JP2001225368A - 電動射出成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレッシャプレートとガイドロッドとの間に
作用する摺動抵抗の大きさを常に一定の値に保ち、スク
リューに作用する実質的な樹脂反力をロードセルにより
正確に測定することのできるようにすること、及び射出
用モータのトルク変動の影響をガイド部が受けない、即
ち摩擦抵抗が変動しないようにして、ロードセルの検出
精度の向上を図ることを目的とする。 【解決手段】 前部プレート7aと後部プレート7bとから
なる機械フレーム7の前部プレート7aに取付けられた加
熱シリンダ1と、該加熱シリンダ1内で回転可能かつ進退
自在に配設されたスクリュー2と、機械フレーム7を構成
する後部プレート7bに取付けられたボールナット36と、
一端が前部プレート7aに固定され、他端が後部プレート
7bを貫通したガイドロッド10と、該ガイドロッド10に摺
動自在に支持された前記スクリュー2を進退させるプレ
ッシャープレート11と、ボールナット36と螺合し、前記
プレッシャープレート11に回転自在に支持されたボール
ねじ軸30と、前記ボールねじ軸30を駆動し、前記ガイド
ロッド10の他端に取付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動射出成形機に関
するものである。特に電動射出成形機の射出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機においては、加熱シリンダ内
において加熱溶融された樹脂を、高圧で射出し、金型装
置内のキャビティ空間に充填し、キャビティ空間内にお
いて冷却固化させることによって成形品を得ることがで
きるようになっている。

【０００３】このような射出成形機は型締装置及び射出
装置を有し、型締装置は固定プラテンと可動プラテンを
備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させること
によって型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる
ようになっている。

【０００４】一方、射出装置は、ホッパから供給された
樹脂を加熱し、溶融させる加熱シリンダ及び溶融された
樹脂を射出する射出ノズルを備え、加熱シリンダ内には
スクリューが回転自在、かつ、進退自在に配設されてい
る。そして、スクリューを前進させ、射出ノズルから樹
脂を射出し、スクリューを後退させることによって樹脂
の計量を行うようになっている。

【０００５】図７は、本出願人が平成９月１１月１１日
付で特願平９−３０８６６２号として開示した（以下、
「先発明」という）発明である。図４において、１５０
は加熱シリンダであり、この加熱シリンダ１５０内に
は、スクリュー１５１が進退自在、かつ、回転自在に配
設される点は従来のものと同様である。そして、スクリ
ュー１５１は、前端にスクリューヘッドを有するととも
に、加熱シリンダ１５０内を後方に延び、後端にベアリ
ングボックス１５３が固定されている。また、スクリュ
ー１５１の周囲には螺旋状のフライト１５４が形成さ
れ、フライト１５４間に溝が形成されている。

【０００６】そして、前記加熱シリンダ１５０にはホッ
パが固定されている(図示しない)。ホッパからの樹脂供
給口は、スクリュー１５１を加熱シリンダ１５０内にお
ける最も前方に置いた状態において、スクリュー溝の後
端部に対応する箇所に形成されている。したがって、計
量工程時に、スクリュー１５１を回転させると、ホッパ
内からペレット状の樹脂が供給され、樹脂は、加熱シリ
ンダ１５０内に進入し、スクリューの溝内を前進させら
れる。

【０００７】また、加熱シリンダ１５０の周囲には図示
しないヒータが配設され、ヒータによって加熱シリンダ
１５０を加熱し、スクリュー溝内の樹脂を溶融させる。
したがって、スクリュー１５１を回転させると、樹脂圧
によりスクリュー１５１が後退し、スクリューヘッドの
前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜まる。

【０００８】次に、射出工程時には、スクリュー１５１
を回転させることなく前進させると、スクリューヘッド
の前方に溜まった樹脂は、射出ノズル１５２から射出さ
れ、金型のキャビティ空間に充填される。加熱シリンダ
１５０の後方には、前記スクリュー１５１を回転又は進
退するための駆動部１５５が配設されている。駆動部１
５５は、フレーム１５６に対して移動自在に配設された
計量用モータ１５７及びフレーム１５６に固定された射
出用モータ１５８を備え、射出用モータ１５８とスクリ
ュー１５１とが同一軸上に配設されている。

