JP2024078705A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モーターの温度が上昇することを抑制できる射出成形装置を提供する。
【解決手段】可塑化部と、造形材料を射出するノズルと、可動型を固定型に対して進退させるための型締用モーターと、第１冷却管と、前記第１冷却管と連通する第２冷却管と、前記第１冷却管と前記第２冷却管との間に設けられ、冷却媒体を冷却する冷却部と、を含み、前記可塑化部は、駆動モーターと、溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転軸を中心に回転するスクリューと、前記回転軸に沿った方向において前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたバレルと、前記材料を加熱するヒーターと、を有し、前記第１冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記駆動モーターを冷却し、前記第２冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記型締用モーターを冷却する、射出成形装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、射出成形装置に関する。

可塑化された材料を成形型のキャビティーに向けて射出し、硬化させることによって成形品を成形する射出成形装置が知られている。

例えば特許文献１には、材料流入通路が一端面に開口するバレルと、バレルの一端面に対して摺接する端面を有するローターと、ローターの端面に形成された螺旋溝と、を備えた可塑化送出装置を含む射出成形機が記載されている。

特開２０１０－２４１０１６号公報

上記のような射出成形機では、ローターを駆動させる駆動モーターと、ヒーターと、の距離が小さいため、駆動モーターの温度が上昇してしまう場合があった。

本発明に係る射出成形装置の一態様は、
材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、
固定型および可動型によって区画されたキャビティーに向けて、前記造形材料を射出するノズルと、
前記可動型を前記固定型に対して進退させるための型締用モーターと、
第１冷却管と、
前記第１冷却管と連通する第２冷却管と、
前記第１冷却管と前記第２冷却管との間に設けられ、冷却媒体を冷却する冷却部と、
を含み、
前記可塑化部は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転軸を中心に回転するスクリューと、
前記回転軸に沿った方向において前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたバレルと、
前記材料を加熱するヒーターと、
を有し、
前記第１冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記駆動モーターを冷却し、
前記第２冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記型締用モーターを冷却する。

本実施形態に係る射出成形装置を模式的に示す側面図。 本実施形態に係る射出成形装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る射出成形装置のフラットスクリューを模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る射出成形装置のバレルを模式的に示す図。 本実施形態に係る射出成形装置を模式的に示す斜視図。 本実施形態の第１変形例に係る射出成形装置の冷却部を模式的に示す斜視図。 本実施形態の第２変形例に係る射出成形装置を模式的に示す斜視図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 射出成形装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る射出成形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る射出成形装置１００を模式的に示す側面図である。なお、図１では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、例えば、水平方向である。Ｚ軸方向は、例えば、鉛直方向である。

射出成形装置１００は、図１に示すように、例えば、材料供給部１０と、射出部２０と、可動型固定部３０と、固定型固定部３２と、型締部４０と、タイバー４６と、制御部５０と、を含む。

材料供給部１０は、射出部２０に原料となる材料を供給する。材料供給部１０は、ホッパーによって構成されていてもよい。材料供給部１０から供給される材料の形状は、例えば、ペレット状、粉末状である。材料供給部１０から供給される材料は、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂である。

射出部２０は、材料供給部１０から供給された材料を可塑化して、造形材料にする。そして、射出部２０は、造形材料をキャビティーに向けて射出する。

なお、可塑化とは、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

可動型固定部３０には、図１では図示しない可動型が固定される。固定型固定部３２には、図１では図示しない固定型が固定される。可動型および固定型によって、成形品の形状に相当するキャビティーが区画される。射出部２０から射出された造形材料は、キャビティーに流れ込む。キャビティーに流れ込んだ造形材料は、冷却されて固化される。これにより、成形品が生成される。

型締部４０は、可動型固定部３０を固定型固定部３２に対して進退させる。これにより、可動型は、固定型に対して進退される。図示の例では、型締部４０は、可動型固定部３０をＹ軸方向に移動させる。型締部４０は、造形材料が冷却されて固化された後に、可動型を固定型から離隔させる。これにより、成形品が外部に排出される。

タイバー４６は、固定型固定部３２と型締部４０とを接続している。タイバー４６は、可動型固定部３０を貫通している。タイバー４６は、可動型固定部３０の進退を案内する。可動型固定部３０は、タイバー４６に沿って移動する。タイバー４６は、例えば、４つ設けられている。タイバー４６は、例えば、可動型固定部３０の四隅を貫通している。

制御部５０は、例えば、プロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースと、を有するコンピューターによって構成されている。制御部５０は、例えば、主記憶装置に読み込んだプログラムをプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。具体的には、制御部５０は、射出部２０および型締部４０を制御する。なお、制御部５０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

