JP3549101B2 - 逆流防止弁を備えた射出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は逆流防止弁を備えた射出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７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の先端部に取付けた逆流防止弁１０３と、スクリュー１０２を前後進させる射出シリンダ１０４と、この射出シリンダ１０４のピストンロッド１０５を介してスクリュー１０２を回転させる回転手段１０６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。
【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の回転によってノズル１０８に向って強制的に移送する。この移送の際に、成形材料は圧縮されて発熱（剪断発熱という。）する。補助的に加熱筒１０１（正しくは外筒のバンドヒータ）で加熱する。
このときにスクリュー１０２の先端の逆流防止弁１０３は、いわゆる弁開状態となり、成形材料の通過を妨げない。
そして、スクリュー１０２の先端（逆流防止弁１０３からノズル１０８の間）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。
【０００４】
待機工程：計量完了から次の射出まで待機させる。
射出工程：射出シリンダ１０４の作用で、スクリュー１０２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ノズル１０８から図示せぬ金型内へ射出する。スクリュー１０２が前進するときには逆流防止弁１０３を閉じて、溶融材料がスクリュー１０２側へ逆流しないようにする。
【０００５】
図８（ａ），（ｂ）は従来の逆流防止弁の構造図兼作用図である。
（ａ）において、射出装置の逆流防止弁１０３は、スクリューヘッド１１１と、このスクリューヘッド１１１に嵌めた円筒形状のチェックリング１１２とからなり、加熱筒１０１に挿入したスクリュー１０２の先端に設けたものである。
計量工程では、スクリュー１０２を廻すことにより、矢印▲１▼，▲１▼及び矢印▲２▼，▲２▼の通りに、チェックリング１１２とスクリューヘッド１１１との間で形成した流路１１３を通じて樹脂を通過させる。
【０００６】
（ｂ）は射出工程を示し、射出時にはスクリュー１０２を矢印▲３▼の通りに前進させる。この前進に伴なってスクリューヘッド１１１の前に溜まっている樹脂１１４の圧力がチェックリング１１２に矢印▲４▼，▲４▼のごとく作用し、結果としてチェックリング１１２が相対的に後退し、スクリュー１０２のシート１１５に当り、樹脂の逆流（スクリュー１０２への流れ）を防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図８（ａ）から（ｂ）に至るまで、すなわち、（ａ）に示すストロークＳ１がゼロになるまでに、微量ではあるが樹脂は逆流する。この逆流は、計量精度の低下を招く。
射出速度の高速化や計量精度の向上を図る上では、逆流樹脂量を限りなくゼロに近づける必要がある。
そこで、本発明の目的は逆流防止弁における樹脂の逆流を限りなくゼロに近づけることができる技術を提供することにある。
【０００８】
【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は、射出装置の加熱筒に回転可能に且つ軸方向移動可能に挿入したスクリューに、シートリングを一体的に取付けると共にチェックリングを一定の角度範囲で相対回転自在に取付け、スクリューを正回転させたときにシートリングの樹脂通路にチェックリングの樹脂通路が連通して樹脂の通過を可能にし、スクリューを逆回転させたときにシートリングの樹脂通路をチェックリングで塞ぐことで樹脂の通過を抑える形式の逆流防止弁を備えた射出装置であって、この射出装置は、計量中にスクリューを正回転させ、計量完了後にスクリューを所定距離後退させ、この後にスクリューが所定距離にほぼ相当する距離前進するまでスクリューを逆回転させる一連のスクリュー回転・後退制御を実行する制御部を、備えていることを特徴とする。
【０００９】
スクリューを正回転させると、逆流防止弁が開放状態になり、樹脂をスクリュー前方の加熱筒内に溜めることができ、この樹脂溜まりの反力を受けてスクリューは後退する。
スクリューを逆回転させると逆流防止弁が閉になるので、計量完了後にスクリューを逆回転して、射出工程に備えたいところであるが、スクリューを逆回転させるとスクリューは樹脂溜まりに喰い込む様にして前進する。スクリューが前進すると樹脂溜まりが加圧され、樹脂の一部がノズルから洩れるという不具合が発生する。
