JP3483748B2 - プリプラ式射出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリプラ式射出装
置に係り、特に、射出部から可塑化部への溶融樹脂の逆
流を防止するとともに射出室での溶融樹脂の滞留をなく
すように改良したプリプラ式射出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機の射出装置には、大きく分け
てインライン式射出装置と、プリプラ式射出装置があ
る。インライン式射出装置は、樹脂材料の溶融をスクリ
ュで行い、このスクリュが前進して溶融樹脂を射出す
る。プリプラ式射出装置では、樹脂を溶融する可塑化部
と、射出部とが独立に設けられており、可塑化部で溶融
した樹脂を射出部の射出室に送って、射出プランジャに
より射出するようになっている。

【０００３】プリプラ式射出装置は、スクリュとは別個
にプランジャの直径およびストロークを変えることがで
きるので、インライン式射出装置に較べて、射出容量や
射出圧力を大きくとることができる利点がある。他方、
樹脂の溶融と射出を加熱シリンダ内で同軸上で実施でき
るインライン式は樹脂の滞留が少ないのに対して、可塑
化部と射出部が別々のプリプラ式は、もともと構造的に
溶融樹脂の滞留が生じ易い。このため、プリプラ式射出
装置では、溶融樹脂の滞留を少なくするための種々の改
良が加えられている。図７は、特開平６−２３７９６号
公報に記載されている従来のプリプラ式射出装置におけ
る射出部を示す。射出部２は、射出シリンダ１０を有し
ており、この射出シリンダ１０には、プランジャ１２が
嵌挿される。射出室１４は、射出シリンダ１０において
プランジャ１２の前方に形成される。この射出室１４に
は、可塑化部で溶融された溶融樹脂が樹脂通路１５を通
って供給される。また、射出室１４の前方には、射出通
路１６が開口している。射出室１４では、計量工程で射
出プランジャ１２が後退しながら溶融樹脂が蓄えられ
（図７（ｂ））、射出工程では、射出プランジャ１２が
前進して射出室１４に蓄積された溶融樹脂を射出通路１
６を通して図示しない射出ノズルを介して金型に射出す
る（図７（ａ））。

【０００４】このようなプリプラ式射出装置では、溶融
樹脂は、図７（ｂ）に矢印で示すように樹脂通路１５か
ら射出室１４に流入する。したがって、射出通路１６を
間において樹脂通路１５の開口と反対側の隅の部分Ａ
は、樹脂が滞留しやすい。図７（ａ）の射出工程で、射
出プランジャ１２が前進しても、この隅の部分Ａの樹脂
は、射出されないまま残り易い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】滞留との関連で射出室
１４内の溶融樹脂を動態的に着目すると、樹脂通路１５
が射出室１４の前方に開口しているために、射出室１４
に蓄積される樹脂の流入の時間的前後からいえば、射出
プランジャ１２から遠いほど後から流入した樹脂であ
る。したがって、射出プランジャ１２が前進すると、後
から射出室１４に入った溶融樹脂から先に金型内に射出
されていくことになる。

【０００６】射出成形における溶融樹脂の均質性には、
溶融樹脂の可塑化されてから射出されるまでの履歴（以
下、熱履歴という）が影響することが知られている。毎
回の射出工程でいつも均質な溶融樹脂が射出されるよう
になるためには、射出室１４に蓄積される溶融樹脂全体
として熱履歴にばらつきがなく、同じようになる必要が
ある。

【０００７】ところが、前記のように後から射出室１４
に入った新しい溶融樹脂から先に射出され（つまり、こ
の部分の樹脂の熱履歴は小さい）、最も古い溶融樹脂は
最後に射出される（この部分の熱履歴は大きい）。この
ように熱履歴に常にばらつきのある溶融樹脂が射出され
る。

【０００８】この熱履歴のばらつきは、また、熱履歴が
大きい樹脂ほど射出室１４内に留まる時間が長くなるの
を意味する。すなわち、本来的に溶融樹脂の滞留し易い
熱履歴の分布になっている。

