JP6036283B2 - 射出成形機の射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂の射出成形機に用いる射出装置に関する。

一般的な射出成形機の射出装置は、その外周面に電気ヒータ等の加熱手段を配置させ、一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に材料供給ホッパ等の材料供給部を備える加熱シリンダと、その加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるスクリュとで構成される。また、スクリュの外周面には、加熱シリンダの内周面とスクリュの外周面との間に形成される樹脂流路において、スクリュを回転させることにより、材料供給部から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料を射出ノズル側に流動させるフライトが連続して形成される。フライトの形状やサイズは、材料供給部側から射出ノズル側へ、樹脂材料の供給（流動）、圧縮、計量を行えるようそれぞれの仕様に設計されている。説明を簡単にするために、加熱シリンダの射出ノズル側を射出装置の”前方”、材料供給部側を”後方”とし、スクリュや樹脂材料等のそれぞれの方向への移動を”前進”及び”後退”とする。

更に、スクリュの前方端部にはスクリュヘッドが配置され、スクリュヘッドとスクリュとの間には、逆止リング（チェックリングとも呼称される）が、スクリュの長手軸方向に所定量移動可能に配置される。材料供給部から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料は、スクリュが回転され、フライトにより前方に流動される間に、加熱シリンダの外周面に配置された加熱手段の熱エネルギに加えて、フライトの回転力によるせん断熱の熱エネルギにより溶融状態となる（可塑化工程）。そして、溶融状態となった樹脂材料（溶融樹脂）は、その流動による樹脂圧力により、逆止リングを前方に移動させ、樹脂流路を開放状態にすると共に、スクリュヘッドの溝部を経由して射出ノズル及びスクリュヘッド間に到達する。この時、射出ノズルは、射出ノズルもしくは、射出ノズルがドッキングしている固定金型の樹脂流入口に配置されている樹脂遮断開放切換弁等により閉じられた状態であるため、射出ノズル及びスクリュヘッド間に到達した溶融樹脂の樹脂圧力はスクリュヘッドにも作用し、スクリュ全体を後退させる。この後退に連動して形成される、加熱シリンダ内の射出ノズル及びスクリュヘッド間の空間に同溶融樹脂が連続して貯留される。この空間が拡張され、所定量の溶融樹脂が貯留されるまで、スクリュの回転とスクリュ全体の後退とが継続され、逆止リングの開放状態が維持される（計量工程）。この溶融樹脂が貯留される空間を貯留部と呼称する。

射出ノズル及びスクリュヘッド間の貯留部に所定量の溶融樹脂が貯留された後、スクリュの回転を停止させ、スクリュを所定速度及び所定力で前進させると、この溶融樹脂は、後方の樹脂流路へ逆流する溶融樹脂の樹脂圧力により逆止リングを後方へ移動させ、加熱シリンダの内周面とスクリュの外周面との間に形成される樹脂流路及びスクリュヘッド間をシールして、後方の樹脂流路への溶融樹脂の逆流を防止すると共に、射出ノズルを介して、射出ノズルをドッキングさせた固定金型及び可動金型内に形成される金型キャビティに射出充填される（射出充填工程）。

このような射出装置はインラインスクリュ式射出装置と呼称される。このようなインラインスクリュ式射出装置において、より早く、より大量の樹脂材料を可塑化させるには、樹脂流路の単位断面積あたり、単位時間に流動させる樹脂材料のかさ容積を増加させるか、樹脂材料の流動方向に直交する、樹脂流路の断面積を増加させる必要がある。具体的には、前者は、スクリュの回転数（回転速度）を増加させるか、スクリュ外周のフライトのピッチ（隣り合うフライトのスクリュ長手軸方向の距離）を増加させ、樹脂流路の断面の横方向の寸法を増大させて、スクリュ１回転あたりの樹脂材料の流動かさ容積を増加させれば良い。後者も、スクリュ外周のフライトのピッチを増加させるか、スクリュ外周のフライト直径を増加させ、断面の縦方向（高さ方向）の寸法を増大させれば良い。

しかしながら、樹脂流路を流動させる樹脂材料は、未可塑化状態では、粒状のペレット形態（固体）であり、可塑化状態では、流体であっても所定の粘度を有することから、前者の場合、機械的に大きな回転駆動力が必要となるだけでなく、ただ、スクリュの回転数を増加させたり、フライトのピッチを増加させたり、加熱手段の出力を上げたりするだけでは、制御的に、安定した可塑化工程や計量工程を行わせることが難しい。後者の場合も、スクリュ外周のフライトのピッチの増加には、前者と同じ機械的な問題や制御的な問題があり、スクリュ外周のフライト直径を増加させれば、樹脂流路の断面における、加熱シリンダ外周の加熱手段からのフライト直径方向の距離の相違が増大し、同断面中の直径方向において、樹脂材料が受ける加熱エネルギの不均一が生じ、樹脂材料の安定した可塑化が困難となる。このように、インラインスクリュ式射出装置においては、所定時間内に樹脂材料を射出充填可能な状態に可塑化させる能力（可塑化能力）を、本来の仕様を越えて、機械的、あるいは、制御的に増大させることは難しい。

