專利名稱：注射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注射裝置。
背景技術(shù)：
以往，在成型機(jī)，例如在注射成型機(jī)中，將在加熱缸內(nèi)加熱熔融的樹脂以高壓注射 并填充到模具裝置的型腔空間，并在該型腔空間內(nèi)冷卻并使其固化，從而能夠得到成型品。因此，所述注射成型機(jī)具有模具裝置、合模裝置以及注射裝置，所述合模裝置具備 固定臺板以及可動臺板，合模用缸通過使可動臺板進(jìn)退來進(jìn)行模具裝置的閉模、合模以及 開模。另一方面，所述注射裝置通常使用同軸螺桿式注射裝置，具備加熱從料斗供給的 樹脂并使其熔融的加熱缸以及注射熔融的樹脂的注射噴嘴，在所述加熱缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地且 進(jìn)退自如地配設(shè)螺桿。而且，通過連結(jié)在后端的驅(qū)動裝置使該螺桿前進(jìn)，由此從注射噴嘴注 射樹脂，并且通過所述驅(qū)動裝置使該螺桿后退，由此進(jìn)行樹脂的計量。圖1是表示以往注射裝置的主要部分的剖視圖，圖2是表示在以往的注射裝置內(nèi) 樹脂熔融的狀態(tài)的概念圖，圖3是說明以往注射裝置的擴(kuò)展距離的圖。圖中，11是加熱缸，在該加熱缸11的前端安裝注射噴嘴12，在加熱缸11的周圍配 設(shè)用于加熱加熱缸11的加熱器hi h3。在所述加熱缸11內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地且進(jìn)退自如地配 設(shè)螺桿14。而且，該螺桿14由刮板形成部15以及注射部16構(gòu)成，通過后端的軸部21及聯(lián) 軸器22與未圖示的驅(qū)動裝置連結(jié)。所述注射部16由頭部41、形成在該頭部41后方的桿部 42、被配設(shè)在該桿部42周圍的止回環(huán)43以及被安裝在刮板形成部15前端的密封環(huán)44構(gòu) 成。另外，由所述頭部41、桿部42等構(gòu)成螺桿頭。并且，止回環(huán)43及密封環(huán)44在注射工序 時，作為防止樹脂逆流的逆流防止裝置發(fā)揮作用。所述驅(qū)動裝置由注射用電動機(jī)及計量用 電動機(jī)構(gòu)成。而且，所述刮板形成部15具備棒形的主體部分以及形成在該主體部分的外周 面的螺旋狀的刮板23，沿該刮板23形成螺旋狀的槽24。在所述加熱缸11的后端附近形成樹脂供給口 25，在該樹脂供給口 25配設(shè)漏斗形 的料斗26，容納在該料斗26的顆粒狀樹脂通過樹脂供給口 25供給到加熱缸11內(nèi)。在將螺桿14置于加熱缸11內(nèi)的最靠前方的位置，即置于前進(jìn)限位的狀態(tài)下，在與 所述槽24的后端部對置的部位形成所述樹脂供給口 25。而且，在所述刮板形成部15從后 方至前方依次形成通過樹脂供給口 25供給樹脂的供給部P1，使供給的樹脂壓縮的同時使 其熔融的壓縮部P2以及按一定量計量熔融的樹脂的計量部P3。在所述結(jié)構(gòu)的注射裝置中，在計量工序時，若通過驅(qū)動所述計量用電動機(jī)使所述 螺桿14旋轉(zhuǎn)，則從所述料斗26供給到加熱缸11內(nèi)的樹脂沿著所述槽24依次經(jīng)過供給部 P1、壓縮部P2以及計量部P3前進(jìn)，在此期間通過加熱器hi h3加熱，并且，在形成于加熱 缸11的內(nèi)周面與槽24之間的空間(剪斷空間)，樹脂接收剪斷力而發(fā)熱(以下稱為“剪斷 發(fā)熱”)并熔融，隨此螺桿14后退。而且，隨著該螺桿14后退，所述止回環(huán)43相對于桿部42相對地向前方移動，所以到達(dá)刮板形成部15的前端的樹脂通過桿部42和止回環(huán)43之間的樹脂通道送至螺桿頭的 前方。從而，在螺桿14被置于加熱缸11內(nèi)的最靠后方的位置，即置于后退限位的狀態(tài)下， 在螺桿頭的前方蓄存與1次注射料量對應(yīng)量的熔融的樹脂。接著，在注射工序時，若通過驅(qū)動所述注射用電動機(jī)使螺桿14前進(jìn)，則蓄存在所 述螺桿頭前方的樹脂從所述注射噴嘴12注射并填充到未圖示的模具裝置的型腔空間(例 如，參照專利文獻(xiàn)1。)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-50415號公報然而，在所述以往的注射裝置中，如圖2所示，通過樹脂供給口 25供給的樹脂在槽 24內(nèi)在向箭頭方向前進(jìn)的期間絮凝，導(dǎo)致在熔體池r內(nèi)形成由多個樹脂顆粒19構(gòu)成的固體 床b。在該固體床b中，存在于外側(cè)的顆粒19容易傳遞熱，與此相反，存在于內(nèi)側(cè)的顆粒 19難以傳遞熱，導(dǎo)致所有的顆粒19熔融需要花費很長的時間。從而，無法有效地對所有的 樹脂傳遞加熱器hi h3的熱。并且，由于多個顆粒19在槽24的深度方向重疊而形成固體床b，所以熱容量變大， 即使在樹脂中發(fā)生剪斷發(fā)熱，如圖3所示，也導(dǎo)致樹脂完全熔融為止的擴(kuò)展距離Ll變長。