(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュ内装の可塑化シリンダと、プランジャ内装の射出シリンダの両方を備え、スクリュの回転又は前進移動により可塑化された樹脂を射出シリンダの前部に供給して、樹脂路遮断後にプランジャの前進により可塑化樹脂の射出を行うプリプラ式射出成形機において、
上記プランジャを射出保圧後の計量開始位置から計量停止の後退位置まで移動して可塑化樹脂の計量を行うに当たり、計量開始位置を基準にしてプランジャの後退行程の途中に可塑化樹脂の供給開始位置と強制後退解除位置とを順に設定し、その強制後退解除位置までは速度制御によるプランジャの強制後退として、プランジャが計量開始位置から供給開始位置に達したときに、射出シリンダ前部への可塑化樹脂の供給を開始し、プランジャが強制後退解除位置に達した後は速度制御を圧力制御に切換えて計量を安定化させてなることを特徴とするプリプラ式射出成形機における計量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可塑化装置と射出装置の両方を備えたプリプラ式射出成形機の計量方法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
プリプラ式射出成形機では、スクリュの回転により可塑化された樹脂を、可塑化シリンダから樹脂路を経て射出シリンダの前部に供給し、樹脂圧により計量開始位置のプランジャを後退移動させながら射出シリンダ前部内に可塑化樹脂を蓄積して計量を行い、計量後に樹脂路を遮断してプランジャを前進移動し、射出シリンダ先端のノズルから金型に可塑化樹脂を射出充填している。
【０００３】
この射出充填後のプランジャは最前進位置にあるが、射出保圧終了後の圧抜きにより生ずる樹脂反力により、プランジャは圧力が緩和する所まで僅かながら後退移動し、それと殆ど同時に樹脂路が開放されて可塑化樹脂の供給が開始されるようになる。
また樹脂圧のみによるプランジャの後退計量では、そこに計量される可塑化樹脂の密度が不安定となることから、プランジャには一定の背圧力が加えられ、その背圧制御の下にプランジャが予め設定した計量停止位置に達しときに、可塑化樹脂の供給を停止するようにしている。
【０００４】
上記スクリュにあつては、定位置で回転して樹脂の可塑化を行うと共に、吐出圧により可塑化樹脂を射出シリンダに供給するタイプと、回転しつつ樹脂圧により後退してスクリュ前部に可塑化樹脂を蓄積し、前進移動により供給を行うインラインスクリュ式の両方があるが、そのいずれにおいても樹脂路の開放により可塑化樹脂の供給が開始される。
【０００５】
このような従来法では、樹脂の計量（計量時間、計量密度、樹脂温度等）にバラツキが生じ易く、連続的に良品を得ることが困難な場合が多い。これは樹脂によっては、プランジャ摺動抵抗あるいはスクリュからの供給樹脂によって後退させられる装置全体の摺動抵抗等の微小変化が背圧変動となり、スクリュの回転又は前進移動による可塑化樹脂の送り状態に変化をもたらすためと考えられる。
【０００６】
この発明は、上記従来の計量バラツキの課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、計量に際するプランジャの後退移動を速度と圧力とに分けて制御することにより、プランジャ摺動抵抗による影響をなくして計量の安定化を図り得るプリプラ式射出成形機における計量方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、スクリュ内装の可塑化シリンダと、プランジャ内装の射出シリンダの両方を備え、スクリュの回転又は前進移動により可塑化された樹脂を射出シリンダの前部に供給して、樹脂路閉鎖後にプランジャの前進により可塑化樹脂の射出を行うプリプラ式射出装置において、上記プランジャを射出保圧後の計量開始位置から計量停止の後退位置まで移動して可塑化樹脂の計量を行うに当たり、計量開始位置を基準にしてプランジャの後退行程の途中に可塑化樹脂の供給開始位置と強制後退解除位置とを順に設定し、その強制後退解除位置までは速度制御によるプランジャの強制後退として、プランジャが計量開始位置から供給開始位置に達したときに、射出シリンダ前部への可塑化樹脂の供給を開始し、プランジャが強制後退解除位置に達した後は速度制御を圧力制御に切換えて計量を安定化させてなる、というものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図中１は射出装置、２は射出装置の上に並設した可塑化装置で両装置は先端部にわたり設けた樹脂路３により連通している。
【０００９】
上記射出装置１は、射出用のプランジャ１０を進退自在に内装し、かつ先端にノズル１１を備える射出シリンダ１２と、その射出シリンダ１２の後方に設けた油圧シリンダ１３と、その油圧シリンダ１３の前部と一体で射出シリンダ１２の後端部を嵌合保持している保持部材１４とからなる。
【００１０】
