KR102269352B1

KR102269352B1 - 사출성형기

Info

Publication number: KR102269352B1
Application number: KR1020190105665A
Authority: KR
Inventors: 고우지 세이케; 히로노부 이시다
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-06-25
Also published as: KR20140051066A; KR20190104117A; TWI551421B; CN103770273B; CN103770273A; KR20150082160A; JP5940430B2; JP2014083729A; TW201416215A

Abstract

재료공급장치의 공급량을 정확하게 설정할 수 있는 사출성형기를 제공한다.
사출성형기(2)는, 실린더(11)와, 실린더(11) 내에 성형재료를 공급하는 재료공급장치(81)와, 실린더(11) 내에 회전 가능하게 또한 축방향으로 진퇴 가능하게 배치되는 스크루(20)와, 사출성형기(2)의 설정을 지원하는 설정지원장치(40)를 구비한다. 설정지원장치(40)는, 재료공급장치(81)의 공급량과, 스크루(20)를 회전시킴으로써 스크루(20)의 전방으로 보내지는 성형재료의 유량과의 관계를 기억하고, 기억된 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 성형재료량에 근거하여, 성형 시의 재료공급장치(81)의 공급량을 설정한다.

Description

사출성형기 {INJECTION MOLDING MACHINE}

본 출원은, 2012년 10월 22일에 출원된 일본 특허출원 제2012-233106호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 사출성형기에 관한 것이다.

사출성형기는, 실린더와, 실린더 내에 성형재료로서의 수지를 공급하는 재료공급장치와, 실린더 내에 회전 가능하게 또한 진퇴 가능하게 배치되는 스크루를 구비한다. 재료공급장치에 의하여 스크루의 나사홈 내에 공급된 수지는, 스크루의 회전에 따라 전방으로 보내지고, 실린더로부터의 열 등에 의하여 서서히 용융된다. 용융된 수지가 스크루의 전방으로 보내져, 실린더 전방부에 축적됨에 따라, 스크루가 후퇴된다. 그 후, 스크루가 전진되면, 스크루의 전방에 축적된 용융수지는, 실린더의 선단부에 형성되는 노즐로부터 사출되고, 금형장치의 캐비티 공간에 충전된다. 충전된 용융수지를 고화시킴으로써 성형품이 얻어진다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허공개공보 2004-351661호

재료공급장치의 공급량은, 사용자의 경험이나 감각 등에 의지하여, 시행착오에 의하여 설정되므로, 정확하게 설정되지 않는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 재료공급장치의 공급량을 정확하게 설정할 수 있는 사출성형기의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태의 사출성형기는,

실린더와,

상기 실린더 내에 성형재료를 공급하는 재료공급장치와,

상기 실린더 내에 회전 가능하게 또한 축방향으로 진퇴 가능하게 배치되는 스크루와,

사출성형기의 설정을 지원하는 설정지원장치를 구비하고,

상기 설정지원장치는, 상기 재료공급장치의 공급량과, 상기 스크루를 회전시킴으로써 상기 스크루의 전방으로 보내지는 성형재료의 유량과의 관계를 기억하고, 기억된 상기 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 성형재료량에 근거하여, 성형 시의 상기 재료공급장치의 공급량을 설정한다.

본 발명에 의하면, 재료공급장치의 공급량을 정확하게 설정할 수 있는 사출성형기가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 사출성형기를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 구동장치를 나타내는 도이다.
도 3은 재료공급장치의 공급량을 나타내는 피드스크루의 회전수와, 수지유량과의 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 4는 퍼지동작 시에 있어서의 스크루의 실제 배압의 시간변화의 일례를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는 동일 또는 대응하는 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이하, 수지의 사출방향을 전방으로 하고, 수지의 사출방향과는 반대 방향을 후방으로 하여 설명한다.

사출성형기는, 고정금형 및 가동금형으로 구성되는 금형장치를 폐쇄하는 형폐쇄공정, 금형장치를 체결하는 형체결공정, 금형장치 내에 용융수지를 유입시키는 충전공정, 유입시킨 수지에 압력을 가하는 보압공정, 보압공정 후에 금형장치 내에서 수지를 고화시키는 냉각공정, 다음의 성형품을 위한 용융수지를 계량하는 계량공정, 금형장치를 개방하는 형개방공정, 및 형개방 후의 금형장치로부터 성형품을 취출하는 취출공정을 1사이클로 하고, 성형품을 반복하여 제조한다. 성형 사이클의 단축을 위하여, 계량공정은, 냉각공정 사이에 행해져도 된다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태의 사출성형기를 나타내는 도이다. 사출성형기(2)는, 형체결장치 및 사출장치(10)를 가진다. 형체결장치는, 고정금형이 장착되는 고정플래튼, 및 가동금형이 장착되는 가동플래튼을 구비하고, 가동플래튼을 진퇴시켜, 가동금형을 고정금형에 접촉분리시킴으로써 형폐쇄, 형체결 및 형개방을 행한다. 형체결장치는, 전동모터 및 토글기구를 이용한 토글식, 유체압실린더를 이용한 직압식, 리니어모터 및 전자석을 이용한 전자식 중 어느 것이어도 되고, 그 방식은 특별히 한정되지 않는다.

