JP5289864B2 - 材料供給装置及びこれに適用される材料送出機構 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂のような材料の可塑化や混練を行い、あるいは液体や粉体のような材料の混合、混練を行い、又は樹脂材料、粉体材料等の射出若しくは押出し等を行うために用いられるスクリュ及びバレルを備える材料供給装置に適用される材料送出機構に関する。

例えば射出成形機は、樹脂の成形用金型に流動性を帯びた樹脂材料を供給するための材料供給装置を備える。材料供給装置はペレットのような固形の樹脂材料を可塑化し及び混練するための回転駆動されるスクリュと該スクリュに対向して配置されたバレルとを備え、前記スクリュは前記固形の樹脂材料を受け入れる螺旋溝を有し、前記バレルは前記螺旋溝に対向しかつこれを閉鎖する対向面と前記バレルに設けられ該バレルを貫通する吐出口とを有する。前記固形の樹脂材料は、前記スクリュの螺旋溝内に供給され、前記スクリュの回転の間、前記スクリュの螺旋溝内をこれに沿って圧送される。圧送の間に、前記樹脂材料は、加熱されたバレルに触れて熱溶融（可塑化）され、また混練される。混練された流動性を有する樹脂材料は、前記スクリュの螺旋溝内から前記バレルの吐出口に送られる。前記吐出口に送られた樹脂材料は、前記材料供給装置に適用された材料送出機構により計量され、前記樹脂成形用金型に向けて送り出される。

従来、射出成形機においては、その小型化を図るため、前記材料供給装置のスクリュが前記バレルと共に全体に扁平な円柱形状を有するものが採用され、前記スクリュの螺旋溝は前記スクリュの前記バレルに対向する面上にその軸線を取り巻くように形成されている
。これにより、前記スクリュの軸線方向長さを比較的短いものとし、前記材料供給装置の長さ寸法の低減及びこれに伴う前記射出成形機の小型化が実現されている（特許文献１参照）。
特開２００５−３０６０２８号公報

ところで、前記材料供給装置をその構成要素に含む射出成形機や、前記材料を混練するための混練装置、前記材料を押出すための押出装置等にはさらなる小型化を求める強いニーズがある。前記従来の前記材料供給装置に適用される材料送出機構にあっては、前記バレルの吐出口からその外部へ材料を送出するために前記スクリュ及び前記バレルの軸線上に移動可能に配置されたプランジャが用いられている。しかし、前記プランジャの移動（ストローク）を保証する比較的長い長さ寸法を必要とする。このため、前記射出成形機、材料混練装置、材料押出装置等の小型化には大きな限界があった。

本発明の目的は、射出成形機、混練装置、押出装置等に組み込まれる材料供給装置に適用される材料送出機構について、射出成形機、混練装置、押出装置等の小型化に寄与するものとすることにある。

（請求項１に記載の発明の特徴）
本発明は、材料の可塑化、混練、混合又は押出しを行うための回転駆動されるスクリュと、バレルとを備え、前記スクリュが前記材料を受け入れる螺旋溝を有し、前記バレルが前記螺旋溝に対向しかつこれを覆う対向面と前記螺旋溝を経た材料のための吐出口とを有する材料供給装置に適用される材料送出機構に係り、前記バレルに形成され前記スクリュの螺旋溝と前記バレルの吐出口とに連なる螺旋溝と、前記バレルの螺旋溝内に該螺旋溝内を揺動可能であるように受け入れられた螺旋状に伸びる螺旋突条を有するスクロールとを含み、前記バレルの螺旋溝は前記スクリュの螺旋溝を経た材料を受け入れ、前記スクロールの螺旋突条はこれが揺動運動をするとき前記バレルの螺旋溝内の材料を前記バレルの吐出口に向けて送り出す作用をなすことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、前記バレルと前記スクリュとにより規定される一筋の空間である前記スクリュの螺旋溝内に供給される材料は、前記スクリュの回転運動に伴い前記スクリュの螺旋溝内を前記バレルの吐出口に向けて圧送される。このとき、前記材料が例えば射出成形のために必要とされる樹脂材料であれば、前記バレルは予め加熱され、前記樹脂材料は前記スクリュの螺旋溝を移動する間に前記バレルに接して熱溶融すなわち可塑化され、圧送の間にさらに混練される。また、前記材料が例えば粉体と液状バインダとからなる場合には、これらが前記スクリュの螺旋溝を移動する間に混練される。また、前記材料が例えば異種の複数の液体や異種の複数の粉体からなる場合には、これらの液体や粉体が前記スクリュの螺旋溝を移動する間に混合される。また、前記した材料の前記スクリュの螺旋溝を通しての押出しが行われる。

