(57)【要約】【課題】スクリュの中間部に侵入した材料微粉を加熱シリンダ外部に排出する。【解決手段】スクリュ２の中間部８の外周面に、スクリュ２前部に形成したらせん状溝６とは逆方向のらせん状突起１３を設け、加熱シリンダ１の後端部に、中間部８の外周面と接するブラシ１１を設ける。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダ（１）と、加熱シリンダ（１）内に挿入され、外周面にらせん状溝（６）が形成された前部と、回転及び軸方向への摺動運動を発生させる駆動部（９）と、前部と駆動部（９）とを接続する中間部（８）とを有するスクリュ（２）と、を有し、スクリュ（２）を回転駆動させることにより金属材料チップを溶融又は半溶融状態にしながら計量し、スクリュ（２）を軸方向に前進させることにより溶融又は半溶融状態の金属材料を金型に注入するように構成されている金属射出成形機の溶融装置において、
前記中間部（８）の外周面に、前記らせん状溝（６）と逆方向のらせん状突起（１３）が設けられていることを特徴とする金属射出成形機の溶融装置。
【請求項２】
前記加熱シリンダ（１）の後端部に、スクリュ（２）の外周面と接するブラシ（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属射出成形機の溶融装置。
【請求項３】
前記加熱シリンダ（１）の後端部下方に、微粉回収ボックス（１２）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の金属射出成形機の溶融装置。
【請求項４】
前記加熱シリンダ（１）の後端部及びブラシ（１１）を覆うカバー（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか記載の金属射出成形機の溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの金属材料を加熱溶融し射出成形する金属射出成形機の溶融装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属射出成形機の溶融装置としては、図３に示すものがある。
この溶融装置は、加熱シリンダ１０１、加熱シリンダ１０１内に回転及び軸方向に摺動自在に挿入されたスクリュ１０２、加熱シリンダ１０１の先端に設けられたノズル１０４、加熱シリンダ１０１の後部に形成された材料供給口１１４に取付けられた材料ホッパ１０３、加熱シリンダ１０１の外周面に取付けられ、加熱シリンダ１０１を加熱可能なヒータ１２０などにより構成されている。
【０００３】
スクリュ１０２には、中央部から先端にかけて外周面にらせん状溝１０６が形成されており、射出した溶湯の逆流を防止する逆流防止装置１０５が先端に取付けられている。また、スクリュ１０２の材料供給口１１４より後方には、支持部１０７と、図示してない駆動装置の駆動によりスクリュ１０２を回転及び軸方向に摺動させるスプラインなどの駆動部１０９と、支持部１０７と駆動部１０９とを接続する中間部１０８と、が設けられている。
【０００４】
次に、動作について説明すると、まず、射出成形の計量工程において、材料ホッパ１０３に投入された材料チップは材料供給口１１４を通ってスクリュ１０２のらせん状溝１０６に落下する。次に、図示してない駆動装置により駆動部１０９を介してスクリュ１０２が回転駆動すると、材料チップはらせん状溝１０６に沿って前方（すなわち、図３中左側）に搬送されながら、加熱ヒータ１２０により加熱された加熱シリンダ１０１に加熱され、溶融又は半溶融状態の溶湯になり、加熱シリンダ１０１の前部の前室１１０に貯留されていく。これに伴いスクリュ１０２が回転しながら後退（すなわ、図３中右方向へ移動）し、前室１１０に所定量の溶湯が貯留された時点でスクリュ１０２の回転が停止され、計量工程が終了する。
【０００５】
次に、射出工程において、駆動装置により駆動部１０９を介してスクリュ１０２を前進（すなわち、図３中左方向へ移動）させると、前室１１０に貯留された溶湯がノズル１０４を通って図示してない金型内のキャビティに注入され充填される。
【０００６】
キャビティに充填された溶湯が冷却、固化する間に、次の計量工程が行われ、金型が開かれて固化した溶湯が成形品として取出された後、金型が再び閉じられて次の射出工程が行われる。
【０００７】