上記プランジャ１０は先端の頭部１０ａと、該頭部１０ａよりも小径に形成された軸部１０ｂとからなり、軸部後端を上記保持部材１４の後部内にて油圧シリンダ１３のピストン１５の先端部に連結している。また小径の軸部１０ｂによって、射出シリンダ１２の内周壁との間にクリアランスが形成され、そのクリアランスに入り込んだ樹脂がプランジャ１０の後退時に後方へと順に送くられて後部の開口１６から外部に排出するようにしてある。
【００１１】
上記可塑化装置２は、可塑化用のスクリュ２０を回転自在に内装し、かつ先端に流出路２１を有する可塑化シリンダ２２と、その可塑化シリンダ２２を保持する後端部の保持シリンダ２３と、保持シリンダ２３の後端に連結したスクリュ移動用の油圧シリンダ２４及びスクリュ回転用のモータ２５とからなり、その油圧シリンダ２２のピストン２６に上記スクリュ２０の後端を上記保持シリンダ２３の内部に連結するとともに、モータ２５の駆動軸２７とピストン２６に軸方向に摺動自在に連結して、該ピストン２６と一緒にスクリュ２０を回転できるようにしてある。
【００１２】
上記樹脂路３は、射出シリンダ１２の先端部のプランジャ前進限位置の上部に設けた流入路１７と、可塑化装置２の上記流出路２１とにわたって斜設された管体からなり、その樹脂路３を通ってスクリュ２０の回転により可塑化された樹脂が、射出シリンダ１２の先端部内に供給されるようになっている。
【００１３】
図１に示す実施形態の射出成形機は、上記流出路２１と接続する可塑化シリンダ先端の内周囲に弁座２８を形成し、またスクリュ先端部２９を茸状の弁体に形成して、計量時には上記ピストン２６による前進移動により開弁を、また計量時以外は後退移動により閉弁を行うようにしてある。
【００１４】
図２に示す実施形態の射出成形機は、スクリュ２０の回転により樹脂の可塑化を行い、それをスクリュ前部に蓄積しつつ樹脂圧によりスクリュ２０を後退させながら行い、射出シリンダ１２への可塑化樹脂の供給はスクリュ２０の前進移動により行う構造のものであって、図１に示す流入路１７に開閉バルブ１８を備え、この開閉バルブ１８により樹脂路３を遮断して計量した樹脂の射出充填を行うようにしている。
【００１５】
これら射出成形機における可塑化樹脂の計量は、上記プランジャ１０を射出保圧後の計量開始位置から計量停止の後退位置まで移動して行われる。
この計量に当たって、先ず図３に示すように、プランジャ１０の後退行程の途中に計量開始位置を基準にして、樹脂の供給開始位置と強制後退解除位置とを順に設定し、計量開始位置から強制後退解除位置まではプランジャ１０を上記油圧シリンダ１３のピストン１５により強制的に後退移動する。この強制後退は速度制御により行う。
【００１６】
強制後退解除位置から計量停止位置までは供給樹脂の圧力によりプランジャ１０が後退するように設定し、制御を速度から圧力に切換えて背圧制御を行えるようにする。計量完了後にディコンプレッションを行う場合には、計量停止位置からディコンプレッション用の後退ストロークを設定する。
【００１７】
このような設定において、射出保圧後にプランジャ１０の圧抜きを行い、その後の上記油圧シリンダ１３のピストン１５の作動による強制後退によりプランジャ１０が上記供給開始位置に達すると、図１に示す実施形態では、上記油圧シリンダ２４のピストン２６の前進作動により、スクリュ２０が前進して射出充填時のスクリュ先端部２９による閉弁が開弁に切換わり、また上記モータ２５の始動によりピストン２６と共にスクリュ２０が回転して、樹脂の可塑化と射出シリンダ１２への可塑化樹脂の供給とが行われる。
【００１８】
また図２に示す実施形態では、上記開閉バルブ１８による樹脂路３の遮断が解除されて、スクリュ前部に可塑化されて蓄積された樹脂がスクリュ２０の前進移動により射出シリンダ１２へと供給される。
【００１９】
上記実施形態のいずれにおいても、射出シリンダ１２への樹脂の供給は、可塑化装置２側の吐出圧力又は押出力により行われ、可塑化樹脂はプランジャ１０の強制後退により容積が拡大されつつある射出シリンダ１２の前部内に、強制後退速度よりも僅かに遅れた流入速度で充填されていくことになる。
したがって、これまでのように計量充填樹脂の圧力がプランジャ１０の後退力として直接作用することはないので、プランジャ摺動抵抗による供給量のバラツキはなくなる。
【００２０】
またプランジャ１０が供給開始位置に後退するまでは可塑化樹脂の供給が行われず、設定距離を後退した後のプランジャ前部のシリンダ容積はそれなりに拡大されて、プランジャ前部の残留樹脂は粗の状態にあることから、樹脂路３の樹脂圧が供給開始前にバルブ開放に伴い上昇しても、それに影響されて計量初期のプランジャ１０の動きが不安定となるようなこともない。
【００２１】
たとえば、図１の実施形態では、スクリュ２０の前進によりスクリュ先端部２９を弁座２８から離して開弁を行ったのち、スクリュ２０を回転して樹脂の可塑化と供給を行う関係上、供給開始前にスクリュ先端部２９の前部の残留樹脂が押圧されて樹脂路３内の樹脂圧が上昇するが、プランジャ前部のシリンダ容積は拡大されつつあることから、その樹脂圧は必然的に低減されてプランジャ１０の後退力として作用せず、プランジャ１０は一定速度で後退移動する結果、計量初期に生じがちなプランジャ１０の不安定な動きが防止される。
