JPS60199623A - 射出成形機の可塑化制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はプラスチック射出成形機において可塑化される
樹脂温度や溶融、混線状態などを安定させるために可塑
化条件を制御する可塑化制御方法に関するものである。

〔従来技術〕

プラスチック用射出成形機はスクリュ式とプランジャ式
とに大別されており、どのうちスクリュ式射出成形機の
油圧配管は従来第１図に示すように構成されている。図
において先端部にノズル１を有する加熱筒２内には、ス
クリュ３が回転かつ往復動自在に設けられており、スク
リュ３は油圧モータ４の摺動自在な回転軸と同心状に直
結されている。また、加熱筒２には一対の射出シリンダ
５．６の外筒が一体的に固定されており、これら両方の
射出シリンダ５，６に共用されるコ字状のピストンロッ
ドＴには、前記スクリュ３がスラストベアリング８を介
して回転自在に軸支されて釣る。両シリンダ５，６のヘ
ンドエンド側ボート９゜１０には、切換弁１１を備えた
油圧配管１２が接続されており、また両シリンダ５，６
のロンドエンド側ボート１３．１４には、切換弁１５と
リリーフ弁１６とを備えた油圧配管１７が接続されてい
る。さらに油圧モータ４には、切換弁１８を備えた油圧
配管１９が接続されており、この油圧配管１９と前記油
圧配管１２．１７とは合流されて流量制御弁２０とＩＪ
　ＩＪ−フ弁２１とを備えた油圧配管２２により油圧ポ
ンプ２３と油仄タンク２４とに接続されている。なお図
示しないが、スクリュ３の基部近傍には、これと加熱筒
２との間へ樹脂を供給するホッパが設けられており、ま
た、加熱部２の外周部には内部の樹脂を加熱するヒータ
が設けられている。

このように構成された射出成形機において、ピストンロ
ンド１が筒内へ後退してスクリュ３が前進した状態でホ
ッパからスクリュ３０基部へ樹脂を供給し、切換弁１１
．１５．１８の切換により油圧モータ４を回転させてポ
ー）９．１０．１３．１４をいずれも油圧タンク２４側
へ切換えると、加熱により溶融した樹脂は、スクリュ３
０回転にょシ混練され可塑化されながら加熱筒２の前部
へ送られるとともに、スクリュ３は樹脂の圧力によシ徐
々に後退する。所要の装入量に応じたストロークだけス
クリュ３が後退すると、リミットスイッチが作動してス
クリュ３０回転と後退とが停止し、加熱筒２の先端部に
は可塑化された材料が一時蓄えられる。次に前回サイク
ルの成形品が金型から取出されて金型が閉じられると、
切換弁１１．Ｉｓが切換られてポー）１３．１４へ送油
され、スクリュ３が前進することによシ加熱筒先端部に
蓄えられた樹脂が加圧されて金型キャピテイ内へ射出さ
れる。射出された樹脂が金型内で冷却されている間に次
回サイクルの前記可塑化計量工程が行なわれる。

以上のような射出動作のうち、スクリュ３０回転、後退
による樹脂の可塑化計量工程においては、スクリュ背圧
と呼ばれる射出シリンダ５．６のポー１−１３．１４側
圧力が適正でなかったシ変動したシすると、混線状態が
不安定になって成形品の品質に犬き′（影響するので、
従来一般にスクリュ３０回転数を制御したシ、切換弁１
５の切換でポー）１３．１４へ送油してリリーフ弁１６
の調節でスクリュ背圧を制御したり、さらにこれら両方
の制御を同時に行なったりして度胆化工程内での可塑化
条件を変化させる種々のプログラム制御方法が提案され
ている。

