JP5823350B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、加熱シリンダ内に成形材料を供給するフィーダと、該加熱シリンダ内を軸方向に移動するスクリュとを有する射出成形機に関する。

射出成形機の加熱シリンダには、粒状の成形材料（樹脂ペレット等）を供給するためのホッパが設けられる。ホッパに蓄積された成形材料は、加熱シリンダ内のスクリュに形成されたフライトにより画成される空間に供給され、スクリュの回転により加熱シリンダの前方に送られる。

通常、ホッパに蓄積された成形材料は、加熱シリンダに形成された樹脂供給孔を介して加熱シリンダ内に供給される。樹脂供給孔は垂直方向に延在し、ホッパの出口から加熱シリンダ内のスクリュまで連通する。ホッパ内に供給された成形材料は重力により樹脂供給孔に充填され、スクリュのフライトにより画成される空間に充填される。したがって、通常、ホッパからスクリュのフライトにより画成される空間までの間には、重力により成形材料が密に充填された状態となる。

上述のような成形材料供給方法によると、加熱シリンダ内に供給される成形材料の量は、スクリュのフライトにより画成される空間に重力により充填される量に決定され、成形材料の供給量を調節することはできない。

そこで、加熱シリンダ内に供給する成形材料の供給量を制御することのできるフィーダを備える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このフィーダを備える構成では、ホッパ内の成形材料を、一旦フィードシリンダに供給し、フィードシリンダ内で回転するフィードスクリュにより樹脂を一定の速度で一定量連続的に移動させ、フィードシリンダの先端から加熱シリンダの樹脂供給孔に供給する。加熱シリンダの樹脂供給孔には成形材料が密に充填されることはない。すなわち、フィードシリンダから供給された成形材料は樹脂供給孔内で滞留することなく、そのまま加熱シリンダ内に落下し、加熱シリンダ内のスクリュにより直ちに加熱シリンダの前方に送られる。

特開２００３−３００２１１号公報

しかしながら、この種のフィーダは、樹脂の定量供給を可能とするものであるが、実際には、種々の原因で供給量のバラツキが生じる。その原因の１つは、フィーダ出口において成形材料が徐々に滞積し、不定期的に成形材料の塊（滞積した塊）が崩壊することである。このような成形材料の崩壊時には、多くの成形材料が一度にこぼれ落ちるため、成形材料の定量供給の妨げとなる。

そこで、本発明は、成形材料が不定期に崩壊することを低減することができる射出成形機の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、加熱シリンダ内に成形材料を供給するフィーダと、該加熱シリンダ内を軸方向に移動するスクリュとを有する射出成形機であって、
前記フィーダは、供給すべき成形材料を受け入れる入口側と成形材料を加熱シリンダへと送る出口側を備えるフィードシリンダと、前記フィードシリンダ内に回転可能に設けられるフィードスクリュとを備え、
前記フィードシリンダの出口側に、成形材料の流動を促進する流動促進機構を備え、
前記流動促進機構は、前記フィードスクリュの端部に設けられる回転部材を含むことを特徴とする、射出成形機が提供される。

本発明によれば、成形材料が不定期に崩壊することを低減することができる射出成形機が得られる。

一実施例による射出装置１００の断面図である。 一実施例によるフィーダ１０の断面図である。 安息角の説明図である。 一実施例（実施例１）による流動促進機構４００を示す図である。 他の一実施例（実施例２）による流動促進機構５００を示す図である。 他の一実施例（実施例３）による流動促進機構６００を示す図である。 他の一実施例（実施例４）による流動促進機構７００を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

射出成形機は、型締装置（図示せず）及び射出装置１００を有する。型締装置は、固定金型が取り付けられる固定プラテン、及び可動金型が取り付けられる可動プラテンを備え、トグル機構が可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。尚、金型装置は、固定金型と可動金型とにより構成される。

図１は、一実施例による射出装置１００の断面図である。射出装置１００は、加熱シリンダ１０２、加熱シリンダ１０２の前端に取り付けられた射出ノズル１０４、加熱シリンダ１０２内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリュ１０６、加熱シリンダ１０２の外周に取り付けられたヒータｈ１〜ｈ３、加熱シリンダ１０２の後方に配設された図示されない駆動装置１０８を備える。

