特開 2024-91103 スクリュヘッド、逆流防止リング、スクリュおよび射出成形機

(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】P2024091103

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】スクリュヘッド、逆流防止リング、スクリュおよび射出成形機

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/52 20060101AFI20240627BHJP

【ＦＩ】

B29C45/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207555

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】堤 雄貴

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206JA07

4F206JD01

4F206JL02

4F206JM04

4F206JN15

4F206JQ26

4F206JQ27

(57)【要約】

【課題】成形材料の劣化を抑制する技術を提供する。
【解決手段】スクリュは、軸部、スクリュヘッド、逆流防止リングを有する。スクリュヘッドは、逆流防止リングよりも先端側で当該逆流防止リングに対向する基端面を有する。逆流防止リングは、基端面に対向する先端面を有する。基端面または先端面は、成形材料の流入に伴ってスクリュヘッドと逆流防止リングとの間に圧力を発生させる圧力発生部を有し、かつ圧力発生部で発生した圧力で基端面が先端面を基端側に押す力をかけるように、基端面と先端面とが平行に対向する部分を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部、スクリュヘッド、前記軸部に組み付けられる逆流防止リング、を有するスクリュであって、
前記スクリュヘッドは、前記逆流防止リングよりも先端側で当該逆流防止リングに対向する基端面を有し、
前記逆流防止リングは、前記基端面に対向する先端面を有し、
前記基端面または前記先端面は、
成形材料の流入に伴って前記スクリュヘッドと前記逆流防止リングとの間に圧力を発生させる圧力発生部を有し、
かつ前記圧力発生部で発生した圧力で前記基端面が前記先端面を基端側に押す力をかけるように、前記基端面と前記先端面とが平行に対向する部分を有する、
スクリュ。

【請求項2】

軸部と、前記軸部の軸方向と直交する方向に突出する突出部と、を有するスクリュヘッドであって、
前記突出部は、前記軸部に組み付けられる逆流防止リングよりも先端側に位置して、前記逆流防止リングの先端面に対向する基端面を有し、
前記基端面は、
成形材料の流入に伴って前記逆流防止リングとの間に圧力を発生させる圧力発生部と、
前記圧力発生部で発生した圧力で当該基端面が前記先端面を基端側に押す力をかけるように、前記先端面に平行に対向する部分と、を有する、
スクリュヘッド。

【請求項3】

前記圧力発生部は、前記逆流防止リングとの間に隙間空間を形成する壁面であり、
前記隙間空間は、前記スクリュヘッドの回転方向に向かって開口している、
請求項２に記載のスクリュヘッド。

【請求項4】

前記壁面は、前記平行に対向する部分から前記開口に向かって、前記隙間空間の幅を徐々に広げる方向に傾斜している、
請求項３に記載のスクリュヘッド。

【請求項5】

前記平行に対向する部分に対する前記壁面の傾斜角は、１．５°～７°の範囲内に設定されている、
請求項４に記載のスクリュヘッド。

【請求項6】

前記突出部は、前記軸部から放射状に突出する複数のフィン部を有し、
前記圧力発生部および前記平行に対向する部分は、前記複数のフィン部の各々に設けられている、
請求項２に記載のスクリュヘッド。

【請求項7】

請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載のスクリュヘッドを有するスクリュ。

【請求項8】

請求項７に記載のスクリュを備える射出成形機。

【請求項9】

スクリュヘッドの軸部に組み付けられ、前記スクリュヘッドの前記軸部の軸方向と直交する方向に突出する突出部よりも基端側に位置する逆流防止リングであって、
前記突出部の基端面に対向する先端面を有し、
前記先端面は、
成形材料の流入に伴って前記基端面との間に圧力を発生させる圧力発生部と、
前記圧力発生部で発生した圧力で前記基端面が当該先端面を基端側に押す力をかけるように、前記基端面に平行に対向する部分と、を有する、
逆流防止リング。

【請求項10】

前記先端面は、前記逆流防止リングの周方向に沿って、前記圧力発生部と前記平行に対向する部分を交互に備える、
請求項９に記載の逆流防止リング。

【請求項11】

請求項９または１０に記載の逆流防止リングを有するスクリュ。

【請求項12】

請求項１１に記載のスクリュを備える射出成形機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スクリュヘッド、逆流防止リング、スクリュおよび射出成形機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、射出成形機に設けられるスクリュの先端に、スクリュヘッド、逆流防止リング（チェックリング）およびシールリング（弁座）を備えた構造が開示されている。この種のスクリュは、通常、スクリュの回転に連れてスクリュヘッドおよびシールリングが回転する一方で、逆流防止リングが回転しないように構成される。

【0003】

そのため、スクリュの回転時には、スクリュヘッドと逆流防止リングとの間に摺動が生じる。スクリュヘッドと逆流防止リングとの間の隙間が小さいほど、この摺動に伴って成形材料の発熱量（せん断発熱量）が増大することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－１０８１７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように、成形材料に大きな発熱量が生じると、成形材料が劣化して成形不良が生じる可能性がある。特に、成形材料として粘度が高い樹脂を適用した場合には、逆流防止リングをスクリュヘッドに押しつける方向の力が増大して、スクリュヘッドおよび逆流防止リングの接触により摩耗が生じることがある。この場合、スクリュヘッドや逆流防止リングの摩耗に伴う摩耗金属粉が、異物として成形品に混入するおそれもある。

【0006】

本開示は、成形材料の劣化を抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、軸部、スクリュヘッド、前記軸部に組み付けられる逆流防止リング、を有するスクリュであって、前記スクリュヘッドは、前記逆流防止リングよりも先端側で当該逆流防止リングに対向する基端面を有し、前記逆流防止リングは、前記基端面に対向する先端面を有し、前記基端面または前記先端面は、成形材料の流入に伴って前記スクリュヘッドと前記逆流防止リングとの間に圧力を発生させる圧力発生部を有し、かつ前記圧力発生部で発生した圧力で前記基端面が前記先端面を基端側に押す力をかけるように、前記基端面と前記先端面とが平行に対向する部分を有する、スクリュが提供される。

【発明の効果】

【0008】

一態様によれば、成形材料の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。

【図2】一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。

【図3】スクリュの先端の構成を示す側面断面図である。

【図4】図４（Ａ）は、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線の断面図である。図４（Ｂ）は、図３の矢印ＩＶＢ方向から突出部を見た平面図である。図４（Ｃ）は、別構成例に係るフィン部を見た平面図である。

【図5】フィン部と逆流防止リングとの関係を概略的に示す平面図である。

【図6】スクリュの回転時に逆流防止リングにかかる力を示す図である。

【図7】第１変形例に係るスクリュの先端の構成を示す側面断面図である。

【図8】第２変形例に係るスクリュの突出部と逆流防止リングとの関係を概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