しかしながら、スクリュ背圧はスクリュ３の後退を妨げ
るように作用するものであって、スクリュ背圧を制御す
ることでスクリュ３の後退速度を制御している訳である
から、この点において従来のスクリュ背圧制御には問題
点が多かった。すなわち、スクリュ３が後退するときの
抵抗（以下、後退抵抗という）は、油圧シリンダ５，６
内の背圧だけではなく、スクリュ３と加熱筒２との摩擦
抵抗や、スクリュ溝内の樹脂と加熱筒２との摩擦抵抗、
油圧シリンダ５，６のパツキン抵抗、油圧モータの回転
軸摺動抵抗などがあって、これらがスクリュ３の後退が
妨げて―るので、これに抵抗するための溶融樹脂圧が必
要になシ、スクリュ背圧を制御してもその通りに溶融樹
脂圧が追従してくれない。この結果スクリュ３の後退抵
抗が制御できず、スクリュ３の後退が脈動しｌ）、後退
速度が局部的に低下したりするばか夛でなく、樹脂の種
類によってはスクリュ３が後退せずに停止してしまうこ
とがあって、汎用スクリュで各種の成形条件や樹脂の種
類に対応した後退抵抗を制御することが困難であった。

またスクリュ背圧゛の調整によってスクリュ後退速度を
間接的に制御するものであるから調整がむつかしく、さ
らにスクリュ背圧を制御しても、作動油の圧縮性や油圧
配管系の圧力による容積変化で油圧配管系の遅れ時間が
発生して溶融樹脂圧が直ちに追従しなりという欠点があ
った。

〔発明の概要〕

本発明は以上のような点に鑑みなされたもので、スクリ
ュの後退速度を、スクリュ前方の溶融樹脂圧とスクリュ
の後退抵抗力とに左右されなｉ駆動力で直接制御するこ
とにより、溶融樹脂圧を所定の圧力に広範囲かつ迅速に
安定させることを可能にして成形品の品質向上を計った
射出成形機の可塑化制御方法を提供するものである。以
下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る可塑化制御方法を説明するために
示す射出成形機の油圧回路図である。図において、２先
端部にノズル３１を有する加熱ｒｔＪ３２内には、スク
リュ３３が回転かつ往復動自在に設けられており、スク
リュ３３は油圧モータ３４１．の進退自在な回転軸と同
心状に直結されている。また、加熱筒３２には、一対の
射出７リンダ３５゜３６の外筒が一体的に固定されてお
り、これら両方の射出シリンダ３５．３６に共用される
コ字状のピストンロッド３７には、前記スクリュ３３が
スラストベアリング３８を介して回転自在に軸支されて
いる。射出シリンダ３５．３６のヘンドエンド側ポート
３９．４０と、ロンドエンド側ポート４１，４２とには
、それぞれ図示しない切換弁を備えた油圧配管が接続さ
れており、切換弁の切換でボー）３９．４０側へ送油す
ることにより、ノズル３１か″ら溶融樹脂が射出される
ように構成されている。さらに油圧モータ３４には、切
換弁４３を備えた油圧配管４４が接続されており、この
油圧配管４４は、方向制御弁４５とリリーフ弁４６とを
介して油圧ポンプ４７と油圧タンク４８とに接続されて
いる。

前記ピストンロッド３Ｔに固定されためねじ部材４９に
は、可変のトルクモータ５ｏと直結のねじ軸５１が螺合
されておυ、トルクモータ５ｏを回転させることＫより
ねじ作用でピストンロッド３７を介してスクリュ３３が
進退するように構成されている。５２はトルクモータ５
ｏに接続されてその回転速度すなわちスクリュ３３の進
退速度を制御する制御回路であって、演算装置５３を備
えており、制御回路５２は、ノズル３１後方の溶融樹脂
圧力を検出するセンサ５４と、油圧モータ３４の負荷圧
力を検出するセンサ５５とを介して加熱筒３２先端部と
油圧配管４４とにそれぞれ接続されている。