사출장치(10)는, 성형재료(예를 들면 수지펠릿)가 공급되는 실린더(11)와, 그 실린더(11)의 전단에 배치된 노즐(12)과, 실린더(11) 내에 회전 가능하게 또한 축방향으로 진퇴 가능하게 배치된 스크루(20)와, 실린더(11)를 가열하는 가열원으로서의 히터(h11~h13)와, 실린더(11)의 후방에 배치된 구동장치(60)를 포함한다.

스크루(20)는, 스크루 본체(21)와, 그 스크루 본체(21)보다 전방에 배치된 사출부(22)로 이루어지고, 후단의 축부(51)를 통하여 구동장치(60)와 연결된다. 스크루 본체(21)는, 플라이트부(23), 및 플라이트부(23)의 전단에 대하여 착탈 가능하게 배치된 압력부재(24)를 구비한다. 플라이트부(23)는, 막대형상의 본체부(23a), 및 그 본체부(23a)의 외주면으로 돌출시켜 형성된 나선형상의 플라이트(23b)를 구비하고, 그 플라이트(23b)를 따라 나선형상의 나사홈(26)이 형성된다. 플라이트부(23)의 후단부터 전단에 걸쳐, 나사홈(26)의 깊이는 일정하여도 되고, 스크루 압축비가 일정하여도 된다.

다만, 압력부재(24)를 배치하지 않고, 스크루 본체(21)의 전체에 걸쳐서 플라이트부를 형성하여도 되고, 스크루 본체(21)는 후단부터 전단에 걸쳐, 수지가 공급되는 공급부, 공급된 수지를 압축시키면서 용융시키는 압축부, 용융된 수지를 일정량씩 계량하는 계량부로서 구별되어도 된다. 나사홈의 깊이는, 공급부에서 깊고, 계량부에서 얕으며, 압축부에 있어서 전방을 향할수록 얕아진다.

사출부(22)는, 선단에 원추형의 부위를 구비한 헤드부(31), 그 헤드부(31)의 후방에 인접시켜 형성된 로드부(32), 그 로드부(32)의 주위에 배치된 역류방지링(33), 및 압력부재(24)의 전단에 장착된 씨일 링(체크 링)(34)으로 이루어진다.

계량공정 시에, 스크루(20)의 후퇴에 따라, 로드부(32)에 대하여 역류방지링(33)이 전방으로 이동되어, 씨일 링(34)으로부터 떨어지면, 사출부(22)의 후방으로부터 전방으로 수지가 보내진다. 또, 사출공정 시에, 스크루(20)의 전진에 따라, 역류방지링(33)이 로드부(32)에 대하여 후방으로 이동되어, 씨일 링(34)에 맞닿게 되면, 수지의 역류가 방지된다.

실린더(11)의 후단의 근방에는, 성형재료 공급구로서의 수지공급구(14)가 형성되고, 그 수지공급구(14)는, 스크루(20)를 실린더(11) 내에 있어서의 전진한계 위치에 둔 상태에 있어서, 나사홈(26)의 후단부와 대향하는 개소에 형성된다. 수지공급구(14)에는, 실린더(11) 내에 수지를 공급하는 재료공급장치(81)가 장착된다.

재료공급장치(81)는, 성형재료(예를 들면 수지펠릿)를 수용하는 호퍼(82), 호퍼(82)의 하단으로부터 수평방향으로 뻗어 있는 피드실린더(83), 피드실린더(83)의 전단으로부터 하방으로 뻗어 있는 통형상의 안내부(84), 피드실린더(83) 내에 있어서 회전 가능하게 배치된 피드스크루(85), 및 피드스크루(85)를 회전시키는 피드모터(86) 등을 구비한다. 다만, 피드실린더(83)는, 반드시 수평방향으로 뻗어 있을 필요는 없고, 예를 들면 수평방향에 대하여 경사져 뻗어 있어도 되며, 출구측이 입구측보다 높아도 된다.

호퍼(82) 내로부터 피드실린더(83) 내에 공급된 수지는, 피드스크루(85)의 회전에 따라 피드스크루(85)의 나사홈을 따라 전진된다. 피드스크루(85)의 전단으로부터 안내부(84) 내로 보내진 수지는, 안내부(84) 내를 낙하하여, 실린더(11) 내에 공급된다. 다만, 피드실린더(83) 내에 공급된 수지는, 도시되지 않은 히터에 의하여 가열(예열)되어도 된다. 이 때, 수지는, 용융되지 않는 온도, 예를 들면, 유리전이점 이하의 소정온도로 예열되어도 된다.

