JP7121182B1

JP7121182B1 - 射出成形機

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Publication number: JP7121182B1
Application number: JP2021192716A
Authority: JP
Inventors: 康弘小嶋; 豊濱辺; 東志也横川
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2041-11-29
Also published as: JP2023079308A; CN116175916A

Abstract

【課題】成形材料の漏出量の抑制と、プランジャと射出シリンダとの接触の抑制を両立しつつ、射出シリンダとプランジャのクリアランスを比較的大きく設けることができる、射出成形機を提供する。【解決手段】成形材料を可塑化する可塑化部と、成形材料を計量し射出する射出部と、可塑化部と射出部とを接続するジャンクションと、制御装置と、を備え、可塑化部は、可塑化シリンダと、スクリュと、を含み、射出部は、射出シリンダと、プランジャと、射出シリンダの後端に設けられプランジャが挿通されるシールリングと、を含み、プランジャと射出シリンダとの間の間隔である第１のクリアランスは、プランジャとシールリングとの間の間隔である第２のクリアランスよりも大きく、シールリングは冷却可能に構成され、プランジャとシールリングとの間に流入した成形材料を固化または増粘させる、射出成形機が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機に関する。特に本発明は、スクリュプリプラ式射出成形機に関する。

射出成形機は、成形材料を可塑化し、所定量計量して金型へと射出して、所望の成形品を成形する。現在実用化されている射出成形機は、主にインラインスクリュ方式とスクリュプリプラ方式に大別される。

スクリュプリプラ式射出成形機は、可塑化シリンダと、可塑化シリンダ内に回転自在に設けられるスクリュと、射出シリンダと、射出シリンダ内に進退自在に設けられるプランジャと、を備える。可塑化シリンダ内でスクリュが回転して、成形材料が可塑化され、射出シリンダに送られる。そして、射出シリンダ内のプランジャが後退して成形材料が計量され、計量後プランジャが前進して成形材料を射出する。

かじりを防止するため、プランジャの外面と射出シリンダの内面との間には、ある程度のクリアランスが設けられる必要がある。プランジャと射出シリンダの隙間を通り、可塑化した成形材料が、射出シリンダの後部からわずかに漏出することがある。成形材料の漏出量が大きかったりばらつきがあったりすると、成形の安定性が損なわれる。そこで、通常はクリアランスを可能な限り小さくし、漏出量を低減させるとともに一定に保ち、安定した成形を実現している。

例えば、特許文献１は、スクリュプリプラ式射出成形機において、プランジャと射出シリンダをそれぞれ温度制御することにより、クリアランスを最適値に保つ構成を開示している。

特許第２５４９３５７号公報

一部の成形材料においては、プランジャと射出シリンダのクリアランスが小さすぎると、かえって良好な成形が行えない場合や、部材の消耗が激しくなる場合がある。

成形材料には、樹脂に加え、物性向上等を目的として様々なフィラーが添加されることがある。また、成形材料には、金属粉末やセラミック粉末等のフィラーを主材とし、それにバインダーとしての樹脂を混合したものがある。本明細書では、その形状および混合比率を問わず、樹脂に混合されて使用される充填剤を広くフィラーという。このような、樹脂とフィラーとを含んでなる材料を成形材料として使用したとき、プランジャの前後退に伴い、プランジャと射出シリンダの間に入り込んだフィラーがプランジャや射出シリンダに押し付けられて各部に固着する可能性がある。特に、フィラーが金属である場合、固着が起こりやすい。フィラーが部材に固着すると、プランジャの摺動性が悪化して成形が不安定になったり、プランジャや射出シリンダが摩耗したりする虞がある。

また、成形材料によっては、可塑化時に腐食性のアウトガスを生じ得るため、プランジャや射出シリンダが腐食することがある。腐食が進行して表面硬度が低下した状態で射出動作を繰り返すと、プランジャと射出シリンダが接触したときに、成形材料にプランジャまたは射出シリンダを構成する鋼材の一部が溶出する虞がある。このような溶出は、成形品の表面に黒色のスジやモヤ等が発生する成形不良を引き起こす。

