JP2018065271A - 可塑化射出装置の運転方法および可塑化射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続的に可塑化できる所定の構成の可塑化射出装置を対象とし、流路切換機構の摩耗や損傷を防止することができる運転方法を提供する。【解決手段】可塑化装置（２）と、プランジャ式の第１、２の射出装置（４、５）と、射出部（８）と、１個の流路切換弁（２１）を備えた流路切換装置（７）とからなる可塑化射出装置（１）を対象とする。流路切換弁（２１）を第１の位置に切換えると可塑化装置（２）で溶融した樹脂が第１の射出装置（４）に計量されると共に第２の射出装置（５）が射出部（８）に連通して射出でき、第２の位置に切換ると可塑化装置（２）で溶融した樹脂が第２の射出装置（５）に計量されると共に第１の射出装置（４）が射出部（８）に連通して射出できる。流路切換弁（２１）の切換えは、第１、２の射出装置（４、５）のプランジャ（１６、１７）を後退させて流路切換装置（７）内の樹脂の圧力を減圧し、その後実施するようにする。【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂を溶融する可塑化装置と、溶融された樹脂を計量して射出する射出装置と、樹脂が射出される射出ノズル等の射出部と、これらを接続すると共に樹脂の流路を切換えるようになっている流路切換装置とからなる可塑化射出装置の運転方法に関するものである。

射出装置は、インラインスクリュ式とプランジャ式とに大別できる。プランジャ式には色々な種類があり、樹脂の可塑化と射出が同一の装置内で実施されるようになっているプランジャ式の射出装置もあるし、樹脂の可塑化は別の装置で実施されて射出のみ実施するようになっているプランジャ式の射出装置もある。前者のプランジャ式の射出装置は、プランジャと溶融器とが一体化されていて射出装置内で可塑化と射出が実施できるので、外部の装置から溶融した樹脂の供給を受ける必要はなく、樹脂の流路を切換える切換バルブは格別に必要としない。つまりシンプルに構成することができる。しかしながら、樹脂を溶融するときプランジャを駆動する必要があるし、溶融器を大型化するのが難しいので溶融の効率は比較的低い。これに対して後者のプランジャ式の射出装置は、可塑化は別の装置である可塑化装置で実施し、この可塑化装置で可塑化された樹脂をプランジャ式の射出装置に所定量計量し、その後射出するようになっている。樹脂の溶融と射出とを別の装置で実施するようになっているので、溶融の効率を高くすることができる。このような後者のプランジャ式の射出装置は、樹脂を可塑化する可塑化装置と、樹脂を射出する射出装置とからなるので、これらをまとめて可塑化射出装置と呼ぶことができる。可塑化射出装置には色々な構成があるが、可塑化装置において連続的に樹脂を溶融することができる構成も周知である。例えば,
特許文献１、２には、このように連続的に樹脂を溶融できる可塑化射出装置が提案されている。

特許第３０６２６２９号公報 特許第２７８６２４３号公報

特許文献１に記載の可塑化射出装置５１は、図５の（ア）に示されているように、樹脂を溶融する可塑化装置５２と、溶融した樹脂を一時的に溜めるアキュムレータ装置５３と、溶融した樹脂を射出する射出装置５４とから構成されている。可塑化装置５２は、加熱シリンダ５６とスクリュ５７とからなり、ホッパ５８から供給される樹脂が溶融して前方に送られるようになっている。アキュムレータ装置５３は、シリンダ６０と、軸方向に駆動されるプランジャ６１とからなり、可塑化装置５２において溶融された樹脂がシリンダ６０に供給されるようになっている。射出装置５４は、射出シリンダ６３と、所定の駆動装置で駆動される射出プランジャ６４とからなり、射出シリンダ６３の先端には射出ノズル６５が設けられている。アキュムレータ装置５３に溜められる樹脂は流路を介して射出シリンダ６３内に供給されるようになっており、この流路には第１の開閉バルブ６７が介装されている。また射出ノズル６５に連通する射出シリンダ６３内の樹脂の流路には第２の開閉バルブ６８が介装されている。この可塑化射出装置５１においては、可塑化装置５２は射出工程・保圧工程においても可塑化が中断されることなく連続的に可塑化されるようになっているが、その運転方法を説明する。まず第１の開閉バルブ６７を閉じ、アキュムレータ装置５３と射出装置５４の樹脂の流路を遮断する。そうすると可塑化装置５２において可塑化された樹脂はアキュムレータ装置５３のシリンダ６０に供給される。樹脂の圧力によってプランジャ６１は後退し、樹脂が蓄積される。射出１回分に必要な樹脂量より若干少ない量が蓄積されたら、第１の開閉バルブ６７を開くと共に第２の開閉バルブ６８を閉鎖する。そしてプランジャ６１を軸方向に駆動する。そうすると射出装置５４の射出シリンダ６３に樹脂が供給され、射出プランジャ６４は後退する。このとき可塑化装置５２は可塑化を継続しているので可塑化装置５２からの樹脂も射出装置５４に供給される。プランジャ６１が停止位置つまり押出完了位置に達したらしばらくこの状態で維持する。そうすると射出装置５４には可塑化装置５２からの樹脂が引き続き供給される。射出装置５４に必要な量の樹脂が計量されたら第１の開閉バルブ６７を閉じる。第２の開閉バルブ６８を開き、射出プランジャ６４を駆動すると樹脂が射出される。保圧工程が完了するまで射出プランジャ６４に所定の軸力を印加する。ところで第１の開閉バルブ６７を閉じた直後から、可塑化装置５１で溶融した樹脂はアキュムレータ装置５３へ送られて樹脂の蓄積が開始される。この樹脂は次回の射出に使用される樹脂であり、可塑化装置５１において樹脂を連続的に可塑化することができる。以下同様にして運転する。

