JP2004538180A - 合成物質溶融物並びに添加剤の混合及び配量をするための装置を有する射出ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、射出成形機の射出ユニットに関する。本発明の課題は、可動部を外に向かって溶融物出口に対してシールする必要がない、軸方向にも回転方向にもハウジング内で駆動されるピストン／スクリュとして形成され、自身に添加剤を配量するための独立した配量及び混合装置が統合される射出装置を有する射出成形機の新しい射出ユニットを提供する点にある。この課題の解決は、スクリュの逆流防止体とピストンとの間に間隔要素が配設されており、この間隔要素の長さが、少なくとも射出装置のストロークに相応し、またこの間隔要素が少なくとも１つの流路を備え、この流路を経て、各位置で、先ず半径方向に外に向かって、次にピストンの運動及び案内領域に対して平行に、ノズルとピストンとの間の領域内にまで延在する別の流路との流体技術的な結合が保証されていること、そして流路が、ピストンの運動及び案内領域に対して隣接するように配設された混合及び配量装置を経るように延在することによって得られる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向にも回転方向にもハウジング内で駆動されるピストン／スクリュとして形成され、逆流防止体を備えており、そして合成物質顆粒を搬送している間は可塑化のために使用され、また射出成形型内へとノズルを経て合成物質溶融物を圧入している間はピストンとして機能する射出装置と、合成物質溶融物並びに着色剤、発泡剤、潤滑材等のような添加剤の混合及び配量をするための装置とを有する射出成形機の射出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
刊行物で裏付けられない従来技術から、例えば、添加剤が既にスクリュの前で合成物質顆粒に混合される射出成形機のための射出ユニットが公知である。
【０００３】
また、通常のピストンスクリュ射出成形ユニットに独立した配量及び混合装置を備えることも公知である。しかしながら、これらのシステムは、軸及びピストンの導通部の耐久性を有するシール部について相当な問題を有する。何故なら、ここでは、接合面は、相対運動をしている状態で溶融物出口に対してシールされなければならないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、最後に挙げた従来技術から出発して、本発明の課題は、可動部を外に向かって溶融物出口に対してシールする必要がない、軸方向にも回転方向にもハウジング内で駆動されるピストン／スクリュとして形成され、自身に添加剤を配量するための独立した配量及び混合装置が統合される射出装置を有する射出成形機の新しい射出ユニットを提供することである。更に、本発明の課題は、構造を簡素化し、装置の構造サイズを全体的に小さくする点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの課題の解決は、請求項１の、特に特徴づけ部分の特徴から得られ、これによれば、スクリュの逆流防止体とピストンとの間に間隔要素が配設されており、この間隔要素の長さが、少なくとも射出ユニットのストロークに相応し、またこの間隔要素が少なくとも１つの流路を備え、この流路を経て、各位置で、先ず半径方向に外に向かって、次にピストンの運動及び案内領域に対して平行に、ノズルとピストンとの間の領域内にまで延在する別の流路との流体技術的な結合が保証されており、そして流路が、ピストンの運動及び案内領域に対して隣接するように配設された混合及び配量装置を経るように延在する。
【０００６】
本発明による装置は、多数の利点を従来技術に対して備える。従って、一方で、いかなる可動部も外に向かって溶融物出口に対してシールされる必要はなく、これにより、構造上の費用が減少する。また、混合及び配量装置の同軸の構造方式によって、真直ぐな力線が、同時に減少させられた構造サイズにおいても得られる。
【０００７】
有利な方法で、混合及び配量装置が、ピストンを少なくとも部分的に円形リング状に包囲することができ、その際、この関連で、混合及び配量装置が、その回転運動に関連して、射出装置と運動結合されていることが、基本的に可能である。
【０００８】
最後に挙げた解決策の場合、有利な方法で、混合及び配量装置のための付加的な駆動機構は省略され、従って、装置は、全体的により簡単に構成されている。
【０００９】
本発明の特別な実施形の場合、混合及び配量装置が、ピストンと回転結合された回転可能なチューブとハウジングの内径とに配設されている混合要素並びに少なくとも１つの添加剤供給部から構成される。この場合、混合及び配量装置は、ピストンの運動軌道の非常に近くに、しかしながらこの運動軌道から離されて配設されており、これは、構造サイズにプラスに作用し、その際、ピストンの運動空間の周りに、溶融物のための流路が混合及び配量装置を経て延在する。
【００１０】
