(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒に回転及び移動自在に収納したスクリューの前方に溜めた溶融樹脂に、前記スクリューを微振動させることで加振力を付与する射出装置の加振方法であって、
前記加振力の付与は、計量工程後に実施し、この実施のときに、スクリューの前進は油圧力若しくは電動力を使用し、スクリューの後退は油圧力若しくは電動力を使用せずに溶融樹脂の反力を利用することを特徴とする射出装置の加振方法。
【請求項２】
加熱筒に回転及び移動自在に収納したスクリューと、油圧シリンダに納めたピストンの背面にのみ油圧を作用させる構造で且つ前記スクリューを移動させる射出シリンダと、前記スクリューを前進させるために前記ピストンの背面に臨む油室へ圧油を供給する第１汎用弁と、この第１汎用弁に対して逆作動し前記油室から圧油を排出する第２汎用弁と、計量工程後に前記第１汎用弁並びに第２汎用弁を開閉制御して前記スクリューを数Ｈｚ〜数十Ｈｚの範囲で微振動させる弁制御部と、からなる射出装置の加振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出装置の加振方法及び装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、特開平１１−１７０３１８号公報「スクリュー式射出装置の制御方法」で、可塑化・計量工程末期などにおいてスクリューの前部に溜まった溶融樹脂に、５〜４０ヘルツの微振動を加える、具体的にはスクリューを細かく前後進させることで、溶融樹脂の改質を図ることを提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法を実現するには、例えば上記公報の図１に示される第１サーボ弁２１（符号は公報記載のものを転記した。以下同様。）、両ロッド型のピストン１３、制御のための圧力センサ２６，２７が必要である。すなわち、同公報の図４（ａ）を実現するために、圧力センサ２７で背圧を計測し、圧力センサ２６で計測した圧力が、前記背圧より一定値増加させる加振圧力と背圧と同圧とを繰り返すように第１サーボ弁２１をサーボ制御する。
【０００４】
サーボ弁は高価であること。両ロッド型ピストンも高価であること。圧力センサが必要であり、部品点数が多くなることなどが、上記公報の具体例には課題であると言える。
加えて、サーボ制御で強制的にスクリューを後退させたときに、後退速度が５〜４０ヘルツと高速であるため、溶融樹脂からスクリューが遊離することが考えら得る。遊離が起こると、そこに周囲のガスが侵入し、成形品に気泡などの欠陥を誘発する可能性がある。すなわち、強制的且つ機械的にスクリューを微振動させることにも問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、サーボ弁などの高価な部品を安価な部品に転換することができ、部品点数の削減が図れ、且つ気泡の要因となる溶融樹脂からスクリューが遊離する現象を防止することのできる技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の射出装置の加振方法は、加熱筒に回転及び移動自在に収納したスクリューの前方に溜めた溶融樹脂に、スクリューを微振動させることで加振力を付与する射出装置の加振方法であって、加振力の付与は、計量工程後に実施し、この実施のときに、スクリューの前進は油圧力若しくは電動力を使用し、スクリューの後退は油圧力若しくは電動力を使用せずに溶融樹脂の反力を利用することを特徴とする。
【０００７】
溶融樹脂の反力でスクリューを後退させるので、溶融樹脂からスクリューが離れる心配はなく、ガスの侵入を未然に防止することができ、成形品の品質を良好に維持することができる。
【０００８】
請求項２の射出装置の加振装置は、加熱筒に回転及び移動自在に収納したスクリューと、油圧シリンダに納めたピストンの背面にのみ油圧を作用させる構造で且つスクリューを移動させる射出シリンダと、スクリューを前進させるためにピストンの背面に臨む油室へ圧油を供給する第１汎用弁と、この第１汎用弁に対して逆作動し油室から圧油を排出する第２汎用弁と、計量工程後に第１汎用弁並びに第２汎用弁を開閉制御してスクリューを数Ｈｚ〜数十Ｈｚの範囲で微振動させる弁制御部と、からなる。
【０００９】
従来のサーボ弁を、安価な汎用弁に変更し、従来の両ロッド型ピストンを、安価な片ロッド型ピストンに変更することができる。サーボ制御のための圧力センサは不要である。