（射出成形機）
図１は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向を表し、Ｚ軸方向は鉛直方向を表す。型締装置１００が横型である場合、Ｘ軸方向は型開閉方向であり、Ｙ軸方向は射出成形機１０の幅方向である。Ｙ軸負方向側を操作側と呼び、Ｙ軸正方向側を反操作側と呼ぶ。

【0012】

図１～図２に示すように、射出成形機１０は、金型装置８００を開閉する型締装置１００と、金型装置８００で成形された成形品を突き出すエジェクタ装置２００と、金型装置８００に成形材料を射出する射出装置３００と、金型装置８００に対し射出装置３００を進退させる移動装置４００と、射出成形機１０の各構成要素を制御する制御装置７００と、射出成形機１０の各構成要素を支持するフレーム９００とを有する。フレーム９００は、型締装置１００を支持する型締装置フレーム９１０と、射出装置３００を支持する射出装置フレーム９２０とを含む。型締装置フレーム９１０および射出装置フレーム９２０は、それぞれ、レベリングアジャスタ９３０を介して床２に設置される。射出装置フレーム９２０の内部空間に、制御装置７００が配置される。以下、射出成形機１０の各構成要素について説明する。

【0013】

（型締装置）
型締装置１００の説明では、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

【0014】

型締装置１００は、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧および型開を行う。金型装置８００は、固定金型８１０と可動金型８２０とを含む。

【0015】

型締装置１００は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置１００は、固定金型８１０が取付けられる固定プラテン１１０と、可動金型８２０が取付けられる可動プラテン１２０と、固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる移動機構１０２と、を有する。

【0016】

固定プラテン１１０は、型締装置フレーム９１０に対し固定される。固定プラテン１１０における可動プラテン１２０との対向面に固定金型８１０が取付けられる。

【0017】

可動プラテン１２０は、型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置される。型締装置フレーム９１０上には、可動プラテン１２０を案内するガイド１０１が敷設される。可動プラテン１２０における固定プラテン１１０との対向面に可動金型８２０が取付けられる。

【0018】

移動機構１０２は、固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を進退させることにより、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧、および型開を行う。移動機構１０２は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配置されるトグルサポート１３０と、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０を連結するタイバー１４０と、トグルサポート１３０に対して可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させるトグル機構１５０と、トグル機構１５０を作動させる型締モータ１６０と、型締モータ１６０の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構１７０と、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０の間隔を調整する型厚調整機構１８０と、を有する。

【0019】

トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配設され、型締装置フレーム９１０上に型開閉方向に移動自在に載置される。なお、トグルサポート１３０は、型締装置フレーム９１０上に敷設されるガイドに沿って移動自在に配置されてもよい。トグルサポート１３０のガイドは、可動プラテン１２０のガイド１０１と共通のものでもよい。

【0020】

なお、本実施形態では、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されるが、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されてもよい。

【0021】

タイバー１４０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０とを型開閉方向に間隔Ｌをおいて連結する。タイバー１４０は、複数本（例えば４本）用いられてよい。複数本のタイバー１４０は、型開閉方向に平行に配置され、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１４０には、タイバー１４０の歪を検出するタイバー歪検出器１４１が設けられてよい。タイバー歪検出器１４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。タイバー歪検出器１４１の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。

【0022】

なお、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器１４１が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪ゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー１４０に限定されない。

【0023】

トグル機構１５０は、可動プラテン１２０とトグルサポート１３０との間に配置され、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる。トグル機構１５０は、型開閉方向に移動するクロスヘッド１５１と、クロスヘッド１５１の移動によって屈伸する一対のリンク群と、を有する。一対のリンク群は、それぞれ、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２と第２リンク１５３とを有する。第１リンク１５２は可動プラテン１２０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３はトグルサポート１３０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３は、第３リンク１５４を介してクロスヘッド１５１に取付けられる。トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させると、第１リンク１５２と第２リンク１５３とが屈伸し、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０が進退する。

【0024】

なお、トグル機構１５０の構成は、図１および図２に示す構成に限定されない。例えば図１および図２では、各リンク群の節点の数が５つであるが、４つでもよく、第３リンク１５４の一端部が、第１リンク１５２と第２リンク１５３との節点に結合されてもよい。

【0025】

型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に取付けられており、トグル機構１５０を作動させる。型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させることにより、第１リンク１５２と第２リンク１５３とを屈伸させ、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を進退させる。型締モータ１６０は、運動変換機構１７０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構１７０に連結されてもよい。

【0026】

運動変換機構１７０は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換する。運動変換機構１７０は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

【0027】

型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、および型開工程などを行う。

【0028】

型閉工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン１２０を前進させ、可動金型８２０を固定金型８１０にタッチさせる。クロスヘッド１５１の位置や移動速度は、例えば型締モータエンコーダ１６１などを用いて検出する。型締モータエンコーダ１６１は、型締モータ１６０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。

【0029】

なお、クロスヘッド１５１の位置を検出するクロスヘッド位置検出器、およびクロスヘッド１５１の移動速度を検出するクロスヘッド移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。また、可動プラテン１２０の位置を検出する可動プラテン位置検出器、および可動プラテン１２０の移動速度を検出する可動プラテン移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0030】

昇圧工程では、型締モータ１６０をさらに駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。

【0031】

型締工程では、型締モータ１６０を駆動して、クロスヘッド１５１の位置を型締位置に維持する。型締工程では、昇圧工程で発生させた型締力が維持される。型締工程では、可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１（図２参照）が形成され、射出装置３００がキャビティ空間８０１に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。

【0032】

キャビティ空間８０１の数は、１つでもよいし、複数でもよい。後者の場合、複数の成形品が同時に得られる。キャビティ空間８０１の一部にインサート材が配置され、キャビティ空間８０１の他の一部に成形材料が充填されてもよい。インサート材と成形材料とが一体化した成形品が得られる。

【0033】

脱圧工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を型締位置から型開開始位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、型締力を減少させる。型開開始位置と、型閉完了位置とは、同じ位置であってよい。

【0034】

型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型開開始位置から型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型８２０を固定金型８１０から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型８２０から成形品を突き出す。

【0035】

型閉工程、昇圧工程および型締工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程および昇圧工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置を含む）、型締力は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型締位置と型締力とは、いずれか一方のみが設定されてもよい。

【0036】

脱圧工程および型開工程における設定条件も同様に設定される。例えば、脱圧工程および型開工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置）は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置は、前側から後方に向けて、この順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型開開始位置と型閉完了位置とは同じ位置であってよい。また、型開完了位置と型閉開始位置とは同じ位置であってよい。

