JP3420097B2 - スクリュ式射出成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出充填される樹
脂量にばらつきがなく超精密成形を実現できるスクリュ
式射出成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密成形ができる従来のスクリュ式射出
成形装置の一例について説明する。

【０００３】図５に示すように、先端にシリンダヘッド
１０４が複数のボルト１１７等の固着手段によって着脱
自在に固着された加熱シリンダ１０１と、加熱シリンダ
１０１内に回転自在かつ軸方向へ進退自在に配設された
スクリュ１０２と、シリンダヘッド１０４の先端に配設
された射出ノズル１０５を備え、加熱シリンダ１０１お
よびシリンダヘッド１０４の外壁面にはバンドヒータ１
１８等からなる加熱手段が配設されている。

【０００４】シリンダヘッド１０４の筒状部１０４ｂ内
には、トーピード１０７が軸方向へ摺動自在に配設され
ており、このトーピード１０７は、シリンダヘッド１０
４に突設された支持部材１０９に枢軸１０９ａを介して
枢着されたレバー１１０およびレバー１１０を矢印方向
および反矢印方向へ回動させるためのロッド１１５を有
する直動アクチュエータ１１１等からなるトーピード用
直線駆動手段１１６によって軸方向へ進退される。

【０００５】トーピード１０７は、スクリュ１０２と同
径のスクリュヘッド１０３が周方向および軸方向へ摺動
自在に嵌挿された軸方向へ貫通する貫通孔１０７ｂと、
円錐状の先端面における貫通孔１０７ｂの開口部周縁を
とり囲む部位に突設されたシール部１０７ｃと、外壁面
に周方向へ互いに間隔をおいて形成された複数の軸方向
へ延在する外壁溝１０８ａと、円錐状の後端面に形成さ
れた外壁溝１０８ａに対応する複数の後端溝１０８ｂを
有する。

【０００６】この従来のスクリュ式射出成形装置は、可
塑化工程時にはトーピード１０７が後退され、シール部
１０７ｃとシリンダヘッド１０４の円錐状の内壁面１０
４ａとが離間して間隙Ｓ₀ が生じ、溶融樹脂がスクリュ
溝１０２ａ側から後端溝１０８ｂおよび外壁溝１０８ａ
を通してリザーバ１０６へ流れ計量が行なわれる。そし
て可塑化終了時にはトーピード１０７が前進され、シー
ル部１０７ｃが内壁面１０４ａに当接されることによ
り、射出・保圧時における溶融樹脂の逆流が防止され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
トーピード用直線駆動手段１１６の作用力によってトー
ピード１０７のシール部１０７ｃをシリンダヘッド１０
４の円錐状の内壁面１０４ａに押し付けることにより、
リザーバ１０６内の溶融樹脂が外壁溝１０８ａへ逆流す
るのを防止している。つまり、トーピード１０７のシー
ル部１０７ｃをシリンダヘッドの内壁面１０４ａに押し
付ける力はトーピード用直線駆動手段１１６のみによっ
て与えられている。このため、前記押し付ける力が低い
場合、射出・保圧時におけるリザーバ１０６内の溶融樹
脂の圧力によりトーピード１０７が後退し、トーピード
１０７のシール部１０７ｃとシリンダヘッドの内壁面１
０４ａとの間に隙間が生じ、該隙間を通してトーピード
１０７の外壁溝１０８ａへ溶融樹脂が逆流して射出ノズ
ル１０５を介して金型キャビティへ射出される溶融樹脂
量が変動するおそれがある。

