可塑化送出装置およびそのローターならびにこれを用いた射出成形機
【課題】バレルの一端面に摺接するローターの端面に螺旋溝を形成した従来の可塑化送出装置においては、成形材料の脱気が充分になされない場合があった。
【解決手段】材料流入通路が一端面に開口するバレルと、バレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、バレルの一端面に対して摺接する端面を有するローター２５と、ローター２５の端面２５Fに形成されてバレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部３４OEから成形材料が供給されるとともに径方向内側端部３４IEがバレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝３４とを具えた本発明による可塑化送出装置は、径方向に沿った螺旋溝３４の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部３４ｄを螺旋溝３４の径方向外側領域に有する。
【解決手段】材料流入通路が一端面に開口するバレルと、バレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、バレルの一端面に対して摺接する端面を有するローター２５と、ローター２５の端面２５Fに形成されてバレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部３４OEから成形材料が供給されるとともに径方向内側端部３４IEがバレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝３４とを具えた本発明による可塑化送出装置は、径方向に沿った螺旋溝３４の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部３４ｄを螺旋溝３４の径方向外側領域に有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料流入通路が形成されたバレルと、このバレルに摺接し得るローターとを含み、径方向内側端部がバレルの材料流入通路に連通する螺旋溝をローターに形成した可塑化送出装置およびそのローターならびにこれを用いた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、射出成形機の小型化を企図して在来のスクリューをローターに置き換えた特許文献１に示すような射出成形機が提案されている。この射出成形機は、溶融状態にある所定量の溶融樹脂を金型のキャビティに圧送する計量射出装置と、成形材料である樹脂を可塑化してこれを計量射出装置に送出する可塑化送出装置とを含む点で在来のものと同じである。しかしながら、可塑化送出装置は、射出ノズルに連通する材料流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を持ったローターとを有する。このローターの端面には、径方向外側端部から樹脂が供給されると共に径方向内側端部がバレルの材料流入通路に連通するように、バレルの一端面との間に樹脂の可塑化通路を画成する螺旋溝が形成されている。ローターは、その端面をバレルの一端面に対して摺接させた状態で駆動回転し、ペレット状の樹脂をローターの外周側から螺旋溝の径方向外側端部に供給する。供給された樹脂は、加熱されたバレルにより軟化溶融しつつローターの回転に伴って混練されながら螺旋溝の径方向内側端部へと次第に流動してバレルの材料流入通路へと送出される。送出された溶融状態にある樹脂は、計量射出装置から所定量ずつ金型のキャビティへと圧送され、所定形状の成形品が射出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０６０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された射出成形機においては、バレルの一端面を凸円錐面に形成すると共にローターの端面を凹円錐面に形成し、ローターを回転駆動することにより可塑化通路内に介在する成形材料の圧送を行っている。また、この圧送力によって成形材料に対する脱気能力と混練能力とを促している。
【０００５】
しかしながら、バレルの一端面を凸円錐面に形成すると共にローターの端面を凹円錐面に形成し、これらを密着状態に保持したままローターを回転させるだけでは、成形材料を充分脱気することができない場合がある。このため、可塑化通路の所定の領域にて成形材料が期待されるような状態になっておらず、成形品の品質低下を招来する可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、可塑化通路内における成形材料の脱気能力を向上させることが可能な可塑化送出装置およびそのローターならびにこれを用いた射出成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態は、材料流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝とを具えた可塑化送出装置であって、前記螺旋溝は、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部をその径方向外側領域に有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、螺旋溝の径方向外側端部から供給される成形材料がローターの回転に伴って螺旋溝の径方向内側端部に向けて可塑化通路内を移動する。この時、螺旋溝の脱気促進部を移動するに連れて成形材料の圧縮が行われ、これに伴って成形材料の脱気が促進された状態となってバレルの材料流入通路へと圧送される。
【０００９】
本発明の第１の形態による可塑化送出装置において、螺旋溝は、脱気促進部に続き、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が一定の一定幅部をその径方向内側領域に有するものであってよい。
【００１０】
螺旋溝が底壁と、径方向内側壁と、前記底壁を挟んでこの径方向内側壁と径方向に対向する径方向外側壁とを有し、ローターの回転中心および脱気促進部の径方向外側壁の任意の位置を結ぶ線分と、この任意の位置における径方向外側壁に対する接線とのなす角を径方向外側ほど小さく設定することが有効である。この場合、螺旋溝の径方向内側壁および径方向外側壁は、それぞれ連続面であることが好ましい。バレルの一端面が凸円錐面であり、かつローターの端面がバレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、ローターの端面から螺旋溝の底壁までの深さを径方向内側端部ほど浅く設定することができる。ローターの端面から脱気促進部の底壁までの深さをその幅方向に沿って径方向内側ほど浅くなるように傾斜させるようにしてもよい。
【００１１】
本発明の第２の形態は、バレルの一端面に開口する材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの一端面に対して摺接する端面に形成されて該バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されると共に径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝を有する可塑化送出装置のローターであって、前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の形態は、溶融状態にある所定量の成形材料を金型のキャビティに圧送する計量射出装置と、成形材料を可塑化してこの計量射出装置に送出する可塑化送出装置とを含み、この可塑化送出装置が、一端面に材料流入通路が開口するバレルと、このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝と、前記バレルの材料流入通路の開口を中心として前記ローターを駆動回転するローター駆動手段と、前記材料流入通路および前記可塑化通路内に介在する成形材料を加熱して軟化溶融させるための加熱手段とを含む射出成形機において、前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、螺旋溝の径方向外側端部から供給される成形材料がローターの回転に伴って螺旋溝の径方向内側端部に向けて可塑化通路内を移動する。この時、螺旋溝の脱気促進部を移動するに連れて成形材料の圧縮が行われ、これに伴って成形材料の脱気が促進される。このようにして可塑化通路内を移動する成形材料は、加熱手段によりさらに加熱を受け、次第に軟化溶融してその可塑化と充分な混練とがなされ、螺旋溝の径方向内側端部から材料流入通路を介して計量射出装置へと送出される。計量射出装置は、溶融状態にある所定量の成形材料を金型のキャビティへと圧送する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の可塑化送出装置によると、螺旋溝の径方向外側領域に径方向に沿った螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有するので、この脱気促進部を移動するに連れて成形材料が圧縮されることとなり、これに伴ってその脱気を促進させることができる。この結果、構造欠陥や外観不良などの不具合のない高品質な射出成形品を得ることが可能となる。
