JP7380061B2 - 射出成形装置、射出成形システム、および、三次元造形装置 - Google Patents

Description

本開示は、射出成形装置、射出成形システム、および、三次元造形装置に関する。

特許文献１に開示された射出成形装置では、端面に螺旋溝が形成されたローターを用いてペレット状の材料を溶融し、射出成形を行う。ペレット状の材料は、ケーシングに取り付けられたホッパーに投入され、ホッパーから、ローターの螺旋溝に供給される。

特開２０１１－２０３７８号公報

一般に、射出成形では、成形品の品質を高めるため、乾燥機を用いて材料を予め乾燥させておく。そして、射出成形装置を用いて成形を行う際に、ユーザーが、乾燥した材料をホッパーに投入する。しかし、従来は、ホッパーに材料を乾燥させる手段が設けられていないため、乾燥機を用いて材料を乾燥させたにもかかわらず、ホッパー内において、材料が空気中の水分を吸収し、成形品の品質に影響を与える可能性があった。

本開示の一形態によれば、射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、材料を貯留する材料貯留部と、駆動モーターと、前記駆動モーターの回転によって回転するローター、前記ローターに対向するバレル、及び、ヒーターを備え、前記材料貯留部から供給された前記材料を可塑化して流出させる可塑化部と、前記可塑化部から、可塑化した前記材料を成形型に向かって射出するノズルと、前記駆動モーターの廃熱を回収して、前記材料貯留部内の前記材料を乾燥させる材料乾燥部と、を備える。

第１実施形態における射出成形システムの概略構成を示す正面図。 射出成形システムの第１の斜視図。 射出成形システムの第２の斜視図。 第１基台における各装置の配置を模式的に示す図。 トレイの取り出し位置を示す図。 射出成形装置の概略構成を示す説明図。 ローターの概略構成を示す斜視図。 バレルの概略平面図。 成形型の動きを示す説明図。 比較例における成形型の動きを示す説明図。 第２実施形態における射出成形システムの概略構成を示す正面図。 第３実施形態における流路の配置を示す図。 第４実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における射出成形システムの概略構成を示す正面図である。図２および図３は、射出成形システムの斜視図である。図１には、相互に直交するＸ，Ｙ，Ｚの方向が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向の逆向きの方向である。図１に示した各方向は、図２以降の図に示した各方向に対応する。

図１および図２に示すように、射出成形システム１００は、筐体９０と、射出成形装置１０と、材料供給装置２０と、乾燥機３０と、温調機４０と、コントローラー５０と、ロボット６０と、検査装置７０と、移動機構８０と、これらの各装置に電力を供給する電源ユニット５５と、を備える。図２では、筐体９０の側面に側面カバー９７が付された状態を示しており、図１では、側面カバー９７が取り外された状態を示している。筐体９０は、後述する第１基台９１の上方を覆う上部カバー９５を備えている。図１～図３では、上部カバー９５を破線で示している。上部カバー９５は、内部の作業状況を外部から視認可能なように、透明なガラスや樹脂で構成されていることが好ましい。上部カバー９５の全部または一部は、筐体９０から取り外し可能に構成されてもよい。また、射出成形システム１００は、側面カバー９７を備えていなくてもよい。

射出成形装置１０には、成形型１２が装着されており、溶融した材料を成形型１２に射出して注入することで成形品を成形する装置である。射出成形装置１０に装着される成形型１２は、金属製であってもよいし樹脂製であってもよい。成形型１２のことを、単に金型ともいう。射出成形装置１０の詳細については後述するが、射出成形装置１０には、射出成形装置１０の各部を駆動するための駆動モーターが備えられている。

材料供給装置２０は、射出成形装置１０に用いられる材料を貯留し、射出成形装置１０に供給する装置である。本実施形態では、材料供給装置２０には、外部から、ペレット状の樹脂材料が投入される。図２に示すように、側面カバー９７には、材料供給装置２０に材料を投入するための扉９６が設けられている。材料供給装置２０に貯留された材料は、材料供給装置２０に接続された乾燥機３０によって乾燥される。材料供給装置２０と射出成形装置１０とは、配管２１によって接続されている。材料供給装置２０は、圧空ポンプ２２を備えており、乾燥機３０によって乾燥された材料は、圧空ポンプ２２から供給される圧縮空気によって材料供給装置２０から配管２１内を圧送され、射出成形装置１０に備えられた材料貯留部１１に供給される。乾燥機３０としては、熱風乾燥機や、除湿熱風乾燥機、減圧伝熱式乾燥機など、種々の乾燥機を利用可能である。

