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JP3281305B2 - スクリュー式射出装置の制御方法 - Google Patents

スクリュー式射出装置の制御方法

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JP3281305B2
JP3281305B2 JP34531097A JP34531097A JP3281305B2 JP 3281305 B2 JP3281305 B2 JP 3281305B2 JP 34531097 A JP34531097 A JP 34531097A JP 34531097 A JP34531097 A JP 34531097A JP 3281305 B2 JP3281305 B2 JP 3281305B2
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JP
Japan
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screw
brake
injection
brake mechanism
injection device
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JPH11170319A (ja
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博幸 間島
吉人 宮本
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Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nissei Plastic Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C45/47Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【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式射出装
置の制御方法、特にスクリューの逆転防止技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の代表的なスクリュー式射出
装置の断面図であり、このスクリュー式射出装置100
は、加熱筒101に前後進及び回転可能に収納したスク
リュー102と、このスクリュー102を前後進させる
射出シリンダ103と、この射出シリンダ103のピス
トンロッド104を介してスクリュー102を回転させ
る回転手段105とからなり、次に述べる可塑化計量工
程と待機工程と射出工程を実施する。106はスプライ
ンであり、スプライン結合することにより、ピストンロ
ッド104の軸方向移動を許容しつつトルクを伝達する
ことができる。
【0003】可塑化計量工程:スクリュー102を回転
しつつホッパ107の成形材料を加熱筒101に供給
し、スクリュー102の回転によって移送し、この間に
加熱筒101で成形材料を加熱する。成形材料は移送に
伴なう摩擦熱と加熱筒101からの伝熱とにより可塑化
混練される。そして、スクリュー102の先端に押出さ
れた溶融材料の反力でスクリュー102が後退するの
で、このストロークを計測することで計量することがで
きる。 待機工程:計量完了から次の射出までの間、待機させ
る。 射出工程:射出シリンダ103の作用で、スクリュー1
02を一気に前進させ、スクリュー102前側に計量蓄
積された溶融材料を先端ノズル108から図示せぬ金型
内へ射出する。
【0004】前記射出工程では、スクリュー102が溶
融材料からの反力で逆回転する。そこで、例えば実公平
1−21783号公報「射出成形機の射出装置」に示さ
れるような逆転防止機構を備えることが望ましい。すな
わち、同公報の第1図において、「次に射出工程が行わ
れる。すなわち、電磁ブレーキ92を作動させて軸84
を固定させ、同時に電磁クラッチ68を締結して電動機
70によって軸48を回転させる」(同公報第3頁第5
欄第36行〜第40行参照)というものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スクリューが空転して
はいけない射出工程に、ブレーキでスクリューを制動す
る技術は広く採用されている。ところで、射出工程では
射出シリンダ103を大きくストロークさせる。スクリ
ュー102が回転せぬようにブレーキを効かせるため、
途中のスプライン106に大きな力が掛る。この状態で
スプライン106でスライドさせるため、スプライン1
06は摩耗する。そのために、スプライン106の寿命
が短くなり、部品の交換費用が嵩むこととなる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、スクリュ
ー式射出装置の工程を詳細に調査し、逆流防止弁の作動
と逆回転に関係があることを突き止め、この関係を巧み
に利用することにより制動時間(ブレーキング時間)
を、従来より大幅に短縮することに成功した。具体的に
は、請求項1は、スクリューの先端にリングバルブから
なる逆流防止弁を備え、スクリューの逆転を防止するブ
レーキ機構を備えたスクリュー式射出装置の制御方法に
おいて、射出工程の開始時にブレーキ機構を制動モード
にし、リングバルブが閉じ位置に至ったのちにブレーキ
機構を解放モードに切換えることで、以降の射出工程は
ブレーキ機構を解放した状態で実行することを特徴とす
る。
【0007】射出工程の開始時にブレーキを掛け、射出
開始後リングバルブが閉じたらブレーキを解放し、この