其結(jié)果，需要加長螺桿14與其對應(yīng)的量，隨此也需要加長加熱缸11，所以不僅注 射裝置的軸向尺寸變大，而且在進(jìn)行螺桿14的保養(yǎng)及管理或交換螺桿14時，導(dǎo)致螺桿14 的抽插工作變得困難。并且，由于加熱缸11的表面積變大，所以放熱量變大，不僅能量效率變低，而且無 用地加熱樹脂，所以導(dǎo)致發(fā)生樹脂的燒蝕，即樹脂燒蝕。另外，與存在于所述外側(cè)的顆粒19 充分熔融的情況相反，存在于內(nèi)側(cè)的顆粒19沒有被充分熔融，而且，隨著固體床b在槽24 內(nèi)前進(jìn)，大量的顆粒19主要通過剪斷發(fā)熱熔融，所以無法使樹脂均勻地熔融。從而，導(dǎo)致成 型品的質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決所述以往的注射裝置的問題點，其目的在于，提供一種能夠縮小注射 裝置的軸向尺寸，并能夠容易地進(jìn)行螺桿的抽插工作，能夠使成型品的質(zhì)量提高的注射裝置。為此，在本發(fā)明的注射裝置中具有加熱缸；在該加熱缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)的螺 桿；和被配設(shè)在該螺桿后端的驅(qū)動裝置。而且，所述螺桿具備主體部分、以及具備從該主體部分的外周面突出而形成的刮 板的塑化部。 并且，將螺桿行程設(shè)成S，將螺桿有效長度設(shè)成L，將螺桿行程S以及螺桿有效長度 L的合計值除以螺桿行程S的值設(shè)成指標(biāo)ε時，該指標(biāo)ε成為2.0 < ε <4.5。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在注射裝置中具有加熱缸；在該加熱缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)的螺桿； 和被配設(shè)在該螺桿后端的驅(qū)動裝置。而且，所述螺桿具備主體部分、以及具備從該主體部分的外周面突出而形成的刮 板的塑化部。
并且，將螺桿行程設(shè)成S，將螺桿有效長度設(shè)成L，將由螺桿行程S除以螺桿行程S 以及螺桿有效長度L的合計值的值設(shè)成指標(biāo)ε時，該指標(biāo)ε成為2.0< ε <4.5。此時，由于該指標(biāo)ε成為2.0 < ε < 4. 5，所以即使縮短螺桿也能夠使樹脂良好 地熔融。從而，能夠縮小注射裝置的軸向尺寸，容易地進(jìn)行螺桿的抽插工作，能夠使成型品 的質(zhì)量提高。


圖1是表示以往注射裝置的主要部分的剖視圖。圖2是表示在以往注射裝置內(nèi)樹脂熔融的狀態(tài)的概念圖。圖3是說明以往注射裝置的擴(kuò)展距離的圖。圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式的注射裝置的主要部分的概念圖。圖5是表示本發(fā)明的第1實施方式的注射裝置的主要部分的放大圖。圖6是表示本發(fā)明的第1實施方式的樹脂熔融狀態(tài)的概念圖。圖7是說明本發(fā)明的第1實施方式的注射裝置的擴(kuò)展距離的圖。圖8是表示本發(fā)明的第1實施方式的固體床是否形成的評價結(jié)果的圖。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的注射裝置的主要部分的概念圖。圖10是表示樹脂熔融狀態(tài)的第1圖。圖11是表示樹脂熔融狀態(tài)的第2圖。圖12是各螺桿的樹脂熔融狀態(tài)的詳細(xì)對比圖。圖13是各螺桿的樹脂熔融狀態(tài)的對比圖。圖中17-加熱缸，20-螺桿，31-注射裝置，45-刮板形成部，45a_主體部分，53-刮 板。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此時，對作為成型機(jī)的注射成 型機(jī)進(jìn)行說明。圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式的注射裝置的主要部分的概念圖，圖5是表示 本發(fā)明的第1實施方式的注射裝置的主要部分的放大圖。圖中，31是同軸螺桿式注射裝置。所述注射成型機(jī)具有未圖示的模具裝置、合模裝 置以及所述注射裝置31，所述模具裝置具備作為第1模具的定模以及作為第2模具的動模， 所述合模裝置具備安裝所述定模的固定臺板以及安裝動模的可動臺板，通過合模用缸使可 動臺板進(jìn)退來進(jìn)行模具裝置的閉模、合模以及開模。所述注射裝置31具備作為缸部件的加缸17 ；被安裝在該加熱缸17前端的作為 噴嘴部件的注射噴嘴18 ；在所述加熱缸17內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地且進(jìn)退自如地配設(shè)的、作為注射部 件且作為計量部件的螺桿20 ；在所述加熱缸17的外周使其包圍加熱缸17而安裝的作為加 熱部件的加熱器hll hl3 ；被配設(shè)在所述加熱缸17后方的未圖示的驅(qū)動裝置等。所述螺桿20由作為注射部件主體的螺桿主體52以及在比該螺桿主體52更靠前 方配設(shè)的注射部46構(gòu)成，并通過后端的軸部51與所述驅(qū)動裝置連結(jié)。