JPH10156902A - 射出成形機及び樹脂の射出圧力制御方法並びに樹脂の射出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の計量と射出制御を良好にする。 【解決手段】 計量工程で射出スクリュ４が所定位置に
後退すると、規制手段１６のストッパ部材１８が当接座
２０に当接して射出スクリュ４を所定位置に正確に止め
るので、溶融樹脂の計量精度が高められる。射出工程に
入る前に加圧減圧手段１０の油圧シリンダ１２を伸長さ
せてプランジャ１１を樹脂溜り部Ｔに突き出し、その容
積を縮小させて樹脂圧力を上昇させる。この作動によ
り、逆流防止弁３が後退して弁座４ａに密接する。充填
工程の終期に、加圧減圧手段１０の油圧シリンダ１２を
縮小させてプランジャ１１を引抜き方向に移動させる。
これによって樹脂の射出圧力が低下するので、サージ圧
が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂を金型のキャ
ビティに射出して製品に成形する射出成形機及びこの射
出成形機の射出工程における樹脂の射出圧力制御方法並
びに樹脂の射出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インラインスクリュ式の射出成形機とし
て図９に示すものが知られている（特開平６−３３５９
４号公報）。この射出成形機は、ノズル１を有する加熱
筒２に、先端に逆流防止弁３を備えた射出スクリュ４を
軸方向に移動自在に、かつ周方向に回転自在に挿入し、
その射出スクリュ４に、該射出スクリュ４を軸方向に移
動させる油圧シリンダ５と、射出スクリュ４を回転させ
る油圧モータ（図示せず）とを付設して成り、油圧シリ
ンダ５によって射出スクリュ４の後退に背圧をかけなが
ら射出スクリュ４を油圧モータで回転させることによ
り、樹脂を可塑化して射出スクリュ４とノズル１間の樹
脂溜り部Ｔに計量した後、射出スクリュ４を油圧シリン
ダ５で前進させて計量樹脂をノズル１から射出すること
ができるようになっている。

【０００３】なお、逆流防止弁３は、射出スクリュ４の
計量後退時に弁座４ａからスクリュヘッド４ｂ側に離れ
て樹脂溜り部Ｔへの樹脂の流動を自由にし、また射出ス
クリュ４の射出移動時に弁座４ａに移動・密接して樹脂
の逆流を防止する。また、射出工程における樹脂圧力
は、油圧シリンダ５の油圧回路に設けられた圧力制御弁
（図示せず）によって制御する。また、計量終了時に
は、油圧シリンダ５の油圧回路に設けられた切換弁の切
換えで油圧シリンダ５を作動ストロークの途中で止める
ことにより、射出スクリュ４の後退を停止させている。
射出スクリュ４には該射出スクリュ４の移動位置を検出
する位置センサが付設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の射出成形機
には次のような問題点がある。 （１） 射出工程における樹脂の圧力制御は、油圧回路
の圧力制御弁により油圧シリンダ５（射出スクリュ４）
の作動圧力を制御して行っているため、図１０に示すよ
うに、充填工程（速度制御）から保圧工程（圧力制御）
への切換点でサージ圧Ａが立ち、バリの発生原因とな
る。切換点を図１０で少し右に移動させると、サージ圧
が緩和されるが、ショートとなり、しかも各種の制御の
ばらつきにより、サージ圧のレベルが変化し、バリとシ
ョートが両方発生するという成形不具合が出る。

【０００５】（２） 樹脂溜り部Ｔの樹脂圧力を、圧力
制御弁により油圧シリンダ５と射出スクリュ４を介して
間接的に制御するため、圧力の制御精度と応答性が低
く、したがって製品の均質性が損われる。

【０００６】（３） 射出スクリュ４の射出移動時に、
逆流防止弁３前後の樹脂の差圧で逆流防止弁３を動かし
て弁座４ａに密接させる方式となっており、逆流防止弁
３が弁座４ａに密接するまでの時間差が大きく、逆流樹
脂量が変化するため、不良品を生産しやすい。