【0037】

なお、クロスヘッド１５１の移動速度や位置などの代わりに、可動プラテン１２０の移動速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッドの位置（例えば型締位置）や可動プラテンの位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。

【0038】

ところで、トグル機構１５０は、型締モータ１６０の駆動力を増幅して可動プラテン１２０に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク１５２と第２リンク１５３とのなす角θ（以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ）に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド１５１の位置から求められる。リンク角度θが１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。

【0039】

金型装置８００の交換や金型装置８００の温度変化などにより金型装置８００の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型８２０が固定金型８１０にタッチする型タッチの時点でトグル機構１５０のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。

【0040】

型締装置１００は、型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整することで、型厚調整を行う。なお、型厚調整のタイミングは、例えば成形サイクル終了から次の成形サイクル開始までの間に行われる。型厚調整機構１８０は、例えば、タイバー１４０の後端部に形成されるねじ軸１８１と、トグルサポート１３０に回転自在に且つ進退不能に保持されるねじナット１８２と、ねじ軸１８１に螺合するねじナット１８２を回転させる型厚調整モータ１８３とを有する。

【0041】

ねじ軸１８１およびねじナット１８２は、タイバー１４０ごとに設けられる。型厚調整モータ１８３の回転駆動力は、回転駆動力伝達部１８５を介して複数のねじナット１８２に伝達されてよい。複数のねじナット１８２を同期して回転できる。なお、回転駆動力伝達部１８５の伝達経路を変更することで、複数のねじナット１８２を個別に回転することも可能である。

【0042】

回転駆動力伝達部１８５は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット１８２の外周に従動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の従動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート１３０の中央部に回転自在に保持される。なお、回転駆動力伝達部１８５は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。

【0043】

型厚調整機構１８０の動作は、制御装置７００によって制御される。制御装置７００は、型厚調整モータ１８３を駆動して、ねじナット１８２を回転させる。その結果、トグルサポート１３０のタイバー１４０に対する位置が調整され、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌが調整される。なお、複数の型厚調整機構が組み合わせて用いられてもよい。

【0044】

間隔Ｌは、型厚調整モータエンコーダ１８４を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ１８４は、型厚調整モータ１８３の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。型厚調整モータエンコーダ１８４の検出結果は、トグルサポート１３０の位置や間隔Ｌの監視や制御に用いられる。なお、トグルサポート１３０の位置を検出するトグルサポート位置検出器、および間隔Ｌを検出する間隔検出器は、型厚調整モータエンコーダ１８４に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0045】

型締装置１００は、金型装置８００の温度を調節する金型温調器を有してもよい。金型装置８００は、その内部に、温調媒体の流路を有する。金型温調器は、金型装置８００の流路に供給する温調媒体の温度を調節することで、金型装置８００の温度を調節する。

【0046】

なお、本実施形態の型締装置１００は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。

【0047】

なお、本実施形態の型締装置１００は、駆動部として、型締モータ１６０を有するが、型締モータ１６０の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１００は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

【0048】

（エジェクタ装置）
エジェクタ装置２００の説明では、型締装置１００の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

【0049】

エジェクタ装置２００は、可動プラテン１２０に取付けられ、可動プラテン１２０と共に進退する。エジェクタ装置２００は、金型装置８００から成形品を突き出すエジェクタロッド２１０と、エジェクタロッド２１０を可動プラテン１２０の移動方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動機構２２０とを有する。

【0050】

エジェクタロッド２１０は、可動プラテン１２０と相対移動可能に配置される。エジェクタロッド２１０の先端部は、可動金型８２０の進退構造部８２５と接触する。

【0051】

駆動機構２２０は、例えば、エジェクタモータと、エジェクタモータの回転運動をエジェクタロッド２１０の直線運動に変換する運動変換機構とを有する。運動変換機構は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

【0052】

エジェクタ装置２００は、制御装置７００による制御下で、突き出し工程を行う。突き出し工程では、エジェクタロッド２１０を設定移動速度で後退位置から突き出し位置まで前進させることにより、エジェクタプレート８２６を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータを駆動してエジェクタロッド２１０を設定移動速度で後退させ、エジェクタプレート８２６を元の後退位置まで後退させる。

【0053】

エジェクタロッド２１０の位置や移動速度は、例えばエジェクタモータエンコーダを用いて検出する。エジェクタモータエンコーダは、エジェクタモータの回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。なお、エジェクタロッド２１０の位置を検出するエジェクタロッド位置検出器、およびエジェクタロッド２１０の移動速度を検出するエジェクタロッド移動速度検出器は、エジェクタモータエンコーダに限定されず、一般的なものを使用できる。

【0054】

（射出装置）
射出装置３００の説明では、型締装置１００の説明やエジェクタ装置２００の説明とは異なり、充填時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

【0055】

射出装置３００はスライドベース３０１に設置され、スライドベース３０１は射出装置フレーム９２０に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００にタッチし、金型装置８００内のキャビティ空間８０１に成形材料を充填する。射出装置３００は、例えば、成形材料を加熱するシリンダ３１０と、シリンダ３１０の前端部に設けられるノズル３２０と、シリンダ３１０内に進退自在に且つ回転自在に配置されるスクリュ３３０と、スクリュ３３０を回転させる計量モータ３４０と、スクリュ３３０を進退させる射出モータ３５０と、射出モータ３５０とスクリュ３３０の間で伝達される荷重を検出する荷重検出器３６０と、を有する。

【0056】

シリンダ３１０は、供給口３１１から内部に供給された成形材料を加熱する。成形材料は、例えば樹脂などを含む。成形材料は、例えばペレット状に形成され、固体の状態で供給口３１１に供給される。供給口３１１はシリンダ３１０の後部に形成される。シリンダ３１０の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器３１２が設けられる。冷却器３１２よりも前方において、シリンダ３１０の外周には、バンドヒータなどの第１加熱器３１３と第１温度検出器３１４とが設けられる。

【0057】

シリンダ３１０は、シリンダ３１０の軸方向（例えばＸ軸方向）に複数のゾーンに区分される。複数のゾーンのそれぞれに第１加熱器３１３と第１温度検出器３１４とが設けられる。複数のゾーンのそれぞれに設定温度が設定され、第１温度検出器３１４の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が第１加熱器３１３を制御する。

【0058】

ノズル３２０は、シリンダ３１０の前端部に設けられ、金型装置８００に対し押し付けられる。ノズル３２０の外周には、第２加熱器３２３と第２温度検出器３２４とが設けられる。ノズル３２０の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が第２加熱器３２３を制御する。

