JP3283821B2 - プランジャ式射出成形機の射出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プランジャ式射
出成形機の射出装置に関し、より詳しくは、可塑化装置
で可塑化され射出装置に送られた溶融樹脂を射出プラン
ジャによって射出するプランジャ式射出成形機におい
て、射出動作の際に、射出プランジャのプランジャヘッ
ドからプランジャ軸側に漏れ出た樹脂を射出シリンダ後
端の排出口から排出する射出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プランジャ式射出成形機は、スクリュウ
プリプラ式射出成形機として実用に供されていることが
多いので、スクリュウプリプラ式射出成形機によって以
下説明する。スクリュウプリプラ式射出成形機は、可塑
化装置の可塑化室に可塑化スクリュウが内装され、射出
装置の射出室に射出プランジャが内装され、可塑化室と
射出室とを連通する連通路が可塑化装置と射出装置との
間に備えられている。先ず、ホッパーから可塑化室に供
給された合成樹脂材料（以下樹脂という。）が、可塑化
スクリュウの回転と可塑化室の加熱とによって混練・溶
融され（以下可塑化という。）、可塑化された樹脂が連
通路から射出室に圧送される。このとき、圧送に伴い後
退する射出プランジャの後退量が検出されて、樹脂の可
塑化量が計量される。次に、射出プランジャが前進し
て、この溶融樹脂が金型のキャビティの中に射出され
る。

【０００３】このようなプランジャ式射出装置において
は、射出プランジャが前進後退動作中に射出シリンダに
かじらないようにするため、射出プランジャのプランジ
ャ軸がプランジャヘッドより僅かに小さい直径になって
おり、プランジャヘッドとプランジャ軸との間に段差部
が形成されている。また、プランジャヘッドと射出シリ
ンダ内壁との間に僅かな隙間が確保されている。このた
め、高圧で溶融樹脂を金型に充填する射出動作中に、極
微量の溶融樹脂がこの隙間から漏れ出てプランジャ軸と
射出シリンダ内壁との間の隙間に溜まる。そして、長時
間の成形運転の間に、この漏出した樹脂（以下漏出樹脂
と言う。）が、プランジャヘッドの段差部に押されてプ
ランジャ軸に沿って後方に押し出され、射出シリンダの
後部（基部）または後端近傍に設けてある排出口からや
がて排出される。このとき漏出樹脂が円滑に排出されな
いと、溜まった漏出樹脂が堰となって射出プランジャの
後退動作を妨げるようになり、計量工程に支障が出る。

【０００４】そこで、この漏出樹脂を射出シリンダの外
に排出するための排出装置が提案されている。例えば、
特開平８−１５６０４９号では、射出プランジャ軸の周
りに付着した排出樹脂を落下させるとともに、射出プラ
ンジャを支承するためのスクレーパリング２３を備えた
射出装置が開示されている。また、特開平８−２２９９
９７号には、漏出樹脂を溶融樹脂の形態で排出するため
に、樹脂抜き穴１６を射出シリンダに直接設け、その抜
き穴の後方にもヒータを備えた射出シリンダが提案され
ている。さらに特開平９−８５７８７号では、掻取用の
スリーブ１９を射出シリンダの樹脂抜き穴の直後に設け
て、溶融樹脂が掻取用スリーブより後方に洩れないよう
にしたものが提案されている。

【０００５】汎用樹脂材料を使用して成形する場合、こ
の樹脂材料が熱的に安定しているから、漏出樹脂がプラ
ンジャ軸の周囲で長時間高温に曝されても劣化すること
がない。それで、樹脂材料の溶融し始める温度より充分
高い成形温度を保って成形する限り、漏出樹脂が溶融状
態で排出され、溶融状態で落下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラン
ジャヘッドから漏出した樹脂は、その樹脂の種類によっ
て、また同じ樹脂であってもその成形条件によって、い
ろいろな状態で排出口から排出される。

【０００７】エンジニアリングプラスチック材料、スー
パーエンジニアリングプラスチック材料を使用して成形
する場合、高い溶融温度で可塑化するため熱分解しやす
い。難燃性を付与するために添加剤を混入する場合に
は、一層熱劣化しやすくなることが多い。また、必要以
上に高温に加熱して可塑化が行われる場合にも、樹脂が
劣化する。使用樹脂がこのように劣化しやすい場合、漏
出樹脂は、射出シリンダとプランジャ軸との隙間で長時
間高温に曝されるので、劣化してもろい固形物となる。
特に、１回の射出量が極端に少ない成形を行う場合に、
射出プランジャの射出ストロークの長さが全ストローク
の長さに比べて極端に小さいから、漏出樹脂が排出され
るまでに長時間高温に曝されて劣化する。