特許文献２に記載の可塑化射出装置７１は、図５の（イ）に示されているように、樹脂を溶融する可塑化装置７２と、溶融した樹脂を射出する第１、２の射出装置７３、７４とから構成されている。可塑化装置７２は、加熱シリンダ７６とスクリュ７７とからなりホッパ７８から供給される樹脂を溶融するようになっており、そして第１、２の射出装置は、射出シリンダ８０、８１と、射出プランジャ８２、８３とから構成され、可塑化装置７２において溶融された樹脂を計量して射出するようになっている。この可塑化射出装置７１においては可塑化装置７２の先端に流路切換弁８５が設けられ、この流路切換弁８５から２本の樹脂の流路、すなわち第１、２の樹脂供給流路８６、８７に分岐して第１、２の射出装置７３、７４に接続されている。流路切換弁８５の切換位置に応じて、第１、２の樹脂供給流路８６、８７の一方が可塑化装置７２と連通し、他方が遮断されることになる。この可塑化射出装置７１においては、第１、２の射出装置７３、７４から射出される樹脂は、第１、２の射出流路８９、９０を経由して射出ノズル９１から射出されるようになっているが、第１、２の射出流路８９、９０には、第１、２の開閉弁９３、９４が介装されている。この可塑化射出装置７１の運転方法を説明する。まず、第１の開閉弁９３を閉鎖した状態で、流路切換弁８５を操作して可塑化装置７２と第１の樹脂供給流路８６を連通させる。そうすると可塑化装置７２で可塑化され溶融した樹脂は第１の射出装置７３に供給され射出プランジャ８２が後退する。所定量が計量されたら、流路切換弁８５を操作して可塑化装置７２と第２の樹脂供給流路８７を連通させる。つまり第１の樹脂供給流路８６を遮断する。なお、このとき第２の開閉弁９４は予め閉鎖しておく。そうすると可塑化装置５２で可塑化された樹脂は第２の射出装置７４に供給され、第２の射出装置７４において計量が開始される。第１の開閉弁９３を開き、第１の射出装置７３において射出プランジャ８２を駆動して射出工程を実施する。射出後、所定時間保圧工程を実施し、第１の開閉弁９３を閉鎖する。第１の射出装置７３において射出工程・保圧工程を実施している間に第２の射出装置７４において必要な樹脂が計量される。計量が完了したら流路切換弁８５を操作して可塑化装置７２と第１の樹脂供給流路８６を連通させる。これによって第１の射出装置７３における計量が開始する。第２の開閉弁９４を開き、第２の射出装置７４の射出プランジャ８３を駆動して射出工程を実施する。所定時間保圧工程を実施後、第２の開閉弁９４を閉鎖する。第１の射出装置７３に必要な樹脂が計量されたら流路切換弁８６を切換える。以下同様にして運転する。

特許文献１に記載の可塑化射出装置５１も、特許文献２に記載の可塑化射出装置７１も、可塑化装置５２、７２において連続的に樹脂を可塑化できるようになっている。従って溶融した樹脂の品質は一定に維持されるという効果が得られる。そして可塑化の工程が射出工程・保圧工程によって中断されないので成形サイクルのサイクルタイムを短縮化することもでき優れている。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。まず、特許文献１、２に記載の可塑化射出装置５１、７１における解決すべき問題として、樹脂の流路を切換える流路切換機構が複雑な点を上げることができる。流路切換機構は弁つまりバルブと複数の流路とから構成されている。可塑化射出装置５１においては第１、２の開閉バルブ６７、６８と射出シリンダ６３に明けられている流路等から流路切換機構が構成されているし、可塑化射出装置７１においては流路切換弁８５と第１、２の開閉弁９３、９４と第１、２の樹脂供給流路８６、８７と第１、２の射出流路８９、９０とから流路切換機構が構成されている。つまり流路切換機構が複雑で製造のコストが大きいという問題がある。そしてこれらの流路切換機構においては、バルブが２個以上あり可動部が多いので故障する頻度も高い。流路切換機構が複雑になっているので、メンテナンスのコストが大きいという問題もある。

