(57)【要約】【課題】ＢＭＣやゴム系の成形材料による成形における作業性の向上及び装置におけるコンパクト化を実現する射出成形機を提供することにある。【解決手段】ホッパーは、先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル後部の成形材料供給口位置に配設されたホッパーにおいて、前記ホッパーはその側部に少なくとも一つの成形材料投入口が開口されて前記成形材料投入口は開閉可能な投入口蓋部が設けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル後部の成形材料供給口位置に配設されたホッパーにおいて、前記ホッパーはその側部に少なくとも一つの成形材料投入口が開口されて前記成形材料投入口は開閉可能な投入口蓋部が設けられるホッパー。
【請求項２】
前記ホッパーは、その上部開口部に開閉可能な蓋部が設けられることを特徴とする請求項１記載のホッパー。
【請求項３】
請求項１乃至２いずれかに記載のホッパーを有する材料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の材料供給装置を有する射出成形機。
【請求項５】
先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル、同バレル後部の成形材料供給口位置に配設したホッパー、同ホッパー内に予め供給された前記成形材料を同ホッパー底部開口を介して前記バレル内側へ押込むための第１駆動手段、射出工程中前記射出スクリュを前進移動せしめる第２駆動手段、計量工程中前記射出スクリュを回転せしめる第３駆動手段及び前記第１駆動手段の駆動により発生する押込み力を測定する押込力検出手段を備えた射出装置と、前記射出装置の各駆動手段に対する駆動指令信号を生成すると共に同各駆動手段からの駆動に関わる検出信号を受けてデータメモリにストアするコントローラとを有する射出成形機であって、
前記コントローラは、前記駆動指令信号を生成する手段として前記射出装置の第１駆動手段、第２駆動手段及び第３駆動手段にそれぞれ対応する押込工程、射出工程及び計量工程における指令制御プログラムを格納するプログラムメモリを有しており、さらに前記押込工程における指令制御プログラムは前記射出工程の進行中に遂行され、前記第１駆動手段は射出動作中前記コントローラからの駆動指令信号に応答して押込み力を発生させることを特徴とする射出動作中ホッパー内の成形材料に対し押込み力を与える射出成形機において、
前記ホッパーはその側部に少なくとも一つの成形材料投入口が開口されて前記成形材料投入口は開閉可能な投入口蓋部が設けられる射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ゴム，ＢＭＣ等の材料供給装置に係るもので、特に作業性の向上及び装置のコンパクト化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機による成形用プラスチック材料には様々なものがあるが、これらを大別するとＰＥ、ＰＥＴ（ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート）等の熱可塑性材料と、メラニン、尿素樹脂等の熱硬化性材料及び、シリコンゴムやＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）等の熱硬化性に近い材料とに分けることができる。
【０００３】
前記熱可塑性の成形材料は予めペレット状に加工されており、ペレットとして射出成形機のホッパーに投入される。また、前記熱硬化性の成形材料は粉末状である。しかるに、前記ＢＭＣや、シリコンゴム等のゴム系の成形材料はシート状または円柱・円筒状のものが成形材料として市場に供給されている。なお、本願出願人は、シート状あるいは円筒状の成形材料をホッパー内に効率よく供給及び切換える装置をすでに提案している。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−５３９５６号公報
【０００５】
このような、ゴム，ＢＭＣ等の射出成形においては、シート状の成形材料を円柱状及び塊状にした成形材料をホッパーへ投入し、油圧シリンダ等により加圧しながら成形機へ投入する方式が一般的に実施されている。
【０００６】
その際の追加材料の投入は、押込み手段を上昇させて図７及び図８に示すような方法により一般的に行われている。
【０００７】
例えば、図７に示すように、成形材料をホッパー２６の開口部上方から追加する際に、油圧シリンダのロッド７２下端に取付けられた押込み部材３０をホッパー２６の外側に一旦上昇させた後横方向へスライドして材料を投入する方法が従来行われていた。
【０００８】