도 2는, 도 1의 구동장치를 나타내는 도이다. 구동장치(60)는, 실린더(11) 내에서 스크루(20)를 회전시키는 구동원으로서의 계량모터(61)를 포함한다. 계량모터(61)는, 서보모터이어도 된다. 계량모터(61)는, 서포트프레임(Fr)에 고정되는 고정자(62), 및 고정자(62)의 내측에 배치되는 통형상의 회전자(63)를 포함한다. 회전자(63)의 후단에 고정되는 스플라인너트(64)는, 회전부재(65)와 스플라인 결합된다. 즉, 회전부재(65)는, 스플라인너트(64)와 함께 회전 가능하게, 또한, 스플라인너트(64)에 대하여 진퇴 가능하게 되어 있다. 회전부재(65)는, 스크루(20)의 축부(51)의 후단에 커플링(52)을 통하여 연결되는 연결체(66)와, 연결체(66)에 볼트 등으로 고정되는 지지체(67)로 구성된다. 지지체(67)의 외주에는, 스플라인너트(64)와 결합하기 위한 스플라인홈(68)이 형성된다. 계량모터(61)의 회전은, 회전부재(65)를 통하여, 축부(51)에 전달되어, 스크루(20)가 회전된다. 그렇게 하면, 플라이트부(23)의 플라이트(23b)가 움직여, 플라이트부(23)의 나사홈(26) 내에 공급된 수지가 전방으로 보내진다.

구동장치(60)는, 실린더(11) 내에서 스크루(20)를 축방향으로 이동시키는 구동원으로서의 사출모터(71)를 포함한다. 사출모터(71)는 서보모터이어도 된다. 사출모터(71)는 도시하지 않은 통형상의 출력축을 가지고, 그 출력축에 볼나사축(72)이 스플라인 결합된다. 즉, 볼나사축(72)은, 사출모터(71)의 출력축과 함께 회전 가능하게, 또한, 사출모터(71)의 출력축에 대하여 진퇴 가능하게 되어 있다. 볼나사축(72)과 나사결합되는 볼나사너트(73)는, 로드셀(74)을 통하여 서포트프레임(Fr)에 고정된다. 로드셀(74)은, 서포트프레임(Fr)과 사출모터(71)와의 사이에 배치되어, 스크루(20)의 배압(스크루(20)를 전방으로 누르는 압력)을 검출한다. 볼나사축(72)의 전단으로부터 동축적으로 뻗는 샤프트(75)는, 베어링(Br1, Br2)을 통하여 회전부재(65)에 대하여 회전 가능하게 또한 진퇴 불가능하게 지지되어 있다. 사출모터(71)를 구동하면, 볼나사축(72)이 회전하면서 진퇴되어, 회전부재(65)및 스크루(20)가 진퇴된다. 충전공정에서 스크루(20)가 진퇴될 때, 스크루(20)가 회전하지 않도록, 계량모터(61)를 구동하여 회전부재(65)의 회전을 멈추어도 된다. 다만, 계량모터(61)는 브레이크를 장착한 모터이어도 되고, 충전공정에 있어서 브레이크의 제동력으로 회전부재(65)의 회전을 멈추어도 된다.

다만, 구동장치(60)는, 실린더(11) 내에서 스크루(20)를 회전시키거나 진퇴시킬 수 있는 것이면 되고, 그 구성은 도 2의 구성에 한정되지 않는다.

다음으로, 사출성형기(2)의 동작에 대하여 설명한다. 사출성형기(2)의 동작(예를 들면 사출장치(10)의 동작이나 재료공급장치(81)의 동작)은, 컨트롤러(40)에 의하여 제어된다. 컨트롤러(40)는, CPU(41), 제어 프로그램 등을 격납하는 ROM(42), 연산결과 등을 격납하는 읽고 쓰기 가능한 RAM(43), 하드디스크 등의 기억부(44), 입력인터페이스, 출력인터페이스, 타이머, 및 카운터 등으로 구성된다. 컨트롤러(40)는, ROM(42) 또는 기억부(44) 등에 기억된 프로그램을 CPU(41)로 실행시킴으로써, 각종 기능을 실현한다.

계량공정에서는, 계량모터(61)를 구동하고, 스크루(20)를 회전시킨다. 이 때, 피드모터(86)를 구동하여, 피드스크루(85)를 회전시켜도 되고, 성형 시에 스크루(20)와 피드스크루(85)는 동기하여 회전되어도 된다. 스크루(20)의 회전수가 설정 회전수가 되도록 계량모터(61)에 전류가 공급되고, 또, 피드스크루(85)의 회전수가 설정 회전수가 되도록 피드모터(86)에 전류가 공급된다.

