(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機の計量スクリュー構造において、計量スクリューの供給部におけるスクリュー溝を該計量スクリューの先端側に向けて幅が狭く深さが深い状態から幅が広く深さが浅い状態に変化する形態としたことを特徴とする射出成形機の計量スクリュー構造。
【請求項２】
前記スクリューの供給部のスクリュー溝は、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面の大きさが減少しないように形成されている請求項１記載の射出成形機の計量スクリュー構造。
【請求項３】
射出成形機の計量スクリュー構造において、計量スクリューの供給部におけるシリンダ外部から樹脂ペレットの供給を受ける基部はスクリューのフライトピッチを一定に保ったままスクリュー溝の深さと幅を一定に形成すると共に、
１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面の大きさが減少しないように、かつ、供給部と圧縮部との境界におけるスクリュー溝の広さと深さが最終的に従来のスクリュー形状と一致するように、
前記供給部の基部から供給部の先端に向けてスクリュー溝が徐々に広く浅くなるようにスクリュー溝を形成し、
その先に前記従来のスクリュー形状と同等な圧縮部と計量部とを形成したことを特徴とする射出成形機の計量スクリュー構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の計量スクリュー構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
計量スクリューの供給部全般に亘ってスクリュー溝を深く形成し、圧縮部でスクリュー溝の深さを徐々に浅くして計量部に樹脂を導くようにした射出成形機の計量スクリュー構造が公知である。
【０００３】
従来の射出成形機における計量スクリューの一般的な構成例を図２に示す。スクリューインライン式の射出成形機の場合ではこの計量スクリューが射出プランジャを兼ねる。
【０００４】
図２に示す通り、従来の計量スクリュー構造の場合、供給部Ａではシリンダの樹脂取り入れ口を介して供給される樹脂ペレットの噛み込みをよくする必要上、供給部Ａの全般に亘ってスクリュー溝が深く形成されている。計量作業の進捗状況や計量される樹脂の量によっても異なるが、実際には、計量スクリュー１００に対するシリンダの樹脂取り入れ口の相対位置は概ね図２に示すＸの範囲に収まる。
【０００５】
また、圧縮部Ｂではフライトピッチを一定に保ったままスクリュー溝の深さが徐々に浅くなるように形成されているが、これは計量スクリュー１００の前方に向けて搬送される樹脂を徐々に圧縮して剪断発熱や摩擦発熱によって溶融させるためである。当然、供給部Ａにおけるスクリュー溝の深さと計量部Ｃにおけるスクリュー溝の深さの比を大きくして圧縮率を高めれば剪断発熱量や摩擦発熱量は増加するが、この圧縮比を必要以上に大きくすると発熱量が過剰となって樹脂の分解が生じるといった問題がある。
【０００６】
一般的な成形作業においては、バージンペレットの他に、ランナーや不良成形品等をクラッシャーにかけて粉砕した再生材を成形材料として利用することが多く、樹脂ペレットの大きさも区々で大きなペレットが混入することもあるので、シリンダの樹脂取り入れ口の近傍で発生するブリッジを解消して成形材料の噛み込みをよくする必要上、供給部Ａにおけるスクリュー溝を深く形成することが望まれている。
【０００７】
しかし、計量部Ｃの先端には射出時における樹脂の逆流防止に必要とされるスクリューヘッドを取り付けるための雌ネジを刻設する必要があるため、特に、細い計量スクリューの場合は、計量部Ｃにおけるスクリュー溝の深さを深く設計することが困難である。
【０００８】
また、もし計量部Ｃにおけるスクリュー溝の深さを深くすることが可能な太い計量スクリューであったとしても、計量部Ｃにおけるスクリュー溝の深さを余りに深くしてしまうと、樹脂がスクリューヘッドを通過する際に極端な圧縮力が作用して過剰な剪断発熱効果や摩擦発熱効果が生じることになり、樹脂の分解や樹脂中のガラス繊維の折れ等の問題が発生するので、計量部Ｃにおけるスクリュー溝の深さを深くすること自体好ましくない。
【０００９】
従って、樹脂の噛み込みをよくするために供給部Ａにおけるスクリュー溝を深く形成すると、結果的に、供給部Ａにおけるスクリュー溝の深さと計量部Ｃにおけるスクリュー溝の深さの比、即ち、前述した樹脂の圧縮比が必要以上に大きくなってしまうといった問題が発生し、特に、スクリュー溝の深さがスクリュー径に対して占める割合が相対的に大きくなる小径の計量スクリューの場合では、適度な圧縮比と成形材料の噛み込みに良好な溝深さの２つの条件を同時に達成することが著しく困難となる。
【００１０】
一般に、従来の計量スクリューの設計においては圧縮比の適正化を優先させていたため、供給部Ａでのスクリュー溝の深さが必然的に浅くなり、樹脂ペレットの噛み込み不良に起因するブリッジ等による樹脂の搬送異常や計量時間の不安定化等が問題となっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、樹脂の溶融に適した圧縮比を維持して発熱による樹脂の分解や劣化を防止すると共に、樹脂ペレットの噛み込みを円滑に行って安定した計量作業を行うことのできる射出成形機の計量スクリュー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】