【００１５】
ローターの回転中心および螺旋溝の径方向外側壁の任意の位置を結ぶ線分と、この任意の位置における径方向外側壁に対する接線とのなす角を径方向外側ほど小さく設定した場合、成形材料が径方向外側壁に強く押し当たり、その混練が促進されることとなる。また、脱気促進部を流動する成形材料に対して大きな圧縮力が与えられる結果、流動方向前方側の高圧領域に位置する気泡が圧力の低い径方向外側へと押し出され、成形材料の脱気をさらに促進させることが可能である。
【００１６】
また、螺旋溝の径方向内側壁および径方向外側壁がそれぞれ連続面の場合、これら径方向内側壁および径方向外側壁に沿って流動する成形材料の滞留を阻止することができる。
【００１７】
さらに、バレルの一端面が凸円錐面であってローターの端面がバレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、ローターの端面から螺旋溝の底壁までの深さを径方向内側端部ほど浅く設定した場合、成形材料を可塑化通路の径方向内側端部へとより円滑に圧送することができる。しかも、成形材料の流動に連れてこれをゆるやかに加圧し、その脱気をさらに促進させることが可能である。
【００１８】
ローターの端面から脱気促進部の底壁までの深さをその幅方向に沿って径方向内側ほど浅くなるように傾斜させた場合、脱気促進部内に介在する成形材料に対し、脱気促進部の幅方向に沿って圧力勾配を与えることができる。この結果、成形材料の間に介在する気泡を径方向外側へと誘導させることができ、脱気をより円滑に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による射出成形機の一実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図２】図１に示した実施形態における主要部の内部構造を模式的に表す破断平面図である。
【図３】図１に示した実施形態における金型の部分の内部構造を模式的に表す破断正面図である。
【図４】図２に示した主要部を抽出拡大した断面図である。
【図５】図２，図４に示した実施形態におけるローターの外観を表す立体投影図である。
【図６】図５に示したローターの正面図である。
【図７】本発明によるローターの他の実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図８】図７に示したローターの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による射出成形機の一実施形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明は、このような実施形態に限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の類似の技術にも応用することができることは言うまでもない。
【００２１】
本実施形態における射出成形機の外観を図１に示し、その正面形状を一部破断して図２に示し、その側面形状を一部破断して図３に示す。すなわち、本実施形態における射出成形機１０は、本発明における金型としての金型ユニット１１と、この金型ユニット１１の型締めを行うための型締め装置１２とを含む。また、この射出成形機１０は、溶融状態にある所定量の樹脂を成形材料として金型ユニット１１に形成されたキャビティ１３に圧送する計量射出装置１４と、成形材料である樹脂を可塑化して計量射出装置１４に送出する可塑化送出装置１５とをさらに含む。
【００２２】
本実施形態における金型ユニット１１は、固定側金型１１Sと、可動側金型１１Mとを有し、これらの間に成形品の形状に対応した先のキャビティ１３が画成される。
【００２３】
本実施形態における型締め装置１２は、ベース１６と、このベース１６に取り付けられた型締め用モーター１７と、可動側ダイプレート１８と、この可動側ダイプレート１８と型締め用モーター１７とを機械的に接続するボールねじ機構１９とを含む。金型ユニット１１の可動側金型１１Mを保持する可動側ダイプレート１８は、ベース１６に突設された支柱２０に対して摺動自在に嵌合されている。ボールねじ機構１９は、型締め用モーター１７に連結されるボールねじ軸１９Aと、可動側ダイプレート１８に取り付けられるボールナット１９Nとを含む。
【００２４】
従って、型締め用モーター１７を駆動することにより、可動側ダイプレート１８を可動側金型１１Mと共に支柱２０に沿って移動させることができる。より具体的には、型締め操作の場合、可動側金型１１Mを固定側金型１１Sに所定圧力で押し当て、型開き操作の場合、可動側金型１１Mを固定側金型１１Sから引き離す。
【００２５】
なお、可動側ダイプレート１８には、成形品を可動側金型１１Mから取り出すためのエジェクタ装置２１が組み込まれている。これら金型ユニット１１や型締め装置１２およびエジェクタ装置２１に関しては、既知の射出成形機と同じ構成のものや、特許文献１に開示されたものと同じ構成を採用することが可能である。
【００２６】
本実施形態における可塑化送出装置１５は、後述する固定側ダイプレート２２およびケーシング２３に収容されるバレル２４と、ローター２５と、ローター駆動手段２６と、本発明の加熱手段としてのヒーター２７とを含む。
【００２７】
図２に示した可塑化送出装置１５および計量射出装置１４の主要部を抽出拡大して図４に示す。すなわち、本実施形態におけるバレル２４は、材料流入通路２８が一端面２４Fの中央部に開口し、本実施形態ではこの一端面２４Fが傾斜の非常に緩やかな凸円錐面にて形成されている。バレル２４の一端面（以下、これを凸円錐面と記述する）２４F側の材料流入通路２８の開口端部は、その内径がローター２５側に向けて次第に拡がる漏斗状となっている。この材料流入通路２８の途中には、逆止め弁２９が組み込まれている。この逆止め弁２９は、後述する可塑化通路３０側から樹脂が供給されるチャンバー３１と材料流入通路２８との接続部分よりも材料流入通路２８の上流側に配され、チャンバー３１側から可塑化通路３０側への溶融状態にある樹脂の逆流を防止する。本実施形態における逆止め弁２９は、バレル２４の凸円錐面２４F側の材料流入通路２８の開口端部を塞ぎ得る弁体３２と、この弁体３２を材料流入通路２８の長手方向（図４中、上下方向）に沿って摺動自在に保持する弁体保持筒３３とを具えている。内周側が材料流入通路２８を画成する弁体保持筒３３は、バレル２４に対して一体的に嵌着されている。弁体保持筒３３の一端部には、弁体３２の摺動方向に沿って延在し、材料流入通路２８の一部を画成する複数本の切欠き部３３Cがこの弁体３２を囲むように形成されている。
【００２８】
ケーシング２３内に回転自在に収容される本実施形態におけるローター２５の外観を図４に示した状態から１８０度反転して図５に示し、その平面形状を図６に示す。すなわち、本実施形態におけるローター２５は、バレル２４の凸円錐面２４Fに対して摺接する端面２５Fを有し、従って、この端面２５Fはバレル２４の凸円錐面と対応した傾斜の非常に緩やかな凹円錐面にて形成されている。このように、バレル２４の凸円錐面２４Fを凸円錐面に形成すると共にローター２５の端面２５Fをこれと対応する凹円錐面に形成したことにより、可塑化通路３０内に介在する樹脂をより円滑にローター２５の回転中心Ｏ側へと付勢することができる。
