(57)【要約】【課題】１サイクル毎にアキュームレータ装置のピストンの位置を測定し、その測定結果に応じて連続可塑化装置への材料を供給するパラメータを制御することにより、供給樹脂量に過不足がなく、安定した成形ができる連続可塑化式射出成形装置を提供することにある。【解決手段】合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置１１と、連続可塑化装置の流出路１９と連通するシリンダ３０及びこのシリンダ内に設けられたピストン３１とからなるアキュームレータ装置１２と、アキュームレータ装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置１３と、連続可塑化装置１１へ合成樹脂材料を供給するフィーダ２０と、アキュームレータ装置のピストン３１の位置を測定し、シリンダ内の可塑化樹脂量を報知する測定手段としてのリニアスケール４５と、１サイクル毎にリニアスケールによってピストンの位置を測定し、その測定結果に応じてフィーダのパラメータを制御する制御部１４とを具備したことを特徴とする。【選択図】          図１
2004291349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、
前記連続可塑化装置の流出路と連通するシリンダ及びこのシリンダ内に設けられたピストンとからなり、前記連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置と、
前記アキュームレータ装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置と、
前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給する供給手段と、
前記アキュームレータ装置のピストンの位置を測定し、前記シリンダ内の可塑化樹脂量を測定する測定手段と、
１サイクル毎に前記測定手段によって前記ピストンの位置を測定し、その測定結果に応じて前記供給手段のパラメータを制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする連続可塑化式射出成形装置。
【請求項２】
前記供給手段のパラメータは、前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給するフィード量またはスクリュの回転数の一方または両方を調整することを特徴とする請求項１記載の連続可塑化式射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アキュームレータ装置を介して合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と射出装置とを接続した連続可塑化式射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形用金型に溶融樹脂を射出して成形品を成形する射出成形装置において、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、可塑化樹脂を計量して射出成形用金型に射出する射出装置との間にアキュームレータ装置を設け、連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂をアキュームレータ装置に一時的に貯溜し、射出装置の射出タイミングに合わせてアキュームレータ装置のシリンダに貯溜されている可塑化樹脂をピストンによって射出装置に供給する連続可塑化式射出成形装置が知られている（例えば、特許文献１〜７参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３，００７，９２０号公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第３，０６２，６２９号公報
【０００５】
【特許文献３】
特許第３，０７７，０４８号公報
【０００６】
【特許文献４】
特許第３，１４６，３６８号公報
【０００７】
【特許文献５】
特許第３，２５６，９１４号公報
【０００８】
【特許文献６】
特許第３，２８１，９９５号公報
