JP2002542069A - 射出成形機のための二重モータ駆動子 - Google Patents

射出成形機のための二重モータ駆動子

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Abstract

(57)【要約】 電気モータ作動式のスクリュー駆動装置（１０）は所定の空間覆い内で増大した出力トルクを提供する。一対の電気モータ（３０、３２）は、そのそれぞれの出力駆動シャフト（３４、３６）が対向して同軸関係となるように、端と端を整合させた関係で配置される。結合部材（３８）は、同じ回転方向に同じ回転速度で連動回転するようにそれぞれのモータ出力シャフト（３４、３６）を一緒に機械的に結合するために、これらのシャフト間を延びる。一方のモータのための制御回路は、結合部材（３８）における組み合わせモータ（３０、３２）の出力でのトルクが個々の各モータのトルクの合計となるように、一方のモータの出力シャフトを他方のモータの出力シャフトとは反対の方向に回転させるインバータ（５２）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は射出成形機を作動させるための動力を提供する駆動モータに関し、特
に、機械的に一緒に結合された２つの電気モータを利用する電気モータ駆動装置
に関する。
【０００２】
【背景技術】
長年にわたり、プラスチック部品を成形するための射出成形機は液圧的に作動
されていた。このような機械は直線運動を提供するためのリニア液圧アクチュエ
ータと、回転運動を提供するための回転液圧モータとを有していた。作動サイク
ル中にこのような機械のそれぞれの素子を一層精確に位置決めする要求が増大す
るにつれて、液圧流体の圧縮性及び流体温度の変化による流体の体積変化のため
、液圧作動式の素子の位置決め精度が制限されることが明らかとなった。従って
、主として、シャフト角度エンコーダ及び他の電気作動式の位置感知装置の使用
により得ることのできる一層厳密な位置制御のため、数年前に、このような機械
のための機械的な駆動装置として電気モータを利用し始めた。特に、サーボモー
タは、開ループ又は閉ループ制御技術を使用することにより、シャフト角度及び
供給電流を厳密に制御して、モータシャフトトルク、シャフト位置及びシャフト
角速度における厳密な制御を可能にする能力のために、所望の度合いの制御精度
を提供する。
【０００３】 液圧作動式の装置に比べて電気作動式の装置を一層精確に制御する能力に加え
、液圧装置はしばしば電気的な装置よりも一層の騒音を伴う。更に、装置の作動
中に液圧流体を加圧する際に生じる液圧流体の加熱、及び、これに伴う、油又は
水冷却器或いは他の形の吸熱源による流体の冷却の必要性のため、液圧機械内で
著しいエネルギが消費される。そして、この時代における環境問題に対する最大
の注目として、液圧流体における鉱油は時には環境上望ましくなく、特殊な容器
及び特殊な廃棄技術を必要とする。
【０００４】 電気モータの１つの欠点は、一層大きな動力出力が必要な場合、電気モータの
寸法、重量及びコストが液圧モータのものよりも大きいことである。電気モータ
のための制御精度の度合いが機械的及び液圧的な装置に比べて一層大きいが、特
に約３００トンまでのクランプトン数を有する小容量の射出成形機においては、
電気モータはますます偏在するようになってきている。一層大きな出力が必要な
場合、動力出力の制限及び大きな電気モータの直径の増大が電気駆動装置を使用
できる射出成形機の寸法を制限していた。
【０００５】 射出成形機を作動させるために交流サーボモータがしばしば利用される。しか
し、商業的に入手できる交流サーボモータの最大出力トルクは制限される。従っ
て、このような交流サーボモータを動力源として利用できる射出成形機の容量は
商業的に入手できるモータの出力トルクにより制限される。組み合わせモータト
ルク出力を提供するように２つのこのようなモータをベルト又は歯車により結合
することができるが、このような装置は余分な空間を占有し、一層複雑になる。
