(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュー式可塑化装置と射出シリンダとが並列に設けられ、上記可塑化装置によって可塑化された樹脂を、可塑化装置と射出シリンダとの間を結ぶ連通路を経由して射出シリンダに送り込み、射出シリンダからノズルを介して金型へ射出する射出成形機において、
上記可塑化装置の可塑化シリンダの軸方向先端部に、軸受穴を有する軸受部材が固定され、
上記可塑化シリンダ内に挿入されたスクリューの一端側に上記軸受穴に回転自在に支持される第１軸部が設けられ、
上記スクリューの他端側の第２軸部は上記軸受穴と回転中心を一致させるよう上記可塑化シリンダの後端部に設けられた回転支持機構を介して回転自在に支持されていることを特徴とする射出成形機。
【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、特にスクリュー式可塑化装置を備えた射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形機には、樹脂を可塑化する可塑化装置と、可塑化された樹脂を金型へ射出する射出装置とが設けられており、可塑化装置にはスクリュー式可塑化装置が広く使用されている。
【０００３】
図１はインラインスクリュー式の射出成形機の例を示し、可塑化シリンダ１の内部にスクリュー２が回転自在に挿入されており、投入口３から投入された樹脂材料を可塑化する。スクリュー２の後端部は軸受ブッシュ４を介してシリンダ１の後方へ突出しており、この突出部が直動用アクチュエータおよび回転用アクチュエータ（共に図示せず）と連結されている。スクリュー２を回転用アクチュエータで一定方向に回転させることで、樹脂材料を可塑化しつつ、スクリュー２で混練しながらシリンダ１の前部のリザーバと呼ばれる室１ａへ送り込むようになっている。シリンダ１の前端部にはシャットオフバルブ（図示せず）を有するノズル５が設けられており、射出時以外はノズル５は閉じられている。シリンダ１のリザーバ１ａに可塑化された樹脂が溜まると、溜まった樹脂圧に応じて直進用アクチュエータがスクリュー２を後退させるか、あるいは直進用アクチュエータが付勢している力以上の力を受けると、自動的に後退する構成となっている。リザーバ１ａに１ショット分の樹脂が溜まると、ノズル５を開くとともに、直進用アクチュエータを作動させてスクリュー２を前進させ、可塑化された樹脂をノズル５から金型へと射出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、スクリュー２の後端部は軸受ブッシュ４によって支持されているが、先端部はフリーの状態にある。つまり、スクリュー２は片持ち支持構造となっている。そのため、スクリュー２を回転させた時、スクリュー２の先端部が振れ、樹脂の圧縮，混練の度合いにバラツキが生じ、成形品質が安定しないという問題があった。また、スクリュー２の先端部外周面がシリンダ１と接触し、偏磨耗を起こす可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、スクリューの先端部の振れを防止し、成形品質を安定させ、偏摩耗を低減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】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、スクリュー式可塑化装置と射出シリンダとが並列に設けられ、上記可塑化装置によって可塑化された樹脂を、可塑化装置と射出シリンダとの間を結ぶ連通路を経由して射出シリンダに送り込み、射出シリンダからノズルを介して金型へ射出する射出成形機において、上記可塑化装置の可塑化シリンダの軸方向先端部に、軸受穴を有する軸受部材が固定され、上記可塑化シリンダ内に挿入されたスクリューの一端側に上記軸受穴に回転自在に支持される第１軸部が設けられ、上記スクリューの他端側の第２軸部は上記軸受穴と回転中心を一致させるよう上記可塑化シリンダの後端部に設けられた回転支持機構を介して回転自在に支持されていることを特徴とする射出成形機を提供する。
この射出成形機は、スクリュープリプラ式の場合である。
【０００７】
