JPH0976316A - 射出成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型かつ簡単な構造の装置で以って、射出、
型内圧保持の工程中も可塑化を可能としてショットサイ
クル時間を短縮し、かつ品質が向上せしめられた成形品
が得られる射出成形方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 射出スクリュを回転して樹脂を送りなが
ら加熱・可塑化し後進させて射出スクリュ先端部に溶融
樹脂を溜め、次いで射出スクリュを高速で前進させて、
溶融樹脂を射出ノズルから金型内に射出し、射出圧を保
持しながら金型内の樹脂を冷却固化するようにした射出
成形機の工程において、上記金型キャビティに樹脂を充
填した後の射出圧保持冷却工程のとき、金型キャビティ
の圧力を所定圧力に保持したまま射出スクリュを回転し
て樹脂を可塑化しながら後退、回転停止、前進樹脂押出
の動作を繰り返して、上記金型内に樹脂を補完する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型内に樹脂を充
填後の樹脂圧保持冷却工程中において樹脂の可塑化を可
能とする射出成形方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機の射出ユニットは、金型に樹
脂を充填し、その後の樹脂の収縮分を補充する圧力保持
作用と、樹脂を溶融可塑化する作用との２つの機能を備
えている。然るに、近年金型の内外の冷却技術が発達し
たことから、成形品重量の大きな厚肉成形品でもハイサ
イクル成形が実現しており、かかるハイサイクル成形に
おいては、厚肉成形品のひけや気泡を防止するため、成
形品が冷却されて、ある程度固まるまで射出保持圧を長
く加えておく必要がある。

【０００３】図４には従来の一般的な射出成形機の射出
ユニットの１例が示されている。この射出ユニット１０
においては、図６に示される射出工程ブロック図の工程
の順番に、射出シリンダ５内に往復動自在に設けられた
射出スクリュ６をスクリュ駆動モータ２６に連動される
油圧シリンダ８により前進して押出すことによって、射
出シリンダ５先端部５ｂに貯蔵されている溶融樹脂が、
金型２、３が型締めされて形成されたキャビティ３３内
にノズル５ａの射出口５ｃを介して射出される。その
後、射出スクリュ６の回転を止めたまま油圧シリンダ８
に油圧を加えて樹脂圧力を保持し、キャビティ３３内の
成形品（樹脂）を冷却し、ある程度樹脂が固まった時に
油圧シリンダ８の油圧を抜いて樹脂圧力を解放する。さ
らに続いて射出スクリュ６を回転し、樹脂原料の送り込
みと可塑化、射出シリンダ５先端部５ｂへの溶融樹脂貯
蔵の工程が始められる。

【０００４】図４に示されるような射出ユニット１０に
おいては、上記のように、成形品が冷却されてこれの樹
脂が固まるまで射出スクリュ６は可塑化の工程を行うこ
とができないので、成型の高速化の障壁となり、反面、
上記の点を解消して可塑化工程の時間を短縮するには、
射出スクリュ６及びシリンダ５が大型とならざるを得な
い。尚、図４において、１は固定型盤、４はベース、３
４はホッパである。

【０００５】上記のような要求に応える射出成形機とし
て、射出ユニットを可塑化スクリュ部と射出専用のプラ
ンジャ部とに分けたものが提供されている。かかる射出
成形機の１例を図５に示す。図５において、可塑化スク
リュ１３先端の樹脂溜め室５ｂと、射出加圧専用の射出
プランジャ１８先端の樹脂溜め室１５ａとの両室を連通
する樹脂通路１１が設けられ、同樹脂通路１１には逆流
防止弁１２が設けられている。ノズル１９内に形成され
た金型キャビティ３３への射出通路１９ａは射出専用の
射出プランジャ１８の先端の樹脂溜め室１５ａから直結
されている。

【０００６】しかして、上記可塑化スクリュ１３におい
て溶融可塑化した樹脂は、一旦射出プランジャ１８先端
の樹脂溜め室１５ａへ送り込まれる。そして、所要量の
樹脂が前記プランジャ１８先端の樹脂溜め室１５ａに溜
められると、油圧シリンダ１６と油圧ピストン１７とに
より作動されるプランジャ１８が前進して、この樹脂を
金型キャビティ３３内に射出する。射出後において、プ
ランジャ１８側の樹脂は逆流防止弁１２によって可塑化
スクリュ１３側へ逆流することを防止され、これによっ
て射出圧が保持される。