そのため、サイズが大きかったり、多数個取りを行ったりするような、より多くの樹脂材料の可塑化を必要とする樹脂成形品の射出成形のために、特許文献１や特許文献２のような射出成形機の射出装置が提案されている。

特許文献１には、１つの金型に対して、水平配置された互いに平行な１対の射出ユニット（射出装置）を設けた射出成形機において、型開閉ユニットにおける４本のタイバーのうちで横方向で相対する２本のタイバー間の寸法の６０％以下の範囲内に、２つの前記射出ユニットのノズル軸中心線を配置した射出成形機が開示されている。

特許文献１の射出成形機のように、１つの金型に対して、水平配置された互いに平行な１対の射出ユニット（射出装置）を設けた射出成形機は、金型に設けた２つの樹脂注入口を通して金型内に、２つの射出ユニットのノズル（射出ノズル）からそれぞれ樹脂（溶融樹脂）を射出することが可能であるので、１つの金型にキャビティ（金型キャビティ）を１つだけ設けた場合には、２つの射出ユニットからの射出量を足し合わせた射出量を得ることができて、大型の成形品を得ることができる、としている。

特許文献２には、１個の溶融樹脂射出用ノズル（射出ノズル）を有する射出バレル内を進退し、溶融樹脂を射出、計量するプランジャと、前記プランジャを進退させる駆動装置と、前記射出バレルの回りに複数個設け、樹脂材料供給口にホッパ（材料供給部）を夫々備えた第１加熱バレル（加熱シリンダ）と、前記第１加熱バレル内に回転自在に夫々挿着されたスクリュと、前記スクリュを回転駆動するための回転駆動装置と、前記回転駆動装置の動力を各スクリュへ伝達する動力伝達装置とを有してなる射出成形機の射出装置が開示されている。この射出装置は、溶融樹脂を計量しておくプランジャ前方の射出バレル前室（貯留部）と前記複数の加熱バレルのスクリュ前方の前室の間（連絡樹脂流路）に夫々開閉弁を設けたことを特徴の一つとしている。

特許文献２の射出装置は、本来、射出装置全体の長さも短くでき、材料替えおよび色替えも容易のため多色成形、マーブル成形等も容易に対応できることをその効果とするものであるが、樹脂材料供給用のホッパを１個で複数の加熱バレルに共有した場合、容量の多い成形品を可塑化するのに便利である、としている。

特開２００７−１１１８９７号公報 特開平０８−２８１７３６号公報

特許文献１の射出装置においては、１つの金型に対して、水平配置された互いに平行な１対の射出ユニット（射出装置）を設けるため、射出装置の全幅が大きくなるという問題がある。射出装置の全幅が大きくなれば、固定盤の背面の凹部から、射出装置の射出ノズルを固定金型にドッキングさせる際、固定盤や固定盤の背面に配置される各種装置等に射出装置が干渉して、射出ノズルのドッキングが困難となるため、この射出装置に対応した専用の射出成形機が必要となる。

また、金型に設けた２つの樹脂注入口を通して金型内に、２つの射出ユニットのノズル（射出ノズル）からそれぞれ樹脂（溶融樹脂）を射出するため、それぞれの射出ユニットで可塑化された樹脂材料が積極的に混練されないという問題がある。そのため、それぞれのスクリュにおける樹脂材料の可塑化状態が微妙に相違する場合に、可塑化状態の均一化が困難であり、このような不均一な可塑化状態の樹脂材料は、その金型の金型キャビティ内での流動性や冷却固化状態等の不均一を生じ、成形品の不良の要因となる。更に、種類や色調の異なる樹脂材料を混練させた、所謂、マーブル成形等の射出成形の場合、混練在状態に偏りが生じ、良品を成形することが困難である。

一方、特許文献２の射出成形機においても、複数の第１加熱バレルで可塑化された樹脂材料の計量及び射出充填を、１台の射出バレル及びその内部を進退するプランジャで行わせている。そのため、この射出バレルは、各スクリュ及び射出バレル間距離を鑑み、複数の第１加熱バレルの中央に配置される必要がある。その結果、射出装置の全幅だけでなく、全高も大きくなるという問題がある。

また、加熱バレルの各スクリュで可塑化された樹脂材料は、各スクリュ前方の前室から、夫々開閉弁が設けられた連絡樹脂流路を経由して、溶融樹脂を計量しておくプランジャ前方の射出バレル前室（貯留部）まで流動され、そこで計量工程が行われる。そのため、特許文献１の射出成形機と同様に、該連絡樹脂流路や該射出バレル前室において、各スクリュで可塑化された樹脂材料が、他のスクリュで可塑化された樹脂材料と積極的に混練されないという問題がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、可塑化能力を向上させると共に、全高及び全幅の増加を抑え、樹脂材料を均一に可塑化することができる射出成形機の射出成形機を提供することを目的としている。