스크루(20)의 설정 회전수, 및 피드스크루(85)의 설정 회전수는, 각각, 일정하면 된다. 즉, 스크루(20)의 설정 회전수와, 피드스크루(85)의 설정 회전수와의 비율(동기율)은, 일정하면 된다.

다만, 스크루(20)의 설정 회전수, 피드스크루(85)의 설정 회전수는, 각각, 스크루(20)의 위치나 계량 개시 시부터의 경과시간 등에 따라 변경되어도 된다. 또, 동기율은, 스크루(20)의 위치나 계량 개시 시부터의 경과시간 등에 따라 변경되어도 된다.

호퍼(82)로부터 피드실린더(83) 내에 공급된 수지는, 피드스크루(85)의 회전에 따라 피드스크루(85)의 나사홈을 따라 전진된다. 피드스크루의 전단으로부터 안내부(84) 내로 보내진 수지는, 안내부(84) 내를 낙하하여, 실린더(11) 내에 공급된다.

실린더(11) 내에 공급된 수지는, 수지공급구(14)에서 체류하지 않고, 스크루(20)에 의하여 즉시 전방으로 보내져도 된다. 이로 인하여, 스크루(20)의 나사홈(26) 내에 수지가 조밀하게 충전되지는 않고, 나사홈(26) 내의 수지상태는 희박한 상태(기아(飢餓)상태)가 된다. 따라서, 재료공급장치(81)에 의한 수지의 공급속도가 빨라질수록, 스크루(20)에 의하여 단위시간당 전방으로 보내지는 수지의 양이 증가된다.

실린더(11) 내에 공급된 수지는, 스크루(20)의 회전에 따라 스크루(20)의 나사홈(26)을 따라 전진됨과 함께, 히터(h11~h13)에 의하여 가열되어, 용융된다. 또, 수지는, 스크루 본체(21)에 있어서의 수지의 압력상승 개시 위치로부터 스크루 본체(21)의 전단에 걸쳐, 점차 가압된다. 압력상승 개시 위치는, 압력부재(24)로부터 후방으로 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 있고, 스크루(20)의 회전수와, 피드스크루(85)의 회전수와의 비율(동기율) 등에 따라 변위한다. 압력부재(24)로부터 소정범위 내의 거리에 압력상승 개시 위치가 있으면, 수지의 용융상태가 안정화되어, 성형품의 중량이 안정화된다.

스크루(20)의 나사홈(26)을 따라 전진된 수지는, 압력부재(24)와 실린더(11)와의 사이의 수지유로를 통과하고, 그 사이에 혼련된 후, 실린더(11)와 로드부(32)와의 사이의 수지유로를 통과하여 전진되고, 스크루(20)의 전방으로 보내져, 실린더 전방부에 축적된다. 스크루(20)의 전방에 용융수지가 축적됨에 따라, 스크루(20)는 후퇴한다.

계량공정에서는, 사출모터(71)를 구동하여, 스크루(20)에 배압을 가하여, 스크루(20)의 급격한 후퇴를 억제한다. 이로써, 수지의 혼련성이 향상되고, 또, 수지중의 가스가 후방으로 빠져나가기 쉬워진다. 스크루(20)의 배압이 설정배압이 되도록, 사출모터(71)에 전류가 공급된다.

스크루(20)를 후퇴시키는 동안, 컨트롤러(40)는 도시되지 않은 위치센서로 스크루(20)의 위치를 감시한다. 스크루(20)가 계량완료 위치까지 후퇴하여, 스크루(20)의 전방에 소정량의 수지가 축적되면, 계량모터(61)의 구동이 정지되어, 스크루(20)의 회전이 정지되고, 계량공정이 완료된다. 계량공정의 완료와 동시에, 피드모터(86)의 구동이 정지되고, 피드스크루(85)의 회전이 정지되어도 된다.

충전공정에서는, 사출모터(71)를 구동하고, 스크루(20)를 전진시켜, 형체결상태의 금형장치 내의 캐비티 공간에 수지를 밀어 넣는다. 스크루(20)가 수지를 전방으로 누르는 압력(수지의 충전압)은, 로드셀(74)에 의하여 반력으로서 검출된다. 캐비티 공간에 충전된 수지는 냉각에 의하여 수축되기 때문에, 수축분의 수지를 보충하기 위하여, 보압공정에서는, 수지의 충전압이 설정압이 되도록, 사출모터(71)에 전류가 공급된다.

