(57)【要約】【課題】  小物品または超小物品であっても高精度で高品質な成形を容易に行うことを可能とする。【解決手段】  可塑化シリンダ１０１内部の原料を圧送するメーンスクリュー１０２に原料の一部または全部を貯留しておく原料貯留孔１０２ａを穿設するとともに、その原料貯留孔１０２ａの内部に蓄えられた原料を吐出させる射出用ロッド１０６を軸方向に往復移動自在に配置し、メーンスクリュー１０２の原料貯留孔１０２ａを小径に形成することによって原料を少量単位で蓄えることを可能とし、その原料貯留孔１０２ａ内の少量の原料を射出用ロッド１０６により押し出して射出することにより、成形すべき小物品または超小物品に見合った少量または極めて少量単位の原料を安定的に射出させるように構成したもの。【選択図】     図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑化シリンダの内部に供給された原料を当該可塑化シリンダ内に回転可能に配置されたメーンスクリューの回転駆動により圧送して射出させる構成を備えたものであって、
前記メーンスクリューの少なくとも原料圧送方向の前端面に開口するように穿設され、当該メーンスクリューにより圧送された原料の一部または全部を貯留しておくように形成された原料貯留孔と、
その原料貯留孔の内部に軸方向に往復移動可能に配置され、前記原料貯留孔の内部に蓄えられた原料を吐出させるように駆動される射出用ロッドと、
を備えていることを特徴とするマイクロ成形機用特殊射出ユニット。
【請求項２】
前記メーンスクリューは、前記可塑化シリンダの中心軸回りに回転可能かつ軸方向に移動不可能に装着されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ成形機用特殊射出ユニット。
【請求項３】
前記射出用ロッドは、当該射出用ロッドの少なくとも原料吐出方向の前端部分が前記原料貯留孔の内周壁面に対して気密的に移動するように装着されたピストン部と、
そのピストン部から原料吐出方向の後方側に向かって延出する連接棒と、
を有していることを特徴とする請求項１記載のマイクロ成形機用特殊射出ユニット。
【請求項４】
前記原料貯留孔には、前記ピストン部が往復移動する範囲を含む部位に当該ピストン部を気密的に滑動自在となるように収容するピストンシリンダが装着されていることを特徴とする請求項３記載のマイクロ成形機用特殊射出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出または押出等の各種成形機に用いられるマイクロ成形機用特殊射出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出や押出等に用いられる各種成形機には、例えば図６に示されているような射出ユニットが用いられている。その射出ユニットでは、ホッパＨ内に蓄えられたペレット状、錠剤状または顆粒状等の各種形状に形成された流動性熱可塑性の固形原料Ｒが、前記ホッパＨの下端に設けられた原料供給口Ｈａから可塑化シリンダーＤＳ内のフィードゾーンＦＡに供給され、そのフィードゾーンＦＡに供給された原料Ｒが、上記可塑化シリンダーＤＳ内に配置されたメーンスクリューＭＳの回転圧送作用によって、上記フィードゾーンＦＡからコンプレッションゾーンＣＡさらにはメータリングゾーンＭＡに向かって順次押し込まれていくように構成されている（例えば、下記の非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような射出ユニットを用いて小物品の成形を行う場合には、出来るだけ小径のメーンスクリューを用いることが好ましい。成形すべき小物品に見合った少量単位の原料を吐出させることが成形の精度や品質を高める上で好ましいからであり、大径のメーンスクリューを用いると、一度に多量の原料を吐出することとなって、その分、成形品を多数個取りせざるを得なくなり、各々の成形品どうしの間で成形精度や品質にバラツキを生じてしまうからである。
【０００４】
このように小物品または超小物品の成形にあたって小径のメーンスクリューを用いることが好ましいのであることは周知のことではあるが、強度維持の観点からしてメーンスクリューの小径化には自ずと限度がある。例えば原料として広く採用されている直径３ｍｍの標準のペレット状原料を用いた場合、そのペレット状原料を受け入れる空間を形成しつつメーンスクリューの強度、特にネジリ剛性を安全に確保するためには、当該メーンスクリューの外径を例えば１４ｍｍ以上の大径に設計する必要がある。
【０００５】
すなわち、従来の射出ユニットの構造では、小物品の成形にあたっても比較的大きな外径を有するメーンスクリューを用いざるを得ず、そのため成形品を多数個取りしているのが現状である。その結果、多数個取りした小物成形品の多くのものに成形精度や品質上の不良が発生しており、極めて小さな超小物品の成形に至っては成形が不可能になってしまうこともある。このような問題に対して、ペレット状原料を小径化することも考えられるが、その場合には原料を再加熱する必要が生じ、当該加熱による影響によって成形品の物性が劣化してしてしまい品質の不良を招来するおそれがある。
【０００６】