以上のように構成された射出成形機の成形動作と可塑化
制御方法について説明する。ピストンロッド３７がシリ
ンダ３５．３６内へ後退してスクリュ３３が前進した状
態で、油圧シリンダ３５゜３６から排油したのち、ホッ
パからスクリュ３３０基部へ樹脂を供給し、切換弁４３
を切換えて油圧モータ３４へ送油すると、加熱により溶
融した樹脂がスクリュ３３の回転により混練され可塑化
されながら加熱筒３２の前部であるスクリュ３３とノズ
ル３１との間へ送り込まれるので、この箇所の樹脂圧力
が上昇する。この圧力をセンサ５４が検出してその信号
が演算装置５３へ送られるとともに、油圧モータ３４の
負荷圧力をセンサ５５が検出してその信号が演算装置５
３へ送られるので、これら両信号により演算がなされて
トルクモータ５０の回転数が制御される。これによって
トルクモータ５０が回転すると、ねじ軸５１が回転して
そのねじ作用によりピストンロッド３７を介してスクリ
ュ３３が後退する。所要の装入量に応じたストロークだ
けスクリュ３３が後退すると、リミットスイッチが作動
してスジ９１３３０回転と後退とが停止し、加熱筒３２
の先端部には可塑化された材料が一時蓄えられる。次に
前回サイクルの成形品を金型から取出して金型を閉じた
のち、トルクモータ５０による駆動系の回転伝達を断ち
、射出シリンダ３５．３６のポート３９．４０へ送油す
ると、加熱筒３２先端部に蓄えられた樹脂が加圧されて
ノズル３１から金型キャビティ内へ射出される。射出さ
れた樹脂が金型内で冷却されている間に次回サイクルの
前記可塑化計量工程が行なわれる。

以上のような成形動作のうち、スクリュ３３の後退につ
いてさらに詳しく説明する。第３図および第４図はそれ
ぞれ縦軸にスクリュ前方に蓄えられた溶融樹脂の圧力を
とり横軸にスクリュ背圧によるスクリュ後退抵抗力をと
って示す関係線図であって、第３図は従来の成形機の場
合を示し、第４図は本発明に係る成形機の場合を示して
いる。

また第５図および第６図はそれぞれ縦軸にスクリュ溝内
の樹脂圧力をとり横軸に加熱筒内でのスクリュの位置を
とって示す関係線図であって第５図は従来の成形機の場
合を示し、第６図は本発明に係る成形機の場合を示して
φる。第３図、第４図において明らかなように、従来は
スクリュ背圧によるスクリュ後退抵抗力の調節範囲が樹
脂圧力２１０点から始まるが、これに対しスクリュ３３
の後退駆動力を溶融樹脂圧力と油圧モータの負荷圧力と
の検出によって制御した本発明の場合には、調節範囲が
ゼロから始まるように拡大されるので、従来の可塑化制
御でスクリュ後退速度の脈動、低下、停止を起こしてい
た樹脂に対しても安定した可塑化が達成される。また、
これを可塑化工程中におけるスクリュ溝内の樹脂圧力の
変化で見ると、第５図、第６図に示すようになる。各図
において向って右側がスクリュのホッパ側であり、左側
がスクリュの先端側である。また、第５図にお腟て、曲
線り、はスクリュ背圧のある場合、曲線Ｌ２はスクリュ
背圧のない場合、第６図において曲線Ｌ３はスクリュ背
圧のある場合、曲線Ｌ４はスクリュ背圧がなくスクリュ
を直接後退駆動する力のなり場合、曲線Ｌ５はスクリュ
背圧がなくスクリュを直接後退駆動する力のある場合の
曲線で多る。すなわち、ホッパから供給された材料は、
スクリュ溝内の樹脂圧力に打ち勝ってスクリュ前方へ移
送され々ければならず、図においてホッパ側から樹脂の
立上り位置が遠くかつ樹脂圧力が小さいほど樹脂の移送
が容易であるが、図から明らかなように、第６図に示す
本発明の場合においては、スクリュを直接後退駆動する
ことによシ、曲線Ｌ５となり、第５図に示す従来のもの
よりも、樹脂の移送が容易になる。すなわち、前述した
スクリュ後退速度の脈動、低下、停止等はいずれもフィ
ードゾーンで樹脂に作用する推進力が弱いことで起きる
ものであるから、曲線Ｌ５を得ることによってこれが解
決される。

