(57)【要約】【課題】切替え弁から射出装置の外部に排出された樹脂が弁箱の外周面等に固着した状態で成長することを解消できる射出装置を提供する。【解決手段】射出装置６００は、可塑化シリンダ５５１を有する可塑化装置５５０と、射出シリンダ５１１を有する押出装置５１０と、ノズル５９０とを備え、可塑化シリンダ５５１と射出シリンダ５１１とノズル５９０との間の成形材料の流れ方向の切替えを行う切替え弁５７０をさらに備え、切替え弁５７０は、中空５７２を有する弁箱５７１と、中空５７２において回転自在又はスライド自在に配設される弁体５７７とから形成され、弁箱５７１には、中空５７２と、中空５７２に連通する樹脂排出流路５７４と、樹脂排出流路５７４が弁箱５７１の外周面に臨む樹脂出口５７５が形成され、少なくとも樹脂出口５７５に対応する位置において、樹脂出口５７５から排出された樹脂を除去する樹脂除去部６１０を有している。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑化シリンダを有する可塑化装置と、
射出シリンダを有する押出装置と、
ノズルと、を備えた射出装置において、
前記射出装置は、前記可塑化シリンダと前記射出シリンダと前記ノズルとの間の成形材料の流れ方向の切替えを行う切替え弁をさらに備え、
前記切替え弁は、中空を有する弁箱と、該中空において回転自在又はスライド自在に配設される弁体とから形成され、
前記弁箱には、前記中空と、該中空に連通する樹脂排出流路と、該樹脂排出流路が該弁箱の外周面に臨む樹脂出口が形成され、
少なくとも前記樹脂出口に対応する位置において、該樹脂出口から排出された樹脂を除去する樹脂除去部を有している、射出装置。
【請求項２】
前記樹脂除去部が、前記樹脂出口から排出された樹脂を溶融させる加熱器である、請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記樹脂除去部が、前記外周面に固着している樹脂を掻き取る掻き取り器である、請求項１に記載の射出装置。
【請求項４】
前記樹脂除去部が、前記外周面に形成されているコーティング層であり、該コーティング層は該外周面に固着している樹脂の剥離性を有している、請求項１に記載の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可塑化シリンダを有する可塑化装置と射出シリンダを有する押出装置を別体に備えるプリプラ式の射出装置では、可塑化シリンダ内で溶融した樹脂を射出シリンダに移送し、射出シリンダに供給された樹脂をノズルに移送し、ノズルを介して金型に射出する方法により射出成形が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
プリプラ式の射出装置において、可塑化シリンダから射出シリンダへの樹脂の供給と、射出シリンダからノズルを介した金型への射出と、の間の樹脂の流路の切替えは、一般に切替え弁を用いて行われている。この切替え弁は、弁箱と、弁箱の中空に配設されて複数の流路を備えている弁体と、から形成される。弁箱の中空内において弁体を回転もしくはスライドさせるために、中空と弁体の間には僅かな隙間が設けられている。弁箱には、中空に連通する樹脂排出流路が設けられることがあり、隙間に流れ込んだ樹脂を樹脂排出流路を介して下方に流通させ、この樹脂排出流路が弁箱の外周面に臨んでいる樹脂出口を介して継続的に弁箱の外側に排出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９０２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、溶解されて射出装置の外部に排出された漏れ樹脂が外気にて冷やされることによって硬化し、切替え弁を形成する弁箱の外周面等に固着する可能性がある。弁箱の外周面等に樹脂が固着した場合、この固着した樹脂の内側にさらに漏れ樹脂が供給されることにより、固着した樹脂が成長して体積を増加させていく可能性がある。そして、オペレーターが気づかない間にこのように成長した樹脂が射出シリンダ等の周辺に装備されているヒータ等に接触し、発煙や炭化、ヒータの短絡等の原因となり得る。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、切替え弁から射出装置の外部に排出された樹脂が弁箱の外周面等に固着した状態で成長することを解消できる射出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明の一態様に係る射出装置は、可塑化シリンダを有する可塑化装置と、射出シリンダを有する押出装置と、ノズルと、を備えた射出装置において、前記射出装置は、前記可塑化シリンダと前記射出シリンダと前記ノズルとの間の成形材料の流れ方向の切替えを行う切替え弁をさらに備え、前記切替え弁は、中空を有する弁箱と、該中空において回転自在又はスライド自在に配設される弁体とから形成され、前記弁箱には、前記中空と、該中空に連通する樹脂排出流路と、該樹脂排出流路が該弁箱の外周面に臨む樹脂出口が形成され、少なくとも前記樹脂出口に対応する位置において、該樹脂出口から排出された樹脂を除去する樹脂除去部を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、切替え弁から射出装置の外部に排出された樹脂が弁箱の外周面等に固着した状態で成長することを解消できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。
【図２】一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出装置の側面図である。
【図４】射出装置を形成する切替え弁の弁体の第１状態を示す図である。
【図５】射出装置を形成する切替え弁の弁体の第２状態を示す図である。
【図６】図４，５に直交する方向で切替え弁を切断した断面図である。
【図７】プリプラ式の射出装置における成形サイクルのシーケンス図である。
【図８】第１の実施形態に係る射出装置の外観斜視図である。
【図９】第２の実施形態に係る射出装置の外観斜視図である。
【図１０】第３の実施形態に係る射出装置の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る射出装置について添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
【００１１】
［一実施形態に係る射出成形機］
はじめに、図１及び図２を参照して、各実施形態に係る射出装置が搭載され得る射出成形機の全体の概略構成について説明する。具体的には、図１，２に示す射出成形機は、インライン式の射出成形機であり、図８等に示す本発明の各実施形態に係る射出装置はプリプラ式の射出装置であるが、図１，２に示すインライン式の射出成形機の射出装置に、本発明の各実施形態に係る射出装置を適用することができる。すなわち、このような適用により、本発明の各実施形態に係る射出装置を備えたプリプラ式の射出成形機が形成され得る。また、図１及び図２において、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は互いに垂直な方向である。具体的には、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。また、Ｘ方向は、射出成形機１０の可動プラテン１２０や射出装置３００の移動方向や型開閉方向と同一方向であり、Ｙ方向は射出成形機１０の幅方向である。尚、型締装置１００が横型である場合、Ｘ方向は型開閉方向であり、Ｙ方向は射出成形機１０の幅方向である。
【００１２】
（射出成形機）
図１は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図であり、図２は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。図１及び図２に示すように、射出成形機１０は、型締装置１００と、エジェクタ装置２００と、射出装置３００と、移動装置４００と、制御装置７００と、フレーム９００とを有する。以下、射出成形機１０の各構成要素について説明する。
【００１３】
（型締装置）
型締装置１００の説明では、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（図１及び図２中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（図１及び図２中左方向）を後方として説明する。
【００１４】
型締装置１００は、金型装置８００の型閉、型締、型開を行う。型締装置１００は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置１００は、固定プラテン１１０、可動プラテン１２０、トグルサポート１３０、タイバー１４０、トグル機構１５０、型締モータ１６０、運動変換機構１７０、及び型厚調整機構１８０を有する。
【００１５】
固定プラテン１１０は、フレーム９００に固定される。固定プラテン１１０における可動プラテン１２０との対向面には固定金型８１０が取付けられる。
【００１６】
可動プラテン１２０は、フレーム９００に対して型開閉方向に移動自在とされる。フレーム９００上には、可動プラテン１２０を案内するガイド１０１が敷設される。可動プラテン１２０における固定プラテン１１０との対向面には可動金型８２０が取付けられる。
【００１７】
固定プラテン１１０に対して可動プラテン１２０を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型８１０と可動金型８２０とにより、金型装置８００が構成される。
【００１８】
トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて連結され、フレーム９００上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート１３０は、フレーム９００上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。また、トグルサポート１３０のガイドは、可動プラテン１２０のガイド１０１と共通のものでもよい。
【００１９】
尚、本実施形態では、固定プラテン１１０がフレーム９００に固定され、トグルサポート１３０がフレーム９００に対して型開閉方向に移動自在とされるが、トグルサポート１３０がフレーム９００に固定され、固定プラテン１１０がフレーム９００に対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。
【００２０】
タイバー１４０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０とを型開閉方向に間隔Ｌをおいて連結する。タイバー１４０は、複数本（例えば４本）用いられてよい。各タイバー１４０は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１４０には、タイバー１４０の歪を検出するタイバー歪検出器１４１が設けられてよい。タイバー歪検出器１４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。タイバー歪検出器１４１の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。
【００２１】
尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器１４１が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪ゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー１４０に限定されない。
【００２２】
トグル機構１５０は、可動プラテン１２０とトグルサポート１３０との間に配設され、トグルサポート１３０に対して可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる。トグル機構１５０は、クロスヘッド１５１、一対のリンク群などで構成される。各リンク群は、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２及び第２リンク１５３を有する。第１リンク１５２は可動プラテン１２０に対してピンなどで揺動自在に取付けられ、第２リンク１５３はトグルサポート１３０に対してピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３は、第３リンク１５４を介してクロスヘッド１５１に取付けられる。トグルサポート１３０に対してクロスヘッド１５１を進退させると、第１リンク１５２及び第２リンク１５３が屈伸し、トグルサポート１３０に対して可動プラテン１２０が進退する。