１．２． 具体的な構成
図２は、射出成形装置１００を模式的に示す図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。射出部２０は、図２に示すように、例えば、可塑化部６０と、射出機構７０と、ノズル８０と、を有している。

可塑化部６０は、材料供給部１０から供給された材料を可塑化し、流動性を有するペースト状の造形材料を生成して射出機構７０へと導く。可塑化部６０は、例えば、スクリューケース６２と、駆動モーター６４と、フラットスクリュー１１０と、バレル１２０と、ヒーター１３０と、を有している。

スクリューケース６２は、フラットスクリュー１１０を収容する筐体である。スクリューケース６２とバレル１２０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー１１０が収容されている。

駆動モーター６４は、スクリューケース６２に接続されている。駆動モーター６４は、フラットスクリュー１１０を回転させる。駆動モーター６４は、例えば、サーボモーターである。駆動モーター６４のシャフト６６は、フラットスクリュー１１０に接続されている。駆動モーター６４は、制御部５０によって制御される。

フラットスクリュー１１０は、回転軸Ｒに沿った方向の大きさが、回転軸Ｒに沿った方向と直交する方向の大きさよりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、回転軸Ｒに沿った方向は、Ｙ軸方向である。駆動モーター６４が発生させるトルクによって、フラットスクリュー１１０は、回転軸Ｒを中心に回転する。フラットスクリュー１１０は、主面１１１と、主面１１１とは反対側の溝形成面１１２と、主面１１１と溝形成面１１２とを接続する接続面１１３と、を有している。ここで、図３は、フラットスクリュー１１０を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図３では、図２に示した状態とは上下の位置関係を逆向きとした状態を示している。

フラットスクリュー１１０の溝形成面１１２には、図３に示すように、第１溝１１４が形成されている。第１溝１１４は、例えば、中央部１１５と、接続部１１６と、材料導入部１１７と、を有している。中央部１１５は、バレル１２０に形成された連通孔１２６と対向している。中央部１１５は、連通孔１２６と連通している。接続部１１６は、中央部１１５と材料導入部１１７とを接続している。図示の例では、接続部１１６は、中央部１１５から溝形成面１１２の外周に向かって渦状に形成されている。材料導入部１１７は、溝形成面１１２の外周に形成されている。すなわち、材料導入部１１７は、フラットスクリュー１１０の接続面１１３に形成されている。材料供給部１０から供給された材料は、材料導入部１１７から第１溝１１４に導入され、接続部１１６および中央部１１５を通って、バレル１２０に形成された連通孔１２６に搬送される。図示の例では、第１溝１１４は、２つ形成されている。

なお、第１溝１１４の数は、特に限定されない。図示はしないが、第１溝１１４は、３つ以上形成されていてもよいし、１つだけ形成されていてもよい。

バレル１２０は、図２に示すように、フラットスクリュー１１０に対向して設けられている。バレル１２０は、フラットスクリュー１１０の溝形成面１１２に対向する対向面１２２を有している。対向面１２２は、Ｙ軸方向において、溝形成面１１２と対向している。対向面１２２の中心には、連通孔１２６が形成されている。ここで、図４は、バレル１２０を模式的に示す図である。

バレル１２０の対向面１２２には、図４に示すように、第２溝１２４と、連通孔１２６と、が形成されている。第２溝１２４は、複数形成されている。図示の例では、６つの第２溝１２４が形成されているが、その数は、特に限定されない。複数の第２溝１２４は、Ｙ軸方向からみて、連通孔１２６の周りに形成されている。第２溝１２４は、一端が連通孔１２６に接続され、連通孔１２６から対向面１２２の外周に向かって渦状に延びている。第２溝１２４は、造形材料を連通孔１２６に導く機能を有している。連通孔１２６は、可塑化された材料をバレル１２０の外部に流出させる。

なお、第２溝１２４の形状は、特に限定されず、例えば、直線状であってもよい。また、第２溝１２４の一端は、連通孔１２６に接続されていなくてもよい。さらに、第２溝１２４は、対向面１２２に形成されていなくてもよい。ただし、連通孔１２６に造形材料を効率よく導くことを考慮すると、第２溝１２４は、対向面１２２に形成されていることが好ましい。

ヒーター１３０は、図２に示すように、バレル１２０に設けられている。ヒーター１３０は、フラットスクリュー１１０とバレル１２０との間に供給された材料を加熱する。ヒーター１３０は、第１溝１１４に供給された材料を加熱する。ヒーター１３０は、制御部５０によって制御される。可塑化部６０は、フラットスクリュー１１０、バレル１２０、およびヒーター１３０によって、材料を連通孔１２６に向かって搬送しながら加熱して造形材料を生成し、生成された造形材料を、連通孔１２６から射出機構７０へと流出させる。なお、ヒーター１３０は、バレル１２０ではなく、例えば、バレル１２０の下方に設けられていてもよい。