【０００７】図５に示される射出ユニットにおいては、
図７の工程順ブロック図に示されるように、可塑化スク
リュ１３は、射出、型内圧保持の工程中も、可塑化を行
うことができるので、これにより、ショットサイクル時
間を短縮することができる。

【０００８】しかしながら、図５に示される射出ユニッ
トにおいては、可塑化スクリュ１３と別置きの射出加圧
ピストン部は、堅牢かつ複雑な構造の押出シリンダ１
５、押出シリンダ１５の加熱装置、及び油圧シリンダ１
６、油圧ピストン１７等の油圧駆動機構、並びに制御装
置によって構成されており、構造が複雑で設置スペース
が大きく、高コストで、さらには、維持作業が複雑であ
る等の問題点を抱えている。かかる問題点に対処するた
め、一般の射出成形機の構造を殆ど変えずに、樹脂の可
塑化時間を長くして、しかも射出サイクルを短縮可能な
射出ユニットが特公平１−２８６９２号等で提案されて
いる。

【０００９】特公平１−２８６９２号に提案されている
可塑化制御方法の概略を図８の工程ブロック図を参照し
て説明すると、この射出成形機における射出成形の工程
は、可塑化時間よりも冷却時間の方が長い場合に、射出
・保圧後、射出・保圧完了時から作動する冷却時間設定
タイマーが満了するまでの時間に第１回目の可塑化を行
い、さらに型開が完了後の成型品取出工程の時間中に第
２回目の可塑化を行う。そしてこの２回目の可塑化は、
成形に必要な溶融樹脂量を予め設定した計量リミットス
イッチの作動で終了させる。

【００１０】この方法の特徴は、図８に示されるよう
に、射出ユニットの動力の出力時と型締シリンダの動力
の大出力時とが重ならぬように、可塑化工程を２回に分
けて設けたことである。即ち、第１回目の可塑化は型閉
保圧中に行い、第２回目の可塑化は型が開き、動力を必
要としない成形品取出工程に行って、充分に可塑化の時
間を採るようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図５に示されるような
射出ユニットを、可塑化スクリュ部と、射出及び加圧専
用のプランジャ部とに分けたものにあっては、ショット
サイクルの短縮は可能であるが、折れ曲がった樹脂通路
１１が設けられており、また、可塑化スクリュ部と別置
きの射出加圧プランジャ部においても、堅牢、複雑構造
のシリンダ、加熱装置や、強力な駆動機構及び制御装置
が必要であり、構造が複雑で設置スペースが大きく、ま
た高コストであり、さらには維持作業・色変え作業が複
雑化する。

【００１２】また、通常の射出成形機の構造のまま、可
塑化工程を２回に分けて設けた特公平１−２８６９２号
の射出成形方法は、射出量と射出シリンダ内の可塑化樹
脂の量とを合わせるのみであり、１種類の金型で多数の
成形品を同時に処理するため、多くの樹脂分岐通路を持
ち、多量の樹脂を必要とするような射出成形の場合、シ
ョートショットに対する樹脂補完ができず、また射出サ
イクルの短縮も困難である。

【００１３】本発明の目的は、小型かつ簡単な構造の装
置で以って、射出、型内圧保持の工程中も可塑化を可能
としてショットサイクル時間を短縮し、かつ品質が向上
せしめられた成形品が得られる射出成形方法及びその装
置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする手法は、射出シリンダ内
の射出スクリュを回転して樹脂を送りながら加熱・可塑
化し、同射出スクリュを後進させて射出スクリュ先端部
に溶融樹脂を溜め、次いで射出スクリュを高速で前進さ
せて、溶融樹脂を射出ノズルから金型キャビティに射出
し、射出圧を保持しながら金型キャビティ内の樹脂を冷
却固化した後、金型を開いて成形品を取り出すようにし
た射出成形機の工程において、上記金型キャビティに樹
脂を充填した後の射出圧保持冷却工程のとき、金型キャ
ビティの圧力を所定圧力に保持したまま射出スクリュを
回転して樹脂を可塑化しながら後退、回転停止、前進樹
脂押出の動作を繰り返して、上記金型内に樹脂を補完す
る射出成形方法にある。

