(57)【要約】【課題】起動時の段取り時間を短縮するために高出力のヒーターを設けた可塑化シリンダの温度を前記ヒーターを用いて維持する際にオーバーシュートしてしまうことのないプリプラ式射出成形装置を提供する。【解決手段】可塑化シリンダ１１及び可塑化スクリュー１２を備えた可塑化部１と、可塑化シリンダ１１から供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂７を射出プランジャ２２により金型３に射出充填する射出部２と、金型３を型締めする型締め装置４と、を備えたプリプラ式射出成形装置である。可塑化シリンダ１１に、起動時に昇温させる昇温用ヒーター１６ａと温度を維持するための温度維持用ヒーター１６ｂとを別々に設けた。【選択図】      図１
2009006526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑化シリンダ及び可塑化スクリューを備えた可塑化部と、可塑化シリンダから供給された溶融樹脂を射出シリンダ内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂を射出プランジャにより金型に射出充填する射出部と、金型を型締めする型締め装置と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、可塑化シリンダに、起動時に昇温させる昇温用ヒーターと温度を維持するための温度維持用ヒーターとを別々に設けて成ることを特徴とするプリプラ式射出成形装置。
【請求項２】
可塑化シリンダ及び可塑化スクリューを備えた可塑化部と、可塑化シリンダから供給された溶融樹脂を射出シリンダ内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂を射出プランジャにより金型に射出充填する射出部と、金型を型締めする型締め装置と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、可塑化シリンダにヒーターを設け、起動時に昇温させるためにヒーターに高電圧を印加する昇温用の高電圧印加回路と、温度を維持するためにヒーターに低電圧を印加する温度維持用の低電圧印加回路とを設けて成ることを特徴とするプリプラ式射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可塑化スクリューにより溶融された溶融樹脂を射出シリンダに供給し、射出シリンダ内の溶融樹脂を射出プランジャにより金型に射出するプリプラ式射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からプリプラ式射出成形装置が知られている。プリプラ式射出成形装置は例えば図２に示すように、金型３、可塑化シリンダ１１及び可塑化シリンダ内で回転駆動する可塑化スクリュー１２を備えた可塑化部１と、射出シリンダ２１及び射出シリンダ内で往復動自在の射出プランジャ２２を備えた射出部２とを備えたものである。以下、図２、図７に基づいて従来のプリプラ式射出成形装置を用いた射出成形方法の一成形サイクルを順に説明する。
【０００３】
図２（ａ）に示すプリプラ式射出成形装置は型締め工程時の状態を示すものである。この型締め工程では、金型３を型締めすると共に、可塑化シリンダ１１から連通路２４を介して供給された所定の容量の溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留した状態で待機するものであり、この型締め工程の後に射出工程に移行する。射出工程では図２（ｂ）に示すように射出プランジャ２２を前進させ、これにより射出シリンダ２１内の溶融樹脂７を射出シリンダ２１の先端に設けた射出ノズル６を介して金型３内に射出充填する。次いで成形工程及び計量工程を同時に開始する。成形工程では図２（ｃ）に示すように金型３内に射出された溶融樹脂７の冷却硬化を開始する。またこの成形工程と同時に開始される計量工程では、図２（ｃ）（ｄ）に示すように可塑化スクリュー１２を回転し、これによりホッパー１４から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料を可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力により溶融し、また同時に可塑化シリンダ１１内の溶融樹脂７を連通路２４を介して射出シリンダ２１の先端部内へと送り出し、これにより射出プランジャ２２を後退させて、射出シリンダ２１の先端部内に所定の容積に計量された溶融樹脂７を充填する。そして上記計量工程及び成形工程が終了した後、図２（ｅ）に示すように金型３を型開きして、取り出し装置５により金型３から固化した成形品８を取り出す取り出し工程に移行し、以下上記工程からなる一成形サイクルを繰り返し実行して多数の成形品８を得る。
【０００４】
ところで上記プリプラ式射出成形装置においては、上述したようにホッパー１４から可塑化シリンダ１１に供給された樹脂ペレット等の樹脂材料を可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力により溶融するにあたり、可塑化シリンダ１１にヒーター１６を設けて、溶融樹脂７の温度を維持しているが、このヒーター１６は、起動時の段取りにおける昇温時間を短縮するために高出力のヒーター１６が用いられている。
