JPH11123746A - 射出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル部での樹脂圧を、樹脂
と接触せずに測定する射出シリンダを提供するにある。 【解決手段】 ヒータ(10)を有しスクリュ
(2)との協働によって樹脂を混練・溶融・射出し得る加
熱筒(1)と、その先端に設けられるノズル()との間にロ
ードセル(1a)を介設し、ロードセル(1a)は加熱筒(1)の
先端に固定し、ノズル(1b)はロードセル(1a)に固定する
ことにより、ノズル(1b)にかかる樹脂圧を上記ロードセ
ル(1a)に発生する剪断歪みに基づいて検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機に用いる射
出装置に関する。さらに詳しくは、樹脂と接触する事な
くノズルにかかる射出時及び計量時の樹脂圧を検出でき
る射出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形では、１回の射出工程（１ショ
ット）においてその最初から最後まで樹脂圧が均一なこ
とが、得られる射出成形品の密度が一定となる点から好
ましく、従って、射出工程及び計量工程における樹脂圧
を検知・制御する構成が必要となる。

【０００３】従来、電動射出成形機ではスクリュの後端
にロードセルを設け、スクリュにかかる樹脂圧の反力を
このロードセルにて検知し、これに基づいて指令圧力と
なるようにサーボモータの速度又はトルクをフィードバ
ック制御する制御機構を採用していた。一方、油圧射出
成形機の場合は、油圧シリンダに圧力センサを設け、ス
クリュにかかる樹脂圧の反力をこの圧力センサにて検知
し、これに基づいて指令圧力となるように油圧シリンダ
をフィードバック制御する制御機構を採用していた。

【０００４】しかしながら、上記いずれの制御機構で
も、スクリュに作用する樹脂圧反力を検出しており、計
量時にスクリュ自身のネジ作用による後退方向の力が発
生するので、これが誤差となる。しかもその差は一定で
はなく、いろいろな要因で変動するため、樹脂圧を一定
に制御できないという問題があった。

【０００５】また、上記のような反力を検知せず、スク
リュ先端部の樹脂圧を直接圧力センサで検出する方法が
あるが、温度ドリフト等の小さなセンサを用いる必要が
あり高価となる。しかも、センサ自身が樹脂と直接接す
るため、この部で樹脂が滞留し易く、樹脂替えにも問題
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ノズル部で
の樹脂圧を樹脂と接触せずに測定する射出装置を提供す
るにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして本願『請求項
１』にかかる発明によれば、『ヒータ(h2)を有しスクリ
ュ(2)との協働によって樹脂を混練・溶融・射出し得る
加熱筒(1)と、該加熱筒(1)の先端に設けられるノズル(N
1)とを備え、該ノズル(N1)の外側でかつ該ノズル(N1)と
上記加熱筒(1)との間にロードセル(L1)を介設し、上記
ロードセル(L1)を加熱筒(1)に固定し、上記ノズル(N1)
を上記ロードセル(L1)に固定することにより、ノズル(N
1)に及ぼす加熱筒(1)内の樹脂圧を上記ロードセル(L1)
に発生する歪みに基づいて検出するよう構成されてなる
射出装置(A1)』が提供される。

【０００８】また、本願『請求項２』にかかる発明によ
れば、『ヒータ(h2)を有しスクリュ(2)との協働によっ
て樹脂を混練・溶融・射出し得る加熱筒(1)と、該加熱
筒(1)の先端部内に収納されるノズル(N2)と、加熱筒(1)
内で該加熱筒(1)先端と上記ノズル(N2)との間に介設さ
れかつ加熱筒(1)内に保持されたロードセル(L2)とを備
えてなり、ノズル(N2)に及ぼす加熱筒(1)内の樹脂圧を
上記ロードセル(L2)に発生する歪みに基づいて検出する
よう構成されてなる射出装置(A2)』が提供される。

