(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形システム（２０）のための押出機ユニット（２２）であって、
スクリュー（３０）を含む筒（２８）と、
前記筒（２８）に連結されて連通し、ピストンチャンバ（４２）を画定する、ピストンハウジング（４０）と、
前記ピストンチャンバ（４２）内に摺動可能に配置されて収縮位置と伸長位置との間において可動可能なピストン（４８）であって、さらに前記スクリュー（３０）を回転自在に取り付けるように構成された、ピストン（４８）と、
前記ピストンハウジング（４０）に取り付けられ、前記スクリュー（３０）を回転するように作動可能である、モータアセンブリ（３６）と、
ハイブリッド射出アクチュエータ（３８）であって、
電気駆動式および油圧駆動式のうちの１つであり、前記ピストン（４８）が前記収縮位置と前記伸長位置との間において移動するように作動可能である、駆動ユニット（５０）と、
ガス導管（９６）を介して前記ピストンチャンバ（４２）に結合され、前記ピストン（４８）を前記伸長位置に向かって押し動かすためのブースト力を前記ピストン（４８）に供給するように作動可能である、ガス圧力ユニット（９３）と、
前記ガス圧力ユニット（９３）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に配置され、前記ガス圧力ユニット（９３）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に選択的な連通を設けるために、開位置と閉位置との間において可動可能である、ロックバルブ（９８）と、
を含む、ハイブリッド射出アクチュエータ（３８）と、
を備える、射出成形システム（２０）のための押出機ユニット（２２）。
【請求項２】
前記ガス圧力ユニット（９３）がガスを第１の圧力で貯蔵するように作動可能であり、前記ガス圧力ユニット（９３）が前記ピストンチャンバ（４２）と選択的に連通しており、開いた場合、前記ガス圧力ユニット（９３）が前記ブースト力を前記ピストン（４８）に加えるために前記第１の圧力で貯蔵された前記ガスを解放し、それによって前記ピストン（４８）を前記伸長位置に向かって押し動かすように作動可能である、請求項１に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項３】
前記ガス圧力ユニット（９３）が、
ガスを第１の圧力で貯蔵するように構成された少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）とを連結する、前記ガス導管（９６）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に選択的な連通を設けるために、前記開位置と前記閉位置との間において可動可能である、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）の前記ロックバルブ（９８）と、
を備える、請求項１に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項４】
前記ガス圧力ユニット（９３）が、
ガスを第１の圧力で貯蔵するように構成された少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）とを連結する、前記ガス導管（９６）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）の前記ロックバルブ（９８）であって、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に選択的な連通を設けるために、前記開位置と前記閉位置との間において可動可能である、前記ロックバルブ（９８）と、
を備え、
前記ピストン（４８）を前記ピストンチャンバ（４２）内において前記伸長位置から前記収縮位置に移動すると、前記ロックバルブ（９８）が前記開位置にある状態で前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）が前記第１の圧力まで再充填される、請求項１に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項５】
前記ガス圧力ユニット（９３）が、
ガスを第１の圧力で貯蔵するように構成された少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と、
前記ガスを第２の圧力で貯蔵するように構成された少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）であって、前記第２の圧力が前記第１の圧力よりも高い、少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）とを連結する、前記ガス導管（９６）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）の前記ロックバルブ（９８）であって、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に選択的な連通を設けるために、前記開位置と前記閉位置との間において可動可能である、前記ロックバルブ（９８）と、
前記少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）の再充填バルブであって、前記開位置と前記閉位置との間において可動可能である、再充填バルブと、
を備え、