【０００８】また、スクリュ１０２の前後進退の移動量
は、成形条件によって大小に設定されるが、スクリュ溝
１０２ａがトーピード１０７の貫通孔１０７ｂの後端溝
１０８ｂよりも後方に移動しないようなスクリュ１０２
の移動量で成形を行なう場合、前記スクリュ溝１０２ａ
は、常に貫通孔１０７ｂ内で前後に移動する。この場合
には、前記スクリュ溝１０２ａ内の溶融樹脂は、後端溝
１０８ｂを通って外壁溝１０８ａおよび隙間Ｓ₀ を通っ
てリザーバ１０６内に移動することができない。すなわ
ち、スクリュ溝１０２ａ内の溶融樹脂は運転中に排出さ
れることがない。そうすると、該スクリュ溝１０２ａの
溶融樹脂は、熱分解、熱劣化し、樹脂の変色や焼けなど
の不良を起すことになる。その結果、成形品の品質にば
らつきや不良が発生するという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、射出・保圧時における
溶融樹脂の逆流を確実に防止することができるととも
に、溶融樹脂滞留部の少ないスクリュ式射出成形装置を
実現することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のスクリュ式射出成形装置は、先端部にシリン
ダヘッドが着脱自在に固着された加熱シリンダと、前記
シリンダヘッドおよび前記加熱シリンダをそれぞれ加熱
するための加熱手段と、前記加熱シリンダ内に回転自在
および軸方向へ進退自在に配設されたスクリュと、前記
スクリュの先端部に一体的に設けられたスクリュ溝の最
前部の底面外径とほぼ同じ外径を有するスクリュヘッド
と、前記シリンダヘッド内に軸方向へ摺動自在に配設さ
れた先端面が円錐状のトーピードと、前記トーピードを
軸方向へ進退させるためのトーピード用直線駆動手段を
備えたスクリュ式射出成形装置であって、前記トーピー
ドは、前記スクリュヘッドが周方向および軸方向へ摺動
自在に嵌挿された後端側の大径部並びに先端側の小径部
からなるとともに両者の連通部における段差による受圧
部を有する軸方向へ貫通したリザーバと、前記円錐状の
先端面における前記小径部の開口部周縁をとり囲む部位
に設けられたシール部と、外壁面に周方向へ互いに間隔
をおいて形成された複数の軸方向へ延在する外壁溝を備
え、前記トーピードを後退させて前記シリンダヘッドの
円錐状の内壁面から前記シール部を離間させたときに前
記リザーバと前記スクリュの先端部における前記スクリ
ュ溝とが連通されるように構成されており、しかも、前
記トーピード用直線駆動手段による前記トーピードを前
進させて前記シリンダヘッドの円錐状の内壁面に前記シ
ール部を押し付ける押圧力に加えて、射出・保圧時に前
記受圧部にかかる溶融樹脂圧力に起因する前記シリンダ
ヘッドの円錐状の内壁面に前記シール部を押し付ける押
圧力がかかるように構成されていることを特徴とするも
のである。

【００１１】また、外壁溝が、螺旋状に形成されている
ものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。

【００１３】図１ないし図３に示すように、本実施の形
態によるスクリュ式射出成形装置は、先端にシリンダヘ
ッド４が複数のボルト１７等の固着手段によって着脱自
在に固着された加熱シリンダ１と、シリンダヘッド４お
よび加熱シリンダ１をそれぞれ加熱するための加熱手段
である両者の外壁面に設けられたバンドヒータ１８と、
加熱シリンダ１内に回転自在かつ軸方向へ移動自在に配
設されたスクリュ２と、シリンダヘッド４の先端に配設
された射出ノズル５と、シリンダヘッド４の筒状部４ｂ
内に軸方向へ摺動自在に配設されたトーピード７とトー
ピード７を軸方向へ進退させるためのトーピード用直線
駆動手段１６を備えている。