加熱シリンダと、
前記第１加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状の第１スクリュと、
前記第１スクリュの中空部に、前記第１スクリュと同軸に回転可能、且つ、該軸方向に移動可能に配置される第２スクリュと、
前記第２スクリュの、前記射出ノズル側に配置される逆止リングと、
前記第１加熱シリンダの内周面と前記第１スクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、
計量工程において、前記第１樹脂流路と、前記第２スクリュの外周面とを連通する連絡樹脂流路と、
前記第１スクリュの内周面と前記第２スクリュの外周面との間に形成される第２樹脂流路と、
を備え、
前記第２スクリュを、前記第１スクリュの、前記第１加熱シリンダの前記第１材料供給部側に突出させると共に、該突出部分が内包されるように、第２材料供給部を有する第２加熱シリンダが配置され、
前記第２樹脂流路が、前記第２加熱シリンダの内周面と前記第２スクリュの前記突出部分との間まで延長され、
前記第１スクリュの前記第１材料供給部側及び前記射出ノズル側の両端が、前記第１加熱シリンダに支持され、前記連絡樹脂流路が、前記第１スクリュの前記射出ノズル側外周面から前記第１スクリュの中空部まで、前記第１スクリュを半径方向に貫通する少なくとも１箇所の連通穴で構成される射出成形機の射出装置によって達成される。

すなわち、スクリュを同軸の二重スクリュ構造とし、内側の第２スクリュを外側の第１スクリュの後方に突出させることにより、２つの材料供給部から樹脂材料を供給させて、それぞれのスクリュの第１樹脂流路及び第２樹脂流路において可塑化工程を行わせることができる。この構成により、スクリュの回転数を早くしたり、樹脂流路の断面積を大きくしたりすることなく、可塑化能力を向上させることができる。

そして、計量工程において、外側の第１スクリュの第１樹脂流路と内側の第２スクリュの外周面とを連通する連絡樹脂流路により、外側の第１スクリュの第１樹脂流路で可塑化された樹脂材料を内側の第２スクリュの外周面に流動させて、第２スクリュの射出ノズル側の逆止リングを経由させて、射出ノズル及び逆止リング間の貯留部に貯留させることができる。そのため、第１スクリュの第１樹脂流路で可塑化された樹脂材料と、第２スクリュの第２樹脂流路で可塑化された樹脂材料とを、第２スクリュにより計量し、射出充填させることができる。そのため、射出充填工程用のスクリュやプランジャを別途配置させる必要がなくなり、二重スクリュ構造と合わせて、射出装置の全高及び全幅の増加を抑えることができる。

また、計量工程おいて、この連絡樹脂流路が、外側の第１スクリュの第１樹脂流路と内側の第２スクリュの外周面とを連通するため、計量工程の開始から完了まで、第１スクリュの第１樹脂流路で可塑化された樹脂材料を、連絡樹脂流路を経由して第２スクリュの外周面に流動させて、第２スクリュの第２樹脂流路で可塑化された樹脂材料と、第２樹脂流路の射出ノズル側において合流させることができる。そして、合流させた樹脂材料を、第２スクリュの第２樹脂流路において、逆止リングを経由して貯留部へと貯留させるため、２つの樹脂流路で別々に可塑化されても、それぞれの樹脂材料が合流後、第２樹脂流路において混練されるため、均一に可塑化された樹脂材料を貯留部に貯留させることができる。

また更に、計量工程において、この連絡樹脂流路が、外側の第１スクリュの第１樹脂流路と内側の第２スクリュの外周面とを連通するため、第２スクリュ１６の前方に位置する逆止リングは、常にこの連絡樹脂流路よりも前方に位置する。このような連絡樹脂流路及び逆止リングの位置関係により、射出充填工程時に、逆止リングの前方に貯留される溶融樹脂の、後方２箇所（連絡樹脂流路及び第２樹脂流路）への逆流を、それぞれの前方に位置する１つの逆止リングにより確実に防止でき、特許文献２の射出装置のように、プランジャ前方の貯留部と複数の加熱バレルのスクリュ前方の前室の間の連絡樹脂流路に夫々開閉弁を設ける必要はない。

また、この射出成形機の射出装置において、連絡樹脂流路は、第１スクリュの前方外周面から中空部まで、第１スクリュを半径方向に貫通する連通穴の加工が必要になる。しかしながら、この構成により、第１スクリュの前方も、第１加熱シリンダに支持させることができ、第１スクリュの両端が第１加熱シリンダに支持され、スクリュの片持ち支持構造に対して、スクリュの支持構造を簡素化できると共に、スクリュの回転動作を正確に、且つ、安定させることができる。

本発明に係る射出成形機の射出装置は、いずれか一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に第１材料供給部を有する第１加熱シリンダと、
前記第１加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状の第１スクリュと、
前記第１スクリュの中空部に、前記第１スクリュと同軸に回転可能、且つ、該軸方向に移動可能に配置される第２スクリュと、
前記第２スクリュの、前記射出ノズル側に配置される逆止リングと、
前記第１加熱シリンダの内周面と前記第１スクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、
計量工程において、前記第１樹脂流路と、前記第２スクリュの外周面とを連通する連絡樹脂流路と、
前記第１スクリュの内周面と前記第２スクリュの外周面との間に形成される第２樹脂流路と、
を備え、
前記第２スクリュを、前記第１スクリュの、前記第１加熱シリンダの前記第１材料供給部側に突出させると共に、該突出部分が内包されるように、第２材料供給部を有する第２加熱シリンダが配置され、
前記第２樹脂流路が、前記第２加熱シリンダの内周面と前記第２スクリュの前記突出部分との間まで延長され、
前記第１スクリュの前記第１材料供給部側及び前記射出ノズル側の両端が、前記第１加熱シリンダに支持され、前記連絡樹脂流路が、前記第１スクリュの前記射出ノズル側外周面から前記第１スクリュの中空部まで、前記第１スクリュを半径方向に貫通する少なくとも１箇所の連通穴で構成されるため、可塑化能力を向上させると共に、全高及び全幅の増加を抑え、樹脂材料を均一に可塑化することができる。