【０００９】
【特許文献７】
特許第３，３０３，２１３号公報。
【００１０】
この連続可塑化式射出成形装置は、連続可塑化装置が連続運転され、連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に押出されると、アキュームレータ装置のシリンダ内のピストンが樹脂吐出圧によって押し上げられることにより、連続可塑化装置からアキュームレータ装置のシリンダに供給される。また、シリンダ内のピストンが駆動装置によって押し下げられ、シリンダの開閉バルブが開くと、シリンダ内に貯溜されている可塑化樹脂が射出装置の射出シリンダに供給される。
【００１１】
射出シリンダの射出プランジャが後退して１回の射出に必要な量の可塑化樹脂を計量すると、シリンダの開閉バルブが閉じ、射出プランジャが前進するとともに、射出シリンダの開閉バルブが開くと、射出シリンダから射出成形用金型に可塑化樹脂が射出され、１回の成形サイクルが終了するようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した連続可塑化式射出成形装置の連続可塑化装置は、連続運転であるのに対し、射出装置は間欠運転である。従って、射出装置が射出運転している間に連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に供給されて蓄積される。すなわち、アキュームレータ装置のシリンダ内のピストンを可塑化樹脂によって押し上げつつ、連続可塑化装置から可塑化樹脂がシリンダ内に供給されて蓄積される。
【００１３】
アキュームレータ装置のピストンは、油圧またはサーボモータとボールねじによって自動で制御され、シリンダ内を往復運動するが、ピストンはシリンダの内部にあるため、外部からピストンの位置、つまりシリンダ内の可塑化樹脂の量をオペレータが目視で確認することは困難である。
【００１４】
従って、連続可塑化装置から可塑化樹脂がアキュームレータ装置に過剰に供給されてシリンダ内の可塑化樹脂が容量オーバになって連続可塑化装置に逆流したり、連続可塑化装置からアキュームレータ装置に供給される可塑化樹脂の供給量が不足することがある。このため、射出装置に供給される可塑化樹脂の供給量が１サイクル毎に不安定となり、安定した成形ができないという虞がある。
【００１５】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、１サイクル毎にアキュームレータ装置のピストンの位置を測定し、その測定結果に応じて連続可塑化装置への材料を供給するパラメータを制御し、安定した成形ができる連続可塑化式射出成形装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前述した目的を達成するために、請求項１は、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置と、前記連続可塑化装置の流出路と連通するシリンダ及びこのシリンダ内に設けられたピストンとからなり、前記連続可塑化装置から供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置と、前記アキュームレータ装置から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置と、前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給する供給手段と、前記アキュームレータ装置のピストンの位置を測定し、前記シリンダ内の可塑化樹脂量を測定する測定手段と、１サイクル毎に前記測定手段によって前記ピストンの位置を測定し、その測定結果に応じて前記供給手段のパラメータを制御する制御手段とを具備したことを特徴とする連続可塑化式射出成形装置にある。
【００１７】
請求項２は、請求項１の前記供給手段のパラメータは、前記連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給するフィード量またはスクリュの回転数の一方または両方を調整することを特徴とする。
【００１８】
