特許 7088505 射出成形機および成形システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-13

(45)【発行日】2022-06-21

(54)【発明の名称】射出成形機および成形システム

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/62 20060101AFI20220614BHJP

   B29C 45/18 20060101ALI20220614BHJP

   B29C 45/73 20060101ALI20220614BHJP

   B29C 45/74 20060101ALI20220614BHJP

   B29C 45/50 20060101ALI20220614BHJP

   B29C 33/02 20060101ALI20220614BHJP

   B29K 101/10 20060101ALN20220614BHJP

【ＦＩ】

B29C45/62

B29C45/18

B29C45/73

B29C45/74

B29C45/50

B29C33/02

B29K101:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018050403

(22)【出願日】2018-03-19

(65)【公開番号】P2019162723

(43)【公開日】2019-09-26

【審査請求日】2020-11-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000222587

【氏名又は名称】東洋機械金属株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】598103152

【氏名又は名称】大和合成株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】503027931

【氏名又は名称】学校法人同志社

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】特許業務法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 玲

(72)【発明者】

【氏名】延近 暢祐

(72)【発明者】

【氏名】中島 真敏

(72)【発明者】

【氏名】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 謙

【審査官】北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１３８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０２０１２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－３２４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０３１６７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０２－２７０５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０７５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１２０５１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－１４５５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１９７５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

Ｂ２９Ｃ ３３／００－３３／７６

Ｂ２９Ｂ ７／００－ ７／９４

Ｂ２２Ｄ １５／００－１７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱硬化性樹脂材料用の射出成形機であって、
シリンダと、
前記シリンダ内に収容され、軸部と前記軸部の外周面に設けられたらせん状のフライトとを有するスクリュと、を有し、
前記シリンダは、熱硬化性樹脂材料のペレットが供給される上方に開口した供給孔と、前記供給孔の下端部から前方に向かうにしたがって徐々に浅くなるテーパ溝と、を有し、
前記シリンダは、金型の樹脂流路と連通されるように先端が開口され、
前記シリンダの先端は、前記スクリュの先端が突出可能な大きさに開口され、
前記ペレットの長さをＷとし、前記スクリュの軸部とフライトとによって形成されるらせん溝の幅をＥとし、前記テーパ溝の長さをＬとし、前記テーパ溝の後方端部における前記スクリュの軸部からの高さをＴとしたとき、以下の式（１）および式（２）を満足することを特徴とする射出成形機。
（１）Ｔ＞Ｗ
（２）Ｅ＞Ｌ＞Ｗ

【請求項2】

前記シリンダは、前記供給孔と前記テーパ溝とを有する入れ子部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の射出成形機と、制御部と、を有する成形システムであって、
前記射出成形機は、前記シリンダの先端部を加熱する加熱装置と、前記シリンダの先端部より基端寄りの部分を冷却する冷却装置と、スクリュ駆動部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記スクリュ駆動部を制御して、前記熱硬化性樹脂材料を射出するよう前記スクリュを前進させた後、前記スクリュの先端が前記冷却装置に対応した位置に来るまで前記スクリュを後退させ、
前記制御部は、前記冷却装置を制御して、常時または前記スクリュの先端が前記冷却装置に対応した位置に来るまで前記スクリュを後退させた後、前記シリンダを冷却させることを特徴とする成形システム。

【請求項4】

前記射出成形機により射出された前記熱硬化性樹脂材料が充填されるキャビティが設けられた前記金型をさらに有し、
前記金型が、当該金型における前記シリンダの先端が当接される箇所を冷却する金型冷却装置を有していることを特徴とする請求項３に記載の成形システム。

【請求項5】

前記加熱装置が、誘導加熱式ヒータを有していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の成形システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱硬化性樹脂材料用の射出成形機、および、この射出成形機を有する成形システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の熱硬化性樹脂材料用の射出成形機の一例が特許文献１に開示されている。この射出成形機は、加熱シリンダと、加熱シリンダ内に回転可能かつ前後進可能に収容されたスクリュとを有し、スクリュを加熱シリンダ内で回転駆動することにより、熱硬化性樹脂の混練及び可塑化を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１０７５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような射出成形機では、加熱シリンダ内の熱硬化性樹脂材料に加わる剪断力や加熱シリンダ内での滞留時間を一定にすることで、計量時の熱硬化性樹脂材料の溶融状態をより均一にすることができる。しかしながら、熱硬化性樹脂材料のペレットが加熱シリンダに供給されたとき、加熱シリンダの供給孔において一部のペレットがスクリュのフライトと加熱シリンダとの間に挟み込まれてしまうことがある。これにより、挟み込まれたペレットに強い剪断力が加わる。さらに、ペレットがスクリュのフライト間のらせん溝にスムーズに収容されず、らせん溝内の熱硬化性樹脂材料の量が変動して計量時間にばらつきが生じる。そのため、熱硬化性樹脂材料の溶融状態が不均一になってしまうおそれがあった。また、長繊維を含む熱硬化性樹脂材料のペレットでは、長繊維が切断されて短くなってしまうおそれがあった。