そこで、請求項１では、計量完了後にスクリューを所定距離後退させて、スクリュー逆回転時の前進代を稼ぐことにした。この結果、樹脂溜まりが加圧されることはなくなり、ノズルから樹脂が洩れる如き不具合が発生せぬようになった。
【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は本発明に係る逆流防止弁を備えた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の先端部に取付けた逆流防止弁２０と、スクリュー１２を前後進させる射出シリンダ１４と、この射出シリンダ１４のピストンロッド１５を介してスクリュー１２を回転させる回転手段１６と、スクリュー１２の回転角度を検知する回転角センサ１７と、スクリュー１２の軸方向の移動ストローク若しくは位置を検知するストロークセンサ１８と、回転角センサ１７又はストロークセンサ１８の検知信号に基づいて射出シリンダ１４並びに回転手段１６の制御をなす制御部１９とからなる。制御部１９の作用は後に詳しく説明する。
【００１１】
図２は本発明に係る逆流防止弁（弁開時）の断面図であり、逆流防止弁２０は、スクリュー１２の先端に、シートリング２１を添え、このシートリング２１に接触させる形態でチェックリング２２を添え、スクリューヘッド２３をスクリューに捩じ込むことで、スクリュー１２とスクリューヘッド２３間にシートリング２１及びチェックリング２２とを挟持した弁構造である。ただし、スクリュー１２とスクリューヘッド２３とシートリング２１とは実質的に一体である。残るチェックリング２２はスクリューヘッド２３に回転可能に取付ける。
【００１２】
図３（ａ）〜（ｃ）は図２の要部の矢視図である。
（ａ）は図２の３ａ矢視図であり、スクリューヘッド２３は等間隔で第１〜第４駆動爪２４，２５，２６，２７を備えていることを示す。
（ｂ）は図２の３ｂ矢視図であり、チェックリング２２も等間隔で第１，第２従動爪２８，２９を備えると共に、複数個（図では１個のみを表示。）の樹脂通路３１を備える。
【００１３】
（ｃ）は図３の３ｃ矢視図であり、シートリング２１は、複数個（図では１個のみを表示。）の樹脂通路３２を備える。
（ａ）において、想像線で示すものが（ｂ）に示す第１，第２従動爪２８，２９であり、スクリューヘッド２３を時計方向に廻したときに、第１駆動爪２４が第１従動爪２８に当ったことを示す。以降、第１駆動爪２４の駆動作用により、（ｂ）のチェックリング２２も時計方向に廻る。（ｃ）のシートリング２１は常に（ａ）のスクリューヘッド２３と共に廻る。
【００１４】
従って、図３（ａ）〜（ｃ）は、計量開始から計量完了までの相対位相を示すものである。（ｂ）で樹脂通路３１はｘ軸から角度θ１のところにあり、（ｃ）で樹脂通路３２はｘ軸から角度θ２のところにあり、且つθ１＝θ２の関係を保つ構造にしておけば、樹脂通路３１，３２は連通することになる。
図２に戻って、樹脂は矢印▲４▼，▲５▼の如く樹脂通路３２，３１を通って、スクリューヘッド２３の前方に至る。これが、計量工程の詳細である。
【００１５】
図４（ａ）〜（ｃ）は図３（ａ）〜（ｃ）の作用図である。
（ａ）において、スクリューヘッド２３を反時計方向に廻せば、想像線で示す第１従動爪２８から第１駆動爪２４は離れ、代わりに第２駆動爪２５が近づき、当る。
（ｂ）のチェックリング２２はまだ静止したままである。
（ｃ）のシートリング２１はスクリューヘッド２３と一体に廻るので、ｘ軸から角度θ３（θ３＞θ１）のところまで廻る。
（ｃ）の樹脂通路３２は（ｂ）のチェックリング２２で塞がれることになり、（ｃ）の樹脂通路３２は（ｂ）の樹脂通路３１に連通しなくなる。すなわち、弁閉状態になる。
【００１６】
図５は図４の４−４線断面に相当する逆流防止弁の作用図であり、シートリング２１の樹脂通路３２が、チェックリング２２で塞がれたために、スクリューヘッド２３側からスクリュー１２側へ樹脂が逆流することはない。すなわち、図は弁閉状態の逆流防止弁を示し、弁閉状態はスクリューを逆回転させることで達成できたといえる。
【００１７】
図６は本発明に係る制御フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：可塑化・計量工程において、スクリューを正回転させる。これで、逆流防止弁が開放状態になり、図２に示した通りに樹脂はスクリューヘッド前方に溜る。樹脂の溜まり量に対応してスクリューは後退する。
ＳＴ０２：成形条件の１つとしてスクリューの後退ストローク又は後退位置を、予め設定しておくが、この設定をＳｓｔｄと呼ぶ。そして、現実のスクリューの後退ストローク又は後退位置Ｓａｃｔが、Ｓｓｔｄに達したか否かを調べ、達したらＳＴ０３へ進む。
【００１８】
ＳＴ０３：正回転中のスクリューを停止する。これで、可塑化・計量工程が完了したことになる。
