JPH0880549A - プリプラ式射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出時に樹脂注入口１８右の射出スクリュ１
５溝内に生ずる空間に逆流する樹脂を実用上無視できる
程度に減らし、射出量を一定に保つ。 【構成】 射出装置２は先端部１５ａから後部１５ｂへ
行くに従ってねじ溝断面積が減少する射出スクリュ１５
を挿嵌して、射出の際に樹脂注入口１８の右側の該射出
スクリュ１５のねじ溝にできた空間を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴムやプラスチックを可
塑化と射出の別々の装置で行うプリプラ式射出成形機に
関し、特にスクリュを内蔵した射出装置を用いたものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】発明者の一人は先に提案した実公昭５９
−５５５６に於いて基本的なプリプラ式射出成形機での
考案の開示を行っている。この考案は通常のプリプラ式
射出成形機に比べて二つの特徴を有している。

【０００３】一つ目は樹脂の可塑化と逆流阻止に関する
ことである。可塑化装置は先端部の直径をｄ１とし、後
部フライト部の直径ｄ２より大きくし、直径ｄ１からｄ
２に縮径する部分をテーパ状にした形状の可塑化用のス
クリュと、内径を可塑化用スクリュの外径に対応して２
段とし、段部をテーパ状にした可塑化シリンダより構成
されている。スクリュは可塑化シリンダ内で回転と僅か
な往復動が許容されている。

【０００４】可塑化時はホッパから供給される樹脂をス
クリュのｄ２部ねじ溝で可塑化しスクリュの先端側へ移
送するが、スクリュと可塑化シリンダのテーパ部を接近
するように外部から力を加え、該テーパ部を通過する樹
脂に剪断力を行使する。ｄ２部ねじ溝で可塑化溶融され
た樹脂はテーパ部で尚溶融され均一な可塑化状態とな
る。また射出時に於いてはスクリュと可塑化シリンダの
該テーパ部を接触させ、射出装置から逆流して来る樹脂
を阻止するする機構となっている。この装置では他に逆
流阻止の為の弁類を持たないので、弁類に特有の樹脂の
滞留部分が殆ど無いことと自己洗浄作用があり樹脂の滞
留が無いのが特徴である。

【０００５】二つ目は射出装置に関することであるが、
該射出装置は加熱シリンダに回転且つ往復動可能に射出
スクリュが挿嵌してある。そして可塑化装置で可塑化し
圧送されてくる樹脂を受け取り、射出スクリュを回転さ
せて受け取った該樹脂を順に先端部の樹脂溜りに移し射
出するので、樹脂の滞留を許さない構造となっている。
射出用ピストンを使用した他の方式では最初に注入され
た樹脂は最後に押し出される傾向になりがちで、どうし
ても最初に注入した樹脂が長期間加熱シリンダ内に滞留
する傾向があるのでこれを改善するのが目的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２は従来技術の射出
装置が樹脂のチャージを完了して射出を始める時の状態
を示している。樹脂注入口５７より注入される樹脂を、
射出スクリュ５４を回転して樹脂溜り５３に送り込み、
射出スクリュ５４自身は回転と同時に樹脂溜りの樹脂に
押されて後退し、チャージが完了した位置で停止したと
ころである。この場合樹脂注入口５７より右側のねじ溝
５６には樹脂が充満しているとは限らない。即ち射出ス
クリュは回転して樹脂を先端部に移送する作用を発揮す
るが、樹脂注入口５７より右に移動したねじ溝５６は外
部から樹脂の補充が無いため、先端部に移送された樹脂
の跡が空間となる可能性がある。

【０００７】この様な状態にあるので射出スクリュ５４
を前進させ射出を行うと、樹脂圧により樹脂はねじ溝５
５を逆流してねじ溝５６の空間部に入り込み、射出量が
減るためにバラッキを生ずる恐れがある。このようなこ
とが起きないよう、そして射出スクリュを内蔵する射出
装置の特徴が保てるような機構が必要である。本発明は
前記実公昭５９−５５５６にて開示した射出成形機の尚
詳細な部分に関する発明である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に樹脂注入口の右側のねじ溝に生じた空間に樹脂が逆流
するのを実用上無視できる程度に出来るだけ少なくする
機構が必要である。以上の問題を解決するために先端か
らの距離の増加に従ってねじ溝断面積が次第に減少する
射出スクリュの使用を提案する。この射出スクリュは、
可塑化時にチャージしながら後退し樹脂注入口より右側
に移動したねじ山部分は該射出スクリュの先端から遠い
部分であるため、ねじ溝断面積が小さくなっている。

