JP2009113360A - 射出成型機用プランジャ式射出シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】溶融樹脂の混練性を高めるとともに射出性能を向上させるようにした射出成型機用プランジャ式射出シリンダを提供する。
【解決手段】トーピード５は、ノズル３内に回転自在に配設され、これを駆動装置６によって回転させるとともに、プランジャ４を直線運動させる。駆動装置６は、プランジャ４を構成する雌ねじ体２２と、トーピード５に連接された回転軸３３と、この回転軸３３に設けられ前記雌ねじ体２２に螺合する雄ねじ体３６と、この雄ねじ体３６を駆動するモータ３９とで構成されている。雄ねじ体２２は、シリンダ２のガイド孔１６とガイドローラ２５によって回転が規制されており、雄ねじ体３６の回転が伝達されることにより直線運動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成型機用プランジャ式射出シリンダに関するものである。

熱硬化性樹脂の成形に用いられる射出成形機は、大別するとプランジャ式とスクリュ式がある。プランジャ式は、プランジャの前進移動によって溶融樹脂を押し出すため、溶融樹脂を混練しながら押し出すスクリュ式に比べて射出性能が劣り、また溶融樹脂の混練が不十分である。特に、溶融樹脂の混練が不十分であると、樹脂を着色成形した場合、色むらが生じ不良品の原因となる。

そこで、このような問題を解決するために、例えば、特許文献１、２に開示された射出成型機用プランジャ式射出シリンダが知られている。

前記特許文献１に記載されているプランジャ式射出装置は、通孔を有する加熱筒と、この加熱筒の内部に設けられたトーピードと、前記加熱筒を昇温する加熱手段と、前記加熱筒の通孔に進入するプランジャと、前記加熱筒の通孔部に設けられた伝熱フィンとを備え、前記伝熱フィンをプランジャとトーピードとの間に位置させ、この伝熱フィンの周囲を前記加熱筒の通孔内壁と密着させ、中心から周囲に向かって放射状に設けられた伝熱ファンの頂部を射出方向の垂直な面に対して傾斜させている。このような構成によれば、伝熱フィンの余熱加熱硬化とトーピード部分での熱剪断発熱効果の相乗作用により、均一な樹脂の可塑化が可能で、良好な射出性能が得られるとしている。

前記特許文献２に記載されている射出成型機は、加熱シリンダ内に溶融樹脂を混練するためのトーピードを収容してなり、このトーピードを、それぞれ所定ピッチで環状に配列された複数の樹脂通路を有し相互に直列に連結された複数のトーピード片で構成し、上流側に位置するトーピード片に形成された樹脂通路の個々の出口部分と、このトーピード片に連結される下流側のトーピード片に形成された樹脂通路の個々の入口部分とが相互にずれるように、これらトーピード片の回転位相を位置決めすることにより、上流側トーピード片に形成された樹脂通路の隣接する２つの出口部分に対し、下流側トーピード片に形成された樹脂通路の１つの入口部分が跨がるようにしたものである。このような構成によれば、上流側トーピード片に形成された樹脂通路から下流側トーピード片に形成された樹脂通路へと溶融樹脂が流動する際に、下流側の１つの樹脂通路には上流側の２つの樹脂通路からの溶融樹脂が導かれる結果、加熱シリンダ内での溶融樹脂の混練を促進させることができるとしている。

特許公報平２−３６３７７号公報 特開２００６−２９７６７０号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載のプランジャ式射出装置においては、樹脂の混練性についての対策が未だ不十分である。

特許文献２に記載のプランジャ式射出成形機は、樹脂の混練性を高めるために複数個のトーピードを直列に連結しているため、軸線方向の長さが長くなり装置が大型化するという欠点がある。

本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、溶融樹脂の混練性を高め色むらの発生を防止するとともに、射出性能を高めるようにした射出成型機用プランジャ式射出シリンダを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ペレット状の樹脂が供給される樹脂供給口を有し先端側開口部にノズルが設けられたシリンダと、前記ノズル内に回転自在に配設されノズル内周面との間に樹脂通路を形成するトーピードと、前記シリンダ内に軸線方向に進退自在に配設されたプランジャと、前記樹脂通路内に供給される前記樹脂を加熱し溶融する加熱手段と、前記トーピードを回転させる駆動装置とを備えたものである。

