(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非流動性材料の原材料を流動化させて定量づつ被供給側の供給部位に供給する材料供給装置であって、先端部に流動化された材料を貯留する材料貯留チャンバが設けられたシリンダと、
外周面に螺旋溝が形成され前記シリンダ内に回転可能に嵌合されて材料を材料貯留チャンバに圧送する回転体と、
前記材料貯留チャンバと連通する送路が内部に形成され、該送路を介して前記材料貯留チャンバに貯留された材料を射出する円筒部、及び該円筒部と連設されると共に前記材料貯留チャンバにスライド可能に設けられて、前記回転体の回転に伴い前記材料貯留チャンバに圧送されてきた材料により該回転体から離れる方向にスライドし、そのスライド量に応じた量の材料を当該材料貯留チャンバに貯留させ、前記円筒部の先端部が前記被供給側の供給部位に当接して押されると前記回転体に近づく方向にスライドして前記材料貯留チャンバに貯留されている材料を前記送路を介して前記円筒部の先端から射出させるフランジ部を具備したノズルとを備えることを特徴とする材料供給装置。
【請求項２】
前記円筒部の先端形状が、材料を射出して成形する際の成形形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の材料供給装置。
【請求項３】
前記シリンダに取付けられて前記円筒部を被射出側の射出部位に移動させ当接させて、該円筒部を前記回転体側に押込み前記材料貯留チェンバに貯留されている材料を射出させる多次元ロボットからなる移動手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の材料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非流動性材料である原材料から流動性材料を製造し、所望位置を選択して供給する方法とその供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の材料の供給方法と材料供給装置としては、本発明者の特開平８−２５４５１号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来の材料供給装置は、先端側に流動性材料が供給されるノズルが設けられ後端側に非流動性材料である原材料が導入される原材料導入口が設けられたシリンダと、シリンダの内部に嵌合されシリンダの内部で回転する回転体と、シリンダ，回転体の間に設けられ原材料を流動化させノズルに向けて送る螺旋形の流動化間隙とを備えてなる。
【０００４】
この従来の材料供給装置によると、原材料をシリンダ，回転体の間の摩擦で混練して流動化（粘稠化，可塑化，ゾル化等を含む広い概念）させることができるため、食品製造分野，合成樹脂成形分野等で広範に利用されている。なお、各分野での原材料の材質に対応して、シリンダ，回転体等に加熱，加湿等を行う付属機構が装備される。
【０００５】
また、この従来の材料の供給方法と材料供給装置については、特開平８−２５４５１号に示すように、原材料を連続体形（ひも状）に形成して、原材料の零落ちの防止により全体の自由な姿勢変更を可能にするとともに、回転体の回転制御により流動性材料の供給量の定量化を可能にして、各種の工作機器，製造機器等（以下「工作機器類」という）への組込みが図られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、連続体形に代えて原材料をペレット状としてシリンダの原材料導入口に供給することを試みたが、原材料導入口に原材料を強制的に導入する強制導入機構を付設することにより、全方向に導入可能であることを知見した。また、ペレット状の原材料と流動性材料との間は連続体形となっていないために、ひも状の原材料で供給したときに比べて、流動性材料の供給量を正確に定量化することが望ましいことも知見した。なお、全体に射出機構のような構造を付与して、ペレット状の原材料からの流動性材料の供給量を定量化しようとすると、回転体に連結する駆動部等との兼合いによって、全体のコンパクト性が損なわれることになるものであった。
【０００７】
さらに、上述のように材料供給に際してコンパクトな形態が構成されるので、シリンダを移動させることによって、所望の移動位置を選択可能となり、所望位置への流動性材料の供給が行えることとなる。したがって、半製品や金型等とシリンダとの相対関係で所望位置を選択すると、半製品や金型等への流動性材料をダイレクト供給可能となるものであった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、原材料がペレット状でも所望位置への半製品や金型等に対して材料供給装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係る材料供給装置は、次のような手段を採用する。
【００１０】
即ち、請求項１にかかる発明は、非流動性材料の原材料を流動化させて定量づつ被供給側の供給部位に供給する材料供給装置であって、先端部に流動化された材料を貯留する材料貯留チャンバが設けられたシリンダと、外周面に螺旋溝が形成されシリンダ内に回転可能に嵌合されて材料を材料貯留チャンバに圧送する回転体と、材料貯留チャンバと連通する送路が内部に形成され、該送路を介して材料貯留チャンバに貯留された材料を射出する円筒部、及び該円筒部と連設されると共に材料貯留チャンバにスライド可能に設けられて、回転体の回転に伴い材料貯留チャンバに圧送されてきた材料により該回転体から離れる方向にスライドし、そのスライド量に応じた量の材料を当該材料貯留チャンバに貯留させ、円筒部の先端部が被供給側の供給部位に当接して押されると回転体に近づく方向にスライドして材料貯留チャンバに貯留されている材料を送路を介して円筒部の先端から射出させるフランジ部を具備したノズルとを備えることを特徴とする。
