JP2018079689A

JP2018079689A - 射出成形機

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Publication number: JP2018079689A
Application number: JP2017206738A
Authority: JP
Inventors: 横山　公一; Koichi Yokoyama; 公一横山
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: JP6281999B1

Abstract

【課題】コンパクトであって、かつ成形材料の逆流を防止できる機構を備えた射出成形機の提供。
【解決手段】本発明の射出成形機は、可塑化ユニットと、射出ユニットと、それらを連通し、可塑化ユニット側開口が可塑化スクリュの軸線上に位置する連通路と、可塑化スクリュを軸線方向に進退させることにより可塑化ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部６とを備える。可塑化スクリュの後部の逆流防止機構部が、前後方向に移動可能な、前後方向に対して斜斜面６１ａを有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部６１と、楔部を前後方向に移動させる駆動部６３と、楔部の斜面６１ａに対向配置され、楔部の前進により斜面に押圧されて移動して、スクリュを可塑化ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材６７と、楔部の後退を所定の位置で止めてスクリュが可塑化ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、可塑化ユニット又は混合ユニットが射出ユニットと分離されたスクリュプリプラ式射出成形機において、特に可塑化ユニット又は混合ユニットへの成形材料の逆流を防止する逆流防止機構に関するものである。

射出成形機は、例えば、加熱しながら可塑化して溶融させた熱可塑性樹脂材料を金型内に射出充填し、冷却して固化させることによって成形品を得る手法や、硬化剤を混合した液状の熱硬化性樹脂材料を金型に射出充填し、金型の中で加熱して固化させることによって成形品を得る手法などであり、複雑な形状の製品を大量生産するのに適している。その他にも射出成形の材料には、樹脂、金属、又はこれらの複合材料がある。一般に射出成形機における射出装置は、１本のインラインスクリュで成形材料の可塑化溶融または混合とその溶融または混合した材料の射出充填とを行うインラインスクリュ式射出装置と、可塑化スクリュで成形材料の可塑化溶融を行う可塑化ユニット又は混合スクリュで成形材料の混合を行う混合ユニットと、その溶融又混合した材料を射出プランジャで射出充填する射出ユニットを別設したスクリュプリプラ式射出装置とに大別される。

後者のスクリュプリプラ式射出装置においては、射出プランジャが前進して射出ノズルから金型内のキャビティ空間に向かって溶融した材料を充填する前に、射出ユニットと可塑化ユニットとを連通する連通路のうち可塑化ユニット側の連通路の開口を、可塑化スクリュを前進させて閉塞することにより可塑化ユニットへ成形材料の逆流防止が行われている（特許文献１）。

特開平３−９７５１８号公報

成形材料が熱可塑性樹脂材料の場合には、可塑化スクリュを前進させて逆流を防止するために、射出工程での大きな樹脂圧に抗して成形材料の逆流を防止できるだけの十分な推力が必要になる。上記特許文献１においては、可塑化スクリュを前進させるために油圧シリンダを使用することにより上記の要件を容易に満たす、すなわち成形材料の逆流を防止できる推力を発生させている。一方、メンテナンスや、安全性、クリーンエネルギ等の観点から油圧シリンダに替えて、空圧シリンダや電動アクチュエータを使用した駆動装置が望まれているが、空圧シリンダや電動アクチュエータを使用した駆動装置で上記逆流を防止できる推力を発生させようとすると駆動装置が大きくなってしまうという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトであって、かつ成形材料の逆流を防止できる機構を備えた射出成形機を提供することを目的とする。

本発明の射出成形機は、可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、可塑化ユニットから供給された可塑化された成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後にプランジャを前進させて射出する射出ユニットと、可塑化ユニットの可塑化シリンダと射出ユニットの射出シリンダとを連通し、可塑化シリンダの中に開口する可塑化ユニット側開口がスクリュの軸線上に位置する連通路と、可塑化シリンダの中でスクリュを軸線方向に前進後退させることにより可塑化ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、逆流防止機構部が、前後方向に移動可能な、前後方向に対して斜めのかつ軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、楔部を前後方向に移動させる駆動部と、楔部の斜面に対向配置され、楔部の前進により斜面に押圧されて移動して、スクリュを可塑化ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、楔部の後退を所定の位置で止めてスクリュが可塑化ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えている。

本発明の射出成形機は、混合シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって混合する混合ユニットと、混合ユニットから供給された混合された成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後にプランジャを前進させて射出する射出ユニットと、混合ユニットの混合シリンダと射出ユニットの射出シリンダとを連通し、混合シリンダの中に開口する混合ユニット側開口がスクリュの軸線上に位置する連通路と、混合シリンダの中でスクリュを軸線方向に前進後退させることにより混合ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、逆流防止機構部が、前後方向に移動可能な、前後方向に対して斜めのかつ軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、楔部を前後方向に移動させる駆動部と、楔部の斜面に対向配置され、楔部の前進により斜面に押圧されて移動して、スクリュを混合ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、楔部の後退を所定の位置で止めてスクリュが可塑化ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えている。