射出機構７０は、例えば、シリンダー７２と、プランジャー７４と、プランジャー駆動モーター７６と、を有している。シリンダー７２は、連通孔１２６に接続された略円筒状の部材である。プランジャー７４は、シリンダー７２の内部を移動する。プランジャー７４は、プランジャー駆動モーター７６によって駆動される。プランジャー駆動モーター７６は、制御部５０によって制御される。なお、シリンダー７２は、連通孔１２６よりも下流の流路に接続されていてもよい。

射出機構７０は、プランジャー７４をシリンダー７２内で摺動させることによって、計量操作および射出操作を実行する。計量操作とは、連通孔１２６から離れる－Ｘ軸方向にプランジャー７４を移動させることによって、連通孔１２６に位置する造形材料をシリンダー７２内へと導いて、シリンダー７２内において計量する操作を指す。射出操作とは、連通孔１２６へ近付く＋Ｘ軸方向にプランジャー７４を移動させることによって、シリンダー７２内の造形材料を、ノズル８０を介してキャビティー３４に射出する操作を指す。

ノズル８０には、連通孔１２６と連通しているノズル孔８２が形成されている。ノズル８０は、可塑化部６０から供給された造形材料を、キャビティー３４に向けて射出する。具体的には、上述した計量操作および射出操作が実行されることによって、シリンダー７２内で計量された造形材料が、射出機構７０から連通孔１２６を介してノズル孔８２へと送られる。そして、造形材料は、ノズル孔８２からキャビティー３４へと射出される。

可動型固定部３０は、可動型３１を固定している。固定型固定部３２は、固定型３３を固定している。ノズル孔８２に送られた造形材料は、ノズル孔８２からキャビティー３４に射出される。キャビティー３４は、成形品の形状に相当する空間である。可動型３１および固定型３３の材質は、例えば、金属、セラミック、樹脂である。

型締部４０は、例えば、型締用モーター４２と、ボールねじ部４４と、を有している。型締用モーター４２は、ボールねじ部４４を介して、可動型固定部３０に接続されている。型締用モーター４２は、可動型固定部３０を固定型固定部３２に対して進退させる。型締用モーター４２は、可動型３１を固定型３３に対して進退させる。型締用モーター４２は、制御部５０によって制御される。ボールねじ部４４は、型締用モーター４２の駆動による動力を可動型固定部３０に伝達する。型締部４０は、型締用モーター４２およびボールねじ部４４によって可動型固定部３０をタイバー４６に沿って移動させることにより、可動型３１および固定型３３の開閉を行う。

１．３． 冷却機構
図５は、射出成形装置１００を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図５では、可動型３１および固定型３３の図示を省略している。

射出成形装置１００は、図５に示すように、さらに、冷却機構１４０を含む。なお、便宜上、図１および図２では、冷却機構１４０の図示を省略している。

冷却機構１４０は、図５に示すように、例えば、供給部１５０と、冷却部１５２と、第１冷却管１６０と、第２冷却管１６２と、第３冷却管１６４と、第１接続管１７０と、第２接続管１７２と、を含む。

供給部１５０は、第１接続管１７０を介して第１冷却管１６０に冷却媒体を供給する。冷却媒体としては、例えば、水が挙げられる。供給部１５０は、第２冷却管１６２から第２接続管１７２を介して冷却媒体を受け入れる。供給部１５０は、冷却媒体を循環させる。供給部１５０は、例えば、ポンプを含んで構成されている。供給部１５０は、例えば、サーモチラーである。

第１接続管１７０は、供給部１５０と第１冷却管１６０とを接続している。冷却媒体は、第１接続管１７０を介して、第１冷却管１６０に供給される。第１接続管１７０の材質は、例えば、金属、樹脂である。

第１冷却管１６０は、第１接続管１７０と冷却部１５２とを接続している。第１冷却管１６０の材質は、例えば、金属、樹脂である。第１冷却管１６０は、例えば、第１管部１６０ａと、第２管部１６０ｂと、第３管部１６０ｃと、第４管部１６０ｄと、第５管部１６０ｅと、第６管部１６０ｆと、を有している。なお、便宜上、図５では、第１管部１６０ａ、第３管部１６０ｃ、および第５管部１６０ｅを破線で示している。

第１管部１６０ａは、第１接続管１７０に接続されている。第１管部１６０ａは、射出部２０の内部に設けられている。具体的には、第１管部１６０ａは、スクリューケース６２に設けられている。第１管部１６０ａは、Ｙ軸方向からみて、フラットスクリュー１１０を囲むように設けられていてもよい。この場合、第１管部１６０ａは、冷却媒体が流通することで、フラットスクリュー１１０を冷却する。

