JP2016182687A - 射出装置、およびスクリュ - Google Patents

Abstract

【課題】スクリュの振れ回りを抑制し、スクリュとシリンダとの摩擦を低減した、射出装置の提供。【解決手段】成形材料を加熱するシリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配設されるスクリュとを有する、射出装置であって、前記スクリュは、回転軸と、前記回転軸の外周から突出する螺旋状のフライトとを有し、前記回転軸の回転によって前記回転軸に沿って上流側から下流側に成形材料を送るものであり、前記フライトは、螺旋状の第１フライト部と、前記第１フライト部よりも下流側に配される螺旋状の第２フライト部とを有し、前記第２フライト部は、頂部の上流側端部の高さよりも頂部の下流側端部の高さが低い異径フライト部であり、前記第２フライト部のピッチに対する前記第２フライト部のフライト幅の割合が、前記第１フライト部のピッチに対する前記第１フライト部のフライト幅の割合よりも大きい、射出装置。【選択図】図１

Description

本発明は、射出装置、およびスクリュに関する。

射出装置は、金型装置のキャビティ空間に成形材料を充填する。射出装置は、成形材料を加熱するシリンダと、シリンダ内に回転自在に配設されるスクリュとを有する。スクリュは、回転軸と、回転軸の外周から突出する螺旋状のフライトとを有する。フライトにより螺旋状の溝が形成され、溝の上流部に成形材料が供給される。射出装置は、回転軸を回転させることにより、回転軸に沿って上流側から下流側に成形材料を送る（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２５６０６２号公報

従来、成形中にスクリュの振れ回りが生じ、スクリュとシリンダとの間に過大な摩擦が生じることがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、スクリュの振れ回りを抑制し、スクリュとシリンダとの摩擦を低減した、射出装置の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
成形材料を加熱するシリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配設されるスクリュとを有する、射出装置であって、
前記スクリュは、回転軸と、前記回転軸の外周から突出する螺旋状のフライトとを有し、前記回転軸の回転によって前記回転軸に沿って上流側から下流側に成形材料を送るものであり、
前記フライトは、螺旋状の第１フライト部と、前記第１フライト部よりも下流側に配される螺旋状の第２フライト部とを有し、
前記第２フライト部は、頂部の上流側端部の高さよりも頂部の下流側端部の高さが低い異径フライト部であり、
前記第２フライト部のピッチに対する前記第２フライト部のフライト幅の割合が、前記第１フライト部のピッチに対する前記第１フライト部のフライト幅の割合よりも大きい、射出装置が提供される。

本発明の一態様によれば、スクリュの振れ回りを抑制し、スクリュとシリンダとの摩擦を低減した、射出装置が提供される。

一実施形態による射出装置を示す図である。 一実施形態によるスクリュの一部を拡大して示す図である。 変形例による射出装置を示す図である。 変形例によるスクリュの一部を拡大して示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、一実施形態による射出装置を示す図である。図２は、一実施形態によるスクリュの一部を拡大して示す図である。

射出装置１０は、金型装置のキャビティ空間に成形材料を充填する。射出装置１０は、成形材料を加熱するシリンダ２０と、シリンダ２０内に回転自在に且つ進退自在に配設されるスクリュ３０とを有する。スクリュ３０は、回転軸３１と、回転軸３１の外周から突出する螺旋状のフライト３２とを有する。フライト３２により螺旋状の溝３３が形成され、溝３３の上流部に固相の成形材料が供給される。

射出装置１０は、回転軸３１を回転させることにより、回転軸３１に沿って上流側（図中右側）から下流側（図中左側）に成形材料を送る。その間、成形材料は、シリンダ２０からの熱によって徐々に溶融される。液相の成形材料がスクリュ３０の前方（スクリュ３０よりも下流側）に送られ、シリンダ２０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３０が後退させられる。スクリュ３０が所定位置まで後退し、スクリュ３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、射出装置１０はスクリュ３０の回転を停止させる。

射出装置１０は、スクリュ３０を前進させることにより、スクリュ３０の前方に蓄積された成形材料を金型装置のキャビティ空間に供給する。キャビティ空間に供給された液相の成形材料は冷却固化され、成形品が得られる。

スクリュ３０は、上流側から下流側に向けて、第１区間Ｚ１、第２区間Ｚ２、第３区間Ｚ３をこの順で有する。第１区間Ｚ１は、成形材料の固相が存在する区間である。第２区間Ｚ２は、成形材料の固相と液相の両方が存在する区間である。第３区間Ｚ３は、成形材料の液相が存在する区間である。

