(57)【要約】【課題】従来、射出シリンダ１５で射出工程の前進動作と、可塑化・計量工程の背圧制御との両方を実施していたが、ピストン２９やラム３０が重いため、高い精度の背圧制御が難しかった。【解決手段】射出のための射出シリンダ１５と、背圧制御のための背圧制御シリンダ２６、２６とを個別に設け、可塑化・計量時にはスプライン軸端保持部２８と射出ラム３０とを分離させ得る構造にした。【効果】可塑化・計量工程では射出シリンダに影響されることなく、背圧制御シリンダで背圧制御を実施することができる。格別に複雑な制御系は必要なく、機構的には小さな背圧制御シリンダを従来装置に付加するだけ済むため、安価でコンパクトな背圧制御機能付き射出機構を提供することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒にスクリューを進退自在に且つ回転自在に収納し、可塑化・計量工程では前記スクリューを回しながら材料を加熱筒の先端に貯留し、この貯留による反力でスクリューを後退させ、射出工程ではスクリューを前進させて加熱筒から材料を射出させる射出機構において、
この射出機構は、射出工程でスクリューを前進させる射出シリンダと、可塑化・計量工程でスクリューの後退時の背圧を制御する背圧制御シリンダとを、各々備え、前記スクリューは前記背圧制御シリンダに常時連結するが、前記射出シリンダとは可塑化・計量時に分離可能にしたことを特徴とする射出機構。
【請求項２】
前記スクリューを立て、このスクリューの上に射出シリンダを配置した竪型射出機構であることを特徴とする請求項１記載の射出機構。
【請求項３】
前記射出シリンダは空圧シリンダであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出機構。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の竪型射出機構を用い、射出工程では背圧制御シリンダはフリー状態にし、射出シリンダでスクリューを前進させ、射出完了後に、射出シリンダを後退させて同シリンダのラムをスクリューから分離し、可塑化・計量工程では背圧制御シリンダでスクリューに所定の背圧制御を施すことを特徴とする射出機構の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリューの背圧制御を精度良く実施することのできる射出機構及びそれの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出機構に適用するスクリューの背圧制御技術が知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１３０３８公報（図１）
【０００４】
図１１は特開２０００−３１３０３８公報の図１の抜粋図であり、上記公報の要約書記載の解決手段によれば、「油圧モータ１０５（符号は１００番代に改めた。以下同じ）のオイル排出側と油圧シリンダ１０４内のピストン１４１の下側の部屋１０４Ｂとの間を配管１５３で接続し、油圧モータ１０５に駆動力を与えた後のオイル与圧を利用して油圧シリンダ１０４内のピストン１４１に上向きの力を供給し、吐出１回分のシリコーン樹脂の体積を計量室１８１内で計量する際に、スクリュー１０８にピストン１４１、油圧モータ１０５の軸１５１、スクリュー１０８の自重など、垂直方向下向きにかかる荷重を前記上向きの力で相殺せしめ、計量時に計量室内のシリコーン樹脂が加圧されないようにした。」ことを特徴とする。
【０００５】
計量時に計量室１８１に溜めたシリコーン樹脂に、過度な圧力を付与すると計量が不正確になるなど問題が生じる。そこで、上記公報の技術では、スクリュー１０８にピストン１４１、油圧モータ１０５の軸１５１、スクリュー１０８の自重など、垂直方向下向きにかかる荷重を上向きの力で相殺せしめ、計量時に計量室内のシリコーン樹脂が加圧されないようにした訳けである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、油圧モータ１０５のオイル与圧を油圧シリンダ１０４の下側の部屋１０４Ｂに送る配管１５３が必要になり、装置が複雑になる。
そして、単に配管１５３を設けるだけでなく、精密な制御を施さなければ所望の相殺作用が実施できない。
【０００７】