所述螺桿主體52具 備作為塑化部的刮板形成部45以及在前端相對于刮板形成部45裝卸自如地配設(shè)的作為混勻部的壓力部件54，所述刮板形成部45具備棒形的主體部分45a以及從該主體部分45a的 外周面突出而形成的螺旋形的刮板53，沿著該刮板53形成螺旋形的槽67。另外，在所述刮 板形成部45中，在刮板形成部45的整個區(qū)域，即在前端至后端之間，所述刮板53以一定的 刮板節(jié)距形成，作為刮板53的外徑的刮板波峰徑Di以及作為主體部分45a的外徑的刮板 波谷徑dl成為一定，槽67以一定的深度形成。所述壓力部件54在距所述刮板形成部45前端的前方的預(yù)定區(qū)間與逆流防止裝置 62鄰接而形成，遍及預(yù)定的距離在表面形成平坦的區(qū)域。而且，所述壓力部件54具有越 是前方外徑越大且具有圓錐形形狀的作為第1壓力部的傾斜部71 ；以及鄰接于該傾斜部71 的前端且連接而形成，外徑d2在軸向成為一定，具有圓柱形形狀的作為圓柱部的、并且作 為第2壓力部的大直徑部72。并且，在所述傾斜部71的后方形成未圖示的螺釘部，在所述刮板形成部45的前端 面開口而形成未圖示的螺釘孔。從而，通過使所述螺釘部與螺釘孔螺合，能夠?qū)⑺鰤毫Σ?件54安裝于刮板形成部45。另外，在本實施方式中，所述壓力部件54相對刮板形成部45 由螺旋固定，但代替螺旋固定通過焊接也可以進(jìn)行固定。所述傾斜部71前端的外徑與大直徑部72的外徑d2相等，傾斜部71后端的外徑 與刮板波谷徑dl相等。另外，在本實施方式中，傾斜部71的外周面具有一定的傾斜，但根 據(jù)需要可以使其以預(yù)定的函數(shù)彎曲。并且，在所述傾斜部71和加熱缸17之間形成作為第1成型材料通道的樹脂通道 73，在大直徑部72和加熱缸17之間形成作為第2成型材料通道的樹脂通道74。此時，如前 所述，傾斜部71越是前方外徑越大，所以樹脂通道73的截面積越是前方越小。并且，大直 徑部72的外徑d2在軸向為一定，所以樹脂通道74的截面積在軸向為一定。在本實施方式中，所述壓力部件54由傾斜部71及大直徑部72形成，但可以僅由 沒有起伏的傾斜部形成。此時，越是前方外徑越大，壓力部件54后端的外徑與所述刮板波 谷徑dl相等，壓力部件54前端的外徑與所述外徑d2相等。另一方面，所述注射部46由在前端具備圓錐形部位的頭部55、鄰接于該頭部55的 后方而形成的桿部56、被配設(shè)在該桿部56周圍的止回環(huán)57以及被安裝在螺桿主體52前端 的密封環(huán)58構(gòu)成。在所述桿部56和止回環(huán)57之間形成作為第3成型材料通道的樹脂通 道75。并且，在所述桿部56的后方形成未圖示的螺釘部，在所述壓力部件54的前端面開 口而形成未圖示的螺釘孔。從而，通過使所述螺釘部與螺釘孔螺合，在將所述密封環(huán)58按 壓在壓力部件54前端的狀態(tài)下，能夠?qū)⒆⑸洳?6安裝到螺桿主體52。另外，由所述頭部 55、桿部56以及螺釘部構(gòu)成作為注射部件頭部的螺桿頭61，由止回環(huán)57及密封環(huán)58構(gòu)成 在注射工序時防止作為成型材料的樹脂逆流的逆流防止裝置62。而且，在計量工序時，若隨著螺桿20后退，止回環(huán)57相對于桿部56向前方移動并 從密封環(huán)58離開，則樹脂通道75與樹脂通道74連通，基于逆流防止裝置62的密封被解除。 并且，在注射工序時，若隨著螺桿20前進(jìn)，止回環(huán)57相對于桿部56向后方移動并抵接于密 封環(huán)58，則樹脂通道74和樹脂通道75被切斷，進(jìn)行基于逆流防止裝置62的密封。而且，所述驅(qū)動裝置具備作為計量用驅(qū)動部的計量用電動機(jī)以及作為注射用驅(qū)動 部的注射用電動機(jī)。
在所述加熱缸17后端附近的預(yù)定位置形成作為成型材料供給口的樹脂供給口 65，該樹脂供給口 65在將螺桿20置于加熱缸17內(nèi)的前進(jìn)限位的狀態(tài)下，在與所述槽67的 后端部對置的部位形成。而且，在所述樹脂供給口 65安裝用于投入樹脂的作為成型材料供給裝置的投入 部81，在該投入部81的上端安裝容納樹脂的作為成型材料容納部的料斗82。容納在該料 斗82的樹脂通過所述投入部81送至樹脂供給口 65，并從該樹脂供給口 65供給到加熱缸 17內(nèi)。所述投入部81具備向水平方向延伸而配設(shè)的缸部83、從該缸部83的前端向下 方延伸而配設(shè)的筒狀的導(dǎo)向部84、在所述缸部83內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)的進(jìn)給絲桿85、使該進(jìn) 給絲桿85旋轉(zhuǎn)的作為供給用驅(qū)動部的進(jìn)給電動機(jī)86、和配設(shè)在所述缸部83外周的作為加 熱部件的加熱器h21等，所述缸部83在后端與所述料斗82連結(jié)，在前端與導(dǎo)向部84連通。