JPH0647267B2 - 可視化加熱シリンダをもつ射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インラインスクリユータイプなどの射出成形
機に係り、特に、スクリユーを内包した加熱シリンダの
内部が観察可能な可視化シリンダをもつ射出成形機に関
する。

［従来の技術］ インラインスクリユータイプの射出成形機では、加熱シ
リンダ内に回転及び進退可能にスクリユーを配設し、ス
クリユーの回転と後退とにより、樹脂の混練・可塑化と
計量とを行い、その後、所定タイミング行程でスクリユ
ーが前進することによつて、溶融樹脂を金型のキヤビテ
イ内へ射出・充填する成形プロセスをとつている。

すなわち、この種インラインスクリユータイプの射出成
形機においては、公知のように、ホツパーから加熱シリ
ンダ内のスクリユーの後部に供給された樹脂材料は、ス
クリユーの回転によつて混練されながらスクリユーの先
端側に移送される。そして、樹脂材料はバンドヒータな
どで加熱された加熱シリンダから伝達される熱と、スク
リユーの混練作用による樹脂材料間、並びに樹脂材料−
金属表面間の摩擦発熱とによつて可塑化溶融されるよう
になつている。

従つて、高品位の成形品を得るには樹脂材料の均一で良
好な可塑化溶融を達成・管理することが必要で、このた
め、樹脂の混練・可塑化メカニズムに大きく寄与するス
クリユーデザインの最適設計は重要なポイントの一つと
なる。

ところで、加熱シリンダ内の上述した樹脂の混練・可塑
化の性状は、従来ブラツクボツクスとされ、樹脂の可塑
化メカニズムの厳密な解析は甚だ困難であつた。このた
め、従来は、種々の射出成形機を構築するに際し、前記
したスクリユーデザインなどの設計は、ケーススタデイ
したものからの幾何学的な相似性や経験値に基づきなさ
れるのが通例であつた。

しかしながら、近年のプラスチツク産業は、プラスチツ
ク材料の種類が多岐にわたり、材料の配合が高度化し、
さらには成形条件の多様化が進み、成形品の品質や精度
への要求がより一層高まつている。このような状況下に
おいて、より高品質でハイサイクルの射出成形機を設計
しようとするとき、理論的な裏付けがないまま、従来の
ような経験値や試行錯誤の手法でスクリユー設計などを
行なつていると最適設計が困難で、また、多大の時間が
かかり、且つ新しいスクリユーデザインに基づく加熱シ
リンダ内の樹脂挙動の評価ができないという問題が指摘
されていた。

この点に鑑み、本願発明者らは特願昭６３−１８２７９
２号（特願昭６３−４０６１３号に基づく、特許法第４
２条の２第１項規定による優先権主張の特許願）におい
て、縦に２分割した加熱シリンダの合わせ目に角柱状の
ガラス体を配設した構成とするか、もしくは、各々に角
柱状のガラス体を配設した短尺の複数個のシリンダ素子
体を軸方向に連結してなる構成として、上記ガラス体を
介して加熱シリンダの内部が観察可能な可視化加熱シリ
ンダをもつ射出成形機を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した先願においては、加熱シリンダ内の樹脂挙動
が、加熱シリンダの軸方向に沿つた細長い観察窓から前
記ガラス体を介して観察でき、溶融樹脂の流動挙動など
の理論的解析に大いに寄与する。しかしながら、前記し
たようにガラス体が角柱状であるため、加熱シリンダ内
の溶融樹脂圧力による応力、シールのための締付け力に
よる応力、熱的応力が、ガラス体に不均衡に加わりガラ
ス体の角部などを破損し易いという問題が発生した。ま
た、加熱シリンダが縦に２分割された構造であると、合
わせ目のシール構造にシールテープの貼着などといつた
相当の工夫を要し、一方、加熱シリンダが長手方向に複
数個に分割されたものであると、加熱シリンダ全体を軸
方向に圧縮させる力を作用させる（シールのための力を
作用させる）保持機構を付加する必要があり、総じて先
願の構成は比較的に製造・組立てが煩雑であるという問
題もあつた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、加熱シリンダの周壁に配設されるガラス体
に破損の虞れがなく、シール効果も高く、また全体とし
て機構簡略な可視化加熱シリンダをもつ成形機を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内
に回転可能なスクリユーが配設された成形機において、
前記加熱シリンダの周壁内に軸方向に沿つて穿設された
円形穴に、該円形穴に合致する断面をもつ円柱状のガラ
ス体を配設すると共に、前記加熱シリンダの周壁の外面
から前記円形穴に達する軸方向に沿つた細長い観察窓
と、前記加熱シリンダの周壁の内面から前記円形穴に達
する軸方向に沿つた細長い切欠きとを設け、前記ガラス
体を介して前記加熱シリンダの内部が視認できるよう
に、構成される。