ＳＴ０４：次に、スクリューを数ｍｍだけ、後退させる。この後退距離を所定距離と呼ぶ。この後退動作により、樹脂溜まりにおける樹脂圧は低下する。
ＳＴ０５：そして、スクリューの逆回転を開始する。逆回転させると図４で説明した通りに、逆流防止弁が開状態から閉状態に変化する。
【００１９】
ＳＴ０６：スクリューは逆回転させると、前進し樹脂溜まりの圧力を高める作用をなすから、スクリューを無制限に逆回転させる訳にはいかない。そこで、このステップでは、スクリューの回転角（逆回転角）を設定しておき、この設定に達するまで逆回転を継続する。又は、スクリューの前進距離を設定しておきこの設定に達するまで逆回転を継続する。
【００２０】
なお、図４（ａ）は図３（ａ）のスクリューヘッドを約３０゜逆回転させた図であり、３０゜以上安全率を見込んで９０゜程度スクリューヘッドを逆回転させれば、逆流防止弁を確実に閉状態に変化させることができる。樹脂の種類、密度などによりばらつきはあるが、スクリューの逆回転角とスクリューの前進距離とは良好な相関関係が認められる。従って、スクリューの逆回転角を前進距離に置き換えて制御することは容易である。この前進距離から、前記ＳＴ０４の後退距離を設定するとよい。
【００２１】
ＳＴ０７：逆流防止弁が閉じ、スクリューの位置がＳＴ０３での位置にほぼ戻ったので、射出準備が完了したことになる。
【００２２】
以上のステップを図１を参照しつつ補足説明する。
ＳＴ０１（スクリュー正回転）は、制御部１９の指令により回転手段１６で実行する。
ＳＴ０４（スクリュー後退）は制御部１９が射出シリンダ１４を、ストロークセンサ１８の情報を取入れながらフィードバック制御することにより実行する。
【００２３】
ＳＴ０５（スクリュー逆回転）は、制御部１９の指令により回転手段１６で実行する。
ＳＴ０６（逆回転制御）は、回転角センサ１７により回転角情報を受け、ストロークセンサ１８により距離若しくは位置情報を受けた制御部１９で実行する。
この様に、図６の制御は図１の制御部１９で実施し、この制御部１９を射出装置１０に備えたことを特徴とする。
【００２４】
尚、シートリングやチェックリングの構造は変更可能である。樹脂通路の形状、数、部位も任意である。
【００２５】
【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、開放状態の逆流防止弁を閉状態に変えるためにスクリューを逆回転させるに先立って、スクリューを所定距離後退させることを特徴とする。この処置により、樹脂溜まりが加圧されることはなくなり、ノズルから樹脂が洩れる如き不具合が発生せぬようになった。
【００２６】
従って、請求項１によれば射出に備えて逆流防止弁を閉状態に切替えることができ、閉状態が確保できれば射出の際に発生が予想される樹脂の逆流を限りなくゼロに近づけることができる。この結果、射出速度の高速化や計量精度の向上が図れ、射出装置の性能を大いに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る逆流防止弁を備えた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（弁開時）の断面図
【図３】図２の要部の矢視図
【図４】図３（ａ）〜（ｃ）の作用図
【図５】図４の４−４線断面に相当する逆流防止弁の作用図
【図６】本発明に係る制御フロー図
【図７】従来の代表的なスクリュー式射出装置の断面図
【図８】従来の逆流防止弁の構造図兼作用図
【符号の説明】
１０…射出装置、１１…加熱筒、１２…スクリュー、１４…射出シリンダ、１６…回転手段、１７…回転角センサ、１８…ストロークセンサ、１９…制御部、２０…逆流防止弁、２１…シートリング、２２…チェックリング、２３…スクリューヘッド、３１…チェックリングに設けた樹脂通路、３２…シートリングに設けた樹脂通路。

Claims (1)

1. 射出装置の加熱筒に回転可能に且つ軸方向移動可能に挿入したスクリューに、シートリングを一体的に取付けると共にチェックリングを一定の角度範囲で相対回転自在に取付け、前記スクリューを正回転させたときにシートリングの樹脂通路にチェックリングの樹脂通路が連通して樹脂の通過を可能にし、前記スクリューを逆回転させたときにシートリングの樹脂通路をチェックリングで塞ぐことで樹脂の通過を抑える形式の逆流防止弁を備えた射出装置であって、
   この射出装置は、計量中にスクリューを正回転させ、計量完了後にスクリューを所定距離後退させ、この後にスクリューが前記所定距離にほぼ相当する距離前進するまでスクリューを逆回転させる一連のスクリュー回転・後退制御を実行する制御部を、備えていることを特徴とする逆流防止弁を備えた射出装置。

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