TWI583528B - Injection molding machine - Google Patents

Description

射出成形機

本發明係有關一種射出成形機。

射出成形機具備：被供給成形材料(例如樹脂顆粒)的壓缸；被配設成在壓缸內旋轉自如且進退自如的螺桿；及對壓缸進行加熱的加熱源。被供給到螺桿的螺紋槽內之樹脂隨著螺桿的旋轉被送往前方，並且因來自壓缸的熱等漸漸被熔融。隨著熔融之樹脂被送往螺桿的前方而積蓄在壓缸前部，螺桿會後退。之後若使螺桿前進，則積蓄在螺桿前方之熔融樹脂從形成於壓缸的前端之噴嘴射出，並填充於模具裝置的模穴空間。藉由使填充之熔融樹脂固化來得到成形品(例如參閱專利文獻1)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2004-351661號公報

被供給到螺桿的螺紋槽內之成形材料藉由螺桿的旋轉動作而被剪切並混勻。

但是，低黏度的成形材料相對於壓缸或螺桿易滑動，不易被剪切，因此不易被混勻。因此，有時會導致成形品的品質下降。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種成形材料的混勻性良好的射出成形機。

為解決上述課題，本發明之一樣態的射出成形機具備： 被供給成形材料的壓缸； 被配設成在該壓缸內旋轉自如且沿軸向進退自如的螺桿；及 驅動該螺桿的驅動裝置， 該驅動裝置在使前述螺桿旋轉之計測製程中，在規定時間之內禁止前述螺桿後退，之後容許前述螺桿後退。

依本發明，能夠得到成形材料的混勻性良好的射出成形機。

10‧‧‧射出裝置

11‧‧‧壓缸

20‧‧‧螺桿

21‧‧‧螺桿主體

22‧‧‧射出部

23‧‧‧刮板部

24‧‧‧壓力構件

26‧‧‧螺紋槽

60‧‧‧驅動裝置

61‧‧‧計測馬達

71‧‧‧射出馬達

74‧‧‧力量感測器

81‧‧‧材料供給裝置

第1圖係搭載於本發明的一實施形態的射出成形機之射出裝置之示意圖。

第2圖係第1圖的驅動裝置之示意圖。

第3圖係一實施形態的計測製程中的螺桿之設定背壓的時間變化圖。

以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行說明。在各附圖中，對於相同或對應之結構賦予相同或對應之元件符號而省略說明。以下，將樹脂的射出方向設為前方，與樹脂的射出方向相反的方向設為後方來進行說明。

射出成形機將如下製程作為一個週期來反覆製造成形品：關閉由固定模及可動模構成之模具裝置之閉模製程；緊固模具裝置之合模製程；將熔融樹脂灌注到模具裝置內之填充製程；對灌注之樹脂施加壓力之保壓製程；保壓製程後使樹脂在模具裝置內固化之冷卻製程；計測用於下一個成形品之熔融樹脂之計測製程；打開模具裝置之開模製程及開模後從模具裝置推出成形品之推出製程。為縮短成形週期，計測製程亦可在冷卻製程期間進行。

第1圖係搭載於本發明之一實施形態的射出成形機之射出裝置之示意圖。射出成形機具有合模裝置及射出裝置10。合模裝置具備安裝有固定模之固定壓板、及安裝有可動模之可動壓板，藉由使可動壓板進退來使可動模與固定模接觸/分離，從而進行閉模、合模及開模。合模裝置可 為使用電動馬達及肘節機構之肘節式、使用流體壓缸之直壓式、及使用線性馬達及電磁鐵之電磁式中的任一種，其方式並無特別限定。

射出裝置10包括：被供給成形材料(例如樹脂顆粒)的壓缸11；配設於該壓缸11的前端的噴嘴12；被配設成在壓缸11內旋轉自如且沿軸向進退自如的螺桿20；作為對壓缸11進行加熱之加熱源的加熱器h11~h13；及配設於壓缸11的後方的驅動裝置60。

螺桿20包括螺桿主體21、及比該螺桿主體21更靠前方配設之射出部22，並經由後端的軸部51與驅動裝置60連結。螺桿主體21具備刮板部23、及裝卸自如地配設於刮板部23的前端之壓力構件24。刮板部23具備棒狀的主體部23a、及突出形成在該主體部23a的外周面之螺旋狀的刮板23b，沿該刮板23b形成有螺旋狀的螺紋槽26。從刮板部23的後端到前端，螺紋槽26的深度可恆定，亦可為螺桿壓縮比恆定。

