JP4881719B2 - 射出装置の材料供給部構造と、この材料供給部構造を備えた射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に使用される射出装置に係り、特に材料供給部構造に関する。

射出成形の材料には硬質系樹脂、軟質系樹脂、再生材などがあり、材料の形態（形状、硬さなど）は多様である。したがって安定した射出成形を実現するには、射出成形機の可塑化装置（射出装置）のバレルの内部にいかにスムーズに材料を供給できるかが重要である。そこで従来より、多様な材料に対して広範囲に対応可能なバレルおよびホッパーダイなどを備えた材料供給部が提案されている。

例えば下記特許文献１に記載されている射出装置では、材料をバレル内に円滑に送り込むために、材料の噛み込み側のポケット部をスクリューの中心よりも上に形成している。このことにより、計量時にスクリューが軸線方向に移動しても、材料がフライト部とポケット部との間に挟まれることが防止される。このため多種多様な材料をバレル内に安定して供給することを可能としている。
特開２００４−３５１６６３号公報

しかし特許文献１ではポケット部が狭くなることにより、再生材等のフレーク状の材料をバレル内に供給する能力が低下するという問題があった。また特許文献１の材料供給部は、材料の形態に応じてポケット部を簡単に変更することが難しく、その点において改良の余地があった。

なお、バレル上部の供給口とホッパーの下部との間に、材料に応じて材料通路の面積や形状を変化させることができるホッパー装置も提案されている。しかしこの従来装置は、スクリュー側部付近に形成されるポケット部を調整することができないため、硬質系樹脂や軟質系樹脂そしてフレーク状の再生材などの多種多様な材料に応じてバレル内に材料を安定して能率良く供給できるものではなかった。

従って本発明の目的は、多種多様な材料をバレル内に安定して能率良く供給できる射出装置の材料供給部構造と、この材料供給部構造を備えた射出成形機を提供することにある。

本発明の材料供給部構造は、バレルと、前記バレルの内部に収容されたスクリューと、前記スクリューに材料を供給するホッパーとを備えた射出装置の材料供給部構造において、前記ホッパーの下方で前記スクリューの外周面に対向する材料案内面を有しかつ前記スクリューに近付く第１の位置と前記スクリューから遠ざかる第２の位置とにわたって移動可能な可動案内部材と、前記可動案内部材を前記方向に移動させるための操作機構とを有し、前記可動案内部材の前記材料案内面は、前記スクリューの回転方向に関してスクリュー上部に対し回転方向前側に位置するスクリュー側部からスクリュー底部にわたる領域に沿って、弧状の曲面をなしていることを特徴とする。

なお、前述の弧状の曲面は、スクリューの最外周の回転軌跡と同等の曲率半径の円弧であってもよいし、あるいは前記回転軌跡とは曲率半径が異なる円弧であってもよい。また、互いに曲率半径が異なる複数の円弧をつないだ曲面であってもよいし、曲面の一部に平面が含まれていてもかまわない。

本発明の好ましい形態では、前記バレルの供給口の下部で前記スクリュー側部に対応して該スクリューの中心よりも高い位置に形成されたポケット部を有し、前記ポケット部の下端に前記可動案内部材の前記材料案内面の上端が連続している。
また前記可動案内部材の水平方向の位置を表示するための表示部を備えていてもよい。

前記可動案内部材の１つの形態では、該可動案内部材が前記第１の位置にあるときに前記材料案内面の上端が前記スクリューの中心を通る水平方向の線分近傍に位置し、前記材料案内面の下端が前記スクリューの中心を通る鉛直方向の線分近傍に位置している。

本発明によれば、供給される材料の形態に応じて、可動案内部材を、標準位置を境に第１の位置と第２の位置との間で移動させることにより、スクリュー側部付近に形成されるポケット部を調整することができる。この可動案内部材の前記材料案内面は、スクリュー側部からスクリュー底部にわたる領域に沿って弧状の曲面に形成されているため、材料に応じてスクリューから材料案内面までの水平方向の隙間を大きくとったときにも、スクリューの底部付近ではポケット部が広がり過ぎることを防止できる。このため材料をバレル内に送り込むことが容易であり、しかも計量時に軸線方向に移動するスクリューのフライト部とポケット部との間に材料が挟まれてしまうことを抑制できる。

