CN110191790A - 注塑成型用螺杆以及注塑成型机 - Google Patents

Abstract

提供能够有效地使树脂材料的熔融状态变得平均的注塑成型用螺杆以及具有该螺杆的注塑成型机。注塑成型机(1)具有加热缸(21)以及容置在加热缸(21)中的螺杆(30)。并且，螺杆(30)的作为阶部(33)的一部分区间的压缩部阶部部分(35)，前端侧的部分的旋转轴(31)的轴线(L)与基端侧表面(35a)所形成的角(β)比基端侧的部分的旋转轴(31)的轴线(L)与基端侧表面(35a)所形成的角(β)大。

Description

注塑成型用螺杆以及注塑成型机

技术领域

本发明涉及一种在注塑成型机上使用的注塑成型用螺杆以及具有该螺杆的注塑成型机。

背景技术

在专利文件1中公开有在注塑成型机上使用的以往的螺杆。该螺杆具有旋转轴以及从旋转轴的外周突出的螺旋状的阶部(Flight)，通过旋转轴的旋转，该螺杆沿着轴线方向从基端侧向前端侧输送树脂材料。

在注塑成型中，为了使成型品的品质稳定，需要使树脂材料的熔融状态变得均匀，而使熔融状态变得均匀的重要要素之一是使树脂材料在较早的阶段都熔融并混匀。另外，在现有技术中，对于螺杆，通过对阶部间的螺杆槽的深度进行调整来改变作用于树脂材料的剪切力，从而使树脂材料的熔融状态变得均匀(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-182687号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，树脂材料的种类不同，其特性也不同，因此为了按照树脂材料来调节螺杆槽的深度，需要高超的技术和经验。另外，若螺杆槽因调整不足而过浅，则作用于树脂材料的剪切力变得过大，从而产生烧伤，若螺杆槽过深，则作用于树脂材料的剪切力变得过小，从而产生融化残留物。因此，难以使树脂材料的熔融状态变得均匀。

因此，本发明的目的在于，提供一种注塑成型用螺杆以及具有该螺杆的注塑成型机，该螺杆能够有效地使树脂材料的熔融状态变得均匀。

用于解决技术问题的技术方案

由图7示意性地示出在注塑成型用螺杆的螺杆槽内的树脂材料的熔融机理。在注塑成型用螺杆130中，从料斗投入的固体形态的树脂材料在阶部133间形成的螺杆槽M内朝向注塑嘴侧(图7的左侧)搬运。在搬运时，树脂材料被来自加热缸121的传热加热熔融，从而形成被称为固体床SB的未熔融层以及在固体床SB的加热缸内表面121a侧重叠且被称为熔膜MF的熔融层。若形成有熔膜MF，则因在其内部由剪切能量产生的发热，使固体床SB熔融，使熔膜MF向厚度方向成长。并且，当熔膜MF的厚度成长至阶部133的前端与加热缸121的内表面121a之间的间隙以上时，熔膜MF被前进的阶部133刮取，并在螺杆槽M的后方聚集而变为熔池MP。被刮取的熔膜MF在熔池MP内循环并相互混匀。

本发明人对这种熔融机理进行了深入的研究，找到了使滞留在螺杆槽内的前端侧的未熔融的固体床有效地熔融的结构，从而得到本发明。

为了达成上述目的，本发明的一个实施方式的注塑成型用螺杆的特征在于，具有旋转轴以及突出设置在所述旋转轴的外周面的螺旋状的阶部，所述阶部的至少一部分区间形成为，该至少一部分区间的前端侧的部分的所述旋转轴的轴线与所述阶部的基端侧表面所形成的角，比该至少一部分区间的基端侧的部分的所述旋转轴的轴线与所述阶部的基端侧表面所形成的角大。

在本发明中，优选该注塑成型用螺杆具有压缩部，在该压缩部，随着从基端侧朝向前端侧，所述阶部间的螺杆槽的深度或该螺杆槽在轴线方向上的长度变小，在所述阶部中的配置在所述压缩部的区间，随着从基端侧朝向前端侧，所述角连续变大。

