JP5823351B2 - 射出装置 - 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を有する射出装置に関する。

射出装置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、一部の樹脂においてフィーダ内部で詰まりや噛み込みが発生する場合がある。

これに対して、単にフィードスクリュとフィードシリンダとの隙間を一律に広げると、詰まりや噛み込みを防止することができるものの、樹脂供給量の変動が大きくなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、樹脂供給量の安定性を維持しつつ、樹脂詰まりを低減することができる射出装置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、溶融前の樹脂ペレットを含む成形材料を供給するフィーダを有する射出装置であって、
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、軸部の外周面にフライトが形成されるフィードスクリュと、前記フィードシリンダに接続され、前記フィードシリンダの前記出口側から落下する前記成形材料を前記加熱シリンダに案内する案内部と、を備え、
前記フィードシリンダの内周面と前記フィードスクリュの軸部の外周面との間に径方向の隙間が形成され、前記フィードシリンダの出口側の前記隙間は、前記フィードシリンダの入口側の前記隙間よりも小さいことを特徴とする、射出装置が提供される。

本発明によれば、樹脂供給量の安定性を維持しつつ、樹脂詰まりを低減することができる射出装置が得られる。

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。 図３（Ａ）は、一実施例による整流板１２０Ａを備えるホッパ１２の斜視図であり、図３（Ｂ）は、他の一実施例による整流板１２０Ｂを備えるホッパ１２の斜視図である。 一実施例（実施例１）によるフィーダ１０のフィードシリンダ１６Ａ及びフィードスクリュ２０に関する特徴的な構成を示す図である。 他の一実施例（実施例２）によるフィーダ１０のフィードシリンダ１６及びフィードスクリュ２０Ｂに関する特徴的な構成を示す図である。 実施例２におけるフィードスクリュ２０Ｂの軸部２０ａとフライト２０ｂとの関係のバリエーションを示す図である。

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、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。尚、本例では、フライト２０ｂの高さは、フィードスクリュ２０の軸方向に沿って一定である。但し、フライト２０ｂの高さは、フィードスクリュ２０の軸方向に沿って可変されてもよい（図６（Ｂ）参照）。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１及び図２に示すフィーダ１０のホッパ１２について、図３を参照して説明する。図３（Ａ）は、一実施例による整流板１２０Ａを備えるホッパ１２の斜視図であり、図３（Ｂ）は、他の一実施例による整流板１２０Ｂを備えるホッパ１２の斜視図である。

ホッパ１２は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、成形材料の供給量を制限する簡易な整流板１２０Ａ又は１２０Ｂを備えてもよい。図３（Ａ）に示す整流板１２０Ａは、ホッパ１２の円錐状の内周面に対して隙間（例えば成形材料１〜２個分の隙間）が形成されるように、ホッパ１２に設けられる。この場合、整流板１２０Ａは加振されてよく、この際、成形材料は、整流板１２０Ａの外周縁を越えてフィードシリンダ内へと供給されることになる。図３（Ｂ）に示す整流板１２０Ｂは、ホッパ１２の円錐状の内周面に対して隙間無く設けられるが、複数の孔又はスリット（例えば成形材料１〜２個分のサイズの孔又はスリット）を備える。この場合、整流板１２０Ｂは加振されてよく、この際、成形材料は、整流板１２０Ｂの孔又はスリットを通ってフィードシリンダ内へと供給されることになる。いずれの場合も、かかる整流板１２０Ａ又は１２０Ｂを備えない構成（ホッパからフィードシリンダ内へと成形材料を自重で自由落下させて供給させる構成）において生じやすいホッパ付近での詰まりを低減することができる。

次に、図１及び図２に示すフィーダ１０のフィードシリンダ１６及びフィードスクリュ２０に関する特徴的な構成を説明する。尚、フィードシリンダ１６及びフィードスクリュ２０を説明する際、「出口側」及び「入口側」とは、成形材料から視た出口側及び入口側を意味する。従って、「出口側」は、案内部１８側ないし送出口１７側を指し、「入口側」は、ホッパ１２側ないし供給口１６ａ側を指す。

図４は、一実施例（実施例１）によるフィーダ１０のフィードシリンダ１６Ａ及びフィードスクリュ２０に関する特徴的な構成を示す図である。尚、図４には、フィードシリンダ１６Ａ内のフィードスクリュ２０が透視で示されている。本実施例では、フィードシリンダの構成に特徴があり、フィードシリンダには、符合１６に代えて、符合１６Ａが付される。

図４に示す実施例では、フィードシリンダ１６Ａは、フィードシリンダ１６Ａの入口側から出口側に向けてフィードシリンダ１６Ａの内周面の径が徐々に小さくなるテーパ形状を有する。図示の例では、フィードシリンダ１６Ａの内周面の径は、入口側で直径Ｒ２であり、出口側で直径Ｒ１であるが、直径Ｒ１は、直径Ｒ２よりも小さい。このような径の変化は、好ましくは、図４に示すように、滑らかに実現されるが、段差状の急な変化を含んでもよい。また、このような径の変化は、好ましくは、径の変化勾配を小さくするために、入口側から出口側まで全区間を利用して実現されるが、入口側から出口側までの間の一部の区間のみで実現されてもよい（この場合、他の区間ではフィードシリンダ１６Ａの内周面の径は一定となる）。