本発明に係る材料送出機構によれば、前記スクリュの螺旋溝内を圧送された材料は該螺旋溝に連なる前記バレルの螺旋溝に受け入れられ、前記バレルの螺旋溝内で揺動運動をするスクロールの螺旋突条の押出し作用を受けて前記バレルの吐出口に向けて送られ、前記材料の供給を受ける対象装置、対象部材、対象部位等に向けて、例えば前記射出成形機の場合には樹脂成形用金型に向けて前記バレルの吐出口から吐出される。本発明にあっては、前記材料送出機構を前記バレルに形成された螺旋溝と、該螺旋溝内に配置された螺旋突条とからなるものとしたことから、前記材料送出機構の前記軸線方向における長さ寸法を従来のプランジャを用いるものと比べてより短くすることができ、これが前記射出成形機等の小型化に寄与する。

（請求項２に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項１に係る発明の構成要素を備えた上で、前記スクロールの螺旋突条が定量の材料を送り出す作用をなすことを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、前記バレルの螺旋溝内に受け入れられたスクロールの螺旋突条は、これが揺動運動をするとき、前記バレルの螺旋溝内の一部に三日月形の閉空間を形成し、該三日月形の空間は前記バレルの螺旋溝に沿って連続して移行することから、前記三日月形の閉空間に閉じ込められた所定量の材料の送出を行うことができる。

（請求項３に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項１又は２に係る発明の構成要素を備えた上で、前記材料供給装置が前記スクリュを回転駆動するための駆動源を備え、該駆動源がモータと該モータの減速機とを含み、前記スクロールが前記減速機に前記スクリュの回転軸線と平行な偏心軸線の周りに回転可能に支承されていることを特徴とすることを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、前記スクロールを、前記モータの回転速度を低減するための減速機にこれに対して偏心軸線の周りに相対的に回転可能に支承することにより、前記スクリュと共通の駆動源により、前記バレルに対する前記スクロールの揺動運動を生じさせることができる。

（請求項４に記載の発明の特徴）
本発明は、材料の可塑化、混練、混合又は押出しを行うための回転駆動されるスクリュ及び該スクリュに対向して配置されたバレルと、前記材料のための材料送出機構と、前記スクリュを回転駆動するための駆動源とを備え、前記スクリュが前記材料を受け入れる螺旋溝を有し、前記バレルが前記螺旋溝に対向しかつこれを覆う対向面と吐出口とを有する材料供給装置に係り、前記材料送出機構は、前記バレルに形成され前記スクリュの螺旋溝と前記バレルの吐出口とに連なる螺旋溝と、前記バレルの螺旋溝内に該螺旋溝内を揺動可能であるように受け入れられた螺旋状に伸びる螺旋突条を有するスクロールとを含み、前記バレルの螺旋溝は前記スクリュの螺旋溝を経た材料を受け入れ、前記スクロールの螺旋突条はこれが揺動運動をするとき前記バレルの螺旋溝内の材料を前記バレルの吐出口に向けて送り出す作用をなすことを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、材料供給装置は請求項１に係る材料送出機構を備えることから、前記材料供給装置自体の小型化及びこれが組み込まれた射出成形機、混練装置、混合装置、押出装置等の小型化に資する。

（請求項５に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項４に係る発明の構成要素を備えた上で、前記スクロールが定量の材料を送り出す作用をなすことを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、請求項２に係る発明におけると同様、前記バレルの螺旋溝内に受け入れられたスクロールの螺旋突条は、これが前記バレルの螺旋溝内に仕切る三日月形の閉空間に前記材料を閉じ込め、これを前記バレルの螺旋溝に沿って連続して移行させ、前記三日月形の閉空間内に閉じ込められた所定量の材料の送出を行う。

（請求項６に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項４又は５に係る発明の構成要素を備えた上で、前記材料供給装置が備える駆動源がモータと、該モータの減速機とを含み、前記スクロールが前記減速機に前記軸線と平行な偏心軸線の周りに回転可能に支承されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明によれば、請求項３に係る発明におけると同様、前記スクロールを、前記モータの回転速度を低減するための減速機にこれに対して偏心軸線の周りに相対的に回転可能に支承することにより、前記減速機が回転運動をするとき、前記バレルに対する前記スクロールの揺動運動を生じさせることができる。

（請求項７に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項６に係る発明の構成要素を備えた上で、さらに、前記減速機に設けられたクラッチを備え、前記クラッチは前記モータが一方向に回転するときに前記減速機の回転力が前記スクリュにのみ伝達され、また前記モータが他方向に回転するときに前記減速機の回転力が前記スクロールにのみ伝達されるようにする。

請求項７に係る発明によれば、クラッチの作用により、モータの回転方向に応じて該モータの回転力をスクリュにのみ又はスクロールにのみ伝達してこれらを駆動回転させることができる。これによれば、前記モータの回転方向を交互に転換することにより、例えば前記スクリュの回転操作による樹脂材料の可塑化及び混練と、前記スクロールの揺動操作による前記可塑化及び混練された樹脂材料の吐出とを交互に行うことができる。

