材料供給装置および材料供給装置の作動方法
【課題】シャッタ部材と摺動される部材の間の摺動クリアランスへ入り込んだ樹脂粉等により、シャッタの気密シールが損なわれたり開閉不良を来たす等の問題や、または入り込んだ樹脂粉等やシャッタの金属粉等が加熱筒内に供給され、焼けを起こしたり成形品の品質を低下させるといった問題のいずれかを解決した材料供給装置および材料供給装置の作動方法を提供する。
【解決手段】真空吸引可能な加熱筒１５内に供給路１８，１９，２０を介して成形材料Ｍを供給する材料供給装置１３において、前記供給路１８，１９，２０を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段３１とを有するシャッタ装置２５，２６を備える。
【解決手段】真空吸引可能な加熱筒１５内に供給路１８，１９，２０を介して成形材料Ｍを供給する材料供給装置１３において、前記供給路１８，１９，２０を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段３１とを有するシャッタ装置２５，２６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料供給装置および材料供給装置の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開口部を開閉するシャッタ部材が備えられた可塑化装置に取付けられる材料供給装置に関するものとしては、特許文献１ないし特許文献３に示されるものが知られている。特許文献１は、射出成形機の可塑化装置の供給部に回転弁式のシャッタ装置を用いるものであるが、装置が大掛りになる上に、ハウジングと回転弁体に高い加工精度が求められ、実際にはシール性やカジリの点で問題が多いものであった。また特許文献２は、射出成形機の可塑化装置の供給部に水平方向に回転するシャッタ装置を用いるものであって、図４に示されるように、透孔５ｄとシャッタ部材３の間にシールのためのＯリング４Ａが設けられている。しかし特許文献２は、シャッタ部材３が回転された際に、シャッタ部材３とＯリング４Ａとの間が摺動するため、Ｏリング４Ａが摩耗するという問題があった。またＯリング４Ａの摩耗を防止するためにＯリング４Ａによるシャッタ部材３の押圧力を弱くすると、シャッタ部材３が回転移動される際に、シャッタ部材３の上面に付着した樹脂粉体がシャッタ部材３と透孔５ｄの間に入り込み、Ｏリング４Ａによるシール性に支障をきたすといった問題があった。従ってＯリング４Ａによるシール性を確保するためには、Ｏリング４Ａとシャッタ部材３の間の面圧が高くても低くても問題があった。また特許文献３は、シャッター３をシール部材に当接させて気密を保つものであるが、前記特許文献２と同様の問題があり、シャッター３の移動時にシール部材１６ａが摩耗すること等が避けられないものであった。また特許文献３の段落（０００８）に記載されるように、従来のシャッタ装置では、シャッターとシール部材の摺動クリアランスへ樹脂屑やシャッターの金属粉が入り込み、シャッターの気密シールが損なわれたり、開閉不良を来たす等の問題もあった。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６４５２７号公報（請求項２、０００７、図１）
【特許文献２】特開２００１−２９３７５０号公報（請求項２、００２１、図１）
【特許文献３】特開２００２−３４７０７３号公報（請求項１、００１９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では上記の問題を鑑みて、従来の材料供給装置では、シャッタ部材と他の部材の間の摺動クリアランスへ入り込んだ樹脂粉等により、シャッタの気密シールが損なわれたり開閉不良を来たす等の問題や、または入り込んだ樹脂粉等やシャッタの金属粉等が加熱筒内に供給され、焼けを起こしたり成形品の品質を低下させるといった問題のいずれかを解決した材料供給装置および材料供給装置の作動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の材料供給装置は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、前記ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の材料供給装置は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、前記ケース部材の内部空間を気体流動状態とする気体供給手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に記載の材料供給装置は、請求項１または請求項２において、前記ケース部材の一側には吸引口が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に記載の材料供給装置の作動方法は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置の作動方法において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材が設けられ、前記シャッタ部材が格納されたケース部材の内部空間を真空吸引または気体を流動させることによりシャッタ部材の清掃を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の材料供給装置は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材とを備え、前記ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段または気体流動状態とする気体供給手段を有するシャッタ装置の少なくとも一方が備えられているので、シャッタの気密シールが損なわれたり開閉不良を来たす等の問題や、または入り込んだ樹脂粉やシャッタの金属粉等が加熱筒内に供給され、焼けを起こしたり成形品の品質を低下させるといった問題の少なくとも一つを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。図１は、本実施形態のシャッタ装置が取付けられた可塑化装置の断面図である。図２は、本実施形態の材料供給装置のシャッタ装置の開放時における断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線の平面断面図である。図４は、本実施形態の材料供給装置のシャッタ装置の閉鎖時における断面図である。
