JPS62124924A - 合成樹脂成形装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成樹脂成形装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般にプラスチックの成形は主原料である合成樹脂の熱
可塑性を利用して行なわれる。樹脂や副資材等の性質に
よって様々な加工方法があるが、合成樹脂の熱に対する
性質、即ち、熱可塑性或いは熱硬化性を利用する成形方
法がその殆んどを占めている。

このような成形方法としては、圧縮成形、トランスファ
成形、射出成形、押出成形、ブロー成形及びカレンダ加
工等々がある。

これらのうらで、熱可塑性の成形材料を補給器からシリ
ンダ内に供給し、回転自在に、且つ軸方向に摺動自在に
設けたスクリュウによって加熱部に送り、上記加熱部で
加熱、加圧されて可塑状となった成形材料を上記シリン
ダの先端部に設けたノズルから金型のキャビティ内に射
出することによって成形する成形装置は公知であり、ま
た、同様な装置が熱硬化性の成形材料にも使用されてい
る。

本発明者は、特願昭５９−０１８４８８号によって新規
な合成樹脂成形装置を開示した。部ち、熱可塑性の成形
材料を補給器からシリンダ内に供給し、これを回転自在
に支承したスクリュウによって上記シリンダの加熱部に
送り、加熱、加圧されて可塑状となった成形材料を上記
シリンダの先端部に設けたノズルから押し出すスクリュ
ウ式押出装置と、上記スクリュウ式押出装置のノズルか
ら可塑状となった成形材料をシリンダチューブ内に受け
入れ、これをシリンダヘッドに設けたノズルから所定量
を精密に射出する射出シリンダ装置と、必要に応じて加
熱部及び冷却部を設けた上型及び下型と、これらを上下
型を接離させる装置とから成り、上記射出シリンダ装置
のノズルから可塑状となった成形材料を上記上下型間に
形成されるキャビティ内で成形する射出球形用金型装置
と、予め定められたプログラムに従い、上記スクリュウ
式押出装置、射出シリンダ装置及び射出球形用金型装置
の作動を制御する制御装置とにより構成される合成樹脂
成形装置である。

而して、上記合成樹脂成形装置によるときには、射出す
るプラスチックの量の精密な制御が行なえると共に、各
駆動装置及び加熱装置相互間の自動化が図れ、装置を最
も好ましいタイミングで作動させることができるので、
大型で複雑な形状の成形品を最良の状態で成形すること
ができるようになった。

然しなから、上記合成樹脂成形装置に於ては、成形材料
の原材料である合成樹脂の種類で定まる所定の温度に上
記成形材料を保持することが困難であると云う問題点が
あった。

合成樹脂成形加工に於ては、主に成形材料の原材料であ
る合成樹脂の種類で定まる所定の温度及び圧力に成形材
料を加熱、圧縮して流動化させる必要があり、この温度
及び圧力が所定の値に保たれないと金型への充填が不完
全となったり、製品に細孔やひび割れ又は歪等が生゛じ
たりして完全な加工が行なえない。しかも、ノズル又は
ダイに押出される樹脂の望ましい温度は、製品の形状、
金型の種類、シリンダ内の圧力、押出しのサイクル及び
製品１個当りの押出し量によっても変り、且つ、樹脂の
押出しは一般に間歇的であるのに対し、加熱は連続して
行なわれる。また、成形材料は各部に設けた加熱器のみ
ならず、スクリュウの回転に伴って生じる剪断熱によっ
ても加熱されるので、上記スクリュウに加えられる駆動
エネルギの変化によっても成形材料の温度が変動するが
、この駆動エネルギはシリンダ内の樹脂の圧力と温度に
依存している。

更にまた、従来の装置ではシリンダ内部に、或いは外周
面に沿って加熱器を設け、この加熱器によってシリンダ
を加熱し、これによって成形材料を加熱する構成であり
、また、シリンダの熱容量も大きい上、加熱器自体及び
加熱器の被覆材等の熱容量が温度制御に関係するため、
シリンダの温度を所望の値まで正確に上昇又は降下させ
るのが困難であり、更にはシリンダ内の樹脂が間歇的に
移動するので、上記シリンダから押出される成形材料を
常に加工に通した一定の温度に保つことが困難であると
云う問題点もあった。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の観点に立ってなされたものであって、そ
の目的とするところは、成形材料をより合理的に加熱し
得るように構成し、これにより成形材料を温度と圧力の
調整を適切に行ない、装置から押出される樹脂を常に加
工に最適な温度、圧力に保ち、製品の細孔やひび割れ、
又は歪等を減少させ、成形精度を高めると共に、成形時
間を大幅に短縮できる合成樹脂成形装置を提供すること
にある。