【００２３】
尚、トグル機構１５０の構成は、図１及び図２に示す構成に限定されない。例えば図１及び図２では、各リンク群の節点の数が５つであるが、４つでもよく、第３リンク１５４の一端部が、第１リンク１５２と第２リンク１５３との節点に結合されてもよい。
【００２４】
型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に取付けられており、トグル機構１５０を作動させる。型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に対してクロスヘッド１５１を進退させることにより、第１リンク１５２及び第２リンク１５３を屈伸させ、トグルサポート１３０に対して可動プラテン１２０を進退させる。型締モータ１６０は、運動変換機構１７０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構１７０に連結されてもよい。
【００２５】
運動変換機構１７０は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換する。運動変換機構１７０は、ねじ軸１７１と、ねじ軸１７１に螺合するねじナット１７２とを含む。ねじ軸１７１と、ねじナット１７２との間には、ボールまたはローラが介在してもよい。
【００２６】
型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、型締工程、型開工程などを行う。
【００２７】
型閉工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン１２０を前進させ、可動金型８２０を固定金型８１０にタッチさせる。型閉工程では、可動プラテン１２０を、可動金型８２０が固定金型８１０にタッチする位置まで移動させる。クロスヘッド１５１の位置や速度は、例えば型締モータエンコーダ１６１などを用いて検出する。型締モータエンコーダ１６１は、型締モータ１６０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、クロスヘッド１５１の位置を検出するクロスヘッド位置検出器、及びクロスヘッド１５１の速度を検出するクロスヘッド速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。また、可動プラテン１２０の位置を検出する可動プラテン位置検出器、及び可動プラテン１２０の速度を検出する可動プラテン速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。
【００２８】
型締工程では、型締モータ１６０をさらに駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることにより、型締力を生じさせる。型締工程では、可動プラテン１２０を、可動金型８２０と固定金型８１０がタッチする位置から、所定の型締力が発生する位置まで移動させ（昇圧）、発生した型締力を維持する。尚、昇圧を開始する位置は、可動金型８２０と固定金型８１０がタッチする位置の少し手前に設定されてもよい。ここで、型締時に可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１が形成され、射出装置３００がキャビティ空間８０１に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることにより、成形品が得られる。キャビティ空間８０１の数は複数でもよく、その場合、複数の成形品が同時に得られる。
【００２９】
型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型８２０を固定金型８１０から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型８２０から成形品を突き出す。
【００３０】
型閉工程及び型締工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程及び型締工程におけるクロスヘッド１５１の速度や位置（型閉開始位置、速度切替位置、型閉完了位置、及び型締位置を含む）、型締力は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型閉開始位置、速度切替位置、型閉完了位置、及び型締位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、速度が設定される。速度切替位置は、１つでもよいし、複数でもよい。速度切替位置は、設定されなくてもよい。型締位置と型締力とは、いずれか一方のみが設定されてもよい。
【００３１】
型開工程における設定条件も同様に設定される。例えば、型開工程におけるクロスヘッド１５１の速度や位置（型開開始位置、速度切替位置、及び型開完了位置）は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型開開始位置、速度切替位置、及び型開完了位置は、前側から後方に向けて、この順で並び、速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、速度が設定される。速度切替位置は、１つでもよいし、複数でもよい。速度切替位置は、設定されなくてもよい。型開開始位置と型締位置とは同じ位置であってよい。また、型開完了位置と型閉開始位置とは同じ位置であってよい。
【００３２】
尚、クロスヘッド１５１の速度や位置などの代わりに、可動プラテン１２０の速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッド１５１の位置（例えば型締位置）や可動プラテン１２０の位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。
【００３３】
ところで、トグル機構１５０は、型締モータ１６０の駆動力を増幅して可動プラテン１２０に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク１５２と第２リンク１５３とのなす角θ（以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ）に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド１５１の位置から求められる。リンク角度θが１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。
【００３４】
金型装置８００の交換や金型装置８００の温度変化などによって金型装置８００の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型８２０が固定金型８１０にタッチする型タッチの時点でトグル機構１５０のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。
【００３５】
型締装置１００は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整することにより型厚調整を行う、型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０は、タイバー１４０の後端部に形成されるねじ軸１８１と、トグルサポート１３０に回転自在に保持されるねじナット１８２と、ねじ軸１８１に螺合するねじナット１８２を回転させる型厚調整モータ１８３とを有する。
【００３６】
ねじ軸１８１及びねじナット１８２は、タイバー１４０ごとに設けられる。型厚調整モータ１８３の回転は、回転伝達部１８５を介して複数のねじナット１８２に伝達されてよい。複数のねじナット１８２は、同期して回転させることができる。尚、回転伝達部１８５の伝達経路を変更することにより、複数のねじナット１８２を個別に回転させることもできる。
【００３７】
回転伝達部１８５は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット１８２の外周に受動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の受動歯車及び駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート１３０の中央部に回転自在に保持される。尚、回転伝達部１８５は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。
【００３８】
型厚調整機構１８０の動作は、制御装置７００によって制御される。制御装置７００は、型厚調整モータ１８３を駆動して、ねじナット１８２を回転させることにより、ねじナット１８２を回転自在に保持するトグルサポート１３０の固定プラテン１１０に対する位置を調整し、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。
【００３９】
尚、本実施形態では、ねじナット１８２がトグルサポート１３０に対して回転自在に保持され、ねじ軸１８１が形成されるタイバー１４０が固定プラテン１１０に固定されるが、他の固定形態であってもよい。
【００４０】
例えば、ねじナット１８２が固定プラテン１１０に対して回転自在に保持され、タイバー１４０がトグルサポート１３０に固定されてもよい。この場合、ねじナット１８２を回転させることにより、間隔Ｌを調整することができる。
【００４１】
また、ねじナット１８２がトグルサポート１３０に固定され、タイバー１４０が固定プラテン１１０に対して回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー１４０を回転させることにより、間隔Ｌを調整することができる。
【００４２】
さらに、ねじナット１８２が固定プラテン１１０に固定され、タイバー１４０がトグルサポート１３０に対して回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー１４０を回転させることにより、間隔Ｌを調整することができる。
【００４３】
間隔Ｌは、型厚調整モータエンコーダ１８４を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ１８４は、型厚調整モータ１８３の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。型厚調整モータエンコーダ１８４の検出結果は、トグルサポート１３０の位置や間隔Ｌの監視や制御に用いられる。尚、トグルサポート１３０の位置を検出するトグルサポート位置検出器、及び間隔Ｌを検出する間隔検出器は、型厚調整モータエンコーダ１８４に限定されず、一般的なものを使用することができる。
【００４４】
型厚調整機構１８０は、互いに螺合するねじ軸１８１とねじナット１８２の一方を回転させることにより、間隔Ｌを調整する。複数の型厚調整機構１８０が用いられてもよく、複数の型厚調整モータ１８３が用いられてもよい。
【００４５】
尚、本実施形態の型厚調整機構１８０は、間隔Ｌを調整するため、タイバー１４０に形成されるねじ軸１８１とねじ軸１８１に螺合されるねじナット１８２とを有するが、他の構成が適用されてもよい。
【００４６】
例えば、型厚調整機構１８０は、タイバー１４０の温度を調節するタイバー温調器を有してもよい。タイバー温調器は、各タイバー１４０に取付けられ、複数本のタイバー１４０の温度を連携して調整する。タイバー１４０の温度が高いほど、タイバー１４０は熱膨張によって長くなり、間隔Ｌが大きくなる。複数本のタイバー１４０の温度は独立に調整することも可能である。
【００４７】
タイバー温調器は、例えばヒータなどの加熱器を含み、加熱によってタイバー１４０の温度を調節する。また、タイバー温調器は、水冷ジャケットなどの冷却器を含み、冷却によってタイバー１４０の温度を調節してもよい。さらに、タイバー温調器は、加熱器と冷却器の両方を含んでもよい。
【００４８】