フィラーの固着を回避するため、あるいは、プランジャと射出シリンダとの接触を回避するために、プランジャと射出シリンダのクリアランスを大きくすることが考えられる。しかしながら、単純にクリアランスを大きくしただけでは、成形材料の漏出量が増え、成形の安定性が損なわれる。また、クリアランスが大きいとプランジャが射出シリンダ内でぐらつきやすくなるため、かえってプランジャと射出シリンダとの接触が誘発される可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成形材料の漏出量の抑制と、プランジャと射出シリンダとの接触の抑制を両立しつつ、射出シリンダとプランジャのクリアランスを比較的大きく設けることができる、射出成形機を提供することを目的とする。

本発明によれば、少なくとも樹脂を含んでなる成形材料が供給され、成形材料を可塑化する可塑化部と、可塑化部から送られた成形材料を計量し射出する射出部と、可塑化部と射出部とを接続するジャンクションと、可塑化部および射出部を制御する制御装置と、を備え、可塑化部は、成形材料が供給される可塑化シリンダと、可塑化シリンダ内に回転自在に設けられるスクリュと、を含み、射出部は、可塑化シリンダから成形材料が送られる射出シリンダと、射出シリンダ内に進退自在に設けられるプランジャと、射出シリンダの後端に設けられ、プランジャが挿通されるシールリングと、を含み、プランジャの中心軸と射出シリンダの中心軸とが一致しているときのプランジャと射出シリンダとの間隔である第１のクリアランスは、プランジャの中心軸と射出シリンダの中心軸とが一致しているときのプランジャとシールリングとの間隔である第２のクリアランスよりも大きく、シールリングは冷却可能に構成され、プランジャとシールリングとの間に流入した成形材料を固化または増粘させる、射出成形機が提供される。

本発明に係る射出成形機では、射出シリンダの後端に冷却可能に構成されたシールリングが設けられる。プランジャとシールリングとの間に流入した成形材料は固化または増粘し、プランジャを支持するとともに、成形材料の漏出を抑制する。これにより、プランジャと射出シリンダとの間のクリアランスを比較的大きく設けたとしても、成形材料の漏出が抑制される。また、プランジャの後部がシールリング自体、またはシールリング内の固化もしくは増粘した成形材料により支持されるので、プランジャのぐらつきが抑えられ、プランジャと射出シリンダとの接触が抑制される。

本実施形態に係る射出成形機の射出ユニットの概略構成図である。シールリング周辺の拡大図である。シールリング、ホルダおよび温調ブロックの斜視図である。シールリングの断面図である。第１のクリアランスと第２のクリアランスとを示す。ホルダの正面図である。温調ブロックの断面図である。可能な限り前進し最も下方に傾斜しているプランジャの状態を示す。図８のシールリング周辺の拡大図である。図８のプランジャ先端周辺の拡大図である。図８のプランジャ先端周辺の拡大図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。

本実施形態の射出成形機は、スクリュプリプラ式射出成形機である。射出成形機は、射出ユニット１と、不図示の型締ユニットと、射出ユニット１および型締ユニットを制御する制御装置６と、を備える。射出ユニット１は、成形材料を可塑化させ、所定量を計量した後に、型締ユニットによって保持される不図示の金型に対して射出する。型締ユニットは、金型を開閉および型締可能に構成されている。型締ユニットは、成形材料が射出されるときは、金型を閉じ、所定圧力の型締力を金型に対して付与する。金型のキャビティ内に射出された成形材料が冷却されて成形品となった後、型締ユニットは金型を開いて成形品を排出し、再度金型を閉じる。型締ユニットとしては、直圧式やトグル式等、周知の構成が採用できる。