更に、このような装置はまた、ベルトの伸び、機械的な摩耗、及び機械的な駆動
素子に特有の同様な因子のため、組み合わせモータからの出力の制御の精度を減
少させる機械的な素子を追加することとなる。
【０００６】 本発明の目的は、単一の商業的に入手できるモータを使用して得ることのでき
るものよりも一層大きな最大トルク出力を必要とするような機械類を作動させる
ために電気モータを使用することができる駆動装置を提供することである。
【０００７】 本発明の別の目的は、高出力トルク電気モータを必要とする電気作動式の射出
成形機の全体寸法を所望の空間限界内に維持できる駆動装置を提供することであ
る。
【０００８】
【発明の開示】
略述すると、本発明の１つの態様によれば、電気作動式の射出成形機の覆い寸
法を過剰に増大させることなく大きな馬力出力を達成できる電気モータ駆動装置
が提供される。第１及び第２の電気モータが提供され、各モータはハウジングと
、このハウジングの駆動端から軸方向に延びる出力シャフトとを有する。モータ
は互いに離間関係で指向され、そのそれぞれの駆動端は、そのぞれぞれの出力シ
ャフトが同軸的に位置するように、対向関係となっている。モータ結合部材は第
１及び第２のモータの出力シャフト間を延び、モータ出力シャフトが同じ回転方
向に同じ回転速度で回転するようにこれらのシャフトを一緒に結合する。第１及
び第２のモータの速度及びトルクを制御するためにモータ制御子が設けられ、こ
のモータ制御子は、モータ出力シャフト軸線に関して所定の回転方向に回転する
ように第１のモータ出力シャフトを作動させるために、第１のモータに結合され
た第１の制御回路を有する。第２の制御回路は、モータ出力シャフト軸線に関し
て第１のモータ出力シャフトと同じ所定の回転方向に回転するように第２のモー
タ出力シャフトを作動させるために、第２のモータに結合される。モータとその
それぞれの制御子との結合は、第１及び第２のモータの出力トルクの合計である
組み合わせ出力トルクをモータ結合部材において提供する。これに関し、第２の
モータ制御回路は、結合された出力駆動シャフトが駆動シャフト軸線に関して同
じ方向に回転するように、第１のモータへ供給される駆動電流の位相に関して第
２のモータへ供給される駆動電流の位相を１８０゜だけシフトさせるためのイン
バータを有する。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
図面、特にその図１、２を参照すると、射出成形機の射出ユニットのための駆
動装置１０が示される。この機械は駆動ハウジング１２を有し、このハウジング
から延びる管状のバレル１４は当業界で周知の型式の回転及び往復可塑化スクリ
ュー（図示せず）を担持する。材料送りホッパ１６はバレル１４の上方に位置し
ていて、スクリューにより可塑化し、射出すべき材料を受け取り、これをバレル
１４の内部へ送る。
【００１０】 ここで、図２を参照すると、可塑化スクリューは、ハウジング１２に担持され
これに支持されるブラケット２０により支持される電気モータ１８によって回転
される。モータ１８は駆動プーリー２４を固定した出力駆動シャフト２２を有す
る。駆動ベルト２６は駆動プーリー２４のまわりを通り、一緒に連動回転するよ
うに可塑化スクリューに作動的に結合された被駆動プーリー２８を回転させる。
【００１１】 成形材料が可塑化された後、可塑化スクリューはバレル１４内で図１、２の左
方へ移動し、所望量の可塑化された成形材料をモールド（図示せず）内へ射出す
るように射出ストロークを行う。射出ストロークのための動力は第１の射出モー
タ３０及び第２の射出モータ３２である一対の電気モータを含む駆動装置により
提供される。モータ３０は駆動ハウジング１２により支持されかつそこから支持
されたブラケット３１によって支持され、モータ３０のハウジングから外方に延
びる出力駆動シャフト３４を有する。同様に、モータ３２はこれまた駆動ハウジ
ング１２により支持されかつそこから支持されたブラケット３３によって支持さ
れ、モータ３２のハウジングから外方に延びる対応する出力駆動シャフト３６を