ところで流路切換機構の構成を工夫すれば、流路切換機構をシンプルにすることができ、メンテナンスのコストを小さくすることができそうである。具体的には、第１〜４の接続流路と１個の流路切換弁とを備えた流量切換装置を用意する。流路切換弁は２位置を採ることができるようにし、第１の位置にすると、第１の接続流路と第２の接続流路とが連通すると共に、第３の接続流路と第４の接続流路とが連通するようにする。そして流路切換弁を第２の位置にすると、第１の接続流路と第４の接続流路が連通すると共に、第２の接続流路と第３の接続流路とが連通するようにする。可塑化射出装置を、このような流路切換装置と、１台の可塑化装置と、第１、２の射出装置と、射出ノズル等の射出部とから構成し、流路切換装置に対して可塑化装置を第１の接続流路に、第１の射出装置を第２の接続流路に、第２の射出装置を第４の接続流路に、そして射出部を第３の接続流路に、それぞれ接続する。このように構成されている可塑化射出装置において、流路切換弁を第１の位置にすると、可塑化装置で可塑化された樹脂が第１の射出装置に計量される。計量されたら流路切換弁を第２の位置にする。第１の射出装置と射出部が連通するので第１の射出装置を駆動して樹脂を射出する。流路切換弁が第２の位置になっているときは、可塑化装置で可塑化された樹脂が第２の射出装置に計量される。計量が完了したら流路切換弁を第１の位置にする。そうすると第２の射出装置と射出部が連通するので第２の射出装置から樹脂を射出する。流路切換弁が第１の位置にあるとき、既に説明したように可塑化装置で可塑化された樹脂が第１の射出装置に計量される。以下同様にして運転することができる。

このように可塑化射出装置を構成すれば、可塑化装置において樹脂を連続的に溶融できるし、流路切換機構がシンプルなので小コストで提供できるという優れた効果が得られる。しかしながら、このような可塑化射出装置に設けられている流路切換装置においては、流路切換弁に負荷がかかることが予想される。可塑化装置で可塑化された樹脂は流路切換弁の切換位置に応じて第１、２の射出装置のいずれかに送られて計量されるが、プランジャの後退するときの抵抗や樹脂の流動抵抗により樹脂は所定の圧力を有している。そうすると流路切換弁を構成している弁体には樹脂の圧力に応じて荷重が作用する。弁体を停止しているときには問題はないが、この荷重が作用した状態で弁体を駆動すると、弁体が摩耗したり損傷してしまう。

本発明は、上記したような従来の欠点あるいは問題点を解決した可塑化射出装置を提供し、このような可塑化射出装置において流路切換機構が摩耗したり損傷することのない運転方法を提供することを目的としている。具体的には射出工程・保圧工程においても中断されることなく連続的に可塑化できるようになっていて、流路切換機構がシンプルな可塑化射出装置を提供し、このような可塑化射出装置において流路切換機構の摩耗や損傷を防止することができる運転方法を提供することを目的としている。また流路切換機構の摩耗や損傷が防止できるようになっている可塑化射出装置を提供することも目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、樹脂を可塑化する可塑化装置と、樹脂を計量して射出するプランジャ式の第１、２の射出装置と、射出部と、１個の流路切換弁を備えた流路切換装置とからなる可塑化射出装置を対象とする。この可塑化射出装置では、流路切換弁を第１の位置に切換えると可塑化装置で溶融した樹脂が第１の射出装置に計量されると共に第２の射出装置が射出部に連通して射出できるようになっており、第２の位置に切換ると可塑化装置で溶融した樹脂が第２の射出装置に計量されると共に第１の射出装置が射出部に連通して射出できるようになっている。このような可塑化射出装置において流路切換弁を切換えるときは、第１、２の射出装置において、プランジャを後退させる等して流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧するようにする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、第１〜４の接続流路と１個の流路切換弁とを備えた流路切換装置と、前記第１の接続流路に接続されている可塑化装置と、前記第２の接続流路に接続されているプランジャ式の射出装置と、前記第３の接続流路に接続されている射出部とからなり、前記流路切換弁を第１の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第２の接続流路が連通すると共に前記第３の接続流路と前記第４の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記射出装置に計量されるようになっており、前記流路切換弁を第２の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第４の接続流路が連通すると共に前記第２の接続流路と前記第３の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記第４の接続流路に流れると共に前記射出装置からの樹脂が前記射出部から射出されるようになっている可塑化射出装置において、前記射出装置において前記流路切換弁の切換えは、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧した後に実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可塑化射出装置の運転方法において、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧するのは、前記射出装置に設けられているプランジャを強制的に所定のストロークだけ後退させて実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の可塑化射出装置の運転方法において、前記可塑化射出装置は前記第４の接続流路に接続されている他の射出装置を備え、前記流路切換弁を前記第２の位置に切換えると前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記他の射出装置に計量されるようになっており、前記流路切換弁を前記第１の位置に切換えると前記他の射出装置からの樹脂が前記射出部から射出されるようになっており、前記他の射出装置において前記流路切換弁の切換えは、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧した後に実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の可塑化射出装置の運転方法において、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧するのは、前記他の射出装置に設けられているプランジャを強制的に所定のストロークだけ後退させて実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法として構成される。