【００２９】
ローター２５の端面（以下、これを凹円錐面と記述する）２５Fには、その回転中心Ｏに近接する径方向内側端部３４IEからローター２５の外周縁に位置する径方向外側端部３４OEに至る螺旋溝３４が位相を１８０度ずらして一対形成されている。ローター２５の回転中心Ｏに関して点対称をなす一対の螺旋溝３４は、バレル２４の凸円錐面２４Fとの間に樹脂に対する一対の可塑化通路３０をそれぞれ画成する。これら螺旋溝３４は、径方向内側端部３４IEを含む一定幅部３４ｃと、径方向外側端部３４OEを含む脱気促進部３４ｄとをそれぞれ有する。そして、脱気促進部３４ｄの径方向外側端部３４OEから樹脂が供給されると共に一定幅部３４ｃの径方向内側端部３４IEがバレル２４の材料流入通路２８の開口端にそれぞれ連通するようになっている。螺旋溝３４は、ローター２５の凹円錐面２５Fと向き合った場合、その径方向外側端部３４OEから右回り（時計回り）で径方向内側端部３４IEへと旋回するような螺旋状となっている。より具体的には、螺旋溝３４の径方向外側端部３４OEから径方向内側端部３４IEへと向かう方向をローター２５の回転方向に対して逆方向に設定している。
【００３０】
これら螺旋溝３４は、底壁３４Bと、径方向外側壁３４OWと、底壁３４Bを挟んで径方向外側壁３４OWと対向する径方向内側壁３４IWとをそれぞれ有する。これら径方向外側壁３４OWおよび径方向内側壁３４IWは、樹脂が滞留することなく円滑に流動できるように、その螺旋方向に沿ってそれぞれ連続面であることが好ましい。本実施形態における螺旋溝３４の径方向内側壁３４IWは、ローター２５の回転中心Ｏに対して同心状をなし、かつ材料流入通路２８の内径に等しい円を基準とするインボリュート曲線に基づいて形成されている。また、螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWは、脱気促進部３４ｄを除き、つまり一定幅部３４ｃにおいてローター２５の回転中心Ｏに対して同心状をなし、かつ材料流入通路２８の内径よりも螺旋溝３４の幅寸法に対応する分だけ大きな円を基準とするインボリュート曲線に基づいて形成されている。従って、ローター２５の回転中心Ｏを通る任意の径方向直線に対してこれを横切る螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWと径方向内側壁３４IWとの間隔は、脱気促進部３４ｄを除き、一定幅部３４ｃにおいてすべて等しく設定されている。
【００３１】
径方向内側領域の一定幅部３４ｃに続く螺旋溝３４の径方向外側領域には、径方向に沿った螺旋溝３４の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部３４ｄが形成されている。このように、脱気促進部３４ｄにおいて、螺旋溝３４の幅が径方向外側に向かって広くなるように形成したことにより、脱気促進部３４ｄを径方向内側へと流動する樹脂に対し、次第に圧縮力を作用させることが可能となり、その脱気を促進させることができる。また、この脱気促進部３４ｄにおいて、ローター２５の回転中心Ｏおよび径方向外側壁３４OWの任意の位置ＰI，ＰOを結ぶ線分ｄI，ｄOと、この任意の位置ＰI，ＰOにおける径方向外側壁３４OWに対する接線ｔI，ｔOとのなす角γI，γOは、径方向外側ほど小さく、つまりγI＞γOとなるように設定されている。本実施形態ではこれらγI，γOをリード角と定義する。このように、リード角を螺旋溝３４の径方向外側領域ほど小さくなるように設定したことにより、すなわち脱気促進部３４ｄにおいてローター２５の回転方向に対する螺旋溝３４の傾斜を強くしたことにより、成形材料である樹脂が径方向外側壁３４OWにより強く押し当たる結果、その混練を促進させることができる。脱気促進部３４ｄにおける径方向外側壁３４OWは、脱気促進部３４ｄよりも径方向内側に位置する螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWを画成するインボリュート曲線に連続するような任意の曲線または直線に基づいて形成することができる。本実施形態では、脱気促進部３４ｄよりも径方向内側に位置する螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWに対応したインボリュート曲線とは別なインボリュート曲線に基づき、脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWを形成している。
【００３２】
一方、前述のように径方向内側壁３４IWと径方向外側壁３４OWとの間隔が等しく設定された、つまり螺旋溝３４の幅が一定な一定幅部３４ｃでは、径方向外側壁３４OWのリード角が相対的に大きく設定され、成形材料である樹脂に対する加圧送出が促進される。このため、脱気促進部３４ｄから一定幅部３４ｃへと流動する樹脂に対し、これらの接続部分において大きな圧縮力が与えられる結果、流動方向前方側の高圧領域に位置する気泡が圧力の低い径方向外側へと押し出され、成形材料の脱気をさらに促進させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では径方向に横切った場合の可塑化通路３０の断面積を螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEほど小さく設定し、より具体的には螺旋溝３４の深さをその径方向内側端部３４IEほど浅く設定し、特に脱気促進部３４ｄではこれを急激に変化させている。このように、可塑化通路３０の断面積が螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEほど小さくなるように設定した場合、螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEに向けて可塑化通路３０内を移動中の軟化溶融した樹脂が次第に加圧力を受けることとなる。このため、成形材料をより円滑に可塑化通路３０の径方向内側端部へと圧送することができ、結果として軟化溶融した樹脂の流動に連れてその脱気効果をさらに高めることが可能である。脱気促進部３４ｄを構成する螺旋溝３４の底壁３４B，径方向外側壁３４OW，径方向内側壁３４IWの表面あらさに対し、これ以外の螺旋溝３４の底壁３４B，径方向外側壁３４OW，径方向内側壁３４IWの表面あらさをより粗く設定することも有効である。この場合、脱気促進部３４ｄ以外の螺旋溝３４に介在する成形材料の流動抵抗が増大する結果、脱気促進部３４ｄに介在する成形材料に対する圧縮作用をさらに高めることができ、脱気をさらに促進させることが可能となる。
【００３４】
ローター駆動手段２６は、ローター２５の凸円錐面２５Fとバレル２４の凸円錐面２４Fとが当接した状態のまま、バレル２４の材料流入通路２８を中心としてローター２５を回転駆動する。ケーシング２３に設置されてローター駆動手段２６の一部を構成するローター駆動モーター３５がローター２５に機械的に連結されている。なお、このローター２５の駆動回転による樹脂の流動原理などに関しては、特許文献１などに詳述されているように周知である。
【００３５】
バレル２４内に組み込まれたヒーター２７は、材料流入通路２８および可塑化通路３０内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させるためのものである。このヒーター２７に対する通電を制御することによって、バレル２４の温度が樹脂の融点温度以上かつローター２５の温度がバレル２４の温度以下または樹脂の融点以下となるように調整される。
【００３６】