この様式の混合及び配量装置の場合、混合要素は、例えば、向かい合って位置する異なった表面形態、特に歯切り部を備えることができ、これらの歯切り部によって、混合及び配量装置内で添加される添加剤との溶融物の集中的な混合が得られる。
【００１１】
本発明の別の実施形の場合、間隔要素は、一貫して先細りにされた軸から構成されており、その際、軸を取り囲む円形リング状の流動横断面は、完全にスクリュから混合及び配量装置へと溶融物を搬送するために使用可能である。この場合、−射出装置の位置に依存せずに−溶融物のための流路の中断が行なわれることなく、非常に簡単な方法で、必要なピストン及びスクリュの運動余地を提供することができる。
【００１２】
最後に、本発明の優れた実施形は、ピストンの運動空間の前に、ノズル部材とハウジング部材との間に配設された付加的な中間部材が配設され、この中間部材が、ｘ方向に拡幅された溶融物のための貯留空間であり、その際、ピストンが、ノズル側に、溶融物を排出するために使用される先細りにされた軸を備えているように形成されている。
【００１３】
この実施形も、「先入れ先出し原理」が保証されているという利点を備える。何故なら、先ず貯留空間内に流入する溶融物成分は、結局、先ず第１にノズルを経て射出成形型内へと射出されるからである。
【００１４】
同様に、本発明の別の実施形の場合、間隔要素が、先細りにされた軸から構成され、この軸の横断面が、スクリュから出発してピストンに向かって若干円錐形に減少こと、ピストンの運動領域から僅かな間隔を置いて、ハウジング内に、円形リング状の横断面を減少させるオリフィスリングが配設されていること、そして軸が、軸方向に延在する少なくとも１つの貫通孔を備えており、この貫通孔が、スクリュから外へと案内する流路を、ピストン側のリング状の軸の狭窄部と結合させ、この狭窄部が、流体技術的な結合を貫通孔と円形リング状の流動横断面との間に生じさせることが考えられる。
【００１５】
この特別な解決策は、ピストン／スクリュ装置（射出装置）の位置を前進させた場合でも、溶融物にとって使用可能である流動横断面内に、止水域が何ら生じず、従って、いわゆる「先入れ先出し原理」がここでも保証されているという利点を有する。
最後に、本発明は、ピストンの運動空間の前に、ノズルを備える付加的なハウジング部材が配設され、このハウジング部材が、拡幅された溶融物のための貯留空間であり、その際、ピストンが、ノズル側に先細りにされた軸を備えており、この軸が溶融物を排出するために使用される実施形にも関する。
【００１６】
最後に、ここでも、有利な方法で、「先入れ先出し」の原則が保証されている。何故なら、先ず混合及び配量装置を経て延在する流路からピストンの前の領域内に流入する溶融物成分は、溶融物を後から排出する際に、先ず第１に射出成形型内へと流入し、その際、それぞれの時間的な順番で、次に溶融された溶融物成分が追従するからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の更なる利点は、後続の複数の実施例の説明から得られる。
【００１８】
各図において、射出成形機の射出ユニットは、全体を符号１０で指示される。
【００１９】
射出ユニット１０は、部材１２〜１６から構成されるハウジング１１を備える。
【００２０】
部材１２及び１３内には、円形シリンダ形の案内路１７が配設されており、この案内路内に、射出装置Ｓのスクリュ１８が回転可能及び軸方向に摺動可能に配設されている。スクリュ１８は、図示されてない方法で、その自由端に送り装置を備えている。スクリュ１８の他端には、逆流防止体１９が、またこの逆流防止体に続いて、先細りにされた軸２０並びにピストン２１が配設されている。ピストン２１は、長手方向に摺動可能に共に回転するチューブ２２内に配設されており、このチューブの外周面には、混合及び配量装置２４の交互する円形リング状の混合要素２３が配設されている。混合要素２３に間隔を置いて向かい合って位置するように、別の混合要素２５が、混合要素２３と２５との間に、取り囲む円形リング状の流路２６が形成されるように、ハウジング１１の部材１５に固定されている。ピストン２１、チューブ２２並びに混合要素２３から成るユニットは、先細りにされた軸並びにスクリュ１８と、強固にもしくは係合するように結合されており、環状軸受２７を介してハウジング１１の内部に回転可能に支承されている。
【００２１】
最後に、混合及び配量装置２４は、更に添加剤を供給するための装置２８を備え、この装置は、部材１５の内部に配設されており、その流出口は、混合及び配量装置２４の流路２６に合流する。
【００２２】
混合及び配量装置２４の流路２６は、半径方向の流路領域２９及び３０を介して、一方では、ピストンの前に位置する溶融物のための貯留空間３１と、他方では、流路領域３０を介して先細りにされた軸２０を取り囲む環状空間式の流路３２と結合されている。
【００２３】
最後に、ハウジング１１の部材１６は、ノズル孔３３を備え、このノズル孔を経て、貯留空間３１内に存在する溶融物は、図示されてない部材１６の前に配設された射出成形型内へと射出することができる。