前記ロックバルブ（９８）が前記閉位置にある間に前記再充填バルブを前記開位置に移動すると、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）内の前記ガスの現時点の圧力が前記第１の圧力に戻る、請求項１に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項６】
前記再充填バルブが前記開位置と前記閉位置との間にある位置に移動するように作動可能なアナログバルブ（１０４）である、請求項５に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項７】
前記ガス圧力ユニット（９３）が、窒素を、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）および前記少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）のうちの１つから、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）および前記少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）のうちのもう一方に移動するためのポンプ（１０６）をさらに備える、請求項５に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項８】
前記ガス圧力ユニット（９３）内に貯蔵された前記ガスが窒素ガスである、請求項２に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項９】
前記ピストンハウジング（４０）内に配置された圧力変換器（１００）をさらに備え、前記圧力変換器（１００）が前記再充填バルブを前記ピストンチャンバ（４２）内の圧力読取り値に基づいて制御するように作動可能である、請求項５に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項１０】
前記射出成形システム（２０）の動作を中断することなく前記少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）は補充されるか、交換されるかのうちの１つとすることができる、請求項５に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項１１】
前記駆動ユニット（５０）が、
前記ピストンハウジング（４０）内において回転自在に取り付けられ、少なくとも電気駆動式および油圧駆動式のうちの１つとなるように作動可能である、少なくとも１つのピニオン（５４）と、
前記ピストン（４８）によって画定され、前記少なくとも１つのピニオン（５４）と相互に噛合している、少なくとも１つのラック部（５２）と、
を含み、
前記少なくとも１つのピニオン（５４）を駆動すると、前記ピストン（４８）が前記伸長位置および前記収縮位置のうちの１つに向かって移動する、請求項１に記載の押出機ユニット（２２）。
【請求項１２】
前記駆動ユニット（５０）が、
前記ピストンハウジング（４０）内に取り付けられ、電気駆動式および油圧駆動式のうちの１つとなるように作動可能である、少なくとも１つのボールねじ（３０）アセンブリと、
前記ピストン（４８）に取り付けられ、前記少なくとも１つのボールねじ（３０）アセンブリと相互に噛合する、少なくとも１つのねじ付き軸（１２８）と、
を含み、
前記少なくとも１つのボールねじ（３０）アセンブリを駆動すると、前記ピストン（４８）が前記伸長位置および前記収縮位置のうちの１つに向かって移動する、請求項１に記載の押出機ユニット（２２Ｄ）。
【請求項１３】
前記モータアセンブリ（３６）が、
前記ピストンハウジング（４０）に取り付けられたモータ（１２２）と、
前記モータ（１２２）と作用的に連結されたギアボックス（８６）と、
前記ギアボックス（８６）に作用的に連結され、前記ピストンハウジング（４０）を貫通し、前記ピストン（４８）によって画定されるロッドチャンバ（５８）内に延びる、駆動軸（８８）と、
前記ピストン（４８）内に回転自在に取り付けられ、前記スクリュー（３０）を固定的に取り付けるように構成された、スクリューアダプタ（６４）と、
を含み、
前記スクリューアダプタ（６４）が、さらに、前記駆動軸（８８）内に摺動可能に配置され、かつ前記駆動軸（８８）によって回転可能な、請求項１に記載の押出機ユニット（２２Ｃ）。
【請求項１４】
前記モータアセンブリ（３６）が、
前記ピストンハウジング（４０）に取り付けられたモータ（１２２）と、
前記モータ（１２２）と作用的に連結されたギアボックス（８６）と、
前記ギアボックス（８６）に作用的に連結され、前記ピストンハウジング（４０）を貫通し、前記ピストン（４８）によって画定されるロッドチャンバ（５８）内に延びる、駆動軸（８８）と、
前記ピストン（４８）内に回転自在に取り付けられ、前記スクリュー（３０）を固定的に取り付けるように構成され、さらに、前記駆動軸（８８）内に摺動可能に配置され、かつ前記駆動軸（８８）によって回転可能である、スクリューアダプタ（６４）と、
を含み、
前記駆動軸（８８）および前記スクリューアダプタ（６４）のうちの１つが少なくとも１つのスプライン溝（９２）を画定し、前記駆動軸（８８）および前記スクリューアダプタ（６４）のうちのもう一方が少なくとも１つのスプラインを画定し、前記少なくとも１つのスプライン溝（９２）と前記少なくとも１つのスプラインとが互いに噛合し、前記駆動軸（８８）の回転が前記スクリューアダプタ（６４）を回転させる、請求項１に記載の押出機ユニット（２２Ｃ）。
【請求項１５】
前記モータアセンブリ（３６）が、
前記ピストン（４８）に取り付けられたモータ（１２２）と、
前記ピストン（４８）内に回転自在に取り付けられ、かつ前記スクリュー（３０）を固定的に取り付けるように構成された、スクリューアダプタ（６４）と、