【非特許文献１】「プラスチックス」２００２．２月号、ｐｐ３０、図２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、小物品または超小物品であっても高精度な成形を容易に行うことができるようにしたマイクロ成形機用特殊射出ユニット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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の請求項１にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットでは、可塑化シリンダの内部に供給された原料を当該可塑化シリンダ内に回転可能に配置されたメーンスクリューの回転駆動により圧送して射出させる構成を備えたものであって、前記メーンスクリューの少なくとも原料圧送方向の前端面に開口するように穿設され、当該メーンスクリューにより圧送された原料の一部または全部を貯留しておくように形成された原料貯留孔と、その原料貯留孔の内部に軸方向に往復移動可能に配置され、前記原料貯留孔の内部に蓄えられた原料を吐出させるように駆動される射出用ロッドとを備えている。
【０００９】
このような構成を有する本発明の請求項１にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットによれば、大径のメーンスクリューを用いた場合でも、当該メーンスクリューに設けられた原料貯留孔を小径に形成しておくことによって、その小径の原料貯留孔内に溶融原料を少量単位で蓄えることが可能となる。そして、その原料貯留孔内に少量単位だけ蓄えられた溶融原料を射出用ロッドにより押し出して吐出させることによって、成形すべき小物品または超小物品に見合った少量単位または極めて少量単位の原料が安定的に射出されるようになっている。
【００１０】
また、本発明の請求項２にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットでは、上記請求項１におけるメーンスクリューが、可塑化シリンダの中心軸回りに回転可能かつ軸方向に移動不可能に装着されている。
【００１１】
このような構成を有する請求項２にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットによれば、メーンスクリューを軸方向に移動不可能に固定した状態で当該メーンスクリューを回転駆動されることにより、そのメーンスクリューの前端部分に押し込まれて前方側に蓄えられた溶融原材料が、当該メーンスクリューに設けられた原料貯留孔の内部空間に圧入されていく。そして、その状態から射出用ロッドを前方側に前進させることによって、原料貯留孔内の溶融原料が少量単位で射出されるようになっている。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットでは、上記請求項１における射出用ロッドが、当該射出用ロッドの少なくとも原料吐出方向の前端部分において原料貯留孔の内周壁面に対して気密的に移動するように装着されたピストン部と、そのピストン部から原料吐出方向の後方側に向かって延出する連接棒とを有している。さらにまた、本発明の請求項４にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットでは、上記請求項３における原料貯留孔に、ピストン部が往復移動する範囲を含む部位に当該ピストン部を気密的に滑動自在となるように収容するピストンシリンダが装着されている。
【００１３】
このような構成を有する請求項３または請求項４にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットによれば、射出用ロッドに設けられたピストン部またはそのピストン部を滑動自在に収容するピストンシリンダの気密作用によって溶融原料の射出が無駄なく高精度に行われるようになっている。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように本発明にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットは、中空状の可塑化シリンダの内部で回転駆動されることにより原料を圧送するメーンスクリューに原料の一部または全部を貯留しておく原料貯留孔を穿設するとともに、その原料貯留孔の内部に蓄えられた原料を吐出させる射出用ロッドを軸方向に往復移動自在に配置し、メーンスクリューの原料貯留孔を小径に形成することによって原料を少量単位で蓄えることを可能とし、その原料貯留孔内の少量の原料を射出用ロッドにより押し出して射出することにより、成形すべき小物品または超小物品に見合った少量または極めて少量単位の原料を安定的に射出させるように構成したものであるから、小物品または超小物品であっても高精度で高品質な成形を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットを用いた射出成形機の概要を説明しておくと、例えば図５に示されている竪（縦）型の射出成形機は、流動性熱可塑性を有する固形の原料をメーンスクリューの回転駆動作用により圧送して射出を行う可塑化部１０を備えており、その可塑化部１０には、ペレット状、錠剤、顆粒のいずれかの形態からなる原料を供給する定量フィーダ機構２０が付設されている。
【００１６】