本発明の射出成形機においては、２つの楔部がスクリュの軸線を挟んで配置され、２つの楔部を各々の端部において接続する接続部材を備えて、ストローク調整手段が接続部材の後端面に対向する位置に楔部のストロークを調整するためのストローク調整ねじを備えて、ストローク調整ねじの先端面に接続部材が当接することにより楔部６１の後方への移動が止まる構成であってもよい。

本発明の射出成形機は、逆流防止機構部が、前後移動により横方向の位置が変化する斜面を有するテーパー形状の楔部と、楔部を前後移動させる駆動部と、楔部の前後移動により上記斜面に押圧されてスクリュを先端側に前進させる押圧部材とを備えているので、楔部によってスクリュが前進移動して、可塑化ユニットの場合には連通路の可塑化ユニット側開口が閉塞されて、混合ユニットの場合には連通路の混合ユニット側開口が閉塞されるため、駆動部の出力が小さくても、すなわち駆動部がコンパクトであっても、楔部による倍力作用により成形材料の逆流を防止できる十分な推力を発生させることができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機の概略図射出装置の動作を説明するための図（その１）射出装置の動作を説明するための図（その２）逆流防止機構部の動作を説明するための概略構成図（その１）逆流防止機構部の動作を説明するための概略構成図（その２）フラットローラの概略斜視図楔部の動作を説明するための図可塑化ユニットの主要部断面図

以下、本発明の実施形態について、成形材料が熱可塑性樹脂材料である場合を一例にして、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る射出成形機１の概略構成図、図２及び図３は射出装置１０の動作を説明するための図である。本発明の射出成形機１は、成形材料を可塑化する可塑化ユニット２と、可塑化ユニット２から供給された可塑化された成形材料を金型４のキャビティ空間４１内に射出する射出ユニット３と、可塑化ユニット２と射出ユニット３とを連通する連通部材５と、金型４が取り付けられて当該金型４を開閉するとともに締め付ける型締装置（図示しない）とを備えている。なお可塑化ユニット２、射出ユニット３及び連通部材５とで射出装置１０が構成される。射出成形機１は、図示しない機台上に、射出装置１０及び型締装置が配置され、各々制御部（図示しない）によって駆動制御される。なお本実施形態においては、成形材料として熱可塑性樹脂材料を用いるものとして以下説明するが、成形材料には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属、又はこれらの複合材料等を使用してもよいし、特に限定されるものではない。

可塑化ユニット２は、図１に示すように、可塑化シリンダ２０と、可塑化シリンダ２０内の可塑化スクリュ（スクリュ）２１と、可塑化スクリュ２１を回転させる回転駆動装置２２と、可塑化スクリュ２１を??かに進退させる逆流防止機構部６とを有する。またホッパ７が、可塑化シリンダ２０の後端側から樹脂材料を供給するために設けられる。ホッパ７、可塑化シリンダ２０および逆流防止機構部６は、ホッパ取付部材２ａに取り付けられている。回転駆動装置２２は、後述されるように逆流防止機構部６に取り付けられている。ホッパ７の材料排出口と可塑化シリンダ２０の材料供給口は、ホッパ取付部材２ａの内孔で連通されている。可塑化ユニット２の可塑化シリンダ２０内は、射出ユニット３の射出室３５と連通部材５の連通路５ａを介して連通しており、連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂは可塑化スクリュ２１の軸線上に位置している。可塑化スクリュ２１の先端は先鋭の円錐状に形成されている。なお可塑化ユニット２の内部構造については後で詳細に説明する。

逆流防止機構部６は、図２，図３に示すように、可塑化スクリュ２１を可塑化スクリュ２１の軸線方向に進退させることにより連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂを閉開する。ここで図４及び図５に逆流防止機構部６の動作を説明するための概略構成図、図６にフラットローラ７０の概略斜視図、図７に楔部６１の動作を説明するための図を示す。なお図４及び図５において、可塑化シリンダ２０内の可塑化スクリュ２１が移動する進退方向すなわち可塑化スクリュ２１の軸線方向を横方向（紙面左右方向）、楔部６１が移動する方向（紙面上下方向）を前後方向として以下説明する。なお図４，図５の前後方向は図１の紙面奥側から手前側方向に対応する。また図７の（ａ）は図４の楔部６１を、図７の（ｂ）は図５の楔部６１を、それぞれ横方向の右側から見た図である。

逆流防止機構部６は、図４，図５に示すように、先端に向かうにつれて先細形状となるテーパー形状の四角柱で構成された楔部６１、楔部６１を前後移動させる駆動部としての空圧シリンダ６３、楔部６１の前後移動により楔部６１に押圧されて可塑化スクリュ２１を先端側すなわち左方向に前進させる押圧部材とを備えている。

