WO1986007561A1 - Material injecting method and material measuring apparatus for injection molding machines - Google Patents

Description

明 細 書 射出成形機に おける材料射出方法及び材料計測装置 技術分野

こ の発明 は合成樹脂製品の成形に使用さ れる射出成形機 に おけ る材料射出方法 と材料計測装置 と に 関す る もので あ る 。

背景技術

射出用 ス ク リ ュ をシ リ ンダに 内装 し た成形機を用 いて 、 射出成形を行う 場合の 工程の第 1 番目 は 、 1 シ ョ ッ 卜 に要 す る成形材料の計量である 。

通常背圧をかけて ス ク リ ュ を回転 し 、 材料を計量 し て所 定の位置ま で後退 し た と こ ろで 、 ス ク リ ュ 回転を停止 し て い る 。 こ の ス ク リ ュ が回転を開始 し た位置か ら停止す る位 置ま での距離が一定であれば、 計量さ れた材料の量も一定 で あ る と 考え ら れ、 ま た ス ク リ ュ の回転 に よ り 生 ず る シ リ ンダの内圧に よ っ て 、 ス ク リ ュ が後退する こ と か ら 、 そ の ス ク リ ュ の後退位置を電気的に 制御 し 、 そ の ス ク リ ュ の回 転停止位置を計量完了位置 と し 、 その位置を基準 と し て 射 出工程の圧力 、 速度、 保持圧、 位置、 時間等の制御を行 つ て いる 。

し か し なが ら 、 計量完了用検出器か ら の信号に よ っ て 作 動す る装置に よ り ス ク リ ュ が直ち に停止 し て も 、 シ リ ンダ に は内圧が残 っ て いるた め 、 ス ク リ ュ はその内圧の影翟を 受けて おり 、 ま た計量完了位置では 、 計量時に加え ら れた 背圧がノ ズル先端よ り 材料が吐出 し ない程度の圧力 に滅圧 さ れて いる 。 こ の よ う な状態は 、 次の射出工程が開始され る ま で維持さ れている 。 このた め 、 ス ク リ ュ は回転停止後 に おいても 、 内圧に よ っ て後退を続ける 。 こ の後退移動 に 伴な つ て 、 ス ク リ ュ 周囲の溶解材料が 、 スク リ ュ 先端の開 放状態に あるチ I ツ キバルブ と弁座 と の隙間か ら ス ク リ ュ 前部へ と入 り込み、 計量完了後に おいて も自然に計量が行 なわれて材料が増量する 。 ま た内圧はス ク リ ュ周囲の材料 の可塑化状態や密度に よ っ て 異な り 、 計量完了後に おけ る 計量の変動、 即ち ス ク リ ュ の後退移動量は 1 回 ご と に異な つ た もの と な る 。

実際に小さ な成形品を一度に多数成形する と 、 不良成形 品 が生ず る。 そ こ で正確 に管理制御 さ れた状態で、 一定 ス 卜 ロ ー ク の下に計量さ れた材料の精度に つ いて テ ス 卜 を行 な っ た と こ ろ 、 平均 ± 1 . 5 % の重翳誤差がある こ と が判明 し た 。

上記重量誤差 は 、 金型の 1 シ ョ ッ 卜 に 要 す る 計量 の 約 8 0 %位の材料を計量 し 、 その全量、 即ち射出ス 卜 ロ ー ク の終点ま で金型 に射出充塡 して 、 充塡不足の成形品を同条 件で镍返 し数十回成形 し た重璗％で ある。

そ こで本発明者は 、 通常の材料と 、 一旦成形に用 い ら れ 粒子の状態の不揃いな再生材料 と を 、 同一条件に て そ れぞ れ射出 し 、 そ の と きの重量誤差を測定 し た と こ ろ 、 再生材 料を使用 し た場合の方が更に重衋誤差が大きい こ と が判明 し た 。

この よ う な こ と か ら 、 射出量の変動 は 、 チ I ツ キバルブ が閉鎖す る間の応答性のみが原因で はな く 、 シ リ ン ダ後部 の材料投入口 か ら 、 シ リ ンダ前部のス ク リ ュ 先蠕に至る ま の材料密度や可 塑化状態な ど も大き く 原因 し 、 こ れ ら に よ つ て ス ク リ ュ 前部に計量さ れる溶融材料の量に も変化が生 じ る もの と推さ れ 、 こ の よ う な問題を解決 し な い限 り 、 1 シ ョ ッ 卜 ご と の材料射出量を定量化す る こ と はできな い こ と を見出 し た ので あ る 。