上記定量フィーダ機構２０は、中空状のケーシング部材からなるフィードシリンダ２０１の上方側にクッションホッパー２０２が配置されたものであって、上記フィードシリンダ２０１の後端部分には、可変速可能の減速機構付きの動力駆動源（図示省略）が取り付けられている。そして、その動力駆動源に対して片持ち状に連結されたフィードスクリュー（図示省略）が回転駆動されることによって上述したクッションホッパー２０２内に蓄えられた原料が当該クッションホッパー２０２の下部に設けられた原料投下口を通して前記可塑化部１０の可塑化シリンダー内に定量ずつ閉鎖的に供給されるようになっている。その可塑化シリンダー内に供給された原料は、当該可塑化シリンダー内で加熱されて溶融され、その溶融原料が前記可塑化部１０の前方側に配置された金型装置３０に対して射出される構成になされている。
【００１７】
上述した定量フィーダ機構２０による可塑化部１０への原料供給は、操作盤ボックス２０４に設けられた各種スイッチ類の操作によって微調整可能となっており、前記可塑化部１０における１ショットにて成形される成形品に対応した定量の原料が間欠的に供給されるように構成されている。
【００１８】
一方、上述した可塑化部１０は、例えば図１に示されているような長尺中空状の可塑化シリンダ１０１を備えており、その可塑化シリンダ１０１の内部を軸方向に貫通形成された直径２０ｍｍの長尺状空間内には、前述した原料を図示左方向に圧送するメーンスクリュー１０２が、前記可塑化シリンダ１０１の中心軸に沿って回転可能な状態にて挿通されている。このメーンスクリュー１０２には、長手方向の大半の部位に原料圧送用の圧送スクリュー部１０２ｎが形成されており、その圧送スクリュー部１０２ｎの送り作用によって前記可塑化シリンダ１０１の内部に供給された原料が図１の左方向に向かって圧送されるように構成されている。
【００１９】
さらに、その圧送スクリュー部１０２ｎの原料圧送方向（図１の左方向）の前方側には、特に図３に示されているように、原料圧送方向に沿ってミキシング部１０２ｍおよび逆止リード部１０２ｓが設けられている。このうちのミキシング部１０２ｍは、原料圧送方向に適宜の間隔をあけて二箇所設けられているとともに、各部が図４に示されているような横断面略歯車状をなすように形成されており、それら二箇所のミキシング部１０２ｍ，１０２ｍどうしの間の空間部分で、前記圧送スクリュー部１０２ｎにより送られてきた溶融原料が攪拌・混練され、それにより原料が均質な分布状態および均質な温度状態におかれるようになっている。
【００２０】
さらにまた、上述した逆止リード部１０２ｓは、前記ミキシング部１０２ｍより原料圧送方向（図１の左方向）の前方側に配置されており、特殊ピッチの渦巻き形状をなすように構成されていることによって、射出される溶融原料の逆流を防止する機能を備えている。
【００２１】
また、上記可塑化シリンダ１０１の前端部分、すなわち前記メーンスクリュー１０２による原料圧送方向（図１の左方向）の前端位置に相当する開口部には吐出ノズル１０３が取り付けられており、この吐出ノズル１０３の内部に略尖塔状をなすように形成された吐出通路１０３ａを通して溶融原料の射出が行われるようになっている。
【００２２】
上記メーンスクリュー１０２の原料圧送方向（図１の左方向）の後端部分（図１の右端部分）は、前記可塑化シリンダ１０１の同じく後端位置に取り付けられたラジアル・スラスト軸受部１０４によって片持ち状に回転自在に支持されている。このラジアル・スラスト軸受部１０４によって、前記メーンスクリュー１０２は、上述したように可塑化シリンダ１０１の内部において回転可能に配置されているが、軸方向（図１の左右方向）には移動不可能な固定状態になされている。
【００２３】
このメーンスクリュー１０２の原料圧送方向（図１の左方向）の後端部分（図１の右端部分）は、前記ラジアル・スラスト軸受部１０４からさらに外方に向かって露出するように突出しており、その突出部分に駆動プーリ１０５が取り付けられている。この駆動プーリ１０５には、図示を省略した駆動源からの回転駆動が例えば駆動ベルトを介して伝達されるように構成されており、その駆動源から駆動プーリ１０５を介して伝達される回転駆動力によって前記メーンスクリュー１０２が可塑化シリンダ１０１の内部で中心軸回りに適宜に回転駆動されるようになっている。
【００２４】
ここで、上述したメーンスクリュー１０２には、当該メーンスクリュー１０２の中心軸に沿って細長状の原料貯留孔１０２ａが貫通するように形成されている。この原料貯留孔１０２ａは、例えば内径７．５ｍｍの長尺状貫通孔から形成されているが、この長尺状貫通孔からなる原料貯留孔１０２ａの前端側開口部分、すなわち前記メーンスクリュー１０２による原料圧送方向（図１の左方向）の前端位置に相当する図１左端側の開口部分は、内径９ｍｍの拡径孔をなすように形成されており、その拡径孔内にピストンシリンダ１０２ｂが軸方向に挿通するようにして取り付けられている。
【００２５】
このピストンシリンダ１０２ｂは、特に図２に示されているように、前記原料貯留孔１０２ａの前端側開口から軸方向に沿って適宜に長さを有するように形成された外径９．０ｍｍの中空管部材から形成されており、そのピストンシリンダ１０２ｂが備えている内径５ｍｍのシリンダ空間内に、射出用ロッド１０６のピストン部１０６ａが気密的に往復移動可能となるように装着されている。
【００２６】
