JP3693809B2

JP3693809B2 - 逆流防止装置

Info

Publication number: JP3693809B2
Application number: JP09455898A
Authority: JP
Inventors: 修平前田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: JPH11291306A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆流防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機は射出装置を有し、該射出装置の加熱シリンダ内にスクリューが回転自在にかつ進退自在に配設され、駆動手段を駆動することによって前記スクリューを回転させたり、進退させたりすることができるようになっている。そして、計量工程時に、前記駆動手段を駆動することによってスクリューを回転させると、ホッパ内から落下した樹脂が溶融させられてスクリューヘッドの前方に蓄えられ、このとき、前記スクリューは樹脂の圧力によって後退させられる。また、射出工程時に、前記駆動手段を駆動することによってスクリューを回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズルから射出される。
【０００３】
ところで、射出工程時に、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が逆流しないように、逆流防止装置が配設される。すなわち、スクリューヘッドの小径部の外周に環状の逆止リングが配設されるとともに、前記スクリューの前端に、前記逆止リングの後端と接離自在にシールリングが配設される。
したがって、前記射出工程時に、スクリューを前進させると、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は逆流して後方に移動しようとするが、逆止リングが樹脂の圧力によってスクリューに対して相対的に後方に移動し、シールリングに当接してシールを行うので、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が逆流するのを防止することができる。
【０００４】
ところが、スクリューが回転するのに伴って逆止リングが回転させられる共廻りタイプの逆流防止装置においては、加熱シリンダの内周面と逆止リングの外周面とが摺（しゅう）動するので、逆止リングの耐久性が低下したり、逆止リングによるかじりが生じたりしてしまう。
そこで、スクリューが回転しても逆止リングが回転することがない非共廻りタイプの逆流防止装置が提供されている。
【０００５】
この場合、加熱シリンダの内周面と逆止リングの外周面とが摺動することはないが、計量工程時においてスクリューヘッドと逆止リングとが摺動し、スクリューヘッド及び逆止リングが摩耗してしまう。特に、特殊な樹脂、添加剤としてシリコーンを含有する樹脂等のように、摺動面に樹脂の膜を極めて形成しにくい樹脂を使用して射出成形を行う場合、スクリューヘッド及び逆止リングの摩耗量が多くなってしまう。
【０００６】
そこで、耐久性を高くした逆流防止装置が提供されている。
図２は従来の逆流防止装置の第１の例を示す図である。
図において、１１は加熱シリンダ、１２はスクリュー、１４はスクリューヘッド、１８はメータリング部、２０は超硬質合金製の逆止リング、２２はシールリング、３５は前記スクリューヘッド１４の後端（図２における右端）に形成された雄ねじ、３６はスクリュー１２の前端（図２における左端）に形成された雌ねじである。
【０００７】
また、３１は前記スクリューヘッド１４におけるシールリング２２との対向面に配設されたセラミック製のリングである。この場合、該リング３１は脆（もろ）く、破損しやすいので、前記シールリング２２をスリーブ状に前方に突出させ、スクリューヘッド１４をスクリュー１２内に捩（ね）じ込むことによってリング３１を挟むようにしている。
【０００８】
図３は従来の逆流防止装置の第２の例を示す図である。
図において、１１は加熱シリンダ、１２はスクリュー、１４はスクリューヘッド、３２は逆止リング、３４はシールリングである。