【０００９】フレーム１５６には、スクリュー１５１と
平行に延びる案内バー１５９が配設され、案内バー１５
９に沿って計量用モータ１５７が移動する。そのため
に、支持板１６０が案内バー１５９に対して摺動自在に
配設され、支持板１６０に計量用モータ１５７が取り付
けられている。また、計量用モータ１５７の出力軸に駆
動側プーリ１６１が、又ベアリングボックス１５３のボ
ックス本体１６２の外周に従動側プーリ１６３がそれぞ
れ固定され、駆動側プーリ１６１と従来側プーリ１６３
との間にタイミングベルト１６４が張設されている。こ
れら駆動側プーリ１６１、従動側プーリ１６３及びタイ
ミングベルト１６４によって、ベアリングボックス１５
３と計量用モータ１５７とを連結する伝動手段が構成さ
れている。

【００１０】一方、射出用モータ１５８は、フレーム１
５６に固定されたステータ１６５及びステータ１６５の
内周側に配設されたロータ１６６から成り、このロータ
１６６はフレーム１５６に対して回転自在に支持され
る。そのために、前記ロータ１６６に中空のロータシャ
フト１６７が嵌入固定され、ロータシャフト１６７の両
端がベアリング１６８，１６９によってフレーム１５６
に支持されている。

【００１１】また、ベアリングボックス１５３内にはベ
アリング１７０、１７１が配設され、これらベアリング
によってスクリュー１５１と伝動軸としてのボールねじ
軸１７２とが相対回転自在に連結され、フレーム１５６
に荷重計１７７を介して固定されたボールナット１７３
とボールねじ軸１７２に形成されたねじ部１７４とが螺
合している。なお、このボールねじ軸のねじ部１７４に
よって、回転運動を直線運動に変換する。

【００１２】したがって、計量工程において、計量用モ
ータ１５７を駆動すると、計量用モータ１５７の回転が
駆動側プーリ１６１、タイミングベルト１６４、ボック
ス本体１６２及びスクリュー１５１に順次伝達され、ス
クリュー１５１が回転し、樹脂がスクリューヘッドの前
方に移動する。この場合、スクリュー１５１とボールね
じ軸１７２とはベアリングボックス１５３を介して相対
回転自在に連結されているので、ボックス本体１６２に
伝達された回転はボールねじ軸１７２には伝達されない
が、加熱シリンダ１５０内の樹脂の圧力がベアリングボ
ックス１５３を介してボールねじ軸１７２に伝達され
る。したがって、ボールねじ軸１７２は回転しながら後
退し、これに伴ってスクリュー１５１を後退させる。な
お、スクリュー１５１を後退させるときに、樹脂の圧力
に抗してスクリュー１５１に背圧が加えられる。

【００１３】一方、射出用モータ１５８において、ステ
ータ１６５に所定の周波数の電流を供給することによっ
て、スクリュー１５１を回転させることなく前進させる
ことができる。そのために、中空のロータシャフト１６
７の内側に環状の係止部材１７５が固定され、係止部材
１７５の内周に形成されたスプライン１７６とボールね
じ軸１７２の後部外周に形成されたスプラインとが係合
している。このスプライン１７６によって、射出用モー
タ１５８の回転を伝達する回転伝達部が構成されてい
る。

【００１４】したがって、射出工程において、射出用モ
ータ１５８を駆動すると、射出用モータの回転がロータ
シャフト１６７、係止部材１７５及びボールねじ軸１７
２に順次伝達される。そして、ボールナット１７３がフ
レーム１５６に固定されているので、ボールねじ軸１７
２は回転するとともに前進し、スクリュー１５１を前進
させる。また、このとき、タイミングベルト１６４に加
わる射出力は、ベアリングボックス１５３を介して荷重
計１７７に伝達され、検出される。なお、前記ボールね
じ軸１７２は軸方向においてストロークＳだけ進退する
(図７）。

【００１５】このように、射出用モータ１５８の回転が
減速機構、プーリ等を介することなくボールねじ軸１７
２に直接伝達されるようになっているので、機械効率を
高めることができるとともに、イナーシャを小さくする
ことができる。

【００１６】さて、上記「先発明」の電動射出成形機に
おいては、実質的な樹脂反力を正確に測定することが必
要である。この問題を解決する手段として図８に示すご
とく、プレッシャープレート１８２に対してボールねじ
１７８を回転自在かつ軸方向移動不能に取り付け、ボー
ルねじ１７８を後部プレート１７９にロードセル１８０
を介して固設されたボールナット１８１に螺合させてい
るものが知られている。ボールねじ１７８を回転させ、
ボールねじ１７８の螺合位置を軸方向に変化させ、射出
スクリューを押圧するプレッシャープレート１８２をガ
イドロッド１８３に沿って移動させる。プレッシャープ
レート１８２に対しボールねじ１７８を軸受にて回動自
在に軸支している。そしてボールねじ１７８の回転力が
プレッシャープレート１８２に伝達されなくなるので回
転力の変動に関係しなくなり、ガイドロッド１８３に対
するプレッシャープレート１８２の摺動抵抗が常に一定
となる。摺動抵抗が変動しなくなるので、摺動抵抗と実
質的な樹脂反力との合力を検出するロードセル１８０に
より実質的な樹脂反力を正確に測定できるというもので
ある。