以下に、本発明の一実施形態に係る材料供給部を有する射出成形機について、図１から図５を参照して説明する。
図１は射出成形機１０の一例を示している。この射出成形機１０は、架台としてのフレーム１１と、フレーム１１上に設けられた型締装置１２と、射出装置１３などを備えている。

型締装置１２は、固定型２０を設ける固定側ダイプレート２１と、移動型２２を設ける移動側ダイプレート２３と、移動側ダイプレート２３をガイドバー２４に沿って水平方向に移動させるダイプレート駆動機構２５などを備えている。固定型２０と移動型２２とによって金型２６が構成されている。

射出装置１３はバレル３０を備えている。バレル３０の先端部にノズル３１が設けられている。ノズル３１は、固定型２０に形成された材料注入口（図示せず）と対向している。バレル３０は、例えばシリンダ機構あるいはボールねじとモータ等を備えたノズルタッチ機構（図示せず）によって、バレル３０の軸線Ｘ方向に移動させることができる。バレル３０が所定位置まで前進したとき、ノズル３１の先端が固定型２０の材料注入口に当接する。

バレル３０の内部にスクリュー４０が収容されている。図２に示すようにスクリュー４０は、バレル３０の内部に形成されたシリンダ孔４１挿入されている。スクリュー４０は、バレル３０に対して回転自在で、かつ、バレル３０の軸線Ｘ方向に移動可能である。このスクリュー４０は、モータ等の駆動源を備えたスクリュー駆動機構４２によって、軸線Ｘまわりに回転させることができる。スクリュー４０の外周部には螺旋状に連続するフライト部４３が形成されている。

射出装置１３は材料供給部５０を備えている。図２と図３は材料供給部５０を示している。以下に材料供給部５０について説明する。
図２と図３に示すようにバレル３０の基部付近にホッパーダイ５１が設けられている。ホッパーダイ５１の上部に形成されたホッパー取付面５２にホッパー５３が取付けられている。ホッパー５３に、成形品の材料（例えば樹脂のペレットあるいはフレーク等）が供給されるようになっている。

材料供給部５０は、バレル３０の上壁３０ａに形成された供給口６０と、ホッパーダイ５１に形成された供給口６１と、ホッパー５３に投入された材料をバレル３０とスクリュー４０との間に案内するための材料案内部６２などを含んでいる。バレル３０の供給口６０とホッパーダイ５１の供給口６１とは、上下方向に連通している。ホッパーダイ５１の供給口６１の上方にホッパー５３が配置されている。

バレル３０の供給口６０の内側の側面６０ａ，６０ｂは、それぞれ、スクリュー４０の両側面を上方に延長した線分Ｌ１，Ｌ２よりも側方に広がっている。このため供給口６０の両側面６０ａ，６０ｂ間の距離Ｗはスクリュー４０の外径Ｄよりも大きい。このことにより、供給口６０の下部において、スクリュー４０の回転方向前側と回転方向後側に、それぞれ第１のポケット部６５と第２のポケット部６６が形成されている。

図３に示されるように材料案内部６２は、ホッパーダイ５１の側壁７０にボルト７１によって固定されたホルダ７２と、ホルダ７２に形成された水平方向のねじ孔７５に螺合された調節ねじ７６と、調節ねじ７６の先端に設けられた接続部材７７と、可動案内部材８０と、表示部８１などを含んでいる。可動案内部材８０は、バレル３０に形成された水平方向の貫通孔８５に挿入され、図３に矢印Ｈで示す水平方向に移動することができる。

図４は、可動案内部材８０がスクリュー４０に最も近付いた状態を示している。この位置が第１の位置である。図５は、可動案内部材８０がスクリュー４０から遠ざかった状態を示している。この位置が第２の位置である。

調節ねじ７６は、可動案内部材８０に対して調節ねじ７６の軸回りに相対回転することができるように、接続部材７７を介して可動案内部材８０に接続されている。調節ねじ７６が回転すると、可動案内部材８０は回転することなく図３中の矢印Ｈで示す方向に移動することになる。

調節ねじ７６の端部に操作部９０が形成されている。この操作部９０に工具９１を嵌合させれば、工具９１を使って調節ねじ７６を回転させることができる。調節ねじ７６を回転させると、その回転量に応じて可動案内部材８０が矢印Ｈ方向に移動する。可動案内部材８０の移動量は、例えば円板９２と目盛部材９３とからなる表示部８１によって表示される。調節ねじ７６と操作部９０は、可動案内部材８０を第１の位置と第２の位置とにわたって移動させるための操作機構９５を構成している。