楔部６１は、横方向において対向する２つの面のうち左側の面が楔部６１の前後移動により横方向の位置が変化する斜面６１ａ、右側の面が横方向に垂直な平面６１ｂで構成されていて、本実施形態において楔部６１はテーパー比が１／１０となるように形成されている。逆流防止機構部６は、図７に示すように、２つの楔部６１を備え、２つの楔部６１は後述する逆止シャフト２５の軸線すなわち可塑化スクリュ２１の軸線を挟んで配置されており、２つの楔部６１の各々の後端部が直方体で構成された接続部材６２によりねじ止めによって固定されることによって２つの楔部６１が接続されている。なお固定方法は特にねじ止めに限定されるものではなく、接着剤等により固定してもよいし、公知の固定方法を使用することができる。本実施形態においては楔部６１の横方向は逆止シャフト２５の軸線すなわち可塑化スクリュ２１の軸線方向と一致する。

空圧シリンダ６３は、単動シリンダであって、ピストンヘッド側作動室に圧縮空気を供給することによりピストンロッド６４がシリンダ６３から突き出すように前進移動し、後述されるようにピストンヘッド側作動室を大気圧に開放しかつ回転する可塑化スクリュ２１に作用する溶融樹脂からの背圧を楔部６１を介して受けることによりピストンロッド６４がシリンダ６３に引っ込むように後退移動する。圧縮空気の供給と大気圧への開放は、図示しない電磁切換弁で切り換えられてもよい。空圧シリンダ６３の大気圧への開放は、ピストンヘッド側作動室の中を空圧シリンダ６３の外部に連通すればよいので、ピストンヘッド側作動室の給排口を空圧シリンダ６３の外部に消音器を通して単に連通させて開放してもよい。

空圧シリンダ６３は図示しないエアコンプレッサに接続されており、エアコンプレッサによって圧縮空気が給排される。エアコンプレッサから給排される圧縮空気は、図示しない減圧弁およびエアフィルタを通して空圧シリンダ６３のピストンヘッド側作動室に給排されてもよい。なお空圧シリンダ６３は複動シリンダでもよい。空圧シリンダ６３は、公知の構成のものを使用することができ、ここでの詳細な説明は省略する。本実施形態においては、ピストンロッド６４の先端に接続部材６２がねじ止め等により固定されることによって、空圧シリンダ６３の駆動によりピストンロッド６４が前後移動すると、楔部６１が接続部材６２と共に前後移動される構成になっている。

ここで楔部６１のテーパー比が１／１０なので、空圧シリンダ６３と楔部６１とを組み合わせた場合の推力は、空圧シリンダ６３の推力の１０倍となる。なおこの推力により可塑化スクリュ２１を前進させる構造については後で説明する。本実施形態においては、楔部６１のテーパー比を１／１０としたが、本発明はこれに限られるものではなく、空圧シリンダ６３と楔部６１とを組み合わせた場合の推力が可塑化スクリュ２１を前進させるために必要な推力よりも大きくなれば、上記テーパー比や空圧シリンダの仕様は適宜変更す
ることができる。

逆流防止機構部６は、接続部材６２の後端面に対向する位置に、楔部６１のストロークを調整するためのストローク調整ねじ６５を備えており、図５に示すように、ストローク調整ねじ６５の先端面に接続部材６２が当接することにより楔部６１の後方への移動が止まる。なお本実施形態においては、ストローク調整ねじ６５は空圧シリンダ６３を設置するための図示しない部材に設置されるものとするが、本発明はこれに限られるものではなく、接続部材６２に当接可能であればいずれの部材に設置してもよい。また、本実施形態においては、楔部６１のストロークを調整するためにストローク調整ねじ６５を備えているが、それに限定されることなく、楔部６１のストロークを調整できれば、その他の構成によるストローク調整手段を有してもよい。

逆流防止機構部６は、図４，図５に示すように、楔部６１の平面６１ｂに対向する位置に、同じく平面６６ａを有する耐壁部材６６を備え、耐壁部材６６は後述する筒部材１１に固設される。また楔部６１の斜面６１ａに対向する位置には、同じ角度の斜面を有する斜面６７ａを有する第１の押圧部材６７を備え、第１の押圧部材６７は後述する第２の押圧部材２８に固定される。楔部６１の平面６１ｂと耐壁部材６６の平面６６ａとの間及び楔部６１の斜面６１ａと第１の押圧部材６７の斜面６７ａとの間にはそれぞれフラットローラ７０が介在されており、楔部６１の前後の移動を円滑に行うことができるようにして
いる。

フラットローラ７０は、図６に示すように、四角形の板で構成された板部材７１と、板部材７１の設けられた複数（本実施形態では８つ）の長方形の開口７２と、この開口７２の長手方向に沿って軸芯を配置した軸７３と、軸７３が挿通されたローラ７４とで構成されており、ローラ７４の表面が上記各々の平面６１ｂ，６６ａ及び斜面６１ａ，６７ａに当接するように配設される。フラットローラ７０は、楔部６１が前後移動可能であって、平面６１ｂと平面６６ａとの間及び斜面６１ａと斜面６７ａとの間から少なくとも脱落しない程度の力によって把持される。なお本実施形態においてフラットローラ７０はローラ７４を８つ備えるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、７つであっても９つであってもよいし、適宜変更可能である。またローラ７４を長尺のものとしたが、例えば球状のコロ等で構成してもよい。また本実施形態においてフラットローラ７０を備えるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、楔部６１の前後の移動を円滑に行うことができれば、各種手段を採用できる。