更に、図８に示すように、成形材料１２２をホッパー２６の開口部上方から追加する際に、油圧シリンダのロッド７２下端に取付けられた押込み部材３０をホッパー２６の外側に露出するように上昇させて行う際、その上昇量は、押込み部材３０の底面がホッパー２６の上端よりも追加投入される成形材料１２２の高さＨ分加えた量となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
追加材料投入の際に図７に示す従来方法では、他にスライドする機構が必要となり、スペース構造の追加が生じる等コスト面で上昇する問題がある。
【００１０】
更に、図８に示す従来方法では、油圧シリンダのストロークに対して、高さＨ＋α分の余分なストローク量が必要となるためコストが上昇する問題が生じる。更に、油圧シリンダのストロークが長くなるため装置全体の高さが高くなる等スペースの問題が生じる。また、押込み手段の上昇及び下降動作に関してストロークが長くなる分だけ時間がかかるため、追加材料の投入に要する時間が長くなる等作業効率が低下する問題が生じる。また、異物混入を防ぐなどの目的によりホッパーの上方開口部に蓋が配設されている場合に、蓋を外してからでないと押込み手段を上昇させることができず作業性が更に悪化すると共に応用性も低下するなどの問題が生じる。
【００１１】
更に、通常のホッパーにおいては材料投入口が上部のみであったものに対して、側面等にもう一つの投入口を設けることにより前記問題が解決できることを突き止めた。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ＢＭＣやゴム系の成形材料による成形における作業性の向上及び装置におけるコンパクト化を実現する射出成形機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明によるホッパーは、先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル後部の成形材料供給口位置に配設されたホッパーにおいて、前記ホッパーはその側部に少なくとも一つの成形材料投入口が開口されて前記成形材料投入口は開閉可能な投入口蓋部が設けられる。前記ホッパーは、その上部開口部に開閉可能な蓋部が設けられることもできる。
【００１４】
本発明による材料供給装置は、前記ホッパーを有する。
【００１５】
本発明による射出成形機は、前記材料供給装置を有する。
【００１６】
また、射出成形機は、先端部に射出ノズルを取付けると共に内部に射出スクリュを回転及び進退自在に挿通したバレル、同バレル後部の成形材料供給口位置に配設したホッパー、同ホッパー内に予め供給された前記成形材料を同ホッパー底部開口を介して前記バレル内側へ押込むための第１駆動手段、射出工程中前記射出スクリュを前進移動せしめる第２駆動手段、計量工程中前記射出スクリュを回転せしめる第３駆動手段及び前記第１駆動手段の駆動により発生する押込み力を測定する押込力検出手段を備えた射出装置と、前記射出装置の各駆動手段に対する駆動指令信号を生成すると共に同各駆動手段からの駆動に関わる検出信号を受けてデータメモリにストアするコントローラとを有する射出成形機であって、
前記コントローラは、前記駆動指令信号を生成する手段として前記射出装置の第１駆動手段、第２駆動手段及び第３駆動手段にそれぞれ対応する押込工程、射出工程及び計量工程における指令制御プログラムを格納するプログラムメモリを有しており、さらに前記押込工程における指令制御プログラムは前記射出工程の進行中に遂行され、前記第１駆動手段は射出動作中前記コントローラからの駆動指令信号に応答して押込み力を発生させることを特徴とする射出動作中ホッパー内の成形材料に対し押込み力を与える射出成形機において、
前記ホッパーはその側部に少なくとも一つの成形材料投入口が開口されて前記成形材料投入口は開閉可能な投入口蓋部が設けられる。
【００１７】
【作用】
ホッパーに成形材料を追加投入する際に、ホッパーの側面に投入口をもう一つ設けることによって供給装置のコンパクト化が図れるとともに作業時間の短縮化が図れ作業効率が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施態様の実施例について図１乃至図６を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）は、ホッパー２６に対して側面に投入口８０を設けた変形例を示す。油圧シリンダのロッド７６下端に取付けられた押込み部材３０により上部開口から下方に向けて成形材料を押し込まれるホッパー８２は、異物混入を防ぐために上部開口部に蓋７９を配設している。また、ホッパー８２の側面に取付、取外しのできる投入口８０及びその投入口８０に対して開閉可能な投入口蓋８４を配設している。ホッパー８２に取付られている投入口蓋８４の詳細な図を図１（ｂ）に示す。投入口蓋８４は、ホッパー８２に対して、取付バンド８６及び締付け金具８８により取付、取外し可能に取り付けられている。
【００２０】