すなわち、従来の背圧制御技術では、複雑な背圧制御機構と、精密な背圧制御方法が不可欠であり、このことが射出機構の設備費用を押し上げ、生産コストの高騰を招く。これでは、背圧制御技術の普及が困難となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明者は、従来の背圧製緒技術を見直し過程で、圧力相殺の対象物であるピストン、軸、スクリューのうちで、ピストン重量がピストン、軸、スクリューの総重量に占める割合が格段に大きいことが分かった。このことから、ピストン、軸、スクリューの全てを制御対象とするのに比較して、軸とスクリューであれば簡単に背圧制御できることに想到した。
そこで、可塑化・計量時にピストンを軸、スクリューから分離する構造を創出し、運転したところ、良好な結果を得ることができた。
【０００９】
すなわち、請求項１は加熱筒にスクリューを進退自在に且つ回転自在に収納し、可塑化・計量工程ではスクリューを回しながら材料を加熱筒の先端に貯留し、この貯留による反力でスクリューを後退させ、射出工程ではスクリューを前進させて加熱筒から材料を射出させる射出機構において、この射出機構は、射出工程でスクリューを前進させる射出シリンダと、可塑化・計量工程でスクリューの後退時の背圧を制御する背圧制御シリンダとを、各々備え、スクリューは背圧制御シリンダに常時連結するが、射出シリンダとは可塑化・計量時に分離可能にしたことを特徴とする。
【００１０】
スクリューに常時連結した背圧制御シリンダと、スクリューから分離することのできる射出シリンダとを、各々射出機構に備えたため、可塑化・計量工程では射出シリンダに影響されることなく、背圧制御シリンダで背圧制御を実施することができる。格別に複雑な制御系は必要なく、機構的には小さな背圧制御シリンダを従来装置に付加するだけ済むため、安価でコンパクトな背圧制御機能付き射出機構を提供することができる。
【００１１】
請求項２の射出機構は、スクリューを立て、このスクリューの上に射出シリンダを配置した竪型射出機構であることを特徴とする。
竪型射出機構であれば、射出シリンダのピストンの重量が直接的に影響を及ぼす。従って、本発明は竪型射出機構により有効である。
【００１２】
請求項３では、射出シリンダは空圧シリンダであることを特徴とする。
油圧シリンダに比較して空圧シリンダは、ピストン径が格段に大きくなり、その分だけピストン重量が増す。この様な重いピストンを内蔵した空圧シリンダを射出シリンダに適用した射出機構に、請求項３はより有用であると言える。
【００１３】
請求項４は、請求項２又は請求項３記載の竪型射出機構を用い、射出工程では背圧制御シリンダはフリー状態にし、射出シリンダでスクリューを前進させ、射出完了後に、射出シリンダを後退させて同シリンダのラムをスクリューから分離し、可塑化・計量工程では背圧制御シリンダでスクリューに所定の背圧制御を施すことを特徴とする射出機構の制御方法である。
【００１４】
可塑化・計量工程では射出シリンダに影響されることなく、背圧制御シリンダで背圧制御を実施することができる。背圧制御シリンダは、軽量なスクリューを制御対象とするため、制御は容易であり、制御精度を容易に高めることができる。この結果、精密成型を実施することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る射出機構の正面図であり、射出機構１０は、型締め機構の固定盤１１に、立てた第１タイロッド１２・・・（・・・は複数を示す。以下同じ）と、これらの第１タイロッド１２・・・の上部に固定した上部固定盤１３と、図示せぬ昇降手段で空中に保持された第１昇降盤１４と、この第１昇降盤１４に一体的に取付けた射出シリンダ１５のシリンダケース１６と、このシリンダケース１６から下方へ延ばし且つ前記上部固定盤１３を貫通させた第２タイロッド１７・・・と、これらの第２タイロッド１７・・・の下部に固定した加熱筒保持板１８と、この加熱筒保持板１８に取付けた加熱筒２０と、この加熱筒２０に回転自在に且つ往復移動可能に収納したスクリュー２１と、このスクリュー２１の上端から延ばしたスプライン軸２２と、このスプライン軸２２を回転するために上部固定盤１３に取付けたスクリュー回転モータ２３と、このスクリュー回転モータ２３の動力をスプライン軸２２に伝達するベルト２４及びボールナット２５と、前記第１昇降盤１４から前記射出シリンダ１５を囲うように下げた背圧制御シリンダ２６、２６と、これらの背圧制御シリンダ２６、２６で吊った第２昇降盤２７と、この第２昇降盤２７を前記スプライン軸２２の上端に連結するスプライン軸端保持部２８と、からなる。