溝３３の深さは、第１区間Ｚ１で深く、第３区間Ｚ３で浅く、第２区間Ｚ２において上流側から下流側に向かうほど浅い。この場合、第１区間Ｚ１は供給部、第２区間Ｚ２は圧縮部、第３区間Ｚ３は計量部とも呼ばれる。

尚、溝３３の深さは一定でもよい。

フライト３２は、螺旋状の第１フライト部４０と、螺旋状の第１フライト部４０よりも下流側に配される螺旋状の第２フライト部５０とを有する。詳しくは後述するが、第１フライト部４０と、第２フライト部５０とは、ピッチおよびフライト幅の少なくとも一方が異なり、ピッチに対するフライト幅の割合が異なる。

第２フライト部５０は、頂部５１（図２参照）の上流側端部５１ａの高さよりも頂部５１の下流側端部５１ｂの高さが低い異径フライト部である。ここで、高さは、回転軸３１の中心線を基準とする。第２フライト部５０の頂部５１と、シリンダ２０の内壁面２１との間には隙間ＳＰが形成される。

第２フライト部５０の頂部５１は、上流側端部５１ａから下流側端部５１ｂに向かうほど高さが連続的に低くなるテーパ状に形成される。上流側端部５１ａから下流側端部５１ｂに向かうほど、隙間ＳＰの幅が広くなる。この隙間ＳＰに液相の成形材料が入り込むことで、スクリュ３０の振れ回りを抑制する復元力が得られる。

尚、第２フライト部５０の頂部５１は、上流側端部５１ａから下流側端部５１ｂに向かうほど高さが連続的に低くなるテーパ状に形成されるが、高さが段階的に低くなるステップランド状に形成されてもよいし、上流側端部５１ａから下流側端部５１ｂに向かう途中まで高さが同じで、途中から下流側端部５１ｂまで高さが連続的に低くなるテーパランド状に形成されてもよい。これらの場合も、復元力が得られる。

ところで、復元力は、上述の如く、液相の成形材料が隙間ＳＰに入り込むことで得られる。

そこで、フライト３２は、高い復元力を得るため、ほとんどの成形材料が液相である第３区間Ｚ３に第２フライト部５０を有してよい。第３区間Ｚ３には、固相の成形材料がほぼ存在しない。

フライト３２は、第３区間Ｚ３の他に、第２区間Ｚ２に第２フライト部５０を有してもよい。フライト３２は、液相の成形材料がほとんど存在しない第１区間Ｚ１に第２フライト部５０を有しなくてよい。

第２フライト部５０のピッチＰ２に対する第２フライト部５０のフライト幅Ｗ２の割合Ｗ２／Ｐ２（以下、「第２割合Ｗ２／Ｐ２」と呼ぶ）は、第１フライト部４０のピッチＰ１に対する第１フライト部４０のフライト幅Ｗ１の割合Ｗ１／Ｐ１（以下、「第１割合Ｗ１／Ｐ１」と呼ぶ）よりも大きい。第２割合Ｗ２／Ｐ２が第１割合Ｗ１／Ｐ１と同じ場合よりも、第２フライト部５０が密に形成されており、高い復元力が得られる。

例えば、第２フライト部５０のピッチＰ２と第１フライト部４０のピッチＰ１とが同一であり、且つ、第２フライト部５０のフライト幅Ｗ２は第１フライト部４０のフライト幅Ｗ１よりも大きい。この場合、第２割合Ｗ２／Ｐ２が第１割合Ｗ１／Ｐ１よりも大きく、第２フライト部５０が密に形成されており、高い復元力が得られる。

尚、第２フライト部５０のフライト幅Ｗ２と第１フライト部４０のフライト幅Ｗ１とが同一であり、且つ、第２フライト部５０のピッチＰ２は第１フライト部４０のピッチＰ１よりも小さくてもよい。この場合も、第２割合Ｗ２／Ｐ２が第１割合Ｗ１／Ｐ１よりも大きく、第２フライト部５０が密に形成されており、高い復元力が得られる。

尚、第２フライト部５０のピッチＰ２が第１フライト部４０のピッチＰ１よりも小さく、且つ、第２フライト部５０のフライト幅Ｗ２が第１フライト部４０のフライト幅Ｗ１よりも大きくてもよい。この場合も、第２割合Ｗ２／Ｐ２が第１割合Ｗ１／Ｐ１よりも大きく、第２フライト部５０が密に形成されており、高い復元力が得られる。