ペレット状をなす樹脂は、ケーシング２３に取り付けられたホッパー３６内に貯溜されており、ここからケーシング２３を介してローター２５の螺旋溝３４の径方向外側端部３４OE、つまり脱気促進部３４ｄへと供給される。そして、ローター駆動モーター３５の作動によるローター２５の回転に伴い、バレル２４とローター２５との間に形成された可塑化通路３０内を流動する。この時、脱気促進部３４ｄ内に介在する樹脂が大きな圧力を受けながらその径方向内側へと流動する結果、樹脂ペレット間に介在する空隙や気泡が圧力の低い脱気促進部３４ｄの径方向外側へと押し出されてその脱気が促進される。同時に、脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWの径方向内側ほど樹脂が強く摺接する状態となるため、樹脂の混練効果も促進される。さらに、脱気促進部３４ｄを通過して可塑化通路３０の径方向内側へと流動するに連れ、ヒーター２７により樹脂の軟化溶融が進行し、バレル２４の凸円錐面２４Fに対する樹脂の粘性抵抗が増大する。この結果、樹脂は可塑化通路３０の断面積の漸減作用と相俟って圧力上昇を伴って螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEへと流動することとなる。
【００３７】
なお、本実施形態では、１８０度隔てて一対の螺旋溝３４をローター２５に形成しているため、成形材料の供給能力を高めることができる。また、バレルの加熱をより均一化させることが可能であり、ローター２５の回転に伴って樹脂により発生する径方向の搬送反力を点対称にてバランスさせることが可能となる。
【００３８】
前記計量射出装置１４は、固定側金型１１Sを保持する固定側ダイプレート２２と、固定側金型１１Sに挿通されるノズル３７と、射出プランジャー３８と、射出・計量用モーター３９とを含む。
【００３９】
先端がキャビティ１３に臨むノズル３７は、バレル２４に形成された材料流入通路２８に連通する樹脂通路４０が形成されている。また、バレル２４には材料流入通路２８に連通する先のチャンバー３１がその側方に画成され、射出プランジャー３８は、このチャンバー３１に対して摺動自在に嵌合し、チャンバー３１内に介在する樹脂をノズル３７の樹脂通路４０側に所定量ずつ圧送する。射出プランジャー３８は、減速機４１および図示しない動力伝達機構を介して射出・計量用モーター３９に機械的に連結されている。
【００４０】
ローター駆動モーター３５によるローター２５の回転と、射出・計量用モーター３９の逆転駆動による射出プランジャー３８の後退動作（図４中、右方向移動）とを組み合わせ、可塑化通路３０から材料流入通路２８へと導かれた樹脂をチャンバー３１内に収容する。しかる後、射出・計量用モーター３９の正転駆動による射出プランジャー３８の前進動作（図４中、左方向移動）によって、チャンバー内３０に収容された所定量の樹脂をノズル３７から金型ユニット１１のキャビティ１３内に射出する。
【００４１】
このように、本実施形態におけるスクロール型の射出成形機１０は、旧来のプリプラ方式の射出成形機と比較すると、可塑化送出装置１５を大幅に小型化することができるため、射出成形機１０としての全体的な小型化を企図することが可能である。
【００４２】
上述した実施形態では、ローター２５の凹円錐面２５Fに一対の螺旋溝３４を１８０度隔てて形成し、計量射出装置１４に対する成形材料の供給量を高めることができるように配慮している。しかしながら、ローター２５の凹円錐面２５Fには少なくとも１つの螺旋溝３４が形成されていればよく、脱気促進部３４ｄの形状などに関しても上述したような実施形態に限定されるわけではないことに注意されたい。
【００４３】
本発明によるローター２５の他の実施形態の外観を図７に示し、その正面形状を図８に示す。この実施形態においては、螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWの径方向最外周部が直線状をなす平面にて形成されている。つまり、この平面は、曲面にて形成された径方向外側壁３４OWの径方向外側の終端における接線となっている。この場合においても、脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWのリード角が径方向外側ほど小さくなる。すなわち、ローター２５の回転中心Ｏおよび脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWの任意の位置ＰO，ＰIを結ぶ線分と、これら任意の位置ＰO，ＰIにおける径方向外側壁３４OWに対する接線とのなす角γO，γIは、径方向外側ほど小さい。本実施形態における螺旋溝３４の底壁３４Bの幅方向、つまり円周方向に沿った深さは、ローター２５の回転中心Ｏ軸線を中心とする同一円周上ですべて等しく設定されている。しかしながら、先の実施形態と同様に、径方向内側ほど底壁３４Bの深さが相対的に浅くなって成形材料に対する加圧力が径方向内側ほど高くなるように設定されている。
【００４４】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 射出成形機
１１ 金型ユニット
１２ 型締め装置
１３ キャビティ
１４ 計量射出装置
１５ 可塑化送出装置
２４ バレル
２４F バレルの一端面（凸円錐面）
２５ ローター
２５F ローターの端面（凹円錐面）
２６ ローター駆動手段
２７ ヒーター
２８ 材料流入通路
３０ 可塑化通路
３４ 螺旋溝
３４IE 径方向内側端部
３４OE 径方向外側端部
３４B 底壁
３４OW 径方向外側壁
３４IW 径方向内側壁
３４ｃ 一定幅部
３４ｄ 脱気促進部
３５ ローター駆動モーター
Ｏ ローターの回転中心
ＰI，ＰO 径方向外側壁の任意の位置
ｄI，ｄO 線分
ｔI，ｔO 接線
γI，γO リード角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料流入通路が形成されたバレルと、このバレルに摺接し得るローターとを含み、径方向内側端部がバレルの材料流入通路に連通する螺旋溝をローターに形成した可塑化送出装置およびそのローターならびにこれを用いた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、射出成形機の小型化を企図して在来のスクリューをローターに置き換えた特許文献１に示すような射出成形機が提案されている。この射出成形機は、溶融状態にある所定量の溶融樹脂を金型のキャビティに圧送する計量射出装置と、成形材料である樹脂を可塑化してこれを計量射出装置に送出する可塑化送出装置とを含む点で在来のものと同じである。しかしながら、可塑化送出装置は、射出ノズルに連通する材料流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を持ったローターとを有する。このローターの端面には、径方向外側端部から樹脂が供給されると共に径方向内側端部がバレルの材料流入通路に連通するように、バレルの一端面との間に樹脂の可塑化通路を画成する螺旋溝が形成されている。ローターは、その端面をバレルの一端面に対して摺接させた状態で駆動回転し、ペレット状の樹脂をローターの外周側から螺旋溝の径方向外側端部に供給する。供給された樹脂は、加熱されたバレルにより軟化溶融しつつローターの回転に伴って混練されながら螺旋溝の径方向内側端部へと次第に流動してバレルの材料流入通路へと送出される。送出された溶融状態にある樹脂は、計量射出装置から所定量ずつ金型のキャビティへと圧送され、所定形状の成形品が射出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０６０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された射出成形機においては、バレルの一端面を凸円錐面に形成すると共にローターの端面を凹円錐面に形成し、ローターを回転駆動することにより可塑化通路内に介在する成形材料の圧送を行っている。また、この圧送力によって成形材料に対する脱気能力と混練能力とを促している。
【０００５】
