JP2002361696A - 射出装置 - Google Patents

射出装置

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JP2002361696A
JP2002361696A JP2001166495A JP2001166495A JP2002361696A JP 2002361696 A JP2002361696 A JP 2002361696A JP 2001166495 A JP2001166495 A JP 2001166495A JP 2001166495 A JP2001166495 A JP 2001166495A JP 2002361696 A JP2002361696 A JP 2002361696A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】寸法の小さい成形品を成形する場合に、成形品
の品質及び射出装置の制御性を向上させることができる
ようにする。 【解決手段】内径が大きいシリンダ本体52、及び内径
が小さいシリンダヘッド53を備えた加熱シリンダ51
と、射出ノズル12と、回転自在に、かつ、進退自在に
配設され、外径が大きいスクリュー本体、及びスクリュ
ー本体の前方に配設され、外径が小さい射出部16を備
えたスクリュー14とを有する。計量工程において、射
出部16はシリンダヘッド53内を後退させられ、射出
部16の前方に成形材料が蓄えられる。射出工程におい
て、射出部16はシリンダヘッド53内を前進させら
れ、成形材料が射出ノズル12から射出される。射出部
16の外径がスクリュー本体の外径より小さくされるの
で、スクリュー14のストロークを小さくすることな
く、射出量を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、射出成形機においては、加熱シリ
ンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で
射出して金型装置のキャビティ空間に充填(てん)し、
該キャビティ空間内において冷却して固化させることに
よって成形品を得ることができるようになっている。
【0003】そのために、前記射出成形機は型締装置及
び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び
可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを
進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び
型開きが行われる。
【0004】一方、前記射出装置は、一般に、インライ
ンスクリュー方式のものが使用され、ホッパから供給さ
れた樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融
させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱
シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在
に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結さ
れた駆動部によって前進させることにより射出ノズルか
ら樹脂が射出され、前記駆動部によって後退させること
により樹脂の計量が行われる。
【0005】図2は従来の射出装置の要部を示す断面図
である。
【0006】図において、11は加熱シリンダであり、
該加熱シリンダ11の前端(図における左端)に射出ノ
ズル12が取り付けられ、加熱シリンダ11の周囲に図
示されないヒータが配設される。また、前記加熱シリン
ダ11内には、スクリュー14が回転自在に、かつ、進
退(図における左右方向に移動)自在に配設される。そ
して、該スクリュー14は、フライト部15及び射出部
16から成り、後端(図における右端)の軸部21を介
して図示されない駆動部と連結される。前記射出部16
は、スクリューヘッド41、該スクリューヘッド41の
後方(図における右方)に形成されたロッド42、該ロ
ッド42の周囲に配設された逆止リング43、及びフラ
イト部15の前端に取り付けられたシールリング44か