【００２４】
図１には、射出工程の直後の射出ユニット１０もしくは射出装置Ｓの位置が図示されている。射出装置Ｓが、最大ストロークＨだけ方向ｘにノズル孔３３の前にまで前に押し出されている（図１及び３を比較参照のこと）。これにより、溶融物は、ほぼ完全に貯留空間３１から図示されてない射出成形型内へと押し出される。スクリュ１８が回転運動を再び開始した後、次第に材料がスクリュ１８内で可塑化され、次に逆流防止体１９を超えて環状空間式の流路３２内に、また更に流路領域３０，２６及び２９を介して溶融物のための貯留空間３１内に搬送される。混合及び配量装置２４がピストン／スクリュ駆動機構（射出装置Ｓの駆動機構）と回転結合されているので、溶融物を送通している間、添加剤の同時供給が行なわれた場合、貯留空間３１内へと溶融物が流入する前に溶融物の完全な混合が行なわれる。
【００２５】
次第に溶融物が貯留空間３１内に搬送されることによって、同時に、ピストン２１、先細りにされた軸２０並びにスクリュ１８から成る射出装置Ｓのｙ方向の後方への運動が得られる。この工程は、貯留空間３１が充填され、かつピストン２１がそのｙ方向の運動においてショルダ部３４にぶつかった場合に初めて終了される。これは、更にまた図示されてない送り装置が射出装置Ｓをｘ方向に運動させ、その際、射出工程の間に逆流防止体１９がスクリュ１８内への溶融物の逆流を回避する時点である。
【００２６】
図４〜６には、射出ユニット１０の別の実施形が図示されている。変更点は、本質的に、ピストン２０とスクリュ１８との間に配設された間隔要素だけに関係しており、この間隔要素は、この場合、同様に先細りにされた、しかしながら逆流防止体１９からピストン２１へと若干円錐形に縮小する軸３５の形で構成される。この軸３５は、中心の貫通穴３６を備え、この貫通孔は、逆流防止体１９の領域内で始まり、軸３５のピストン側の端部において、軸３５のリング状の狭窄部３７において終了し、この狭窄部は、流体技術的な結合を貫通孔３６と環状空間式の流路３８との間に生じさせる。
【００２７】
更に、ピストン２１の運動領域から僅かに間隔をおいて、ハウジング部材１３内に、環状空間式の流路３２の流動横断面を減少させるオリフィスリング３９が配設されている。オリフィスリング３９と軸３５の表面との間には、射出装置Ｓの運動において、貯留空間３１が充填された場合に（ｙ方向の終端位置、図６参照）、最大の間隙Ｓ_max が得られ、貯留空間３１を空にした後に（ｘ方向の終端位置、図４参照）、最小の間隙Ｓ_min が得られる。
【００２８】
この特別な配設は、ｘ方向の射出装置Ｓの運動が増加すると共に、環状空間式の流路３２の流動抵抗が間隙ｓの連続的な減少に基づいて拡大し、従って、それ自身より長い流動経路が、貫通孔３６、環状の狭窄部３７を経て、並びに帰路（ｙ方向の）が、環状空間式の流路３２を経て、流路３０へと常に尚前記のより短い流動経路と同様の流動抵抗を備えることによって、射出装置Ｓの各位置で止水域を回避する。これにより、実際に、先ず逆流防止体１９から出る溶融物が、先ず第１に流路３０も通過し、最後に貯留空間３１に達し、従って、溶融物は、先ず第１にノズル孔を経て射出成形型内へと圧入されること（先入れ先出し原理）が得られる。
【００２９】
この前記の射出ユニット１０の個々の位置は、図４〜６に図示されている。
【００３０】
最後に、図７〜９には、射出ユニット１０の別の実施形が図示されており、この実施形の場合、ノズル孔３３を備える部材１６とハウジングの部材１５との間に中間部材４０が配設されており、この中間部材によって、ｘ方向の貯留空間３１の本質的な延長が行なわれる。
【００３１】
更に、ピストン２１は、軸状の排出要素４１を備えており、この排出要素は、ピストン２１よりも小さい直径を備え、従って、環状空間４２は、溶融物のための流動横断面として残っている。貯留空間３１から溶融物を排出した後（図７参照）、他の実施形の場合と同様に、射出装置Ｓは、再び運動させられ、従って、射出装置Ｓの回転運動が始まる。同時に、溶融物は、前記の種々の流路３２，３０，２６及び２９を経て環状空間２９内にまで、次にノズル孔３３と軸４１の自由端４３との間の貯留空間３１内へと搬送される。同時に貯留空間３１内での溶融物の貯留物の増加に基づいて、更にまた全射出装置Ｓは、連続的に後に向かってｙ方向に、図９において図示されたｙ方向の終端位置に達するまで運動させられる。突出構造にされた中間部材を有するこの射出ユニット１０の場合も、いわゆる「先入れ先出し」の原理が有利な方法で保証されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】溶融物を排出した後の射出ユニットの第１の実施形を経る縦断面図を示す。
【図２】ピストンの前に配設された溶融物のための貯留空間を充填している間の図１による射出ユニットを経る縦断面図を示す。
【図３】溶融物のための貯留空間が充填された状態の図１及び２による射出ユニットを経る縦断面図を示す。
【図４】溶融物を排出した後の射出ユニットの第２の実施形を経る縦断面図を示す。
