JP5766959B2 - 材料供給装置及びシャッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、材料の供給装置に関する。

材料の供給・供給停止を切り替える装置として、材料の供給通路を開閉するシャッタ機能を備えたものが提案されている。例えば、特許文献１には射出成形機等において、樹脂材料の通路を開閉するシャッタ機構が開示されている。

特公平６−４９２９２号公報

射出成形機等のように、粒状材料を対象とするものにおいては、シャッタ機構の閉鎖時に粒状材料を噛み込む場合がある。粒状材料を噛み込むと、供給通路が開放されたままとなって、その後の作業に支障を来たす場合があったり、噛み込みの復旧に手間が係る場合があり、シャッタ機構による供給通路の閉鎖が１回で行えることが望まれる。

本発明の目的は、供給通路の閉鎖を１回で行える材料供給装置、及び、シャッタ装置を提供することにある。

本発明によれば、粒状材料の供給通路を開閉するように移動可能に設けられたシャッタ部材と、前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記供給通路と連通して形成され、前記シャッタ部材が進入する材料退避空間と、前記材料退避空間と前記供給通路との連通部において、前記粒状材料の前記材料退避空間への移動を妨げるように前記連通部を塞ぐ一方、前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記シャッタ部材により前記粒状材料が押し続けられた場合に、その前記材料退避空間への移動を許容するよう、弾性変形する弾性部材と、を備えたことを特徴とする材料供給装置が提供される。

また、本発明によれば、粒状材料の供給通路を開閉するシャッタ装置であって、前記供給通路を形成する通路形成部と、前記供給通路を開閉するように前記通路形成部に移動可能に設けられたシャッタ部材と、前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記供給通路と連通して前記通路形成部に形成され、前記シャッタ部材が進入する材料退避空間と、前記材料退避空間と前記供給通路との連通部において、前記粒状材料の前記材料退避空間への移動を妨げるように前記連通部を塞ぐ一方、前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記シャッタ部材により前記粒状材料が押し続けられた場合に、その前記材料退避空間への移動を許容するよう弾性変形する弾性部材と、を備えたことを特徴とするシャッタ装置が提供される。

本発明によれば、供給通路の閉鎖を１回で行える材料供給装置、及び、シャッタ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る材料供給装置を適用した射出成形機の射出機構の説明図。 （Ａ）はシャッタ装置の断面図、（Ｂ）はシャッタ部材の平面図。 （Ａ）は図２（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う取付部材の断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩに沿う通路形成部材（上側）の断面図、（Ｃ）は図２（Ａ）の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う通路形成部材（上側）の断面図、（Ｄ）は図２（Ａ）の線ＩＶ−ＩＶに沿う通路形成部材（下側）の断面図、（Ｅ）は図２（Ａ）の線Ｖ−Ｖに沿う通路形成部材（下側）の断面図。 シャッタ装置の断面斜視図。 （Ａ）及び（Ｂ）はシャッタ装置の動作説明図。 （Ａ）はシャッタ装置の動作説明図、（Ｂ）はシャッタ装置の他の実施形態の説明図。

図１は本発明の一実施形態に係る材料供給装置１を適用した射出成形機Ａ（射出成形装置）の射出機構の説明図（一部断面図）である。本実施形態では本発明を射出成形機の材料供給に適用した例を示すが、他の装置にも本発明は適用可能である。

射出成形機Ａは、これらの図に示す射出機構と、内部に成形部を画成して当該成形部に材料が射出可能な構造を有する不図示の金型と、成形品の取り出し等のために金型の開閉及び型締め等を行う不図示の型締機構（駆動部を含む）とを備えて、射出機構から金型内に溶融材料が供給されることによって成形部内で成形品の射出成形を行う装置である。前記射出機構は、材料供給装置１が装着されて材料供給機能が付与された射出シリンダ１０によって構成される。

＜射出シリンダ１０＞
射出シリンダ１０は、内部に粒状材料（本実施形態の場合、粒状材料）の通路１１ａを有した円筒状の加熱筒１１を備える。通路１１ａは加熱筒１１と同心で形成され、加熱筒１１の上端から下端までを貫通している。加熱筒１１の下部の周囲には加熱筒１１を加熱するバンドヒータ１３が設けられており、その熱により通路１１ａを通過する粒状材料は溶融樹脂となる。

加熱筒１１の下端にはノズル（射出部）１２が設けられており、ノズル１２の周囲にもバンドヒータ１４が設けられている。加熱筒１１の上端には電動のアクチュエータ１６が取り付けられている。アクチュエータ１６は、本実施形態の場合、通路１１ａに挿入されたプランジャ１７を進退させる。図１は、プランジャ１７が後退した態様を示しており、プランジャ１７を同図の位置から下方に前進させることで、通路１１ａ内の溶融樹脂がノズル１２から不図示の金型内の成形部へ射出されることになる。本実施形態では、プランジャ２１を進退させる構成としたが、通路１１ａ内に設けたスクリューを回転させて溶融樹脂を射出するスクリューコンベア形式の構成でもよい。