ら成る。なお、逆止リング43及びシールリング44
は、射出工程時に、樹脂が逆流するのを防止する逆流防
止装置として機能する。前記駆動部は、射出用モータ及
び計量用モータから成る。また、前記フライト部15の
周囲には、螺(ら)旋状のフライト23が形成され、該
フライト23によって螺旋状の溝24が形成される。
【0007】そして、前記加熱シリンダ11の後端の近
傍には樹脂供給口25が形成され、該樹脂供給口25に
漏斗状の図示されないホッパが配設され、該ホッパに収
容されたペレット状の樹脂は、樹脂供給口25を介して
加熱シリンダ11内に供給される。
【0008】前記樹脂供給口25は、スクリュー14を
加熱シリンダ11内における最も前方(図における左
方)の前進限位置(図に示される位置)に置いた状態に
おいて、前記溝24の後端部(図における右端部)と対
向する箇所に形成される。そして、前記フライト部15
には、後方から前方にかけて、樹脂供給口25を介して
樹脂が供給される樹脂供給部P1、供給された樹脂を圧
縮させながら溶融させる圧縮部P2、及び溶融させられ
た樹脂を一定量ずつ計量する計量部P3が順に形成され
る。
【0009】前記構成の射出装置において、計量工程時
に、前記計量用モータを駆動することによって、前記ス
クリュー14を回転させると、前記ホッパから加熱シリ
ンダ11内に供給された樹脂は、前記溝24に沿って前
進(図における左方に移動)させられるとともに、前記
ヒータによって加熱され、溶融させられ、それに伴っ
て、スクリュー14は後退(図における右方に移動)さ
せられる。そして、前記スクリュー14が後退するのに
伴って、前記逆止リング43はロッド42に対して相対
的に前方に移動させられるので、フライト部15の前端
に到達した樹脂は、ロッド42と逆止リング43との間
の樹脂流路を通り、スクリューヘッド41の前方に送ら
れる。したがって、スクリュー14が後退限位置に置か
れた状態で、スクリューヘッド41の前方に1ショット
分の溶融させられた樹脂が蓄えられる。
【0010】次に、射出工程時に、前記射出用モータを
駆動して、スクリュー14を前進させると、前記スクリ
ューヘッド41の前方に蓄えられた樹脂は、前記射出ノ
ズル12から射出され、図示されない金型装置のキャビ
ティ空間に充填される。
【0011】ところで、射出ノズル12から射出される
樹脂は、前記スクリューヘッド41の前方に蓄えられて
いたものであるので、射出ノズル12から射出される樹
脂の量、すなわち、射出量Iqは、スクリュー14の径
の断面積をAsとし、スクリュー14のストロークをS
tとしたとき、 Iq=As・St になる。したがって、成形品の寸法が変わった場合、前
記ストロークStを調整することによって、射出量Iq
を変更するようにしている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の射出装置においては、例えば、寸法の小さい成形品
を成形する場合、成形品の品質が低下してしまう。
【0013】すなわち、寸法の小さい成形品を成形する
場合、前記ストロークStを小さくすることによって射
出量Iqを少なくする必要が生じるので、スクリュー1
4が後退限位置に置かれたときの加熱シリンダ11内の
樹脂を収容する空間の容積をQとし、成形サイクルの周
期をTとしたとき、樹脂が前記樹脂供給部P1に供給さ
れてから射出ノズル12から射出されるまでの滞留時間
Ta Ta=(Q/Iq)・T が長くなり、樹脂が劣化したり、焼けが発生したりし
て、成形品の品質が低下してしまう。
【0014】また、スクリュー14のストロークStが
小さくなるので、射出工程中においてスクリュー14の
位置ごとに設定された射出速度、圧力等を達成すること
が困難になり、射出装置の制御性が低下してしまう。
【0015】そこで、寸法の小さい成形品を成形する場
合、スクリュー14の径を小さくすることが考えられ
る。ところが、スクリュー14の径を小さくするのに伴
って溝24が浅くなり、溝24の深さがペレット状の樹
脂の寸法に対して相対的に小さくなるので、スクリュー
14における樹脂の噛(かみ)込み性が低下し、樹脂の
送りが不安定になってしまう。その結果、溶融させられ
る樹脂の密度が不均一になりやすく、射出量Iqが不安
定になるので、ショートショット、ひけ、欠け、バリ等
