JP4835225B2 - プランジャ式射出成型機の射出装置 - Google Patents

Description

この発明は、可塑化装置で可塑化され送られてきた溶融樹脂を射出プランジャによって射出するプランジャ式射出成形機の射出装置に関する。

プランジャ式射出成形機の可塑化装置としては、スクリュウプリプラ式可塑化装置が実用に供されることが多いので、スクリュウプリプラ式可塑化装置で可塑化された溶融樹脂を射出するプランジャ式射出成型機について以下説明する。スクリュウプリプラ式可塑化装置は、可塑化室に可塑化スクリュウが内装され、可塑化室と射出室とを連通する逆止弁付連通路が可塑化装置と射出装置との間に備えられている。先ず、ホッパーから可塑化室に供給された原料樹脂が、可塑化スクリュウの回転と可塑化室の加熱とによって混錬・溶融され（以下、可塑化という。）、可塑化された樹脂が連通路を通して射出室に圧送される。このとき圧送に伴い後退する射出プランジャの後退量が検出されて、樹脂の可塑化量が計量される。次に射出プランジャが前進して、この射出室内の溶融樹脂が金型のキャビティの中に射出される。

このような射出プランジャ式射出装置においては、射出プランジャが前進後退動作中に射出シリンダにかじらないようにするため、射出プランジャのプランジャ軸がプランジャヘッドより小さい直径になっており、プランジャヘッドとプランジャ軸との間に段差部が形成されている。また、プランジャヘッドと射出シリンダ内壁との間に隙間が確保されている。このため、溶融樹脂を高圧で金型に充填する射出動作中に、溶融樹脂がこのプランジャヘッドとシリンダ内壁との隙間から漏れ出てプランジャヘッドと射出シリンダ内壁との間の隙間、及びプランジャ軸と射出シリンダ内壁との間の隙間に溜まる。そして、長時間の射出運転動作の間に、この漏出した樹脂（以後、漏出樹脂という。）が、プランジャヘッドの段差部によって押されてプランジャ軸に沿って後方に押し出され、射出シリンダの後部又は後端近傍に設けてある樹脂排出口からやがて排出される。このとき、漏出樹脂が円滑に排出されないと、溜まった漏出樹脂が堰となって射出プランジャの後退動作を妨げるようになり、計量工程に支障が出る。

そこで、この漏出樹脂を射出シリンダの外に排出するための排出機構を設けたプランジャ式射出成形機が提案されている。例えば、樹脂抜き穴１６を射出シリンダに直接設け、さらにプランジャ軸周囲の漏出樹脂を掻き取るスリーブ１９を樹脂抜き穴の直後に設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−８５７８７号公報

上記のように、従来は、溶融樹脂がプランジャヘッドとシリンダ内壁との隙間から漏れ出てプランジャ軸と射出シリンダ内壁との間の隙間に溜まるのを、プランジャヘッドの段差部やスリーブで掻き取るものであった。しかし、プランジャヘッドとシリンダ内壁との間の隙間に相当する漏出樹脂までは掻き取ることができず、残った漏出樹脂はプランジャヘッドとシリンダ間の摩擦で固化し、シリンダの内壁に固着する。次の射出成型時に固着した樹脂が少しずつ自然に剥がれ、一部は射出室の溶融樹脂に混入し、最終的には成型品に混入してしまう。

本発明は、上記従来のプランジャ式射出成形機の問題に鑑みてなされたものであり、プランジャヘッドとシリンダ内壁の隙間に固着した樹脂を強制的に掻き取るようにしたプランジャ式射出成形機の射出装置を提供することを課題としている。

課題を解決するためになされた本発明は、射出シリンダと、軸方向に進退可能な状態で前記射出シリンダに挿嵌されるプランジャヘッドと、該プランジャヘッドから該プランジャヘッドの軸方向一方側に延びるプランジャ軸と、該プランジャ軸を軸方向他方側に移動させることで前記プランジャヘッドにより前記射出シリンダ内の溶融樹脂を軸方向他方側に射出する射出駆動装置と、を備え、前記プランジャヘッドは、その軸方向一方側の外周面に前記射出シリンダの内壁と摺接する半球形状の突起を持ち、前記プランジャヘッドを該プランジャヘッドの軸芯回りに回転させる回転機構を備え、複数個の前記突起が前記プランジャヘッドの外周面上に螺旋状に形成され、これら螺旋状に連なる突起を一つの群としたとき、プランジャ軸方向に間隔を空けて形成されていることを特徴とするプランジャ式射出成型機の射出装置である。

プランジャヘッドは、その軸方向一方側の外周に射出シリンダ内壁と摺接する突起をもつので、プランジャヘッドとシリンダ内壁の隙間に溜まった樹脂を突起で分断して強制的に掻き取ることができる。