前記モータ（１２２）と前記スクリューアダプタ（６４）とに作用的に連結され、前記モータ（１２２）に係合すると、前記スクリューアダプタ（６４）を回転させる、駆動ベルト（１１２）と、
を含む、請求項１に記載の押出機ユニット（２２Ｃ）。
【請求項１６】
ピストンハウジング（４０）によって画定されたピストンチャンバ（４２）内に可動的に配置されたピストン（４８）に回転自在に取り付けられたスクリュー（３０）を有する射出成形システム（２０）の押出機ユニット（２２）を操作するための方法であって、
前記ピストン（４８）を伸長位置に並進させるために前記ピストンチャンバ（４２）内にある前記ピストン（４８）を、駆動ユニット（５０）を締結することによって作動させるステップと、
第１の圧力で貯蔵されたガスを外部ガス圧力源から放出することによって前記スクリュー（３０）を前記伸長位置に並進させる間、ブースト力を前記ピストン（４８）に供給するために、ロックバルブ（９８）を開くことによって前記外部ガス圧力源を前記ピストンチャンバ（４２）に選択的に連結するステップと、
前記駆動ユニット（５０）を使用して前記スクリュー（３０）を元の収縮位置に収縮するステップと、
を含み、
前記スクリュー（３０）を元の前記ピストンチャンバ（４２）内における前記収縮位置に縮退するステップによって、前記外部ガス圧力源を元の前記第１の圧力まで再充填する、方法。
【請求項１７】
射出成形システム（２０）の押出機ユニット（２２）のためのハイブリッド射出アクチュエータ（３８）であって、
前記押出機ユニット（２２）のピストンチャンバ（４２）内に摺動可能に配置され、かつ収縮位置と伸長位置との間において可動可能なピストン（４８）であって、さらにスクリュー（３０）を回転自在に取り付けるように構成された、ピストン（４８）と、
前記ピストン（４８）が前記収縮位置と前記伸長位置との間において移動するように作動可能である、駆動ユニット（５０）と、
ブースト力を前記ピストン（４８）に供給し、それによって前記ピストン（４８）を前記伸長位置に向かって押し動かすように作動可能である、ガス圧力ユニット（９３）と、
前記ガス圧力ユニット（９３）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に配置され、前記ガス圧力ユニット（９３）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に選択的な連通を設けるために、開位置と閉位置との間において可動可能である、ロックバルブ（９８）と、
を備える、ハイブリッド射出アクチュエータ（３８）。
【請求項１８】
前記ガス圧力ユニット（９３）がガスを第１の圧力で貯蔵するように作動可能であり、前記ガス圧力ユニット（９３）が前記ピストンチャンバ（４２）と選択的に連通し、開いた場合、前記ブースト力を前記ピストン（４８）に加えるために前記ガス圧力ユニット（９３）が前記第１の圧力で貯蔵された前記ガスを解放するように作動可能であり、それによって前記ピストン（４８）を前記伸長位置に向かって押し動かす、請求項１７に記載のハイブリッド射出アクチュエータ（３８）。
【請求項１９】
前記ガス圧力ユニット（９３）が、
ガスを第１の圧力で貯蔵するように構成された少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と、
前記ガスを第２の圧力で貯蔵するように構成された少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）であって、前記第２の圧力が前記第１の圧力よりも高い、少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）とを連結するガス導管（９６）と、
前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）の前記ロックバルブ（９８）であって、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）と前記ピストンチャンバ（４２）との間に選択的な連通を設けるために、前記開位置と前記閉位置との間において可動可能である、ロックバルブ（９８）と、
前記少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）の再充填バルブであって、開位置と前記閉位置との間において可動可能である、再充填バルブと、
を備え、
前記ロックバルブ（９８）が前記閉位置にある間に前記再充填バルブを前記開位置に移動すると、前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）内の前記ガスの現時点の圧力が前記第１の圧力に戻る、請求項１７に記載のハイブリッド射出アクチュエータ（３８）。
【請求項２０】
前記ガス圧力ユニット（９３）が、窒素を前記少なくとも１つの加圧ボトル（９４）から前記少なくとも１つの再充填ボトル（１０２）まで移動させるためのポンプ（１０６）をさらに含む、請求項１９に記載のハイブリッド射出アクチュエータ（３８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成形システムに関する。