【００１５】また上記手法を適用する装置としての第１
の手段は、射出シリンダ内の射出スクリュを回転して樹
脂を送りながら加熱・可塑化し、同射出スクリュを後進
させて射出スクリュ先端部に溶融樹脂を溜め、次いで射
出スクリュを高速で前進させて、溶融樹脂を樹脂通路を
経て射出ノズルから金型のキャビティに射出し、射出圧
を保持しながらキャビティ内の樹脂を冷却固化した後、
金型を開いて成形品を取り出すようにした射出成形装置
において、上記樹脂通路を開閉する開閉弁と、上記開閉
弁の下流側の樹脂通路内の樹脂圧力を検出する樹脂圧セ
ンサと、同樹脂圧センサからの樹脂圧力の検出信号が入
力され、同検出信号に基づき上記開閉弁に開閉信号を出
力するとともに、上記射出スクリュを駆動するスクリュ
駆動モータに射出スクリュの駆動信号を出力する制御装
置とを備えたことを特徴とする射出成形装置にある。

【００１６】上記方法及び第１の手段によれば、制御装
置からの制御により、射出シリンダ内の射出スクリュを
回転しながら後退させて樹脂を可塑化し、射出スクリュ
先端に溶融樹脂を溜め、射出スクリュを一気に前進させ
て、樹脂通路を通して金型のキャビティ内に射出充填す
る。そして、その後の射出圧保持冷却工程の際、金型キ
ャビティ内の圧力を保持したまま射出スクリュを回転し
樹脂を可塑化しながら後退、回転停止、前進の動作を１
回乃至複数回繰り返すことにより、金型内の樹脂を補完
する。

【００１７】これにより、樹脂のショートショット或い
は冷却収縮によって生じるひけ等の成形品の欠陥の発生
が防止される。また、上記圧力を保持しながら金型内の
樹脂を冷却固化した後、金型を開いて成形品を取り出す
金型開閉の作業中においても、射出スクリュは樹脂の可
塑化作業を継続することができる。

【００１８】要するに上記方法及び手段によれば、金型
側と射出シリンダ側とを接続する樹脂通路は、溶融樹脂
射出直後に閉じられ、射出ユニットにおいては、この時
点より独自に射出スクリュを回転して樹脂原料を取り込
み、これを加熱、溶融、可塑化するので、可塑化に充分
の時間をかけることができる。このように、射出スクリ
ュによる可塑化回転は、射出充填された成形品が冷却、
固化されるまで待つ必要がないので、ショットサイクル
時間を短縮することができる。

【００１９】また第２の手段は、上記第１の手段におい
て、上記制御装置が、樹脂射出後に上記開閉弁を一旦閉
じ、射出圧保持冷却工程時において、上記樹脂圧力が規
定保持圧力以下に低下したとき上記射出スクリュの回転
を停止するとともに上記開閉弁を開き、次いで上記射出
スクリュを前進せしめて樹脂を加圧し、上記樹脂圧力が
一定圧力を超えたとき上記開閉弁を閉じ、上記射出スク
リュを回転して可塑化せしめるように構成されたことに
ある。

【００２０】上記第２の手段によれば樹脂を射出後開閉
弁を一旦閉じ、射出圧保持冷却工程の途中で樹脂圧力が
必要な保持圧以下に低下したとき、射出スクリュの回転
を停止し、開閉弁を開き、射出スクリュを樹脂加圧のた
め前進し、樹脂圧が充分上昇したとき開閉弁を再び閉
じ、その後射出スクリュを回転して樹脂の可塑化をする
ように制御する。