プランジャヘッドを該プランジャヘッドの軸芯回りに回転させる回転機構を備えているので、プランジャヘッドが進退するだけでなく、その軸芯回りに回転する。その結果、突起による樹脂の掻き取り効率が向上する。

突起が螺旋状に連なるので、プランジャヘッドとシリンダ内壁の隙間に溜まった樹脂を螺旋状突起で掻き取り、掻き取った樹脂を螺旋状突起の間の溝部を介してシリンダの外に排出することができる。

上記のプランジャ式射出成型機の射出装置は、前記プランジャ軸の外周面から径方向に延出する鍔を備えるとよい。

プランジャ軸の外周面から径方向に延出する鍔を備えるので、突起で掻き取られた樹脂がプランジャ軸を伝ってプランジャを駆動する駆動部に達することを阻止する。その結果、樹脂が駆動部に巻き込まれることがなくなり、駆動部の動作不良を防止することができる。

プランジャヘッドの軸方向一方側の外周に射出シリンダ内壁と摺接する突起をもつので、プランジャヘッドとシリンダ内壁の隙間に溜まった樹脂を突起で分断して強制的に掻き取ることができる。

以下に図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明を実施するための最良の形態のプランジャ式射出成型機の一部断面で示す全体図、図２は、図１の要部を一部断面で示す側面図、図３は、図１の要部断面図、図４は、プランジャヘッドに突起を形成する工程を示す模式図、図５は、変形態様の要部側面図である。

本発明を実施するための最良の形態のプランジャ式射出成型機１は、図１に示すように、可塑化装置２と、射出装置３とを備え、可塑化装置２の可塑化シリンダ２０内に形成された可塑化室１２と、射出装置３の射出シリンダ２０内に形成された射出室１３とが、連通路１１によって連通されている。可塑化シリンダ２０の後端には、油圧ピストンを内蔵する逆止装置２２が接続され、これに油圧モータ等の回転駆動装置２３が接続されている。可塑化室１２に内装された可塑化スクリュウ２１の後端が逆止装置２２の油圧ピストンに結合され、油圧ピストンがさらに回転駆動装置２３の油圧モータに結合されて、可塑化スクリュウ２１が可塑化シリンダ２０の中で回転可能かつ進退可能になっている。

射出シリンダ３０の後端部には、射出駆動装置４０のフレーム４１が接続されている。フレーム４１の中には射出油圧シリンダ３４が固定され、この中に射出ピストン３５が進退可能に取り付けられている。射出シリンダ３０に挿嵌されるプランジャヘッド３１aと該プランジャヘッド３１aの後端から延びるプランジャ軸３１bとを備え、射出室１３に内装された射出プランジャ３１が、その後端で連結棒の先端に固定された回転モータ３２に結合され、連結棒３３が射出ピストン３５のラム３５a先端に固定されて、射出プランジャ３１が射出シリンダ３０の中で回転及び前進・後退するようになっている。

ホッパ２４から投入された樹脂が、図示省略した可塑化シリンダ２０のバンドヒータの熱と可塑化スクリュウ２１の回転によって可塑化され、前方に送られる。このとき逆止装置２２の作動油の油圧を解放して、可塑化スクリュウ２１を後退可能にしておくと、送られる溶融樹脂の反力により可塑化スクリュウ２１が後退して連通路１１が解放される。連通路１１を通った溶融樹脂は射出シリンダ３０に送られ、射出プランジャ３１を後退させる。後退する射出プランジャ３１の位置は、リニヤエンコーダ等の位置検出器３７によって計測され、溶融樹脂の計量が行われる。計量が完了すると、射出油圧シリンダ３４の射出ピストン３５を前進させることによって射出が行われる。このとき、逆止装置２２の推力によって可塑化スクリュウ２１を前進させて、連通路１１の閉鎖、すなわち逆止が行われている。

図２、３に示すように、プランジャヘッド３１aの直径がプランジャ軸３１bの直径より大きく、射出シリンダ３０の内壁３０aの内径とプランジャヘッド３１aの外径との間に直径の差において約０．１ｍｍ程度の隙間が確保されている。

プランジャヘッド３１aの後部外周には、いぼ状突起３１cが設けられている。したがって、射出駆動装置４０と回転モータ３２とによるプランジャ３０の進退及び回転に伴い、射出シリンダ３０の内壁３０aとプランジャヘッド３１aの隙間に溜まった樹脂を突起で分断して掻き取ることができる。

本実施形態の突起３１cは半球形であり、プランジャヘッド３１aの後端側外周に複数の突起３１cが形成されている。これら複数の突起３１cは、プランジャヘッド３１aの外周面上にねじ山状に連なって形成されている。すなわち、複数の突起３１cが螺旋状に形成されている。さらに、これら螺旋状に連なる突起３１cを一つの群としたとき、プランジャヘッド３１aの軸方向に複数の群が間隔を空けて形成されている。このような形態により、プランジャヘッド３１aを後退させる際に、プランジャヘッド３１aを回転させることにより、螺旋状に連なる突起３１cの群間の溝状空間を介して樹脂を射出シリンダ３０の後部に排出することができる。