【0059】

スクリュ３３０は、シリンダ３１０内に回転自在に且つ進退自在に配置される。スクリュ３３０を回転させると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。その後、スクリュ３３０を前進させると、スクリュ３３０前方に蓄積された液状の成形材料がノズル３２０から射出され、金型装置８００内に充填される。

【0060】

スクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０を前方に押すときにスクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。

【0061】

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を前進させるときに、スクリュ３３０前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置（図２参照）までスクリュ３３０に対し相対的に後退する。これにより、スクリュ３３０前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。

【0062】

一方、逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を回転させるときに、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置（図１参照）までスクリュ３３０に対し相対的に前進する。これにより、スクリュ３３０の前方に成形材料が送られる。

【0063】

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０と共に回転する共回りタイプと、スクリュ３３０と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。

【0064】

なお、射出装置３００は、スクリュ３３０に対し逆流防止リング３３１を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。

【0065】

計量モータ３４０は、スクリュ３３０を回転させる。スクリュ３３０を回転させる駆動源は、計量モータ３４０には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。

【0066】

射出モータ３５０は、スクリュ３３０を進退させる。射出モータ３５０とスクリュ３３０との間には、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ３３０を進退させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。

【0067】

荷重検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される荷重を検出する。検出した荷重は、制御装置７００で圧力に換算される。荷重検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の荷重の伝達経路に設けられ、荷重検出器３６０に作用する荷重を検出する。

【0068】

荷重検出器３６０は、検出した荷重の信号を制御装置７００に送る。荷重検出器３６０によって検出される荷重は、スクリュ３３０と成形材料との間で作用する圧力に換算され、スクリュ３３０が成形材料から受ける圧力、スクリュ３３０に対する背圧、スクリュ３３０から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

【0069】

なお、成形材料の圧力を検出する圧力検出器は、荷重検出器３６０に限定されず、一般的なものを使用できる。例えば、ノズル圧センサ、又は型内圧センサが用いられてもよい。ノズル圧センサは、ノズル３２０に設置される。型内圧センサは、金型装置８００の内部に設置される。

【0070】

射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、計量工程、充填工程および保圧工程などを行う。充填工程と保圧工程とをまとめて射出工程と呼んでもよい。

【0071】

計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転速度で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。スクリュ３３０の回転速度は、例えば計量モータエンコーダ３４１を用いて検出する。計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。なお、スクリュ３３０の回転速度を検出するスクリュ回転速度検出器は、計量モータエンコーダ３４１に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0072】

計量工程では、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ３３０に対する背圧は、例えば荷重検出器３６０を用いて検出する。スクリュ３３０が計量完了位置まで後退し、スクリュ３３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。

【0073】

計量工程におけるスクリュ３３０の位置および回転速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、計量開始位置、回転速度切換位置および計量完了位置が設定される。これらの位置は、前側から後方に向けてこの順で並び、回転速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、回転速度が設定される。回転速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。回転速度切換位置は、設定されなくてもよい。また、区間毎に背圧が設定される。

【0074】

充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定移動速度で前進させ、スクリュ３３０の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填させる。スクリュ３３０の位置や移動速度は、例えば射出モータエンコーダ３５１を用いて検出する。射出モータエンコーダ３５１は、射出モータ３５０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切換（所謂、Ｖ／Ｐ切換）が行われる。Ｖ／Ｐ切換が行われる位置をＶ／Ｐ切換位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定移動速度は、スクリュ３３０の位置や時間などに応じて変更されてもよい。

【0075】

充填工程におけるスクリュ３３０の位置および移動速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）、移動速度切換位置およびＶ／Ｐ切換位置が設定される。これらの位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。

【0076】

スクリュ３３０の移動速度が設定される区間毎に、スクリュ３３０の圧力の上限値が設定される。スクリュ３３０の圧力は、荷重検出器３６０によって検出される。スクリュ３３０の圧力が設定圧力以下である場合、スクリュ３３０は設定移動速度で前進される。一方、スクリュ３３０の圧力が設定圧力を超える場合、金型保護を目的として、スクリュ３３０の圧力が設定圧力以下となるように、スクリュ３３０は設定移動速度よりも遅い移動速度で前進される。

【0077】

なお、充填工程においてスクリュ３３０の位置がＶ／Ｐ切換位置に達した後、Ｖ／Ｐ切換位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切換が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切換の直前において、スクリュ３３０の停止の代わりに、スクリュ３３０の微速前進または微速後退が行われてもよい。また、スクリュ３３０の位置を検出するスクリュ位置検出器、およびスクリュ３３０の移動速度を検出するスクリュ移動速度検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0078】

保圧工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を前方に押し、スクリュ３３０の前端部における成形材料の圧力（以下、「保持圧力」とも呼ぶ。）を設定圧に保ち、シリンダ３１０内に残る成形材料を金型装置８００に向けて押す。金型装置８００内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば荷重検出器３６０を用いて検出する。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。保圧工程における保持圧力および保持圧力を保持する保持時間は、それぞれ複数設定されてよく、一連の設定条件として、まとめて設定されてよい。

【0079】

保圧工程では金型装置８００内のキャビティ空間８０１の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間８０１の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間８０１からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間８０１内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮を目的として、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

【0080】

なお、本実施形態の射出装置３００は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内には、スクリュが回転自在に且つ進退不能に配置され、またはスクリュが回転自在に且つ進退自在に配置される。一方、射出シリンダ内には、プランジャが進退自在に配置される。

【0081】

また、本実施形態の射出装置３００は、シリンダ３１０の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ３１０の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。

【0082】

（移動装置）
移動装置４００の説明では、射出装置３００の説明と同様に、充填時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

【0083】

移動装置４００は、金型装置８００に対し射出装置３００を進退させる。また、移動装置４００は、金型装置８００に対しノズル３２０を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置４００は、液圧ポンプ４１０、駆動源としてのモータ４２０、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ４３０などを含む。

【0084】

液圧ポンプ４１０は、第１ポート４１１と、第２ポート４１２とを有する。液圧ポンプ４１０は、両方向回転可能なポンプであり、モータ４２０の回転方向を切換えることにより、第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液（例えば油）を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。なお、液圧ポンプ４１０はタンクから作動液を吸引して第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。

【0085】

モータ４２０は、液圧ポンプ４１０を作動させる。モータ４２０は、制御装置７００からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ４１０を駆動する。モータ４２０は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。

【0086】

液圧シリンダ４３０は、シリンダ本体４３１、ピストン４３２、およびピストンロッド４３３を有する。シリンダ本体４３１は、射出装置３００に対して固定される。ピストン４３２は、シリンダ本体４３１の内部を、第１室としての前室４３５と、第２室としての後室４３６とに区画する。ピストンロッド４３３は、固定プラテン１１０に対して固定される。

