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特開2024-130093射出シリンダとこれを備える射出成形機、及び分割式射出シリンダの構成部品
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024130093
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】射出シリンダとこれを備える射出成形機、及び分割式射出シリンダの構成部品
(51)【国際特許分類】
B29C 45/62 20060101AFI20240920BHJP
【ＦＩ】
B29C45/62
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023039607
(22)【出願日】2023-03-14
(71)【出願人】
【識別番号】000004215
【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】山口 毅
(72)【発明者】
【氏名】部谷 道雄
(72)【発明者】
【氏名】川邊 主税
(72)【発明者】
【氏名】中川 裕
【テーマコード（参考）】
4F206
【Ｆターム（参考）】
4F206JA07
4F206JL02
4F206JQ26
4F206JQ41
4F206JQ42
4F206JQ45
(57)【要約】
【課題】射出シリンダの大型化を抑制しつつ射出量の増加を可能とする。
【解決手段】射出成形機の射出シリンダ３１は、シリンダ本体３２と、シリンダ本体３２に収容され、先端にスクリュヘッド３７を備えるスクリュ３３と、シリンダ本体３２に収容され、射出される溶融金属の逆流を防止する逆流防止部５と、を有している。スクリュ３３と逆流防止部５は、シリンダ本体３２に対し材料の射出方向Ｘに相対変位可能である。シリンダ本体３２は、スクリュヘッド３７及び逆流防止部５がシリンダ本体３２に対し相対変位可能な可動区間Ｋ１を有し、シリンダ本体３２の可動区間Ｋ１での内径Ｄ１が、シリンダ本体３２の、材料の射出方向Ｘに関する後端部での内径Ｄ２より大きい。
【選択図】図３
【解決手段】射出成形機の射出シリンダ３１は、シリンダ本体３２と、シリンダ本体３２に収容され、先端にスクリュヘッド３７を備えるスクリュ３３と、シリンダ本体３２に収容され、射出される溶融金属の逆流を防止する逆流防止部５と、を有している。スクリュ３３と逆流防止部５は、シリンダ本体３２に対し材料の射出方向Ｘに相対変位可能である。シリンダ本体３２は、スクリュヘッド３７及び逆流防止部５がシリンダ本体３２に対し相対変位可能な可動区間Ｋ１を有し、シリンダ本体３２の可動区間Ｋ１での内径Ｄ１が、シリンダ本体３２の、材料の射出方向Ｘに関する後端部での内径Ｄ２より大きい。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
射出成形機の射出シリンダであって、
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きい、射出シリンダ。
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きい、射出シリンダ。
【請求項2】
前記逆流防止部は、前記射出方向に関し前記スクリュヘッドの後方に位置する逆流防止リングと、前記射出方向に関し前記逆流防止リングの後方に位置し、前記逆流防止リングの後方への移動を規制する押し金と、を有し、
前記逆流防止リングと前記押し金の外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、請求項１に記載の射出シリンダ。
前記逆流防止リングと前記押し金の外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、請求項１に記載の射出シリンダ。
【請求項3】
前記スクリュヘッドの外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、請求項１に記載の射出シリンダ。
【請求項4】
前記シリンダ本体の外径は、前記シリンダ本体の前端部から前記後端部までの区間で一定である、請求項１に記載の射出シリンダ。
【請求項5】
前記シリンダ本体の前記可動区間での外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での外径より大きい、請求項１に記載の射出シリンダ。
【請求項6】
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有する、請求項１に記載の射出シリンダ。
【請求項7】
前記スクリュは、
前記スクリュヘッドが取り付けられ前記逆流防止部と対向する先端部と、
前記射出方向に関し前記先端部の後方に位置し、前記先端部より外径の大きい拡径部と、
前記射出方向に関し前記拡径部の後方に位置し、前記拡径部より外径の小さい縮径部と、を有する、請求項１に記載の射出シリンダ。
前記スクリュヘッドが取り付けられ前記逆流防止部と対向する先端部と、
前記射出方向に関し前記先端部の後方に位置し、前記先端部より外径の大きい拡径部と、
前記射出方向に関し前記拡径部の後方に位置し、前記拡径部より外径の小さい縮径部と、を有する、請求項１に記載の射出シリンダ。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載の射出シリンダを有する射出成形機。