【０００７】（４） 計量終了時における射出スクリュ
４の停止は、切換弁の切換えで油圧シリンダ５をストロ
ーク途中で止めることにより行っているので、射出スク
リュ４を所定の位置に正確に停止させることが難しく、
この点でも成形不良を生じやすい。

【０００８】図９の射出成形機は、射出スクリュ４を移
動させる射出用駆動装置に油圧シリンダ５を用い、また
射出スクリュ４を回転させる回転用駆動装置に油圧モー
タを用いた油圧式となっているが、この他に、射出部材
としての射出スクリュ４を電動モータで回転させたり、
ねじ機構を介して移動させたりする電動式の射出成形機
や、成形に必要な材料を計量して加熱筒へ投入するフィ
ーダと、材料を加熱溶融する熱シリンダと、この材料を
押込み射出する射出プランジャとから成るプランジャ式
の射出成形機、材料の可塑化と射出を別々のプロセスで
行う、予備可塑化方式のプリプラ式射出成形機、或いは
２ステージプランジャプリプラ式射出成形機におけるト
ーピードタイプの加熱筒の代わりに、スクリュ押出機を
取り付けたスクリュプリプラ式射出成形機など、種々の
射出成形機が存在するが、程度に差こそあれ、上記
（１）〜（４）の問題点を有する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の１以上の課題を解
決するために、本発明に係る射出成形機は、ノズルを有
する加熱筒に、射出用駆動装置で作動させられて樹脂を
ノズルから射出する射出部材が挿入された射出成形機に
おいて、上記射出部材とノズル間の樹脂溜り部に、射出
部材の移動位置によって定まる樹脂溜り部の容積を変え
て樹脂圧を制御する加圧減圧手段を付設した構成とし
た。

【００１０】加圧減圧手段を、樹脂溜り部に出没自在に
加熱筒に設けられた加圧減圧用プランジャと、該加圧減
圧用プランジャを移動させる加圧減圧用駆動装置とを備
えた構成とすることができる。加圧減圧手段に、樹脂溜
り部の樹脂圧力を検出して加圧減圧用駆動装置のフィー
ドバック制御を可能にする圧力センサを付設することが
好ましい。射出部材を、射出プランジャ或いは射出スク
リュとすることができる。

【００１１】また、射出スクリュの先端に、射出スクリ
ュの計量後退時に弁座からスクリュヘッド側に離れて樹
脂溜り部への樹脂の流動を自由にし、また射出スクリュ
の射出移動時に弁座に密接して樹脂の逆流を防止する逆
流防止弁を設けることができる。射出部材に、該射出部
材の後退位置を任意に規制する規制手段を付設するとよ
い。

【００１２】また、本発明に係る樹脂の射出圧力制御方
法は、上記の構成とされた射出成形機の射出工程におい
て、射出樹脂の圧力を加圧減圧手段で制御する構成とし
た。この場合、加圧減圧手段による樹脂の圧力制御を、
射出工程における充填工程の終期から行うことができ、
また充填工程の終期に、樹脂溜り部の樹脂圧力を、加圧
減圧手段によって低下させことができる。

【００１３】圧力センサを備えた射出成形機において
は、加圧減圧手段による樹脂の圧力制御を、圧力センサ
で検出した樹脂圧力のフィードバック制御で行うことが
望ましい。また、前記構成の射出成形機において、加圧
減圧手段による樹脂の圧力制御を、射出部材の射出移動
位置に基づいて行うことができる。

【００１４】更に、本発明に係る樹脂の射出方法は、前
記構成の射出成形機において、樹脂溜り部の計量樹脂の
圧力を加圧減圧手段で高めて逆流防止弁を弁座に密接さ
せた後、射出スクリュを射出移動させて樹脂をノズルか
ら射出する構成とした。

【００１５】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図１ないし図７は本発明の
実施の形態を示す。なお、射出成形機の基本的な構造は
図９の従来の射出成形機と同一であるので、同一の符号
を付してその説明は省略する。

【００１６】図において符号１０は加圧減圧手段であ
る。加圧減圧手段１０は、射出スクリュ４の移動位置に
よって定まる樹脂溜り部Ｔの容積を変えて樹脂溜り部Ｔ
内の樹脂の圧力を射出スクリュ４とは別個に制御するも
のであり、加圧減圧用プランジャ１１と加圧減圧用油圧
シリンダ（加圧減圧用駆動装置）１２とから成る。

