JP5433188B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、金型のキャビティに溶融樹脂を射出して成形体を成形する射出成形機に関し、特に加熱シリンダ内で溶融樹脂を射出する際に用いられるスクリューの磨耗を抑えた射出成形機に関する。

従来から用いられている一般的な射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂を送り、加熱シリンダ内に設けられた進退可能なスクリューにより樹脂を溶融しながらスクリュー先端側に設けられた射出ノズル側に送り出し、射出ノズルから金型装置のキャビティに溶融樹脂を射出し、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化させた後、金型装置を開き、突出しピンなどにより金型に張り付いている成形物を金型から外すことにより、成形体が成形されている。

このようなプラスチックなどの成形体を成形する射出成形機においては、その構成を大別すると概ね、型締めユニットと及び射出ユニットから構成されており、型締めユニットにおいては、一般的に固定金型と可動金型を有する金型装置が備えられており、可動金型をトグル機構若しくは直圧方式などの型締めを可能とする可動手段によって、固定金型に対し可動金型を進退させ、型締めの際の型閉じ、及び型開きを行っている。

前述した金型装置の金型の型締め時に形成されるキャビティに、粒状の樹脂であるペレットを溶融樹脂として供給する際には射出ユニットが用いられ、この射出ユニットには、駆動源たるモータなどの駆動手段が備えられ、モータの回転力をプーリやベルトなどを介して順次伝達させ、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構などにより、加熱シリンダ内でこの内壁面と摺動自在に設けられたスクリューを回転させることにより溶融樹脂を搬送し、次に溶融樹脂を射出ノズルから型締めユニットに設けられた金型間のキャビティに射出する。

前述した一般的な射出成形機においては、ＩＴ部品の薄型化に伴い、溶融樹脂の射出速度が超高速かつ高圧力で行なえるようにすることが要求されており、高圧力に耐えうる強度設計が必要であり、射出時にはスクリュー後端の受圧面に高圧力が加えられるため、その部位の保守・点検を定期的に行なうことが必須となる。

ところで、特許文献１には、スクリュー後端部に大径のフランジ部を形成し、スクリュー後端部の径を加熱シリンダの内壁面の径よりも大きくした射出成形機が開示されている。

実公平０５−０２１３９４号公報

前述した従来の一般的な射出成形機においては、スクリューの後端面は、繰り返し行われる射出時における樹脂圧によりヘタリが生じカエリが発生することから、スクリューの点検交換作業を行ないやすくするために、スクリューを簡単に取り外しできるよう、設計の段階で、スクリュー後端の受圧面をスプラインの谷径より例えば１〜２ｍｍ程度小さく設計することが一般的となっている。しかしながら、スクリューの受圧面が小さくなってしまうと、射出圧が比較的高圧な射出成形機においては、受圧面の面圧が大きくなり、この受圧面にへたりが発生し易くなってしまうという問題がある。また、こうした問題点を解消するために、特許文献１の射出成形機のように、スクリュー後端部の径を、かなり大きめに設計することも考えが及ばないわけではないが、スプラインの後端部の径を大きくし過ぎてしまい、加熱シリンダの内径よりも大きくなった場合には、加熱シリンダに挿通されているスクリューを、保守・点検等のために加熱シリンダの先端側から抜き出す際、スクリュー後端部の大径な部分が加熱シリンダの内径よりも大きいことで、スクリューを加熱シリンダの前方側へと抜き出すことが難しく、メインテナンス性に劣るものとなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、メインテナンス性を損なうことなくスクリューの受圧面の耐久性を向上させた射出成形機を提供することを目的とする。

請求項１に係る射出成形機は、加熱シリンダ内に設けたスクリューを回転させながら後退させて溶融樹脂の計量を行い、該計量工程後に前記スクリューの後端を押圧することで前進させて前記加熱シリンダの先端に装着した射出ノズルから金型のキャビティに前記溶融樹脂を射出する射出成形機において、前記スクリューの後端の押圧される受圧面の径を、前記スクリューを回転駆動する駆動伝達部としてのスプラインの谷径よりも大きくすると共に前記スプラインの山径よりも小さくしたことを特徴とする。

請求項２に係る射出成形機は、請求項１の射出成形機において、前記スプラインが係合されることで該スプラインを保持するスクリューアダプタを、半割構造としたことを特徴とする。