第２管部１６０ｂは、第１管部１６０ａに接続されている。第２管部１６０ｂは、射出部２０の外部に設けられている。

第３管部１６０ｃは、第２管部１６０ｂに接続されている。第３管部１６０ｃは、射出部２０の内部に設けられている。具体的には、第３管部１６０ｃは、スクリューケース６２に設けられている。第３管部１６０ｃは、Ｙ軸方向からみて、駆動モーター６４を囲むように設けられている。第３管部１６０ｃは、冷却媒体を流通させて、駆動モーター６４を冷却する。換言すると、第３管部１６０ｃに冷却媒体が流れることにより、第３管部１６０ｃは、駆動モーター６４を冷却する。

第４管部１６０ｄは、第３管部１６０ｃに接続されている。第４管部１６０ｄは、射出部２０の外部に設けられている。

第５管部１６０ｅは、第４管部１６０ｄに接続されている。第５管部１６０ｅは、射出部２０の内部に設けられている。具体的には、第５管部１６０ｅは、射出機構７０に設けられている。第５管部１６０ｅは、冷却媒体を流通させて、プランジャー駆動モーター７６を冷却する。換言すると、第５管部１６０ｅに冷却媒体が流れることにより、第５管部１６０ｅは、プランジャー駆動モーター７６を冷却する。

第６管部１６０ｆは、第５管部１６０ｅに接続されている。第６管部１６０ｆは、射出部２０の外部に設けられている。第６管部１６０ｆは、冷却部１５２に接続されている。冷却媒体は、第１冷却管１６０において、第１管部１６０ａ、第２管部１６０ｂ、第３管部１６０ｃ、第４管部１６０ｄ、第５管部１６０ｅ、第６管部１６０ｆの順で流れて、冷却部１５２に至る。

冷却部１５２は、冷却媒体の流路において、第１冷却管１６０と第２冷却管１６２との間に設けられている。図示の例では、冷却部１５２は、冷却媒体の流路において、第１冷却管１６０と第３冷却管１６４との間、および第３冷却管１６４と第２冷却管１６２との間に設けられている。冷却部１５２は、冷却媒体を冷却する。冷却部１５２は、例えば、サーモチラーである。図示の例では、冷却部１５２は、第１冷却管１６０から供給された冷却媒体を冷却して、第３冷却管１６４に導く。

第３冷却管１６４は、冷却部１５２に接続されている。第３冷却管１６４は、冷却部１５２を介して、第１冷却管１６０と連通している。第３冷却管１６４の材質は、例えば、第１冷却管１６０と同じである。第３冷却管１６４は、例えば、第１管部１６４ａと、第２管部１６４ｂと、第３管部１６４ｃと、を有している。なお、便宜上、図５では、第２管部１６４ｂを破線で示している。

第１管部１６４ａは、冷却部１５２に接続されている。第１管部１６４ａは、可動型固定部３０の外部に設けられている。第１管部１６４ａは、可動型固定部３０が移動しても、冷却部１５２と第２管部１６４ｂとの接続を維持できるように構成されている。

第２管部１６４ｂは、第１管部１６４ａに接続されている。第２管部１６４ｂは、可動型固定部３０の内部に設けられている。第２管部１６４ｂは、Ｙ軸方向からみて、可動型固定部３０に固定される可動型を囲むように設けられている。第２管部１６４ｂは、冷却媒体を流通させて、可動型固定部３０を冷却する。換言すると、第２管部１６４ｂに冷却媒体が流れることにより、第２管部１６４ｂは、可動型固定部３０を冷却する。

第３管部１６４ｃは、第２管部１６４ｂに接続されている。第３管部１６４ｃは、可動型固定部３０の外部に設けられている。第３管部１６４ｃは、冷却部１５２に接続されている。第３管部１６４ｃは、可動型固定部３０が移動しても、冷却部１５２と第２管部１６４ｂとの接続を維持できるように構成されている。冷却媒体は、第３冷却管１６４において、第１管部１６４ａ、第２管部１６４ｂ、第３管部１６４ｃの順で流れる。そして、冷却媒体は、再び、冷却部１５２に導入される。冷却部１５２は、第３冷却管１６４から供給された冷却媒体を冷却して、第２冷却管１６２に導く。

第２冷却管１６２は、冷却部１５２に接続されている。第２冷却管１６２は、冷却部１５２および第３冷却管１６４を介して、第１冷却管１６０と連通している。第２冷却管１６２の材質は、例えば、第１冷却管１６０と同じである。第２冷却管１６２は、例えば、第１管部１６２ａと、第２管部１６２ｂと、を有している。なお、便宜上、図５では、第２管部１６２ｂを破線で示している。