【００１１】
この手段では、ペレット等の非流動性の原材料から流動化された流動性材料が回転体により材料貯留チャンバに圧送される。この材料によりフランジ部は回転体から離れるように動き、この動きが規制されることにより一定量の材料が材料貯留チャンバに貯留されるようになる。その後、円筒部が射出成形する側の部材に当接して回転体側に押込まれると、フランジ部が材料貯留チャンバに貯留されている材料を流路を介して円筒部の先端から射出する。これにより、一定量の材料を計量しながら射出できるようになる。
【００１２】
さらに、請求項２では、円筒部の先端形状が、材料を射出して成形する際の成形形状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この手段では、円筒部の先端形状が材料を射出して成形する成型品の形状をなすので、当該成型品の型の一部が不要になる。
【００１４】
また、請求項３では、シリンダに取付けられて円筒部を被射出側の射出部位に移動させ当接させて、該円筒部を回転体側に押込み材料貯留チェンバに貯留されている材料を射出させる多次元ロボットからなる移動手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この手段では、シリンダが多次元ロボットからなる移動手段に取付けされ、ロボットの移動によって所望位置で移動して射出成形できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る材料の供給方法および材料供給装置の実施の態様を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１７】
この実施の形態では、合成樹脂成形分野での使用に好適なものを示してある。
【００１８】
この実施の形態は、図１に示すように、シリンダ１，回転体２，流動化間隙３，駆動部４，ギア噛合部５，送り機構６，移動手段７の各部で基本構成されている。
【００１９】
シリンダ１は、加熱構造を備えた円筒形からなるもので、円筒形の本体部１１の先端口にブラケット１２を介して流動性材料Ｐが排出供給されるノズル１３が取付けられ、本体部１１の後端側の側部に非流動性材料であるペレット状の原材料Ｐ'が導入される原材料導入口１４が開口されている。本体部１１は、先端部付近に段部１５が形成されている。ブラケット１２は、ネジ１６で本体部１１に着脱可能に固定されてノズル１３の交換を可能にしている。ノズル１３は、送り機構６の一部をも構成するもので、流動性材料Ｐが流通する送路１３ａを囲む円筒部１３ｂの後端部に円弧凹部１３ｃを有するフランジ部１３ｄが形成されてなる。原材料導入口１４には、原材料Ｐ'を強制的に導入する図示しない導入機構が付設される。
【００２０】
回転体２は、螺旋溝を有するスクリュ形からなるもので、シリンダ１の内部に回転可能に同軸に収容されている。
【００２１】
流動化間隙３は、原材料Ｐ'を流動化させシリンダ１のノズル１３に向けて送る間隙通路を構成するもので、スクリュ形の回転体２の螺旋溝とシリンダ１の内面との間に螺旋形に形成されている。
【００２２】
駆動部４は、回転体２の駆動源となるもので、サーボモータ等の本体部４１と、本体部４１から回転体２側へ延びたモータシャフト４２とからなる。この駆動部４は、シリンダ１の後端側でシリンダ１に直交する方向に連結配置されている。
【００２３】
ギア噛合部５は、駆動部４の回転を回転体２に伝達するもので、駆動部４のモータシャフト４２に固定されたウオームギア５１と、回転体２の後端部に固定されウオームギア５１に噛合したピニオンギア５２とからなる。このギア噛合部５は、回転体２と駆動部４とをコンパクトに連結するのに寄与する。
【００２４】
送り機構６は、流動性材料Ｐを定量送りだすものを意味するので射出機構を包含するものであって、シリンダ１のノズル１３を中心に構成されている。即ち、前述のノズル１３に加えて、回転体２の先端部付近のシリンダ１の本体部１１の内部に設けられた逆止弁６１と、逆止弁６１によってシリンダ１の本体部１１の内部に区画され流動性材料Ｐを定量貯留する材料貯留チャンバ６２とからなる。なお、ノズル１３は、材料貯留チャンバ６２にスライド可能に連結され、スライドにより材料貯留チャンバ６２の容積を可変することができるようになっている。また、逆止弁６１は、リング板形に形成されてなるもので、流動性材料Ｐの送り圧力で回転体２の軸方向にスライドし回転体２の先端部から離れて開放され、送り機構６の送り圧力で回転体２の軸方向にスライドし回転体２の先端部に嵌合して閉鎖されるようになっている。従って、逆止弁６１の装備のためにシリンダ１の構造が複雑化するのを避けることができるとともに、簡単に交換することも可能である。この逆止弁６１のスライド域Ｓは、回転体２の先端部とシリンダ１の本体部１１の段部１５とによって規制されている。材料貯留チャンバ６２には、必要に応じて加熱構造が備えられる。
【００２５】
移動手段７は、シリンダ１の後端側に取付けされている。例えば、シリンダ１のフランジ１７と多次元ロボット７の先端フランジ７１とをボルト等の固着手段７２で一体化することができる。
【００２６】
この実施の形態によると、シリンダ１の原材料導入口１４からシリンダ１の本体部１１の内部に導入された原材料Ｐ'は、ギア噛合部５を介して駆動部４によって回転駆動される回転体２に案内されて流動化間隙３に入ることになる。そして、流動化間隙３に入った原材料Ｐ'は、回転する回転体２とシリンダ１の本体部１１の内面との間で捻られて摩擦で流動化してノズル１３へ向けて旋回しながら送られることになる。このとき、シリンダ１に設けられている加熱構造が原材料Ｐ'の流動化（可塑化）を促進する。
