JP6898295B2

JP6898295B2 - 成形機の樹脂溶融用加熱シリンダ

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Publication number: JP6898295B2
Application number: JP2018243975A
Authority: JP
Inventors: 彰太朗関口
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2021-07-07
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: DE102019219443A1; JP2020104353A; CN111376462B; CN111376462A; US11318651B2; US20200206997A1; DE102019219443B4

Description

本発明は、成形機の樹脂溶融用加熱シリンダに関する。

従来、例えば、射出成形機の射出装置は、図１４及び図１５に示すように、外周に電気ヒータ等の加熱部（不図示）、射出方向に沿う軸線Ｏ１方向先端１００ａに射出ノズル１、後端１００ｂ側にホッパ等の材料供給部（不図示）がそれぞれ取り付けられ、且つ内部に同軸上にスクリュ２が配設される筒状の加熱シリンダ１００を備えている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

また、加熱シリンダ１００には、後端１００ｂ側に、外面から内面に貫通し、材料供給部から樹脂材料を加熱シリンダ１００の内部に供給するための樹脂投入口３（樹脂投入路Ｒ１）が設けられている。さらに、ホッパ等の材料供給部と加熱シリンダ１００の樹脂投入口３との接続部Ｓには、材料供給部から加熱シリンダ１００に供給する途中で樹脂材料が溶融することを防止するため、水冷ジャケットなどの冷却部４が設けられ、冷却部４にも、加熱シリンダ１００の樹脂投入口３と連通する樹脂投入口（３）が設けられている。

図１６から図１８に示すように、加熱シリンダ１００の樹脂投入路Ｒ１である樹脂投入口３は、一般に、上方からの平面視／平断面視で、円形状（図１６）、長円形状（長孔形状：図１７）、又は四角形状（四隅をＲ形状とした略四角形状を含む：図１８）で形成され、加熱シリンダ１００の軸線Ｏ１に直交する断面視で、一定の幅寸法（垂直形状）で形成されている。このようにシンプルな平面視形状、断面視形状、特に平面視で円形状にした場合には、樹脂投入口３の加工コストひいては加熱シリンダ１００のコストを低く抑えることができ、さらに、清掃等のメンテナンスがしやすいという利点がある。

なお、上記構成の加熱シリンダ１００は、射出成形（射出成形機）に限らず、押出成形（押出成形機）などの他の成形機でも使用可能である。

実開昭５９−１１８５２３号公報特開昭６１−１０４１８号公報特開２００４−２９９１３１号公報

ここで、上記従来の加熱シリンダ１００のように、樹脂投入口３の平面視形状を円形状、断面視形状を垂直にした場合には、清掃等のメンテナンス性能に優れる反面、加熱シリンダ１００の内部の内径寸法（樹脂流路Ｒ２の径寸法）よりも大きな樹脂投入口３を設けることができない。このため、加熱シリンダ１００の内径寸法によっては、十分に広い樹脂投入口３（樹脂投入路Ｒ１）の面積を確保できず、樹脂材料の供給・輸送性能の低下を招くという不都合が生じる。

言い換えると、樹脂投入口３の形状が円形状の場合には、その大きさ、面積が加熱シリンダ１００の内部の寸法に制約を受ける。このため、材料投入の負荷が生じやすく、これが樹脂材料の供給・輸送性能を低下させる一要因となっていた。

ちなみに、広い樹脂投入路Ｒ１の面積が必要な場合に、例えば、樹脂投入口３の形状を円形状ではなく、長辺方向を軸線Ｏ１方向に向けた長円形状や、四角形状にすることが多い。

また、水冷ジャケットなどの冷却部４の樹脂投入口（３）と加熱シリンダ１００の樹脂投入口３の間に段差が生じると、樹脂材料の流通方向下流側が凸の段差の場合には、樹脂のブリッジが発生して計量が不安定になったり、樹脂が詰まるなどの不都合が生じる。下流側が凹の段差がある場合には、その段差部に樹脂やヤニが溜まって焼けや変色などの成形不良を招きやすくなる。さらに、作業者が手や掃除道具を樹脂投入路Ｒ１に挿入し、段差部に溜まった樹脂やヤニを掃除するメンテナンスの頻度が多くなるという不都合も生じる。

このため、水冷ジャケットなどの冷却部４の樹脂投入口（３）は、加熱シリンダ１００の樹脂投入口３と段差ができないように同じ形状とし、また、樹脂投入口３を加工する際のコストが低い円形状にすることが多い。