スクリュ１０６は、棒状の本体部分の外周面から突出するように形成された螺旋状のフライト１１０を備え、フライト１１０に沿って螺旋状の溝１１２が形成される。スクリュ１０６の前端には、圧力部材１１４が取り付けられ、その前側に逆流防止装置１１６が取り付けられる。

駆動装置１０８は、計量用モータ及び射出用モータを備える。加熱シリンダ１０２の後端の近傍の所定の位置には、成形材料供給孔としての樹脂供給孔１０２ａが形成される。樹脂供給孔１０２ａは、スクリュ１０６が加熱シリンダ１０２内における前進限位置にある状態において、溝１１２の後端部と対向する位置に形成される。そして、樹脂供給孔１０２ａが形成された部分に、フィーダ１０が取り付けられる。

フィーダ１０は、粒状の成形材料（樹脂ペレット等）を収容する収容部としてのホッパ１２を有する。ホッパ１２に収容された成形材料は、投入部１４を介して樹脂供給孔１０２ａに送られ、樹脂供給孔１０２ａから加熱シリンダ１０２内に供給される。

投入部１４は、水平方向から所定角度傾斜して配置されたフィードシリンダ１６と、フィードシリンダ１６の前端から下方に延在する筒状の案内部１８とを有する。フィードシリンダ１６内には、フィードスクリュ２０が回転自在に設けられる。フィードシリンダ１６の後端部には、フィードスクリュ２０を回転させるための駆動機構としてフィードモータ２２が設けられる。フィードシリンダ１６の後端はホッパ１２に連結され、前端は案内部１８に固定される。

フィードモータ２２を駆動してフィードスクリュ２０を回転させると、ホッパ１２内の成形材料は、フィードシリンダ１６内に供給され、フィードスクリュ２０の外周面に形成された溝に沿って前進させられる。成形材料は、フィードスクリュ２０の前端から案内部１８内に送られ、案内部１８内を落下し、樹脂供給孔１０２ａを介して加熱シリンダ１０２内に供給される。加熱シリンダ１０２内に供給された成形材料は、溝１１２に沿って前進させられるとともに、ヒータｈ１〜ｈ３によって加熱され、溶融する。溶融した樹脂は、スクリュ１０６の前方に送られる。スクリュ１０６が加熱シリンダ１０２内における後退限位置にある状態で、逆流防止装置１１６の前方に１ショット分の溶融した樹脂が蓄えられる。逆流防止装置１１６の前方に溶融した樹脂が蓄えられたら、射出用モータが駆動されて、スクリュ１０６が前進させられる。これにより、逆流防止装置１１６の前方に蓄えられた樹脂は、射出ノズル１０４から射出され、金型装置のキャビティ空間に充填される。

なお、射出成形機を制御し、駆動装置１０８の射出用モータ及び計量用モータ、フィーダ１０のフィードモータ２２等を駆動したり、ヒータｈ１〜ｈ３に通電したりするために、制御部２００が設けられる。制御部２００は、演算装置としてのＣＰＵ、記録装置としてのメモリ等を備えるほかに、表示部、操作部等を備え、所定のプログラム、データ等に従って各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。

次に、図１に示すフィーダ１０について、図２を参照して説明する。図２は、一実施例によるフィーダ１０の断面図である。図２において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。

フィーダ１０は、フィードシリンダ１６と、フィードシリンダ１６の先端が接続された案内部１８と、フィードシリンダ１６の後端に取り付けられたホッパ１２とを有する。本実施例では、フィードシリンダ１６と案内部１８とが一体として図示されているが、別個の部品として製作した後、これらを互いに接続することとしてもよい。

フィードシリンダ１６の内部には、フィードスクリュ２０が回転可能に設けられる。フィードスクリュ２０は、軸部２０ａの外周面にフライト２０ｂが形成されている。即ち、螺旋状のフライト２０ｂは、軸部２０ａの外周面から突出するように形成される。フィードシリンダ１６の後端部には、フィードスクリュ２０を駆動するフィードスクリュ駆動機構として、フィードモータ２２が取り付けられる。フィードモータ２２の回転部であるモータ軸は、フィードスクリュ２０と一体に成形され、フィードモータ２２を駆動することでフィードスクリュ２０を回転させることができる。

ホッパ１２に収容された成形材料は、供給口１６ａを通ってフィードシリンダ１６内に供給される。フィードシリンダ１６内に供給された成形材料は、フィードスクリュ２０の回転に伴って移動し、後から移動してくる成形材料により押されながら、フィードシリンダ１６の先端の送出口１７から案内部１８内に次々と落下する。