また、本発明は、上記発明において、前記駆動装置が、前記プランジャの一部を構成する雌ねじ体と、前記トーピードに突設され前記雌ねじ内に進退自在にかつ回転自在に挿通された回転軸と、この回転軸に設けられ前記雌ねじ体に螺合する雄ねじ体と、この雄ねじ体を回転させる駆動モータとで構成されているものである。

また、本発明は、上記発明において、前記トーピードの外周面に溶融樹脂混練用凹溝を設けたものである。

また、本発明は、上記発明において、前記トーピードが偏心回転するものである。

さらに、本発明は、上記発明において、前記加熱手段をノズルとトーピードに配設したものである。

本発明においては、トーピードを回転させるので、溶融樹脂の混練度が高まり、着色樹脂の成形時における色むらの発生を防止することができる。
本発明においては、溶融樹脂混練用凹溝が溶融樹脂を効率よく混練し、混練度を一層高めることができる。
本発明においては、トーピードが偏心回転すると、ノズル内壁とトーピードとの間に形成されている狭い樹脂通路の通路幅が円周方向において変化するため、溶融樹脂を効率よく混練し、混練度を一層高めることができる。
本発明においては、加熱手段をノズルとトーピードに配設しているので、樹脂を効率よい加熱溶融することができて均一な可塑化が可能で、射出性能を向上させることができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る射出成型機用プランジャ式射出シリンダの第１の実施の形態を示す断面図、図２はペレット状の樹脂をシリンダ内に供給している状態を示す断面図、図３は溶融した樹脂を射出している状態を示す断面図である。これらの図において、参照符号１で示すものは、図示を省略した射出成型機のプランジャ式射出シリンダ（以下、単に射出シリンダと称する）で、この射出シリンダ１は、前端にノズル３が固定されたシリンダ２と、このシリンダ２内に進退移動自在に配設されたプランジャ４と、前記ノズル３内に回転自在に配設されたトーピード５と、前記プランジャ４を進退移動させるとともに、トーピード５を回転させる駆動装置６等を備えている。

前記シリンダ２は、両端開放の筒体からなり、前端側上面にホッパ８に収納されているペレット状の樹脂９がペレット供給通路１０を介して供給される樹脂供給口１１が形成されている。シリンダ２の後端開口部には、軸受部材１２がストッパ１３を介して固定されている。軸受部材１２とストッパ１３は、複数本のボルト１４によって一体的に結合されている。シリンダ２は、同じく複数本のボルト１５によってストッパ１３に固定されている。シリンダ２の中央には、軸線方向に長い一対のガイド孔１６、１６が上下に対向して形成されている。

前記ノズル３は、前端面中央に加熱溶融した樹脂９Ａを射出するノズル孔３ａを有し、複数本のボルト１８によってシリンダ２の前端面にシール部材１９を介して強固に固定されている。ノズル３の外周面には、ノズル３内に供給されるペレット状の樹脂９を加熱し溶融させる加熱ヒータ（加熱手段）２０が配設されている。

前記プランジャ４は、筒状のプランジャヘッド２１と、このプランジャヘッド２１の後端面に接合されたプランジャ本体としての雌ねじ体２２の２部材で構成され、前記シリンダ２内に進退移動自在に配設されている。雌ねじ体２２は、プランジャヘッド２１と同一の外径を有し、内周面に台形の雌ねじ２３が形成されている。また、雌ねじ体２２の外周面の中央で上下に対向する位置には、前記シリンダ２のガイド孔１６にそれぞれ挿入される回転自在な一対のガイドローラ２５がピン２６を介して配設されており、これによりプランジャ４の回転を規制し、直線運動のみを許容している。

前記トーピード５は、紡錘型に形成されていることにより、前側円錐部５Ａと後側円錐部５Ｂと、これらの円錐部５Ａ、５Ｂを接続する円柱部５Ｃとからなり、ノズル３内に回転自在に組み込まれている。円柱部５Ｃは、ノズル３の内径より僅かに小さい外径を有し、ノズル３の内周面３１との間に微小な環状の隙間３０が形成されている。この隙間３０は、ペレット状の樹脂９よりも狭い隙間からなり、前記加熱ヒータ２０によって加熱溶融された樹脂９Ａを前記ノズル孔３ａに導く樹脂通路を形成している。また、前側円錐部５Ａとノズル３の内壁面との間にも樹脂通路３０と同程度の隙間が形成されている。