したがって、樹脂投入口の平面視／平断面視形状を円形状にしつつ、高い材料供給・輸送性能と低コスト化、さらに良好なメンテナンス性能を実現する手段、手法が強く望まれていた。

本発明に係る一態様の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダは、前記加熱シリンダの内面から外面に貫通形成され、前記加熱シリンダの内部の樹脂流路に樹脂材料を投入するための樹脂投入路である樹脂投入口を備え、前記樹脂投入口が、平断面視で円形状、前記加熱シリンダの軸線に直交する縦断面視で一定の幅寸法の垂直形状で形成され、前記加熱シリンダの軸線中心の径方向外側の部分に設けられて前記加熱シリンダの外面に開口する上方投入路部と、平断面視で四角形状又は長孔形状、前記加熱シリンダの軸線に直交する縦断面視で一定の幅寸法の垂直形状又は前記径方向内側に向かうに従い漸次幅寸法が大又は小となるテーパー形状で形成され、前記加熱シリンダの軸線中心の径方向内側の部分に設けられて前記加熱シリンダの内面に開口する下方投入路部と、前記上方円投入路部の内面と前記下方投入路部の内面とを滑らかに繋ぐ中間投入路部とを備えて形成されている。
なお、上記の「四角形状」は「略四角形状」を含む。また、上記の「長孔形状」は「長円形状や、矩形形状、矩形形状の４つの角部をＲ加工した形状」を含む。

本発明に係る一態様によれば、樹脂投入口の平面視／平断面視形状を円形状にしつつ、高い材料供給・輸送性能と低コスト化、さらに良好なメンテナンス性能を実現することが可能になる。

一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す斜視図である。一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す横断面視図である。一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す平面視図である。図２のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す軸線に直交する縦断面視図である。一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの樹脂投入路及び樹脂流路を示す斜視図である。一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの変更例を示す斜視図である。図６の樹脂溶融用加熱シリンダを示す横断面視図である。図６の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す平面視図である。図７のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの変更例を示す軸線に直交する縦断面視図である。図６の一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの樹脂投入路及び樹脂流路を示す斜視図である。一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの変更例を示す横断面視図である。図１１の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す平面視図である。図１１のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、一実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの変更例を示す軸線に直交する縦断面視図である。成形機の射出装置、樹脂溶融用加熱シリンダを示す横断面視図である。成形機の樹脂溶融用加熱シリンダを示す横断面視図である。成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの円形状の樹脂投入口を示す平面視図と縦断面視図である。成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの長孔形状の樹脂投入口を示す平面視図と縦断面視図である。成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの四角形状の樹脂投入口を示す平面視図と縦断面視図である。

以下、図１から図１３、図１４を参照し、本発明の一実施形態に係る成形機の樹脂溶融用加熱シリンダについて説明する。

ここで、本実施形態では、成形機が射出成形機、加熱用シリンダが射出装置に具備される加熱用シリンダであるものとして説明を行うが、成形機、加熱シリンダは、例えば、押出成形を行うための成形機、加熱シリンダであってもよく、特に、本発明は本実施形態の用途（射出成形）に限定して用いる必要はない。

本実施形態の射出成形機の射出装置は、図１４に示す射出装置と同様、外周に電気ヒータ等の加熱部（不図示）、軸線Ｏ１方向先端に射出ノズル１、後端側にホッパ等の材料供給部（不図示）がそれぞれ取り付けられ、且つその内部に同軸上にスクリュ２が配設される筒状の加熱シリンダＡを備えて構成されている。

加熱シリンダＡには、図１に示すように、軸線Ｏ１方向後端側に、外面から内面に貫通し、材料供給部から樹脂材料を加熱シリンダＡの内部の樹脂流路Ｒ２に供給するための樹脂投入口Ｂが設けられている。
なお、樹脂投入口Ｂは、材料供給部から投入された樹脂材料を加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２に給送する樹脂投入路Ｒ１を形成している。図１の符号５は射出ノズル１を接続するための雌ネジ孔を示している。

加熱シリンダＡには、図１４に示す加熱シリンダ１００と同様、加熱シリンダＡの樹脂投入口Ｂとホッパ等の材料供給部との接続部Ｓに、加熱シリンダＡの内部の樹脂流路Ｒ２に供給する前の樹脂材料が溶融することを防止するための水冷ジャケットなどの冷却部４が具備されている。そして、水冷ジャケットなどの冷却部４にも、加熱シリンダＡの樹脂投入口Ｂと連通する樹脂投入口を設けて構成されている。