【請求項9】
前記射出成形機は金属射出成形機である、請求項８に記載の射出成形機。
【請求項10】
前記スクリュを前記スクリュの軸方向に前後移動させる駆動機構と、
前記駆動機構の制御装置と、を有し、
前記制御装置は、各成形サイクルで、前記スクリュを後退させる工程を複数回に分けて行うように前記駆動機構を制御する、請求項８に記載の射出成形機。
前記駆動機構の制御装置と、を有し、
前記制御装置は、各成形サイクルで、前記スクリュを後退させる工程を複数回に分けて行うように前記駆動機構を制御する、請求項８に記載の射出成形機。
【請求項11】
射出成形機の分割式射出シリンダの構成部品であって、
前記分割式射出シリンダは、シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きく、
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有し、
前記構成部品は、前記シリンダ本体の前記前方部と、前記スクリュヘッドと、前記逆流防止部と、を含む、分割式射出シリンダの構成部品。
前記分割式射出シリンダは、シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きく、
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有し、
前記構成部品は、前記シリンダ本体の前記前方部と、前記スクリュヘッドと、前記逆流防止部と、を含む、分割式射出シリンダの構成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、射出シリンダとこれを備える射出成形機、及び分割式射出シリンダの構成部品に関する。
【背景技術】
【0002】
射出成形機は一般に、スクリュを内蔵した射出シリンダを備えている。特許文献１には射出シリンダの一例が開示されている。スクリュを内蔵するシリンダ本体の内径は軸方向に一定である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－０６３８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年成形品の大型化により、１回の成形サイクル当たりの射出量を増加することが求められている。射出シリンダの前部は一般に計量部を構成するため、射出量を増加するためには計量部の容積を増やすことが考えられる。そのための一つの方法は、シリンダ本体の内径をその全長に渡って増やすことである。しかし、この方法は射出シリンダ、ひいては射出成形機の大型化を招く可能性がある。
【0005】
本開示は、射出シリンダの大型化を抑制しつつ射出量の増加を可能とする、射出成形機の射出シリンダ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】
【0006】
本開示によれば、シリンダ本体は、スクリュヘッド及び逆流防止部がシリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、シリンダ本体の可動区間での内径が、シリンダ本体の射出方向に関する後端部での内径より大きい。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、射出シリンダの大型化を抑制しつつ射出量の増加を可能とする、射出成形機の射出シリンダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態に係る射出成形機の概略正面図である。
【図4】変形例の射出シリンダの前方部分の拡大図である。
【図5】比較例の射出シリンダの前方部分の拡大図である。
【図6】１回の成形サイクルを示す図である。
【図7】第２の実施形態に係る射出シリンダの前方部分の拡大図である。
【図8】第３の実施形態に係る射出成形機の概略正面図である。
【図9】第４の実施形態に係る射出シリンダの前方部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
（第１の実施形態）
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る射出成形機１について説明する。以下の説明で、スクリュ３３の軸方向ないし移動方向をＸ方向という。「前進」「前方」等の用語は、スクリュ３３がＸ方向に関し型締装置２に近づく動き、方向、位置等を、「後進」「後方」等の用語は、スクリュ３３がＸ方向に関し型締装置２から遠ざかる動き、方向、位置等を意味する。射出方向ＸはＸ方向前方を意味する。
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る射出成形機１について説明する。以下の説明で、スクリュ３３の軸方向ないし移動方向をＸ方向という。「前進」「前方」等の用語は、スクリュ３３がＸ方向に関し型締装置２に近づく動き、方向、位置等を、「後進」「後方」等の用語は、スクリュ３３がＸ方向に関し型締装置２から遠ざかる動き、方向、位置等を意味する。射出方向ＸはＸ方向前方を意味する。
【0010】
＜全体構成＞