【０００９】また、射出工程では、樹脂通路１５から図
示されない可塑化部に溶融樹脂が逆流しないように、逆
止弁などの逆流防止機構を別途に設ける必要があった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、熱履歴が全体として均一となる
ように、先に射出室に入った古い溶融樹脂から順次先に
射出できるようにして、射出室の溶融樹脂の滞留を防止
するとともに、併せて可塑化部への逆流防止を同時に簡
易にできるようにしたプリプラ式射出装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、加熱シリンダ内でスクリュを回転させ
て樹脂原料を可塑化する可塑化部と、射出シリンダ内で
射出プランジャ前方に形成される射出室に可塑化部から
送られる溶融樹脂を溜め、この溶融樹脂を前記射出プラ
ンジャの前進によりノズルから金型内に射出する射出部
とを独立に設けてなるプリプラ式射出装置において、可
塑化した溶融樹脂の吐出通路を前記スクリュの先端部に
形成し、前記吐出通路の吐出口を前記スクリュの軸中心
側から半径方向に向かって外周面に開口するように形成
し、前記射出シリンダへ溶融樹脂を導く樹脂通路をスク
リュの回転に伴って間欠的に前記吐出口と連通するよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１２】この発明によれば、吐出通路の吐出口が閉
鎖される位置にスクリュを停止することで、射出工程で
は、射出室内の溶融樹脂が加熱シリンダ内に逆流しない
ようにすることができる。

【００１３】本発明の好適な実施形態によれば、前記ス
クリュの先端部の外周面に開口した吐出口に対応する加
熱シリンダの内径寸法が、前記樹脂通路の入口部周辺で
部分的に他の部分よりも大口径になるように構成され
る。また、射出工程では、前記吐出口と樹脂通路とが連
通しない回転角位置にスクリュを停止し、前記吐出口が
閉鎖される。

【００１４】また、本発明は、前記の構成においてさら
に、前記樹脂通路に連通する長溝を前記射出シリンダの
内周部に軸方向に形成し、前記射出プランジャの先端部
に、溶融樹脂が溜まる射出室を形成しかつ射出工程完了
から計量工程完了時にわたって前記長溝と重なり合う通
路穴を有する円筒部を設け、前記円筒部に摺動自在に内
嵌する軸部をノズルに設けたことを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、射出プランジャの後退
にしたがってその位置が後に移動していく通路穴から射
出室に導かれる。この通路穴の移動結果、射出室に蓄積
される溶融樹脂の熱履歴は、ノズル側から射出プランジ
ャ側に向かって徐々に小さくなるので、先に入った樹脂
からから先に金型内に射出される。

【００１６】前記通路穴は、計量工程開始時に前記長溝
の前端部に一致する位置でかつ前記円筒部の後端部に形
成されていることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるプリプラ式射
出装置の一実施形態について、添付の図面を参照して説
明する。図１は、本実施の形態によるプリプラ式射出装
置の構成を示す縦断面図である。２０は、樹脂原料を可
塑化する可塑化部の全体を示し、２２は、溶融樹脂を図
示しない金型内に射出する射出部の全体を示す。

【００１８】可塑化部２０の備える加熱シリンダ２３の
内部には、スクリュ２４が挿入されている。図示しない
ホッパから加熱シリンダ２３内に投入された樹脂原料
は、このスクリュ２４が回転して可塑化させられる。加
熱シリンダ２３の先端部の連結部２３ａは、射出部２２
の備える射出シリンダ２５の側面部に接合されている。
この可塑化部２０と射出部２２との連結部の内部には、
樹脂通路２６が形成されている。

【００１９】他方、スクリュ２４の先端部は、外径の絞
られたくびれ部２７から先に円柱部２８が形成されてい
る。くびれ部２７の外周面と加熱シリンダ２３の内周面
とによってスクリュ２４で可塑化された溶融樹脂がたま
る樹脂たまり部２９が形成されている。溶融樹脂は、こ
の樹脂たまり部２９から吐出通路３０を通って樹脂通路
２６に吐出される。この吐出通路３０の吐出口３０ａ
は、スクリュ２４の軸中心側線から半径方向に向かって
外周面に開口するもので、この実施形態では、吐出通路
３０は、その途中で大きく半径方向外側に折れ曲がり、
これにより円柱部２８の外周面で開口するようになって
いる。

