JP2006297670A - 射出成形機のトーピードおよび流路接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 プランジャ方式の射出成形機は、スクリュー方式のものと比較すると樹脂の混練性が不充分である。
【解決手段】 射出成形機の加熱シリンダ１２内に収容されて溶融樹脂を混練するためのトーピード１８であって、所定ピッチで環状に配列する複数の樹脂通路２５がそれぞれ形成され、相互に直列に連結される複数のトーピード片１８Ｕ，１８Ｄと、上流側に位置するトーピード片１８Ｕに形成された樹脂通路２５の個々の出口部分と、このトーピード片１８Ｕに連結される下流側のトーピード片１８Ｄに形成された樹脂通路２５の個々の入口部分とが相互にずれるように、これらトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの回転位相を規定する位置決め手段２８，２９とを具え、上流側に位置するトーピード片１８Ｕに形成された樹脂通路２５の隣接する２つの出口部分に対し、その下流側のトーピード片１８Ｄに形成された樹脂通路２５の１つの入口部分が跨がって配されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機における溶融樹脂の混練を促進するためのトーピードに関し、特にプランジャ式の射出成形機に用いて好適である。

本発明はまた、流体の混合を促進するための流路接続構造に関する。

射出成形機において、溶融樹脂の混練が不十分な場合には可塑状態になっていない部分が存在するため、良質な成形品を得ることが困難となる。また、染料を用いて樹脂を着色する場合、樹脂の混練が不十分であると、見栄えの悪い模様が成形品に形成されてしまうことがある。

このような不具合を解決するため、例えば特許文献１には射出ノズルの内部に鍔の付いた円筒状のトーピードを組み込み、このトーピードにその内側から外側および外側から内側へと溶融樹脂の流路を設けたものが開示されている。この特許文献１においては、溶融樹脂がトーピードを通過する間に混練されるようになっている。

特開平１１−３４１０８号公報

特許文献１に開示された従来の射出ノズルは、溶融樹脂がトーピード内の複雑な流路を経由するため、混練効果は向上するものの、逆流した樹脂が滞留してしまう個所が発生し、時間の経過と共に樹脂が炭化して汚染物質となり、これが成形品を汚損してしまうなどの問題が起こる。このような不具合は、スクリュー方式のものと比較して加熱シリンダ内での溶融樹脂の混練を充分に行うことができないプランジャ方式の射出成形機において顕著に現れる。

このため、特にプランジャ方式の射出成形機においては、プランジャと射出ノズルとの間の樹脂通路内にて何らかの手段にて溶融樹脂を混練させることが望まれている。

本発明の目的は、このような要求に応えるべく、加熱シリンダ内に組み込まれるトーピードに溶融樹脂の混練機能を持たせ、併せて流体の混合作用を持つ流路接続構造を提供することにある。

本発明の第１の形態は、射出成形機の加熱シリンダ内に収容されて溶融樹脂を混練するためのトーピードであって、所定ピッチで環状に配列する複数の樹脂通路がそれぞれ形成され、相互に直列に連結される複数のトーピード片と、上流側に位置する前記トーピード片に形成された樹脂通路の個々の出口部分と、このトーピード片に連結される下流側の前記トーピード片に形成された樹脂通路の個々の入口部分とが相互にずれるように、これらトーピード片の回転位相を規定する位置決め手段とを具え、前記上流側に位置するトーピード片に形成された樹脂通路の隣接する２つの出口部分に対し、その下流側の前記トーピード片に形成された樹脂通路の１つの入口部分が跨がって配されていることを特徴とするものである。

本発明においては、上流側のトーピード片の樹脂通路を流下する溶融樹脂は、その出口部分にて対向する下流側のトーピード片の２つの樹脂通路の入口部分へとそれぞれ導かれる。つまり、上流側のトーピード片の樹脂通路から下流側のトーピード片の樹脂通路へと溶融樹脂が流下する場合、上流側のトーピード片の隣接する２つの樹脂通路を通過した溶融樹脂は、これらの一部がそれぞれ下流側のトーピード片の対向する１つの樹脂通路へと流入し、ここで混練が行われることとなる。

本発明の第１の形態による射出成形機のトーピードにおいて、トーピード片に形成された樹脂通路の出口部分を、これらの配列方向に沿った幅寸法が出口端側ほど大きくなるように設定したり、当該樹脂通路の入口部分を、これらの配列方向に沿った幅寸法が入口端側ほど大きくなるように設定することができる。