しかしながら、バレルの一端面を凸円錐面に形成すると共にローターの端面を凹円錐面に形成し、これらを密着状態に保持したままローターを回転させるだけでは、成形材料を充分脱気することができない場合がある。このため、可塑化通路の所定の領域にて成形材料が期待されるような状態になっておらず、成形品の品質低下を招来する可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、可塑化通路内における成形材料の脱気能力を向上させることが可能な可塑化送出装置およびそのローターならびにこれを用いた射出成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態は、材料流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝とを具えた可塑化送出装置であって、前記螺旋溝は、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部をその径方向外側領域に有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、螺旋溝の径方向外側端部から供給される成形材料がローターの回転に伴って螺旋溝の径方向内側端部に向けて可塑化通路内を移動する。この時、螺旋溝の脱気促進部を移動するに連れて成形材料の圧縮が行われ、これに伴って成形材料の脱気が促進された状態となってバレルの材料流入通路へと圧送される。
【０００９】
本発明の第１の形態による可塑化送出装置において、螺旋溝は、脱気促進部に続き、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が一定の一定幅部をその径方向内側領域に有するものであってよい。
【００１０】
螺旋溝が底壁と、径方向内側壁と、前記底壁を挟んでこの径方向内側壁と径方向に対向する径方向外側壁とを有し、ローターの回転中心および脱気促進部の径方向外側壁の任意の位置を結ぶ線分と、この任意の位置における径方向外側壁に対する接線とのなす角を径方向外側ほど小さく設定することが有効である。この場合、螺旋溝の径方向内側壁および径方向外側壁は、それぞれ連続面であることが好ましい。バレルの一端面が凸円錐面であり、かつローターの端面がバレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、ローターの端面から螺旋溝の底壁までの深さを径方向内側端部ほど浅く設定することができる。ローターの端面から脱気促進部の底壁までの深さをその幅方向に沿って径方向内側ほど浅くなるように傾斜させるようにしてもよい。
【００１１】
本発明の第２の形態は、バレルの一端面に開口する材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの一端面に対して摺接する端面に形成されて該バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されると共に径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝を有する可塑化送出装置のローターであって、前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の形態は、溶融状態にある所定量の成形材料を金型のキャビティに圧送する計量射出装置と、成形材料を可塑化してこの計量射出装置に送出する可塑化送出装置とを含み、この可塑化送出装置が、一端面に材料流入通路が開口するバレルと、このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝と、前記バレルの材料流入通路の開口を中心として前記ローターを駆動回転するローター駆動手段と、前記材料流入通路および前記可塑化通路内に介在する成形材料を加熱して軟化溶融させるための加熱手段とを含む射出成形機において、前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、螺旋溝の径方向外側端部から供給される成形材料がローターの回転に伴って螺旋溝の径方向内側端部に向けて可塑化通路内を移動する。この時、螺旋溝の脱気促進部を移動するに連れて成形材料の圧縮が行われ、これに伴って成形材料の脱気が促進される。このようにして可塑化通路内を移動する成形材料は、加熱手段によりさらに加熱を受け、次第に軟化溶融してその可塑化と充分な混練とがなされ、螺旋溝の径方向内側端部から材料流入通路を介して計量射出装置へと送出される。計量射出装置は、溶融状態にある所定量の成形材料を金型のキャビティへと圧送する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の可塑化送出装置によると、螺旋溝の径方向外側領域に径方向に沿った螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有するので、この脱気促進部を移動するに連れて成形材料が圧縮されることとなり、これに伴ってその脱気を促進させることができる。この結果、構造欠陥や外観不良などの不具合のない高品質な射出成形品を得ることが可能となる。
【００１５】
ローターの回転中心および螺旋溝の径方向外側壁の任意の位置を結ぶ線分と、この任意の位置における径方向外側壁に対する接線とのなす角を径方向外側ほど小さく設定した場合、成形材料が径方向外側壁に強く押し当たり、その混練が促進されることとなる。また、脱気促進部を流動する成形材料に対して大きな圧縮力が与えられる結果、流動方向前方側の高圧領域に位置する気泡が圧力の低い径方向外側へと押し出され、成形材料の脱気をさらに促進させることが可能である。
【００１６】
また、螺旋溝の径方向内側壁および径方向外側壁がそれぞれ連続面の場合、これら径方向内側壁および径方向外側壁に沿って流動する成形材料の滞留を阻止することができる。
【００１７】
さらに、バレルの一端面が凸円錐面であってローターの端面がバレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、ローターの端面から螺旋溝の底壁までの深さを径方向内側端部ほど浅く設定した場合、成形材料を可塑化通路の径方向内側端部へとより円滑に圧送することができる。しかも、成形材料の流動に連れてこれをゆるやかに加圧し、その脱気をさらに促進させることが可能である。
【００１８】
ローターの端面から脱気促進部の底壁までの深さをその幅方向に沿って径方向内側ほど浅くなるように傾斜させた場合、脱気促進部内に介在する成形材料に対し、脱気促進部の幅方向に沿って圧力勾配を与えることができる。この結果、成形材料の間に介在する気泡を径方向外側へと誘導させることができ、脱気をより円滑に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による射出成形機の一実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図２】図１に示した実施形態における主要部の内部構造を模式的に表す破断平面図である。
【図３】図１に示した実施形態における金型の部分の内部構造を模式的に表す破断正面図である。
【図４】図２に示した主要部を抽出拡大した断面図である。
【図５】図２，図４に示した実施形態におけるローターの外観を表す立体投影図である。
【図６】図５に示したローターの正面図である。
【図７】本発明によるローターの他の実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図８】図７に示したローターの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による射出成形機の一実施形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明は、このような実施形態に限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の類似の技術にも応用することができることは言うまでもない。
【００２１】
本実施形態における射出成形機の外観を図１に示し、その正面形状を一部破断して図２に示し、その側面形状を一部破断して図３に示す。すなわち、本実施形態における射出成形機１０は、本発明における金型としての金型ユニット１１と、この金型ユニット１１の型締めを行うための型締め装置１２とを含む。また、この射出成形機１０は、溶融状態にある所定量の樹脂を成形材料として金型ユニット１１に形成されたキャビティ１３に圧送する計量射出装置１４と、成形材料である樹脂を可塑化して計量射出装置１４に送出する可塑化送出装置１５とをさらに含む。
【００２２】
本実施形態における金型ユニット１１は、固定側金型１１Sと、可動側金型１１Mとを有し、これらの間に成形品の形状に対応した先のキャビティ１３が画成される。