【００１４】トーピード７は、スクリュヘッド３が周方
向および軸方向へ摺動自在に嵌挿された後端側の大径部
６ａ並びに先端側の小径部６ｂからなるとともに両者の
連通部における段差による受圧部７ｂを有する軸方向へ
貫通するリザーバ６と、円錐状の先端面における小径部
６ｂの開口部周縁をとり囲む部位に設けられたシール部
７ｃを有し、シール部７ｃをとり囲む外周側の部位に
は、シール部７ｃがシリンダヘッド４の円錐状の内壁面
４ａに当接されたときに隙間が生じる流路形成面が設け
られている。また、トーピード７の外壁面には周方向へ
互いに間隔をおいて複数の軸方向へ延在する外壁溝８ａ
が形成されており、各外壁溝８ａの先端側は前記流路形
成面７ａに開放されているとともに後端側はトーピード
７の円錐状の後端面に設けられた後端溝８ｂによってス
クリュ２の先端部におけるスクリュ溝２ａに連通されて
いる。ただし、前記流路形成面７ａに開放されていると
ともに、後端側はトーピード７の円錐状の後端面に設け
られた後端溝８ｂによってスクリュ２の先端部における
スクリュ溝２ａに連通されるということが満たされれ
ば、トーピード７の外壁面に形成される外壁溝は、直線
状に限らず螺旋状やその他如何なる形状のものであって
もよい。

【００１５】さらに、トーピード７の外壁面の中の前記
外壁溝８ａを避けた適宜部位に後述するトーピード用直
線駆動手段１６のレバー１０の一端側が挿入される係合
穴８ｃが形成されている。

【００１６】ここで、トーピード用直線駆動手段１６の
一例について説明する。

【００１７】図１および図２に示すように、レバー１０
は、シリンダヘッド４に突設された支持部材９に枢軸９
ａを介して回動自在に枢着されたものであって、その一
端側がトーピード７の係合穴８ｃ内に挿入されており、
他端側は加熱シリンダ１の外壁に固着されたブラケット
１４にピン１３を介して回動自在に枢着された直動アク
チュエータ１１によって伸縮されるロッド１５にピン１
２を介して連結されている。このため、直動アクチュエ
ータ１１をロッド１５を突き出す方向へ作動させると図
１に示す矢印方向へレバー１０が回動してトーピード７
が後退し、逆にロッド１５を引き込む方向へ作動させる
とレバー１０が図２に示す矢印方向へ回動してトーピー
ド７が前進する。

【００１８】なお、トーピード７の前進または後退によ
る移動距離は０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度であるため、直動
アクチュエータ１１のサイズは小さくてよい。

【００１９】次に、動作について説明する。

【００２０】可塑化工程時においては、図１に示すよう
に、直動アクチュエータ１１をロッド１５を突き出す方
向へ作動させてレバー１０を矢印方向へ回動させること
によってトーピード７を後退させ、トーピード７の先端
面におけるシール部７ｃをシリンダヘッド４の円錐状の
内壁面４ａから離間させることで、スクリュ溝２ａとリ
ザーバ６とを後端溝８ｂ、外壁溝８ａおよび間隙Ｓを介
して連通させておき、スクリュ２を回転させる。

【００２１】ついで、図示しないホッパから樹脂を投入
すると、投入された樹脂は、回転するスクリュ２によっ
て前方へ移送される間に混練・溶融されて順次後端溝８
ｂ、外壁溝８ａ、間隙Ｓを通してリザーバ６に貯留され
て行き、リザーバ６に貯留された溶融樹脂の増加にとも
ない樹脂圧力によってスクリュ２が回転しつつ後退し、
リザーバ６に貯留された溶融樹脂が予め設定された所定
量に達したらスクリュ２が停止される。

【００２２】このとき、スクリュ２が停止すると同時
に、直動アクチュエータ１１をロッド１５を引き込む方
向へ作動させてレバー１０を矢印方向へ回動させること
でトーピード７を前進させ、トーピード７の先端面にお
けるシール部７ｃをシリンダヘッド４の円錐状の内壁面
４ａに当接させる。つまり樹脂流路を閉鎖する。この結
果、可塑化工程終了と同時に、リザーバ６に貯留された
溶融樹脂の外壁溝８ａおよびスクリュ溝２ａに向かう流
路が閉鎖される。この場合、射出・保圧工程が開始され
るまでの間に、スクリュ溝２ａからリザーバ６に向かっ
て溶融樹脂が流入することがないので、射出・保圧工程
開始直前のリザーバ６内の樹脂密度の安定性が維持され
る。