材料貯留部１１は、射出成形装置１０に供給される材料が一時的に蓄えられる容器である。材料貯留部１１のことを、ホッパーともいう。材料貯留部１１には、材料乾燥部２３が接続されている。材料乾燥部２３は、射出成形装置１０に備えられた駆動モーターの廃熱を回収して、材料貯留部１１内の材料を乾燥させる。材料乾燥部２３は、駆動モーターの廃熱の全てを回収する必要はなく、廃熱の一部を回収してもよい。本実施形態において、材料乾燥部２３は、流路２４と送風機構２５とを有する。流路２４は、射出成形装置１０に備えられた駆動モーターに少なくとも一部が接し、材料貯留部１１内に通じる。送風機構２５は、流路２４に空気を流して、駆動モーターの廃熱で温まった乾燥した空気を材料貯留部１１内に送り込む。本実施形態では、圧空ポンプ２２が、送風機構２５を兼ねている。このような構成により、材料乾燥部２３は、圧空ポンプ２２から送出された圧縮空気を駆動モーターに接するように流路２４内を流し、駆動モーターの廃熱によって温められた圧縮空気を材料貯留部１１に供給することによって、材料貯留部１１内の材料を乾燥させる。なお、送風機構２５としては、ファンを用いることも可能である。

温調機４０は、射出成形装置１０に備えられた成形型１２の温度調節を行う装置である。温調機４０と成形型１２とは、図示していない配管で接続されており、配管内を水あるいは油などの熱媒体を循環させることで温度調節を行う。

ロボット６０は、成形型１２から成形品を取り出して、検査装置７０や、成形品を運搬するためのトレイ８１に載置するための装置である。本実施形態のロボット６０は、ロボットコントローラーを内蔵した水平多関節ロボットとして構成されている。ロボット６０の手先には、真空吸着装置が備えられており、ロボット６０は、この真空吸着装置を用いることによって、成形型１２から成形品を真空吸着して取り出す。真空吸着装置は、圧空ポンプ２２に接続された真空発生器によって駆動される。なお、ロボット６０は、水平多関節ロボットに限らず、複数の軸を有する垂直多関節ロボットによって構成されてもよい。また、ロボットコントローラーは、ロボット６０に内蔵されるのではなく、例えば、後述する第２基台９２など、筐体９０のいずれかの部分に配置されてもよい。

検査装置７０は、成形型１２から取り出された成形品を検査する装置である。本実施形態では、検査装置７０は、１台のカメラ７１と２列の搬送機構７２とを備えている。各搬送機構７２は、Ｙ方向に沿って往復移動可能であり、カメラ７１は、Ｘ方向に沿って往復移動可能である。搬送機構７２およびカメラ７１の動作はコントローラー５０によって制御される。各搬送機構７２には、ロボット６０によって、交互に成形品が載置される。各搬送機構７２に載置された成形品は、交互に、カメラ７１の撮影可能位置まで搬送される。カメラ７１は、Ｘ方向に沿って往復移動しつつ、各搬送機構７２によって撮影位置まで搬送された成形品を撮像する。検査装置７０は、撮影された画像に基づき成形品の外観検査を行う。

移動機構８０は、ロボット６０によって成形品が載置されたトレイ８１を、外部から取り出し可能な取り出し位置まで移動させるための機構である。移動機構８０は、コントローラー５０によって制御される。移動機構８０は、トレイ８１が載置され、レール上をＸ方向に平行に移動するスライド台や、スライド台に隣接して設けられ、トレイ８１をＹ方向に平行にスライド台との間で移動させる固定台を備えている。スライド台および固定台には、トレイ８１が移動する範囲全体に、ボールローラーが備えられている。移動機構８０は、トレイ８１をスライド台や固定台上で移動させるためのアクチュエーターや、スライド台をレール上で移動させるためのアクチュエーターを備えている。本実施形態では、ロボット６０は、まず、射出成形装置１０から取り出した成形品を検査装置７０まで搬送し、検査装置７０によって検査された成形品を、移動機構８０にセットされたトレイ８１に載置する。トレイ８１に成形品が載置されると、移動機構８０は、そのトレイ８１を、図３に示すように、外部から取り出し可能な位置まで搬送する。移動機構８０には、２つのトレイ８１がセットされている。移動機構８０は、それらのトレイ８１を、スライド台および固定台上で所定の経路で移動させることにより、交互に取り出し可能な位置まで移動させる。トレイ８１のことをパレットと呼び、移動機構８０のことをパレットチェンジャーと呼ぶこともできる。

コントローラー５０は、射出成形装置１０、検査装置７０、ロボット６０、および、移動機構８０の統括制御を行う装置である。本実施形態において、コントローラー５０は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラー）によって構成されている。ＰＬＣによって構成されたコントローラー５０は、ラダー言語等の言語によってプログラミングされることにより、射出成形装置１０による成形、ロボット６０による成形品の取り出し、検査装置７０による成形品の検査、移動機構８０による成形品の搬送といった、各装置の連係動作を制御する。

上述した全ての装置、すなわち、射出成形装置１０、材料供給装置２０、圧空ポンプ２２、乾燥機３０、温調機４０、コントローラー５０、電源ユニット５５、検査装置７０、移動機構８０は、全て筐体９０内に備えられている。