在本发明中，优选所述阶部形成为，所述阶部中的配置在相对于所述压缩部而位于前端侧的区间的所述角，大于所述阶部中的配置在相对于所述压缩部而位于基端侧的区间的所述角。

在本发明中，优选所述角在20度～80度的范围内。

为了达成上述目的，本发明的另一个实施方式的注塑成型机的特征在于，具有上述注塑成型用螺杆以及容置所述注塑成型用螺杆的加热缸。

发明的效果

根据本发明，阶部的至少一部分区间形成为，相较于该区间中的基端侧的部分，该至少一部分区间的前端侧的部分的旋转轴的轴线与阶部的基端侧表面所形成的角，比该至少一部分区间的基端侧的部分的旋转轴的轴线与阶部的基端侧表面所形成的角大。通过这样，在形成于阶部间的螺杆槽内，当在靠基端侧滞留有熔融的树脂材料且在靠前端侧滞留有未熔融的树脂材料时，在阶部的一部分区间或整体，能够使作用于滞留在靠前端侧的树脂材料的剪切力在基端侧的部分大且在前端侧的部分小。因此，能够在早的阶段对未熔融的树脂材料作用大的剪切力而促进熔融，并且抑制对熔融后的树脂材料作用过度的剪切力。因此，能够有效地使树脂材料的熔融状态变得平均。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的注塑成型机的概略结构的图。

图2是图1的注塑成型机所具有的注塑成型用螺杆的侧视图。

图3是图2的注塑成型用螺杆的局部剖视图。

图4是示意性地示出在图2的注塑成型用螺杆的螺杆槽内的熔融机理的图。

图5是示出关于注塑成型用螺杆的压缩部的剪切应力分布分析结果的图。

图6是示出关于注塑成型用螺杆的供给部的树脂温度分布分析结果的图。

图7是示意性地示出在以往的注塑成型用螺杆的螺杆槽内的熔融机理的图。

具体实施方式

以下参照图1～图4，对本发明的一实施方式的注塑成型机以及该注塑成型机所具有的螺杆进行说明。

图1是示出本发明的一实施方式的注塑成型机的概略结构的图。图2是图1的注塑成型机所具有的注塑成型用螺杆的侧视图。图3是图2的注塑成型用螺杆的局部剖视图。图4是示意性地示出在图2的注塑成型用螺杆的螺杆槽内的熔融机理的图。图4中的(A)示出配置在压缩部的基端侧部分的螺杆槽。图4中的(B)示出配置在前端侧部分的螺杆槽。

图1所示的本发明的一实施方式的注塑成型机1以热塑性的颗粒状的树脂材料为原料制作成型体。注塑成型机1具有配置在机台2上的合模单元10以及注塑单元20。

合模单元10以未图示的马达的驱动力为驱动源，使肘杆机构11动作并弯曲，由此使可动模板12前进后退。由此，使固定在可动模板12上的可动模具13相对于固定在固定模板14上的固定模具15合模以及开模。

注塑单元20具有筒形的加热缸21、设置在加热缸21的前端的注塑嘴22、容置在加热缸21内并将供给至该加热缸21内的树脂材料混匀的注塑成型用螺杆(以下仅称为“螺杆30”)、将螺杆30支撑为自由旋转的支撑构件23、用于投入树脂材料的料斗24、设置有料斗24的料斗块25以及配置在加热缸21的外侧的加热器26。

在该注塑成型机1的注塑成型动作中，容置在加热缸21内的螺杆30旋转，并且加热缸21被加热器26加热为高温。由此，从料斗24的供给口24a供给的树脂材料从加热缸21的基端侧朝向前端侧(各图中的右侧至左侧)一边被熔融混匀一边前进。然后，通过由未图示的计量用马达等构成的旋转驱动装置使螺杆30旋转，从而计量被熔融混匀的树脂材料。在计量之后，通过由未图示的注塑用马达以及滚珠丝杠机构等构成的前进后退驱动装置使螺杆30前进，由此使规定量的熔融树脂材料经过注塑嘴22向合模的模具内的型腔中注射。

在此，对容置在加热缸21内的螺杆30进行详细的说明。

如图2、图3所示，螺杆30从基端侧朝向前端侧依次设置有供给部、压缩部和计量部。另外，螺杆30具有圆柱状的旋转轴31、设置在旋转轴31的前端并发挥止逆阀的作用的检查头32、突出设置在旋转轴31的外周面的螺旋状的阶部33。

旋转轴31的配置在供给部的部分的直径在整个供给部都相同，旋转轴31的配置在压缩部的部分的直径随着从基端侧朝向前端侧而连续变大，旋转轴31的配置在计量部的部分的直径比配置在供给部的部分的直径大且在在整个计量部都相同。

对于阶部33，从旋转轴31的轴线L到前端面的距离恒定且整体上都形成为等螺距的螺旋状。因为在压缩部，旋转轴31的直径随着从基端侧朝向前端侧而连续变大，所以在压缩部，形成于阶部33间的螺杆槽M的深度随着从基端侧朝向前端侧而变小。或者，也可以在压缩部中，阶部的螺距(即螺杆槽M在轴线L方向上的长度)随着从基端侧朝向前端侧而连续变小。