【0087】

液圧シリンダ４３０の前室４３５は、第１流路４０１を介して、液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１と接続される。第１ポート４１１から吐出された作動液が第１流路４０１を介して前室４３５に供給されることで、射出装置３００が前方に押される。射出装置３００が前進され、ノズル３２０が固定金型８１０に押し付けられる。前室４３５は、液圧ポンプ４１０から供給される作動液の圧力によってノズル３２０のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。

【0088】

一方、液圧シリンダ４３０の後室４３６は、第２流路４０２を介して液圧ポンプ４１０の第２ポート４１２と接続される。第２ポート４１２から吐出された作動液が第２流路４０２を介して液圧シリンダ４３０の後室４３６に供給されることで、射出装置３００が後方に押される。射出装置３００が後退され、ノズル３２０が固定金型８１０から離間される。

【0089】

なお、本実施形態では移動装置４００は液圧シリンダ４３０を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ４３０の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置３００の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。

【0090】

（制御装置）
制御装置７００は、例えばコンピュータで構成され、図１～図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１と、メモリなどの記憶媒体７０２と、入力インターフェース７０３と、出力インターフェース７０４とを有する。制御装置７００は、記憶媒体７０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７００は、入力インターフェース７０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７０４で外部に信号を送信する。

【0091】

制御装置７００は、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」または「成形サイクル」とも呼ぶ。また、１回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」または「サイクル時間」とも呼ぶ。

【0092】

一回の成形サイクルは、例えば、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程をこの順で有する。ここでの順番は、各工程の開始の順番である。充填工程、保圧工程、および冷却工程は、型締工程の間に行われる。型締工程の開始は充填工程の開始と一致してもよい。脱圧工程の完了は型開工程の開始と一致する。

【0093】

なお、成形サイクル時間の短縮を目的として、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、型締工程の間に行われてよい。この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。ノズル３２０の流路を開閉する開閉弁が設けられる場合、型開工程は、計量工程中に開始されてもよい。計量工程中に型開工程が開始されても、開閉弁がノズル３２０の流路を閉じていれば、ノズル３２０から成形材料が漏れないためである。

【0094】

なお、一回の成形サイクルは、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程以外の工程を有してもよい。

【0095】

例えば、保圧工程の完了後、計量工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された計量開始位置まで後退させる計量前サックバック工程が行われてもよい。計量工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、計量工程の開始時のスクリュ３３０の急激な後退を防止できる。

【0096】

また、計量工程の完了後、充填工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）まで後退させる計量後サックバック工程が行われてもよい。充填工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、充填工程の開始前のノズル３２０からの成形材料の漏出を防止できる。

【0097】

制御装置７００は、ユーザによる入力操作を受け付ける操作装置７５０や画面を表示する表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０および表示装置７６０は、例えばタッチパネル７７０で構成され、一体化されてよい。表示装置７６０としてのタッチパネル７７０は、制御装置７００による制御下で、画面を表示する。タッチパネル７７０の画面には、例えば、射出成形機１０の設定、現在の射出成形機１０の状態等の情報が表示されてもよい。また、タッチパネル７７０の画面には、例えば、ユーザによる入力操作を受け付けるボタン、入力欄等の操作部が表示されてもよい。操作装置７５０としてのタッチパネル７７０は、ユーザによる画面上の入力操作を検出し、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。これにより、例えば、ユーザは、画面に表示される情報を確認しながら、画面に設けられた操作部を操作して、射出成形機１０の設定（設定値の入力を含む）等を行うことができる。また、ユーザが画面に設けられた操作部を操作することにより、操作部に対応する射出成形機１０の動作を行わせることができる。なお、射出成形機１０の動作は、例えば、型締装置１００、エジェクタ装置２００、射出装置３００、移動装置４００等の動作（停止も含む）であってもよい。また、射出成形機１０の動作は、表示装置７６０としてのタッチパネル７７０に表示される画面の切り替え等であってもよい。

【0098】

なお、本実施形態の操作装置７５０および表示装置７６０は、タッチパネル７７０として一体化されているものとして説明したが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７５０は、複数設けられてもよい。操作装置７５０および表示装置７６０は、型締装置１００（より詳細には固定プラテン１１０）の操作側（Ｙ軸負方向）に配置される。

【0099】

（スクリュの詳細）
次に、スクリュ３３０の先端部分の構成について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、スクリュ３３０の先端部分の縦断面図である。図４（Ａ）は、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線の断面図である。図４（Ｂ）は、図３の矢印ＩＶＢ方向から突出部３３５を見た平面図である。図４（Ｃ）は、変形例に係るフィン部３３６Ａを見た平面図である。

【0100】

スクリュ３３０は、逆流防止リング３３１、シールリング３３２およびスクリュヘッド３３３を先端部分に備える。逆流防止リング３３１は、スクリュヘッド３３３の外側において自由状態で（相対移動可能および相対回転可能に）配置されている。その一方で、シールリング３３２は、スクリュヘッド３３３の外周面に固定されている。スクリュヘッド３３３は、スクリュ３３０において螺旋状のフライトを有するフライトスクリュ（不図示）に連結されている。

【0101】

このため、シールリング３３２およびスクリュヘッド３３３は、フライトスクリュと一体に回転し、またフライトスクリュと一体に進退する。その一方で、逆流防止リング３３１は、フライトスクリュ、シールリング３３２およびスクリュヘッド３３３と共に回転しない非共回りタイプに構成されている。

【0102】

逆流防止リング３３１は、円環状に形成され、スクリュヘッド３３３が挿通される貫通孔３３１ｈを内側に有する。貫通孔３３１ｈは、逆流防止リング３３１の内壁によって先端方向に向かって段階的に窄まっている。例えば、逆流防止リング３３１の内壁は、基端側から先端側に向かって、第１テーパ壁３３１ａ、第２テーパ壁３３１ｂおよび平行壁３３１ｃを、この順に備える。逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０の回転時に、スクリュヘッド３３３と内壁との間で所定の隙間を保つように構成される。ここで、テーパとはスクリュ３３０の軸方向に沿ってスクリュの径方向に壁が広がる、または、狭まる部位のことを言う。

【0103】

逆流防止リング３３１は、スクリュヘッド３３３との組付け状態で、基端側のシールリング３３２と、後述するスクリュヘッド３３３の突出部３３５の間に配置される。また、逆流防止リング３３１は、シールリング３３２に接触する閉塞位置と、突出部３３５の基端面に近接する開放位置との間において、移動自在となっている。