可塑化のためにスクリューを回転させると、可塑化された樹脂は混練されてシリンダの前方へ送り出される。スクリューの一端側の軸部はシリンダの軸受穴に支持され、他端側の軸部は回転支持機構によって支持されているので、いわば両端支持構造となっている。そのため、スクリューを回転させた時、スクリューの振れが抑制され、可塑化を安定させて成形品質を安定させるとともに、偏摩耗を低減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２〜図４は本発明の前提となる射出成形機の参考例を示す。
この射出成形機はインラインスクリュー式成形機の例である。水平方向に設けられたシリンダ１０の中にスクリュー１１が配置され、ホッパ１２から投入された樹脂材料を可塑化する。スクリュー１１の前端部には円柱状のスクリューヘッド（軸部）１３が固定されている。スクリューヘッド１３はシリンダ１０の先端部に固定された射出用ノズル１９の軸受穴１９ａに回転自在にかつ軸方向に摺動自在に支持されている。上記スクリューヘッド１３には、図４に示すように、外周面から軸心部を介して前方へ開口する溶融樹脂の通路１３ａが形成されている。スクリュー１１の後端部の軸部１１ａは、シリンダ１０の後部に設けられたブッシュ（回転支持機構）１４によって回転自在にかつ軸方向に摺動自在に支持されている。このブッシュ１４はスクリュー１１の後端部を軸受穴１９ａと回転中心を一致させるよう支持しており、樹脂漏れを防止するシール材を兼ねている。
【００１１】
スクリュー１１の後端部の軸部１１ａは、直動用アクチュエータ１５を介して回転用アクチュエータ１６と連結されている。シリンダ１０は、ベース１７上に固定された液圧シリンダ１８によって、アクチュエータ１５，１６と一体に前後方向に作動される。液圧シリンダ１８は、射出後、ノズル１９を固定側金型２０から離すために用いられる。
【００１２】
シリンダ１０の先端部に固定された射出用ノズル１９の内部には、必要に応じてシャットオフバルブ（図示せず）が設けられている。ノズル１９の前方には、固定側金型２０がベース１７上に設置された取付板２１に固定されている。また、固定側金型２０と対面して可動側金型２２が設けられ、可動側金型２２の背面に固定された取付板２３が、型締め用アクチュエータ２４によって固定側金型２０との接近，離間方向に作動される。なお、型締め用アクチュエータ２４の取付板２５もベース１７上に固定されており、この取付板２５と固定側金型２０の取付板２１との間に複数本のガイドシャフト２６が水平方向に架設され、可動側金型２２の取付板２３がこれらガイドシャフト２６に摺動自在にガイドされている。
【００１３】
上記構成よりなる射出成形機の作動を説明する。
まず回転用アクチュエータ１６によってスクリュー１１を回転させ、ホッパー１２から投入された樹脂材料を溶融しながらスクリュー１１の螺旋にそって前方へ押し出す。これによって、可塑化された樹脂はシリンダ１０の先端部の空間１０ａと、軸受穴１９ａとスクリューヘッド１３とで形成される空間１９ｂとに溜められる。上記空間１０ａ，１９ｂ内の樹脂圧力は可塑化の進行に伴い上昇し、所定以上の圧力がスクリュー１１にかかると、スクリュー１１は後退移動し、計量される。なお、空間１０ａ，１９ｂに所定量の溶融樹脂を溜める間、ノズル１９から樹脂が漏れ出ないように、シャットオフバルブを閉じておくのがよい。
【００１４】
次に、シャットオフバルブを開くと共に、直動用アクチュエータ１５を作動させて空間１０ａ，１９ｂに溜められた溶融樹脂をノズル１９を介して金型２０，２２へ射出する。このとき、空間１０ａ内の樹脂はスクリューヘッド１３に設けられた通路１３ａを通って金型２０，２２へ射出されるが、樹脂はほぼ直線状に流れるので、流路の屈曲による圧力損失が少なく、円滑に射出される。射出後、保圧、金型冷却を行う。金型冷却後、シャットオフバルブを閉じるとともに、型締め用アクチュエータ２４によって可動側金型２２を開き、成形品を取り出す。成形品を取り出した後、再び金型２０，２２を閉じる。以後、同様の動作を繰り返す。
【００１５】
可塑化時にはスクリュー１１に重力や樹脂圧力が作用するが、スクリュー１１の先端に固定されたスクリューヘッド１３は軸受穴１９ａで支持され、後端軸部１１ａはブッシュ１４で支持されているので、両端支持構造となり、スクリュー１１の先端の振れを防止できる。そのため、可塑化途中での樹脂の圧縮，混練が安定し、安定した成形品を得ることができるとともに、スクリュー１１とシリンダ１０との接触による偏摩耗を防止できる。