【０００５】
このため、一旦可塑化シリンダ１１を昇温させて温度を維持している時には、ヒーター１６をデューティ制御することで温度を維持するようにしている。しかしながら、ヒーター１６が高出力であるため、図７に示すように温度を維持する際にはデューティ比を低くしたデューティ制御が必要となる。このため、温度制御の精度が低下してしまい、、ヒーター１６の出力後に可塑化シリンダ１１及び溶融樹脂７の温度がオーバーシュートしてしまう、という問題があった。
【特許文献１】特開平６−１６６０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、起動時の段取り時間を短縮するために高出力のヒーターを設けた可塑化シリンダの温度を前記ヒーターを用いて維持する際にオーバーシュートしてしまうことのないプリプラ式射出成形装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、可塑化シリンダ１１及び可塑化スクリュー１２を備えた可塑化部１と、可塑化シリンダ１１から供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂７を射出プランジャ２２により金型３に射出充填する射出部２と、金型３を型締めする型締め装置４と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、可塑化シリンダ１１に、起動時に昇温させる昇温用ヒーター１６ａと温度を維持するための温度維持用ヒーター１６ｂとを別々に設けて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成とすることで、温度維持用ヒーター１６ｂによりデューティ制御を行って温度を維持する場合に、デューティ比を高く設定することができて精度の良い制御が可能となり、可塑化シリンダ１１及び溶融樹脂７の温度の維持目標温度からのズレを低減すると共にオーバーシュートを抑えることができる。
【０００９】
また請求項２に係る発明は、可塑化シリンダ１１及び可塑化スクリュー１２を備えた可塑化部１と、可塑化シリンダ１１から供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂７を射出プランジャ２２により金型３に射出充填する射出部２と、金型３を型締めする型締め装置４と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、可塑化シリンダ１１にヒーター１６を設け、起動時に昇温させるためにヒーター１６に高電圧を印加する昇温用の高電圧印加回路１７ａと、温度を維持するためにヒーター１６に低電圧を印加する温度維持用の低電圧印加回路１７ｂとを設けて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成とすることで、昇温時には高電圧印加回路１７ａによりヒーター１６への通電を行って高出力を得ることで昇温時間の短縮化が図れるものであり、温度維持時には、低電圧印加回路１７ｂによりヒーター１６への通電を行って低出力でデューティ比の高い精度の良い制御が可能となって、可塑化シリンダ１１及び溶融樹脂７の温度の維持目標温度からのズレを低減すると共にオーバーシュートを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプリプラ式射出成形装置にあっては、可塑化シリンダ及び溶融樹脂の温度を維持する際のヒーターのデューティ比を高く設定することができて精度の良い温度制御が可能となり、可塑化シリンダ及び溶融樹脂の温度の維持目標温度からのズレを低減すると共にオーバーシュートを抑えることができて、成形品の品質の安定化が図られるものであり、また、可塑化シリンダの温度を制御し易くなるため可塑化シリンダの熱容量が小さくて済んで小型化に寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
プリプラ式射出成形装置は、図２に示すように、金型３と、金型３を開閉する型締め装置４と、金型３から成形品８を取り出す取り出し装置５（図３参照）と、樹脂材料を可塑化溶融する可塑化部１と、可塑化溶融された溶融樹脂７を金型３内に射出する射出部２を備えている。
【００１４】
可塑化部１は、先端側に向かって下り傾斜した姿勢で配された可塑化シリンダ１１と、可塑化シリンダ１１に内装した可塑化スクリュー１２と、可塑化スクリュー１２を回転駆動するモータからなるスクリュー駆動部１３と、ヒーター１６とを備えている。可塑化シリンダ１１にはホッパー１４を設けてあり、ホッパー１４に貯えられた樹脂材料は可塑化シリンダ１１の基端側に設けた材料供給口１５を介して可塑化シリンダ１１内に供給されるようになっている。そしてスクリュー駆動部１３により可塑化スクリュー１２を軸廻りに回転駆動すると共に可塑化シリンダ１１の外周に設けた図示しないシリンダヒーター（バンドヒーター）により可塑化シリンダ１１内を加熱することで、ホッパー１４から材料供給口１５を介して可塑化シリンダ１１内に供給された樹脂材料を可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力とシリンダヒーター２６の加熱により先端側に送りながら溶融できるようになっている。ヒーター１６は、本実施形態では昇温用ヒーター１６ａと温度維持用ヒーター１６ｂとからなり制御手段により制御されるもので、これについては後述する。