２９は射出シリンダのピストン、３０は射出ラムである。
【００１６】
図２は図１の２部の断面詳細図であり、背圧制御シリンダ２６はシリンダケース３２を第１昇降盤１４に固定し、ピストンロッド３３を第２昇降盤２７に締結したごく単純な油圧シリンダユニット又は空圧シリンダユニットであり、ピストン３４に嵌めるシールリング３５は安価なＯリングでよい。なお、背圧制御シリンダ２６は天地を逆にすることもできる。
【００１７】
また、第２昇降盤２７は潤滑性に富むブッシュ３６を介して第２タイロッド１７に嵌合する。第２昇降盤２７は滑らかに、第２タイロッド１７に沿って昇降させることができる。
【００１８】
図３は図１の３部の断面詳細図であり、スプライン軸端保持部２８は、スプライン軸２２の端部に設けた鍔部３７を、ラジアルベアリング３８及びスラストベアリング３９を介してキャップ部材４１で囲い、このキャップ部材４１をボルト４２、４２で第２昇降盤２７に固定することにより、スプライン軸２２が回転し得るようにした。なお、キャップ部材４１の上面は、射出ラム３０（図１参照）に対応する径で且つフラットな面とした。
【００１９】
また、４０、４０はストッパ（他の図では記載を省略）であり、第２昇降盤２７の下限ストッパである。これらのストッパ４０、４０を設けることにより、図１においてスクリュー２１の先端（下端）が加熱筒２０のノズル付近に当たること、すなわち底突き現象の発生を防止することができる。
【００２０】
図４は図１の４部の断面詳細図であり、加熱筒保持板１８に加熱筒２０をボルト４３、４３にて取付け、この加熱筒２０に収納したスクリュー２１の上端をカップリング４４を用いてスプライン軸２２の下端に連結したことを示す。図から明らかなように、加熱筒２０に対して、スクリュー２１を回転させること及びスクリュー２１を往復移動（図上下への移動）させることができる。４５は材料供給管である。
【００２１】
図５は本発明に係る背圧制御シリンダの制御原理図であり、３個の丸Ｃはドレーン、丸Ｄ，Ｅは圧力系が図右の背圧制御シリンダ２６に接続することを意味する。
符号６１の丸Ｐは油圧源又は圧縮空気源であり、符号６２はスクリューの前進／後退を決める制御弁ｓｏｌ５であり、Ａ、Ｎ、Ｂの３位置電磁弁である。
【００２２】
背圧制御は、液晶樹脂などの低粘度樹脂を取扱う場合はより精密な制御を行う必要があるので、この精密制御を「微背圧制御」と呼ぶ。
それ以外の一般樹脂を取扱う場合の背圧制御を「一般背圧制御」と呼ぶ。
【００２３】
符号６３は一般背圧制御に用いる圧力制御弁であり、符号６４は制御弁ｓｏｌ６であり、Ａ、Ｎの２位置電磁弁である。
符号６５は制御弁ｓｏｌ７であり、Ａ、Ｎの２位置電磁弁であり、符号６６は微背圧制御に用いる圧力制御弁である。
制御弁ｓｏｌ５〜７の切替えテーブルを次に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
射出時は、制御弁ｓｏｌ５〜７の全てをＮにする。この結果、背圧制御シリンダ２６、２６は、共にドレーンに開放されるため、ピストン６７、６７は自由に上下動可能となり、射出動作を妨げない。
【００２６】
一般背圧制御では、制御弁ｓｏｌ５、７をＮのままとし、制御弁ｓｏｌ６をＡに切替える。可塑化・軽量時は樹脂反力により、スプライン軸２２が上昇する。この上昇により、ピストン６７、６７に上向き力が作用する。ピストン６７の下方のシリンダ内圧力は大気圧であるため、ピストン６７の移動を妨げない。ピストン６７の上方のシリンダ内圧力は圧力制御弁６３で制限される。すなわち、ピストン６７が上昇し、圧力制御弁６３の一次側の圧力が一定圧に達するまでは圧力制御弁６３は閉じたままで、同一次圧が一定圧を越えると弁開となって圧力超過分をドレーンへ放出する。この結果、常にピストン６７、６７の上方のシリンダ内圧力は一定圧になる。この一定圧が予め定めた背圧になる。そのために、一般背圧制御を実行することができる。
【００２７】