【００１１】
図１に示されるように射出成形機の射出装置である可塑化装置１１は、材料投入装置１２から材料供給装置１３に投入された成形材料Ｍを材料調節装置１４を介して真空吸引可能な加熱筒１５へ供給し、加熱筒１５内に嵌挿したスクリュ１６をスクリュ回転用のモータ１７により回転駆動して可塑化し溶融材料となしてスクリュ１６前方の加熱筒１５の先端側内部に貯留する。そして貯留された溶融材料は、図示しないスクリュ前後進手段の駆動によりスクリュ１６が前進移動されて図示しない型締装置に取付けられた成形金型のキャビティ内へ射出されることによって成形品が成形される。
【００１２】
可塑化装置１１の材料供給装置１３は、材料調節装置１４内と加熱筒１５内とを常時真空構造としつつ所定量の成形材料Ｍを材料調節装置１４へ供給するものである。材料供給装置１３の外殻体は、前記材料調節装置１４の外殻体と加熱筒１５の外殻体とともに気密構造体を形成し、内部には材料投入装置１２から材料調節装置１４へ至る成形材料Ｍの供給路が形成されている。材料供給装置１３は、上部供給路１８、中間供給路１９、および下部供給路２０と、上部供給路１８と中間供給路１９の間に配設される上部のシャッタ装置２５、中間供給路１９と下部供給路２０の間に配設される下部のシャッタ装置２６等からなっている。上部供給路１８はガラス管１８ａとリング体２３ａからなる。中間供給路１９は、ガラス管１９ａとリング体２３ｂ，２４ａからなる。下部供給路２０は、ガラス管２０ａとリング体２４ｂ，２７からなる。そして前記ガラス管１８ａ，１９ａ，２０ａは、内部の成形材料Ｍの量が目視可能であるとともに、レベルセンサ２１，２２により検知可能となっている。なお材料供給装置１３、材料調節装置１４、加熱筒１５からなる気密構造体の部材間は、Ｏリング等によりシールされている。また中間供給路１９には、孔３３が形成され、前記孔３３に接続された管路３４には開閉弁３５が配設され、管路３４は管路３２を介して後述する真空ポンプ３１に接続されている。
【００１３】
なお可塑化装置１１の材料供給装置１３については、中間供給路１９に向けて直接ブロアを用いて成形材料Ｍを供給するものでもよい。その場合、中間供給路１９内を真空化する際に必要な上部のシャッタ装置２５は別の位置に設けられ、下方から上方に向けて成形材料Ｍが送られる場合もある。また材料供給装置１３は、２個のシャッタ装置２５，２６を用いるものを示したが、加熱筒１５への成形材料Ｍの供給時には加熱筒１５内が大気と連通されるような１個のシャッタ装置しかないものでもよい。更に上部供給路１８、中間供給路１９、および下部供給路２０の少なくとも一つを、容積の大きいホッパ構造としたものや加熱装置を併用してもよい。
【００１４】
可塑化装置１１の材料調節装置１４は、フィードスクリュ３６の駆動手段であるモータ３７の回転速度を制御し、加熱筒１５内のスクリュ１６溝における成形材料Ｍの量が、最適となるように、成形材料Ｍの搬送量を調節する。なお、材料調節装置１４は必須のものではなく、材料供給装置１３を加熱筒１５に直接取付けるようにしてもよい。
【００１５】
次に材料供給装置１３のシャッタ装置２５，２６の構造について、図２ないし図４により、説明する。なお上部のシャッタ装置２５と下部のシャッタ装置２６は、ほぼ同じ構造であるので、下部のシャッタ装置２６が開放されている図２の状態を中心に説明する。
【００１６】
シャッタ装置２６には、外殻体として、内部が中空の長方体からなるケース部材４１が設けられている。ケース部材４１の内部空間２８にはシャッタ部材４２が往復動可能に格納されている。そして前記ケース部材４１の上板の上面が、中間供給路１９のリング体２４ａに対してＯリングを挟んで固定され、前記ケース部材４１の下板の下面が下部供給路２０のリング体２４ｂに対してＯリングを挟んで固定されている。そしてケース部材４１の上板および下板には、前記シャッタ部材４２を挟んで両側（本実施形態では上下）に、前記リング体２４ａ，２４ｂの開口部と同じ直径の開口部４１ａ，４１ａが形成されている。ケース部材４１の他側の端部には、シャッタ部材４２を水平方向に往復進退移動させるエアシリンダ４３が固定されている。そして図１に示されるようにエアシリンダ４３は開閉弁４４を介して空圧源４５に接続されている。
【００１７】
前記エアシリンダ４３のロッド４３ａは、シャッタ部材４２に固定されている。シャッタ部材４２は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ処理等の方法により一例としてクロム系やタングステンカーバイド等の材料により表面処理がなされた所定板厚の長方形の金属平板である。図３に示されるようにシャッタ部材４２の幅は、中空であるケース部材４１の内部の幅と略一致しており、ケース部材４１に縦内壁面にシャッタ部材４２の両側面が摺動自在となっている。そしてシャッタ部材４２の前方寄り中央には、中間供給路１９のリング体２４ａの開口部、ケース部材４１の開口部４１ａと同径の通孔４２ａが形成されている。そして前記ケース部材４１の開口部４１ａ等とシャッタ部材４２の通孔４２ａの位置が一部でも重なった状態のときに成形材料Ｍが下方に落下し、開口部４１ａと通孔４２ａの位置が全く重ならない状態のときに、シャッタ装置２６は閉鎖可能となっている。
【００１８】