〔問題点をＩＷ決するための手段〕

而して、上記目的を達成するために、本発明者が開示し
た上記合成樹脂成形装置に於て、上記可塑状となった成
形材料の温度を検出する装置と、上記温度検出装置の出
力を所望の値に保つよう、スクリ二つの位置及び／又は
回転数を制御する装置とを設けた合成樹脂成形装置によ
って達成される。

〔作　　用〕

而して、を記の如く構成することにより、シリンダ各部
の樹脂に与えられるエネルギが経時的、空間的に＋Ｊ４
脂の移動速度に応じて適切に制御され、シリンダから押
出される樹脂の温度と圧力が常に加工に最適な状態に保
たれるので、製品の細孔やひび割れ、又は歪等が防止さ
れ、成形精度が高められると共に、成形時間が大幅に短
縮される。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照しつ〜本発明の詳細を具体的に説明す
る。

第１図は、本発明にかかる合成樹脂成形装置の一実施例
を示す説明図、第２図は、スクリュウ式押出装置の他の
実施例を示す説明図、第３図は、第２図中Ａ−Ａ断面図
である。

先ず、第１図より説明する。

第１図中、１は合成樹脂成形装置、２はスクリュウ式押
出装置、３は射出シリンダ装置、４は射出成形用金型装
置、５は−り記各装置を一括して制御する数値制御装置
を含む制御装置である。

スクリュウ式押出装置２は、シリンダ６、スクリュウ７
、ブレーカ−プレー１−８　、、金網９、誘電子（高周
波誘導加熱用励磁コイル＞　ｉｏ、　ｉｏ、樹脂温度検
出装置１１．１１、チェックバルブ１２、材料補給器１
３、コンパクタ１４、モータ１５、エンコーダ１６、上
記スクリュウ７を回動するモー・夕１７、上記モータ１
７の位置及び／又は回転数を検知するエンコーダ１８、
インバータ１９及び上記樹脂温度検出装置１１．１１で
検出された温度を電気信号に変換する変換器２０から構
成されている。

射出シリンダ装置３は、この実施例装置の場合、各射出
毎に所定単位射出量の成形材料の供給を受けるごとによ
り、正確に所定量の射出が行なえるように構成したもの
であり、シリンダ２１、シリンダヘット２２．２３、ピ
ストン２５．２６、ピストンロット２７、自動弁２８．
２９、ノズル３０、誘電子（高周波誘導加熱用励磁コイ
ル）３】及びインバータ３２から成り、成形材料を受け
入れて充填し、そして射出するシリンダ２１、シリンダ
ヘッド２２及びピストン２５とによって形成される内容
積空間は、精密な所定量となるように製作されている。

射出成形用金型装置４は、テーブル３３、ガイド軸３４
．３４、固定盤３５、ナツト３６．３６、取付板３７、
ＷＴ＃！！板３８、受板３９、スペーサブロック４０、
ブツシュ４１、型バルブ４２、下型４３、上型４５、誘
電７′−（高周波誘導加熱用励磁コイル）４４．４４及
び４６．４６、ガイド受板４７．４７、上型取付板４８
、送りねじ４９、モータ５０、モータブラソケソ１−５
１、スライダ５２、スライダ受板５３、スライダガイド
板５４、エンコーダ５５及びインバータ５６から構成さ
れている。

而して、スクリュウ式押出装置２のモータ１７のシャツ
Ｎ７ａには、スクリュウ７の後端部が接続されており、
上記モータ１７の回動に伴ってスクリュウ１７が回動し
、この際、上記スクリュウ１７の位置及び／又は回転数
はエンコーダ１８によって検出される。

スクリュウ７はシリンダ６内に回動自在に設けられてお
り、補給器Ｉ３から供給される成形材料であるプラス千
ツクのベレットを加熱部に送り出すと同時にその陸生じ
る剪断熱により上記成形材料を加熱し、加熱部で加熱、
加圧されて可塑状となった成形材料をシリンダ６からチ
ェックバルブ１２を介して射出シリンダ装置３の定量射
出用のシリンダ２１内に押出すものである。

上記シリンダ６の先端部には、多数の孔を有するブレー
カプレート８及びこれに保持された金Ｈ？１９が設けら
れ、これによって成形材料の流れを均一にし、成形材料
をよく混練して加熱を均一化するものである。