本発明の実施例１に係る射出成形機の射出装置を示す概略断面図である。 本発明の実施例２に係る射出成形機の射出装置の連絡樹脂流路近傍を示す概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は、説明を容易にするために、射出装置以外の射出成形機や、その固定盤や固定金型及び可動金型等の構成は図示していない。また、同様の理由で、断面であっても、後述する加熱手段やスクリュ等には断面であることを表すハッチングを一部割愛した。尚、以下説明する実施例１及び実施例２は、本発明を、記載されたそれぞれの実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲内の色々な形で実施できることは言うまでもない。

図１を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は本発明の実施例１に係る射出成形機の射出装置を示す概略断面図である。

最初に、本発明の実施例１に係る射出成形機の射出装置１の基本構成について説明する。図示しない射出成形機の型締装置の固定盤の背面側に、固定盤を介して、固定盤の正面側（可動盤と対向する面）に取り付けられた固定金型にドッキング可能に配置された射出装置１は、計量工程が完了した状態である。射出装置１は、図示しない固定盤側（図面左側）の端部に射出ノズル１３を、その他方（図面右側）の端部に第１材料供給部１４を有する第１加熱シリンダ１５と、第１加熱シリンダ１５内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状の第１スクリュ１６と、第１スクリュ１６の中空部に、第１スクリュ１６と同軸に回転可能、且つ、該軸方向に移動可能に配置される第２スクリュ１７と、第２スクリュ１７の、射出ノズル１３側に配置される逆止リング１８と、第１加熱シリンダ１５の内周面と第１スクリュ１６の外周面との間に形成される第１樹脂流路１０と、計量工程において、第１樹脂流路１０と第２スクリュ１７の外周面とを連通する連絡樹脂流路２１と、第１スクリュ１６の内周面と第２スクリュ１７の外周面との間に形成される第２樹脂流路１１と、を備える。

そして、第２スクリュ１７を、第１スクリュ１６の、第１加熱シリンダ１５の第１材料供給部１４側に突出させると共に、該突出部分が内包されるように、第２材料供給部２４を有する第２加熱シリンダ２５が配置され、第２樹脂流路１１が、第２加熱シリンダ２５の内周面と第２スクリュ１７の突出部分との間まで延長されている。ここで、説明を簡単にするために、第１加熱シリンダ１５の射出ノズル１３側（図面左側）を射出装置１の”前方”、第１材料供給部１４側（図面右側）を”後方”とし、第２スクリュ１７や樹脂材料等のそれぞれの方向への移動を”前進”及び”後退”とすることは先に説明したとおりである。

次に、個々の基本構成の詳細について説明する。第１加熱シリンダ１５及び第２加熱シリンダ２５の外周面には、電気ヒータ等の第１加熱手段１５ａ及び第２加熱手段２５ａが、それぞれの加熱シリンダに巻き付けられるように配置されている。また、第１加熱シリンダ１５の後方外周面上方の第１材料供給部１４や、第２加熱シリンダ２５の後方外周面上方の第２材料供給部２４は、上方が大きく開放可能な材料供給ホッパであることが一般的であり、同ホッパに配置されたレベルセンサ等によって同ホッパ内の樹脂材料量をモニタしながら、外部からバッチで樹脂材料が供給されることが多い。しかしながら、使用する樹脂材料の種類等、必要に応じて、材料供給装置がその上流に取り付けられたり、材料供給パイプ等の材料供給手段が直接、連結されたりする場合もある。

そして、第１スクリュ１６の外周面には、第１樹脂流路１０において、第１スクリュ１６を回転させることにより、第１材料供給部１４から供給された樹脂ペレット等の第１樹脂材料１４ａを前方に流動させる第１フライト１６ａが連続して形成される。第１フライト１６ａの形状やサイズは、第１材料供給部１４から供給させた第１樹脂材料１４ａが、第１樹脂流路１０において、計量に適した可塑化状態（第１溶融樹脂１４ｂ）となるような仕様に設計されている。また、第１スクリュ１６は、第１材料供給部１４側の端部が、第１加熱シリンダ１５に支持され、電動モータ等の第１スクリュ回転駆動手段１６ｂにより、第１スクリュ１６の、第１加熱シリンダ１５の後方から突出させた後方外周面に配置されたリングギアや、プーリ及びベルト・チェーン等の第１回転駆動伝達機構１６ｃを介して、任意の速度、任意の回転力で回転させることができる。