微背圧制御では、制御弁ｓｏｌ６がＡ位置のままであるから、ピストン６７、６７の上方のシリンダ内圧力は圧力制御弁５３の作用により定まる。制御弁ｓｏｌ５をＮからＢに切替えることにより、油圧源若しくは圧縮空気源６１の圧がピストン６７、６７の下方のシリンダ内へ向うが、同時に制御弁ｓｏｌ７がＮからＡに切り替るため、ピストン６７、６７の下方のシリンダ内圧力は圧力制御弁６６により定まる。ピストン６７、６７の下方のシリンダ内圧力で、スクリュー２１、第２昇降盤２７、スプライン軸２２などの重量をキャンセルする。この結果、一般背圧より微少の微背圧制御が実施できる。
【００２８】
デコンプ時は、制御弁ｓｏｌ７をＡからＮに切替える。この結果、ピストン６７、６７の下方のシリンダ内圧力が高まり、ピストン６７、６７を上昇させるため、デコンプを実行することができる。
以上の述べたとおり、本発明の背圧制御シリンダ及び同制御システムによれば、通常の射出工程などを妨げることなく、一般背圧制御並びの微背圧制御とデコンプが実行することができる。
【００２９】
以上の構成からなる射出機構の作用を次に述べる。
図６は射出工程完了時の状態図であり、射出シリンダ１５の上室４６に作動媒体（圧油又は高圧空気）を供給する、又は作動圧を高めることで、ピストン２９及び射出ラム３０を下降させ、射出ラム３０でキャップ部材４１を押し下げ、スプライン軸２２を下降させ、スクリュー２１を下降させたことを示す。この射出工程では背圧制御シリンダ２６、２６はフリーの状態にしておく。
【００３０】
図７は可塑化・計量工程の準備段階の状態図であり、射出シリンダ１５の下室４７に作動媒体を供給する、又は作動圧を高めることで、ピストン２９及び射出ラム３０を上昇させる。キャップ部材４１、スプライン軸２２及びスクリュー２１は上昇せずに、残る。この結果、射出ラム３０とキャップ部材４１との間にはＧだけ隙間が空く。
【００３１】
図８は可塑化・計量工程の途中図であり、スクリュー回転モータ２３を所定方向へ回し、ベルト２４、ボールナット２５を介してスプライン軸２２を回し、スクリュー２１を回しつつ、材料供給管４５から材料を供給すると、材料は加熱筒２０内を下降しつつ可塑化され、スクリュー２１の下方に溜まる。スクリュー２１は材料４８の溜まり量に応じて上昇する。
【００３２】
このときに、背圧制御シリンダ２６、２６を作動させる。すなわち、第２昇降盤２７とスプライン軸２２とスクリュー２１のトータル重量に相当する上向き力を背圧制御シリンダ２６、２６で発生させれば、背圧はゼロになる。上向き力をそれより弱めれば、弱めた分だけ、加熱筒２０内の材料に背圧を付与することができる。
この間、射出ラム３０とキャップ部材４１との間に隙間ｇ（０＜ｇ＜Ｇ）が存在する。
【００３３】
図９はデコンプ終了後の状態図である。デコンプとは、鼻垂れを防止するためにスクリューを若干後退させて加熱筒内を減圧することを言う。
射出ラム３０にキャップ部材４１が接触したとしても、射出ラム３０はキャップ部材４１を下方へ押す作用は果たさない。背圧制御シリンダ２６、２６のピストンロッド３３、３３が第２昇降盤２７、キャップ部材４１、スプライン軸２２、スクリュー２１の順で機械的に繋がり、加熱筒２０の下部に溜まった材料４８とスクリュー２１との位置関係を保持する。
【００３４】
射出ラム３０を下降させれば、キャップ部材４１、スプライン軸２２及びスクリュー２１が下がり、加熱筒２０から材料４８を射出することができ、図６の状態になる。これで、射出サイクルが完了する。
【００３５】
図６において、射出シリンダ１５は、所定の射出速度及び射出力を発生させるために大径のピストン２９を備え、このピストン２９にシール性の高い高気密型パッキン４９を使用する。パッキン４９は気密性が高いほど摺動抵抗が大きい。この結果、射出ラム３０の移動は滑らかであるとは言い難い。しかし、図８、９に示したとおりに、可塑化・計量工程や保圧工程では、射出ラム３０とは無関係に、背圧制御を行うため、背圧制御は極めて容易になる。すなわち、背圧制御シリンダ２６、２６に対する負荷は小さいので、背圧制御シリンダ２６、２６は小型、軽量なシリンダユニットで済ませることができる。
【００３６】
図１０は本発明の射出機構の別実施例図であり、この射出機構１０Ｂは、射出ラム３０に背圧制御シリンダ５０を内蔵したことを特徴とする。その他の構成は変更ないので、図１〜８での符号を流用し、その説明は省略する。
すなわち、射出ラム３０にシリンダ孔５１を穿ち、そこへ小径プランジャー５２を挿入し、上部開口をプラグ５３で塞ぎ、小径ブランジャー５２の下端をキャップ部材４１に連結する。背圧制御シリンダ５０を作動させることで、射出ラム３０とキャップ部材４１との間の隙間ｇを自由に変更できる。