［作用］ 加熱シリンダの周壁には、軸方向（長手方向）の一端か
ら少くとも他端近傍まで達する長い円形穴が連続して穿
設され、この円形穴に、該円形穴と合致する断面をもつ
円柱状のガラス体が配設される。また、加熱シリンダの
周壁の外面から円形穴に達する軸方向に沿つた細長い観
察窓と、加熱シリンダの周壁の内面から円形穴に達する
軸方向に沿つた細長い切欠きとが、同一線上に分離して
複数個設けられる。従つて、前記した先願のように加熱
シリンダが分割されたものではないので、分割面のシー
ルが不要でシール効果が良好なものとなる。また、ガラ
ス体が、加熱シリンダ内部の樹脂圧によつて、前記円形
穴の外方側の内面に押付けられても、円形穴とガラス体
とは円弧面同士が圧接されるので、押圧力は分散されて
ガラス体に局部的な応力がかからず、ガラス体の破損は
可及的に防止される。さらに、ガラス体が円柱であるの
で、レンズ効果による視認性の向上も期待できる。

［実施例］ 以下、本発明を第１図〜第５図に示した１実施例によつ
て説明する。第１図は射出成形機の射出装置の要部を示
す一部切断正面図、第２図は射出成形機の射出装置の正
面図、第３図は加熱シリンダを軸方向と直交する方向で
切断した要部断側面図、第４図はガラス体に作用する樹
脂圧による押付け力を示す説明図、第５図は画像処理装
置のブロツク図である。

まず、第２図を用いて射出成形機の射出装置の概略構成
を説明する。第２図において、１はベース、２は該ベー
ス１上に設置された支台で、加熱シリンダ３の後端を保
持したヘツドストツクが取付けられている。４はスクリ
ユーで、加熱シリンダ３内に回転及び進退可能に配設さ
れており、スクリユー回転用駆動源５によつて回転駆動
されると共に、射出用駆動源６によつて前後動を制御さ
れるようになつている。なお、７は、スクリユー４の後
端と上記両駆動源５，６との間に配設された駆動伝達機
構、８は樹脂材料を加熱シリンダ３に供給するためのホ
ツパー、９は加熱シリンダ３を加熱するためのバンドヒ
ータ、１０は加熱シリンダ３の先端に取付けられたノズ
ルである。

上記ホツパー８から加熱シリンダ３内のスクリユー４の
後部に供給された樹脂材料は、スクリユー４の回転によ
つて混練・可塑化されつつ前方へ移送され、スクリユー
４の先端側に溶融樹脂が貯えられるに従つてスクリユー
４が背圧を制御されつつ後退し、スクリユー４の先端側
に１シヨツト分の溶融樹脂が貯えられた時点（計量終了
時点）で、スクリユー４の回転が停止される。そして、
所定秒時を経た射出開始タイミングで、スクリユー４が
前進され、ノズル１０から溶融樹脂が図示せぬ金型のキ
ヤビテイ内へ射出・充填されるようになつている。

次に、加熱シリンダ３近辺の構造を第１図及び第３図に
よつて説明する。

第１図に示すように、加熱シリンダ３の後端は、前記支
台２に固着されたヘツドストツク１１に、取付板１２を
介して固定されている。この加熱シリンダ３の周壁に
は、その前端側（図示左側）から後端側に向つて断面円
形の円形穴１３が軸方向に沿つて連続して穿設されてい
る。該実施例においては、円形穴１３は後端側までは完
全に貫通されないように形成されているが、円形穴１３
は加熱シリンダ３の周壁を軸方向に完全に貫通するもの
であつてもよい。

第３図に示すように、上記円形穴１３と連通して図示上
下に２つのスリツト１４，１４が穿設されている。該２
つのスリツト１４，１４は円形穴１３の直径の延長線上
に位置し、円形穴１３と同様に加熱シリンダ３の前端側
から後端側に向つて軸方向に沿つて連続して穿設されて
いる。なお、円形穴１３並びにスリツト１４は、例えば
ワイヤカツトで形成される。

第１，３図に示すように、前記加熱シリンダ３の周壁の
外面側には、該周壁の外面から前記円形穴１３に達する
軸方向に沿つた細長い観察窓１５が、例えばエンドミル
加工によつて複数個穿設されている。該実施例において
は、前記スクリユー４のフイードゾーン、コンプレツシ
ヨンゾーン、メータリングゾーンに各々対応して、観察
窓１５が３つ設けられているが、観察窓１５の数は任意
である。（なお、この観察窓１５は前記バンドヒータ９
の非巻装部位に形成されている。）また、加熱シリンダ
３の周壁の内面側には、該周壁の内面から前記円形穴１
３に達する軸方向に沿つた細長い切欠き１６が、複数個
穿設されている。この切欠き１６は、観察窓１５と対応
する位置に、観察窓１５の軸方向長さと略同一長さとな
るように、例えば円形穴１３と同時にエンドミル加工に
よつて穿設される。