【０００８】劣化した漏出樹脂が排出口から排出される
とき、排出された樹脂が紛状または細かい断片となって
落下する。従って、漏出樹脂が射出シリンダから排出さ
れる限りにおいては何ら問題がない。しかし、漏出樹脂
が射出シリンダから排出されずにプランジャ軸と射出シ
リンダ内壁との隙間に詰まると、射出の度に順次漏れ出
た樹脂によってさらに圧縮され、ついには射出プランジ
ャの計量に支障をきたすようになる。

【０００９】この発明は、劣化してから排出される漏出
樹脂をプランジャ軸と射出シリンダ内壁との隙間から確
実に排出する目的のものであり、射出シリンダの後端近
傍が温度低下しても、射出シリンダの内径がその後方へ
行くほどすぼまることがないようにした射出装置を提供
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】１） 上記課題を解決す
るプランジャ式射出成形機の射出装置は、射出シリンダ
がその後端に行くにつれて温度低下して、この射出シリ
ンダの内径がその後端に行くにつれて熱的に収縮して小
さくならないように、この射出シリンダの温度低下する
範囲の内径が、その後端に行くにつれて拡開したテーパ
状に予め加工してあることを特徴とする。

【００１１】２） また、上記課題を解決するプランジ
ャ式射出成形機の射出装置は、射出シリンダがその後端
に行くにつれて温度低下して、この射出シリンダの内径
がその後端に行くにつれて熱的に収縮して小さくならな
いように、この射出シリンダの温度低下する範囲の内径
が、その後端に行くにつれて拡開したテーパ状に予め加
工してあり、かつ、この射出シリンダのテーパ加工が施
してある範囲のテーパ加工の起点が、後退限の位置に後
退したときの射出プランジャのプランジャヘッドの後端
位置から中間位置までの間の位置に対応することを特徴
とする。

【００１２】３）また、上記課題を解決するプランジャ
式射出成形機の射出装置は、射出シリンダの後端付近の
取付部がその後端に行くにつれて温度低下して、この取
付部の内径がその後端に行くにつれて熱的に収縮して小
さくならないように、この取付部の内径がその後端に行
くにつれて拡開したテーパ状に予め加工してあることを
特徴とする。

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に示すように、スクリュウプ
リプラ式射出成形機の射出装置１は、可塑化装置２と射
出装置３とを備え、可塑化装置２の可塑化シリンダ２０
内に形成された可塑化室１２と、射出装置３の射出シリ
ンダ３０内に形成された射出室１３とが、連通路１１に
よって連通されている。可塑化シリンダ２０の後端に
は、油圧ピストンを内蔵する逆止装置２２が接続され、
これに油圧モータ等の回転駆動装置２３が接続されてい
る。可塑化室１２に内装された可塑化スクリュウ２１の
後端が逆止装置２２の油圧ピストンに結合され、油圧ピ
ストンがさらに回転駆動装置２３の油圧モータに結合さ
れて、可塑化スクリュウ２１が可塑化シリンダ２０の中
で回転可能かつ進退可能になっている。

【００１５】射出シリンダ３０は、連結部材４２によっ
て射出駆動装置４０のフレーム４１と接続されている。
フレーム４１の中には射出油圧シリンダ３４が固定さ
れ、この中に射出ピストン３５が進退可能に取り付けら
れている。射出室１３に内装された射出プランジャ３１
が、その後端でカップリング３２によって連結棒３３に
接続され、連結棒３３が射出ピストン３５のラム３５ａ
先端に固定されて、射出プランジャ３１が射出シリンダ
３０の中で前進・後退するようになっている。

【００１６】ホッパ２４から投入された樹脂が、図示省
略した可塑化シリンダ２０のバンドヒータの熱と可塑化
スクリュウ２１の回転によって可塑化され、前方に送ら
れる。このとき逆止装置２２の作動油の油圧を開放し
て、可塑化スクリュウ２１を後退可能にしておくと、送
られる溶融樹脂の反力により可塑化スクリュウ２１が後
退して連通路１１が解放される。連通路１１を通った溶
融樹脂は射出シリンダ３０に送られ、射出プランジャ３
１を後退させる。後退する射出プランジャ３１の位置
は、リニアエンコーダ等の位置検出器３７によって計測
され、溶融樹脂の計量が行われる。計量が完了すると、
射出油圧シリンダ３４のピストン３５を前進させること
によって射出が行われる。このとき、逆止装置２２の推
力によって可塑化スクリュウ２１を前進させて、連通路
１１の閉鎖、すなわち逆止が行われている。