トーピード５の後端面には、回転軸３３が一体に連設されており、この回転軸３３は前記プランジャ４に軸受３４およびシール部材３５を介して回転自在に挿通されている。また、この回転軸３３には雄ねじ体３６が嵌合され固定されている。雄ねじ体３６は、前半部が前記雌ねじ体２２内に挿入され雌ねじ２３に螺合する雄ねじ３７が形成された雄ねじ部３６Ａを形成している。一方、雄ねじ体３６Ａの後端部は、円筒部３６Ｂを形成して前記軸受部材１２とストッパ１３にラジアルベアリング３８ａとスラストベアリング３８ｂを介して回転自在に軸支され、後端が前記軸受部材１２の後方に突出してモータ３９の出力軸４０に減速歯車機構（図示せず）を介して連結されている。

前記駆動装置６は、前記雌ねじ体２２、回転軸３３、モータ３９、減速歯車機構および雄ねじ体３６とで構成されている。

次に、このような構造からなる射出シリンダ１の動作について説明する。
先ず、加熱ヒータ２０によってノズル３を加熱し、樹脂９の融点より高い温度に保持する。シリンダ２の前端部も熱伝導によって加熱される。

次に、ペレット供給通路１０を開いてホッパ８内のペレット状の樹脂９を樹脂供給口１１よりシリンダ２内に所定量供給する（図２）。樹脂９はシリンダ２内に供給されて、加熱ヒータ２０の熱により加熱され軟化する。そして、モータ３９を駆動して出力軸４０を正回転（雌ねじ体２２が前進する方向の回転）させ、この出力軸４０の回転を回転軸３３および雄ねじ体３６に伝達することにより、トーピード５を回転させる。雄ねじ体３６が回転すると、この雄ねじ体３６の回転は雄ねじ３７と雌ねじ２３を介して雌ねじ体２２に伝達されるため、プランジャ４はガイド孔１６とガイドローラ２５とにより回転することなくシリンダ２に沿って前進する（図３）。プランジャ４が前進するとシリンダ２内に供給されたペレット状の樹脂９は、プランジャ４の圧力によってシリンダ２からノズル３内に押し込まれ、トーピード５の後側円錐部５Ｂの斜面に沿って樹脂通路３０に導かれる。このため、樹脂９は樹脂通路３０を通過するとき押し潰されるとともに、加熱ヒータ２０の熱によって完全に溶融され、ノズル孔３ａから図示しない射出成型機に射出される。

ここで、本発明においては、溶融樹脂９Ａの射出時にトーピード５を駆動装置６によって回転させているので、樹脂通路３０を通過する溶融樹脂９Ａがトーピードの周面に沿って螺旋状に進み従来の固定型のトーピードを用いた射出シリンダに比べて長い時間混練が行われるため、溶融樹脂９Ａの混練度を高めることができる。したがって、プランジャ式の射出シリンダ１であっても、着色樹脂の成形時における色むらの発生を防止することができる。

また、上記した通りトーピード５の回転により溶融樹脂９Ａが樹脂通路３０内を螺旋状に移動し、ノズル３の内周面３１とトーピード５の外周面との接触時間を長く保たせることができることにより、樹脂９Ａの温度が高くなり、樹脂９を均一に可塑化することができ、さらに溶融温度が高ければ溶融粘度が低くなるため、良好な射出性能が得られる。

図４は本発明の第２の実施の形態を示す射出シリンダの断面図である。
この実施の形態は、トーピード５の円柱部５Ｃの外周面に軸線方向に延在する複数条の凹溝５０を円周方向に等間隔おいて形成したものである。その他の構成は、上記した第１の実施の形態と同一であるため、同一構成部材、部分については同一符号をもって示し、その説明を省略する。

図５は本発明の第３の実施の形態を示す射出シリンダの断面図である。
この実施の形態は、トーピード５の円柱部５Ｃの外周面に、トーピードの軸線に対して傾斜した螺旋状の凹溝５１を円周方向に等間隔おいて複数条形成したものである。凹溝５１は、プランジャ４の前進時に溶融した樹脂９Ａをノズル孔３ａに導くために、雄ねじ体３６の雄ねじ３７（通常右ねじ）と同方向に傾斜している。

このようにトーピード５の円柱部５Ｃの外周面に複数条の凹溝５０または５１を形成しておくと、トーピード５の回転に伴い溶融樹脂９が凹溝５０または５１に対して出入りを繰り返すため、溶融樹脂９Ａを効率よく混練することができ、混練度を一層高めることができる。