【００２３】
本実施形態における型締め装置１２は、ベース１６と、このベース１６に取り付けられた型締め用モーター１７と、可動側ダイプレート１８と、この可動側ダイプレート１８と型締め用モーター１７とを機械的に接続するボールねじ機構１９とを含む。金型ユニット１１の可動側金型１１Mを保持する可動側ダイプレート１８は、ベース１６に突設された支柱２０に対して摺動自在に嵌合されている。ボールねじ機構１９は、型締め用モーター１７に連結されるボールねじ軸１９Aと、可動側ダイプレート１８に取り付けられるボールナット１９Nとを含む。
【００２４】
従って、型締め用モーター１７を駆動することにより、可動側ダイプレート１８を可動側金型１１Mと共に支柱２０に沿って移動させることができる。より具体的には、型締め操作の場合、可動側金型１１Mを固定側金型１１Sに所定圧力で押し当て、型開き操作の場合、可動側金型１１Mを固定側金型１１Sから引き離す。
【００２５】
なお、可動側ダイプレート１８には、成形品を可動側金型１１Mから取り出すためのエジェクタ装置２１が組み込まれている。これら金型ユニット１１や型締め装置１２およびエジェクタ装置２１に関しては、既知の射出成形機と同じ構成のものや、特許文献１に開示されたものと同じ構成を採用することが可能である。
【００２６】
本実施形態における可塑化送出装置１５は、後述する固定側ダイプレート２２およびケーシング２３に収容されるバレル２４と、ローター２５と、ローター駆動手段２６と、本発明の加熱手段としてのヒーター２７とを含む。
【００２７】
図２に示した可塑化送出装置１５および計量射出装置１４の主要部を抽出拡大して図４に示す。すなわち、本実施形態におけるバレル２４は、材料流入通路２８が一端面２４Fの中央部に開口し、本実施形態ではこの一端面２４Fが傾斜の非常に緩やかな凸円錐面にて形成されている。バレル２４の一端面（以下、これを凸円錐面と記述する）２４F側の材料流入通路２８の開口端部は、その内径がローター２５側に向けて次第に拡がる漏斗状となっている。この材料流入通路２８の途中には、逆止め弁２９が組み込まれている。この逆止め弁２９は、後述する可塑化通路３０側から樹脂が供給されるチャンバー３１と材料流入通路２８との接続部分よりも材料流入通路２８の上流側に配され、チャンバー３１側から可塑化通路３０側への溶融状態にある樹脂の逆流を防止する。本実施形態における逆止め弁２９は、バレル２４の凸円錐面２４F側の材料流入通路２８の開口端部を塞ぎ得る弁体３２と、この弁体３２を材料流入通路２８の長手方向（図４中、上下方向）に沿って摺動自在に保持する弁体保持筒３３とを具えている。内周側が材料流入通路２８を画成する弁体保持筒３３は、バレル２４に対して一体的に嵌着されている。弁体保持筒３３の一端部には、弁体３２の摺動方向に沿って延在し、材料流入通路２８の一部を画成する複数本の切欠き部３３Cがこの弁体３２を囲むように形成されている。
【００２８】
ケーシング２３内に回転自在に収容される本実施形態におけるローター２５の外観を図４に示した状態から１８０度反転して図５に示し、その平面形状を図６に示す。すなわち、本実施形態におけるローター２５は、バレル２４の凸円錐面２４Fに対して摺接する端面２５Fを有し、従って、この端面２５Fはバレル２４の凸円錐面と対応した傾斜の非常に緩やかな凹円錐面にて形成されている。このように、バレル２４の凸円錐面２４Fを凸円錐面に形成すると共にローター２５の端面２５Fをこれと対応する凹円錐面に形成したことにより、可塑化通路３０内に介在する樹脂をより円滑にローター２５の回転中心Ｏ側へと付勢することができる。
【００２９】
ローター２５の端面（以下、これを凹円錐面と記述する）２５Fには、その回転中心Ｏに近接する径方向内側端部３４IEからローター２５の外周縁に位置する径方向外側端部３４OEに至る螺旋溝３４が位相を１８０度ずらして一対形成されている。ローター２５の回転中心Ｏに関して点対称をなす一対の螺旋溝３４は、バレル２４の凸円錐面２４Fとの間に樹脂に対する一対の可塑化通路３０をそれぞれ画成する。これら螺旋溝３４は、径方向内側端部３４IEを含む一定幅部３４ｃと、径方向外側端部３４OEを含む脱気促進部３４ｄとをそれぞれ有する。そして、脱気促進部３４ｄの径方向外側端部３４OEから樹脂が供給されると共に一定幅部３４ｃの径方向内側端部３４IEがバレル２４の材料流入通路２８の開口端にそれぞれ連通するようになっている。螺旋溝３４は、ローター２５の凹円錐面２５Fと向き合った場合、その径方向外側端部３４OEから右回り（時計回り）で径方向内側端部３４IEへと旋回するような螺旋状となっている。より具体的には、螺旋溝３４の径方向外側端部３４OEから径方向内側端部３４IEへと向かう方向をローター２５の回転方向に対して逆方向に設定している。
【００３０】
これら螺旋溝３４は、底壁３４Bと、径方向外側壁３４OWと、底壁３４Bを挟んで径方向外側壁３４OWと対向する径方向内側壁３４IWとをそれぞれ有する。これら径方向外側壁３４OWおよび径方向内側壁３４IWは、樹脂が滞留することなく円滑に流動できるように、その螺旋方向に沿ってそれぞれ連続面であることが好ましい。本実施形態における螺旋溝３４の径方向内側壁３４IWは、ローター２５の回転中心Ｏに対して同心状をなし、かつ材料流入通路２８の内径に等しい円を基準とするインボリュート曲線に基づいて形成されている。また、螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWは、脱気促進部３４ｄを除き、つまり一定幅部３４ｃにおいてローター２５の回転中心Ｏに対して同心状をなし、かつ材料流入通路２８の内径よりも螺旋溝３４の幅寸法に対応する分だけ大きな円を基準とするインボリュート曲線に基づいて形成されている。従って、ローター２５の回転中心Ｏを通る任意の径方向直線に対してこれを横切る螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWと径方向内側壁３４IWとの間隔は、脱気促進部３４ｄを除き、一定幅部３４ｃにおいてすべて等しく設定されている。
【００３１】
径方向内側領域の一定幅部３４ｃに続く螺旋溝３４の径方向外側領域には、径方向に沿った螺旋溝３４の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部３４ｄが形成されている。このように、脱気促進部３４ｄにおいて、螺旋溝３４の幅が径方向外側に向かって広くなるように形成したことにより、脱気促進部３４ｄを径方向内側へと流動する樹脂に対し、次第に圧縮力を作用させることが可能となり、その脱気を促進させることができる。また、この脱気促進部３４ｄにおいて、ローター２５の回転中心Ｏおよび径方向外側壁３４OWの任意の位置ＰI，ＰOを結ぶ線分ｄI，ｄOと、この任意の位置ＰI，ＰOにおける径方向外側壁３４OWに対する接線ｔI，ｔOとのなす角γI，γOは、径方向外側ほど小さく、つまりγI＞γOとなるように設定されている。本実施形態ではこれらγI，γOをリード角と定義する。このように、リード角を螺旋溝３４の径方向外側領域ほど小さくなるように設定したことにより、すなわち脱気促進部３４ｄにおいてローター２５の回転方向に対する螺旋溝３４の傾斜を強くしたことにより、成形材料である樹脂が径方向外側壁３４OWにより強く押し当たる結果、その混練を促進させることができる。脱気促進部３４ｄにおける径方向外側壁３４OWは、脱気促進部３４ｄよりも径方向内側に位置する螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWを画成するインボリュート曲線に連続するような任意の曲線または直線に基づいて形成することができる。本実施形態では、脱気促進部３４ｄよりも径方向内側に位置する螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWに対応したインボリュート曲線とは別なインボリュート曲線に基づき、脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWを形成している。
【００３２】