【００１７】図２に示すように、プランジャヘッド３１
ａの直径がプランジャ軸３１ｂの直径より僅かに大きく
なっており、プランジャヘッド３１ａとプランジャ軸３
１ｂとの間に直径差で０．２ｍｍ程度の段差部３１ｃが
形成されている。また、射出シリンダ３０の内壁３０ａ
の内径とプランジャヘッド３１ａの外径との間に直径の
差において約０．１ｍｍ程度の隙間が確保されている。
射出動作中にプランジャヘッド３１ａが射出シリンダ３
０にかじらないようにするためである。このために、射
出動作中に、極微量の溶融樹脂がプランジャヘッド３１
ａと射出シリンダ３０との隙間から漏れ出して、プラン
ジャ軸３１ｂと射出シリンダ３０との隙間に溜まる。こ
の漏出樹脂量は、樹脂の種類、成形温度によって多少異
なるが、実際には非常に微量であり、１回の射出量の
０．０３％〜０．１％程度である。そして、長時間の成
形運転の間中、溶融樹脂の漏出が繰り返され、やがて漏
出樹脂が射出シリンダ３０の中でプランジャ軸３１ｂの
周囲に堆積し後方に移動して行く。この漏出樹脂を射出
シリンダ３０の中から外へ排出する排出口が以下のよう
に備えられている。

【００１８】射出シリンダ３０の後部に、連結部材４２
の前端４２ａに嵌合する小径筒部３０ｂが、射出シリン
ダ３０の取付部として形成されており、射出シリンダ３
０が断熱部材４３を介して連結部材４２と同芯に固定さ
れている。この小径筒部３０ｂには、射出シリンダ３０
の内壁３０ａの延長上に、後述するようなテーパ状に拡
開する円筒孔が形成されており、漏出樹脂は、この円筒
孔の後端から排出される。それでこの円筒孔の後端が、
樹脂排出口３０ｄとして、連結部材４２の筒体部の下面
に開けられた落下口４２ｂの上方に位置するように構成
されている。また連結部材４２の上面には、落下口４２
ｂに略同一形状の開口４２ｃを備えている。

【００１９】射出シリンダ３０はバンドヒータ３８によ
って温度制御されているが、小径筒部３０ｂは温度制御
されていない。さらにまた、小径筒部３０ｂは断熱部材
４３によって射出シリンダ３０から熱的に離隔され、か
つ連結部材４２に熱を奪われている。このため、小径筒
部３０ｂではその後端に行くにつれて温度が低下してい
る。一方、射出シリンダ３０は、従来、全体が同一の温
度の下でその内径が同一寸法に加工されている。従っ
て、実際の成形運転中に上記のように温度低下している
場合には、温度低下に伴う熱膨張量の違いによって、小
径筒部３０ｂの円筒孔の内径が後端に行くにつれて小さ
くなる。このような現象は、射出プランジャ３１の軸径
が大きい大型射出成形機において、特に顕著になる。

【００２０】この発明は、後端に行くほど温度低下する
範囲のシリンダ３０の内径、例えば、小径筒部３０ｂの
部分の円筒孔の内径を、予め次に説明するように加工し
ておくことを提案するものである。

【００２１】図３において、横軸が射出シリンダ３０の
先端からの位置を示し、縦軸がその位置に対応する射出
シリンダ３０の温度、加工時の射出シリンダの内径、成
形運転時の射出シリンダの内径を示している。位置Ａお
よびＢは、図２の小径筒部３０ｂの前端および後端にお
よそ対応する位置である。従来、射出シリンダを機械加
工するとき、加工時の内径を示すグラフのように、全体
が同一温度にある状態でその円筒孔の内径を同一の直径
に加工していた。しかし、本発明では、小径筒部３０ｂ
に対応するＡ−Ｂの範囲の円筒孔の内径を、後端に行く
につれて拡開したテーパ状になるように予め加工する。
このテーパ状に加工するための拡大代は、射出シリンダ
の内径、外径の寸法、射出シリンダ３０の材料固有の熱
膨張係数、および、成形機において予め実験的に求めた
温度低下の幅から材料力学的に算出したもので、この拡
大代を下回らないように加工する。勿論、実験的に試行
を繰り返して、拡大代の適正値を求めても良い。

【００２２】こうすることによって、成形時の内径を示
すグラフのように、小径筒部３０ｂが温度低下しても、
その内径が従来の射出シリンダのようにすぼまることが
ないから、劣化した漏出樹脂が射出シリンダ３０とプラ
ンジャ軸３１ｂとの隙間に詰まることがない。それで劣
化樹脂は排出口３０ｄから順次排出され、落下口４２ｂ
から自然に落下する。射出プランジャ３１の軸径が大き
い大型射出成形機において、特に効果があるものであ
る。

【００２３】射出シリンダ３０の上記テーパ加工される
範囲の内側円筒面のテーパ加工の起点を、後退限まで後
退したときのプランジャヘッド３１ａの後端位置から中
間位置までの間の位置に対応するようにすることができ
る。こうすることによって、次に説明するような問題が
発生しないようにすることができる。