１７は、前記加熱シリンダ３の円形穴１３に挿入された
円柱状のガラス体で、例えば、透明な耐熱・高強度の高
純度石英ガラスよりなり、その断面は前記円形穴１３の
断面形状と一致するように設定されている。該実施例に
おいては、３本のガラス体１７を、加熱シリンダ３の前
端側開放部から円形穴１３内に、ガラス体１７間にスペ
ーサ１８を介して順次挿入し、前端側のガラス体１７の
端面を必要に応じスペーサ１８を介して図示せぬ圧接手
段（例えば締付けナツト）で押圧するようになつてい
る。この結果、各ガラス体１７は軸方向に緩みなく位置
付け・固定されることになる。なお、該実施例において
は、上記スペーサ１８は、石綿系の適度の弾性ある材料
が用いられているが、この他に、耐熱性と適度の弾性を
備えた材料（例えば、銅、黄銅など）から任意のものを
選択可能である。

１９は、前記観察窓１５の上下に穿設された複数個のネ
ジ穴で、該ネジ穴１９は第３図に示すように、前記スリ
ツト１４と直交し且つ該スリツト部分を貫通して形成さ
れている。このネジ穴１９は、スリツト部分を貫通した
奥方部位に雌ネジが刻設されており、該雌ネジに締付け
ネジ（ボルト）２０が螺合・締結され、それによつて、
スリツト１４を狭める方向の力を作用させるようになつ
ている。この結果、円形穴１３の内面がガラス体１７の
外周面を包持・締結し、シールを完全なものにするよう
になつている。

上記した構成を採る該実施例におては、各観察窓１５か
らガラス体１７を介して、加熱シリンダ３内の前記した
フイードゾーン、コンプレツシヨンゾーン、メータリン
グゾーンの樹脂挙動が観察可能となるばかりか、ガラス
体１７が円柱状であるので、ガラス体１７が凸レンズと
して機能して、樹脂挙動を拡大して観察可能となつて視
認性が向上する。また、ガラス体１７が円柱状であるの
で、加熱シリンダ３内部の樹脂圧によつて、第４図示の
ように（同図は説明の都合上クリアランスを誇張表現し
てある）、ガラス体１７が、前記円形穴１３の外方側の
内面への押付け力を受けても、円形穴１３とガラス体１
７とは円弧面同士が圧接されるので、押圧力は分散され
てガラス体１７に局部的な応力がかからず、ガラス体１
７の破損は可及的に防止される。これは、熱的応力、前
記締付けネジ２０による応力についても同様で、応力は
略均一に拡散されてガラス体１７は破損の虞れなく長寿
命が保証される。さらにはまた、該実施例においては、
加熱シリンダ３が前述した先願のように分割されていな
いこと、並びに前記締付けネジ２０によるシール効果
で、樹脂漏れがないものとなつている。

なお、該実施例では、締付けネジ２０によつて前記スリ
ツト１４を狭める方向の力を作用させ、円形穴１３の内
面がガラス体１７の外周面を包持・締結するようにされ
ているが、上述したように、ガラス体１７は、樹脂圧力
によつて円形穴１３の外方側内面への押付け力を受ける
ので、円形穴１３とガラス体１７との嵌め合い誤差等を
良好に管理することによつて、スリツト１４と締付けネ
ジ２０の存在なしでも、充分なシール効果を得るように
することも可能である。

第５図は、前記観察窓１５から加熱シリンダ３内の各ゾ
ーンにおける樹脂の挙動を撮影して、記録もしくは解析
するための画像処理装置のブロツク図である。同図にお
いて、３０は観察窓１５に対向して設置されたカメラ撮
像部、、３１はビデオカメラ本体、３２はストロボコン
トローラ、３３は観察窓１５に向けられたストロボ発光
部で、これらから撮影部が構成されている。３４はビデ
オデツキ、３５はモニタで、これらから記録部が構成さ
れており、ビデオカメラ本体３１からストロボコントロ
ーラ３２並びにビデオデツキ３４に対して同期信号が出
力されている。３６はマイクロコンピユータからなる演
算制御部、３７はプリンタで、これらから画像処理部が
構成されている。