図１は、第１の実施形態に係る射出成形機１の概略正面図を示している。射出成形機１はマグネシウム、アルミニウムなどの溶融金属を射出する、横型の金属射出成形機である。射出成形機１は、金型を型締めする型締装置２と、射出される金属材料を加熱溶融して射出する射出装置３と、から概略構成されている。加熱溶融されて射出される金属材料を溶融金属という場合がある。金属材料は半溶融状態で射出してもよいし、完全溶融状態で射出させてもよい。なお、本発明は金属射出成形機に限定されず、樹脂の射出成形機にも適用可能である。
図１は、第１の実施形態に係る射出成形機１の概略正面図を示している。射出成形機１はマグネシウム、アルミニウムなどの溶融金属を射出する、横型の金属射出成形機である。射出成形機１は、金型を型締めする型締装置２と、射出される金属材料を加熱溶融して射出する射出装置３と、から概略構成されている。加熱溶融されて射出される金属材料を溶融金属という場合がある。金属材料は半溶融状態で射出してもよいし、完全溶融状態で射出させてもよい。なお、本発明は金属射出成形機に限定されず、樹脂の射出成形機にも適用可能である。
【0011】
＜型締装置２＞
型締装置２は、ベッド（図示せず）上に固定され固定金型Ｍ１が取り付けられる固定盤２１と、ベッド上をスライド可能で可動金型Ｍ２が取り付けられる可動盤２２と、を備えている。可動盤２２に関し固定盤２１の反対側には、ベッド上をスライド可能な型締ハウジング（図示せず）が設けられ、固定盤２１と型締ハウジングは複数本のタイバー２３によって連結されている。可動盤２２と型締ハウジングとの間には、金型を開閉するための油圧式の型締シリンダ（図示せず）が設けられている。油圧式の型締シリンダの代わりに、電動式のボールねじで駆動されるリンク機構（図示せず）を設けてもよい。固定金型Ｍ１と可動金型Ｍ２との間には、溶融金属が充填されるキャビティＭ３が形成される。
型締装置２は、ベッド（図示せず）上に固定され固定金型Ｍ１が取り付けられる固定盤２１と、ベッド上をスライド可能で可動金型Ｍ２が取り付けられる可動盤２２と、を備えている。可動盤２２に関し固定盤２１の反対側には、ベッド上をスライド可能な型締ハウジング（図示せず）が設けられ、固定盤２１と型締ハウジングは複数本のタイバー２３によって連結されている。可動盤２２と型締ハウジングとの間には、金型を開閉するための油圧式の型締シリンダ（図示せず）が設けられている。油圧式の型締シリンダの代わりに、電動式のボールねじで駆動されるリンク機構（図示せず）を設けてもよい。固定金型Ｍ１と可動金型Ｍ２との間には、溶融金属が充填されるキャビティＭ３が形成される。
【0012】
＜射出装置３＞
射出装置３は基台（図示せず）上に設けられている。射出装置３は射出シリンダ３１を有し、射出シリンダ３１は、中空円筒のシリンダ本体３２と、シリンダ本体３２に収容されたスクリュ３３と、を有している。シリンダ本体３２の内部空間の、Ｘ方向と直交する断面は円形である。射出装置３は、スクリュ３３を駆動する駆動機構３４と、駆動機構３４の制御装置３５と、をさらに備えている。スクリュ３３は駆動機構３４によって回転駆動されるとともにＸ方向に駆動（前後移動）される。
射出装置３は基台（図示せず）上に設けられている。射出装置３は射出シリンダ３１を有し、射出シリンダ３１は、中空円筒のシリンダ本体３２と、シリンダ本体３２に収容されたスクリュ３３と、を有している。シリンダ本体３２の内部空間の、Ｘ方向と直交する断面は円形である。射出装置３は、スクリュ３３を駆動する駆動機構３４と、駆動機構３４の制御装置３５と、をさらに備えている。スクリュ３３は駆動機構３４によって回転駆動されるとともにＸ方向に駆動（前後移動）される。
【0013】
射出シリンダ３１は、後方から前方に向けて供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２、計量部Ｐ３に概ね区分される。供給部Ｐ１にはホッパ３６が設けられ、ペレット状の金属材料が供給される。金属材料はシリンダ本体３２の外周に巻かれたヒータ３９からの余熱を受けながら圧縮部Ｐ２に送られる。金属材料は圧縮部Ｐ２で圧縮・加熱・混錬されることで溶融状態となり、計量部Ｐ３に搬送される。計量部Ｐ３は１回の射出サイクル（ショット）で射出される溶融金属を計量する。
【0014】
スクリュ３３はＸ方向の前端にスクリュヘッド３７を備えている。射出シリンダ３１の先端には、キャビティＭ３に溶融金属を供給する射出ノズル３８が取り付けられている。シリンダ本体３２の外周には金属材料を加熱溶融するヒータ３９が設けられている。
【0015】
＜逆流防止部５＞
図２は、射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示す。射出シリンダ３１の計量部Ｐ３は、射出される金属材料の逆流を防止する逆流防止部５を有している。逆流防止部５は、逆流防止リング５１と、押し金５２と、ピストンリング５３とを有している。逆流防止リング５１は、射出方向Ｘに関しスクリュヘッド３７の後方に位置する中空円筒部材である。ピストンリング５３は逆流防止リング５１の外周面に嵌められた円環状のシール部品で、逆流防止リング５１の前方と後方とを仕切る。押し金５２はスクリュ３３に固定されている。押し金５２は、射出方向Ｘに関し逆流防止リング５１の後方に位置する穴あき円板である。押し金５２は、逆流防止リング５１の後方への移動を規制する。