阶部33具有配置在供给部的供给部阶部部分34、配置在压缩部的压缩部阶部部分35以及配置在计量部的计量部阶部部分36。

供给部阶部部分34形成为，旋转轴31的轴线L与基端侧表面34a所形成的角α在整个供给部阶部部分34恒定。供给部阶部部分34是指阶部33中的配置在相对压缩部而位于基端侧的供给部的区间。

压缩部阶部部分35与供给部阶部部分34的前端侧相连，旋转轴31的轴线L与基端侧表面35a所形成的角β随着从基端侧朝向前端侧而连续变大(其中β7＞β6＞β5＞β4＞β3＞β2＞β1≥α)。压缩部阶部部分35是指在阶部33中的配置在压缩部的区间。

计量部阶部部分36与压缩部阶部部分35的前端侧相连，旋转轴31的轴线L与基端侧表面36a所形成的角γ(其中γ≥β)在整个计量部阶部部分36恒定。计量部阶部部分36是指阶部33中的配置在相对压缩部而位于前端侧的计量部的区间。

在本实施方式中，角α是20度，角β从20度至80度连续变化，角γ是80度。当然，只要不违背本发明的目的，角α、角β、角γ的大小也可以为上述大小之外的值。

对于阶部33，旋转轴31的轴线L与供给部阶部部分34、压缩部阶部部分35以及计量部阶部部分36的前端侧面(图3中朝向左侧的面)所形成的角恒定(例如90度)。

接着，对在上述螺杆30的压缩部的螺杆槽M内的树脂材料的熔融机理进行说明。在该螺杆槽M内形成有固体床SB以及与固体床SB重叠的熔膜MF，熔膜MF被阶部33刮取而形成的熔池MP形成在螺杆槽M的靠后方侧(即靠基端侧)。

并且，如图4中的(A)所示，在压缩部中的靠基端侧的部分的螺杆槽M中，旋转轴31的轴线L与阶部33(具体地说是压缩部阶部部分35)的基端侧表面35a所形成的角小。因此，该基端侧表面35a与加热缸21的内表面21a的间隔小，对固体床SB作用比较大的剪切力。由此促进固体床SB的熔融。

另外，如图4中的(B)所示，在压缩部中的靠前端侧的部分的螺杆槽M中，旋转轴31的轴线L与阶部33(具体地说是压缩部阶部部分35)的基端侧表面35a所形成的角大。因此，该基端侧表面35a与加热缸21的内表面21a的间隔大，抑制对熔融后的树脂材料过度地作用剪切力。

如上所述，根据本实施方式的注塑成型机1，因为具有上述螺杆30，所以作为阶部33的一部分区间的压缩部阶部部分35形成为，与基端侧的部分相比，前端侧的部分的旋转轴31的轴线L与基端侧表面35a所形成的角β，比基端侧的部分的旋转轴31的轴线L与基端侧表面35a所形成的角β大。通过这样，在形成于阶部33间的螺杆槽M内，当在靠基端侧滞留有熔融的树脂材料且在靠前端侧滞留有未熔融的树脂材料时，能够使作用于滞留在靠前端侧的树脂材料的剪切力在压缩部阶部部分35的基端侧大且在前端侧小。因此，能够在早的阶段对未熔融的树脂材料作用大的剪切力来促进熔融，并且抑制对熔融后的树脂材料作用过度的剪切力。因此，能够有效地使树脂材料的熔融状态变得平均。

同样的，在观察螺杆30的整体时，计量部阶部部分36的角γ大于供给部阶部部分34的角α，因此能够在供给部中对未熔融的树脂材料作用大的剪切力来促进熔融，并且在计量部中抑制对熔融后的树脂材料作用过度的剪切力。因此，能够有效地使树脂材料的熔融状态变得平均。

另外，对于压缩部，压缩部阶部部分35间的螺杆槽M的深度随着从基端侧朝向前端侧而变小，压缩部阶部部分35的角β随着从基端侧朝向前端侧连续变大。通过这样，能够使作用于滞留在螺杆槽M内的靠前端侧的树脂材料的剪切力最开始较强，并且随着从基端侧向前端侧前进而逐渐变小。因此，能够更有效地使树脂材料的熔融状态变得平均。