発明の開示

し た が っ て 、 こ の発明の 目 的は計量後に おけ るス ク リ ュ 位置を予め定 め た 位置に 固定化 し 、 そ れに よ り 射出量のバ ラ ツ キ を排除 し た 新な材料射出方法を提供す る こ と に ある ま た こ の発明 の他の 目 的は 、 計 蠆完了位置の検出 と ス ク リ ュ 停止位置の検出 と を迅速に行ない 、 ま たそ れ ら の位置 の設定 も きわ め て 容易 に行な い得る新な材料計測装置を提 供す る こ と に あ る 。

上記目 的に よ る こ の発明 は 、 計量完了後 に お け る ス ク リ ュ の後退を一定位置 に て 停止 し 、 その停止位置を射出 工程 の開始点 と する こ と に あ り 、 ま た ス ク リ ュ の後退停止位置 を 計量ご と に常 に 一定 と な し て 、 材料の精密計測 を可能 と な す装置に ある 。

上記装置はス ク リ ュ 後端の フ ラ ンジ に 回動自在 に取付け た 部材を 、 シ リ ンダ側部に 開設 し た穴か ら外部 に突出さ せ シ リ ンダ側面に横架 し た案内杆に端部を挿通する と と も に その案内杆に部材の後退を規制するス ト ッ パー を移動自在 に 取付けて なるか、 ま た は案内杆を上記部材に よ り 回転す るね じ軸 と な し 、 そのね じ軸に制動部材を取付けて なる。

図面の簡単な説明

図面はこの発明の方法に用 い ら れる材料計測装置を備え た射出成形機を略示するもので 、 第 1 図 は通常の射出装置 の略示縱断正面図 、 第 2 図 はシ リ ンダ先端部の部分縦断正 面図、 第 3 図 は材料計測装置を取付け た ス ク リ ュ 後部の横 断面図 、 第 4 図 は他の実施例か ら な る材料計測装置を取付 け た ス ク リ ュ 後部の横断面図で あ る 。

発明を実施するた めの最良の形態

図中 1 は先端に ノ ズル 1 を有 し 、 後部に材料投入口 3 を 有する射出用 のシ リ ンダで 、 内部に射出用 のス ク リ ュ 4 が 回転かつ進退自 在 に 設け てあ る 。

上記ス ク リ ュ 4 の先端周囲 に は 、 スプ リ ング 5 b をも つ て弾圧 し た リ ン グ状の チ ェ ッ キバルブ 5 が所要間隔 5 a を 空け て設けて ある 。 6 は弁座である 。 ま た ス ク リ ュ 4 の後 端 は 、 シ リ ンダ 1 の後端 に 接続 し た 油圧シ リ ンダ 7 内の ラ ム 8 と連結 し て あ り 、 かつ ラム 8 は回転軸 9 と軸方向 に 移動自在 に連結 し て ある 。

A は計量完了位置に設けた検出器、 B は射出圧切換用 の 検出器、 C は射出停止位置に 設け た検出器で 、 それ ら は ス ク リ ュ 4 の後端に取付けた部材 1 0 に よ り 作動する リ ミ ツ 卜 ス ィ ッ チま た は近接ス ィ ッ チな ど か ら な るが 、 各位置の 検出 は他の電気手段を用 いて も よ い 。 第 3 図は材料計測装置を示すあので 、 ス ク リ ュ後端の フ ラ ン ジ 1 1 に 回動自在 に 取付けた 上記部材 1 0 を 、 シ リ ン ダ側部に 開設 し た穴部 1 a か ら外部に突出さ せ 、 シ リ ンダ 側面に横架 し た案内杆 1 2 に端部を揷通する と と も に 、 そ の案内杆 1 2 に部材 1 0 の後退を規制するス 卜 ッ パー部材 3 を移動自在 に 取付け て あ る 。

し か し て 材料の計量は通常の ご と く 背圧を加えなが ら ス ク リ ュ 4 を回転 し て行な 。 ス ク リ ュ 4 は回転に よ り 生 じ た シ リ ンダ内の圧力 に よ っ て後退 し 、 部材 1 0 が計量完了 検出器 A を作動 し た 位置に て ス ク リ ュ 4 の回転が停止さ れ ま た背圧が減圧さ れて計量を完了する