通常の使用時は投入口８０は投入口蓋８４により閉じられ、成形材料の追加投入の必要時には投入口蓋８４を外して材料を投入する。このように側面に更に投入口８０を設けることによって、油圧シリンダのロッド７６下端に取付けられた押込み部材３０はこの投入口８０よりも上に上昇するだけで良いため、必要なストローク量は図８に示す従来のホッパーを使用するときよりも短くすることが可能となる。
【００２１】
更に、図１に示すホッパー８２の上方開口を蓋７９によって閉じられた状態でも側面の投入口８０により材料を投入することができる。
【００２２】
図２は、ＢＭＣ，ゴム等の成形材料からなる成形品を射出成形するための射出成形機における射出装置の正面図である。図３は、成形材料が射出スクリュ内へ供給される部分を示す射出スクリュの拡大縦断面図であり，さらに図４は、図３のＺ−Ｚ線矢視図であって成形材料供給口の形状を示す。
【００２３】
図２において、射出成形機の射出装置側に配置された基台ＢＳには支持台１０が載置されている。前記支持台１０には、射出スクリュ１６を回転可能且つ進退可能に挿通するバレル１４を貫通させ、且つ締結手段１２Ａにより固定するためのバレル支持部１２が配設されている。さらに、バレル１４の左方側外周部分にはバンドヒータ１８が配設されバレル１４内部を加熱するようになっている。
【００２４】
参照符号２０は射出ノズルであって、バレル１４左端部に取付けられたノズル支持体２４の左端部に取付けられている。なお、参照符号１６Ａは射出スクリュ１６の軸部、１６Ｂ（図３参照）は射出スクリュ１６の先端近傍に取付けられたシールリングであって、計量時における溶融樹脂の逆流を防止する。
【００２５】
前記バレル支持部１２のバレル１４上部には、成形材料をバレル１４を介して射出スクリュ１６の溝部へ供給するためのホッパー２６が配設されている。さらに、バレル支持部１２の上端部にはガイド２２が配設されている。このガイド２２上には、上端部に圧力センサ３２Ａを設けた油圧シリンダ３２と同シリンダ３２のロッド下端に取付けられホッパー２６内の成形材料に対しホッパー２６の上部開口から下方に向けて押込み力を発生させるための押込み部材３０を有する押込み装置ＰＳＤが設けられている。
【００２６】
即ち、図示の如く、この押込み装置ＰＳＤは、さらに、前記ガイド２２上において図の紙面垂直方向に摺動可能に立設されたフレーム体２５とその頂部に固定したシリンダ取付けプレート２８ならびに、図示しないが前記フレーム体２５を前記ガイド２２に沿って移動せしめる駆動部を有する。
【００２７】
この駆動部は、ホッパー２６の上部開口から成形材料を新たに供給する作業あるいは、ホッパー２６自体の清掃、取付け、分解等の作業時に前記押込み部材３０、フレーム体２５を移動させて、ホッパー２６の開口部上方にスペースを確保するものである。
【００２８】
前記支持台１０の右方上面にはガイド３４が配設され、同ガイド３４上には射出スクリュ２６の軸部１６Ａに係合部３６を介し回転力を与える回転伝達装置４２が搭載されている。前記係合部３６は射出スクリュ１６の軸方向の移動はナット４２Ｂにより規制され回転のみを伝達可能に構成されている。
【００２９】
前記回転伝達装置４２の上方には支持台４０を介して計量用のサーボモータ３８が配設されている。従って、サーボモータ３８の回転はカバー４２Ａ内側のプーリ、タイミングベルトを介して下方の回転伝達装置４２へ伝達され、さらに前記係合部３６を介して射出スクリュ１６の軸部１６Ａへ与えられる。
【００３０】
また、回転伝達装置４２はガイド３４上にてＸ方向に摺動可能に配設されている。図示しないが、前記回転伝達装置４２及び射出スクリュ１６をＸ方向に移動せしめる射出用の射出シリンダが前記バレル支持部１２に射出スクリュ１６と並列に配設されており、その各シリンダのピストンロッド端部は回転伝達装置４２に固定されている。
【００３１】
図３において、バレル１４の左方部外周面には前述の如く、バンドヒータ１８が取付けられている。ホッパー２６の底部２６Ａはバレル１４内に開口しており、成形材料はその開口を介してバレル１４内の射出スクリュ１６の溝に供給されるようになっている。
【００３２】
参照符号３６Ａは係合部３６を構成している回転力伝達部材であり、射出スクリュ１６の軸部１６Ａの右端部において同軸部１６Ａとスプライン結合している。
【００３３】
図４は前記の如く、図３のＺ−Ｚ線矢視図であり、ホッパー２６の底部２６Ａは楕円状に形成されたバレル１４の供給口内に気密的に挿入されている。従って、ホッパー２６内部の成形材料は上方から押込み部材３０で押圧されると開口部２６Ｂを介して射出スクリュ１６の溝内へ圧入されるようになっている。
【００３４】
図５は、本発明が適用される射出成形機の各種駆動機構における駆動制御の構成をブロック図で示す。同図５において、参照符号５０は型締装置側に配設される型開閉及び型締駆動機構を示し、センサ部５０Ｓは同型開閉及び型締駆動機構５０の駆動に関わる物理量を検出する各種の検出器群を総称するものである。そして、ライン５０ＳＧはセンサ部５０Ｓからインターフェイスユニット５８を経て射出成形機のコントローラ６０へ与えられる各種検出信号の伝達ラインを総称するものである。又、ライン５０Ｄは前記コントローラ６０からインターフェイスユニット５８を経て前記駆動機構５０へ与えられる各種駆動指令信号の伝達ラインを総称するものである。