前記構成によれば、アキュームレータ装置に可塑化樹脂が供給されると、シリンダ内のピストンが可塑化樹脂によって押し上げられて上昇するため、ピストンの位置を測定することにより、オペレータはピストンの位置、つまりアキュームレータ装置に蓄積された可塑化樹脂の量を把握することができる。測定手段によって１サイクル毎にピストンの位置を測定し、その測定結果に応じて供給手段のパラメータ、つまり、連続可塑化装置へ合成樹脂材料を供給するフィード量またはスクリュの回転数の一方または両方を調整することにより、射出装置内の可塑化樹脂の過不足をなくし、安定した成形ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は第１の実施形態を示し、連続可塑化式射出成形装置の概略的構成図である。まず、概略的構成を説明すると、連続可塑化式射出成形装置は、合成樹脂材料を可塑化する連続可塑化装置１１と、この連続可塑化装置１１と連通して設けられ、供給された可塑化樹脂を一時的に貯溜するアキュームレータ装置１２と、このアキュームレータ装置１２から供給された可塑化樹脂を計量・射出する射出装置１３及び制御盤を含む制御部１４とから構成されている。
【００２１】
次に、前記連続可塑化装置１１について説明すると、横型の可塑化シリンダ１５の内部には平行２軸の可塑化スクリュ１６が設けられている。可塑化シリンダ１５の基端側における上部にはホッパ１７を有する供給口１８が設けられている。可塑化シリンダ１５の先端側には流出路１９が設けられている。また、可塑化シリンダ１５の周囲にはヒータ１５ａが巻装され、可塑化シリンダ１５の内部の合成樹脂材料を加熱溶融するようになっている。
【００２２】
ホッパ１７のさらに上部には合成樹脂材料を供給するフィーダ２０が設けられている。このフィーダ２０はフィーダシリンダ２１とスクリュ２２とからなり、スクリュ２２はサーボモータ２３によって回転されるようになっている。フィーダシリンダ２１の基端側の上部にはパウダー状の合成樹脂材料を供給する材料供給ホッパ２４が設けられ、先端側の下部には材料排出口２５が設けられている。そして、スクリュ２２の回転によって合成樹脂材料を材料排出口２５から可塑化シリンダ１５のホッパ１７に供給できるようになっている。
【００２３】
前記平行２軸の可塑化スクリュ１６は、インバータモータ２６の回転軸２７からギアボックス２８を介して回転力が伝達され、同方向に同一速度で回転するようになっている。この可塑化スクリュ１６は軸方向の基端側から先端側に向かって例えばフィード部、混練部、圧縮部として機能するように、スクリュの形状が異なるスクリュエレメントに分割されている。しかも、平行２軸の可塑化スクリュ１６が可塑化シリンダ１５の内部で接触しながら同方向に連続回転して合成樹脂材料をヒータ１５ａによって加熱しながら混練するようになっている。
【００２４】
従って、連続可塑化装置１１は、供給される合成樹脂材料がパウダー、粉砕物でも加熱しながら混練して可塑化することが可能である。従来の一般的な可塑化装置は、１軸の可塑化スクリュであるため混練能力が低い。このため、パウダー状の合成樹脂材料を加熱・混練してペレット状に造粒し、ペレット状の合成樹脂を可塑化装置に供給しているが、本装置の連続可塑化装置１１によれば、パウダー状の合成樹脂材料を可塑化できることから造粒工程が省け、省力化、省エネルギー化を図ることができる。
【００２５】
次に、前記アキュームレータ装置１１について説明すると、縦型のシリンダ３０を備え、シリンダ３０の内部のアキュームレータ室２９にはピストン３１が上下方向に移動自在に設けられている。シリンダ３０の周囲にはヒータ３０ａが巻装され、内部の可塑化樹脂を加熱して可塑化状態に保つようになっている。
【００２６】
シリンダ３０の側壁には開口が設けられ、この開口は可塑化シリンダ１５の流出路１９と連通している。さらに、シリンダ３０の下端部には樹脂流出路３２が設けられ、この樹脂流出路３２にはロータリバルブからなる第１の開閉バルブ３３が設けられている。
【００２７】
ピストン３１の本体部３４はシリンダ３０の内周面に密接する外径に形成され、この本体部３４の下端部は流出路１９側が高く、これと反対側が低くなるように傾斜面３４ａが形成されている。さらに、傾斜面３４ａより下方に突出してシリンダ３０の内径より小径の突出小径部３５が設けられている。従って、ピストン３１が下限位置にあるとき、傾斜面３４ａの最も高い位置が流出路１９より上部に位置し、突出小径部３５とシリンダ３０の内周面との間に環状流路３６が形成されるようになっている。