第１管部１６２ａは、冷却部１５２に接続されている。第１管部１６２ａは、型締部４０の外部に設けられている。

第２管部１６２ｂは、第１管部１６２ａに接続されている。第２管部１６２ｂは、型締部４０の内部に設けられている。第２管部１６２ｂは、Ｙ軸方向からみて、型締用モーター４２を囲むように設けられている。第２管部１６２ｂは、冷却媒体を流通させて、型締用モーター４２を冷却する。換言すると、第２管部１６２ｂに冷却媒体が流れることにより、第２管部１６２ｂは、型締用モーター４２を冷却する。冷却媒体は、第３冷却管１６４において、第１管部１６２ａ、第２管部１６２ｂの順で流れる。

第２接続管１７２は、第２冷却管１６２と供給部１５０とを接続している。図示の例では、第２接続管１７２は、第２冷却管１６２の第２管部１６２ｂと、供給部１５０と、を接続している。第２接続管１７２の材質は、例えば、第１接続管１７０と同じである。冷却媒体は、供給部１５０、第１接続管１７０、第１冷却管１６０、冷却部１５２、第３冷却管１６４、冷却部１５２、第２冷却管１６２、第２接続管１７２の順に流れる。そして、冷却媒体は、再び、供給部１５０に導入される。このように、冷却機構１４０は、冷却媒体を循環させる。

１．４． リリーフバルブ
射出成形装置１００は、図５に示すように、さらに、リリーフバルブ１８０と、貯留部１８２と、センサー１８４と、を含む。

リリーフバルブ１８０は、第１接続管１７０および第２接続管１７２の少なくとも一方に設けられている。図示の例では、リリーフバルブ１８０は、第２接続管１７２に設けられている。リリーフバルブ１８０は、バネと弁とを有し、所定の圧力範囲ではバネによって弁が閉じられているが、第２接続管１７２内の圧力が所定値を超えた場合に弁が開放されて、冷却媒体を排出する。

なお、図示はしないが、リリーフバルブ１８０は、第２接続管１７２に設けられずに、第１接続管１７０に設けられていてもよい。または、リリーフバルブ１８０は、第１接続管１７０および第２接続管１７２の両方に設けられていてもよい。

貯留部１８２は、リリーフバルブ１８０の下方に設けられている。図示の例では、貯留部１８２は、リリーフバルブ１８０の－Ｚ軸方向に設けられている。貯留部１８２は、リリーフバルブ１８０から排出された冷却媒体を貯留する。貯留部１８２は、例えば、受け皿である。

センサー１８４は、貯留部１８２に貯留された冷却媒体の有無を検知する。センサー１８４は、例えば、貯留部１８２に貯留された冷却媒体の有無を検知可能な光学センサーである。図示の例では、センサー１８４は、貯留部１８２の＋Ｚ軸方向に設けられている。

センサー１８４によって貯留部１８２に貯留された冷却媒体が検知された場合、駆動モーター６４および型締用モーター４２の少なくとも一方の駆動が停止される。センサー１８４によって貯留部１８２に貯留された冷却媒体が検知された場合、駆動モーター６４および型締用モーター４２の両方の駆動が停止されてもよい。さらに、駆動モーター６４および型締用モーター４２の駆動の停止に加えて、プランジャー駆動モーター７６の駆動が停止されてもよい。モーター４２，６４，７６の駆動の停止は、制御部５０によって行われてもよい。すなわち、制御部５０は、センサー１８４によって貯留部１８２に貯留された冷却媒体が検知された場合に、モーター４２，６４，７６を停止させてもよい。制御部５０は、射出成形装置１００の主電源をオフにすることにより、モーター４２，６４，７６を停止させてもよい。

１．５． 作用効果
射出成形装置１００では、第１冷却管１６０と、第１冷却管１６０と連通する第２冷却管１６２と、第１冷却管１６０と第２冷却管１６２との間に設けられ、冷却媒体を冷却する冷却部１５２と、を含む。第１冷却管１６０は、冷却媒体を流通させて、駆動モーター６４を冷却し、第２冷却管１６２は、冷却媒体を流通させて、型締用モーター４２を冷却する。そのため、射出成形装置１００では、ヒーター１３０と駆動モーター６４との間の距離が小さくても、駆動モーター６４の温度が上昇することを抑制できる。

さらに、射出成形装置１００では、例えば、駆動モーター６４の駆動により冷却媒体の温度が上昇したとしても、冷却部１５２によって冷却媒体を冷やすことにより、温度の低い冷却媒体を第２冷却管１６２に供給できる。これにより、型締用モーター４２の温度が上昇することを抑制できる。