【００２１】さらに本発明の第３の手段は、上記開閉弁
が、射出口側から射出スクリュ側への樹脂の逆流を阻止
する逆流防止弁により構成され、上記制御装置が、射出
圧保持冷却工程時において、上記射出スクリュを所定圧
力以下の低圧下で回転せしめて可塑化しながら後退せし
め、金型側の樹脂圧力が規定保持圧力以下に低下したと
き上記射出スクリュの回転を停止しこれを前進せしめて
樹脂を加圧し、樹脂圧力が一定圧力以上に上昇した後、
射出スクリュを再回転して樹脂を可塑化することを繰り
返し行わしめるように構成したことにある。

【００２２】上記手段によれば、射出後の圧保持冷却工
程の際において、射出スクリュを一定圧力以下の低圧下
で回転、後退して可塑化するが、このとき逆流防止弁の
作用で樹脂は射出スクリュ側に逆流せず金型側の樹脂圧
が保持される。そして、樹脂圧力が必要な樹脂保持圧以
下に低下したとき、制御装置は、射出スクリュの回転を
停止した後、これを前進して樹脂を加圧せしめ、樹脂圧
力が充分に上昇した後、射出スクリュを再回転して樹脂
を可塑化せしめる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施の第１形態
に係る射出成形機の射出ユニットの要部構成図であり、
図４に示される従来の射出ユニットの改良部分のみを示
したものである。

【００２４】図１において、３５は射出シリンダ、６は
同射出シリンダ３５内に往復動自在に嵌挿された射出ス
クリュ、３７はノズル筐体、３７ａは射出口、１は固定
型盤、２は固定金型、３は可動金型、３３は両金型２、
３により形成されるキャビティ、２９は射出シリンダ３
５加熱用のヒータである。

【００２５】上記射出シリンダ３５の先端の樹脂通路３
５ａには、同通路を開閉する回転式２方弁３６が設けら
れ、さらに同２方弁３６の下流側即ち射出口３７ａ側の
ノズル筐体３７内には上記樹脂通路３５ａに連通される
保圧チャンバ３８が形成されている。

【００２６】３９は上記保圧チャンバ３８内の樹脂圧力
Ｐを検出する樹脂圧センサ、３０は同センサ３９からの
樹脂圧力Ｐの検出信号が入力され、上記回転式２方弁３
６及びスクリュ駆動モータ２６等に制御信号を出力する
制御装置である。

【００２７】上記のように構成された射出ユニットを備
えた射出成形機の作用について説明する。上記射出成形
機における射出作業工程は、図３の射出ユニットの射出
工程ブロック図に示された通りである。上記射出シリン
ダ３５内の樹脂は、これに巻き付けられた加熱用ヒータ
２９により射出シリンダ３５を介して加熱され、射出ス
クリュ６の回転により溶融可塑化される。この樹脂を射
出シリンダ３５の先端に貯蔵し、金型２、３を型締め
後、回転を停止した射出スクリュ６を一気に前進させて
溶融樹脂を、樹脂通路に設けられた２方弁３６と保圧チ
ャンバ３８を通し、ノズル筐体３７の射出口３７ａから
押出し、金型のキャビティ３３内に射出充填する。

【００２８】樹脂の充填完了後、射出圧即ち図３の最高
保持圧を保持したまま、制御装置３０からの指令により
２方弁３６を回転して樹脂通路３５ａを閉じる。上記樹
脂圧センサ３９は保圧チャンバ３８内の圧力の検出信号
を制御装置３０に送る。同制御装置３０は射出圧保持冷
却工程の途中で樹脂圧力Ｐが徐々に下がって、必要保持
圧即ち図３の検出圧以下に低下したとき、スクリュ駆動
モータ２６に射出スクリュ６の回転停止の指令を出力
し、２方弁３６を開弁せしめる。さらに、上記制御装置
３０は、上記スクリュ駆動モータ２６を介して射出スク
リュ６を樹脂加圧のため前進させ、樹脂圧力Ｐが充分上
昇したとき、上記２方弁３６を再び閉じ、その後射出ス
クリュ６を回転して樹脂の可塑化を再開するように指令
制御する。