上記参考例のように、軸受穴１９ａを射出用ノズル１９に設けた場合には、シリンダ１０に格別な加工を必要とせず、既存のシリンダを用いることができるので、低コストで本発明を実現できる。
【００１６】
ここで、一様な軸径を持つ片持ち支持構造の軸と両端支持構造の軸とで、その最大撓み量を比較する。片持ち支持の最大撓み量をδａ、両端支持の最大撓み量をδｂとすると、次式で表される。
δａ＝ｗＬ4 ／８ＥＩ
δｂ＝５ｗＬ4 ／３８４ＥＩ
ここで、ｗは軸の単位長さ当たりの荷重、Ｌは軸の長さ、Ｅはヤング率、Ｉは曲げ方向の軸回りの断面の慣性能率である。
上式から明らかなように、δｂ≒δａ／１０であり、スクリュー１１を両端支持構造とすることで、スクリュー１１の撓み量を片持ち支持構造に比べて約１／１０にできることがわかる。
【００１７】
図５は本発明に係る射出成形機の第１実施例を示す。
この射出成形機はスクリュープリプラ式であり、可塑化シリンダ３０と射出シリンダ４０とが並列に設けられ、可塑化シリンダ３０と射出シリンダ４０の先端部の間に連通路３１が設けられている。可塑化シリンダ３０の内部にはスクリュー３２が回転可能に設けられ、このスクリュー３２の前端部の軸部３２ａが、可塑化シリンダ３０の先端部に固定されたシリンダヘッド３３の軸受穴３３ａによって回転自在に支持されている。また、スクリュー３２の後端部の軸部３２ｂは、可塑化シリンダ３０の後端部に設けられた軸受ブッシュ３４によって、軸受穴３３ａと同軸上で回転自在に支持されている。
【００１８】
可塑化シリンダ３０によって可塑化された樹脂は、連通路３１を通り射出シリンダ４０の先端部（リザーバ）４０ａに溜められる。そのため、リザーバ４０ａの樹脂圧が増加するに従い、プランジャ４１が後退する。１ショット分の樹脂がリザーバ４０ａに溜められると、プランジャ４１が前進駆動され、ノズル４２を介して樹脂を金型に射出する。
【００１９】
この実施例の場合も、スクリュー３２の両端部が回転自在に支持されているので、スクリュー３２の撓みが抑制される。そのため、可塑化途中での樹脂の圧縮，混練が安定し、安定した成形品を得ることができるとともに、スクリュー３２とシリンダ３０との接触による偏摩耗を防止できる。
また、この実施例では、スクリュー３２は回転するのみで、前後に移動する必要がないので、軸受部３３ａ，３４の構造が簡単になる。
【００２０】
本発明の射出成形機は、インラインスクリュー型、スクリュープリプラ型に限るものではなく、スクリューを用いた射出成形機であれば、如何なる成形機にも適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、可塑化用のスクリューを両端支持したので、スクリューを回転させた時、スクリューの先端部の振れが抑制される。そのため、樹脂の圧縮，混練の度合いが安定し、成形品質が安定する。また、スクリューの先端部外周面がシリンダと接触することがなくなり、偏磨耗を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来における射出成形機の一例の断面図である。
【図２】  参考例であるインラインスクリュー式射出成形機の全体図である。
【図３】  図２の要部の拡大断面図である。
【図４】  （ａ）はスクリューヘッドの正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図５】  本発明の第１実施例であるスクリュープリプラ式成形機の部分断面図である。
【符号の説明】
３０        可塑化シリンダ
３１        連通路
３２        スクリュー
３２ａ      軸部
３３        シリンダヘッド（軸受部材）
３３ａ      軸受穴
３４        軸受ブッシュ
４０        射出シリンダ
４１        プランジャ
４２        ノズル
【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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