またケース部材４１とシャッタ部材４２の間には、ケース部材４１の開口部４１ａやシャッタ部材４２の通孔４２ａと同じ直径の開口部４７ａが形成された中間部材４７が設けられている。中間部材４７は、ケース部材４１の内側（シャッタ側）の面における開口部４１ａの周辺部に形成された凹部４１ｂに嵌合されるように取付けられている。ただし前記凹部４１ｂの縦方向の深さよりも中間部材４７の板厚の方が厚くなっているので、中間部材４７のシャッタ部材側の面４７ｂ（平面）はケース部材４１の面４１ｃよりも内側に向けて突出している。前記中間部材４７は、ケース部材４１の上下の板にそれぞれ取付けられている。そして前記中間部材４７の面４７ｂとシャッタ部材４２の上下の面４２ｂ（平面）の間の間隔は、許容限度を超えるリークが発生しない程度に面接触により密着可能であって、かつシャッタ部材４２の移動時に摺動自在な間隔となっている。
【００１９】
中間部材４７は、前記シャッタ部材４２の金属材料または前記シャッタ部材４２の表面処理材料とカジリが発生しにくいような金属材料から形成され、中間部材４７の面４７ｂは、シャッタ部材４２の面と摺動した際の摩擦係数が低く、なおかつ密着性が良好な面となっている。なお中間部材４７は、本発明にとって必須ではなく、中間部材４７を設けずにケース部材４１の内面がシャッタ部材４２との摺動面を構成するようにしてもよい。更には中間部材４７をケース部材４１よりも外側にまで突出させ、直接中間供給路１９や下部供給路２０と接続されるようにしたものでもよい。その場合はケース部材４１の開口部４１ａは、中間部材４７を介して供給路と間接的に連通されることになる。いずれにしてもシャッタ装置２６の内部空間２８は、ケース部材４１とシャッタ部材４２等により気密状態に保持可能となっている。
【００２０】
ケース部材４１と中間部材４７との間には、Ｏリング４８が設けられている。しかしケース部材４１と中間部材４７の間にバネや空圧や油圧手段を設け、中間部材４７をシャッタ部材４２に向けて押圧するようにしてもよい。ケース部材４１の下板における内側上面には、摩擦係数の低い樹脂からなり所定板厚の平板状の載置板４９が取付けられている。そして前記載置板４９の上面はシャッタ部材４２の面４２ｂ（下面）と摺動自在となっている。シャッタ部材４２を載置板４９に摺動自在に載置することにより、上下の中間部材４７，４７に対してほぼ均等な間隙を保つようにすることができる。なお載置板４９はシャッタ部材４２よりも下方の内部空間２８全体を占めるような大きさではない。
【００２１】
ケース部材４１の一側の上面（または下面）にはケース部材４１の内部空間２８の空気を吸引する専用の吸引口５１が設けられ、真空状態の下部供給路２０や材料調節装置１４を介して真空吸引されるのではなく、管路５２、管路３２、フィルタ３０を介して真空源である真空ポンプ３１に直接接続されている。またケース部材４１の他側の上面（または下面）には、ケース部材４１の内部空間２８内に圧搾空気を供給する供給口５３が設けられ、管路５４、開閉弁５５を介して気体供給手段である空圧源４５に接続されている。ケース部材４１における吸引口５１を設ける位置は、シャッタ部材４２が閉となった際にシャッタ部材４２の通孔４２ａが位置する一側に設けることがより望ましい。しかしシャッタ部材４２が閉となった際にシャッタ部材４２の通孔４２ａが位置しない他側に吸引口５１を設けてもよい。なお本実施形態では空圧源４５から供給されるのは大気をコンプレッサにより圧縮した圧搾空気であるが、窒素ガス等を供給してもよい。
【００２２】
制御装置４６は、レベルセンサ２１，２２等の各種信号が入力されるとともにタイマを内蔵している。また制御装置４６は、材料投入装置１２、スクリュ回転用のモータ１７やフィードスクリュ３６のモータ３７、真空ポンプ３１、空圧源４５、開閉弁３５，４４，４４，５５，５５等に信号を送信して制御が可能となっている。なお射出成形機の制御装置と材料供給装置１３の制御装置は、同一でも分離されたものでもよいが、分離されたものでも射出成形機側の制御装置との信号のやり取りは必要である。
【００２３】
次に、材料供給装置１３とシャッタ装置２５，２６の作動について説明する。図１に示される状態は、材料供給装置１３の上部のシャッタ装置２５を開放し、中間供給路１９内に成形材料Ｍを落下させた状態である。この際材料供給装置１３の下部のシャッタ装置２６は閉鎖されている。そして加熱筒１５、材料調節装置１４、下部供給路２０等から構成される気密構造体は、管路３２等を介して常時負圧手段である真空ポンプ３１により吸引されている。またシャッタ装置２５，２６のケース部材４１の内部空間２８も真空ポンプ３１により別の管路５２を介して吸引されている。次に上部のシャッタ装置２５を閉鎖する。シャッタ装置２５の閉鎖は、エアシリンダ４３の作動によりシャッタ部材４２が図３において一点鎖線で示される位置まで前進され、同時に開口部４１ａ，４７ａと一致していたシャッタ部材４２の通孔４２ａが前方に移動され、開口部４１ａ，４７ａはシャッタ部材４２の後方寄りの板部分により閉鎖される。この際シャッタ部材４２の面４２ｂ，４２ｂは、載置板４９により重量の一部が支えられ、上下の中間部材４７，４７の面４７ｂ，４７ｂに均等に当接するように移動されるのでカジリが極めて生じ難い。またシャッタ部材４２と中間部材４７は適圧による摺動状態となっているので、成形材料Ｍに含まれる樹脂粉等の噛み込みを極力抑えられるようになっている。
【００２４】
次に開閉弁３５を開放し、中間供給路１９内の大気を吸引して中間供給路１９内を真空化する。そして連続成形とともに材料調節装置１４から加熱筒１５へ成形材料Ｍが供給されて下部供給路２０内の成形材料Ｍが減少し、レベルセンサ２２が成形材料Ｍを感知不能となると、下部のシャッタ装置２６が開放され、中間供給路１９内の成形材料Ｍが材料調節装置１４内および下部供給路２０内へ落下される。なお下部のシャッタ装置２６開放のタイミングは、タイマによる設定でもよい。また前記動作の間に材料投入装置１２から閉鎖されている上部のシャッタ装置２５よりも上方の上部供給路１８には次の成形材料Ｍが供給され、レベルセンサ２１が成形材料Ｍを感知すると供給が停止される。そして再び下部のシャッタ装置２６が閉鎖されると、次に上部のシャッタ装置２５を開放し、上部供給路１８の成形材料Ｍを中間供給路１９へ落下させる。そのことにより再び図１の状態となり、同じサイクルが繰り返される。
【００２５】