また、３３は前記逆止リング３２におけるスクリューヘッド１４との対向面に配設されたセラミック製のライナである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の逆流防止装置においては、射出工程時にスクリューヘッド１４の前方に蓄えられた樹脂の圧力がリング３１（図２）及びライナ３３に加わるが、このとき、リング３１とスクリューヘッド１４及びシールリング２２との各合せ面の加工精度、逆止リング３２とライナ３３との合せ面の加工精度等が低いと、リング３１及びライナ３３に圧縮応力だけでなく局所的に曲げ応力も発生し、リング３１及びライナ３３が破断してしまう。その結果、逆流防止装置の耐久性が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の逆流防止装置の問題点を解決して、耐久性を向上させることができる逆流防止装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の逆流防止装置においては、ヘッド本体部及び小径部を備えたスクリューヘッドと、前記小径部の周囲に、前記スクリューヘッドに対して相対回転自在に配設された逆止リングと、前記小径部の後方において、前記逆止リングと接離自在に配設されたシールリングとを有する。
【００１２】
そして、前記ヘッド本体部の後端面及び前記逆止リングの前端面の一方に環状の第１の耐摩耗手段が配設され、他方に前記第１の耐摩耗手段より硬度が高く、靱性の低い複数の第２の耐摩耗手段が埋設される。また、該各第２の耐摩耗手段間に樹脂流路が形成される。そして、前記第１、第２の耐摩耗手段の当接部分において、前記第１の耐摩耗手段の外周縁は第２の耐摩耗手段の外周縁より径方向内方に配設される。
本発明の他の逆流防止装置においては、さらに、前記第１の耐摩耗手段は前記ヘッド本体部の後端面に配設され、前記第２の耐摩耗手段は前記逆止リングの前端面に埋設される。
【００１３】
本発明の更に他の逆流防止装置においては、さらに、前記第１の耐摩耗手段は超硬質合金によって形成され、前記第２の耐摩耗手段はセラミックによって形成される。
【００１４】
本発明の更に他の逆流防止装置においては、さらに、前記第１の耐摩耗手段の外径は、第２の耐摩耗手段側に近づくほど大きくされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における逆流防止装置の断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における逆止リングの正面図である。
図において、１１は加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１は、前端（図１における左端）に図示されない射出ノズルを有する。前記加熱シリンダ１１内に、スクリュー１２が回転自在にかつ進退自在に配設され、図示されない駆動手段を駆動することによって前記スクリュー１２を回転させたり、進退させたりすることができるようになっている。
【００１６】
前記スクリュー１２は、前記加熱シリンダ１１内を後方（図１における右方）に延び、後端（図１における右端）において前記駆動手段と連結されるとともに、前端（図１における左端）にスクリューヘッド１４を有する。また、前記スクリュー１２のメータリング部１８の表面には、螺（ら）旋状のフライト１５が形成され、該フライト１５に沿って溝１６が形成される。
【００１７】
そして、計量工程時に、前記駆動手段を駆動することによってスクリュー１２を回転させると、図示されないホッパから落下させられたペレット状の樹脂が、加熱シリンダ１１内に進入し、溝１６内を前進（図２における左方に移動）させられ、図示されないヒータによって溶融させられて、スクリューヘッド１４の前方（図２における左方）に蓄えられる。このとき、前記スクリュー１２は樹脂の圧力を受けて後退（図１における右方に移動）させられる。
【００１８】
また、射出工程時に、前記駆動手段を駆動することによってスクリュー１２を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッド１４の前方に蓄えられた樹脂が射出ノズルから射出され、図示されない金型のキャビティ空間に充填（てん）される。