【００１５】
射出部２は、水平姿勢で可塑化シリンダ１１に対して並べて配置された射出シリンダ２１と、射出シリンダ２１に軸方向に進退自在に内装した射出プランジャ２２と、射出プランジャ２２を射出シリンダ２１の軸方向に駆動するプランジャ駆動部（図示せず）とを備えている。射出シリンダ２１の先端面部には一端を可塑化シリンダ１１の先端に連通接続した連通路２４の他端を連通接続してあり、これにより射出シリンダ２１の先端部の内部は可塑化シリンダ１１の先端部の内部に連通路２４を介して連通している。また射出シリンダ２１の先端面部の連通路２４と別の箇所には射出ノズル６を設けている。
【００１６】
金型３は、型締め装置４の固定盤４１に設けた固定型３１と可動型３２とからなり、射出シリンダ２１の前方に配設され、型締め装置４により固定型３１に対して可動型３２を移動することで金型３の型締め及び型開きを行えるようになっている。
【００１７】
前述の射出ノズル６の先端に設けた射出口は固定盤４１を介して金型３のキャビティに連通している。そしてプランジャ駆動部により射出プランジャ２２を前進することで、射出シリンダ２１の先端部内に貯留された溶融樹脂７を射出プランジャ２２の先端に設けた射出ノズル６を介して金型３内に射出充填できるようになっている。
【００１８】
射出ノズル６は、図４に示すように、先端部が先端側程流路径が小さくなるように先細り状に形成されている。また、ノズル本体部には加熱手段及び冷却手段を備え、溶融樹脂７を射出ノズル６を介して金型３内に射出充填する際に射出ノズル６の温度を溶融樹脂７の温度と同じ温度となるように制御するものである。
【００１９】
上記スクリュー駆動部１３、プランジャ駆動部、型締め装置４、ノズルの加熱手段やヒーター１６、冷却手段等は図示しない制御手段に制御され、これにより図２（ａ）〜（ｅ）に示す一連の成形サイクルを繰返して成形を行えるようになっている。
【００２０】
一成形サイクルは、型締め工程と、型締め工程の後に実行される射出工程と、射出工程の後に実行される成形工程と、成形工程の後に実行される取り出し工程と、成形工程及び取り出し工程と並行して実行される計量工程とからなる。以下、各工程について詳述する。
【００２１】
型締め工程では、図２（ａ）や図３（ａ）、（ｂ）に示すように型締め工程開始時に型締め状態にある金型３を型締め装置４により型締めすると共に、可塑化シリンダ１１から連通路２４を介して供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１の先端部内に充填して貯留した状態で待機する。この型締め工程においては可塑化スクリュー１２及び射出プランジャ２２は停止状態にある。
【００２２】
射出工程では、射出工程開始時に後退位置にある射出プランジャ２２を図２（ｂ）に示すようにプランジャ駆動部により前進し、これにより図３（ｃ）に示すように射出シリンダ２１の先端部内に貯留された溶融樹脂７を射出ノズル６を介して型締め状態にある金型３内に射出充填する。この時、射出ノズル６は溶融樹脂７の温度と同じ温度を維持するように制御される。そして金型３内への溶融樹脂７の充填が完了した時点で成形工程に移行する。
【００２３】
成形工程では図２（ｃ）に示すように射出工程において金型３内に充填された溶融樹脂７を固化するまでの所定時間冷却する。そして所定時間が経過して金型３内の溶融樹脂７の冷却硬化が完了した時点で取り出し工程に移行する。
【００２４】
計量工程は成形工程と同時に開始されるもので、この計量工程では図２（ｃ）（ｄ）に示すようにスクリュー駆動部１３により可塑化スクリュー１２を回転駆動し、これによりホッパー１４から供給された樹脂材料を可塑化シリンダ１１に設けたシリンダヒーター２６による加熱と可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力により溶融する。またこれと同時に可塑化スクリュー１２の回転により可塑化シリンダ１１内の溶融樹脂７を連通路２４を介して射出シリンダ２１の先端部内へと送り出して射出プランジャ２２を後退させ、これにより射出シリンダ２１の先端部内に所定の容積に計量された溶融樹脂７を充填して貯留する。つまり射出プランジャ２２は可塑化スクリュー１２が回転している時のみに後退するようになっている。
【００２５】
この計量工程は成形工程が終了した後、図２（ｅ）に示すように取り出し工程が開始されるまでに実行されるものであり、取り出し工程の型開きが行われる時には、スクリュー駆動部１３による可塑化スクリュー１２の回転を停止して、射出プランジャ２２の後退を停止し計量工程を終了する。
【００２６】
取り出し工程では取り出し工程開始時に型締め状態にある金型３を型開きし、図３（ｄ）〜（ｅ）に示すように金型３が型開き状態となった後に成形品８をノックアウトピン５１により可動型３２から突き出すと共に該成形品８を取り出し装置５で取り出す。