特に本発明は射出成形システムのためのハイブリッド射出アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の射出成形システムのいくつかの例は、（ｉ）ＨｙＰＥＴ（商標）Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、（ｉｉ）Ｑｕａｄｌｏｃ（商標）Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、（ｉｉｉ）Ｈｙｌｅｃｔｒｉｃ（商標）Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、および（ｉｖ）ＨｙＭｅｔ（商標）Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍであり、これら全てはＢｏｌｔｏｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ，ＣａｎａｄａのＨｕｓｋｙ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｌｔｄ．によって製造されている。これら射出成形システムは当業者に公知の構成要素を含み、これら公知の構成要素については本明細書で説明されない。これら公知の構成要素は例として以下の参考文献に説明されている。（ｉ）Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｂｙ  Ｏｓｓｗａｌｄ／Ｔｕｒｎｇ／Ｇｒａｍａｎｎ  ＩＳＢＮ：３−４４６−２１６６９−２；ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ：Ｈａｎｓｅｒ、および（ｉｉ）Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｂｙ  Ｒｏｓａｔｏ  ａｎｄ  Ｒｏｓａｔｏ  ＩＳＢＮ：０−４１２−９９３８１−３；ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ：Ｃｈａｐｍａｎ  ＆  Ｈｉｌｌ。一般に射出成形システムは往復動スクリューまたはプランジャを作動させるための射出アクチュエータを含む。
【０００３】
ＣＨＲＯＭＹらによる米国特許出願公開第２００３／０１８５９３２Ａ１号明細書（２００３年１０月０２日公開）は、射出スクリュー（４）の回転運動および軸方向運動それぞれのために設けられる軸線（Ａ１、Ａ２）を含むプラスチック射出成形機械のための射出スクリュードライブについて教示している。同発明によれば、射出スクリュードライブは、軸方向運動を発生させるための少なくとも１つのダブルラックレールのオーバードライブを有する。射出ウォーム駆動部は少なくとも２つの駆動モータ（１８、４４）および出力軸を有する歯車の組合せとして構成される。歯車の組合せは、コアとして、歯車ケーシング（４２）を備えた歯車ブロックを有する。この歯車ブロックには、射出スクリュー（４）の回転運動と軸方向運動を発生させる少なくとも２つの減速歯車が連結されている。これにより、これが射出集合体に関する限り、機械全体に、短く、コンパクトな構造を設けることが可能となる。第２の実施形態によれば、両駆動部は別々のハウジングを有する。公知の手法においては、射出ユニット全体は移動することができるようにガイドレール（３２）を介して機台（３３）上に載置される。
【０００４】
Ｉｃｋｉｎｇｅｒによる米国特許第７，００４，７４２号明細書（２００６年２月２８日発行）は、ガス容積部を含む密閉内部空間を画定するハウジングを含む射出成形機械のリニア駆動機構について教示している。このハウジングは、内部において互いに伸縮運動するように構成された２つのハウジング部を有する。スピンドル駆動機構がハウジング内に収容されており、電動モータによって作動される。スピンドル駆動機構は、ハウジング部の１つに軸方向にしっかりと固定されたスピンドル軸と、スピンドル軸上に配置されるとともに、もう一方のハウジング部に軸方向にしっかりと固定されたスピンドルナットとを含む。エネルギアキュムレータがスピンドル駆動機構に作用する。このエネルギアキュムレータは、多量のエネルギ消費を要する第１の操作サイクルにおいて放出するように構成され、第１の操作サイクルとは異なり、少量のエネルギを要する第２の操作サイクルにおいて再充填するように構成されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、
スクリューを含む筒と、
筒に連結されて連通し、ピストンチャンバを画定する、ピストンハウジングと、
ピストンチャンバ内に摺動可能に配置されて収縮位置と伸長位置との間において可動可能なピストンであって、ピストンロッドがさらにスクリューを回転自在に取り付けるように構成されている、ピストンと、
ピストンハウジングに取り付けられ、スクリューを回転するように作動可能である、モータアセンブリと、
ハイブリッド射出アクチュエータであって、
ピストンロッドを収縮位置と伸長位置との間において移動するように作動可能である駆動ユニットと、
ガス導管を介して電気式／油圧式駆動ユニットに結合され、ピストンロッドを伸長位置に向かって押し動かすためのブースト力をピストンロッドに供給するように作動可能である、ガス圧力ユニットと、
ガス圧力ユニットとピストンチャンバの間にあり、ガス圧力ユニットとピストンロッドとの間に選択的な連通を設けるために、開位置と閉位置との間において可動可能である、ロックバルブと、
を含む、ハイブリッド射出アクチュエータと、
を備える、射出成形システムのための押出機ユニットが提供される。
【０００６】
第２の態様によれば、ハウジングによって画定されたピストンチャンバ内に可動的に配置されている伸長可能なピストンに回転自在に取り付けられたスクリューを有する射出成形システムの押出機ユニットを操作するための方法が提供される。この方法は、
ピストンロッドを並進させるための電気式／油圧式駆動ユニットを伸長位置に係合することによってピストンチャンバ内にあるピストンロッドを作動するステップと、
第１の圧力で貯蔵されたガスを外部ガス圧力源から放出することによってスクリューが並進している間、ガス圧力源をピストンチャンバに選択的に連結してブースト力をピストンロッドに供給するステップと、