【００２０】図４は、吐出通路３０の吐出口３０ａと樹
脂通路２６の入口部２６ａとの位置関係を示す図で、図
４（ａ）は図２におけるＡ−Ａ矢視断面を、図４（ｂ）
は図３におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。樹脂通
路２６の入口部２６ａの周辺では、加熱シリンダ２３の
内径寸法が他の部分よりも大きくなっており、これによ
り入口部２６ａは、スクリュ２４の円柱部２８との間で
弓形を呈するような偏心した空間として加熱シリンダ２
３の内周面の一部に開口するようになっている。そし
て、スクリュ２４が回転すると、所定の回転角の範囲で
吐出口３０ａと樹脂通路２６の入口部２６ａが重なり合
うことができる。

【００２１】この樹脂通路２６の下流は、リング状の溝
３１を介して射出シリンダ２５の側部に樹脂供給口３２
として開口している。溶融樹脂はスクリュ２４の回転と
ともに、この樹脂通路２６の樹脂供給口３２を通って射
出シリンダ２５内に供給されるようになっている。この
ように射出シリンダ２５にその側部から溶融樹脂を供給
する構造とすることにより、可塑化部２０と金型との接
近性が良好になり、干渉しにくい構造となる。

【００２２】次に、射出部２２の構成について説明す
る。射出部２２の射出シリンダ２５には、射出プランジ
ャ３４が進退自在に挿入されている。この射出プランジ
ャ３４は、図示しない射出用のサーボモータを駆動源と
して、射出シリンダ２５内を前進および後退する。サー
ボモータの回転力は、タイミングベルト、プーリからな
る図示されない伝達機構を介してボールねじ軸３５に伝
達される。このボールねじ軸３５には、ナット３６が螺
合していて、ボールねじ軸３５の回転運動がナット３６
を介して射出プランジャ３４の直線運動に変換されるよ
うに構成されている。このナット３６は、カップリング
３７、ロードセル３８を介して射出プランジャ３４のロ
ッド部３９の末端と連結されている。計量工程内には、
後退する射出プランジャ３４に付加する背圧力をこのロ
ードセル３８により検出し、背圧が設定値になるよう
に、サーボモータの回転トルクの大きさが制御されるよ
うになっている。

【００２３】射出シリンダ２５の前端部には、ノズル４
０が取り付けられており、ノズルタッチのために射出部
２２全体が前進したときに、ノズル４０は図示しない金
型に接触するようになっている。このノズル４０の射出
プランジャ３４側は、軸部４１が一体構造で同軸に延び
ている。ノズル４０の射出通路４２は、軸部４１を同心
的に貫いて形成されている。この軸部４１は射出シリン
ダ２５の内径よりも小さな外径もっていて、射出シリン
ダ２５に挿入された状態では、射出シリンダ２５の内周
面と軸部４１の外周面との間に所定の大きさの隙間が形
成されるようになっている。

【００２４】次に、図５は、射出プランジャ３４がノズ
ル４０の軸部４１に嵌合している状態を示す。前記射出
プランジャ３４の前端部には、同径の円筒部４３が一体
形成されている。この円筒部４３は、射出プランジャ３
４により射出する溶融樹脂が溜まる射出室４４を形成す
るようになっている。また、この円筒部４３は、その外
径は射出シリンダ２５の内径と対応し、その内径はノズ
ル４０の軸部４１の外径に対応している。したがって、
円筒部４３を含む射出プランジャ３４は、射出シリンダ
２５を摺動するとともに、軸部４１に摺動自在に外嵌す
るようになっている。

【００２５】次に、射出室４４に溶融樹脂を導く通路に
ついて説明する。射出シリンダ２５の内周部には、複数
の長溝４５が形成されている。この実施の形態では、長
溝４５は射出シリンダ２５の中心に関して対称に２ヶ所
形成されている。この長溝４５は、射出シリンダ２５の
軸方向に沿って所定の長さを有する溝で、その長さは射
出プランジャ３４のストロークにほぼ対応している。ま
た、この長溝４５の後端部は、樹脂供給口３２と重なり
合うような位置に設けられている。