が生じ、成形品の品質が低下してしまう。
【0016】また、噛込み性が低下すると、計量を行う
のに必要なスクリュー14の回転数が多くなり、加熱シ
リンダ11と逆止リング43との間で発生する摩耗が多
くなってしまう。その結果、発生した摩耗によって樹脂
が逆流するのを防止することができなくなり、射出量I
qが一層不安定になり、成形品の品質が一層低下してし
まう。
【0017】本発明は、前記従来の射出装置の問題点を
解決して、寸法の小さい成形品を成形する場合に、成形
品の品質及び制御性を向上させることができる射出装置
を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の射
出装置においては、内径が大きいシリンダ本体、及び該
シリンダ本体の前方に配設され、内径が小さいシリンダ
ヘッドを備えた加熱シリンダと、該加熱シリンダの前端
に取り付けられた射出ノズルと、前記加熱シリンダ内に
おいて回転自在に、かつ、進退自在に配設され、外径が
大きいスクリュー本体、及び該スクリュー本体の前方に
配設され、外径が小さい射出部を備えたスクリューとを
有する。
【0019】そして、計量工程において、前記スクリュ
ーが後退させられるのに伴って前記射出部はシリンダヘ
ッド内を後退させられ、シリンダヘッド内における射出
部の前方に成形材料が蓄えられる。
【0020】また、射出工程において、前記スクリュー
が前進させられるのに伴って前記射出部はシリンダヘッ
ド内を前進させられ、前記成形材料が射出ノズルから射
出される。
【0021】本発明の他の射出装置においては、さら
に、前記射出工程において、スクリューは計量工程にお
ける回転方向に対して逆方向に回転させられる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【0023】図1は本発明の実施の形態における計量工
程が完了したときの射出装置の要部を示す断面図、図3
は本発明の実施の形態における射出工程が完了したとき
の射出装置の要部を示す断面図である。
【0024】図において、51はシリンダ部材としての
加熱シリンダであり、該加熱シリンダ51は、シリンダ
本体52、及び該シリンダ本体52の前方(図における
左方)に配設され、図示されないボルト等によって取り
付けられたシリンダヘッド53を備える。該シリンダヘ
ッド53は、前記加熱シリンダ51における前端部(図
における左端部)において所定の距離にわたって設定さ
れる。該距離は、成形品の寸法に対応する射出量Iqに
基づいて算出され、設定される。
【0025】そして、加熱シリンダ51の前端(図にお
ける左端)に射出ノズル12が取り付けられ、加熱シリ
ンダ51の周囲にヒータ13が配設される。また、前記
加熱シリンダ51内には、射出部材としてのスクリュー
14が回転自在に、かつ、進退(図における左右方向に
移動)自在に配設される。そして、該スクリュー14
は、フライト部15及び射出部16から成り、後端(図
における右端)の軸部21を介して図示されない駆動部
と連結される。該駆動部は、第1の駆動手段としての射
出用モータ、及び第2の駆動手段としての計量用モータ
から成る。また、前記フライト部15は、周囲に螺旋状
のフライト23が形成されたスクリュー14の本体、す
なわち、スクリュー本体としての大径部54、及び該大
径部54より前方に形成され、射出部16と連結される
小径部55を備え、前記フライト23によって螺旋状の
溝24が形成される。
【0026】前記射出部16は、円錐(すい)形の形状
を有するスクリューヘッド41、該スクリューヘッド4
1と一体に形成され、スクリューヘッド41と小径部5
5とを連結するロッド42、該ロッド42の周囲に配設
された環状の逆止リング43、及び該逆止リング43と
当接自在に配設され、小径部55に取り付けられたシー
ルリング44から成る。なお、射出部16のうち、逆止
リング43及びシールリング44は射出工程時に、成形
材料としての樹脂が逆流するのを防止する逆流防止装置
として機能する。
【0027】そして、前記加熱シリンダ51の後端の近
傍の所定の位置には成形材料供給口としての樹脂供給口
25が形成され、該樹脂供給口25に図示されない漏斗
状のホッパが連結され、該ホッパに収容されたペレット
状の樹脂は、樹脂供給口25を介して加熱シリンダ51
内に供給される。