回転停止後、 ス ク リ ュ 4 は シ リ ンダ内圧に よ つ て 後退す るが 、 そ の後退は予め設定 し た ス 卜 ッ パー部材 1 3 に部材 1 0 が当 っ て停止す る

こ の回転停止後のス ク リ ュ 4 の後退量 は 、 ス ク リ ュ 3 8

Φ 、 背圧 2 0 ½ Z 、 計 量 ス 卜 口 - - ク 3 5 m / m 、 材 料 ス チ ロ ー ルで 3 . 5 〜 5 . 0 m / mであ り 、 後退量に は 士 1 . 5 m / 7?iの差が あ つ た 。 ま た 射出成形さ れた成形品の 重量差も 、 上記後退量の差に伴 っ て 変動 し た が 、 ス 卜 ツ バ 一部材 1 3 を も っ て 停止位置を一定 と な し た場合に は 、 そ の差は精度の上か ら許容さ れる範囲のものであ っ た 。

上記ス ク リ ュ 4 の停止位置は 、 射出成形の始め に行われ る射出調整時に 、 ス 卜 ッ パー 1 3 の位置を進退移動させ て 設定さ れる 。 そ し て その位置を射出 工程の開始点 と し て射 出成形が行われる 。 ス ク リ ュ 4 は ま ず低圧 （ 1 5 Z 〉 / ci ) で前進さ れて 、 チ I ツ キバルブ 5 を閉 じ 、 上記部材 1 0 が射出圧切換検出器 B を作動する こ と に よ っ て 射出圧 は高圧に切換 ら れ、 射出停止検出器 C を作動 して射出工程 が完了 す る。

第 4 図 に示す材料計測装置は、 上記案内杆 1 2 をね じ軸

1 2 a と な し 、 そ のね じ軸 1 2 a の回転を制動 し て 、 ス ク リ ュ 4 の後退位置を一定 に規制できる よ う に し たものであ つ て 、 上記 フ ラ ン ジ 1 1 を設け た ス ク リ ュ後側部に並設 し た 回転自在なね じ軸 1 2 a と 、 そのね じ軸 1 2 a と フ ラ ン ジ 1 1 と に わた り 設け た 部材 1 0 と 、 ね じ軸 1 2 a の軸端 に設けた 制動装置 1 3 と 、 そ の制動装置 1 3 を作動 してね じ 軸 1 2 の回転を停止さ せ 、 上記ス ク リ ュ 4 の後退移動 を 予め定め た位置に停止させ る計量完了検出器 A の後方に 隣 接 し た材料計測検出器 D と か ら なる 。

上記ね じ軸 1 2 は回転を円滑をなすた め に ポ ールね じ軸 をも っ て 構成さ れ、 上記シ リ ンダ 1 の後部側面に 設け た穴 部 1 a にね じ軸を臨ませて 、 シ リ ンダ側部に軸受 1 5 を も つ て 取付け て あ る 。

ま た 上記部材 1 ひ はね じ 溝 に 収 ま っ た 多数個 の ポ ー ル 1 6 を介 し て ね じ軸 1 2 a に嫘合 し た ナ ツ 卜 部分 と 、 上記 フ ラ ンジ 1 1 と の嵌合部分 とを備え 、 該フ ラ ンジ 1 1 の回 転を許容 し 、 かつ ね じ軸 を回転 しつつ ス ク リ ュ 4 と共に進 退移動する 。

上記制動装置 1 3 は 、 電磁ブ レ ー キ 、 電気サー ポモ ー タ な どか ら な り 、 上記材料計測検出器 D か ら の電気的信号に に よ っ て 制動作動す る 。

次に第 4 図 に示す装置の動作につ いて説明する 。

ま ず材料の計 gは通常の ご と く 背圧を加えな が ら ス ク リ ュ 4 を回転 し て行う 。 ス ク リ ュ 4 は回転に よ り 生 じ た シ リ ンダ内の圧力 に よ っ て 後退 し 、 部材 1 0 の位置を計量完了 検出器 A が検出 した と き 、 計量完了検出器 A か ら の電気信 号に よ り 、 その位置に て ス ク リ ュ 4 の回転が停止さ れ、 ま た背圧が減圧さ れて 計量を完了 する 。

回転停止後 、 ス ク リ ュ 4 は シ リ ンダ内圧に よ っ て 自 然に 後退する 。 し か し予め設定 し た上記材料計測検出器 D に よ つ て部材 1 0 の位置が検出 さ れる と 、 該材料計測位置検出 器 D が作動 し て 電気信号が制動装置 1 3 に発信さ れ、 通電 に よ り 制動装置 1 3 が励磁作動 し 、 ね じ 軸 1 2 a の 回転を 停止さ せ る 。