【図５】溶融物のための貯留空間を充填している間の図４による射出ユニットを経る縦断面図を示す。
【図６】溶融物のための貯留空間が充填された状態の図４及び５による射出ユニットを経る縦断面図を示す。
【図７】ハウジング部材が前方に配設された状態の射出ユニットの第３の実施形を経る縦断面図を示す。
【図８】溶融物のための貯留空間を充填している間の図７による射出ユニットを経る縦断面図を示す。
【図９】溶融物のための貯留空間が充填された状態の図７及び８による射出ユニットを経る縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 射出ユニット
１１ ハウジング
１２〜１６ 部材
１７ 案内路
１８ スクリュ
１９ 逆流防止体
２０ 軸
２１ ピストン
２２ チューブ
２３ 混合要素
２４ 混合及び配量装置
２５ 混合要素
２６ 流路
２７ 環状軸受
２８ 添加剤を共有するための装置
２９，３０ 流路領域
３１ 貯留空間
３２ 流路
３３ ノズル孔
３４ ショルダ部
Ｈ 最大ストローク
Ｓ 射出装置

Claims (8)

1. 軸方向にも回転方向にもハウジング内で駆動されるピストン／スクリュとして形成され、逆流防止体を備えており、そして合成物質顆粒を搬送している間は可塑化のために使用され、また射出成形型内へとノズルを経て合成物質溶融物を圧入している間はピストンとして機能する射出装置と、合成物質溶融物並びに着色剤、発泡剤、潤滑材等のような添加剤の混合及び配量をするための装置とを有する射出成形機の射出ユニットにおいて、
   スクリュ（１８）の逆流防止体（１９）とピストン（２１）との間に間隔要素（２０，３５）が配設されており、この間隔要素の長さが、少なくとも射出装置（Ｓ）のストローク（Ｈ）に相応し、またこの間隔要素が少なくとも１つの流路（３２，３８）を備え、この流路を経て、各位置で、半径方向に先ず外に向かって、次にピストン（２１）の運動及び案内領域に対して平行に、ノズル（３３）とピストン（２１）との間の領域内にまで延在する別の流路（３０／２６／２９）との流体技術的な結合が保証されていること、そして流路（２６）が、ピストン（２１）の運動及び案内領域に対して隣接するように配設された混合及び配量装置（２４）を経るように延在することを特徴とする射出ユニット。
2. 混合及び配量装置（２４）が、ピストン（２１）を少なくとも部分的に円形リング状に包囲することを特徴とする請求項１に記載の射出ユニット。
3. 混合及び配量装置（２４）が、その回転運動に関連して、射出装置（Ｓ）と運動結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出ユニット。
4. 混合及び配量装置（２４）が、ピストン（２１）と回転結合された回転可能なチューブ（２２）とハウジング（１１）の内径とに配設されている混合要素（２３，２５）並びに少なくとも１つの添加剤供給部（１８）から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の射出ユニット。
5. 混合要素（２３，２５）が、向かい合って位置する異なった表面形態、特に歯切り部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の射出ユニット。
6. 間隔要素が、一貫して先細りにされた軸（２０）から構成されること、そして軸（２０）を取り囲む円形リング状の流動横断面（３２）が、完全にスクリュ（１８）から混合及び配量装置（２４）へと溶融物を搬送するために使用可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の射出ユニット。
7. 間隔要素が、先細りにされた軸（３５）から構成され、この軸の横断面が、スクリュ（１８）から出発してピストン（２１）に向かって若干円錐形に減少すること、ピストン（２１）の運動領域から僅かな間隔を置いて、ハウジング（１１）内に、円形リング状の横断面（３８）を減少させるオリフィスリング（３９）が配設されていること、そして軸（３５）が、軸方向に延在する少なくとも１つの貫通孔（３６）を備えており、この貫通孔が、スクリュ（１８）から外へと案内する流路を、ピストン側のリング状の軸（３５）の狭窄部（３７）と結合させ、この狭窄部が、流体技術的な結合を貫通孔（３６）と円形リング状の流動横断面（３８）との間に生じさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の射出ユニット。
8. ピストン（２１）の運動空間の前に、ノズル部材（１６）とハウジング部材（１５）との間に配設された付加的な中間部材が配設され、この中間部材が、ｘ方向に拡幅された溶融物のための貯留空間（３１）であること、そしてピストン（２１）が、ノズル側に、溶融物を排出するために使用される先細りにされた軸（４１）を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の射出ユニット。