一方、前述のように径方向内側壁３４IWと径方向外側壁３４OWとの間隔が等しく設定された、つまり螺旋溝３４の幅が一定な一定幅部３４ｃでは、径方向外側壁３４OWのリード角が相対的に大きく設定され、成形材料である樹脂に対する加圧送出が促進される。このため、脱気促進部３４ｄから一定幅部３４ｃへと流動する樹脂に対し、これらの接続部分において大きな圧縮力が与えられる結果、流動方向前方側の高圧領域に位置する気泡が圧力の低い径方向外側へと押し出され、成形材料の脱気をさらに促進させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では径方向に横切った場合の可塑化通路３０の断面積を螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEほど小さく設定し、より具体的には螺旋溝３４の深さをその径方向内側端部３４IEほど浅く設定し、特に脱気促進部３４ｄではこれを急激に変化させている。このように、可塑化通路３０の断面積が螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEほど小さくなるように設定した場合、螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEに向けて可塑化通路３０内を移動中の軟化溶融した樹脂が次第に加圧力を受けることとなる。このため、成形材料をより円滑に可塑化通路３０の径方向内側端部へと圧送することができ、結果として軟化溶融した樹脂の流動に連れてその脱気効果をさらに高めることが可能である。脱気促進部３４ｄを構成する螺旋溝３４の底壁３４B，径方向外側壁３４OW，径方向内側壁３４IWの表面あらさに対し、これ以外の螺旋溝３４の底壁３４B，径方向外側壁３４OW，径方向内側壁３４IWの表面あらさをより粗く設定することも有効である。この場合、脱気促進部３４ｄ以外の螺旋溝３４に介在する成形材料の流動抵抗が増大する結果、脱気促進部３４ｄに介在する成形材料に対する圧縮作用をさらに高めることができ、脱気をさらに促進させることが可能となる。
【００３４】
ローター駆動手段２６は、ローター２５の凸円錐面２５Fとバレル２４の凸円錐面２４Fとが当接した状態のまま、バレル２４の材料流入通路２８を中心としてローター２５を回転駆動する。ケーシング２３に設置されてローター駆動手段２６の一部を構成するローター駆動モーター３５がローター２５に機械的に連結されている。なお、このローター２５の駆動回転による樹脂の流動原理などに関しては、特許文献１などに詳述されているように周知である。
【００３５】
バレル２４内に組み込まれたヒーター２７は、材料流入通路２８および可塑化通路３０内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させるためのものである。このヒーター２７に対する通電を制御することによって、バレル２４の温度が樹脂の融点温度以上かつローター２５の温度がバレル２４の温度以下または樹脂の融点以下となるように調整される。
【００３６】
ペレット状をなす樹脂は、ケーシング２３に取り付けられたホッパー３６内に貯溜されており、ここからケーシング２３を介してローター２５の螺旋溝３４の径方向外側端部３４OE、つまり脱気促進部３４ｄへと供給される。そして、ローター駆動モーター３５の作動によるローター２５の回転に伴い、バレル２４とローター２５との間に形成された可塑化通路３０内を流動する。この時、脱気促進部３４ｄ内に介在する樹脂が大きな圧力を受けながらその径方向内側へと流動する結果、樹脂ペレット間に介在する空隙や気泡が圧力の低い脱気促進部３４ｄの径方向外側へと押し出されてその脱気が促進される。同時に、脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWの径方向内側ほど樹脂が強く摺接する状態となるため、樹脂の混練効果も促進される。さらに、脱気促進部３４ｄを通過して可塑化通路３０の径方向内側へと流動するに連れ、ヒーター２７により樹脂の軟化溶融が進行し、バレル２４の凸円錐面２４Fに対する樹脂の粘性抵抗が増大する。この結果、樹脂は可塑化通路３０の断面積の漸減作用と相俟って圧力上昇を伴って螺旋溝３４の径方向内側端部３４IEへと流動することとなる。
【００３７】
なお、本実施形態では、１８０度隔てて一対の螺旋溝３４をローター２５に形成しているため、成形材料の供給能力を高めることができる。また、バレルの加熱をより均一化させることが可能であり、ローター２５の回転に伴って樹脂により発生する径方向の搬送反力を点対称にてバランスさせることが可能となる。
【００３８】
前記計量射出装置１４は、固定側金型１１Sを保持する固定側ダイプレート２２と、固定側金型１１Sに挿通されるノズル３７と、射出プランジャー３８と、射出・計量用モーター３９とを含む。
【００３９】
先端がキャビティ１３に臨むノズル３７は、バレル２４に形成された材料流入通路２８に連通する樹脂通路４０が形成されている。また、バレル２４には材料流入通路２８に連通する先のチャンバー３１がその側方に画成され、射出プランジャー３８は、このチャンバー３１に対して摺動自在に嵌合し、チャンバー３１内に介在する樹脂をノズル３７の樹脂通路４０側に所定量ずつ圧送する。射出プランジャー３８は、減速機４１および図示しない動力伝達機構を介して射出・計量用モーター３９に機械的に連結されている。
【００４０】
ローター駆動モーター３５によるローター２５の回転と、射出・計量用モーター３９の逆転駆動による射出プランジャー３８の後退動作（図４中、右方向移動）とを組み合わせ、可塑化通路３０から材料流入通路２８へと導かれた樹脂をチャンバー３１内に収容する。しかる後、射出・計量用モーター３９の正転駆動による射出プランジャー３８の前進動作（図４中、左方向移動）によって、チャンバー内３０に収容された所定量の樹脂をノズル３７から金型ユニット１１のキャビティ１３内に射出する。
【００４１】
このように、本実施形態におけるスクロール型の射出成形機１０は、旧来のプリプラ方式の射出成形機と比較すると、可塑化送出装置１５を大幅に小型化することができるため、射出成形機１０としての全体的な小型化を企図することが可能である。
【００４２】
上述した実施形態では、ローター２５の凹円錐面２５Fに一対の螺旋溝３４を１８０度隔てて形成し、計量射出装置１４に対する成形材料の供給量を高めることができるように配慮している。しかしながら、ローター２５の凹円錐面２５Fには少なくとも１つの螺旋溝３４が形成されていればよく、脱気促進部３４ｄの形状などに関しても上述したような実施形態に限定されるわけではないことに注意されたい。
【００４３】
本発明によるローター２５の他の実施形態の外観を図７に示し、その正面形状を図８に示す。この実施形態においては、螺旋溝３４の径方向外側壁３４OWの径方向最外周部が直線状をなす平面にて形成されている。つまり、この平面は、曲面にて形成された径方向外側壁３４OWの径方向外側の終端における接線となっている。この場合においても、脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWのリード角が径方向外側ほど小さくなる。すなわち、ローター２５の回転中心Ｏおよび脱気促進部３４ｄの径方向外側壁３４OWの任意の位置ＰO，ＰIを結ぶ線分と、これら任意の位置ＰO，ＰIにおける径方向外側壁３４OWに対する接線とのなす角γO，γIは、径方向外側ほど小さい。本実施形態における螺旋溝３４の底壁３４Bの幅方向、つまり円周方向に沿った深さは、ローター２５の回転中心Ｏ軸線を中心とする同一円周上ですべて等しく設定されている。しかしながら、先の実施形態と同様に、径方向内側ほど底壁３４Bの深さが相対的に浅くなって成形材料に対する加圧力が径方向内側ほど高くなるように設定されている。
【００４４】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 射出成形機
１１ 金型ユニット
１２ 型締め装置
１３ キャビティ
１４ 計量射出装置
１５ 可塑化送出装置
２４ バレル
２４F バレルの一端面（凸円錐面）
２５ ローター
２５F ローターの端面（凹円錐面）
２６ ローター駆動手段
２７ ヒーター
２８ 材料流入通路
３０ 可塑化通路
３４ 螺旋溝
３４IE 径方向内側端部
３４OE 径方向外側端部