另外，亦可不配設壓力構件24而在整個螺桿主體21上形成刮板部，亦可為螺桿主體21從後端到前端區分為供給樹脂之供給部；一邊壓縮被供給之樹脂，一邊使其熔融之壓縮部；及每次以一定量對熔融之樹脂進行計測之計測部。螺紋槽的深度在供給部較深，在計測部較淺，且在壓縮部中越向前方越淺。

射出部22包括在前端具備圓錐形的部位之頭部31、與該頭部31的後方鄰接形成之桿部32、配設於該桿部32 的周圍之防倒流環33、及安裝於壓力構件24的前端之密封環(鎖環)34。

在計測製程中，隨著螺桿20的後退，防倒流環33相對於桿部32向前方移動，並遠離密封環34時，則樹脂會從射出部22的後方被送往前方。並且，在射出製程中，隨著螺桿20的前進，防倒流環33相對於桿部32向後方移動而與密封環34抵接時，則能夠防止樹脂的逆流。

在壓缸11後端的附近形成有作為成形材料供給口的樹脂供給口14，該樹脂供給口14在將螺桿20置於壓缸11內之前進限位位置之狀態下，形成於與螺紋槽26的後端部相對向之部位。在樹脂供給口14安裝有向壓缸11內供給樹脂之材料供給裝置81。

材料供給裝置81具備：收容成形材料(例如樹脂顆粒)之料斗82、從料斗82的下端朝水平方向延伸之進給壓缸83、從進給壓缸83的前端朝下方延伸之筒狀的導引部84、被配設成在進給壓缸83內旋轉自如之進給螺桿85、及使進給螺桿85旋轉之進給馬達86等。另外，進給壓缸83無需一定朝水平方向延伸，例如可相對於水平方向傾斜地延伸，出口側亦可高於入口側。

從料斗82內向進給壓缸83內供給之樹脂隨著進給螺桿85的旋轉而沿進給螺桿85的螺紋槽前進。從進給螺桿85的前端被送入導引部84內之樹脂在導引部84內掉落而供給到壓缸11內。另外，被供給到進給壓缸83內之樹脂亦可藉由未圖示的加熱器而加熱(預熱)。此時，樹脂 可被預熱到不會熔融之溫度、例如玻璃轉移點以下的既定溫度。

第2圖係第1圖的驅動裝置之示意圖。驅動裝置60包括作為在壓缸11內使螺桿20旋轉之驅動源的計測馬達61。計測馬達61可為伺服馬達。計測馬達61包括固定於支承框架Fr之定子62、及配設於定子62的內側之筒狀的轉子63。固定於轉子63的後端之花鍵螺帽64與旋轉構件65花鍵結合。亦即，旋轉構件65與花鍵螺帽64一同旋轉自如，且相對於花鍵螺帽64進退自如。旋轉構件65包括：經由聯接器52連結於螺桿20的軸部51的後端之連結體66、及以螺栓等固定於連結體66之支承體67。在支承體67的外周形成有用於與花鍵螺帽64結合之花鍵槽68。計測馬達61的旋轉經由旋轉構件65傳遞到軸部51而使螺桿20旋轉。如此一來，刮板部23的螺紋23b運轉，被供給到刮板部23的螺紋槽26內之樹脂被送往前方。

驅動裝置60包括作為在壓缸11內使螺桿20朝軸向移動之驅動源的射出馬達71。射出馬達71可為伺服馬達。射出馬達71具有未圖示的筒狀的輸出軸，滾珠螺桿軸72花鍵結合於該輸出軸。亦即，滾珠螺桿軸72與射出馬達71的輸出軸一同旋轉自如，且相對於射出馬達71的輸出軸進退自如。與滾珠螺桿軸72螺合之滾珠螺桿螺帽73經由力量感測器74固定於支承框架Fr。力量感測器74配設於支承框架Fr與射出馬達71之間，並對螺桿20的 背壓(向前方推壓螺桿20之壓力)進行檢測。從滾珠螺桿軸72的前端同軸延伸之軸75經由軸承Br1、Br2被支承為相對於旋轉構件65旋轉自如且無法進退。若驅動射出馬達71，則滾珠螺桿軸72一邊旋轉一邊進退，使旋轉構件65和螺桿20進退。在填充製程中當螺桿20進退時，可驅動計測馬達61使旋轉構件65的旋轉停止，以免螺桿20旋轉。另外，計測馬達61可為帶制動器的馬達，亦可在填充製程中藉由制動器的制動力使旋轉構件65的旋轉停止。

另外，驅動裝置60能夠在壓缸11內使螺桿20旋轉或者進退即可，其結構並不限定於第2圖的結構。

接著，對射出成形機的動作進行說明。射出成形機的動作(例如射出裝置10的動作和材料供給裝置81的動作)由控制器控制。控制器包括CPU、記憶體等。控制器藉由以CPU執行記憶於記憶體等之程式而實現各種功能。