【００２３】射出・保圧時においては、図２に示すよう
に、トーピード７の先端面におけるシール部７ｃとシリ
ンダヘッド４の円錐状の内壁面４ａとが当接した状態
で、スクリュ２を前進させてリザーバ６に貯留された溶
融樹脂を射出ノズル５を介して図示しない型締された金
型のキャビティ内へ射出充填する。

【００２４】この場合、リザーバ６内の溶融樹脂の圧力
を受圧部７ｂで受けてトーピード７を前進させる方向の
力が加えられるため、トーピード７のシール部７ｃをシ
リンダヘッド４の円錐状の内壁面４ａに押し付ける押圧
力はトーピード用直線駆動手段１６による作用力にこの
受圧部７ｂで受ける溶融樹脂の圧力による押圧力を加え
たものとなり、リザーバ６側からスクリュ２側への溶融
樹脂の逆流は確実に防止される。

【００２５】次に、可塑化工程時において、トーピード
７の後端溝８ｂとスクリュ２の先端部におけるスクリュ
溝２ａとの相対的位置が一定になるように可塑化する場
合の動作について説明する。

【００２６】 図４の（ａ）は射出・保圧工程の完了
時における状態を示し、射出・保圧工程が完了すると、
まずレバー１０を図４の（ｂ）に示すように矢印方向へ
回動させてトーピード７を後退させることで、トーピー
ド７のシール部７ｃをシリンダヘッド４の円錐状の内壁
面４ａから離間させて樹脂流路を開き、他方、スクリュ
２を所定の位置へ後退させておく。

【００２７】 上記の工程ののち、可塑化工程に移
行するが、スクリュ２は図４の（ｃ）に示すように、軸
方向には前記所定の位置に停止した状態で回転し、回転
するスクリュ２によって混練・溶融された溶融樹脂は順
次トーピード７の後端溝８ｂ、外壁溝８ａおよび間隙Ｓ
を通りリザーバ６に貯留される。リザーバ６に貯留され
た溶融樹脂の量が所定量に達したら、図４の（ｄ）に示
すように、レバー１０を矢印方向へ回動させることによ
ってトーピード７を前進させてそのシール部７ｃをシリ
ンダヘッド４の円錐状の内壁面４ａに当接させたのち、
スクリュ２の回転を止める。

【００２８】 次に、図４の（ｄ）の状態で、スクリ
ュ２を前進させることによって、射出ノズル５を介して
図示しない型締された金型のキャビティ内へリザーバ６
に貯留された溶融樹脂を射出充填する。

【００２９】この場合、リザーバ６内の溶融樹脂の圧力
を受圧部７ｂで受けてトーピード７を前進させる方向の
力が加えられるため、トーピード７のシール部７ｃをシ
リンダヘッド４の円錐状の内壁面４ａに押し付ける押圧
力はトーピード用直線駆動手段１６による作用力にこの
受圧部７ｂで受ける溶融樹脂の圧力による押圧力を加え
たものとなり、リザーバ６側からスクリュ２側への溶融
樹脂の逆流は確実に防止される。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載するような効果を奏する。

【００３１】射出・保圧工程中におけるリザーバからス
クリュ溝へ向かう溶融樹脂の逆流が確実に防止できると
ともに、溶融樹脂の滞留部分が少なくなる。

【００３２】また、可塑化工程時において、トーピード
の外壁面に形成された外壁溝のみを通してリザーバへ溶
融樹脂が薄い層となって流れるため、外壁溝を通過する
溶融樹脂の状態を緻密に制御することができ、ひいては
リザーバに貯留された溶融樹脂の状態が均一なものとな
る。