【００１７】加圧減圧用プランジャ１１は、樹脂溜り部
Ｔに開口して加熱筒２に形成されたシリンダ部４ｃに液
密に嵌挿されており、樹脂溜り部Ｔ内に出没自在であ
る。加圧減圧用油圧シリンダ１２は、そのピストンロッ
ドをプランジャ１１に一体に連結して加熱筒２側にブラ
ケット等で固定されている。

【００１８】加熱筒２の樹脂溜り部Ｔには圧力センサ１
３が取り付けられている。圧力センサ１３は樹脂溜り部
Ｔの樹脂圧力を検出するもので、前に述べた位置センサ
と共に制御装置１４に接続されており、圧力の検出信号
を制御装置１４に出力するようになっている。制御装置
１４は、圧力センサ１３の出力信号や位置センサの出力
信号に基づいて両油圧シリンダ５，１２の作動を制御す
るものである。

【００１９】また符号１６は規制手段である。規制手段
１６は、射出スクリュ４の後退停止位置を規制するもの
であり、射出スクリュ４に一体に固定された固定部材１
７のねじ孔１７ａにねじ構造のストッパ部材１８を螺着
し、そのストッパ部材１８をロックナット１９で固定部
材１７に固定して成る。ストッパ部材１８は、マシンボ
デー等に設けられた当接座２０に当接して射出スクリュ
４の後退を止めるもので、ロックナット１９を緩めて射
出スクリュ４の停止位置を調整することができるように
なっている。

【００２０】次に上記の構成とされた射出成形機の作用
を図６の流れ図にしたがって説明する。運転がスタート
して型締めが完了すると（ステップＳ１）、油圧シリン
ダ５が伸長して射出スクリュ４を図１で左に前進させ
（ステップＳ２）、ステップＳ３に移る。ステップＳ３
では保圧切換え条件が判断され、樹脂圧、つまり圧力セ
ンサ１３の出力信号によって充填工程から保圧工程に切
り換える場合はステップＳ４に、また射出スクリュ４の
移動位置、つまり位置センサの出力信号によって充填工
程から保圧工程に切り換える場合はステップＳ５にそれ
ぞれ移行する。

【００２１】ステップＳ４においては、現在圧力が予め
設定された設定圧力Ｐ（図７）に達したか否かが、また
ステップＳ５では、現在位置が予め設定された設定位置
Ｓ（図７）に達したかどうかが判断され、イエスの場合
はステップＳ６に移って保圧制御となる。この際、加圧
減圧手段１０の油圧シリンダ１２を縮小させてプランジ
ャ１１を引抜き方向に移動させる。これによって樹脂の
射出圧力が低下するので、図１０のようなサージ圧Ａが
立つことがない（図７参照）。

【００２２】このようにして保圧工程が完了すると圧抜
きとなる（ステップＳ７）。圧抜きは、射出スクリュ４
を後退させるか、加圧減圧用油圧シリンダ１２を縮小さ
せて樹脂溜り部Ｔからプランジャ１１を引抜き方向に移
動させて行う。必要があれば、両油圧シリンダ５，１２
を縮小させて圧抜きすることもできる。

【００２３】圧抜きが終るとステップＳ８に移り、計量
工程に入る。計量工程では油圧シリンダ５で射出スクリ
ュ４に背圧をかけた状態で射出スクリュ４を回転させる
ことは周知の通りである。必要があれば、計量中に、図
２に示すように、加圧減圧用油圧シリンダ１２を伸長或
いは縮小させて樹脂溜り部Ｔの樹脂圧力を微調整するこ
とができる。

【００２４】計量工程に入ると、射出スクリュ４が後退
端に到達したか否かが判断され（ステップＳ９）、後退
端に達すると計量完了となる（ステップＳ１０）。この
際、規制手段１６のストッパ部材１８が当接座２０に当
接して射出スクリュ４の後退を所定位置で正確に止める
ので、溶融樹脂の計量精度が高められる。計量完了状態
は図３に示す。

