JP2005169822A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】温度や粘度が均一な溶融原料を得ることができるとともに、全長の短縮された射出成形機を提供することを目的とする。
【解決手段】射出成形機３５は、原料を加熱しつつ搬送するフィードスクリュ５と、加熱された原料を圧縮しつつ溶融するコンプレッションスクリュ１０と、溶融された原料を混練しつつ搬送するメータリングスクリュ１６とを個別に回転制御可能に備えた可塑化手段３１と、該可塑化手段３１から吐出された溶融原料を蓄積し射出する射出手段３３と、前記溶融原料の流路を前記可塑化手段３１から前記射出手段３３へまたは前記射出手段３３からノズル２９へ選択的に切換える切換手段３２とからなる射出装置３４を備えている。
【選択図】図２

Description

原料可塑化スクリュを機能別に分割した射出装置を備えた射出成形機に関するものである。

従来の一軸のみのスクリュにより原料の可塑化および混練を行う場合には、スクリュにおける、径、長さ、回転数、またはフィードゾーン、コンプレッションゾーンおよびメータリングゾーンの構成比と溝深さなどを、原料に応じて最適に設ける必要があった。それらが最適ではないと、溶融原料の温度や粘度が均一にならず、そのような溶融原料を金型に射出・充填したときは、成形品にバリ、ショートショットや変形等の不良を生じさせることになる。

このような問題を解決するものとして、特許文献１が提案されている。特許文献１は、樹脂の可塑化に必要なフィ−ド・ゾ−ンＦＺ、コンプレッション・ゾ−ンＣＺを、射出又は押出ゾ−ンＭＺから独立させて形成し、一段又は多段、若しくは、各段を単軸又は多軸のスクリュ−によって合成樹脂の可塑化を連続的に行い、樹脂溜りＰＣ１に可塑化された樹脂を低圧で貯め、この可塑化して貯えられる樹脂を、従来のメ−タリング・ゾ−ンと同構成のメ−タリング・ゾ−ンＭＺ（射出又は押出ゾ−ン）のスクリュ−ＳＣ１により計量，射出するようにしたものである。

しかしながら、特許文献１による射出装置は、連続的に可塑化を行い、しかも、射出はメータリングゾーンのスクリュの往復作動により行われる。したがって、溶融原料の温度や粘度が均一にならないという課題は十分に解消されないとともに、その機構上から、射出成形機としての全長を短縮させることはできない。

特開平５−３８７３８号公報

本発明は、上記の課題を解決するためなされたものであり、温度や粘度が均一な溶融原料を得ることができるとともに、全長の短縮された射出成形機を提供することを目的とする。

本発明は、原料を加熱しつつ搬送するフィードスクリュと、加熱された原料を圧縮しつつ溶融するコンプレッションスクリュと、溶融された原料を混練しつつ搬送するメータリングスクリュとを個別に回転制御可能に備えた可塑化手段と、該可塑化手段から吐出された溶融原料を蓄積し射出する射出手段と、前記溶融原料の流路を前記可塑化手段から前記射出手段へまたは前記射出手段からノズルへ選択的に切換える切換手段とからなる射出装置を備える射出成形機とすることを最も主要な特徴とする。

本発明は、上記のように構成したので、温度や粘度が均一な溶融原料を得ることができ、成形品の品質向上と不良率低減に寄与するとともに、射出成形機の全長が短縮されるので、成形工場の利用率が向上する。

本発明の最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、射出成形機における射出装置の配設状態を示す斜視図である。図２は、本発明の射出装置の縦断面図である。図３は、本発明の他の射出装置の縦断面図である。図４は、図２または図３におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、ノズルの取付け状態を示すものである。

射出成形機３５は、固定盤３０を含み図示しない部材等からなる型締装置、および射出装置３４を備える。射出装置３４は、可塑化手段３１、切換手段３２および射出手段３３からなる。

可塑化手段３１は、フィードゾーン、コンプレッションゾーンおよびメータリングゾーンを備えた一軸からなる従来のスクリュを、ゾーン毎に分割して個別に回転制御可能に構成したものである。