ここで可塑化ユニット２の内部構造について説明する。図８は可塑化ユニットの主要部断面図である。なお図８の紙面奥側から手前側の方向が図４,図５における楔部６１の前後方向に対応する。図８において可塑化スクリュ２１が前進する方向（紙面左側）を先端側として説明する。可塑化ユニット２は、回転駆動装置２２の回転軸２２ａと接続されて回転駆動装置２２の駆動に伴って回転される回転部材２３と、回転部材２３に接続されて回転部材２３と共に回転する円盤部材２４と、後端が円盤部材２４と接続され先端が可塑化スクリュ２１と接続される逆止シャフト２５とを備えている。逆止シャフト２５は、長手方向の中央よりも先端側に外方に向かって突出する鍔部２５ａを有している。回転駆動装置２２は、空圧式又は電動式で適宜構成される。

円盤部材２４には内周面に歯状の溝が加工されており、逆止シャフト２５の後端の外周面にはこの溝と嵌め合う凸状のラインが加工されていて、回転軸同士をスプライン結合によって結合している。また逆止シャフト２５の先端には円柱状の穴が設けられており、この穴の内周面には歯状の溝が加工されており、可塑化スクリュ２１の後端の外周面にはこの溝と嵌め合う凸状のラインが加工されていて、上記と同様に、回転軸同士がスプライン結合によって結合されている。なお逆止シャフト２５と可塑化スクリュ２１とは、スプライン結合に限られるものではなく、例えばねじ止めや接着剤を使用した固定等、公知の技術によって固定してもよい。

また可塑化ユニット２は、回転部材２３の先端側を回転可能に収納する円筒状の筒部材１１と、逆止シャフト２５の先端側を収容する円筒状の収容部材１２と、筒部材１１と収容部材１２とに接続されて第１の押圧部材６７に押圧される第２の押圧部材２８が挿通されるガイド軸１３とを備えている。筒部材１１の先端側の開口には第１のベアリング２６Ａ（以下、ベアリング２６Ａとする）を介して逆止シャフト２５が保持される。逆止シャフト２５の鍔部２５ａより先端側の外周面には第２のベアリング２６Ｂ（以下、ベアリング２６Ｂとする）が配置されている。円筒状の保持部材２９はベアリング２６Ｂの外周面に固定されて、前後移動可能に収容部材１２に保持される。複数のばね９は、保持部材２９の可塑化スクリュ２１側の端面に一端を当接し他端を収容部材１２に当接するとともに当該端面に等間隔に配設されている。収容部材１２は可塑化シリンダ２０が固定されたホッパ取付部材２ａに保持される。

ばね９は、圧縮コイルばねで構成されており、可塑化スクリュ２１を前進させた状態すなわち連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂを閉塞した状態において、逆止シャフト２５の鍔部２５ａに押圧される保持部材２９によって圧縮されることにより、可塑化スクリュ２１を後退方向に付勢する。なお本実施形態において、ばね９は例えば４つや８つなど、複数としたが、本発明はこれに限られるものではなく、逆止シャフト２５を回転軸の方向に真直に押圧することが出来れば１つのばね９で構成してもよいし適宜変更することができる。例えば、ベアリング２６Ｂを内挿するような内径寸法の１つのばね９を設けるようにしてもよい。またばね９は圧縮コイルばねに限られるものではなく、可塑化スクリュ２１を後退方向に付勢可能であればいずれのばね機構を使用してもよい。

逆止シャフト２５の鍔部２５ａの後端面と第２の押圧部材２８の前端面との間には第３のベアリング２７（以下、ベアリング２７とする）が固定されており、第２の押圧部材２８には、ガイド軸１３を挿通する挿通孔２８ａが設けられている。第２の押圧部材２８は第１の押圧部材６７により押圧されると、図８に示すように、ガイド軸１３に沿って前後方向に移動する。

次に可塑化ユニット２の可塑化スクリュ２１の回転動作について説明する。図８に示すように、回転駆動装置２２が駆動されると、回転駆動装置２２の回転駆動に伴って回転部材２３及び円盤部材２４が回転し、円盤部材２４とスプライン結合されている逆止シャフト２５も回転する。これらの回転に伴ってベアリング２６Ａ，２６Ｂの内輪が回転し、ベアリング２７の鍔部２５ａに固定された軸軌道板（図８中左側の輪部）も回転する。そして逆止シャフト２５の回転に伴って、逆止シャフト２５とスプライン結合されている可塑化スクリュ２１も回転する。このようにして可塑化スクリュ２１が回転する。