位置決め手段は、相互に連結される２つのトーピード片の２つの連結面の一方から突出する突起部と、この突起部が嵌合する他方の連結面に形成された嵌合孔とを有するものであってよい。

本発明の第２の形態は、所定ピッチで環状に配列し、流体がそれぞれ通過する複数の第１通路と、これら第１通路に連通するように所定ピッチで環状に配列し、当該第１通路からの流体が導かれる複数の第２通路とを具え、前記第１通路の個々の出口部分と、これら第１通路の出口部分と対向する前記第２通路の個々の入口部分とが相互にずれ、前記第１通路の隣接する２つの出口部分に対して前記第２通路の１つの入口部分が跨がって配されていることを特徴とする流路接続構造にある。

本発明においては、第１通路を流下する流体は、その出口部分にて対向する２つの第２通路の入口部分へとそれぞれ導かれる。つまり、第１通路から第２通路へと流体が流下する場合、相互に隣接する２つの第１通路を通過した流体は、これらの一部が対向する１つの第２通路へとそれぞれ流入し、ここで混合が行われることとなる。

本発明の第２の形態による流路接続構造において、第１通路の個々の出口部分を、これらの配列方向に沿った幅寸法が出口端側ほど大きくなるようにし、第２通路の個々の入口部分を、これらの配列方向に沿った幅寸法が入口端側ほど大きくなるようにすることができる。

本発明の射出成形機のトーピードによると、上流側に位置するトーピード片に形成された樹脂通路の隣接する２つの出口部分に対し、その下流側のトーピード片に形成された樹脂通路の１つの入口部分が跨がって配されているので、上流側のトーピード片に形成された樹脂通路から下流側のトーピード片に形成された樹脂通路へと溶融樹脂が流動する際に、下流側の１つの樹脂通路には上流側の２つの樹脂通路からの溶融樹脂が導かれる結果、プランジャ方式の射出成形機であっても加熱シリンダ内にて溶融樹脂の混練を促進させ、色むらなどの不具合を解消することができる。また、トーピードを複数のトーピード片に分割することができるため、加熱シリンダ内の分解および清掃の際の作業性を向上させることが可能である。

トーピード片に形成された樹脂通路の配列方向に沿った出口部分の幅寸法をこれらの出口端側ほど大きく設定したり、樹脂通路の配列方向に沿った入口部分の幅寸法をこれらの入口端側ほど大きく設定した場合、上流側の樹脂通路の出口部分と下流側の樹脂通路の入口部分との間で溶融樹脂の流動をより大きく乱し、溶融樹脂をさらに効率よく混練することができる。

位置決め手段が、相互に連結される２つのトーピード片の２つの連結面の一方から突出する突起部と、この突起部が嵌合する他方の連結面に形成された嵌合孔とを有する場合、２つのトーピード片の連結および連結解除を容易かつ迅速に行うことができる。

本発明の流路接続構造によると、所定ピッチで環状に配列する第１通路の個々の出口部分と、これら第１通路の出口部分と対向して第１通路に連通するように所定ピッチで環状に配列する第２通路の個々の入口部分とを相互にずらし、第１通路の隣接する２つの出口部分に対して第２通路の１つの入口部分を跨がって配したので、第１通路から第２通路へと流体が流れる際に、２つの第１通路からの流体が１つの第２通路へと導かれる結果、流体の混合を円滑に行うことができる。

第１通路の個々の出口部分の配列方向に沿った幅寸法を出口端側ほど大きく設定したり、第２通路の個々の入口部分の配列方向に沿った幅寸法を入口端側ほど大きく設定した場合、第１通路の出口部分と第２通路の入口部分との間で流体の流動状態をより大きく乱すことができ、流体をさらに効率よく混合させることができる。

本発明による射出成形機のトーピードの実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。

本実施形態における射出成形機の加熱シリンダの部分の断面構造を図１に示し、そのトーピードの部分を図２に抽出して拡大して示し、このトーピードの外観を分解状態で図３に示す。すなわち、外周部分がバンドヒータ１１で覆われた加熱シリンダ１２の先端部には、射出ノズル１３がねじ部１４を介して一体的に連結されている。この射出ノズル１３の外周部分はリングヒータ１５にて覆われており、図示しない温度センサからの検出信号に基づいてこれらバンドヒータ１１およびリングヒータ１５に対する通電のオン／オフを制御することにより、加熱シリンダ１２および射出ノズル１３に形成された溶融樹脂通路１６，１７内に介在する溶融樹脂を所定温度に加熱保温することができる。