ところで、射出工程時に、前記スクリューヘッド１４の前方に蓄えられた樹脂が逆流しないように、逆流防止装置が配設される。該逆流防止装置は、スクリューヘッド１４、鉄鋼系材料から成る逆止リング５１及びシールリング５２を備え、前記スクリューヘッド１４は、前部（図１における左部）に円錐（すい）形のヘッド本体部６１を、中央部に小径部６２を、後部（図１における右部）にねじ部６３を有する。一方、メータリング部１８の前部に前記ねじ部６３に対応させてねじ穴６４が形成される。そして、前記ねじ部６３の外周面に形成された雄ねじ６５と前記ねじ穴６４の内周面に形成された雌ねじ６６とを螺合させ、スクリューヘッド１４をメータリング部１８内に捩じ込むようにしている。
【００１９】
また、前記小径部６２の外周に環状の逆止リング５１が配設され、小径部６２と逆止リング５１との間に樹脂流路７１が形成される。そして、前記メータリング部１８の前端に、前記逆止リング５１の後端と接離自在にシールリング５２が配設される。なお、前記逆止リング５１は、スクリュー１２を回転させたときに連動して回転することがないように非共廻り構造を有する。
【００２０】
したがって、前記射出工程時に、スクリュー１２を前進させると、前記スクリューヘッド１４の前方に蓄えられた樹脂は逆流して後方に移動しようとするが、逆止リング５１が、樹脂の圧力によってスクリュー１２に対して相対的に後方に移動し、前記逆止リング５１の後端がシールリング５２に当接してシールを行うので、前記スクリューヘッド１４の前方に蓄えられた樹脂が逆流するのを防止することができる。
【００２１】
ところで、この種の非共廻りタイプの逆流防止装置においては、計量工程時において、スクリュー１２を回転させながら後退させると、逆止リング５１が樹脂の圧力によってスクリュー１２に対して相対的に前方に移動し、スクリューヘッド１４及び逆止リング５１が摺動させられる。
そこで、スクリューヘッド１４における逆止リング５１との対向面、すなわち、ヘッド本体部６１の後端面に環状の第１の耐摩耗手段としての超硬質合金製のリング７２が配設される。この場合、該リング７２はスクリューヘッド１４に対して図示されないねじ等によって機械的に固定される。また、シールリング５２をスリーブ状に前方に突出させ、スクリューヘッド１４をメータリング１８内に捩（ね）じ込むことによってリング７２を固定することもできる。
【００２２】
一方、前記逆止リング５１におけるスクリューヘッド１４との対向面、すなわち、逆止リング５１の前端面には、複数（本実施の形態においては６個）の扇形の凸部７４が所定のピッチで形成され、該各凸部７４内に第２の耐摩耗手段としての、セラミック製で、かつ、扇形の摺動部材７３が前端を露出させて配設される。そのために、前記各凸部７４に溝７４ａが形成され、該溝７４ａ内に前記各摺動部材７３が埋設される。なお、円周方向における前記凸部７４間には、樹脂流路７８が形成される。
【００２３】
この場合、リング７２の靱（じん）性は摺動部材７３の靱性より大きくされ、摺動部材７３の硬度はリング７２の硬度より高くされる。
前記摺動部材７３は、ろう付け、無機系接着剤、焼き嵌（ば）め等の固着方法によって凸部７４と固着されるが、固着方法は、射出成形に使用される樹脂の腐食性等を考慮して選択される。なお、摺動部材７３を溝７４ａ内に埋設した後、図示されない平面研削盤等によって逆止リング５１の前端面が研削され、平面度が出される。
【００２４】
このように、ヘッド本体部６１の後端面にリング７２を配設し、逆止リング５１の前端面に摺動部材７３を配設することによって、スクリューヘッド１４及び逆止リング５１の耐久性を向上させることができる。
また、射出工程時にスクリューヘッド１４の前方に蓄えられた樹脂の圧力がスクリューヘッド１４に加わっても、各摺動部材７３が溝７４ａ内に埋設させられているので、摺動部材７３の周囲の部分、すなわち、凸部７４によって前記圧力を吸収することができる。したがって、摺動部材７３内に発生する圧縮応力を小さくすることができる。また、前記各摺動部材７３は凸部７４によって包囲されているので、摺動部材７３に曲げ応力が発生するのを防止することができる。
【００２５】
その結果、摺動部材７３が破断するのを防止することができるので、逆流防止装置の耐久性を向上させることができる。