【００３３】さらに、可塑化工程を終了した時点から、
射出・保圧工程が開始されるまでの間に、スクリュ溝か
らリザーバに向かって溶融樹脂が流入することがないの
で、射出・保圧工程開始直前のリザーバ内の樹脂密度が
安定化される。

【００３４】これらの結果、成形品の品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態によるスクリュ式射出成形装置を
示し、可塑化工程時における主要部の模式部分断面図で
ある。

【図２】図１に示すスクリュ式射出成形装置の射出・保
圧工程時における主要部の模式部分断面図である。

【図３】本発明のスクリュ式射出成形装置におけるトー
ピードの一例を示す平面図である。

【図４】図１に示すスクリュ式射出成形装置において、
スクリュ溝とトーピードの後端溝との相対位置を変化さ
せないで可塑化工程を行なう場合の説明図である。

【図５】従来のスクリュ式射出成形装置の一例を示し、
可塑化工程時における主要部の一模式部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダ ２ スクリュ ２ａ スクリュ溝 ３ スクリュヘッド ４ シリンダヘッド ４ａ 円錐状の内壁面 ４ｂ 筒状部 ４ｃ ボルト用穴 ５ 射出ノズル ６ リザーバ ６ａ 大径部 ６ｂ 小径部 ７ トーピード ７ａ 流路形成面 ７ｂ 受圧部 ７ｃ シール部 ８ａ 外壁溝 ８ｂ 後端溝 ８ｃ 係合穴 ９ 支持部材 ９ａ 枢軸 １０ レバー １１ 直動アクチュエータ １２ ピン １５ ロッド １６ トーピード用直線駆動手段 １７ ボルト １８ バンドヒータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部にシリンダヘッド（４）が着脱自
   在に固着された加熱シリンダ（１）と、前記シリンダヘ
   ッドおよび前記加熱シリンダをそれぞれ加熱するための
   加熱手段（１８）と、前記加熱シリンダ内に回転自在お
   よび軸方向へ進退自在に配設されたスクリュ（２）と、
   前記スクリュの先端部に一体的に設けられたスクリュ溝
   （２ａ）の最前部の底面外径とほぼ同じ外径を有するス
   クリュヘッド（３）と、前記シリンダヘッド内に軸方向
   へ摺動自在に配設された先端面が円錐状のトーピード
   （７）と、前記トーピードを軸方向へ進退させるための
   トーピード用直線駆動手段（１６）を備えたスクリュ式
   射出成形装置であって、 前記トーピードは、前記スクリュヘッドが周方向および
   軸方向へ摺動自在に嵌挿された後端側の大径部（６ａ）
   並びに先端側の小径部（６ｂ）からなるとともに両者の
   連通部における段差による受圧部（７ｂ）を有する軸方
   向へ貫通したリザーバ（６）と、前記円錐状の先端面に
   おける前記小径部の開口部周縁をとり囲む部位に設けら
   れたシール部（７ｃ）と、外壁面に周方向へ互いに間隔
   をおいて形成された複数の軸方向へ延在する外壁溝（８
   ａ）を備え、前記トーピードを後退させて前記シリンダ
   ヘッドの円錐状の内壁面（４ａ）から前記シール部を離
   間させたときに前記リザーバと前記スクリュの先端部に
   おける前記スクリュ溝とが連通されるように構成されて
   おり、しかも、前記トーピード用直線駆動手段による前
   記トーピードを前進させて前記シリンダヘッドの円錐状
   の内壁面に前記シール部を押し付ける押圧力に加えて、
   射出・保圧時に前記受圧部にかかる溶融樹脂圧力に起因
   する前記シリンダヘッドの円錐状の内壁面に前記シール
   部を押し付ける押圧力がかかるように構成されているこ
   とを特徴とするスクリュ式射出成形装置。
2. 【請求項２】 外壁溝が、螺旋状に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載のスクリュ式射出成形装置。