加熱筒１１の上側部には支持部１５が一体に形成されている。本実施形態では加熱筒１１と支持部１５とを一体に形成したが、別体として両者を固定する構成でもよい。支持部１５は全体として直方体形状をなしており、送出装置３の円筒部３１の先端部が挿入されて接続される取付孔を有している。この取付孔は通路１１ａとを連通し、送出装置３により送出される粒状材料が通路１１ａに導かれることになる。

＜材料供給装置１＞
本実施形態の場合、材料供給装置１は、ホッパ４に貯留された粒状材料を射出シリンダ１０に供給する装置である。材料供給装置１は、ホッパ４が取り付けられるシャッタ装置２と、送出装置３と、を備える。

送出装置３は、円筒部３１と、材料供給装置１が取り付けられる取付部３２と、を備える。本実施形態では、円筒部３１と取付部３２とを一体に形成しているが、別体として両者を固定する構成でもよい。円筒部３１には、断面円形の供給通路３１ａがその内部に形成されている。

送出装置３には、供給通路３１ａ内に導入された粒状材料を射出シリンダ１０内の通路１１ａに送り出す送出機構として、供給通路３１ａ内に設けられたスクリュー３３と、こスクリュー３３を回転させるモータ３４と、を備える。なお、本実施形態ではこのようにスクリューコンベア形式の構成としたが、プランジャを進退させて粒状材料を送出する機構等、他の形式の送出機構を採用してもよい。

取付部３２には、シャッタ装置２の下部（通路形成部材２２２）が着脱自在に装着される、断面円形の取付孔３２ａが形成されている。本実施形態の場合、シャッタ装置２は、その下部が単に取付孔３２ａに差し込まれることで取付部３２に取り付けられる構造としたが、ネジ構造等によって着脱自在としてもよい。取付孔３２ａは供給通路３２ｂを介して供給通路３１ａと連通しており、シャッタ装置２を通過した粒状材料は供給通路３１ａに導入されることになる。

ホッパ４は、その内部に粒状材料を貯蔵するボトル型の収容容器をなしており、その喉部４ａ（図２（Ａ）等参照）５１の先端に粒状材料の排出口を有している。

次に、シャッタ装置２の構成について図１乃至図４を参照して説明する。図２（Ａ）はシャッタ装置２の断面図（垂直断面図）、図２（Ｂ）はシャッタ部材２５の平面図、図３（Ａ）は図２（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う取付部材２１の断面図、図３（Ｂ）は図２（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩに沿う通路形成部材２２１の断面図、図３（Ｃ）は図２（Ａ）の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う通路形成部材２２１の断面図、図３（Ｄ）は図２（Ａ）の線ＩＶ−ＩＶに沿う通路形成部材２２２の断面図、図３（Ｅ）は図２（Ａ）の線Ｖ−Ｖに沿う通路形成部材２２２の断面図である。図４シャッタ装置２の断面斜視図であり、シャッタ装置２を垂直断面で半割りした斜視図である。

シャッタ装置２は、取付部材２１と、通路形成部２２と、を備える。通路形成部２２は通路形成部材２２１と、通路形成部材２２２とを備える。これらの取付部材２１、通路形成部材２２１、２２２は、２本のボルト２ａによって一体的に締結される。通路形成部２２の下部側である通路形成部材２２２は、送出装置３の取付孔３２ａに着脱自在に挿入され、シャッタ装置２が送出装置３に取り付けられる。

取付部材２１は円筒状をなし、ボルト２ａが挿通する貫通孔２１ｂと、ホッパ４が取り付けられる取付部２１ａと、を有する。本実施形態の場合、取付部２１ａは、ホッパ４の喉部４ａの断面形状に合わせて円形に形成された貫通孔である。ホッパ４は、喉部４ａが取付部２１ａに挿入されることで取付部２１ａに取り付けられ、取付部２１ａに着脱自在である。本実施形態の場合、ホッパ４は、喉部４ａが単に取付部２１ａに差し込まれることで取付部２１ａに取り付けられる構造としたが、ネジ構造等によって着脱自在としてもよい。

通路形成部材２２１及び２２２は、それぞれ筒状をなし、取り付け部２１ａと連通した、粒状材料の供給通路２２ａを形成している。本実施形態の場合、供給通路２２ａはその断面形状が砲弾型である。ホッパ４から供給通路２２ａ内への粒状材料の供給は、粒状材料の自重による。

