(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルにシャットオフバルブを有する射出成形機において、
計量完了後にシャットオフバルブが閉じた状態でスクリューを後退させ、チェックリングを開き限位置まで移動させた後、射出工程を始めることを特徴とする射出成形機の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機によりプラスチック部品を成形する工程において、計量工程の完了後にシャットオフバルブを閉じた状態でスクリューを後退させることにより、チェックリングを強制的に開き限まで開き、射出工程の開始状態を一定にすることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
一般的な射出成形における金型装置と射出装置の概略を図３を用いて説明する。固体状の樹脂ペレットは、バレル１１の図示せぬホッパー口よりバレル１１内に挿入され、スクリュー１４の回転によって前方（ノズル方向）へ移送されながらバレル１１の熱により徐々に溶融し、溶融樹脂となってスクリューヘッド４３の前方に貯留される。その後、スクリュー１４が前進し、ノズル１２と金型のランナー７を通ってキャビティ８内に射出充填され、冷却固化後、成形品が取り出される。
スクリュー１４とスクリューヘッド４３の間には、溶融樹脂の流路を開け閉めする機能を持つチェックリング４１が装着されており、樹脂を溶融しながら前方に移送する計量工程では樹脂流路は開き、溶融樹脂を金型内に射出充填する射出工程では樹脂流路を閉じて後方（図３の右側）に逆流することを防止する。
【０００３】
図４に、計量工程中におけるチェックリング周辺の状態を詳細に示す。
スクリュー１４の先端面にはねじ穴が加工されており、チェックシート４２を挟み込んだ状態でスクリューヘッド４３のねじ部がねじ込まれている。スクリューヘッド４３の小径部には円筒状のチェックリング４１が装着されており、チェックリング４１の外径はバレル１１の内径より僅かに小さいので、チェックリング４１は、チェックシート４２とスクリューヘッドの大径部の間を前後に動くことができる。スクリューヘッド４３の大径部の断面を矢視図Ａ−に示すが、凸部４３ａと凹部４３ｂが円周方向に交互に形成されており、凹部４３ｂは溶融樹脂の流路となり、また凸部４３ａはチェックリング４１と当接し前方への動きを拘束する。
【０００４】
スクリュー１４の周辺にはねじ状のスクリューフライト１５が形成されているため、図４が示すようにスクリュー１４が回転すると、スクリューフライト１５の作用により樹脂ペレットがバレル１４の熱を受け溶融しながら前方に移送される。その溶融樹脂の流れによりチェックリング４１は前方に押され、前端面（図４において左側）がスクリューヘッド４３の大径部の凸部４３ａと当接し開き限となる。チェックリング４１が開き状態になることにより、溶融樹脂は、スクリュー１４とチェックシート４３の外周部から、チェックシート４２とチェックリング４１の間、チェックリング４１とスクリューヘッド４３の小径部の間、スクリューヘッドの凹部４３ｂを通って、スクリューヘッド４３の前部に貯留される。この時、貯留される溶融樹脂に押されて、スクリュー１４等は後方（図４において右方向）に後退する。スクリュー１４等が設定された位置まで後退すると、計量工程は終了となる。計量工程では、溶融樹脂がノズル１２の先端から漏れ出さないよう、シャットオフバルブ１３は閉じられている。
【０００５】
また、図５に示す射出工程では、シャットオフバルブが開けられた後、スクリュー等が前進し、溶融樹脂は金型内へ射出充填される。
チェックリングは、バレルとの狭い隙間にある溶融樹脂の粘性の影響により、スクリューが前進を開始しても同じようには動き出さず、チェックシートとチェックリングの後端面（図５において右側）が当接した後一緒に動き始める。チェックシートとチェックリングの後端面が当接するとチェックリングは閉じ状態（閉め限）となり、溶融樹脂が後方に逆流することを防止する。このことにより、溶融樹脂を高い圧力で金型内に射出充填することが可能となる。
【０００６】
計量工程中には、樹脂の溶融状態や混練状態を高めるためスクリューの後退に抵抗（いわゆる背圧）を負荷し、後退速度を遅らすことが一般的に行なわれている。この背圧のためスクリューヘッドの前方に貯留される溶融樹脂に圧力が発生する。計量工程が終了しスクリューの回転が停止すると、スクリューフライトの移送作用がなくなるため、スクリューヘッドの前方に貯留された溶融樹脂は、圧力が抜けるようスクリュー側へ流動する。その溶融樹脂の流れにより、チェックリングは僅かに後退し、閉め限と開き限の間の半開きの状態の不安定な位置に移動する。その時の状態を図６に示す。
【０００７】
計量工程の完了後に射出工程が行われるが、射出工程の開始時にチェックリングが半開き状態で不安定な位置にあると、スクリューの前進が始まってからチェックリングが閉じるまでの時間がバラつくことになる。そのため、溶融樹脂の金型内への射出充填量が変動し、成形品の重量および品質もバラつくことになる。