そして請求項５に記載の発明は、第１〜４の接続流路と１個の流路切換弁とを備えた流路切換装置と、前記第１の接続流路に接続されている可塑化装置と、前記第２の接続流路に接続されているプランジャ式の射出装置と、前記第３の接続流路に接続されている射出部とからなり、前記流路切換弁を第１の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第２の接続流路が連通すると共に前記第３の接続流路と前記第４の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記射出装置に計量されるようになっており、前記流路切換弁を第２の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第４の接続流路が連通すると共に前記第２の接続流路と前記第３の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記第４の接続流路に流れると共に前記射出装置からの樹脂が前記射出部から射出されるようになっている可塑化射出装置であって、前記射出装置には、該射出装置の側部から前記射出装置内に連通するボアと該ボアに挿入されたプランジャとからなり前記射出装置内の樹脂の圧力を減圧する減圧装置が設けられていることを特徴とする可塑化射出装置として構成される。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の可塑化射出装置において、前記可塑化射出装置は前記第４の接続流路に接続されている接続されている他の射出装置を備え、前記他の射出装置には、該射出装置の側部から前記射出装置内に連通するボアと該ボアに挿入されたプランジャとからなり前記他の射出装置内の樹脂の圧力を減圧する他の減圧装置が設けられていることを特徴とする可塑化射出装置として構成される。

以上のように本発明は、所定の構成からなる可塑化射出装置の運転方法として構成されている。すなわち可塑化射出装置は、第１〜４の接続流路と１個の流路切換弁とを備えた流路切換装置と、第１の接続流路に接続されている可塑化装置と、第２の接続流路に接続されているプランジャ式の射出装置と、第３の接続流路に接続されている射出部とからなり、流路切換弁を第１の位置に切換えると第１の接続流路と第２の接続流路が連通すると共に第３の接続流路と第４の接続流路が連通して可塑化装置において溶融された樹脂が射出装置に計量されるようになっており、流路切換弁を第２の位置に切換えると第１の接続流路と第４の接続流路が連通すると共に第２の接続流路と第３の接続流路が連通して可塑化装置において溶融された樹脂が第４の接続流路に流れると共に射出装置からの樹脂が射出部から射出されるようになっている。このように構成されている可塑化射出装置は、第４の接続流路に他の射出装置を接続してもよいし、単に樹脂を排出する排出部を設けてもよい。前者の場合には、可塑化装置において溶融した樹脂は流路切換弁を切換えることによって射出装置と他の射出装置と交互に計量されるので、可塑化装置は連続的に樹脂を溶融できる。後者の場合にも、可塑化装置において溶融した樹脂は射出装置に計量されたり、排出部から排出されるので、可塑化装置は連続的に樹脂を溶融できる。いずれにしても連続的に樹脂を溶融することができるので、樹脂の劣化を防止でき、樹脂の品質が一定に維持されることになる。そしてこの可塑化装置は流路切換装置は１個の流路切換弁を備えるだけで可動部が１個だけであるのでシンプルであり、安価に装置を提供できるという効果が得られる。このような可塑化射出装置では、可塑化装置で溶融して射出装置に送られる樹脂によって流路切換弁に樹脂の圧力が作用している。この圧力によって流路切換弁には偏心荷重が作用しているが、この状態で可動部である流路切換弁を切換えると流路切換弁の操作に力を要するし、弁体が摩耗したり損傷する虞もある。本発明は、このような可塑化射出装置において、射出装置において流路切換弁の切換えは、流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧した後に実施する運転方法として構成されているので、すなわち流路切換弁に作用する樹脂の圧力を低下させてから流路切換弁を切換えるので、操作に力を要さず、流路切換弁を損傷することもない。他の発明によると、流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧するのは、射出装置に設けられているプランジャを強制的に所定のストロークだけ後退させて実施するように構成されている。プランジャを後退させるだけで樹脂の圧力を減圧するので、運転が容易であり、安価に発明を実施できる。

