JPH08309827A

JPH08309827A - セグメントスクリュ

Info

Publication number: JPH08309827A
Application number: JP7123319A
Authority: JP
Inventors: Kenjirou Chikara; 健二郎力
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】セグメントピースとスクリュ軸とに熱膨張差
が生じても、セグメントピース間には隙間が生じないよ
うにする。【構成】スクリュ軸１の軸部１ｂには、圧縮コイルば
ね状の弾性部材４および複数のセグメントピース２ａ、
２ｂ、・・・、２ｎが順次組み込まれ、弾性部材４は、
スクリュ軸１のフランジ部１ａと、最も根元側のセグメ
ントピース２ａとに挟まれて保持される。軸部１ｂの先
端にはキャップ３が螺合され、弾性部材４および各セグ
メントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの抜けを防止し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押出機や射出成形機
（以下、「押出機等」という）のバレル内に設けられ、
その回転によって、成形材料を移動させながら溶融し混
練するスクリュに関し、特に、複数の構成要素に分割可
能なセグメントスクリュに関する。

【０００２】

【従来の技術】押出機等による成形は、スクリュを備え
たバレル内に、樹脂、金属、あるいはバインダーを混合
したセラミックス粉体等の成形材料を供給し、その成形
材料をバレル内で溶融させ、バレルの先端に設けられた
ノズルから、ダイスへ押し出したり金型内に注入して行
われる。スクリュは、成形材料をホッパから送り込む機
能、送り込まれた成形材料を可塑化溶融させる機能、お
よび一定量の溶融物が押し出されるように計量する機能
の、３つの機能を有する。そのためスクリュは、これら
の機能を果たす部分毎に溝の形状等が異なっている。さ
らに、成形方法や成形材料によっても最適な溝の形状等
は異なり、スクリュの多様化の目的で、複数の構成要素
に分割可能なセグメントスクリュが多用されるようにな
ってきた。従来のセグメントスクリュは、図７に示すよ
うに、それぞれ所定の形状の螺旋溝が形成された複数の
セグメントピース１０２ａ、１０２ｂ、・・・、１０２
ｎが、芯材となるスクリュ軸１０１に回転不能に組み込
まれた構成となっている。スクリュ軸１０１の先端には
ねじ穴が形成され、このねじ穴に、キャップ１０３のね
じ部が螺合される。各セグメントピース１０２ａ、１０
２ｂ、・・・、１０２ｎは、キャップ１０３の締め付け
力によりスクリュ軸１０１のフランジ部１０１ａとキャ
ップ１０３とで挟まれ、互いに密着している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のセグメントスクリュでは、成形機の稼動と停止
を繰り返しているうちに、セグメントピース間に隙間が
生じてくることがあった。セグメントピース間に隙間が
生じると、溶融した成形材料がそこから侵入し、スクリ
ュ軸やセグメントピースの端面を腐食させるという問題
を引き起こす。

【０００４】セグメントピース間に隙間が生じるのは、
以下の原因によるものと考えられる。押出機等の稼動開
始時に、セグメントスクリュは外側から加熱されるの
で、先にセグメントピースが加熱され、軸方向に熱膨張
する。セグメントピースの熱膨張によりスクリュ軸とキ
ャップとの螺合部にはセグメントピースの熱膨張前より
も大きな締め付け力が加わる。そしてセグメントスクリ
ュ全体が加熱されるとスクリュ軸も軸方向に熱膨張し、
スクリュ軸とキャップとの螺合部の締め付け力は元に戻
る。

【０００５】スクリュ軸とキャップとの螺合部には、そ
のような負荷を弾性変形内で吸収できるような設計的配
慮はされているが、負荷が繰り返し加わることによっ
て、次第にキャップのねじ部の塑性変形による伸びや、
キャップの緩みが生ずる。そのため、セグメントスクリ
ュ全体が加熱された時点では、逆にセグメントピースの
締め付け力が弱くなり、これによってセグメントピース
間に隙間が生ずる。

