JPH09193219A - 射出成形機のスクリュヘッド及びスクリュ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリュヘッド及びスクリュの加工工程の増
加を招くことなく、スクリュヘッドの雄ネジ部の疲労強
度を改善し、且つ、スクリュ側の疲労強度低下の原因と
もならない、スクリュヘッドの構造を提供すること。 【解決手段】 本発明による射出成形機のスクリュヘッ
ド１は、その後端部に雄ネジ部５を有し、この雄ネジ部
５をスクリュ１０先端部に形成された雌ネジ部２１にネ
ジ込むことによってスクリュ１０に装着される射出成形
機のスクリュヘッド１において、前記雄ネジ部５の呼び
径をｄ、ピッチをＰとしたとき、前記雄ネジ部５の基準
山形の谷径ｄ１を、 ｄ−０．６×Ｐ ≦ ｄ１ ≦ ｄ−０．５×Ｐ としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機のスク
リュヘッド及びスクリュに係り、特に、スクリュヘッド
をスクリュ先端部へ装着するネジ結合部の疲労強度等の
改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の射出成形機の一例を示す。
図中、１はスクリュヘッド、１０はスクリュ、１３はバ
レル、１２は金型を表す。スクリュ１０の先端部にはス
クリュヘッド１が装着され、スクリュヘッド１の胴部３
には逆流防止用のリング１７がスライド可能に配置され
ている。スクリュ１０の基端部は、スクリュ回転ギア１
６を介して、射出ピストン１５及び射出シリンダ１４に
接続されている。スクリュ１０及びスクリュヘッド１
は、バレル１３の中に収納されている。バレル１３の外
側面には、バレル１３の内部に樹脂材料を供給するホッ
パー１１が取付けられている。

【０００３】図４にスクリュヘッド１の部分の拡大図を
示す、スクリュヘッド１は、その胴部３の後端部に雄ネ
ジ部５を有しており、この雄ネジ部５を、スペーサ８を
間に挟んで、スクリュ１０の先端部に形成された雌ネジ
部２１にネジ込むことによってスクリュ１０に装着され
ている。

【０００４】次に、この射出成形機の動作について説明
する。先ず、スクリュ１０を回転させながら後退させ
て、ホッパー１１から樹脂材料をスクリュ１０とバレル
１３との間に形成された間隙部に送り込む。スクリュ１
０の回転によって、樹脂材料が可塑化されて、更に、ス
クリュヘッド１の前方のバレル１３内部に移送され、貯
蔵される。次いで、射出ピストン１５を駆動して、スク
リュ１０を前進させると、この可塑化された樹脂材料
が、金型１２のキャビティの内部へ射出され、樹脂成形
品が製造される。

【０００５】ところで、上記のスクリュヘッド１をスク
リュ１０の先端部に装着するための雄ネジ部５には、樹
脂の供給及び射出の繰返しのサイクルによって繰返し荷
重が作用する。この繰返し荷重によってネジ谷底部に疲
労亀裂が発生して、最終的には雄ネジ部の破断に至る現
象がある。

【０００６】雄ネジ部の疲労強度を改善するために、通
常、図３に示す様に、スクリュヘッド１の胴部３と雄ネ
ジ部５との間にフィレット６（逃げ溝）を形成して、こ
のフィレット６により、ネジ谷底部の応力集中の緩和を
図っている。例えば、実公昭６２−４５８６４号公報に
は、ネジ部とフィレット部の疲労強度を等しくする目的
で、フィレット部の径をネジ呼び径の０．４〜０．６の
範囲とすることが記載されている。

【０００７】また、実開昭６３−１３６９１７号公報に
は、スクリュヘッドの内部にスクリュヘッドの後端面か
ら頭部付近に達する有底孔を穿ち、有底孔の底部付近の
内周面に雌ネジを形成するとともに、有底孔の孔口の周
縁に座面を形成し、この有底孔に雄ネジを締付けること
によって、スクリュヘッドに軸方向の圧縮応力を予め付
与して疲労強度等を改善するスクリュヘッドの構造が開
示されている。

【０００８】また、実開平２−１０１７１４号公報に
は、スクリュヘッドの後端部にネジ杆を設け、このネジ
杆にシール部とネジ部からなるシールリングを挿入し、
締付ナット及びロックナットによって所定トルクで締付
けた後、このシールリングをスクリューの先端部に形成
された雄ネジ部に締付けることによって、スクリュヘッ
ドに過大な捩り荷重が作用したとき、ロックナットが緩
んでスクリュヘッドがスクリューに対して回転して、破
損を免れるスクリュヘッドの構造が開示されている。