【0104】

また、本実施形態に係る逆流防止リング３３１は、スクリュヘッド３３３の軸方向に沿った長さＬｒを可及的に短く設定している。具体的には、逆流防止リング３３１の長さＬｒは、当該逆流防止リング３３１の直径（半径方向の外径）に対して１／２以下にするとよく、より好ましくは強度を勘案して逆流防止リング３３１の直径１／５～１／２以下に設定するとよい。

【0105】

シールリング３３２は、射出工程（スクリュ３３０の前進）時に、逆流防止リング３３１と接触することで、シールリング３３２よりも先端側を閉塞する。シールリング３３２の外形は、計量工程（スクリュ３３０の回転）時に成形材料を先端側に流通させる一方で、スクリュ３３０の前進時に逆流防止リング３３１とシールし合う適宜の形状に形成されている。

【0106】

例えば、シールリング３３２の先端面３３２ａは、逆流防止リング３３１の第１テーパ壁３３１ａと平行な先細り形状（錐形状）に形成されている。これにより、スクリュ３３０の前進時に、シールリング３３２の先端面３３２ａは、逆流防止リング３３１の第１テーパ壁３３１ａと面接触して、シール形態を良好に構築することができる。

【0107】

スクリュヘッド３３３は、スクリュ３３０の軸方向に沿って延在する軸部３３４と、軸部３３４の外周面に設けられて軸方向と直交する方向に突出する突出部３３５と、を有する。

【0108】

軸部３３４は、基端側において適宜の連結手段によって、スクリュフライトに連結されている。軸部３３４は、軸方向の部位に応じて外形および太さを任意に設計してよい。例えば、軸部３３４は、シールリング３３２が装着される被装着部３３４ａよりも先端側にフランジ部３３４ｆを有する。軸部３３４においてフランジ部３３４ｆの外側、およびフランジ部３３４ｆの先端側に連なるネック部３３４ｎの外側に、逆流防止リング３３１が組み付けられる。突出部３３５は、このネック部３３４ｎよりも先端側に設けられている。

【0109】

フランジ部３３４ｆおよびネック部３３４ｎの間には、テーパ部３３４ｔが設けられている。フランジ部３３４ｆ、テーパ部３３４ｔ、ネック部３３４ｎは、計量工程時に逆流防止リング３３１の貫通孔３３１ｈと協働して、成形材料が流通する流路を形成する。すなわち、計量工程では、逆流防止リング３３１の第１テーパ壁３３１ａとシールリング３３２の先端面３３２ａとの間の流路、逆流防止リング３３１の第２テーパ面３３２ｂと軸部３３４のフランジ部３３４ｆおよび湾曲面との間の流路、逆流防止リング３３１の平行壁３３１ｃと軸部３３４のネック部３３４ｎとの間の流路によって、スクリュヘッド３３３の先端側に成形材料をスムーズに流通させることができる。

【0110】

本実施形態に係るスクリュヘッド３３３の突出部３３５は、軸部３３４から放射状に突出する複数（３つ）のフィン部３３６によって構成されている。なお、フィン部３３６の数は、特に限定されないことは勿論である。

【0111】

各フィン部３３６は、軸部３３４に対して所定の高さで起立しており、軸方向に沿って一定の幅で延在している。各フィン部３３６の幅は、軸部３３４の直径よりも小さい一方で、軸部３３４の半径よりも大きい（図４（Ａ）も参照）。例えば、各フィン部３３６の幅は、軸部３３４の直径に対して３０％～９５％程度の範囲に設定されているとよい。例えば、フィン部３３６の数が多い（４つ～６つ）場合は、各フィン部３３６の幅は、軸部３３４の直径よりも小さくなる。

【0112】

各フィン部３３６の先端側は、先端方向かつ中心に向かって傾斜している。軸部３３４の先端の外面は、各フィン部３３６の傾斜にそのまま連続する錐形状となっている。また、スクリュヘッド３３３の最先端は、Ｒ状に湾曲形成されている。

【0113】

図４（Ａ）に示すように、各フィン部３３６は、軸部３３４の周方向（回転方向）に沿って等間隔（１２０°間隔）で設けられる。スクリュヘッド３３３は、隣り合うフィン部３３６同士の間および軸部３３４の外周面によって、成形材料を流通させる複数（３つ）の流通空間３３８を形成している。

【0114】

突出部３３５を構成する各フィン部３３６は、軸部３３４に組み付けられる逆流防止リング３３１よりも先端側に位置していることで、逆流防止リング３３１に対向する基端面３３７を有する。

【0115】

基端面３３７は、逆流防止リング３３１に対向する平坦面３３７ａと、この平坦面３３７ａの隣接位置で逆流防止リング３３１に対して傾いた面を構成している傾斜面３３７ｂと、を備える。また、基端面３３７において軸部３３４に連結する根元部分は、各フィン部３３６からネック部３３４ｎの間を滑らかに連続させた湾曲面３３７ｃに形成されている。

【0116】

平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂは、フィン部３３６の突出方向（軸部３３４の法線方向）に対して直交する方向（フィン部３３６の幅方向）に並ぶように設けられている。言い換えれば、平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂは、スクリュヘッド３３３の回転方向に沿って相互に隣接するように配置されている。平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂは、複数（３つ）のフィン部３３６の各々に設けられている。

【0117】

平坦面３３７ａは、軸部３３４の軸方向と直交する方向に対して平行な面に形成されており、突出部３３５の基端面３３７と逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓとが平行に対向する部分を構成している。つまり、平坦面３３７ａは、逆流防止リング３３１の平坦状の先端面３３１ｓに対して、相互に平行に対向している。平坦面３３７ａは、図４（Ａ）に示すように突出部３３５を基端方向から見た場合に、フィン部３３６の突出方向に長辺を有する略長方形状に形成されている。この平坦面３３７ａは、フィン部３３６の突出端面および隣接する側面の各々に直角に連なっている。

【0118】

傾斜面３３７ｂは、平坦面３３７ａに対して傾斜していることで、逆流防止リング３３１との間に隙間空間３３９を形成する壁面である。傾斜面３３７ｂは、平坦面３３７ａとの境界から幅方向外側に向かって、先端側に傾いている。また、傾斜面３３７ｂは、図４（Ａ）に示すように突出部３３５を基端方向から見た場合に、平坦面３３７ａと同様に、フィン部３３６の突出方向に長辺を有する略長方形状に形成されている。この傾斜面３３７ｂは、フィン部３３６の突出端面に対して直角に連なると共に、フィン部３３６の隣接する側面に対して鈍角に連なる（図４（Ｂ）も参照）。