本実施形態ではケース部材４１のシャッタ部材４２が往復動する空間とその回りの空間からなる内部空間２８は、ケース部材４１の一側に設けられた吸引口５１、管路５２、管路３２を介して負圧手段である真空ポンプ３１に接続され、真空ポンプ３１が常時作動となっていることから前記内部空間２８も常時負圧状態となっている。従ってシャッタ部材４２の移動時にもリークが生じることはない。従来、内部空間２８が大気圧であった場合は、中間部材４７のＯリング４８よりも外側部分には大気圧が加えられることから中間部材４７からシャッタ部材４２に向けて強く与圧がかけられていた。しかし本実施形態では、内部空間２８が真空状態（負圧状態）とされることにより、中間部材４７による与圧を減少することができる。また内部空間２８が真空状態であるので、前記Ｏリング４８を、硬度の低いものとすることができる。従って中間部材４７からシャッタ部材４２へ向けてのＯリング４８による与圧も低くすることができ、シャッタ部材４２の摺動摩耗に伴う金属粉の発生を抑えることができる。
【００２６】
そして制御装置４６からの信号により、シャッタ部材４２の開作動、閉作動完了の後に、例えば０．５秒程度、開閉弁５５を開くことにより、空圧源４５から供給口５３を介して内部空間２８に圧搾空気が供給される。内部空間２８は、吸引口５１が真空ポンプ３１により吸引されていることから、供給された圧搾空気のほとんどは、図３において矢印で示されるようにケース部材４１とシャッタ部材４２との間を通過して吸引口５１へ送られる。また一部はシャッタ部材４２と中間部材４７との間にも送られる。そして前記のように内部空間２８が気体流動状態となることにより、シャッタ部材４２の開作動、閉作動によりシャッタ部材４２と中間部材４７（またはケース部材）の間からケース部材４１内に落下した樹脂粉や金属粉が回収される。なお前記の圧搾空気が供給される時間は短く、常に真空吸引がされているので、前記内部空間２８はほとんど負圧状態を保ったままである。そして吸引口５１から回収された樹脂粉や金属粉はフィルタ３０によって捕集されるので、真空ポンプ３１から外部へは排出されない。
【００２７】
なお空圧源４５からの圧搾空気の導入のタイミングは、前記に限定されずシャッタ部材４２を複数回移動された後や、所定時間毎であってもよい。またシャッタ部材４２の移動中であってもよい。また空圧源４５からの圧搾空気の導入は必須ではなく、ケース部材４１に供給口５３を設けずに吸引口５１のみを設け、ケース部材４１の内部空間２８を常時負圧状態に設けるようにしてもよい。ケース部材４１の内部空間２８を負圧状態とするだけでも樹脂粉や金属粉の回収に一定効果が期待できる。そしてシャッタ部材４２と中間部材４７の間の与圧を低くすることが可能であるので、摩擦による金属粉を減少させることができる。更にはシャッタ装置２５，２６のケース部材４１の内部空間２８を負圧とせずに供給口５３から気体を流通させ別の排出口から排出することにより気体流通状態とするものでもよい。
【００２８】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。シャッタ装置のシャッタ部材は、前進により通孔が供給路と連通されるものでもよく、通孔を有さない１枚板であってもよい。またシャッタ装置のシャッタ部材は、水平方向に往復運動するもの以外に縦方向や斜め方向に移動するものでもよく、一点を中心に平板が回転運動をするものでもよい。そしてまたシャッタ部材が、特許文献１のように回転するものでもよい。また成形材料が供給される方向も水平方向へ送られるものや下方から上方へ送られるものでもよい。これらのシャッタ装置では全て、シャッタ部材とその回りのケース部材の間の空間を負圧吸引することや気体流通状態とすることにより、樹脂粉やシャッタ部材の摺動粉を回収することができる。
【００２９】
更にまた本発明のシャッタ装置が取付けられる可塑化装置としては、一軸タイプの射出成形機の他、可塑化装置と射出装置が分離したプリプラ（登録商標）式の射出成形機や、押出機、混練機等でもよく、材料も樹脂に限定されず、他の有機材料や無機材料、金属材料等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のシャッタ装置が取付けられた可塑化装置の断面図である。
【図２】本実施形態のシャッタ装置の開放時における断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線の平面断面図である。
【図４】本実施形態のシャッタ装置の閉鎖時における断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 可塑化装置
１３ 材料供給装置（供給路）
１５ 加熱筒
２５，２６ シャッタ装置
２８ 内部空間
３１ 真空ポンプ（負圧手段）
４１ ケース部材
４１ａ，４７ａ 開口部
４２ シャッタ部材
４５ 空圧源（気体供給手段）
４７ 中間部材
５１ 吸引口
５３ 供給口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料供給装置および材料供給装置の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開口部を開閉するシャッタ部材が備えられた可塑化装置に取付けられる材料供給装置に関するものとしては、特許文献１ないし特許文献３に示されるものが知られている。特許文献１は、射出成形機の可塑化装置の供給部に回転弁式のシャッタ装置を用いるものであるが、装置が大掛りになる上に、ハウジングと回転弁体に高い加工精度が求められ、実際にはシール性やカジリの点で問題が多いものであった。また特許文献２は、射出成形機の可塑化装置の供給部に水平方向に回転するシャッタ装置を用いるものであって、図４に示されるように、透孔５ｄとシャッタ部材３の間にシールのためのＯリング４Ａが設けられている。しかし特許文献２は、シャッタ部材３が回転された際に、シャッタ部材３とＯリング４Ａとの間が摺動するため、Ｏリング４Ａが摩耗するという問題があった。またＯリング４Ａの摩耗を防止するためにＯリング４Ａによるシャッタ部材３の押圧力を弱くすると、シャッタ部材３が回転移動される際に、シャッタ部材３の上面に付着した樹脂粉体がシャッタ部材３と透孔５ｄの間に入り込み、Ｏリング４Ａによるシール性に支障をきたすといった問題があった。従ってＯリング４Ａによるシール性を確保するためには、Ｏリング４Ａとシャッタ部材３の間の面圧が高くても低くても問題があった。また特許文献３は、シャッター３をシール部材に当接させて気密を保つものであるが、前記特許文献２と同様の問題があり、シャッター３の移動時にシール部材１６ａが摩耗すること等が避けられないものであった。また特許文献３の段落（０００８）に記載されるように、従来のシャッタ装置では、シャッターとシール部材の摺動クリアランスへ樹脂屑やシャッターの金属粉が入り込み、シャッターの気密シールが損なわれたり、開閉不良を来たす等の問題もあった。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６４５２７号公報（請求項２、０００７、図１）