材料補給器１３はシリンダ６の上部に取付けられ、成形
材料であるプラスチックのベレットをシリンダ６内に密
閉状態でコンパクタ１４及びモータ１５により圧縮供給
するものであり、上記モータ１５の回転数はエンコーダ
１６によって検出される。

誘電子（高周波誘導加熱用励磁コイル）１０．１０は、
シリンダ６内にスクリュウ７を囲繞して複数個設けられ
、インバータ１９を介して図示されていな電源装置から
電力が供給されてシリンダ６が加熱される。而して、上
記シリンダ６の誘電子ｌ０１１０の設けられた部分は加
熱部を構成し、成形材料はこの加熱部でシリンダ６の内
周面から熱伝導によって加熱される。

一般に、誘導加熱は円筒状の導体の周囲に誘電子と呼ば
れるコイルを巻き、この誘電子に交流電流を通じると電
磁誘導によって導体内に渦電流が生じ、導体はこの際に
生じる渦電流損により発熱する。この場合、交流電流に
は表皮効果があるため渦電流は導体の表面に集中し、中
心に至るに従って指数的に減少する。この渦電流の浸透
の深さは誘電子に供給する交流電流の周波数の二乗に反
比例するから、この周波数を適宜に設定することにより
、浸透の深さを自由に変更することができ、材料を効率
的に加熱できる。

また、上記誘電子１０．１０によって加熱されたシリン
ダ６内の成形材料の温度は、樹脂温度検出装置１１．１
１によって検出され、検出値が変換器２０によって電気
信号に変換された後、制御装置５に入力される。

而して、成形材料が材料補給器１３からシリンダ６内に
供給されと共に、モータ１７のＷｊＡ動によってスクリ
ュウ７が回動すると、上記成形材料はシリンダ６の加熱
部に送り出され、ここで加熱、加圧されて流動化され、
更にシリンダ６の先端部分に設けられたプレーカープレ
ート８及び金網９をからチェックバルブ１２を介して定
量射出用シリンダ２１内に注入される。

上記射出シリンダ装置３は、シリンダ２１内に摺動自在
にピストン２５及び２６が設けられ、シリンダ２１の中
央部及び両端開口部にはそれぞれシリンダヘッド２３．
２２及び２４を介して一連に取付けられている。ピスト
ンロフト２７はシリンダヘッド２３に形成された孔２３
ａに摺動自在に嵌込まれ、上記シリンダ２１内２７の一
端にはピストン２５が取付けられ、他の一端にもピスト
ン２６が取付けられている。更に、上記シリンダヘッド
２２にはノズル３０が取付けられている。

而して、シリンダ２１はその外周部に設けられた誘電子
３１にインバータ３２を介して図示されていな電源装置
から電力が供給されてシリンダ２１が加熱され、また、
ビスｉ・ンロッド２７に固定されたピストン２５及び２
６は、シリンダ２１の外周部に設けられた自動弁２８．
２９に図示されていな油圧ユニットから油圧が供給され
て、上記シリンダ２１内を図中左右方向に摺動する。

射出シリン多゛装置３の動作は、各サイクルの初期には
ピストン２５．２６はそれぞれシリンダ２１内の右側の
移動終端にあり、溶融した成形材料がチェックバルブ１
２を介してシリンダ２１内に注入されるのに同期して、
図示されていない油圧ユニットから自動弁２８．２９に
油圧が供給され、上記ピストン２６がピストンロッド２
７を介してピストン２５と共に図中左方向移動終端等所
定の位置迄正確に移動する迄成形材料の注入が行なわれ
、注入成形材料の量は常に正確に所定の一定量となるよ
うになっている。

次に、自動弁２８．２９に図示されいない油圧ユニット
から油圧が供給されると、ピストン２５．２６が図中右
方向の移動路端迄移動し、成形材料を射出成形用金型装
置４のキャビティ内に正確に所定量射出する。

射出成形用金型装置４の下型４３は、内部に誘電子４４
．４４を有し、テーブル３３上に取付板３７、断熱板３
８、受板３９、スペーサブロック４０及びブツシュ４１
を介して固定されている。

また、ノズル３０からの溶融した成形材料を通ずスプル
ー、ランナーが受板３９及びブツシュ４１内に設けた型
バルブ４２を介して下型４３のキャビティ内に通じるよ
うに設けられている。

誘導子４４．４４及び４６．４６は、下型４３及び上型
４５の内部に複数段けられ、インバータ５６を介して図
示されていない電源装置から電力が供給されて下型４３
及び上型４５を加熱し、熔融した成形材料が金型キャビ
ティ内の各部に万遍なく行き渡るようにした後、下型４
３及び上型４５を冷却し、成形するものである。