一方、第１スクリュ１６の中空部に配置された第２スクリュ１７の外周面にも、第２樹脂流路１１において、第２スクリュ１７を回転させることにより、第２材料供給部２４から供給された樹脂ペレット等の第２樹脂材料２４ａを前方に流動させる第２フライト１７ａが連続して形成される。第２フライト１７ａの形状やサイズについても、第２材料供給部２４から供給させた第２樹脂材料２４ａが、第２樹脂流路１１において、計量に適した可塑化状態（第２溶融樹脂２４ｂ）となるような仕様に設計されている。また、第１スクリュ１６と同様に、電動モータ等の第２スクリュ回転駆動手段１７ｂにより、第２スクリュ１７の、第２加熱シリンダ２５の後方から突出させた後方外周面に配置されたギアや、プーリ及びベルト・チェーン等の第２回転駆動伝達機構１７ｃを介して、第２スクリュ１７を任意の速度、任意の回転力で回転させることができる。更に、第２スクリュ１７は、油圧シリンダや、電動モータ及びボールねじ等を組み合わせた第２スクリュ駆動手段１７ｄにより、第１スクリュ１６の長手軸方向に、任意の速度、任意の移動力で移動させることができる。本実施例においては、第２スクリュ駆動手段１７ｄは、電動モータ１７ｅ及びボールねじ１７ｆを組み合わせた構成を前提にしている。ここで、計量工程において、可塑化された溶融樹脂の樹脂圧力により、第２スクリュ１７が後退し、同溶融樹脂が貯留される逆止リング１８の前方の空間を貯留部２０とする。

第２スクリュ１７の射出ノズル１３側に配置された逆止リング１８は、先に説明したような、一般的な射出成形機の射出装置のスクリュ前方に配置され、計量工程においては、溶融樹脂の樹脂圧力により樹脂流路（第２樹脂流路１１）及び逆止リング（逆止リング１８）の前方の貯留部（貯留部２０）間を開放し、射出充填工程においては、計量工程時とは逆向きに作用する溶融樹脂の樹脂圧力により樹脂流路（第２樹脂流路１１）及び逆止リング（逆止リング１８）の前方の貯留部（貯留部２０）間をシールする一般的な構成であっても良い。更に、それぞれの工程における逆止リングの開放及びシール動作を、スクリュの回転動作を利用して、機械的に且つ強制的に行うことができる構成が開示されており（例えば、本出願人が出願人である、特開平７−２１４６１９や特開２００８−２５４３５９等）、このような逆止リングであっても良く、公知の逆止リングが採用されれば良い。

そして、第２スクリュ１７の突出部分が内包されるように配置される第２加熱シリンダ２５の内周面と第２スクリュ１７の外周面との間は、第１スクリュ１６の内周面と第２スクリュ１７の外周面との間に形成される第２樹脂流路１１がそのまま延長されるため、それぞれの第２樹脂流路１１の接続部分において樹脂漏れ等生じないようなシール機能を有する連結手段２５ｂを介して第１スクリュ１６の後方に連続して配置されている。この連結手段２５ｂは、第２加熱シリンダ２５に対して、第１スクリュ回転駆動手段により第１スクリュ１６を回転可能に連結するよう構成されている。そのため、可塑化工程において、第１スクリュ１６は、第１スクリュ回転駆動手段１６ｂにより回転され、第２材料供給部２４を有する第２加熱シリンダ２５は回転しない。

引き続き、図１を参照しながら、本発明の実施例１に係る射出成形機の射出装置を使用する射出成形方法を説明する。ここで、図１は、第２スクリュ１７が計量工程完了位置に到達して計量工程が完了した状態を示したもので、以下の説明の理解を容易にするために参照するものであるが、それぞれの説明する状態を逐次示すものではない。また、図中の矢印は、計量工程の完了とは直接関係なく、以下の説明の理解を容易にするための、樹脂材料や各構成要素の一般的な移動、回転、圧力等の作用方向を示すものである。

計量工程が完了した後、第１スクリュ回転駆動手段１６ｂ及び第１回転駆動伝達機構１６ｃによる第１スクリュ１６の回転を停止させる。略同時に、第２スクリュ回転駆動手段１７ｂ及び第２回転駆動伝達機構１７ｃによる第２スクリュ１７の回転も停止させる。逆止リング１８は、開放状態（前進状態）のまま、連絡樹脂流路２１の第２スクリュ１７側の端部よりも、射出ノズル１３側に位置している。また、この時、射出ノズル１３は、射出ノズル１３もしくは、射出ノズル１３がドッキングしている図示しない固定金型の樹脂流入口に配置されている樹脂遮断開放切換弁等により閉じられた状態（×印）である。

第１スクリュ１６及び第２スクリュ１７の回転停止後、第２スクリュ駆動手段１７ｄにより、第２スクリュ１７を任意の速度、任意の移動力で前進させる。この時、射出ノズル１３は、適切なタイミングで開放されている。そして、第２スクリュ１７の前進により貯留部２０の溶融樹脂に生じた樹脂圧力が逆止リング１８を後退させ、逆止リング１８後方の第２樹脂流路１１及び連絡樹脂流路２１への溶融樹脂の逆流を防止すると共に、貯留部２０の溶融樹脂が、射出ノズル１３を介して、射出ノズル１３をドッキングさせた図示しない固定金型及び可動金型内に形成される金型キャビティに射出充填される（射出充填工程）。図１中の２点鎖線１７’は、第２スクリュ１７の射出充填完了位置を示す。計量工程完了時における、逆止リング１８の位置により、射出充填工程において、第２樹脂流路１１及び連絡樹脂流路２１の両樹脂流路への貯留部２０の溶融樹脂の逆流を、１つの逆止リング１８により防止することができる。そのため、特許文献２の射出装置のように、連絡樹脂流路に複数の開閉弁を設ける必要はない。