筐体９０は、その底面の隅部にキャスター９９を備えている。そのため、射出成形システム１００は、自由に移動可能に構成されている。本実施形態では、筐体９０の底面には、キャスター９９に隣接するように、ボルト式のストッパー９８が備えられている。ユーザーは、このストッパー９８を用いることで、射出成形システム１００を設置場所に固定することができる。

筐体９０は、第１基台９１と第２基台９２と第３基台９３とを備えている。第１基台９１は、筐体９０の最も上部に設けられた配置された台である。第２基台９２は、第１基台よりも下方に配置された台である。第３基台９３は、第２基台よりも下方に配置された台である。

本実施形態において、第１基台９１には、射出成形装置１０、ロボット６０、検査装置７０、及び、移動機構８０が配置されている。第２基台９２には、コントローラー５０が配置されている。本実施形態では、第２基台９２に、更に、電源ユニット５５が配置されている。第３基台９３には、材料供給装置２０、温調機４０、及び、乾燥機３０が配置されている。本実施形態では、第３基台９３に、更に、圧空ポンプ２２が配置されている。

本実施形態において、第１基台９１は、上段部９１ｔと、上段部９１ｔよりも下方に位置する下段部９１ｂとを含んでいる。上段部９１ｔには、射出成形装置１０とロボット６０と検査装置７０とが配置されている。下段部９１ｂには、移動機構８０が配置されている。

図４は、第１基台９１における各装置の配置を模式的に示す図である。本実施形態では、筐体９０を上方から見たときに、第１基台９１上の領域は、＋Ｘ方向側の領域と－Ｘ方向側の領域とに大きく分かれている。＋Ｘ方向側の領域には、射出成形装置１０とロボット６０とが配置され、－Ｘ方向側の領域には、検査装置７０と移動機構８０の大部分とが配置されている。第１基台９１の上段部９１ｔの－Ｘ方向側の領域には、開口部９４が形成されている。この開口部９４から下段部９１ｂが露出している。なお、本実施形態において、「ロボット６０が配置され」とは、ロボット６０のアームを支持するベース部が配置されていることをいう。

本実施形態では、筐体９０を上方から見たときに、射出成形装置１０とロボット６０と検査装置７０とのうちの少なくともいずれか１つは、下段部９１ｂに配置された移動機構８０の一部に重なるように、上段部９１ｔに配置されている。本実施形態では、射出成形装置１０が、移動機構８０の一部と重なるように配置されている。そのため、移動機構８０によって搬送されるトレイ８１は、下段部９１ｂにおいて、射出成形装置１０の下方まで入り込むように移動可能になっている。なお、他の実施形態では、ロボット６０または検査装置７０が、移動機構８０の一部に重なるように、上段部９１ｔに配置されてもよい。また、射出成形装置１０とロボット６０と検査装置７０の全てが移動機構８０の一部に重なるように、上段部９１ｔに配置されてもよい。

本実施形態では、筐体９０を上方から見たときに、検査装置７０、射出成形装置１０、及び、ロボット６０は、移動機構８０の周囲において、この順で、概ね時計回りに配置されている。なお、他の実施形態では、検査装置７０、射出成形装置１０、ロボット６０は、この順で反時計回りに配置されてもよい。

図５は、トレイ８１の取り出し位置を示す図である。移動機構８０は、トレイ８１を、筐体９０の外部に排出する。この外部の位置が、成形品の取り出し位置である。本実施形態では、筐体９０を上方から見たときに、検査装置７０と射出成形装置１０とロボット６０とが配置されている配置領域と、成形品の取り出し位置とは重複しない。

図６は、射出成形装置１０の概略構成を示す説明図である。射出成形装置１０は、可塑化部１１０と、射出制御機構１２０と、成形型１２と、型締装置１３０とを備えている。射出成形システム１００は、これらの各部を駆動するため、それぞれ駆動モーターによって構成された、スクリュー駆動部１１５と、プランジャー駆動部１２３と、成形型駆動部１３１とを備えている。

可塑化部１１０は、ローター１１１とバレル１１２とヒーター１１３とノズル１１４とを有している。ローター１１１は、スクリュー駆動部１１５により回転軸ＲＸを中心に回転駆動される。バレル１１２の中心には、連通孔１１６が形成されている。連通孔１１６には、後述する射出シリンダー１２１が接続されている。スクリュー駆動部１１５によるローター１１１の回転と、ヒーター１１３による加熱とは、コントローラー５０によって制御される。

スクリュー駆動部１１５の周囲には、スクリュー駆動部１１５に接するように流路２４の一部が配置されている。本実施形態では、流路２４がスクリュー駆動部１１５の周囲に螺旋状に配置されている。本明細書において、「接する」とは、直接的に接触すること、熱伝導性の物体あるいは物質を介して間接的に接触すること、接する対象の内部に設けられていること、のすべてを含む意味である。そのため、流路２４は、スクリュー駆動部１１５に間接的に接触してもよいし、スクリュー駆動部１１５の内部に設けられていてもよい。