上記上型４５は、テーブル３３上に下型４３をまたぐよ
うにそれぞれ４本立設したガイド軸３４．３４の上端に
ナツト３６．３Ｇで取付けられた固定盤３５と、上記固
定盤３５に設けたねし孔に螺合する送りねじ４９と、上
記送りねじ４９の一端に回動自在に、且つ軸方向に係止
して設けた上型取付板４８を介して昇降自在に取付けら
れており、また、モータ５０はそのシャフト５０　ａに
送りねじ４９が取付けられ、且つ固定盤３５上に立設し
、スリッドを有するスライダガイド板５４にモータブラ
ッケット５１を介してスライダ５２及びスライダ受板５
３に摺動自在に取付けられる。

更にまた、上型４５は、モータ５０の駆動による送りね
じ４９の回動で送りねじ４９に螺合した固定盤３５のね
し孔に沿って送りねじ４９が移動することにより、４本
のガイド軸３４．３４を案内して所定の位置間を昇降す
るものであり、下型４３に正ね合わせた位置で所望の成
形品を得る金型キャビティを形成する。

而して、本発明かかる合成樹脂成形装置１によって加工
が行なわれる場合には、粒状或いは粉状の成形材料が材
料補給器１３からシリンダ６に供給されると、モータ１
７が駆動して上記成形材料がシリンダ６の加熱部に送り
出されると共に、シリンダ６の加熱部に設けられた誘電
子１０．ＩＱにインバータ１９を介して図示されていな
電源装置から交流電流が供給され、シリンダ６に渦電流
を発生させ、誘導加熱によりこれを発熱させる。

上記誘電子１０．１０によって加熱されたシリンダ６内
の成形材料の温度は、樹脂温度検出装置１１．１１によ
って検出され、変換器２０によって電気信号に変換され
た後制御装置５に入力され、上記制、御装置５は、シリ
ンダ６内の成形材料の保有する全熱量を計算し、これが
予め定められた理想的な温度分布に於て成形材料が保有
すべき全熱量と比較し、両者間に偏差が認められた場合
には、上記偏差分が消失せしめられるようにスクリュウ
７を駆動するモータ１７を制御して、上記スクリュウ７
の位置及び／又は回転数の制御を行ない、常時シリンダ
６内の成形材料の温度が最適な温度に保たれるように制
御が行なわれつ＼合成樹脂成形加工が行なわれるもので
ある。

次に、第２図及び第３図について説明する。

第２図及び第３図中、２′はスクリュウ式押出装置であ
り、５７はその内部がテーバ状に形成されたシリンダ、
５８はスクリュウ、５８ａは上記スクリュウ５８のシャ
ツ１−１５９はブレーカプレー１−１６０は金網、６１
はモータ、６１　ａは上記モータ６１のシャフト、６２
は上記モータ６１のシャフト６１ａに取付けられたギヤ
ー、６３は上記スクリュウ５８のシャフト５８ａに取付
けられ、上記ギヤー６２と噛み合っているギヤー、６４
及び６５は上記スクリュウ５８のシャフト５８ａを回動
自在に支承する軸受、６６はモータ支持台、６６ａ及び
６６１）は上記モータ支持台６６に形成されたガイドロ
ッド挿通孔、６６　ｃばロッド固定部、６７．６７はガ
イドロッド（但し、図面に於ては一本のガイドロッドの
みを描いており、他の一本のガイドロッドは省略しであ
る。）、６８は油圧シリンダ、６９は上記油圧シリンダ
６８の口７ド、７０は上記モータ支持台６６が載置され
るレールである。

なお、図示したスクリュウ式押出装置２′に於ては、成
形材料を加熱する加熱装置、上記成形材料の加熱温度を
検出する温度検出装置及びスクリュウ５８の位置及び／
又は回転数を検出するエンコーダ等は省略しである。

而して、モータ６１はモータ支持台６６上に載置され、
上記モータ６１のシャツｌ−６１ａにはギヤー６２が取
付けられており、上記ギヤー６２は軸受６４及び６５に
より回動自在に支承されたスクリュウ５８のシャツ）　
５８　ａに取付けられたギヤー６３と噛み合っている。

モータ支持台６６はレール７０上に載置され、そのロッ
ド固定部６６　ｃに油圧シリンダ６８のロット゛６９が
固定されると共に、ガイドロッド挿通孔６６ａ、６６ｂ
にそれぞれガイドロッド６７．６７が挿通され、図示さ
れていな油圧切換弁によって上記油圧シリンダ６８への
油圧の供給が切換えられることにより、レール７０上を
図中左右方向に移動する。