【０００９】

【作用】加熱シリンダの樹脂注入口の右側に移動した射
出スクリュのねじ溝は断面積が小さいため、例え該ねじ
溝間に存在する樹脂中に空間部分が存在しても、空間部
分は極端に小さくなって射出をした際の樹脂の逆流は使
用上支障の無い程度に減少する。

【００１０】

【実施例】図１はプリプラ式射出成形機の概要を示す図
である。固定盤１３に取り付けた固定型１１と可動盤１
２に取り付けた可動型１０は閉鎖の状態を示している。
図示しない型締シリンダにより成形品取り出し時には開
くことが可能である。射出装置２は図示しないシフトシ
リンダにより射出装置２と可塑化装置１を同時に移動し
てノズル１４を固定型１１に押し付け、又は後退してノ
ズル１４が離れる作動が可能である。加熱シリンダ２３
内に射出スクリュ１５が前後進及び回転可能に挿嵌して
ある。加熱シリンダ２３の側部に可塑化装置１から可塑
化した樹脂を注入する樹脂注入口１８が設けてある。

【００１１】射出スクリュ１５の右側の駆動軸２５はベ
アリング装置２４で受けられベアリング装置２４のハウ
ジング部を介して射出シリンダ４のピストンロッドに接
続している。またベアリング装置２４の軸はオイルモー
タ２０に接続して、該オイルモータ２０の回転力を射出
スクリュ１５に伝えている。

【００１２】可塑化装置１の可塑化シリンダ３３内部に
は先端３４が直径ｄ１で他の部分の直径がｄ２であるス
クリュ３２が挿嵌されている。スクリュ３２の先端３４
がｄ１からｄ２に変化する部分はテーパ部３５を形成し
ており、可塑化シリンダ３３も当該部分にテーパ状の段
部を有している。スクリュ３２の右側駆動軸３０はベア
リング装置２９によって受けられ、ベアリング装置のハ
ウジング部を介してスクリュ移動シリンダ３のピストン
ロッドに接続している。またベアリング装置の軸はオイ
ルモータ３１に接続して、該オイルモータ３１の回転力
をスクリュ３２に伝えている。

【００１３】可塑化装置１で可塑化された樹脂は樹脂通
路１９通り、樹脂注入口１８から射出装置２に注入され
る。可塑化装置１と射出装置２は別々の装置であり樹脂
通路１９により接続されているから両装置の配置如何に
よっては樹脂通路１９は長くなることもある。また図示
はされていないが可塑化シリンダ３３，樹脂通路１９，
加熱シリンダ２３は樹脂を溶融状態に保つためバンドヒ
ータが巻かれ、温調がなされている。

【００１４】図５において、スクリュ移動シリンダ３の
内部構造を説明する。ピストン５０の両方に伸びたピス
トンロッドのうち右側のピストンロッド５０ｂは一部が
細くくびれており、くびれ５０ａの間隔よりも幅の狭い
補助ピストン４９が嵌め込まれ、外径をスクリュ移動シ
リンダ３と嵌合している。ピストン５０と補助ピストン
４９の間で形成している油室２７は有効面積が他の室２
６，２８より大きくなっている。

【００１５】次に図１に戻り外部の油圧回路の説明をす
ると、２台の可変ポンプ３７と３８の内、可変ポンプ３
７には吐出口にリリフ弁４０と電磁弁６が接続さてい
る。電磁弁６の出口はオイルモータ２０に接続していて
ソレノイド６が励磁するとオイルモータ２０により射出
スクリュ１５を回転させる。可変ポンプ３８は吐出口に
リリーフ弁４１と電磁弁５，７，８，９が接続してあ
る。電磁弁５は出口が射出シリンダ４の油室２１と２２
に接続され、射出シリンダ４を前後進させる目的があ
る。