【特許文献２】特開２００１−２９３７５０号公報（請求項２、００２１、図１）
【特許文献３】特開２００２−３４７０７３号公報（請求項１、００１９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では上記の問題を鑑みて、従来の材料供給装置では、シャッタ部材と他の部材の間の摺動クリアランスへ入り込んだ樹脂粉等により、シャッタの気密シールが損なわれたり開閉不良を来たす等の問題や、または入り込んだ樹脂粉等やシャッタの金属粉等が加熱筒内に供給され、焼けを起こしたり成形品の品質を低下させるといった問題のいずれかを解決した材料供給装置および材料供給装置の作動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の材料供給装置は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、前記ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の材料供給装置は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、前記ケース部材の内部空間を気体流動状態とする気体供給手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に記載の材料供給装置は、請求項１または請求項２において、前記ケース部材の一側には吸引口が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に記載の材料供給装置の作動方法は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置の作動方法において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材が設けられ、前記シャッタ部材が格納されたケース部材の内部空間を真空吸引または気体を流動させることによりシャッタ部材の清掃を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の材料供給装置は、真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材とを備え、前記ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段または気体流動状態とする気体供給手段を有するシャッタ装置の少なくとも一方が備えられているので、シャッタの気密シールが損なわれたり開閉不良を来たす等の問題や、または入り込んだ樹脂粉やシャッタの金属粉等が加熱筒内に供給され、焼けを起こしたり成形品の品質を低下させるといった問題の少なくとも一つを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。図１は、本実施形態のシャッタ装置が取付けられた可塑化装置の断面図である。図２は、本実施形態の材料供給装置のシャッタ装置の開放時における断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線の平面断面図である。図４は、本実施形態の材料供給装置のシャッタ装置の閉鎖時における断面図である。
【００１１】
図１に示されるように射出成形機の射出装置である可塑化装置１１は、材料投入装置１２から材料供給装置１３に投入された成形材料Ｍを材料調節装置１４を介して真空吸引可能な加熱筒１５へ供給し、加熱筒１５内に嵌挿したスクリュ１６をスクリュ回転用のモータ１７により回転駆動して可塑化し溶融材料となしてスクリュ１６前方の加熱筒１５の先端側内部に貯留する。そして貯留された溶融材料は、図示しないスクリュ前後進手段の駆動によりスクリュ１６が前進移動されて図示しない型締装置に取付けられた成形金型のキャビティ内へ射出されることによって成形品が成形される。
【００１２】
可塑化装置１１の材料供給装置１３は、材料調節装置１４内と加熱筒１５内とを常時真空構造としつつ所定量の成形材料Ｍを材料調節装置１４へ供給するものである。材料供給装置１３の外殻体は、前記材料調節装置１４の外殻体と加熱筒１５の外殻体とともに気密構造体を形成し、内部には材料投入装置１２から材料調節装置１４へ至る成形材料Ｍの供給路が形成されている。材料供給装置１３は、上部供給路１８、中間供給路１９、および下部供給路２０と、上部供給路１８と中間供給路１９の間に配設される上部のシャッタ装置２５、中間供給路１９と下部供給路２０の間に配設される下部のシャッタ装置２６等からなっている。上部供給路１８はガラス管１８ａとリング体２３ａからなる。中間供給路１９は、ガラス管１９ａとリング体２３ｂ，２４ａからなる。下部供給路２０は、ガラス管２０ａとリング体２４ｂ，２７からなる。そして前記ガラス管１８ａ，１９ａ，２０ａは、内部の成形材料Ｍの量が目視可能であるとともに、レベルセンサ２１，２２により検知可能となっている。なお材料供給装置１３、材料調節装置１４、加熱筒１５からなる気密構造体の部材間は、Ｏリング等によりシールされている。また中間供給路１９には、孔３３が形成され、前記孔３３に接続された管路３４には開閉弁３５が配設され、管路３４は管路３２を介して後述する真空ポンプ３１に接続されている。
【００１３】