次に、図３を参照して安息角について説明する。図３は、安息角の説明図である。安息角は、図３にてθで示すように、フィードシリンダ１６内における成形材料により画成される空間部分の傾斜角であり、フィードシリンダ１６の出口側で定義される。安息角は、図３にてθで示すように、水平面に対して定義されてよい。

ところで、上述の如く、フィーダ１０からの成形材料の供給量のバラツキの原因の１つは、フィーダ１０の出口において成形材料が徐々に滞積し、滞積した成形材料の塊が不定期的に崩壊することである。このような成形材料の崩壊時には、多くの成形材料が一度にこぼれ落ちるため、成形材料の定量供給の妨げとなる。

そこで、かかる問題点を解決すべく、本発明では、以下で詳説するように、フィードシリンダ１６の出口側に成形材料の流動を促進する流動促進機構を備える。以下、この流動促進機構について、幾つかの実施例に分けて説明していく。尚、用語「出口側」は、案内部１８側ないし送出口１７側を指す。

図４は、一実施例（実施例１）による流動促進機構４００を示す図であり、（Ａ）は、図２のＡ部（フィードシリンダ１６の出口付近）の拡大図であり、（Ｂ）は、図４（Ａ）の矢視Ｙを示す図である。

本実施例の流動促進機構４００は、フィードスクリュ２０に端部に設けられ、フィードスクリュ２０よりも径方向外側で回転する回転部材４０２を含む。図示の例では、流動促進機構４００は、フィードスクリュ２０の出口側の端面を越えて出口側へと延在しているが、フィードスクリュ２０の端面を越えない態様で配置されてもよい。或いは、流動促進機構４００は、フィードスクリュ２０の端面よりも出口側に全体が位置するように配置されてもよい。

回転部材４０２は、図４（Ｂ）にて矢印Ｐで示すように、フィードスクリュ２０よりも径方向外側で回転するように構成される。尚、図示の例では、回転部材４０２は、周方向に等間隔（１２０度ごと）に３つ配置され、フィードスクリュ２０の回転軸の中心まわりに回転するように構成される。また、図示の例では、回転部材４０２は、径方向に延在する連結部材４０１によりフィードスクリュ２０に支持されている。連結部材４０１は、図４に示すように、各回転部材４０２に対して共通の一部材であってもよいし、或いは、各回転部材４０２に対してそれぞれ設けられる複数の部材で構成されてもよい。また、連結部材４０１は、図４に示すように、フィードスクリュ２０の出口側の端面に固定されているが、フィードスクリュ２０の外周面に固定されてもよい。尚、連結部材４０１は、回転部材４０２と一体的に形成されてもよいし、別に形成されて一体化されてもよい。

回転部材４０２が回転されると、回転部材４０２はフィーダ１０の出口付近で滞積しうる成形材料に接触する（当たる）ことで、フィーダ１０の出口付近で成形材料を攪拌することができる（回転部材４０２が攪拌機構として機能する）。即ち、回転部材４０２が回転されると、フィーダ１０の出口付近で滞積しうる成形材料がフィードスクリュ２０よりも径方向外側で攪拌されるので、成形材料の流動状態を促進することができる。ここで、流動状態での安息角は、静止状態（成形材料が滞積した状態）での安息角よりも小さくなる。従って、不定期的な成形材料の崩壊周期及び振幅（崩壊量、即ち崩壊により落下する成形材料の量）を低減することができる。これにより、成形材料の供給量のバラツキを低減することができる。

尚、回転部材４０２は、図示しないモータにより回転駆動されてよい。或いは、図４に示すように、回転部材４０２は、フィードスクリュ２０の回転を利用して回転駆動されてもよい。但し、専用のモータを設けた場合には、回転部材４０２は、フィードスクリュ２０の回転速度より速い回転速度で回転されることができ、上述の攪拌効果を更に高めることができる。

回転部材４０２は、制御装置（例えば制御部２００）による制御下で、計量工程中に回転駆動されてよい。回転部材４０２は、他の工程中（例えば射出工程中）においても駆動されてもよい。