【0005】

そこで、本発明は、熱硬化性樹脂材料の溶融状態が不均一になることを抑制できる射出成形機およびこの射出成形機を有する成形システム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】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る射出成形機は、熱硬化性樹脂材料用の射出成形機であって、シリンダと、前記シリンダ内に収容され、軸部と前記軸部の外周面に設けられたらせん状のフライトとを有するスクリュと、を有し、前記シリンダは、熱硬化性樹脂材料のペレットが供給される上方に開口した供給孔と、前記供給孔の下端部から前方に向かうにしたがって徐々に浅くなるテーパ溝と、を有し、前記ペレットの長さをＷとし、前記スクリュの軸部とフライトとによって形成されるらせん溝の幅をＥとし、前記テーパ溝の長さをＬとし、前記テーパ溝の後方端部における前記スクリュの軸部からの高さをＴとしたとき、以下の式（１）および式（２）を満足することを特徴とする。
（１）Ｔ＞Ｗ
（２）Ｅ＞Ｌ＞Ｗ

【0007】

本発明によれば、シリンダが、熱硬化性樹脂材料のペレットが供給される上方に開口した供給孔と、供給孔の下端部から前方に向かうにしたがって徐々に浅くなるテーパ溝と、を有している。そして、ペレットの長さをＷとし、スクリュの軸部とフライトとによって形成されるらせん溝の幅をＥとし、テーパ溝の長さをＬとし、テーパ溝の後方端部におけるスクリュの軸部からの高さをＴとしたとき、上記式（１）および式（２）を満足する。このようにしたことから、シリンダの供給孔において、ペレットがシリンダとスクリュのフライトとに挟み込まれてしまうことを抑制できる。

【0008】

本発明において、前記シリンダは、前記供給孔と前記テーパ溝とを有する入れ子部材が取り付けられていることが好ましい。このようにすることで、別工程において比較的小型で取り扱いが容易な入れ子部材に供給孔およびテーパ溝を設けたのち、入れ子部材をシリンダに取り付けることができる。そのため、精度のよい供給孔およびテーパ溝を容易に設けることができる。

【0009】

本発明において、前記シリンダの先端部を瞬時に加熱する加熱装置をさらに有していることが好ましい。このようにすることで、熱硬化性樹脂材料の粘度を下げる際に、瞬時に加熱することにより、シリンダ内の熱硬化性樹脂材料の加熱時間を短くすることができる。そのため、熱硬化性樹脂材料に加えられる熱量を少なくすることができ、粘度を下げつつ累積熱量の増加を抑制できる。

【0010】

本発明において、前記加熱装置が、誘導加熱式ヒータを有していることが好ましい。このようにすることで、誘導加熱式ヒータは昇温速度が十分に速いため、シリンダの先端部を瞬時に加熱することができる。

【0011】

本発明において、前記シリンダの先端部より基端寄りの部分を冷却する冷却装置をさらに有し、前記スクリュが、前記熱硬化性樹脂材料を射出するよう前進された後、前記スクリュの先端が前記冷却装置に対応した位置まで後退されることが好ましい。このようにすることで、スクリュの後退とともに熱硬化性樹脂材料も冷却装置に対応した位置まで後退される。そのため、シリンダ内の熱硬化性樹脂材料に加えられる熱量をより少なくして、累積熱量の増加をさらに抑制できる。

【0012】

本発明において、前記シリンダが、金型の樹脂流路と連通されるように先端が開口され、前記シリンダの先端は、前記スクリュの先端が突出可能な大きさに開口されている。このようにすることで、シリンダの先端にノズルを設ける必要がなく、そのため、ノズル内に残った熱硬化性樹脂材料の硬化反応を回避できる。