尚、本実施形態の型締装置１００は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。竪型の型締装置は、下プラテン、上プラテン、トグルサポート、タイバー、トグル機構、及び型締モータなどを有する。下プラテンと上プラテンのうち、いずれか一方が固定プラテン、残りの一方が可動プラテンとして用いられる。下プラテンには下金型が取付けられ、上プラテンには上金型が取付けられる。下金型と上金型とにより、金型装置が構成される。下金型は、ロータリーテーブルを介して下プラテンに取付けられてもよい。トグルサポートは、下プラテンの下方に配設され、タイバーを介して上プラテンと連結される。タイバーは、上プラテンとトグルサポートとを型開閉方向に間隔をおいて連結する。トグル機構は、トグルサポートと下プラテンとの間に配設され、可動プラテンを昇降させる。型締モータは、トグル機構を作動させる。型締装置が竪型である場合、タイバーの本数は通常３本であるが、その本数は特に限定されない。
【００４９】
尚、本実施形態の型締装置１００は、駆動源として、型締モータ１６０を有するが、型締モータ１６０の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１００は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。
【００５０】
（エジェクタ装置）
エジェクタ装置２００の説明では、型締装置１００の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（図１及び図２において右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（図１及び図２において左方向）を後方として説明する。
【００５１】
エジェクタ装置２００は、金型装置８００から成形品を突き出す。エジェクタ装置２００は、エジェクタモータ２１０、運動変換機構２２０、及びエジェクタロッド２３０などを有する。
【００５２】
エジェクタモータ２１０は、可動プラテン１２０に取付けられる。エジェクタモータ２１０は、運動変換機構２２０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構２２０に連結されてもよい。
【００５３】
運動変換機構２２０は、エジェクタモータ２１０の回転運動をエジェクタロッド２３０の直線運動に変換する。運動変換機構２２０は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してもよい。
【００５４】
エジェクタロッド２３０は、可動プラテン１２０の貫通穴において進退自在とされる。エジェクタロッド２３０の前端部は、可動金型８２０の内部に進退自在に配設される可動部材８３０と接触する。エジェクタロッド２３０の前端部は、可動部材８３０と連結されていても、連結されていなくてもよい。
【００５５】
エジェクタ装置２００は、制御装置７００による制御下で、突き出し工程を行う。
【００５６】
突き出し工程では、エジェクタモータ２１０を駆動してエジェクタロッド２３０を設定速度で待機位置から突き出し位置まで前進させることにより、可動部材８３０を前進させて成形品を突き出す。その後、エジェクタモータ２１０を駆動してエジェクタロッド２３０を設定速度で後退させ、可動部材８３０を元の待機位置まで後退させる。エジェクタロッド２３０の位置や速度は、例えばエジェクタモータエンコーダ２１１を用いて検出する。エジェクタモータエンコーダ２１１は、エジェクタモータ２１０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、エジェクタロッド２３０の位置を検出するエジェクタロッド位置検出器、及びエジェクタロッド２３０の速度を検出するエジェクタロッド速度検出器は、エジェクタモータエンコーダ２１１に限定されず、一般的なものを使用することができる。
【００５７】
（射出装置）
射出装置３００の説明では、型締装置１００の説明やエジェクタ装置２００の説明とは異なり、充填時のスクリュ３３０の移動方向（図１及び図２における左方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（図１及び図２における右方向）を後方として説明する。
【００５８】
射出装置３００は、フレーム９００に対して進退自在なスライドベース３０１に設置され、金型装置８００に対して進退自在とされる。射出装置３００は、金型装置８００にタッチし、金型装置８００内のキャビティ空間８０１に成形材料を充填する。射出装置３００は、例えば、シリンダ３１０、ノズル３２０、スクリュ３３０、計量モータ３４０、射出モータ３５０、圧力検出器３６０などを有する。
【００５９】
シリンダ３１０は、供給口３１１から内部に供給された成形材料を加熱する。成形材料は、例えば樹脂などを含む。成形材料は、例えばペレット状に形成され、固体の状態で供給口３１１に供給される。供給口３１１はシリンダ３１０の後部に形成される。シリンダ３１０の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器３１２が設けられる。冷却器３１２よりも前方において、シリンダ３１０の外周には、バンドヒータなどの加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。
【００６０】
シリンダ３１０は、シリンダ３１０の軸方向（図１及び図２における左右方向）に複数のゾーンに区分される。各ゾーンには、加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器３１４の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。
【００６１】
ノズル３２０は、シリンダ３１０の前端部に設けられ、金型装置８００に対して押し付けられる。ノズル３２０の外周には、加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ノズル３２０の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。
【００６２】
スクリュ３３０は、シリンダ３１０内において回転自在で且つ進退自在に配設される。スクリュ３３０を回転させると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られてシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。その後、スクリュ３３０を前進させると、スクリュ３３０前方に蓄積された液状の成形材料がノズル３２０から射出され、金型装置８００内に充填される。
【００６３】
スクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０を前方に押すときにスクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。
【００６４】
逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を前進させるときに、スクリュ３３０前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置（図２参照）までスクリュ３３０に対して相対的に後退する。これにより、スクリュ３３０前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。
【００６５】
一方、逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を回転させるときに、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置（図１参照）までスクリュ３３０に対して相対的に前進する。これにより、スクリュ３３０の前方に成形材料が送られる。
【００６６】
逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０と共に回転する共回りタイプと、スクリュ３３０と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。
【００６７】
尚、射出装置３００は、スクリュ３３０に対して逆流防止リング３３１を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。
【００６８】
計量モータ３４０は、スクリュ３３０を回転させる。スクリュ３３０を回転させる駆動源は、計量モータ３４０には限定されず、例えば油圧ポンプなどであってもよい。
【００６９】
射出モータ３５０は、スクリュ３３０を進退させる。射出モータ３５０とスクリュ３３０との間には、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてもよい。スクリュ３３０を進退させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどであってもよい。
【００７０】
圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される圧力を検出する。圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の力の伝達経路に設けられ、圧力検出器３６０に作用する圧力を検出する。
【００７１】
圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。圧力検出器３６０の検出結果は、スクリュ３３０が成形材料から受ける圧力、スクリュ３３０に対する背圧、スクリュ３３０から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。
【００７２】
射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、充填工程、保圧工程、計量工程などを行う。
【００７３】
充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定速度で前進させ、スクリュ３３０の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填させる。スクリュ３３０の位置や速度は、例えば射出モータエンコーダ３５１を用いて検出する。射出モータエンコーダ３５１は、射出モータ３５０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替え（所謂、Ｖ／Ｐ切替え）が行われる。Ｖ／Ｐ切替えが行われる位置をＶ／Ｐ切替え位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定速度は、スクリュ３３０の位置や時間などに応じて変更されてもよい。
【００７４】
尚、充填工程においてスクリュ３３０の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替えが行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ３３０の停止の代わりに、スクリュ３３０の微速前進または微速後退が行われてもよい。また、スクリュ３３０の位置を検出するスクリュ位置検出器、及びスクリュ３３０の速度を検出するスクリュ速度検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。
【００７５】
保圧工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を前方に押し、スクリュ３３０の前端部における成形材料の圧力（以下、「保持圧力」とも呼ぶ。）を設定圧に保ち、シリンダ３１０内に残る成形材料を金型装置８００に向けて押す。金型装置８００内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。
【００７６】
保圧工程では金型装置８００内のキャビティ空間８０１の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間８０１の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間８０１からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間８０１内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。
【００７７】
計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転数で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。スクリュ３３０の回転数は、例えば計量モータエンコーダ３４１を用いて検出する。計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、スクリュ３３０の回転数を検出するスクリュ回転数検出器は、計量モータエンコーダ３４１に限定されず、一般的なものを使用できる。