本発明は、計量スクリューの供給部におけるスクリュー溝を該計量スクリューの先端側に向けて幅が狭く深さが深い状態から幅が広く深さが浅い状態に変化する形態としたことを特徴とする構成により前記課題を達成した。
【００１３】
樹脂ペレットの供給を受ける計量スクリューの供給部の基部でスクリュー溝を深く形成しているので樹脂ペレットの噛み込みがよくブリッジの発生が防止される。また、計量スクリューの先端側に向けてスクリュー溝が徐々に広く浅くなるようにスクリュー溝を形成しているので、樹脂の圧縮比を増大させることなく樹脂を搬送することができる。
【００１４】
また、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面の大きさが減少しないように供給部のスクリュー溝を形成することにより、樹脂の圧縮比を増大させずに計量スクリュー先端部のスクリュー溝の深さを浅くして、スクリューヘッドを通過する際の過剰な剪断発熱作用や摩擦発熱作用による樹脂の分解および樹脂中のガラス繊維の折れ等を防止するようにした。
【００１５】
更に、計量スクリューの供給部の基部におけるシリンダ外部から樹脂ペレットの供給を受ける基部はスクリューのフライトピッチを一定に保ったままスクリュー溝を深く一定に形成すると共に、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面の大きさが減少しないように、かつ、供給部と圧縮部との境界におけるスクリュー溝の広さと深さが最終的に従来のスクリュー形状と一致するように、前記供給部の基部から供給部の先端に向けてスクリュー溝が徐々に広く浅くなるようにスクリュー溝を形成することにより、従来使用していた計量スクリュー構造の設計データの主要部、即ち、圧縮部と計量部の形状をそのまま適用できるようにした。
【００１６】
この構造によれば、樹脂ペレットの噛み込みを向上させるための構造および圧縮比の増大を防止するための構造が計量スクリューの供給部のみに限定されるので、圧縮部と計量部の形状設計に関しては従来の計量スクリューのデータをそのまま適用することができ、設計の容易化と製造コストの軽減化が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した一実施形態の計量スクリュー１を全体的に示す図、また、図３乃至図５の各々は図１に示した計量スクリュー１の各部を部分的に拡大して示す図である。
【００１８】
本実施形態の計量スクリュー１は図２に示したような従来の計量スクリュー１００と同様、全体として、供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの各部によって形成され、このうち本実施形態の計量スクリュー１が従来の計量スクリュー１００と相違するのは供給部Ａの部分のみである。
【００１９】
まず、シリンダの樹脂取り入れ口から樹脂ペレットの供給を受ける供給部Ａの基部Ａ１の部分、つまり、図２に示す従来の計量スクリュー１００の区間Ｘに相当するフライトピッチ３〜４個分の所では、計量スクリュー１のフライトピッチＰを従来の計量スクリュー１００と同様に保ったままで、再生材を含む樹脂ペレットを容易に噛み込める程度の大きさに合わせてスクリュー溝の深さｄを図３に示すように従来の計量スクリュー１００に比べて深く形成する。
【００２０】
また、この区間ではスクリュー溝の幅Ｓ自体を従来の計量スクリュー１００に比べて狭く形成するが、これは、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面（図１のハッチング部分Ｅ１）の大きさを従来の計量スクリュー１００の場合と同等にし、計量スクリュー１の１回転に相当する樹脂ペレットの取り込み量や計量スクリュー１の後退量を従来の計量スクリュー１００の場合と同様にするためである。
【００２１】
従って、計量の工程で計量スクリュー１の先端に樹脂が徐々に貯溜されて計量スクリュー１が後退し、シリンダの樹脂取り入れ口と計量スクリュー１との相対位置が変化した場合でも、シリンダの樹脂取り入れ口に臨む部分の計量スクリュー１の形状（図１におけるＡ１の範囲）は常に同じである。しかも、スクリュー溝の深さｄは従来の計量スクリュー１００と比べて深く形成されているので、樹脂ペレットの噛み込みも良好となってブリッジの発生を防ぐことができ、計量スクリュー１の１回転に対する樹脂ペレットの取り込み量も常に一定に保たれ、安定した計量作業を行うことが可能となる。
【００２２】
次に、供給部Ａの基部Ａ１よりも先端側のＡ２の部分、つまり、計量の工程で計量スクリュー１の先端に樹脂が貯溜されて計量スクリュー１が後退してもシリンダの樹脂取り入れ口の位置にまでは後退しない計量部Ａの先端側Ａ２の部分では、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面（図１のハッチング部分Ｅ２）の大きさが減少しないように、かつ、計量スクリュー１のフライトピッチＰを従来の計量スクリュー１００と同様に保ったままで、図４に示すように、供給部Ａと圧縮部Ｂとの境界Ｆに向けてスクリュー溝の幅Ｓが徐々に広くなると共にスクリュー溝の深さｄが徐々に浅くなるようにしてスクリュー溝を形成する。結果的に、供給部Ａの先端側Ａ２の部分ではスクリューの山の幅は先端側に向けて徐々に減少することになる。