なお可塑化装置１１の材料供給装置１３については、中間供給路１９に向けて直接ブロアを用いて成形材料Ｍを供給するものでもよい。その場合、中間供給路１９内を真空化する際に必要な上部のシャッタ装置２５は別の位置に設けられ、下方から上方に向けて成形材料Ｍが送られる場合もある。また材料供給装置１３は、２個のシャッタ装置２５，２６を用いるものを示したが、加熱筒１５への成形材料Ｍの供給時には加熱筒１５内が大気と連通されるような１個のシャッタ装置しかないものでもよい。更に上部供給路１８、中間供給路１９、および下部供給路２０の少なくとも一つを、容積の大きいホッパ構造としたものや加熱装置を併用してもよい。
【００１４】
可塑化装置１１の材料調節装置１４は、フィードスクリュ３６の駆動手段であるモータ３７の回転速度を制御し、加熱筒１５内のスクリュ１６溝における成形材料Ｍの量が、最適となるように、成形材料Ｍの搬送量を調節する。なお、材料調節装置１４は必須のものではなく、材料供給装置１３を加熱筒１５に直接取付けるようにしてもよい。
【００１５】
次に材料供給装置１３のシャッタ装置２５，２６の構造について、図２ないし図４により、説明する。なお上部のシャッタ装置２５と下部のシャッタ装置２６は、ほぼ同じ構造であるので、下部のシャッタ装置２６が開放されている図２の状態を中心に説明する。
【００１６】
シャッタ装置２６には、外殻体として、内部が中空の長方体からなるケース部材４１が設けられている。ケース部材４１の内部空間２８にはシャッタ部材４２が往復動可能に格納されている。そして前記ケース部材４１の上板の上面が、中間供給路１９のリング体２４ａに対してＯリングを挟んで固定され、前記ケース部材４１の下板の下面が下部供給路２０のリング体２４ｂに対してＯリングを挟んで固定されている。そしてケース部材４１の上板および下板には、前記シャッタ部材４２を挟んで両側（本実施形態では上下）に、前記リング体２４ａ，２４ｂの開口部と同じ直径の開口部４１ａ，４１ａが形成されている。ケース部材４１の他側の端部には、シャッタ部材４２を水平方向に往復進退移動させるエアシリンダ４３が固定されている。そして図１に示されるようにエアシリンダ４３は開閉弁４４を介して空圧源４５に接続されている。
【００１７】
前記エアシリンダ４３のロッド４３ａは、シャッタ部材４２に固定されている。シャッタ部材４２は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ処理等の方法により一例としてクロム系やタングステンカーバイド等の材料により表面処理がなされた所定板厚の長方形の金属平板である。図３に示されるようにシャッタ部材４２の幅は、中空であるケース部材４１の内部の幅と略一致しており、ケース部材４１に縦内壁面にシャッタ部材４２の両側面が摺動自在となっている。そしてシャッタ部材４２の前方寄り中央には、中間供給路１９のリング体２４ａの開口部、ケース部材４１の開口部４１ａと同径の通孔４２ａが形成されている。そして前記ケース部材４１の開口部４１ａ等とシャッタ部材４２の通孔４２ａの位置が一部でも重なった状態のときに成形材料Ｍが下方に落下し、開口部４１ａと通孔４２ａの位置が全く重ならない状態のときに、シャッタ装置２６は閉鎖可能となっている。
【００１８】
またケース部材４１とシャッタ部材４２の間には、ケース部材４１の開口部４１ａやシャッタ部材４２の通孔４２ａと同じ直径の開口部４７ａが形成された中間部材４７が設けられている。中間部材４７は、ケース部材４１の内側（シャッタ側）の面における開口部４１ａの周辺部に形成された凹部４１ｂに嵌合されるように取付けられている。ただし前記凹部４１ｂの縦方向の深さよりも中間部材４７の板厚の方が厚くなっているので、中間部材４７のシャッタ部材側の面４７ｂ（平面）はケース部材４１の面４１ｃよりも内側に向けて突出している。前記中間部材４７は、ケース部材４１の上下の板にそれぞれ取付けられている。そして前記中間部材４７の面４７ｂとシャッタ部材４２の上下の面４２ｂ（平面）の間の間隔は、許容限度を超えるリークが発生しない程度に面接触により密着可能であって、かつシャッタ部材４２の移動時に摺動自在な間隔となっている。
【００１９】
中間部材４７は、前記シャッタ部材４２の金属材料または前記シャッタ部材４２の表面処理材料とカジリが発生しにくいような金属材料から形成され、中間部材４７の面４７ｂは、シャッタ部材４２の面と摺動した際の摩擦係数が低く、なおかつ密着性が良好な面となっている。なお中間部材４７は、本発明にとって必須ではなく、中間部材４７を設けずにケース部材４１の内面がシャッタ部材４２との摺動面を構成するようにしてもよい。更には中間部材４７をケース部材４１よりも外側にまで突出させ、直接中間供給路１９や下部供給路２０と接続されるようにしたものでもよい。その場合はケース部材４１の開口部４１ａは、中間部材４７を介して供給路と間接的に連通されることになる。いずれにしてもシャッタ装置２６の内部空間２８は、ケース部材４１とシャッタ部材４２等により気密状態に保持可能となっている。
【００２０】
ケース部材４１と中間部材４７との間には、Ｏリング４８が設けられている。しかしケース部材４１と中間部材４７の間にバネや空圧や油圧手段を設け、中間部材４７をシャッタ部材４２に向けて押圧するようにしてもよい。ケース部材４１の下板における内側上面には、摩擦係数の低い樹脂からなり所定板厚の平板状の載置板４９が取付けられている。そして前記載置板４９の上面はシャッタ部材４２の面４２ｂ（下面）と摺動自在となっている。シャッタ部材４２を載置板４９に摺動自在に載置することにより、上下の中間部材４７，４７に対してほぼ均等な間隙を保つようにすることができる。なお載置板４９はシャッタ部材４２よりも下方の内部空間２８全体を占めるような大きさではない。
【００２１】