【０００８】
計量完了後のノズル先端からの溶融樹脂の漏れを防ぐため、シャットオフバルブを開けてスクリューを後退させるサックバック動作が行なわれることがある。しかし、図７に示すよう、この時ノズル先端から大気圧により空気が入ってくるので、スクリューヘッド前部及びチェックリング周辺の溶融樹脂も一緒に後退するため、チェックリングの半開き状態は変わらない。
【０００９】
また、特許文献１では、チェックリングの閉じ動作を安定させるため、シャットオフバルブが装着されていない状態で、計量工程が完了後に一定距離スクリューを後退させ、その後同じ距離スクリューを前進させてチェックリングを閉じる動作を射出工程の前に行なう方法が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−７０３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法では、スクリューを後退させた際にノズルの先端から空気を吸い込むので、チェックリングも一緒に後退し、チェックリング半開き状態で不安定な位置にあることは改善されない（図７と同じ状態）。そのため、元の位置までスクリューを前進させてチェックリングを閉状態にしても、チェックリングが閉まるタイミングがバラつくので、シール部（チェックシートとチェックリングの当接部）から前方の樹脂の量が変化し、一定量の樹脂を射出充填することが困難で、製品の重量等が安定しなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決するために、本発明では、
ノズルにシャットオフバルブを有する射出成形機において、計量完了後にシャットオフバルブが閉じた状態でスクリューを後退させ、チェックリングを開き限位置まで移動させた後、射出工程を始めることとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、射出工程の開始時におけるチェックリングの開き状態が安定することにより、金型内に射出充填される溶融樹脂の量が一定となり、成形品の重量及び品質のバラつきが小さくなるという、優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明に係る、計量工程終了後のチェックリングの強制開き動作方法について説明する。図１〜図２はいずれも本発明の実施例に係り、図１（ａ）は計量完了後、図１（ｂ）はチェックリング強制開き動作完了後のチェックリングの状態を示す図、図２はチェックリング強制開き動作によるスクリュー後退中のチェックリングの動きと溶融樹脂の流れを示す図である。また、図３は実施例と共通する一般的な金型装置、射出装置及び油圧回路を表す図である。
【実施例】
【００１５】
射出成形機の構造は、図３に示すように従来の一般的なものと同一であるが、ノズル１２にシャットオフバルブ１３が装着されていることが必須である。
図３において、左上には金型装置が示されており、固定プラテン１には固定金型４が、また可動プラテン２には可動金型５が取付けられている。可動プラテン２は、図示せぬ型開閉装置により動作し、型開閉動作や型締め力の負荷が行われる。金型が閉じた状態で、固定金型４と可動金型５の間には空間であるキャビティ８が形成され、そこに溶融樹脂が射出充填され固化することによりプラスチック部品を成形できる。固定金型４には溶融樹脂の通路であるランナー７が設けられ、樹脂流入口とキャビティ８が連通している。
【００１６】
金型装置の右側に示されている射出装置は、主にノズル１２、バレル１１、スクリュー１４、射出シリンダー１６、軸受けボックス１９及び計量用モータ２１から構成されており、図示せぬノズルタッチ機構によって、ノズル１２の先端部が固定金型４の樹脂流入口に押し付けられている。計量用モータ２１は、電気モータであっても油圧モータであっても良い。ノズル１２には、シャットオフバルブ１３が設けられており、図示せぬ駆動装置により９０°の回転動作を行って、溶融樹脂の通路を開閉することができる。スクリュー１４は、軸受けボックス１９に回転自在に支持されるとともに計量用モータ２１の回転軸と接続されて、バレル１１の内部で回転運動が可能である。バレル１１の周囲にはヒーターが巻かれており、樹脂を溶融するための温度に制御されている。
そして、スクリュー１４が回転すると、図示せぬホッパー口から入ってきた固体状の樹脂ペレットは、前方に移送されながらバレル１１の内部で溶融し、スクリュー１４の前部（ノズル１２側）に貯留される。（この時スクリュー１４は後退する。）
また、射出シリンダー１６のロッド側室に圧油が導入されると、軸受けボックス１９、計量用モータ２１及びスクリュー１４等が金型側に前進し、貯留された溶融樹脂を金型内に射出充填することが可能になっている。
軸受けボックス１９には、位置センサー２３が取付けられ、スクリュー１４のバレル１１内での位置を、精度良く測定できるようになっている。
【００１７】