図２は、射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示す。射出シリンダ３１の計量部Ｐ３は、射出される金属材料の逆流を防止する逆流防止部５を有している。逆流防止部５は、逆流防止リング５１と、押し金５２と、ピストンリング５３とを有している。逆流防止リング５１は、射出方向Ｘに関しスクリュヘッド３７の後方に位置する中空円筒部材である。ピストンリング５３は逆流防止リング５１の外周面に嵌められた円環状のシール部品で、逆流防止リング５１の前方と後方とを仕切る。押し金５２はスクリュ３３に固定されている。押し金５２は、射出方向Ｘに関し逆流防止リング５１の後方に位置する穴あき円板である。押し金５２は、逆流防止リング５１の後方への移動を規制する。
【0016】
逆流防止リング５１は、スクリュヘッド３７と押し金５２との間でスクリュ３３に挿入されている。スクリュヘッド３７と押し金５２の外径は逆流防止リング５１の内径より大きく、逆流防止リング５１のＸ方向長さは、スクリュヘッド３７と押し金５２のＸ方向の離間距離より小さい。従って、逆流防止リング５１は、スクリュヘッド３７と押し金５２とに規制されながらＸ方向に移動可能である。
【0017】
図３はスクリュ３３と逆流防止部５（ピストンリング５３は図示せず）のシリンダ本体３２との位置関係を示している。図３の上図に示すように、溶融金属が射出される際はスクリュ３３が前進し、逆流防止リング５１は相対的にスクリュ３３に対して後退する。逆流防止リング５１は押し金５２に突き当たり、スクリュ３３前方の計量された溶融金属が射出時（スクリュ３３前進時）に、後方に漏れることを防止する。図３の下図に示すように、溶融金属を計量する際はスクリュ３３が後退し、逆流防止リング５１は相対的にスクリュ３３に対して前進する。逆流防止リング５１はスクリュヘッド３７に突き当たるが、押し金５２の後方の溶融金属は図示しない流路を通って、スクリュヘッド３７の前方空間４０に供給される。このように、逆流防止リング５１は機能的には弁の一種である。
【0018】
＜シリンダ本体３２の形状＞
従って、スクリュヘッド３７と逆流防止部５は、Ｘ方向の特定の区間をシリンダ本体３２に対して相対移動する。シリンダ本体３２のこの区間をスクリュヘッド３７及び逆流防止部５の可動区間Ｋ１という。可動区間Ｋ１とシリンダ本体３２の前端部３２Ａとの間には、スクリュヘッド３７が到達しない前方区間Ｋ２が設けられている。可動区間Ｋ１と前方区間Ｋ２を合わせた区間を拡張可動区間Ｋ３という。シリンダ本体３２の拡張可動区間Ｋ３での内径Ｄ１は一定である。
従って、スクリュヘッド３７と逆流防止部５は、Ｘ方向の特定の区間をシリンダ本体３２に対して相対移動する。シリンダ本体３２のこの区間をスクリュヘッド３７及び逆流防止部５の可動区間Ｋ１という。可動区間Ｋ１とシリンダ本体３２の前端部３２Ａとの間には、スクリュヘッド３７が到達しない前方区間Ｋ２が設けられている。可動区間Ｋ１と前方区間Ｋ２を合わせた区間を拡張可動区間Ｋ３という。シリンダ本体３２の拡張可動区間Ｋ３での内径Ｄ１は一定である。
【0019】
可動区間Ｋ１の後端には、シリンダ本体３２の内径が可動区間Ｋ１と同一の後方区間Ｋ４が接続している。後方区間Ｋ４の後端には、シリンダ本体３２の内径がＸ方向後方に向けて徐々に減少する遷移区間Ｋ５が接続している。遷移区間Ｋ５の後端には、シリンダ本体３２の内径Ｄ２が一定の一般区間Ｋ６が接続している。
【0020】
このように、本実施形態では、シリンダ本体３２の内径が拡張可動区間Ｋ３で他の区間より大きくなっている。換言すれば、シリンダ本体３２は可動区間Ｋ１、好ましくは拡張可動区間Ｋ３で、一般区間Ｋ６より内径が拡張されている。従って、シリンダ本体３２の可動区間Ｋ１での内径Ｄ１は、少なくとも後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きい。一方、シリンダ本体３２の外径Ｄ３は、前端部３２Ａから後端部３２Ｂまでの区間で一定である。つまり、シリンダ本体３２は可動区間Ｋ１、好ましくは拡張可動区間Ｋ３で、一般区間Ｋ６より肉厚ｔが減少している。
【0021】
後方区間Ｋ４は省略してもよく、可動区間Ｋ１の後端に遷移区間Ｋ５が接続してもよい。同様に遷移区間Ｋ５は省略してもよく、後方区間Ｋ４と一般区間Ｋ６のシリンダ本体３２の内径が不連続に変化していてもよい。あるいは、後方区間Ｋ４と遷移区間Ｋ５を省略してもよく、可動区間Ｋ１と一般区間Ｋ６のシリンダ本体３２の内径が不連続に変化していてもよい。
【0022】
＜逆流防止部５の寸法＞
図２を参照すると、逆流防止リング５１の外径ｄ１と押し金５２の外径ｄ２とピストンリング５３の外径ｄ３は、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きくされている。また、スクリュヘッド３７の外径ｄ４も、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きくされている。スクリュヘッド３７の外径ｄ４は、シリンダ本体３２の計量部Ｐ３の内径Ｄ１に合わせて大きくしなくてもよい。
図２を参照すると、逆流防止リング５１の外径ｄ１と押し金５２の外径ｄ２とピストンリング５３の外径ｄ３は、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きくされている。また、スクリュヘッド３７の外径ｄ４も、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きくされている。スクリュヘッド３７の外径ｄ４は、シリンダ本体３２の計量部Ｐ３の内径Ｄ１に合わせて大きくしなくてもよい。