【００７８】
計量工程では、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ３３０に対する背圧は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０が計量完了位置まで後退し、スクリュ３３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。
【００７９】
尚、本実施形態の射出装置３００は、インライン式であるが、射出装置３００に替えて、後述するプリプラ式の射出装置を適用してもよい。プリプラ式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内には、スクリュが、回転自在または回転自在で且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内には、プランジャが進退自在に配設される。尚、このプリプラ式の射出装置については以下で詳説する。
【００８０】
また、本実施形態の射出装置３００は、シリンダ３１０の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ３１０の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。
【００８１】
（移動装置）
移動装置４００の説明では、射出装置３００の説明と同様に、充填時のスクリュ３３０の移動方向（図１及び図２における左方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（図１及び図２における右方向）を後方として説明する。
【００８２】
移動装置４００は、金型装置８００に対して射出装置３００を進退させる。また、移動装置４００は、金型装置８００に対してノズル３２０を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置４００は、液圧ポンプ４１０、駆動源としてのモータ４２０、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ４３０などを含む。
【００８３】
液圧ポンプ４１０は、第１ポート４１１と、第２ポート４１２とを有する。液圧ポンプ４１０は、両方向回転可能なポンプであり、モータ４２０の回転方向を切り替えることにより、第１ポート４１１及び第２ポート４１２のいずれか一方から作動液（例えば油）を吸入し、他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ４１０はタンクから作動液を吸引して、第１ポート４１１及び第２ポート４１２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。
【００８４】
モータ４２０は、液圧ポンプ４１０を作動させる。モータ４２０は、制御装置７００からの制御信号に応じた回転方向及び回転トルクで液圧ポンプ４１０を駆動する。モータ４２０は、電動モータであってもよいし、電動サーボモータであってもよい。
【００８５】
液圧シリンダ４３０は、シリンダ本体４３１、ピストン４３２、及びピストンロッド４３３を有する。シリンダ本体４３１は、射出装置３００に対して固定される。ピストン４３２は、シリンダ本体４３１の内部を、第１室としての前室４３５と、第２室としての後室４３６とに区画する。ピストンロッド４３３は、固定プラテン１１０に対して固定される。
【００８６】
液圧シリンダ４３０の前室４３５は、第１流路４０１を介して、液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１と接続される。第１ポート４１１から吐出された作動液が第１流路４０１を介して前室４３５に供給されることにより、射出装置３００が前方に押される。射出装置３００が前進され、ノズル３２０が固定金型８１０に押し付けられる。前室４３５は、液圧ポンプ４１０から供給される作動液の圧力によってノズル３２０のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。
【００８７】
一方、液圧シリンダ４３０の後室４３６は、第２流路４０２を介して液圧ポンプ４１０の第２ポート４１２と接続される。第２ポート４１２から吐出された作動液が第２流路４０２を介して液圧シリンダ４３０の後室４３６に供給されることにより、射出装置３００が後方に押される。射出装置３００が後退され、ノズル３２０が固定金型８１０から離間される。
【００８８】
尚、本実施形態において移動装置４００は液圧シリンダ４３０を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ４３０の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置３００の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。
【００８９】
（制御装置）
制御装置７００は、例えばコンピュータで構成され、図１及び図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１と、メモリなどの記憶媒体７０２と、入力インターフェース７０３と、出力インターフェース７０４とを有する。制御装置７００は、記憶媒体７０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７００は、入力インターフェース７０３にて外部からの信号を受信し、出力インターフェース７０４にて外部に信号を送信する。
【００９０】
制御装置７００は、型閉工程や型締工程、型開工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。また、制御装置７００は、型締工程の間に、計量工程や充填工程、保圧工程などを行う。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」または「成形サイクル」とも呼ぶ。また、１回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」とも呼ぶ。
【００９１】
一回の成形サイクルは、例えば、計量工程、型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、型開工程、及び突き出し工程をこの順に有する。ここでの順番は、各工程の開始の順番である。充填工程、保圧工程、及び冷却工程は、型締工程の開始から型締工程の終了までの間に行われる。型締工程の終了は型開工程の開始と一致する。尚、成形サイクル時間の短縮のため、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。ノズル３２０の流路を開閉する開閉弁が設けられる場合、型開工程は、計量工程中に開始されてもよい。計量工程中に型開工程が開始されても、開閉弁がノズル３２０の流路を閉じていれば、ノズル３２０から成形材料が漏れないためである。
【００９２】
制御装置７００は、操作装置７５０や表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０は、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。表示装置７６０は、制御装置７００による制御により、操作装置７５０における入力操作に応じた操作画面を表示する。
【００９３】
操作画面は、射出成形機１０の設定などに用いられる。操作画面は、複数用意され、切り替えて表示されたり、重ねて表示されたりする。ユーザは、表示装置７６０で表示される操作画面を見ながら、操作装置７５０を操作することにより射出成形機１０の設定（設定値の入力を含む）などを行う。
【００９４】
操作装置７５０及び表示装置７６０は、例えばタッチパネルで構成され、一体化されてよい。尚、本実施形態の操作装置７５０及び表示装置７６０は、一体化されているが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７５０は、複数設けられてもよい。
【００９５】
[一実施形態に係る射出装置]
次に、図１及び図２に示す、インライン式の射出成形機１０の射出装置３００に替えて、プリプラ式の射出成形機を構成する本発明の一実施形態に係る射出装置について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る射出装置の側面図である。射出装置５００は、押出装置５１０と、可塑化装置５５０と、ノズル５９０と、これらの各装置を繋ぐ切替え弁５７０とを有する。可塑化装置５５０は、成形材料を加熱する可塑化シリンダ５５１を有し、液状の成形材料を押出装置５１０に供給する。押出装置５１０は、可塑化装置５５０から供給される成形材料を加熱する射出シリンダ５１１を有し、射出シリンダ５１１の前端部に配設されるノズルから金型装置内に成形材料を充填する。以下、射出装置５００の各構成要素について説明する。
【００９６】
（スクリュ装置）
先ず、可塑化装置５５０について説明する。可塑化装置５５０は、可塑化シリンダ５５１、スクリュ５５２、プレッシャプレート５５３、ボールねじ機構５５４、押出サポート５５５、ガイドバー５５６、ガイドバーサポート５５７、ベース５５８、押出モータ５５９、及び計量モータ５６０を有する。
【００９７】
可塑化シリンダ５５１は、成形材料を加熱する加熱シリンダである。可塑化シリンダ５５１は、水平に配設されてよい。可塑化シリンダ５５１の外周には加熱源としてのヒータが取り付けられる。可塑化シリンダ５５１には温度センサが埋設され、温度センサによる計測信号が制御装置７００に送信され、温度センサによる計測信号に基づいて制御装置７００にてヒータの出力が制御される。
【００９８】
スクリュ５５２は、可塑化シリンダ５５１内の成形材料を混練しながら溶融させて、前方に送り出す送出部材である。スクリュ５５２は、可塑化シリンダ５５１内において進退自在で且つ回転自在に配設される。
【００９９】
プレッシャプレート５５３は、スクリュ５５２と共に前後に移動する可動部材であり、スクリュ５５２を後方から押す。プレッシャプレート５５３は、スクリュ５５２に対して同軸状に連結される不図示の駆動軸を回転自在に支持する軸受を介して保持する。駆動軸は、回転軸５６５とスプライン結合されており、回転軸５６５と共に回転し、回転軸５６５に対して進退自在とされる。回転軸５６５は、減速機５６１などを介して計量モータ５６０と連結される。計量モータ５６０を駆動して回転軸５６５を回転させることにより、スクリュ５５２が回転される。
【０１００】
ボールねじ機構５５４は、押出モータ５５９による回転運動を直線運動に変換し、この直線運動による力をプレッシャプレート５５３に伝達する運動変換部である。ボールねじ機構５５４は、スクリュ５５２の中心線に対して平行に配設される。複数の押出モータ５５９に対応して、複数のボールねじ機構５５４が設けられる。
【０１０１】
複数のボールねじ機構５５４は、スクリュ５５２の中心線を中心に対称に配設されてよい。このように構成することで、複数のボールねじ機構５５４を同時に作動させることにより、プレッシャプレート５５３を前進させた際にスクリュ５５２を真っ直ぐに押すことが可能になる。
【０１０２】
各ボールねじ機構５５４は、スクリュ５５２の中心線にできるだけ近くなるように配設されてよい。プレッシャプレート５５３における前進力の入力場所と出力場所が近くなり、プレッシャプレート５５３の撓みを抑制することができる。
【０１０３】
各ボールねじ機構５５４は、ボールねじ軸５５４ａと、ボールねじ軸５５４ａと螺合するボールねじナット５５４ｂとを含む。ボールねじ軸５５４ａはプレッシャプレート５５３に対して回転自在で且つ相対的に進退不能に取り付けられる。プレッシャプレート５５３は、ボールねじ軸５５４ａを回転自在に支持する軸受を介して保持してよい。一方、ボールねじナット５５４ｂは、押出サポート５５５に対して回転不能で且つ進退不能に取り付けられる。
【０１０４】
押出モータ５５９は、プレッシャプレート５５３に取り付けられ、ボールねじ軸５５４ａと同軸状に連結される。押出モータ５５９を駆動してボールねじ軸５５４ａを回転させながら進退させると、プレッシャプレート５５３と共にスクリュ５５２が進退させられる。尚、押出モータ５５９の回転は、ベルトやプーリなどを介してボールねじ軸５５４ａに伝達されてもよい。