基端部が図示しないジャケットに連結される加熱シリンダ１２の内部には、トーピード１８と、このトーピード１８を加熱シリンダ１２内に位置決めするための一対の案内筒１９，２０とが組み込まれている。これらトーピード１８および一対の案内筒１９，２０は、加熱シリンダ１２の先端部にねじ込まれる射出ノズル１３により、加熱シリンダ１２内に一体的に固定される。

本実施形態におけるトーピード１８は、上流側、つまりジャケット側と、下流側、つまり射出ノズル１３側とに位置する２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄからなる。これら２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの基本構造はほぼ同一であり、上流側と下流側とを逆にして使用することも可能である。各トーピード片１８Ｕ，１８Ｄは、心金部２１と、この心金部２１の外周面から放射状に突設された仕切り壁部２２と、この仕切り壁部２２を囲むように心金部２１と同心に形成されて加熱シリンダ１２の内周面と案内筒１９，２９とに当接する環状の被保持部２３と、心金部２１の一端側から突出する円錐部２４とを具えている。本実施形態における円錐部２４の先端は、所定曲率半径の球面の一部にて形成され、この周辺を通過する溶融樹脂の流動抵抗が軽減されるように配慮している。

前記仕切り壁部２２は心金部２１と被保持部２３との間で所定間隔で環状に配列しており、従って隣接する仕切り壁部２２の間に所定ピッチで環状に配列する樹脂通路２５が画成される。これら仕切り壁部２２の長手方向（図２中、左右方向）両端部には円周方向に沿って傾斜した一対の傾斜面２６がそれぞれ形成され、これら一対の傾斜面２６によって各仕切り壁部２２の両端がそれぞれナイフエッジ状をなしている。換言すれば、周方向に隣接する２つの仕切り壁の間に画成される樹脂通路２５の長手方向両端部の周方向に沿った幅寸法は、これら仕切り壁部２２の傾斜面２６によって開口端側ほど大きく設定された状態となっている。このように仕切り壁部２２の長手方向両端をナイフエッジ状に形成することにより、この周辺を通過する溶融樹脂の流動抵抗が軽減されるように配慮している。

また、トーピード片１８Ｕ，１８Ｄの円錐部２４と反対側の端面は、他方のトーピード片が密着状態で連結される平坦な連結面２７として機能する。一方のトーピード片１８Ｕの連結面２７には、円形の位置決めピン２８が突設されており、この位置決めピン２８が嵌合する嵌合孔２９が他方のトーピード片１８Ｄの連結面２７に形成されている。これら位置決めピン２８および嵌合孔２９は、トーピード１８の中心軸線から外れた位置にオフセット状態で形成されており、本発明の位置決め手段として機能するこれら位置決めピン２８および嵌合孔２９が２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの唯一の相違点となっている。

本実施形態では、一方のトーピード片１８Ｕの位置決めピン２８が他方のトーピード片１８Ｄの嵌合孔２９に嵌合した状態で２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの中心軸線が一致するようにこれらの連結面２７を密着させた状態において、一方のトーピード片１８Ｕの樹脂通路２５に対し、他方のトーピード片１８Ｄの樹脂通路２５が半ピッチずれた状態となるように、位置決めピン２８および嵌合孔２９の形成位置がそれぞれ設定されている。

なお、一方のトーピード片１８Ｕの樹脂通路２５に対する他方のトーピード片１８Ｄの樹脂通路２５のずれ量は、半ピッチに限定されるわけではなく、これは任意に選択することができることに注意されたい。

従って、図示しないプランジャによって加圧された溶融樹脂は、加熱シリンダ１２の溶融樹脂通路１６から上流側に位置するトーピード片１８Ｕの樹脂通路２５内に導かれ、この樹脂通路２５の出口部分と対向する下流側に位置するトーピード片１８Ｄの２つの樹脂通路２５の入口部分からこれら２つの樹脂通路２５に振り分けられてここで混練が促進され、射出ノズル１３の溶融樹脂通路１７から図示しない金型へと射出される。つまり、上流側のトーピード片１８Ｕの樹脂通路２５を流下する溶融樹脂は、その出口部分にて対向する下流側のトーピード片１８Ｄの２つの樹脂通路２５の入口部分へとそれぞれ導かれ、上流側のトーピード片１８Ｕの隣接する２つの樹脂通路２５を通過した溶融樹脂の一部がそれぞれ下流側のトーピード片１８Ｄの対向する１つの樹脂通路２５へと流入し、ここで混練が行われる。