【０００９】本願『請求項１』にかかる射出装置（以
下、本願第１発明の射出装置という）(A1)において、加
熱筒(1)は、先端部をロードセル(L1)及びノズル(N1)の
取付けのために若干変更する以外は、当該分野で公知の
ものと同様な構成を有する。なお、上記加熱筒(1)は、
ロードセル(L1)及びノズル(N1)を取付ける加熱筒先端部
とそれ以外の加熱筒本体部とに接続可能に分離されてい
てもよい。

【００１０】本願第１発明の射出装置(A1)において、ロ
ードセル(L1)は、歪みを検出できるよう構成されたもの
が用いられる。このとき、剪断歪みを検出するものであ
ることが好ましいが別段これに限定されない。また、ノ
ズル(N1)の外側に配設するためには、ノズル(N1)を挿通
する中央孔が設けられたドーナツ形状のものが好ましい
が、別段これに限定されない。

【００１１】本願第１発明の射出装置(A1)において、ノ
ズル(N1)は、本体が加熱筒(1)先端に挿着できる形状
で、本体外周にはロードセル(L1)を押さえかつここに取
付けられるようにフランジ部(L1a)が設けられているも
のが好ましい。

【００１２】本願『請求項２』にかかる射出装置（以
下、本願第２発明の射出装置という）(A2)において、加
熱筒(1)は、先端部をノズル(N2)及びロードセル(L2)を
収納しかつこれらが脱落しない構成に若干変更する以外
は当該分野で公知のものと同様な構成を有する。なお、
上記加熱筒(1)は、ロードセル(L2)及びノズル(N2)を取
付ける加熱筒(1)先端部材(111)とそれ以外の加熱筒本体
部材とに接続可能に分離されていてもよい。

【００１３】本願第２発明の射出装置(A2)において、ロ
ードセル(L2)は、歪みを検出できるよう構成されたもの
が用いられる。この場合、圧縮歪みを検出するものであ
ることが好ましいが別段これに限定されない。また、後
述するノズル(N2)を挿通する中央孔が設けられ、加熱筒
(1)内又は先端部材(112)内に収納可能な外周を有するド
ーナツ形状のものが好ましいが別段これに限定されな
い。

【００１４】本願第２発明の射出装置(A2)において、ノ
ズル(N2)は、本体が加熱筒(1)先端に挿着できる形状で
かつ本体周囲にロードセル(L2)を押さえるフランジ部(N
2a)が設けられたものが好ましい。

【００１５】

【作用】本願『請求項１』にかかる発明によれば、ロー
ドセル(L1)は加熱筒先端部(11)に固定されると共に、こ
のロードセル(L1)にノズル(N1)が固定されているので、
射出工程においてノズル(N1)にかかる樹脂圧は、ロード
セル(L1)のノズル(N1)が固定された部位には射出方向へ
の力が作用するが、ロードセル(L1)自身は加熱筒先端部
(11)に固定されているので、これに基づく負荷がロード
セル(L1)に歪みを発生させる。そこでこの歪みが所望の
値となるように制御すれば、射出工程における樹脂圧は
制御されることとなる。

【００１６】本願『請求項２』にかかる発明によれば、
ロードセル(L2)は、加熱筒先端部(112)内で加熱筒前端
縁部(112a)とノズル(N2)とに挟まれているので、射出工
程においてノズル(N2)にかかる樹脂圧によってロードセ
ル(L2)には歪みが発生する。そこでこの歪みが所望の値
となるように制御すれば、射出工程における樹脂圧は制
御されることとなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 図１は、本願『請求項１』にかかる射出装置の一例を有
する電動射出成形機の要部断面概略図である。 同図において、電動射出成形機(M)は、原料供給ホッパ
(h1)、ヒータ(h2)を設けた加熱筒(1)からなる射出シリ
ンダ(A1)、該射出シリンダ(A1)に収納されかつ加熱筒
(1)内で回転及び前進・後退するスクリュ(2)、スクリュ
回転用サーボモータ(3a1)及び射出用サーボモータ(3b1)
を有する駆動伝達部(3)から主として構成されている。