【００１７】しかし、このような構成では、プレッシャ
ープレート１８２がガイドロッド１８３に案内されて摺
動するが、ガイドロッド１８３に射出推力を受けるので
ガイドロッド１８３を大きくしなければならない。した
がって、ガイドロッド１８３の部分での摺動抵抗が大と
なる。また、射出によってガイドロッド１８３が伸長す
るため、プレッシャープレート１８２の位置、即ちスク
リューの位置検出の精度が低下する。

【００１８】このようにロードセル１８０は、実質的な
射出力とプレッシャプレート１８２のガイド部の摩擦抵
抗の合力を検出している。しかしながらこの構造におい
ては、 （１）プレッシャプレート１８２に射出モータを配置し
ているので、射出モータの回転トルクの反力をプレッシ
ャプレート１８２が受けること。 （２）射出モータの加減速時、高出力時のガイド部の摩
擦抵抗が変化すること等により、ロードセル１８０の検
出に悪影響を与えるといる問題がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を解消し、射出スクリューのプレッシャ
プレートをガイドロッドにより摺動自在に支える構成に
おいて、プレッシャプレートとガイドロッドとの間に作
用する摺動抵抗の大きさを常に一定の値に保ち、射出ス
クリューに作用する実質的な樹脂反力をロードセルによ
り正確に測定することのできる電動射出成形機の射出機
構を提供することにある。さらに、射出モータのトルク
変動の影響をガイド部が受けない、即ち摩擦抵抗が変動
しないようにして、ロードセルの検出精度の向上を図る
ことを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】（１）前部プレート７ａ
と後部プレート７ｂとからなる機械フレーム７の前部プ
レート７ａに取付けられた加熱シリンダ１と、該加熱シ
リンダ１内で回転可能かつ進退自在に配設されたスクリ
ュー２と、機械フレーム７を構成する後部プレート７ｂ
に取付けられたボールナット３６と、一端が前部プレー
ト７ａに固定され、他端が後部プレート７ｂを貫通した
ガイドロッド１０と、該ガイドロッド１０に摺動自在に
支持された前記スクリュー２を進退させるプレッシャー
プレート１１と、ボールナット３６と螺合し、前記プレ
ッシャープレート１１に回転自在に支持されたボールね
じ軸３０と、前記ボールねじ軸３０を駆動し、前記ガイ
ドロッド１０の他端に取付けた。 （２）上記（１）において、機械フレーム７は、加熱シ
リンダを固設する前部プレート７ａと、ボールナットを
固設する後部プレート７ｂと、前部プレートと後部プレ
ートを一体に連結する連結ロッド１２とによって構成さ
れる。 （３）上記（１）〜（２）において、後部プレート７ｂ
にロードセル３５を介してボールナット３６が固設され
ている。 （４）上記（１）〜（２）において、プレッシャープレ
ート１１をガイドするガイドロッド１０は、ボールねじ
軸３０と平行に設置され、該ガイドロッド１０の一端は
前部プレート７ａに固定され、他端はモータフレーム支
持部材３４を介して射出用モータ９に固定され、後部フ
レーム７ｂとモータフレーム支持部材３４間に間隔ａを
置いて構成した。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１〜図６に基いて説明する。本
発明は電動射出成形機にしたという基本的技術思想に於
ては、図７にて説明した先発明に係る電動射出成形機の
延長上にあるものである。

【００２２】図１は本発明に係る射出成形機の横断面
図、図２は本発明に係る射出成形機の外観側面図であ
る。図３は図１のＡ矢視断面図である。図４は同じく図
１のＢ矢視断面図、図５は図１のＣ矢視断面図、図６は
図１のＤ矢視断面図である。図１及び図２において、１
は加熱シリンダであり、この加熱シリンダ１内には図７
以下で説明した先行技術と同様、スクリュー（図７参
照）が進退自在に、かつ、回転自在に配設されている。
そして、加熱シリンダ１内をスクリュー及びスクリュー
軸３が後方に延び、スクリュー軸３の後端はスクリュー
支持プレート４（図６参照）に固定されている。

【００２３】加熱シリンダ１における設定された箇所に
は、樹脂供給口５が形成され、該樹脂供給口５上にホッ
パが設けられている。樹脂供給口５は、スクリューを加
熱シリンダ１内における最も前方に置いた状態におい
て、スクリューのフライトで構成される溝の最後端に対
応する箇所に形成されている。したがって、計量工程時
に、スクリュー軸３を回転させながら後退させると、樹
脂供給口５からペレット状の樹脂が供給される。