그런데, 성형 개시 전에, 사용자 등이 계량시간(스크루(20)의 회전시간)을 정한다. 성형 사이클 단축을 위하여 계량공정이 냉각공정 사이에 행해지도록, 계량시간은 냉각시간에 따라 정해진다. 계량공정의 완료가, 냉각공정의 완료와 대략 동시가 되도록, 계량시간을 설정하여도 된다.

정해진 계량시간에, 1쇼트분과 동일 양의 수지가 스크루(20)의 전방으로 보내지도록, 성형 시의 재료공급장치(81)의 공급량이 정해진다. 이 공급량은 공급속도와 공급시간과의 곱으로 나타난다. 공급시간은, 스크루(20)와 피드스크루(85)가 동기하여 회전되는 경우, 계량시간과 동일하고, 계량시간이 정해지면 공급시간도 자동적으로 정해진다. 공급속도는 피드스크루(85)의 회전수에 비례한다. 따라서, 공급량을 나타내는 피드스크루(85)의 회전수가 결정되어도 된다.

본 실시형태에서는 컨트롤러(40)가, 사출성형기(2)의 설정을 지원하는 설정지원장치로서 기능한다. 다만, 설정지원장치는, 사출장치(10)의 동작이나 재료공급장치(81)의 동작을 제어하는 컨트롤러(60)와 별도로 설치되어도 된다.

설정지원장치로서의 컨트롤러(40)는, 재료공급장치(81)의 공급량을 나타내는 피드스크루(85)의 회전수와, 스크루(20)를 회전시킴으로써 스크루(20)의 전방으로 보내지는 수지의 유량(이하, 간단히 "수지유량"이라고 한다)과의 관계를 기억하고 있다. 상기 관계는, 예를 들면 식 등의 형식으로, ROM(42) 또는 기억부(44) 등에 기억된다.

컨트롤러(40)는, 기억된 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 수지량 등에 근거하여, 재료공급장치(81)의 공급량을 나타내는 피드스크루(85)의 회전수를 설정한다. 이 설정에서 사용되는 각종 데이터(예를 들면 상기 관계의 데이터, 계량시간, 1쇼트분의 수지량 등)는, 사용자의 입력조작을 받아들이는 입력부(45)를 통하여, 컨트롤러(40)에 입력되어도 되고, ROM(42) 또는 기억부(24) 등에 기억된 데이터를 이용하여도 된다. 1쇼트분의 수지량(mm³)은, 계량공정에 있어서의 스크루(20)의 후퇴 거리와, 실린더(11)의 내경(스크루(20)의 외경) 등에 기초하여 산출된다.

도 3은, 재료공급장치의 공급량을 나타내는 피드스크루의 회전수와, 수지유량과의 관계의 일례를 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 관계는 일차 선형방정식 등의 수식으로 근사적으로 나타나도 되며, 수지유량(mm³/s)은 피드스크루(85)의 회전수(rpm)에 비례하여 증가한다. 1쇼트분의 수지량(mm³)을 수지유량(mm³/s)으로 나눈 값이 미리 정해진 계량시간(s)이 되도록, 컨트롤러(40)는, 성형 시의 피드스크루(85)의 회전수(rpm)를 설정한다.

상기 관계는, 퍼지동작 시에 측정되어도 된다. 퍼지동작은, 성형 개시 전에, 실린더(11) 내의 수지의 용융상태를 안정화시키기 위한 동작으로서, 실린더(11) 내에 수지를 공급하고, 공급한 수지를 배출시키는 동작이다. 퍼지동작은 노즐(12)을 금형장치로부터 이간한 상태로 행해지며, 금형장치 내에 수지가 충전되지 않아, 고화된 수지를 금형장치로부터 취출하는 번거러움이 없다. 또, 퍼지동작은 성형 개시 전에 행해지므로, 성형 개시 전에 상기 관계를 측정할 수 있다.

퍼지동작으로서는, 복수의 종류가 있지만, 예를 들면, 계량공정과 마찬가지로, 스크루(20)에 배압을 가하면서 스크루(20)를 회전시켜도 된다. 수지가 스크루(20)의 전방으로 보내져, 실린더 전방부에 축적됨에 따라, 스크루(20)가 후퇴된다. 그 후, 스크루(20)가 전진되면, 스크루(20)의 전방에 축적된 용융수지는, 실린더(11)의 전단에 형성되는 노즐(12)로부터 배출된다.

이 퍼지동작 중에 상기 관계를 구할 때, 수지유량(mm³/s)은, 스크루(20)에 배압을 가하면서 스크루(20)를 회전시켜 측정되고, 스크루(20)의 전방으로 보내지는 수지의 양(mm³)을, 스크루(20)의 회전시간(s)으로 나누어 산출된다. 스크루(20)의 전방으로 보내지는 수지의 양(mm³)은, 실린더(11) 내에 있어서 스크루(13)의 전방에 형성되는 공간의 용적의 변화량과 동일 양이며, 실린더(11)의 내경이나 스크루(20)의 후퇴량 등으로 산출된다.

