(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部側に材料供給部を有し且つ頭部側には金型に対応した射出ノズルを備えた射出シリンダと、駆動装置に接続され、かつ射出シリンダの内部空間内で少なくとも摺動可能である材料送り装置とを備えてなる射出成形機において、振動素子（３１）が射出シリンダ（２１）と材料送り装置（２２）との間に相対運動を発生させており、この振動素子（３１）が周波数発生器（４１）に接続されており、振動素子（３１）に結合された射出成形機の部材（２１、２２）を共鳴振動に転換することができる周波数範囲内で周波数発生器（４１）が調整可能であり、前記振動素子（３１）が射出シリンダ（２１）に結合されており、射出ノズル（２５）を含む射出シリンダ（２１）と金型（２１）との間に振動を絶縁する絶縁材（６１又は６２）を配置し、射出シリンダ（２１）が金型（２１）に対して振動と絶縁されていることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記射出ノズル（２５）を含む射出シリンダ（２１）と金型（１２）との間に設けた絶縁材が、滑りシール（６１）として構成されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項３】
前記射出ノズル（２５）と射出シリンダ（２１）との間に減衰素子（６２）を配置することを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項４】
前記振動素子（３１）が、その軸方向長さを限定する単一部材または多部材からなるケース（７１）内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項５】
前記振動素子（３１）が２つのフランジ（７２、７３）の間に配置されており、フランジ（７２、７３）が締付ボルト（７４）を介して互いに予荷重下に結合可能であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項６】
前記振動素子（３１）が圧電振動子であることを特徴とする請求項４又は５に記載の射出成形機。
【請求項７】
前記材料送り装置（２２）がスクリュー（２３）として構成されており、振動素子（３１）と周波数発生器（４１）との間の接続線（４２）内に摺動接点（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項８】
前記材料送り装置（２２）がスクリュー（２３）として構成されており、周波数発生器（４１）が駆動棒（５２）を取り囲むつぼ形コア（４７）内に配置されたコイル（４８）に接続されており、このコイル（４８）が、つぼ形コア（４５）内に配置されて、振動素子（３１）に接続されたコイル（４６）に電磁カップリングされていることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項９】
前記材料送り装置（２２）が、駆動棒（５２）を介して駆動装置（５１）に結合されるプランジャ（２４）として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項１０】
前記材料送り装置（２２）が実質的に管形プランジャ（２８）として構成され、射出ノズル（２５）に近い方の部分内で蓋（２７）によって閉鎖されており、振動素子（３１）が蓋（２７）と駆動棒（５２）との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項１１】
前記射出シリンダの溶融体の温度を検出するために少なくとも１対の熱電対（８１）が周波数発生器（４１）に接続して設けられていることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
【請求項１２】
前記周波数発生器（４１）が、１０〜４０ｋＨｚの周波数領域内で作動する超音波発生器であることを特徴とする請求項１１記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基部側には漏斗状材料供給部を有し、かつ頭部側には金型に対応した射出ノズルを備えた射出シリンダと、駆動装置に接続されて射出シリンダの内部空間内で少なくとも摺動可能である材料送り装置とを備えてなる射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ実用新案（ＤＥ−Ｇｂｍ）９１０６０３９号公報により柄付き歯肉マッサージブラシが公知であり、そこではブラシの最終仕上げ形状は公知の合成樹脂を、特に超音波によって局所的に軟化させて２つの折れ軸で折ることによって行われる。
つまりこの公知の実用新案の対象物では、射出成形機内の合成樹脂成形材料ではなく、仕上げ部材が超音波によって処理される。
通常、合成樹脂溶融体は射出シリンダ内でスクリューによって混練りされる。合成樹脂溶融体のこの混練りは比較的高い機械的駆動性能を必要とし、かつスクリューにもシリンダにも摩耗現象を引き起こす。
溶融体の特定の均質性を達成するには、２０よりも大きな長さ／直径比が必要である。そのことから各射出装置の構造形状がかなり長くなる。更に、スプルー穴を通過するとき溶融体の摩擦係数を調節することができない。射出成形材料の高い摩擦力は射出操作の間に溶融体の温度を高めることになり、この高い摩擦力のネガティブな帰結が部分的な燃焼現象である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、単純な構造に構成された射出装置で溶融体の射出抵抗を低減する方法およびそれに適した装置を提供することである。更に、さまざまな溶融体成分の均質化も機械的手段なしに達成しなければならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、装置請求項１の特徴部分の特徴によってこの目的を達成する。従属請求項は本発明の有利な実施態様を示す。