ままで射出工程を続ける。ブレーキ中にスクリューに発
生していた捩り力を、ブレーキを解放することにより解
消することができる。すなわち、摩耗に係る時間を減ら
すことで、スプラインやキーの寿命を延ばし、スクリュ
ーの寿命を大幅に延ばすことができる。
【0008】請求項2は、ブレーキ機構を解放モードに
切換える信号は、スクリューが所定ストローク移動した
ことをもって発信することを特徴とする。射出に伴なっ
てスクリューが前進するが、このときの前進量が所定値
に達したらブレーキを解放する。スクリューのストロー
クは容易に検出でき、この情報を基礎にブレーキ解放信
号を出させるので、信号検出が簡単になり、スクリュー
式射出装置の価格アップを抑えることができる。
【0009】
【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は本発明に係るスクリュー式射出装置
の断面図であり、スクリュー式射出装置10は、加熱筒
11に前後進及び回転可能に収納したスクリュー12
と、このスクリュー12を前後進させる射出シリンダ1
3と、この射出シリンダ13のピストンロッド14を介
してスクリュー12を回転させる電動モータ15と、こ
の電動モータ15の後部に設けたブレーキ機構16と、
ホッパ17と、ストロークセンサ18と、このストロー
クセンサ18の距離若しくは位置情報をマスターコント
ローラ20へ送るストローク計測部21と、射出シリン
ダ13へ作用させる油圧を制御する油圧制御部22と、
電動モータ15を回転制御するモータ制御部23と、ブ
レーキ機構16を制御するブレーキ制御部24とからな
る。すなわち、マスターコントローラ20は、油圧制御
部22、モータ制御部23及びブレーキ制御部24を一
括制御する主制御部である。なお、電動モータ15のモ
ータ軸26は、ピストンロッド14にスプライン27又
はキーで結合する。
【0010】ブレーキ機構16は、モータ軸26の後端
に取付けた冷却ファン31を兼ねた回転ディスク32
と、この回転ディスク32にブレーキシュー33を押し
付けるスプリング34と、ブレーキシュー33をブレー
キ解放側へ引き寄せる電磁石35とからなり、電磁石3
5に通電して励磁状態とすることでブレーキシュー33
を回転ディスク32から引き離して非ブレーキ状態即ち
「ブレーキの解放モード」とし、電磁石35の通電を止
めて無励磁状態にすることでブレーキシュー33はスプ
リング34の押力で回転ディスク32を制動状態即ち
「ブレーキの制動モード」とするものである。電磁石3
5に通電することにブレーキを解放する形式のものを説
明したが、電磁石35に通電したときにブレーキ状態に
なる形式のブレーキ機構であってもよい。
【0011】図2(a),(b)は本発明に係る逆流防
止弁の断面図及び作用図である。(a)において、逆流
防止弁40は、スクリューヘッド41にスライド可能に
リング42を取付け、このリング42の内周面に隙間4
3,43を確保したものであり、図の状態では溶融材料
が矢印,のごとくスクリュー12から隙間43,4
3を介してスクリューヘッド41の前方へ移動すること
を示す。
【0012】(b)において、射出工程開始に伴なって
スクリュー12を高速で前進させると、矢印,の如
く溶融材料の反力がリング42に作用し、押し戻されて
リング42は後退してスペーサ44に当る。この結果、
隙間43,43がスペーサ44で塞がれたことになり、
溶融材料の逆流を阻止することができる。本例の様に逆
流を防止する主要素にリング42を採用したものをリン
グバルブ式逆流防止弁とよぶ。
【0013】以上に述べたスクリュー式射出装置の作用
を次に説明する。図3は本発明のスクリュー式射出装置
の総合的タイムチャートである。横軸は時間、縦軸はス
クリューポジションを示す。即ち、可塑化計量工程で
は、図1においてブレーキ機構16をブレーキ解放モー
ドにし、電動モータ15を回転させることで、ホッパ1
7の原料材料をスクリュー12の前方へ送り、その反作
用でスクリュー12は徐々に後退する。スクリュー12
の位置をストロークセンサ18で検知し、所定のストロ
ークに達したら、電動モータ15を止め、ブレーキ機構
16を制動モードに切換える。待機工程では、スクリュ
ーの回転を止めた状態で射出を待つ。射出工程では、油
圧制御部22により、ピストンロッド14を急速前進さ
せる。この間の詳細な動作は別途説明するが、急速前進
するスクリュー12で溶融材料をノズルから図示せぬ金
型へ射出する。
【0014】図4は本発明の射出工程の詳細説明図であ
り、横軸は時間、縦軸はスクリューポジション、ブレー
キ機構の動作、電動モータの動作を示す。スクリューの
曲線は図3の部分拡大図であるが、射出開始時を
「A」、スクリューが所定ストローク(例えば10〜1
5mmの範囲の値)移動した時を「B」とした。所定ス
トロークは図1のストロークセンサ18及びストローク
計測部21から信号を採用する。一方、ブレーキ機構は
少なくとも射出開始前に制動モードにし、前記B点で解
放モードへ切換える。電動モータは待機工程並びに射出
工程では停止させる。
【0015】図5(a),(b)はブレーキ機構及びス
プライン応力を従来と本発明で比較した説明図である。
(a)は従来技術に係り、A点で射出が始まると、スク
リューが溶融材料の反力で逆転しようとし、それをブレ
ーキ機構で抑えるため、スプラインに大きな応力が発生
する。従来は射出工程完了まで制動モードのままである
ため、リングバルブが閉じてスクリューへの逆転力が減
少若しくは消失しても、初期に作用した逆転エネルギー
がスクリューに蓄えられたままとなって、スプラインに
作用する力はそれほどは減少しない((a)下部グラフ
参照)。従って、スプラインの摩耗は射出工程時間をそ
のまま考慮しなければならなくなる。
【0016】(b)は本発明に係り、A点で射出が始ま