（請求項８に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項４−７のいずれか１項に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記材料供給装置は樹脂成形用金型に組み込まれることを特徴とする。

請求項８に係る発明によれば、前記材料供給装置は、それ自体の小型化を実現することから、樹脂成型用金型への組み込みを可能とすることができる。

（請求項９に記載の発明の特徴）
本発明は、請求項４−７のいずれか１項に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記材料供給装置はプレス用金型に組み込まれることを特徴とする。

請求項９に係る発明によれば、前記材料供給装置は、それ自体の小型化を実現することから、樹脂成型用金型への組み込みもまた可能とすることができる。

本発明によれば、射出成形機、混練装置、押出装置、押出成形装置等に組み込まれる材料供給装置に適用される材料送出機構について、射出成形機、混練装置、押出装置、押出成形装置等の小型化に寄与するものとすることができる。

図１を参照すると、本発明の一の実施形態に係る材料供給装置が全体に符号１で示されている。材料供給装置１は、材料の可塑化、混練、混合又は押出し（射出を含む）の作用を行い、これらの作用を受けた材料を、これを必要とする装置に供給するために用いられる。例えばペレットのような固形の樹脂材料を可塑化し、また混練し、これにより流動性を帯びた状態にされた樹脂材料を射出成形機のような装置に供給するために用いられる。また、例えば粉体及び液状バインダのような二種の材料を混練し、混練後の材料をこれを必要とする装置に供給するために用いられる。あるいは、例えば異種の複数の液体や異種の複数の粉体からなる材料を混練又は混合し、混練又は混合された材料をこれを必要とする装置に供給するために用いられる。あるいは、材料を所定の装置への供給のための押出し装置、押出成形装置等として用いられる。

材料供給装置は１、図１に示すように、スタンド３で支持することにより単独で、あるいは前記材料の供給を受ける装置にその一部として組み込まれた状態又は図７に示すように、材料供給装置１は本発明の適用により小型化が可能であることから、これを、プレス装置Ｐに用いられるプレス用金型（例えば上型）Ｂに組み込んでの使用が可能である。プレス用金型Ｂには、材料供給装置１から供給される例えば樹脂材料を受け入れ、金型Ｂ外に射出するための射出孔（図示せず）が設けられる。このような小型化された材料供給装置１は、また、樹脂成形用の金型（図示せず）に組み込むことが可能である。スタンド３には、材料供給装置１による可塑化、混練、混合又は押出しを受ける材料を材料供給装置１に投入するために用いられるホッパ５が、材料供給装置１の上方位置において支持されている。

材料供給装置１は、図２に示すように、またその一部を図３及び図４に示すように、前記材料に可塑化、混練、混合又は押出しの作用を及ぼすためのスクリュ７及びバレル９と、スクリュ７をその軸線Ｌ１の周りに回転駆動するための駆動源１１と、前記可塑化、混練、混合又は押出しの作用を受けた後の材料に対して送り出しの作用を及ぼすための材料送出機構１３とを備える。駆動源１１は、正逆両方向に回転可能のモータ１４と、該モータの回転速度を減じてモータ１４の回転駆動力をスクリュ７に伝達するための減速機１５とからなる。減速機１５は、フレーム状のハウジング１７を有する。

スクリュ７は、減速機１５のハウジング１７の互いに相対する両開口１９，２１のうちの一方（図２において左方）の開口１９内に配置されかつハウジング１７に回転可能に支承されている。また、バレル９はハウジング１７の外部においてスクリュ７に相対して配置されかつ複数のボルト２３を介してハウジング１７に固定されている。

スクリュ７及びバレル９は、図示の例では、それぞれ平坦な対向面２５，２７を有する。図示の例にあっては、スクリュ７は、減速機１５のハウジング１７の一方の開口１９に嵌合する扁平な円筒部３５と該円筒部に連なりかつ対向面２５を規定する円板状の底部３７とを有する中空体からなる。スクリュ７は、その円筒部３５の軸線Ｌ１の周りに回転駆動される。他方、バレル９は板状体からなり、その両面の一方がスクリュ７に対する対向面２７を規定する。スクリュ７及びバレル９は、図示の例におけるように、それぞれ、これらの軸線方向に関して扁平である部材からなるものとすることが好ましい。スクリュ７及びバレル９を前記扁平な部材とすることは、これらの軸線方向長さの短縮化及びこれに伴う材料供給装置１の小型化に寄与する。

スクリュ７は、前記材料を受け入れる螺旋溝２９（図３）を有する。螺旋溝２９はスクリュ７を構成する前記中空体の円形の底部３７の周縁上から該底部の中心に向けて、より詳細には、スクリュ７に設けられた後記座ぐり面１０７の周縁に向けて渦を巻くように伸びる一条の溝からなる。説明の便宜上、前記中空体の円形の底部３７の周縁上で開口する螺旋溝２９の端部を始端部２９ａといい、その反対側の開口端部を終端部２９ｂという。螺旋溝２９は前記スクリュ７の対向面２５上に開放している。