他の発明は可塑化射出装置の発明であるが、この発明によると、可塑化射出装置において、射出装置には、該射出装置の側部から射出装置内に連通するボアと該ボアに挿入されたプランジャとからなり射出装置内の樹脂の圧力を減圧する減圧装置が設けられている。つまり減圧装置を操作すると、射出装置内の樹脂が減圧でき、それによって流路切換装置の樹脂の圧力が減圧される。減圧したら流路切換弁には偏心荷重が作用しないので、容易に操作できるし、流路切換弁を損傷する虞もない。

本発明の実施の形態に係る可塑化射出装置を模式的に示す断面図であり、その（ア）、（イ）は、本実施の形態に係る流路切換装置の流路切換弁がそれぞれ第１、２の位置に切換えられているときの可塑化射出装置を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る可塑化射出装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る可塑化射出装置を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る流路切換装置を示す図で、その（ア）は流路切換装置の斜視図、その（イ）、（ウ）はそれぞれその（ア）において矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂで見た流路切換装置の断面図である。 従来例を示す図で、その（ア）、（イ）はそれぞれ特許文献１、２に記載の可塑化射出装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る可塑化射出装置１は、図１に示されているように、樹脂を溶融する可塑化装置２と、樹脂を計量すると共に射出する第１、２の射出装置４、５と、樹脂の流路を切換える流路切換装置７と、樹脂を射出する射出部８とから構成されている。可塑化装置２は、加熱シリンダ１０とこの加熱シリンダ１０内で回転するようになっているスクリュ１１とから構成され、加熱シリンダ１０は図に示されていないが、バンドヒータが設けられて加熱されるようになっている。ホッパから材料のペレットが供給され、スクリュ１１を回転すると、ペレットが溶融されて溶融樹脂として前方に送られることになる。第１、２の射出装置４、５は、従来周知のプランジャ式の射出装置からなり、射出シリンダ１３、１４と、この射出シリンダ１３、１４内で軸方向に駆動されるプランジャ１６、１７とから構成されている。可塑化装置２から樹脂が供給されるとプランジャ１６、１７が後退し、樹脂が計量される。プランジャ１６、１７を軸方向に駆動すると射出できるようになっている。射出部８は、例えばＴダイ等のダイスから構成することもできるが、本実施の形態においては射出部８は射出ノズル８からなり、金型に樹脂を射出するようになっている。

流路切換装置７は、可塑化装置２と第１、２の射出装置４、５と射出部８とを接続すると共に樹脂の流路を切換える流路切換機構になっている。本実施の形態に係る可塑化射出装置１において、特徴的な装置であると言える。本実施の形態に係る流路切換装置７は略立方体に形成され、立方体の上面から垂直にボア１９が明けられている。このボア１９に次に説明する弁体２０が挿入され、これらから流路切換弁２１が構成されている。ところで、流路切換装置７には、立方体を構成する４面の側面には、それぞれの側面からボア１９に連通する貫通孔が明けられている。すなわち第１〜４の接続流路２３ａ、２３ｂ、…である。これらの第１〜４の接続流路２３ａ、２３ｂ、…に対してそれぞれの装置が接続されている。すなわち、可塑化装置２は第１の接続流路２３ａに、第１、２の射出装置４、５はそれぞれ第２、４の接続流路２３ｂ、２３ｄに、射出ノズル８は第３の接続流路２３ｃに接続されている。

弁体２０は円柱状を呈し、ボア１９内で滑らかに回転するようになっている。弁体２０の外周面には、円周方向の所定長さの溝が２本形成されている。これらの溝は円柱の同一高さ上に形成されており、一方の溝は中心軸から見て０度〜９０度の範囲の円弧になるように、他方の溝は１８０度〜２７０度の範囲の円弧になるように弁体２０の外周面に所定の深さで形成されている。このような弁体２０がボア１９に挿入されており、一方の溝とボア１９とから第１の弁内流路２５が、他方の溝とボア１９とから第２の弁内流路２６が構成されることになる。前記したように弁体２０はボア１９内で回転できるが、２個の回転位置つまり第１、２の位置を採ることができる。第１〜４の接続流路２３ａ、２３ｂ、…は、弁体２０の採る第１、２の位置に応じて、第１、２の弁内流路２５、２６によって互いに連通したり遮断されるようになっている。具体的には、弁体２０が第１の位置に切換えられているときは、図１の（ア）に示されているように、第１の接続流路２３ａと第２の接続流路２３ｂが第１の弁内流路２５によって連通し、第３の流路２３ｃと第４の流路２３ｄとが第２の弁内流路２６によって連通する。従ってこのとき、可塑化装置２と第１の射出装置４が、そして第２の射出装置５と射出ノズル８が、それぞれ連通することになる。また弁体２０が第２の位置に切換えられているときは、図１の（イ）に示されているように、第１の接続流路２２３ａと第４の接続流路２３ｄが第１の弁内流路２５によって連通し、第２の接続流路２３ｂと第３の接続流路２３ｃが第２の弁内流路２６によって連通する。従ってこのとき、可塑化装置２と第２の射出装置５が、そして第１の射出装置４と射出ノズル８が、それぞれ連通することになる。