그런데, 실린더(11)의 내벽에 마찰로 수지가 고정되어, 수지가 너트화되는 경우가 있다. 너트화된 수지에 대하여 스크루(20)가 회전하면, 스크루(20)의 전방으로 수지가 보내지지 않는데도, 스크루(20)가 후퇴하여 버린다.

따라서, 다른 퍼지동작으로서, 상세하게는 후술하지만, 소정위치까지 후퇴시킨 스크루(20)를 그 소정위치에서 회전시켜도 된다. 이하, 이 퍼지동작에 대하여 상세하게 설명한다.

컨트롤러(40)는, 먼저 사출모터(71)를 구동하여 스크루(20)를 후퇴시킨다. 스크루(20)를 후퇴시키는 동안, 스크루(20)는 회전시키지 않아도 된다. 스크루(20)를 후퇴시키는 동안, 컨트롤러(40)는 도시하지 않은 위치센서로 스크루(20)의 위치를 감시한다.

스크루(20)를 후퇴시키면, 실린더(11) 내에 공간이 형성된다. 이 공간은, 스크루(20)의 전방에 형성되고, 그 용적(mm³)은, 스크루(20)의 후퇴거리(mm), 및 실린더(11)의 내경(스크루(20)의 외경) 등에 기초하여 산출된다.

이어서, 컨트롤러(40)는, 계량모터(61)를 구동하여 스크루(20)를 소정의 회전수로 회전시켜 스크루(20)의 전방으로 수지를 보낸다. 이 때, 스크루(20)의 진퇴를 금지하기 위하여, 컨트롤러(40)는 사출모터(71)를 구동하여도 된다. 또, 이 때, 컨트롤러(40)는 피드모터(86)를 구동하여, 피드스크루(85)를 회전시켜도 되고, 스크루(20)와 피드스크루(85)가 동기하여 회전되어도 된다.

다만, 본 실시형태에서는, 스크루(20)의 진퇴를 금지하기 위하여, 사출모터(71)를 구동하지만, 사출모터(71)가 브레이크를 장착한 경우, 브레이크의 제동력으로 스크루(20)의 진퇴를 금지하여도 된다.

스크루(20)의 회전에 따라 스크루(20)의 전방으로 수지가 보내져, 스크루(20)의 회전 개시 전에 실린더(11) 내에 형성된 공간에 수지가 축적된다. 이 공간이 수지로 채워질 때까지, 스크루(20)의 배압은 거의 변동하지 않고, 이 공간이 수지로 채워지면, 스크루(20)의 배압이 급격하게 상승하기 시작한다.

도 4는, 퍼지동작 시에 있어서의 스크루의 실제 배압의 시간변화의 일례를 나타내는 도이다. 도 4는, 스크루(20)의 회전 개시 시부터의 배압의 시간변화를 나타낸다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 시각(t1)에서 스크루(20)가 회전 개시하면, 상기 공간이 수지로 채워질 때까지, 스크루(20)의 배압은 거의 변동하지 않고, 상기 공간이 수지로 채워지면, 스크루(20)의 배압이 급격하게 상승하기 시작한다. 스크루(20)의 배압이 어느 정도 높아지면, 노즐(12)로부터 수지가 배출되기 때문에, 스크루(20)의 배압은 곧 일정해진다.

이 퍼지동작 중에 상기 관계를 구할 때, 수지유량은, 소정위치까지 후퇴시킨 스크루(20)를 그 소정위치에서 회전시켜 측정된다. 스크루(20)의 회전 중에 스크루(20)의 진퇴가 금지되어 있으며, 스크루(20)의 회전 중에 스크루(20)의 후퇴를 허용하는 경우에 발생할 수 있는 수지의 너트화에 의한 영향을 배제할 수 있어, 수지유량의 측정 정밀도가 좋다.

컨트롤러(40)는, 스크루(20)의 회전 개시부터 스크루(20)의 배압이 소정치에 이를 때까지의 시간(T(s))이며, 상기 공간의 용적(mm³)을 나누어, 수지유량(mm³/s)을 산출한다. 상기 공간의 용적(mm³)은, 시간(T) 동안에, 스크루(20)의 전방으로 보내지는 수지의 양과 동일 양이다. 시간(T)은, 컨트롤러(40)의 타이머로 계측된다.

이 퍼지동작 시에 있어서의 스크루(20)의 후퇴완료 위치는, 계량완료 위치와 대략 동일한 위치이면 되고, 이 경우, 스크루(20)의 회전 개시부터, 스크루(20)의 배압이 소정치에 이를 때까지의 시간(T)은, 계량시간과 대략 동일해진다. 계량공정과 대략 동일한 조건으로, 수지유량을 계측할 수 있다.