第２フライト部５０のピッチＰ２は、図１では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。同様に、第１フライト部４０のピッチＰ１は、図１では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。

また、第２フライト部５０のフライト幅Ｗ２は、図１では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。同様に、第１フライト部４０のフライト幅Ｗ１は、図１では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。

第１フライト部４０は、第２フライト部５０の上流側に配される。第１フライト部４０は、図１では第２フライト部５０と連続的につながっているが、第２フライト部５０と間隔をおいており第３フライト部を介して第２フライト部５０と接続されてもよい。

第１フライト部４０は、第２フライト部５０の上流側に配される。そのため、第１フライト部４０の区間は、第２フライト部５０の区間よりも、成形材料に占める液相の割合が少ない。よって、第１フライト部４０は、第２フライト部５０とは異なり、異径フライト部でなくてもよい。

第１フライト部４０は、図２に示すように頂部４１の上流側端部４１ａから頂部４１の下流側端部４１ｂにかけて高さが同じ同径フライト部であってよい。同径フライト部の頂部は、シリンダ２０の内壁面２１と平行であるので、異径フライト部の頂部よりも、シリンダ２０の内壁面２１との接触時にその接触圧を低減できる。

第１フライト部４０が同径フライト部の場合、フライト３２は液相の成形材料がほとんど存在しない第１区間Ｚ１に第１フライト部４０を有してよい。フライト３２は、第１区間Ｚ１の他に、第２区間Ｚ２に第１フライト部４０を有してもよい。

同径フライト部と、異径フライト部との境界は、第１区間Ｚ１と第２区間Ｚ２との境界や第２区間Ｚ２と第３区間Ｚ３との境界とは関係なくてよく、例えば図１に示すように第２区間Ｚ２の途中でもよい。

図３は、変形例による射出装置を示す図である。図４は、変形例によるスクリュの一部を拡大して示す図である。射出装置１０Ａは、スクリュ３０の代わりに、スクリュ３０Ａを有する。スクリュ３０Ａは、回転軸３１、フライト３２の他に、区画フライト３７を有する。

区画フライト３７は、螺旋状に形成され、フライト３２により形成される溝３３を区画する。区画フライト３７の上流端３７ａよりも下流側において、成形材料に占める固相の割合が減り、成形材料に占める液相の割合が増える。

区画フライト３７の上流端３７ａは、図３に示すように第２フライト部５０の下流端５０ｂよりも上流側に配される。これにより、第２フライト部５０により形成される溝において、成形材料に占める固相の割合が減り、成形材料に占める液相の割合が増える。よって、復元力が向上でき、スクリュ３０Ａとシリンダ２０との摩擦が低減できる。

区画フライト３７の上流端３７ａは、第２フライト部５０の上流端５０ａよりも上流側に配されてもよい。つまり、第２フライト部５０の上流端５０ａは、区画フライト３７の上流端３７ａよりも下流側に配されてもよい。第２フライト部５０により形成される溝において、成形材料に占める固相の割合がさらに減り、成形材料に占める液相の割合がさらに増える。

区画フライト３７の上流端３７ａは、フライト３２の上流端３２ａよりも下流側に配されてもよい。成形材料の供給位置付近において、区画フライト３７が形成されないので、固相の成形材料が流動しやすい。区画フライト３７による成形材料の流量低下を抑制することができる。

区画フライト３７の下流端３７ｂは、第２フライト部５０の下流端５０ｂよりも上流側に配されてもよい。第２フライト部５０の下流端５０ｂの付近には、固相の成形材料がほとんど存在しないので、区画フライト３７が形成されなくてもよい。区画フライト３７による弊害を抑制することができる。

区画フライト３７の下流端３７ｂは、第２フライト部５０の上流端５０ａよりも上流側に配されてもよい。液相の割合が十分に高い成形材料を、第２フライト部５０により形成される溝に供給できる。

スクリュ３０Ａは、固相と液相の両方の成形材料が存在する第２区間Ｚ２に区画フライト３７を有してよい。スクリュ３０Ａは、第１区間Ｚ１にも区画フライト３７を有してもよい。