【００２３】
ここで、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面（図１のハッチング部分Ｅ２）の大きさが減少しないようにスクリュー溝を形成するのは、圧縮部Ｂに向けて搬送される樹脂が供給部Ａ２部分での搬送過程において必要以上に圧縮されて剪断発熱効果や摩擦発熱効果による分解や劣化が生じるのを防止するためであり、また、フライトピッチＰを従来の計量スクリュー１００と同様に保持するのは、樹脂の搬送状況を従来の計量スクリュー１００と同じにしてスクリュー回転数や背圧等の計量条件をそのまま適用できるようにするためである。
【００２４】
また、特に、剪断発熱効果や摩擦発熱効果による影響を受け易い樹脂、例えば、熱による分解や劣化が生じ易い樹脂や折れ易いガラス繊維を内包した樹脂等を使用するような場合には、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面（図１のハッチング部分Ｅ２）の大きさが供給部Ａ１とＡ２の境界から圧縮部Ｂに向けて徐々に増大するようにスクリュー溝の幅Ｓを徐々に広くし、かつ、スクリュー溝の深さｄが徐々に浅くなるように設計して、圧縮ではなく、むしろ、膨張が生じるようにした方がよい場合もある。
【００２５】
因みに、図１に示した実施形態の場合では、供給部Ａ１とＡ２の境界から供給部Ａ２と圧縮部Ｂの境界Ｆまでの区間でスクリュー溝の幅Ｓをスクリュー径の５０％の８ｍｍから１３ｍｍに変化させ、スクリュー溝の深さｄを４．５ｍｍから３．５ｍｍに変化させているので、１ピッチ分のスクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面の大きさは供給部Ａ２の右端と左端の比で１．５倍に増加し、実質的な体積膨張が生じるようになっている。また、供給部Ａ１におけるスクリュー溝の深さｄは、従来の計量スクリュー１００が３．５ｍｍであるのに対して４．５ｍｍとなっており、最大径４ｍｍまでの再生材の投入に対するブリッジの発生に対処して樹脂ペレットの噛み込みを容易にしている。
【００２６】
更に、図５に示すように、従来使用していた計量スクリュー１００の圧縮部Ｂおよび計量部Ｃの設計データをそのまま利用したいような場合には、計量スクリュー１の供給部Ａと圧縮部Ｂの境界Ｆにおけるスクリュー溝の形状および寸法を、従来使用していた計量スクリュー１００のそれと最終的に一致させるように、供給部Ａ２部分におけるスクリュー溝の形状および寸法を連続的に変化させ、境界Ｆの部分でのスクリュー溝の形状および寸法を従来品のそれに収束させるようにする。この場合、圧縮部Ｂおよび計量部Ｃの設計データに関しては従来の計量スクリュー１００と全く同じものを使用することができる。
【００２７】
つまり、樹脂ペレットの噛み込みの向上および圧縮比の増大を防止するための構造を計量スクリュー１の供給部Ａの部分のみで達成することができるので、圧縮部Ｂと計量部Ｃの形状設計に関しては何ら手を加える必要がなく、従来の計量スクリュー１００のそれをそのまま適用することができるということである。
【００２８】
無論、従来の計量スクリュー１００の設計データにとらわれずに新規の設計作業を行うような場合にはこの限りではなく、樹脂ペレットの噛み込みが容易になる程度に計量スクリュー１の供給部Ａ１の部分でスクリュー溝を深く形成し、供給部Ａ２における樹脂の搬送に際して不必要な剪断発熱作用や摩擦発熱作用が発生しない程度に、スクリューの山と谷およびシリンダの内周面によって形成される間隙の軸方向断面（図１のハッチング部分Ｅ２）の大きさを一定に保つか、もしくは、その軸方向断面が徐々に増大するように供給部Ａ２部分のスクリュー溝の幅Ｓを徐々に広く形成し、それに合わせてスクリュー溝の深さｄを徐々に浅くしていけばよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の計量スクリュー構造によれば、計量過程における過剰な剪断発熱や摩擦発熱による樹脂の分解や劣化が防止され、また、樹脂ペレットの噛み込みも円滑に行われるようになるので、ブリッジの発生や計量所要時間のばらつきも解消されて安定した計量作業が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態の計量スクリューを全体的に示す図である。
【図２】従来の射出成形機における計量スクリュー構造の一般的な例を示す図である。
【図３】図１に示した計量スクリューの供給部の基部を拡大して示す図である。
【図４】図１に示した計量スクリューの供給部の先端側を拡大して示す図である。
【図５】図１に示した計量スクリューの圧宿部および計量部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１  計量スクリュー
Ａ  供給部
Ａ１  供給部の基部
Ａ２  供給部の先端側
Ｂ  圧縮部
Ｃ  計量部
１００  従来の計量スクリュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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