前記計量工程においてスクリュ１０２が回転しながら後退するときに、らせん状溝１０６内に落下した材料チップが加熱シリンダ１０１の後方開口部１１５から排出されないようにするため、支持部１０７と加熱シリンダ１０１との隙間はスクリュ１０２の回転と軸方向への摺動を妨げない最小の値に設定されている。また、支持部１０７は、スクリュ１０２が最も後退した場合でも加熱シリンダ１０１の内面穴から外れないように形成されている。具体的には、支持部１０７の長さはスクリュ１０２の直径の０．５〜１．５倍、中間部１０８の直径は支持部１０７の直径の０．５〜０．９８倍に設定されることが多い。
【０００８】
このように、加熱シリンダ１０１と支持部１０７との隙間を設定することにより、材料チップは隙間を通って後方へ移動することが防止される。しかしながら、これに伴い、材料投入の際に材料チップに付着して加熱シリンダ１０１に投入されたり、材料チップ同士あるいは加熱シリンダ１０１等の壁面との摩擦などにより生じたりした材料チップの破片や磨耗粉などの材料微粉は、前記隙間を通って後方へ移動はするものの、後方開口部１１５から外部に排出されるものは少なく、多くの材料微粉は加熱シリンダ１０１の内周面や中間部１０８に付着し、堆積する。
【０００９】
材料供給口の下方に堆積した堆積物を加熱シリンダ前方に押圧するものとして、加熱シリンダ内面とスクリュの中間部との間に、円筒形状のプランジャリングを挿入し、プランジャリングを前後摺動させて材料供給口の下方に堆積した樹脂を前方に押圧するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、スクリュのらせん状溝側から駆動部側に樹脂が逆流することを防止する機構として、前記図３に示した溶融装置の中間部に相当する部位の外径をスクリュ前部のらせん状溝の谷径と一致させ、前記図３に示した溶融装置の支持部に相当する部位に加熱シリンダの内径と同一外径の環状体を固定したものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−７７２８８号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−２８１７３９号公報（第３−４頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金属射出成形機の溶融装置では以下のような課題を有する。
すなわち、図３に示されるものでは、支持部１０７と加熱シリンダ１０１との間に隙間があり、また、スクリュ１０２が自重により下がるため、支持部１０７の下側と加熱シリンダ１０１の下側とが接しながら回転する。すなわち、スクリュ１０２は加熱シリンダ１０１に対し偏心して回転することになるため、加熱シリンダ１０１の内周面や中間部１０８に付着し堆積した材料微粉が圧縮されてさらに堆積し、強固な付着物に成長する可能性がある。このような付着物は、スクリュ１０２の回転や軸方向摺動を阻害するようになり、安定した計量動作及び射出動作を行うことが困難になる。
【００１３】
特に、金属射出成形機においては、材料微粉が圧縮された強固な付着物が加熱シリンダ１０１やスクリュ１０２の表面に凝着し、自材や相手材を損傷させる場合すらあるので、材料微粉を加熱シリンダ１０１の後方開口部１１５から外部に円滑に排出させることが必要となる。
【００１４】
また、前記特許文献１に示されるものも、プランジャリングと加熱シリンダの外周面との隙間を通って後方に侵入する材料微粉を除去する構成は開示されていない。
【００１５】
さらには、前記特許文献２に示されるものも、支持部に相当する部位と加熱シリンダとの隙間を通って、中間部に相当する部位に侵入する材料微粉を除去する構成は開示されていない。
本発明は、このような課題を解決するためのものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、スクリュの中間部にスクリュ前部のらせん状溝とは逆方向のらせん状突起を設け、加熱シリンダの後端部にスクリュの外周面と接するブラシを取付けることにより、材料微粉を加熱シリンダの後方開口部から外部に円滑に排出させることができる射出成形機の溶融装置を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明のうちで請求項１記載の発明は、加熱シリンダ（１）と、加熱シリンダ（１）内に挿入され、外周面にらせん状溝（６）が形成された前部と、回転及び軸方向への摺動運動を発生させる駆動部（９）と、前部と駆動部（９）とを接続する中間部（８）とを有するスクリュ（２）と、を有し、スクリュ（２）を回転駆動させることにより金属材料チップを溶融又は半溶融状態にしながら計量し、スクリュ（２）を軸方向に前進させることにより溶融又は半溶融状態の金属材料を金型に注入するように構成されている金属射出成形機の溶融装置において、