バレル９は、その対向面２７において、螺旋溝２９内を移動する前記材料がスクリュ７及びバレル９間から漏出しないように螺旋溝２９の開放面を覆い、かつスクリュ７の回転運動を許すようにスクリュ７の対向面２５に近接して配置されている。また、バレル９は、スクリュ７の螺旋溝２９を経た後の前記材料を受けれ、これを材料供給装置１の外部に排出するための吐出口３１を有する。吐出口３１はバレル９を構成する前記板状体をスクリュ７の軸線Ｌ１の延長上をこれに沿って伸び、前記板状体の両面に開放する貫通孔からなる。

スクリュ７及びバレル９の両対向面２５，２７は、これを平坦面とする図示の例に代えて、これらの一方及び他方がそれぞれ凹状の円錐面及び凸状の円錐面からなるものとすることができる。両円錐面のそれぞれの開き角度又は頂角の大きさは、例えば、１７４〜１７６度に設定することができる。

スクリュ７は減速機１５の回転動力を受けてその軸線Ｌ１の周りに回転駆動される。回転駆動される間、前記材料がスクリュ７の螺旋溝２９内にその始端部２９ａから投入される。スクリュ７の螺旋溝２９内に投入された前記材料は、静止状態にあるバレル９に対するスクリュ７の回転によりその螺旋溝２９内をその終端部２９ｂに向けて送られ（圧送され）、この間に前記可塑化、混練、混合又は押出しの作用を受ける。例えば、成形射出機に供給される樹脂材料にあっては、螺旋溝２９に投入される固形の樹脂材料の可塑化のためにバレル９が加熱される。前記固形の樹脂材料は、螺旋溝２９内を送られる間にバレル９の対向面２７に接して熱溶融され、あるいは先に熱溶融された他の樹脂材料に接して流動性を帯びた可塑化状態にされる。可塑化された前記材料は、さらに、螺旋溝２９内を送られる間に互いに撹拌、混合され、これにより混練される。図４に示す例では、バレル９に形成された後記１条の螺旋溝９３に連なる複数条の螺旋溝３８がバレル９の対向面２７に形成されている。これらの螺旋溝３８はまたスクリュ７の螺旋溝２９に対向しており、先にバレル９により加熱され流動化した前記樹脂材料の一部をスクリュ７の螺旋溝２９から受け入れ、これをバレル９の螺旋溝９３内に導くバイパス路をなす。

螺旋溝２９の終端部２９ｂを経て該螺旋溝２９の外部に出た樹脂材料は、材料送出機構１３の作用を受けて、バレル９の吐出口３１に送られ、さらに吐出口３１の外部、例えばバレル９に取り付けられその吐出口３１に連通するノズル３３に排出され、該ノズルを通して供給先である樹脂用金型（図示せず）が規定するキャビティ（図示せず）に導かれる。

スクリュ７に対するモータ１４の回転駆動力の橋渡しを行う減速機１５は、ハウジング１７の内部に該ハウジングの一方の開口１９からその他方の開口２１に向けて順次配置された、スクリュ７に伝達される回転速度である減速後の回転速度で回転される回転力伝達板３９と、揺動板４１及び該揺動板に固定された複数のピン４３と、後記キャップ７３を介してハウジング１７に固定された固定板４５とを備え、さらに、これらの回転力伝達板３９、揺動板４１及び固定板４５を貫通する軸部材４７とを備える。

軸部材４７は、スクリュ７の軸線Ｌ１の延長を軸線とする円筒部からなる両端部４９，５１と、これらの両端部間にあってこれらの軸線に平行な直線を回転軸線（偏心軸線）とする円筒部からなる偏心部５３とを備える。軸部材４７の両端部４９，５１はそれぞれ図上においてハウジング１７の左側の開口１９寄り及び右側の開口２１寄りにある。

回転力伝達板３９はこれを構成する後記環状の本体５７において、軸部材４７に対してその周りに回転可能であるように、軸部材４７の一端部４９に軸受５５を介して支承されている。回転力伝達板３９は円形状の周面を有する本体５７と、該本体の両面にそれぞれ同軸的に連なりかつ本体５７の両面からその軸線方向に関して互いに反対側に向けて突出する２つの環状部５９，６１を有する。一方（図２において左方）の環状部５９はスクリュ７の一部をなす前記円筒部３５内に受け入れられ、スクリュ７に対して相対的に回転が可能である。回転力伝達板３９からスクリュ７への回転力の伝達のため、一方の環状部５９とスクリュ７の円筒部３５との間に後記クラッチ（第１のクラッチ）８１が配置されている。他方（図２において右方）の環状部６１にはその内周面に複数の歯（内歯）６３が設けられている。また、他方の環状部６１の周囲には、ハウジング１７に対する回転力伝達板３９の回転運動を円滑にするための軸受６５が配置されている。