図７は、ローター１１１の概略構成を示す斜視図である。ローター１１１は、その中心軸に沿った方向である軸線方向における高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。本実施形態におけるローター１１１は、フラットスクリューとも呼ばれる。ローター１１１の、バレル１１２に対向する端面２０１には、平坦状の中央部２０５を中心に、渦状の溝部２０２が形成されている。溝部２０２は、ローター１１１の側面に形成された材料投入口２０３に連通している。材料貯留部１１から供給される材料は、材料投入口２０３を通じて溝部２０２に供給される。溝部２０２は、凸条部２０４によって隔てられることにより形成されている。図７には、溝部２０２が３本形成されている例を示しているが、溝部２０２の数は、１本でもよいし、２本以上であってもよい。

図８は、バレル１１２の概略平面図である。バレル１１２は、ローター１１１の端面２０１に対向する対向面２１１を有している。対向面２１１の中央には、連通孔１１６が形成されている。対向面２１１には、連通孔１１６に接続され、連通孔１１６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝２１０が形成されている。ローター１１１の溝部２０２に供給された材料は、ローター１１１の回転とヒーター１１３の加熱とによって、ローター１１１とバレル１１２との間において溶融されながら、ローター１１１の回転によって溝部２０２および案内溝２１０に沿って流動し、ローター１１１の中央部２０５へと導かれる。中央部２０５に流入した材料は、バレル１１２の中心に設けられた連通孔１１６から射出制御機構１２０へと導かれる。

射出制御機構１２０は、射出シリンダー１２１と、プランジャー１２２と、を備えている。射出制御機構１２０は、射出シリンダー１２１内の溶融材料を、後述するキャビティー１１７に射出注入する機能を有している。射出制御機構１２０は、コントローラー５０の制御下で、ノズル１１４からの溶融材料の射出量を制御する。射出シリンダー１２１は、バレル１１２の連通孔１１６に接続された略円筒状の部材であり、内部にプランジャー１２２を備えている。プランジャー１２２は、射出シリンダー１２１の内部を摺動し、射出シリンダー１２１内の溶融材料を、可塑化部１１０に備えられたノズル１１４に圧送する。プランジャー１２２は、プランジャー駆動部１２３により駆動される。

成形型１２は、可動型１２Ｍと固定型１２Ｓとを備えている。可動型１２Ｍと固定型１２Ｓとは、互いに対面して設けられ、その間に成形品の形状に応じた空間であるキャビティー１１７を有している。キャビティー１１７には、溶融材料が射出制御機構１２０によって圧送されてノズル１１４から射出される。

型締装置１３０は、可動型１２Ｍと固定型１２Ｓの開閉を行う機能を有している。型締装置１３０は、コントローラー５０の制御下で、成形型駆動部１３１を駆動することによってボールネジ１３２を回転させ、ボールネジ１３２に結合された可動型１２Ｍを固定型１２Ｓに対して移動させて成形型１２を開閉させる。つまり、固定型１２Ｓは、射出成形システム１００において静止しており、その静止した固定型１２Ｓに対して、可動型１２Ｍが、相対的に移動することにより、成形型１２の開閉が行われる。

可動型１２Ｍには、成形品を成形型１２から離型させるための押出機構４０７が設けられている。押出機構４０７は、エジェクターピン４０８と、支持板４０９と、支持棒４１０と、バネ４１１と、押出板４１２と、スラストベアリング４１３とを有する。

エジェクターピン４０８は、キャビティー１１７内で成形された成形品を押し出すための棒状部材である。エジェクターピン４０８は、可動型１２Ｍを貫通してキャビティー１１７まで挿通するように設けられている。支持板４０９は、エジェクターピン４０８を支持する板部材である。エジェクターピン４０８は、支持板４０９に固定されている。支持棒４１０は、支持板４０９に固定されており、可動型１２Ｍに形成された貫通孔に挿通される。バネ４１１は、可動型１２Ｍと支持板４０９との間の空間に配置され、支持棒４１０に挿入されている。バネ４１１は、成形時において、エジェクターピン４０８の頭部がキャビティー１１７の壁面の一部をなすように支持板４０９を付勢する。押出板４１２は、支持板４０９に固定されている。スラストベアリング４１３は、押出板４１２に取り付けられており、ボールネジ１３２の頭部が押出板４１２を傷つけないように設けられている。なお、スラストベアリング４１３に替えて、スラスト滑り軸受等を用いてもよい。