区画フライト３７は、第１フライト部４０と同様に、第１区間Ｚ１と第２区間Ｚ２に形成され、第３区間Ｚ３に形成されなくてよい。そのため、区画フライト３７の頂部は、第１フライト部４０の頂部４１と同様に、上流側端部から下流側端部にかけて高さが同じであってよい。

尚、区画フライト３７は、第３区間Ｚ３に形成されてもよく、全区間に形成されてもよい。この場合、区画フライト３７は、フライト３２と同様に、第３区間Ｚ３に、頂部の上流側端部の高さよりも頂部の下流側端部の高さが低い異径フライト部を有してもよい。

区画フライト３７のピッチは、フライト３２のピッチよりも広い。区画フライト３７は、その上流端３７ａとその下流端３７ｂの両方において、フライト３２に連続的につながっていてよい。

尚、区画フライト３７のピッチは、フライト３２のピッチよりも小さいか、フライト３２のピッチと同じでもよい。

区画フライト３７のピッチは、図３では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。同様に、フライト３２のピッチは、図３では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。

また、区画フライト３７のフライト幅は、図３では一定であるが、変化してもよく、平均値であってよい。

区画フライト３７の高さは、図４に示すようにフライト３２（詳細には第１フライト部４０）の高さよりも低い。区画フライト３７とシリンダ２０との接触を防止できる。尚、区画フライト３７の高さは、フライト３２の高さと同じでもよい。

以上、射出装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態の射出装置１０やその変形例の射出装置１０Ａは、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。プリプラ方式の場合、可塑化シリンダが特許請求の範囲に記載のシリンダに対応する。

１０ 射出装置
２０ シリンダ
３０ スクリュ
３１ 回転軸
３２ フライト
３３ 溝
３７ 区画フライト
４０ 第１フライト部
４１ 頂部
５０ 第２フライト部
５１ 頂部

Claims (10)

1. 成形材料を加熱するシリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配設されるスクリュとを有する、射出装置であって、
   前記スクリュは、回転軸と、前記回転軸の外周から突出する螺旋状のフライトとを有し、前記回転軸の回転によって前記回転軸に沿って上流側から下流側に成形材料を送るものであり、
   前記フライトは、螺旋状の第１フライト部と、前記第１フライト部よりも下流側に配される螺旋状の第２フライト部とを有し、
   前記第２フライト部は、頂部の上流側端部の高さよりも頂部の下流側端部の高さが低い異径フライト部であり、
   前記第２フライト部のピッチに対する前記第２フライト部のフライト幅の割合が、前記第１フライト部のピッチに対する前記第１フライト部のフライト幅の割合よりも大きい、射出装置。
2. 前記第２フライト部のフライト幅は、前記第１フライト部のフライト幅よりも大きい、請求項１に記載の射出装置。
3. 前記第２フライト部のピッチは、前記第１フライト部のピッチよりも小さい、請求項１または２に記載の射出装置。
4. 前記第１フライト部は、頂部の上流側端部から頂部の下流側端部にかけて高さが同じ同径フライト部である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出装置。
5. 前記スクリュは、前記フライトにより形成される溝を区画する螺旋状の区画フライトを有し、
   前記区画フライトの上流端は、前記第２フライト部の下流端よりも上流側に配される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出装置。
6. 前記区画フライトの上流端は、前記第２フライト部の上流端よりも上流側に配される、請求項５に記載の射出装置。
7. 前記区画フライトの上流端は、前記フライトの上流端よりも下流側に配される、請求項５または６に記載の射出装置。
8. 前記区画フライトの下流端は、前記第２フライト部の下流端よりも上流側に配される、請求項５〜７のいずれか１項に記載の射出装置。
9. 前記区画フライトの下流端は、前記第２フライト部の上流端よりも上流側に配される、請求項５〜８のいずれか１項に記載の射出装置。
10. 回転軸と、前記回転軸の外周から突出する螺旋状のフライトとを有し、前記回転軸の回転によって前記回転軸に沿って上流側から下流側に成形材料を送るスクリュであって、
    前記フライトは、螺旋状の第１フライト部と、前記第１フライト部よりも下流側に配される螺旋状の第２フライト部とを有し、
    前記第２フライト部は、頂部の上流側端部の高さよりも頂部の下流側端部の高さが低い異径フライト部であり、
    前記第２フライト部のピッチに対する前記第２フライト部のフライト幅の割合が、前記第１フライト部のピッチに対する前記第１フライト部のフライト幅の割合よりも大きい、スクリュ。

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