尚、入口側の直径Ｒ２は、フィードシリンダ１６Ａの内周面とフィードスクリュ２０の軸部２０ａの間の径方向の隙間にて成形材料の詰まりや噛み込みが発生しないような比較的大きい値に設定されてよい。他方、出口側で直径Ｒ１は、フィードシリンダ１６Ａの内周面とフィードスクリュ２０の軸部２０ａの間の径方向の隙間にて所期の量だけの成形材料が搬送されるような値に設定されてよい。即ち、入口側の直径Ｒ２は、成形材料の詰まりや噛み込みを防止する観点から定められ、出口側で直径Ｒ１は、樹脂供給量の安定性を維持する観点から定められてよい。

従って、本実施例１によれば、フィードシリンダ１６Ａの内周面とフィードスクリュ２０の軸部２０ａの間の径方向の隙間が入口側では比較的大きく、出口側では比較的小さく構成されるので、樹脂供給量の安定性を維持しつつ、成形材料の詰まりや噛み込みを防止することができる。

図５は、他の一実施例（実施例２）によるフィーダ１０のフィードシリンダ１６及びフィードスクリュ２０Ｂに関する特徴的な構成を示す図である。尚、図５には、フィードシリンダ１６内のフィードスクリュ２０Ｂが透視で示されている。また、フィードスクリュ２０Ｂの軸部２０ａの外形線が破線Ｈ１、Ｈ２にて示されている。本実施例では、フィードスクリュの構成に特徴があり、フィードスクリュには、符合２０に代えて、符合２０Ｂが付される。

図５に示す実施例では、フィードスクリュ２０Ｂは、フィードシリンダ１６の入口側から出口側に向けて軸部２０ａの外周面の径が徐々に大きくなるテーパ形状を有する。図示の例では、フィードスクリュ２０Ｂの内周面の径は、入口側で直径ｒ２であり、出口側で直径ｒ１であるが、直径ｒ１は、直径ｒ２よりも大きい。このような径の変化は、好ましくは、図５に示すように、滑らかに実現されるが、段差状の急な変化を含んでもよい。また、このような径の変化は、好ましくは、径の変化勾配を可能な限り小さくするために、入口側から出口側まで全区間を利用して実現されるが、入口側から出口側までの間の一部の区間のみで実現されてもよい（この場合、他の区間では軸部２０ａの外周面の径は一定となる）。また、図示の例では、テーパ形状は、フィードシリンダ１６の入口側から出口側に向けて直線状に広がる形態であるが、フィードシリンダ１６の入口側から出口側に向けて曲線状に広がる形態であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。

また、図５に示す実施例は、図６（Ａ）に模式的に示すように、フライト２０ｂの高さｈは一定であるが、フライト２０ｂの高さｈは可変であってもよい。例えば、図６（Ｂ）に示すように、フライト２０ｂの高さｈは、フィードシリンダ１６の入口側から出口側に向けて徐々に小さくなる態様で変化してもよい。この場合、図６（Ｂ）に示すように、フライト２０ｂを含んだフィードスクリュ２０Ｂ全体としての外径がフィードシリンダ１６の入口側から出口側に亘って一定となるように、フライト２０ｂの高さｈが変化されてもよい。

尚、軸部２０ａの入口側の直径ｒ２は、フィードシリンダ１６の内周面とフィードスクリュ２０Ｂの軸部２０ａの間の径方向の隙間にて成形材料の詰まりや噛み込みが発生しないような比較的大きい値に設定されてよい。他方、軸部２０ａの出口側で直径ｒ１は、フィードシリンダ１６の内周面とフィードスクリュ２０Ｂの軸部２０ａの間の径方向の隙間にて所期の量だけの成形材料が搬送されるような値に設定されてよい。即ち、入口側の直径ｒ２は、成形材料の詰まりや噛み込みを防止する観点から定められ、出口側で直径ｒ１は、樹脂供給量の安定性を維持する観点から定められてよい。

従って、本実施例２によれば、フィードシリンダ１６の内周面とフィードスクリュ２０Ｂの軸部２０ａの間の径方向の隙間が入口側では比較的大きく、出口側では比較的小さく構成されるので、樹脂供給量の安定性を維持しつつ、成形材料の詰まりや噛み込みを防止することができる。

尚、本実施例２は、上述した実施例１と組み合わせて実現することも可能である。例えば、図５や図６（Ｂ）に示した例においては、フィードシリンダ１６の内周面の径は、フィードシリンダ１６の入口側から出口側に亘って一定であったが、フィードシリンダ１６の内周面の径は、フィードシリンダ１６の入口側から出口側に向けて小さくなるように変化してもよい。

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。

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
２０ａ 軸部
２０ｂ フライト
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

Claims (4)

1. 加熱シリンダ内に、溶融前の樹脂ペレットを含む成形材料を供給するフィーダを有する射出装置であって、
   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、軸部の外周面にフライトが形成されるフィードスクリュと、前記フィードシリンダに接続され、前記フィードシリンダの前記出口側から落下する前記成形材料を前記加熱シリンダに案内する案内部と、を備え、
   前記フィードシリンダの内周面と前記フィードスクリュの軸部の外周面との間に径方向の隙間が形成され、前記フィードシリンダの出口側の前記隙間は、前記フィードシリンダの入口側の前記隙間よりも小さいことを特徴とする、射出装置。
2. 前記フィードシリンダは、前記フィードシリンダの入口側から出口側に向けて前記フィードシリンダの内周面の径が徐々に小さくなるテーパ形状を少なくとも一部に有する、請求項１に記載の射出装置。
3. 前記フィードスクリュは、前記フィードシリンダの入口側から出口側に向けて前記軸部の外周面の径が徐々に大きくなるテーパ形状を少なくとも一部に有する、請求項１又は２に記載の射出装置。
4. 前記フィードスクリュは、前記加熱シリンダ内のスクリュに対して傾斜した軸方向を有する、請求項１〜３のうちのいずれか1項に記載の射出装置。

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