【０１０５】
押出サポート５５５は、押出シリンダ５５１とボールねじ機構５５４が取り付けられる取付部材である。押出サポート５５５は、ベース５５８に固定される。ベース５５８には、ガイドバーサポート５５７も固定される。押出サポート５５５とガイドバーサポート５５７との間には、ガイドバー５５６が架設される。
【０１０６】
ガイドバー５５６は、プレッシャプレート５５３を前後に案内するガイドである。プレッシャプレート５５３には複数のガイド孔が形成され、各ガイド孔にはガイドバー５５６が挿通される。ガイドバー５５６を挿通できるように、ガイド孔の直径は、ガイドバー５５６の直径よりも僅かに大きく設定されている。
【０１０７】
図３に示すように、側方方向視において、複数のガイドバー５５６の間にボールねじ機構５５４が位置してよい。ここで、側方方向とは、前後方向及び上下方向に対して互いに垂直な方向である。側方方向は、複数のボールねじ機構５５４が並ぶ方向でもある。側方方向視においてボールねじ機構５５４の外側にガイドバー５５６が位置するため、ガイドバー５５６同士の上下方向の間隔が広くなる。従って、複数のガイドバー５５６によるプレッシャプレート５５３の支持点の間隔が上下方向に広くなる。そのため、側方方向視において、プレッシャプレート５５３の傾きを抑制でき、プレッシャプレート５５３の直進性を良好にできる。また、上記するようにボールねじ機構５５４をスクリュ５５２の中心線にできるだけ近くなるように配設するためにも、ボールねじ機構５５４の外側にガイドバー５５６が位置するのがよい。
【０１０８】
押出サポート５５５、ガイドバー５５６、ガイドバーサポート５５７、及びベース５５８により、押出フレーム５６２が構成される。ベース５５８には上下方向に平行な回動軸が設けられる。なお、スクリュ５５２の交換は可塑化シリンダ５５１を回動させることによって可能になるが、可塑化シリンダ５５１の前方に型締装置が存在することから、スクリュ５５２を交換する作業スペースが確保し難い。そのため、ベース５５８において上下方向に平行な回動軸を中心に押出フレーム５６２を回動させ、可塑化シリンダ５５１を回動させることにより、スクリュ５５２の交換が可能になる。
【０１０９】
計量モータ５６０を駆動してスクリュ５５２を回転させると、スクリュ５５２に形成される螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、可塑化シリンダ５５１内を前進しながら、徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ５５２の前方に送られ、可塑化シリンダ５５１の前部に蓄積されるにつれて、スクリュ５５２が後退させられる。
【０１１０】
押出モータ５５９を駆動してスクリュ５５２を前進させると、スクリュ５５２の前方に蓄積された成形材料が可塑化シリンダ５５１から射出シリンダ５１１に供給される。プランジャ５１２の前方に成形材料が蓄積されるにつれて、プランジャ５１２が後退させられる。可塑化シリンダ５５１とボールねじ機構５５４の双方は、押出サポート５５５に取り付けられてよい。
【０１１１】
押出サポート５５５は、可塑化シリンダ５５１とボールねじ機構５５４との間の伝熱を遮る断熱部としての不図示の冷媒流路を有する。冷媒流路は、伝熱経路の途中に設けられ、ボールねじ機構５５４の温度上昇を抑制する。この温度上昇の抑制により、ボールねじ軸５５４ａとボールねじナット５５４ｂの熱変形量の差によって生じ得る隙間を介して、ボールねじ機構５５４から潤滑剤が流出することを抑制できる。また、ボールねじ機構５５４の構成部品の寸法変化も抑制することができる。これらのことにより、ボールねじ機構５５４の滑らかな動作が実現され、潤滑剤の使用量の低減を図ることができる。また、上記するようにボールねじ機構５５４をスクリュ５５２の中心線にできるだけ近くなるように配設する場合、ボールねじ機構５５４と可塑化シリンダ５５１との伝熱経路が短いことから、伝熱経路の途中において冷媒流路による優れた断熱性が発揮される。尚、冷媒流路には不図示の冷却装置が接続される。
【０１１２】
冷却装置は、制御装置７００により、冷媒流路に冷媒を供給するように制御される。冷媒としては、水などの液体や空気などの気体がある。冷却装置は、例えば熱交換器やポンプなどで構成され、熱交換器と冷媒流路との間で冷媒を循環させてもよい。尚、冷却装置は、熱交換器を有していない形態であってもよく、また、冷媒流路において温められた冷媒を廃棄する形態であってもよい。
【０１１３】
制御装置７００は、温度センサに対し、ボールねじ機構５５４の温度や可塑化シリンダ５５１の温度、押出サポート５５５の温度のうちの少なくとも１つを監視させ、温度センサによる計測結果に基づいて冷却装置を制御する。また、制御装置７００により、冷却装置から供給される冷媒の流量や冷媒の温度などが調整される。冷媒の流量や冷媒の温度は、押出サポート５５５の温度が所定範囲内となるように調整することができ、このような制御により、押出サポート５５５の過冷却を制限することができ、可塑化シリンダ５５１の加熱効率を良好にできる。
【０１１４】
また、押出サポート５５５の温度が上限温度を上回る場合は、制御装置７００により、不図示の警報装置を作動することができ、可塑化シリンダ５５１の加熱を制限することができる。また、押出サポート５５５の温度が下限温度を下回る場合は、制御装置７００により、警報装置を作動することができ、押出サポート５５５の冷却を制限することができる。
【０１１５】
（押出装置）
次に、押出装置５１０について説明する。押出装置５１０は、射出シリンダ５１１、プランジャ５１２、プレッシャプレート５１３、ボールねじ機構５１４、射出サポート５１５、ガイドバー５１６、ガイドバーサポート５１７、ベース５１８、及び射出モータ５１９を有する。
【０１１６】
射出シリンダ５１１は、射出される成形材料を収容して蓄積するシリンダである。射出シリンダ５１１の外周には加熱源としてのヒータ等の加熱器が取り付けられている。射出シリンダ５１１には温度センサが埋設され、温度センサによる計測信号が制御装置７００に送信され、温度センサによる計測信に基づいて制御装置７００にてヒータの出力が制御される。
【０１１７】
射出シリンダ５１１は、可塑化シリンダ５５１に対して平行に配設されてよく、水平に配設されてよい。可塑化シリンダ５５１は、射出シリンダ５１１よりも長く、射出シリンダ５１１よりも上方に配設されてよい。射出シリンダ５１１は、連結管５６４及び切替え弁５７０を介して可塑化シリンダ５５１と連結され、可塑化シリンダ５５１から切替え弁５７０を介して供給される成形材料を収容して蓄積する。
【０１１８】
プランジャ５１２は、射出シリンダ５１１内において進退自在に配設される。プレッシャプレート５１３は、プランジャ５１２と共に前後に移動する可動部材である。
【０１１９】
ボールねじ機構５１４は、射出モータ５１９による回転運動を直線運動に変換し、この直線運動による力をプレッシャプレート５１３に伝達する運動変換部である。ボールねじ機構５１４は、プランジャ５１２の中心線に対して平行に配設される。複数の射出モータ５１９に対応して、複数のボールねじ機構５１４が設けられる。
【０１２０】
複数のボールねじ機構５１４は、プランジャ５１２の中心線を中心に対称に配設されてよい。このように構成することで、複数のボールねじ機構５１４を同時に作動させることにより、プレッシャプレート５１３を前進させた際にプランジャ５１２を真っ直ぐに押すことが可能になる。
【０１２１】
各ボールねじ機構５１４は、プランジャ５１２の中心線にできるだけ近くなるように配設されてよい。プレッシャプレート５１３における前進力の入力場所と出力場所が近くなり、プレッシャプレート５１３の撓みを抑制することができる。
【０１２２】
各ボールねじ機構５１４は、ボールねじ軸５１４ａと、ボールねじ軸５１４ａと螺合するボールねじナット５１４ｂとを含む。ボールねじ軸５１４ａはプレッシャプレート５１３に対して回転自在で且つ相対的に進退不能に取り付けられる。プレッシャプレート５１３は、ボールねじ軸５１４ａを回転自在に支持する軸受を保持してよい。一方、ボールねじナット５１４ｂは、射出サポート５１５に対して回転不能で且つ進退不能に取り付けられる。
【０１２３】
射出モータ５１９は、プレッシャプレート５１３に取り付けられ、ベルトやプーリなどを介して射出モータ５１９の出力軸に連結される。射出モータ５１９を駆動してボールねじ軸５１４ａを回転させながら進退させると、プレッシャプレート５１３と共にプランジャ５１２が進退させられる。尚、射出モータ５１９は、ボールねじ軸５１４ａと同軸状に連結されてもよい。
【０１２４】
射出サポート５１５は、射出シリンダ５１１及びボールねじ機構５１４が取り付けられる取付部材である。射出サポート５１５は、ベース５１８に固定される。ベース５１８にはガイドバーサポート５１７も固定される。射出サポート５１５とガイドバーサポート５１７との間には、ガイドバー５１６が架設される。
【０１２５】
ガイドバー５１６は、プレッシャプレート５１３を前後に案内するガイドである。プレッシャプレート５１３には複数のガイド孔が形成され、各ガイド孔にはガイドバー５１６が挿通される。ガイド孔の直径はガイドバー５１６の直径よりも僅かに大きく、従ってプレッシャプレート５１３が傾き得る。
【０１２６】
そこで、側方方向視において、図３に示すように、複数のガイドバー５１６の間にボールねじ機構５１４が配設される形態がよい。ここで、側方方向とは、前後方向及び上下方向に対して垂直な方向であり、複数のボールねじ機構５１４が並ぶ方向でもある。
【０１２７】
側方方向視においてボールねじ機構５１４の外側にガイドバー５１６が配設されることから、ガイドバー５１６同士の上下方向の間隔が広くなる。従って、複数のガイドバー５１６によるプレッシャプレート５１３の支持点の間隔が上下方向に広くなる。そのため、側方方向視において、プレッシャプレート５１３の傾きを抑制でき、プレッシャプレート５１３の直進性を良好にできる。
【０１２８】
また、図示を省略するが、上下方向視においても、複数のガイドバー５１６の間にボールねじ機構５１４が配設されるのがよい。上下方向視においてボールねじ機構５１４の外側にガイドバー５１６が配設されることから、ガイドバー５１６同士の側方方向の間隔が広くなる。従って、複数のガイドバー５１６によるプレッシャプレート５１３の支持点の間隔が側方方向に広くなる。そのため、上下方向視において、プレッシャプレート５１３の傾きを抑制でき、プレッシャプレート５１３の直進性を良好にできる。また、上記するようにボールねじ機構５１４をプランジャ５１２の中心線にできるだけ近くなるように配設するためにも、ボールねじ機構５１４の外側にガイドバー５１６が位置するのがよい。
【０１２９】
射出サポート５１５、ガイドバー５１６、ガイドバーサポート５１７、及びベース５１８により、射出フレーム５６３が構成される。射出フレーム５６３は押出フレーム５６２よりも前方に配設される。
【０１３０】
押出フレーム５６２の回動時に可塑化シリンダ５５１と射出モータ５１９との衝突を防止するために、プレッシャプレート５１３の側面に射出モータ５１９が取り付けられる形態がよい。プレッシャプレート５１３の上面に射出モータ５１９が取り付けられてもよいが、その場合、射出モータ５１９との衝突を防止するためには可塑化シリンダ５５１の位置が高くなり、射出装置５００が大型化する恐れがある。
【０１３１】
射出モータ５１９を駆動してプランジャ５１２を前進させると、プランジャ５１２の前方に蓄積された成形材料が射出シリンダ５１１の前端部に設けられるノズルから金型装置内に充填される。
【０１３２】
射出シリン５１１とボールねじ機構５１４の双方は、射出サポート５１５に取り付けられてもよい。射出サポート５１５は、射出シリンダ５１１とボールねじ機構５１４との間の伝熱を遮る断熱部としての不図示の冷媒流路を有する。冷媒流路は、伝熱経路の途中に設けられ、ボールねじ機構５１４の温度上昇を抑制する。この温度上昇の抑制により、ボールねじ軸５１４ａとボールねじナット５１４ｂの熱変形量の差によって生じ得る隙間を介して、ボールねじ機構５１４から潤滑剤が流出することを抑制できる。また、ボールねじ機構５１４の構成部品の寸法変化も抑制することができる。これらのことにより、ボールねじ機構５１４の滑らかな動作が実現され、潤滑剤の使用量の低減を図ることができる。また、上記するようにボールねじ機構５１４をプランジャ５１２の中心線にできるだけ近くなるように配設する場合、ボールねじ機構５１４と射出シリンダ５１１との伝熱経路が短いことから、伝熱経路の途中において冷媒流路による優れた断熱性が発揮される。尚、冷媒流路には不図示の冷却装置が接続される。