【0013】

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様の成形システムは、上記射出成形機と、制御部と、を有する成形システムであって、前記射出成形機は、前記シリンダの先端部を加熱する加熱装置と、前記シリンダの先端部より基端寄りの部分を冷却する冷却装置と、スクリュ駆動部と、をさらに有し、前記制御部は、前記スクリュ駆動部を制御して、前記熱硬化性樹脂材料を射出するよう前記スクリュを前進させた後、前記スクリュの先端が前記冷却装置に対応した位置に来るまで前記スクリュを後退させ、前記制御部は、前記冷却装置を制御して、常時または前記スクリュの先端が前記冷却装置に対応した位置に来るまで前記スクリュを後退させた後、前記シリンダを冷却させることを特徴とする。
本発明において、前記成形システムは、前記射出成形機により射出された前記熱硬化性樹脂材料が充填されるキャビティが設けられた前記金型をさらに有し、前記金型が、当該金型における前記シリンダの先端が当接される箇所を冷却する金型冷却装置を有していることを特徴とする。
本発明において、前記加熱装置が、誘導加熱式ヒータを有していることが好ましい。

【0014】

本発明によれば、上記射出成形機を有しているので、シリンダの供給孔において、ペレットがシリンダとスクリュのフライトとに挟み込まれてしまうことを抑制できる。また、ノズル内に残った熱硬化性樹脂材料の硬化反応を回避できる。さらに、金型が、当該金型におけるシリンダの先端が当接される箇所を冷却する金型冷却装置を有しているので、シリンダの熱が金型に伝わることを抑制でき、金型の樹脂流路内で熱硬化性樹脂材料の硬化反応が進むことを抑制できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、熱硬化性樹脂材料の溶融状態が不均一になることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る成形システムの概略構成を示す図である。

【図2】図１の成形システムの射出成形機が有するシリンダを説明する図である。

【図3】シリンダの供給孔近傍の断面図である。

【図4】図１の成形システムの要部断面図である。

【図5】図１の成形システムにおける計量前動作を説明する図である。

【図6】図１の成形システムにおける計量動作を説明する図である。

【図7】図１の成形システムにおける射出動作を説明する図である。

【図8】図１の成形システムにおける硬化待ち動作を説明する図である。

【図9】図１の成形システムにおける製品取り出し動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂材料用の成形システムについて、図１～図９を参照して説明する。

【0018】

図１は、本発明の一実施形態に係る成形システムの概略構成図である。図２は、図１の成形システムの射出成形機が有するシリンダを説明する図である。図２（ａ）は、シリンダの基端部の平面図である。図２（ｂ）は、シリンダの基端部の軸方向に沿う縦断面図である。図３は、シリンダの供給孔近傍を示す縦断面図である。図３（ａ）は、本実施形態におけるペレットの状態を模式的に示す。図３（ｂ）は、テーパ溝の長さがペレットの長さより短い構成におけるペレットの状態を模式的に示す。図４は、図１の成形システムの要部断面図である。図５～図９は、それぞれ図１の成形システムにおける計量前動作、計量動作、射出動作、硬化待ち動作および製品取り出し動作を説明する図である。以下の説明において、「上下」は、図１、図２（ｂ）、図３の上下方向である。また、シリンダの先端側（各図の左側）を前方とし、シリンダの基端側（各図の右側）を後方とする。

【0019】

図１および図４に示すように、本実施形態に係る成形システム１は、金型１０と、射出成形機２０と、を有している。この成形システム１では、金型１０のキャビティ１８に、射出成形機２０により溶融された熱硬化性樹脂材料（以下、単に「樹脂材料Ｐ」という）を射出したのち硬化させて製品を成形する。

【0020】

金型１０は、各図において右方から左方に順に配置された固定金型１３および移動金型１４を有している。固定金型１３には、左右方向に貫通した樹脂流路１６が形成されている。固定金型１３と移動金型１４との間にキャビティ１８が形成されている。固定金型１３の右側面には凹部１９が形成されており、凹部１９の中心部分に樹脂流路１６が開口されている。固定金型１３は、凹部１９に対応して埋め込まれた金型冷却装置１５を有している。金型冷却装置１５は、例えば、水などの比較的低温の熱交換媒体が流動される管路を有しており、凹部１９付近を冷却する。金型１０には、キャビティ１８に充填された樹脂材料Ｐを加熱して硬化させるための図示しないヒータが設けられている。