円形状の揺動板４１は、軸部材４７の偏心部５３に該偏心部の周りに相対的に回転可能であるように軸受６７を介して支承され、軸部材４７の偏心部５３が回転運動をするとき、後述するピン４３の作用により、回転力伝達板３９の他方の環状部６１内を軸部材４７に対して垂直な方向に揺動する。

揺動板４１に固定された複数のピン４３は揺動板４１の軸線上に中心を有する仮想円の周上に互いに間隔をおいて配置され、揺動板４１からその軸線と平行に固定板４５に向けて伸びている。これらのピン４３は、これらの先端部において、固定板４５に設けられた、ピン４３と同数の複数の円形の穴７１にそれぞれ受け入れられている。穴７１は、各ピン４３の先端部の太さ（図示の例では直径）より大きい大きさ（直径）を有する。

各ピン４３は、軸部材４７の偏心部５３がその偏心軸線の周りに回転するときに生じる揺動板４１の偏心部５３との共回りを制限し、揺動板４１に揺動運動を生じさせるようにする。すなわち、揺動板４１に偏心部５３との共回りが生じると、揺動板４１と一体の各ピン４３の先端部が各穴７１の周壁面に接して揺動板４１の共回りの継続を阻止する。これにより、揺動板４１は揺動運動を行い、この間、各ピン４３の先端部は各穴７１の周壁面上をその周方向に滑動する。

また、揺動板４１はその周面に設けられた複数の歯（外歯）６９を有する。外歯６９は回転力伝達板３９の内歯６３より歯数が少なく、軸部材４７の偏心部５３の回転に伴って揺動板４１が揺動運動をするとき、外歯６９の一部が内歯６３の一部と噛み合う。揺動板４１の揺動運動に伴う両歯６３，６９の噛み合いに基づいて、後述するように、回転力伝達板３９が、減速された速度で回転する。

減速機１５のハウジング１７にはその他方（図２において右方）の開口２１を覆うキャップ７３が複数のボルト７５を介して固定されている。キャップ７３はその中央に設けられた孔７７を有する。軸部材４７の他端部（図２において右方の端部）５１はキャップ７３の孔７７内にあって該孔内に配置された軸受７９を介してハウジング１７に回転可能に支承されている。

モータ１４はハウジング１７外に配置されかつキャップ７３に固定され、また、モータ１４の回転軸がキャップ７３の孔７７を通して軸部材４７に挿入されかつこれに固定されている。したがって、モータ１４の回転動力は、キャップ７３を反力支持体として、軸部材４７に伝達され、軸部材４７はモータ１４の回転軸とともに回転する。

モータ１４の回転に伴って軸部材４７が回転すると、軸部材４７の偏心部５３がこれを取り巻く揺動板４１に対してその偏心軸線（回転軸線）の周りに回転する。このとき、前記したように、揺動板４１はこれに固定された各ピン４３の先端部が固定板４５の穴７１の周壁面に当たり、偏心部５３と共に回転することを制限される。その結果、揺動板４１は、その外歯６９の一部が回転力伝達板３９の内歯６３の一部に向けて移動、すなわち偏心部５３の周りに揺動し、内歯６３の一部と噛み合う。揺動板４１の外歯６９の一部が回転力伝達板３９の内歯６３の一部と噛み合いかつ揺動運動が継続するとき、揺動板４１は、各ピン４３を介しての固定板４５を反力支持体として、回転力伝達板３９に対して軸部材４７の回転方向と同じ方向に回転力を与える。その結果、回転力伝達板３９がその軸線（スクリュ７の回転軸線Ｌ１の延長）の周りに回転運動をする。このとき、回転力伝達板３９は、その内歯６３の歯数が揺動板４１の外歯６９の歯数より少ないことから、モータ１４の回転数より小さい回転数で、すなわち減速された回転数で回転する。減速の程度は、内歯６３と外歯６９との歯数の比の選択により、任意に定めることができる。

回転力伝達板３９の回転運動は、該回転力伝達板の一方の環状部５９に設けられたクラッチ（第１のクラッチ）８１を介してスクリュ７に伝達され、スクリュ７がその軸線Ｌ１の周りに回転する。図３に示すように、第１のクラッチ８１は、環状部５９にその周方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の凹所８３と、各凹所８３内に回転可能に配置されたボール８５と、凹所８３内に配置されボール８５に対して環状部５９の周方向に関してその一方に向けてばね力を及ぼし、凹所８３の側壁に押し付けるばね部材８７とを備える。各凹所８３は環状部５９の外周面に開放する切り欠き８９を有し、ボール８５の一部が切り欠き８９を通して凹所８３の外部に露出しかつスクリュ７の円筒部３５の内周面に接している。

