(57)【要約】【課題】内側の孔に冷却剤を流して被成形物を冷却するとともに上記被成形物を搬送したり混練したりする中空スクリュにおいて、上記被成形物に温度ムラが発生することを防ぐことができる中空スクリュを提供する。【解決手段】本体部２５の外周側面に設けられた雄ネジ状部５と、中心軸が本体部２５の中心軸と一致し、本体部２５の径方向で、谷の底が雄ネジ状部５の山の頂と一致し、山の頂が雄ネジ状部５の谷の底と一致するように、本体部２５に設けられた雌ネジ状部７とを有する中空スクリュ３。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の外周側面に設けられた雄ネジ状部と、
中心軸が前記本体部の中心軸と一致し、前記本体部の径方向で、谷の底が前記雄ネジ状部の山の頂と一致し、山の頂が前記雄ネジ状部の谷の底と一致するように、前記本体部に設けられた雌ネジ状部と、
を有することを特徴とする中空スクリュ。
【請求項２】
請求項１に記載の中空スクリュにおいて、
前記雄ネジ状部と前記雌ネジ状部とは切削加工によって形成されていることを特徴とする中空スクリュ。
【請求項３】
素材の側面部に雄ネジ状部を切削加工にて形成する雄ネジ状部形成工程と、
前記素材の中心軸に沿って円柱状の孔を形成する孔形成工程と、
前記雄ネジ状部形成工程で雄ネジ状を形成し、前記孔形成工程で孔を形成した後、前記孔形成工程で形成した孔に沿って、切削加工により、中心軸が前記円柱状の素材の中心軸と一致し、前記円柱状の素材の径方向で、谷の底が前記雄ネジ状部の山の頂と一致し、山の頂が前記雄ネジ状部の谷の底と一致している雌ネジ状部を形成する雌ネジ状部形成工程と、
を有することを特徴とする中空スクリュの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の中空スクリュの製造方法によって複数の中空スクリュを生成した後、これらの中空スクリュをこの長手方向でお互いに接続する接続工程とを有することを特徴とする中空スクリュ組立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空スクリュ、中空スクリュの製造方法および中空スクリュ組立体の製造方法に係り、特に、合成樹脂成形機（プラスチック成形機）等に使用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形機のスクリュとして、円柱状の貫通孔が中心軸に沿って設けられた中空状のものが知られている（特許文献１参照）。そして、貫通孔内に冷却水等を流すことで、スクリュを適宜冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８８７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の中空スクリュでは、冷却剤（たとえば冷却水）を流しているにもかかわらず、中空スクリュの表面温度が部位によって異なり、この中空スクリュの外周に接する被成形物（高温で溶融している樹脂等）に温度ムラが発生するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内側の孔に冷却剤を流して被成形物を冷却するとともに上記被成形物を搬送したり混練したりする中空スクリュにおいて、上記被成形物に温度ムラが発生することを防ぐことができる中空スクリュ、中空スクリュの製造方法および中空スクリュ組立体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、本体部の外周側面に設けられた雄ネジ状部と、中心軸が前記本体部の中心軸と一致し、前記本体部の径方向で、谷の底が前記雄ネジ状部の山の頂と一致し、山の頂が前記雄ネジ状部の谷の底と一致するように、前記本体部に設けられた雌ネジ状部とを有する中空スクリュである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中空スクリュにおいて、前記雄ネジ状部と前記雌ネジ状部とは切削加工によって形成されている中空スクリュである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、素材の側面部に雄ネジ状部を切削加工にて形成する雄ネジ状部形成工程と、前記素材の中心軸に沿って円柱状の孔を形成する孔形成工程と、前記雄ネジ状部形成工程で雄ネジ状を形成し、前記孔形成工程で孔を形成した後、前記孔形成工程で形成した孔に沿って、切削加工により、中心軸が前記円柱状の素材の中心軸と一致し、前記円柱状の素材の径方向で、谷の底が前記雄ネジ状部の山の