ケース部材４１の一側の上面（または下面）にはケース部材４１の内部空間２８の空気を吸引する専用の吸引口５１が設けられ、真空状態の下部供給路２０や材料調節装置１４を介して真空吸引されるのではなく、管路５２、管路３２、フィルタ３０を介して真空源である真空ポンプ３１に直接接続されている。またケース部材４１の他側の上面（または下面）には、ケース部材４１の内部空間２８内に圧搾空気を供給する供給口５３が設けられ、管路５４、開閉弁５５を介して気体供給手段である空圧源４５に接続されている。ケース部材４１における吸引口５１を設ける位置は、シャッタ部材４２が閉となった際にシャッタ部材４２の通孔４２ａが位置する一側に設けることがより望ましい。しかしシャッタ部材４２が閉となった際にシャッタ部材４２の通孔４２ａが位置しない他側に吸引口５１を設けてもよい。なお本実施形態では空圧源４５から供給されるのは大気をコンプレッサにより圧縮した圧搾空気であるが、窒素ガス等を供給してもよい。
【００２２】
制御装置４６は、レベルセンサ２１，２２等の各種信号が入力されるとともにタイマを内蔵している。また制御装置４６は、材料投入装置１２、スクリュ回転用のモータ１７やフィードスクリュ３６のモータ３７、真空ポンプ３１、空圧源４５、開閉弁３５，４４，４４，５５，５５等に信号を送信して制御が可能となっている。なお射出成形機の制御装置と材料供給装置１３の制御装置は、同一でも分離されたものでもよいが、分離されたものでも射出成形機側の制御装置との信号のやり取りは必要である。
【００２３】
次に、材料供給装置１３とシャッタ装置２５，２６の作動について説明する。図１に示される状態は、材料供給装置１３の上部のシャッタ装置２５を開放し、中間供給路１９内に成形材料Ｍを落下させた状態である。この際材料供給装置１３の下部のシャッタ装置２６は閉鎖されている。そして加熱筒１５、材料調節装置１４、下部供給路２０等から構成される気密構造体は、管路３２等を介して常時負圧手段である真空ポンプ３１により吸引されている。またシャッタ装置２５，２６のケース部材４１の内部空間２８も真空ポンプ３１により別の管路５２を介して吸引されている。次に上部のシャッタ装置２５を閉鎖する。シャッタ装置２５の閉鎖は、エアシリンダ４３の作動によりシャッタ部材４２が図３において一点鎖線で示される位置まで前進され、同時に開口部４１ａ，４７ａと一致していたシャッタ部材４２の通孔４２ａが前方に移動され、開口部４１ａ，４７ａはシャッタ部材４２の後方寄りの板部分により閉鎖される。この際シャッタ部材４２の面４２ｂ，４２ｂは、載置板４９により重量の一部が支えられ、上下の中間部材４７，４７の面４７ｂ，４７ｂに均等に当接するように移動されるのでカジリが極めて生じ難い。またシャッタ部材４２と中間部材４７は適圧による摺動状態となっているので、成形材料Ｍに含まれる樹脂粉等の噛み込みを極力抑えられるようになっている。
【００２４】
次に開閉弁３５を開放し、中間供給路１９内の大気を吸引して中間供給路１９内を真空化する。そして連続成形とともに材料調節装置１４から加熱筒１５へ成形材料Ｍが供給されて下部供給路２０内の成形材料Ｍが減少し、レベルセンサ２２が成形材料Ｍを感知不能となると、下部のシャッタ装置２６が開放され、中間供給路１９内の成形材料Ｍが材料調節装置１４内および下部供給路２０内へ落下される。なお下部のシャッタ装置２６開放のタイミングは、タイマによる設定でもよい。また前記動作の間に材料投入装置１２から閉鎖されている上部のシャッタ装置２５よりも上方の上部供給路１８には次の成形材料Ｍが供給され、レベルセンサ２１が成形材料Ｍを感知すると供給が停止される。そして再び下部のシャッタ装置２６が閉鎖されると、次に上部のシャッタ装置２５を開放し、上部供給路１８の成形材料Ｍを中間供給路１９へ落下させる。そのことにより再び図１の状態となり、同じサイクルが繰り返される。
【００２５】
本実施形態ではケース部材４１のシャッタ部材４２が往復動する空間とその回りの空間からなる内部空間２８は、ケース部材４１の一側に設けられた吸引口５１、管路５２、管路３２を介して負圧手段である真空ポンプ３１に接続され、真空ポンプ３１が常時作動となっていることから前記内部空間２８も常時負圧状態となっている。従ってシャッタ部材４２の移動時にもリークが生じることはない。従来、内部空間２８が大気圧であった場合は、中間部材４７のＯリング４８よりも外側部分には大気圧が加えられることから中間部材４７からシャッタ部材４２に向けて強く与圧がかけられていた。しかし本実施形態では、内部空間２８が真空状態（負圧状態）とされることにより、中間部材４７による与圧を減少することができる。また内部空間２８が真空状態であるので、前記Ｏリング４８を、硬度の低いものとすることができる。従って中間部材４７からシャッタ部材４２へ向けてのＯリング４８による与圧も低くすることができ、シャッタ部材４２の摺動摩耗に伴う金属粉の発生を抑えることができる。
【００２６】
そして制御装置４６からの信号により、シャッタ部材４２の開作動、閉作動完了の後に、例えば０．５秒程度、開閉弁５５を開くことにより、空圧源４５から供給口５３を介して内部空間２８に圧搾空気が供給される。内部空間２８は、吸引口５１が真空ポンプ３１により吸引されていることから、供給された圧搾空気のほとんどは、図３において矢印で示されるようにケース部材４１とシャッタ部材４２との間を通過して吸引口５１へ送られる。また一部はシャッタ部材４２と中間部材４７との間にも送られる。そして前記のように内部空間２８が気体流動状態となることにより、シャッタ部材４２の開作動、閉作動によりシャッタ部材４２と中間部材４７（またはケース部材）の間からケース部材４１内に落下した樹脂粉や金属粉が回収される。なお前記の圧搾空気が供給される時間は短く、常に真空吸引がされているので、前記内部空間２８はほとんど負圧状態を保ったままである。そして吸引口５１から回収された樹脂粉や金属粉はフィルタ３０によって捕集されるので、真空ポンプ３１から外部へは排出されない。
【００２７】
なお空圧源４５からの圧搾空気の導入のタイミングは、前記に限定されずシャッタ部材４２を複数回移動された後や、所定時間毎であってもよい。またシャッタ部材４２の移動中であってもよい。また空圧源４５からの圧搾空気の導入は必須ではなく、ケース部材４１に供給口５３を設けずに吸引口５１のみを設け、ケース部材４１の内部空間２８を常時負圧状態に設けるようにしてもよい。ケース部材４１の内部空間２８を負圧状態とするだけでも樹脂粉や金属粉の回収に一定効果が期待できる。そしてシャッタ部材４２と中間部材４７の間の与圧を低くすることが可能であるので、摩擦による金属粉を減少させることができる。更にはシャッタ装置２５，２６のケース部材４１の内部空間２８を負圧とせずに供給口５３から気体を流通させ別の排出口から排出することにより気体流通状態とするものでもよい。