【０００９】以上の様に、これまで提案されている改善
案の多くは、スクリューヘッドあるいはスクリュの加工
工程の増加を招くものが多い。従って、コスト面から実
用的とは言えず、特に、小径のスクリュを有する小型射
出成形機には採用が困難である。

【００１０】更に、別の例では、スクリュヘッド側に発
生する応力が緩和される一方で、スクリュ側に発生する
応力の増加を招くものも見られる。射出成形機の破損事
例を調査して見ると、スクリュヘッドの破損のみに止ま
らず、スクリュ側の破損事例も少なくないので、スクリ
ュ側の疲労強度の確保についての配慮も必要となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上の様な問題点に鑑
み、本発明の目的は、スクリュヘッド及びスクリュの加
工工程の増加を招くことなく、スクリュヘッドの雄ネジ
部の疲労強度を改善し、且つ、スクリュ側の疲労強度の
低下の原因とならない、スクリュヘッドの構造を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機のス
クリュヘッドは、その後端部に雄ネジ部を有し、この雄
ネジ部をスクリュ先端部に形成された雌ネジ部にネジ込
むことによってスクリュに装着される射出成形機のスク
リュヘッドにおいて、前記雄ネジ部の呼び径をｄ、ピッ
チをＰとしたとき、前記雄ネジ部の谷径ｄ１を、 ｄ−０．６×Ｐ ≦ ｄ１ ≦ ｄ−０．５×Ｐ としたことを特徴とする。ここで、雄ネジ部の谷径ｄ１
の呼称はＩＳＯ−Ｒ２６１に従っており、基準山形の雄
ネジの谷径を表す。

【００１３】また、前記雄ネジ部の谷径を上記の様にし
た場合、前記雄ネジのネジ谷底部の曲率半径Ｒは、 ０．２０×Ｐ ≦ Ｒ ≦ ０．３４ Ｐ とすることができる。

【００１４】また、前記雄ネジ部の谷径を上記の様にし
た場合、スクリュ側に形成される雌ネジ部の内径Ｄ１
は、雌ネジ部の呼び径をＤ、ピッチをＰとしたとき、 Ｄ−０．６×Ｐ ≦ Ｄ１ ≦ Ｄ−０．５×Ｐ となる。ここで、雌ネジ部の内径Ｄ１の呼称はＩＳＯ−
Ｒ２６１に従っており、基準山形の雌ネジの内径を表
す。

【００１５】

【発明の実施の形態】射出成形機のスクリュヘッドとス
クリュとを結合するネジ部に発生する応力について、ス
クリュヘッドの雄ネジ部の谷径ｄ１を各種、想定し、有
限要素法を用いて、スクリュ先端部とスクリュヘッド後
端部の雄ネジをモデル化して解析を行った。なお、基準
とするネジ部の寸法はＭ２８×２とした。

【００１６】図１に解析に使用したネジ部の形状を示
す。図２に、比較の基準とした従来のスクリュヘッドの
ネジ部の形状を示す。Ｍ２８×２のネジの谷径ｄ１の基
準寸法（従来値）は２６．０ｍｍであり、ネジの有効径
ｄ２は２７．１ｍｍである。モデル化による解析に際し
ては、雄ネジ部の谷径ｄ１を従来値よりも増加させると
ともに、これに対応して雌ネジ部の内径Ｄ１を増加させ
ている（なお、ｄ１＝Ｄ１）。また、雄ネジ部の谷底部
の曲率半径（丸み）Ｒも、谷径ｄ１の増加に合わせて変
化させている。なお、雄ネジ部の谷底部の曲率半径Ｒと
谷径ｄ１との関係は、 Ｒ ＝ 約 （ｄ１−２６）×Ｐ／３．６ で与えられる。

【００１７】雄ネジの谷径ｄ１がネジの有効径ｄ２（２
７．１ｍｍ）を超えない範囲（２６．０〜２７．１）
で、谷径ｄ１を０．１ｍｍ刻みで変化させて、スクリュ
ヘッドに一定の引張り荷重を加えたときにスクリュヘッ
ド側及びスクリュ側に発生する最大主応力値を計算し
た。その結果を表１に示す、なお、最大主応力は、従来
のネジ部寸法（ｄ１＝２６．０）の場合の値を１００％
とした相対値で示してある。なお、ｄ１＝２６．１〜２
６．７ｍｍの範囲については、応力の低減効果が小さい
ので、省略した。

