JP6177586B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に関する。

射出成形機は、金型装置のキャビティ空間に液相の成形材料を充填する射出装置を有する。射出装置は、成形材料供給口を後部に有するシリンダ、およびシリンダ内において回転自在に且つ進退自在に配設されるスクリュを有する（例えば、特許文献１参照）。スクリュの回転に伴って、スクリュに形成される螺旋状の溝に沿って固相の成形材料が前方に送られ、ヒータの熱で徐々に溶融される。液相の成形材料がスクリュの前方に送られシリンダの前部に蓄積されるに従って、スクリュが後方に移動する。

国際公開第２００７／１０５６４６号

シリンダ内の固相の成形材料がスクリュをシリンダに押し付け、摩擦でスクリュの摩耗（かじり）が発生することがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、スクリュの摩耗（かじり）を改善できる射出成形機の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
成形材料供給口を後部に有するシリンダと、
該シリンダ内で回転することにより、前記成形材料供給口から供給された成形材料を前方に送るスクリュとを有し、
前記スクリュは、前記成形材料供給口付近から前方に向かって供給部、圧縮部、および計量部を順次有し、
少なくとも前記圧縮部の一部では、横断面視で、複数のソリッドベッドが前記スクリュの中心線を中心に対称に形成されるように、複数のフライトが前記スクリュの中心線を中心に対称に配設され、
少なくとも前記圧縮部の前記一部に配設される前記複数のフライトの少なくとも１つは、前記計量部の途中で途切れる、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、スクリュの摩耗（かじり）を改善できる射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による射出成形機の射出装置を示す図である。 図１のII-II線に沿った断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、充填工程におけるスクリュの移動方向（図１において左方向）を前方とし、計量工程におけるスクリュの移動方向（図１において右方向）を後方として説明する。

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。図１において、図面を見やすくするため、成形材料の図示を省略する。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。

射出成形機は、金型装置３０のキャビティ空間ＣＶに液相の成形材料を充填する射出装置４０を有する。金型装置３０は例えば固定金型３２および可動金型３３で構成され、固定金型３２と可動金型３３との間にキャビティ空間ＣＶが形成される。キャビティ空間ＣＶに充填された液相の成形材料が固化され、成形品が得られる。

射出装置４０は、例えば、成形材料供給口４２を後部に有するシリンダ４１、シリンダ４１内で回転することにより成形材料供給口４２から供給された成形材料を前方に送るスクリュ４３、およびスクリュ４３を駆動する駆動部４５を有する。スクリュ４３は、シリンダ４１内において回転自在に、且つ、進退自在に配設される。駆動部４５は、一般的なものでよく、例えばスクリュ４３を回転させる計量モータ、およびスクリュ４３を進退させる射出モータを含む。

成形材料供給口４２は、シリンダ４１内に成形材料（例えば樹脂ペレット）を供給する開口部である。成形材料供給口４２にはホッパが接続され、ホッパから成形材料供給口４２を介してシリンダ４１内に成形材料が供給される。

尚、本実施形態では、成形材料供給口４２に成形材料を供給する材料供給部として、ホッパが用いられるが、供給速度を調整できるフィーダが用いられてもよい。フィーダは、例えば、フィードシリンダ、およびフィードシリンダ内で回転することにより成形材料を送るフィードスクリュなどで構成される。フィードスクリュの回転数で、成形材料の供給速度が調整できる。

スクリュ４３の回転に伴って、スクリュ４３に形成される螺旋状の溝に沿って固相の成形材料が前方に送られ、ヒータＨ１〜Ｈ４の熱で徐々に溶融される。ヒータＨ１〜Ｈ４は、シリンダ４１を囲むように設けられ、シリンダ４１を加熱することでシリンダ４１内の成形材料を加熱する。液相の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるに従って、スクリュ４３が後退させられる。

次に、上記構成の射出成形機の動作について説明する。射出成形機の動作は、マクロコンピュータ等で構成されるコントローラで制御される。

型閉じ工程では、可動金型３３を固定金型３２に対して接近させる。可動金型３３と固定金型３２とが接触すると、型閉じが完了する。型閉じ完了後、続いて、型締め工程が開始される。

型締め工程では、可動金型３３と固定金型３２との間に型締力を発生させる。型締め状態の固定金型３２と可動金型３３との間にキャビティ空間ＣＶが形成される。型締め工程中に、充填工程、保圧工程、および冷却工程が行われる。