これによれば、回転力伝達板３９が図３に示す矢印９１の方向に回転されるとき、スクリュ７の円筒部３５の内周面とこれに接する第１のクラッチ８１のボール８５との間に働く摩擦力のために、ボール８５が凹所８３の側壁に押し付けられて回転不能とされ、スクリュ７が回転力伝達板３９と共にこれと同方向に回転する。逆に、回転力伝達板３９が矢印９１と反対の方向に逆回転されるときは、スクリュ７の円筒部３５の内周面とこれに接するボール８５との間に働く摩擦力によって、ボール８５は凹所８３内をばね部材８７のばね力に抗して移動し、回転運動をする。その結果、回転力伝達板３９からスクリュ７への回転力の伝達が遮断され、回転力伝達板３９はスクリュ７に対して空回りし、スクリュ７は回転力伝達板３９からの回転動力を受けず、回転しない。

次に、スクリュ７の回転運動により該スクリュの螺旋溝２９内を圧送され、該螺旋溝を経た材料をバレル９の吐出口３１に送るための材料送出機構１３について説明する。

図２及び図４に示すように、材料送出機構１３は、バレル９に形成された螺旋溝９３と、螺旋溝９３内に該螺旋溝内を揺動可能であるように受け入れられた螺旋突条９５を有するスクロール９７とを備える。

バレル９に設けられた螺旋溝９３は、バレル９の軸線の周囲領域から該軸線に向けて渦巻くように伸びる一条の溝からなり、またバレル９の対向面２７上に開放している。螺旋溝９３はバレル９の軸線の周囲領域上に始端部９３ａ（図４）を有し、またバレル９の軸線上に終端部９３ｂ（図２）を有し、終端部９３ｂにおいてバレル９の吐出口３１と連通している。

また、スクロール９７は、螺旋突条９５が形成された円形の基板９９を備える。螺旋突条９５は基板９９の両面の一方上にあって、基板９９の周面近傍から該基板の軸線近傍に向けて渦巻くように伸びる一条の帯状体からなる。螺旋突条９５は基板９９の周面近傍に始端部９５ａ（図３）を有し、また基板９９の軸線近傍に終端部９５ｂ（図３）を有し、バレル９の螺旋溝９３の始端部９３ａ及び終端部９３ｂに対応する。スクロール９７は、さらに、基板９９の他方の面からこれと同軸的に突出する軸１０１を有する。

スクロール９７は、その軸１０１において、環状の偏心板１０３及び該偏心板の内周面に沿って配置された軸受１０５を介して、減速機１５の回転力伝達板３９に支持されている。この支持のために、スクリュ７の前記中空体の底部３７にバレル９に相対する座ぐり面１０７が形成され、また、座ぐり面１０７に連通しかつこれと同軸的に伸びる貫通孔１０９とが設けられている。

スクロール９７の基板９９及び軸１０１はそれぞれスクリュ７の座ぐり面１０７に着座し及び貫通孔１０９を貫通している。スクリュ７の座ぐり面１０７及び貫通孔１０９はそれぞれスクロール９７の基板９９及び軸１０１より大きい口径を有する。このことから、スクロール９７の基板９９及び軸１０１は、それぞれ、スクリュ７の座ぐり面１０７内及び貫通孔１０９内をこれらの軸線に対して垂直な方向への揺動運動が可能とされている。

スクリュ７の貫通孔１０９を経て伸びる軸１０１は、偏心板１０３内の軸受１０５に受け入れられている。偏心板１０３及び軸受１０５の両軸線は、スクリュ７の軸線Ｌ１と平行な偏心軸線Ｌ２上にあり、偏心板１０３及び軸受１０５は、スクリュ７の軸線Ｌ１の延長上に軸線を有する減速機１５の回転力伝達板３９の回転動力を受けて、すなわちスクリュ７と共通の駆動源からの回転動力を受けて、偏心軸線Ｌ２の周りに回転運動、すなわち偏心運動をする。

この回転動力の伝達のために、回転力伝達板３９の環状部５９に、第１のクラッチ８１と同様の構造を有する他のクラッチ（第２のクラッチ）１１１が設けられている。第２のクラッチ１１１は、第１のクラッチ８１における凹所８３と反対の方向（他方向）へ向けて互いに間隔をおいて設けられた複数の凹所１１３と、各凹所１１３内に回転可能に配置されたボール１１５と、凹所１１３内に配置されボール１１５に対して環状部５９の周方向に関してその他方向に向けてばね力を及ぼし、凹所１１３の側壁に押し付けるばね部材１１７とを備える。各凹所１１３は環状部５９の内周面に開放する切り欠き１１９を有し、ボール１１５の一部が切り欠き１１９を通して凹所１１３の外部に露出しかつ偏心板１０３の外周面に接している。