従って、本発明によればサーボ弁などの高価な部品を安価な部品に転換することができ、部品点数の削減が図れる。
【００１０】
【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。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る射出装置の原理図であり、この射出装置１０は、加熱筒１１に回転及び移動自在に収納したスクリュー１２と、油圧シリンダ１３に納めたピストン１４の背面１５にのみ油圧を作用させる構造で且つスクリュー１２を移動させる射出シリンダ１６と、スクリュー１２を僅かに前進させるためにピストン１４の背面１５に臨む油室１７へ圧油を供給する第１汎用弁１８と、この第１汎用弁１８に対して逆作動し油室１７から圧油を排出する第２汎用弁１９と、第１汎用弁１８並びに第２汎用弁１９を開閉制御してスクリュー１２を微振動させる弁制御部２０と、からなる。
【００１１】
ピストン１４はスクリュー１２側へのみロッドを延ばした片ロッド型ピストンであり、この片ロッド型ピストンは両側へロッドを延ばした両ロッド型ピストンに比較して、コンパクトで且つ安価である。
【００１２】
なお、２１は回転手段であり、可塑化・計量工程の際にスクリュー１２を回す役割を果たし、この回転によりホッパ２２を介して樹脂原料を加熱筒１１内に導くことができると共に、スクリュー１２の剪断圧縮作用で樹脂原料は溶融化する。その際、スクリュー１２の前方に溜めた溶融樹脂の増加に対応してスクリュー１２は後退する。この後退を妨げぬようにピストン１４と回転手段２１との結合は例えばスプライン結合にする。
２３は計量スケールであり、スクリュー１２の後退距離を測る。スクリュー１２の後退距離と溜まった樹脂量とに相関があるため、後退距離を計測する。
【００１３】
以上の構成からなる射出装置１０の作用を説明する。
油圧ポンプ２５から油室１７に至る供給油路２６に減圧弁２７並びに２ポート２位置切換弁である第１汎用弁１８をこの順で介設すると共に、油室１７からの戻り油路２８に２ポート２位置切換弁である第２汎用弁１９を介設する。
【００１４】
図では省略したが油圧ポンプ２５で発生した高圧油は射出装置移動シリンダや型締めシリンダなどの多数の系統に分岐して多数の用途に供する。そのうちで最も高い圧油を必要とする機器に合せて油圧ポンプ２５の吐出圧が決められるために、本発明の用途では減圧弁２７で所定値まで油圧を下げる必要がある。
所定圧に調整した圧油は、第１汎用弁１８を開き、第２汎用弁１９を閉じれば、油室１７へ供給することができる。油室１７の油圧が上がれば、ピストン１４は前進する（矢印▲１▼）。
【００１５】
次に、弁制御部２０は第２汎用弁１９を開き、代わりに第１汎用弁１８を閉じる。すると、油圧ポンプ２５からの圧油の供給は無くなり、油室１７の圧油が戻り油路２８を介して戻る。すなわち、油室１７は低圧になる。すると、溶融樹脂２９の圧力でスクリュー１２は矢印▲２▼のごとく後退する。弁制御部２０は、以上の弁開閉制御を数Ｈｚ〜数十Ｈｚで繰り返して、矢印▲１▼と矢印▲２▼からなるスクリュー１２の微振動を実現する。
【００１６】
以上に述べた第１汎用弁１８及び第２汎用弁１９は、油圧弁としては最もポピュラーな弁の一種であり、安価でもある。
そして、第１・第２汎用弁１５，１９、供給油路２６、戻り油路２８、油圧ポンプ２５は既存の油圧式射出装置には標準装備されている機器の一部を流用することができる。従って、本発明の装置を構成し、本発明の方法を実現するにはそれ程の費用はかからない。
【００１７】
なお、本発明の第１・第２汎用弁１８，１９は一体化可能であり、その例を次図で説明する。
図２は図１の改良装置図であり、１個の３ポート２位置切換弁３０で前記第１・第２汎用弁１８，１９（図１参照）を纏めたことに特徴があり、その他は図１と同じであるから符号を流用して構成の説明は省略する。
図では、３ポート２位置切換弁３０は油圧ポンプ２５と油室１７とを連通し、戻り油路２８を閉じる状態にあり、このときにはピストン１４並びにスクリュー１２は矢印▲３▼の通りに前進する。弁制御部２０で切換弁３０を切替えると、油圧ポンプ２５からの圧油は止まり、油室１７の圧油が戻り油路２８を介してリークするため、スクリュー１２は矢印▲４▼の通りに後退する。弁制御部２０は切換弁３０を数Ｈｚ〜数十Ｈｚで切換制御する。
【００１８】