３４B 底壁
３４OW 径方向外側壁
３４IW 径方向内側壁
３４ｃ 一定幅部
３４ｄ 脱気促進部
３５ ローター駆動モーター
Ｏ ローターの回転中心
ＰI，ＰO 径方向外側壁の任意の位置
ｄI，ｄO 線分
ｔI，ｔO 接線
γI，γO リード角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料流入通路が一端面に開口するバレルと、
このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、
このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝と
を具えた可塑化送出装置であって、
前記螺旋溝は、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部をその径方向外側領域に有することを特徴とする可塑化送出装置。
【請求項２】
前記螺旋溝は、前記脱気促進部に続き、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が一定の一定幅部をその径方向内側領域に有することを特徴とする請求項１に記載の可塑化送出装置。
【請求項３】
前記螺旋溝は、底壁と、径方向内側壁と、前記底壁を挟んでこの径方向内側壁と径方向に対向する径方向外側壁とを有し、前記ローターの回転中心および前記脱気促進部の径方向外側壁の任意の位置を結ぶ線分と、この任意の位置における径方向外側壁に対する接線とのなす角が径方向外側ほど小さく設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化送出装置。
【請求項４】
前記螺旋溝の径方向内側壁および径方向外側壁は、それぞれ連続面であることを特徴とする請求項３に記載の可塑化送出装置。
【請求項５】
前記バレルの一端面が凸円錐面であり、かつ前記ローターの端面が前記バレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、前記ローターの端面から前記螺旋溝の底壁までの深さが径方向内側端部ほど浅く設定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の可塑化送出装置。
【請求項６】
前記ローターの端面から前記脱気促進部の底壁までの深さがその幅方向に沿って径方向内側ほど浅くなるように傾斜していることを特徴とする請求項２から請求項５の何れかに記載の可塑化送出装置。
【請求項７】
バレルの一端面に開口する材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの一端面に対して摺接する端面に形成されて該バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されると共に径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝を有する可塑化送出装置のローターであって、
前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とするローター。
【請求項８】
溶融状態にある所定量の成形材料を金型のキャビティに圧送する計量射出装置と、成形材料を可塑化してこの計量射出装置に送出する可塑化送出装置と
を含み、この可塑化送出装置が、
一端面に材料流入通路が開口するバレルと、このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝と、前記バレルの材料流入通路の開口を中心として前記ローターを駆動回転するローター駆動手段と、前記材料流入通路および前記可塑化通路内に介在する成形材料を加熱して軟化溶融させるための加熱手段と
を含む射出成形機において、
前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とする射出成形機。
【請求項１】
材料流入通路が一端面に開口するバレルと、
このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、
このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝と
を具えた可塑化送出装置であって、
前記螺旋溝は、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部をその径方向外側領域に有することを特徴とする可塑化送出装置。
【請求項２】
前記螺旋溝は、前記脱気促進部に続き、径方向に沿った当該螺旋溝の幅が一定の一定幅部をその径方向内側領域に有することを特徴とする請求項１に記載の可塑化送出装置。
【請求項３】
前記螺旋溝は、底壁と、径方向内側壁と、前記底壁を挟んでこの径方向内側壁と径方向に対向する径方向外側壁とを有し、前記ローターの回転中心および前記脱気促進部の径方向外側壁の任意の位置を結ぶ線分と、この任意の位置における径方向外側壁に対する接線とのなす角が径方向外側ほど小さく設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化送出装置。
【請求項４】
前記螺旋溝の径方向内側壁および径方向外側壁は、それぞれ連続面であることを特徴とする請求項３に記載の可塑化送出装置。
【請求項５】
前記バレルの一端面が凸円錐面であり、かつ前記ローターの端面が前記バレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、前記ローターの端面から前記螺旋溝の底壁までの深さが径方向内側端部ほど浅く設定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の可塑化送出装置。
【請求項６】
前記ローターの端面から前記脱気促進部の底壁までの深さがその幅方向に沿って径方向内側ほど浅くなるように傾斜していることを特徴とする請求項２から請求項５の何れかに記載の可塑化送出装置。
【請求項７】
バレルの一端面に開口する材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの一端面に対して摺接する端面に形成されて該バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されると共に径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝を有する可塑化送出装置のローターであって、
前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とするローター。
【請求項８】
溶融状態にある所定量の成形材料を金型のキャビティに圧送する計量射出装置と、成形材料を可塑化してこの計量射出装置に送出する可塑化送出装置と
を含み、この可塑化送出装置が、
一端面に材料流入通路が開口するバレルと、このバレルの材料流入通路の開口を中心として回転駆動され、当該バレルの前記一端面に対して摺接する端面を有するローターと、このローターの端面に形成されて前記バレルの一端面との間に成形材料の可塑化通路を画成し、径方向外側端部から成形材料が供給されるとともに径方向内側端部が前記バレルの材料流入通路の開口端に連通する螺旋溝と、前記バレルの材料流入通路の開口を中心として前記ローターを駆動回転するローター駆動手段と、前記材料流入通路および前記可塑化通路内に介在する成形材料を加熱して軟化溶融させるための加熱手段と
を含む射出成形機において、
前記螺旋溝は、その径方向外側領域に径方向に沿った当該螺旋溝の幅が径方向外側に向かって広くなる脱気促進部を有することを特徴とする射出成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２４１０１６（Ｐ２０１０−２４１０１６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９３２２５（Ｐ２００９−９３２２５）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
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