掻き取られた樹脂は、フレーム４１の樹脂排出口５１から外部に排出される。プランジャ軸３１bの後端付近には、鍔３１dが備えられており、掻き取られた樹脂が回転モータ３２の摺動部に浸入することを防止している。

突起３１cの形状は、半球形が望ましい。半球形の突起の場合、突起３１cは、射出シリンダ３０の内壁３０aと点で摺接するので、摩擦係数を小さくでき、かじりも起きにくいので、図３Ａに示すように、突起３１cと射出シリンダ３０の内壁３０aとの間の隙間を限りなくゼロに近づけることができる。その結果、樹脂の掻き取り効率が向上する。突起３１cが設けられる範囲は、突起３１cが図３Ａのように、射出シリンダ３０の内壁３０aに摺接する場合は、プランジャヘッド３１aの後端３１dから、プランジャヘッド３１aの全長の５〜２０％が望ましい。これ以上広い範囲に設けると、突起３１cと射出シリンダ内壁３０aとの摩擦による抵抗が大きくなり、射出駆動装置４０の負荷が増大する。逆にこれより狭い範囲に設けると、樹脂掻き取り効率が低下する。突起３１cの先端の高さが、図３Ｂに示すように、プランジャヘッド３１aの外周に等しい場合は、樹脂掻き取り効率を上げるために突起を設ける範囲を５０％以上にした方がよい。

突起３１cは、例えば、図４に示すように、球を半分プランジャヘッド３１aの外周に埋め込んで設けるとよい。突起は長期の動作で摩耗するが、新しい球と交換して掻き取り性能を維持することができる。球の材質は、プランジャヘッドと同じ材質、例えば、ＳＵＳが望ましい。膨張係数を同じにすることで、球のプランジャヘッドへの固定を確実にすることができる。

突起は、図５に示すように、ねじ山状突起３１c’とすることもできる。プランジャ３０の進退と回転により、射出シリンダ３０の内壁３０aに溜まった樹脂を分断して掻き取り、排出し易くなる。

本発明は、自動車産業や電気・電子産業などにおけるプラスチック部品製造に広く利用される可能性が極めて高い。

本発明の射出装置を備えるプランジャ式射出成型機の一部断面で示す全体図である。 本発明の射出装置の要部を一部断面で示す側面図である。 本発明の射出装置の要部断面図である。 プランジャヘッドに突起を形成する工程を示す模式図である。 突起の変形態様を示すプランジャの側面図である。

符号の説明

１ ・・・・・・・プランジャ式射出成型機
３ ・・・・・・・射出装置
１３ ・・・・・・射出室
３０ ・・・・・・射出シリンダ
３０a・・・・・・シリンダ内壁
３１ ・・・・・・射出プランジャ
３１a・・・・・・プランジャヘッド
３１b・・・・・・プランジャ軸
３１c、３１c’・・ 突起
３１d・・・・・・鍔
３２・・・・・・ 回転機構（回転モータ）
４０・・・・・・ 射出駆動装置

Claims (3)

1. 射出シリンダと、軸方向に進退可能な状態で前記射出シリンダに挿嵌されるプランジャヘッドと、該プランジャヘッドから該プランジャヘッドの軸方向一方側に延びるプランジャ軸と、該プランジャ軸を軸方向他方側に移動させることで前記プランジャヘッドにより前記射出シリンダ内の溶融樹脂を軸方向他方側に射出する射出駆動装置と、を備え、
   前記プランジャヘッドは、その軸方向一方側の外周面に前記射出シリンダの内壁と摺接する半球形状の突起を持ち、
   前記プランジャヘッドを該プランジャヘッドの軸芯回りに回転させる回転機構を備え、
   複数個の前記突起が前記プランジャヘッドの外周面上に螺旋状に形成され、これら螺旋状に連なる突起を一つの群としたとき、プランジャ軸方向に間隔を空けて形成されていることを特徴とするプランジャ式射出成型機の射出装置。
2. 前記プランジャ軸の外周面から径方向に延出する鍔を備える請求項１に記載のプランジャ式射出成型機の射出装置。
3. 射出シリンダと、軸方向に進退可能な状態で前記射出シリンダに挿嵌されるプランジャヘッドと、該プランジャヘッドから該プランジャヘッドの軸方向一方側に延びるプランジャ軸と、該プランジャ軸を軸方向他方側に移動させることで前記プランジャヘッドにより前記射出シリンダ内の溶融樹脂を軸方向他方側に射出する射出駆動装置と、を備え、
   前記プランジャヘッドは、その軸方向一方側の外周面に前記射出シリンダの内壁と摺接する突起を持ち、前記プランジャ軸の外周面から径方向に延出する鍔を備えることを特徴とするプランジャ式射出成型機の射出装置。

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