【０１３３】
冷却装置は、制御装置７００により、冷媒流路に冷媒を供給するように制御される。冷媒としては、水などの液体や空気などの気体がある。冷却装置は、例えば熱交換器やポンプなどで構成され、熱交換器と冷媒流路との間で冷媒を循環させてもよい。尚、冷却装置は、熱交換器を有していない形態であってもよく、また、冷媒流路において温められた冷媒を廃棄する形態であってもよい。
【０１３４】
制御装置７００は、温度センサに対し、ボールねじ機構５１４の温度や射出シリンダ５１１の温度、射出サポート５１５の温度のうちの少なくとも１つを監視させ、温度センサによる計測結果に基づいて冷却装置を制御する。また、制御装置７００により、冷却装置から供給される冷媒の流量や冷媒の温度などが調整される。冷媒の流量や冷媒の温度は、射出サポート５１５の温度が所定範囲内となるように調整することができ、このような制御により、射出サポート５１５の過冷却を制限することができ、射出シリンダ５１１の加熱効率を良好にできる。
【０１３５】
また、射出サポート５１５の温度が上限温度を上回る場合は、制御装置７００により、不図示の警報装置を作動することができ、射出シリンダ５１１の加熱を制限することができる。また、射出サポート５１５の温度が下限温度を下回る場合は、制御装置７００により、警報装置を作動することができ、射出サポート５１５の冷却を制限することができる。
【０１３６】
尚、押出装置５１０用の冷却装置と、可塑化装置５５０用の冷却装置は、別々に設けられてもよいし、共通の冷却装置が用いられてもよい。
【０１３７】
（切替え弁）
次に、図４乃至図６を参照して、プリプラ式の射出装置５００を構成する切替え弁５７０の構成と機能について説明する。図４及び図５はそれぞれ、射出装置を形成する切替え弁の弁体の第１状態と第２状態を示す図であり、弁体５７７の回転中心線に対して垂直な断面図である。また、図６は、図４及び図５に直交する方向で切替え弁を切断した断面図であって、円柱状の弁体の軸心方向に沿う方向で切断した断面図である。
【０１３８】
図４及び図５に示すように、射出装置５００を構成する可塑化シリンダ５５１と、射出シリンダ５１１と、ノズル５９０はいずれも、成形材料の流れ方向を切替える切替え弁５７０に連通している。尚、可塑化シリンダ５５１と、その内部において進退自在で且つ回転自在なスクリュ５５２の構成や動作についての説明は上述の通りである。また、射出シリンダ５１１と、その内部において進退自在で且つ回転自在なプランジャ５１２の構成や動作についての説明は上述の通りである。
【０１３９】
ノズル５９０は、切替え弁５７０から供給される成形材料を、図１及び図２に示す金型装置８００に射出する。金型装置８００の内部に充填された液状の成形材料が固化することにより、成形品が成形される。
【０１４０】
切替え弁５７０は、弁箱５７１と、この弁箱５７１の内部において回転自在に配設される例えば円柱状の弁体５７７とを有する。
【０１４１】
弁箱５７１は、弁体５７７が配設される中空５７２と、中空５７２に連通する可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａと、中空５７２に連通する射出シリンダ接続ポート５７３Ｂと、中空５７２に連通するノズル接続ポート５７３Ｃとを有する。可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａは、可塑化シリンダ５５１及び連結管５６４の内部に連通する。射出シリンダ接続ポート５７３Ｂは、射出シリンダ５１１の内部に連通する。ノズル接続ポート５７３Ｃは、ノズル５９０の内部に連通する。
【０１４２】
図４及び図５に示すように、中空５７２の軸心方向（図中のＹ方向）に直交する断面（図中のＺ方向に沿う断面）において、中空５７２の断面形状は円形であり、中空５７２内に配設されている円柱状の弁体５７７の断面形状も円形である。そして、弁体５７７の断面の直径が僅かに小さく設定されていることにより、中空５７２の壁面と弁体５７７の外周面の間には隙間Ｃが形成され、弁箱５７１内において弁体５７７を回転させることができる。
【０１４３】
図６に示すように、弁箱５７１はさらに、中空５７２に連通する樹脂排出流路５７４を有する。中空５７２は円筒状をなし、中空５７２の軸心方向で可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａからずれた位置には、２つの樹脂排出流路５７４が間隔を置いて設けられている。そして、樹脂排出流路５７４が弁箱５７１の外周面（下面）に臨む位置には、樹脂出口５７５が形成されている。尚、樹脂排出流路５７４の数や設置位置は、図示例に限定されるものではない。
【０１４４】
中空５７２に樹脂排出流路５７４が連通し、樹脂排出流路５７４が弁箱５７１の外周面に臨む位置に樹脂出口５７５が形成されていることにより、可塑化シリンダ５５１や射出シリンダ５１１から隙間Ｃに流れ込んだ樹脂を弁箱５７１の外部に排出することができる。
【０１４５】
射出シリンダ接続ポート５７３Ｂとノズル接続ポート５７３Ｃは、例えば弁体５７７の回転中心線を挟んで互いに反対側に設けられる。一方、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａは、例えば射出シリンダ接続ポート５７３Ｂとノズル接続ポート５７３Ｃの双方から、弁体５７７の外周に沿って略等距離の位置に設けられる。つまり、弁体５７７の回転中心線を中心に所定方向（図４及び図５では反時計回り）に、射出シリンダ接続ポート５７３Ｂと、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａと、ノズル接続ポート５７３Ｃとが、この順に９０°ピッチで配置される。このように、図示する弁体５７７を有する切替え弁５７０は、三方向切換え弁を構成する。
【０１４６】
樹脂排出流路５７４は、中空５７２と弁体５７７との間の隙間Ｃにある樹脂を弁箱５７１の外部に自然に排出できるように、中空５７２から鉛直下方に延びている。樹脂排出流路５７４の軸線形態は、鉛直下方に延びる形態以外にも、鉛直斜め下方に延びる形態や、鉛直斜め下方に延びる形態と鉛直下方に延びる形態の組み合わせなど、多様な軸線形態がある。
【０１４７】
弁体５７７が弁箱５７１の中空５７２において回転されることにより、図４に示す第１状態と図５に示す第２状態とに切り替え自在となる。
【０１４８】
図４及び図５に示すように、弁体５７７は、略Ｔ字状の流路５７８を有する。この流路５７８は、弁体５７７の回転中心線を中心に所定方向（図４及び図５では時計回り）に９０°ピッチに配置される、第１孔５７８Ａ、第２孔５７８Ｂ、及び第３孔５７８Ｃを有する。
【０１４９】
図４に示すように、第１状態のとき、弁体５７７は、第１孔５７８Ａが可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａと対向して連通し、第２孔５７８Ｂが射出シリンダ接続ポート５７３Ｂと対向して連通する。すなわち、弁体５７７の流路５７８の第１孔５７８Ａと第２孔５７８Ｂが、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａと射出シリンダ接続ポート５７３Ｂとを連通する第１流路を形成する。
【０１５０】
また、図５に示すように、第２状態のとき、弁体５７７は、第１孔５７８Ａが射出シリンダ接続ポート５７３Ｂと対向して連通し、第３孔５７８Ｃがノズル接続ポート５７３Ｃと対向して連通する。すなわち、流路５７８の第１孔５７８Ａと第３孔５７８Ｃが、射出シリンダ接続ポート５７３Ｂとノズル接続ポート５７３Ｃとを連通する第２流路を形成する。尚、図４及び図５において、円柱状の弁体５７７において、流路５７８と樹脂排出流路５７４の配設位置（弁体５７７における断面位置）は同じ位置であるが、双方の位置が異なっていてもよい。例えば、円柱状の弁体５７７において、流路５７８から軸心方向に所定間隔を置いた位置に例えば複数（例えば２つ）の樹脂排出流路５７４が形成されていてもよい。
【０１５１】
図４及び図５に示す切替え弁５７０は、プリプラ式の射出装置５００において一般に適用される切替え弁である。なお、図示する弁体５７７を有する切替え弁５７０は、弁箱５７１内で弁体５７７が回転自在に配設された三方向切換え弁であるが、それ以外の形態の切替え弁であってもよい。例えば、第１孔５７８Ａと第３孔５７８Ｃとからなる直線状の流路を有する第１弁体と、第１孔５７８Ａと第２孔５７８ＢとからなるＬ字状の流路を有する第２弁体とを弁箱の中空内に備えた切替え弁であってもよい。この形態の切替え弁では、例えば円筒状の中空内において第１弁体と第２弁体がスライド自在に配設され、図４に示す第１状態のときには、第２弁体が可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａと射出シリンダ接続ポート５７３Ｂとを連通する。また、図５に示す第１状態のときには、第２弁体に替わって第１弁体が今度は射出シリンダ接続ポート５７３Ｂとノズル接続ポート５７３Ｃとを連通する。このように複数の弁体が弁箱の中空内でスライドすることによって流路の方向を切替える切替え弁も、プリプラ式の射出装置５００を構成する切替え弁５７０の他の態様として包含される。
【０１５２】
また、弁箱５７１の所定位置には、不図示の熱電対等の温度センサとヒータ等の加熱器が内蔵されている。この温度センサによる計測信号が制御装置７００に送信され、制御装置７００により、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａや射出シリンダ接続ポート５７３Ｂ等の樹脂の流路が、所定温度、例えば樹脂のガラス転移温度や溶融温度となるように加熱器が制御されている。
【０１５３】
このように、弁箱５７１内で弁体５７７が回転自在又はスライド自在に配設されてなる、一般的な切替え弁５７０に対して、例えば樹脂排出流路５７４を介して弁箱５７１の外周面に流れ込んできた樹脂を除去する、樹脂除去部を備えた本発明の実施形態に係る切替え弁については、以下で詳説する。
【０１５４】
（プリプラ式の射出装置における成形サイクル）
次に、プリプラ式の射出装置における成形サイクルについて、図７を参照して説明する。図７は、プリプラ式の射出装置における成形サイクルのシーケンス図の一例である。
【０１５５】
図７に示すシーケンス図では、金型装置８００と押出装置５１０に関連する工程をプランジャ位置とともに上段に示し（図中の工程Ａ）、可塑化装置５５０に関連する工程をスクリュ位置とともに下段に示している（図中の工程Ｂ）。また、中段には、ノズル５９０の開閉を示している。ここで、ノズル開とは、図５に示すように、射出シリンダ５１１とノズル５９０が連通し、ノズル５９０を介して樹脂を金型装置８００内に充填している状態もしくは充填可能な状態を示している。一方、ノズル閉とは、図４に示すように、可塑化シリンダ５５１と射出シリンダ５１１が連通し、ノズル５９０を介して樹脂を金型装置８００内に充填不能な状態を示している。
【０１５６】
図７において、成形サイクルに要する成形サイクル時間はＴであり、成形サイクルが所定回数繰り返し実行されることにより、所定数の成形品が成形される。金型装置内では、一度に単数もしくは複数の成形品が成形される。
【０１５７】
工程Ａでは、型閉工程、型締工程、保圧工程、冷却工程、型開工程、及び取出工程（突き出し工程）がこの順に行われる。一方、工程Ｂでは、計量工程と押出工程がこの順に行われる。
【０１５８】
充填工程の終了時刻がｔ２、計量工程の終了時刻がｔ３、停止工程の終了時刻（押出開始時刻）がｔ４、押出工程の終了時刻がｔ５である。なお、型締工程は型開工程の開始まで継続して行われる。
【０１５９】
ノズル閉の状態は、冷却工程の途中時刻から押出工程の終了時刻ｔ５までの間であり、それ以外の時間はノズル開の状態である。
【０１６０】
金型装置８００における型閉制御、型開制御、及び取出制御、押出装置５１０におけるプランジャ５１２の充填制御や保圧制御、切替え弁５７０の切替え制御、可塑化装置５５０におけるスクリュ５５２の計量制御や停止制御、及び押出制御は、いずれも制御装置７００によって実行される。すなわち、制御装置７００の記憶媒体７０２には、例えば図７に示すシーケンスが格納されており、このシーケンスに従って各機器の制御を同時並行的もしくは順列的に実行する。尚、図７に示すシーケンスはあくまでも一例であり、成形サイクルタイムＴや使用するプリプラ式の射出装置、この射出装置を有する射出成形機の機種等により、多様なシーケンスが存在し得る。例えば、計量工程の後半では、スクリュ５５２の減速工程があってもよい。
【０１６１】