頂と一致し、山の頂が前記雄ネジ状部の谷の底と一致している雌ネジ状部を形成する雌ネジ状部形成工程とを有する中空スクリュの製造方法である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の中空スクリュの製造方法によって複数の中空スクリュを生成した後、これらの中空スクリュをこの長手方向でお互いに接続する接続工程とを有する中空スクリュ組立体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内側の孔に冷却剤を流して被成形物を冷却するとともに上記被成形物を搬送したり混練したりする中空スクリュにおいて、上記被成形物に温度ムラが発生することを防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る中空スクリュ組立体の使用状態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る中空スクリュ組立体を構成する中空スクリュの製造途中の状態を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＩ―ＩＩ断面を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る中空スクリュ組立体を構成する中空スクリュの製造途中の状態を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＩＩ―ＩＩＩ断面を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る中空スクリュ組立体を構成する中空スクリュを示す図であり、（ａ）は、中心軸を含む平面による断面を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＶ―ＩＶ断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係る中空スクリュ組立体１は、射出成形機や押出成形機等のプラスチック成形機に使用されるものであり、高温で溶融された合成樹脂を搬送するときに使用されるものである（たとえば、特開２００３−６２８９２号公報参照）。
【００１３】
中空スクリュ組立体１は、図１に示すように、複数の中空スクリュ３を、この長手方向（中心軸Ｃ１の延伸方向）でお互いに接続して生成されている。各中空スクリュ３の中心軸Ｃ１はお互いが一致している。
【００１４】
中空スクリュ組立体１では、１つの中空スクリュ３Ａの長手方向の端と、他の１つの中空スクリュ３Ｂの長手方向の端とがお互いに接続されており、各中空スクリュ３Ａ、３Ｂが一体化されている。
【００１５】
また、各中空スクリュ３Ａ，３Ｂの接続部では、中空スクリュ組立体１の雄ネジ状部５と雌ネジ状部７とが、段差等を生じることなく滑らかに連続してつながっている。なお、雄ネジ状部５と雌ネジ状部７とについての詳細は後述する。
【００１６】
中空スクリュ組立体１の長手方向の端部は、先端部構成体９で蓋をされている。中空スクリュ組立体１（中空スクリュ３）の雌ネジ状部７内には、筒状の冷媒（たとえば冷却水）供給パイプ１１が設けられている。
【００１７】
そして、供給パイプ１１により、雌ネジ状部７内（中空スクリュ組立体１内）に供給された冷媒によって、中空スクリュ組立体１が冷却され、高温で溶融された合成樹脂の温度が調整されるようになっている。
【００１８】
なお、合成樹脂の搬送は、中空スクリュ組立体１が中心軸Ｃ１を中心に回転することで、たとえば、図１の左側から右側に向かってなされるようになっている。
【００１９】
中空スクリュ３は、円柱状（円錐台状等の他の形状であってもよい。）の金属製の本体部（金属材料の素材）２５の外周側面に設けられた雄ネジ状部５と、本体部２５の内部に設けられた雌ネジ状部７とを備えて構成されている。
【００２０】
雄ネジ状部５は樹脂を搬送するために設けられているのであるが、雌ネジ状部７は、中空スクリュ３の肉厚の差（部位の違いによる肉厚の差）を小さくし肉厚を均一にするために、もしくは、肉厚の差を極力小さくするために設けられている。
【００２１】
さらに説明すると、雄ネジ状部５の中心軸と雌ネジ状部７の中心軸と円柱状の本体部２５の中心軸（本体部２５の円形状の底面の中心と本体部２５の円形状の上面の中心とを通る直線の軸）と中空スクリュ組立体１の中心軸Ｃ１とはお互いに一致している。
【００２２】
また、本体部２５の径方向で、雌ネジ状部７の螺旋状の谷の底が雄ネジ状部５の螺旋状の山の頂と一致しており、雌ネジ状部７の螺旋状の山の頂が雄ネジ状部５の螺旋状の谷の底と一致している。