油圧供給源３１は、電気モータにより回転する油圧ポンプや流量調整弁、圧力調整弁などから構成されており、所望の流量及び圧力の作動油を供給することができる。油圧供給源３１から、射出前後進切替弁３２を介して、射出シリンダー１６のロッド室１８及びヘッド室１７へと回路接続され、射出前後進切替弁３２を切替えることによりスクリュー１４の前進及び後退が可能になっている。また、射出前後進切替弁３２とロッド室１８の間にはサーボ弁３３が接続されており、ロッド室１８に送り込む作動油の流量を微調整することにより、スクリュー１４の前進速度さらには溶融樹脂の射出充填速度を微妙に制御可能となっている。サーボバルブ３３はオイルタンクＢ３５とも回路接続されているので、計量工程においては、ロッド室１８からオイルタンクＢ３５に流出する作動油の流量を調整し、スクリュー１４が後退する際の抵抗（いわゆる背圧）を制御できるようになっている。さらに、射出前後進切替弁３２はオイルタンクＡ３４とも連絡しており、ヘッド室１７またはロッド室１８から出てくる作動油を、オイルタンクＡ３４に戻すことができる。
【００１８】
射出前後進切替弁３２、サーボバルブ３３、位置センサー２３などの機器は、図示せぬ射出成形機用のコントローラと電気的に接続されており、操作盤からオペレータにより入力された運転条件に基づいて、コントローラが射出成形機全体の動作制御を行なう。
【００１９】
操作盤には、「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退ストローク」、「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退速度」、「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退遅延時間」が設定できるようになっている。チェックリング強制開き動作を行なわない場合は、「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退ストローク」に「０」を入力しておけばよい。
また、通常用意されている「計量後のサックバック制御の設定」を利用して、「計量後サックバック時のシャットオフバルブ」が「開」、あるいは「閉」を選択できるようにしておき、チェックリング強制開き動作を行なう場合には「閉」を選択する。
【００２０】
生産での成形工程を開始するためには、溶融樹脂の計量が完了していることが前提となるため、計量後にチェックリング強制開き動作（後で詳述）を行ない、射出工程の開始状態を所望の状態としておく。
【００２１】
成形工程は、まず型閉工程から始まり、可動プラテン２が動作して金型が閉じられた後、型締め力が負荷される。この時、シャットオフバルブ１３は閉じられている。
【００２２】
次の射出・保圧工程では、シャットオフバルブ１３が開かれた後、スクリュー１４が前進しキャビティ８内に溶融樹脂が射出充填される。
この工程では、油圧供給源３１から作動油の吐出が開始されるともに、射出前後進切替弁３２のａソレノイドが励磁され、作動油はサーボバルブ３３の方へ流れる。サーボバルブ３３は、設定された射出速度になるように、位置センサー２３からの測定速度をフィードバックしながら弁開度を調整され、速度制御が行なわれる。スクリュー１４が前進し、キャビティ８内に溶融樹脂がほぼ充填されると、ロッド室１８の圧力が上昇するので、図示せぬ圧力センサーでそれを検知し、速度制御から圧力制御に切替える。圧力制御に切替えられると、設定された圧力に保持するようサーボバルブ３３の開度は調整される。そして、設定された圧力保持時間が経過すると、圧力は０まで落とされた後、シャットオフバルブ１３が閉じられるとともに射出前後進切替弁３２は消磁され、射出・保圧工程は終了する。この圧力を保持する時間は、キャビティ８への入り口であるゲート周辺の樹脂が固化し、スクリューヘッド４３前部の樹脂圧力がキャビティ８内に伝播しなくなるまでの時間で決められる。
【００２３】
射出工程は、チェックリング４１が開限まで開かれた状態から開始され、スクリューがある程度前進して途中でチェックリングの後端面とチェックシートが接触し、チェックリングが閉じ状態となると、スクリューヘッド４３の前部の溶融樹脂を金型内に射出充填することができる。
【００２４】
射出・保圧工程が終了すると、シャットオフバルブ１３が閉じられ、計量工程が開始される。
【００２５】
計量工程では、計量用モータ２１によりスクリュー１４が回転し、樹脂を前方に移送しながら溶融させる。移送されてスクリューヘッド４３前部に貯留された溶融樹脂の圧力により、スクリュー１４は後退する。この時、ロッド室１８からオイルタンクＢ３５に流出する作動油の流量を、サーボバルブ３３で絞ることにより背圧を立てて、スクリュー１４の後退速度を遅くし、樹脂の溶融状態の向上や混練性を高める。
【００２６】
また、スクリュー１４が設定された位置まで後退すると、スクリュー１４の回転は止められ計量工程は終了する。この時のチェックリング４１の状態は、図１（ａ）に示すように開き限と閉め限の間にあり、位置が安定しない状態にある。
【００２７】