【００１８】上記射出シリンダ(A1)は、後述する駆動伝
達部(3)の前部固定板(30)に挿通固定されている。そし
て原料供給ホッパ(h1)は射出シリンダ(A1)内に連通する
ようにこの前部固定板(30)に取付けられている。

【００１９】上記射出シリンダ(A1)の先端部には、図２
に示されるように、ロードセル(L1)を介してノズル(N1)
が設けられている。すなわち、加熱筒(1)の先端ブロッ
ク部(11)は、同図に示すように、加熱筒(1)からノズル
(N1)に連通する絞り流路(12)が内部に形成され、その先
端にはノズル(N1)の後端部を嵌挿する凹所(11a)が形成
されている。なお、上記先端ブロック部(11)は、本例で
は加熱筒と一体物であるが、着脱可能な別体として構成
されていてもよい。

【００２０】そして、ロードセル(L1)は、ノズル(N1)の
胴体を挿通する挿通孔(L1a)が設けられたドーナツ状の
もので、上記加熱筒(1)の先端ブロック(11)の端面にビ
ス(13)により固定されている。

【００２１】また、ノズル(N1)は、同図に示すように、
胴体部にフランジ(N1a)が形成されており、このノズル
(N1)を上記加熱筒(1)の先端ブロック(11)端面の凹所(11
a)に嵌挿し、上記フランジ(N1a)がビス(14)にてロード
セル(L1)に固定されている。

【００２２】上記ロードセル(L1)は、厚み方向（同図矢
印）の剪断歪みを検出できるように構成されており、そ
の検出信号は後述する制御部(4)に出力されるよう構成
されている。

【００２３】上記駆動伝達部(3)は、前部固定板(30)と
後部固定板(31)とこれらを所定間隔を保持して固定する
タイバー(32)とからなるフレームを有し、ここに回転駆
動伝達部(3a)と射出駆動伝達部(3b)とが一体に構成され
ている。

【００２４】回転駆動伝達部(3a)は、スクリュ(2)の後
端部を埋設固定した回転用大ギア(3a2)と、スクリュ回
転用サーボモータ(3a1)と、該サーボモータ(3a1)の回転
軸に固定されている小ギア(3a3)と、上記回転用大ギア
(3a2)と小ギア(3a3)とに張設されるタイミングベルト(3
a4)と、上記回転用サーボモータ(3a1)に取付けられてい
るエンコーダ(3a5)とから構成されている。

【００２５】射出駆動伝達部(3b)は、上記回転用大ギア
(3a2)をベアリング群(3b21)を介して回転可能に支持す
る回転支持部材(3b2)と、この回転支持部材(3b2)の後端
に連結されている軸受ナット(3b4)と、前半部に上記軸
受ナット(3b4)に螺挿されるネジ部が形成され後半部に
スプライン軸部が形成された射出駆動軸(3b5)と、この
射出駆動軸(3b5)のスプライン軸部の後端に固定される
大ギア(3b6)と、射出用サーボモータ(3b1)と、射出用サ
ーボモータ(3b1)の回転軸に固定されている小ギア(3b8)
と、上記大ギア(3b6)と上記小ギア(3b8)とに張設される
タイミングベルト(3b9)と、射出用サーボモータ(3b1)に
取付けられている位置検出装置(3b10)とから構成されて
いる。

【００２６】なお、回転駆動伝達部(3a)、回転支持部材
(3b2)及び軸受ナット(3b4)は一体となって上記タイバー
(32)に沿って往復動可能に支持されている。

【００２７】(4)は制御部で、射出成形機全体の駆動を
制御するものであるが、その１つの機能として、ロード
セル(L1)にて検出された信号を、この制御部内に予め設
定されている設定値と比較し、この差に基づいて射出用
サーボモータ(3b1)に作動を指令するよう構成されてい
る。