本発明によれば、例えば超音波領域内の周波数でもって射出成形機の射出シリンダと材料送り装置との間に周期的相対運動を発生させることによって、溶融体の流れを誘起する力が溶融体に加えられる。このために振動素子が設けられ、これは射出シリンダに取付けられる。これらの振動素子は周波数発生器に接続されており、振動素子に結合された射出成形機の部材を好ましくは調和共鳴振動に転換する周波数領域内でこの周波数発生器が調整可能である。
【０００５】
振動は圧電振動子内で発生させる（例えば石英またはチタン酸バリウム等）。これらの振動は射出シリンダもしくは材料送り装置に沿って伝搬するものである。材料送り装置の長さ、例えばスクリューの長さと超音波の波長との比は共鳴に調整しなければならない。さもないとスクリューの先端で所要の振動振幅が形成されない。
このために圧電素子を予荷重下に保たねばならない。有利な構成では、圧電振動子を嵌め込んだフランジを保持する締付ボルトがここで提案される。その際には振動素子を射出シリンダに結合しておくことができる。この場合には射出ノズルを含む射出シリンダを金型から振動にしたがって絶縁しなければならない。絶縁材として滑りシールまたは減衰部品が提案される。
【０００６】
材料送り装置がスクリューとして構成されている限り、スクリューが横運動の他に回転もするので、摺動接点を設けねばならない。しかしこの材料送り装置は、駆動棒を介して駆動装置に結合された平滑プランジャとして構成しておくこともできる。その際、プランジャは管形に構成しておくことができ、かつ振動素子は射出ノズルの方に傾いた部分内に配置することができる。
【０００７】
本発明の対象物では超音波の均質化度がスクリューの混練り機能を省くことを可能とするので、平滑プランジャを利用することができる。これにより、スクリュー可塑化時と同じ均質化効果において極めて単純なプランジャ式射出装置を構成することができる。
つまり提案されたこの解決策では、不均質な溶融体に作用して強力に混練りする超音波の特性も利用される。境界領域（均質性境界）では溶融体中に流動を発生する力が生じる。その際、未溶融粒質物の粒界であるのか、有色顔料の粒界であるのかは問題ではない。更に、物質を超音波の場に曝すときに、物質の分子内摩擦を低下させる、超音波の第２の特性が利用される。本発明による構成では内部摩擦の減少度に応じて、所要の射出性能を低下させることができ、または同じ性能であっても射出速度を高めることもできる。つまり、特に射出速度が高い場合には、射出ノズル上での圧力降下が総射出性能の大部分を占める。
【０００８】
本発明において利用された超音波の第３特性は粒質物の加熱である。熱の発生は主として均質性の境界箇所で、つまり溶融需要がなお存在する所で行われる。
【０００９】
まとめると以下の利点が得られる：
−溶融体内の分子内摩擦の減少によって射出性能を下げることができる。
−高価で複雑な可塑化スクリューを省くことができる。
−問題材料のときに溶融体の均質性が向上する。
−プランジャ式射出装置を利用する場合には射出装置を短くすることができる。
−着色剤、異成分等の添加剤の混練り性が向上する。
−可動部品の摩耗が減少する。
−特に光学用途用の溶融体の均質化が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を添付図面に示す。なお、図１，図２及び図４については、振動素子の取付け方としては、参考例である。
図は固定金型部分１２と共にキャビティ１３を形成する可動金型部分１１を示す。固定金型部分１２は射出シリンダ２１の射出ノズル２５に結合されている。射出シリンダ２１に材料供給部２６が設けられている。
更に、射出シリンダ２１内に設けられた材料送り装置２２が駆動棒５２を介して駆動装置５１に結合されている。
更に、射出シリンダに温度検出器８１が設けられており、この温度検出器は測定線８２を介して周波数発生器４１に接続されている。
駆動装置５１によって駆動棒５２を回動し、また図に向かって左右方向に移動することができる。
【００１１】
図１では材料送り装置２２がスクリュー２３として構成されており、基部側に設けられるケース７１が振動素子３１を取り囲んでいる。振動素子３１は駆動装置５１に接続された駆動棒５２に結合されている。この駆動棒５２に設けられた摺動接点４３が接続線４２を介して周波数発生器４１に接続されている。
【００１２】
図２には周波数発生器４１と振動素子３１との間に設けた接続線４２の誘導カップリングが示されている。周波数発生器４１は接続線４２を介して、つぼ形コア４７内に配置されたコイル４８に接続されている。つぼ形コア４７は駆動装置５１に結合された駆動棒５２を取り囲み、スクリューのハウジングに固定結合されている。コイル４８はカップリングフィールド４９を介して、つぼ形コア４５内に配置されたコイル４６に電磁的に結合されており、このつぼ形コアは駆動棒５２に固着されている。コイル４６は接続線３２を介して振動素子３１に接続されている。
振動素子３１はケース７１によって取り囲まれており、このケース７１は射出シリンダ２１内に設けられたスクリュー２３に固着されている。
【００１３】
図３では振動素子３１が射出シリンダ２１に直接に結合して設けられている。このために射出シリンダ２１にフランジ７２、７３が配置されており、これらのフランジはボルト７４を介して振動素子に予荷重を加え、これによって、振動過程中に、その厚み変化の結果として振動子の自己破壊が生じるのを防止する。