前記中間部（８）の外周面に、前記らせん状溝（６）と逆方向のらせん状突起（１３）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、前記加熱シリンダ（１）の後端部に、スクリュ（２）の外周面と接するブラシ（１１）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のうちで請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記加熱シリンダ（１）の後端部下方に、微粉回収ボックス（１２）が設けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のうちで請求項４記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか記載の発明において、前記加熱シリンダ（１）の後端部及びブラシ（１１）を覆うカバー（１６）が設けられていることを特徴とするものである。
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１に本発明の第１の実施の形態による金属射出成形機の溶融装置を、図２に図１のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。
【００２２】
溶融装置は、加熱シリンダ１、加熱シリンダ１内に回転及び軸方向に摺動自在に挿入されたスクリュ２、加熱シリンダ１の先端に設けられたノズル４、加熱シリンダ１の後方に形成された材料供給口１４に取付けられ、加熱シリンダ１内に金属材料チップを供給可能な材料ホッパ３、加熱シリンダ１の外周面に取付けられ、加熱シリンダ１を加熱可能なヒータ２０などにより構成されている。
【００２３】
スクリュ２には、中央部から先端にかけて外周面にらせん状溝６が形成されており、射出した溶湯の逆流を防止する逆流防止装置５が先端に取付けられている。また、スクリュ２の材料供給口１４直下より後方（すなわち、図１中右側）には、支持部７と、図示してない駆動装置の駆動によりスクリュ２を回転及び軸方向に摺動させるスプラインなどの駆動部９と、支持部７と駆動部９とを接続する中間部８と、が設けられている。中間部８の外周面には、らせん状溝６とは逆方向のらせん状突起１３が形成されている。
【００２４】
支持部７と加熱シリンダ１との隙間は、加熱シリンダ１の内径の１／１０００〜５／１０００に設定されており、支持部７は、スクリュ２が最も後退した場合でも加熱シリンダ１の内面穴から外れない位置に形成されている。また、支持部７の長さはスクリュ２の直径の０．５〜１．０倍に設定されている。
【００２５】
らせん状突起１３を含めた中間部８の最大径は支持部７の直径の０．９〜０．９８倍に設定されており、らせん状突起１３の幅は２〜５ｍｍ、高さは、１〜５ｍｍ、隣り合う突起１３の間隔は中間部８の直径の０．５〜１．０倍が好適である。
【００２６】
加熱シリンダ１の後端部外側には、後方開口部１５の全周に渡って円周方向に所定間隔をあけて中間部８の外周面に接するブラシ１１が設けられており、後方開口部１５及びブラシ１１の周囲には、カバー１６が取付けられている。後方開口部１５の下方には、カバー１６との間に隙間を設けた位置に微粉回収ボックス１２が取付けられている。
【００２７】
次に、動作について説明すると、まず、射出成形の計量工程において、材料ホッパ３に投入された金属材料チップは材料供給口１４を通ってスクリュ２のらせん状溝６上に落下する。次に、図示してない駆動装置により駆動部９を介してスクリュ２が回転駆動すると、金属材料チップはらせん状溝６に沿って前方（すなわち、図１中左側）に搬送されながら、加熱ヒータ２０により加熱された加熱シリンダ１に加熱され、溶融又は半溶融状態の溶湯になり、加熱シリンダ１の前部の前室１０に貯留されていく。これに伴い、スクリュ２が回転しながら後退（すなわち図１中右方向へ移動）し、前室１０に所定量の溶湯が貯留された時点でスクリュ２の回転が停止され、計量工程が終了する。
【００２８】
次に、射出工程において、駆動装置により駆動部９を介してスクリュ２を前進（すなわち、図１中左方向へ移動）させると、前室１０に貯留された溶湯がノズル４を通って図示してない金型内のキャビティに注入され充填される。
【００２９】
キャビティに充填された溶湯が冷却、固化する間に、次の計量工程が行われ、金型が開かれて固化した溶湯が成形品として取出された後、金型が再び閉じられて次の射出工程が行われる。