射出充填工程が完了した後、第１スクリュ回転駆動手段１６ｂにより、第１スクリュ１６を回転させると、第１樹脂供給部１４から供給された第１樹脂材料１４ａは、第１フライト１６ａにより第１樹脂流路１０において前方に流動され、第１加熱手段１５ａ及び第１フライト１６ａの回転力によるせん断熱の熱エネルギにより溶融状態（第１溶融樹脂１４ｂ）となる（可塑化工程）。また、前の成形サイクルにおいて第１樹脂流路１０に滞留していた第１樹脂材料１４ａの未溶融状態部分も同様に溶融状態（第１溶融樹脂１４ｂ）となり、連絡樹脂流路２１を経由して、第２スクリュ１７の外周面に流動される。

一方、第２スクリュ回転駆動手段１７ｂにより、第２スクリュ１７を回転させると、第２樹脂供給部２４から供給された第２樹脂材料２４ａは、第２フライト１７ａにより第２樹脂流路１１において前方に流動され、第１加熱手段１５ａ、第２加熱手段２５ａ及び第２フライト１７ａの回転力によるせん断熱の熱エネルギにより溶融状態（第２溶融樹脂２４ｂ）となる。また、前の成形サイクルにおいて第２樹脂流路１１に滞留していた第２樹脂材料２４ａの未溶融状態部分も同様に溶融状態（第２溶融樹脂２４ｂ）となり、前方に流動される（可塑化工程）。

第２スクリュ１７の第２樹脂流路１１での可塑化工程において、第１スクリュ１６の中空部の第２樹脂流路１１での第２樹脂材料２４ａの加熱は、第１加熱シリンダ１５の第１加熱手段１５ａにより行われる。そのため、その間の加熱効率は、第１スクリュ１６の第１樹脂流路１０での第１樹脂材料１４ａの加熱効率に対して低下せざるを得ない。しかしながら、第２スクリュ１７の第２フライト１７ａを、フライトの回転力によるせん断熱の熱エネルギをより多く発生させる仕様にすることや、第２加熱シリンダ２５内の第２樹脂流路１１では、第１樹脂流路１０と同様に、第２加熱手段２５ａで直接、第２樹脂材料２４ａを加熱できることを活用して、この、第１スクリュ１６の中空部の第２樹脂流路１１での第２樹脂材料２４ａの加熱効率の低下を補うことが可能である。必要あれば、第２加熱シリンダ２５の第２加熱手段２５ａとは別に、第１スクリュ１６の中空部の内周面近傍や、第２スクリュ１７の外周面近傍や内部に、第２樹脂流路１１用の加熱手段を設けても良い。

これら第１溶融樹脂１４ｂ及び第２樹脂流路２４ｂは、第２スクリュ１７の外周面において合流し、そのまま、第２スクリュ１７の外周面に形成された第２フライト１７ａにより前方に流動され、逆止リング１８に到達する。そして、これら合流させた第１溶融樹脂１４ｂ及び第２溶融樹脂２４ｂの樹脂圧力が逆止リング１８を前進させ、第２樹脂流路１１及び貯留部２０間を開放すると共に、これら溶融樹脂が逆止リング１８を経由してその前方の貯留部２０に連続して貯留される。

このように、計量工程において、この連絡樹脂流路が、外側の第１スクリュの第１樹脂流路と内側の第２スクリュの外周面とを連通するため、計量工程の開始から完了まで、第１スクリュ１７の第１樹脂流路１０で可塑化された第１樹脂材料１４ａを、連絡樹脂流路２１を経由して第２スクリュ１７の外周面に流動させて、第２スクリュ１７の第２樹脂流路１１で可塑化された第２樹脂材料２４ａと、第２樹脂流路１１の射出ノズル側において合流させることができる。そして、合流させた第１溶融樹脂１４ｂ及び第２溶融樹脂２４ｂを、第２スクリュ１７の第２樹脂流路１１において、逆止リング１８を経由して貯留部２０へと貯留させるため、２つの樹脂流路で別々に可塑化されても、それぞれの樹脂材料が合流後、第２樹脂流路１１において第２フライト１７ａにより混練されるため、それぞれの可塑化状態に若干の差異が生じていたとしても、均一に可塑化された樹脂材料を貯留部２０に貯留させることができる。

ここで、第１溶融樹脂１４ｂ及び第２溶融樹脂２４ｂを、第２樹脂流路１１の射出ノズル１３側において合流させる際、それぞれが同量だけ合流されるように、第１スクリュ１６及び第２スクリュ１７の回転数やそれぞれのフライト仕様が決定されることが好ましい。しかしながら、それぞれの溶融樹脂が同僚だけ合流される仕様を基準とし、マーブル成形等で、一方の樹脂材料のみ少ない量、あるいは、多い量を合流させることも、それぞれのスクリュの回転数の制御等で可能である。