【００３５】
同様にして、参照符号５２は射出駆動機構であって、前述した射出シリンダはその駆動部として機能する。センサ部５２Ｓを構成するものとしては射出スクリュ１６の位置及び／または速度を検出する位置検出器、射出シリンダの背圧を検出する圧力センサ等が該当する。なお、前記速度は直接速度を検出する検出器であってもよいが、コントローラ６０で位置信号を微分して速度信号を生成することも可能である。また、前記射出シリンダの代わりに、電動型射出成形機のように、射出駆動力をサーボモータやリニアモータを用いて発生させるようにしてもよい。その場合ライン５２ＳＧを通るセンサ部５４Ｓからの信号としては前記モータの電機子電流値及び別途射出スクリュ軸上に設けたロードセルにより検出した背圧に相当する負荷の値がそれに相当する。
【００３６】
同様に、計量駆動機構５４では計量用のサーボモータ３８（図２参照）により計量機構における駆動力を発生させるようになっており、所定の背圧条件のもとで計量動作が遂行される。センサ部５４Ｓからは前記サーボモータ３８に流れる電機子電流値が電流検出器で検出され、ライン５４ＳＧを介して与えられる。その際、ライン５４Ｄには前記サーボモータ３８への指令電流値として与えられる。
【００３７】
さらに、参照符号５６は押込み装置（ＰＳＤ）の駆動機構である。同駆動機構５６において、押込み力を発生するものとして前述したように、シリンダ３２が設けられており、同シリンダ３２による押込み部材３０の下降中または下降限等の位置検出器及びシリンダ３２の上部に設けた圧力検出器３２Ａ等がセンサ部５６Ｓを構成する。なお、前記駆動機構５６には上記のほか図２にて説明したようにフレーム体２５の移動及び位置制御も含まれるがその説明は省略する。前記センサ部５６Ｓからの信号はライン５６ＳＧを介してコントローラ６０へ与えられる。また、ライン５６Ｄを介して駆動機構５６の各駆動部に駆動指令が与えられる。なお、シリンダ３０に代わりに電動サーボモータまたは油圧モータならびに回転を直線移動に変換するメカニズムを用いてもよい。
【００３８】
参照符号７０は油圧ユニットである。同ユニット７０には前記各駆動機構５０、５２及び５６の油圧シリンダへの圧油の給排を行う電磁弁、方向切換弁、電磁流量制御弁並びに圧力検出器等が配設されている。これら各弁への指令信号はライン７０Ｄを介して与えられ、各検出器からの信号はライン７０ＳＧを介してコントローラ６０に与えられる。
【００３９】
前記コントローラ６０は、中央演算処理装置ＣＰＵとデータメモリＤＭ及びプログラムメモリＰＭと前記インターフェイスユニット５８とで基本的に構成されバスラインＢＳを介して互いに接続されている。データメモリＤＭには前記各駆動機構を適切に駆動するための位置、速度、ストローク量等のパラメータの設定値や射出速度パターンデータが予め格納されている。プログラムメモリＰＭのメモリ領域６２には、射出工程を駆動制御するための一連の指令群からなる射出工程制御プログラムが格納されている。同様に、メモリ領域６４、６６、６８には、それぞれ計量工程制御プログラム、押込工程制御プログラム、型締工程制御プログラムが格納されている。
【００４０】
参照符号６９は、前記各制御プログラムの実行開始や終了に関する工程間のシーケンスならびにシステム全体の制御、モニタリング等を遂行するプログラムが格納されている。
【００４１】
本発明においては、図６に示されるように、従来独立して行われていた計量工程進行中における押込み動作を射出工程進行中にも遂行し、さらにその押込み動作中の押込み力即ち、ホッパー内での成形材料に対する加圧力をそれぞれ射出圧力、射出スクリュ回転駆動力と関連させて制御するものである。その押込み力制御の詳細を図６に示されるフローチャートを参照して以下に説明する。
【００４２】
図６において、今ステップＳＴ１で射出成形機が成形サイクル動作について「ＯＮ」状態であるとする。ステップＳＴ２で射出成形機の動作の種類即ち、工程の種類（射出工程、計量工程、型開閉及び型締工程等）について順次判定される。同ステップＳＴ２において、進行中の工程が射出動作であると判定された場合、ステップＳＴ３に移行し、同ＳＴ３で、検出された射出圧力Ｐが設定値ｘより大きい場合はステップＳＴ４においてホッパー２６内での加圧力を低下させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。一方、ステップＳＴ３で射出圧力Ｐが設定値ｘより小さい場合は、ステプＳＴ５において、ホッパー２６内での加圧力を増加させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。
【００４３】