【００２４】また、加熱シリンダ１の周囲には図示しな
いヒータが配設され、これにより加熱シリンダ１を加熱
し、スクリュー２の溝内の樹脂を溶融させる。したがっ
て、スクリュー２を回転させると、樹脂圧によりスクリ
ュー２が後退してスクリューヘッドの前方に１ショット
分の溶融樹脂が溜まる。

【００２５】次に、射出工程時に、スクリュー軸３を回
転させることなく前進させると、前記スクリューヘッド
の前方に溜まった溶融樹脂は、射出ノズルから射出さ
れ、図示しない金型内のキャビティ空間に充填される。

【００２６】ところで、加熱シリンダ１の後方には、前
記スクリュー２を回転及び進退させるための駆動部６が
ある。駆動部６には、射出枠を構成する機械フレーム７
に対して移動自在に配設された計量用モータ８及び機械
フレーム７に固定された射出用モータ９を備え、射出用
モータ９とスクリュー軸３とが同一軸線上に配設されて
いる。

【００２７】射出枠を構成する機械フレーム７には、ス
クリュー２と平行に延びる複数本のガイドロッド１０が
配設され、このガイドロッド１０に沿って計量用モータ
８を支持するプレッシャープレート１１が移動する。図
１に示す如く、射出枠を構成する機械フレーム７は加熱
シリンダ１の部分を覆う前部フレーム７ａと後述するボ
ールナット３６及びガイドロッド１０を支持する後部フ
レーム７ｂとからなり、これら前後のフレーム７ａと７
ｂとは４本の連結ロッド１２で一体に連結されている。

【００２８】プレッシャープレート１１の側部には計量
モータ取付用のブラケット１３が取付けられ、このブラ
ケット１３にモータフランジ１４を介し計量用モータ８
が取付けられている。プレッシャープレート１１内には
ベアリング１５ａ，１５ｂを介し、ベアリングボックス
１６が回転自在に取付けられている。１７はベアリング
ホルダで、一方のベアリング１５ｂをこれで保持してい
る。ベアリングボックス１６は、前記スクリュー支持プ
レート４の後方に固着された環状をなした中空軸１８と
ベアリング抑え１９とからなっている。そしてベアリン
グ２０及び２１を介しボールねじ軸３０の前端を回転自
在に支持している。２２はベアリング抑えで、これによ
りベアリング２０を前記ベアリング抑え１９との間に保
持している。

【００２９】さて、図１で計量用モータ８の出力軸８ａ
には歯車２３が固着され、この歯車２３は中間歯車２４
を介して環状歯車２５と噛み合っている。環状歯車２５
は中空軸１８の外周に固着され、この中空軸１８は一端
が前記スクリュー支持プレート４の後端にボルト結合さ
れている。３８は、中空軸１８，ベアリングホルダ１
７，プレッシャープレート１１とブラケット１３，モー
タフランジ１４とで形成される空洞部で、この空洞部内
に前記歯車２３，２４，２５を納めている。

【００３０】次に、射出用モータ９はステータ及びロー
タを備えている。ロータに中空のロータ軸２６が嵌入固
定されている。中空のロータ軸２６の両端はベアリング
２７，２８でモータフレーム内で回転可能に支持され、
中空のロータ軸２６内にはスプラインナット２９が固定
され、該スプラインナット２９にボールねじ軸３０の後
端に固定されたスプライン軸３１が摺動可能に係合して
いる。スプライン軸３１は後退限ストッパ３２と前進限
ストッパ３３とにより、その前後動を制限されている。

【００３１】３４はガイドロッド１０の後端を支持する
ガイドロッド支持部材で、これに射出用モータ９が固着
されている。３５は射出枠を構成する後部フレーム７ｂ
とボールナット３６の後端に設けられたフランジ３６ａ
とに固着されたロードセルで、該ロードセル３５の後部
に給油口を備えた給油プレート３７が固着されている。
結局前記ガイドロッド１０は後部フレーム７ｂを貫通
し、ガイドロッド支持部材３４にねじ１０ａで締付け支
持されている。

【００３２】図１において、後部プレート７ｂの後部に
配置された射出モータ９のモータフレームを取付けるガ
イドロッド支持部材３４は、前部プレート７ａにガイド
ロッド１０を介し固定している。即ちガイドロッド１０
の他端は後部プレート７ｂを貫通してその後部に配置さ
れた射出モータ９のモータフレーム取付用のガイドロッ
ド支持部材３４にねじ１０ａで固着されている。そし
て、ガイドロッド支持部材３４は後部プレート７ｂに取
付けられた給油プレート３７とさらに間隔ａを置いて取
付けられている。