다만, 스크루(20)의 후퇴완료 위치는, 계량완료 위치와 대략 동일한 위치가 아니어도 되며, 특별히 한정되지 않는다. 스크루(20)의 후퇴거리에 관계없이, 수지유량의 산출은 가능하다.

컨트롤러(40)는, 상기 관계를 구하기 위하여, 피드스크루(85)의 회전수를 바꾸었을 때의 수지유량을 산출하면 되고, 복수의 피드스크루(85)의 회전수에 대응하는, 복수의 수지유량을 산출한다.

상기 관계를 구할 때, 스크루(20)의 회전수와, 피드스크루(85)의 회전수와의 비율이 성형 시와 동일한 비율이 되도록, 피드스크루(85)의 회전수의 변경에 맞추어, 스크루(20)의 회전수가 변경되어도 된다. 컨트롤러(40)는, 기억한 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 성형재료량에 근거하여, 성형 시의 피드스크루(85)의 회전수, 및 성형 시의 스크루(20)의 회전수를 원하는 비율로 설정할 수 있다. 따라서, 수지의 압력상승 개시 위치를 원하는 위치로 할 수 있고, 수지의 용융상태가 안정화되어, 성형품의 중량이 안정화된다.

다만, 상기 관계를 구할 때, 피드스크루(85)의 회전수의 변경에 맞추어, 스크루(20)의 회전수를 바꾸지 않아도 되고, 스크루의 회전수는 일정하여도 된다. 즉, 상기 관계를 구할 때, 스크루(20)의 회전수와 피드스크루(85)의 회전수와의 비율은 일정하지 않아도 된다. 이 경우, 컨트롤러(40)는, 상기 관계 등에 근거하여 성형 시의 피드스크루(85)의 회전수를 설정한 후, 설정한 성형 시의 피드스크루(85)의 회전수와의 비율이 소정의 비율이 되도록, 성형 시의 스크루(20)의 회전수를 설정하여도 된다.

이와 같이, 컨트롤러(40)는, 재료공급장치(81)의 공급량(예를 들면 피드스크루(85)의 회전수)과, 수지유량과의 관계를 기억하고, 기억된 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 수지량에 근거하여, 재료공급장치(81)의 공급량 등을 설정한다. 따라서, 사용자의 경험이나 감각에 의지하지 않고, 재료공급장치(81)의 공급량을 정확하게 설정할 수 있다.

컨트롤러(40)는, 설정된 공급량 등으로 성형동작을 실제로 행하기 전에, 설정된 공급량 등으로 성형동작을 행하여도 되는지 어떤지를 사용자에게 확인하는 확인화상을 표시부(46)에 표시시켜도 된다. 확인화상을 본 사용자가 입력부(45)에서 소정의 입력을 행하면, 설정된 공급량 등으로 성형동작이 실제로 행하여진다.

다만, 본 실시형태에서는, 입력부(45)와, 표시부(46)가 별도로 설치되지만, 예를 들면 터치패널로서, 일체로 설치되어도 된다.

재료공급장치(81)는, 컨트롤러(40)에서 설정된 공급량으로, 성형 시에 실린더(11) 내에 성형재료로서의 수지를 공급하여도 된다. 컨트롤러(40)는, 설정한 공급량으로 미리 결정된 계량시간 내에 계량공정이 종료되지 않는 경우, 설정한 공급량 이외의 성형 조건에 문제가 있다고 판단하고, 경고를 출력하는 장치를 동작 시켜도 된다. 경고를 출력하는 장치로서는, 예를 들면 표시부(46), 경고버저, 경고램프 등이 이용된다. 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다.

이상, 사출성형기의 실시형태를 설명하였는데, 본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 범위 내에서, 여러 가지의 변형, 개량이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태의 재료공급장치는, 피드스크루를 포함하지만, 진공 로더를 포함하여도 되고, 그 구성은 특별히 한정되지 않는다.

또, 상기 실시형태의 사출장치는, 스크루(20)와 피드스크루(85)를 동기하여 회전시키지만, 따로 따로 회전시켜도 된다. 예를 들면, 계량공정의 일부(예를 들면 전반(前半))에 있어서만, 피드스크루(85)를 회전시켜도 된다. 즉, 상기 실시형태에서는, 재료공급장치(81)의 공급시간과, 계량시간이 동일하지만, 상이하여도 된다.