また、前記ステップＳＴ２で判定が「ＮＯ」の場合はステップＳＴ６に移行し、同ＳＴ６において、進行中の工程が計量動作か否か判定される。計量動作と判定されると、ステップＳＴ７に移行し、同ＳＴ７において、さらに計量回転駆動中のスクリュ駆動力Ｆがその設定値ｙより大きいと判定されると、ステップＳＴ８において、前記加圧力を低下させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。一方、前記ＳＴ７において、前記スクリュ駆動力Ｆがその設定値ｙより小さいと判定されると、ステップＳＴ９において、前記加圧力を増加させるようシリンダ３２への圧油の供給が指令される。
【００４４】
また、前記ステップＳＴ６において、さらに「ＮＯ」であるとステップＳＴ１０において、シリンダ３２への圧油の供給を停止するよう指令される。その結果、加圧力がなくなり、ホッパー２６からバレル１４内への成形材料の押込みは中断されることとなる。
【００４５】
なお、上記ステップＳＴ３、ＳＴ７でそれぞれ大小比較した結果その差が許容範囲を超えた場合に加圧力を増減させるようにしてもよい。図６において、射出圧力Ｐや可変の設定値ｘは本発明の射出工程における射出動作状態を反映する物理量に相当している。また、射出圧力の目標値である設定値ｘは予め射出時の圧力パターンデータとしてデータメモリＤＭ内に設定されており、通常射出ストローク位置またはゾーンに応じて変化する。
【００４６】
なお、上述した図２の説明では、押込み装置ＰＳＤはフレーム体２５を水平方向に移動させるように構成しているが、同フレーム体２５の高さを大きくすることによりその移動機構は不要である。さらに、ホッパー２６の上部側壁に開閉可能な成形材料の投入口を設けるようにすればホッパー２６の上面開口から成形材料を供給しなくて済むのでシリンダ３２のストローク量はそれだけ小さくなる。
【００４７】
また、図３に示すように、ホッパー２６の底部２６Ａはコーン状に形成されているがその下端の開口面積は、射出スクリュ１６の直径がホッパー２６の円筒部内径より小さいのでその円筒部の面積に比べかなり小さくなっており、結果として成形材料は絞られることとなる。成形材料に対しより効果的に押込み力を与えるためにホッパー底部の形状は必ずしもコーン状に限定されるものではない。
【００４８】
以上本発明の好適な実施例について説明をしたが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、油圧シリンダのストローク量を少なくすることが可能となり、コストの抑制及び装置のコンパクト化が図れる。
【００５０】
更に、装置の上昇及び下降に要する時間が短縮されることにより、作業効率が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるホッパーに対して側面に投入口を設けた変形例を示すホッパー拡大図と投入口拡大図である。
【図２】本発明が適用される射出成形機の射出装置の正面図である。
【図３】図２において、成形材料がホッパー底部から射出スクリュ内へ供給される部分を含む射出スクリュの拡大縦断面図である。
【図４】成形材料供給口の形状を示す、図３におけるＺ−Ｚ線矢視図である。
【図５】本発明の適用される射出成形機の各種駆動機構における駆動制御の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明における押込工程制御プログラムの要部を説明するフローチャートである。
【図７】従来発明における追加材料をホッパーに投入する方法の説明図である。
【図８】従来発明における追加材料をホッパーに投入する別の方法の説明図である。
【符号の説明】
１０      支持台
１２      バレル支持部
１４      バレル
１６      射出スクリュ
１８      バンドヒータ
２０      射出ノズル
２２      ガイド
２４      ノズル支持体
２５      フレーム体
２６      ホッパー
２８      シリンダ取付けプレート
３０      押込み部材
３２      シリンダ
３４      ガイド
３６      係合部
３８      サーボモータ
４０      支持台
４２      回転伝達装置
５０      型開閉及び型締機構
５２      射出駆動機構
５４      計量駆動機構
５６      押込装置駆動機構
５８      インターフェイスユニット
６０      コントローラ
６２      射出工程制御プログラム
６４      計量工程制御プログラム
６６      押込工程制御プログラム
６８      型締工程制御プログラム
７０      油圧ユニット
７６      ロッド
７９      蓋
８２      ホッパー
８０      投入口
８４      投入口蓋
８６      取付けバンド
８８      締付け金具
９０      成形材料
【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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