充填工程では、射出モータを駆動してスクリュ４３を設定速度で前進させ、スクリュ４３の前方に蓄積された液相の成形材料を金型装置３０のキャビティ空間ＣＶに充填させる。スクリュ４３の設定速度は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更してもよい。スクリュ４３が所定位置（所謂Ｖ／Ｐ切換位置）まで前進すると、保圧工程が開始される。尚、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達すると、保圧工程が開始されてもよい。

保圧工程では、射出モータを駆動してスクリュ４３を設定圧力で前方に押し、キャビティ空間ＣＶにおける成形材料の冷却による体積収縮分の成形材料を補充する。スクリュ４３の設定圧力は、一定でもよいし、経過時間などに応じて変更してもよい。キャビティ空間ＣＶの入口（所謂ゲート）がシールされ、キャビティ空間ＣＶからの成形材料の逆流が防止された後、冷却工程が開始される。

冷却工程では、キャビティ空間ＣＶ内の成形材料を固化する。冷却工程の間に、次の成形品のための成形材料を計量する計量工程が行われてよい。

計量工程では、計量モータを駆動してスクリュ４３を設定回転数で回転させ、スクリュ４３に形成される螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送り、ヒータＨ１〜Ｈ４の熱で徐々に溶融させる。液相の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるに従って、スクリュ４３が後退させられる。

計量工程では、スクリュ４３の急激な後退を制限すべく、射出モータを駆動してスクリュ４３に対して所定の背圧を加えてよい。スクリュ４３が所定位置まで後退し、スクリュ４３の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。スクリュ４３の設定回転数は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更してもよい。

型開き工程は、冷却工程後に行われる。型開き工程では、可動金型３３を固定金型３２から離間させる。型開き完了後、可動金型３３から成形品が突き出される。

次に、図１および図２を再度参照して、スクリュ４３について詳説する。

スクリュ４３は、図１に示すように、軸部４７、および軸部４７の周りに螺旋状に設けられる複数のフライト４９−１、４９−２で構成される。各フライト４９−１、４９−２に沿って螺旋状の溝が形成される。

また、スクリュ４３は、図１に示すように、成形材料供給口４２付近から前方に向けて、供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２、および計量部Ｐ３に区分される。供給部Ｐ１は、固相の成形材料を受け取り前方に搬送する部分である。圧縮部Ｐ２は、固相の成形材料を圧縮しながら溶融させる部分である。計量部Ｐ３は、液相の成形材料を一定量づつ計量する部分である。スクリュ４３の溝の深さは、供給部Ｐ１で深く、計量部Ｐ３で浅く、圧縮部Ｐ２において前方に向かうほど浅い。

圧縮部Ｐ２において、図２に示すように、成形材料はソリッドベッド５１およびメルトプール５２を形成する。ソリッドベッド５１は固相の成形材料（例えば樹脂ペレット）の集まりであり、メルトプール５２は液相の成形材料（例えば溶融樹脂）の集まりである。各フライト４９−１、４９−２を挟んでソリッドベッド５１とメルトプール５２とが形成される。ソリッドベッド５１とメルトプール５２は、複数の溝４４−１、４４−２のそれぞれの内部に形成される。複数の溝４４−１、４４−２は、それぞれ、複数のフライト４９−１、４９−２の間に形成される。

ところで、圧縮部Ｐ２において、各溝４４−１、４４−２の深さは図１に示すように前方に向かうほど浅く、ソリッドベッド５１は前方に送られながら圧縮される。その反作用で、スクリュ４３が径方向に押される。

そこで、本実施形態の圧縮部Ｐ２では、図２に示すように横断面視で、複数のソリッドベッド５１がスクリュ４３の中心線を中心に対称に形成されるように、複数のフライト４９−１、４９−２がスクリュ４３の中心線を中心に対称に配設される。ここで、対称とは回転対称を意味し、例えば複数のソリッドベッド５１は同じ大きさを有しスクリュ４３の中心線の周りに等間隔（例えば１８０°ピッチ）で形成される。これにより、複数のソリッドベッド５１がスクリュ４３を径方向に押す力が釣り合いやすい。よって、スクリュ４３をシリンダ４１に押し付ける力が軽減され、スクリュ４３の摩耗（かじり）が改善できる。