これによれば、モータ１４を逆方向に回転させることにより回転力伝達板３９が図３に示す矢印９１と反対の方向に回転されるとき、偏心板１０３の外周面とこれに接する第２のクラッチ１１１のボール１１５との間に働く摩擦力のために、ボール１１５が凹所１１３の側壁に押し付けられて回転不能とされ、偏心板１０３が回転力伝達板３９と共にこれと同方向に回転する。逆に、回転力伝達板３９が矢印９１の方向に回転されるときは、偏心板１０３の外周面とこれに接するボール１１５との間に働く摩擦力によって、ボール１１５は凹所１１３内をばね部材１１７のばね力に抗して移動し、回転運動をする。その結果、回転力伝達板３９から偏心板１０３への回転力の伝達が遮断され、回転力伝達板３９は偏心板１０３に対して空回りし、回転力伝達板３９の回転動力は第１のクラッチ８１を介してスクリュ７に伝達される。

偏心板１０３及び軸受１０５の偏心運動に伴い、スクロール９７が偏心板１０３と共に回転（共回り）しようとする。しかし、スクロール９７の螺旋突条９５がバレル９の螺旋溝９３内にあって該螺旋溝の側壁に当たりその回転を制限又は抑制されることから、減速機１５における揺動板４１と同様、スクロール９７は揺動運動をする。すなわち、スクロール９７の軸１０１及び基板９９がそれぞれスクリュ７の貫通孔内１０９及び座ぐり面１０７内で、また螺旋突条９５がバレル９の螺旋溝９３内で揺動運動をする。

螺旋突条９５は、これが揺動運動を行うとき、その一部が螺旋溝９３の側壁に接し、該側壁と共同して１以上（図示の例では２つ）の三日月形の閉空間１２１，１２３（図５ｃ参照）を規定するように、また、前記閉空間の容積を所望の大きさに設定するために、その全体の大きさ、螺旋溝９３の溝幅に対するその厚さ寸法、その始端部９５ａから終端部９５ｂまでの長さ寸法等が定められる。螺旋突条９５がその放射方向へ連続して移動する運動である揺動運動の間、閉空間１２１，１２３はそれぞれ三日月形の形状を変えながら螺旋溝９３内をその始端部９３ａからその終端部９３ｂに向けて連続的に移動する。

また、バレル９の螺旋溝９３はその始端部９３ａにおいてスクリュ７の螺旋溝２９の終端部９５ｂに相対し、連通している。このことから、スクリュ７の螺旋溝２９を経た前記材料はバレル９の螺旋溝９３内に移動することができる。図５に示すように、バレル９の螺旋溝９３に受け入れられた材料Ｍ（図５ａ、ｂ）は、続いて閉空間１２１に閉じ込められ（図５ｃ）、閉空間１２１と共に螺旋溝９３内を連続移動し（図５ｄ〜ｈ）、螺旋溝９３の終端部９３ｂに到達し（図５ｉ）、該終端部からバレル９の吐出口３１へと移動する（図５ｊ）。材料Ｍは閉空間１２１に閉じ込められることにより計量され、定量の材料Ｍの送り出しが行われる。これは、他の閉空間１２３に材料Ｍが閉じ込められる場合においても同様に行われる。バレル９の螺旋溝９３を通しての材料Ｍの送り出しのために、スクロール９７は少なくとも１回（図示の例では３回）（図５ａ〜ｅ、図５ｅ〜ｉ、図５ｉ〜ｊ）の揺動サイクルを行う。また、材料Ｍが螺旋溝９３の終端部９３ｂに到達（図５ｈ）した後、スクロール９７の単一時間当たりの揺動量をより少なくして、スクロール９７を断続的に揺動させることにより、小分けにした等量の材料Ｍを順次バレル９の吐出口３１に送ることができる。

本発明に係る材料送出機構１３にあっては、これを構成する螺旋溝９３が既存の薄いバレル９に形成され、また螺旋溝９３に受け入れられる螺旋突条９５を含むスクロール９７はその軸線方向長さを比較的小さいものに設定することができる。このことから材料送出機構１３自体の小型化並びにこれに伴う材料送出機構１３が組み込まれた材料供給装置１及び該材料供給装置が組み込まれた前記射出成形機等の小型化を促進することができる。

なお、減速機１５の他の例として、第１のクラッチ８１及び第２のクラッチ１１１並びに偏心板１０３を有しないものとすることができる。この例を図６に示す。この例では、回転力伝達板３９の一方の環状部５９の外周面がスクリュ７の円筒部３５の内面に固定され、スクリュ７は常に回転力伝達板３９と共に回転運動をする。また、軸受１０５は、前記したと同様の偏心軸線Ｌ２を軸線として回転力伝達板３９の環状部の内周面にこれに沿って配置されている。また、バレル９の螺旋溝９３及びスクロール９７の螺旋突条９５の渦巻き方向が、図２に示す例におけるとは逆であるように設定されている。その余の構造については、図２に示す例と同様であるのでこれに付した主要な符号と同じ符号を付してその説明に代える。この例によれば、スクリュ７を回転させながら同時にスクロール９７を揺動させ、これにより、前記したと同様にして、スクリュ７の螺旋溝２９からバレル９の螺旋溝９３に導かれた前記材料に送出作用を及ぼすことができる。