図９は、成形型１２の動きを示す説明図である。図６に示した型締装置１３０が、ボールネジ１３２を駆動して、図９に示すように可動型１２Ｍを固定型１２Ｓに対して、所定量ｄ、＋Ｙ方向に移動させると、ボールネジ１３２の－Ｙ方向側の端部がスラストベアリング４１３に接触し、エジェクターピン４０８はそれ以上、＋Ｙ方向には移動しなくなる。その状態で、更に、可動型１２Ｍを＋Ｙ方向に移動させると、エジェクターピン４０８が成形品ＭＤに接触した状態で、可動型１２Ｍのみが＋Ｙ方向に移動するため、エジェクターピン４０８がキャビティー１１７内の成形品ＭＤを相対的に押し出し、成形品ＭＤが可動型１２Ｍから離型される。つまり、本実施形態では、エジェクターピン４０８自体を移動させて突き出させることなく、成形品ＭＤが静止した位置で成形品ＭＤが可動型１２Ｍから離型される。ロボット６０は、こうして離型された成形品ＭＤを、射出成形装置１０から取り出す。

以上で説明した本実施形態の射出成形システム１００によれば、材料乾燥部２３が、駆動モーターの廃熱を回収し、その廃熱によって材料貯留部１１内の材料を乾燥させることができるので、乾燥機３０によって材料を乾燥させたにもかかわらず材料貯留部１１内において材料が空気中の水分を吸収してしまうことを抑制できる。そのため、成形品の品質を高めることができる。また、本実施形態では、射出成形装置１０に備えられた駆動モーターの廃熱によって、材料を乾燥させるための空気を温めるため、熱源を新たに設ける必要がない。そのため、射出成形システム１００の消費電力が大きくなることを抑制できる。また、駆動モーターの廃熱を利用することによって、駆動モーターを冷却することもできるので、駆動モーターの劣化や性能低下を抑制できる。しかも、例えば、可塑化部１１０のヒーター１１３が冷却されてしまった場合には、材料の可塑化状態が変動して吐出不良が発生する可能性があるものの、駆動モーターを冷却したとしてもそのような問題は生じない。そのため、本実施形態によれば、駆動モーターの廃熱を利用して材料を乾燥させることによって、省エネルギーと造形品質の確保との両方を実現できる。

また、本実施形態では、材料乾燥部２３は、駆動モーターに少なくとも一部が接し、材料貯留部１１内に通じる流路２４と、流路２４に空気を流して駆動モーターの廃熱で温まった乾燥した空気を材料貯留部１１内に送り込む送風機構２５と、を備えているので、材料貯留部１１内の材料を効率的に乾燥させることができる。

また、本実施形態の射出成形システム１００は、射出成形装置１０だけではなく、射出成形装置１０を動作させるために必要な材料供給装置２０や、温調機４０、乾燥機３０、コントローラー５０が、いずれも１つの筐体９０内に配置され、その筐体９０がキャスター９９によって移動可能に構成されている。そのため、射出成形装置１０を工場等の施設内で自由に移動させて利用することができ、射出成形装置１０が使用可能な場所に制約が生じることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、成形型１２から成形品を取り出すロボット６０、成形品を検査する検査装置７０、成形品が載置されるトレイ８１を外部から取り出し可能な取り出し位置まで移動させる移動機構８０といった、射出成形後の後工程で用いられる各装置が射出成形システム１００に更に備えられているので、ユーザーの利便性を向上させることができる。

また、本実施形態では、筐体９０を上方から見たときに、検査装置７０、射出成形装置１０、及び、ロボット６０が、この順で時計回りまたは反時計回りに筐体９０に配置されている。そのため、射出成形装置１０と検査装置７０との間におけるロボット６０による成形品の搬送を効率的に行わせることができる。

また、本実施形態では、筐体９０を上方から見たときに、検査装置７０と射出成形装置１０とロボット６０とが配置されている配置領域と、成形品の取り出し位置とが、重複しない。そのため、ユーザーによる成形品の取り出し動作がロボット６０の動作に影響することを抑制できる。

また、本実施形態では、材料供給装置２０は、圧縮空気を発生する圧空ポンプ２２を有しており、その圧縮空気によって、射出成形装置１０に材料を供給したり、材料貯留部１１内の材料の乾燥を行う。そのため、圧縮空気の供給を工場の設備から受けることなく、射出成形システムを稼働させることができる。この結果、射出成形システム１００の設置自由度を高めることができる。更に、本実施形態では、温調機４０は、成形型１２との間で熱媒体を循環させることで温度調整を行うため、工場の設備から水の供給を受ける必要がない。そのため、射出成形システム１００の設置自由度をより一層、高めることができる。

また、本実施形態では、エジェクターピン４０８自体を移動させるのではなく、固定型１２Ｓに対する可動型１２Ｍの移動によって可動型１２Ｍから固定型１２Ｓに向かってエジェクターピン４０８が突き出る。これに対して、図１０に示した比較例では、可動型１２Ｍを固定型１２Ｓに対して、所定量ｄ、＋Ｙ方向に移動させた後に、可動型１２Ｍを停止させ、エジェクターピン４０８を、－Ｙ方向に移動させている。そのため、エジェクターピン４０８の移動とともに成形品ＭＤも移動し、固定型１２Ｓと成形品ＭＤとの距離は、可動型１２Ｍの移動距離ｄよりも小さな距離ｄ２になる。つまり、エジェクターピン４０８自体を移動させる場合には、成形品ＭＤが離型する位置が成形毎に変動する可能性が高まる。しかし、本実施形態では、上記のように、エジェクターピン４０８ではなく、可動型１２Ｍを移動させて離型を行うため、成形品ＭＤの位置を変化させることなく、可動型１２Ｍから成形品ＭＤを離型させることができる。そのため、ロボット６０による成形品の取り出しを精度よく行わせることができる。