而して、図示されていない制御装置がシリンダ５７内の
成形材料の保有する全熱量を計算し、これが予め定めら
れた理想的な温度分布に於て成形材料が保有すべき全熱
量と比較し、両者間に偏差が認められた場合には、上記
偏差分が消失せしめられるようにスクリュウ５８を駆動
するモータ６１を制御すると共に、油圧シリンダ６８に
よってモータ支持台６６を左右方向に移動し、上記スク
リュウ５８のシリンダ５７内での位置を制御して、スク
リュウ５８とシリンダ５７の内壁面との間で発生する摩
擦熱を制御しつ＼加工を行なうものである。

即ち、スクリュウ５８を図中左方向に移動すれば、シリ
ンダ５７の内壁面とスクリュウ５８との間隔が広くなる
ので、両者間で発生する摩擦熱は低くなるが、反対に上
記スクリュウ５８を図中右方向に移動すれば、シリンダ
５７の内壁面とスクリュウ５８との間隔が狭くなるので
、両者間で発生する摩擦熱は高く成る。従って、上記の
如く、モータ６１の駆動を制御してスクリュウ５８の回
転を制御すると共に、モータ支持台６６を油圧シリンダ
６８によって左右方向に移動し、シリンダ５７内に於け
るスクリュウ５８の位置を制御しつ＼加工を行なうこと
により、成形材料の温度調節をより適切に行なうことが
できる。

〔発明の効果〕 本発明は畝上の如く構成されるので、本発明によるとき
には、スクリュウ式押出装置のシリンダ各部の樹脂に与
えられるエネルギが経時的、空間的に樹脂の移動速度に
応じて適切に制御され、シリンダから押出される樹脂の
温度と圧力が常に加工に最適な状態に保たれるので、製
品の細孔やひび割れ、又は歪等が防止され、成形精度が
高められると共に、成形時間が大幅に短縮されるのであ
る。

なお、本発明は畝上の実施例に限定されるものではない
。即ち、例えば、本実施例に於てはシリンダ６内の成形
材料の温度を樹脂温度検出装置１１．１１によって検出
し、上記検出値に基づき制御装置５はシリンダ６内の成
形材料の保有する全熱量を計算し、これが予め定められ
た理想的な温度分布に於て成形材料が保有すべき全熱量
と比較し、両者間に偏差が認められた場合には、上記偏
差分が消失せしめられるようにスクリュウ７を駆動する
モータ１７を制御して、上記スクリュウ７の位置及び／
又は回転数の制御を行ないく常時シリンダ６内の成形材
料の温度が最適な温度に保たれるように構成したが、上
記に加えて成形材料を加熱する誘電子ｌ０１１０に印加
する交流電流を１！ａ整するように構成しても良い。ま
た、加熱装置として誘電子を使用したが、上記誘電子に
限定されず他の公知の加熱装置が利用できるものである
。その他各部の様式、構成及び制御の仕方等は本発明の
目的の範囲内で自由に設計変更できるものであって、本
発明はそれらの総てを包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる合成樹脂成形装置の一実施例
を示す説明図、第２図は、スクリュウ式押出装置の他の
実施例を示す説明図、第３図は、第２図中Ａ−Ａ断面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱可塑性の成形材料を補給器からシリンダ内に供給し、
   これを回転自在に支承したスクリュウによって上記シリ
   ンダの加熱部に送り、加熱、加圧されて可塑状となった
   成形材料を上記シリンダの先端部に設けたノズルから押
   し出すスクリュウ式押出装置と、上記スクリュウ式押出
   装置のノズルから可塑状となった成形材料をシリンダチ
   ューブ内に受け入れ、これをシリンダヘッドに設けたノ
   ズルから所定量を精密に制御した所定量として射出する
   射出シリンダ装置と、互いに結合して所望のキャビティ
   を成形する少なくとも二つの金型と、それらの金型を接
   離させる装置とから成り、上記射出シリンダ装置のノズ
   ルから可塑状となった成形材料を上記金型間に形成され
   るキャビティ内に受け入れ形成する射出成形用金型装置
   と、予め定められたプログラムに従い、上記スクリュウ
   式押出装置、射出シリンダ装置及び射出成形用金型装置
   の作動を制御する制御装置とから成る合成樹脂成形装置
   に於て、 上記可塑状となった成形材料の温度を検出する装置と、 上記温度検出装置の出力を所望の値に保つよう、スクリ
   ュウの位置及び／又は回転数を制御する装置とを設けた
   ことを特徴とする上記の合成樹脂成形装置。