図６は本発明の第４の実施の形態を示すトーピードの断面図である。
この実施の形態は、トーピード５を偏心回転させるようにしたものである。このため、トーピード５は、回転軸３３に対して偏心している。回転軸３３の軸線は、ノズル３の軸線と略一致している。トーピード５の偏心量は、樹脂通路３０の最大隙間がペレット状の樹脂９よりも小さい範囲内で設定される。

このように、トーピード５を偏心回転させると、樹脂通路３０の断面積が円周方向において変化し溶融樹脂９Ａの流れを乱すため、凹溝５０または５１を形成した場合と同様に、溶融樹脂９Ａを効率よく混練することができ、混練度を一層高めることができる。

図７は本発明の第５の実施の形態を示す射出シリンダの断面図である。
この実施の形態は、ペレット状の樹脂を加熱溶融する加熱ヒータ２０Ａ、２０Ｂをノズル３の外周とトーピード５の内部にそれぞれ配設し、加熱ヒータ２０Ｂのリード線５３Ｂを回転軸３３の内部を通して後方に引き出し、加熱ヒータ２０Ａのリード線５３Ａとともに電源に接続するようにしたものである。

このようにノズル３に加えてトーピード５にもヒータ２０Ｂを組込むと、樹脂をより効率よく加熱溶融することができるため、均一に可塑化することができ、良好な射出性能が得られる。

なお、上記した実施の形態は、いずれも１つの駆動装置６によってプランジャ４を直線運動させると同時にトーピード５を回転させるように構成した例を示したが、本発明はこれに特定されるものではなく、プランジャ４とトーピード５を別個の駆動装置によって駆動するようにしてもよい。
また、溶融樹脂混練用凹溝５０、５１の代わりに多数の微小な突子をトーピード５の周面に突設してもよい。

本発明に係る射出成型機用プランジャ式射出シリンダの第１の実施の形態を示す断面図である。 ペレット状の樹脂をシリンダ内に供給している状態を示す断面図である。 溶融した樹脂を射出している状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す射出シリンダの断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す射出シリンダの断面図である。 本発明の第４の実施の形態を示すトーピードの断面図である。 本発明の第５の実施の形態を示す射出シリンダの断面図である。

符号の説明

１…射出シリンダ、２…シリンダ、３…ノズル、４…プランジャ、５…トーピード、６…駆動装置、９…ペレット状の樹脂、９Ａ…溶融樹脂、１１…樹脂供給口、２０、２０Ａ、２０Ｂ…加熱ヒータ、２１…プランジャヘッド、２２…雌ねじ体、２３…雌ねじ、３０…樹脂通路、３３…回転軸、３６…雄ねじ体、３７…雄ねじ、５０、５１溶融樹脂混練用凹溝。

Claims (5)

1. ペレット状の樹脂が供給される樹脂供給口を有し先端側開口部にノズルが設けられたシリンダと、前記ノズル内に回転自在に配設されノズル内周面との間に樹脂通路を形成するトーピードと、前記シリンダ内に軸線方向に進退自在に配設されたプランジャと、前記樹脂通路内に供給される前記樹脂を加熱し溶融する加熱手段と、前記トーピードを回転させる駆動装置とを備えたことを特徴とする射出成型機用プランジャ式射出シリンダ。
2. 請求項１記載の射出成型機用プランジャ式射出シリンダにおいて、
   前記駆動装置は、前記プランジャの一部を構成する雌ねじ体と、前記トーピードに突設され前記雌ねじ内に進退自在にかつ回転自在に挿通された回転軸と、この回転軸に設けられ前記雌ねじ体に螺合する雄ねじ体と、この雄ねじ体を回転させるモータとで構成されていることを特徴とする射出成型機用プランジャ式射出シリンダ。
3. 請求項１または２記載の射出成型機用プランジャ式射出シリンダにおいて、
   前記トーピードの外周面に溶融樹脂混練用凹溝を形成したものである。
4. 請求項１、２、３のうちのいずれが一項に記載の射出成型機用プランジャ式射出シリンダにおいて、
   前記トーピードが偏心回転することを特徴とする射出成型機用プランジャ式射出シリンダ。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の射出成型機用プランジャ式射出シリンダにおいて、
   前記加熱手段をノズルとトーピードに設けたことを特徴とする射出成型機用プランジャ式射出シリンダ。
   

Images