スタンドにより支持された材料供給装置の側面図である。 材料供給装置の断面図である。 材料供給装置の部分分解斜視図である。 材料供給装置のスクリュ、バレル及びスクロールの分解斜視図である。 材料の送り出しの際における、バレルの螺旋溝と、該螺旋溝内で揺動されるスクロールの螺旋突条との位置関係を順追って示す図である。 他の例に係る材料供給装置の図２と同様の断面図である。 材料供給装置が取り付けられたプレス金型を有するプレス装置の概略的な側面図である。

符号の説明

１ 材料供給装置
７ スクリュ
９ バレル
１１ 駆動源
１３ 材料送出機構
１４ モータ
１５ 減速機
２５ スクリュの対向面
２７ バレルの対向面
２９ スクリュの螺旋溝
３１ バレルの吐出口
８１ 第１のクラッチ
９３ バレルの螺旋溝
９５ 螺旋突条
９７ スクロール
１１１ 第２のクラッチ
１２１，１２３ 閉空間

Claims (9)

1. 材料の可塑化、混練、混合又は押出しを行うための回転駆動されるスクリュと、バレルとを備え、前記スクリュが前記材料を受け入れる螺旋溝を有し、前記バレルが前記螺旋溝に対向しかつこれを覆う対向面と前記螺旋溝を経た材料のための吐出口とを有する材料供給装置に適用される材料送出機構であって、
   前記バレルに形成され、前記スクリュの螺旋溝と前記バレルの吐出口とに連なる螺旋溝と、
   前記バレルの螺旋溝内に該螺旋溝内を揺動可能であるように受け入れられた螺旋状に伸びる螺旋突条を有するスクロールとを含み、
   前記バレルの螺旋溝は前記スクリュの螺旋溝を経た材料を受け入れ、前記スクロールの螺旋突条はこれが揺動運動をするとき前記バレルの螺旋溝内の材料を前記バレルの吐出口に向けて送り出す作用をなすことを特徴とする材料送出機構。
2. 前記スクロールの螺旋突条は定量の材料を送り出す作用をなすことを特徴とする、請求項１に記載の材料送出機構。
3. 前記材料供給装置は前記スクリュを回転駆動するための駆動源を備え、該駆動源はモータと該モータの減速機とを含み、前記スクロールは前記減速機に前記スクリュの回転軸線と平行な偏心軸線の周りに回転可能であるように支承されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の材料送出機構。
4. 材料の可塑化、混練、混合又は押出しを行うための回転駆動されるスクリュ、及び該スクリュに対向して配置されたバレルを備えた、前記材料のための材料送出機構と、前記スクリュを回転駆動するための駆動源とを備え、前記スクリュが前記材料を受け入れる螺旋溝を有し、前記バレルが前記螺旋溝に対向しかつこれを覆う対向面と吐出口とを有する材料供給装置であって、
   前記材料送出機構は、前記バレルに形成され、前記スクリュの螺旋溝と前記バレルの吐出口とに連なる螺旋溝と、前記バレルの螺旋溝内に該螺旋溝内を揺動可能であるように受け入れられた螺旋状に伸びる螺旋突条を有するスクロールとを含み、
   前記バレルの螺旋溝は前記スクリュの螺旋溝を経た材料を受け入れ、前記スクロールの螺旋突条はこれが揺動運動をするとき前記バレルの螺旋溝内の材料を前記バレルの吐出口に向けて送り出す作用をなすことを特徴とする、材料供給装置。
5. 前記スクロールの螺旋突条は定量の材料を送り出す作用をなすことを特徴とする、請求項４に記載の材料供給装置。
6. 前記駆動源はモータと該モータの減速機とを含み、前記スクロールは前記減速機に前記スクリュの回転軸線と平行な偏心軸線の周りに回転可能に支承されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の材料供給装置。
7. さらに、前記減速機に設けられたクラッチを備え、前記クラッチは前記モータが一方向に回転するときに前記減速機の回転力を前記スクリュにのみ伝達し、また前記モータが他方向に回転するときに前記減速機の回転力を前記スクロールにのみ伝達することを特徴とする、請求項６に記載の材料供給装置。
8. 前記材料供給装置は樹脂成形用金型に組み込まれることを特徴とする、請求項４から７のいずれか１項に記載の材料供給装置。
9. 前記材料供給装置はプレス用金型に組み込まれることを特徴とする、請求項４から７のいずれか１項に記載の材料供給装置。

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