【０００６】このセグメントピース間の隙間から成形材
料が侵入すると、その成形材料は滞留により劣化し、そ
れが再びバレル内に戻されると、成形材料が変色した
り、成形品の「やけ」として、結果的に成形品の品質を
悪化させることになる。また、劣化した成形材料はスク
リュ軸の腐食を生ぜしめ、セグメントピースの引抜き作
業を困難にする。

【０００７】そこで本発明は、セグメントピースとスク
リュ軸とに熱膨張差が生じても、セグメントピース間に
は隙間が生じないようにして成形材料の侵入を防止する
セグメントスクリュを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のセグメントスクリュは、押出機等のバレル内に
回転自在に設けられ、根元部にフランジ部が形成された
スクリュ軸に組み込まれた複数のセグメントピースと、
前記各セグメントピースを前記フランジ部との間で挟ん
で保持するために、前記スクリュ軸の先端部に螺合され
たキャップとを有するセグメントスクリュにおいて、前
記各セグメントピースのうち最も根元側のセグメントピ
ースと、前記フランジ部との間に、前記スクリュ軸の軸
方向に変形可能な弾性部材が設けられていることを特徴
とする。

【０００９】また、前記弾性部材は、形状記憶合金で構
成されるものであってもよい。

【００１０】

【作用】上記のとおり構成された本発明では、押出機等
の稼動開始時にセグメントスクリュは外側のシリンダ部
とヒータから加熱され、このとき、各セグメントピース
が先に加熱されて軸方向に熱膨張し、これにより弾性部
材は軸方向に圧縮される。さらに加熱が進み、セグメン
トスクリュ全体が加熱されると、スクリュ軸も軸方向に
熱膨張する。スクリュ軸が熱膨張すると、軸方向に圧縮
された弾性部材は元に復元し、各セグメントピースは互
いに密着した状態が保たれる。その結果、セグメントピ
ース間へは成形材料は侵入しない。

【００１１】また、弾性部材を形状記憶合金で構成した
ものでは、弾性部材は、成形材料の流れ方向に対して各
セグメントピースよりも上流にあるので、弾性部材の加
熱は各セグメントピースの加熱よりも遅れる。そのた
め、セグメントピースが加熱された時点では、弾性部材
はセグメントピースの熱膨張により圧縮されて塑性変形
する。そして、セグメントスクリュ全体が加熱される
と、弾性部材は復元し初め、セグメントピースをキャッ
プ側に付勢する。この温度差を利用して、つまり形状記
憶合金の変態点が成形温度直下にあるものを選ぶことに
より、セグメントピースが先に加熱された時点では、弾
性部材はセグメントピースの熱膨張により圧縮されて塑
性変形する。そして、セグメントスクリュ全体が加熱さ
れ弾性部材も加熱されると、弾性部材は復元し初め、セ
グメントピースをキャップ側に付勢する。このように、
セグメントピースのみが加熱された時点では、弾性部材
が塑性変形することによりセグメントピースには弾性部
材の付勢力は作用しないので、スクリュ軸とキャップと
の螺合部に加わる負荷が軽減され、螺合部の伸びや緩み
は発生しない。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は、本発明のセグメントスクリュの一
実施例の概略構成図である。図１に示すように、本実施
例のセグメントスクリュは、押出機等のバレル１１内に
配置され、芯材となるスクリュ軸１と、スクリュ軸１に
組み込まれた弾性部材４およびそれぞれ所定の形状の螺
旋溝が形成された複数のセグメントピース２ａ、２ｂ、
・・・、２ｎと、スクリュ軸１の先端に螺合されたキャ
ップ３とで構成される。