なお、計量工程時に、前記逆止リング５１とヘッド本体部６１とが当接するが、前記摺動部材７３は凸部７４によって包囲されるので、樹脂流路７１内の樹脂の圧力を直接受けない。したがって、摺動部材７３内に発生する圧縮応力を小さくすることができるので、逆流防止装置の耐久性をその分向上させることができる。
【００２６】
また、計量工程時に、前記逆止リング５１とヘッド本体部６１とが当接するが、前記樹脂流路７８が形成されているので、溝１６内を前進させられた樹脂は、樹脂流路７１、７８を通ってスクリューヘッド１４の前方に蓄えられる。したがって、前記樹脂の移動は妨げられない。
本実施の形態においては、ヘッド本体部６１側にリング７２が配設され、逆止リング５１側に摺動部材７３が埋設されるようになっているが、逆止リング５１側にリング７２を配設し、ヘッド本体部６１側に摺動部材７３を埋設することもできる。
【００２７】
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
図５は本発明の第２の実施の形態における逆流防止装置の断面図である。
この場合、逆止リング１５１の前端面は平坦（たん）にされ、前端面にセラミック製で、かつ、リング状の第２の耐摩耗手段としての摺動部材１７３が前端を露出させて埋設される。
【００２８】
一方、ヘッド本体部１６１の後端面に第１の耐摩耗手段としての超硬質合金製のリング１７２が配設され、ヘッド本体部１６１及びリング１７２の円周方向における複数箇所に、軸方向に延びる樹脂流路８１が形成される。
本実施の形態においては、前記摺動部材１７３を使用することができるので、加工が容易になり、逆流防止装置のコストを低くすることができる。
【００２９】
次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
図６は本発明の第３の実施の形態における逆流防止装置の要部断面図である。この場合、逆止リング５１の前端面にセラミック製で、かつ、扇状の第２の耐摩耗手段としての摺動部材７３が前端を露出させて埋設される。また、ヘッド本体部６１の後端面に第１の耐摩耗手段としての超硬質合金製のリング２７２が配設される。
【００３０】
そして、該リング２７２の後端における外径が摺動部材７３の外径より所定量δ（本実施の形態においては、約１〔ｍｍ〕）小さくされる。また、前記リング２７２の外径は、摺動部材７３側に近づくほど大きくされ、外周面がテーパ状にされる。
ところで、リング２７２の硬度は摺動部材７３の硬度より低いので、射出成形を繰り返すと、まず、リング２７２において主として摩耗が進行し、続いて、摺動部材７３において摩耗が進行する。なお、リング２７２の摩耗限界は２〜３〔ｍｍ〕程度、摺動部材７３の摩耗限界は０．５〔ｍｍ〕程度である。
【００３１】
この場合、リング２７２の後端面が摺動部材７３によって摩耗させられても、リング２７２の後端における外径が摺動部材７３の外径より小さいので、リング２７２の後端面は常に平坦になり、カップ状の凹面が形成されることはない。
したがって、樹脂流路７８（図４）における樹脂の流れが乱されることがないだけでなく、カップ状の凹面において樹脂が滞留することがない。そして、カップ状の凹面が深く形成されたときに、樹脂の流れによってリング２７２の周縁部にカケが生じ、破片が樹脂に混入したり、樹脂の流れ方向における下流側において破片が詰まったりすることがなくなる。
【００３２】
また、射出成形を繰り返したときに、摺動部材７３の前端面がリング２７２によってわずかに摩耗させられ、カップ状の凹面が形成されるが、リング２７２の外周面がテーパ状にされるので、リング２７２が摺動部材７３以上に摩耗し、摺動部材７３におけるリング２７２との摺動部分は徐々に中心方向に移動する。したがって、摺動部材７３の周縁部に、カップ状の凹面が形成されても、リング２７２が当たってカケが生じることはない。
【００３３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、逆流防止装置においては、ヘッド本体部及び小径部を備えたスクリューヘッドと、前記小径部の周囲に、前記スクリューヘッドに対して相対回転自在に配設された逆止リングと、前記小径部の後方において、前記逆止リングと接離自在に配設されたシールリングとを有する。
【００３５】