在計測製程中，驅動計測馬達61來使螺桿20旋轉。此時，可驅動進給馬達86來使進給螺桿85旋轉，亦可在成形時使螺桿20與進給螺桿85同步旋轉。向計測馬達61供給電流，以使螺桿20的轉速成為設定轉速，並且，向進給馬達86供給電流，以使進給螺桿85的轉速成為設定轉速。

螺桿20的設定轉速、及進給螺桿85的設定轉速可分別恆定。亦即螺桿20的設定轉速與進給螺桿85的設定轉 速的比例(同步率)亦可恆定。

另外，螺桿20的設定轉速、進給螺桿85的設定轉速可分別依據螺桿20的位置和從計測開始時起的經過時間等而改變。並且，同步率亦可依據螺桿20的位置和從計測開始時起的經過時間等而改變。

從料斗82向進給壓缸83內供給之樹脂隨著進給螺桿85的旋轉而沿進給螺桿85的螺紋槽前進。從進給螺桿的前端被送入導引部84內之樹脂在導引部84內掉落而供給到壓缸11內。

被供給到壓缸11內之樹脂可藉由螺桿20直接送往前方，而不在樹脂供給口14停留。樹脂不會緊密地被填充於螺桿20的螺紋槽26內，螺紋槽26內的樹脂的狀態成為稀疏的狀態(饑餓狀態)。因此，由材料供給裝置81進行之樹脂的供給速度越快，每單位時間內藉由螺桿20送往前方之樹脂的量就越多。

被供給到壓缸11內之樹脂隨著螺桿20的旋轉沿螺桿20的螺紋槽26前進，並且由加熱器h11~h13加熱而被熔融。並且，樹脂從螺桿主體21之樹脂的壓力上升開始位置到螺桿主體21的前端逐漸被加壓。壓力上升開始位置在從壓力構件24向後方僅遠離規定距離之位置，並依據螺桿20的轉速與進給螺桿85的轉速的比例(同步率)等而發生位移。若在從壓力構件24距規定範圍內的距離存在壓力上升開始位置，則樹脂的熔融狀態穩定化，且成形品的重量亦穩定化。

沿螺桿20的螺紋槽26前進之樹脂，通過壓力構件24與壓缸11之間的樹脂流路並在此之間被混勻後，通過壓缸11與桿部32之間的樹脂流路而前進，並被送往螺桿20的前方而積蓄在壓缸前部。隨著熔融樹脂積蓄在螺桿20的前方，螺桿20會後退。

在計測製程中，驅動射出馬達71而對螺桿20施加背壓來抑制螺桿20的急劇後退。藉此，樹脂的混勻性得以提高，並且，樹脂中的氣體容易向後方放出。向射出馬達71供給電流，以使螺桿20的背壓成為設定背壓。

在使螺桿20後退期間，控制器以未圖示的位置感測器監視螺桿20的位置。當螺桿20後退到計測結束位置，在螺桿20的前方積蓄有規定量的樹脂，則停止計測馬達61的驅動，使螺桿20的旋轉停止，從而計測製程結束。亦可在計測製程結束的同時，停止進給馬達86的驅動，使進給螺桿85的旋轉停止。

另外，本實施形態是在計測製程中使螺桿20與進給螺桿85同步旋轉，但使進給螺桿85旋轉之時刻並無特別限定。例如，亦可在計測製程之前使進給螺桿85旋轉而向壓缸11內供給樹脂。

在填充製程中，驅動射出馬達71而使螺桿20前進，向合模狀態的模具裝置內的模穴空間推入樹脂。螺桿20向前方推壓樹脂的壓力(樹脂的填充壓力)藉由力量感測器74被檢測為反作用力。被填充到模穴空間之樹脂因冷卻而收縮，因此為了補充收縮量的樹脂，在保壓製程中， 向射出馬達71供給電流，以使樹脂的填充壓力成為設定壓力。

但是，若在計測製程中使螺桿20旋轉，則被供給到刮板部23的螺紋槽26內之樹脂會因為刮板23b的旋轉動作而被剪切並混勻。

本實施形態的驅動裝置60為了提高樹脂的混勻性，在使螺桿20旋轉之計測製程中，在規定時間之內禁止螺桿20後退，之後解除對螺桿20後退的禁止，容許螺桿20後退。

在禁止螺桿20後退期間，刮板部23的螺紋槽26內的樹脂幾乎不被送往螺桿20的前方，而停留在螺紋槽26內，並藉由螺桿20的旋轉動作在螺紋槽26內充份混勻。之後若解除對螺桿20後退的禁止，則充份混勻之樹脂被送往螺桿20的前方，隨著積蓄在壓缸前部，螺桿20會後退。因此，在填充製程中，若使螺桿20前進，則充份混勻之樹脂從噴嘴12射出，並填充於模具裝置的模穴空間，因此成形品的品質得以提高。

