(57)【要約】【課題】起動時にバレル、スクリュー、さらにはバレル内部の材料等を加熱する時間を短縮できる射出成形機を提供する。【解決手段】この射出成形機１０は、バレル３１と、バレル３１を加熱するヒータ４０と、バレル３１に収容されるスクリュー３５と、スクリュー３５に接続されるスクリュー駆動軸４７と、スクリュー駆動軸４７を駆動する射出駆動部３２と、スクリュー３５を回転させるスクリュー回転機構３３と、スクリュー接続部５０などを備えている。スクリュー接続部５０は、射出成形機１０の起動時などにおいてスクリュー３５からスクリュー駆動軸４７に熱が伝わることを抑制する断熱手段を備えている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルと、
前記バレルに設けられ該バレル内部の材料を加熱するヒータと、
前記バレルに収容されるスクリューと、
前記スクリューに接続されるスクリュー駆動軸と、
前記スクリュー駆動軸を軸線方向に駆動する射出駆動部と、
前記スクリュー駆動軸を回転させるスクリュー回転機構と、
前記ヒータの熱が前記スクリューから前記スクリュー駆動軸に伝わることを抑制する断熱手段と、
を具備したことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記断熱手段は、前記スクリューと前記スクリュー駆動軸とをつなぐスクリュー接続部に設けられた断熱部材であ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３】
前記断熱手段は、射出成形機の起動時に前記スクリューとスクリュー駆動軸とを切離すことの可能なロック・アンロック式のスクリュー接続部と、該スクリュー接続部がアンロック状態にあるとき前記スクリュー駆動軸を前記スクリューから離す方向に移動させる駆動源を具備す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４】
バレルに設けられたヒータと、
前記バレルに挿入するスクリューに接続されるスクリュー駆動軸と、
前記スクリュー駆動軸を軸線方向に駆動する駆動源と、
前記スクリューを回転させるスクリュー回転機構と、
を具備した射出成形機、の起動時に、
前記スクリュー駆動軸を前記スクリューから切離しかつ前記スクリュー駆動軸を前記駆動源によって後退させた状態で、前記ヒータによって前記バレルを加熱することを特徴とする射出成形機の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂やゴム、金属あるいは木質材料等の射出成形を行う射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バレルの内部に挿入されたスクリューによって樹脂等の材料の計量および射出を行なう射出成形機において、バレル内部の材料は、バレルの外面に設けたヒータによる加熱と、スクリューの回転による剪断力とによって溶融される。そのため、バレルおよびスクリューが十分に加熱されていない状態で材料を計量しようとすると、スクリューに作用する剪断力が大きくなり、場合によってはスクリューチップやスクリュー自身が破断することがあった。このようなことは、バレル内に材料を残したまま運転を終了（当然ヒータもオフ）した場合のように、バレル内部で材料が固化しているようなときだけでなく、バレル内に材料が残っていない場合にも起こりうる。
【０００３】
このように「スクリューおよびバレルが十分に加熱されていない状態でスクリューの回転を行なおうとすること」を、以下に「冷間起動」と称す。
従って、ヒータが設定温度に達した後でも、所定の時間が経過しないとスクリューを回転できないようにする冷間起動防止装置を備えた射出成形機も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷間起動防止装置では、ヒータが所定の設定温度に達してからも、かなりの長時間（例えば２０分〜３０分）スクリューを回転させることができないようになっている。それは、ヒータによってバレルやスクリューに与える熱量が、スクリューを介して外部へ逃げてしまうために、ヒータが設定温度に達しても、スクリューとバレル（特に内部）および材料はまだ十分に加熱されていないことがあるためであることがわかった。