本実施の形態に係る可塑化射出装置１は、可塑化装置２において連続的に樹脂を射出しながら、第１、２の射出装置４、５によって交互に計量すると共に、交互に射出ノズル８から射出することができるようになっている。本実施の形態に係る可塑化射出装置１の運転方法を説明する。

まず本実施の形態に係る流路切換装置７において、流路切換弁２１を図１の（ア）に示されているように、第１の位置に切換える。そうすると第１、２の接続流路２３ａ、２３ｂは第１の弁内流路２５を介して連通する。つまり可塑化装置２と第１の射出装置４が連通する。プランジャ１６に所定の軸力を印加しておく。可塑化装置２において加熱シリンダ１０を加熱してスクリュ１１を回転すると樹脂が溶融して可塑化装置２から第１の射出装置４に供給される。溶融した樹脂の圧力によってプランジャ１６が後退する。すなわち計量される。

ところで、この状態において第１の弁内流路２５には比較的高い樹脂圧力が作用している。プランジャ１６に印加されている軸力と、流路を流動する樹脂の流動抵抗によるものである。従って弁体２０には矢印Ｙ１の方向に偏心荷重が作用している。この状態で弁体２０を回転して流路切換弁２１を切換えると大きな駆動力が必要になるし、流路切換弁２１が摩耗したり損傷する虞がある。そこで第１の弁内流路２５の樹脂の圧力を低下させる。具体的には第１の射出装置４においてプランジャ１６を所定長さだけ後退させる。樹脂の圧力は低下して偏心荷重が解消する。

流路切換弁２１を図１の（イ）に示されているように、第２の位置に切換える。偏心荷重が作用していないので弁体２０は滑らかにボア１９内で回転する。切換えられると、第１、４の接続流路２３ａ、２３ｄは第１の弁内流路２５を介して連通する。つまり可塑化装置２と第２の射出装置５が連通する。可塑化装置２は継続して運転し、樹脂を溶融する。そうすると溶融した樹脂は第２の射出装置５に供給される。一方この第２の位置において、第２、３の接続流路２３ｂ、２３ｃも第２の弁内流路２６を介して連通する。つまり第１の射出装置４と射出ノズル８が連通する。第１の射出装置４においてプランジャ１６を軸方向に駆動して射出し、図に示されていない金型に溶融した樹脂を充填し、保圧する。金型に充填された樹脂が冷却固化したら、型開きして成形品を取出し、再び金型を型締めする。このように第１の射出装置５によって射出工程、保圧工程を実施しているとき、第２の射出装置５には可塑化装置２から樹脂が供給されて計量される。

計量の完了時には、流路切換装置７内には高い樹脂圧力が作用しており、弁体２０にはこの樹脂圧力によって偏心荷重が作用している。第２の射出装置５においてプランジャ１７を後退させて流路切換装置７内の樹脂圧力を低下させる。また、必要に応じて第１の射出装置４においてもプランジャ１６を後退させる。射出・保圧工程における樹脂圧力が残留している場合があるからである。これによって弁体２０に作用している偏心荷重は解消する。図１の（ア）に示されているように、流路切換弁２１を第１の位置に切換える。弁体２０は滑らかにボア１９内を回転する。切換えると可塑化装置２と第１の射出装置４が連通し、前記したように第１の射出装置４において計量が開始される。つまり可塑化は中断されない。この第１の位置において第２の射出装置５と射出ノズル８が連通する。第２の射出装置５においてプランジャ１７を軸方向に駆動して射出し、図に示されていない金型に樹脂を充填し、保圧する。

第２の射出装置５において、射出・保圧工程が完了し、そして第１の射出装置４において計量が完了したら、第１の射出装置４のプランジャ１６を後退させて流路切換装置７内の樹脂の圧力を低下させる。必要に応じて第２の射出装置４のプランジャ１７を後退させる。これによって弁体２０に作用している偏心荷重は解消される。すでに説明したように流路切換弁２１を切換えて、成形を繰り返す。