電気式／油圧式駆動ユニットを使用してスクリューを元の収縮位置に収縮させるステップと、
を含み、
スクリューをピストンチャンバ内における元の収縮位置に収縮させるステップによって、外部ガス圧力源を元の第１の圧力まで再充填する。
【０００７】
第３の態様によれば、
押出機ユニット上のピストンチャンバ内に摺動可能に配置され、かつ収縮位置と伸長位置との間において可動可能であり、さらに、スクリューを回転自在に取り付けるように構成されたピストンロッドと、
ピストンロッドを収縮位置と伸長位置との間において移動するように作動可能である駆動ユニットと、
ブースト力をピストンロッドに供給するように作動可能であり、それによってピストンロッドを伸長位置に向かって押し動かすガス圧力ユニットと、
を含む、射出成形システムの押出機ユニットのためのハイブリッド射出アクチュエータが提供される。
ここで添付の図面を参照して実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】射出成形システムの簡略側面図である。
【図２ａ】図１の射出成形システムのための押出機ユニットの一実施形態を伸長位置において示す上部断面図である。
【図２ｂ】図１の射出成形システムのための押出機ユニットの一実施形態を伸長位置において示す側部断面図である。
【図３ａ】図２の押出機ユニットを収縮位置において示す上部断面図である。
【図３ｂ】図２の押出機ユニットを収縮位置において示す側部断面図である。
【図４】図２および図３の押出機ユニットの射出サイクルの方法のフローチャートである。
【図５】図１の射出成形システムの押出機ユニットの別の実施形態の上部断面図である。
【図６】図１の射出成形システムの押出機ユニットの別の実施形態の上部断面図である。
【図７】図１の射出成形システムの押出機ユニットの別の実施形態の上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで図１を参照すると、射出成形機械の実施形態が概して２０で示される。射出成形システム２０は押出機ユニット２２と型締めユニット２４とを含む。押出機ユニット２２と型締めユニット２４は協働して成形物品（図示せず）を製造するように作動可能である。型締めユニット２４は金型アセンブリ３２を含み、この金型アセンブリ３２はプラテン３４と金型行程アクチュエータ（図示せず）及び型締めアクチュエータ（同様に図示せず）に取り付けられている。
【００１０】
押出機ユニット２２は筒２８に取り付けられたホッパ２６を含む。スクリュー３０は筒２８内に回転自在かつ並進可能に配置され、筒２８内の樹脂を可塑化して押し出すように作動可能である。ホッパ２６は成形可能な材料のペレットを押出機ユニット２２に送るように押出機ユニット２２の供給スロート部に結合される。押出機ユニット２２は、（ｉ）ペレットを射出可能な成形材料に加工するように、および（ｉｉ）射出可能な材料を型締めユニット２４に射出するように構成される。ＨＭＩ（図示せず）が制御装置に結合され、射出成形システム２０の監視および制御作業において操作者を支援するために使用される。現在説明している実施形態においては、スクリュー３０はモータアセンブリ３６によって回転し、ハイブリッド射出アクチュエータ３８（以下により詳細に記載される）によって並進する。ハイブリッド射出アクチュエータ３８は電気駆動とガス駆動の両方によりスクリュー３０を並進させる。代替的に、押出機ユニット２２は、非並進スクリューと、ハイブリッド射出アクチュエータ３８によって並進するシューティングポットとを有する二段階射出ユニットとすることもできる。
【００１１】
ここで図２ａ乃至２ｂおよび図３ａ乃至３ｂを参照すると、押出機ユニット２２のハイブリッド射出アクチュエータ３８とモータアセンブリ３６がより詳細に示される。以下により詳細に説明するように、ハイブリッド射出アクチュエータは、スクリュー３０を収縮位置（図３ａおよび図３ｂ）と伸長位置（図２ａおよび図２ｂ）との間において移動するように作動可能である。
【００１２】
ハイブリッド射出アクチュエータ３８はピストンチャンバ４２を画定するピストンハウジング４０を含む。ピストンハウジング４０は単一部品として一体的に形成するか、現在説明している実施形態に示すように、別々に形成され、その後互いに組み立てられる複数の部分を含むことができる。ピストンチャンバ４２は、第１の端部４４（すなわち筒２８に向かって開口する）および第２の端部４６（すなわちモータアセンブリ３６に向かって開口する）において開口する。第１の端部４４は筒２８（図１）に連通しており、第２の端部４６はモータアセンブリ３６に連通している。
【００１３】
ピストン４８がピストンチャンバ４２内に並進可能に配置されている。ピストン４８は、伸長位置（図２ａおよび図２ｂ）と収縮位置（図３ａおよび図３ｂ）との間を駆動ユニット５０によって並進するように作動可能である。現在説明している実施形態においては、駆動ユニット５０は、ピストン４８を伸長位置と収縮位置との間において移動させるためのラックとピニオンを含む。具体的には、ピストン４８は、ピストンハウジング４０（図２ａおよび図３ａ）内にある少なくとも１つのピニオン５４と噛合するように構成された少なくとも１つのラック部５２を画定する。現在説明している実施形態においては、ピストン４８は、それぞれがピストン４８の対向側に配置される一対のラック部５２と一対のピニオン５４を含む。ピニオン５４は、ピストンハウジング４０内に形成されたピニオン用くぼみ（ｐｉｎｉｏｎ  ｎｉｃｈｅｓ）５６内に回転自在に取り付けられている。現在説明している実施形態においてピニオン５４は電気駆動式であり、係合するとピストン４８をその収縮位置と伸長位置との間において駆動することができる。代替的に、ピニオン５４を油圧駆動式とすることもできる。ピストン４８の移動範囲は、第２の端部４６（図３ａおよび図３ｂに最も良く見える）近傍の側壁５９のような、ピストンハウジング４０内に形成される側壁に対するピストン４８の端部の当接によって定められる。