【００２４】一般に、射出プランジャ３１が進退動作す
る範囲において射出シリンダ３０の内径が拡開している
場合には、射出プランジャ３１が偏心して移動し、プラ
ンジャヘッド３１ａより後方に在った劣化した漏出樹脂
が、射出室１３側に戻って成形品に混入する問題が発生
する。一方この発明では、実際の運転において、バンド
ヒータ３８の設定温度によっては射出シリンダ３０の温
度低下の幅が予めの見込みより小さくなり、上記のよう
にテーパ加工された範囲の射出シリンダ３０の内径が、
後端に行くにつれて若干拡開したテーパ状になる場合が
ある。そこで、図２に示すように、後退限にある射出プ
ランジャ３０の後端位置、すなわち段差部３１ｃと射出
シリンダ３０の位置Ａとをおよそ一致させるように、あ
るいは、少なくともプランジャヘッド３１ａの中間位置
が位置Ａより後退することがないように構成する。こう
することによって、このテーパ状に加工された範囲が射
出プランジャ３１の進退動作する範囲に重複しないよう
にすることができるから、上記の問題が発生する恐れが
なくなる。

【００２５】また、図４に示すように、射出シリンダ３
０の小径筒部３０ｂを短く構成し、その後端に射出シリ
ンダ内壁３０ａの内径より大きい内径の円筒段部３０ｅ
を形成するとともに、後退限まで後退したプランジャヘ
ッド３１ａの後端３１ｃの位置が円筒段部３０ｅの直近
に位置するようにすることもできる。このようにするこ
とによって、小径筒部３０ｂでの温度低下が最小限に押
さえられるから、小径筒部３０ｂの内径の収縮量が僅少
であるのみならず、その内径の縮小する範囲が短いか
ら、ここで樹脂が詰まることがない。円筒段部３０ｅへ
排出された樹脂は、紛状または断片状になって、順次後
方に押し出され、やがて落下口４２ｂから落下する。

【００２６】

【００２７】

【発明の効果】以上、この発明によれば、劣化した漏出
樹脂が射出シリンダとプランジャ軸との隙間で詰まるこ
となく、確実に射出シリンダ後端の排出口から排出され
るので、確実に落下口から落下する。

【００２８】また、射出シリンダのテーパ加工する範囲
を、射出プランジャの進退動作する範囲と重複させない
ようにすることによって、プランジャヘッドより後方に
在った劣化した漏出樹脂が射出室側に戻って成形品に混
入する恐れをなくすることができる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るプランジャ式射出成形機の射出
装置を一部断面で示す全体図。

【図２】排出口周りの詳細図。

【図３】射出シリンダ後部のシリンダ内径の加工、およ
び内径の熱変化を示すグラフ。

【図４】この発明の他の実施例に係るプランジャ式射出
成形機の射出装置を一部断面で示す全体図。

【符号の説明】

１：射出装置 ３０：射出シリンダ ３０ｂ：射出シリンダの取付部（小径筒部） ３０ｄ：排出口 ３０ｅ：円筒段部 ３１：射出プランジャ ３１ａ：プランジャヘッド ３１ｂ：プランジャ軸 ３１ｃ：プランジャヘッド後端（段差部） ３２：カップリング ４３：断熱部材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出プランジャによって射出室の溶融樹
   脂を射出するプランジャ式射出成形機の射出装置におい
   て、射出シリンダが後端に行くにつれて温度低下して、
   該射出シリンダの内径が該後端に行くにつれて熱的に収
   縮して小さくならないように、温度低下する範囲の該射
   出シリンダの内径が、前記後端に行くにつれて拡開した
   テーパ状に予め加工してあることを特徴とするプランジ
   ャ式射出成形機の射出装置。
2. 【請求項２】 射出プランジャによって射出室の溶融樹
   脂を射出するプランジャ式射出成形機の射出装置におい
   て、射出シリンダが後端に行くにつれて温度低下して、
   該射出シリンダの内径が該後端に行くにつれて熱的に収
   縮して小さくならないように、温度低下する範囲の該射
   出シリンダの内径が、前記後端に行くにつれて拡開した
   テーパ状に予め加工してあり、かつ、該射出シリンダの
   テーパ加工が施してある範囲の該テーパ加工の起点が、
   後退限の位置に後退したときの前記射出プランジャのプ
   ランジャヘッドの後端位置から中間位置までの間の位置
   に対応することを特徴とするプランジャ式射出成形機の
   射出装置。
3. 【請求項３】 射出プランジャによって射出室の溶融樹
   脂を射出するプランジャ式射出成形機の射出装置におい
   て、射出シリンダの後端付近の取付部が該後端に行くに
   つれて温度低下して、該取付部の内径が該後端に行くに
   つれて熱的に収縮して小さくならないように、前記取付
   部の内径が、該後端に行くにつれて拡開したテーパ状に
   予め加工してあることを特徴とするプランジャ式射出成
   形機の射出装置。