また、本実施形態では、端面に溝部２０２の設けられた薄型のローター１１１を用いて材料を溶融するため、射出成形装置１０を小型化できる。そのため、射出成形システム１００をコンパクトに構成することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１１は、第２実施形態における射出成形システム１００ｂの概略構成を示す正面図である。第１実施形態における材料乾燥部２３は、材料貯留部１１内に、流路２４が通じており、駆動モーターの廃熱によって温められた乾燥した圧縮空気が材料貯留部１１内に導入されることで、材料貯留部１１内の材料が直接的に乾燥される。これに対して、第２実施形態では、流路２４ｂは、材料貯留部１１には通じておらず、開口部が材料貯留部１１の外壁を向くように、材料貯留部１１付近まで延びている。つまり、第２実施形態において、材料乾燥部２３ｂは、駆動モーターに少なくとも一部が接し、材料貯留部１１まで延びる流路２４ｂを備えており、送風機構２５は、流路２４ｂに空気を流して、駆動モーターの廃熱で温まった空気を材料貯留部１１の外壁に当てる。このような構成によっても、材料貯留部１１の外壁を温めることによって材料貯留部１１内の材料を乾燥させることができるので、成形品の品質を高めることができる。なお、本実施形態では、材料貯留部１１の外壁に当たる空気は、昇温されていればよく、乾燥されていなくてもよい。

Ｃ．第３実施形態：
図１２は、第３実施形態における流路２４の配置を示す図である。本実施形態では、流路２４は、スクリュー駆動部１１５だけではなく、可塑化部１１０の筐体にも接している。そのため、スクリュー駆動部１１５の廃熱だけではなく、可塑化部１１０の廃熱によっても流路２４内の空気を温めることができ、より効率的に材料を乾燥させることができる。

Ｄ．第４実施形態：
図１３は、第４実施形態における三次元造形装置５００の概略構成を示す説明図である。三次元造形装置５００は、材料貯留部１１ｄ、スクリュー駆動部１１５ｄ、可塑化部１１０ｄ、ノズル１１４ｄ、位置変更機構５２０、制御部５３０、及び、材料乾燥部２３ｄ、を備えている。スクリュー駆動部１１５ｄは、駆動モーターによって構成されており、可塑化部１１０ｄに備えられたローター１１１ｄを回転させる。可塑化部１１０ｄは、第１実施形態と同様に、ローター１１１ｄとバレル１１２ｄとヒーター１１３ｄとを備えており、ローター１１１ｄとバレル１１２ｄとの間で可塑化された材料は、バレル１１２ｄに設けられた連通孔１１６ｄから流出する。ノズル１１４ｄは、連通孔１１６ｄに連通しており、可塑化部１１０ｄによって可塑化された材料を、三次元造形物を造形するためのテーブル５１０に向けて吐出する。

位置変更機構５２０は、テーブル５１０とノズル１１４ｄとの相対的な位置を変更可能に構成されている。本実施形態では、ノズル１１４ｄの位置が固定されており、位置変更機構５２０は、テーブル５１０を移動させる。位置変更機構５２０は、３つのモーターの駆動力によって、テーブル５１０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。位置変更機構５２０は、制御部５３０の制御下において、位置変更機構５２０を制御して、ノズル１１４ｄとテーブル５１０との相対的な位置関係を変更する。なお、他の実施形態では、位置変更機構５２０は、固定されたテーブル５１０に対して、ノズル１１４ｄを移動させてもよい。

制御部５３０は、予め取得した造形データに従って位置変更機構５２０およびスクリュー駆動部１１５ｄを制御することにより、ノズル１１４ｄからテーブル５１０上の任意の位置に材料を吐出させることで、三次元造形物を造形する。

材料乾燥部２３ｄは、第１実施形態と同様に、スクリュー駆動部１１５ｄの廃熱を回収して、材料貯留部１１ｄ内の材料を乾燥させる。材料乾燥部２３ｄは、スクリュー駆動部１１５ｄに一部が接するように設けられた流路２４ｄと、流路２４ｄに空気を流す送風機構２５ｄとを備える。送風機構２５ｄは、例えば、圧空ポンプである。材料乾燥部２３ｄの構成は、上述した第１実施形態ないし第３実施形態の任意の構成を採用可能である。

以上で説明した第４実施形態の三次元造形装置５００によれば、材料貯留部１１ｄ内の材料を材料乾燥部２３ｄによって乾燥させることができるので、テーブル５１０上に造形される三次元造形物の品質を高めることができる。

Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ－１）上記実施形態において、射出成形装置１０に備えられた可塑化部１１０は、端面２０１に溝部２０２が設けられたローター１１１を用いて材料の可塑化を行う。これに対して、可塑化部１１０は、円筒状のバレルの中に収容された螺旋状のインラインスクリューを用いて材料の可塑化を行ってもよい。

（Ｅ－２）上記実施形態では、射出成形装置１０は、固定型１２Ｓから可動型１２Ｍを移動させることによって、可動型１２Ｍから固定型１２Ｓに向かってエジェクターピン４０８を突き出させている。これに対して、射出成形システム１００は、エジェクターピン４０８自体を移動させることによって、エジェクターピン４０８を可動型１２Ｍから突き出させ、成形品を離型させてもよい。

（Ｅ－３）上記実施形態では、射出成形システム１００は、圧空ポンプ２２を備えている。これに対して、射出成形システム１００は、圧空ポンプ２２を備えていなくてもよい。射出成形システム１００は、例えば、工場の設備から圧縮空気の供給を受けてもよい。

（Ｅ－４）上記実施形態では、流路２４は、射出成形装置１０のスクリュー駆動部１１５に接するように配置されている。これに加えて、流路２４は、プランジャー駆動部１２３および成形型駆動部１３１の少なくとも一方にも接するように配置されてもよい。

Ｆ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本開示の第１の形態によれば、射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、材料を貯留する材料貯留部と、駆動モーターと、前記駆動モーターの回転によって回転するローター、前記ローターに対向するバレル、及び、ヒーターを備え、前記材料貯留部から供給された前記材料を可塑化して流出させる可塑化部と、前記可塑化部から、可塑化した前記材料を成形型に向かって射出するノズルと、前記駆動モーターの廃熱を回収して、前記材料貯留部内の前記材料を乾燥させる材料乾燥部と、を備える。
このような形態によれば、駆動モーターの廃熱を回収し、その廃熱によって材料貯留部内の材料を乾燥させることができるので、材料貯留部内において材料が空気中の水分を吸収することによって成形品の品質に影響が及ぶことを抑制できる。

（２）上記形態において、前記材料乾燥部は、前記駆動モーターに少なくとも一部が接し、前記材料貯留部内に通じる流路と、前記流路に空気を流して、前記駆動モーターの廃熱で温まった前記空気を前記材料貯留部内に送り込む送風機構と、を有してもよい。このような形態によれば、材料貯留部内の材料を効率的に乾燥させることができる。

（３）上記形態において、前記材料乾燥部は、前記駆動モーターに少なくとも一部が接し、前記材料貯留部まで延びる流路と、前記流路に空気を流して、前記駆動モーターの廃熱で温まった前記空気を前記材料貯留部の外壁に当てる送風機構と、を有してもよい。このような形態によれば、材料貯留部の外壁を温めることによって、材料貯留部内の材料を乾燥させることができる。

（４）上記形態において、前記流路は、更に、前記可塑化部に少なくとも一部が接してもよい。このような形態によれば、より効率的に材料を乾燥させることができる。

（５）上記形態において、前記ローターは、溝部が形成された端面を有し、前記バレルは、前記端面に対向する対向面を有し、前記対向面には前記ノズルに連通する連通孔が形成されており、前記可塑化部は、前記ローターの回転と前記ヒーターによる加熱とによって、前記材料貯留部から前記ローターと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化してもよい。このような形態によれば、射出成形装置を小型化できる。

（６）本開示の第２の形態によれば、射出成形システムが提供される。この射出成形システムは、上記いずれかの形態の射出成形装置と、前記成形型から成形品を取り出すロボットと、前記成形品を検査する検査装置と、前記成形品が載置されるトレイを、ユーザーが取り出し可能な取り出し位置まで移動させる移動機構と、を備える。
このような形態によれば、射出成形後の後工程で用いられる各装置が備えられているので、ユーザーの利便性を高めることができる。

（７）上記形態において、前記成形型は、固定型と、前記固定型に対して移動する可動型と、前記固定型に対する前記可動型の移動によって前記可動型から前記固定型に向かって突き出すエジェクターピンと、を有し、前記ロボットは、前記エジェクターピンによって前記可動型から押し出された前記成形品を取り出してもよい。このような形態によれば、固定型に対する可動型の移動によって可動型から固定型に向かってエジェクターピンが突き出すので、成形品の位置を変化させることなく、可動型から成形品を離型させることができる。そのため、ロボットによる成形品の取り出しを精度よく行わせることができる。

本開示は、上述した射出成形装置や射出成形システムとしての形態に限らず、例えば、三次元造形装置や、成形品あるいは三次元造形物の製造方法などの種々の形態としても実現できる。