【００２８】
ピストン３１のピストンロッド３１ａはシリンダ３０の上端部に設けられた貫通穴３０ｂを貫通して上方へ突出しており、ピストンロッド３１ａは駆動装置としての油圧シリンダ３８のプランジャ３７に連結されている。油圧シリンダ３８の上室３８ａは第１のリリーフ弁３９、第１の切換え弁４０を介してタンク４１に接続されている。そして、上室３８ａの圧力が第１のリリーフ弁３９の設定圧力Ｐ１を越えると、上室３８ａ内の圧油をタンク４１へ逃すとともに、第１の切換え弁４０を切換えることにより、第１の油圧源４２から所定の圧力及び流量に制御された圧油を第１の切換え弁４０、チェック弁４３を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ３８の下室３８ｂは、第１の切換え弁４０に接続されている。
【００２９】
ピストンロッド３１ａにはシリンダ３０内の可塑化樹脂量を報知する測定手段としての、例えばリニアスケール４５が設けられている。このリニアスケール４５のスケールボックス４６はブラケット４７を介してシリンダ３０に取付けられている。リニアスケール４５は、ピストンロッド３１ａと一体に上下動する指示針４８を備え、この指示針４８の高さを測定してピストン３１の位置を測定する、例えば、光学式スケール、磁気スケール、ポテンショメータ等から構成されている。そして、このリニアスケール４５は測定値を電気信号として出力し、シリンダ３０内のピストン３１の高さ位置を測定できるようになっている。そして、リニアスケール４５の電気信号は制御部１４の操作盤４９等にデジタル表示され、オペレータは操作盤４９等を操作しながらピストン３１の位置を監視できるようになっている。また、ピストン３１が上限値付近に達した場合、警告、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らしてオペレータに知らせるようになっている。
【００３０】
次に、前記射出装置１３について説明すると、横型の射出シリンダ５４の内部には射出プランジャ５５が進退自在に設けられている。射出シリンダ５４の周囲には内部の可塑化樹脂を加熱して溶融状態を保つヒータ５３が巻装されている。さらに、射出シリンダ５４の先端側の内腔には計量室５６が形成され、この計量室５６はアキュームレータ装置１１のシリンダ３０に設けられた樹脂流出路３２と連通している。計量室５６はロータリバルブからなる第２の開閉バルブ５７を介して射出ノズル５８に接続されている。
【００３１】
射出シリンダ５４の後端部には貫通穴５９が設けられ、射出プランジャ５５のプランジャロッド６０は貫通穴５９を貫通して射出駆動部としての油圧シリンダ６１のプランジャ６２に連結されている。
【００３２】
油圧シリンダ６１の後室６１ａは第２のリリーフ弁６３、第２の切換え弁６４を介してタンク６５に接続されている。そして、後室６１ａの圧力が第２のリリーフ弁６３の設定圧力Ｐ２を越えると、後室６１ａ内の圧油をタンク６５へ逃すとともに、第２の切換え弁６４を切換えることにより、第２の油圧源６６から所定の圧力及び流量に制御された圧油を第２の切換え弁６４、チェック弁６７を介して供給されるようになっている。油圧シリンダ６１の前室６１ｂは、第１の切換え弁６４に接続されている。
【００３３】
前記第１、第２のリリーフ弁３９，６３の設定圧力Ｐ１，Ｐ２は、連続可塑化装置１１の流出路１９から押出される可塑化樹脂の圧力すなわち連続可塑化装置１１の背圧を可塑化に適した適宜な値に保つように設定され、該背圧を所望の値に保ちつつアキュームレータ装置１２のアキュームレータ室２９、計量室５６への可塑化樹脂の流入に従ってピストン３１、射出プランジャ５５がそれぞれ後退されるようになっている。
【００３４】
前記フィーダ２０のサーボモータ２３、連続可塑化装置１１のインバータモータ２６、第１の開閉バルブ３３、第２の開閉バルブ５７は制御部１４によって制御されるようになっている。
【００３５】