こ れに よ り 部材 1 0 の後退移動が困難 と な り 、 ス ク リ ュ

4 も そ の位置に停止す る 。 こ の停止位置は 、 射出成形の始 め に行わ れる射出調整時に 、 上記材料計測位置検出器 D を 最も 良品 の成形品が得 ら れた と き の ス ク リ ュ 後退位置に セ ッ 卜 し て設定さ れる 。 そ し てその位置を射出工程の開始点 と し て 射出 工程が開始さ れる 。

こ の発明 は上述の よ う に 、 計量完了後に ス ク リ ュ の後退 を完全 に停止さ せ 、 その停止位置を も っ て 射出 工程の開始 点 と し 、 計量完了後のス ク リ ュ 後退が原因 と さ れる射出量 のバ ラ ツキを除去 し た こ と か ら 、 下記の こ と き効果を奏す る 。 (1) 射出成形条件が出 しやすい 。

(2) 真の繊密安定成形が出来る 。

(3) 成形品の寸法、 重量、 密度外観のパラツキがな く

なる 。

(4) 再生 、 粉砕材料を多量に混入 し て も精密成形が出来る 特に'、 エ ンプラの よ う な高価な材料で多数個取 り の成形 を し た場合、 ラ ンナ ー のほ う が成形品 よ り重量の覆い場 合があ る が 、 ラ ンナ ー を粉碎 し て使用 し て も精密成形が 出来るので轻済的である 。

産業上の利用可能性

以上の よ う に 、 こ の発明は計量完了後のス ク リ ュ 後退移 動を所定の位置に停止さ せ る材料計測装置の取付け に よ つ て 、 寸法精度の高い射出成形を行う こ と ができ 、 ま た通常 の射出成形機に も応用で き る た め 、 最適な材料射出方法及 ぴ材料計測装置 と して 広 く 利用 さ れ得るものである 。

Claims

- 請求の範囲

1 . チ ェ ッ キバルブを先端部に有するス ク リ ュ の回転 と後 退移動 と に よ り 材料の計 Sを行う に 当 り 、 電気的に検出 さ れる計量完了位置よ り も後に 、 回転停止後のス ク リ ュ の後退移動量を任意に 設定で きる停止部材を備え た 材料 計測装置を設け 、 その装置に よ り 計量完了後に おけ る ス ク リ ュ の後退を 一定位置に て停止 し 、 その停止位置を射 出工程の開始点 と す る こ と を特徴 と す る射出成形機の材 料射出方法。

2 . ス ク リ ュ を内装 し た シ リ ンダの後方の穴部側面に 、 該 ス ク リ ュ と 並行 に し て横架 し た案内杆 と 、 ス ク リ ュ の上 記穴部に存する部分に形成さ れた フ ラ ンジ に 回動自在 に 取付け ら れ、 かつ 案内杆 に 挿通さ れた 部材 と 、 そ の部材 を介 し て ス ク リ ュ の後退移動を規制する ス 卜 ッ パー部材 と か ら な り 、 かつ ス 卜 ッ パー 部材は 計量完了検出器よ り も後方 に位置さ せ て 上記案内杆に取付け ら れて いる こ と を特徴 と す る射出成形機に お け る材料計測装置。

3 . ス ク リ ュ を内装 し た シ リ ン ダの後方の穴部側面 に 、 該 ス ク リ ュ と 並行に し て 回転自在 に 横架 し たね じ 軸 と 、 こ のね じ軸 と ス ク リ ュ の上記穴部に存する部分 に形成さ れ た フ ラ ン ジ と に わた り 設け ら れた ス ク リ ュ の直線運動 を ね じ軸の回転運動に変換する部材 と 、 ね じ軸の回転制動 装置 と 、 その制動装置を作動 し て 計量完了後 に お ける ス ク リ ュ の後退位置を一定 に保つ材料計測位置検出器 とか ら な り 、 かつ 材料計測位置検出器を 計量完了検出器の後 方に 隣接 し て なる こ と を特徴 と す る射出成形機に おける 材料計測装置。

4 . 上記制動装置は材料計測位置検出器か ら電気的信号に よ り 作動する電磁ブ レ ーキ 、 電気サー ポモ ー タ か ら なる 特許請求の範囲第 3 項記載の射出成形機に おける材料計 測装置。