從而，若驅(qū)動所述進(jìn)給電動機(jī)86使進(jìn)給絲桿85旋轉(zhuǎn)，則料斗82內(nèi)的樹脂被供給 到缸部83內(nèi)，并沿著形成在進(jìn)給絲桿85外周面的槽前進(jìn)，從進(jìn)給絲桿85的前端被送至導(dǎo) 向部84內(nèi)，并且在該導(dǎo)向部84內(nèi)落下而被供給到加熱缸17內(nèi)。此時，各顆粒19成為一列 在導(dǎo)向部84內(nèi)落下，通過樹脂供給口 65被供給到加熱缸17內(nèi)。在該加熱缸17的樹脂供給口 65的附近，包圍加熱缸17、樹脂供給口 65以及導(dǎo)向 部84的下端部而形成作為冷卻裝置的環(huán)形冷卻套88，對該冷卻套88供給作為冷卻介質(zhì)的 水。從而，通過該水防止在導(dǎo)向部84內(nèi)落下并通過樹脂供給口 65供給到加熱缸17的樹脂熔融。另外，S是表示所述螺桿20的從后退限位至前進(jìn)限位的距離的行程，即螺桿行程， L是表示將螺桿20置于前進(jìn)限位時的從樹脂供給口 65的后端至螺桿20的前端的距離的有 效長度，即螺桿有效長度。而且，為了控制注射成型機(jī)，驅(qū)動所述注射用電動機(jī)、計量用電動機(jī)、進(jìn)給電動機(jī) 86等或通電加熱器hll hl3、h21，配設(shè)未圖示的控制部，該控制部除了具備作為運算裝置 的CPU、作為記錄裝置的儲存器等之外，還具備顯示部、操作部等，根據(jù)預(yù)定的程序、數(shù)據(jù)等 進(jìn)行各種運算，發(fā)揮計算機(jī)的功能。在所述結(jié)構(gòu)的注射裝置31中，在計量工序時，若通過將所述進(jìn)給電動機(jī)86以及計 量用電動機(jī)向正方向驅(qū)動、使所述進(jìn)給絲桿85及螺桿20向正方向旋轉(zhuǎn)，則從所述料斗82 供給到缸部83內(nèi)的樹脂沿著所述進(jìn)給絲桿85的槽前進(jìn)，并在此期間被預(yù)熱，從缸部83的 前端供給到導(dǎo)向部84內(nèi)，通過樹脂供給口 65供給到加熱缸17內(nèi)。另外，在缸部83內(nèi)，樹 脂被預(yù)熱成無法熔融的溫度，例如?；瘻囟纫韵碌念A(yù)定溫度。而且，供給到所述加熱缸17內(nèi)的樹脂沿著所述槽67前進(jìn)的同時，通過所述加熱器 hll hl3加熱并熔融。另外，樹脂隨著從距壓力部件54僅靠前預(yù)定距離的壓力上升始點 至螺桿主體52的前端前進(jìn)，壓力逐漸變高。接著，樹脂通過樹脂通道73，在壓力進(jìn)一步變高之后，通過樹脂通道74而前進(jìn)，在 此期間充分被混勻。并且，此時由于所述止回環(huán)57相對于桿部56相對地向前方移動，所以樹脂通道 74,75被連通，樹脂通道74內(nèi)的樹脂通過樹脂通道75被送至螺桿頭61的前方。從而，在螺 桿20置于加熱缸17內(nèi)的后退限位的狀態(tài)下，在螺桿頭61的前方蓄存與1次注射料量對應(yīng)量的熔融的樹脂。另外，在所述頭部55形成未圖示的切口，樹脂通道75和螺桿頭61的前 方被連通。接著，在注射工序時，若驅(qū)動所述注射用電動機(jī)使螺桿20前進(jìn)，則蓄存在所述螺 桿頭61前方的樹脂從所述注射噴嘴18注射并填充到所述模具裝置的型腔空間。但是，如前所述，在螺桿主體52形成從前端遍及預(yù)定范圍與所述逆流防止裝置62 鄰接且具備平坦的外周面的壓力部件54。S卩，在計量工序時，從樹脂供給口 65供給的樹脂隨著螺桿20旋轉(zhuǎn)由刮板53引導(dǎo)， 并在槽67內(nèi)前進(jìn)，但若到達(dá)壓力部件54，則由于未形成有刮板，所以不能進(jìn)行基于刮板的 樹脂的引導(dǎo)，前進(jìn)的力變?nèi)?。從而，由于在樹脂通?3、74內(nèi)樹脂的移動速速變低，所以壓力部件54作為對從 后方在槽67內(nèi)前進(jìn)的樹脂抑制前進(jìn)的移動抑制部件發(fā)揮作用。其結(jié)果，在槽67內(nèi)的樹脂 中，由于前進(jìn)被抑制，所以在比所述壓力上升始點更靠前方的區(qū)域中，越是前方壓力越高。并且，在壓力部件54中，傾斜部71越是前方外徑越變大，樹脂通道73的截面積越 是前方越小，并且大直徑部72的外徑d2成為大于刮板波谷徑dl且小于刮板波峰徑Di。從而，由于能夠進(jìn)一步提高壓力部件54的作為移動抑制部件的功能，所以能夠進(jìn) 一步提高在比所述壓力上升始點更靠前方的區(qū)域中的樹脂的壓力。另外，在徑向上，若將從 主體部分45a的外周面至刮板53外周緣的距離設(shè)成tl，則距離tl成為tl = (Di_dl)/2。 并且，若將從大直徑部72的外周面至刮板53周緣的距離設(shè)成t2，則距離t2與距離t 1的 比t2/tl小于1。其結(jié)果，在將螺桿20置于前進(jìn)限位的狀態(tài)下，從形成在樹脂供給口 65后端位置的 成型材料供給點至所述壓力上升始點為止的區(qū)域構(gòu)成供給部，從壓力上升始點至刮板形成 部45前端的區(qū)域構(gòu)成壓縮部，從刮板形成部45前端至壓力部件54前端的區(qū)域構(gòu)成混勻 (計量)部，所以能夠進(jìn)行與以往注射裝置相同的塑化，并能夠充分優(yōu)化樹脂的混勻性。并 且，在所述混勻部，由于能夠提高熔融后的樹脂的壓力，所以能夠進(jìn)一步優(yōu)化混勻性。