射出成形装置１００では、可動型３１を固定する可動型固定部３０と、冷却媒体を流通させて、可動型固定部３０を冷却する第３冷却管１６４と、を含み、冷却媒体は、第１冷却管１６０、冷却部１５２、第３冷却管１６４、冷却部１５２、第２冷却管１６２の順に流れる。そのため、射出成形装置１００では、駆動モーター６４の駆動により冷却媒体の温度が上昇したとしても、冷却部１５２によって冷却媒体を冷やすことにより、温度の低い冷却媒体を第３冷却管１６４に供給できる。これにより、可動型固定部３０の温度が上昇することを抑制できる。

射出成形装置１００では、第１冷却管１６０に冷却媒体を供給し、第２冷却管１６２から冷却媒体を受け入れる供給部１５０と、第１冷却管１６０と供給部１５０とを接続する第１接続管１７０と、第２冷却管１６２と供給部１５０とを接続する第２接続管１７２と、第１接続管１７０および第２接続管１７２の少なくとも一方に設けられたリリーフバルブ１８０と、を含む。そのため、射出成形装置１００では、例えば非常停止や停電などで供給部１５０の駆動が停止されたとしても、リリーフバルブ１８０から温度が上昇した冷却媒体を排出できる。例えば、供給部１５０の駆動の停止により第２接続管１７２内の圧力が上昇したとしも、リリーフバルブ１８０によって除圧できる。

射出成形装置１００では、リリーフバルブ１８０から排出された冷却媒体を貯留する貯留部１８２と、貯留部１８２に貯留された冷却媒体の有無を検知するセンサー１８４と、を含む。そのため、射出成形装置１００では、リリーフバルブ１８０から冷却媒体が排出されたことを検知できる。

射出成形装置１００では、制御部５０を有し、制御部５０は、センサー１８４によって冷却媒体が検知された場合に、駆動モーター６４および型締用モーター４２の少なくとも一方の駆動を停止する。そのため、射出成形装置１００では、駆動モーター６４および型締用モーター４２の少なくとも一方が冷却されない不安定な状態で駆動することを抑制できる。

２． 射出成形装置の変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る射出成形装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第１変形例に係る射出成形装置２００を模式的に示す斜視図である。

以下、本実施形態の第１変形例に係る射出成形装置２００において、上述した本実施形態に係る射出成形装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２変形例に係る射出成形装置において、同様である。

上述した射出成形装置１００では、図５に示すように、冷却部１５２は、サーモチラーなど電気によって冷却媒体を冷却する装置であった。

これに対し、射出成形装置２００では、図６に示すように、冷却部１５２は、蛇行した形状の管である。冷却部１５２は、自然冷却によって冷却媒体を冷やす。

本発明において、冷却部１５２は、射出成形装置１００のように、電気によって冷却媒体を冷やす場合と、射出成形装置２００のように、自然冷却によって冷却媒体を冷やす場合と、を含む。

自然冷却によって冷却媒体を冷やす場合、冷却部１５２を通ることによって放出される冷却媒体の熱量は、第１冷却管１６０を通ることによって放出される冷却媒体の熱量よりも大きく、かつ、第２冷却管１６２を通ることによって放出される冷却媒体の熱量よりも大きい。例えば、冷却部１５２を構成する管の長さを大きくすることにより、冷却部１５２を構成する管の表面積を大きくして、冷却部１５２を通ることによって放出される冷却媒体の熱量を大きくしてもよい。例えば、冷却部１５２を構成する管を、冷却管１６０，１６４よりも熱伝導性の高い部材で構成することにより、冷却部１５２を通ることによって放出される冷却媒体の熱量を大きくしてもよい。

図示の例では、冷却部１５２は、Ｘ軸方向に往復しながら、Ｙ軸方向に延在している。冷却部１５２は、例えば、Ｘ軸方向に延在する第１延在部１５４と、Ｙ軸方向に延在する第２延在部１５６と、によって構成されている。冷却部１５２は、例えば、第１冷却管１６０と第３冷却管１６４とを接続する第１部分１５２ａと、第２冷却管１６２と第３冷却管１６４とを接続する第２部分１５２ｂと、によって構成されている。

射出成形装置２００では、冷却部１５２は、蛇行した形状の管である。そのため、射出成形装置２００では、自然冷却によって冷却媒体を冷やすことができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。

２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る射出成形装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第２変形例に係る射出成形装置３００の冷却部１５２を模式的に示す側面図である。

上述した射出成形装置１００では、図５に示すように、冷却部１５２は、サーモチラーなど電気によって冷却媒体を冷却する装置であった。

これに対し、射出成形装置３００では、冷却部１５２は、タイバー４６内に設けられた管である。冷却部１５２は、タイバー４６と一体に設けられていてもよい。冷却部１５２は、上述した射出成形装置２００のように、自然冷却によって冷却媒体を冷やす。