次に逆流防止機構部６による可塑化ユニット２の可塑化スクリュ２１の前進移動について説明する。本実施形態において逆流防止機構部６は、図２に示す可塑化スクリュ２１が後退した状態すなわち連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂが開いている状態から、図３に示すように可塑化スクリュ２１を前進させることにより、可塑化スクリュ２１の先端によって連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂを閉塞した状態にする。可塑化スクリュ２１を前進させるために、まず、空圧シリンダ６３を駆動することにより、楔部６１を図５に示す後退した状態から図４に示す前進した状態へ移動させる。なお可塑化スクリュ２１を前進させるときには、回転駆動装置２２の駆動は停止される。

空圧シリンダ６３のピストンヘッド側作動室に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド６４と共に接続部材６２及び２つの楔部６１が図４に示すように前進（図４中上方向に）移動する。楔部６１が前進移動すると、斜面６１ａの横方向の位置が逆止シャフト２５の先端側すなわち図中左側に移動するので、第１の押圧部材６７の斜面６７ａがフラットローラ７０を介して上記先端側に押圧されて移動する。

第１の押圧部材６７が先端側に移動すると、図８に示すように、第２の押圧部材２８がガイド軸１３に沿って先端側に移動し、第２の押圧部材２８に固定されたベアリング２７も先端側に移動する。ベアリング２７が先端側に移動すると、ベアリング２７に鍔部２５ａが固定された逆止シャフト２５も先端側に移動することになり、逆止シャフト２５と結合された可塑化スクリュ２１も先端側に前進する。なお逆止シャフト２５が先端側に移動すると、ベアリング２６Ｂと共に保持部材２９も先端側に移動し、保持部材２９によりばね９が圧縮される。本実施形態においては、第１の押圧部材６７、第２の押圧部材２８、ベアリング２７及び逆止シャフト２５で押圧部材を構成するものとする。

このように空圧シリンダ６３と楔部６１により発生させた推力によって可塑化スクリュ２１が前進する。連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂを閉塞した可塑化スクリュ２１は、継続して空圧シリンダ６３に圧縮空気が供給されることで、空圧シリンダ６３と楔部６１により発生する推力により、射出工程で逆流しようとする溶融樹脂の大きな樹脂圧に抗して連通路５ａの閉塞状態を維持して逆流を防止する。なお楔部６１を図４の前進移動した状態から図５の後退した状態へ戻すためには、空圧シリンダ６３の駆動を止めた状態で、すなわち空圧シリンダ６３のピストンヘッド側作動室への圧縮空気の供給を停止してピストンヘッド側作動室を開放した状態で、回転駆動装置２２の駆動を開始する。回転駆動装置２２により可塑化スクリュ２１が回転されると、可塑化スクリュ２１の回転によって溶融樹脂が連通路５ａ、３２ａを通して射出室３５内に向けて押し出されるので、押し出す溶融樹脂に作用する背圧により可塑化スクリュ２１が後退する。

このとき空圧シリンダ６３が停止しているので、可塑化スクリュ２１及び押圧部材には空圧シリンダ６３と楔部６１とにより発生する推力が作用しない。従って可塑化スクリュ２１の後退に伴って、図８に示すように、鍔部２５ａがベアリング２７を後退方向(図中右側)へ押圧するため、ベアリング２７、第２の押圧部材２８及び第１の押圧部材６７が後退方向に移動し、第１の押圧部材６７が楔部６１を押圧するので、楔部６１は図４の前進移動した状態から後退して図５の後退した状態に戻る。

なお本実施形態においては、図８に示すように、ばね９が可塑化スクリュ２１を前進させた状態において可塑化スクリュ２１を後退方向に付勢するように圧縮して配置されているので、空圧シリンダ６３が停止して空圧シリンダ６３と楔部６１とにより発生する推力が押圧部材に加わらなくなると、上記推力は保持部材２９にも加わらないため、ばね９には圧縮した状態から元の形状に戻る力が発生する。この力によって保持部材２９、ベアリング２６Ｂ及び逆止シャフト２５を介して可塑化スクリュ２１を後退方向に押圧し、ばね９が可塑化スクリュ２１の後退方向への移動をアシストする。このばね９のアシスト作用により可塑化スクリュ２１を確実に後退させることができる。

射出ユニット３は、射出シリンダ３０と、射出シリンダ３０の射出シリンダ孔３０ａ内の射出プランジャ（プランジャ）３１と、射出プランジャ３１を進退させる射出駆動装置３４と、射出シリンダ３０の前端にノズルシリンダ３２を介して取り付けられる射出ノズル３３とを有する。ノズルシリンダ３２の射出シリンダ３０側端面には、射出プランジャ３１の先端面３１ａと略等しい形状の前壁３２ｂが形成されている。その前壁３２ｂと射出シリンダ３０の射出シリンダ孔３０ａと射出プランジャ３１の先端面３１ａとで囲まれた空間として射出室３５が形成される。そして、射出室３５には、連通部材５の連通路５ａを介して可塑化シリンダ２０内と連通する連通路３２ａや射出ノズル３３の先端にまで連通する射出孔３３ａが開口している。カップリング３６は、射出プランジャ３１と射出駆動装置３４の駆動ロッドを連結する。