【００２８】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。シャッタ装置のシャッタ部材は、前進により通孔が供給路と連通されるものでもよく、通孔を有さない１枚板であってもよい。またシャッタ装置のシャッタ部材は、水平方向に往復運動するもの以外に縦方向や斜め方向に移動するものでもよく、一点を中心に平板が回転運動をするものでもよい。そしてまたシャッタ部材が、特許文献１のように回転するものでもよい。また成形材料が供給される方向も水平方向へ送られるものや下方から上方へ送られるものでもよい。これらのシャッタ装置では全て、シャッタ部材とその回りのケース部材の間の空間を負圧吸引することや気体流通状態とすることにより、樹脂粉やシャッタ部材の摺動粉を回収することができる。
【００２９】
更にまた本発明のシャッタ装置が取付けられる可塑化装置としては、一軸タイプの射出成形機の他、可塑化装置と射出装置が分離したプリプラ（登録商標）式の射出成形機や、押出機、混練機等でもよく、材料も樹脂に限定されず、他の有機材料や無機材料、金属材料等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のシャッタ装置が取付けられた可塑化装置の断面図である。
【図２】本実施形態のシャッタ装置の開放時における断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線の平面断面図である。
【図４】本実施形態のシャッタ装置の閉鎖時における断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 可塑化装置
１３ 材料供給装置（供給路）
１５ 加熱筒
２５，２６ シャッタ装置
２８ 内部空間
３１ 真空ポンプ（負圧手段）
４１ ケース部材
４１ａ，４７ａ 開口部
４２ シャッタ部材
４５ 空圧源（気体供給手段）
４７ 中間部材
５１ 吸引口
５３ 供給口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、
前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、
前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、
前記ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする材料供給装置。
【請求項２】
真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、
前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、
前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、
前記ケース部材の内部空間を気体流動状態とする気体供給手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする材料供給装置。
【請求項３】
前記ケース部材の一側には吸引口が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の材料供給装置。
【請求項４】
真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置の作動方法において、
前記供給路を開閉自在なシャッタ部材が設けられ、
前記シャッタ部材が格納されたケース部材の内部空間を真空吸引または気体を流動させることによりシャッタ部材の清掃を行うことを特徴とする材料供給装置の作動方法。
【請求項１】
真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、
前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、
前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、
前記ケース部材の内部空間を負圧状態とする負圧手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする材料供給装置。
【請求項２】
真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置において、
前記供給路を開閉自在なシャッタ部材と、
前記シャッタ部材を挟んで両側に開口部が設けられるとともに前記シャッタ部材が格納されるケース部材と、
前記ケース部材の内部空間を気体流動状態とする気体供給手段と、を有するシャッタ装置が備えられたことを特徴とする材料供給装置。
【請求項３】
前記ケース部材の一側には吸引口が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の材料供給装置。
【請求項４】
真空吸引可能な加熱筒内に供給路を介して成形材料を供給する材料供給装置の作動方法において、
前記供給路を開閉自在なシャッタ部材が設けられ、
前記シャッタ部材が格納されたケース部材の内部空間を真空吸引または気体を流動させることによりシャッタ部材の清掃を行うことを特徴とする材料供給装置の作動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３７３９１（Ｐ２０１０−１３７３９１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４０５５（Ｐ２００８−３１４０５５）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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