【００１４】スクリュ軸１は、弾性部材４および各セグ
メントピース２ａ、２ｂ、・・・２ｎが組み込まれる軸
部１ｂと、軸部１ｂの根元に形成されたフランジ部１ａ
とを有する。スクリュ軸１の軸部１ｂは多角柱形状とな
っている。各セグメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２
ｎの、軸部１ｂが貫通する孔の形状も軸部１ｂの外周形
状と一致しており、各セグメントピース２ａ、２ｂ、・
・・、２ｎはスクリュ軸１に対して回転不能に組み込ま
れる。従って、スクリュ軸１の回転に伴い、各セグメン
トピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎはスクリュ軸１と一
体となって回転される。また、スクリュ軸１の先端には
ねじ穴が形成されている。このねじ穴にキャップ３のね
じ部が螺合され、弾性部材４および各セグメントピース
２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの抜けを防止している。

【００１５】弾性部材４は、図１および図２に示すよう
に、圧縮コイルばね状の部材であり、金属等の弾性体で
形成されている。また、弾性部材４は各セグメントピー
ス２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの組み込みに先だって軸部
１ｂに組み込まれてフランジ部１ａに当接される。弾性
部材４の組み込み時の設定は、セグメントピース２ａ、
２ｂ、・・・、２ｎ間に成形材料の侵入を防止するほど
の面圧を生ぜしめる程度に圧縮し、かつ、セグメントピ
ース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎとスクリュ軸１の温度差
が１５０℃程度の熱膨張量を吸収するだけの縮み量を残
し、さらに最大圧縮時の復元力がキャップ３の降伏応力
以下となるようにする。

【００１６】上記構成に基づき、押出機等の稼動開始時
に、セグメントスクリュは外側から加熱されるので、先
にセグメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎが加熱さ
れ、軸方向に熱膨張する。この時点ではスクリュ軸１の
軸部１ｂの長さには変化がないので、各セグメントピー
ス２ａ、２ｂ、・・・、２ｎが熱膨張することによっ
て、図３に示すように、各セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎは弾性部材４の付勢力に抗して弾性部
材４を圧縮させる。

【００１７】そして、セグメントスクリュ全体が加熱さ
れると、次第にスクリュ軸１も軸方向に熱膨張する。ス
クリュ軸１が熱膨張するとスクリュ軸１の軸部１ｂも伸
びるが、軸部１ｂが伸びた分だけ弾性部材４も復元し、
図１に示したような状態に戻るので、結果的には、各セ
グメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎはキャップ３
に向けて付勢された状態が保たれる。すなわち、各セグ
メントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの累積熱膨張量
とスクリュ軸１の熱膨張量との差が弾性部材４の弾性変
形によりで吸収され、各セグメントピース２ａ、２ｂ、
・・・、２ｎは、常に一定以上の力で互いに密着されて
いる。

【００１８】従って、各セグメントピース２ａ、２ｂ、
・・・、２ｎ間に隙間は発生せず、セグメントスクリュ
の内部への成形材料の侵入が防止される。これにより、
スクリュ軸１や各セグメントピース２ａ、２ｂ、・・
・、２ｎの隙間の腐食が防止される。また、各セグメン
トピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの隙間での成形材料
の滞留による「やけ」も防止され、成形材料の品質も安
定したものとなる。

【００１９】なお、セグメントスクリュ全体が加熱され
た状態では、上述したように弾性部材４が軸方向に復元
することにより、図１に示したように、弾性部材４には
軸方向に隙間が生じスクリュ軸１の軸部１ｂが露出する
ことになる。しかし、成形材料をバレル１１内に供給す
るためのホッパー１２は、セグメントスクリュの回転に
よる成形材料の流れ方向に対して、スクリュ軸１の最も
根元側のセグメントピース２ａよりも下流側に位置して
いる（この点については従来のセグメントスクリュも同
様である）ので、弾性部材４の隙間への成形材料の侵入
は殆ど発生せず、問題となることはない。