【００２６】他方、射出プランジャ３４において、円筒
部４３の後端部には、通路穴４６が中心に関して対称に
２ヶ所設けられている。それぞれ通路穴４６は、図６に
示すように、射出プランジャ３４が移動しても長溝４５
と重なり合って連通するように位相が合わされている。

【００２７】通路穴４６は、図１に示すように、射出プ
ランジャ３４が射出工程完了位置にあるときの長溝４５
の前端部と一致して重なり合うようになっている。ま
た、図２に示すように、射出プランジャ３４が計量工程
完了位置にあるときには、通路穴４６は、長溝４５の後
端部と一致して重なり合うようになっている。従って、
計量工程の間、樹脂通路２６から導入された溶融樹脂
は、長溝４５、通路穴４６を流路として導かれ、円筒部
４３の内部の射出室４４に導出される。

【００２８】なお、射出室４４を画する軸部４１の端面
には、この実施の形態では、射出通路４２に向かって縮
径するテーパ面４７が形成され、これに対向する円筒部
４３の底部には、円錐部４８が形成されている。これに
より射出室４４では、溶融樹脂の滞留しにくい形状に工
夫されている。

【００２９】本実施形態によるプリプラ式射出装置は、
以上のように構成されるものであり、次に、その作用に
ついて説明する。射出プランジャ３４が、図１に示すよ
うな位置にある射出工程完了時から計量工程が開始され
る。可塑化部２０で回転するスクリュ２４により溶融樹
脂が可塑化される。また、スクリュ２４が回転する間、
図４（ａ）のように吐出口３０ａと樹脂通路２６の入口
部２６ａが重なると、吐出通路３０と樹脂通路２６が間
欠的に連通するので、溶融樹脂は樹脂たまり部２９から
吐出通路３０、樹脂通路２６を通り、さらに、樹脂供給
口３２から長溝４５、通路穴４６を流れて射出室４４に
導入される。溶融樹脂が射出室４４に充満していくと、
樹脂圧力が上昇し、射出プランジャ３４を後退させる力
として作用する。計量工程の間、ボールねじ軸３５を駆
動する図示されないサーボモータに前進方向の若干の回
転トルクが発生する状態にしておき、射出プランジャ３
４は、背圧を溶融樹脂にかけながら後退する。溶融樹脂
は射出プランジャ３４が後退するにしたがって射出室４
４に蓄積されて計量が行われる。

【００３０】図２は、射出プランジャ３４が設定された
計量完了位置まで後退した状態を示す。図１から図２に
いたる間、溶融樹脂は、射出プランジャ３４の後退にし
たがってその位置が後に移動していく通路穴４６から射
出室４４に導かれる。この通路穴４６の移動結果、射出
室４４に蓄積された溶融樹脂の熱履歴は、ノズル４０側
から射出プランジャ３４側に向かって徐々に小さくな
る。

【００３１】射出プランジャ３４が計量完了位置まで後
退した時点で、スクリュ２４の回転が停止され計量工程
が終了する。図３は、射出工程が開始されるときの状態
を示す。計量工程の完了と同時に、スクリュ２４は、図
３および図４（ｂ）に示す回転角位置に停止し、この位
置に固定される。この位置では、吐出口３０ａは加熱シ
リンダ２３の内周面によって閉鎖される。したがって、
射出工程では、射出室４４内の溶融樹脂が加熱シリンダ
２３内に逆流しないように、長溝４５および樹脂供給通
路２６と吐出通路３０との連通が確実に遮断される。射
出プランジャ３４が前進すると、射出室４４内の溶融樹
脂は、熱履歴の大きい樹脂、つまり先に入った樹脂から
から先にノズル４０にタッチしている金型（図示せず）
内に射出される。したがって、熱履歴の大きい樹脂が射
出室４４に滞留し難い。

【００３２】このように先に射出室４４に入った溶融樹
脂は先に射出され、後から射出室４４に入った溶融樹脂
は後に射出されるというように、射出室４４に蓄積され
た溶融樹脂全体としての射出されるまでの熱履歴にばら
つきがなくなる。つまり、一部の溶融樹脂が長く留まる
ということがなく、射出室４４に溜まっている時間にば
らつきがなくなり、溶融樹脂全体として温度等条件の均
一化した溶融樹脂を金型内に射出することができる。