本実施の形態に係る可塑化射出装置１の運転方法は、流路切換弁２１を切換えるにあたって流路切換装置７内の樹脂の圧力を低下させるとき、プランジャ１６、１７を後退させるようにしている。つまりプランジャ１６、１７の操作によって樹脂の圧力の減圧を実施している。これに対して、次に説明する第２の実施の形態に係る可塑化射出装置１’は、プランジャ１６、１７の操作によらずに流路切換装置７内の樹脂の圧力を減圧できる減圧手段を備えている。第２の実施の形態に係る可塑化射出装置１’は、図２に示されているように、前実施の形態に係る可塑化射出装置１と類似しており、前実施の形態に係る可塑化射出装置１と同様の部材については同じ符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態に係る可塑化射出装置１’は、第１、２の射出装置４、５においてそれぞれの前方に第１、２の減圧装置２７、２８が設けられている。第１、２の減圧装置２７、２８は、射出シリンダ１３、１４の側部から射出シリンダ１３、１４内に連通するボアと、このボアに挿入されているプランジャ２９、３０とからなる。プランジャ２９、３０を後退させると、第１、２の射出装置４、５内の樹脂の圧力が減圧され、それによって第１、２の弁内流路２５、２６内の樹脂の圧力を低下させることができる。当業者であれば容易に理解できるように、この第２の実施の形態に係る可塑化射出装置１は、第１、２の射出装置４、５のプランジャ１６、１７を操作することなく、第１、２の減圧装置２７、２８を操作するだけで流路切換装置７内の樹脂の圧力を低下させて、流路切換弁２１を操作することができる。

本実施の形態においては、可塑化射出装置１には２台の射出装置、つまり第１、２の射出装置４、５が設けられ、これらによって交互に射出できるように説明した。しかしながら、本実施の形態に係る流路切換装置７には、射出装置を１台のみ取付けるようにしてもよい。図３には、そのような第３の実施の形態に係る可塑化射出装置１’’が示されている。この実施の形態に係る可塑化射出装置１’’は、本実施の形態に係る流路切換装置７において、第１〜３の接続流路２３ａ、２３ｂ、２３ｃのそれぞれに可塑化装置２、第１の射出装置４、射出ノズル８とが接続されている。しかしながら第４の接続流路２３ｄには、樹脂を外部に排出する排出部４５が接続されている。従って、図３に示されているように、流路切換弁２１が第２の位置を採る場合には、可塑化装置２から供給される樹脂は排出部４５から外部に排出されることになる。排出されるので多少樹脂は無駄になってしまうが、可塑化装置２を連続的に運転できるので、流路切換弁２１を第１の位置に切換えて可塑化装置２から第１の射出装置４に供給するとき、常に品質が一定の樹脂を供給することが保証される。この第３の実施の形態に係る可塑化射出装置１’’においても、流路切換弁２１の切換えにあたっては、事前にプランジャ１６を後退させて流路切換装置７内の樹脂の圧力を低下させてから実施するようにする。

図４には、変形された他の実施の形態に係る流路切換装置７’’が示されている。この流路切換装置７’’において弁体２０’は略直方体に形成されており、流路切換装置７’’に明けられた直方体の孔３１に滑らかにスライド自在に設けられている。弁体２０’には４本の溝３２、３３、３４、３５が形成されている。溝３２と溝３３は同一の高さに形成され、それらの下方に溝３４と溝３５が同一の高さに形成されている。弁体２０’をスライドして、第１〜４の接続流路２３ａ、２３ｂ、…に溝３２、３３が整合する第１の位置と、溝３４、３５が整合する第２の位置とで切換えれば、流路を切換えることができるようになっている。当業者であれば容易に理解できるように、このような流路切換装置７’’においても、樹脂の圧力によって弁体２０’に偏心荷重が作用する。従って弁体２０’をスライドする前に、流路切換装置７’’内の樹脂の圧力を減圧してから弁体２０’をスライドするようにする。