【００２０】本実施例では、弾性部材４として、図２に
示したような圧縮コイルばね形の部材を用いた例を示し
たが、例えば図４に示すような、２枚の皿ばねの底部を
重ね合わせた形状の弾性部材２４や、図５に示すような
円筒状の弾性部材３４等、各セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎをキャップ３側へ付勢できるものであ
れば、どのような形態であってもよい。特に、図４に示
した弾性部材２４および図５に示した弾性部材３４にお
いては、その両端面により、フランジ部１ａの端面およ
び最も根元側のセグメントピース２ａの端面が覆われる
ので、軸部１ｂへの成形材料の侵入が確実に防止され
る。

【００２１】また、弾性部材４の材料についても特に制
限されるものではなく、形状記憶合金を用いることもで
きる。弾性部材４として形状記憶合金を用いた場合、高
温時での形状を、弾性部材４として形状記憶合金を用い
ない場合の、荷重が加わっていないときの形状とする。

【００２２】以下に、弾性部材４として形状記憶合金を
用いた場合の挙動について説明する。成形機を稼動する
と、上述したように各セグメントピース２ａ、２ｂ、・
・・、２ｎが先に加熱されるが、その中でも、ホッパー
１２よりも下流側のセグメントピース２ｂ、・・・、２
ｎが先に加熱され、上流側では、上流にいくにつれて加
熱が遅れる。すなわち弾性部材４は、全てのセグメント
ピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎが加熱してから加熱さ
れることになる。この温度差を利用して、つまり形状記
憶合金の変態点が成形温度直下にあるものを選ぶことに
より、セグメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎのみ
が加熱された状態では、各セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎの熱膨張により弾性部材４は圧縮され
て塑性変形する。

【００２３】そして、セグメントスクリュ全体が加熱さ
れると、スクリュ軸１および弾性部材４が加熱され、ス
クリュ軸１が軸方向へ熱膨張するとともに、弾性部材４
も加熱され元の状態に復元し始める。これにより、各セ
グメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの累積熱膨張
量とスクリュ軸１の熱膨張量との差が弾性部材４の復元
による伸びで吸収され、各セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎは互いに密着されることになるので、
セグメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎ間には隙間
は生じない。

【００２４】このように、弾性部材４として形状記憶合
金を用いることにより、各セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎの熱膨張時には弾性部材４は塑性変形
するので、キャップ３とスクリュ軸１との螺合部に加わ
る負担を軽減することができる。その結果、螺合部の伸
びや緩みも防止され、キャップ３とスクリュ軸１との締
結の信頼性も向上する。

【００２５】また、形状記憶合金の特性を利用して、弾
性部材４を、セグメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２
ｎをスクリュ軸１から取り外す際のアクチュエータとし
て使用することもできる。以下に、弾性部材４として形
状記憶合金を用いた場合の、セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎの取り外し方法の一例を、図６を用い
て説明する。

【００２６】押出機等の稼動が終了し、各部が冷却した
ら、セグメントスクリュをバレル１１（図１参照）から
抜き取る。このとき、図６（ａ）に示すように、弾性部
材４は伸びた状態である。次いで、最も根元側のセグメ
ントピース２ａをフランジ部１ａ側に押し付ける。する
と、図６（ｂ）に示すように、弾性部材４は塑性変形し
て圧縮され、最も根元側のセグメントピース２ａと、そ
の隣のセグメントピース２ｂとの間に隙間ができる。上
述したように、最も根元側のセグメントピース２ａはホ
ッパー１２（図１参照）よりも上流に位置しているので
成形材料の付着が少なく、移動はし易い。