【００２７】
そして本実施形態では、図１に示すように、可塑化シリンダ１１の外面に昇温用ヒーター１６ａと温度維持用ヒーター１６ｂとが設けてある。昇温用ヒーター１６ａは、起動時の段取りにおける昇温時間を短縮するために高出力のヒーターを用いており、温度維持用ヒーター１６ｂは、可塑化シリンダ１１が一旦昇温して温度を維持しようとする時に稼動する低出力のヒーターを用いている。昇温用ヒーター１６ａ及び温度維持用ヒーター１６ｂは、制御手段により制御される。
【００２８】
昇温用ヒーター１６ａにより昇温させる場合は、起動時に昇温させる際に連続的に稼動することで、短時間で所定の温度に到達することができる。
【００２９】
温度維持用ヒーター１６ｂにより温度を維持する場合は、デューティ制御するのであるが、昇温用ヒーター１６ａよりも出力が小さいため、図５に示すように昇温用ヒーター１６ａを用いる場合と比較してデューティ比を高く設定することができて精度の良い制御が可能となって、可塑化シリンダ１１及び溶融樹脂７の温度の維持目標温度からのズレを低減すると共にオーバーシュートを抑えることができる。これにより、成形品の品質の安定化が図られるものであり、また、可塑化シリンダ１１の温度を制御し易くなるため、可塑化シリンダ１１の熱容量を小さくする（すなわち可塑化シリンダ１１を軽量で小さくする）ことができて小型化に寄与するものである。
【００３０】
また、起動時の初期に温度維持用ヒーター１６ｂを稼動させて徐熱しておき、その後で昇温用ヒーター１６ａにより昇温させることで、昇温用ヒーター１６ａの負担を軽減してヒーター切れの防止を図ることができる。
【００３１】
次に、他の実施形態について図６に基づいて説明する。なお、本実施形態の説明においては上実施形態と同じ構成については同符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。
【００３２】
本実施形態では、可塑化シリンダ１１の外面にヒーター１６を設けてあると共に、起動時に昇温させるためにヒーター１６に高電圧を印加する昇温用の高電圧印加回路１７ａと、温度を維持するためにヒーター１６に低電圧を印加する温度維持用の低電圧印加回路１７ｂとを設けてある。すなわち、昇温用ヒーター１６ａと温度維持用ヒーター１６ｂとを設けるのではなく、昇温用と温度維持用の別なくヒーター１６を設け、前記同一のヒーター１６を用いて高電圧印加回路１７ａと低電圧印加回路１７ｂとを使い分けることで、昇温時と温度維持時の出力を違えている。
【００３３】
例えば、高電圧印加回路１７ａでは２２０Ｖの電圧をヒーター１６に印加可能とすると共に、低電圧印加回路１７ｂでは１００Ｖの電圧をヒーター１６に印加可能とすることで、ヒーター１６使用時の出力を変化させたりするものである。
【００３４】
また、制御としては、高電圧印加回路１７ａ稼動時は連続的に通電を行って稼動することで昇温時間の短縮化が図られる。また、低電圧印加回路１７ｂ稼動時は、デューティ比の高いデューティ制御とすることができて、精度の良い制御が可能となって、可塑化シリンダ１１及び溶融樹脂７の温度の維持目標温度からのズレを低減すると共にオーバーシュートを抑えることができ、成形品の品質の安定化が図られるものであり、また、可塑化シリンダ１１の温度を制御し易くなるため、可塑化シリンダ１１の熱容量を小さくする（すなわち可塑化シリンダ１１を軽量で小さくする）ことができて小型化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態の要部断面図である。
【図２】同上の実施形態における装置全体を示し、（ａ）〜（ｅ）は一成形サイクルを順に示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は同上の金型の成形工程を順に示す説明図である。
【図４】同上のプリプラ式射出成形装置の射出ノズル近傍の要部拡大断面図である。
【図５】同上におけるヒーターのデューティ制御のタイムチャートを示し、横軸は時間であり、縦軸はヒーターの出力、可塑化シリンダの温度、溶融樹脂の温度を示している。
【図６】他の実施形態の要部断面図である。
【図７】ヒーターのデューティ制御のタイムチャートを示し、横軸は時間であり、縦軸はヒーターの出力、可塑化シリンダの温度、溶融樹脂の温度を示している。
【符号の説明】
【００３６】
１    可塑化部
１１  可塑化シリンダ
１２  可塑化スクリュー
１６  ヒーター
１６ａ  昇温用ヒーター
１６ｂ  温度維持用ヒーター
１７ａ  高電圧印加回路
１７ｂ  高電圧印加回路
２    射出部
２０  貯留スペース
２１  射出シリンダ
２２  射出プランジャ
３    金型
４    型締め装置
５    取り出し装置
６    射出ノズル
７    溶融樹脂
８    成形品
【図１】
2009006526.tif 000003
【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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