図１に示されるように、射出ユニット１は、可塑化部２と、ジャンクション３と、射出部４と、を備える。図１においては、構成の一部を断面図として示している。なお、以下おいて特に断りがない限り、成形材料が射出される側（図１における左側）を「前」とし、成形材料が供給される側（図１における右側）を「後」として説明する。また、以下においては、横型射出成形機を例に説明するが、射出成形機は竪型射出成形機等の他の形態であってもよい。

可塑化部２は、供給された成形材料を可塑化し、前方に送る。可塑化部２は、可塑化シリンダ２１と、スクリュ２３と、逆止装置２５と、スクリュ駆動装置２７と、ヒータ２９と、を含む。

可塑化シリンダ２１は、成形材料が供給される筒体である。可塑化シリンダ２１の後側には材料投入口２１１が形成され、不図示のホッパー等を介して材料投入口２１１に成形材料が供給される。可塑化シリンダ２１は、ヒータ２９により所定の温度に加熱される。

スクリュ２３は、可塑化シリンダ２１内に回転自在に設けられる。スクリュ２３は、可塑化シリンダ２１に供給された成形材料を、ヒータ２９による熱と、剪断熱によって可塑化しながら、前方へと送る。

逆止装置２５は、例えば単動シリンダであり、計量完了時にスクリュ２３を前進させて流路を塞ぎ、射出時の成形材料の逆流を防止する。なお、逆止装置２５に代えてボールバルブ等の他の逆止機構が設けられてもよい。

スクリュ駆動装置２７は、スクリュ２３を回転させる任意のアクチュエータであってよいが、例えば油圧モータまたは電動モータである。

ジャンクション３は、可塑化部２と射出部４とを接続する。可塑化シリンダ２１から送られた成形材料は、ジャンクション３内の連通路を通り、射出シリンダ４１へと送られる。なお、ジャンクション３にヒータを設け、ジャンクションを加熱可能に構成してもよい。

射出部４は、可塑化部２から送られた成形材料を計量して、金型へと射出する。射出部４は、射出シリンダ４１と、プランジャ４２と、ノズルシリンダ４３と、ノズル４４と、連結部材４５と、プランジャ駆動装置４６と、カップリング４７と、ヒータ４８，４９と、を含む。

射出シリンダ４１は、可塑化シリンダ２１から送られた成形材料を計量する筒体である、射出シリンダ４１は、ヒータ４８により所定の温度に加熱される。

プランジャ４２は、射出シリンダ４１内に進退自在に設けられる略円柱状の部材である。ただし、プランジャ４２の先端は、円錐形状の円錐部を有していてもよい。計量時、プランジャ４２は、射出シリンダ４１に供給された成形材料の圧力により後退する。プランジャ４２の位置を不図示のエンコーダで検出することで、所望の量の成形材料を射出シリンダ４１内で計量することができる。ただし、計量にあたっては、プランジャ４２をプランジャ駆動装置４６により能動的に後退させてもよい。所定量の成形材料を計量後、プランジャ４２は所定の速度または圧力で前進され、射出シリンダ４１内の成形材料をノズル４４へと押し出す。

射出シリンダ４１の前方には、ノズルシリンダ４３が設けられる。ノズルシリンダ４３は、ジャンクション３の連通路と接続され可塑化シリンダ２１から送られた成形材料を射出シリンダ４１の前方へと送る流路と、プランジャ４２により射出シリンダ４１から押し出された成形材料をノズル４４へと送る流路と、を有する。ノズルシリンダ４３は、ヒータ４８により所定の温度に加熱される。

ノズルシリンダ４３の前面にはノズル４４が取り付けられ、ノズル４４は少なくとも射出時、金型のゲート口に当接される。プランジャ４２によって押し出された成形材料は、ノズル４４の先端から金型へと射出される。ノズル４４は、ヒータ４９により所定の温度に加熱される。

射出シリンダ４１の後方は、連結部材４５を介してプランジャ駆動装置４６と接続される。プランジャ駆動装置４６は、プランジャ４２を前後退させる任意のアクチュエータであってよいが、例えば油圧シリンダまたは電動シリンダである。プランジャ駆動装置４６のピストンと、プランジャ４２とは、カップリング４７により接続される。