通路形成部材２２１はボルト２ａが挿通する貫通孔２２１ａを備える。通路形成部材２２２はボルト２ａが螺合するネジ孔２２２ａを備える。取付部材２１、通路形成部材２２１、２２２は、ボルト２ａを貫通孔２１ｂ、２２１ａに挿通し、ネジ孔２２２ａに螺合することで一体的に締結される。

通路形成部材２２１と通路形成部材２２２との間には、シャッタ部材２５が挿通するスリットＳＬが形成されている。シャッタ部材２５は板状をなし、供給通路２２ａの断面形状と同じ形状の開口部２５ａを有している。また、シャッタ部材２５の両端部にはストッパ部２５ｂ、２５ｃが設けられている。

シャッタ部材２５は、スリットＳＬに挿通されたことで、供給通路２２ａを開閉するように手動で移動可能となっている。本実施形態ではシャッタ部材２５を平行移動する構成としたが、回動するようにしてもよい。

図２（Ａ）、図４はシャッタ部材２５が供給通路２２ａを開放した状態を示し、供給通路２２ａと開口部２５ａとは重なった状態にある。この状態の場合、ホッパ４から落下してきた粒状材料は供給通路２２ａを通過して供給通路３２ｂ、３１ａ（図１）へ導入されることになる。

図２（Ａ）の状態からシャッタ部材２５を閉鎖側（同図の左側）へ移動することで、図５（Ａ）に示す閉鎖状態となる。閉鎖状態では、供給通路２２ａと開口部２５ａとが重ならず、供給通路２２ａがシャッタ部材２５によって閉鎖された状態にある。このため、ホッパ４から落下してきた粒状材料は供給通路２２ａを通過できず、送出装置３への粒状材料の供給が断たれることになる。同図の状態からシャッタ部材２５を開放側（同図の右側）へ移動すると図２（Ａ）の状態に戻ることになる。

次に、通路形成部材２２１及び２２２は、供給通路２２ａに対してシャッタ部材２５の移動方向で閉鎖側において供給通路２２ａと連通した材料退避空間２２ｂを形成している。本実施形態の場合、シャッタ部材２５は材料退避空間２２ｂに常時進入しており、材料退避空間２２ｂを通過している。

通路形成部材２２２には、材料退避空間２２ｂと連通したバイパス通路２２ｃが形成されている。バイパス通路２２ｃは通路形成部材２２２の底面に開放しており、シャッタ部材２５よりも下流側において、図１に示した供給通路３２ｂと材料退避空間２２ｂとを連通させる役割を有している。

材料退避空間２２ｂと供給通路２２ａとの連通部は弾性部材２３、２４によって、塞がれている。弾性部材２３、２４は、例えば、弾性を有するプラスチックや金属材料からなり、本実施形態の場合、方形のシート状或いは膜状をなしている。弾性部材２３は、その上端が通路形成部材２２１の内壁に固定されている。固定方法としては、接着、ネジ等を挙げられる。弾性部材２３の下端は自由端となっている。弾性部材２４は、その下端が通路形成部材２２２の内壁に固定され、上端は自由端となっている。

弾性部材２３の下端と弾性部材２４の上端との間には、シャッタ部材２５が通過可能な隙間が形成されており、シャッタ部材２５の移動を円滑にしている。尤も、弾性部材２３、２４は弾性を有していることから、シャッタ部材２５が通過可能な隙間を確保しなくても、その弾性変形によりシャッタ部材２５の移動を阻害することはない。なお、本実施形態では、２つの弾性部材２３、２４で連通部を塞ぐ構成としたが、１つの弾性部材で連通部を塞ぐ構成としてもよい。

＜シャッタ装置２の機能＞
次に、図２（Ａ）、図５（Ａ）及び（Ｂ）並びに図６（Ａ）を参照してシャッタ装置２の機能、特に、弾性部材２３、２４の機能について説明する。まず、図２（Ａ）に示すように、シャッタ部材２５の開放時において、弾性部材２３、２４は材料退避空間２２ｂと供給通路２２ａとの連通部を塞いでいるため、ホッパ４から供給通路２２ａへ落下してくる粒状材料が、材料退避空間２２ｂに移動することが妨げられる。