【００１６】電磁弁７は出口がスクリュ移動シリンダ３
の油室２６と２８にバルブ類を介して間接的に接続し、
スクリュ移動シリンダを前後進させる目的がある。油室
２６の接続口に接続してある減圧弁４２はポンプ側の圧
力が高い場合油室２６内の油圧力を設定値に保持し、ポ
ンプ側の圧力が設定値より低い場合ポンプ側の圧力をそ
のまま油室２６に導入する機能がある。油室２８の接続
口の絞り弁４５は通過する作動油を通路を狭めて絞る作
用があり、シーケンス弁４４はポンプ側の圧力が設定値
より低い場合、作動油が油室２８に通ずるのを阻止し、
ポンプ側の圧力が設定値より高い場合作動油を油室２８
に導入する作用がある。

【００１７】また４３，４６のチェック弁は油室２６又
は２８が体積縮小した場合排出する作動油を電磁弁７を
介してタンク４７に戻す役目を持つ。電磁弁８はソレノ
イド８が励磁した場合にピストン５０のピストンロッド
５０ｂに加工した通路４８を通じ、スクリュ移動シリン
ダ３内に補助ピストン４９を組み込んで設けた油室２７
に作動油を導入し、該油室２７を拡張する目的がある。
電磁弁９はソレノイド９が励磁した場合可変ポンプ３８
をオイルモータ３１に接続すると共に射出シリンダ４の
油室２２を背圧用のリリーフ弁３９に接続する目的があ
る。

【００１８】図６の作動表に従って作動説明をすると、
可塑化では可塑化装置１側のソレノイド７ｂ，８，９が
励磁して、可変ポンプ３８がオイルモータ３１を駆動し
てスクリュ３２を回転させる。ホッパ３６に投入された
樹脂は可塑化装置１内で可塑化され、先端の出口より樹
脂通路１９，樹脂注入口１８を通り射出装置２に送り込
まれる。この時油室２６には同じ油圧を減圧弁４２によ
り減圧して導入し、該油室２６の圧力を制御してテーパ
部３５の隙間を狭める方向にスクリュ３２に力を与えて
いる。この力によりテーパ部３５を通過する樹脂に剪断
を与えている。しかしこのような機構の為テーパ部３５
が直接接触すると金属同士の接触となり焼き付きの起き
る恐れがある。従って接触せずに最低の隙間は確保でき
るように油室２７にも圧油を導入してテーパ部３５の接
触を防止している。

【００１９】射出装置（２）側ではソレノイド６を励磁
して可変ンポンプ３７でオイルモータ２０を駆動してい
る。これにより射出スクリュ１５を回転し、樹脂注入口
１８で受け取った樹脂を先端の樹脂溜り１６に移送する
のである。射出スクリュ１５は樹脂が樹脂溜り１６に移
送されるに従ってその圧力で後退する。射出シリンダ４
の油室２２は電磁弁９の切り換えが完了しているので電
磁弁９を通じて背圧用のリリーフ弁３９に接続してい
る。射出スクリュ１５の後退で油室２２は縮小し、作動
油は押し出されてリリーフ弁３９を通過する。したがっ
てこのリリーフ弁３９で射出スクリュ１５の背圧を調整
できる。

【００２０】樹脂溜り１６に樹脂が一定量溜ると射出ス
クリュ１５の位置で検出し、可塑化が完了する。次の射
出に備えて可塑化用のスクリュ３２を後退させ、テーパ
部３５を接触させる。この作動はソレノイド７ｂを励磁
して行う。接触完了後はソレノイド７ｂは解磁する。

【００２１】次の射出工程ではソレノイド５ａが励磁す
る。射出シリンダ４の油室２２に可変ポンプ３８の圧油
を導入し、射出スクリュ１５を前進させる。そして可塑
化装置１側では発生した樹脂圧をテーパ部３５により受
け逆流を阻止している。先端３４に発生する力が大きい
のでテーパ部３５の面を損傷させる恐れがあり、これを
緩和する為ソレノイド７ａを励磁し、スクリュ移動シリ
ンダ３の油室２８に同じく可変ポンプ３８の油圧を導入
している。

