ネジナット４３はボールネジ４５を回転させつつ後退し
て計量工程を終る。

【００３３】計量工程が終ると射出工程に移る。それに
は前後用電気モータ５１が回転を開始しボールネジ４５
を回転させるので、ボールネジ４５に嵌合しているボー
ルネジナット４３が第１移動台４１とともに前進し、し
たがってスクリュウ１５が前進する。スクリュウ１５の
前進速度は、従来例の電気式射出装置で説明したように
前後用電気モータ５１の回転速度に正確に比例する。ま
た本実施例でも前後用電気モータとしてＡＣサーボモー
タを用いるので、モータの積算回転数を計数することに
よりスクリュウ１５の前進距離を算出できるから、スク
リュウ１５に前進距離に応じて射出率を変化させること
は容易に可能である。

【００３４】射出工程が終ると保圧工程に移って、スク
リュウ１５は前進した位置のまま加熱シリンダ１７の先
端の樹脂に圧力を加え続ける。これにより金型のキャビ
ティ内に充満した樹脂が温度の低下とともに収縮する分
の樹脂量を補うのである。本実施例では保圧工程中の保
圧力は、保圧シリンダＡ５７のポート５９から加えられ
る油圧によりピストン５６が、ピストンロッド５５、接
続ピン５４を経て第２移動台５３を押圧することにより
与えられる。この時、ボールネジ４５がボールネジナッ
ト４３との間に逆回転しないように前後用電気モータ５
１にはブレーキが内蔵してあって、保圧工程中はブレー
キにより前後用電気モータ５１の回転をロックするよう
にしてある。

【００３５】射出工程が終ると次の射出のための計量工
程が始まるが、この時加熱シリンダ１７の前部に貯った
樹脂圧の反力により上記第１移動台４１は後退する。こ
の時には前後用電気モータ５１に内蔵されたブレーキを
解放しているので、前後用電気モータ５１は自由に回転
することができるようになっている。したがってボール
ネジ４５が前進時と逆方向に回転しつつボールネジナッ
ト４３が後退する。したがってスクリュウ１５も後退
し、１サイクルの射出作業を終る。

【００３６】（実施例２）図２は本発明の別の実施例を
示したものである。スクリュウ１５を回転させる機構は
実施例１と同じく第１移動台４１の上に組み付けられて
いて、その構造は実施例１と同じであるので説明を省略
する。第１移動台４１はガイドバー４２に案内されてい
るが、ガイドバー４２の一部にはネジ部６７が形成され
ている。

【００３７】実施例１と異なり、スクリュウ１５を前後
進させる前後用電気モータ５１を始めプーリ４８、プー
リ４９、ボールネジ４５は基台３０上に組み付けられて
いる。

【００３８】また実施例１と異なり、保圧シリンダＢ６
１は基台３０ではなく第１移動台４１に固定されてい
る。そして保圧シリンダＢ６１のピストンロッド６３の
延長上に割ナット６６が固定されている。割ナット６６
の矢視Ａ−Ａの断面図が図３である。図３に示すよう
に、割ナット６６の内部には油圧シリンダ７１が内蔵さ
れていて、ピストン７０が可動ネジ山６９を上記ガイド
バー４２の軸に垂直方向に前後進させ、可動ネジ山６９
を上記したガイドバー４２のネジ部６７との係合を離接
させる。

【００３９】成形作業の開始前に割ナット６６のポート
７３から油圧を加えて可動ネジ山６９とネジ部６７との
係合を外しておく。つぎに、保圧シリンダＢ６１のポー
ト６５から油圧を加えてピストン６２を保圧シリンダＢ
６１に対し復帰をさせておく。

【００４０】計量工程は実施例１と同様に行なわれるの
で説明を省略する。計量工程が終わり射出工程に入る
と、前後用電気モータ５１が回転を開始し、ボールネジ
４５、ボールネジナット４３によりスクリュウ１５を前
進させる。

【００４１】射出が終わり保圧工程に入ると、割ナット
６６のポート７２から油圧が加わりピストン７０により
可動ネジ山６９を前進させ、ガイドバー４２のネジ部６
７と可動ネジ山６９とを係合させる。つぎに保圧シリン
ダＢ６１のポート６４から油圧を加え、ピストン６２を
割ナット６６とに対し突っ張らせ、第１移動台４１を介
してスクリュウ１５に保圧力を加える。このときボール
ネジ４５とボールネジナット４３との間の回転が可能な
ように前後用電気モータ５１に内蔵されたブレーキを解
放しておく。

【００４２】実施例２においても前後用電気モータ５
１、回転用電気モータ３５にはＡＣサーボモータを用い
るから射出工程中の射出率は設定値に基づいて正確に制
御され、また保圧工程に入ると油圧により保圧力が加え
られるので、保圧力の値ならびに保圧時間を自由に選ぶ
ことができる。