【０００５】
従ってこの発明の目的は、バレル、スクリュー、さらにバレル内の材料等を短時間に効率良く加熱することのできる射出成形機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の射出成形機は、バレルと、前記バレルに設けられ該バレル内部の材料を加熱するヒータと、前記バレルに収容されるスクリューと、前記スクリューに接続されるスクリュー駆動軸と、前記スクリュー駆動軸を軸線方向に駆動する射出駆動部と、前記スクリュー駆動軸を回転させるスクリュー回転機構と、前記ヒータの熱が前記スクリューから前記スクリュー駆動軸に伝わることを抑制する断熱手段とを具備している。
【０００７】
前記断熱手段は、例えば、前記スクリューと前記スクリュー駆動軸とをつなぐスクリュー接続部に設けられた断熱部材である。あるいは前記断熱手段は、射出成形機の起動時に前記スクリューとスクリュー駆動軸とを切離すことの可能なロック・アンロック式のスクリュー接続部と、該スクリュー接続部がアンロック状態にあるとき前記スクリュー駆動軸を前記スクリューから離す方向に移動させる駆動源によって構成される。
【０００８】
本発明の射出成形機の起動方法は、バレルに設けられたヒータと、前記バレルに挿入するスクリューに接続されるスクリュー駆動軸と、前記スクリュー駆動軸を軸線方向に駆動する駆動源と、前記スクリューを回転させるスクリュー回転機構とを具備した射出成形機、の起動時に、前記スクリュー駆動軸を前記スクリューから切離しかつ前記スクリュー駆動軸を前記駆動源によって後退させた状態で、前記ヒータによって前記バレルを加熱する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１の実施形態について図１から図３を参照して説明する。
図１に示す射出成形機１０は、図１中の右側に位置する射出装置１１と、左側に位置する型締装置１２（一部のみ図示する）を備えている。
【００１０】
型締装置１２は、固定ダイプレート１５と、可動ダイプレート１６と、タイバー１７と、可動ダイプレート１６をタイバー１７に沿って移動させるダイプレート駆動機構（図示しない）などを備えている。固定ダイプレート１５に固定側金型２０が取付けられ、可動ダイプレート１６に移動側金型２１が取付けられている。
【００１１】
射出装置１１はベースフレーム２５上に設けられており、ガイドレール２６に沿って、射出成形機１０の前後方向（図１に矢印Ｘで示す方向）に移動することができるようになっている。
【００１２】
射出装置１１は、枠構造体３０と、枠構造体３０に設けられたバレル３１と、射出駆動部３２と、スクリュー回転機構３３と、バレル３１に挿入されたスクリュー３５などを含んでいる。バレル３１の先端に設けられたノズル３６は、固定側金型２０の材料注入口２０ａに対向している。
【００１３】
射出駆動部３２は、スクリュー３５を軸線方向に駆動するための駆動源としてのアクチュエータ３７を備えている。アクチュエータ３７の一例は油圧シリンダであるが、油圧シリンダの代りに電動モータとボールねじ機構が使われてもよいし、リニアモータが使われてもよい。バレル３１には、バレル３１の内部の材料を加熱するためのヒータ４０が設けられている。
【００１４】
射出駆動部３２の出力軸４１に、連結機構４６を介してスクリュー駆動軸４７の後端部が接続されている。連結機構４６に設けられたベアリング４８は、出力軸４１とスクリュー駆動軸４７との相対回転を許容する。このため、スクリュー駆動軸４７の回転は出力軸４１に伝わらない。
【００１５】
スクリュー駆動軸４７の前端部は、スクリュー接続部５０を介してスクリュー３５の後端部３５ａに接続されている。バレル３１の基部付近に、材料（例えば熱可塑性樹脂のペレット）を供給するホッパ５１が設けられている。
【００１６】
スクリュー回転機構３３は、スクリュー駆動軸４７に嵌合するスリーブ部材５５と、スリーブ部材５５を回転させるモータ５６と、スリーブ部材５５を回転自在に支持するベアリング５７などを含んでいる。