而且，能夠僅通過形成所述大直徑部72即可提高壓縮部中的樹脂的壓力，所以不 需要使刮板波谷徑dl在刮板形成部45的軸向上變化。從而，由于能夠簡化螺桿20的形狀，所以能夠降低螺桿20的成本。并且，能夠?qū)?樹脂滯留的部位減少與能夠簡化形狀對應(yīng)的量，并能夠防止樹脂燒蝕的發(fā)生，所以能夠使 成型品的質(zhì)量提高。但是，若通過樹脂供給口 65供給的樹脂在加熱缸17內(nèi)的前進(jìn)期間絮凝，并形成由 多個樹脂顆粒19 (參照圖2)構(gòu)成的固體床b，則導(dǎo)致所有的顆粒19完全熔融需要花費很多 時間。因此，在本實施方式中，在刮板形成部45的長邊方向的預(yù)定區(qū)間形成用于防止形 成固體床b的槽深設(shè)定區(qū)域，在該槽深設(shè)定區(qū)域，將顆粒19的直徑(直徑)設(shè)成δ 1時，槽 深τ 與直徑11/51)成為1彡γ 1彡2. 5，優(yōu)選成為1彡Y 1 ^ 2. O0 另外，所述槽深τ 1與距離tl相等，所以是τ 1 = (Di_dl)/2。在本實施方式中，顆粒19具有球形形狀，但具有球形以外的形狀時，顆粒19的直 徑δ 1能夠設(shè)成顆粒19各部分的直徑中最大的直徑，即最大直徑，或者設(shè)成顆粒19各部分 的直徑中最小的直徑，即最小直徑，或者設(shè)成最大直徑和最小直徑的中間值，例如設(shè)成平均
所述槽深設(shè)定區(qū)域遍及僅能防止形成固體床b的軸向長度而形成即可，優(yōu)選在將 螺桿20置于前進(jìn)限位時的從樹脂供給口 65的后端至刮板形成部45前端的區(qū)間形成。并 且，能夠?qū)⑺霾凵钤O(shè)定區(qū)域形成在從樹脂供給口 65的后端至樹脂完全熔融的部位為止 的區(qū)間，或者形成在從樹脂供給口 65的后端至向前方僅延伸螺桿行程S的長度的區(qū)間。另外，實際上形成所述槽深設(shè)定區(qū)域時，能夠以螺桿20的軸向長度設(shè)定或以槽67 的長度設(shè)定。接著，對樹脂熔融的狀態(tài)進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明的第1實施方式的樹脂熔融狀態(tài)的概念圖，圖7是說明本發(fā)明 的第1實施方式的注射裝置的擴(kuò)展距離的圖。圖中，17是加熱缸，20是螺桿，53是刮板，67是槽，19是顆粒，r是由熔融的樹脂形 成的熔體池。如前所述，比Y 1為1彡Yl ^ 2. 5，優(yōu)選為1彡Y 1 ^ 2. 0，所以在所述槽67中， 2個顆粒19在槽67的深度方向(徑向)重疊的現(xiàn)象幾乎消失。從而，各顆粒19不會絮凝， 橫向排列并沿著槽67向?qū)嵕€箭頭方向前進(jìn)。并且，在所述注射裝置31 (圖4)中，加熱缸17 內(nèi)周面的摩擦系數(shù)設(shè)定成大于螺桿20外周面的摩擦系數(shù)，以使當(dāng)使螺桿20旋轉(zhuǎn)時，熔融的 樹脂前進(jìn)。從而，所述各顆粒19隨著螺桿20的旋轉(zhuǎn)，一邊通過與加熱缸17內(nèi)周面的摩擦 滾轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))，一邊在槽67內(nèi)前進(jìn)。其結(jié)果，由于通過所述各顆粒19形成固體床b的現(xiàn)象消失，所以各顆粒19以熱容 量小的狀態(tài)被加熱。從而，能夠使樹脂在短時間內(nèi)熔融，如圖7所示，能夠縮短樹脂完全熔 融為止的擴(kuò)展距離L2。而且，能夠?qū)⒙輻U20縮短與其對應(yīng)的量。并且，由于加熱缸17也能夠縮短，所以不僅注射裝置31的軸向尺寸變小，而且在 進(jìn)行螺桿20的保養(yǎng)及管理或者在交換螺桿20時，能夠容易地進(jìn)行螺桿20的抽插工作。而且，由于加熱缸17的表面積變小，所以放熱量變小，不僅能夠提高能量效率，而 且不會徒勞地加熱樹脂，所以能夠抑制樹脂燒蝕的發(fā)生。另外，在加熱缸17的內(nèi)周面和螺桿20之間形成的空間作為向各顆粒19供給來自 加熱器hll hl3的熱的熱供給空間發(fā)揮作用。而且，各顆粒19與加熱缸17的內(nèi)周面接 觸且滾轉(zhuǎn)的同時，在槽67內(nèi)前進(jìn)，所以如虛線箭頭所示，加熱器hll hl3的熱通過加熱缸 17并通過滾轉(zhuǎn)傳熱傳遞到各顆粒19。從而，能夠有效地且均勻地加熱樹脂并使其熔融。其 結(jié)果，能夠使成型品的質(zhì)量提高。另外，各顆粒19由于在缸部83內(nèi)預(yù)熱，所以若被供給到加熱缸17內(nèi)，則立即開始 熔融。從而，能夠縮短各顆粒19完全熔融的時間，所以能夠進(jìn)一步縮短螺桿20，并能夠進(jìn)一 步縮小注射裝置31的軸向尺寸。進(jìn)而，在槽67內(nèi)，由于各顆粒19順利地前進(jìn)，所以能夠抑制剪斷發(fā)熱。從而，樹脂 燒蝕發(fā)生的現(xiàn)象消失，能夠使成型品的質(zhì)量提高。但是，若不通過樹脂供給口 65控制供給量，例如在短時間內(nèi)向加熱缸17內(nèi)供給大 量的樹脂，則導(dǎo)致所述熱供給空間被樹脂過于充滿，對在槽67內(nèi)熔融的前面的各顆粒19施 加壓力，各顆粒19限制相互間的移動。