第１溶融樹脂１４ｂ及び第２溶融樹脂２４ｂが貯留部２０に連続して貯留されると、射出ノズル１３は閉じられた状態（×印）であるため、貯留部２０に流動されたこれら溶融樹脂の樹脂圧力は第２スクリュ１７にも作用する。これにより、第２スクリュ１７全体が後退方向の力を受け後退を始める。この後退に連動して形成される貯留部２０に第１溶融樹脂１４ｂ及び第２溶融樹脂２４ｂが連続して貯留される。この貯留部２０が拡張され、所定量の溶融樹脂が貯留されるまで、第１スクリュ１６及び第２スクリュ１７の回転と第２スクリュ１７の後退とが継続され、逆止リング１８の開放状態が維持される（計量工程）。

この第２スクリュ１７の後退動作時、この後退動作に所定の抵抗力（背圧）を作用させるために、第２スクリュ駆動手段１７ｄにより第２スクリュ１７への前進方向の力を作用させても良い。それぞれのスクリュの回転力及び回転速度と合わせて、このように後退動作への抵抗力を制御することで、貯留部２０の溶融樹脂の樹脂圧力を制御することも可能である。貯留部２０に所定量の溶融樹脂が貯留されたことが、第２スクリュ１７の図示しない位置検出機能等により確認されれば、第１スクリュ回転駆動手段１６ｂ及び第１回転駆動伝達機構１６ｃによる第１スクリュ１６の回転動作と、第２スクリュ回転駆動手段１７ｂ及び第２回転駆動伝達機構１７ｃによる第２スクリュ１７の回転動作とを停止させ、計量工程の完了となる。計量工程の完了後、先に説明した射出充填工程に移行する。

射出充填工程の完了後、図示しない射出成形機においては、型締装置の型締動作により、固定金型及び可動金型間に形成された金型キャビティに射出充填された第１溶融樹脂１４ｂ及び第２溶融樹脂２４ｂが冷却固化するまで型締状態が維持される。そして、その冷却固化時間経過後、型締装置により固定金型から可動金型が型開きされ、第１樹脂材料１４ａ及び第２樹脂材料２４ａを使用した樹脂成形品が製品取出手段等により、金型キャビティから金型外へ搬送される。引き続き、型締装置により可動金型が固定金型へ型閉じされ、再び、固定金型及び可動金型間に金型キャビティが形成されて、次の射出充填工程の準備が完了する。この間、射出装置１においては、射出充填工程完了後、次の射出充填工程のタイミングに合わせて、計量工程を完了させれば良い。

本実施例１においては、説明を簡単にするために、第１材料供給部１４及び第２材料供給部２４から供給させる樹脂材料をそれぞれ、第１樹脂材料１４ａ及び第２樹脂材料２４ａとしたが、これら第１樹脂材料１４ａ及び第２樹脂材料２４ａが同じ樹脂材料であれば、可塑化能力を向上させ、より早く、より大量の樹脂材料を可塑化させることができ、サイズが大きかったり、多数個取りを行ったりするような、より多くの樹脂材料の可塑化を必要とする樹脂成形品の射出成形に好適である。異なる樹脂材料であれば、マーブル成形等、異なる種類の樹脂材料を混練させる射出成形に好適であり、それぞれの樹脂材料の混練割合も制御することが可能である。

また、本発明に係る射出成形機の射出装置は、二重スクリュ構造で、且つ、内側の第２スクリュで計量工程及び射出充填工程を行わせるため、一般的なインラインスクリュ式射出装置に対して、その全高及び全幅が、若干大きくならざるを得ない。しかしながら、特許文献１及び特許文献２のように、射出装置の全高及び全幅が、一般的なインラインスクリュ式射出装置の倍以上になるような増加を抑えることができる。また、射出ノズルも１つしかないため、特許文献２の射出成形機のような、２つの射出ユニットのノズル（射出ノズル）に対応して、その固定盤の背面にも、これらノズルに対応した配置で２箇所の凹部を有する特殊な射出成形機ではない、一般的な射出成形機に組み合わせることが可能である。その結果、本発明に係る射出成形機の射出装置と、一般的な射出成形機とを組み合わせた形態では、サイズが大きかったり、多数個取りを行ったりするような、より多くの樹脂材料の可塑化を必要とする樹脂成形品の射出成形や、マーブル成形等、異なる種類の樹脂材料を混練させる射出成形だけでなく、一般的な金型を使用する一般的な射出成形も可能である。

具体的には、第２スクリュ１７を回転させた状態で、第１材料供給部１４から第１樹脂材料１４ａを供給させて、第１樹脂流路１０において可塑化工程を行わせれば、連絡樹脂流路２１から第２樹脂流路１１への第１溶融樹脂１４ｂの逆流を防止することができる。そのまま、逆止リング１８を経由して、第１溶融樹脂１４ｂを貯留部２０に貯留させる計量工程を行わせれば、第１樹脂材料１４ａのみを使用する射出成形方法が可能となる。