ここで、図２および図３に示されるように、射出部４は、シールリング５１と、ホルダ５３と、温調ブロック５５と、温度センサ５７と、をさらに含む。

シールリング５１は、射出シリンダ４１の後端に設けられ、冷却可能に構成された筒体である。なお、シールリング５１における冷却とは、射出シリンダ４１の温度よりも、相対的に低い温度に温度調整されることをいう。図４に示されるように、シールリング５１は、プランジャ４２が挿通される内孔５１１を有する。

ここで、図５に示されるように、プランジャ４２が射出シリンダ４１の中心に位置するとき、すなわち、プランジャ４２の中心軸と射出シリンダ４１の中心軸とが一致しているときの、プランジャ４２と射出シリンダ４１との間隔を第１のクリアランスＣ１とし、シールリング５１と射出シリンダ４１との間隔を第２のクリアランスＣ２とする。射出シリンダ４１およびシールリング５１は、第１のクリアランスＣ１が第２のクリアランスＣ２よりも大きくなるよう構成される。シールリング５１を設けることで、第１のクリアランスＣ１を比較的大きく設定することができる。

成形中、プランジャ４２と射出シリンダ４１との間を通った成形材料は、プランジャ４２とシールリング５１との間に流入することがある。プランジャ４２とシールリング５１との間に流入した成形材料は、シールリング５１により温度が低下し、固化または増粘する。以下、この固化または増粘した成形材料を、固化／増粘物という。固化／増粘物は、プランジャ４２とシールリング５１との間を封止してそれ以上の成形材料の流入を抑制するので、プランジャ４２とシールリング５１との間を通ってシールリング５１の後端から漏出され得る成形材料の量を削減することができる。また、シールリング５１自体、あるいは固化／増粘物により、プランジャ４２の後部が支持されるので、射出シリンダ４１内でプランジャ４２がぐらつくことが抑制される。なお、シールリング５１の温度が適正に保たれていれば、固化／増粘物がプランジャ４２を固定しようとする力は、プランジャ４２を前後退させる力よりも大幅に低いので、固化／増粘物が計量・射出の妨げになることはない。

ホルダ５３は、シールリング５１を保持するとともに、シールリング５１を射出シリンダ４１に固定する。具体的に、本実施形態では、ホルダ５３にはシールリング５１の後端が挿通され、ホルダ５３が不図示のボルト等で連結部材４５に固定される。これにより、シールリング５１が射出シリンダ４１の後端に位置決めされる。図６に示されるように、ホルダ５３は、プランジャ４２が挿通される内孔５３１と、温度センサ５７の少なくとも一部が挿通される挿通穴５３２と、を有する。内孔５３１の内面には、周方向に沿って複数の溝が形成される。このような構成によれば、プランジャ４２とホルダ５３との接触が抑えられるとともに、シールリング５１から排出された成形材料が、内孔５３１の溝を通って好適に後方に排出される。内孔５３１の溝により、排出される成形材料の量が均一化され、ひいてはプランジャ４２の摺動抵抗も略一定に保たれる。

温調ブロック５５は、シールリング５１に直接的または間接的に当接して、シールリング５１を冷却する。本実施形態においては、温調ブロック５５はホルダ５３に当接し、ホルダ５３を介してシールリング５１を冷却している。図７に示されるように、温調ブロック５５は、内部に温調媒体が流通可能な媒体流路５５１と、プランジャ４２が挿通される内孔５５２と、を有する。媒体流路５５１の導入口と排出口には、それぞれ継手５５３，５５４が設けられる。内孔５５２は、プランジャ４２が接触しない十分な大きさに形成されればよい。シールリング５１後方から排出された成形材料は、ホルダ５３の内孔５３１および温調ブロック５５の内孔５５２を通り、連結部材４５の下方へと落下する。落下位置には、排出された成形材料を受けるための受皿が設置されていてもよい。