また、射出シリンダ５４の射出ノズル５８は、射出時に射出成形用金型７０のノズルタッチ面７１に接合されるようになっている。射出成形用金型７０にはノズルタッチ面７１と樹脂通路７２を介して連通するキャビティ７３が設けられている。また、キャビティ７３の周囲には冷却水を循環してキャビティ７３に充填された可塑化樹脂を冷却する冷却水路７４が設けられている。
【００３６】
次に、前述のように構成された連続可塑化式射出成形装置の作用について説明する。フィーダ２０の材料供給ホッパ２４及びフィーダシリンダ２１には合成樹脂材料、例えばポリプロピレン等のパウダーとマイカ等の強化あるいは充填材料が混入された材料が収容されている。サーボモータ２３が駆動し、スクリュ２２が回転すると、フィーダシリンダ２１内の合成樹脂材料は排出路２５から連続可塑化装置１１のホッパ１７に落下し、供給口１８を介して可塑化シリンダ１５に供給される。なお、ポリプロピレン等のパウダーとマイカ等の強化あるいは充填材料を別々のフィーダによって供給してもよい。
【００３７】
連続可塑化装置１１のインバータモータ２６は連続駆動しており、インバータモータ２６の回転軸２７の回転はギアボックス２８を介して２軸の可塑化スクリュ１６に伝達される。可塑化スクリュ１６は軸方向にフィード部、混練部、圧縮部としての機能するスクリュを持ち、可塑化シリンダ１５の内部で接触しながら同方向に連続回転し、しかもヒータ１５ａによって加熱されているため、パウダー状の合成樹脂材料は均一に加熱溶融・混練されて可塑化樹脂となる。
【００３８】
シリンダ３０の第１の開閉バルブ３３を閉じ、第１の切換え弁４０が図示の状態で、アキュームレータ装置１２に可塑化樹脂が蓄積される。従って、可塑化シリンダ１５の流出路１９から可塑化樹脂が押出され、アキュームレータ装置１２のシリンダ３０に押出されると、可塑化樹脂はピストン３１を押し上げる。
【００３９】
このとき、ピストン３１の上昇は第１のリリーフ弁３の設定圧力により制御されつつアキュームレータ室２９を拡大させて、その内部に可塑化樹脂が蓄積される。
【００４０】
この間、射出装置１３の射出プランジャ５５は１サイクル前の射出及び保圧工程を行っている。この保圧工程が完了したところで、第２の開閉バルブ５７を閉じ、第２の切換え弁６４を図示の中立位置に戻し、第１の開閉弁３３を開く。
【００４１】
次に、第１の開閉バルブ３３を開いた後、第１の切換え弁４０を図示の位置から左方へ移動させて右方の切換え位置に切換え、第１の油圧源４２から所定圧力且つ所定流量の圧油をチェック弁４３を介して油圧シリンダ３８の上室３８ａへ供給する。これによりピストン３１は所定の速度で下降する。このとき、油圧シリンダ６１の後室６１ａは第２のリリーフ弁６３、第２の切換え弁６４を介してタンク６５に接続され、第２のリリーフ弁６３は前述したように第１のリリーフ弁３９と同様に流出路１９の背圧を所定値に保つようにその設定圧力Ｐ２が設定されているため、アキュームレータ室２９内の可塑化樹脂は流出路１９からの可塑化樹脂の供給を阻止することなく、下方の流出路３２から第１の開閉バルブ３３を通って計量室５６に流入し、射出プランジャ５５を後退させる。
【００４２】
アキュームレータ装置１２のピストン３１は、図示の押出限位置まで下降し、この位置に保持される。このときアキュームレータ室２９及び連続可塑化装置１１から合流して計量室５６へ送られる可塑化樹脂の量は１回の射出に必要な量と等しいかそれより少ない量で定められている。
【００４３】
ピストン３１が押出限位置に位置したとき、アキュームレータ室２９には環状流路３６が形成されるため、流出路１９から連続的に押出される可塑化樹脂は環状流路３６を介して計量室５６へ滞留することなく送られる。
【００４４】
このようにして１回の射出に必要な所定量の可塑化樹脂が計量されると、第１の開閉バルブ３３を閉じるとともに、第２の開閉バルブ５７を開き、第２の切換え弁６４を図示の位置から左方へ移動させて右方の切換え位置に切換え、第２の油圧源６６からチェック弁６７を介して油圧シリンダ６１の後室６１ａへ圧油を供給し、射出プランジャ５５を前進させ、計量室５６内の可塑化樹脂を射出ノズル５８から射出成形用金型７０のキャビティ７３に射出して成形を行う。
【００４５】
第１の開閉バルブ３３を閉じると同時に第１の切換え弁４０を図示の中立位置に切換え、流出路１９から連続的に送り出される可塑化樹脂を再びアキュームレータ室２９内に蓄積する。