【0119】

傾斜面３３７ｂの傾斜に応じて、隙間空間３３９は、スクリュヘッド３３３の回転方向に向かって開口している。傾斜面３３７ｂは、スクリュヘッド３３３の回転時における成形材料の隙間空間３３９への流入に伴って、逆流防止リング３３１を基端方向に押す力を発生させる圧力発生部として機能する。この圧力発生部の機能については、後に詳述する。

【0120】

傾斜面３３７ｂは、平坦面３３７ａとの境界（基端面３３７の幅方向中心）からフィン部３３６の側面に向かって、隙間空間３３９の幅を徐々に広げるように傾斜している。すなわち、フィン部３３６の平面視（図４（Ｂ）参照）で、隙間空間３３９は、逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓ（図５も参照）および傾斜面３３７ｂにより、直角三角形のくさび形状に形成される。隙間空間３３９は、スクリュヘッド３３３の回転方向の先端に、平坦面３３７ａと逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓとの隙間の幅よりも大きな幅の開口３３９ａを有する。

【0121】

平坦面３３７ａに対する傾斜面３３７ｂの傾斜角θｔは、例えば、１．５°～７°の範囲内に設定されることが好ましい。傾斜角θｔが７°よりも大きい場合は、隙間空間３３９に入り込んだ成形材料が、隙間空間３３９の頂角側（平坦面３３７ａ側）に進行し難くなり、充分な押圧力が得られない可能性がある。逆に傾斜角θｔが１．５°よりも小さい場合には、隙間空間３３９自体に成形材料が入り難くなる可能性がある。

【0122】

また、平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂの位置は、スクリュヘッド３３３の回転方向に応じて設定される。例えば、図４（Ａ）に示すように突出部３３５を基端方向から見た際に、スクリュヘッド３３３の回転方向が反時計回りである場合には、平坦面３３７ａが右側に配置され、傾斜面３３７ｂが左側に配置される。逆に、図４（Ａ）に示すように突出部３３５を基端方向から見た際に、スクリュヘッド３３３の回転方向が時計回りである場合には、平坦面３３７ａが左側に配置され、傾斜面３３７ｂが右側に配置される。

【0123】

本実施形態おける平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂの境界は、フィン部３３６の幅方向中心線に設定されている。すなわち、フィン部３３６の幅方向における平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂの割合は、５：５となっている。ただし、フィン部３３６の幅方向における平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂの割合は、これに限定されず、２：８～８：２の範囲（基端面３３７の幅における傾斜面３３７ｂの比率が２０％～８０％の範囲）に設定されてもよい。

【0124】

傾斜面３３７ｂの比率が２０％よりも小さい場合には、隙間空間３３９に入り込む成形材料が少なくなり、充分な押圧力が生じないおそれがある。一方、傾斜面３３７ｂの比率が８０％よりも大きい場合には、平坦面３３７ａが少なくなって、フィン部３３６が摩耗した場合に、圧力発生部としての効果が得られなくなる可能性が高まる。

【0125】

本実施形態に係る射出成形機１０のスクリュ３３０（スクリュヘッド３３３）は、基本的には以上のように構成され、以下その作用効果について説明する。

【0126】

図５は、フィン部３３６と逆流防止リング３３１との関係を概略的に示す平面図である。計量工程において、スクリュヘッド３３３のフィン部３３６は、軸部３３４（図４参照）の軸周りを回転することで、例えば、図５中の下側に向かって移動する。その一方で、逆流防止リング３３１は、スクリュヘッド３３３に対して供回りせずに停止している。ただし、逆流防止リング３３１は、スクリュヘッド３３３に対して自由状態になっているので、成形材料の流動等の影響によって多少回転することが可能である。

【0127】

スクリュヘッド３３３の回転において、フィン部３３６の基端面３３７は、傾斜面３３７ｂ側から成形材料が入り込むようになる。傾斜面３３７ｂは、フィン部３３６の側面から径方向内側（平坦面３３７ａ側）に向かって基端方向に傾斜しており、フィン部３３６の移動に伴って、隙間空間３３９の開口３３９ａから隙間空間３３９内に多量の成形材料を導くことができる。

【0128】

隙間空間３３９に流入した成形材料は、傾斜面３３７ｂの傾斜に応じてフィン部３３６の幅方向中心側に移動していく。フィン部３３６の幅方向中心側に向かって傾斜面３３７ｂと逆流防止リング３３１との間隔が狭くなることで、隙間空間３３９は成形材料により圧力が上昇する。そして、成形材料は、隙間空間３３９の頂角から平坦面３３７ａと逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓとの隙間に流入する。隙間空間３３９の間隔が狭まるに連れて増大した成形増量の圧力により、基端面３３７は、逆流防止リング３３１を基端方向に押す力をかけることができる。この逆流防止リング３３１を基端方向に押す力は、レイノルズの潤滑理論によって算出できる。

【0129】

以上の基端面３３７における成形材料の流動に伴って生じる力は、図６に示すように、逆流防止リング３３１を先端方向に押す押圧力Ｆに対向する反発力Ｐとして働く。すなわち、計量工程においてスクリュ３３０を回転した際には、成形材料がスクリュ３３０の周囲を通って先端方向に移動する。この成形材料は、シールリング３３２の外側を移動して、逆流防止リング３３１の基端面に接触しながら、逆流防止リング３３１の貫通孔３３１ｈに流入する。これにより、逆流防止リング３３１には先端方向に押す押圧力Ｆがかかる。

【0130】

貫通孔３３１ｈに流入した成形材料は、逆流防止リング３３１内を通過して、逆流防止リング３３１よりも先端側において各フィン部３３６の間の流通空間３３８に流出する。そして、この成形材料が、スクリュヘッド３３３の回転に伴って、フィン部３３６の基端面３３７に形成された隙間空間３３９（図５参照）に流入することで、逆流防止リング３３１を基端方向に押す反発力Ｐを生じさせる。

【0131】

逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓと突出部３３５の基端面３３７とが近い第１間隔において、反発力Ｐは押圧力Ｆよりも充分に大きい。逆に、逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓと突出部３３５の基端面３３７とが第１間隔よりも離れた第２間隔において、反発力Ｐは押圧力Ｆよりも小さくなる。この第２間隔は、逆流防止リング３３１の基端面がシールリング３３２の先端面３３２ａに接触しない位置である。

【0132】

すなわち、傾斜面３３７ｂを有する基端面３３７は、スクリュ３３０の回転時に、反発力Ｐにより、逆流防止リング３３１との隙間を増大させる。逆流防止リング３３１は、押圧力Ｆと反発力Ｐとが均衡する位置で保持される。このため、スクリュ３３０は、突出部３３５（各フィン部３３６）と、シールリング３３２との両方に逆流防止リング３３１を接触させない状態で、計量工程におけるスクリュ３３０の回転を継続することができる。