【0023】
スクリュヘッド３７の外径ｄ４を一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きくすることで、以下の利点が得られる。図４は本実施形態の変形例の射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示す。スクリュヘッド３７の外径ｄ４は、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の内径Ｄ２より小さく、後述する比較例（図５参照）のスクリュヘッド３７の外径ｄ４と同じである。
【0024】
図２と図４を参照すると、変形例では逆流防止リング５１がスクリュヘッド３７と接触するように、逆流防止リング５１の径方向の厚さを本実施形態より増やす必要がある。この結果、スクリュヘッド３７と逆流防止リング５１との間の環状の流路４３の中心線の直径は本実施形態の方が変形例より大きくなる。スクリュヘッド３７と逆流防止リング５１との間のギャップＧが同じとすると、流路４３の断面積も本実施形態の方が変形例より大きくなる。このため、計量工程において溶融金属の供給効率（流量）が増加し、増大した前方空間４０に十分な量の溶融金属を充填することができる。なお、このように、スクリュヘッド３７の外径ｄ４はシリンダ本体３２の内径Ｄ２より大きくすることが好ましいものの、スクリュヘッド３７のそれ以外の形状や寸法は特に限定されない。
【0025】
なお、逆流防止部５の構成は上記のものに限定されない。ボールチェックバルブを用いた構成、メカバルブを用いた構成も適用可能である。これらの逆流防止部を用いた場合も、シリンダ本体３２の計量部Ｐ３の内径Ｄ１に合わせて外径を大きくすることが好ましい。
【0026】
＜本実施形態の利点＞
このようにシリンダ本体３２の計量部Ｐ３の内径Ｄ１を拡張することで、計量される溶融金属の容積と、１回の射出サイクルで射出可能な溶融金属の容積を増やすことができる。従って、本実施形態の射出成形機１によれば、大型の成形品の製造が可能となる。この点を比較例と対比してより具体的に説明する。図５は比較例の射出シリンダ３１（図１参照）の前方部分の拡大図を示している。シリンダ本体３２の内径Ｄ２と外径Ｄ３は、第１の実施形態の射出シリンダ３１の一般区間Ｋ６と同じである。すなわち、前方空間４０の断面積Ａ２は本実施形態の断面積Ａ１（図２参照）より小さい。
このようにシリンダ本体３２の計量部Ｐ３の内径Ｄ１を拡張することで、計量される溶融金属の容積と、１回の射出サイクルで射出可能な溶融金属の容積を増やすことができる。従って、本実施形態の射出成形機１によれば、大型の成形品の製造が可能となる。この点を比較例と対比してより具体的に説明する。図５は比較例の射出シリンダ３１（図１参照）の前方部分の拡大図を示している。シリンダ本体３２の内径Ｄ２と外径Ｄ３は、第１の実施形態の射出シリンダ３１の一般区間Ｋ６と同じである。すなわち、前方空間４０の断面積Ａ２は本実施形態の断面積Ａ１（図２参照）より小さい。
【0027】
表１には、実施例と比較例の射出量及び射出率（単位時間当たりに射出ノズル３８から射出される金属材料の容積）の比較を示す。射出率は、前方空間４０の断面積Ｓと溶融金属の射出速度Ｖとの積Ｓ×Ｖで求められる。射出ストロークと射出速度は実施例と比較例で同じとした。従って、断面積Ｓが大きいほど射出率は増加する。実施例は第１の実施形態と同じ構成を有し、拡張可動区間Ｋ３と後方区間Ｋ４の内径を比較例の１００ｍｍから１１０ｍｍに増やしている。実施例は比較例に対して射出量が約２１％、射出率が約２０％増加した。このように、本実施形態では断面積Ａ１が比較例の断面積Ａ２より大きいため、より多くの金属材料を射出することができる。
【0028】
【表1】
【0029】
図５に示す既存の射出成形機のシリンダ本体３２の肉厚に余裕がある場合、シリンダ本体３２の内面を切削し、本実施形態のような形状に加工することも可能である。この場合、交換対象となる射出シリンダ３１の構成部品は、スクリュヘッド３７と、逆流防止部５と、ピストンリング５３と、押し金５２を含む。
【0030】
１回の成形サイクルで射出される溶融金属の量を増やすためには、射出シリンダ３１の全体の内径を一律に増加することも考えられる。しかし、この方法では射出シリンダ３１、ひいては射出成形機１が大型化し、コストの増加につながる可能性がある。本実施形態では射出シリンダ３１の外形を変えることなく射出される溶融金属の量を増やすことができる。
【0031】
また、型締め力は型締シリンダの能力で決まり、射出シリンダ３１の大きさや形状とは無関係である。このため、金型のキャビティＭ３に掛かる内圧が同じで金型が大型化すると、可動金型Ｍ２と固定金型Ｍ１との間のパーティングラインに生じる型締圧力が低下し、成形品のバリが生じやすくなる。一方、本実施形態と比較例では射出シリンダ３１の押し込み力は同じであるので、断面積Ａ１が大きい本実施形態では前方空間４０の圧力が低下し、射出圧力が低下する。このため金型のキャビティＭ３の内圧も低下しバリが発生しにくくなる。つまり、本実施形態ではバリの発生を抑制する観点からも、射出シリンダ３１の全体の内径を一律に増加させる構成に対して、より成形品の大型化を実現しやすい。
【0032】
＜成形サイクルの制御＞