本実施形態においては、温調媒体は具体的には圧縮空気である。本実施形態では、温調媒体を所望の圧力へと調節する減圧弁５５５と、媒体流路への温調媒体の供給のオン／オフを切り換える開閉弁５５６と、温調媒体を所望の流量へと調節する流量弁５５７と、が設けられる。不図示のエアコンプレッサから供給された圧縮空気は、減圧弁５５５、開閉弁５５６、流量弁５５７を通り所定の圧力および流量に調節された後、継手５５３を介して媒体流路５５１へと送られる。媒体流路５５１を通り熱交換を終えた圧縮空気は、継手５５４を介して、温調ブロック５５の外へと排出される。なお、本実施形態では、温調ブロック５５に供給される温調媒体は圧縮空気であったが、例えば、水や油等の他の流体が使用されてもよい。

温度センサ５７は、シールリング５１の温度を検出するセンサである。温度センサ５７は任意のセンサであってよいが、例えば熱電対である。本実施形態においては、温度センサ５７は、直接的にはホルダ５３の温度を測定することで、間接的にシールリング５１の温度を検出している。温度センサ５７は、ホルダ５３の挿通穴５３２に挿通され、センサカバー５３３により固定される。

本実施形態においては、制御装置６は、温度センサ５７の検出値に基づき、シールリング５１が所望の温度となるよう開閉弁５５６を制御する。すなわち、制御装置６は、シールリング５１の温度をフィードバック制御する。好ましくは、制御装置６は、シールリング５１の温度をＰＩＤ制御する。このようにすれば、より正確にシールリング５１の温度管理を行う事ができる。シールリング５１の温度は、成形材料が成形可能な温度帯よりも低く設定される。換言すれば、シールリング５１の温度は、可塑化シリンダ２１、射出シリンダ４１、ノズルシリンダ４３およびノズル４４の温度よりも低く設定される。成形材料の種類にもよるが、シールリング５１の温度の設定値は、例えば１００℃前後である。

制御装置６は、可塑化部２および射出部４を含む射出ユニット１と、型締ユニットと、を制御する。より具体的には、制御装置６は、各部の設定値と、温度センサ５７を含む各種測定器の検出値等に基づき、少なくとも、逆止装置２５と、スクリュ駆動装置２７と、プランジャ駆動装置４６と、ヒータ２９，４８，４９と、開閉弁５５６と、を制御する。制御装置６は、所望の制御を実現する限りにおいて、ハードウェアとソフトウェアを任意に組み合わせて構成されてよく、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、補助記憶装置、出入力インターフェースを有している。

以上のような構成の射出成形機によれば、第１のクリアランスＣ１を比較的大きく設けたとしても、シールリング５１内の固化／増粘物によりプランジャ４２とシールリング５１との間が封止されるので、成形材料の漏出が抑制される。また、プランジャ４２の後部はシールリング５１自体、あるいは固化／増粘物により支持されるので、プランジャ４２のぐらつきが抑えられ、プランジャ４２と射出シリンダ４１の接触が抑制される。

ここで、本実施形態の射出成形機に使用される成形材料について説明する。成形材料としては、少なくとも樹脂を含んでなる成形材料が広く使用可能である。ただし、本発明は、樹脂とフィラーとを含んでなる成形材料に対して、好適である。特に、フィラーが射出シリンダ４１やプランジャ４２の鋼材との親和性が高い材料からなるとき、より好適である。射出シリンダ４１やプランジャ４２の鋼材との親和性が高い材料とは、例えば金属であり、より具体的にはステンレス、ニッケルクロム合金、チタン等が例示される。また、本発明は、可塑化時に腐食性ガスを生じる成形材料に対して、好適である。

樹脂と金属のフィラーとを含んでなる材料は、例えば、ＭＩＭ材料およびプラスチックマグネット材料である。ＭＩＭ材料は、粉末射出成形に使用される材料の一種であり、フィラーとしての金属粉末と、バインダーとしての樹脂と、を混合してなる成形材料である。プラスチックマグネット材料は、フィラーとしての磁性金属粉末と、バインダーとしての樹脂と、を混合してなる成形材料である。