尚、図４に示す例では、回転部材４０２は、周方向に等間隔（１２０度ごと）に３つ配置されているが、回転部材４０２の個数や配置態様は任意である。また、図４に示す例では、回転部材４０２は、円柱状の形状であるが、形状も任意である。また、図４に示す例では、回転部材４０２は、フィードスクリュ２０の中心軸回りを公転するものであるが、自転しながら公転する構成であってもよい。

図５は、他の一実施例（実施例２）による流動促進機構５００を示す図であり、（Ａ）は、図２のＡ部（フィードシリンダ１６の出口付近）の拡大図であり、（Ｂ）は、図５（Ａ）の矢視Ｙを示す図である。

本実施例の流動促進機構５００は、フィードスクリュ２０に端部に設けられ、フィードスクリュ２０よりも径方向外側で回転する回転部材５０２を含む。図示の例では、回転部材５０２は、フィードスクリュ２０の端面に取り付けられているが、フィードスクリュ２０の端面よりも入口側に配置されてもよいし、フィードスクリュ２０の端面よりも出口側に配置されてもよい。

回転部材５０２は、図５（Ｂ）にて矢印Ｐで示すように、フィードスクリュ２０よりも径方向外側で回転するように構成される。尚、図示の例では、回転部材５０２は、棒状の部材であり、長手方向がフィードスクリュ２０の軸方向に垂直になるようにフィードスクリュ２０に取り付けられる。また、回転部材５０２は、その長手方向の中心付近でフィードスクリュ２０に取り付けられる。これにより、回転部材５０２は、フィードスクリュ２０の回転軸の中心まわりに回転するように構成される。

回転部材５０２が回転されると、回転部材５０２はフィーダ１０の出口付近で滞積しうる成形材料に接触する（当たる）ことで、フィーダ１０の出口付近で成形材料を攪拌することができる（回転部材５０２が攪拌機構として機能する）。即ち、回転部材５０２が回転されると、フィーダ１０の出口付近で滞積しうる成形材料がフィードスクリュ２０よりも径方向外側で攪拌されるので、成形材料の流動状態を促進することができる。ここで、流動状態での安息角は、静止状態（成形材料が滞積した状態）での安息角よりも小さくなる。従って、不定期的な成形材料の崩壊周期及び振幅（崩壊量、即ち崩壊により落下する成形材料の量）を低減することができる。これにより、成形材料の供給量のバラツキを低減することができる。

尚、回転部材５０２は、図示しないモータにより回転駆動されてよい。或いは、回転部材５０２は、フィードスクリュ２０の回転を利用して回転駆動されてもよい。但し、専用のモータを設けた場合には、回転部材５０２は、フィードスクリュ２０の回転速度より速い回転速度で回転されることができ、上述の攪拌効果を更に高めることができる。

回転部材５０２は、制御装置（例えば制御部２００）による制御下で、計量工程中に回転駆動されてよい。回転部材５０２は、他の工程中（例えば射出工程中）においても駆動されてもよい。

尚、図５に示す例では、回転部材５０２は、一本の直線状の棒材であったが、複数本の棒材から構成されてもよい。回転部材５０２は、例えば、２本の直線状の棒材を十字型に配置して構成されてもよい。

図６は、他の一実施例（実施例３）による流動促進機構６００を示す図であり、図２のＡ部（フィードシリンダ１６の出口付近）の拡大図である。

本実施例の流動促進機構６００は、振動を発生する振動体６０２を含む。図示の例では、振動体６０２は、フィードシリンダ１６の出口側に取り付けられる。振動体６０２は、フィードシリンダ１６の内周面や外周面に取り付けられてもよいし、フィードシリンダ１６内に埋設されてもよい。また、図示の例では、振動体６０２は、フィードシリンダ１６の下側に設けられているが、設置位置はフィードシリンダ１６の周方向の任意の位置であってよい。また、図示の例では、単一の振動体６０２が設けられているが、複数の振動体６０２が設けられてもよい。例えば、複数の振動体６０２は、フィードシリンダ１６の周方向に等間隔で配置されてもよい。また、複数の振動体６０２は、フィードシリンダ１６の軸方向に沿って設けられてもよい。また、図示の例では、振動体６０２は、フィードシリンダ１６に取り付けられているが、他の構成要素（例えばフィードスクリュ２０）に取り付けられてもよい。