時刻ｔ０において、ノズル５９０は開状態となっている。金型装置８００は型閉工程にあり、押出装置５１０では射出シリンダ５１１内でプランジャ５１２が充填前位置（最も後退した位置）に待機している。すなわち、この状態では、ノズル５９０から射出シリンダ５１１内のプランジャ５１２の前方空間に亘って成形材料が満たされている。一方、時刻ｔ０において、可塑化装置５５０は計量工程にある。尚、この計量工程は、一つ前の成形サイクルにおいて押出工程が終了すると同時に開始されており（前の成形サイクルの時刻ｔ５）、この開始時刻から継続している。
【０１６２】
工程Ａでは、金型装置８００において、型閉工程に次いで型締工程が実行され、型締工程は型開工程の開始まで継続して行われる。型締工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置まで前進させることにより、型締力を生じさせる。型締時に可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１が形成される。
【０１６３】
金型装置８００と押出装置５１０においては、時刻ｔ１で充填工程が開始され、制御装置７００によってプランジャ５１１が前進制御され、ノズル５９０を介して金型装置８００内に成形材料が充填される。充填工程では、射出モータ５１９を駆動してプランジャ５１２を設定速度で前進させ、プランジャ５１２の前方に蓄積された液状の成形材料を、切替え弁５７０を介し、さらにノズル５９０を介して金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填する。プランジャ５１２の位置や速度は、例えば射出モータ５１９に装備されているエンコーダ等を用いて検出する。エンコーダは、射出モータ５１９の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。プランジャ５１２の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替えが行われる。
【０１６４】
工程Ａにおいて、時刻ｔ２にて充填工程から保圧工程に移行するが、プランジャ５１２は設定された保持圧力にて前方の成形材料を保持し続け、プランジャ５１２が微前進することにより保圧が完了する。この保圧が完了した位置が保圧完了位置となる。保持圧力は、例えば圧力検出器を用いて検出し、圧力検出器はその計測信号を制御装置７００に送り、制御装置７００にて保持圧力を継続する制御が実行される。
【０１６５】
プランジャ５１２は、保持圧力による成形材料の保持を継続し、工程Ａでは、保圧工程が完了した後に冷却工程に移行する。保圧工程完了時において、キャビティ空間８０１の入口は固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間８０１からの成形材料の逆流が防止される。冷却工程では、キャビティ空間８０１内で成形材料が冷却され、成形材料の固化が進行する。工程Ａの冷却工程における時刻ｔ４まで、プランジャ５１２は保圧完了位置に停止する。時刻ｔ５にてプランジャ５１２の後退を一旦停止させてプランジャ５１２の位置を保持した後に、プランジャ５１２を充填前位置まで後退させる。
【０１６６】
一方、工程Ｂでは、工程Ａにおける保圧工程の途中時刻ｔ３まで計量工程が実行される。計量工程では、計量モータ５６０を駆動してスクリュ５５２を回転させることにより、スクリュ５５２に形成されている螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、可塑化シリンダ５５１内を前進しながら徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ５５２の前方に送られ、可塑化シリンダ５５１の前部に蓄積されるにつれて、スクリュ５５２が後退させられ、時刻ｔ３で後退限である押出前位置に到達する。
【０１６７】
計量工程では、スクリュ５５２の急激な後退を制限すべく、スクリュ５５２に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ５５２に対する背圧は、例えば圧力検出器等を用いて検出する。圧力検出器は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ５５２が射出前位置（計量完了位置）まで後退し、スクリュ５５２の前方に所定量の成形材料が蓄積されることにより、計量工程が完了する。
【０１６８】
工程Ｂでは、時刻ｔ３から時刻ｔ４に亘り、押出前位置にてスクリュ５５２の位置が保持される。なお、この時、スクリュ５５２は回転していてもよいし、回転していなくてもよい。時刻ｔ４にて押出工程を開始する。押出工程では、押出モータ５５９を駆動してスクリュ５５２を前進させ、スクリュ５５２の前方に蓄積された成形材料を可塑化シリンダ５５１から切替え弁５７０を介して射出シリンダ５１１に供給する。押出工程において、スクリュ５５２が前進限である押出完了位置まで前進した後、押出完了位置にて次の成形サイクルのための計量工程が開示される時刻ｔ５まで回転を継続する。このスクリュ５５２の回転により、可塑化シリンダ５５１内の成形材料が射出シリンダ５１１内に送られる。
【０１６９】
工程Ａにおいて、時刻ｔ４以降、プランジャ５１２は、その前方に成形材料が蓄積されるにつれて、射出シリンダ５１１内で後退させられる。工程Ａでは、冷却工程に続いて型開工程に移行し、金型装置８００の型開が実行される。型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型８２０を固定金型８１０から離間させる。その後、取出工程に移行し、金型装置８００内で成形された成形品をエジェクタ装置２００が可動金型８２０から突き出す。
【０１７０】
工程Ｂでは、工程Ａにおける型開工程中に押出工程から計量工程に移行する。この押出工程は時刻ｔ５にて完了する。時刻ｔ５から所定時間経過後、工程Ａではプランジャ５１２を後退させる（サックバック）。このサックバックは、例えばノズル開の確認信号がＯＮ制御された際に実行するのがよい。例えば、切替え弁５７０の弁体５７７の回転位置を検出可能なセンサを設けておき、検出された弁体５７７の回転位置にてノズル開もしくはノズル閉を判断することができる。
【０１７１】
このように、プリプラ式の射出装置５００を有する射出成形機では、金型装置８００及び射出装置５００を構成する押出装置５１０と、射出装置５００を構成する可塑化装置５５０と、を構成する各機器の動作が、同時並行的かつ順列的に実行される。
【０１７２】
なお、プリプラ式の射出装置５００では、スクリュ５１２は成形サイクル時間Ｔの全般に亘り、もしくは成形サイクル時間Ｔの９０％程度の時間に亘って回転を継続することができる。一方で、インライン式の射出装置におけるスクリュの回転時間は、成形サイクル時間Ｔの半分程度である。
【０１７３】
従って、インライン式の射出装置におけるスクリュに比べて、スクリュ５１２の回転時間を２倍程度確保することができる。このことから、仮に同じ成形サイクル時間Ｔとした場合、インライン式の射出装置に比べて、プリプラ式の射出装置では、スクリュ５１２の径を１／２程度に小規模化することができる。また、別の観点では、スクリュ５１２による必要吐出量を１／２程度に低減できるため、押出モータ５５９のモータ容量を小さくすることができる。また、プリプラ式の射出装置５００では、例えば、インライン式の射出装置では不可能な、充填工程中や保圧工程中などにおいても成形材料の可塑化を行うことができる。
【０１７４】
［第１の実施形態に係る射出装置］
次に、図８を参照して、本発明の第１の実施形態に係る射出装置について説明する。図８は、第１の実施形態に係る射出装置の外観斜視図であって、切替え弁５７０の周辺を拡大した図である。図８に示す第１の実施形態に係るプリプラ式の射出装置６００は、切替え弁５７０を構成する弁箱５７１のうち、円柱状の弁体５７７が差し込まれて回転可能に係止される対向する一対の側面５７１ａに、樹脂除去部である加熱器６１０を有する。さらに、弁箱５７１の下面５７１ｂにおいても、樹脂除去部である加熱器６１０を有する。尚、図示例の切替え弁５７０は、弁箱５７１の中空５７２内において円柱状の弁体５７７が回転自在に配設された形態であるが、それ以外の形態、例えば、２つの弁体が中空内でスライド自在に配設された形態であってもよい。
【０１７５】
弁箱５７１において、一対の対向する側面５７１ａを貫通するように図中のＹ方向に延びる円筒状の中空５７２が形成されている。この中空５７２に対して、中空５７２よりも僅かに小径の円柱状の弁体５７７が回転自在に挿通され、側面５７１ａから外側に突出して係合されている。尚、弁箱５７１には、図４及び図５に示すように、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａと、射出シリンダ接続ポート５７３Ｂと、ノズル接続ポート５７３Ｃが形成され、これらが中空５７２に連通している。
【０１７６】
弁箱５７１はさらに、中空５７２に連通する樹脂排出流路５７４を有している。具体的には、円筒状の中空５７２に対して、軸心方向（図中のＹ方向）に間隔を置いた位置において、鉛直方向（図中のＺ方向）下方に延びる２つの樹脂排出流路５７４を有している。尚、弁箱５７１が中空５７２に連通する樹脂排出流路５７４を、１つ又は３以上有していてもよい。
【０１７７】
弁箱５７１の可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａや、射出シリンダ接続ポート５７３Ｂ、ノズル接続ポート５７３Ｃには加圧された状態の樹脂が存在し、さらに、成形サイクルにおいて可塑化シリンダ５５１や射出シリンダ５１１から随時新たな樹脂が供給されている。一方で、弁体５７７の断面の直径が僅かに小さく設定されていることにより、中空５７２の壁面と弁体５７７の外周面の間には隙間Ｃが形成されている。
【０１７８】
弁箱５７１の外部への樹脂の排出態様は、弁箱５７１の外周面の一つである側面５７１ａに臨む隙間Ｃからの排出（図中のｙ１方向）や、弁箱５７１の外周面の一つである下面５７１ｂに臨む樹脂出口５７５からの排出（図中のｙ２方向）である。すなわち、樹脂排出流路５７４は、中空５７２と樹脂出口５７５を連通している。弁箱５７１には、不図示の熱電対等の温度センサとヒータ等の加熱器が内蔵されている。この温度センサによる計測信号が制御装置７００に送信され、制御装置７００により、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａや射出シリンダ接続ポート５７３Ｂ等の樹脂の流路が、所定温度、例えば樹脂のガラス転移温度や溶融温度となるように加熱器が制御されている。
【０１７９】
弁箱５７１の側面５７１ａに臨む隙間Ｃや、隙間Ｃに連通する樹脂排出流路５７４を介して弁箱５７１の下面５７１ｂに臨む樹脂出口５７５から排出された樹脂は、外気に触れて冷却され、側面５７１ａや下面５７１ｂ等の外周面に固着し得る。このように弁箱５７１の外周面に樹脂が固着した場合、この固着した樹脂の内側にさらに排出された樹脂が供給されることにより、固着した樹脂が成長して体積を増加させていく可能性がある。そして、このように成長した樹脂が射出シリンダ５１１の周辺に装備されている不図示のヒータ等に接触し、発煙や炭化、ヒータの短絡等の原因となり得る。
【０１８０】
そこで、射出シリンダ５１１では、弁箱５７１の外周面、具体的には、樹脂が外部に排出され得る側面５７１ａと下面５７１ｂにおいて、ヒータ等からなる加熱器６１０を備えている。尚、図で視認できる加熱器６１０を備えている側面５７１ａと対向する、反対側の側面５７１ａにおいても、図示例のような加熱器６１０が装備されていて、隙間Ｃから排出される樹脂を溶融できるようになっている。
【０１８１】
また、図示例のように弁箱５７１の側面５７１ａと下面５７１ｂの双方に加熱器６１０が装備されている形態以外にも、下面５７１ｂにのみ加熱器６１０が装備されている形態であってもよい。すなわち、「少なくとも樹脂出口５７５に対応する位置」に、樹脂除去部である加熱器６１０が装備されていればよい。ここで、樹脂出口５７５に対応する位置とは、弁箱５７１の外周面である下面５７１ａにおける樹脂出口５７５の周辺の位置の他、弁箱５７１の内部における樹脂出口５７５の周辺の位置を含む意味である。
【０１８２】
加熱器６１０は、外部に排出されてきた樹脂に対して、樹脂を溶融可能な温度を提供できる機器であればその具体的な形態は限定されない。加熱器６１０により、弁箱５７１の側面５７１ａに臨む隙間Ｃの周辺や、弁箱５７１の下面５７１ｂの樹脂出口５７５を含む樹脂出口５７５の周辺が、樹脂を溶融可能な温度にて加熱される。
【０１８３】