本発明によれば、溶融樹脂を射出するときに押圧されるスクリューの受圧面の径が、比較的小さくならないように、スプラインの谷径より大きくしたので、溶融樹脂の射出速度が高圧力で行なわれても、スクリューの受圧面にヘタリが生じカエリが発生してしまうことを抑えることができるからスクリューの耐久性を向上することができ、その一方で、スクリューを保守点検のために容易に取り外しできるように、スクリュー後端の受圧面の径を、スプラインの山径よりも小さくし、スクリューの取り外しを簡単に行なえるようにしたからメインテナンス性に優れる。よって、ひいてはメインテナンス性を損なうことなくスクリューの受圧面の耐久性を向上させた射出成形機を提供することができる。

さらに、保守点検等のためスクリューアダプタに係合されているスクリューを取り外す際、スクリューアダプタを２分割に半割りにしてからスクリューを取り外すことができるので、スクリューを保持しているスクリューアダプタからスクリューを取り外す際の取り外し作業を簡単に行なうことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１〜図６により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１は本実施例における射出成形機に構成される射出ユニットを示す正面図である。同図に示すように、射出成形機に構成された射出ユニット１は、スクリュー２を回転させ計量された溶融樹脂を射出ノズル３から金型のキャビティに射出することができ、射出ユニット１の上方側には溶融樹脂の原料となる粒状の樹脂（ペレット）が投入されるホッパ４を有し、ホッパ４からその下方に設けられた筒状の加熱シリンダ５内に粒状の樹脂が自重により落下して投入され、投入された粒状の樹脂は、駆動源たるスクリュー回転駆動モータ６が回転されることにより、加熱シリンダ５の内壁面と摺動するように設けられたスクリュー２が回転され、加熱シリンダ５の先端に装着された射出ノズル３側に送り出されながら加熱される溶融樹脂の計量が行なわれる。なお、本発明の要旨とするところは、主に射出ユニット１のスクリュー２に係わる部分であり、型締めユニット等に関しては、周知のものを適用すればよいので、その詳細については省略する。

図２は射出ユニットの要部を示す断面図である。同図に示すスクリュー２の先端側にはスクリュー２の回転駆動に伴い射出ノズル側に溶融樹脂を送り出す溝部７が形成されており、その反対側のスクリューの後端側には、スプライン１０が形成されている。図２に示すようにスプライン１０は、凸部１１と凹部１２とがスクリュー２の周方向に交互に複数形成されており、このスプライン１０の形状に対応した係合孔１３が、図３に示すように２分割からなるスクリューアダプタ１５に形成され、スプライン１０はスクリューアダプタ１５の係合孔１３に係合されることでスクリューアダプタ１５に対してスクリュー２が保持される。

１６は、スクリューアダプタ１５の係合孔１３に保持されたスプライン１０が、係合孔１３から抜け出してしまうことを防止するスクリュー固定プレートである。スクリュー固定プレート１６の略中央に形成した円形型の挿通孔１７の径は、スプライン１０の山径Ｂより小さくなっていることで、係合孔１３に係合されたスプライン１０は挿通孔１７から抜けてしまうことを抑止することができ、スクリュー固定プレート１６はスクリューアダプタ１５の前部にボルト１８でネジ止めされる一方で、スクリューアダプタ１５の後部にはスペーサ１９が固定されている。なお、本実施例におけるスプライン１０の山径Ｂは、加熱シリンダ５の内壁面と摺動されるスクリュー２の最大径Ｍよりも若干小さくなっている。

ここで、スクリュー２について図４〜図６によりさらに説明する。なお、図４はスクリューの要部を示す斜視図、図５はスクリューの寸法を示す説明図、図６はスクリューの受圧面を示す説明図であり、図６においては後述する受圧面を網点で表している。これらの図に示すように、スクリュー２の後端側には、前述したがスプライン１０が形成されており、さらにその後部には、溶融樹脂を射出する際にスペーサ１９を介して押圧される受圧面２０を備えている。この受圧面２０はスクリュー２の後端に位置しており、受圧面２０の径Ｘはスプライン１０の谷径Ａよりも大きく形成しており、これにより、一般的な周知のスクリューの後端のように、その径が比較的小さくならないよう、スプライン１０の谷径Ａよりも受圧面２０の径Ｘを大きく形成することで、溶融樹脂の射出速度が高圧力で行なわれてもスクリュー２の受圧面２０にヘタリが生じ、ひいてはカエリが発生してしまうことを可及的に回避することが可能になっている。