隨此，各顆粒19不進(jìn)行滾轉(zhuǎn)，加熱器hll hl3的 熱無法通過滾轉(zhuǎn)傳熱傳遞到各顆粒19，導(dǎo)致一部分顆粒19不熔融。從而，不僅無法使樹脂均勻地熔融，而且導(dǎo)致螺桿20嚙入不良的發(fā)生。因此，所述CPU的供給量控制處理機(jī)構(gòu)(供給量控制處理部)進(jìn)行供給量控制處 理，通過控制所述進(jìn)給電動機(jī)86的轉(zhuǎn)速來控制供給到加熱缸17內(nèi)的樹脂的供給量。成為 此時的進(jìn)給電動機(jī)86目標(biāo)的轉(zhuǎn)速，即目標(biāo)轉(zhuǎn)速，如圖4所示，設(shè)定成預(yù)定量的顆粒19連續(xù) 落下并供給到樹脂供給口 65。這樣，在本實施方式中，由于樹脂的供給量被控制，所以所述熱供給空間被樹脂適 當(dāng)?shù)爻錆M，不會對在槽67內(nèi)熔融的前面的各顆粒19施加壓力，各顆粒19不會限制相互間 的移動而滾轉(zhuǎn)并移動。隨此，由于加熱器hll hl3的熱通過滾轉(zhuǎn)傳熱傳遞到各顆粒19，所 以成為能夠使樹脂均勻地熔融，并能夠防止螺桿20嚙入不良的發(fā)生。其結(jié)果，能夠使成型 品的質(zhì)量提高。而且，由于能夠使樹脂充分熔融，所以能夠確實地縮短擴(kuò)展距離L2，能夠充 分縮短螺桿20。并且，所述CPU的加熱量調(diào)整處理機(jī)構(gòu)(加熱量調(diào)整處理部)進(jìn)行加熱量調(diào)整處 理，控制加熱器hll hl3的通電，調(diào)整加熱樹脂的加熱量，控制樹脂的溫度。從而，能夠控 制各顆粒19滾轉(zhuǎn)的速度，即滾轉(zhuǎn)速度，并能夠控制擴(kuò)展距離L2。圖8是表示本發(fā)明的第1實施方式的固體床是否形成的評價結(jié)果的圖。圖中，X表示形成了固體床b，〇表示未形成固體床b。如圖所示，比Yl為1.0、2.0以及2. 5時，不形成固體床b，3.0以及3. 5時，形成
了固體床b。但是，在本實施方式中，如前所示，將槽深τ 與直徑δ 的比Y1設(shè)成 1 ^ Y 1 ^ 2. 5，優(yōu)選設(shè)成1 < γ 1 < 2. 0，或者為了預(yù)熱各顆粒19配設(shè)投入部81，或者控 制供給到加熱缸17內(nèi)的樹脂的供給量，從而滿足用于使樹脂熔融的條件，即滿足熔融條件 時，若螺桿行程S、螺桿有效長度L等的螺桿20的設(shè)計條件不適當(dāng)，則無法使樹脂良好地熔 融。即，當(dāng)相對于螺桿行程S，螺桿有效長度L短于適當(dāng)值時，無法使樹脂完全熔融，當(dāng)螺桿 有效長度L長于適當(dāng)值時，樹脂在加熱缸17內(nèi)前進(jìn)的時間過長而導(dǎo)致樹脂燒蝕的發(fā)生。因此，在本實施方式中，將螺桿行程S及螺桿有效長度L的合計值除以螺桿行程S 的值設(shè)成表示螺桿20的設(shè)計條件是否適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)ε (ε = (S+L)/S)，使該指標(biāo)ε變化，并 觀察了此時的樹脂熔融的狀態(tài)。其結(jié)果，如后述的圖10 13所示，可知，若將所述指標(biāo)ε限制在2. 5 < ε <4.5 的范圍，則可使樹脂良好地熔融。即，能夠使樹脂充分熔融，而且能夠防止了樹脂燒蝕的發(fā)生。另外，若將所述指標(biāo)ε限制在3.0 < ε < 4. 0的范圍，則可使樹脂進(jìn)一步良好地 熔融。即，能夠使樹脂完全熔融，而且能夠確實地防止樹脂燒蝕的發(fā)生。另外，在注射裝置31中，從使樹脂熔融的狀態(tài)觀察，能夠使螺桿有效長度L近似于 從加熱缸17的后端至注射噴嘴18前端為止的距離，即加熱缸長度Lh。因此，將螺桿行程S及螺桿有效長度Lh的合計值除以螺桿行程S的值設(shè)成表示螺 桿20的設(shè)計條件是否適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)ε’(ε’ = (S+Lh)/S)，使該指標(biāo)ε’變化，并觀察了此 時的樹脂熔融的狀態(tài)。其結(jié)果，可知，若將所述指標(biāo)ε ’限制在與指標(biāo)ε相同的范圍，則能夠使樹脂良好 地熔融。