【００１４】
ピストン４８は中空であり、その内部にロッドチャンバ５８を画定する。ロッドチャンバ５８は第１の端部６０（すなわち筒２８に向かって開口する）と第２の端部６２（すなわちモータアセンブリ３６に向かって開口する）とにおいて開口する。ロッドチャンバ５８は、第１の端部６０近傍のヘッド領域６５と、第２の端部６２近傍の軸領域６６とを含む。ヘッド領域６５は軸領域６６に連通する。示される実施形態においては、軸領域６６はヘッド領域６５よりも直径が小さい。
【００１５】
軸受７５上のロッドチャンバ５８内にスクリューアダプタ６４が同心軸上に配置されている。スクリューアダプタ６４はスクリュー３０の端部を受容するように構成されている。スクリューアダプタ６４は、ヘッド領域６５内に配置されたヘッド部７２と、軸領域６６内に配置された軸部７８とを含む。ヘッド部７２は、ヘッド領域６５内において自由に回転することができるような大きさにされるが、ピストン４８の形状によって、ピストン４８に対して並進することは防止される。ヘッド部７２はスクリュー３０の端部を取り付けるように構成されたスクリュー取付穴７６を含み、スクリュー３０とスクリューアダプタ６４とが互いに運動学的に結合される。ヘッド領域６５には、オイルまたは他のそのような潤滑剤（いずれも図示しない）が部分的に充填され、スクリューアダプタ６４が回転している間の摩擦を低減する。潤滑剤の漏れを防ぐためにシール部（図示せず）が側壁６８内に配置されている。
【００１６】
上述したピストン４８とスクリューアダプタ６４の構成によって、非回転ピストン４８内におけるスクリューアダプタ６４／スクリュー３０の自由回転が可能となる。この構成によって、さらに、ピストンチャンバ４２内のその伸長位置（図２ａおよび図２ｂ）と収縮位置（図３ａおよび図３ｂ）との間におけるピストン４８の自由並進が可能となり、それによってスクリューアダプタ６４とスクリュー３０の両方が並進する。ピストン４８の伸長位置と収縮位置は射出サイクルの射出段階と回収段階時（以下により詳細に記載される）のスクリュー３０の位置にそれぞれ対応し、通常、ロッドハウジング４２によって画定されるハードストップによって画定される。
【００１７】
以下により詳細に記載されるように、スクリューアダプタ６４はモータアセンブリ３６によって回転自在に駆動するように構成されている。モータアセンブリ３６（以下により詳細に記載される）からトルクを受けるための少なくとも１つのスプライン溝（図示せず）が軸部７８の周縁のまわりに半径方向に間隔をおいて配置されている。現在説明している実施形態においては、少なくとも１つのスプライン溝が軸部７８の周縁に沿って半径方向に間隔をおいて配置された複数のスプライン溝（同様に図示せず）を含む。
【００１８】
モータアセンブリ３６はピストンハウジング４０に取り付けられ、かつ動力伝達アセンブリ８４によりスクリューアダプタ６４を回転するように作動可能な電動モータ８２を含む。代替的に、スクリューアダプタ６４を回転するために油圧モータを使用することもできる。現在説明している実施形態においては、動力伝達アセンブリ８４は、モータアセンブリ３６に通電すると駆動軸８８が回転するように、電動モータ８２の出力軸８６を駆動軸８８に結合するギアボックスである。駆動軸８８は、ギアボックス８６から、ピストンハウジング４０の第２の端部４６を通り、ピストンチャンバ４２内に延びる。軸受８９が第２の端部４６近傍のピストンハウジング４０に取り付けられ、駆動軸８８の回転を支持する。
【００１９】
駆動軸８８は中空であり、その内部に駆動軸８８の遠位端において開口する（すなわち筒２８に向かって開口する）軸室９０を画定する。軸室９０はスクリューアダプタ６４の軸部７８を受容するように構成され、さらに、内側に延在し、少なくとも１つのスプライン溝と噛合するように構成された少なくとも１つのスプライン９２を含む。現在説明している実施形態においては、少なくとも１つのスプライン９２は、複数のスプライン９２（各スプライン溝に対して１つのスプライン９２）を含む。スプライン溝とスプライン９２の結合によって、駆動軸８８からスクリューアダプタ６４に（およびしたがって、結合されたスクリュー３０に）トルクを伝達することができる。回転力を提供するためにスプライン９２がスプライン溝と確動に接触したままにするため、各スプライン溝８０は、概して、ピストン４８の伸長位置と収縮位置との間における最大移動距離と少なくとも同じ長さである。現在説明している実施形態では、スプライン溝をスクリューアダプタ６４の軸部７８に、およびスプライン９２を軸室９０に沿って配置して示すが、当業者にはこの配置を逆にすることもできることを理解されよう。
【００２０】