【0028】前記樹脂供給口25は、スクリュー14を
加熱シリンダ11内における最も前方の前進限位置(図
3に示される位置)に置いた状態において、前記溝24
の後端部(図における右端部)と対向する箇所に形成さ
れる。そして、前記フライト部15には、後方(図にお
ける右方)から前方にかけて、樹脂供給口25を介して
樹脂が供給される樹脂供給部P1、供給された樹脂を圧
縮させながら溶融させる圧縮部P2、及び溶融させられ
た樹脂を一定量ずつ計量する計量部P3が順に形成され
る。
【0029】前記構成の射出装置において、計量工程時
に、前記計量用モータを正方向に駆動することによっ
て、前記スクリュー14を正方向に回転させると、前記
ホッパから加熱シリンダ11内に供給された樹脂は、前
記溝24に沿って前進(図における左方に移動)させら
れるとともに、前記ヒータ13によって加熱され、溶融
させられ、それに伴ってスクリュー14は後退(図にお
ける右方に移動)させられる。そして、前記スクリュー
14が後退するのに伴って、前記逆止リング43はロッ
ド42に対して相対的に前方に移動させられるので、フ
ライト部15の前端に到達した樹脂は、ロッド42と逆
止リング43との間の成形材料流路としての樹脂流路を
通り、スクリューヘッド41の前方に送られる。したが
って、スクリュー14が後退限位置(図1に示される位
置)に置かれた状態で、スクリューヘッド41の前方に
1ショット分の溶融させられた樹脂が蓄えられる。
【0030】次に、射出工程時に、前記射出用モータを
駆動して、スクリュー14を前進させると、前記スクリ
ューヘッド41の前方に蓄えられた樹脂は、前記射出ノ
ズル12から射出され、図示されない金型装置のキャビ
ティ空間に充填される。
【0031】ところで、寸法の小さい成形品を成形する
場合、スクリュー14のストロークStを小さくするこ
とによって射出量Iqを少なくすると、樹脂が前記樹脂
供給部P1に供給されてから射出ノズル12から射出さ
れるまでの滞留時間Taが長くなり、樹脂が劣化した
り、焼けが発生したりして、成形品の品質が低下してし
まう。
【0032】そこで、前記射出部16は大径部54より
外径が小さくされる。すなわち、射出部16の外径をd
1(例えば、従来の細径インラインスクリューの径と等
しい14〔mm〕)とし、大径部54の外径をd2(例
えば、25〔mm〕)としたとき、外径d1、d2は、 d1<d2 にされる。なお、前記外径d1は、スクリューヘッド4
1、逆止リング43及びシールリング44の外径によっ
て表される。
【0033】また、前記シリンダヘッド53の内径はシ
リンダ本体52の内径より小さくされる。すなわち、シ
リンダヘッド53の内径をe1とし、シリンダ本体52
の内径をe2としたとき、内径e1は外径d1よりわず
かに大きくされ、内径e2は外径d2よりわずかに大き
くされ、内径e1、e2は、 e1<e2 にされる。
【0034】そして、前記スクリュー14を加熱シリン
ダ51内において進退させたときに、前記射出部16は
シリンダヘッド53内において進退させられ、射出部1
6のストロークの全体において逆止リング43の外周面
とシリンダヘッド53の内周面とが摺(しゅう)動させ
られ、計量及び射出が行われる。すなわち、計量工程が
開始され、スクリュー14が後退させられると、スクリ
ューヘッド41がシリンダヘッド53内を後退させら
れ、計量工程が完了してスクリュー14が後退限位置に
置かれると、スクリューヘッド41がシリンダヘッド5
3内の後退限位置に置かれ、射出工程が開始され、スク
リュー14が前進させられると、スクリューヘッド41
がシリンダヘッド53内を前進させられ、スクリュー1
4が前進限位置に置かれると、スクリューヘッド41が
シリンダヘッド53内の前進限位置に置かれる。そのた
めに、前記小径部55の外径は外径d1より小さくさ
れ、小径部55の軸方向の長さはスクリューヘッド41
のストロークを確保することができるように設定され
る。
【0035】前記構成の射出装置においては、射出部1
6の外径d1及びシリンダヘッド53の内径e1が小さ
くされるので、寸法の小さい成形品を成形する場合に、
前記スクリューヘッド41のストローク及びスクリュー
14のストロークを小さくすることなく、射出量Iqを
確保することができる。
【0036】そして、射出部16の外径d1を小さくす