【0021】

射出成形機２０は、シリンダ２１と、加熱装置２３と、冷却装置２４と、ホッパ２５と、ホッパブロック２６と、トグルリンク機構２７と、可動ダイプレート２８と、固定ダイプレート２９と、を有している。また、射出成形機２０は、スクリュ３０と、スクリュ駆動部５０と、図示しないシリンダ駆動部と、図示しない型締駆動部と、を有している。

【0022】

シリンダ２１は、先端２１ａが開口された円筒状に形成されており、先端２１ａを金型１０に向けて配置されている。すなわち、シリンダ２１の先端２１ａにはノズルが設けられておらず、ノズルレス構造となっている。本実施形態において、シリンダ２１は、先端２１ａの開口を含む全体の内径が一定である。先端２１ａは、金型１０の凹部１９に嵌合可能な形状を有している。シリンダ２１は、図示しないシリンダ駆動部により軸線Ｑに沿う方向（以下単に「軸方向」といい、各図において左右方向である）に移動される。シリンダ２１の先端２１ａは、スクリュ３０の先端３０ａが突出可能な大きさに開口されていればよい。

【0023】

図２に示すように、シリンダ２１は、先端部２１ｂと反対側の基端部２１ｃに入れ子部材４０がボルトなどにより一体に取り付けられている。入れ子部材４０は、シリンダ２１の周方向に沿う円弧状の断面形状を有する板状部材である。入れ子部材４０は、供給孔４１と、テーパ溝４２とが設けられている。供給孔４１は、上方に向けて開口し、入れ子部材４０を上下に貫通している。テーパ溝４２は、供給孔４１の下端部（スクリュ３０側の端部）に接続され、前方に向かうにしたがって徐々に浅くなる（すなわち、シリンダ２１における径方向の寸法が徐々に小さくなる）ように形成されている。テーパ溝４２は、後方端部において供給孔４１と接続され、前方端部において径方向の寸法が０となってテーパ面４２ａとシリンダ２１の内周面とが連なる。なお、円筒状のシリンダ２１に直接に供給孔４１およびテーパ溝４２を設けた構成でもよい。

【0024】

加熱装置２３は、シリンダ２１の先端部２１ｂに設けられている。加熱装置２３は、シリンダ２１を内側に収容するようにらせん状に巻かれたコイルを備えた誘導加熱式ヒータ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ；ＩＨ）を有している。誘導加熱式ヒータは昇温速度が比較的速く、電磁誘導によりシリンダ２１の先端部２１ｂを瞬時に加熱することができる。本実施形態において、シリンダ２１は誘導加熱可能な材料（強磁性体）で構成されている。加熱装置２３は、誘導加熱式ヒータ以外にも、抵抗発熱体や加熱された熱交換媒体が流動される管路などの他の種類のヒータを有する構成でもよいが、昇温速度が速くシリンダ２１を瞬時に加熱するヒータが好ましい。一般的に用いられるバンドヒータは昇温速度が０．２８℃／秒程度であるが、誘導加熱式ヒータを用いることで８．８℃／秒を実現することができる。本明細書において「瞬時に加熱する」とは、昇温速度が８℃／秒以上のことをいう。

【0025】

冷却装置２４は、シリンダ２１における先端部２１ｂより基端（先端２１ａの反対側の端）寄りの部分に設けられている。冷却装置２４は、例えば、水などの比較的低温の熱交換媒体が流動される管路を有している。冷却装置２４は、シリンダ２１を冷却することができる。冷却装置２４によってシリンダ２１を冷却することで、樹脂材料Ｐが溶融されず固体の状態で先端側に移送される。

【0026】

ホッパ２５は、ホッパブロック２６に設けられている。ホッパ２５は、その供給路２５ａがホッパブロック２６内でシリンダ２１の基端部と連通されている。ホッパ２５には、熱硬化性樹脂材料のペレット７０が投入される。本実施形態において、ペレット７０は、楕円球形状を有している。ペレット７０は、円柱形状や角柱形状などであってもよい。ペレット７０は、例えば、長さＷが１０ｍｍ～１５ｍｍ程度である。ペレット７０は、例えば、ガラス材やカーボン材などからなる長さが１ｍｍ～５ｍｍ程度の長繊維を含んでいてもよい。