【００２２】さて、図３は射出装置２の加熱シリンダ部
の詳細図である。射出スクリュ１５は先端部１５ａから
後部１５ｂへ行くに従ってねじの谷径が次第に大きくな
っており、逆に言えばねじ溝の断面積が先端１５ａから
後部１５ｂに行くに従って次第に小さくなっている。こ
の射出スクリュ１５のねじのピッチは全長にわたって同
一である。この図に於いて、樹脂注入口１８の右側は後
部１５ｂに近く、ねじ溝の断面積は小さく可塑化時に発
生する空間も僅かである。従って射出シリンダ１５を前
進させ射出を行っても空間への逆流は僅かである。

【００２３】図５は可塑化装置１の詳細な図である。可
塑化時はソレノイド９を励磁してオイルモータ３１によ
りスクリュ３２を回転し、ホッパ３６に供給された樹脂
を可塑化する。電磁弁９の切り換えにより射出シリンダ
４の油室２２はリリーフ弁３９に接続して、油室２２に
樹脂チャージの際の背圧をかけることができる。同時に
ソレノイド７ｂを励磁してスクリュ移動シリンダ３の油
室２６に作動油を導入する。スクリュ３２は右方向へ引
かれテーパ部３５を狭めるように力がかかる。こうして
可塑化されてスクリュ３２の先端３４に移送される樹脂
に剪断力を加えて、樹脂を更に可塑溶融する。減圧弁４
２は油室２６内の圧力を調節して、樹脂に加える剪断力
を変える目的がある。

【００２４】以上の作動に於いて樹脂の可塑化をおこな
う場合、可塑化の初期やホッパ３６内の樹脂の不足等で
テーパ部３５に樹脂が存在せずに回転しながら金属接触
を起こしてテーパ部３５面を破損する心配がある。この
ため可塑化時には同時にソレノイド８を励磁して油室２
７に作動油を導入する必要がある。もともと油室２６の
作用でピストン５０は右側に移行しており、このままで
はテーパ部３５は接触するのであるが油室２６より有効
面積の大きい油室２７へ作動油導入により、補助ピスト
ン４９がくびれ５０ａの間隔内を移動する距離分スクリ
ュ３２は左方向へ押し戻される。くびれ５０ａの間隔と
補助ピストン４９の幅を調整して可塑化時はテーパ部３
５が接触せずに最接近した場合にも最低間隔ｔを保持す
るように寸法を規制している。

【００２５】次に射出の際に可塑化用のスクリュ３２に
設けたテーパ部３５で樹脂の逆流を阻止する場合の機構
について説明する。射出を行う際に事前にソレノイド７
ｂを励磁して可塑化用スクリュ３２を後退させ、テーパ
部３５を接触させておく。これはシールが遅れて樹脂が
逆流しないようにする措置である。テーパ部３５の接触
を確認の上、ソレノイド５ａを励磁して射出スクリュ１
５を前進させる。加熱シリンダ２３の樹脂溜り１６内の
樹脂が圧縮されて金型１０，１１内のキャビティ内に射
出されるわけであるが、樹脂圧Ｐは最高値で２１８８ｋ
ｇ／ｃｍ² にもなる。

【００２６】この樹脂圧Ｐは樹脂注入口１８と樹脂通路
１９を通り、可塑化用のスクリュ３２の先端３４にかか
り、スクリュ３２を右側に押し、テーパ部３５のシール
を行う。先端３４にかかる力はＰ×π（ｄ１）² ／４と
なる。若しこの力をテーパ部３５のみで受けるとテーパ
部３５の面積は略算でπ（ｄ１² −ｄ２² ）／４である
ので、このテーパ部３５に発生する面圧力νは、ν＝Ｐ
（ｄ１）² ／（ｄ１² −ｄ２² ）となる。現実的な考察
のためｄ１＝６０ｍｍ，ｄ２＝４０ｍｍとするとν＝３
９３８ｋｇ／ｃｍ² となりテーパ部３５に極めて大きな
負担がかかることが判る。