但是，在所述結(jié)構(gòu)的注射裝置31中，形成在螺桿20的刮板53具有單刮板結(jié)構(gòu)，由 連續(xù)并以螺旋狀卷繞而形成的1個突出片構(gòu)成。從而，刮板53被卷繞一次時的沿軸向前進(jìn) 的距離，即導(dǎo)程(刮板53的節(jié)距)與螺桿20的軸向上的槽67的槽寬相等。而且，在導(dǎo)向部84內(nèi)落下并通過樹脂供給口 65供給到加熱缸17的樹脂通過所述 刮板53，在連續(xù)并以螺旋狀卷繞而形成的1個槽67內(nèi)前進(jìn)，但此時若相對于顆粒19的直 徑δ 1，槽67的槽寬較大，則在槽67內(nèi)容納大量的顆粒19，對各顆粒19施加壓力，導(dǎo)致各 顆粒19限制相互間的移動。其結(jié)果，導(dǎo)致無法使樹脂充分熔融。與此相反，若縮短導(dǎo)程并縮小槽67的槽寬，則槽67變長與其對應(yīng)的量，樹脂停留 在加熱缸17內(nèi)的時間變長，導(dǎo)致樹脂燒蝕的發(fā)生。因此，對在槽67內(nèi)各顆粒19不限制相互間的移動而能夠使樹脂充分熔融，并且不 會發(fā)生樹脂燒蝕的本發(fā)明的第2實施方式進(jìn)行說明。另外，對于具有與第1實施方式相同 結(jié)構(gòu)的部分，通過附加相同標(biāo)記而省略其說明，對基于具有相同結(jié)構(gòu)的發(fā)明效果，援用同實 施方式的效果。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的注射裝置的主要部分的概念圖。圖中，45是作為塑化部的刮板形成部，該刮板形成部45具備棒狀的主體部分45a 以及從該主體部分45a的外周面突出而形成的螺旋狀的刮板53，沿著該刮板53形成具備第 1、第2槽67a、67b的螺旋狀的槽67。而且，在本實施方式中，刮板53具有雙刮板結(jié)構(gòu)，具備 由多條連續(xù)并以螺旋狀卷繞而形成的突出片構(gòu)成的第1、第2刮板部53a、53b，沿著該第1、 第2刮板部53a、53b形成第1、第2槽67a、67b。從而，在導(dǎo)向部84內(nèi)落下并通過作為成型 材料供給口的樹脂供給口 65供給到作為缸部件的加熱缸17的樹脂，在各第1、第2槽67a、 67b內(nèi)獨立前進(jìn)。此時，即便使各第1、第2刮板部53a、53b的導(dǎo)程與第1實施方式中的刮板53的導(dǎo) 程相等，也能將各第1、第2槽67a、67b的槽寬設(shè)成第1實施方式中的槽67的槽寬的一半， 所以能夠?qū)⑷菁{在各第1、第2槽67a、67b內(nèi)的顆粒19(圖7)的量設(shè)成一半。從而，在各第 1、第2槽67a、67b內(nèi)不對各顆粒19施加壓力即可防止各顆粒19限制相互間的移動。其結(jié) 果，能夠使樹脂充分熔融。并且，由于各第1、第2刮板部53a、53b的導(dǎo)程不會變長，所以樹脂停留在加熱缸 17內(nèi)的時間不會變長，不會發(fā)生樹脂的燒蝕。在本實施方式中，使所述指標(biāo)ε變化，并觀察了此時的樹脂熔融的狀態(tài)。其結(jié)果，如后述的圖10 13所示，若將所述指標(biāo)ε限制在2. 0 < ε < 4. 0的范 圍，則可知，能夠使樹脂良好地熔融。即，能夠使樹脂充分熔融，而且能夠防止樹脂燒蝕的發(fā)生。另外，若將所述指標(biāo)ε限制在2.5 < ε < 3. 5的范圍，則能夠使樹脂進(jìn)一步良好 地熔融。即，能夠使樹脂完全熔融，而且能夠確實地防止了樹脂燒蝕的發(fā)生。接著，對使用所述以往的注射裝置以及第1、第2實施方式中的注射裝置31時的樹 脂熔融狀態(tài)的對比結(jié)果進(jìn)行說明。圖10是表示樹脂熔融狀態(tài)的第1圖，圖11是表示樹脂熔融狀態(tài)的第2圖，圖12 是各螺桿的樹脂熔融狀態(tài)的詳細(xì)對比圖，圖13是各螺桿的樹脂熔融狀態(tài)的對比圖。另外， 在圖10中，在橫軸取指標(biāo)ε，在縱軸取樹脂到達(dá)刮板形成部45(圖9)的前端時的溫度，在圖11中，在橫軸取指標(biāo)ε，在縱軸取樹脂完全熔融后停留在加熱缸17內(nèi)的滯留時間，在圖 12中，在橫軸取螺桿行程S，在縱軸取螺桿有效長度L。在圖10及11中，Ql表示以往注射裝置中的使用標(biāo)準(zhǔn)螺桿時的樹脂的熔融狀態(tài)， Q2表示在本實施方式中，使用具備單刮板的、作為注射部件的且作為計量部件的螺桿20的 注射裝置31 (圖4)時的樹脂熔融的狀態(tài)，Q3表示在第2實施方式中，使用具備雙刮板的螺 桿20(圖9)的注射裝置31時的樹脂的熔融狀態(tài)。并且，Q4表示使用具備單刮板的螺桿20 的注射裝置31時的、樹脂完全熔融后停留在加熱缸17內(nèi)的滯留時間，Q5表示使用具備雙刮 板的螺桿20的注射裝置31時的、樹脂完全熔融后停留在加熱缸17內(nèi)的滯留時間。并且， Ta是樹脂完全熔融的溫度。如前所述，在雙刮板的螺桿20中，在第1、第2各槽67a、67b內(nèi)，不對各顆粒19施 加壓力，與單刮板的螺桿20相比，能夠防止各顆粒19限制相互間的移動。其結(jié)果，由于能 夠使樹脂充分熔融，所以能夠?qū)⒁誀顟B(tài)Q3表示的溫度設(shè)成高于以狀態(tài)Q2表示的溫度。而且，在圖12及13中，X表示無法使樹脂充分熔融或無法防止樹脂燒蝕的發(fā)生 的狀態(tài)，Δ表示能夠使樹脂充分熔融且能夠防止樹脂燒蝕的發(fā)生的狀態(tài)，〇表示能夠使樹 脂進(jìn)一步良好地熔融的狀態(tài)，即能夠使樹脂完全熔融且能夠確實地防止樹脂燒蝕的發(fā)生的 狀態(tài)。并且，圖12表示使用刮板波峰徑Di (圖5)為22[Φ mm],32 [Φ mm],63 [Φ :mm] 以及84 [ Φ :mm]且具有根據(jù)刮板波峰徑Di決定的螺桿行程S及螺桿有效長度L的單刮板 的螺桿20及雙刮板的螺桿20進(jìn)行塑化，從而對樹脂熔融的狀態(tài)進(jìn)行評價的結(jié)果。