【００１７】
スクリュー駆動軸４７に、スプラインあるいはキー部材などを用いた回り止め部６０が形成されている。回り止め部６０に前記スリーブ部材５５が嵌合している。このためスクリュー駆動軸４７は、スリーブ部材５５に対して軸線方向に相対移動することができ、かつ、スクリュー駆動軸４７とスリーブ部材５５とが一体に回転することができる。
【００１８】
モータ５６の出力軸に取付けた駆動側プーリ６５と、スリーブ部材５５に取付けた従動側プーリ６６との間に、ベルトあるいはチェーン等の動力伝達部材６７が巻掛けられている。モータ５６によってスリーブ部材５５を回転させると、スリーブ部材５５と一体にスクリュー駆動軸４７が回転するため、スクリュー３５が回転する。
【００１９】
固定ダイプレート１５と枠構造体３０は、例えばモータとボールねじを用いたノズルタッチ機構６８によって互いに連結されている。ノズルタッチ機構６８を駆動することにより、固定ダイプレート１５に対して射出装置１１をガイドレール２６に沿って前進および後退させることができる。射出装置１１を所定位置まで前進させたとき、ノズル３６の先端が固定側金型２０の材料注入口２０ａに当接する。
【００２０】
図２にスクリュー接続部５０の一例が示されている。このスクリュー接続部５０は、スクリュー駆動軸４７の先端にボルト等の締結部材７１によって固定された接続ベース７２と、接続ベース７２に形成された嵌合孔７３と、割カラー７４などを含んでいる。図３に示すように割カラー７４は、径方向に２分割可能な一対の分割片７４ａ，７４ｂと、これら分割片７４ａ，７４ｂを互いに結合するボルト７５などを備えている。
【００２１】
スクリュー３５の後端部３５ａに、スプラインあるいはキー溝などの回り止め部８０が形成されている。この回り止め部８０を接続ベース７２の嵌合孔７３に挿入することにより、スクリュー３５と接続ベース７２およびスクリュー駆動軸４７との相対的な回り止めがなされる。
【００２２】
このためスクリュー３５とスクリュー駆動軸４７が一体に回転することができる。回り止め部８０は、スプラインの代りに、キーとキー溝によって、スクリュー３５とスクリュー駆動軸４７との回り止めをなすようにしてもよい。
【００２３】
割カラー７４には、スクリュー３５の端部３５ａが挿入される貫通孔８１が形成されている。スクリュー３５の端部３５ａに形成された周方向の溝８２に、割カラー７４の貫通孔８１の内周部８３が挿入される。これにより、割カラー７４とスクリュー３５との軸線方向の相対位置が規制される。
【００２４】
割カラー７４の他端側の内周に係止部８４が形成されている。この係止部８４が接続ベース７２の周方向に沿う溝８５に挿入される。これにより、接続ベース７２と割カラー７４との軸線方向の相対位置が規制される。すなわち接続ベース７２と割カラー７４によって、スクリュー３５と駆動軸４７とが軸線方向および軸回り方向に結合される。
【００２５】
断熱部材として機能する接続ベース７２は、例えば高強度のセラミックス、あるいは高強度のエンジニアリングプラスチック、繊維強化プラスチック等の断熱性を有する材料によって形成されている。スクリュー駆動軸４７の端面には、スクリュー３５の端部３５ａとスクリュー駆動軸４７とが対向する部位に断熱部材９０が設けられている。
【００２６】
断熱材料からなる接続ベース７２と断熱部材９０は、本発明で言う断熱手段として機能する。すなわち接続ベース７２と断熱部材９０によって、スクリュー３５からスクリュー駆動軸４７に熱が伝わることが抑制される。
【００２７】
次に、上記構成の射出成形機１０の動作について説明する。
射出成形機１０の起動時に、ヒータ４０に通電することによって、バレル３１とノズル３６等を加熱することにより、バレル３１の内部に残留し固化していた材料を溶融させたのち、スクリュー３５を回転させる。この実施形態のスクリュー接続部５０は、断熱手段として機能する接続ベース７２と断熱部材９０を備えているため、ヒータ４０によってバレル３１の内部の材料を加熱する際に、ヒータ４０の熱がスクリュー３５とスクリュー駆動軸４７を介して射出駆動部３２側に逃げてしまうことを抑制できる。