可動案内部材８０は、スクリュー４０と向かい合う端部に、弧状の材料案内面１００を有している。材料案内面１００の上端１００ａは、バレル３０の供給口６０の前記ポケット部６５の下端に連続している。この材料案内面１００は、スクリュー４０の回転方向に関して、スクリュー４０の上部に対し回転方向前側のスクリュー側部４０ａからスクリュー底部４０ｂにわたる領域に沿う円弧状の曲面をなしている。つまり可動案内部材８０はスクリュー４０の材料の噛み込み側に配置され、その材料案内面１００がスクリュー４０の外周に沿う４分の１の円弧をなしている。

したがって図４に示すように可動案内部材８０をスクリュー４０に最も近付けた状態（第１の位置）において、材料案内面１００は、スクリュー４０の全周（３６０°）のうち、スクリュー４０の中心Ｃを通る水平方向の線分Ｓ１と、スクリュー４０の中心Ｃを通る鉛直方向の線分Ｓ２とがなす略９０°の角度範囲θにおいて、スクリュー４０の外周面に対向することになる。

可動案内部材８０が前記第１の位置にあるとき、材料案内面１００の上端１００ａは、スクリュー４０の中心Ｃを通る水平方向の線分Ｓ１付近に位置し、材料案内面１００の下端１００ｂは、スクリュー４０の中心Ｃを通る鉛直方向の線分Ｓ２付近に位置している。ただし、材料案内面１００の上端１００ａが前記線分Ｓ１の上または下に多少ずれていても実用上は許容範囲である。また材料案内面１００の下端１００ｂが前記線分Ｓ２からスクリュー４０の回転方向に関して後側に多少ずれていてもよい。

以下に、本実施形態の射出成形機１０の作用について説明する。
型締装置１２によって金型２６を閉じ、ノズル３１の先端を固定型２０の注入ポートに当接させる。一方でホッパー５３に供給された材料は、バレル３０の供給口６０からスクリュー４０に向かって落下する。そして第１のポケット部６５から可動案内部材８０の材料案内面１００の上端１００ａを経て材料案内面１００の下端１００ｂに向かい、バレル３０の内部（シリンダ孔４１とスクリュー４０との間）に送りこまれる。そしてスクリュー４０が回転することに伴い、フライト部４３によって、材料が図２中の矢印Ａ方向に移動する。

溶融した材料がスクリュー４０の先端からノズル３１に向かって充填されることに伴い、スクリュー４０が図２に矢印Ｂで示す方向に後退する。これが計量時の軸線Ｘ方向の移動である。計量された材料が所定量に達すると、スクリュー４０の回転が停止され、図示しない駆動源によってスクリュー４０が軸線Ｘ方向に押出されることにより、バレル３０内の予め計量されていた材料がノズル３１の先端から金型２６の内部に射出される。金型２６内に射出された材料が硬化したのち、型締装置１２によって金型２６を開き、成形された製品が取出される。

材料に一般材料（軟質系樹脂）を使用する場合には、図３に示すように可動案内部材８０を標準位置（基準位置）とする。一般材料は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂）などである。

材料に硬質系樹（例えばポリカーボネートのペレット）を使用する場合には、可動案内部材８０を図４に示す第１の位置に向けてスクリュー４０に近付ける方向に移動させる。こうすることにより、硬質系樹脂をバレル３０内に供給する際にスクリュー４０の中心Ｃよりも低い位置にポケットが形成されないようにすることができる。このため、計量時にスクリュー４０が前記Ｂ方向に後退しても、材料がスクリュー４０のフライト部４３とポケット部との間に挟まってしまう不具合を防止することができ、計量時のスクリュー４０の移動をスムーズにすることができる。

材料にフレーク状の比較的軟質な再生材（リサイクル材）を用いる場合には、可動案内部材８０を図５に示す第２の位置に向けて、スクリュー４０から遠ざける方向に移動させる。こうすることにより、前記第１のポケット部６５の下端に連続するポケット部Ｐをスクリュー４０の中心Ｃよりも低い位置に形成することができる。