本発明の実施の形態に係る可塑化射出装置１において、本発明による運転方法を実施することによって、流路切換弁２１の操作が容易になることを確認するため実験を行った。
実験内容：
本発明の実施の形態に係る可塑化射出装置１を使用した。可塑化装置１には、図１の（ア）に示されているように、加熱シリンダ１０の先端部に圧力センサＰを設け、この部分における樹脂の圧力を測定するようにした。樹脂は、炭素繊維を重量比で３０％含むポリアミド６を使用した。流路切換装置７において流路切換弁２１を第１の位置にして、可塑化装置２において溶融した樹脂を第１の射出装置４に計量した。このとき可塑化装置２からの吐出量は３０ｋｇ／ｈｒになるようにし、計量時に樹脂の圧力が約４Ｐａになるようにプランジャ１６に背圧を印加した。計量が完了した後、その状態で所定の弱いトルクを弁体２０に作用させて流路切換弁２１の切換を試みた。つまり流路切換装置７内の樹脂の圧力を減圧することなく流路切換弁２１の切換を試みた。しかしながら弁体２０は回転しなかった。次にプランジャ１６を後退させ、流路切換装置７内の樹脂の圧力を減圧させた。この状態で同様のトルクで弁体２０を回転させたところ、弁体２０は滑らかに回転して流路切換弁２１が切換えられた。
考察：
流路切換装置７内の樹脂の圧力を低下させると、弁体２０を滑らかに回転でき、流路切換弁２１をスムーズに切換えることができることが確認できた。流路切換弁２１をスムーズに切換えられるので、流路切換弁２１の切換えを繰り返し実施しても摩耗し難いことが予想される。本発明の実施の形態に係る可塑化射出装置１の運転方法は、流路切換機構を保護する上で効果が高いことが確認できた。

１ 可塑化射出装置 ２ 可塑化装置
４ 第１の射出装置 ５ 第２の射出装置
７ 流路切換装置 ８ 射出ノズル
１０ 加熱シリンダ １１ スクリュ
１３、１４ 射出シリンダ
１６、１７ プランジャ
１９ ボア ２０ 弁体
２１ 流路切換弁
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 第１〜４の接続流路
２５ 第１の弁内流路 ２６ 第２の弁内流路
２８、２９ 第１、２の減圧装置

Claims (6)

1. 第１〜４の接続流路と１個の流路切換弁とを備えた流路切換装置と、前記第１の接続流路に接続されている可塑化装置と、前記第２の接続流路に接続されているプランジャ式の射出装置と、前記第３の接続流路に接続されている射出部とからなり、前記流路切換弁を第１の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第２の接続流路が連通すると共に前記第３の接続流路と前記第４の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記射出装置に計量されるようになっており、前記流路切換弁を第２の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第４の接続流路が連通すると共に前記第２の接続流路と前記第３の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記第４の接続流路に流れると共に前記射出装置からの樹脂が前記射出部から射出されるようになっている可塑化射出装置において、
   前記射出装置において前記流路切換弁の切換えは、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧した後に実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法。
2. 請求項１に記載の可塑化射出装置の運転方法において、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧するのは、前記射出装置に設けられているプランジャを強制的に所定のストロークだけ後退させて実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法。
3. 請求項１または２に記載の可塑化射出装置の運転方法において、前記可塑化射出装置は前記第４の接続流路に接続されている他の射出装置を備え、前記流路切換弁を前記第２の位置に切換えると前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記他の射出装置に計量されるようになっており、前記流路切換弁を前記第１の位置に切換えると前記他の射出装置からの樹脂が前記射出部から射出されるようになっており、前記他の射出装置において前記流路切換弁の切換えは、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧した後に実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法。
4. 請求項３に記載の可塑化射出装置の運転方法において、前記流路切換装置内の樹脂の圧力を減圧するのは、前記他の射出装置に設けられているプランジャを強制的に所定のストロークだけ後退させて実施することを特徴とする可塑化射出装置の運転方法。
5. 第１〜４の接続流路と１個の流路切換弁とを備えた流路切換装置と、前記第１の接続流路に接続されている可塑化装置と、前記第２の接続流路に接続されているプランジャ式の射出装置と、前記第３の接続流路に接続されている射出部とからなり、前記流路切換弁を第１の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第２の接続流路が連通すると共に前記第３の接続流路と前記第４の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記射出装置に計量されるようになっており、前記流路切換弁を第２の位置に切換えると前記第１の接続流路と前記第４の接続流路が連通すると共に前記第２の接続流路と前記第３の接続流路が連通して前記可塑化装置において溶融された樹脂が前記第４の接続流路に流れると共に前記射出装置からの樹脂が前記射出部から射出されるようになっている可塑化射出装置であって、
   前記射出装置には、該射出装置の側部から前記射出装置内に連通するボアと該ボアに挿入されたプランジャとからなり前記射出装置内の樹脂の圧力を減圧する減圧装置が設けられていることを特徴とする可塑化射出装置。
6. 請求項５に記載の可塑化射出装置において、前記可塑化射出装置は前記第４の接続流路に接続されている接続されている他の射出装置を備え、前記他の射出装置には、該射出装置の側部から前記射出装置内に連通するボアと該ボアに挿入されたプランジャとからなり前記他の射出装置内の樹脂の圧力を減圧する他の減圧装置が設けられていることを特徴とする可塑化射出装置。

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