【００４３】また、実施例１では保圧シリンダＡ５７の
保圧力はボールネジ４５とボールネジナット４３を介し
て加えられるから、保圧力の値はボールネジ４５とボー
ルネジナット４３の強度で制限されるが、実施例２では
保圧シリンダＢ６１の保圧力は直接第１移動台４１に加
わるので、実施例１のような保圧力の制限がない。

【００４４】なお、上記実施例では、ボールネジナット
４３を固定しボールネジ４５を回転させる機構について
説明したが、逆にボールネジを固定しボールネジナット
を回転させる機構に構成してもよい。

【００４５】さらに、上記実施例では、サーボモータの
回転力を直線運動に変換する回転運動・直線運動変換手
段としてボールネジ機構を用いたが、回転運動・直線運
動変換手段としては上記ボールネジ機構に限定されるも
のではない。例えばラックと歯車とでサーボモータの回
転力を直線運動に変換してもよい。

【００４６】

【発明の効果】上記したように本発明は、射出工程中の
スクリュウの前進は制御を正確に行なうことのできる電
気駆動源により行なうので射出率の精密な制御が容易で
あり、保圧工程中の保圧力は油圧駆動源の出力により行
なうので長時間の保圧が可能となり、射出条件の選択幅
が広がり、より精密かつ外観性の優れた樹脂成形品の射
出成形を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による射出成形機の射出装置の第１実施
例の断面図。

【図２】本発明による射出成形機の射出装置の第２実施
例の断面図。

【図３】図２の矢視Ａ−Ａにおける断面図。

【図４】従来例の油圧式射出装置の構成図。

【図５】従来例の電気式射出装置の構成図。

【図６】射出工程中のスクリュウ速度とスクリュウ前進
距離との関係を示す図。

【符号の説明】

１５スクリュウ１７加熱シリンダ３０基台３５回転用電気モータ４１第１移動台４２ガイドバー４３ボールネジナット４５ボールネジ５１前後用電気モータ５３第２移動台５７保圧シリンダＡ６１保圧シリンダＢ６６割ナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気駆動源により前進するスクリュウの
推進力で溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出し、つい
で油圧駆動源によるスクリュウの押圧力でキャビティ内
の樹脂を保圧してなる射出成形方法。
【請求項２】電気的回転力によりスクリュウを前進さ
せてなる請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】サーボモータの回転力を直線運動に変換
して前進させるスクリュウの推進力により溶融樹脂を金
型のキャビティ内に射出し、ついで油圧シリンダの油圧
力によるスクリュウの押圧力でキャビティ内の樹脂を保
圧してなる射出成形方法。
【請求項４】電気駆動源により前進するスクリュウの
推進力で溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出する手段
と油圧駆動源によるスクリュウの押圧力でキャビティ内
の樹脂を保圧する手段とを備えてなる射出成形機の射出
装置。
【請求項５】モータを電気駆動源としてなる請求項４
記載の射出成形装置。
【請求項６】電気サーボモータの回転力を直線運動に
変換することによりスクリュウを前進させる電気式スク
リュウ前進手段と、油圧シリンダの油圧力によりスクリ
ュウを前進させる油圧式スクリュウ前進手段とを備え、
射出工程中は上記電気式スクリュウ前進手段によるスク
リュウの推進力で溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出
し、保圧工程では上記油圧式スクリュウ前進手段で保圧
してなる射出成形機の射出装置。
【請求項７】電気サーボモータの回転力によりボール
ネジとボールネジナットを相対的に回転させ、上記ボー
ルネジとボールネジナットの相対運動で生ずる推力を利
用してスクリュウを前進させる電気式スクリュウ前進手
段と、油圧シリンダの油圧力によりスクリュウを前進さ
せる油圧式スクリュウ前進手段とを備え、射出工程中は
上記電気式スクリュウ前進手段によるスクリュウの推進
力で溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出し、保圧工程
では上記油圧式スクリュウ前進手段で保圧してなる射出
成形機の射出装置。
【請求項８】基台と、基台上のガイドバーに案内され
る第１移動台と第２移動台と、上記第１移動台に取り付
けられたスクリュウ回転手段と、上記第１移動台と第２
移動台との間を連結する回転運動・直線運動変換手段
と、上記回転運動・直線運動変換手段を駆動する電気サ
ーボモータと、上記第２移動台と基台との間を連結する
油圧手段とよりなる射出成形機の射出装置。
【請求項９】基台と、基台上のガイドバーに案内され
る第１移動台と、上記第１移動台に取り付けられたスク
リュウ回転手段と、上記第１移動台と基台との間を連結
する回転運動・直線運動変換手段と、上記回転運動・直
線運動変換手段を駆動する電気サーボモータと、上記ガ
イドバー上のネジ部との係合が離接可能な割ナットと、
上記割ナットと上記第１移動台とを連結する油圧手段と
よりなる射出成形機の射出装置。