尚、本実施形態では、複数のフライト４９−１、４９−２が圧縮部Ｐ２の前端から後端まで形成されているが、圧縮部Ｐ２の一部のみに形成されてもよい。スクリュ４３を径方向に押す力が強い位置で、横断面視で、複数のソリッドベッド５１がスクリュ４３の中心線を中心に対称に形成されればよい。

複数のフライト４９−１、４９−２はそれぞれ図１に示すように少なくとも成形材料供給口４２付近まで延びてよい。成形材料は、成形材料供給口４２からシリンダ４１内に供給された後、直ぐに、複数の溝４４−１、４４−２に分かれる。各溝４４−１、４４−２に供給される成形材料の状態が略同じ状態であるので、横断面視で複数のソリッドベッド５１の大きさが揃いやすい。

複数のフライト４９−１、４９−２は、成形材料供給口４２から複数の溝４４−１、４４−２への成形材料の供給速度を同じにするため、また、複数の溝４４−１、４４−２における成形材料の搬送速度を同じにするため、前後方向に等間隔で形成されてよい。

複数のフライト４９−１、４９−２は、それぞれ、スクリュ４３の位置が前進限位置にある時に、少なくとも成形材料供給口４２付近まで延びていてよく、成形材料供給口４２の後方まで延びていてもよい。

１つのフライト４９−２は、例えば圧縮部Ｐ２と計量部Ｐ３との境界で途切れてよい。計量部Ｐ３では成形材料のほとんどが溶融しており、スクリュ４３を径方向に押しうる固相の成形材料がほとんど存在しない。フライトの数が減ることで、成形材料の通路が広がり、計量部Ｐ３の搬送能力が向上する。計量部Ｐ３では残りのフライト４９−１に沿って螺旋状の溝４４−３が形成され、この溝４４−３に沿って成形材料が前方に送られる。

尚、本実施形態では、１つのフライト４９−２は、圧縮部Ｐ２と計量部Ｐ３との境界で途切れているとしたが、圧縮部Ｐ２の途中、または計量部Ｐ３の途中で途切れてもよい。いずれの場合も、１つのフライト４９−２が計量部P３の前端まで延びていないので、計量部Ｐ３の搬送能力が向上する。

以上、本発明の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、置換が可能である。

例えば、上記実施形態の射出装置４０は、スクリュ・インライン式であるが、スクリュ・プリプラ式でもよい。スクリュ・プリプラ式では、可塑化シリンダ内で溶融させた成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置３０内に成形材料を射出する。可塑化シリンダと射出シリンダとが別に設けられるため、可塑化シリンダ内に配設されるスクリュは充填工程や保圧工程で回転駆動させることが可能である。

また、上記実施形態のスクリュ４３は、２つのフライト４９−１、４９−２を有するが、３つ以上のフライトを有してもよく、少なくとも圧縮部Ｐ２の一部において、３つ以上のソリッドベッド５１がスクリュ４３の中心線を中心に対称に形成されてよい。また、スクリュ４３が３つ以上のフライトを有する場合、少なくとも１つのフライトが圧縮部Ｐ２と計量部Ｐ３の境界、圧縮部Ｐ２の途中、または計量部Ｐ３の途中で途切れており、計量部P３の前端まで延びていなければ、計量部Ｐ３の搬送能力が向上する。

４０ 射出装置
４１ シリンダ
４２ 成形材料供給口
４３ スクリュ
４４−１、４４−２ 溝
４５ 駆動部
４９−１、４９−２ フライト
５１ ソリッドベッド
５２ メルトプール
Ｐ１ 供給部
Ｐ２ 圧縮部
Ｐ３ 計量部

Claims (2)

1. 成形材料供給口を後部に有するシリンダと、
   該シリンダ内で回転することにより、前記成形材料供給口から供給された成形材料を前方に送るスクリュとを有し、
   前記スクリュは、前記成形材料供給口付近から前方に向かって供給部、圧縮部、および計量部を順次有し、
   少なくとも前記圧縮部の一部では、横断面視で、複数のソリッドベッドが前記スクリュの中心線を中心に対称に形成されるように、複数のフライトが前記スクリュの中心線を中心に対称に配設され、
   少なくとも前記圧縮部の前記一部に配設される前記複数のフライトの少なくとも１つは、前記計量部の途中で途切れる、射出成形機。
2. 少なくとも前記圧縮部の前記一部に配設される前記複数のフライトのそれぞれが少なくとも前記成形材料供給口付近まで延びる、請求項１に記載の射出成形機。

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