【００４６】
前述したように、連続可塑化装置１１が連続運転するのに対し、射出装置１３は間欠的に動作して可塑化樹脂を射出成形用金型７０に射出して成形を行うため、連続可塑化装置１１から連続的に送り出される可塑化樹脂をアキュームレータ装置１２に一時的に貯溜し、射出装置１３の計量タイミングに合わせてアキュームレータ装置１２から可塑化樹脂を計量室５６に流入することができる。
【００４７】
アキュームレータ装置１２のアキュームレータ装置２９には１サイクル毎に連続可塑化装置１１から可塑化樹脂が供給されるため、シリンダ３０内のピストン３１が可塑化樹脂によって押し上げられて上昇するため、リニアスケール４５はピストン３１の位置を測定し、電気信号により制御部１４の操作盤４９等にデジタル表示する。従って、オペレータは操作盤４９等に表示されたピストン３１の高さ位置、つまりアキュームレータ室２９に蓄積された可塑化樹脂の量を把握することができる。
【００４８】
このとき、リニアスケール４５によって測定したピストン３１の位置が最大位置にあり、１サイクル毎にリニアスケール４５が測定したピストン３１の位置が最大位置で変動する場合、射出装置１３内の可塑化樹脂量が過不足であると想定される。
【００４９】
従って、オペレータは、操作盤４９を操作することにより、材料供給ホッパ２４への材料のフィード量またはサーボモータ２３によってスクリュ２２の回転数を調整し、可塑化シリンダ１５への材料供給量を調整することにより、１サイクル毎に樹脂供給量の過不足をなくし、安定した成形ができる。
【００５０】
ここで、連続可塑化装置１１からの可塑化樹脂の押出しが過剰となってアキュームレータ室２９内の可塑化樹脂量が異常に上昇した場合、リニアスケール４５からの制御部１４に送信され、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らすことができる。同様に、アキュームレータ室２９内の可塑化樹脂量が異常に減少した場合も同様に、リニアスケール４５から制御部１４に送信され、例えば警告ランプの点灯あるいは警報ブザーを鳴らすことができる。
【００５１】
また、制御部１４の操作盤４９を操作するオペレータは、連続可塑化装置１１から押出される可塑化樹脂の吐出量を制限する操作を行う。ここで、連続可塑化装置１１からの可塑化樹脂の吐出量を制限する操作としては、
（ａ）フィーダ２０のサーボモータ２３の回転数を落とし、連続可塑化装置１１はその状態を維持する。
【００５２】
（ｂ）フィーダ２０のサーボモータ２３の回転数を落とするとともに、連続可塑化装置１１のインバータモータ２６の回転数を落とす。
【００５３】
（ｃ）フィーダ２０のサーボモータ２３の回転数はその状態を維持し、連続可塑化装置１１のインバータモータ２６の回転数を落とす。
【００５４】
等が考えられる。この場合、制御部１４がリニアスケール４５からの電気信号を受信したとき、サーボモータ２３及び／またはインバータモータ２６の回転数を自動的に制御して連続可塑化装置１１からの可塑化樹脂の吐出量を制限することもでき、場合によっては連続可塑化装置１１の運転を一時的に停止させることもできる。
【００５５】
なお、アキュームレータ装置１２及び射出装置１３に油圧シリンダ３８，６１を用い、油圧によって駆動するようにしたが、駆動装置としてはサーボモータとボールねじ・ナットによって回転運動を直線運動に変換して駆動するようにしてもよい。
【００５６】
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、１サイクル毎にアキュームレータ装置のピストンの位置を測定し、その測定結果に応じて連続可塑化装置への材料を供給するパラメータを制御することにより、供給樹脂量に過不足がなく、安定した成形ができ、トラブルの発生も未然に防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す連続可塑化式射出成形装置の概略的構成図。
【符号の説明】
１１…連続可塑化装置、１２…アキュームレータ装置、１３…射出装置、１４…制御部、２０…フィーダ（供給手段）、３０…シリンダ、３１…ピストン、４５…リニアスケール（測定手段）
【図１】
2004291349.tif 000003