一方、本実施形態の加熱シリンダＡの樹脂投入口Ｂは、図２から図５に示すように、上方投入路部Ｂ１と、下方投入路部Ｂ２と、上方円投入路部Ｂ１の内面と下方投入路部Ｂ２の内面とを滑らかに繋ぐ中間投入路部Ｂ３とを備えて形成されている。

上方投入路部Ｂ１は、平面視及び平断面視（図２参照）で円形状、且つ加熱シリンダＡの軸線Ｏ１に直交する縦断面視（図４参照）で一定の幅寸法の垂直形状で形成され、すなわち、略円柱状に形成され、加熱シリンダＡの外面に開口して加熱シリンダＡの軸線Ｏ１中心の径方向外側の部分に設けられている。

下方投入路部Ｂ２は、平面視及び平断面視（図２参照）で四角形状（略四角形状を含む）、加熱シリンダＡの軸線Ｏ１に直交する縦断面視で一定の幅寸法の垂直形状で形成され、すなわち、略四角柱状に形成され、加熱シリンダＡの内面に開口して加熱シリンダＡの軸線Ｏ１中心の径方向内側の部分に設けられている。
なお、本実施形態の下方投入路部Ｂ２は四角形状の４つの角部を凸円弧面形状（Ｒ形状）として、平面視及び平断面視で略四角形状に形成されている。

中間投入路部Ｂ３は、加熱シリンダＡの軸線Ｏ１中心の径方向外側から内側に向かうに従い、すなわち、上方投入路部Ｂ１から下方投入路部Ｂ２に向かうに従い、漸次平面積が小となるテーパー状（傾斜面状）に形成され、上方円投入路部Ｂ１の内面と下方投入路部Ｂ２の内面とを滑らかに繋ぐように上方投入路部Ｂ１と下方投入路部Ｂ２の間の中間部分に設けられている。

なお、中間投入路部Ｂ３と上方投入路部Ｂ１の接続部分、中間投入路部Ｂ３と下方投入路部Ｂ２の接続部分はそれぞれ、内面を凸円弧面状に加工（Ｒ加工）して、より滑らかに繋がるように形成することが好ましい。このような接続部分の内面のＲ加工は、例えば、エンドミル、放電加工など、適宜手段を用いることによって行えばよい。

本実施形態の加熱シリンダＡの樹脂投入口Ｂにおいては、図３、図４、図５に示すように、略四角柱状の下方投入路部Ｂ２の幅寸法が加熱シリンダＡの内部の樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１と同等とされている。さらに、略円柱状の上方投入路部Ｂ１の直径Ｄ２が略四角柱状の下方投入路部Ｂ２の幅寸法、ひいては加熱シリンダＡの内部の樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１よりも大とされている。

これにより、本実施形態の加熱シリンダＡの樹脂投入口Ｂでは、加熱シリンダＡの上方から見た平面視（図３参照）で、四角形状の下方投入路部Ｂ２が円形状の上方投入路部Ｂ１の領域内に収まるように形成されている。また、本実施形態において、四角形状の下方投入路部Ｂ２は円形状の上方投入路部Ｂ１に４つの角部（Ｒ加工部）が接するように形成されている。

言い換えれば、本実施形態の加熱シリンダＡの樹脂投入口Ｂでは、下方投入路部Ｂ２の幅寸法Ｌ、ひいては加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１の大きさに関わりなく、これら下方投入路部Ｂ２の幅寸法Ｌ及び加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１以上の直径Ｄ２で上方投入路部Ｂ１が形成されている。

水冷ジャケットなどの冷却部４の樹脂投入口（Ｂ）は、上方投入路部Ｂ１の直径Ｄ２と同形の平面視円形状で、縦断面視で加熱シリンダの径方向外側の円形部と同径の平面視（平断面視）で円形状、縦断面視で垂直形状として形成されている。そして、冷却部４は、上方投入路部Ｂ１と互いの樹脂投入口Ｒ１の内面同士を滑らかに繋がるように面一にして、すなわち、段差が生じないようにして樹脂投入路Ｒ１同士を連通させ、加熱シリンダＡに取り付けられている。

ここで、下方投入路部Ｂ２は、四角形状に限らず、例えば、図７から図１０に示すように、平面視で長孔形状、縦断面視で垂直形状の略長孔柱状としてもよい。なお、平面視（平断面視）で長孔形状とは、平面視で、長円形状、矩形形状、矩形形状の４つの角部をＲ加工した形状などを示す。