ると、スプラインに大きな応力が発生する。しかし、B
点でブレーキ機構を解放モードに切換えると、スクリュ
ーの後端が捩れ角だけ空転してスクリューの捩りモーメ
ントがほぼゼロになり、結果としてスプラインに作用す
る力はごく小さくなり、摩耗は微量となる。すなわち、
A点からB点までは摩耗量は大きい(従来並み)が、B
点以降は摩耗量が微量となる。従って、本発明によれば
スプラインの摩耗は従来の数分の1となり、スプライン
の交換を心配しなくてすむ。なお、ブレーキ機構を解放
したため、スクリューが回転する可能性はある。しか
し、点Bではリングバルブが閉じているので、スクリュ
ーを回転させるような力が加わる心配はない。
【0017】なお、本実施例ではモータ軸とピストンロ
ッドの結合をスプライン結合としたが、キー結合、非円
断面軸結合(例えば、モータ軸を四角断面軸にしてピス
トンロッド側に四角孔をあけたもの。)であってもよ
く、要はスライド可能であるトルク伝達軸であれば結合
形態は問わない。
【0018】請求項1の「リングバルブが閉じ位置に至
った」ことを決めることは、本実施例のストローク検出
の他、時間、すなわち射出開始からの時間をカウントし
所定時間に達したらリングバルブが閉じたと見なしてブ
レーキを解放モードにすることもできる。従って、ブレ
ーキモードの切換は経験的にリングバルブが閉じ位置に
至ったものと見なせる指標であれば、実施例に限るもの
ではない。また、請求項1の「射出工程の開始時にブレ
ーキ機構を制動モードにし」は、射出工程開始時に少な
くとも制動モードになっていることを示す。つまり、射
出工程開始時にのみモードを切換えることを意味するも
のではない。
【0019】さらに、電動モータ15は減速機を内蔵し
たギヤードモータであってもよく、ブレーキ機構16は
バンド・ドラムブレーキであってもよい。
【0020】また、本発明はスクリュー12を電動モー
タ15で駆動するものに好適である。電動モータ15は
構造的に小さなトルクで空転するために、ブレーキ機構
16は必要となるからである。しかし、ブレーキ機構を
備えたものであれば他の回転手段(例えば油圧モータ)
に本発明を適用することは差支えない。
【0021】
【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は、射出工程の開始時にブレーキを掛
け、射出開始後リングバルブが閉じたらブレーキを解放
し、このままで射出工程を続けるようにしたので、ブレ
ーキ中にスクリューに発生していた捩り力を、ブレーキ
を解放することにより解消することができ、摩耗を減少
させることができるので、スプラインやキーの寿命を延
ばし、スクリューの寿命を大幅に延ばすことができる。
【0022】請求項2は、ブレーキ機構を解放モードに
切換える信号は、スクリューが所定ストローク移動した
ことをもって発信することにし、スクリューのストロー
クは容易に検出でき、この情報を基礎にブレーキ解放信
号を出させるので、信号検出が簡単になり、スクリュー
式射出装置の価格アップを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスクリュー式射出装置の断面図
【図2】本発明に係る逆流防止弁の断面図及び作用図
【図3】本発明のスクリュー式射出装置の総合的タイム
チャート
【図4】本発明の射出工程の詳細説明図
【図5】ブレーキ機構及びスプライン応力を従来と本発
明で比較した説明図
【図6】従来の代表的なスクリュー式射出装置の断面図
【符号の説明】
10…スクリュー式射出装置、12…スクリュー、15
…電動モータ、16…ブレーキ機構、18…ストローク
センサ、21…ストローク計測部、23…モータ制御
部、24…ブレーキ制御部、32…回転ディスク、33
…ブレーキシューー、34…スプリング、35…電磁
石、40…逆流防止弁(リングバルブ)、42…リン
グ、44…スペーサ、A…射出開始時、B…解放モード
に切換えるとき。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−74252(JP,A) 特開 昭48−21741(JP,A) 特開 平5−318546(JP,A) 特開 昭60−132723(JP,A) 実開 平3−129431(JP,U) 実公 昭61−27710(JP,Y2) 実公 平1−21783(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/46 - 45/54 B29C 45/76 - 45/82

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリューの先端にリングバルブからな
    る逆流防止弁を備え、スクリューの逆転を防止するブレ
    ーキ機構を備えたスクリュー式射出装置の制御方法にお
    いて、射出工程の開始時にブレーキ機構を制動モードに
    し、リングバルブが閉じ位置に至ったのちにブレーキ機
    構を解放モードに切換えることで、以降の射出工程はブ
    レーキ機構を解放した状態で実行することを特徴とした
    スクリュー式射出装置の制御方法。
  2. 【請求項2】 ブレーキ機構を解放モードに切換える信
    号は、スクリューが所定ストローク移動したことをもっ
    て発信することを特徴とした請求項1記載のスクリュー
    式射出装置の制御方法。
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JP3805308B2 (ja) 2003-01-17 2006-08-02 ファナック株式会社 射出成形機
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