フィラーは、粉末状であってもよいし、繊維状であってもよい。以下においては、粉末状のフィラーの粒径と、繊維状のフィラーの太さとを総称して、直径という。

可塑化時に腐食性ガスが発生しやすい成形材料としては、樹脂自体から腐食性ガスを生じる材料や、難燃剤が添加されている材料が例示される。樹脂自体から腐食性ガスを生じる材料は、例えば、フッ素樹脂やポリ塩化ビニルである。難燃剤が添加されることが多い材料は、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリカーボネート－アクリロニトリルブタジエンスチレンアロイ、変性ポリフェニレンエーテル、オレフィン径熱可塑性エラストマー、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドを含む）、ポリブチレンテレフタレート、飽和ポリエステル（ポリエチレンテレフタレートを含む）である。

ここで、第１のクリアランスＣ１および第２のクリアランスＣ２の、好適値について説明する。

第２のクリアランスＣ２は、成形材料に応じて設定される。樹脂とフィラーとを含んでなる成形材料が使用される場合、フィラーの固着やフィラーによる摩耗を防止するため、第２のクリアランスＣ２は比較的大きく設定されることが望ましい。具体的に、第２のクリアランスＣ２は、フィラーの最大直径を２で除した値以上であることが好ましい。ただし、第２のクリアランスＣ２は、５μｍ以上であることが好ましい。一方で、第２のクリアランスＣ２が大きすぎると、射出シリンダ４１内の成形材料の滞留量の増加や、射出時の圧力損失、成形材料の漏出量の増加等が生じる可能性がある。そのため、第２のクリアランスＣ２は、フィラーの最大直径の値以下であることが好ましい。それ以外の成形材料が使用される場合は、第２のクリアランスＣ２は、従来の射出成形機におけるプランジャ４２と射出シリンダ４１とのクリアランスと同程度の大きさであってよい。具体的に、第２のクリアランスＣ２は、５μｍ以上１００μｍ以下であってよい。また、フィラーを含む成形材料であっても、そのフィラーが射出シリンダ４１やプランジャ４２の鋼材に対して固着しにくい材料からなる場合は、第２のクリアランスＣ２は、５μｍ以上１００μｍ以下であってよい。

本実施形態においては、プランジャ４２の後部はシールリング５１自体、あるいは固化／増粘物により支持される。これによりプランジャ４２のぐらつきは抑えられるが、シールリング５１内の支持位置を中心にプランジャ４２が傾く可能性もある。そこで、プランジャ４２の傾斜角度が最大となった場合でも、プランジャ４２の先端と射出シリンダ４１とが接触しないように、第１のクリアランスＣ１の値が設定されることが望ましい。

ここで、プランジャ４２が最も前進しかつ最も傾斜した状態を想定する。すなわち、プランジャ４２において、任意の母線である第１の母線を有する側を一方側、第１の母線と反対側の母線である第２の母線を有する側を他方側としたとき、プランジャ４２が可能な限り前進し、プランジャ４２の一方側がシールリング５１の後端と接しており、プランジャ４２の他方側がシールリング５１の前端と接した状態を想定する。ここでは、図８に示されるように、一方側を上側、他方側を下側として、下方に傾斜したプランジャ４２に基づき説明を行う。なお、説明のため、図８における各部の寸法比率は誇張して示されている場合がある。