次に、シャットオフバルブ１３が閉じられたまま、チェックリングの強制開き動作が行なわれる。計量工程が終了し「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退遅延時間」に設定された時間が経過すると、射出前後進切替弁３２のｂソレノイドが励磁され、油圧供給源３１から「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退速度」に設定された速度になる作動油が吐出される。この時、サーボ弁３３も励磁され、ロッド側油室１８とオイルタンクＢ３５は連通する。そして、スクリュー１４の移動量を位置センサーで検知し、移動量が「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退ストローク」の設定値に達すると、射出前後進切替弁３２およびサーボ弁３３を消磁し、後退を停止させる。
【００２８】
チェックリング強制開き動作中のチェックリング４１の動きと溶融樹脂の流れを図２に示す。スクリュー１４が強制的に後退させられることにより、スクリューヘッド４３前側の溶融樹脂が負圧状態となるため、スクリュー１４、チェックシート４２およびチェックリング４１周囲の溶融樹脂が、矢印のように前方に流れる。チェックリング４１は、その流れの影響を受けて前方に動く。スクリューヘッド４３はスクリュー１４と一緒に後退しているので、スクリュー１４を少し後退させるだけで、チェックリング４１の前端面とスクリューヘッドの凸部４３ｂが当接し、図１（ｂ）のようにチェックリングの強制開き状態（開き限）となる。（この時の「チェックリング強制開き動作用スクリュー後退ストローク」は、Ｌｍｍである。）
【００２９】
チェックリングの強制開き動作は、計量工程完了直後でも良いし、また射出工程開始の直前に行なっても良い。
【００３０】
このように、チェックリング強制開き動作をすることにより、図１（ｂ）に示すようにチェックリングは開限まで移動し位置が安定する。よって、次の射出工程の初期状態が安定化し、スクリュー前進中におけるチェックリングの閉動作が一定となるので、射出充填する溶融樹脂の量が安定し、そして成形品の重量と品質が安定する。
【００３１】
冷却工程が完了すると、金型は開かれて押出・取出工程が行なわれる。その後、次の成形サイクルのスタートとなり、型閉工程が連続的に開始される。
【００３２】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
例えば、本実施例においては、スクリューの前後進は油圧シリンダーにより行う構成になっているが、サーボモータとボールねじを用いたいわゆる電動方式の射出前後進装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例に係るチェックリングの開閉状態を示す図であり、（ａ）図は計量完了直後のチェックリングの状態を示し、（ｂ）図はスクリュー後退後のチェックリングが強制的に開かれた状態を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係り、スクリューが後退中のチェックリング周辺での溶融樹脂の流れ、チェックリングの動きを説明する図である。
【図３】一般的な射出成形機における、金型装置、射出装置及び油圧回路を示す図である。
【図４】一般的な射出成形における、計量工程中のスクリュー、チェックリング、溶融樹脂の流れの状態を示す図である。矢視図Ａ−にて、スクリューヘッド大径部の断面を示す。
【図５】一般的な射出成形における、射出工程中のスクリュー、チェックリング、溶融樹脂の流れの状態を示す図である。
【図６】一般的な射出成形における、計量工程終了直後の溶融樹脂およびチェックリングの状態を示す図である。
【図７】従来の射出成形における、サックバック中のスクリュー、チェックリング、溶融樹脂の流れの状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    固定プラテン
２    可動プラテン
４    固定金型
５    可動金型
７    ランナー
８    キャビティ
１１  バレル
１２  ノズル
１３  シャットオフバルブ
１４  スクリュー
１５  スクリューフライト
１６  射出シリンダー
１７  ヘッド側油室
１８  ロッド側油室
１９  軸受けボックス
２１  計量用モータ
２３  位置センサー
３１  油圧供給源
３２  射出前後進切替弁
３３  サーボ弁
３４  オイルタンクＡ
３５  オイルタンクＢ
４１  チェックリング
４２  チェックシート
４３  スクリューヘッド
４３ａ  凸部
４３ａ  凹部
【図１】
0005083656.tif 000002
【図２】
0005083656.tif 000003
【図３】
0005083656.tif 000004
【図４】
0005083656.tif 000005
【図５】
0005083656.tif 000006
【図６】
0005083656.tif 000007
【図７】
0005083656.tif 000008