ここで、前記ホツパー８から投入された樹脂材料（樹脂
ペレツト）は、前述したように加熱シリンダ３からの外
部加熱と、スクリユー４の混練作用による樹脂材料間及
び樹脂材料−金属表面間の摩擦発熱によつて昇温され、
混練・可塑化される。この可塑化行程の厳密なメカニズ
ムは現状では完全に把握されていないが、一般的には次
のような過程をとるものとされている。すなわち、加熱
シリンダ３の内面に接した部分から樹脂材料の溶融が開
始され、この溶融した樹脂は加熱シリンダ３の内面と、
その内側に形成されている未溶融ペレツト層（ソリツド
ベツド）との間に薄い溶融状態の層を形成する。この厚
さがフライトクリアランス以上に発達すると、スクリユ
ー４のフライトによつてかき取られ、スクリユー溝の後
に集められ溶融体プールとなる。この溶融体はプール内
で循環されると共に、前の溶融体と混練され、上述のソ
リツドベツドが順次減少し、やがてはスクリユー溝全体
が溶融体で満たされる。

該実施例においては、上記したような加熱シリンダ３内
の樹脂挙動を前記カメラ撮像部３０、ビデオカメラ本体
３１によつて撮影し、その映像信号をビデオデツキ３４
に入力して、演算制御部３６によつて所望の画像処理を
行い、これに図示していないが樹脂圧センサなどからの
データを付加して、樹脂挙動が多数の静止画像として得
られるように構成してある。

以上本発明を図示した実施例によつて説明したが、当業
者には本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能であることは言うまでもなく、例えば観察窓は１以上
のものを任意位置に設置可能である。

［発明の効果］ 叙上のように本発明によれば、加熱シリンダの内部が観
察可能な構成において、加熱シリンダの周壁内に配設さ
れるガラス体に破損の虞れがなく、シール効果も高く、
また、ガラス体がレンズ効果をもつて視認性が向上し、
さらに全体として機構簡略な射出成形機を提供でき、樹
脂挙動の解析などに大いに寄与する装置を提供でき、該
種射出成形機分野にあつてその産業的価値は多大であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の１実施例に係り、第１図は射出成
形機の射出装置の要部を示す一部切断正面図、第２図は
射出成形機の射出装置の正面図、第３図は加熱シリンダ
を軸方向と直交する方向で切断した要部断側面図、第４
図はガラス体に作用する樹脂圧による押付け力を示す説
明図、第５図は画像処理装置のブロツク図である。 １……ベース、２……支台、３……加熱シリンダ、４…
…スクリユー、５……スクリユー回転用駆動源、６……
射出用駆動源、７……駆動伝達機構、８……ホツパー、
９……バンドヒータ、１０……ノズル、１１……ヘツド
ストツク、１２……取付板、１３……円形穴、１４……
スリツト、１５……観察窓、１６……切欠き、１７……
ガラス体、１８……スペーサ、１９……ネジ穴、２０…
…締付けネジ（ボルト）、３０……カメラ撮像部、３１
……ビデオカメラ本体、３２……ストロボコントロー
ラ、３３……ストロボ発光部、３４……ビデオデツキ、
３５……モニタ、３６……演算制御部、３７……プリン
タ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱シリンダ内に回転可能なスクリユーが
   配設された射出成形機において、前記加熱シリンダの周
   壁内に軸方向に沿つて穿設された円形穴に、該円形穴に
   合致する断面をもつ円柱状のガラス体を配設すると共
   に、前記加熱シリンダの周壁の外面から前記円形穴に達
   する軸方向に沿つた細長い観察窓と、前記加熱シリンダ
   の周壁の内面から前記円形穴に達する軸方向に沿つた細
   長い切欠きとを設け、前記ガラス体を介して前記加熱シ
   リンダの内部が視認できるようにしたことを特徴とする
   可視化加熱シリンダをもつ射出成形機。
2. 【請求項２】請求項１記載において、前記加熱シリンダ
   の周壁に穿設された前記円形穴は、加熱シリンダの一端
   から少くとも他端近傍まで連続して設けられ、前記観察
   窓並び切欠きは、加熱シリンダの軸方向に複数個分離し
   て配設されたことを特徴とする可視化加熱シリンダをも
   つ射出成形機。
3. 【請求項３】請求項２記載において、前記ガラス体は前
   記観察窓に対応する部位に複数個配設され、各ガラス体
   の間にはスペーサが配されたことを特徴とする可視化加
   熱シリンダをもつ射出成形機。
4. 【請求項４】請求項１記載において、前記加熱シリンダ
   の周壁には、前記円形穴と連通する軸方向に沿つたスリ
   ツトが形成され、該スリツトと直交するネジ穴にネジを
   螺合・締結することによつてスリツトを狭めるような応
   力を作用させるようにしたことを特徴とする可視化加熱
   シリンダをもつ射出成形機。