射出ユニット３の各種駆動装置は、電動式で構成するが、本発明はこれに限られるものではなく空圧式などでも適宜構成することができる。可塑化シリンダ２０、射出シリンダ３０、ノズルシリンダ３２、連通部材５、射出ノズル３３などの外周には、バンドヒータ等の加熱器３９（以下、単にヒータという）が設けられる。例えば、各シリンダは、先端部、中間部、後端部のように軸方向に複数のゾーンに分けられて、それぞれにヒータ３９が巻かれる。また、射出ノズル３３にもヒータ３９が巻かれる。図１は、便宜上、可塑化シリンダ２０にヒータ３９が巻かれた状態を示しているが、射出シリンダ３０、ノズルシリンダ３２、連通部材５、射出ノズル３３にも巻かれる。

型締装置は、金型４を開閉させる機構を有し、金型４に樹脂材料を充填した時に十分な圧力（型締力）をかける構造になっている。型締力をかけることで溶けた樹脂材料が金型４に入ってくる時の圧力に負けないようにして、金型４から樹脂材料が外に出ないようにする。

次に、射出成形機１による一連の動作について説明する。図１，図２に示すように、ホッパ７から供給された樹脂材料は、可塑化スクリュ２１の回転による剪断発熱とヒータ３９による加熱によって可塑化溶融されながら、可塑化スクリュ２１の回転によって連通路５ａ、３２ａを通して射出室３５内に向けて押し出されると共に、その溶融樹脂が、射出プランジャ３１を後退させることによって所定の背圧を受けながら、射出プランジャ３１が後退した距離に応じて溶融樹脂が計量される。このとき、逆流防止機構部６は、上述したように、押し出す溶融樹脂に作用する背圧により可塑化スクリュ２１の後退を許容して、可塑化シリンダ２０側の連通路５ａの開口を開く。つぎに、射出プランジャ３１が射出ストロークの位置に来ると、すなわち計量が完了すると、可塑化スクリュ２１の回転を停止させて、逆流防止機構部６が上述したように、空圧シリンダ６３を駆動することにより楔部６１を前進させて斜面６１ａが押圧部材を押圧し、押圧部材によって可塑化スクリュ２１を先端側に前進させて、可塑化シリンダ２０側の連通路５ａの開口を閉塞して逆流防止が行われる。この状態で図５に示すように、射出プランジャ３１を前進させて、射出シリンダ３０内の溶融樹脂を射出ノズル３３から金型４内のキャビティ空間４１に向かって射出して充填する。キャビティ空間４１に充填された溶融樹脂は冷却された後、型締装置で金型４が型開されて冷却された成形品が取り出される。以上のようにして射出成形機１により成形品が形成される。

本実施形態の射出成形機１によれば、逆流防止機構部６が、前後移動により横方向の位置が変化する斜面６１ａを有するテーパー形状の楔部６１と、楔部６１を前後移動させる空圧シリンダ６３と、楔部６１の前後移動により斜面６１ａに押圧されて可塑化スクリュ２１を先端側に前進させる押圧部材とを備えているので、楔部６１によって可塑化スクリュ２１が前進移動されるため、出力が小さい空圧シリンダ６３であっても、楔部６１による倍力作用により成形材料の逆流を防止できる十分な推力を発生させることができるので、駆動装置の大型化を防止できる。また油圧式を採用しないことにより、メンテナンスのし易さ、安全性を向上させることができ、かつクリーンエネルギを実現することができる。

本実施形態においては、逆流防止機構部６において楔部６１を前後移動させる駆動部として空圧シリンダ６３を使用したが、本発明はこれに限られるものではなく、電動アクチュエータを使用してもよい。上記駆動部を電動アクチュエータとしても、楔部６１によって可塑化スクリュ２１が前進移動されるため、電動アクチュエータの出力が小さくても、楔部６１による倍力作用により成形材料の逆流を防止できる十分な推力を発生させることができるので、駆動装置の大型化を防止できる。また油圧式を採用しないことにより、メンテナンスのし易さ、安全性を向上させることができ、かつクリーンエネルギを実現することができる。

なお上記駆動部として油圧シリンダを使用してもよい。油圧シリンダを使用する場合には、楔部６１によって可塑化スクリュ２１が前進移動されるため、出力が小さい油圧シリンダを使用しても、楔部６１による倍力作用により成形材料の逆流を防止できる十分な推力を発生させることができるので、駆動装置の大型化を防止できる。