振動体６０２が振動されると、振動はフィーダ１０の出口付近で滞積しうる成形材料に作用するので、フィーダ１０の出口付近で成形材料の流動性が促進され、不定期的な成形材料の崩壊周期及び振幅を低減することができる。即ち、振動体６０２が振動されると、フィーダ１０の出口付近で滞積しうる成形材料が振動により早い段階で崩されるので不定期的な成形材料の崩壊周期及び振幅を低減することができる。これにより、成形材料の供給量のバラツキを低減することができる。

振動体６０２は、制御装置（例えば制御部２００）による制御下で、計量工程中に振動駆動されてよい。振動体６０２は、他の工程中（例えば射出工程中）においても駆動されてもよい。尚、振動体６０２の振動周波数は任意であってよい。従って、非常に小さい周波数であってよい。従って、振動体６０２は、フィーダ１０の出口付近に衝撃力を周期的に印加する手段を含んでよい。また、振動体６０２をフィードシリンダ１６に設けることに替えて若しくはそれに加えて、フィードシリンダ１６自体を回転させることとしてもよい。

図７は、他の一実施例（実施例４）による流動促進機構７００を示す図であり、（Ａ）は、図２のＡ部（フィードシリンダ１６の出口付近）の拡大図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）の矢視Ｙを示す図である。

本実施例の流動促進機構７００は、フィードシリンダ１６の出口に設けられる整流板７０２を含む。整流板７０２は、成形材料が過密にならない範囲で成形材料の流動を促進（整流）するために設けられる。整流板７０２は、フィードシリンダ１６の出口の開口を部分的に塞ぐように設けられる。図示の例では、整流板７０２は、フィードシリンダ１６の出口の開口下側を塞ぐように設けられる。尚、整流板７０２は、フィードシリンダ１６の出口の開口の任意の部分を塞ぐものであってよく、例えば、複数の穴やスリット等の開口部７０４（図７参照）を有してもよい。

尚、上述した各実施例１乃至４は、適宜、組み合わせて実現することができる。例えば、実施例４における整流板７０２に、実施例３による振動体６０２が設けられてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、流動促進機構４００（流動促進機構５００についても同様、以下同じ）は、フィードスクリュ２０とは別部材により構成されているが、フィードスクリュ２０自体により構成されてもよい。即ち、フィードスクリュ２０のフライト１１０の先端部分（出口側）の形状を変えることによって流動促進機構４００を構成してもよい。この態様では、フライト１１０の先端部分の一部が"回転部材４０２（５０２）"を構成することになる。具体的には、流動促進機構４００は、フライト１１０の高さをフライト１１０の先端部分だけ高くすることや、フライト１１０の頭を尖らせること、フライト１１０を反らせること、フライト１１０の側面に凸部を設けること等により実現されてもよい。このようにフライト１１０に攪拌機能を持たせる態様であれば、フライト１１０の先端部分の構成方法は任意である。

１０ フィーダ
１２ ホッパ
１４ 投入部
１６ １６Ａ フィードシリンダ
１７ 送出口
１８ 案内部
２０ フィードスクリュ
２２ フィードモータ
１００ 射出装置
１０２ 加熱シリンダ
１０２ａ 樹脂供給孔
１０４ 射出ノズル
１０６ スクリュ
１０８ 駆動装置
１１０ フライト
１１２ 溝
２００ 制御部
４００，５００，６００，７００ 流動促進機構
４０２ 回転部材
５０２ 回転部材
６０２ 振動体
７０２ 整流板

Claims (5)

1. 加熱シリンダ内に成形材料を供給するフィーダと、該加熱シリンダ内を軸方向に移動するスクリュとを有する射出成形機であって、
   前記フィーダは、供給すべき成形材料を受け入れる入口側と成形材料を加熱シリンダへと送る出口側を備えるフィードシリンダと、前記フィードシリンダ内に回転可能に設けられるフィードスクリュとを備え、
   前記フィードシリンダの出口側に、成形材料の流動を促進する流動促進機構を備え、
   前記流動促進機構は、前記フィードスクリュの端部に設けられる回転部材を含み、
   前記回転部材は、前記フィードスクリュよりも径方向外側で回転することを特徴とする、射出成形機。
2. 前記回転部材は、前記フィードシリンダ内に設けられる、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記回転部材は、前記フィードスクリュの出口側の端面よりも前記フィードシリンダの出口側に近い位置に配置される、請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記流動促進機構は、振動を発生する振動体を含む、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 前記流動促進機構は、前記フィードシリンダの出口の開口を部分的に塞ぐ整流板を含む、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の射出成形機。

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