【００２７】隙間ができたら、図６（ｃ）に示すよう
に、この隙間にスペーサ１５を挿入し、バーナー等で弾
性部材４を加熱する。すると、図６（ｄ）に示すよう
に、弾性部材４が復元し、各セグメントピース２ａ、２
ｂ、・・・・、２ｎおよびスペーサ１５が図示右方に移
動される。実作業においては、各セグメントピース２
ａ、２ｂ、・・・、２ｎは、稼動時と同様に加熱してお
かなければならない。そして、弾性部材４を冷却した
後、再び最も根元側のセグメントピース２ａをフランジ
部１ａ側に押し付けて弾性部材４を圧縮させ、スペーサ
１５を追加しながら上記操作を繰り返してセグメントピ
ース２ｂ、・・・、２ｎを次第に右方に移動させ、取り
外す。最後に、最も根元側のセグメントピース２ａを手
で引き抜く。

【００２８】このように、弾性部材４の加熱・冷却によ
る伸縮を利用することで、大きな力を必要とせずに、容
易に各セグメントピース２ａ、２ｂ、・・・、２ｎを取
り外すことができる。この方法は特に、ホッパー１２よ
りも下流のセグメントピース２ｂ、・・・、２ｎの境界
部の表面に成形材料が付着して、これらのセグメントピ
ース２ｂ、・・・、２ｎを引き抜くのに大きな力が必要
となる場合に有効である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のセグメント
スクリュは、各セグメントピースのうち最も根元側のセ
グメントピースと、スクリュ軸のフランジ部との間に、
スクリュ軸の軸方向に変形可能な弾性部材が設けられて
いるので、各セグメントピースとスクリュ軸とに熱膨張
差が生じても、各セグメントピースを互いに密着した状
態に保つことができる。その結果、各セグメントピース
間へ成形材料が侵入しなくなり、スクリュ軸の腐食や成
形材料の品質劣化を防止することができる。

【００３０】また、弾性部材を形状記憶合金で構成する
ことによって、上記効果に加え、セグメントピースのみ
が加熱された時点では、セグメントピースには弾性部材
の付勢力は作用せず、スクリュ軸とキャップとの螺合部
に加わる負荷が軽減されるので、螺合部の伸びや緩みを
防止することができる。さらに、形状記憶合金の加熱・
冷却による伸縮を利用して、弾性部材をセグメントピー
スの抜取のためのアクチュエータとして使用することも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセグメントスクリュの一実施例の概略
構成図である。

【図２】図１に示したセグメントスクリュの弾性部材の
斜視図である。

【図３】図１に示したセグメントスクリュにおいて、各
セグメントピースが熱膨張したときの状態を示す図であ
る。

【図４】弾性部材の形状の他の例を示す斜視図である。

【図５】弾性部材の形状のさらに他の例を示す斜視図で
ある。

【図６】弾性部材として形状記憶合金を用いた場合の、
セグメントピースの引き抜き方法の一例を説明するため
の図である。

【図７】従来のセグメントスクリュの概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１スクリュ軸１ａフランジ部１ｂ軸部２ａ、２ｂ、・・・、２ｎセグメントピース３キャップ４、２４、３４弾性部材１１バレル１２ホッパー１５スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出機や射出成形機のバレル（１１）内
に回転自在に設けられ、根元部にフランジ部（１ａ）が
形成されたスクリュ軸（１）に組み込まれた複数のセグ
メントピース（２ａ、２ｂ、・・・、２ｎ）と、前記各
セグメントピース（２ａ、２ｂ、・・・、２ｎ）を前記
フランジ部（１ａ）との間で挟んで保持するために、前
記スクリュ軸（１）の先端部に螺合されたキャップ
（３）とを有するセグメントスクリュにおいて、前記各セグメントピース（２ａ、２ｂ、・・・、２ｎ）
のうち最も根元側のセグメントピース（２ａ）と、前記
フランジ部（１ａ）との間に、前記スクリュ軸（１）の
軸方向に変形可能な弾性部材（４）が設けられているこ
とを特徴とするセグメントスクリュ。
【請求項２】前記弾性部材（４）は、形状記憶合金か
らなる請求項１に記載のセグメントスクリュ。