また、射出成形機はスクリュの回転が連続的でなく、回
転、停止の繰返しであって、スクリュの非回転時にもス
クリュ内の樹脂には熱エネルギが加えられて温度が上が
９、その分だけ粘就が下がるので、度胆化開始時には油
圧モータ３４の負荷圧力が低くなっている。一方、スク
リュ回転中は常にホッパから新しい樹脂が供給されるの
で、スクリュ内の樹脂温度が低下しその分だけ粘度が上
がるのに対して、スクリュ回転とともにスクリュ前部に
溶融樹脂を移送しながらスクリュ自体が後退するので、
油圧モータ３４の負荷圧力が一時期増加したのち減小す
ることが多い。そして油圧モータ３４が低い負荷圧力で
回転するときには、溶融樹脂に与える機械エネルギが少
なくなる。これをカバーするためにスクリュの後退速度
を低くすればスクリュ溝を通過する樹脂の温度も低くな
り油圧モータ３４の負荷圧力が高いときよりも時間をか
けてスクリュを通過することになる。すなわち、スクリ
ュ負荷圧力×スクリュ通過時間−樹脂に与える機械エネ
ルギとなる。そこで本実施例においてはスクリュの負荷
圧力を検知して単位体積当りのエネルギが一定になるよ
うにスクリュの後退速度を演算によシ決定するようにし
たので、可塑化された樹脂材料の温度１分散状態のバラ
ツキが少なくなる。またスクリュの後退速度を制御する
と同時にスクリュの回転数グログ之ム制御を組合せれば
、さらに成形条件の幅を広げることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明によ、り明らかなように、本発明によれば、
射出成形機の可塑化制御装置において、スクリュの後退
速度を、スクリュ前方の溶融樹脂圧とスクリュの後退抵
抗力とに左右されない駆動力で直接制御することにより
、スクリュの回転による樹脂の可塑化計量工程における
スクリュの後退力をゼロから後退抵抗力とバランスする
最大値までの広範囲内でその値を任意に選定することが
でき、スクリュの前方に蓄えられる樹脂を所定の圧力に
安定させることができてスクリュが脈動した、す、減速
または停止したりすることがないので、成形品の品質が
著しく向上するとともに、一種のスクリュで多種の樹脂
に対応することができ、装置の汎用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の射出成形機の油圧回路図、第２図ないし
第６図は本発明に係る射出成形機の可塑化制御装置の実
施例を示し、第２図はこれを実施した射出成形機の油圧
回路図を含む概要構成図、第３図と第４図とはそれぞれ
従来の射出成形機と本発明を実施した射出成形機におけ
るスクリュ後退抵抗力と樹脂圧力との関係線図、第５図
と第６図とはそれぞれ従来の射出成形機と本発明を実施
した射出成形機におけるスクリュ位置とスクリュ溝内樹
脂圧力との関係線図である。 ３３・・・−スクリュ、３４−−・・油圧モータ、３５
，３６・・・−射出シリンダ、３７・・・φピストンロ
ンド、４９・・・・めねじ部材、５０＠・・・トルクモ
ータ、５１・・・・ねじ軸、５２−・・・制御回路、５
３・Φ・・演算器、５４゜５５・拳・０センサ。 特許出願人　宇部興産株式会社 代理人　山川政樹（ほか２名） 第１図 第３図 スクリ：Ｌ−？良遥Ｊ除尤力 第４図 込７リーｆ尖」し氏〃し方 第５図 第６図 スクリシ４訟昼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スクリュの後退速度を、スクリュ前方の溶！１Ｉｊｌ樹
   脂圧とスクリュの後退抵抗力とに左右されない駆動力で
   直接制御することを特徴とする射出成形機の可塑化制御
   方法。