また本実施形態において、回転駆動装置２２及び射出駆動装置３４は、電動式又は空圧式としたが、油圧式を使用してもよい。

本発明の射出成形機は、混合ユニット（不図示）を備え、混合シリンダの中に送液ポンプを使って供給されてくる液状の熱硬化性樹脂材料と硬化剤などを混合シリンダの中で回転する混合スクリュ（不図示）で混合しながら、混合スクリュの回転によって連通路５ａ、３２ａを通して射出ユニット３の射出室３５内に向けて押し出す射出成形機に適用可能である。混合ユニットの混合スクリュは、送液ポンプを使えば混合シリンダの中に液状の樹脂材料を射出ユニット３の射出室３５まで送ることもできるので、回転するスクリュの表面に樹脂材料を混合する突起のみを有し、回転によって混合した樹脂材料をスクリュの先端側に送ることができないスクリュであってもよい。

本発明の射出成形機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１射出成形機
１０射出装置
２可塑化ユニット
２ａホッパ取付部材
２０可塑化シリンダ
２１可塑化スクリュ（スクリュ）
２２回転駆動装置
２２ａ回転軸
２３回転部材
２４円盤部材
２５逆止シャフト
２５ａ鍔部
２６Ａ第１のベアリング
２６Ｂ第２のベアリング
２７第３のベアリング
２８第２の押圧部材
２８ａ挿通孔
２９保持部材
３射出ユニット
３０射出シリンダ
３０ａ射出シリンダ孔
３１射出プランジャ（プランジャ）
３２ノズルシリンダ
３２ａ連通路
３２ｂ前壁
３３射出ノズル
３３ａ射出孔
３４射出駆動装置
３５射出室
３６カップリング
３９加熱器（ヒータ）
４金型
４１キャビティ空間
５連結部材
５ａ連通路
５ｂ可塑化ユニット側開口
６逆流防止機構部
６１楔部
６１ａ斜面
６１ｂ平面
６２接続部材
６３空圧シリンダ（駆動部）
６４ピストンロッド
６５ストローク調整ねじ
６７第１の押圧部材
６７ａ斜面
７ホッパ
７０フラットローラ
７１板部材
７２開口
７３軸
７４ローラ
９ばね（ばね機構）
１１筒部材
１２収容部材
１３ガイド軸

本発明の射出成形機は、混合シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって混合する混合ユニットと、混合ユニットから供給された混合された成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後にプランジャを前進させて射出する射出ユニットと、混合ユニットの混合シリンダと射出ユニットの射出シリンダとを連通し、混合シリンダの中に開口する混合ユニット側開口がスクリュの軸線上に位置する連通路と、混合シリンダの中でスクリュを軸線方向に前進後退させることにより混合ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、逆流防止機構部が、前後方向に移動可能な、前後方向に対して斜めのかつ軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、楔部を前後方向に移動させる駆動部と、楔部の斜面に対向配置され、楔部の前進により斜面に押圧されて移動して、スクリュを混合ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、楔部の後退を所定の位置で止めてスクリュが混合ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えている。

可塑化ユニット２は、図１に示すように、可塑化シリンダ２０と、可塑化シリンダ２０内の可塑化スクリュ（スクリュ）２１と、可塑化スクリュ２１を回転させる回転駆動装置２２と、可塑化スクリュ２１を僅かに進退させる逆流防止機構部６とを有する。またホッパ７が、可塑化シリンダ２０の後端側から樹脂材料を供給するために設けられる。ホッパ７、可塑化シリンダ２０および逆流防止機構部６は、ホッパ取付部材２ａに取り付けられている。回転駆動装置２２は、後述されるように逆流防止機構部６に取り付けられている。ホッパ７の材料排出口と可塑化シリンダ２０の材料供給口は、ホッパ取付部材２ａの内孔で連通されている。可塑化ユニット２の可塑化シリンダ２０内は、射出ユニット３の射出室３５と連通部材５の連通路５ａを介して連通しており、連通路５ａの可塑化ユニット側開口５ｂは可塑化スクリュ２１の軸線上に位置している。可塑化スクリュ２１の先端は先鋭の円錐状に形成されている。なお可塑化ユニット２の内部構造については後で詳細に説明する。

本発明の射出成形機は、可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、可塑化ユニットから供給された可塑化された成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後にプランジャを前進させて射出する射出ユニットと、可塑化ユニットの可塑化シリンダと射出ユニットの射出シリンダとを連通し、可塑化シリンダの中に開口する可塑化ユニット側開口がスクリュの軸線上に位置する連通路と、可塑化シリンダの中でスクリュを軸線方向に前進後退させることにより可塑化ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、逆流防止機構部が、前後方向に移動可能な、前後方向に対して斜めのかつ軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、楔部を前進移動させる駆動部と、楔部の斜面に対向配置され、楔部の前進により斜面に押圧されて移動して、スクリュを可塑化ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、楔部の後退を所定の位置で当接することで止めて当接する当該所定の位置を調整することでスクリュが可塑化ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えて、可塑化ユニットが、スクリュを回転させる回転駆動装置を備えて、スクリュが、回転駆動装置の回転軸に対して軸方向に進退自在にかつ当該回転軸の軸周りの回転が伝達されるように接続されて、一方で回転駆動装置による回転を停止したあと駆動部と楔部によって発生する推力で前進して、他方で駆動部の駆動を停止したあと前記回転駆動装置による回転を開始して可塑化シリンダから連通路を通して射出シリンダに押し出される可塑化された成形材料に作用する圧力で後退させられる。