同様に、第１スクリュ１６を回転させた状態で、第２材料供給部２４から第２樹脂材料２４ａを供給させて、第２樹脂流路１１において可塑化工程を行わせれば、第２樹脂流路１１から第１樹脂流路１０への第２溶融樹脂２４ｂの逆流を防止することができる。そのまま、逆止リング１８を経由して、第２溶融樹脂２４ｂを貯留部２０に貯留させる計量工程を行わせれば、第２樹脂材料２４ａのみを使用する射出成形方法が可能となる。このように、一般的な量の樹脂材料の可塑化にも対応可能となり、汎用性が高い。

次に、図２を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図２は本発明の実施例２に係る射出成形機の射出装置の連絡樹脂流路近傍を示す概略断面図である。

実施例２の射出装置２と、実施例１の射出装置１との基本構成上の相違点は、第１スクリュの第１材料供給部側及び射出ノズル側の両端が第１加熱シリンダに支持されると共に、連絡樹脂流路が、第１スクリュの前方外周面から中空部まで、第１スクリュを貫通する連通穴で構成されている点である。これら以外の基本構成は実施例１で説明した個々の基本構成と同じため、それらの説明は割愛し、図２において実施例１（図１）と同じ基本構成については同じ符号を付し、実施例１との相違点についてのみ説明する。また、第１樹脂材料１４ａ及び第２樹脂材料２４ａを使用する射出成形方法についても、実施例１と基本的に同じため、その説明は割愛する。

第１スクリュ１６’は、その第１材料供給部１４側及び射出ノズル１３側の両端が第１加熱シリンダ１５に支持されている。具体的には、第１スクリュ１６’の前方の端部を、中空状の回転軸として突出させて、第１加熱シリンダ１５の前方（前方支持部１５ｂ）に、図示しないベアリング等の回転支持手段を介して回転可能に支持されている。前方支持部１５ｂは、第１加熱シリンダ１５内のメンテナンス等のために、第１加熱シリンダ１５の躯体に、位置決めが容易なインロー構造等で取り付けられ、射出ノズル１３及び貯留部２０を形成する第１加熱シリンダ１５の前方部と一体で脱着可能に構成されることが好ましい。また、図示はしていないが、前方支持部１５ｂの内側を第１スクリュ１６’の中空部の内径に合わせて突出させて、第１スクリュ１６’の回転軸とする構成でも良い。

この構成により、第１スクリュ１６’の前方も、第１加熱シリンダ１５に支持させることができ、第１スクリュ１６’の両端が第１加熱シリンダ１５に支持され、第１スクリュ１６の片持ち支持構造に対して、第１スクリュ１６’の支持構造を簡素化できると共に、第１スクリュ１６’の回転動作を、より正確に、且つ、より安定させることができる。

また、第１スクリュ１６’の前方の外周面から中空部まで、第１スクリュ１６’を半径方向に貫通する連通穴２１’が形成されている。この連通穴２１’が実施例１における連絡樹脂流路２１の代替となるものである。連通穴２１’の形状、数量及び配置等は、射出装置の仕様に応じて適宜設計されれば良い。例えば、連通穴２１’を、第１スクリュ１６’の外周面から中空部中心まで、半径方向に垂直に形成させても、第１スクリュ１６’の第１樹脂流路１０における第１樹脂材料１４ａ（第１溶融樹脂１４ｂ）の流動方向が、第１スクリュ１６’の外周面の円周方向であることを考慮して、所定角度斜め、あるいは、曲線を描くように形成させても良い。

１ 射出装置
２ 射出装置（実施例２）
１０ 第１樹脂流路
１１ 第２樹脂流路
１３ 射出ノズル
１４ 第１材料供給部
１５ 第１加熱シリンダ
１６ 第１スクリュ
１６’ 第１スクリュ（実施例２）
１６’ 第１スクリュ（実施例２）
１７ 第２スクリュ
１８ 逆止リング
２１ 連絡樹脂流路
２１’ 連通穴（実施例２）
２４ 第２材料供給部
２５ 第２加熱シリンダ

Claims (1)

1. いずれか一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に第１材料供給部を有する第１加熱シリンダと、
   前記第１加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状の第１スクリュと、
   前記第１スクリュの中空部に、前記第１スクリュと同軸に回転可能、且つ、該軸方向に移動可能に配置される第２スクリュと、
   前記第２スクリュの、前記射出ノズル側に配置される逆止リングと、
   前記第１加熱シリンダの内周面と前記第１スクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、
   計量工程において、前記第１樹脂流路と、前記第２スクリュの外周面とを連通する連絡樹脂流路と、
   前記第１スクリュの内周面と前記第２スクリュの外周面との間に形成される第２樹脂流路と、
   を備え、
   前記第２スクリュを、前記第１スクリュの、前記第１加熱シリンダの前記第１材料供給部側に突出させると共に、該突出部分が内包されるように、第２材料供給部を有する第２加熱シリンダが配置され、
   前記第２樹脂流路が、前記第２加熱シリンダの内周面と前記第２スクリュの前記突出部分との間まで延長され、
   前記第１スクリュの前記第１材料供給部側及び前記射出ノズル側の両端が、前記第１加熱シリンダに支持され、前記連絡樹脂流路が、前記第１スクリュの前記射出ノズル側外周面から前記第１スクリュの中空部まで、前記第１スクリュを半径方向に貫通する少なくとも１箇所の連通穴で構成される射出成形機の射出装置。

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