【００３７】
射出直前に、前記隙間ｇをゼロにし、背圧制御シリンダ５０をフリー状態にする。フリー状態にしても、樹脂の反力によりスクリュー２１、スプライン軸２２及びキャップ部材４１が下がる心配はない。射出シリンダ１５を作動させ、射出ラム３０を下降させれば、背圧制御シリンダ５０に関係なく、スクリュー２１を下げることができる。すなわち、この別実施例においても、射出シリンダ１５と背圧制御シリンダ５０を射出機構１０Ｂに個別に設け、それぞれを互いに独立して作動させることができ、且つ可塑化・計量工程では、射出シリンダ１５とは無関係に、背圧制御シリンダ５０のみで背圧制御が行える。
【００３８】
図１０に示した実施例は、図１の第１昇降盤１４を省略若しくはコンパクト化でき、第２昇降盤２７も省略若しくはコンパクト化でき、射出機構１０の上部構造のスリム化を図ることができる点で有利である。
【００３９】
なお、実施例は竪型射出機構で説明した。しかし、横型射出機構にも本発明は適用することができる。射出シリンダは大径であり、横置きであっても射出シリンダの動作は背圧制御に与える影響が大きい。そこで、横型射出機構に射出シリンダとは別に背圧制御シリンダを設け、可塑化・計量工程で射出シリンダを分離し、背圧制御シリンダのみで、背圧制御を実施すれば、竪型射出機構と同様の効果が得られるからである。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、スクリューに常時連結した背圧制御シリンダと、スクリューから分離することができる射出シリンダとを、各々射出機構に備えたため、可塑化・計量工程では射出シリンダに影響されることなく、背圧制御シリンダで背圧制御を実施することができる。格別に複雑な制御系は必要なく、機構的には小さな背圧制御シリンダを従来装置に付加するだけ済むため、安価でコンパクトな背圧制御機能付き射出機構を提供することができる。
【００４１】
請求項２の射出機構は、スクリューを立て、このスクリューの上に射出シリンダを配置した竪型射出機構であることを特徴とする。竪型射出機構であれば、射出シリンダのピストンの重量が直接的に影響を及ぼす。従って、本発明は竪型射出機構により有効である。
【００４２】
請求項３では、射出シリンダは空圧シリンダであることを特徴とする。油圧シリンダに比較して空圧シリンダは、ピストン径が格段に大きくなり、その分だけピストン重量が増す。この様な重いピストンを内蔵した空圧シリンダを射出シリンダに適用した射出機構に、請求項３はより有用であると言える。
【００４３】
請求項４は、請求項２又は請求項３記載の竪型射出機構を用い、射出工程では背圧制御シリンダはフリー状態にし、射出シリンダでスクリューを前進させ、射出完了後に、射出シリンダを後退させて同シリンダのラムをスクリューから分離し、可塑化・計量工程では背圧制御シリンダでスクリューに所定の背圧制御を施すことを特徴とする射出機構の制御方法である。
【００４４】
可塑化・計量工程では射出シリンダに影響されることなく、背圧制御シリンダで背圧制御を実施することができる。背圧制御シリンダは、軽量なスクリューを制御対象とするため、制御は容易であり、制御精度を容易に高めることができる。この結果、精密成型を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出機構の正面図
【図２】図１の２部の断面詳細図
【図３】図１の３部の断面詳細図
【図４】図１の４部の断面詳細図
【図５】本発明に係る背圧制御シリンダの制御原理図
【図６】射出工程完了時の状態図
【図７】可塑化・計量工程の準備段階の状態図
【図８】可塑化・計量工程の途中図
【図９】デコンプ終了後の状態図
【図１０】本発明の射出機構の別実施例図
【図１１】特開２０００−３１３０３８公報の図１の抜粋図
【符号の説明】
１０、１０Ｂ…射出機構、１５…射出シリンダ、２０…加熱筒、２１…スクリュー、２６、５０…背圧制御シリンダ、３０…射出ラム（ラム）。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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