또, 상기 실시형태의 계량공정에서는, 스크루(20)에 배압을 가하면서 스크루(20)를 회전시키지만, 계량동작은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 퍼지동작과 같이, 스크루(20)를 후퇴시켜, 후퇴완료 위치에서 스크루(20)를 소정의 회전수로 회전시킴으로써 스크루(20)의 전방으로 수지를 보내는 동작이, 계량동작으로서 행하여져도 된다. 스크루(20)의 회전 중에 스크루(20)의 진퇴가 금지되어 있으며, 스크루(20)의 회전 중에 스크루(20)의 후퇴를 허용하는 경우에 발생할 수 있는 수지의 너트화에 의한 영향을 배제할 수 있어, 계량 정밀도가 좋다.

또, 상기 실시형태의 사출장치는, 스크루·인라인방식이지만, 스크루·프리플라스티시제이션 방식의 것이어도 된다. 스크루·프리플라스티시제이션 방식에서는, 가소화 실린더 내에서 용융된 수지를 사출실린더에 공급하고, 사출실린더로부터 금형장치 내에 용융수지를 사출한다. 스크루·프리플라스티시제이션 방식에서는, 가소화 실린더 내에 스크루가 배치된다.

2 사출성형기
10 사출장치
11 실린더
20 스크루
21 스크루 본체
22 사출부
23 플라이트부
24 압력부재
26 나사홈
40 컨트롤러(설정지원장치)
45 입력부
46 표시부
60 구동장치
61 계량모터
71 사출모터
81 재료공급장치
83 피드실린더
85 피드스크루
86 피드모터

Claims

공급된 성형재료를 용융하는 실린더와,
상기 실린더 내에 성형재료를 공급하는 재료공급장치와,
스크루 본체와 상기 스크루 본체보다 전방에 배치된 사출부로 이루어져 상기 실린더 내에 회전 가능하게 또한 축방향으로 진퇴 가능하게 배치되는 스크루와,
사출성형기의 설정을 지원하는 설정지원장치를 구비하고,
상기 사출부는 선단에 원추형의 부위를 구비한 헤드부, 상기 헤드부의 후방에 인접시켜 형성된 로드부, 상기 로드부의 주위에 배치된 역류방지링, 및 압력부재의 전단에 장착된 씨일 링으로 이루어지고,
상기 설정지원장치는, 상기 재료공급장치의 단위시간당 공급량과, 상기 실린더 내에 있어서 상기 스크루를 회전시킴으로써, 상기 실린더 내에 있어서 상기 스크루의 전방의 공간으로 보내지는 용융된 성형재료의 유량과의 관계를 기억하고, 기억된 상기 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 성형재료량에 근거하여, 정해진 계량시간 동안 1쇼트분과 동일한 양의 수지가 스크루의 전방으로 보내지도록 성형 시의 상기 재료공급장치의 단위시간당 공급량을 설정하고,
상기 스크루의 회전을 개시함과 동시에 피드스크루의 회전을 개시하여 실린더내로의 수지공급을 개시하고, 공급된 수지에 의해 상기 스크루가 계량 완료 위치까지 후퇴하여 상기 스크루의 회전을 정지함과 동시에 상기 피드스크루의 회전을 정지하여 실린더내로의 수지공급을 정지하는, 사출성형기.
제1항에 있어서,
상기 재료공급장치는, 피드실린더와, 상기 피드실린더 내에 회전 가능하게 배치되어, 상기 피드실린더 내의 성형재료를 상기 실린더 내로 보내는 피드스크루를 포함하고,
상기 관계는, 상기 재료공급장치의 공급량을 나타내는 상기 피드스크루의 회전수와, 상기 유량과의 관계이며,
상기 설정지원장치는, 기억된 상기 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 성형재료량에 근거하여, 성형 시의 상기 피드스크루의 회전수를 설정하는, 사출성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 관계를 구할 때, 상기 유량은, 상기 스크루에 배압을 가하면서 상기 스크루를 회전시켜 측정되는, 사출성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 관계를 구할 때, 상기 유량은, 소정위치까지 후퇴시킨 상기 스크루를 상기 소정위치에서 회전시켜 측정되는, 사출성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
성형 시에, 상기 스크루와, 상기 재료공급장치의 피드스크루가 동기하여 회전되는, 사출성형기.
제5항에 있어서,
상기 관계를 구할 때, 상기 스크루의 회전수와, 상기 피드스크루의 회전수와의 비율이 성형 시와 일한 비율로 되어 있고,
상기 설정지원장치는, 기억된 상기 관계, 계량시간, 및 1쇼트분의 성형재료량에 근거하여, 성형 시의 상기 피드스크루의 회전수, 및 성형 시의 상기 스크루의 회전수를 설정하는, 사출성형기.
제5항에 있어서,
상기 관계를 구할 때, 상기 스크루의 회전수는 일정하고,
상기 설정지원장치는, 설정한 성형 시의 상기 피드스크루의 회전수와의 비율이 소정의 비율이 되도록, 성형 시의 상기 스크루의 회전수를 설정하는, 사출성형기.