【００２２】
図２の実施形態では、可塑化時の背圧により樹脂路３の樹脂圧が高くなっており、これが供給開始前の開閉バルブ１８の開放に伴って、プランジャ１０に影響を与えることになるが、プランジャ前部のシリンダ容積は図１の場合と同様に拡大されつつあることから、その樹脂圧は低減されてプランジャ１０の後退力として作用せず、プランジャ１０は一定速度で後退移動することになるので、図２の実施形態においても、計量初期に生じがちなプランジャ１０の不安定な動きが防止される。
【００２３】
さらにまたプランジャ１０に摺動抵抗が生ずるようなことがあっても、その影響は強制後退によって除かれるので、プランジャ１０の後退速度は強制後退領域では一定に保たれることになる。このようなことから、計量バラツキの一要因とされているプランジャ摺動抵抗による可塑化樹脂の送り状態の変化が改善され、常に供給量に変化のない計量が行われることになる。
【００２４】
次にプランジャ１０が強制後退解除位置に到達すると、後退制御は速度から圧力に切換わり、以後は樹脂圧後退領域となってプランジャ１０の制御は圧力制御となる。この領域において可塑化樹脂は、プランジャ１０により背圧力を加えられながら計量されるので、可塑化装置２側の圧力に依存する強制後退領域の樹脂の供給に密度むらが生じていても、計量停止に至る間に可塑化樹脂の密度が一定化される。またこの領域での樹脂圧によるプランジャ１０の後退では摺動抵抗が考慮されるところであるが、計量行程からみてその影響は無視し得る程度のものであるから、これにより計量のバラツキが生ずるようなこともない。
【００２５】
プランジャ１０が計量停止位置まで後退移動すると、可塑化装置２からの樹脂供給が停止される。図１の実施形態では、スクリュ２０の回転が停止されて可塑化が止められ、引き続いてスクリュ２０の後退移動によりスクリュ先端部２９による閉弁が行われて樹脂路３が遮断される。また図２の実施形態では、上記開閉バルブ１８が閉じて樹脂路３を遮断し、その後にスクリュ２０が回転作動して樹脂の可塑化が行われる。
【００２６】
このいずれの実施形態においても、計量停止後の樹脂路３の遮断により、計量樹脂の射出充填時に樹脂が可塑化装置２側に逆流するのを防止し、また計量停止後のデコンプレッションによる余剰樹脂の吸込みを防止して、計量樹脂に過不足が生じないようにしている。そして必要ならばデコンプレッションの後にプランジャ１０の前進移動により計量樹脂の射出充填が開始される。
【００２７】
図４は、この発明による樹脂の計量（Ａ）と、従来法による樹脂の計量（Ｂ）とにおける計量状態を製品の重量から見たもので、（Ａ）（Ｂ）両図の変動の対比から自明なように、この発明によるものでは計量バラツキが改善されて、従来（Ｂ）よりも安定化したものとなっている。
【００２８】
図５は、この発明による樹脂の計量（Ａ）と、従来法による樹脂の計量（Ｂ）とにおけるプランジャ速度とプランジャ位置及び圧力波形とを示すもので、（Ａ）（Ｂ）両図の変動の対比から自明なように、この発明によるものでは圧力変動が改善されて、従来法（Ｂ）よりもバラツキが小さく、きわめて安定した状態を維持している。
【００２９】
【実施例】
成形機    図１の実施形態（ＥＳ４００／ＴＭ２Ｅ  日精樹脂工業（株）製）
材料樹脂                                  ＬＣＰ  液晶ポリマー
製品重量                                  約６ｇ
スクリュ回転数                            ２６０ｒｐｍ
プランジャ後退距離                        １８ｍｍ
強制後退距離                              １０ｍｍ
プランジャ後退速度                        １２ｍｍ／ｓｅｃ
プランジャ背圧力                          ３０Ｋｇｆ／ｃｍ２
計量速度（樹脂によるプランジャ後退速度）  ９ｍｍ／ｓｅｃ
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が対象とするプリプラ式射出成形機の略示縦断説明図。
【図２】同じく他の実施形態のプリプラ式射出成形機の略示縦断説明図。
【図３】この発明の計量方法の行程説明図。
【図４】の発明による樹脂の計量（Ａ）と、従来法による樹脂の計量（Ｂ）との製品重量の比較図。
【図５】この発明による樹脂の計量（Ａ）と、従来法による樹脂の計量（Ｂ）とにおけるプランジャ速度とプランジャ位置及び圧力波形との状態比較図。
【符号の説明】
１    射出装置
２    可塑化装置
３    樹脂路
１０    プランジャ
１２    射出シリンダ
１８    開閉バルブ
２０    スクリュ
２８    弁座
２９    スクリュ先端部（弁体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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