１０…射出成形装置、１１，１１ｄ…材料貯留部、１２…成形型、１２Ｍ…可動型、１２Ｓ…固定型、２０…材料供給装置、２１…配管、２２…圧空ポンプ、２３，２３ｂ，２３ｄ…材料乾燥部、２４，２４ｂ，２４ｄ…流路、２５，２５ｄ…送風機構、３０…乾燥機、４０…温調機、５０…コントローラー、５５…電源ユニット、６０…ロボット、７０…検査装置、７１…カメラ、７２…搬送機構、８０…移動機構、８１…トレイ、９０…筐体、９１…第１基台、９１ｂ…下段部、９１ｔ…上段部、９２…第２基台、９３…第３基台、９４…開口部、９５…上部カバー、９６…扉、９７…側面カバー、９８…ストッパー、９９…キャスター、１００，１００ｂ…射出成形システム、１１０，１１０ｄ…可塑化部、１１１，１１１ｄ…ローター、１１２，１１２ｄ…バレル、１１３，１１３ｄ…ヒーター、１１４，１１４ｄ…ノズル、１１５，１１５ｄ…スクリュー駆動部、１１６，１１６ｄ…連通孔、１１７…キャビティー、１２０…射出制御機構、１２１…射出シリンダー、１２２…プランジャー、１２３…プランジャー駆動部、１３０…型締装置、１３１…成形型駆動部、１３２…ボールネジ、２０１…端面、２０２…溝部、２０３…材料投入口、２０４…凸条部、２０５…中央部、２１０…案内溝、２１１…対向面、４０７…押出機構、４０８…エジェクターピン、４０９…支持板、４１０…支持棒、４１１…バネ、４１２…押出板、４１３…スラストベアリング、５００…三次元造形装置、５１０…テーブル、５２０…位置変更機構、５３０…制御部

Claims (8)

1. 射出成形装置であって、
   材料を貯留する材料貯留部と、駆動モーターと、前記駆動モーターの回転によって回転するローター、前記ローターに対向しノズルに連通する連通孔が形成されているバレル、及び、ヒーターを備え、前記材料貯留部から供給された前記材料を可塑化して流出させる可塑化部と、
   前記連通孔に接続され、且つ前記ローターと離れて配置された射出シリンダーと、プランジャーと、前記プランジャーを駆動するプランジャー駆動部とを備え、前記プランジャーは、前記射出シリンダーの内部を摺動し、前記連通孔から前記射出シリンダー内に取り込んだ可塑化した前記材料を、前記連通孔を介して前記ノズルに圧送する射出制御機構と、
   前記可塑化部から、可塑化した前記材料を成形型に向かって射出する前記ノズルと、前記駆動モーター及び前記プランジャー駆動部の廃熱を回収して、前記材料貯留部内の前記材料を乾燥させる材料乾燥部と、を備える、
   射出成形装置。
2. 請求項１に記載の射出成形装置であって、
   前記材料乾燥部は、
   前記駆動モーター及び前記プランジャー駆動部の、少なくとも一部が接し、前記材料貯留部内に通じる流路と、
   前記流路に空気を流して、前記駆動モーター及び前記プランジャー駆動部の廃熱で温まった前記空気を前記材料貯留部内に送り込む送風機構と、を有する、
   射出成形装置。
3. 請求項１に記載の射出成形装置であって、
   前記材料乾燥部は、
   前記駆動モーター及び前記プランジャー駆動部の、少なくとも一部が接し、前記材料貯留部まで延びる流路と、
   前記流路に空気を流して、前記駆動モーター及び前記プランジャー駆動部の廃熱で温まった前記空気を前記材料貯留部の外壁に当てる送風機構と、
   を有する、
   射出成形装置。
4. 請求項２又は３に記載の射出成形装置であって、
   前記成形型を開閉する成型型駆動部を有し、
   前記流路は、前記成型型駆動部の少なくとも一部に接する、
   射出成型装置。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の射出成形装置であって、
   前記流路は、更に、前記可塑化部に少なくとも一部が接する、
   射出成形装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の射出成形装置であって、
   前記ローターは、溝部が形成された端面を有し、
   前記バレルは、前記端面に対向する対向面を有し、前記対向面には前記ノズルに連通する連通孔が形成されており、前記可塑化部は、前記ローターの回転と前記ヒーターによる加熱とによって、前記材料貯留部から前記ローターと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化する、
   射出成形装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の射出成形装置と、
   前記成形型から成形品を取り出すロボットと、
   前記成形品を検査する検査装置と、
   前記成形品が載置されるトレイを、ユーザーが取り出し可能な取り出し位置まで移動させる移動機構と、
   を備える、
   射出成形システム。
8. 請求項７に記載の射出成形システムであって、
   前記成形型は、固定型と、前記固定型に対して移動する可動型と、
   前記固定型に対する前記可動型の移動によって前記可動型から前記固定型に向かって突き出すエジェクターピンと、を有し、
   前記ロボットは、前記エジェクターピンによって前記可動型から押し出された前記成形品を取り出す、
   射出成形システム。

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