【００２５】次のステップＳ１１では加圧減圧手段１０
の油圧シリンダ１２が伸長してプランジャ１１を樹脂溜
り部Ｔに突き出し、その容積を縮小させて樹脂圧力を上
昇させる。この作動により、図４に示すように逆流防止
弁３が右に後退して弁座４ａに密接する（ステップＳ１
２）。

【００２６】次にステップＳ１３に移行し、加圧減圧手
段１０の油圧シリンダ１２を縮小させてプランジャ１１
を引抜き移動させる。これにより樹脂溜り部Ｔ内の樹脂
圧力が低下するので、ノズル１からの樹脂漏れが防止さ
れるようになる。なお、ノズル１は、図２ないし図４に
おいて金型のスプルブッシングに当接されていることは
言うまでもない。ステップＳ７で保圧完了となるまで
に、或いは保圧完了と同時に射出スクリュ４が前進端に
達して停止する（ステップＳ１５）。

【００２７】次にステップＳ１４に移り型開工程に入
る。そして金型が開かれて成形品が取り出されると、型
締工程に入り、以下次の成形工程がスタートする。

【００２８】ステップＳ２の射出工程では、ステップＳ
１２で逆流防止弁３が前以て弁座４ａに密接されている
ので、樹脂が逆流することがなく、したがって計量樹脂
の全量を射出して均質な成形品を得ることができる。

【００２９】図８は加圧減圧手段１０の加圧減圧用駆動
装置の他の例を示す。この駆動装置２２は、サーボモー
タ等の電動モータ２２ａと、この電動モータ２２ａによ
って伝動機構２２ｂを介して回転させられるナット部材
２２ｃとから成る。ナット部材２２ｃは加圧減圧用プラ
ンジャ１１のねじ部１１ａに螺合されており、電動モー
タ２２ａでナット部材２２ｃを回転させると、プランジ
ャ１１が軸方向に移動して樹脂溜り部Ｔの容積を変える
ようになっている。なお、電動モータ２２ａとナット部
材２２ｃはブラケット等で加熱筒２側に支持されてい
る。この加圧減圧手段１０は電気的に制御されるという
だけで、その機能及び使用方法は図１のものと同一であ
る。

【００３０】本発明は、前に述べたインラインスクリュ
式の電動射出成形機やプランジャ式射出成形機、プリプ
ラ式射出成形機、スクリュプリプラ式射出成形機等にも
適用することができる。プランジャで樹脂を射出する方
式の場合はそのプランジャが射出部材となる。

【００３１】また、圧力センサ１３は、加熱筒２の樹脂
溜り部Ｔの部分に設けられているが、場合によっては、
射出用駆動装置５或いは射出用駆動装置５と射出部材４
の間に周知のように設けることもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果を得ることができる。 （ａ） 充填工程から保在工程への切換えが不連続にな
る不具合を、保圧減圧手段を作動させることにより解決
することができる。 （ｂ） 成形品にあった最適な成形条件を選ぶことがで
き、特にバリやショートといった成形不具合を解消する
ことができる。 （ｃ） 樹脂圧力を加圧減圧手段によって直接制御する
ことができ、制御精度を高めることができる。 （ｄ） 射出部材の計量後退停止位置を規制手段で機械
的に定めることができるので、樹脂の射出量精度が向上
する。 （ｅ） 射出開始前に、加圧減圧手段で逆流防止弁を後
退させて弁座に予め密接させることができるので、計量
樹脂の全量をいつも正確に射出することができる。 （ｆ） 計量された樹脂を加圧減圧手段で加圧して樹脂
密度と溶融状態を一定にすることができ、常に安定した
成形が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る射出成形機の一実施例を示す断
面図である。