【0027】

トグルリンク機構２７は、図示しない型締駆動部により曲げ伸ばし作動される。トグルリンク機構２７は、曲げ伸ばし作動されることにより、固定ダイプレート２９に対して可動ダイプレート２８を進退させる。これにより、可動ダイプレート２８に取付けられた移動金型１４を固定ダイプレート２９に取付けられた固定金型１３に対して型閉および型開する。

【0028】

スクリュ３０は、シリンダ２１内に回転可能かつ前後進可能に収容されている。スクリュ３０は、スクリュ駆動部５０によりシリンダ２１内で回転されるとともに、軸方向に移動される。

【0029】

スクリュ３０は、図２に示すように、軸部３１と、フライト３３と、を有している。軸部３１は、全体的に円柱状に形成されており、その先端が半球形状（略半球形状を含む）に形成されている。フライト３３は、軸部３１の外周面にらせん状に設けられている。フライト３３は、全体にわたって厚さが一定の大きさになるように形成されている。軸部３１およびフライト３３によってらせん溝３４が形成されている。

【0030】

本実施形態において、ペレット７０の長さ（長径）をＷとし、スクリュ３０のらせん溝３４の幅（軸方向の寸法）をＥとし、テーパ溝４２の長さ（軸方向の寸法）をＬとし、テーパ溝４２の後方端部におけるスクリュ３０の軸部３１からの高さ（径方向の寸法）をＴとしたとき、下記式（１）および式（２）を満足する。なお、高さＴは、テーパ溝４２の後方端部におけるフライト３３からの高さａ（径方向の寸法）と、らせん溝３４の深さｂとを合計した値である。なお、スクリュ３０のらせん溝３４の幅Ｅは、具体的には、らせん溝３４における供給孔４１の近傍に配置される部分の幅である。

【0031】

（１）Ｔ＞Ｗ
（２）Ｅ＞Ｌ＞Ｗ

【0032】

上記（１）式を満足することで、ペレット７０が、らせん溝３４とテーパ溝４２とからなる空間に縦向き（長手方向が径方向に沿う向き）の姿勢でも進入可能となる。そして、上記（２）式を満足することで、らせん溝３４の幅Ｅおよびテーパ溝４２の長さＬがペレット７０の長さＷより大きいことから、ペレット７０が縦向きの姿勢で進入した場合でも、図３（ａ）に示すように、テーパ溝４２の前方端部に至るまでに横向き（長手方向が軸方向に沿う向き）の姿勢に変えることができる。仮に、テーパ溝４２の長さＬがペレット７０の長さＷより小さいと、図３（ｂ）に示すように、テーパ溝４２の前方端部に至るまでにペレット７０を横向きの姿勢に変えることができないことがあり、ペレット７０が、シリンダ２１（テーパ溝４２）とスクリュ３０との間に挟み込まれてしまうおそれがある。

【0033】

また、テーパ溝４２のテーパ面４２ａが軸方向となす角度θが０＜θ≦４５であることが好ましく、１５≦θ≦３０であることがより好ましい。このようにすることで、θ＞４５となる構成に比べて、ペレット７０の姿勢を縦向きから横向きにスムーズに変えることができる。

【0034】

このようにすることで、供給孔４１においてシリンダ２１とスクリュ３０のフライト３３との間にペレット７０が挟み込まれてしまうことを抑制できる。これにより、ペレット７０に強い剪断力が加わること、および、らせん溝３４内の樹脂材料Ｐの量が変動して計量時間にばらつきが生じること、を抑制できる。そのため、樹脂材料Ｐの溶融状態が不均一になることを抑制できる。また、長繊維を含む樹脂材料のペレット７０が長繊維を含む場合に、長繊維が切断されて短くなってしまうことを抑制できる。

【0035】

成形システム１は、全体の動作を司る図示しない制御部を有している。制御部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、各種Ｉ／Ｏインタフェースなどを有する組み込み機器用のマイクロコンピュータを有して構成されている。制御部は、型閉動作、計量前動作、計量動作、射出動作、硬化待ち動作、型開動作および製品取り出し動作などの各種動作において、成形システム１の各駆動部等を制御する。

【0036】

次に、上述した本実施形態の成形システム１における本発明に係る動作の一例について説明する。

【0037】

成形システム１の制御部は、図示しない型締駆動部を制御して、固定金型１３および移動金型１４を重ねて型締めする（型閉動作）。また、シリンダ２１の先端部２１ｂ内の樹脂材料Ｐがスクリュ３０により混練されている。