【００２３】
換言すれば、中心軸Ｃ１と直交し雄ネジ状部５の山の頂を通る任意の直線上であって中心軸Ｃ１と雄ネジ状部５の山の頂との間に、雌ネジ状部７の谷の底が存在しており、中心軸Ｃ１と直交し雄ネジ状部５の谷の底を通る任意の直線上であって中心軸Ｃ１と雄ネジ状部５の山の頂との間に、雌ネジ状部７の山の頂が存在している。
【００２４】
さらに説明すると、中心軸Ｃ１と直交する任意の平面による断面をとると（図４（ｂ）参照）、雄ネジ状部５の山の頂を形成する部位１３と、雌ネジ状部７の谷の底（谷の径を決定する底）とを形成する部位１５と中心軸Ｃ１とが１直線上に存在している。
【００２５】
また、雄ネジ状部５の谷の底を形成する部位１７と、雌ネジ状部７の山の頂（内径を規定する頂）を形成する部位１９と中心軸Ｃ１とが１直線上に０存在している。
【００２６】
上記断面において、中心軸Ｃ１と雌ネジ状部７の谷の底を形成する部位１５と雄ネジ状部５の山の頂を形成する部位１３とが、中空スクリュ３の中心軸Ｃ１から外側に向かってこの順にならんでいる。
【００２７】
また、上記断面において、中心軸Ｃ１と雌ネジ状部７の山の頂を形成する部位１９と雄ネジ状部５の谷の底を形成する部位１７とが、中空スクリュ３の中心軸Ｃ１から外側に向かってこの順にならんでいる。
【００２８】
また、円柱状の素材から生成される中空スクリュ３は、図４（ｂ）に示す形状の図形（斜線でハッチングした図形）ものを、中心軸Ｃ１を回転中心にして一定の方向に一定の回転角速度で回転しつつ、図４（ｂ）の紙面に直交する方向に一定の速度で一定の距離だけ移動したときに、図４（ｂ）に示す形状の図形の軌跡で表わされる立体形状に形成されている。
【００２９】
図４（ｂ）に示す形状の図形で最も外側の円は、雄ネジ状部５が形成される前の円柱状の素材２５の外周を示しており、最も外側の円に内接している楕円状のものは、雄ネジ状部５を示しており、内側の楕円状のものは、雌ネジ状部７を示している。
【００３０】
なお、図４（ｂ）に示すハッチングの図形の軌跡であらわされる中空スクリュ３は、２条ネジになるが、必ずしも２条ネジである必要はなく、中空スクリュ３が１条ネジになっていてもよいし、３条ネジ等の多条ネジになっていてもよい。
【００３１】
また、図４等から理解されるように、雄ネジ状部５の螺旋や雌ネジ状部７の螺旋は、中心軸Ｃ１まわりで２回転しているが、必ずしも２回転である必要はなく、１回転以下の回転である等、他の回転角度になっていてもよい。
【００３２】
さらに、上記説明では、図４（ｂ）の斜線領域で示す中空スクリュ３の断面形状（中心軸Ｃ１に対して直交する平面による断面の形状）が一定の形状になっているが、断面形状が必ずしも一定である必要はなく、断面形状が、中心軸Ｃ１を回転中心にして一定の方向に一定の回転角速度で回転しつつ紙面に直交する方向に一定の速度で移動するにしたがって次第に変化していてもよい。たとえば、図４（ｂ）に示す外側の楕円と内側の楕円との大きさが変化していてもよい。
【００３３】
また、中空スクリュ３では、雄ネジ状部５と雌ネジ状部７とが切削加工（研削加工でもよい）によって形成されている。
【００３４】
たとえば、雄ネジ状部５は、バイトで切削加工されており、雌ネジ状部７は、雄ネジ状部５の形状にあわせて、たとえばサイドカッタ２１（図４（ａ）参照）で切削加工されている。なお、数値制御の工作機械で中空スクリュ３の雄ネジ状部５と雌ネジ状部７とを加工する場合、雄ネジ状部５の加工プログラムを基にしたオフセットデータをベースにした加工プログラムを使用して、雌ネジ状部７が加工される。
【００３５】
また、図４（ａ）では、中空スクリュ３の雌ネジ状部７の長手方向の両端部に小径部２７が形成されているが、小径部２７を削除して雌ネジ状部７だけの形態にしてもよい。
【００３６】
次に、中空スクリュ組立体１の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、中空スクリュ３を次のようにして製造する。
【００３８】
円柱状の素材２５の側面部（外周部）に雄ネジ状部５を、たとえばバイトを用いた数値制御の加工プログラムで切削加工にて形成する（雄ネジ状部形成工程；図２参照）。螺旋状の雄ネジ状部５の中心軸は、円柱状の素材２５の中心軸Ｃ１と一致している。
【００３９】
また、前記円柱状の素材の中心軸Ｃ１に沿って円柱状の孔２３を形成する（孔形成工程；図３参照）。雄ネジ状部形成工程と孔形成工程とはこの順序が逆になってもよい。
【００４０】