この射出用ロッド１０６は、上述した原料貯留孔１０２ａ内に蓄えられた溶融原料を吐出させるための部材であって、当該射出用ロッド１０６の前端部分（図１の左端部分）が上述した大径のピストン部１０６ａに形成されているとともに、そのピストン部１０６ａの後端面（図１の右端面）からは、小径の連接棒１０６ｂが後方（図１の右方）に向かって延出している。このとき上記ピストン部１０６ａは、上述したようにピストンシリンダ１０２ｂの内周壁面に対して気密的に滑動可能となるように装着されており、当該ピストン部１０６ａの外径が、前記ピストンシリンダ１０２ｂの内径と同様に直径５ｍｍに形成されているのに対して、前記連接棒１０６ｂの外径は例えば４．５ｍｍの小径をなすように形成されている。
【００２７】
上記連接棒１０６ｂの後端部分には、図示を省略した適宜の押圧駆動手段が付設されており、その押圧駆動手段による強制的な駆動作用によって射出用ロッド１０６の全体が軸方向に例えば３０ｍｍにわたって往復移動される構成になされていて、前記連接棒１０６ｂを介してピストン部１０６ａが前方側（図１の右方側）に向かって強制移動させられることにより、前記原料貯留孔１０２ａのピストンシリンダ１０２ｂ内に蓄えられた溶融原料が吐出ノズル１０３を通して外方に射出されるようになっている。
【００２８】
このような構成を有する本実施形態にかかるマイクロ成形機用特殊射出ユニットによれば、軸方向に移動不可能に固定されたメーンスクリュー１０２を回転駆動させることによって、当該メーンスクリュー１０２の前端部分に溶融原材料が押し込まれていき、そこに蓄えられた溶融原材料の一部または全部が前記メーンスクリュー１０２に設けられた原料貯留孔１０２ａの内部空間に圧入されていく。そして、その状態から射出用ロッド１０６のピストン部１０６ａを前方側に前進させることによって溶融原料の射出が行われることとなる。
【００２９】
したがって、大径のメーンスクリュー１０２を用いた場合であっても、そのメーンスクリュー１０２に設けられた原料貯留孔１０２ａを小径に形成しておくことにより、当該小径の原料貯留孔１０２ａ内に溶融原料を少量単位で蓄えることを可能となる。そして、その原料貯留孔１０２ａ内に少量単位だけ蓄えられた溶融原料を、上述したように射出用ロッド１０６のピストン部１０６ａにより押し出して射出することによって、成形すべき小物品または超小物品に見合った少量単位または極めて少量単位の原料が安定的に吐出されるようになっている。
【００３０】
このとき特に本実施形態における射出用ロッド１０６は、その原料射出方向の前端部分が前記原料貯留孔１０２ａの内周壁面に対して気密的に装着されたピストン部１０６ａに形成されているとともに、原料貯留孔１０２ａに、上記ピストン部１０６ａが往復移動する範囲を含む部位に当該ピストン部１０６ａを滑動自在に収容するピストンシリンダ１０２ｂが取り付けられていることから、射出用ロッド１０６に設けられたピストン部１０６ａ、およびそのピストン部１０６ａを滑動自在に収容するピストンシリンダ１０２ｂの気密作用によって溶融原料の射出が無駄なく高精度に行われるようになっている。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００３２】
例えば上述した実施形態では、原料貯留孔１０２ａが可塑化シリンダ１０１を貫通するように形成されているが、原料貯留孔１０２ａの一端を閉塞するように形成することも可能である。
【００３３】
また上述した実施形態は、竪（縦）型の射出成形機に対して本発明を適用したものであるが、本発明はこれに限定されることはなく、横型すなわち一般の標準型射出成形機に対しても同様に適用することができる。さらには射出成形機以外の押出機等の他の多種多様な成形機に対しても本発明は同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態における射出成形ユニットの構成を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に示された射出成形ユニットの前端部分における発明の要部を拡大して表した縦断面説明図である。
【図３】図１に示された射出成形ユニットに用いられているメーンスクリューの前端部分の構造を表した部分拡大側面説明図である。
【図４】ミキシング部の形状を表した断面説明図である。
【図５】本発明を適用する竪（縦）型射出成形機の一例の全体構成を表した側面説明図である。
【図６】一般の射出成形ユニットの概略構造を示した縦断面説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  可塑化部
２０  定量フィーダ機構
３０  金型装置
１０１  可塑化シリンダ
１０２  メーンスクリュー
１０２ａ  原料貯留孔
１０２ｂ  ピストンシリンダ
１０２ｎ  圧送スクリュー部
１０２ｍ  ミキシング部
１０２ｓ  逆止リード部
１０３  吐出ノズル
１０４  ラジアル・スラスト軸受部
１０５  駆動プーリ
１０６  射出用ロッド１０６
１０６ａ  ピストン部
１０６ｂ  連接棒
【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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【図６】
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