【0038】

制御部はシリンダ駆動部を制御して、図５に示すように、シリンダ２１を金型１０に近づくように移動（すなわち前進）させ、先端２１ａを凹部１９に嵌合させる。この状態において、シリンダ２１の内部と金型１０の樹脂流路１６とが連通される。そして、制御部はスクリュ駆動部５０を制御して、スクリュ３０を所定位置まで前進させる（計量前動作）。また、制御部は、金型冷却装置１５を制御して、金型１０におけるシリンダ２１の先端が当接される箇所である凹部１９を冷却する。

【0039】

次に、制御部は加熱装置２３を制御して、シリンダ２１を瞬時に加熱する。これにより、樹脂材料Ｐの粘度を下げる。瞬時に加熱することにより、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐの加熱時間を短くして、樹脂材料Ｐに加えられる熱量を少なくすることができ、粘度を下げつつ累積熱量の増加を抑制する。本実施形態においては、樹脂材料Ｐが１５０℃～１６０℃となる程度までシリンダ２１を加熱する。さらに、制御部はスクリュ駆動部５０を制御して、図６に示すように、スクリュ３０を回転させながら後退させ、１回の射出に必要となる量の樹脂材料Ｐをシリンダ２１の先端部２１ｂに供給する（計量動作）。計量が終わると、制御部は加熱装置２３を制御して、シリンダ２１の加熱を停止する。

【0040】

次に、制御部はスクリュ駆動部５０を制御して、図７に示すように、スクリュ３０を前進させる。これにより、シリンダ２１の先端部２１ｂの樹脂材料Ｐが樹脂流路１６を通じてキャビティ１８に押し込まれる（射出動作）。

【0041】

次に、制御部は金型１０のヒータを制御して、キャビティ１８内の樹脂材料Ｐが硬化するように加熱する（硬化待ち動作）。これと並行して、制御部はスクリュ駆動部５０を制御して、図８に示すように、スクリュ３０を先端３０ａが冷却装置２４に対応する位置に来るまで後退させる。また、制御部は冷却装置２４を制御して、シリンダ２１を冷却する。これにより、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐに加えられる熱量をより少なくして、累積熱量の増加をさらに抑制する。冷却装置２４によりシリンダ２１を常時冷却していてもよい。

【0042】

なお、硬化待ち動作と並行してスクリュ３０を後退させる前に、固定金型１３の樹脂流路１６の開口を塞ぐようにスクリュ３０の先端３０ａ（すなわち軸部３１の先端）を固定金型１３に接触させてもよい。これにより、樹脂流路１６の開口の全周にわたり樹脂材料Ｐの厚さが小さくなり、他の部分より脆弱な部分になる。そのため、製品Ｓを金型から取り出す際に脆弱な部分が他の部分と分離して、製品Ｓを容易に取り出すことができる。このとき、スクリュ３０の先端３０ａが、半球形状を有しているので、軸部３１による固定金型１３のかじりを抑制できる。

【0043】

次に、制御部はシリンダ駆動部を制御して、図９に示すように、シリンダ２１を金型１０から離れるように移動（すなわち後退）させ、先端２１ａと凹部１９との嵌合を解除する。さらに、制御部は型締駆動部を制御して、固定金型１３および移動金型１４を左右方向に開き（型開動作）、図示しないエジェクトピンによりキャビティ１８から製品Ｓを取り出す（製品取り出し動作）。

【0044】

以降、上記型閉動作～上記製品取り出し動作を繰り返して製品Ｓの成形を行う。

【0045】

以上説明したように、本実施形態の成形システム１によれば、シリンダ２１が、熱硬化性樹脂材料のペレット７０が供給される上方に開口した供給孔４１と、供給孔４１の下端部から前方に向かうにしたがって徐々に浅くなるテーパ溝４２と、を有している。そして、ペレット７０の長さをＷとし、スクリュ３０の軸部３１とフライト３３とによって形成されるらせん溝３４の幅をＥとし、テーパ溝４２の長さをＬとし、テーパ溝４２の後方端部におけるスクリュ３０の軸部３１からの高さをＴとしたとき、上記式（１）および式（２）を満足する。