以下の成形サイクルの制御の説明では、図２、３についても適宜参照する。１回の成形サイクルで射出される溶融金属の量を増やす場合、圧縮部Ｐ２で作る溶融金属が、スクリュヘッド３７の前方空間４０に、必要な量だけ確実に供給されることが望ましい。このため、本実施形態の射出成形機１の制御装置３５は、各成形サイクルで、計量工程においてスクリュ３３を後退させる工程を２回に分けて行うように駆動機構３４を制御することができる。
以下の成形サイクルの制御の説明では、図２、３についても適宜参照する。１回の成形サイクルで射出される溶融金属の量を増やす場合、圧縮部Ｐ２で作る溶融金属が、スクリュヘッド３７の前方空間４０に、必要な量だけ確実に供給されることが望ましい。このため、本実施形態の射出成形機１の制御装置３５は、各成形サイクルで、計量工程においてスクリュ３３を後退させる工程を２回に分けて行うように駆動機構３４を制御することができる。
【0033】
図６は、１回の成形サイクルの主要工程を示している。前サイクルの成形品を取り出した後（ステップＳ７）、次サイクルの成形のために金型に離型剤を噴霧し（ステップＳ１）、金型を閉じる（ステップＳ２）。ここで一度スクリュ３３を後退させて計量工程を行い（ステップＳ３）、その後スクリュ３３を前進させて射出工程を行う（ステップＳ４）。射出工程が終了するとスクリュ３３を再び後退させて計量工程を行う（ステップＳ５）。成形品の冷却が完了すると型を開き（ステップＳ６）、成形品を取り出す（ステップＳ７）。
【0034】
つまり、射出を基準にした場合、射出の直後に次サイクルの射出のための１回目の計量工程が行われ（ステップＳ５の第１回計量）、次サイクルの射出の直前に２回目の計量工程が行われる（ステップＳ３の第２回計量）。
【0035】
計量工程は射出後の保圧工程（図示せず）が終了した後に行うのが一般的である。通常は、必要な量の溶融金属を、１回の計量工程でスクリュヘッド３７の前方空間４０に供給することができる。しかし、本実施形態では溶融金属の射出量が増えるため、１回の計量工程だけでは必要な量の溶融金属を供給できない可能性がある。十分に溶融しない状態の金属は単位重量当たりの容積が大きい。そのため、このような金属が圧縮部Ｐ２に供給されると、スクリュ３３の駆動トルクの増加、スクリュ３３の停止などが生じ、計量が不安定になる可能性がある。
【0036】
そこで、１回目の計量工程ではスクリュ３３を途中位置まで後退させて部分的な計量を行い、２回目の計量工程でスクリュ３３を最終的な位置、すなわち射出量に応じた位置まで後退させる。こうすることによって、１回目の計量工程での溶融金属の供給量が少なくて済むため、十分に溶融した溶融金属が供給不足となる可能性が低下する。また、１回目の計量工程と２回目の計量工程との間にはある程度の時間があるため、この間に新たな溶融金属が供給可能となる。
【0037】
１回目の計量工程と２回目の計量工程での溶融金属供給量の比率、あるいはスクリュ３３の後退距離の比率は、溶融金属の供給能力や、１回目の計量工程と２回目の計量工程の時間差などによって適宜設定可能である。なお、各成形サイクルで、スクリュ３３を後退させる工程は２回に限定されず、３回以上でもよい。
【0038】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態の射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示している。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。可動区間Ｋ１でのシリンダ本体３２の外径Ｄ４は、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の外径Ｄ３より大きい。すなわち、本実施形態では、可動区間Ｋ１でシリンダ本体３２の内径Ｄ１を増やしているのに伴い、外径Ｄ４を増やしている。シリンダ本体３２の肉厚ｔはＸ方向に一定でもよいが、可動区間Ｋ１と一般区間Ｋ６で異なっていてもよい。一般に可動区間Ｋ１のシリンダ本体３２の内圧は一般区間Ｋ６より高くなるため、可動区間Ｋ１のシリンダ本体３２の肉厚を、一般区間Ｋ６のシリンダ本体３２の肉厚より大きくしてもよい。
図７は第２の実施形態の射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示している。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。可動区間Ｋ１でのシリンダ本体３２の外径Ｄ４は、一般区間Ｋ６ないし後端部３２Ｂでのシリンダ本体３２の外径Ｄ３より大きい。すなわち、本実施形態では、可動区間Ｋ１でシリンダ本体３２の内径Ｄ１を増やしているのに伴い、外径Ｄ４を増やしている。シリンダ本体３２の肉厚ｔはＸ方向に一定でもよいが、可動区間Ｋ１と一般区間Ｋ６で異なっていてもよい。一般に可動区間Ｋ１のシリンダ本体３２の内圧は一般区間Ｋ６より高くなるため、可動区間Ｋ１のシリンダ本体３２の肉厚を、一般区間Ｋ６のシリンダ本体３２の肉厚より大きくしてもよい。
【0039】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る射出成形機１の概略正面図を示している。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。本実施形態の射出シリンダ３１は分割式の射出シリンダである。シリンダ本体３２は、射出方向Ｘに関し前方に位置する前方部４１と、射出方向Ｘに関し後方に位置する後方部４２と、を有している。前方部４１と後方部４２は互いに独立した部材である。シリンダ本体３２は逆流防止リング５１のピストンリング５３の摺動によって内面が摩耗しやすいため、分割式とすることで前方部４１だけを交換することができる。