【００３０】
前記計量工程において、支持部７と加熱シリンダ１との隙間が前記値に設定されているため、スクリュ２が回転しながら後退する際にスクリュ２の回転と軸方向の摺動が妨げられることがない。また、スクリュ２が最も後退した場合でも、支持部７が加熱シリンダ１の内面穴から外れることがないため、らせん状溝６内に落下した金属材料チップが後方開口部１５からこぼれ出ることがない。さらには、支持部７の長さが前記値に設定されているので、スクリュ２が回転及び軸方向に摺動するときの抵抗は小さい。
【００３１】
前記両工程中、金属材料チップに付着して加熱シリンダ１内に投入されたり、金属材料チップ同士あるいは加熱シリンダ１等の壁面との摩擦などにより生じたりした金属材料チップの破片や磨耗粉などの材料微粉が、スクリュ２の支持部７を超えて中間部８に侵入する場合がある。この場合、材料微粉が加熱シリンダ１内面に付着しても、スクリュ２が回転するときにらせん状突起１３に掻き取られて後方に送られ、後方開口部１５から微粉回収ボックス１２内に落下し回収される。また、中間部８の外周面に付着した場合は、スクリュ２が後退し、中間部８が後方開口部１５から後方に突出する際にブラシ１１に掻き取られ、微粉回収ボックス１２内に落下し回収される。これにより、中間部８に多量の材料微粉が堆積することがないので、スクリュ２の回転及び軸方向への摺動を阻害することがない。
【００３２】
また、後方開口部１５及びブラシ１１の周囲にカバー１６が設けられているため、ブラシ１に掻き取られた材料微粉が周囲に散逸することがないとともに、周囲から異物が混入することもない。さらに、カバー１６と微粉回収ボックス１２との間に隙間が設けられているので、微粉回収ボックス１２内に回収された材料微粉がこもって粉塵爆発を起こす危険もない。
【００３３】
なお、一定の成形作業毎、例えば、５千ショットごとあるいは１万ショットごとにスクリュ２を後退限（最も後退した位置）まで後退させるようにすれば、中間部８に付着した材料微粉を容易に除去することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、スクリュの中間部に前部とは逆方向のらせん状突起を設けたことにより、スクリュの中間部に侵入し、加熱シリンダ内周面に付着した材料微粉を、スクリュが回転する際にらせん状突起で掻き取りながら加熱シリンダ後方に送り、外部に排出することができる。
【００３５】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、加熱シリンダの後端部にブラシを設けたことにより、スクリュの中間部に侵入し、中間部の外周面に付着した材料微粉を、スクリュの後退時にブラシで掻き取り外部に排出することができる。
【００３６】
また、これにより、中間部に多量の材料微粉が堆積することがないので、スクリュの回転及び軸方向への摺動を阻害することがなく、安定した計量及び射出動作を維持することができる。
【００３７】
また、微細の材料微粉を外部に円滑に排出することができるので、材料微粉が圧縮された強固な付着物が加熱シリンダやスクリュの表面に凝着して自材や相手材を損傷させることを防止することができる。
【００３８】
また、本発明のうちで請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、加熱シリンダ後端部下方に微粉回収ボックスを取付けたことにより、らせん状突起やブラシにより加熱シリンダ内周面や中間部外周面から掻き取り外部に排出された材料微分を回収することができる。
【００３９】
また、本発明のうちで請求項４記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか記載の発明において、加熱シリンダ後端部及びブラシを覆うカバーを設けたことにより、外部に排出された材料微粉が周囲に散逸することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の溶融装置の側断面図である。
【図２】図１のＡ―Ａ断面図である。
【図３】従来の溶融装置の側断面図である。
【符号の説明】
１　加熱シリンダ
２　スクリュ
６　らせん状溝
８　中間部
９　駆動部
１１　ブラシ
１２　微粉回収ボックス
１３　らせん状突起
１６　カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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