【００２８】次に、上記電動射出成形機(M)の主として
樹脂の計量・射出・樹脂圧制御に関する作動について説
明する。まず、図１を参照して射出成形に当たっての樹
脂の計量について概説する。すなわち、スクリュ回転用
サーボモータ(3a1)の作動によりタイミングベルト(3a4)
を介して回転用大ギア(3a2)が回転し、この回転用大ギ
ア(3a2)と一体的に連結しているスクリュ(2)が回転す
る。このとき、回転支持部材(3b2)やこれに連結してい
る軸受ナット(3b4)はベアリング群(3b21)を介している
ので回転しない。

【００２９】一方、スクリュ(2)の回転に伴って原料供
給ホッパ(h1)から射出シリンダ(A1)の加熱筒(1)内に取
り込まれた原料樹脂は、その先端側へ送出されて行く過
程で加熱溶融され混練される。

【００３０】このようにして溶融された原料樹脂が射出
シリンダ(A1)の加熱筒(1)先端部に貯留されていくこと
になるが、貯留量が増えるに従いスクリュ(2)は後退し
出す。これに際して回転駆動伝達部(3a)、回転支持部材
(3b2)及び軸受ナット(3b4)は一体となって上記タイバー
(32)に沿って後退することとなるが、軸受ナット(3b4)
の後退によってこれに螺挿されている射出駆動軸(3b5)
が追従回転することとなり、射出用サーボモータ(3b1)
は上記回転を許すように受動回転する。以上のようにし
て樹脂が所定量まで計量されると、スクリュ回転用サー
ボモータ(3a1)が停止され、射出モードに切り替えられ
る。

【００３１】次に、射出モードにおいては、射出用サー
ボモータ(3b1)が回転するとタイミングベルト(3b9)を介
して大ギア(3b6)が回転し、射出駆動軸(3b5)が回転す
る。これにより、射出駆動軸(3b5)のネジ部と螺合して
いる軸受ナット(3b4)が前進する。このようにして射出
駆動される。

【００３２】ところで、この射出工程においては、加熱
筒(1)内で溶融・混練された樹脂がノズル(N1)を通じて
射出されるのであるが、このとき、ノズル(N1)にかかる
樹脂圧は、ロードセル(L1)のビス(14)が埋設されている
部位及びその近傍には射出方向への力が作用するので、
ロードセル(L1)を加熱筒(1)に固定しているビス(13)止
め部位及びその近傍と、上記ビス(14)埋設部位及びその
近傍との間には、剪断力が発生することになる。この剪
断力によるロードセル(L1)の歪（負荷）に応じた信号が
制御部(4)に出力され、そこで設定値と比較される。

【００３３】このとき、信号値が設定値より小さけれ
ば、制御部(4)は射出用サーボモータ(3b1)に出力して設
定値と等しくなるまでその回転数を上げ、これによりノ
ズル(N1)にかかる樹脂圧を上げるよう作動指令する。ま
た、上記信号値が設定値よりも大きければ、制御部(4)
は射出用サーボモータ(3b1)に出力して設定値と等しく
なるようにその回転数を下げ、これによりノズル(N1)に
かかる樹脂圧を下げるよう作動指令する。以上のように
して、射出工程における樹脂圧がほぼ一定となるように
制御され、密度がほぼ均一な射出成形品を得ることがで
きる。

【００３４】また、また上記ロードセル(L1)と制御部と
の関係を以下のようにしておけば、ノズルタッチ時のタ
ッチ圧についても判断・制御できる。すなわち、ノズル
(N1)の先端が金型のスプルに当接して押圧したとき、ロ
ードセル(L1)は該スプルと先端ブロック(12)とに挟まれ
て押圧されることになるが、このときロードセル(L1)に
生ずる圧縮歪みを検出するようにし、かつ、この押圧力
に応じたロードセル(L1)の圧縮歪み信号を制御部に出力
してそこで予め設定しておいた適正押圧値（適正範囲で
もよい）とを比較し、比較結果に基づいて射出用サーボ
モータを駆動制御できるようにしておけば、タッチ圧を
常に適正なものに調節することすることができる。