例えば、タイバー４６の太さを、冷却管１６０，１６４の太さよりも大きくすることにより、タイバー４６の表面積を大きくして、冷却部１５２を通ることによって放出される冷却媒体の熱量を大きくしてもよい。例えば、タイバー４６を、冷却管１６０，１６４よりも熱伝導性の高い部材で構成することにより、冷却部１５２を通ることによって放出される冷却媒体の熱量を大きくしてもよい。

図示の例では、４つのタイバー４６のうちの１つの内部に、冷却部１５２が設けられている。なお、冷却部１５２の数は、特に限定されず、４つのタイバー４６の各々の内部に設けられていてもよい。これにより、可動型固定部３０の温度の上昇を、より抑制できる。

射出成形装置３００では、冷却部１５２は、タイバー４６内に設けられた管である。そのため、射出成形装置３００では、例えば射出成形装置１００に比べて、小型化を図ることができる。さらに、省エネルギー化を図ることができる。

２．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る射出成形装置について説明する。以下、本実施形態の第３変形例に係る射出成形装置において、上述した本実施形態に係る射出成形装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

上述した射出成形装置１００では、材料供給部１０から供給される材料は、ＡＢＳ樹脂であった。

これに対し、本実施形態の第３変形例に係る射出成形装置では、材料供給部１０から供給される材料は、ＡＢＳ樹脂以外の材料、または、ＡＢＳ樹脂に他の成分が加えられた材料である。

材料供給部１０から供給される材料としては、熱可塑性を有する材料、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料とした材料を挙げることができる。ここで、「主材料」とは、射出成形装置で成形される成形品の形状を形作っている中心となる材料を意味し、成形品において５０質量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。

汎用エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。

スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が挙げられる。

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、可塑化部６０において、フラットスクリュー１１０の回転と、ヒーター１３０の加熱と、によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル８０から堆積された後、温度の低下によって硬化する。熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル８０から吐出されることが望ましい。

可塑化部６０では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、可塑化部６０に投入されることが望ましい。

金属材料としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム （Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金、また、マルエージング鋼、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金が挙げられる。

可塑化部６０においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックなどが挙げられる。

材料供給部１０から供給される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上述の熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、可塑化部６０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

材料供給部１０から供給される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、溶剤を添加することもできる。溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等が挙げられる。

その他に、材料供給部１０から供給される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、バインダーが添加されていてもよい。バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂またはＰＬＡ、ＰＡ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、あるいはその他の熱可塑性樹脂が挙げられる。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

射出成形装置の一態様は、
材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、
固定型および可動型によって区画されたキャビティーに向けて、前記造形材料を射出するノズルと、
前記可動型を前記固定型に対して進退させるための型締用モーターと、
第１冷却管と、
前記第１冷却管と連通する第２冷却管と、
前記第１冷却管と前記第２冷却管との間に設けられ、冷却媒体を冷却する冷却部と、
を含み、
前記可塑化部は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転軸を中心に回転するスクリューと、
前記回転軸に沿った方向において前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたバレルと、
前記材料を加熱するヒーターと、
を有し、
前記第１冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記駆動モーターを冷却し、
前記第２冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記型締用モーターを冷却する。

この射出成形装置によれば、駆動モーターの温度が上昇することを抑制できる。

射出成形装置の一態様において、
前記可動型を固定する可動型固定部と、
前記冷却媒体を流通させて、前記可動型固定部を冷却する第３冷却管と、
を含み、
前記冷却媒体は、前記第１冷却管、前記冷却部、前記第３冷却管、前記冷却部、前記第２冷却管の順に流れてもよい。

この射出成形装置によれば、駆動モーターの駆動により冷却媒体の温度が上昇したとしても、冷却部によって冷却媒体を冷やすことにより、温度の低い冷却媒体を第３冷却管に供給できる。

射出成形装置の一態様において、
前記第１冷却管に前記冷却媒体を供給し、前記第２冷却管から前記冷却媒体を受け入れる供給部と、
前記第１冷却管と前記供給部とを接続する第１接続管と、
前記第２冷却管と前記供給部とを接続する第２接続管と、
前記第１接続管および前記第２接続管の少なくとも一方に設けられたリリーフバルブと、
を含んでもよい。

この射出成形装置によれば、例えば非常停止や停電などで供給部の駆動が停止されたとしても、リリーフバルブから温度が上昇した冷却媒体を排出できる。

射出成形装置の一態様において、
前記リリーフバルブから排出された前記冷却媒体を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記冷却媒体の有無を検知するセンサーと、
を含んでもよい。