この場合においても、加熱シリンダＡの上方から見た平面視（図８参照）で、長孔形状の下方投入路部Ｂ２が円形状の上方投入路部Ｂ１の領域内に収まるように形成する。なお、図８では、長孔形状の下方投入路部Ｂ２が円形状の上方投入路部Ｂ１に接するように形成されている。

これより、加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１の大きさに関わりなく、加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１以上の直径Ｄ２で上方投入路部Ｂ１を形成することができる。

なお、上方投入路部Ｂ１の大きさ（直径Ｄ２）や、四角形状の下方投入路部Ｂ２の幅寸法Ｌ、長孔形状の下部投入路部Ｂ２の短手方向の幅寸法、長手方向の幅寸法（奥行寸法）は、樹脂投入路Ｒ１や樹脂流路Ｒ２の必要な面積に合わせて自在に設定すればよい。

さらに、図１１から図１３に示すように、内径側の下方投入路部Ｂ２を外径側の円形状の上方投入路部Ｂ１よりも大きくして、樹脂投入口Ｂ（樹脂投入路Ｒ１）が形成されていてもよい。

そして、上記のように構成した本実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダＡにおいては、外径側に円形状の上方投入路部Ｂ１を設け、内径側に四角形状や長孔形状の下方投入路部Ｂ２を設け、これら上方投入路部Ｂ１と下方投入路部Ｂ２を中間投入路部Ｂ３で滑らかに繋いで樹脂投入口Ｂを形成／構成したことにより、下方投入路部Ｂ２の幅寸法Ｌや加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１の大きさに関わりなく、これら下方投入路部Ｂ２の幅寸法Ｌ及び加熱シリンダＡの樹脂流路Ｒ２の直径Ｄ１以上の直径Ｄ２で上方投入路部Ｂ１を形成することが可能になる。

また、加熱シリンダＡの外面に開口し、水冷ジャケットなどの冷却部４の樹脂投入口と繋がる上方投入路部Ｂ１が円形状で形成されているため、冷却部４の樹脂投入口と上方投入路部Ｂ１（樹脂投入口Ｂ）との境界面に段差が生じることがない。

したがって、本実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダＡにおいては、樹脂投入口Ｂの加工コストを低コストで抑えつつ、段差を生じさせずに樹脂投入口Ｂの面積を大きく確保することができる。

よって、本実施形態の成形機の樹脂溶融用加熱シリンダＡによれば、十分な樹脂材料の輸送・供給性能と、低コスト化と、メンテナンス性の維持、向上を図りながら、樹脂流路Ｒ２内に好適に樹脂材料を給送可能な加熱シリンダＡ、ひいては成形機を実現することが可能になる。

以上、成形機の樹脂溶融用加熱シリンダの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１射出ノズル
２スクリュ
４冷却部（水冷ジャケット）
Ａ加熱シリンダ（樹脂溶融用加熱シリンダ）
Ｂ樹脂投入口
Ｂ１上方投入路部
Ｂ２下方投入路部
Ｂ３中間投入路部
Ｏ１加熱シリンダの軸線
Ｒ１樹脂投入路
Ｒ２樹脂流路
Ｓ接続部

Claims

成形機の樹脂溶融用の加熱シリンダであって、
前記加熱シリンダの内面から外面に貫通形成され、前記加熱シリンダの内部の樹脂流路に樹脂材料を投入するための樹脂投入路である樹脂投入口を備え、
前記樹脂投入口が、
平断面視で円形状、前記加熱シリンダの軸線に直交する縦断面視で一定の幅寸法の垂直形状で形成され、前記加熱シリンダの軸線中心の径方向外側の部分に設けられて前記加熱シリンダの外面に開口する上方投入路部と、
平断面視で四角形状又は長孔形状、前記加熱シリンダの軸線に直交する縦断面視で一定の幅寸法の垂直形状で形成され、前記加熱シリンダの軸線中心の径方向内側の部分に設けられて前記加熱シリンダの内面に開口し、前記加熱シリンダの上方から見た平面視で、円形状の前記上方投入路部の領域内に収まるように形成されている下方投入路部と、
前記上方投入路部の内面と前記下方投入路部の内面とを滑らかに繋ぐよう前記加熱シリンダの軸線に直交する縦断面視で中心の径方向外側から内側に向かうに従い、漸次平面積が小となるテーパー状に形成された中間投入路部とを備えて形成されている、成形機の樹脂溶融用加熱シリンダ。