まず、プランジャ４２の傾斜角度θを求める。図９に示されるように、シールリング５１の幅をＡ、内孔５１１の断面の中心から、内孔５１１の下端への垂線の大きさをＢ、内孔５１１の断面の中心と、内孔５１１の下側の前端との距離をＣ、内孔５１１の断面の中心から、プランジャ４２の下端への垂線の大きさをＤ、内孔５１１の断面の対角線と、内孔５１１の下端とのなす角度をθ_１、内孔５１１の断面の対角線と、プランジャ４２の下端とのなす角度をθ_２、とする。ここで、Ｂは、Ｄに第２のクリアランスＣ２を足した値であり、シールリング５１の内孔５１１の直径を２で除した値である。Ｃは、内孔５１１の断面の対角線を２で除した値である。Ｄは、プランジャ４２の半径と一致する。ゆえに、
θ＝θ_１－θ_２
＝｛ｔａｎ^－１（２Ｂ／Ａ）｝－｛ｓｉｎ^－１（Ｄ／Ｃ）｝
が求められる。

次いで、内孔５１１の下側の前端と、プランジャ４２の最下限位置を通る水平線との距離Ｅを求める。プランジャ４２の先端が円錐形状を有するとき、プランジャ４２の先端の頂点が前進限に位置する場合と、プランジャ４２の上側の上端が前進限に位置する場合とがある。なお、前進限とは、プランジャ４２が可能な限り前進したときの、プランジャ４２における最も前の位置をいう。

まずは、プランジャ４２の先端の頂点が前進限に位置する場合から説明する。ここで、図１０に示されるように、プランジャ４２の最下限位置と、シールリング５１の前端を通る垂線との距離をＦ、前進限と、シールリング５１の前端を通る垂線との距離をＧ、前進限と、プランジャ４２の最下限位置との距離をＨ、プランジャ４２の円錐部の母線の大きさをＩ、プランジャ４２の円錐部の母線と、プランジャ４２の最下限位置を通る水平線とのなす角度をθ_３、プランジャ４２の円錐部の母線と、底面とのなす角度をθ_４、とする。このとき、
Ｅ＝Ｆ×ｔａｎθ
＝（Ｇ－Ｈ）×ｔａｎθ
＝｛Ｇ－（Ｉ×ｃｏｓθ_３）｝×ｔａｎθ
＝［Ｇ－｛Ｉ×ｃｏｓ（９０°－θ－θ_４）｝］×ｔａｎθ
となる。

次に、プランジャ４２の上側の上端が前進限に位置する場合について説明する。図１１に示されるように、同様にしてＦ、Ｇ、Ｈ、θ_３、θ_４をおく。このとき、
Ｅ＝Ｆ×ｔａｎθ
＝（Ｇ－Ｈ）×ｔａｎθ
＝［Ｇ－｛２Ｄ×ｃｏｓ（θ_３＋θ_４）｝］×ｔａｎθ
＝［Ｇ－｛２Ｄ×ｃｏｓ（９０°－θ）｝］×ｔａｎθ
となる。なお、プランジャ４２が円錐部を有しない場合は、θ_４＝０°として扱う。

以上のようにして求めたＥから、第１のクリアランスＣ１の好適値が求められる。シールリング５１の内孔５１１の直径をＪとすると、第１のクリアランスＣ１は、（Ｅ＋Ｂ－Ｄ、すなわち、（Ｅ＋Ｃ２）より大きいことが好ましい。換言すれば、第１のクリアランスＣ１は、射出シリンダ４１の中心軸と、プランジャ４２の最下限位置（すなわち、プランジャ４２の下側における前端位置）との距離から、プランジャ４２の半径を減じた値よりも大きいことが好ましい。第１のクリアランスＣ１がこのような値であれば、プランジャ４２が傾斜したとしても射出シリンダ４１の内孔側面に接触することが理論上はないので、プランジャ４２と射出シリンダ４１との接触をより防止できる。なお、第１のクリアランスＣ１が大きいほど、射出シリンダ４１内の成形材料の滞留量の増加や射出時の圧力損失が大きくなるので、第１のクリアランスＣ１は、５００μｍ以下であることが好ましい。