【0046】

上記（１）式を満足することで、ペレット７０が、らせん溝３４とテーパ溝４２とからなる空間に縦向き（長手方向が径方向に沿う向き）の姿勢でも進入可能となる。そして、上記（２）式を満足することで、らせん溝３４の幅Ｅおよびテーパ溝４２の長さＬがペレット７０の長さＬより大きいことから、ペレット７０が縦向きの姿勢で進入した場合でも、テーパ溝４２の前方端部に至るまでに横向き（長手方向が軸方向に沿う向き）の姿勢に変えることができる。そのため、シリンダ２１の供給孔４１において、ペレット７０がシリンダ２１とスクリュ３０のフライト３３とに挟み込まれてしまうことを抑制できる。したがって、樹脂材料Ｐの溶融状態が不均一になることを抑制できる。

【0047】

また、シリンダ２１は、供給孔４１とテーパ溝４２とを有する入れ子部材４０が取り付けられている。このようにすることで、別工程において比較的小型で取り扱いが容易な入れ子部材４０に供給孔４１およびテーパ溝４２を設けてシリンダ２１に取り付けることができる。そのため、精度のよい供給孔４１およびテーパ溝４２を容易に設けることができる。

【0048】

また、シリンダ２１の先端部２１ｂを瞬時に加熱する加熱装置２３をさらに有している。このようにすることで、樹脂材料Ｐの粘度を下げる際に、瞬時に加熱することにより、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐの加熱時間を短くすることができる。そのため、樹脂材料Ｐに加えられる熱量を少なくすることができ、粘度を下げつつ累積熱量の増加を抑制できる。

【0049】

また、加熱装置２３が、誘導加熱式ヒータを有している。このようにすることで、誘導加熱式ヒータは昇温速度が十分に速いため、シリンダ２１の先端部２１ｂを瞬時に加熱することができる。

【0050】

また、シリンダ２１の先端部２１ｂより基端寄りの部分を冷却する冷却装置２４をさらに有している。そして、スクリュ３０が、樹脂材料Ｐを射出するよう前進された後、スクリュ３０の先端３０ａが冷却装置２４に対応した位置まで後退される。このようにすることで、スクリュ３０の後退とともに樹脂材料Ｐも冷却装置２４に対応した位置まで後退される。そのため、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐに加えられる熱量をより少なくして、累積熱量の増加をさらに抑制できる。

【0051】

また、シリンダ２１が、金型１０の樹脂流路１６と連通されるように先端２１ａが開口されている。このようにすることで、シリンダ２１の先端２１ａにノズルを設ける必要がなく、そのため、ノズル内に残った樹脂材料Ｐの硬化反応を回避できる。

【0052】

また、金型１０が、金型１０におけるシリンダ２１の先端２１ａが当接される凹部１９を冷却する金型冷却装置１５を有している。そのため、シリンダ２１の熱が金型１０に伝わることを抑制でき、金型１０の樹脂流路１６内で樹脂材料Ｐの硬化反応が進むことを抑制できる。

【0053】

本実施形態では、ノズルレス構造のシリンダ２１を有する射出成形機２０に上述したスクリュ３０を組み込んだ構成について説明したが、例えば、スクリュ３０を、従来の構成を有する射出成形機（例えば、特許文献１）に組み込んでもよい。

【0054】

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0055】

１…成形システム、１０…金型、１３…固定金型、１４…移動金型、１５…金型冷却装置、１６…樹脂流路、１８…キャビティ、１９…凹部、２０…射出成形機、２１…シリンダ、２１ａ…先端、２１ｂ…先端部、２１ｃ…基端部、２３…加熱装置、２４…冷却装置、２５…ホッパ、２５ａ…供給路、２６…ホッパブロック、２７…トグルリンク機構、２８…可動ダイプレート、２９…固定ダイプレート、３０…スクリュ、３０ａ…先端、３１…軸部、３３…フライト、３４…らせん溝、４０…入れ子部材、４１…供給孔、４２…テーパ溝、４２ａ…テーパ面、５０…スクリュ駆動部、７０…ペレット、Ｐ…熱硬化性樹脂材料、Ｓ…製品、Ｗ…ペレットの長さ、Ｅ…らせん溝の幅、Ｌ…テーパ溝の長さ、Ｔ…テーパ溝の後方端部におけるスクリュの軸部からの高さ、ａ…テーパ溝の後方端部におけるフライトからの高さ、ｂ…らせん溝の深さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】