【００３５】実施例２ 本例は本願『請求項２』にかかる射出装置の一例の射出
シリンダ(A2)であって、図３に示す構成に変更する以外
は実施例１の射出シリンダと同様であり、従って実施例
１と同一の部材については同一番号で示し、これらにつ
いての説明は省略する。

【００３６】すなわち本例の射出シリンダ(A2)は、図３
に示すように、加熱筒(1)の先端部に形成される先端ブ
ロック本体部(111)の先端外周に、筒状の先端部材(112)
が螺合により着脱自在に構成されている。

【００３７】上記先端部材(112)は、その先端の開口端
縁(112a)が内側に突出し、狭められた開口部(112b)を形
成している。上記先端部材(112)の開口端縁(112a)と加
熱筒(1)の先端面との間には空所が形成されており、こ
の空所にノズル(N2)とロードセル(L2)とが収納されてい
る。ノズル(N2)は実施例１と同様に胴部周囲にフランジ
(N2a)が形成されているもので、このフランジ(N2a)は先
端部材(112)内の空所に嵌挿できる大きさに設定されて
いる。

【００３８】ロードセル(L2)は上記ノズル(N2)の胴部を
挿通させるドーナツ状のものであるが、その外周は先端
部材(112)内の空所に嵌挿できる大きさに調節されてい
る。なお、上記ロードセル(L2)は、圧縮歪みを検出でき
るように構成されており、その検出信号は制御部に出力
されるよう構成されている。

【００３９】以上のように構成されている射出シリンダ
(A2)を用いて、実施例１と同様な電動射出成形機に構成
すれば、射出工程における樹脂圧制御は例えば以下のよ
うになる。すなわち、射出工程においては、加熱筒(1)
内で溶融・混練された樹脂がノズル(N2)を通じて射出さ
れるのであるが、このとき、ノズル(N2)にかかる樹脂圧
はロードセル(L2)を射出方向に押圧し、ロードセル(L2)
自身は先端部材(112)の開口端縁(112a)を押圧すること
となり、結局、ロードセル(L2)には圧縮力が作用するこ
ととなる。この圧縮力によるロードセルの歪（負荷）に
応じた信号が制御部(4)に出力され、そこで設定値と比
較される。

【００４０】このとき、信号値が設定値より小さけれ
ば、制御部は射出用サーボモータに出力して設定値と等
しくなるまでその回転数を上げ、これによりノズル(N2)
にかかる樹脂圧を上げるよう作動指令する。また、上記
信号値が設定値よりも大きければ、制御部は射出用サー
ボモータに出力して設定値と等しくなるようにその回転
数を下げ、これによりノズル(N2)にかかる樹脂圧を下げ
るよう作動指令する。以上のようにして、射出工程にお
ける樹脂圧がほぼ一定となるように制御され、密度がほ
ぼ均一な射出成形品を得ることができる。

【００４１】実施例３ 本例は本願『請求項２』にかかる射出装置の他の例の射
出シリンダ(A3)であって、図４に示す構成に変更する以
外は実施例２と同様であり、従って実施例２と同一の部
材については同一番号で示し、これらについての説明は
省略する。

【００４２】すなわち本例の射出シリンダ(A3)は、図４
に示すように、ロードセル(L3)と先端部材(113)とノズ
ル(N3)のフランジ(N3a)との構造関係を同図のように
し、かつ、ロードセル(L3)に複数の挿通孔を設け該挿通
孔を通じて同図に示すようにビス(15)(16)にて先端部材
(113)及びフランジ(N3a)と結合する。