而且，圖12中，表示各刮板波峰徑Di的縱線的左側(cè)是使用單刮板的螺桿20時的 評價結(jié)果，縱線的右側(cè)是使用雙刮板的螺桿20時的評價結(jié)果。并且，Qll Q14分別為指標(biāo)ε為2. 0、2. 5、4. 0以及4. 5的線，如后述可知，關(guān)于 單刮板的螺桿，樹脂的熔融狀態(tài)以線Q12及Q14為界線進(jìn)行變化，關(guān)于雙刮板的螺桿，樹脂 的熔融狀態(tài)以線Qll及Q13為界線進(jìn)行變化。S卩，如圖12及13所示，在單刮板的螺桿20中，若將所述指標(biāo)ε限制在2. 5 < ε <4. 5的范圍，則能夠使樹脂充分熔融，而且能夠防止樹脂燒蝕的發(fā)生，若將指標(biāo)ε限制在 3. 0 < ε <4.0的范圍，則能夠使樹脂完全熔融，而且能夠確實地防止樹脂燒蝕的發(fā)生。并且，在雙刮板的螺桿20中，若將所述指標(biāo)ε限制在2. 0 < ε <4.0的范圍，則 能夠使樹脂充分熔融，而且能夠防止樹脂燒蝕的發(fā)生，若將指標(biāo)ε限制在2.5 < ε <3.5 的范圍，則能夠使樹脂完全熔融，而且能夠確實地防止樹脂燒蝕的發(fā)生。在單刮板的螺桿20中，在指標(biāo)ε成為ε ≤2. 5的區(qū)域中，由于螺桿有效長度L 相對于螺桿行程S較短，所以無法充分確保用于使樹脂熔融的擴(kuò)展距離。從而，無法使樹脂 充分熔融，導(dǎo)致成型不良。并且，在單刮板的螺桿20中，在指標(biāo)ε成為ε的區(qū)域中，在雙刮板的螺桿 20中，在指標(biāo)ε成為ε的區(qū)域中，由于螺桿有效長度L相對于螺桿行程S變長至需 要以上，所以樹脂滯留在加熱缸17內(nèi)的時間變長，有發(fā)生樹脂燒蝕的危險。而且，在指標(biāo)ε成為ε ≤ 2. 0的區(qū)域中，由于螺桿有效長度L變成短于螺桿行程 S，所以當(dāng)螺桿20置于后退限位時，導(dǎo)致螺桿頭61位于比樹脂供給口 25更靠后方的位置。 從而，無法在注射裝置31進(jìn)行注射。
另外，在所述各實施方式中，雖然設(shè)定成各顆粒19成為一排在導(dǎo)向部84內(nèi)落下而 供給到樹脂供給口 65，但未必一定設(shè)成一排，只要在加熱缸17和螺桿20之間，形成在各顆 粒19之間產(chǎn)生間隙的狀態(tài)，以免在樹脂熔融前的階段對各顆粒19施加壓力即可。例如， 可以通過將預(yù)先設(shè)定的供給量的樹脂在每個設(shè)定的時間統(tǒng)一供給而不對各顆粒19施加壓 力。另外，本發(fā)明并不限于所述各實施方式，可以根據(jù)本發(fā)明的宗旨，使其進(jìn)行各種變 形，且不將它們從本發(fā)明的范圍排除。
權(quán)利要求
一種注射裝置，其特征在于，具有(a)加熱缸；(b)螺桿，在該加熱缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)；和(c)驅(qū)動裝置，配設(shè)在該螺桿的后端，并且，(d)所述螺桿具備主體部分、以及具備從該主體部分的外周面突出而形成的刮板的塑化部，(e)將螺桿行程設(shè)成S，將螺桿有效長度設(shè)成L，將螺桿行程S以及螺桿有效長度L的合計值除以螺桿行程S的值設(shè)成指標(biāo)ε時，該指標(biāo)ε為2.0＜ε＜4.5。
2.如權(quán)利要求1所述的注射裝置，其特征在于，在所述塑化部的預(yù)定區(qū)間設(shè)定的槽深設(shè)定區(qū)域中，將成型材料的直徑設(shè)成S 1、將沿所 述刮板形成的槽的槽深設(shè)成τ 1時，槽深τ 1與直徑δ 1的比Υ 1為1 ≤ Y 1 ≤ 2. 5ο
3.如權(quán)利要求1所述的注射裝置，其特征在于，將加熱缸長度設(shè)成Lh、將螺桿行程S以及加熱缸長度Lh的合計值除以螺桿行程S的值 設(shè)成ε，時，該指標(biāo)ε，為 2. O < ε ‘ < 4. 5。
全文摘要
本發(fā)明提供一種注射裝置，其設(shè)成能夠縮小注射裝置(31)的軸向尺寸，能夠容易地進(jìn)行螺桿(20)的抽插工作，并能夠使成型品的質(zhì)量提高。該注射裝置具有加熱缸(17)、螺桿(20)、驅(qū)動裝置。螺桿(20)具備主體部分(45a)以及具備在主體部分(45a)的外周面突出而形成的刮板(53)的塑化部。將螺桿行程設(shè)成S，將螺桿有效長度設(shè)成L，將螺桿行程S及螺桿有效長度L的合計值除以螺桿行程S的值設(shè)成指標(biāo)ε時，該指標(biāo)ε成為2.0＜ε＜4.5。即使縮短螺桿(20)也能使樹脂良好地熔融。從而，能夠縮小注射裝置(31)的軸向尺寸。
文檔編號B29C45/48GK101896327SQ20088012015
公開日2010年11月24日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者丸本洋嗣, 后藤大輔, 神谷宗克, 竹內(nèi)滋, 鷲田公平 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會社;螺旋邏輯有限公司