るのに伴って、大径部54の外径d2を小さくする必要
がない。したがって、例えば、従来の細径インラインス
クリューの外径を14〔mm〕とし、本実施の形態にお
ける大径部54の外径d2を25〔mm〕としたとき、
従来の細径インラインスクリューに対する大径部54の
断面積比γは、 γ=252 /142 ≒3 になり、計量工程においてスクリュー14を同じ回転速
度で回転させても、計量に要する時間が約三分の一にな
る。その結果、成形サイクルの周期を短くすることがで
きる。
【0037】このように、スクリュー14のストローク
を小さくすることなく、射出量を確保することができ、
成形サイクルの周期を短くすることができるので、滞留
時間Taを短くすることができる。したがって、樹脂が
劣化したり、焼けが発生したりすることがなくなるの
で、成形品の品質を向上させることができる。
【0038】また、スクリュー14のストロークが小さ
くならないので、射出工程中においてスクリュー14の
位置ごとに設定された射出速度、圧力等を容易に達成す
ることができ、射出装置の制御性を向上させることがで
きる。
【0039】そして、大径部54の外径d2を十分に大
きくすることができるので、溝24の深さをペレット状
の樹脂の寸法に対して相対的に大きくすることができ
る。したがって、スクリュー14における樹脂の噛込み
性を向上させることができ、樹脂の送りを安定させるこ
とができる。その結果、溶融させられる樹脂の密度を均
一にすることができ、射出量Iqを安定させることがで
きるので、ショートショット、ひけ、欠け、バリ等が生
じることがなく、成形品の品質を向上させることができ
る。
【0040】また、噛込み性を向上させることができる
ので、計量を行うのに必要なスクリュー14の回転数が
少なくなり、シリンダヘッド53と逆止リング43との
間で発生する摩耗が少なくなる。その結果、樹脂が逆流
するのを十分に防止することができ、射出量Iqを一層
安定させることができるので、成形品の品質を一層向上
させることができる。しかも、噛込み性を向上させるこ
とができるので、樹脂として粉砕材を使用したときの噛
込みを安定させることができる。
【0041】さらに、大径部54の外径d2が大きいの
で、前記溝24内の容積が大きくなる。したがって、ス
クリュー14の軸方向の寸法を小さくすることができ
る。
【0042】また、前記シリンダヘッド53がシリンダ
本体52に対して着脱自在に配設されるので、シリンダ
ヘッド53に摩耗が発生した場合、加熱シリンダ51の
全体を交換する必要がなく、シリンダヘッド53を交換
するだけでよい。したがって、射出装置のコストを低く
することができる。
【0043】ところで、小径部55と大径部54との間
の外周面には、断面積が徐々に変化するようにテーパ面
S1が形成され、前記シリンダヘッド53の後端部にお
ける内周面には、樹脂流路の断面積が徐々に変化するよ
うにテーパ面S2が形成される。したがって、計量工程
中においてスクリュー14が後退させられるのに伴っ
て、図1に示されるように、前記テーパ面S1、S2
間、すなわち、射出部16と大径部54との間の外周
に、所定の容積を有する空間が形成され、射出工程中に
おいてスクリュー14が前進させられるのに伴って、前
記空間が小さくなり、射出工程が完了すると、図3に示
されるように、空間がほぼなくなる。このとき、樹脂が
圧縮されると、所定の抵抗力が発生させられ、射出を円
滑に行うことができない。
【0044】そこで、射出工程を開始してから終了する
までの間、図示されない制御部は、計量用モータを逆方
向に駆動し、スクリュー14を計量工程における回転方
向に対して逆方向に回転させ、溝24内の樹脂を逆流さ
せ、前記空間に存在する樹脂を後方に移動させる。な
お、スクリュー14の前進速度をVsとし、前記フライ
ト23のピッチをPfとしたとき、スクリュー14を逆
方向に回転させるときの回転速度Nsは、 Ns=Vs/(Pf・60) にされる。
【0045】したがって、射出を円滑に行うことができ
る。
【0046】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
【0047】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、射出装置においては、内径が大きいシリンダ本