另外，禁止螺桿20後退之期間，螺桿20亦可前進。即使螺桿20前進，刮板部23的螺紋槽26內的樹脂亦幾乎不被送往螺桿20的前方而停留在螺紋槽26內，因此對樹脂的混勻幾乎沒有影響。

第3圖係一實施形態的計測製程中的螺桿之設定背壓的時間變化圖。第3圖中，一併示出螺桿20後退開始時刻t2以後的螺桿位置的時間變化。

如第3圖所示，從螺桿20的旋轉開始時刻(亦即，計測製程的開始時刻)t1至規定時間之內，為了禁止螺桿20後退，螺桿20的設定背壓可設定成比容許螺桿20後退時的設定背壓高。

在禁止螺桿20後退之期間，螺桿20的設定背壓較高，因此施加於刮板部23的螺紋槽26內的樹脂的壓力亦較高，樹脂容易被剪切，且樹脂容易被混勻。因此，樹脂的混勻性更良好。

螺桿20的設定背壓亦可在解除對螺桿20後退的禁止之後(時刻t2以後)，隨時間的經過而下降。由於螺桿20的設定背壓緩慢下降，因此螺桿20不會急劇後退，積蓄在螺桿20的前方之樹脂的密度不勻會變少，並且，樹脂中的氣體容易向後方放出。螺桿20的設定背壓在解除對螺桿20後退的禁止之後，隨時間的經過如第3圖所示，可連續下降，亦可階段性下降。

解除對螺桿20後退的禁止之後(時刻t2以後)，直到螺桿20的旋轉結束時刻(亦即，計測製程的結束時刻)t3為止的期間，樹脂被送往螺桿20的前方，因停留在螺桿20的前方之樹脂壓力而使螺桿20後退。

以上，對射出成形機的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在申請專利範圍中記載之範圍內能夠進行各種變形或改進。

例如，上述實施形態的計測製程中，藉由提高螺桿20的設定背壓來禁止螺桿20後退，但射出馬達71帶制 動器時，亦可藉由制動器的制動力來禁止螺桿20後退。

並且，上述實施形態中，計測製程開始(螺桿20的旋轉開始)的同時便開始禁止螺桿20後退，但亦可從計測製程中途開始禁止螺桿20後退。計測製程期間，與螺桿20持續後退時相比，樹脂的混勻性提高。

並且，上述實施形態的射出裝置係同軸螺桿式，但亦可為螺桿預塑式。在螺桿預塑式中，將在塑化壓缸內熔融之樹脂供給到射出壓缸內，從射出壓缸向模具裝置內射出熔融樹脂。在螺桿預塑式中，在塑化壓缸內配設有螺桿。

10‧‧‧射出裝置

11‧‧‧壓缸

12‧‧‧噴嘴

14‧‧‧樹脂供給口

20‧‧‧螺桿

21‧‧‧螺桿主體

22‧‧‧射出部

23‧‧‧刮板部

23a‧‧‧主體部

23b‧‧‧刮板

24‧‧‧壓力構件

26‧‧‧螺紋槽

31‧‧‧頭部

32‧‧‧桿部

33‧‧‧防倒流環

34‧‧‧密封環

51‧‧‧軸部

60‧‧‧驅動裝置

81‧‧‧材料供給裝置

82‧‧‧料斗

83‧‧‧進給壓缸

84‧‧‧導引部

85‧‧‧進給螺桿

86‧‧‧進給馬達

h11‧‧‧加熱器

h12‧‧‧加熱器

h13‧‧‧加熱器

Claims (2)

1. 一種射出成形機，其特徵為具備：被供給成形材料的壓缸；被配設成在該壓缸內旋轉自如且沿軸向進退自如的螺桿；驅動該螺桿的驅動裝置；及與前述螺桿的旋轉同步，將材料供給到前述壓缸的材料供給裝置，前述驅動裝置在使前述螺桿旋轉之計測製程中，在規定時間之內禁止前述螺桿後退，之後容許前述螺桿後退；前述螺桿的設定背壓，當禁止前述螺桿後退解除時，會不連續性地下降，然後隨著時間經過連續性地下降。
2. 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，前述螺桿的設定背壓被設定成在禁止前述螺桿後退時比容許前述螺桿後退時更高。