【００２９】上記樹脂の圧力を保持するための射出スク
リュ６の作動制御は、成形品（樹脂）を冷却し、ある程
度樹脂が固まる時まで続けられ、圧力保持の必要がなく
なった時点で上記作動制御が解かれた後は、２方弁３６
は閉じたままとなり、射出スクリュ６は可塑化を行い、
一方の型締シリンダ側においては、型開、成形品取出、
型閉、が行われる。

【００３０】上記のように、保圧チャンバ３８の樹脂圧
力Ｐが高い間は、２方弁３６により射出シリンダ３５側
との樹脂通路３５ａが閉じられるので、射出ユニットに
おいては、この時点には独自に射出スクリュ６を回転し
て樹脂原料を取り込み、これを加熱、溶融、可塑化し、
また、射出スクリュ６の後退により射出充填所要量の樹
脂の貯蔵をすることができ、従って、樹脂の可塑化に充
分の時間を採ることができる。従ってショットサイクル
時間を短縮することができる。

【００３１】上記のように、図１に示される射出ユニッ
トは、樹脂射出後の圧力保持冷却工程中に、射出スクリ
ュ６を回転して樹脂を可塑化したり、後退、回転停止、
前進の動作を複数回繰り返すことができるので、金型キ
ャビティ３３内の樹脂を確実に補完し、樹脂のショート
ショット或いは冷却収縮によって生じるひけ等の成形品
の欠陥の発生を防止することができる。

【００３２】上記のように、樹脂の圧力を保持しながら
金型キャビティ３３内の樹脂を冷却固化した後、金型を
開いて成形品を取り出すが、この金型開閉の作業中も射
出スクリュ６は樹脂の可塑化作業を継続することができ
る。

【００３３】図２には本発明の実施の第２形態が示され
ている。図２において、射出シリンダ４５の先端の樹脂
通路４５ａには、逆流防止弁４６及びノズル筐体３７に
保圧チャンバ３８が設けられている。同保圧チャンバ３
８が形成されるノズル筐体３７には、保圧チャンバ３８
内の樹脂圧力を検出する樹脂圧センサ３９を取り付けら
れ、これの検出信号が制御装置３０に入力するようにな
っている。尚、この場合は金型側に樹脂通路４５ａを遮
断するゲート弁４７を設けるのが望ましい。このゲート
弁４７は金型２、３を開いて成形品を取出すとき、樹脂
の通路を閉じて未固化の樹脂の流下を防止する作用をな
す。

【００３４】上記第２形態（図２）に係る射出成形機の
射出作業工程は、第１形態（図１）と同様であり、図３
の射出ユニットの射出工程順ブロック図に示した通りで
ある。ただし、この実施形態においては、図１に示され
る第１形態と異なり、樹脂の射出充填後、制御装置３０
からの指令なしで射出圧（図３の最高保持圧）を保持し
たまま、逆流防止弁４６により自動的に樹脂通路４５ａ
が閉じる。また、保圧チャンバ３８内の圧力Ｐが規定値
より低下して、樹脂圧センサ３９からの検出信号に基づ
く制御装置３０の指令で、射出スクリュ６により加圧樹
脂が押出される際にも、自動的に逆流防止弁４６が開
く。尚、この実施形態の場合は、射出スクリュ６による
サックバックを効かせることができないので、樹脂が洩
れぬようにするため、上記ゲート弁４７を装備すること
が必須となる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されており、
請求項１〜４の発明によれば、射出充填完了後直ちに射
出スクリュの回転が可能となるので、射出圧保持冷却工
程と可塑化とをラップして行うことができることによ
り、ショットサイクル時間を短縮でき、従来の一般的な
射出スクリュ、射出シリンダの構造を殆ど変えることな
く、またスクリュ回転数を増加することなく、ハイサイ
クル成形が可能となる。

【００３６】また、１つの金型で多数の成形品を同時に
処理するために多くの樹脂分岐通路を持ち、多量の樹脂
を必要とするような射出成形の場合でも、確実に樹脂の
補完ができるので、ショートショット発生の虞れはな
く、また冷却時の収縮に伴う成形品のひけの心配もな
い。要するに本発明によれば、コンパクトな装置で、コ
ストも殆ど増加せず、設置場所もメンテナンスも一般の
設備と同じ程度の装置で以って、高能率かつ良好な品質
の成形品が得られる射出成形装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る射出ユニットの
部分断面図。