ピストン４８は（ラック部５２とピニオン５４を介して）電気駆動または油圧駆動によって並進するように構成されているが、さらに、ガス作動式ピストンとして動作するように作動可能である。ピストンチャンバ４２のシリンダ側は外部ガス圧力源と選択的に連通している。示される実施形態においては、押出機ユニット２２の外部ガス圧力源はガス圧力ユニット９３である。ガス圧力ユニット９３は、ガス導管９６を介してピストンチャンバ４２のシリンダ側に連通している少なくとも１つの加圧ボトル９４を含む。加圧ボトル９４は、窒素ガスまたは他の適切な加圧ガス源のような、ピストンチャンバ４２の既定圧力よりも高い第１の圧力（例えば１３０バール）に圧縮されるガス源を提供する。現在説明している実施形態においては、窒素ガスが例として設けられる。加圧ボトル９４とロッドチャンバ５８間のガス導管９６に、この２つの間に選択的な連通を設けるためのロックバルブ９８が設けられる。ロックバルブ９８が開位置に動くと、加圧ボトル９４の第１の圧力が排出され、窒素ガスがピストンチャンバ４２内に入り、ブースト力をピストン４８に加え、ピストン４８をその伸長位置に向かって押し動かす。通常操作時、ロックバルブ９８は開位置に維持される。ピストン４８がピニオン５４によって元の収縮位置に収縮すると、ロッドチャンバ５８内の容積の変化によって窒素ガスが再び加圧ボトル９４に排出され、加圧ボトル９４を再び第１の圧力まで再充填する。現在説明している実施形態においては、ロッドチャンバ５８内の現時点のガスの圧力を測定するために、圧力変換器１００がピストンハウジング４０内に配置される。当業者には、圧力変換器１００の位置は特に限定されず、圧力変換器１００をガス導管９６中などの別の場所に配置することができることが理解されよう。
【００２１】
同様に、少なくとも１つの再充填ボトル１０２がガス導管９６に選択的に連結されている。再充填ボトル１０２は再充填圧力源を提供するとともに、現在説明している実施形態においては、第２の圧力で貯蔵されたもう１つの窒素充填ボトルである。第２の圧力は第１の圧力よりも高い（例えば、２２０バール）。アナログバルブ１０４などの再充填バルブは再充填ボトル１０２とピストンチャンバ４２との間にあるガス導管９６に沿って設けられ、開位置と閉位置との間において移動するように作動可能である。アナログバルブ１０４は圧力変換器１００がピストンチャンバ４２内において所望の圧力よりも低い圧力を検出すると開く。ピストン４８が一定の圧力ブーストを受けるように、アナログバルブ１０４を比例量だけ開位置に向かって移動することによって、再充填ボトル１０２は、窒素ガスがピストンチャンバ４２またはガス導管９６から漏れたことによるいかなる圧力損失も補償するように作動可能である。アナログバルブ１０４が閉位置にある場合、再充填ボトル１０２は押出機ユニット２２の周期的な射出動作を中断することなく交換および／または補充することができる。
【００２２】
ここで図４を参照して、工程１５０から開始される射出サイクルを通じて押出機ユニット２２を操作するための方法を示す。工程１５０では、押出機ユニット２２はその「射出」段階にあり、筒２８内に貯蔵された溶融材料を型締めユニット２４（図１）によって閉じた状態にされている金型アセンブリ３２内に射出する。ピニオン５４がピストン４８をその伸長位置に向かって並進させ（図２ａおよび図２ｂ）、これがスクリュー３０を前方に押し、筒２８内に貯蔵された溶融材料を押し出す。ロックバルブ９８は開位置にある。
【００２３】
工程１６０では、押出機ユニット２２は、スクリュー３０がほぼその伸長位置（図２ａおよび図２ｂ）に保持されるその「保持」段階にある。ピニオン５４とピストンチャンバ４２内の窒素ガスによって供給されるブースト力がピストン４８を伸長位置に向かって実質的に保持するように動作する。
【００２４】
工程１７０では、押出機ユニット２２はその「回収」段階にある。筒２８内のスクリュー３０の先端における融解圧力によってピストン４８がその収縮位置に向かって後方に並進する（図３ａおよび図３ｂ）。ピストンチャンバ４２内においてピストン４８が後方に並進すると加圧ボトル９４内の窒素を再圧縮し、第１の圧力バルブに戻す。
【００２５】
工程１８０では、押出機ユニット２２はその「再充填」段階にある。圧力変換器１００がピストンチャンバ４２内の圧力を測定する。ピストンチャンバ４２内の圧力の測定値が予定値よりも低くなければ、アナログバルブ１０４は開かず、方法は次の射出サイクルのために単に工程１５０に戻る。しかしながら、ピストンチャンバ４２内の圧力の測定値が予定値よりも低ければ（その時点において加圧ボトル９４は第１の圧力値未満で貯蔵していることを示す）、押出機ユニット２２はアナログバルブ１０４を少なくとも部分的に開位置に移動させる。そのため、加圧ボトル９４は再びその第１の圧力値まで再充填される。加圧ボトル９４が再充填されると、アナログバルブ１０４が閉位置に戻り、方法は次の射出サイクルのために工程１５０に戻る。
【００２６】
工程１８０は工程１７０で説明した回収段階の後に行われるものとして示されるが、当業者であればピストンチャンバ４２内の圧力の測定は方法の他の工程と同時に実施することができることを理解されよう。さらに、再充填ボトル１０２による加圧ボトル９４の再充填も方法の他の工程と同時に実施することができる。
【００２７】
上述の実施形態においては、押出機ユニット２２は「連続的な」回収用に構成されている。すなわち、スクリュー３０は連続して回転し、射出サイクルの射出段階および保圧段階のほとんどまたは全体にわたり筒２８内の融解物を可塑化する。当業者であれば、射出サイクルの射出段階および保圧段階中にスクリュー３０の回転および筒２８内の融解物の可塑化が停止した場合、工程１５０乃至１８０において説明した方法を、「不連続な」回収用に構成した押出機ユニットにも適用することができることを理解されよう。
【００２８】
ここで図５を参照すると、押出機ユニットの別の実施形態が全体として２２Ｂで示される。押出機ユニット２２Ｂは押出機ユニット２２に類似するが、ガス圧力ユニット９３Ｂと結合されている。ガス圧力ユニット９３Ｂは、加圧ボトル９４Ｂと再充填ボトル１０２Ｂとに連通する導管９６Ｂを含む。加圧ボトル９４Ｂと再充填ボトル１０２Ｂのそれぞれは、ロックバルブ９８Ｂとアナログバルブ１０４Ｂそれぞれの開閉によりピストンチャンバ４２と選択的に連通している。ガス導管９６Ｂはさらにポンプ１０６を含む。ポンプ１０６は２ポートポンプであり、第１のポートは加圧ボトル９４Ｂに連通し、第２のポートは再充填ボトル１０２Ｂに連通している。回収段階時、ポンプ１０６は典型的にピストンチャンバ４２内のシステム圧力をより急速に低下させることに従事し、ピニオン５４がより容易におよび／または急速に動作することを可能にする。ガス圧力ユニット９３Ｂは補助ロックバルブ１０５をさらに含む。現在説明している実施形態においては、補助ロックバルブ１０５がガス加圧ボトル９４Ｂとポンプ１０６との間にある。代替的に、補助ロックバルブは、ポンプ１０６に、ポンプ１０６と再充填ボトル１０２Ｂとの間に、または加圧ボトル９４Ｂまたは再充填ボトル１０２Ｂのいずれかに配置することもできる（図示せず）。