孔形成工程で形成された孔２３は、たとえばドリルで形成された貫通孔である。この孔２３の痕跡が、小径部２７になる場合もある。円柱状の孔２３の外径（内径）の値は、雄ネジ状部５の谷径の値よりも小さくなっており、円柱状の素材の中心軸Ｃ１と円柱状の孔２３の中心軸とはお互いが一致している。
【００４１】
雄ネジ状部形成工程で雄ネジ状部５を形成し、孔形成工程で孔２３を形成した後、孔形成工程で形成した孔２３に沿い、孔２３を広げる態様で、たとえばＴ溝カッタ２１を用いた切削加工によって、雌ネジ状部７を形成する（雌ネジ状部形成工程；図４参照）。
【００４２】
螺旋状の雌ネジ状部７の中心軸は円柱状の素材２５の中心軸Ｃ１と一致している。雌ネジ状部７は、円柱状の素材２５の径方向で、谷の底が雄ネジ状部５の山の頂と一致し、山の頂が雄ネジ状部５の谷の底と一致している。
【００４３】
中空スクリュ３を複数本生成した後、これらの中空スクリュ３をこの長手方向（中心軸Ｃ１の延伸方向）でお互いに接続する（接続工程；図１参照）。
【００４４】
接続工程での各中空スクリュ３の接続は、たとえば溶接によってなされる。接続工程での各中空スクリュ３の接続がなされた後、必要に応じて、中空スクリュ組立体１の外周表面を仕上げ加工（たとえば、研削加工）し、続いて、中空スクリュ組立体１の外周表面に溶射等によって薄膜を設ける。
【００４５】
この後フェージング処理（溶射被膜と基材との間の密着力を向上させて被膜に内在する空隙を無気孔にする処理）をし、この後、基材（溶射がなされていない中空スクリュ組立体１）に合わせて焼き入れ、焼き戻しを行う。
【００４６】
中空スクリュ組立体１によれば、雄ネジ状部５と雌ネジ状部７との間における肉厚の差が小さくなっている（いずれの部位でも肉厚がほぼ等しくなっているので）、雌ネジ状部７内に冷却水を流した場合、表面（雄ネジ状部５）の温度ムラがほぼなくなり、中空スクリュ組立体１の搬送対象である被成形物に温度ムラが発生することを防ぐことができる。
【００４７】
また、中空スクリュ組立体１によれば、雄ネジ状部５と雌ネジ状部７とが切削加工（機械加工）で形成されているので、製造工程（製造期間）を短縮することができ、しかも、材料選択の自由度が高まる。
【００４８】
詳しく説明すると、従来の中空スクリュは、これを製造するとき、鋳鉄等を溶融しこの溶融した材料を中子を備えた型に注湯していた（鋳造によって生成していた）。鋳造では、溶融成形後に冷却や枯らし工程等が必要であり、製造期間が長期にわたってしまう。
【００４９】
しかし、中空スクリュ組立体１は、素材を切削加工することで製造できるので、冷却や枯らし工程等が不要になり（場合によっては、製鍛造工程も不要になり）、製造期間を短縮することができる。また、金属材料を溶かした後再結晶させることがないので、鋳造の場合のように特殊な材料を使用する必要がなくなり、材料の選択の自由度が高まる。
【００５０】
さらに、素材として、様々な種類（たとえば超硬材料）のものを簡単に試すことができる（中空スクリュ組立体１の使用の態様に合致しているか否かを簡単に試すことができる）。
【００５１】
また、中空スクリュ組立体１によれば、数値制御の工作機械で中空スクリュ３の雄ネジ状部５と雌ネジ状部７とを加工する場合、雄ネジ状部５の加工プログラムを基にしたオフセットデータをベースにした加工プログラムを使用して、雌ネジ状部７を加工するので、加工プログラムの生成工数を削減することができる。
【００５２】
また、中空スクリュ３をこの長手方向につなぐことで中空スクリュ組立体１が製造できるので、中空スクリュ組立体１の製造に際し、オーバーハング量の小さいサイドカッタ２１を用いて複雑な形状の雌ネジ状部７を切削加工することができ、雌ネジ状部７の形状を正確なものにすることができる。
【００５３】
なお、上記説明では、中空スクリュ組立体１で樹脂等の被成形物を搬送することにしているが、高温で溶融された樹脂を混練や脱気するため等他の用途に、中空スクリュ組立体１を使用してもよい。
【００５４】
さらに、中空スクリュ３をつなげることなく、１本の中空スクリュ３で中空スクリュ組立体１を構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  中空スクリュ組立体
３、３Ａ、３Ｂ  中空スクリュ
５  雄ネジ状部
７  雌ネジ状部
９  先端部構成体
１１  供給パイプ
１３、１５、  部位
１７、１９  部位
２１  サイドカッタ（Ｔ溝カッタ）
２３  孔
２５  本体部（素材）
２７  小径部
Ｃ１  中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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