体、及び該シリンダ本体の前方に配設され、内径が小さ
いシリンダヘッドを備えた加熱シリンダと、該加熱シリ
ンダの前端に取り付けられた射出ノズルと、前記加熱シ
リンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設さ
れ、外径が大きいスクリュー本体、及び該スクリュー本
体の前方に配設され、外径が小さい射出部を備えたスク
リューとを有する。
【0048】そして、計量工程において、前記スクリュ
ーが後退させられるのに伴って前記射出部はシリンダヘ
ッド内を後退させられ、シリンダヘッド内における射出
部の前方に成形材料が蓄えられる。
【0049】また、射出工程において、前記スクリュー
が前進させられるのに伴って前記射出部はシリンダヘッ
ド内を前進させられ、前記成形材料が射出ノズルから射
出される。
【0050】この場合、シリンダヘッドの内径がシリン
ダ本体の内径より小さくされ、射出部の外径がスクリュ
ー本体の外径より小さくされるので、寸法の小さい成形
品を成形する場合に、スクリューのストロークを小さく
することなく、射出量を確保することができる。
【0051】そして、スクリューのストロークを小さく
することなく、射出量を確保することができ、成形サイ
クルの周期を短くすることができるので、成形材料の滞
留時間を短くすることができる。したがって、成形材料
が劣化したり、焼けが発生したりすることがなくなり、
成形品の品質を向上させることができる。
【0052】また、スクリューのストロークが小さくな
らないので、射出工程中においてスクリューの位置ごと
に設定された射出速度、圧力等を容易に達成することが
でき、射出装置の制御性を向上させることができる。
【0053】本発明の他の射出装置においては、さら
に、前記射出工程において、スクリューは計量工程にお
ける回転方向に対して逆方向に回転させられる。
【0054】この場合、射出工程においてスクリューが
計量工程における回転方向に対して逆方向に回転させら
れ、溝内の成形材料が逆流させられ、射出部とスクリュ
ー本体との間に形成される空間に存在する成形材料が後
方に移動させられるので、射出を円滑に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における計量工程が完了し
たときの射出装置の要部を示す断面図である。
【図2】従来の射出装置の要部を示す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態における射出工程が完了し
たときの射出装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
12 射出ノズル 14 スクリュー 16 射出部 51 加熱シリンダ 52 シリンダ本体 53 シリンダヘッド 54 大径部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)内径が大きいシリンダ本体、及び
    該シリンダ本体の前方に配設され、内径が小さいシリン
    ダヘッドを備えた加熱シリンダと、(b)該加熱シリン
    ダの前端に取り付けられた射出ノズルと、(c)前記加
    熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配
    設され、外径が大きいスクリュー本体、及び該スクリュ
    ー本体の前方に配設され、外径が小さい射出部を備えた
    スクリューとを有するとともに、(d)計量工程におい
    て、前記スクリューが後退させられるのに伴って前記射
    出部はシリンダヘッド内を後退させられ、シリンダヘッ
    ド内における射出部の前方に成形材料が蓄えられ、
    (e)射出工程において、前記スクリューが前進させら
    れるのに伴って前記射出部はシリンダヘッド内を前進さ
    せられ、前記成形材料が射出ノズルから射出されること
    を特徴とする射出装置。
  2. 【請求項2】 前記射出工程において、スクリューは計
    量工程における回転方向に対して逆方向に回転させられ
    る請求項1に記載の射出装置。
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