加熱器６１０は、成形サイクルの全期間に亘って作動し、側面５７１ａに臨む隙間Ｃの周辺や、樹脂排出流路５７４及び樹脂出口５７５の周辺を絶えず加熱してもよい。また、所定の成形サイクルが終了した段階で加熱器６１０を作動し、加熱を所定時間継続した後、加熱器６１０の作動が停止される制御が制御装置７００にて実行されてもよい。さらには、樹脂流動がある場合や、弁体５７７の作動時において、加熱器６１０を作動してもよい。ここで、樹脂流動がある場合とは、充填工程や保圧工程、押出工程などが挙げられる。また、切替え弁５７０内の成形材料の圧力が所定値以上の際に、加熱器６１０を作動してもよい。このように、加熱器６１０の作動態様は様々であるが、中でも、常に加熱器６１０を作動させておくのが好ましい。常に加熱器６１０を作動させておくことにより、切替え弁５７０の温度変化が無くなり、成形安定性が良好になるためである。
【０１８４】
加熱器６１０による加熱により、側面５７１ａに臨む隙間Ｃや、隙間Ｃに連通する樹脂排出流路５７４を介して樹脂出口５７５から排出された樹脂は、弁箱５７１の外周面に固着することなく鉛直下方に垂れて排出される。尚、切替え弁５７０の下方位置には、垂れた樹脂を収容する樹脂回収部が備えてある。
【０１８５】
このように、加熱器６１０により、弁箱５７１の外周面において、樹脂出口５７５等から排出された樹脂を除去することができる。ここで、樹脂の「除去」とは、樹脂出口５７５等から排出された樹脂を外周面に固着させることなく、溶融された状態に維持して垂れさせ、排出することの他にも、外周面に一端固着した樹脂を加熱し、溶融させて垂れさせ、排出することを含んでいる。
【０１８６】
図示する加熱器６１０は、弁箱５７１の外周面に外付けされた形態であるが、弁箱５７１の内部のうち、側面５７１ａに臨む隙間Ｃの周辺や、樹脂出口５７５の周辺に内蔵された形態であってもよい。
【０１８７】
また、上記するように、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａ等の流路の周辺に予め内蔵されている加熱器を、樹脂出口５７５等の周辺の加熱に兼用させてもよい。ただし、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａ等の流路の周辺と、樹脂排出流路５７４が外周面に臨む樹脂出口５７５の周辺との間の距離が長い場合、本来的には可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａ等の流路を加熱するための加熱器を用いて樹脂出口５７５の周辺を加熱しようとすると、非常に高い加熱温度を生じさせる必要がある。そして、このように高過ぎる加熱温度を生じさせた場合、弁箱５７１を過度に加熱し過ぎることになり得る。従って、図示例のように、可塑化シリンダ接続ポート５７３Ａ等の流路の周辺に予め内蔵されている加熱器とは別の、樹脂出口５７５等の周辺の加熱に専用な加熱器６１０を装備するのがよい。
【０１８８】
ここで、加熱器６１０による加熱温度について説明する。使用される成形材料には、結晶性樹脂（結晶性プラスチック）と非結晶性樹脂（非結晶性プラスチック）の双方がある。結晶性樹脂は融点を有し、非結晶性樹脂はガラス転移点を有する。尚、結晶性樹脂は融点の他にガラス転移点を有するが、樹脂を溶融させる際に適用される加熱温度として、ここでは、成形材料が結晶性樹脂の場合は融点以上の温度とし、成形材料が非結晶性樹脂の場合はガラス転移点以上の温度とする。
【０１８９】
結晶性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、及びポリアセタール（ＰＯＭ）などが挙げられる。
【０１９０】
各樹脂の融点を示すと、ＰＥＴは２６０℃程度、ＰＢＴは２３０〜２７０℃程度、ＰＥについては低密度ＰＥが９５〜１３０℃程度で高密度ＰＥが１２０〜１４０℃程度、ＰＰが１７０℃程度、ＰＡ６が２３０℃程度、ＰＡ６６が２７０℃程度、ＰＯＭが１８０℃程度である。
【０１９１】
一方、非結晶性樹脂としては、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などが挙げられる。
【０１９２】
各樹脂のガラス転移点を示すと、ＰＳは９０℃程度、ＰＶＣは８０℃程度、ＡＢＳ樹脂は７０℃程度、ＰＭＭＡは１００℃程度である。
【０１９３】
［第２の実施形態に係る射出装置］
次に、図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係る射出装置について説明する。図９は、第２の実施形態に係る射出装置の外観斜視図であって、切替え弁５７０の周辺を拡大した図である。図９に示す第２の実施形態に係るプリプラ式の射出装置６００Ａは、切替え弁５７０を構成する弁箱５７１の下面５７１ｂにおいて、樹脂除去部である掻き取り器６２０を有している。尚、図示例は、弁箱５７１の下面５７１ｂにのみ掻き取り器６２０を装備する形態であるが、弁箱５７１の側面５７１ａにも同様の掻き取り器６２０を装備する形態であってもよい。
【０１９４】
弁箱５７１の下面５７１ｂには、例えば金属製の角パイプなどからなる側面視Ｌ字状の一対の側面フレームと、一対の側面フレームを繋ぐ横架材と、から構成されたフレーム架構６２１が取り付けられている。
【０１９５】
このフレーム架構６２１に支持されるようにして、一対の車輪が走行自在な例えば金属製のレール６２２が敷設されている。
【０１９６】
掻き取り器６２０は、サーボモータ６２３と、その駆動シャフト６２４の周りに装着された複数のブレード６２５とを有する。ブレード６２５は、弁箱５７１の下面５７１ｂに摺接するように駆動シャフト６２４に装着されている。
【０１９７】
サーボモータ６２３の下方には不図示の一対の車輪が回転自在に装着され、これら一対の車輪がレール６２２に走行自在に嵌まり込んでいる。この車輪は電動式であり、例えば制御装置７００に設けられている作動スイッチに連動している。作動スイッチをＯＮ制御すると、車輪が駆動し、サーボモータ６２３はレール６２２の両端を往復動することができる（図中のｙ３方向）。
【０１９８】
また、作動スイッチをＯＮ制御すると、車輪の駆動に加えて、サーボモータ６２３が駆動シャフト６２４を回転させ、この回転に応じて複数のブレード６２５を回転させる。すなわち、複数のブレード６２５が、回転しながら弁箱５７１の下面５７１ｂの下方を中空５７２の軸心方向に往復動することにより、ブレード６２５が樹脂出口５７５の周辺に連続的に摺接する。
【０１９９】
そのため、樹脂出口５７５の周辺に樹脂が固着している場合、ブレード６２５の連続的な摺接によって固着している樹脂が掻き取られ、弁箱５７１の外周面から固着した樹脂を除去することができる。
【０２００】
上記する掻き取り器６２０の作動は、管理者が一日の成形を終了した段階で、もしくは所定日数の成形を終了した段階で作動スイッチをＯＮ制御して実行させてもよいし、制御装置７００に作動のタイミングデータを入力しておき、入力されている所定日数の成形が終了した段階で自動的に作動スイッチがＯＮ制御され、実行されてもよい。
【０２０１】
また、掻き取り器６２０は、図示例の形態に何等限定されるものではなく、弁箱５７１の外周面に固着した樹脂を掻き取って除去できる様々な機器が含まれる。例えば、弁箱５７１の下面５７１ｂに格子状の走行レールが直接設置され、この走行レールに沿って移動する掻き取り刃で固着した樹脂を切断除去するような形態であってもよい。また、シリンダ機構を構成するピストンロッドに掻き取り刃を装着して掻き取り器を構成し、この掻き取り器を弁箱５７１の下面５７１ｂに装着してもよい。シリンダ機構を作動させ、ピストンロッドを往復動させることにより、掻き取り刃を樹脂出口５７５の周辺で往復動させて、固着した樹脂を除去することができる。
【０２０２】
［第３の実施形態に係る射出装置］
次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態に係る射出装置について説明する。図１０は、第３の実施形態に係る射出装置の外観斜視図であって、切替え弁５７０の周辺を拡大した図である。図１０に示す第３の実施形態に係るプリプラ式の射出装置６００Ｂは、切替え弁５７０を構成する弁箱５７１の側面５７１ａと下面５７１ｂの表面において、樹脂除去部であるコーティング層６３０を有している。このコーティング層６３０は、樹脂を容易に剥離する剥離性を有している。
【０２０３】
弁箱５７１が鋼製からなる場合、その表面には、耐荷重性を高めるために窒化処理が施され、窒化鋼が形成され得る。このような窒化鋼には、上記するＰＥＴ等の樹脂が固着し易い。
【０２０４】
そこで、樹脂が漏れ得る隙間Ｃを有する弁箱５７１の側面５７１ａや、樹脂出口５７５を有する弁箱５７１の下面５７１ｂにおいて、樹脂剥離性を有するコーティング層６３０を形成する。
【０２０５】
ここで、「コーティング層」には、弁箱５７１の外周面に樹脂剥離性の材料が層状にコートされる形態の他に、樹脂剥離性のフィルムが貼着された形態や、樹脂剥離性のボードが装着された形態などが含まれる。
【０２０６】
樹脂剥離性のあるコーティング材料としては、フッ素系材料、ニッケルメッキ材料などが挙げられる。
【０２０７】
本実施形態に係る射出装置６００Ｂによれば、弁箱５７１の表面に樹脂剥離性のあるコーティング層６３０を形成するのみで弁箱５７１の外周面における樹脂の長期に亘る固着を防止することができる。すなわち、弁箱５７１の外周面に一時的に樹脂が固着しても、一定の大きさに成長した際に、その自重にて固着樹脂が弁箱５７１の外周面から容易に剥離し、除去される。
【０２０８】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。例えば、図３において、樹脂除去部６１０、６２０が、切替え弁５７０のサポート部材５６６に取り付けられていてもよい。また、樹脂除去部６１０、６２０を、樹脂出口５７５と射出シリンダ５１１の間に設けてもよい。この形態によれば、樹脂が射出シリンダ５１１側に成長することを解消できる。
【符号の説明】
【０２０９】
１０                                射出成形機
３００，５００                      射出装置
５１０                              押出装置
５１１                              射出シリンダ
５１２                              プランジャ
５５０                              可塑化装置
５５１                              可塑化シリンダ
５５２                              スクリュ
５７０                              切替え弁
５７１                              弁箱
５７１ａ                            側面（外周面）
５７１ｂ                            下面（外周面）
５７４                              樹脂排出流路
５７５                              樹脂出口
５７７                              弁体
５７８                              流路
５９０                              ノズル
６００、６００Ａ、６００Ｂ          射出装置
６１０                              加熱器（樹脂除去部）
６２０                              掻き取り器（樹脂除去部）
６３０                              コーティング層（樹脂除去部）
７００                              制御装置
Ｃ                                  隙間
【図１】
2019130833.tif 000003
【図２】
2019130833.tif 000004
【図３】
2019130833.tif 000005
【図４】
2019130833.tif 000006
【図５】
2019130833.tif 000007
【図６】
2019130833.tif 000008
【図７】
2019130833.tif 000009
【図８】
2019130833.tif 000010
【図９】
2019130833.tif 000011
【図１０】
2019130833.tif 000012