【００４３】この構成によれば、射出工程においては、
実施例２と同様に加熱筒(1)内で溶融・混練された樹脂
がノズル(N3)を通じて射出されるとき、ノズル(N3)にか
かる樹脂圧はロードセル(L3)を射出方向に押圧し、ロー
ドセル(L3)自身は先端部材(113)の開口端縁(113a)を押
圧することとなり、結局、ロードセル(L3)には圧縮力に
よる圧縮歪みが発生することとなる。従って、ロードセ
ル(L3)の圧縮歪み（負荷）に応じた信号が制御部に出力
され、そこで設定値と比較され、これに基づいて射出用
サーボモータが駆動制御される。

【００４４】また、ノズルタッチ時はノズル(N3)が金型
のスプルに当接してこれにより押され、ビス(15)とビス
(16)との間には相反する方向の力がかかるので、ロード
セル(L3)には剪断歪みが発生する。従って、ロードセル
(L3)に生ずる剪断歪みをも検出するようにし、かつ、ノ
ズルタッチ時の押圧力に応じた剪断歪み信号を制御部に
出力してそこで予め設定しておいた適正押圧値（適正範
囲でもよい）に対応する信号とを比較し、比較結果に基
づいて射出用サーボモータを駆動制御できるようにして
おけば、ノズルタッチ圧を常に適正なものに調節するこ
とができる。

【００４５】

【発明の効果】本願『請求項１』及び『請求項２』にか
かるいずれの発明も、射出工程においてノズルにかかる
樹脂圧は、ロードセルに発生する歪みとして検出され、
これに基づいて所望の樹脂圧に制御して射出することが
できるので、射出成形機に用いることにより密度が均質
な射出成形品を得ることができる。

【００４６】また本願『請求項１』及び『請求項２』に
かかるいずれの発明も、ノズルタッチ圧を適正な値又は
範囲に設定することができる。

【００４７】さらに、本願『請求項１』及び『請求項
２』にかかるいずれの発明も、従来の射出シリンダに若
干の変更を加えるだけで実施する事ができるものであ
り、簡単な構成にして成形品密度の管理ができるという
大きい技術的効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる射出装置を有する電動射出成形
機の要部断面概略図

【図２】本願『請求項１』にかかる射出装置の一例の要
部断面概略図

【図３】本願『請求項２』にかかる射出装置の一例の図
２相当図

【図４】本願『請求項２』にかかる射出装置の他の例の
図３相当図

【符号の説明】

(M)…射出成形機 (A1),(A2),(A3)…射出シリンダ (1)…加熱筒 (2)…スクリュ (3)…駆動伝達部 (4)…制御部 (L1),(L2),(L3)…ロードセル (N1),(N2),(N3)…ノズル (3a)…回転駆動伝達部 (3b)…射出駆動伝達部 (3a1)…スクリュ回転用サーボモータ (3b1)…射出用サーボモータ (3b2)…回転支持部材 (11)…加熱筒先端ブロック部 (112),(113)…先端部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータを有しスクリュとの協働に
   よって樹脂を混練・溶融・射出し得る加熱筒と、該加熱
   筒の先端に設けられるノズルとを備え、上記ノズルの外
   側でかつ該ノズルと上記加熱筒との間にロードセルを介
   設し、上記ロードセルを加熱筒に固定し、上記ノズルを
   上記ロードセルに固定することにより、ノズルに及ぼす
   加熱筒内の樹脂圧を上記ロードセルに発生する歪みに基
   づいて検出するよう構成されてなる射出装置。
2. 【請求項２】 ヒータを有しスクリュとの協働に
   よって樹脂を混練・溶融・射出し得る加熱筒と、該加熱
   筒の先端部内に収納されるノズルと、加熱筒内で該加熱
   筒先端と上記ノズルとの間に介設されかつ加熱筒内に保
   持されたロードセルとを備えてなり、 ノズルに及ぼす加熱筒内の樹脂圧を上記ロードセルに発
   生する歪みに基づいて検出するよう構成されてなる射出
   装置。