【００２８】
このため例えば起動時等において、バレル３１の内部の材料をヒータ４０によって加熱する際に、ヒータ４０の熱がスクリュー３５とスクリュー駆動軸４７を伝って射出駆動部３２側に伝わることを抑制できる。このため材料を溶融させるのに必要な時間が短縮化され、バレル３１内の材料を十分に溶融させることができるとともに、熱エネルギーが無駄に消費されることも抑制される。
【００２９】
なお、射出成形機１０の起動時に割カラー７４をスクリュー３５の端部３５ａから外し、射出駆動部３２によってスクリュー駆動軸４７を後退させることにより、スクリュー駆動軸４７をスクリュー３５から切離してもよい。こうすることにより、スクリュー３５とスクリュー駆動軸４７との間の熱の伝達経路が断たれるため、起動時にヒータ４０の熱がスクリュー３５を伝って射出駆動部３２側に伝わることを抑制できる。
【００３０】
型締装置１２によって金型２０，２１を閉じ、ノズルタッチ機構６８によって射出装置１１を固定側金型２０に向かって前進させることにより、ノズル３６の先端を固定側金型２０の材料注入口２０ａに当接させる。
【００３１】
射出駆動部３２を作動させることによって出力軸４１を前進させ、スクリュー駆動軸４７を前進させると、スクリュー３５が前進する。これにより、バレル３１内の予め計量されていた材料が、スクリュー３５によってノズル３６の先端から材料注入口２０ａを経て金型２０，２１内に射出される。
【００３２】
次いで、スクリュー回転用モータ５６によってスクリュー駆動軸４７を回転させることにより、スクリュー３５を回転させる。これにより、バレル３１内の材料をノズル３６側に送りながら混練するとともに、溶融した材料の計量を行う。金型２０，２１内に射出された材料が冷却されたのち、金型２０，２１を開き、成形された製品をエジェクタ機構によって突き出すことにより、１サイクル分の射出成形工程が終了する。
【００３３】
図４は本発明の第２の実施形態に関わるロック・アンロック式のスクリュー接続部５０Ａを示している。このスクリュー接続部５０Ａは、スクリュー駆動軸４７に形成された嵌合孔１００に、スクリュー３５の端部３５ａを挿入するようにしている。スクリュー３５の端部３５ａと嵌合孔１００の内面とは、互いにスプライン部１０１によって回り止めがなされている。スクリュー３５の端部３５ａに周方向に連続する溝１０２が形成されている。
【００３４】
スクリュー駆動軸４７にロック部材１０３が設けられている。このロック部材１０３は軸１０４を中心に回動自在であり、ばね１０５によってロック部材１０３の係止部１０６をスクリュー３５の溝１０２に係合させることができるようになっている。
【００３５】
ロック部材１０３の操作部１０７を、手動あるいは電動もしくは流体圧等を利用する自動機によって矢印Ｆ方向に操作したときに、係止部１０６がスクリュー３５の溝１０２から外れることにより、スクリュー３５の端部３５ａとスクリュー駆動軸４７との係合が解除される。すなわちロック解除（アンロック状態）となる。それ以外の構成と機能については第１の実施形態と同様である。
【００３６】
スクリュー３５から切離されたスクリュー駆動軸４７を再びスクリュー３５に接続するには、スクリュー３５の端部３５ａをスクリュー駆動軸４７の嵌合孔１００に挿入すればよい。嵌合孔１００にスクリュー３５の端部３５ａが挿入されると、ロック部材１０３の係止部１０６がスクリュー３５の端部３５ａに押されて上昇し、スクリュー３５の端部３５ａが所定位置まで挿入された時点で、係止部１０６が溝１０２に入り込むため、自動的にロック状態に戻る。
【００３７】
この第２の実施形態の場合には、射出成形機の起動時にスクリュー接続部５０Ａを前述のアンロック状態にするとともに、駆動源としてのアクチュエータ３７（図１に示す）によって、スクリュー駆動軸４７をスクリュー３５から切離す。
【００３８】
このように起動時にスクリュー駆動軸４７をスクリュー３５から切離して熱の伝達経路を断つことにより、ヒータ４０の熱がスクリュー３５とスクリュー駆動軸４７を伝って射出駆動部３２側に伝わることを抑制することができる。
【００３９】
