(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を加熱するバレルヒータ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、射出成形機１０の起動時等にスクリュー３５を昇温させることによってバレル３１内の材料を加熱するスクリュー加熱用ヒータ７０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バレルヒータと、
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、
前記スクリューを昇温させるスクリュー加熱手段と、
を具備したことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記スクリュー加熱手段は、前記スクリューの内部に組込まれたスクリュー加熱用ヒータ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】
前記スクリュー加熱手段は、前記スクリューに取付けることのできる着脱可能なスクリュー加熱用ヒータであり、射出成形機の起動時に該スクリュー加熱用ヒータを前記スクリューに取付けるようにした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】
前記スクリュー加熱手段は、前記スクリュー加熱用ヒータの発熱量を射出成形機の運転状況に応じて制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の射出成形機。
【請求項５】
バレルに挿入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、
前記スクリューに設けたスクリュー加熱手段によって前記スクリューを昇温させることにより加熱することを特徴とする射出成形機の運転方法。
【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バレルヒータと、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、前記スクリューを射出成形機の起動時等に昇温させるスクリュー加熱手段とを具備している。
【０００７】
このような構成によれば、射出成形機の起動時にバレルの外側からバレル内部の材料を加熱するとともに、スクリュー加熱手段によってスクリューを昇温させることにより、バレルの内側からも材料を加熱することができる。このため、バレル内部の材料を短時間のうちに可塑化温度まで昇温させることができる。
【０００８】
前記スクリュー加熱手段は、例えば前記スクリューの内部に組込まれたスクリュー加熱用ヒータである。あるいは前記スクリュー加熱手段は、前記スクリューに取付けることのできる着脱可能なスクリュー加熱用ヒータであり、射出成形機の起動時に該スクリュー加熱用ヒータを前記スクリューに取付けるようにしてもよい。
【０００９】
この発明の好ましい形態では、前記スクリュー加熱手段は、前記スクリュー加熱用ヒータの発熱量を射出成形機の運転状況に応じて制御する制御部を備えている。
【００１０】
本発明の射出成形機の運転方法は、バレルに挿入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、前記スクリューに設けたスクリュー加熱手段によって前記スクリューを昇温させることにより加熱を行なう。
【００１１】
【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と図２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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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バレルヒータ４０が設けられている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
スクリュー３５の先端部近傍の内側に、この発明で言うスクリュー加熱手段として機能するスクリュー加熱用ヒータ７０が収容されている。図２に示すようにスクリュー加熱用ヒータ７０に接続されたリード線７１は、スクリュー３５の後端部３５ａから外部に突出し、給電装置８０に接続されている。
【００２３】
給電装置８０の一例は、電源部８１から供給される電流をスリップリング８２とブラシ８３を介してスクリュー加熱用ヒータ７０に供給するようにしている。この給電装置８０は、射出成形機１０の運転状況に応じてヒータ７０の発熱量をコントロールするための制御部８５を備えている。例えば、射出成形機１０の起動時にスクリュー加熱用ヒータ７０の発熱量を大きくし、起動後（所定時間経過後）はスクリュー加熱用ヒータ７０の発熱量を小さくするか、またはゼロにするように、電源部８１を制御する。
【００２４】
この給電装置８０によれば、スクリュー３５が停止した状態でスクリュー加熱用ヒータ７０に給電できるのは勿論のこと、スクリュー３５が回転していても、スクリュー加熱用ヒータ７０に給電することができる。給電装置８０の他の例として、電磁誘導作用を利用する非接触式の給電システムが採用されてもよい。
【００２５】
なお、リード線７１と電源部８１とを、電気的および機械的に切離し可能な導電コネクタ（図示せず）を介して接続してもよい。この場合、起動時（スクリュー３５を停止させた状態）のみスクリュー加熱用ヒータ７０に給電することができるため、起動後（スクリュー３５を回転させる際）は上記導電コネクタを切離すことにより、給電装置８０がスクリュー３５の回転の妨げにならないようにする。
【００２６】
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の起動時にバレルヒータ４０に通電することによって、バレル３１とノズル３６等を加熱するとともに、スクリュー加熱用ヒータ７０に通電することによって、スクリュー７０を材料の可塑化温度に昇温させる。
【００２７】
好ましくは、スクリュー接続部５０に断熱部材を設けることにより、起動時にヒータ４０，７０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するとよい。これにより、バレル３１内の材料を昇温させるのに必要な時間がさらに短縮化され、バレル３１内の材料を短時間で可塑化温度に加熱す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。
【００２８】
また、起動時にスクリュー接続部５０を切離すとともに、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から離間させてもよい。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４０，７０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。
【００２９】
起動後に通常の射出動作に移行する。すなわち型締装置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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図３と図４は、本発明の第２の実施形態に関わるスクリュー加熱用ヒータ７０を備えたスクリュー３５を示している。この実施形態の場合、射出成形機の起動時にスクリュー３５の後端部３５ａ付近にスクリュー加熱用ヒータ７０が装着される。なお、スクリュー３５の内部にも、スクリュー加熱用ヒータ７０（図２に示す）を設けてもよい。
【００３３】
図４に示されたスクリュー加熱用ヒータ７０は、スクリュー３５の端部３５ａ近傍の外周面に装着可能な２分割形のヒータボディ９０，９１と、これらヒータボディ９０，９１を矢印Ａで示す方向に開閉させる着脱装置（クランプ機構）９２とを備えている。ヒータボディ９０，９１に、ジュール熱を発生する発熱体９３が収容されている。
【００３４】
着脱装置９２は、圧縮空気等の流体圧を利用するシリンダ機構を用いてもよいし、モータとボールねじを用いたものなど、要するにヒータボディ９０，９１をスクリュー３５に固定するクランプ位置と、スクリュー３５から取外すことのできるアンクランプ位置とにわたって移動させることができるものであればよい。上記以外の構成と機能については前述の第１の実施形態と同様である。
【００３５】
図５は、本発明の第３の実施形態に関わる着脱可能なスクリュー加熱用ヒータ７０を示している。このスクリュー加熱用ヒータ７０は、ヒンジ１００によって開閉可能につながれた一対のヒータボディ１０１，１０２と、これらヒータボディ１０１，１０２を閉じた状態でスクリュー３５に固定することのできる手動式クランプ機構（例えばバックル等）１０３を備えている。ヒータボディ１０１，１０２に発熱体が収容されている。それ以外の構成と機能については前述の第１の実施形態と同様である。
【００３６】
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。
【００３７】
【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、さらにバレル内の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。
【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の側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すスクリュー加熱用ヒータを備えたスクリューの側面図。
【図４】図３に示されたスクリュー加熱用ヒータの正面図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示すスクリュー加熱用ヒータの斜視図。
【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…バレルヒータ
４７…スクリュー駆動軸
７０…スクリュー加熱用ヒータ（スクリュー加熱手段）
８５…制御部
【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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