樹脂とフィラーとを含んでなる成形材料が使用されるとき、シールリング５１は、フィラーに対して耐焼付性があり、摩耗しにくい材料から構成されることが好ましい。具体的には、シールリング５１は、フィラーとの摩擦係数が０．６以下であって、ロックウェル硬さＨＲＣが６０以上である材料からなることが好ましい。なお、ここでの摩擦係数は、ＪＩＳＲ１６１３（２０１０）に準拠したボールオンディスク法による磨耗試験方法によって計測された数値に基づく。このような材料で構成されたシールリング５１は、フィラーとの固着が起こりにくく、かつ一定の硬度を有しているので、消耗しにくく長時間使用することができる。本実施形態では、ステンレスからなるフィラーに対して、シールリング５１をサーメタル（登録商標）ＣＴ５１０にて構成した。

本発明は、すでにいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。

２可塑化部
３ジャンクション
４射出部
６制御装置
２１可塑化シリンダ
２３スクリュ
４１射出シリンダ
４２プランジャ
５１シールリング
５３ホルダ
５５温調ブロック
５７温度センサ
５５６開閉弁
Ｃ１第１のクリアランス
Ｃ２第２のクリアランス

Claims

少なくとも樹脂を含んでなる成形材料が供給され、前記成形材料を可塑化する可塑化部と、
前記可塑化部から送られた前記成形材料を計量し射出する射出部と、
前記可塑化部と前記射出部とを接続するジャンクションと、
前記可塑化部および前記射出部を制御する制御装置と、を備え、
前記可塑化部は、
前記成形材料が供給される可塑化シリンダと、
前記可塑化シリンダ内に回転自在に設けられるスクリュと、を含み、
前記射出部は、
前記可塑化シリンダから前記成形材料が送られる射出シリンダと、
前記射出シリンダ内に進退自在に設けられるプランジャと、
前記射出シリンダの後端に設けられ、前記プランジャが挿通されるシールリングと、
温調媒体が流通可能な媒体流路を有し、前記シールリングに直接的または間接的に当接して前記シールリングを冷却する温調ブロックと、
を含み、
前記プランジャの中心軸と前記射出シリンダの中心軸とが一致しているときの前記プランジャと前記射出シリンダとの間の間隔である第１のクリアランスは、前記プランジャの前記中心軸と前記射出シリンダの前記中心軸とが一致しているときの前記プランジャと前記シールリングとの間の間隔である第２のクリアランスよりも大きく、
前記シールリングは冷却可能に構成され、前記プランジャと前記シールリングとの間に流入した前記成形材料を固化または増粘させる、射出成形機。
前記第１のクリアランスは、前記プランジャにおいて、任意の母線である第１の母線を有する側を一方側、前記第１の母線と反対側の母線である第２の母線を有する側を他方側としたとき、前記プランジャが可能な限り前進し、前記プランジャの一方側が前記シールリングの後端と接しており、前記プランジャの他方側が前記シールリングの前端と接した状態における、前記射出シリンダの中心軸と、プランジャの他方側における前端位置との距離から、前記プランジャの半径を減じた値よりも大きい、請求項１に記載の射出成形機。
前記射出部は、前記シールリングを保持するとともに、前記シールリングを前記射出シリンダに固定するホルダをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
前記射出部は、
前記シールリングの温度を検出する温度センサと、
前記媒体流路への前記温調媒体の供給のオン／オフを切り換える開閉弁と、をさらに含み、
前記制御装置は、前記温度センサの検出値に基づき、前記シールリングが所望の温度となるよう前記開閉弁を制御する、請求項１に記載の射出成形機。
前記成形材料は、前記樹脂と、フィラーと、を含んでなる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の射出成形機。
前記第２のクリアランスは、前記フィラーの最大直径を２で除した値以上である、請求項５に記載の射出成形機。
前記フィラーは、金属からなる、請求項５または請求項６に記載の射出成形機。
前記シールリングは、前記フィラーとの摩擦係数が０．６以下であり、ロックウェル硬さＨＲＣが６０以上である材料からなる、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の射出成形機。
前記成形材料は、可塑化時に腐食性ガスを生じる材料である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の射出成形機。