また、本実施例におけるスクリュー２の受圧面２０の径Ｘは、スプライン１０の谷径Ａよりも大きく形成しているが、その一方で、スプライン１０の山径Ｂよりも小さく形成している。そのような寸法としたのは、スクリュー２を保持しているスクリューアダプタ１５から、スクリュー２を保守点検等のために取り外す際、先ず、スクリュー２の抜け防止を行うスクリュー固定プレート１６を取り外し、次に、スクリューアダプタ１５を２分割にし、次に、射出ノズル３を取り外した加熱シリンダ５の先端からスクリュー２を抜き出すのだが、受圧面２０の径Ｘが極端に大きくならないようスプライン１０の山径Ｂより小さくすることで、加熱シリンダ内に挿通されているスクリュー２を、加熱シリンダ先端側から引き抜き（図２に示す左方向）、取り出すことが可能になる。すなわち、スクリュー２の最大径Ｍよりも僅かに小さいスプライン１０の山径Ｂより受圧面Ｘの径を小さくしたことで、図１に示すように、スクリュー２の後方側に各種装置が設けられていることで、スクリュー２をその後方側から抜き出すことがレイアウト上困難であっても、加熱シリンダ５の先端側から加熱シリンダ内に挿通されているスクリュー２を簡単に抜き出して取り外すことが可能となる。

以上のように本実施例における射出成形機によれば、溶融樹脂を高圧で射出するときにスクリュー２の後端の受圧面２０が押圧される際、その受圧面２０の径Ｘを比較的小さくならないようにスプライン１０の谷径Ａより大きくしたことで、溶融樹脂の射出速度が高圧力で行なわれ、スクリュー２の受圧面２０が高圧力で押圧されても、受圧面２０にヘタリが生じカエリが発生してしまうことを抑えることができるから、スクリュー２の耐久性を向上させることができる。さらにその一方で、スクリュー２を保守点検のために容易に取り外しできるように、スクリュー後端の受圧面２０の径Ｘをスプライン１０の山径Ｂよりも小さくし、スクリューアダプタ１５からスクリュー２の取り外しを行ない易くしたから、定期的なメインテナンスが必要なスクリュー２を簡単に取り外すことができるので、メインテナンス性を向上することができる。よって、メインテナンス性を損なうことなくスクリュー２の受圧面の耐久性を向上させることが可能になる。

さらに、メインテナンスたる保守点検等のため、スクリューアダプタ１５に保持されているスクリュー２を取り外す際、スクリューアダプタ１５を２分割に半割りにすることができるので、スクリューアダプタ１５からスクリュー２を取り外し難い場合が生じたとしても、スクリューアダプタ１５からスクリュー２を簡単に取り外すことが可能になる。

以上、本実施例の一実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施例では、受圧面２０の径Ｘを、スクリュー２の山径Ｂよりも小さくしているが、加熱シリンダ内からスクリュー２を抜き出して取り外せるのであれば、受圧面２０の径Ｘをスクリューの山径Ｂと同じ寸法にしてもよい。

また、本実施例におけるスクリュー２においては、その最大径Ｍの寸法を、スクリューの最小径である谷径Ａの約１．３倍とし、最大径Ｍと最小径Ａとの寸法差を比較的小さくしていることから、例えば、柱状の加工体を切削加工することでスクリュー２を製造する際、除去される切削加工部分を少なくすることができるので、切削加工時間を短縮でき且つ切削量も少なくなるので、スクリュー２の製造コストを安価に抑えることができる。

本実施例における射出成形機に構成される射出ユニットを示す正面図である。 同上、射出ユニットの要部を示す断面図である。 同上、スクリューアダプタを示す正面図である。 同上、スクリューの要部を示す斜視図である。 同上、スクリューの寸法を示す説明図である。 同上、スクリューの受圧面を示す説明図である。

符号の説明

２ スクリュー
３ 射出ノズル
５ 加熱シリンダ
１０ スプライン
１５ スクリューアダプタ
２０ 受圧面
Ａ スプラインの谷径
Ｂ スプラインの山径
Ｘ 受圧面の径

Claims (2)

1. 加熱シリンダ内に設けたスクリューを回転させながら後退させて溶融樹脂の計量を行い、該計量工程後に前記スクリューの後端を押圧することで前進させて前記加熱シリンダの先端に装着した射出ノズルから金型のキャビティに前記溶融樹脂を射出する射出成形機において、前記スクリューの後端の押圧される受圧面の径を、前記スクリューを回転駆動する駆動伝達部としてのスプラインの谷径よりも大きくすると共に前記スプラインの山径よりも小さくしたことを特徴とする射出成形機。
2. 前記スプラインが係合されることで該スプラインを保持するスクリューアダプタを、半割構造としたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。

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