再生材は材料の形状や大きさがまちまちであり、しかも形状がフレーク状となっているため、スクリュー４０の中心Ｃよりも下側に前記ポケット部Ｐを形成することにより、スクリュー４０に対する材料の食い込み状況が良くなる。さらに再生材の形状や、材料中の再生材の混入比率等に応じて、調節ねじ７６を操作し、可動案内部材８０を動かしてポケット部Ｐの広さを調節することにより、再生材を含む材料を、よりスムーズにバレル３０の内部に送り込むことができる。

前記したように可動案内部材８０の材料案内面１００は、スクリュー４０の中心Ｃを通る水平方向の線分Ｓ１付近と、スクリュー４０の中心Ｃを通る鉛直方向の線分Ｓ２付近との間に形成されている。このため、図５に示すように可動案内部材８０を第２の位置に向かってスクリュー４０から遠ざける方向（水平方向）に移動させたときに、ポケット部Ｐの上部側の隙間が大きく広がることと比較して、ポケット部Ｐの下部側の隙間はほとんど広がらない。

すなわちスクリュー側部４０ａからスクリュー底部４０ｂに向かって、スクリュー４０と材料案内面１００との間のポケット部Ｐが狭くなってゆく。このため、スクリュー底部４０ｂ付近に過剰なポケット部が形成されてしまうことを回避でき、計量時にスクリュー４０が軸線方向に移動しても、フライト部４３とポケット部との間に材料が挟まれてしまうことを回避でき、スクリュー４０の移動をスムーズにすることができる。

なお前記実施形態では操作機構９５の一例として、調節ねじ７６と操作部９０を用いたが、これ以外の構造の操作機構を用いてもよいのは勿論である。たとえばステッピングモータ等の回転量を制御可能なアクチュエータによって可動案内部材８０を移動させるようにしてもよい。表示部８１についても適宜の形態を採用することができ、要するに可動案内部材８０の移動量を表示できるものであればよいから、必要に応じて適宜に選択することができる。

前記の実施形態をはじめとして、本発明を実施するに当たって、バレル、スクリュー等を有する射出装置の構造、材料案内面の形状などの可動案内部材の構成、操作機構や表示部等、発明の構成要素を適宜に変形して実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る材料供給部を備えた射出成形機の正面図。 図１に示された射出成形機の材料供給部の断面図。 図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う材料供給部の断面図。 図３に示された材料供給部の可動案内部材が第１の位置に移動した状態の断面図。 図３に示された材料供給部の可動案内部材が第２の位置に移動した状態の断面図。

符号の説明

１０…射出成形機
１３…射出装置
３０…バレル
４０…スクリュー
５０…材料供給部
５３…ホッパー
６０…材給口
６５…ポケット部
８０…可動案内部材
８１…表示部
９５…操作機構
１００…材料案内面

Claims (5)

1. バレルと、
   前記バレルの内部に収容されたスクリューと、
   前記スクリューに材料を供給するホッパーと、
   を備えた射出装置の材料供給部構造において、
   前記ホッパーの下方で前記スクリューの外周面に対向する材料案内面を有しかつ前記スクリューに近付く第１の位置と前記スクリューから遠ざかる第２の位置とにわたって移動可能な可動案内部材と、
   前記可動案内部材を前記方向に移動させるための操作機構とを有し、
   前記可動案内部材の前記材料案内面は、
   前記スクリューの回転方向に関してスクリュー上部に対し回転方向前側に位置するスクリュー側部からスクリュー底部にわたる領域に沿って、弧状の曲面をなしていることを特徴とする射出装置の材料供給部構造。
2. 前記バレルの供給口の下部で前記スクリュー側部に対応して該スクリューの中心よりも高い位置に形成されたポケット部を有し、
   前記ポケット部の下端に前記可動案内部材の前記材料案内面の上端が連続していることを特徴とする請求項１に記載の射出装置の材料供給部構造。
3. 前記可動案内部材の水平方向の位置を表示するための表示部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の射出装置の材料供給部構造。
4. 前記可動案内部材が前記第１の位置にあるときに、前記材料案内面の上端が前記スクリューの中心を通る水平方向の線分近傍に位置し、かつ、前記材料案内面の下端が前記スクリューの中心を通る鉛直方向の線分近傍に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の射出装置の材料供給部構造。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の材料供給部構造を備えた射出成形機。

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