【００１８】 ※従来のネジ部寸法 表１から、雄ネジの谷径ｄ１の増加に従って、スクリュ
ヘッド側の最大主応力値が減少することが分る。また、
雄ネジの谷径ｄ１（＝雌ネジの内径Ｄ１）が２６．９ｍ
ｍの場合には、スクリュ側の最大主応力値も、同時に、
減少している。

【００１９】次に、図４と同様に、スクリュヘッドの胴
部３と雄ネジ部５の間にフィレットを形成した場合につ
いて、スクリュヘッドに一定の引張り荷重を加えたとき
にスクリュヘッド側及びスクリュ側に発生する最大主応
力値を計算した結果を表２に示す。なお、フィレットの
径は１４ｍｍ、幅は約１８ｍｍとした。

【００２０】 ※これのみフィレット無しの場合の結果 表２から、フィレットを併用することによって、スクリ
ュヘッド側の最大主応力値が更に減少することが分る。
また、スクリュ側の最大主応力値も、従来のネジ部寸法
で、且つフィレット無しの場合と比較すると、若干程
度、減少していることが分る。

【００２１】以上の結果から、スクリュヘッドの雄ネジ
の谷径ｄ１の範囲は、 ２６．８ ≦ ｄ１ ≦ ２７．０ 即ち、 ｄ−０．６×Ｐ ≦ ｄ１ ≦ ｄ−０．５×Ｐ とするのが効果的であることが判明した。

【００２２】なお、雄ネジ部の谷径ｄ１の寸法を上記の
範囲としたとき、雄ネジ部のネジ谷底部の曲率半径Ｒ、
及びスクリュ先端部に形成される雌ネジ部の内径Ｄ１
は、それぞれ、 ０．２０×Ｐ ≦ Ｒ ≦ ｄ−０．３４×Ｐ ｄ−０．６×Ｐ ≦ Ｄ１ ≦ ｄ−０．５×Ｐ で与えられる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、スクリュヘッドの雄ネジ部の
谷径ｄ１及びスクリュの雌ネジ部の内径Ｄ１を増加させ
ることによって、ネジ部に生ずる最大主応力値の低減を
図っている。従って、スクリュヘッド及びスクリュの外
径寸法等、他の形状変化を伴うことなく、且つ加工工程
の増加も伴わない。従って、本発明は、コストの増加の
要因とはならず、実用性に優れ、且つネジ部の疲労強度
の改善の効果も著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるネジ部の形状を示す図。

【図２】従来のネジ部の形状を示す図。

【図３】射出成形機の概要を示す図。

【図４】図３の射出成形機のスクリュヘッド部分の拡大
図。

【符号の説明】

１・・・スクリュヘッド、 ３・・・胴部、 ５・・・雄ネジ部、 ６・・・フィレット（逃げ溝） ８・・・スペーサ、 １０・・・スクリュ、 １１・・・ホッパー、 １２・・・金型、 １３・・・バレル、 １４・・・射出シリンダ、 １５・・・射出ピストン、 １６・・・スクリュ回転ギア、 １７・・・逆流防止用のリング、 ２１・・・雌ネジ部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その後端部に雄ネジ部を有し、この雄ネ
   ジ部をスクリュ先端部に形成された雌ネジ部にネジ込む
   ことによってスクリュに装着される射出成形機のスクリ
   ュヘッドにおいて、 前記雄ネジ部の呼び径をｄ、ピッチをＰとしたとき、 前記雄ネジ部の谷径ｄ１を、 ｄ−０．６×Ｐ ≦ ｄ１ ≦ ｄ−０．５×Ｐ としたことを特徴とする射出成形機のスクリュヘッド。
2. 【請求項２】前記雄ネジ部のネジ谷底部の曲率半径Ｒ
   を、 ０．２０×Ｐ ≦ Ｒ ≦ ０．３４×Ｐ としたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の
   スクリュヘッド。
3. 【請求項３】 その先端部に雌ネジ部を有し、この雌ネ
   ジ部にスクリュヘッド後端部に形成された雄ネジ部をネ
   ジ込むことによってスクリュヘッドが装着される射出成
   形機のスクリュにおいて、 前記雌ネジ部の呼び径をＤ、ピッチをＰとしたとき、 前記雌ネジ部の内径Ｄ１を、 Ｄ−０．６×Ｐ ≦ Ｄ１ ≦ Ｄ−０．５×Ｐ としたことを特徴とする射出成形機のスクリュ。