【００２７】上記の問題解決のため通常は射出の際にソ
レノイド７ａを励磁してスクリュ移動シリンダ３の油室
３８に射出に使用した作動油を導入して、先端３４にか
かる力の約半分を該スクリュ移動シリンダ３で受けてい
る。この場合のνは２１８８ｋｇ／ｃｍ² と約半分にな
る。油室２８入口に接続したシーケンス弁４４は以上の
面圧力νを適正値に緩和する目的がある。図７に於いて
この目的の説明をすると、グラフは油圧力に対するテー
パ部３５の面圧νの関係を表すグラフである。油圧力は
０〜１７５ｋｇ／ｃｍ² として計算を行っている。図に
於いて点線Ａはスクリュ移動シリンダ３の助けが無い場
合であり、実線Ｂはスクリュ移動シリンダ３の助けがあ
る場合を示す。

【００２８】ここで例えばシーケンス弁４４で油圧の設
定値を１００ｋｇ／ｃｍ² に設定すると、油圧が０〜１
００ｋｇ／ｃｍ² の場合シーケンス弁４４は閉鎖してい
てソレノイド７ａが励磁しているにも拘らずスクリュ移
動シリンダ３の助けが無く、油圧が昇圧するに従ってν
は点線Ａを右上がりに移動しＣ点の２２５０ｋｇ／ｃｍ
² で最高値となる。油圧が１００ｋｇ／ｃｍ² を越えシ
ーケンス弁４４が開くとスクリュ移動シリンダ３が力を
発生してνはＣ点からＤ点へ移行する。油圧が１００〜
１７５ｋｇ／ｃｍ² の間は実線上をＤ点を右上がりに移
動し、油圧の最高値が１７５ｋｇ／ｃｍ² の時にνは２
１８８ｋｇ／ｃｍ² となる。最初からスクリュ移動シリ
ンダ３の助けを用いない理由は、射出時の樹脂圧と油圧
の遅れの微妙な違いによりテーパ部のシール力が弱まる
ように力が働くと樹脂の漏れが起き易いので、テーパ部
３５の面圧νが破損しない範囲で高くして安全度を高め
る為である。

【００２９】シーケンス弁４４に直列に接続してある絞
り弁４６の目的は次の様である。前記の説明で射出の際
に樹脂溜り１６内で発生した樹脂圧は樹脂注入口１８と
樹脂通路１９を伝わり可塑化装置１内のスクリュ３２の
先端３４に届く。然し樹脂の粘性により伝達は遅れ気味
である。テーパ部３５でこの樹脂の逆流を阻止するが該
テーパ部３５の面圧を緩和するために可塑化装置１のス
クリュ移動シリンダ３の油室２８に同時に射出に使用し
たと同じ可変ポンプ３８の油圧を導入している。

【００３０】ところが油圧は伝達が速く樹脂圧が先端３
４に届くよりもスクリュ移動シリンダ３の力の発生が早
い場合がある。特に射出の開始時に高い圧力が発生した
場合等は、先端３４に発生する力が無いためテーパ部３
５が開き樹脂の逆流が起きる。この問題の為、絞り弁４
５は油圧の通路を絞ることにより油圧の伝達を遅らせる
為のものである。

【００３１】前記の「課題を解決するための手段」に於
いて、射出スクリュは先端からの距離の増加に従ってね
じ溝断面積が次第に減少する形状である提案を行った。
図４に示す射出スクリュ１７はこの提案に従って、先端
からの距離に従ってねじ溝のピッチが次第に狭くなる射
出スクリュである。この射出スクリュ１７を該射出装置
２に挿嵌した射出スクリュ１５と置き換えても該課題を
達成できることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】射出装置２の射出スクリュ１５は先端１
５ａから後部１５ｂへ行くに従ってねじの有効面積が小
さくなっている。このような形状であるから可塑化によ
り該射出スクリュ１５がチャージ後退すると、加熱シリ
ンダ２３の側部にある樹脂注入口１８の右側に移動した
ねじ溝部分について言えば、該ねじ部分には樹脂と空間
が存在するがねじ溝断面積が小さくなっているので空間
部分も小さく、射出による樹脂の逆流が問題となること
は無い。