【００３３】また、スクリュ２４を吐出口３０ａが閉鎖
される位置に停止するようにするだけで、溶融樹脂の射
出室４４から可塑化部２０への逆流防止をも簡易にかつ
確実に達成することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スクリュに設けた吐出口が閉鎖される位置に
スクリュを停止することにより、可塑化部への溶融樹脂
の逆流防止を簡易に達成することができる。

【００３５】また、熱履歴が全体として均一となるよう
に、先に射出室に入った古い溶融樹脂から順次先に金型
内に射出することができ、射出室の溶融樹脂の滞留の防
止も達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリプラ式射出装置の一実施形態
の断面面図で、射出プランジャが計量工程開始位置にあ
る状態を示す。

【図２】本発明によるプリプラ式射出装置の一実施形態
の断面面図で、射出プランジャが計量工程完了位置にあ
る状態を示す。

【図３】計量工程完了位置でスクリュが吐出口を閉鎖す
る位置で停止した状態を示す。

【図４】可塑化部の断面を示し、図４（ａ）は図２のＡ
−Ａ矢視断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ矢視断面
図。

【図５】射出プランジャとノズルが組み合った断面図。

【図６】図１のＣ−Ｃ矢視断面図。

【図７】従来のプリプラ式射出装置の射出室を示す断面
図。

【符号の説明】

２０ 可塑化部 ２２ 射出部 ２３ 加熱シリンダ ２４ スクリュ ２５ 射出シリンダ ２６ 樹脂通路 ２８ 円柱部 ２９ 樹脂たまり部 ３０ 吐出通路 ３０ａ 吐出口 ３４ 射出プランジャ ３５ ボールねじ軸 ３６ ナット ４０ ノズル ４１ 軸部 ４３ 円筒部 ４４ 射出室 ４５ 長溝 ４６ 通路穴

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱シリンダ内でスクリュを回転させて樹
   脂原料を可塑化する可塑化部と、射出シリンダ内で射出
   プランジャ前方に形成される射出室に可塑化部から送ら
   れる溶融樹脂を溜め、この溶融樹脂を前記射出プランジ
   ャの前進によりノズルから金型内に射出する射出部とを
   独立に設けてなるプリプラ式射出装置において、 可塑化した溶融樹脂の吐出通路を前記スクリュの先端部
   に形成し、 前記吐出通路の吐出口を前記スクリュの軸中心側から半
   径方向に向かって外周面に開口するように形成し、 前記射出シリンダへ溶融樹脂を導く樹脂通路をスクリュ
   の回転に伴って間欠的に前記吐出口と連通するようにし
   たことを特徴とするプリプラ式射出装置。
2. 【請求項２】前記スクリュの先端部の外周面に開口した
   吐出口に対応する加熱シリンダの内径寸法が、前記樹脂
   通路の入口部周辺で部分的に他の部分よりも大口径にな
   ることを特徴とする請求項１に記載のプリプラ式射出装
   置。
3. 【請求項３】射出工程では、前記吐出口と樹脂通路とが
   連通しない回転角位置にスクリュを停止し、前記吐出口
   を閉鎖するようにしたことを特徴とする請求項１または
   ２に記載のプリプラ式射出装置。
4. 【請求項４】前記樹脂通路に連通する長溝を前記射出シ
   リンダの内周部に軸方向に形成し、 前記射出プランジャの先端部に、溶融樹脂が溜まる射出
   室を形成しかつ射出工程完了から計量工程完了時にわた
   って前記長溝と重なり合う通路穴を有する円筒部を設
   け、前記円筒部に摺動自在に内嵌する軸部をノズルに設
   けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に
   記載のプリプラ式射出装置。
5. 【請求項５】前記通路穴は、計量工程開始時に前記長溝
   の前端部に一致する位置でかつ前記円筒部の後端部に形
   成されていることを特徴とする請求項４に記載のプリプ
   ラ式射出装置。