フィードスクリュ５は、比較的深い一定深さの溝からなるリードを有し、互いに固着された、ハウジング２、加熱筒４およびブロック８により連通して形成される穴４０に、回転自在に嵌挿されている。モータ１は、ハウジング２に固着され、その駆動軸はフィードスクリュ５に連結されてフィードスクリュ５を回転駆動する。ハウジング２の上部には、穴４０に垂直に連通する原料投入口３が穿孔されている。原料投入口３には、図示しないが、ホッパやホッパローダを介して合成樹脂、セラミック、金属等からなる原料が供給される。加熱筒４の外周面には、加熱筒４を加熱・温調するヒータ６が捲着されている。このようにして、原料は加熱筒４により加熱されつつ、フィードスクリュ５によりその後部から他端方向へ搬送される。

コンプレッションスクリュ１０は、フィードスクリュ５の溝深さと同一の溝深さからその前方へ漸次浅くなるような溝からなるリードを有し、互いに固着された、ブロック８、加熱筒１１およびブロック１５により連通して形成される穴４１に、回転自在に嵌挿されている。モータ７は、ブロック８に固着され、その駆動軸はコンプレッションスクリュ１０に連結されてコンプレッションスクリュ１０を回転駆動する。加熱筒１１の外周面には、加熱筒１１を加熱・温調するヒータ１２が捲着されている。ブロック８には、ブロック８を加熱・温調する棒状のヒータ９が埋設されている。なお、穴４０と穴４１とは、直交して連通しているが、モータ７のブロック８への固着等が機構上許容される範囲で、直交状態から離脱してもよい。このようにして、フィードスクリュ５から搬送され予備加熱された原料は、加熱筒１１によりさらに加熱されつつ、コンプレッションスクリュ１０によりその後部から他端方向へ搬送される過程で溶融される。

メータリングスクリュ１６は、コンプレッションスクリュ１０の最先端部の溝深さと同一の溝深さで一定な溝からなるリードを有し、互いに固着された、ブロック１５、加熱筒１７およびブロック２３により連通して形成される穴４２に、回転自在に嵌挿されている。モータ１３は、ブロック１５に固着され、その駆動軸はメータリングスクリュ１６に連結されてメータリングスクリュ１６を回転駆動する。加熱筒１７の外周面には、加熱筒１７を加熱・温調するヒータ１８が捲着されている。ブロック１５には、ブロック１５を加熱・温調する棒状のヒータ１４が埋設されている。なお、穴４１と穴４２とは、直交して連通しているが、モータ１３のブロック１５への固着等が機構上許容される範囲で、直交状態から離脱してもよい。このようにして、コンプレッションスクリュ１０から搬送され溶融された原料は溶融原料となり、加熱筒１７により加熱・保持されつつ、メータリングスクリュ１６によりその後部から他端方向へ搬送される過程で混練される。

上記のフィードスクリュ５、コンプレッションスクリュ１０およびメータリングスクリュ１６とそれらの周辺の部材から可塑化手段が構成される。そして、フィードスクリュ５とメータリングスクリュ１６は、フィードスクリュ５がメータリングスクリュ１６の上方となるように、水平または水平から略３０度以内になるように配設され、コンプレッションスクリュ１０はその始端部がフィードスクリュ５の終端部に、またその終端部がメータリングスクリュ１６の始端部にそれぞれ原料が連通されるように配設されることが好ましい。なお、モータ１，７，１３は、フィードスクリュ５、コンプレッションスクリュ１０またはメータリングスクリュ１６を任意の所定の回転数で安定して容易に駆動制御できる電気、油圧等のモータが採用できるが、サーボモータがその特性から好適である。

切換手段３２は、ブロック２３と、ブロック２３の中心に穿孔した貫通穴２２に回動自在に嵌挿した弁棒２０と、弁棒２０を回動駆動する回動アクチュエータ１９と、ブロック２３の貫通穴２２に直交して連通する穴４４と、ブロック２３を加熱・温調するヒータ２４とからなる。弁棒２０は、図４に示すように、その中央部にＴ字形状の連通穴２１を有する。連通穴２１は、図４に示すように、穴４２から縮径して貫通穴２２に開口する穴４５と、貫通穴２２に対して穴４５と対称に設けた穴４６とを直線部分で連通させるとともに、この直線部分の中間に直角に形成された分岐路を有する。弁棒２０を回動アクチュエータ１９により、図４に示す位置から反時計方向に９０度回転させたときには、穴４６と穴４４が連通する。そして、穴４４に連通するようにブロック２３の側面に、ノズル２９が固着されている。ノズル２９は、ヒータ４７で加熱・温調される。回動アクチュエータ１９は、電気または油圧のモータ、あるいは油圧や空圧のシリンダとリンク機構によるものが採用できる。