【００２７】
流動化間隙３で原材料Ｐ'から流動化された流動化材料Ｐは、図２に示すように、送り圧力で送り機構６の逆止弁６１をスライド開放して、逆止弁６１と回転体２の先端部との隙間ａから送り機構６の材料貯留チャンバ６２に浸入して貯留されることになる。このとき、ノズル１３は、材料貯留チャンバ６２に貯留される流動化材料Ｐに押されて先端部方向へスライドする。なお、ノズル１３に設けられている円弧凹部１３ｃ，フランジ部１３ｄは、流動化材料Ｐに対する応動性を高める。
【００２８】
送り機構６の材料貯留チャンバ６２に貯留された流動化材料Ｐは、図３に示すように、ノズル１３の後端部方向へのスライドでノズル１３の送路１３ａから射出されることになる。ノズル１３の後端部方向へのスライドは、例えば、流動化材料Ｐの被供給側の供給部位とノズル１３の円筒部１３ｂの先端部との当接によって奏される。このとき、スライドするノズル１３のフランジ部１３ｄによって材料貯留チャンバ６２の容積が縮小され、ノズル１３のフランジ部１３ｄで加圧された流動化材料Ｐの送り圧力ないしは射出圧力によって逆止弁６１が回転体２の先端部に嵌合して閉鎖される。従って、定量の流動化材料Ｐが送られることになる。
【００２９】
この送り機構６の動作は、送り機構６が回転体２の駆動部４やギア噛合部５から離れているため、回転体２の動作に支障を及ぼすことがない。
【００３０】
このようなシリンダ１は、多次元ロボット７を介して、図４に示すような上下，左右，前後方向への姿勢移動や図５に示すような姿勢回転が可能になって、各種の工作機器類に組込むことが可能となる。特に、駆動部４を備えることによって、どのような位置でも独立運転が可能となるため、汎用性が高くなる。
【００３１】
なお、図６，図７には、用途例を示してある。図６は、シリンダ１のノズル１３を例えば凹部形状１３ａとしたうえで、反対側に補助型９の一部構成型９１を連結して、２枚の板材Ａ，Ｂを貫通する鋲孔Ｅに流動性材料Ｐを充填して接合する鋲打機ないしはかしめ機として使用するものである。また、図７は、シリンダ１のノズル１３に加熱部９２を連結して、２枚の板材Ｃ，Ｄの継目Ｆに流動性材料Ｐを流して溶接する溶接機として使用するものである。
【００３２】
さらに図８に示す組付構造は、回転体２にプランジャ８を挿通させ、プランジャ８の後端にピストン８２とケーシング８３とからなる油圧部８１を設けたものである。油圧部８１はギア噛合部５のハンジングに付設することが望ましく、この場合には小型化が図られる。図示しないが、移動手段を取付けする場合にはピストン部分またはハウジングに固着する。
【００３３】
この図８に示す組付構造によると、回転体２，プランジャ８に対する油圧部８１をコンパクトに組込むことができ、回転体２の先端部での定量送りを可能として上下，左右，前後方向への姿勢移動や図４に示すような姿勢回転をより複雑にしても対応することができ、より広範な種類の工作機等への組込みが極めて容易となる。
【００３４】
以上、図示した実施の形態の外に、流動化間隙３をシリンダ１側に設けたり、シリンダ１，回転体２の双方に設けたりすることも可能である。原材料導入口１４は本体部１１の後端部の側部のほかに、後端部の任意位置に設けることができる。さらに、補助型９は半製品や金型等に応じて各種の形状、取付構造等が用いられる。
【００３５】
さらに、原材料Ｐ'が連続体形である場合に使用しても支障を生ずることはない。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る材料供給装置によれば、ペレット等の非流動性の原材料から流動化した流動性材料を送り機構により回転体の先端部からノズルに定量送るため、回転体の駆動部等の配置を避けて簡素化且つ小型化することができるうえに、各種の工作機器や製造機器類へ組み込みしてシリンダを移動手段により移動させてピンポント部位への流動性材料の供給機構を付設することができ、既存の工作機器類を改造して付加することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る材料供給装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１の要部の拡大断面図である。
【図３】図２の動作図である。
【図４】図１の使用状態の姿勢を示す側面図である。
【図５】図１の他の使用状態の姿勢を示す側面図である。
【図６】図１の用途例を示す側面図である。
【図７】図１の他の用途例を示す側面図である。
【図８】工作機等への組み込みのための駆動部の別の組付例を示す断面図である。
【符号の説明】
１            シリンダ
１３          ノズル
１４          原材料導入口
２            回転体
３            流動化間隙
４            駆動部
５            ギア噛合部
６            送り機構
６１          逆止弁
６２          材料貯留チャンバ
７            移動手段
８            プランジャ
８１          油圧部
８２          ピストン
８３          ケーシング
Ｐ            流動性材料
Ｐ'          原材料
【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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【図７】
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【図８】
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