上述した実施形態では、トーピード１８を２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄにて形成したが、これら２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの間にさらに１つ以上のトーピード片を連結してなるトーピードを採用することも可能である。

このようなトーピードの他の実施形態の外観を図４に破断状態で示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、それぞれ円錐部２４を有する２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの間には、円錐部を持たないトーピード片１８Ｃが介装されている。このトーピード片１８Ｃは、円錐部を有さない以外、先のトーピード片１８Ｕ，１８Ｄとほぼ同一構成を有するものであるが、その長手方向一端側の図示しない連結面には図示しない嵌合孔が形成され、同様に他端側の連結面には図示しない位置決めピンが突設されている。このような位置決め手段を用いて３つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｃ，１８Ｄの中心軸線が一致するようにこれらを一体的に連結した場合、中央部に位置するトーピード片１８Ｃの樹脂通路２５に対してその両側に位置する２つのトーピード片１８Ｕ，１８Ｄの樹脂通路２５が例えば半ピッチずつそれぞれずれた状態となっている。

従って、本実施形態によるトーピード１８を用いることにより、中央部のトーピード片１８Ｃに形成された樹脂通路２５と、その下流側のトーピード片１８Ｕ，１８Ｄに形成された樹脂通路２５とで溶融樹脂の混練を２度行うことができ、先の実施形態の場合よりもさらに良好な混練結果を得ることが可能となる。

本発明による射出成形機のトーピードの一実施形態を一部破断した状態で表す断面図である。 図１に示したトーピードの部分の断面図である。 図１に示したトーピードを分解状態で表す立体投影図である。 本発明による射出成形機のトーピードの他の実施形態の外観を一部破断状態で表す立体投影図である。

符号の説明

１１ バンドヒータ
１２ 加熱シリンダ
１３ 射出ノズル
１４ ねじ部
１５ リングヒータ
１６，１７ 溶融樹脂通路
１８ トーピード
１９，２０ 案内筒
１８Ｕ，１８Ｃ，１８Ｄ トーピード片
２１ 心金部
２２ 仕切り壁部
２３ 被保持部
２４ 円錐部
２５ 樹脂通路
２６ 傾斜面
２７ 連結面
２８ 位置決めピン
２９ 嵌合孔

Claims (5)

1. 射出成形機の加熱シリンダ内に収容されて溶融樹脂を混練するためのトーピードであって、
   所定ピッチで環状に配列する複数の樹脂通路がそれぞれ形成され、相互に直列に連結される複数のトーピード片と、
   上流側に位置する前記トーピード片に形成された樹脂通路の個々の出口部分と、このトーピード片に連結される下流側の前記トーピード片に形成された樹脂通路の個々の入口部分とが相互にずれるように、これらトーピード片の回転位相を規定する位置決め手段と
   を具え、前記上流側に位置するトーピード片に形成された樹脂通路の隣接する２つの出口部分に対し、その下流側の前記トーピード片に形成された樹脂通路の１つの入口部分が跨がって配されていることを特徴とする射出成形機のトーピード。
2. 前記トーピード片に形成された樹脂通路の出口部分は、これらの配列方向に沿った幅寸法が出口端側ほど大きく設定され、当該樹脂通路の入口部分は、これらの配列方向に沿った幅寸法が入口端側ほど大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のトーピード。
3. 前記位置決め手段は、相互に連結される２つの前記トーピード片の２つの連結面の一方から突出する突起部と、この突起部が嵌合する他方の連結面に形成された嵌合孔とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形機のトーピード。
4. 所定ピッチで環状に配列し、流体がそれぞれ通過する複数の第１通路と、
   これら第１通路に連通するように所定ピッチで環状に配列し、当該第１通路からの流体が導かれる複数の第２通路と
   を具え、前記第１通路の個々の出口部分と、これら第１通路の出口部分と対向する前記第２通路の個々の入口部分とが相互にずれ、前記第１通路の隣接する２つの出口部分に対して前記第２通路の１つの入口部分が跨がって配されていることを特徴とする流路接続構造。
5. 前記第１通路の個々の出口部分は、これらの配列方向に沿った幅寸法が出口端側ほど大きくなっており、前記第２通路の個々の入口部分は、これらの配列方向に沿った幅寸法が入口端側ほど大きくなっていることを特徴とする請求項４に記載の流路接続構造。
   

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