本発明の射出成形機は、混合シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって混合する混合ユニットと、混合ユニットから供給された混合された成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後にプランジャを前進させて射出する射出ユニットと、混合ユニットの混合シリンダと射出ユニットの射出シリンダとを連通し、混合シリンダの中に開口する混合ユニット側開口がスクリュの軸線上に位置する連通路と、混合シリンダの中でスクリュを軸線方向に前進後退させることにより混合ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、逆流防止機構部が、前後方向に移動可能な、前後方向に対して斜めのかつ軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、楔部を前進移動させる駆動部と、楔部の斜面に対向配置され、楔部の前進により斜面に押圧されて移動して、スクリュを混合ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、楔部の後退を所定の位置で当接することで止めて当接する当該所定の位置を調整することでスクリュが混合ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えて、混合ユニットが、スクリュを回転させる回転駆動装置を備えて、スクリュが、回転駆動装置の回転軸に対して軸方向に進退自在にかつ当該回転軸の軸周りの回転が伝達されるように接続されて、一方で回転駆動装置による回転を停止したあと駆動部と楔部によって発生する推力で前進して、他方で駆動部の駆動を停止したあと前記回転駆動装置による回転を開始して混合シリンダから連通路を通して射出シリンダに押し出される混合された成形材料に作用する圧力で後退させられる。

本発明の射出成形機においては、２つの楔部がスクリュの軸線を挟んで配置され、２つの楔部を各々の端部において接続する接続部材を備えて、ストローク調整手段が接続部材の後端面に対向する位置に楔部のストロークを調整するためのストローク調整ねじを備えて、ストローク調整ねじの先端面に接続部材が当接することにより楔部の後方への移動が止まる構成であってもよい。

Claims

可塑化シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって可塑化する可塑化ユニットと、
前記可塑化ユニットから供給された可塑化された前記成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後に前記プランジャを前進させて射出する射出ユニットと、
前記可塑化ユニットの前記可塑化シリンダと前記射出ユニットの前記射出シリンダとを連通し、前記可塑化シリンダの中に開口する可塑化ユニット側開口が前記スクリュの軸線上に位置する連通路と、
前記可塑化シリンダの中で前記スクリュを前記軸線方向に前進後退させることにより前記可塑化ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、
前記逆流防止機構部が、
前後方向に移動可能な、前記前後方向に対して斜めのかつ前記軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、
前記楔部を前記前後方向に移動させる駆動部と、
前記楔部の前記斜面に対向配置され、前記楔部の前進により前記斜面に押圧されて移動して、前記スクリュを前記可塑化ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、
前記楔部の後退を所定の位置で止めて前記スクリュが前記可塑化ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えていることを特徴とする射出成形機。
混合シリンダの中で成形材料をスクリュの回転によって混合する混合ユニットと、
前記混合ユニットから供給された混合された前記成形材料を、射出シリンダの中でプランジャを後退させることにより計量した後に前記プランジャを前進させて射出する射出ユニットと、
前記混合ユニットの前記混合シリンダと前記射出ユニットの前記射出シリンダとを連通し、前記混合シリンダの中に開口する混合ユニット側開口が前記スクリュの軸線上に位置する連通路と、
前記混合シリンダの中で前記スクリュを前記軸線方向に前進後退させることにより前記混合ユニット側開口を閉開する逆流防止機構部とを備えてなる射出成形機において、
前記逆流防止機構部が、
前後方向に移動可能な、前記前後方向に対して斜めのかつ前記軸線方向に対して斜めの斜面を有する、先端に向かうにつれて先細となるテーパー形状の楔部と、
前記楔部を前記前後方向に移動させる駆動部と、
前記楔部の前記斜面に対向配置され、前記楔部の前進により前記斜面に押圧されて移動して、前記スクリュを前記混合ユニット側開口に向けて前進させる押圧部材と、
前記楔部の後退を所定の位置で止めて前記スクリュが前記可塑化ユニット側開口から離れる距離を調整するストローク調整手段とを備えていることを特徴とする射出成形機。
２つの前記楔部が前記スクリュの軸線を挟んで配置され、前記２つの楔部を各々の端部において接続する接続部材を備え、
前記ストローク調整手段が前記接続部材の後端面に対向する位置に前記楔部のストロークを調整するためのストローク調整ねじを備えて、
前記ストローク調整ねじの先端面に前記接続部材が当接することにより前記楔部６１の後方への移動が止まることを特徴とする請求項１または２記載の射出成形機。