更に、図３では材料送り装置２２がプランジャ２４として構成されており、駆動装置５１に結合された駆動棒５２がプランジャの基部側に配置されている。
なお、図３中の符号６１は滑動シールであり、符号６２は減衰素子である。
【００１４】
図４では材料送り装置２２が管形プランジャ２８として構成されている。射出ノズル２５に近い方の管形プランジャ２８の先端に蓋２７が設けられている。この蓋２７の領域内に配置された振動素子３１が駆動棒５２に結合されている。
つまりこの場合、駆動装置５１に結合された駆動棒５２は管形プランジャ２８内深く突入している。
駆動棒５２に設けられた接点４４が接続線４２を介して周波数発生器４１に接続されている。しかしこの駆動棒５２の回転運動は僅かな角度値に限定されており、その結果接点４４は固定結合しておくことができ、また摺動接点（図１参照）は必要でない。勿論、図２に示すように、高周波エネルギーは誘導伝達原理に従って超音波ヘッドに伝達することができる。
すなわち、本発明の射出成形機は、
ａ．基部側に材料供給部を有し且つ頭部側には金型に対応した射出ノズルを備えた射出シリンダと、駆動装置に接続され、かつ射出シリンダの内部空間内で少なくとも摺動可能である材料送り装置とを備えてなる射出成形機において、振動素子（３１）が射出シリンダ（２１）と材料送り装置（２２）との間に相対運動を発生させており、この振動素子（３１）が周波数発生器（４１）に接続されており、振動素子（３１）に結合された射出成形機の部材（２１、２２）を共鳴振動に転換することができる周波数範囲内で周波数発生器（４１）が調整可能であり、前記振動素子（３１）が射出シリンダ（２１）に結合されており、射出ノズル（２５）を含む射出シリンダ（２１）と金型（２１）との間に振動を絶縁する絶縁材（６１又は６２）を配置し、射出シリンダ（２１）が金型（２１）に対して振動と絶縁した。
ｂ．上記射出成形機のａ．は、前記射出ノズル（２５）を含む射出シリンダ（２１）と金型（１２）との間に設けた絶縁材が、滑りシール（６１）として構成されている。
ｃ．上記射出成形機のａ．は、前記射出ノズル（２５）と射出シリンダ（２１）との間に減衰素子（６２）を配置することができる。
ｄ．上記射出成形機のａ．は、前記振動素子（３１）が、その軸方向長さを限定する単一部材または多部材からなるケース（７１）内に配置されている。
ｅ．上記射出成形機のａ．は、前記振動素子（３１）が２つのフランジ（７２、７３）の間に配置されており、フランジ（７２、７３）が締付ボルト（７４）を介して互いに予荷重下に結合可能である。
ｆ．上記射出成形機のｄ．又はｅ．は、前記振動素子（３１）が圧電振動子とすることができる。
ｇ．上記射出成形機のａ．は、前記材料送り装置（２２）がスクリュー（２３）として構成されており、振動素子（３１）と周波数発生器（４１）との間の接続線（４２）内に摺動接点（４３）が設けられている。
ｈ．上記射出成形機のａ．は、前記材料送り装置（２２）がスクリュー（２３）として構成されており、周波数発生器（４１）が駆動棒（５２）を取り囲むつぼ形コア（４７）内に配置されたコイル（４８）に接続されており、このコイル（４８）が、つぼ形コア（４５）内に配置されて、振動素子（３１）に接続されたコイル（４６）に電磁カップリングされることができる。
ｉ．上記射出成形機のａ．は、前記材料送り装置（２２）が、駆動棒（５２）を介して駆動装置（５１）に結合されるプランジャ（２４）として構成されることができる。
ｊ．上記射出成形機のａ．は、前記材料送り装置（２２）が実質的に管形プランジャ（２８）として構成され、射出ノズル（２５）に近い方の部分内で蓋（２７）によって閉鎖されており、振動素子（３１）が蓋（２７）と駆動棒（５２）との間に配置することができる。
ｋ．上記射出成形機のａ．は、前記射出シリンダの溶融体の温度を検出するために少なくとも１対の熱電対（８１）が周波数発生器（４１）に接続して設けることができる。
ｌ．上記射出成形機のｋ．は、前記周波数発生器（４１）が、１０〜４０ｋＨｚの周波数領域内で作動する超音波発生器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  スクリューと、スクリューと駆動棒との間に振動素子とを有する射出成形機の要部縦断側面図である。
【図２】  誘導カップリングを示す拡大縦断側面図である。
【図３】  射出シリンダに振動素子を備えたプランジャを有する射出成形機の要部縦断側面図である。
【図４】  中空プランジャと、プランジャと駆動棒との間に振動素子とを有する射出成形機の要部縦断側面図である。
【符号の説明】
１１  可動金型部分
１２  固定金型部分
１３  キャビティ
２１  射出シリンダ
２２  材料送り装置
２３  スクリュー
２４  プランジャ（中実）
２５  射出ノズル
２６  材料供給部
２７  蓋
２８  管形プランジャ
３１  振動素子
３２  接続線
４１  周波数発生器
４２  接続線
４３  摺動接点
４４  接点
４５  つぼ形コア（軸）
４６  コイル（４５）
４７  つぼ形コア（スクリューハウジング）
４８  コイル（４７）
４９  カップリングフィールド
５１  駆動装置
５２  駆動棒
６１  滑動シール
６２  減衰素子
７１  ケース
７２  フランジ
７３  フランジ
７４  締付ボルト
８１  温度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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