【００３３】

【発明の効果】このように後部フレーム７ｂは前部プレ
ート７ａとは連結ロッド１２を介し一体になっている
が、射出用モータ９は、プレッシャープレート１１をガ
イドするガイドロッド１０の後端でガイドロッド支持部
材３４を介し固着されているので、射出用モータ９のト
ルク変動をガイドロッドに受けることがない。従って、
ロードセル３５の検出精度を向上させることができる。
また、後部フレーム７ｂとモータフレーム支持部材３４
は間隔ａを以て遊離している。このため射出モータ９に
トルク変動等が生じても、その影響をガイド部が受けな
いので、ロードセル３５の検出精度が従来に比し一段と
向上する。

【００３４】特にプレッシャープレート１１とガイドロ
ッド１０との間に作用する摺動抵抗の大きさを常に一定
の値に保ち、スクリュー２に作用する実質的な樹脂反力
をロードセル３５により正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した射出成形機の横断面図。

【図２】本発明に係る射出成形機の外観側面図。

【図３】図１のＡ矢視断面図。

【図４】同じくＢ矢視断面図。

【図５】同じくＣ矢視断面図。

【図６】同じくＤ矢視断面図。

【図７】本出願人による先出願の断面図。

【図８】公知技術の断面図。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダ ２ スクリュー ３ スクリュー軸 ４ スクリュー支持
プレート ５ 樹脂供給口 ６ 駆動部 ７ 機械フレーム 7a 前部プレート 7b 後部プレート ８ 計量用モータ ９ 射出用モータ 10 ガイドロッド 11 プレッシャープレート 12 連結ロッド 13 モータ取付用ブラケット 14 モータフランジ 15a，15b ベアリング 16 ベアリングボッ
クス 17 ベアリングホルダ 18 中空軸 19 ベアリング抑え 20 ベアリング 21 ベアリング 22 ベアリング抑え 23 歯車 24 中間歯車 25 環状歯車 26 ロータ軸 27 ベアリング 28 ベアリング 29 スプラインナット 30 ボールねじ軸 31 スプライン軸 32 後退限ストッパ 33 前進限ストッパ 34 モータフレーム
支持部材 35 ロードセル 36 ボールナット 37 給油プレート 38 空洞部 39 位置センサー 40 位置センサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前部プレート（７ａ）と後部プレート
   （７ｂ）とからなる機械フレーム（７）の前部プレート
   （７ａ）に取付けられた加熱シリンダ（１）と、 該加熱シリンダ（１）内で回転可能かつ進退自在に配設
   されたスクリュー（２）と、 機械フレーム（７）を構成する後部プレート（７ｂ）に
   取付けられたボールナット（３６）と、 一端が前部プレート（７ａ）に固定され、他端が後部プ
   レート（７ｂ）を貫通したガイドロッド（１０）と、該
   ガイドロッド（１０）に摺動自在に支持された前記スク
   リュー（２）を進退させるプレッシャープレート（１
   １）と、 ボールナット（３６）と螺合し、前記プレッシャープレ
   ート（１１）に回転自在に支持されたボールねじ軸（３
   ０）と、 前記ボールねじ軸（３０）を駆動し、前記ガイドロッド
   （１０）の他端に取付けられた射出用モータ（９）とを
   有することを特徴とする電動射出成形機の射出装置。
2. 【請求項２】 機械フレーム（７）は、加熱シリンダを
   固設する前部プレート（７ａ）と、ボールナットを固設
   する後部プレート（７ｂ）と、前部プレートと後部プレ
   ートを一体に連結する連結ロッド（１２）とによって構
   成されること特徴とする請求項１記載の電動射出成形機
   の射出装置。
3. 【請求項３】 後部プレート（７ｂ）にロードセル（３
   ５）を介してボールナット（３６）が固設されているこ
   とを特徴とする請求項１〜２記載の電動射出成形機の射
   出装置。
4. 【請求項４】 プレッシャープレート（１１）をガイド
   するガイドロッド（１０）は、ボールねじ軸（３０）と
   平行に設置され、該ガイドロッド（１０）の一端は前部
   プレート（７ａ）に固定され、他端はモータフレーム支
   持部材（３４）を介して射出用モータ（９）に固定さ
   れ、後部フレーム（７ｂ）とモータフレーム支持部材
   （３４）間に間隔（ａ）を置いて構成したことを特徴と
   する請求項１〜３記載の電動射出成形機の射出装置。