另外，上述角α、上述角β以及上述角γ在20度～80度的范围内，该范围是较大的角度范围，因此，能够在大范围内使剪切力变化。

在上述实施方式中，虽然压缩部阶部部分35的角β在20度至80度之间连续变化，但并不限定于此。例如，压缩部阶部部分35可以形成为，上述角β在整个压缩部阶部部分35恒定(例如50度)，且上述角α、上述角β以及上述角γ之间的关系形成为γ＞β＞α，随着以供给部、压缩部以及计量部的顺序前进而阶段地变化。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些例子。只要具备本发明的宗旨，本领域技术人员对于上述实施方式的构成要素进行适当的追加、删除以及设计变更或对实施方式的特征进行适当组合都包括在本发明的范围内。

接着，图5、图6示出使用本发明的注塑成型用螺杆的实施例以及比较例并通过模拟对剪切应力分布以及树脂温度分布进行分析所得到的结果。

图5是示出关于注塑成型用螺杆的压缩部的剪切应力分布分析结果的图。图6是示出关于注塑成型用螺杆的供给部的树脂温度分布分析结果的图。图5中的(A)和图6中的(A)是关于实施例的分析结果，图5中的(B)和图6中的(B)是关于比较例的分析结果。在图5中，颜色越深，则表示剪切应力越大，在图6中，颜色越深，则表示树脂温度越高。

在实施例中，在上述本实施方式的螺杆30中，阶部33的上述角α为20度，上述角β从20度至80度连续变化，上述角γ为80度。另一方面，在比较例中，除了上述角α、上述角β以及上述角γ都是80度以外，其他的结构都与上述实施例1相同。

根据图5中的(A)，在基端侧，阶部附近的剪切应力大的部位的宽度大，随着从基端侧朝向前端侧，剪切应力大的部位的宽度变小，该宽度与基端侧表面的宽度大致一致。另一方面，根据图5中的(B)，整体上阶部附近的剪切应力大的部位的宽度都小。从以上内容可知，在压缩部中，实施例能够在比比较例更早的阶段对树脂材料作用大的剪切力。

另外可知，与图6中的(B)相比，图6中的(A)的树脂材料的温度从更靠近基端侧的部位开始变高。特别是，在图6中的(A)以及图6中的(B)中，对从基端侧数第二个阶部附近的温度进行比较，则该差明显。这些差异是因作用于树脂材料的剪切力的不同而产生的，该剪切力的不同是因阶部的基端侧表面的形状不同而引起的。从以上内容能够明确，在供给部中，实施例能够在比比较例更早的阶段使树脂材料的温度变高。

因此，根据模拟结果也明确了本发明的作用效果。

附图标记说明

1…注塑成型机、2…机台、10…合模单元、11…肘杆机构、12…可动模板、13…可动模具、14…固定模板、15…固定模具、20…注塑单元、21…加热缸、21a…内表面、22…注塑嘴、23…支撑构件、24…料斗、24a…供给口、25…料斗块、26…加热器、30…螺杆(注塑成型用螺杆)、31…旋转轴、32…检查头、33…阶部、34…供给部阶部部分、34a…基端侧表面、35…压缩部阶部部分、35a…基端侧表面、36…计量部阶部部分、36a…基端侧表面、L…轴线、M…螺杆槽、SB…固体床、MF…熔膜、MP…熔池。

Claims (5)

1.一种注塑成型用螺杆，其特征在于，

具有旋转轴以及突出设置在所述旋转轴的外周面的螺旋状的阶部，

所述阶部的至少一部分区间形成为，该至少一部分区间的前端侧的部分的所述旋转轴的轴线与所述阶部的基端侧表面所形成的角，比该至少一部分区间的基端侧的部分的所述旋转轴的轴线与所述阶部的基端侧表面所形成的角大。

2.根据权利要求1所述的注塑成型用螺杆，其特征在于，

该注塑成型用螺杆具有压缩部，在该压缩部，随着从基端侧朝向前端侧，所述阶部间的螺杆槽的深度或该螺杆槽在轴线方向上的长度变小，

在所述阶部中的配置在所述压缩部的区间，随着从基端侧朝向前端侧，所述角连续变大。

3.根据权利要求2所述的注塑成型用螺杆，其特征在于，

所述阶部形成为，所述阶部中的配置在相对于所述压缩部而位于前端侧的区间的所述角，大于所述阶部中的配置在相对于所述压缩部而位于基端侧的区间的所述角。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的注塑成型用螺杆，其特征在于，

所述角在20度～80度的范围内。

5.一种注塑成型机，其特征在于，

具有权利要求1～4中任一项所述的注塑成型用螺杆以及容置所述注塑成型用螺杆的加热缸。