以上の実施の形態は、油圧シリンダでスクリューを前進させたが、同様のことを電動式射出装置でも実施できる。図示しないが、電動式射出装置では射出用油圧シリンダの代わりに射出用電動モータとこのモータ軸に連結した送りねじ（ボールねじが好適）とこの送りねじにねじ結合したナットを採用し、このナットにスクリューを結合すれば、電動モータの電動力でスクリューを駆動することができる。
電動式射出装置で本発明を実施するには、スクリュー前進時は電動モータの駆動力を使用し、強制的に前進させる。
スクリュー後退時は電動モータへの通電を止め、空転可能にする。そうすれば、溶融樹脂の圧力でスクリューを後退させることができる。
【００１９】
即ち、本発明の方法は、加熱筒に回転及び移動自在に収納したスクリューの前方に溜めた溶融樹脂に、スクリューを微振動させることで加振力を付与するときに、スクリューの前進は油圧力若しくは電動力を使用し、スクリューの後退は油圧力若しくは電動力を使用せずに溶融樹脂の反力を利用することを特徴とする。
【００２０】
【実施例】
本発明に係る実験例を次に説明する。なお、本発明はこれらの実験例に限定させるものではない。
図３（ａ）〜（ｃ）は加振の効果を確認する実験のデータをプロットしたグラフである。
○実験条件：
供試材：ＰＰ（ポリプロピレン）（日本ポリケム社製：ＭＡ３）
加熱筒温度：２３０℃（制御設定）
微振動：０（実験１）、１０Ｈｚ（実験２）、５Ｈｚ（実験３）
実験回数：５０ショット／実験１，２，３共
【００２１】
図３（ａ）は、従来技術による実験１の結果を示す。横軸はスクリュー位置、縦軸は樹脂温度である。樹脂温度は加熱筒先端の樹脂溜まり温度である。
ショット毎の樹脂温度をプロットし、それを５０本重ねたため帯状カーブとなった。このカーブの幅Δｔ１は、約４．０℃であった。
【００２２】
図４はポリプロピレンのＰＶＴ曲線図、すなわち、圧力と温度と比容積との関係を示すグラフであり、このグラフから明らかなように、溶融樹脂は、ある圧力条件下では温度変化により比容積が変化する。したがって、溶融温度のばらつきを少なくすれば比容積が安定し、成形品のばらつきが少なくなる。
【００２３】
すなわち、図３（ａ）では、樹脂温度のばらつきΔｔ１が大きいため成形品にばらつきが発生し易くなる。次に、樹脂温度のばらつきを減少させることに成功した本発明に係る実験を以下に説明する。
【００２４】
図３（ｂ）は本発明方法により１０Ｈｚの加振を計量工程後に実施した実験２を表示したものであり、帯状カーブの幅Δｔ２は約１．３℃であった。
摂氏で比較すると差（Δｔ２／Δｔ１）は１／３になったことになる。ただしくは、絶対温度で比較する必要がある。
【００２５】
図３（ｃ）は本発明方法により５Ｈｚの加振を計量工程後に実施した実験３を表示したものであり、帯状カーブの幅Δｔ３は約１．３℃であった。
摂氏で比較すると差（Δｔ３／Δｔ１）は１／３になったことになる。ただしくは、絶対温度で比較する必要がある。
【００２６】
実験２，３ともに温度のばらつきが実験１に比較して大幅に減少した。この結果、比容積の変動が少くなり、成形品の品質が均一化し、不良品の出現率が低下する。
【００２７】
【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の加振方法は、溶融樹脂の反力でスクリューを後退させるので、溶融樹脂からスクリューが離れる心配はなく、ガスの侵入を未然に防止することができ、成形品の品質を良好に維持することができる。
【００２８】
請求項２の加振装置は、片ロッド型ピストンや安価な第１・第２汎用弁が採用できる。すなわち、従来の高価なサーボ弁を、安価な汎用弁に変更し、従来の高価な両ロッド型ピストンを、安価な片ロッド型ピストンに変更することができる。サーボ制御のための圧力センサは不要である。
従って、本発明によればサーボ弁などの高価な部品を安価な部品に転換することができ、部品点数の削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出装置の原理図
【図２】図１の改良装置図
【図３】加振の効果を確認する実験のデータをプロットしたグラフ
【図４】ポリプロピレンのＰＶＴ曲線図
【符号の説明】
１０…射出装置、１１…加熱筒、１２…スクリュー、１３…油圧シリンダ、１４…ピストン（片ロッド型ピストン）、１５…背面、１６…射出シリンダ、１７…油室、１８…第１汎用弁、１９…第２汎用弁、２０…弁制御部、２９…溶融樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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