【００３３】それに可塑化装置のテーパ部３５が可塑化
時に於いて回転しながら接触をするとテーパ部３５が損
傷をするので、これを防止するためスクリュ移動シリン
ダ３内に補助ピストン４９を組み込み油室２７を設け、
該油室２７に選択的に作動油を導入することにより、テ
ーパ部３５が最低隙間ｔを保持できるような機構となっ
ている、これによりテーパ部３５が金属接触して損傷す
るという事故を無くしている。

【００３４】その上スクリュ移動シリンダ３の油室２８
の接続口に設定圧力を１００ｋｇ／ｃｍ² にセットした
シーケンス弁４４を接続して、このシーケンス弁４４を
通じて油室２８に作動油を導入することにより、テーパ
部３５の面圧νをなるべく高く、然し最高でも樹脂圧を
テーパ部３５のみで受けた時の最高値の約半分に緩和し
て樹脂の漏れとテーパ部３５の面の損傷を防止してい
る。

【００３５】而も同じく油室２８の接続口に絞り弁４５
を接続して、射出時の樹脂圧が先端３４に届く時間遅れ
を、油圧においても該絞り弁４５の絞り効果で遅らせて
タイミングを合わせることができる。このためテーパ部
３５が開くことがなくなり射出量を安定させている。

【００３６】本発明は、先端からの距離が増加するに従
ってねじ溝の断面積が減少する射出スクリュ１５を組み
込んだ射出装置２と、スクリュ３２の回転による可塑化
と該スクリュ３２の後退による樹脂の逆流を阻止する機
能を有する可塑化装置１、とを組み合わせたプリプラ式
射出成形機で説明したが、必ずしもこの組合せにする必
要は無く、該射出装置２は逆流阻止機能の無いスクリュ
回転により可塑化を行う可塑化装置との組合せによるプ
リプラ式射出成形機に於いても可能であることは言う迄
もない。但しこの場合は別に樹脂通路１９の途中にロー
タリ式もしくはボール式の樹脂逆止弁の設置を必要とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリプラ式射出成形機

【図２】従来技術による加熱シリンダ内部

【図３】本発明によるねじ溝の谷径が変化する射出スク
リュを組み込んだ加熱シリンダ内部

【図４】本発明によるねじ溝のピッチが変化する射出ス
クリュを組み込んだ加熱シリンダの内部

【図５】可塑化装置詳細

【図６】油圧回路作動表

【図７】油圧力に対するテーパ部３５の面圧力νのグラ
フ

【符号の説明】

１ 可塑化装置 ２ 射出装置 ３ スクリュ移動シリンダ ４ 射出シリンダ １５ 射出スクリュ １６ 樹脂溜り １７ 射出スクリュ １８ 樹脂注入口 １９ 樹脂通路 ２３ 加熱シリンダ ３２ スクリュ ３３ 可塑化スクリュ ３４ 先端 ３５ テーパ部 ４９ 補助シリンダ ５０ ピストン ５０ａ くびれ ５０ｂ ピストンロッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリュの回転作用により樹脂の可塑化
   を行う可塑化装置、或はスクリュ（３２）の回転による
   可塑化と該スクリュ（３２）の後退により樹脂の逆流を
   阻止する機能を有する可塑化装置（１）の何れかと、該
   可塑化装置から可塑化された樹脂の供給を受け、射出ス
   クリュ（１５）の前後進と回転作用により金型内に樹脂
   を射出する射出装置（２）よりなるプリプラ式射出成形
   機に於いて、 該射出装置（２）の加熱シリンダ（２３）内に、先端部
   （１５ａ）から後部（１５ｂ）へ行くに従ってねじの谷
   径が次第に大きくなっている射出スクリュ（１５）か、
   或は先端部（１７ａ）から後部（１７ｂ）へ行くに従っ
   てねじ溝のピッチが次第に小さくなっている射出スクリ
   ュ（１７）を挿嵌したこと特徴とするプリプラ式射出成
   形機。