射出手段３３は、ブロック２３に固着した加熱筒２６と、加熱筒２６の穴４３に往復動可能に嵌挿したプランジャ２５と、加熱筒２６に固着されプランジャ２５を往復駆動する往復アクチュエータ２８と、加熱筒２６の外周面に捲着され加熱筒２６を加熱・温調するヒータ２７とからなる。穴４３は、ブロック２３に設けられた穴４６に滑らかに連通している。往復アクチュエータ２８は、油圧シリンダで直接駆動するものの他、サーボモータ、ボールネジおよびボールナットを組合わせたもの等が適用される。

射出装置３４は、図１に示すように、そのノズル２９を固定盤３０の中心穴を遊貫させて、固定盤３０の背面に取付けた図示しない金型に当接させ、溶融原料を金型のキャビティに射出・充填して成形品を成形する。そして、射出装置３４は、固定盤３０の射出装置３４側の面や背面に垂直である金型の開閉方向に往復移動する必要がある。そのため、射出装置３４は、図示しない支持部材に案内・支持されて金型の開閉方向に往復移動可能に設けられる。このとき、可塑化手段３１のメータリングスクリュ１６から構成される部分、切換手段３２および射出手段３３が一軸に構成され、その軸が金型の開閉方向に直交するように構成されている。それにより、射出装置３４の金型の開閉方向における長さは、従来の射出成形機のように金型の開閉方向にスクリュの軸が一致したものより短縮される。したがって、射出成形機３５の金型の開閉方向における全長は短縮され、成形工場における占有面積が減少する。

射出装置の他の実施例を図３により説明する。射出装置３４ａは、可塑化手段３１ａが射出装置３４における可塑化手段３１と異なるのみであり、他の切換手段３２と射出手段３３は同一である。したがって、可塑化手段３１ａについてのみ説明する。

可塑化手段３１ａは、可塑化手段３１におけるフィードスクリュ５とコンプレッションスクリュ１０とを一体にして一軸に形成したスクリュ３７を有する。スクリュ３７は、比較的深い一定深さの溝からなるリードとそれに続く前方へ漸次浅くなるような溝からなるリードを連続して有し、互いに固着された、ハウジング２ａ、加熱筒３８およびブロック１５により連通して形成される穴４１ａに、回転自在に嵌挿されている。モータ３６は、ハウジング２ａに固着され、その駆動軸はスクリュ３７に連結されてスクリュ３７を回転駆動する。ハウジング２ａの側面には、穴４１ａに斜面で連通する原料投入口３ａが穿孔されている。原料投入口３ａには、図示しないが、ホッパやホッパローダを介して合成樹脂、セラミック、金属等からなる原料が供給される。なお、スクリュ３７が水平に配設されるときは、原料投入口３ａを穴４１ａに垂直に設けることもある。加熱筒３８の外周面には、加熱筒３８を加熱・温調するヒータ３９が捲着されている。このようにして、原料は加熱筒３８により加熱されつつ、スクリュ３７によりその後部から前方へ搬送され予備加熱された原料は、その後、加熱筒３８によりさらに加熱されつつ、スクリュ３７の後半部から前端方向へ搬送される過程で溶融される。

なお、図示しないが可塑化手段として、可塑化手段３１におけるコンプレッションスクリュ１０とメータリングスクリュ１６とを一体にして一軸に形成したスクリュを、フィードスクリュ５の後に配設する構成としてもよい。

次に、図２に基づいて射出装置の作動について説明する。切換手段３２を切換えて、可塑化手段３１からの溶融原料が射出手段３３へ流動するようにする。モータ１、モータ７およびモータ１３を起動させて、それぞれのモータを所定の回転数で制御して、フィードスクリュ５、コンプレッションスクリュ１０およびメータリングスクリュ１６を回転駆動する。それにより、原料投入口３から供給された原料は、フィードスクリュ５で予熱され、コンプレッションスクリュ１０で溶融され、メータリングスクリュ１６で混練されて、連通穴２１を流動して吐出され、射出手段３３のプランジャ２５を押し下げて穴４６内に蓄積される。このとき、フィードスクリュ５、コンプレッションスクリュ１０およびメータリングスクリュ１６は、個々に単独に制御可能であるから、原料の種類に応じて異なる最適な可塑化状態を容易に現出できる。