図８は、第３の実施形態に係る射出成形機１の概略正面図を示している。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。本実施形態の射出シリンダ３１は分割式の射出シリンダである。シリンダ本体３２は、射出方向Ｘに関し前方に位置する前方部４１と、射出方向Ｘに関し後方に位置する後方部４２と、を有している。前方部４１と後方部４２は互いに独立した部材である。シリンダ本体３２は逆流防止リング５１のピストンリング５３の摺動によって内面が摩耗しやすいため、分割式とすることで前方部４１だけを交換することができる。
【0040】
拡張可動区間Ｋ３と後方区間Ｋ４と遷移区間Ｋ５は前方部４１に含まれ、一般区間Ｋ６の一部も前方部４１に含まれる。後方部４２は一般区間Ｋ６だけを含んでいる。前方部４１の内径Ｄ１は後方部４２の内径Ｄ２より大きい。このような構成によれば、第１の実施形態と同じ効果を奏する。本実施形態は特に既存の射出シリンダの改造に有利である。既存の射出シリンダが分割式である場合、前方部だけを本実施形態の前方部４１に交換することができる。交換対象となる分割式射出シリンダ３１の構成部品は、シリンダ本体３２の前方部４１のほか、スクリュヘッド３７と、逆流防止部５と、ピストンリング５３と、押し金５２を含む。
【0041】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態の射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示す、図３と同様の図である。スクリュ３３は逆流防止部５の後方で拡径されている。すなわち、スクリュ３３は、スクリュヘッド３３Ａと拡径部３３Ｂと縮径部３３Ｃとを有している。拡径部３３Ｂは、射出方向Ｘに関しスクリュヘッド３３Ａの後方に位置し、スクリュヘッド３３Ａの逆流防止リング５１と対向する部分の外径ｄ１１より大きな外径ｄ１２を有する部位である。縮径部３３Ｃは、射出方向Ｘに関し拡径部３３Ｂの後方に位置し、外径ｄ１１より大きく拡径部３３Ｂの外径ｄ１２より小さな外径ｄ１３を有する部位である。
図９は、第４の実施形態の射出シリンダ３１の前方部分の拡大図を示す、図３と同様の図である。スクリュ３３は逆流防止部５の後方で拡径されている。すなわち、スクリュ３３は、スクリュヘッド３３Ａと拡径部３３Ｂと縮径部３３Ｃとを有している。拡径部３３Ｂは、射出方向Ｘに関しスクリュヘッド３３Ａの後方に位置し、スクリュヘッド３３Ａの逆流防止リング５１と対向する部分の外径ｄ１１より大きな外径ｄ１２を有する部位である。縮径部３３Ｃは、射出方向Ｘに関し拡径部３３Ｂの後方に位置し、外径ｄ１１より大きく拡径部３３Ｂの外径ｄ１２より小さな外径ｄ１３を有する部位である。
【0042】
第１の実施形態の場合、スクリュ３３の径が一定であるため、逆流防止部５の後方でシリンダ本体３２とスクリュ３３の径方向のギャップが大きくなる傾向がある。本実施形態では逆流防止部５の後方を拡径することで、後方区間Ｋ４でのギャップＧ１と一般区間Ｋ６のギャップＧ２の差が小さくなり、溶融金属の流動がよりスムーズになる。
【0043】
（付記）本明細書は以下の開示を含む。
［構成１］
射出成形機の射出シリンダであって、
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きい、射出シリンダ。
［構成２］
前記逆流防止部は、前記射出方向に関し前記スクリュヘッドの後方に位置する逆流防止リングと、前記射出方向に関し前記逆流防止リングの後方に位置し、前記逆流防止リングの後方への移動を規制する押し金と、を有し、
前記逆流防止リングと前記押し金の外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、構成１に記載の射出シリンダ。
［構成３］
前記スクリュヘッドの外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、構成１または２に記載の射出シリンダ。
［構成４］
前記シリンダ本体の外径は、前記シリンダ本体の前端部から前記後端部までの区間で一定である、構成１から３のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成５］
前記シリンダ本体の前記可動区間での外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での外径より大きい、構成１から３のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成６］
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有する、構成１から５のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成７］
前記スクリュは、
前記スクリュヘッドが取り付けられ前記逆流防止部と対向する先端部と、
前記射出方向に関し前記先端部の後方に位置し、前記先端部より外径の大きい拡径部と、