【図２】本発明の実施の第２形態に係る射出ユニットの
部分断面図。

【図３】本発明の実施形態に係る射出ユニットの射出工
程ブロック図。

【図４】一般的な射出成形機の射出ユニットの平面断面
図。

【図５】従来の可塑と射出を分離した射出ユニットの断
面図。

【図６】図４に示される一般的な射出ユニットの射出工
程ブロック図。

【図７】図５に示される従来の射出ユニットの射出工程
ブロック図。

【図８】他の従来例の射出ユニットの射出工程ブロック
図。

【符号の説明】

２ 固定金型 ３ 可動金型 ５ 射出シリンダ ６ 射出スクリュ ３０ 制御装置 ３３ キャビティ ３５，４５ 射出シリンダ ３６ ２方弁 ３７ ノズル筐体 ３７ａ 射出口 ３９ 樹脂圧センサ ４６ 逆流防止弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出シリンダ内の射出スクリュを回転し
   て樹脂を送りながら加熱・可塑化し、同射出スクリュを
   後進させて射出スクリュ先端部に溶融樹脂を溜め、次い
   で射出スクリュを高速で前進させて、溶融樹脂を射出ノ
   ズルから金型キャビティに射出し、射出圧を保持しなが
   ら金型キャビティ内の樹脂を冷却固化した後、金型を開
   いて成形品を取り出すようにした射出成形機の工程にお
   いて、上記金型キャビティに樹脂を充填した後の射出圧
   保持冷却工程のとき、金型キャビティの圧力を所定圧力
   に保持したまま射出スクリュを回転して樹脂を可塑化し
   ながら後退、回転停止、前進樹脂押出の動作を繰り返し
   て、上記金型内に樹脂を補完することを特徴とする射出
   成形方法。
2. 【請求項２】 射出シリンダ内の射出スクリュを回転し
   て樹脂を送りながら加熱・可塑化し、同射出スクリュを
   後進させて射出スクリュ先端部に溶融樹脂を溜め、次い
   で射出スクリュを高速で前進させて、溶融樹脂を樹脂通
   路を経て射出ノズルから金型のキャビティに射出し、射
   出圧を保持しながらキャビティ内の樹脂を冷却固化した
   後、金型を開いて成形品を取り出すようにした射出成形
   機において、上記樹脂通路を開閉する開閉弁と、上記開
   閉弁の下流側の樹脂通路内の樹脂圧力を検出する樹脂圧
   センサと、同樹脂圧センサからの樹脂圧力の検出信号が
   入力され、同検出信号に基づき上記開閉弁に開閉信号を
   出力するとともに、上記射出スクリュを駆動するスクリ
   ュ駆動モータに射出スクリュの駆動信号を出力する制御
   装置とを備えたことを特徴とする射出成形装置。
3. 【請求項３】 上記制御装置が、樹脂射出後に上記開閉
   弁を一旦閉じ、射出圧保持冷却工程時において、上記樹
   脂圧力が規定保持圧力以下に低下したとき上記射出スク
   リュの回転を停止するとともに上記開閉弁を開き、次い
   で上記射出スクリュを前進せしめて樹脂を加圧し、上記
   樹脂圧力が一定圧力を超えたとき上記開閉弁を閉じ、上
   記射出スクリュを回転して可塑化せしめるように構成さ
   れた請求項２記載の射出成形装置。
4. 【請求項４】 上記開閉弁が、射出口側から射出スクリ
   ュ側への樹脂の逆流を阻止する逆流防止弁により構成さ
   れ、上記制御装置が、射出圧保持冷却工程時において、
   上記射出スクリュを所定圧力以下の低圧下で回転せしめ
   て可塑化しながら後退せしめ、金型側の樹脂圧力が規定
   保持圧力以下に低下したとき上記射出スクリュの回転を
   停止しこれを前進せしめて樹脂を加圧し、樹脂圧力が一
   定圧力以上に上昇した後、射出スクリュを再回転して樹
   脂を可塑化することを繰り返し行わしめるように構成さ
   れた請求項２記載の射出成形装置。