次に、図２（Ａ）の状態からシャッタ部材２５を移動して図５（Ａ）に示す閉鎖状態へ移行する際、図５（Ｂ）に示すように粒状材料Ｐ（実線）が開口部２５ａの縁に引っ掛かって、シャッタ部材２５と共に移動する場合がある。シャッタ部材２５と共に移動している粒状材料Ｐ（実線）が弾性部材２３、２４と干渉すると、弾性部材２３、２４が同図に示すように弾性変形するため、粒状材料Ｐは、弾性部材２３、２４にいなされるか、弾かれることにより、破線で示す粒状材料Ｐのように開口部２５ａから脱落して供給通路２２ａに留まることになる。なお、図５（Ｂ）においては、粒状材料Ｐを１つのみ図示したが、供給通路２２ａ内は多数の粒状材料Ｐで充填されている場合もある。

一方、弾性部材２３、２４が弾性変形を開始した後も、粒状材料Ｐと開口部２５ａとの引っ掛かりが解消せず、粒状材料Ｐが弾性部材２３、２４を押し付け続けた場合であっても、粒状材料Ｐは図６（Ａ）に示すように、弾性部材２３、２４を押しのけて通過し、材料退避空間２２ｂに進入する。このため、シャッタ部材２５が粒状材料Ｐを噛み込むことなく、供給通路２２ａの閉鎖を１回で行える。

本実施形態の場合、バイパス通路２２ｃを設けていることから、材料退避空間２２ｂに進入した粒状材料Ｐはバイパス通路２２ｃを通って供給通路３２ｂへ流れ込む。したがって、粒状材料Ｐが周囲に散らばることもない。

シャッタ部材２５による供給通路２２ａの閉鎖は、例えば、ホッパ２の交換の際に有益である。ホッパ２を交換する場合、シャッタ部材２５を閉鎖してシャッタ装置２と共にホッパ２を取り外す。そうすることで、ホッパ２内に粒状材料が残留していも、ホッパ２を取り外す際に周囲に飛散することを防止できる。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、バイパス通路２２ｃを設けて材料退避空間２２ｂ内の粒状材料を下流側の供給通路３２ｂへ流れ込むようにしたが、シャッタ装置２内で貯留するようにしてもよい。

図６（Ｂ）はバイパス通路２２ｃに代えて、通路形成部材２２２に、材料退避空間２２ｂと連通した貯留空間２２ｄを設けた例を示す。貯留空間２２ｄを設けたことで、材料退避空間２２ｂ内の粒状材料をシャッタ装置２内で貯留できる。同図の例では、また、材料退避空間２２ｂに連通すると共に、通路形成部材２２２の側部に開放した取出口２２ｅを設けて貯留空間２２ｄに貯留された粒状材料Ｐを外部に取り出せるようにしている。

次に、上記実施形態では、シャッタ部材２５に開口部２５ａを設けて、シャッタ部材２５が常時スリットＳＬに挿通された構成としたが、開口部２５ａを設けずに、シャッタ部材を取り外した場合に供給通路２２ａが開放される構成としてもよい。

Claims (5)

1. 粒状材料の供給通路を開閉するように移動可能に設けられたシャッタ部材と、
   前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記供給通路と連通して形成され、前記シャッタ部材が進入する材料退避空間と、
   前記材料退避空間と前記供給通路との連通部において、前記粒状材料の前記材料退避空間への移動を妨げるように前記連通部を塞ぐ一方、前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記シャッタ部材により前記粒状材料が押し続けられた場合に、その前記材料退避空間への移動を許容するよう弾性変形する弾性部材と、
   を備えたことを特徴とする材料供給装置。
2. 前記材料退避空間と前記供給通路とを連通させるバイパス通路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の材料供給装置。
3. 前記材料退避空間と連通して形成され、前記弾性部材を通過して前記材料退避空間へ移動した前記粒状材料を貯留する貯留空間を備えたことを特徴とする請求項１に記載の材料供給装置。
4. 粒状材料の供給通路を開閉するシャッタ装置であって、
   前記供給通路を形成する通路形成部と、
   前記供給通路を開閉するように前記通路形成部に移動可能に設けられたシャッタ部材と、
   前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記供給通路と連通して前記通路形成部に形成され、前記シャッタ部材が進入する材料退避空間と、
   前記材料退避空間と前記供給通路との連通部において、前記粒状材料の前記材料退避空間への移動を妨げるように前記連通部を塞ぐ一方、前記供給通路に対して前記シャッタ部材の移動方向で閉鎖側において前記シャッタ部材により前記粒状材料が押し続けられた場合に、その前記材料退避空間への移動を許容するよう、弾性変形する弾性部材と、
   を備えたことを特徴とするシャッタ装置。
5. 前記通路形成部に形成され、前記粒状材料を貯留したホッパが前記供給通路に連通して取り付けられる第１取付部と、
   前記通路形成部に形成され、前記粒状材料を送出する送出装置に着脱自在に前記シャッタ装置を取り付ける第２取付部と、
   を備えたことを特徴とする請求項４に記載のシャッタ装置。

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