【００２９】
押出機ユニット２２Ｂおよびガス圧力ユニット９３Ｂの通常操作時、補助ロックバルブ１０５は閉じたままである。ポンプ１０６は加圧ボトル９４Ｂの圧力設定値の低下か、加圧ボトル９４Ｂの保守作業の実施に従事することもできる。使用済みの加圧ボトル９４Ｂを取り外す前に補助ロックバルブ１０５が開かれ、ポンプ１０６はこのボトルを、窒素が貯蔵された、補助ロックバルブ１０５の閉鎖によってロックされている再充填ボトル１０２Ｂとともに実質的に空にするように操作される。保守作業の完了後、補助ロックバルブ１０５は再度閉じられる。
【００３０】
ここで図６を参照すると、押出機ユニットの別の実施形態が概して２２Ｃで示される。押出機ユニット２２Ｃは、スクリュー３０Ｃの近位端近傍のピストン４８Ｃのロッド端部に取り付けられたモータ支持プレート１０８を含む。モータアセンブリ３６Ｃがモータ支持プレート１０８に取り付けられ、現在説明している実施形態においては、スクリュー３０Ｃの長手方向の軸線に平行するように整列する。モータアセンブリ３６Ｃは、動力伝達アセンブリ８４Ｃを介してスクリュー３０Ｃを回転するように構成された電動モータ８２Ｃを含む。示されるように、動力伝達アセンブリ８４Ｃはプーリ１１０と駆動ベルト１１２を含む。駆動ベルト１１２はスクリューアダプタ６４Ｃに作用的に結合される。モータアセンブリ３６Ｃはピストン４８Ｃの動きによって並進する。スクリューアダプタ６４Ｃはピストン４８Ｃ上の空洞領域６５Ｃ内の軸受１２６を介して回転自在に取り付けられている。スクリューアダプタ６４Ｃは突出した軸部を含まない。空洞領域６５Ｃはピストンチャンバ４２Ｃに連通しないようにピストン４８Ｃによって画定される。ガス圧力ユニット９３Ｃはピストンチャンバ４２Ｃに直接作用する。ガス圧力ユニット９３Ｂについては上方に全般的に説明したため、これ以上詳細に説明しない。
【００３１】
ここで図７を参照すると、押出機ユニットの別の実施形態が全体として２２Ｄで示される。押出機ユニット２２Ｄは、ピストンハウジング４０Ｄと、その中に並進可能に取り付けられたピストン４８Ｄとを含む。スクリュー３０Ｄはピストン４８Ｄに回転自在に取り付けられている。圧力シールがピストンハウジング４０Ｄ内に設けられている。スクリュー３０Ｄの回転は特に限定されず、モータアセンブリ３６Ｃ（図６）に類似するサイドボードモータアセンブリ（ｓｉｄｅ−ｂｏａｒｄ  ｍｏｔｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）（図示せず）またはモータアセンブリ３６の駆動軸８８に類似する（図２ａおよび２ｂ乃至３ａおよび３ｂ）インライン式の駆動軸（図示せず）による回転を含むことができる。この両方については上述した。ピストン４８Ｄはピストンハウジング４０Ｄの内部をロッド側１１６とシリンダ側１１８とにさらに分割する。シリンダ側１１８は、示した例においては１つ以上の加圧ボトル９４Ｄである圧力ユニット９３Ｄにガス導管９６Ｄを介して連結される。ロックバルブ９８Ｄは加圧ボトル９４Ｄとシリンダ側１１８との間に選択的な連通を設けるために、開位置と閉位置との間において可動可能である。排出されると、ガス圧力ユニット９３Ｄはシリンダ側１１８に圧力を加え、ブースト力を供給する。
【００３２】
スクリュー３０Ｄを並進させるための主な原動力としてピニオンを使用する代わりに、押出機ユニット２２Ｄは少なくとも１つのボールねじアセンブリを含み、現在説明している実施形態においては、一対のボールねじアセンブリ１２０を含む。各ボールねじアセンブリ１２０は、モータ１２２と、ピストンハウジング４０Ｄ内に回転自在に取り付けられたボールナット１２４とを含む。各押出機ユニット２２Ｄは、さらに、ボールナット１２４の１つを貫通し、ピストン４８Ｄに取り付けられた少なくとも１つのねじ付き軸１２８（各ボールねじアセンブリ１２０に対して１つ）を含む。ボールねじアセンブリ１２０を作動することによって、ピストン４８Ｄが、取り付けられたスクリュー３０Ｄをその伸長位置と収縮位置との間において並進させる。
【００３３】
本発明は開示した実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。それとは反対に、本発明は、様々な変更ならびに添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる均等の配置に及ぶことが意図される。以下の特許請求の範囲の範囲は、このような変更ならびに均等の構造および機能の全てを包含するために最も広い解釈が与えられるべきである。
【図１】
0005592556.tif 000002
【図２ａ】
0005592556.tif 000003
【図２ｂ】
0005592556.tif 000004
【図３ａ】
0005592556.tif 000005
【図３ｂ】
0005592556.tif 000006
【図４】
0005592556.tif 000007
【図５】
0005592556.tif 000008
【図６】
0005592556.tif 000009
【図７】
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