【0133】

以上のように、スクリュ３３０は、突出部３３５の基端面３３７に平坦面３３７ａおよび傾斜面３３７ｂを有することで、逆流防止リング３３１との隙間を増大させることが可能となる。隙間量が大きくなることにより、スクリュ３３０の先端部分での樹脂材料の発熱量（せん断発熱量）が低下する。その結果、成形材料の劣化を抑制することができると共に、摩耗に伴う摩耗金属粉の混入を低減でき、成形不良を大幅に抑制することが可能となる。

【0134】

また、スクリュヘッド３３３は、基端面３３７において、傾斜面３３７ｂと共に平坦面３３７ａを有することで、成形材料が流通空間３３８に少ない等の状況下で逆流防止リング３３１が各フィン部３３６に接触したとしても、フィン部３３６の破損を抑制できる。これにより、基端面３３７に形成した傾斜面３３７ｂが早期に削れる等の不都合を抑制でき、傾斜面３３７ｂを有する構成でもスクリュヘッド３３３の耐久性を高めることができる。

【0135】

なお、本開示の射出成形機１０、スクリュ３３０およびスクリュヘッド３３３は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、基端面３３７は、圧力発生部を傾斜面３３７ｂによって形成する構成に限定されない。一例として、圧力発生部は、逆流防止リング３３１の先端面３３１ｓの平坦面または突出部３３５の基端面３３７の平坦面に対して低い段差からなる段差面により構成されてもよい。この段差面によって形成された隙間空間３３９に成形材料が流入しても圧力を高めて、逆流防止リング３３１を押す反発力Ｐを得ることができる。

【0136】

また、図４（Ｃ）に示す別構成例に係るフィン部３３６Ａのように、基端面３３７は、一方の角部に丸角３３７ｒを備え、この丸角３３７ｒによって隙間空間３３９を構成してもよい。例えば、丸角３３７ｒは、基端面３３７の他方の角部（丸角）よりも大きな曲率半径を有するように形成されるとよい。この場合でも、丸角３３７ｒは、流入した成形材料の圧力を増大させることができる。

【0137】

また例えば、突出部３３５は、複数のフィン部３３６を有する構成に限らない。一例として、突出部３３５は、先端方向に向かって先細りとなる円錐形状を呈し、かつ螺旋状の溝部を表面に有する構成でもよい。この場合でも、円錐形状の突出部３３５の基端面３３７に、平坦面３３７ａおよび傾斜面３３７ｂを適用することで、上記と同様の効果が得られる。

【0138】

図７は、第１変形例に係るスクリュ３３０Ａを示す側面断面図である。図７に示す断面視で、スクリュ３３０Ａは、突出部３３５Ａの各フィン部３３６において傾斜した傾斜基端面３３７ｉを備える一方で、逆流防止リング３３１Ａに先端面３３１ｓに傾斜先端面３３１ｉを備える。例えば、傾斜基端面３３７ｉおよび傾斜先端面３３１ｉは、成形材料の射出時に、相互に平行となるように形成される。すなわち、上記のスクリュ３３０は、基端面３３７と軸部に直交する平坦面３３７ａが逆流防止リング３３１に当たる場合がある。これに対し、スクリュ３３０Ａは、軸方向に直交していない傾斜基端面３３７ｉ、傾斜先端面３３１ｉを備えることで、突出部３３５と逆流防止リング３３１との接触する機会を大幅に低減できる。そして、スクリュ３３０Ａは、傾斜基端面３３７ｉを有する構成でも、上記の実施形態と同様に、平坦面３３７ａと傾斜面３３７ｂを採用することができる。したがって、スクリュ３３０Ａも、上記のスクリュ３３０と同様の効果を得ることができる。

【0139】

図８は、第２変形例に係るスクリュ３３０Ｂの突出部３３５Ｂと逆流防止リング３３１Ｂとの関係を概略的に示す平面図である。図７に示すように、スクリュ３３０Ｂは、逆流防止リング３３１Ｂの先端面３７０に、平坦面３７１と凹部３７２とを備える。これに対し、スクリュ３３０Ａにおいて突出部３３５Ｂの各フィン部３３６の基端面３３７は、平坦状（平坦面）に形成されている。

【0140】

逆流防止リング３３１Ｂの凹部３７２は、逆流防止リング３３１Ｂの外周面を径方向から見た平面視で、直角三角形のくさび形状に形成されている。凹部３７２は、平坦面３７１に連なると共に平坦面３７１から傾斜角θｔだけ傾斜した傾斜面（圧力発生部）３７３と、平坦面３７１に直交する直交面３７４とを有する。このように形成された凹部３７２は、上記の実施形態における隙間空間３３９と同様の作用効果を得ることができる。

【0141】

また、逆流防止リング３３１Ｂは、先端面３７０の周方向に沿って複数の凹部３７２を等間隔に配置している。つまり、逆流防止リング３３１Ｂの先端面３７０は、平坦面３７１と、傾斜面３７３とを交互に繰り返した形状を呈している。すなわち、平坦面３７１は、基端面３３７と平行に対向する部分を構成している。これにより、逆流防止リング３３１Ｂは、スクリュヘッド３３３の回転に伴って、先端面３７０の全体において均等的に反発力Ｐを受けることが可能になる。

【0142】

すなわち、スクリュ３３０Ｂの各フィン部３３６が回転すると、逆流防止リング３３１Ｂよりも先端側に移動した成形材料が、凹部３７２に入り込む。そして凹部３７２内において成形材料は、傾斜面３７３の傾斜に応じて凹部３７２内の頂角側に移動していく。フィン部３３６の基端面３３７と逆流防止リング３３１Ｂの傾斜面３７３との間隔が狭くなることで、凹部３７２内は成形材料により圧力が上昇する。そして、圧力が高められた成形材料により、逆流防止リング３３１Ｂには、基端方向に押される反発力Ｐがかかるようになる。

【0143】

この結果、逆流防止リング３３１Ｂは、スクリュヘッド３３３Ｂの回転時に、突出部３３５Ｂに対して隙間が増大することになり、成形材料に生じる発熱量を抑制できる。これにより、射出成形機１０は、成形材料の劣化や劣化による成形不良を抑制することができる。

【0144】

今回開示された実施形態に係る射出成形機１０、スクリュ３３０、スクリュヘッド３３３は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0145】

１０ 射出成形機
３３０、３３０Ａ スクリュ
３３１、３３１Ａ 逆流防止リング
３３３、３３３Ａ スクリュヘッド
３３４ 軸部
３３５、３３５Ａ 突出部
３３７ 基端面
３３７ａ 平坦面（平坦部）
３３７ｂ 傾斜面（圧力発生部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】