すなわちこの実施形態の場合、本発明で言う断熱手段は、スクリュー３５とスクリュー駆動軸４７とを簡単に切離すことのできるロック・アンロック式のスクリュー接続部５０Ａと、駆動源（例えば前記アクチュエータ３７）とによって構成されている。
【００４０】
図５と図６は、本発明の第３の実施形態に関わるロック・アンロック式のスクリュー接続部５０Ｂを示している。このスクリュー接続部５０Ｂは、スクリュー駆動軸４７に組込まれたチャック部材１１０，１１１と、チャック部材１１０，１１１を開閉させる駆動部材１１２を備えている。駆動部材１１２は、ばね１１３によって、図５に矢印Ｐ１で示す方向に付勢されている。
【００４１】
スクリュー３５の端部３５ａに被チャック部１１５が設けられている。スクリュー３５の端部３５ａは円錐形をなし、スクリュー駆動軸４７に形成された円錐形の取付孔１１６に嵌合させることができるようになっている。
【００４２】
駆動部材１１２がばね１１３の弾力によって前記Ｐ１方向に移動すると、駆動部材１１２のカム部１１７によってチャック部材１１０，１１１が閉じる方向に移動するため、被チャック部１１５がクランプされる。また、スクリュー３５の端部３５ａが取付孔１１６の内周面と摩擦係合することにより、スクリュー３５とスクリュー駆動軸４７との回り止めと、軸線方向の位置決めがなされる。
【００４３】
駆動部材１１２は、図示しない油圧シリンダ等によって、図６に矢印Ｐ２で示す方向に駆動することができる。駆動部材１１２が矢印Ｐ２方向に移動すると、チャック部材１１０，１１１が開くため、被チャック部１１５が解放される。このため、スクリュー駆動軸４７をスクリュー３５の端部３５ａから容易に切離すことができる。
【００４４】
すなわちこの実施形態の断熱手段は、スクリュー３５と駆動軸４７とを簡単な作業で切離すことのできるロック・アンロック式のスクリュー接続部５０Ｂと、駆動源（例えば前記アクチュエータ３７）によって構成されている。またこのスクリュー接続部５０Ｂによれば、スクリュー３５とスクリュー駆動軸４７との接続作業および接続解除作業を自動化することが容易である。それ以外の構成と機能については前述の第１の実施形態および第２の実施形態と同様である。
【００４５】
本発明の射出成形機は、樹脂以外にも、例えばゴム等の弾性体あるいは金属製品を射出成形する射出成形機に適用することもできるし、金属粉あるいはガラス繊維等を含有する熱可塑性樹脂製品を射出成形するための射出成形機に適用することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、射出成形機の起動時にバレル、スクリュー、さらにバレル内部に残留している材料等を短時間に十分に加熱することができるため、起動時にスクリュー回転機構やバレル等に過剰な負荷がかかることを防止できる。また、加熱に要する熱エネルギーの消費を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す射出成形機の断面図。
【図２】図１に示された射出成形機のスクリュー接続部の断面図。
【図３】図２中のＦ３−Ｆ３線に沿うスクリュー接続部の断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すスクリュー接続部の断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示すスクリュー接続部の断面図。
【図６】図５に示されたスクリュー接続部においてスクリュー駆動軸がスクリューから切離された状態の断面図。
【符号の説明】
１０…射出成形機
３１…バレル
３２…射出駆動部
３３…スクリュー回転機構
３５…スクリュー
３６…ノズル
３７…アクチュエータ（駆動源）
４０…ヒータ
４７…スクリュー駆動軸
５０，５０Ａ，５０Ｂ…スクリュー接続部
７２…接続ベース
９０…断熱部材
【図１】
2004188600.tif 000003
【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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