【図２】 計量工程における加圧減圧手段と射出スクリ
ュ等の状態を示す断面図である。

【図３】 計量完了状態を示す断面図である。

【図４】 加圧減圧手段による逆流防止弁の後退移動を
示す断面図である。

【図５】 加圧減圧手段の減圧作動状態を示す断面図で
ある。

【図６】 本発明に係る樹脂の射出圧力制御方法の一実
施例を示す流れ図である。

【図７】 本発明に係る樹脂の射出圧力制御方法を実施
した場合の射出工程の一例を示す図である。

【図８】 加圧減圧手段の他の例を示す図である。

【図９】 従来の射出成形機の断面図である。

【図１０】 従来の射出成形機の射出工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 加熱筒 ３ 逆流防止弁 ４ 射出スクリュ（射出部材） ４ａ 弁座 ５ 油圧シリンダ（射出用駆動装置） １０ 加圧減圧手段 １１ 加圧減圧用プランジャ １２ 加圧減圧用油圧シリンダ １３ 圧力センサ １６ 規制手段 １７ 固定部材 ２２ 加圧減圧用駆動装置 Ｔ 樹脂溜り部

フロントページの続き (72)発明者 柿本 雅樹 新潟県長岡市城岡２丁目５番１号 株式会 社新潟鉄工所長岡工場内 (72)発明者 吉沢 行雄 新潟県長岡市城岡２丁目５番１号 ニイガ タ・テクニカ株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルを有する加熱筒に、射出用駆動装
   置で作動させられて樹脂をノズルから射出する射出部材
   が挿入された射出成形機において、 上記射出部材とノズル間の樹脂溜り部に、射出部材の移
   動位置によって定まる樹脂溜り部の容積を変えて樹脂圧
   を制御する加圧減圧手段が付設されたことを特徴とする
   射出成形機。
2. 【請求項２】 加圧減圧手段は、樹脂溜り部に出没自在
   に加熱筒に設けられた加圧減圧用プランジャと、該加圧
   減圧用プランジャを移動させる加圧減圧用駆動装置とを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 【請求項３】 加圧減圧手段には、樹脂溜り部の樹脂圧
   力を検出して加圧減圧用駆動装置のフィードバック制御
   を可能にする圧力センサが付設されたことを特徴とする
   請求項２記載の射出成形機。
4. 【請求項４】 射出部材は、射出プランジャとされたこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の射
   出成形機。
5. 【請求項５】 射出部材は、射出スクリュとされたこと
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の射出
   成形機。
6. 【請求項６】 射出スクリュの先端に、射出スクリュの
   計量後退時に弁座からスクリュヘッド側に離れて樹脂溜
   り部への樹脂の流動を自由にし、また射出スクリュの射
   出移動時に弁座に密接して樹脂の逆流を防止する逆流防
   止弁が設けられたことを特徴とする請求項５記載の射出
   成形機。
7. 【請求項７】 射出部材に、該射出部材の後退位置を任
   意に規制する規制手段が付設されたことを特徴とする請
   求項１ないし６のいずれかに記載の射出成形機。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の射
   出成形機の射出工程において、射出樹脂の圧力を加圧減
   圧手段で制御することを特徴とする樹脂の射出圧力制御
   方法。
9. 【請求項９】 加圧減圧手段による樹脂の圧力制御を、
   射出工程における充填工程の終期から行うことを特徴と
   する請求項８記載の樹脂の射出圧力制御方法。
10. 【請求項１０】 充填工程の終期に、樹脂溜り部の樹脂
    圧力を、加圧減圧手段によって低下させることを特徴と
    する請求項９記載の樹脂の射出圧力制御方法。
11. 【請求項１１】 請求項３記載の射出成形機において、
    加圧減圧手段による樹脂の圧力制御を、圧力センサで検
    出した樹脂圧力のフィードバック制御で行うことを特徴
    とする樹脂の射出圧力制御方法。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし７のいずれかに記載の
    射出成形機において、加圧減圧手段による樹脂の圧力制
    御を、射出部材の射出移動位置に基づいて行うことを特
    徴とする樹脂の射出圧力制御方法。
13. 【請求項１３】 請求項６又は７記載の射出成形機にお
    いて、樹脂溜り部の計量樹脂の圧力を加圧減圧手段で高
    めて逆流防止弁を弁座に密接させた後、射出スクリュを
    射出移動させて樹脂をノズルから射出することを特徴と
    する樹脂の射出方法。