そして、前記ヘッド本体部の後端面及び前記逆止リングの前端面の一方に環状の第１の耐摩耗手段が配設され、他方に前記第１の耐摩耗手段より硬度が高く、靱性が低い複数の第２の耐摩耗手段が埋設される。また、該各第２の耐摩耗手段間に樹脂流路が形成される。そして、前記第１、第２の耐摩耗手段の当接部分において、前記第１の耐摩耗手段の外周縁は第２の耐摩耗手段の外周縁より径方向内方に配設される。
この場合、前記ヘッド本体部の後端面及び前記逆止リングの前端面の他方に前記第１の耐摩耗手段より硬度が高く、靱性が低い第２の耐摩耗手段が埋設されるので、第２の耐摩耗手段の周囲の部分によって樹脂の圧力が吸収される。したがって、第２の耐摩耗手段に発生する圧縮応力を小さくすることができる。また、各第２の耐摩耗手段は周囲の部分によって包囲されるので、第２の耐摩耗手段に曲げ応力が発生するのを防止することができる。
【００３６】
その結果、第２の耐摩耗手段が破断するのを防止することができ、逆流防止装置の耐久性を向上させることができる。
また、第１の耐摩耗手段が第２の耐摩耗手段によって摩耗させられても、第１、第２の耐摩耗手段の当接部分において、第１の耐摩耗手段の外周縁が第２の耐摩耗手段の外周縁より径方向内方に配設されるので、第１の耐摩耗手段の後端面は常に平坦になり、カップ状の凹面が形成されることはない。
【００３７】
したがって、樹脂の流れが乱されることがないだけでなく、カップ状の凹面において樹脂が滞留することがない。また、カップ状の凹面が深く形成されたときに、樹脂の流れによって第１の耐摩耗手段の周縁部にカケが生じ、破片が樹脂に混入したり、樹脂の流れ方向における下流側において破片が詰まったりすることがなくなる。
【００３８】
本発明の他の逆流防止装置においては、さらに、前記第１の耐摩耗手段の外径は、第２の耐摩耗手段側に近づくほど大きくされる。
この場合、第１の耐摩耗手段が摩耗するので、第２の耐摩耗手段における第１の耐摩耗手段との摺動部分は徐々に中心方向に移動する。したがって、第２の耐摩耗手段の周縁部に、カップ状の凹面が形成されても、第１の耐摩耗手段が当たってカケが生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における逆流防止装置の断面図である。
【図２】従来の逆流防止装置の第１の例を示す図である。
【図３】従来の逆流防止装置の第２の例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における逆止リングの正面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における逆流防止装置の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における逆流防止装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１４スクリューヘッド
５１、１５１逆止リング
５２シールリング
６１、１６１ヘッド本体部
６２小径部
７２、１７２、２７２リング
７３、１７３摺動部材
７８樹脂流路

Claims

（ａ）ヘッド本体部及び小径部を備えたスクリューヘッドと、
（ｂ）前記小径部の周囲に、前記スクリューヘッドに対して相対回転自在に配設された逆止リングと、
（ｃ）前記小径部の後方において、前記逆止リングと接離自在に配設されたシールリングとを有するとともに、
（ｄ）前記ヘッド本体部の後端面及び前記逆止リングの前端面の一方に環状の第１の耐摩耗手段が配設され、他方に前記第１の耐摩耗手段より硬度が高く、靱性が低い複数の第２の耐摩耗手段が埋設され、
（ｅ）該各第２の耐摩耗手段間に樹脂流路が形成され、
（ｆ）前記第１、第２の耐摩耗手段の当接部分において、前記第１の耐摩耗手段の外周縁は第２の耐摩耗手段の外周縁より径方向内方に配設されることを特徴とする逆流防止装置。
前記第１の耐摩耗手段は前記ヘッド本体部の後端面に配設され、前記第２の耐摩耗手段は前記逆止リングの前端面に埋設される請求項１に記載の逆流防止装置。
前記第１の耐摩耗手段は超硬質合金によって形成され、前記第２の耐摩耗手段はセラミックによって形成される請求項１に記載の逆流防止装置。
前記第１の耐摩耗手段の外径は、第２の耐摩耗手段側に近づくほど大きくされる請求項１に記載の逆流防止装置。