この射出成形装置によれば、リリーフバルブから冷却媒体が排出されたことを検知できる。

射出成形装置の一態様において、
制御部を有し、
前記制御部は、前記センサーによって前記冷却媒体が検知された場合に、前記駆動モーターおよび前記型締用モーターの少なくとも一方の駆動を停止してもよい。

この射出成形装置によれば、駆動モーターおよび型締用モーターの少なくとも一方が冷却されない不安定な状態で駆動することを抑制できる。

射出成形装置の一態様において、
前記可動型固定部の進退を案内するタイバーを含み、
前記冷却部は、前記タイバー内に設けられた管であってもよい。

この射出成形装置によれば、小型化を図ることができる。

射出成形装置の一態様において、
前記冷却部は、蛇行した形状の管であってもよい。

この射出成形装置によれば、省エネルギー化を図ることができる。

１０…材料供給部、２０…射出部、３０…可動型固定部、３１…可動型、３２…固定型固定部、３３…固定型、３４…キャビティー、４０…型締部、４２…型締用モーター、４４…ボールねじ部、４６…タイバー、５０…制御部、６０…可塑化部、６２…スクリューケース、６４…駆動モーター、７０…射出機構、７２…シリンダー、７４…プランジャー、７６…プランジャー駆動モーター、８０…ノズル、８２…ノズル孔、１００…射出成形装置、１１０…フラットスクリュー、１１１…主面、１１２…溝形成面、１１３…接続面、１１４…第１溝、１１５…中央部、１１６…接続部、１１７…材料導入部、１２０…バレル、１２２…対向面、１２４…第２溝、１２６…連通孔、１３０…ヒーター、１４０…冷却機構、１５０…供給部、１５２…冷却部、１５２ａ…第１部分、１５２ｂ…第２部分、１５４…第１延在部、１５６…第２延在部、１６０…第１冷却管、１６０ａ…第１管部、１６０ｂ…第２管部、１６０ｃ…第３管部、１６０ｄ…第４管部、１６０ｅ…第５管部、１６０ｆ…第６管部、１６２…第２冷却管、１６２ａ…第１管部、１６２ｂ…第２管部、１６４…第３冷却管、１６４ａ…第１管部、１６４ｂ…第２管部、１６４ｃ…第３管部、１７０…第１接続管、１７２…第２接続管、１８０…リリーフバルブ、１８２…貯留部、１８４…センサー、２００，３００…射出成形装置

Claims (7)

1. 材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、
   固定型および可動型によって区画されたキャビティーに向けて、前記造形材料を射出するノズルと、
   前記可動型を前記固定型に対して進退させるための型締用モーターと、
   第１冷却管と、
   前記第１冷却管と連通する第２冷却管と、
   前記第１冷却管と前記第２冷却管との間に設けられ、冷却媒体を冷却する冷却部と、
   を含み、
   前記可塑化部は、
   駆動モーターと、
   溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転軸を中心に回転するスクリューと、
   前記回転軸に沿った方向において前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたバレルと、
   前記材料を加熱するヒーターと、
   を有し、
   前記第１冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記駆動モーターを冷却し、
   前記第２冷却管は、前記冷却媒体を流通させて、前記型締用モーターを冷却する、射出成形装置。
2. 請求項１において、
   前記可動型を固定する可動型固定部と、
   前記冷却媒体を流通させて、前記可動型固定部を冷却する第３冷却管と、
   を含み、
   前記冷却媒体は、前記第１冷却管、前記冷却部、前記第３冷却管、前記冷却部、前記第２冷却管の順に流れる、射出成形装置。
3. 請求項１において、
   前記第１冷却管に前記冷却媒体を供給し、前記第２冷却管から前記冷却媒体を受け入れる供給部と、
   前記第１冷却管と前記供給部とを接続する第１接続管と、
   前記第２冷却管と前記供給部とを接続する第２接続管と、
   前記第１接続管および前記第２接続管の少なくとも一方に設けられたリリーフバルブと、
   を含む、射出成形装置。
4. 請求項３において、
   前記リリーフバルブから排出された前記冷却媒体を貯留する貯留部と、
   前記貯留部に貯留された前記冷却媒体の有無を検知するセンサーと、
   を含む、射出成形装置。
5. 請求項４において、
   制御部を有し、
   前記制御部は、前記センサーによって前記冷却媒体が検知された場合に、前記駆動モーターおよび前記型締用モーターの少なくとも一方の駆動を停止する、射出成形装置。
6. 請求項２において、
   前記可動型固定部の進退を案内するタイバーを含み、
   前記冷却部は、前記タイバー内に設けられた管である、射出成形装置。
7. 請求項１において、
   前記冷却部は、蛇行した形状の管である、射出成形装置。

Images