前記射出方向に関し前記拡径部の後方に位置し、前記拡径部より外径の小さい縮径部と、を有する、構成１から６のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成８］
構成１から７のいずれか１項に記載の射出シリンダを有する射出成形機。
［構成９］
前記射出成形機は金属射出成形機である、構成８に記載の射出成形機。
［構成１０］
前記スクリュを前記スクリュの軸方向に前後移動させる駆動機構と、
前記駆動機構の制御装置と、を有し、
前記制御装置は、各成形サイクルで、前記スクリュを後退させる工程を複数回に分けて行うように前記駆動機構を制御する、構成８または９に記載の射出成形機。
［構成１１］
射出成形機の分割式射出シリンダの構成部品であって、
前記分割式射出シリンダは、シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きく、
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有し、
前記構成部品は、前記シリンダ本体の前記前方部と、前記スクリュヘッドと、前記逆流防止部と、を含む、分割式射出シリンダの構成部品。
［構成１］
射出成形機の射出シリンダであって、
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きい、射出シリンダ。
［構成２］
前記逆流防止部は、前記射出方向に関し前記スクリュヘッドの後方に位置する逆流防止リングと、前記射出方向に関し前記逆流防止リングの後方に位置し、前記逆流防止リングの後方への移動を規制する押し金と、を有し、
前記逆流防止リングと前記押し金の外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、構成１に記載の射出シリンダ。
［構成３］
前記スクリュヘッドの外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での内径より大きい、構成１または２に記載の射出シリンダ。
［構成４］
前記シリンダ本体の外径は、前記シリンダ本体の前端部から前記後端部までの区間で一定である、構成１から３のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成５］
前記シリンダ本体の前記可動区間での外径は、前記シリンダ本体の前記後端部での外径より大きい、構成１から３のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成６］
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有する、構成１から５のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成７］
前記スクリュは、
前記スクリュヘッドが取り付けられ前記逆流防止部と対向する先端部と、
前記射出方向に関し前記先端部の後方に位置し、前記先端部より外径の大きい拡径部と、
前記射出方向に関し前記拡径部の後方に位置し、前記拡径部より外径の小さい縮径部と、を有する、構成１から６のいずれか１項に記載の射出シリンダ。
［構成８］
構成１から７のいずれか１項に記載の射出シリンダを有する射出成形機。
［構成９］
前記射出成形機は金属射出成形機である、構成８に記載の射出成形機。
［構成１０］
前記スクリュを前記スクリュの軸方向に前後移動させる駆動機構と、
前記駆動機構の制御装置と、を有し、
前記制御装置は、各成形サイクルで、前記スクリュを後退させる工程を複数回に分けて行うように前記駆動機構を制御する、構成８または９に記載の射出成形機。
［構成１１］
射出成形機の分割式射出シリンダの構成部品であって、
前記分割式射出シリンダは、シリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容され、先端にスクリュヘッドを備えるスクリュと、
前記シリンダ本体に収容され、射出される材料の逆流を防止する逆流防止部と、を有し、
前記スクリュと前記逆流防止部は、前記シリンダ本体に対し前記材料の射出方向に相対変位可能であり、
前記シリンダ本体は、前記スクリュヘッド及び前記逆流防止部が前記シリンダ本体に対し相対変位可能な可動区間を有し、前記シリンダ本体の前記可動区間での内径が、前記シリンダ本体の前記射出方向に関する後端部での内径より大きく、
前記シリンダ本体は、前記射出方向に関し前方に位置し前記可動区間を含む前方部と、前記射出方向に関し後方に位置し前記前方部から独立した部材として構成された後方部と、を有し、
前記構成部品は、前記シリンダ本体の前記前方部と、前記スクリュヘッドと、前記逆流防止部と、を含む、分割式射出シリンダの構成部品。
【符号の説明】
【0044】
１ 射出成形機
５ 逆流防止部
３１ 射出シリンダ
３２ シリンダ本体
３３ スクリュ
３３Ａ 先端部
３３Ｂ 拡径部
３３Ｃ 縮径部
３４ 駆動機構
３５ 制御装置
３７ スクリュヘッド
４１ 前方部
４２ 後方部
５１ 逆流防止リング
５２ 押し金
５ 逆流防止部
３１ 射出シリンダ
３２ シリンダ本体
３３ スクリュ
３３Ａ 先端部
３３Ｂ 拡径部
３３Ｃ 縮径部
３４ 駆動機構
３５ 制御装置
３７ スクリュヘッド
４１ 前方部
４２ 後方部
５１ 逆流防止リング
５２ 押し金
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】