そして、プランジャ２５が、成形品の容積に応じた所定の計量位置まで後退したときに、モータ１、モータ７およびモータ１３の回転を停止させる。金型が閉鎖してノズル２９が金型に当接したとき、切換手段３２を切換えて、溶融原料が射出手段３３からノズル２９に流動可能にする。往復アクチュエータ２８を起動してプランジャ２５を前進させ、穴４６内に蓄積された溶融原料を金型に射出・充填させる。

なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。例えば、フィードスクリュ５、コンプレッションスクリュ１０またはメータリングスクリュ１６を加熱筒の穴の中だけに収まるようにし、それぞれのスクリュを連絡する流路を、ブロックではなく、可撓性の耐熱ホース等で構成してもよい。このように構成することにより、少なくとも切換手段３２と射出手段３３のみを支持部材に案内・支持させて金型の開閉方向に往復移動可能に設け、他の部材は移動させず固定させることができる。また、各スクリュを連絡するブロックに脱気口を設けることができ、所謂ベント式の可塑化手段を容易に構成させることができる。

射出成形機における射出装置の配設状態を示す斜視図である。 本発明の射出装置の縦断面図である。 本発明の他の射出装置の縦断面図である。 図２または図３におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、ノズルの取付け状態を示すものである。

符号の説明

１，７，１３，３６ モータ
２，２ａ ハウジング
３，３ａ 原料投入口
４，１１，１７，２６，３８ 加熱筒
５ フィードスクリュ
６，９，１２，１４，１８，２４，２７，３９，４７ ヒータ
８，１５，２３ ブロック
１０ コンプレッションスクリュ
１６ メータリングスクリュ
１９ 回動アクチュエータ
２０ 弁棒
２１ 連通穴
２２ 貫通穴
２５ プランジャ
２８ 往復アクチュエータ
２９ ノズル
３０ 固定盤
３１，３１ａ 可塑化手段
３２ 切換手段
３３ 射出手段
３４，３４ａ 射出装置
３５ 射出成形機
３７ スクリュ
４０，４１，４１ａ，４２，４３，４４，４５，４６ 穴

Claims (5)

1. 原料を加熱しつつ搬送するフィードスクリュと、加熱された原料を圧縮しつつ溶融するコンプレッションスクリュと、溶融された原料を混練しつつ搬送するメータリングスクリュとを個別に回転制御可能に備えた可塑化手段と、該可塑化手段から吐出された溶融原料を蓄積し射出する射出手段と、前記溶融原料の流路を前記可塑化手段から前記射出手段へまたは前記射出手段からノズルへ選択的に切換える切換手段とからなる射出装置を備えることを特徴とする射出成形機。
2. 前記フィードスクリュと前記メータリングスクリュは略水平に配設され、前記コンプレッションスクリュはその始端部が前記フィードスクリュの終端部に、またその終端部が前記メータリングスクリュの始端部にそれぞれ原料が連通されるように配設される請求項１に記載の射出成形機。
3. 原料を加熱しつつ搬送した後圧縮しつつ溶融するスクリュと、溶融された原料を混練しつつ搬送するメータリングスクリュとを個別に回転制御可能に備えるかまたは、原料を加熱しつつ搬送するフィードスクリュと、加熱された原料を圧縮しつつ溶融した後混練しつつ搬送するスクリュとを個別に回転制御可能に備えた可塑化手段と、該可塑化手段から吐出された溶融原料を蓄積し射出する射出手段と、前記溶融原料の流路を前記可塑化手段から前記射出手段へまたは前記射出手段からノズルへ選択的に切換える切換手段とからなる射出装置を備えることを特徴とする射出成形機。
4. 前記可塑化手段のメータリングスクリュから構成される部分と、前記切換手段と、前記射出手段とが一軸に構成され、該軸は金型の開閉方向に直交する請求項１ないし３のいずれかの項に記載の射出成形機。
5. 前記フィードスクリュ、前記コンプレッションスクリュ、前記メータリングスクリュまたは前記スクリュはサーボモータで駆動される請求項１ないし４のいずれかの項に記載の射出成形機。

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