有する。図２に示すように、モータ３０、３２は、そのそれぞれの出力シャフト
が互いに離間し、対向関係で互いに対面し、かつ、そのそれぞれの出力シャフト
の軸線が同軸となるように、相対的に位置する。
【００１２】 図示のように環状のスリーブの形をとることのできる駆動シャフト結合部材３
８は出力駆動シャフト３４、３６間を延び、同じ回転方向に同じ回転速度でこれ
らのシャフトを一緒に回転させるようにこれらのシャフトを一緒に固定的に結合
する。結合部材３８はベルト４１により駆動される被駆動プーリー４０を回転さ
せるための駆動プーリーを画定する。被駆動プーリー４０はハウジング１２によ
り保持された固定ナット４３内に回転自在に担持された駆動スクリュー４２に作
動的に結合される。駆動スクリュー４２の回転により、可塑化スクリューが軸方
向に移動し、可塑化スクリューの射出ストローク又は引き戻しストロークのいず
れかを行う。
【００１３】 図示の２モータ装置は、単一のモータのみにより達成できるものよりも一層大
きな出力トルクを提供するように、２つの一層小さな出力モータの組み合わせを
可能にする。これに関し、その出力を一層精確に制御する能力故にこのような機
械にとって好ましい駆動源である交流サーボモータの最大トルク出力が約１００
０ｎｍのレベルに制限されるので、このようなモータの応用は約１００オンス（
約２．８ｋｇ）の成形材料射出量を有する射出成形機に制限されてしまう。一層
多量の成形材料を射出するには一層大きなモータトルク出力が必要となり、ここ
に開示する２モータ駆動装置は大容量の射出成形機でのこのようなモータの使用
を可能にする。
【００１４】 このような２モータ駆動装置の制御は図３に示す型式の制御装置により行うこ
とができる。モータ３０、３２の出力駆動シャフトは連動回転するように結合部
材３８により一緒に接続される。モータ速度指令がそれぞれの速度コントローラ
４４、４６に提供され、それぞれのモータ駆動回路４８、５０のための対応する
電流指令を発生させる。エンコーダ５４はモータ３０に接続され、モータ駆動回
路４８、５０へロータ位置フィードバックを提供するために使用される。エンコ
ーダ５４からのロータ位置フィードバックは速度コントローラ４４、４６にも供
給され、そこで、このフィードバックは速度フィードバックを引き出すために使
用される。モータ駆動子５０及び速度コントローラ４６に供給された位置フィー
ドバックは信号インバータ５２内で反転され、モータ３２をモータ３０とは反対
の方向へ回転させ、それぞれのモータ出力シャフトを同じ方向に回転させて、こ
れらのモータのための組み合わせ出力を生じさせる。駆動回路４８、５０への速
度指令が必要に応じて調整され、各モータ３０、３２のための所望の回転速度を
維持する。
【００１５】 代わりに、本発明により教示されるような２モータ駆動装置は図４に示す型式
の装置により制御することができる。モータ３０、３２の出力駆動シャフトは連
動回転するように結合部材３８により上述のように一緒に接続される。単一の速
度コントローラ５８は単一の電流指令を発生させるために設けられる。コントロ
ーラ５８からの指令はモータ３０のためのモータ駆動回路４８により直接受け取
られるが、モータ３２の駆動回路５０のための速度指令は信号インバータ５６内
で反転され、モータ３２をモータ３０とは反対の方向へ回転させる。従って、そ
れぞれのモータ出力シャフトは同じ方向に回転し、モータ３０、３２のための組
み合わせ出力を生じさせる。単一のエンコーダ５４はモータ３０に接続されて、
それぞれの駆動回路４８、５０のためのロータ位置フィードバックを提供し、そ
こで、このフィードバックは速度フィードバックを引き出すために使用される。
エンコーダ５４によりモータ駆動回路５０へ供給された位置フィードバックは、
モータ３２の適正な転換を提供するために信号インバータ５２により反転される
ことに留意されたい。
【００１６】
【産業上の利用可能性】
上述のように、本発明の電気モータ駆動装置は、機械の覆い寸法を過剰に増大
させることなく、電気作動式の射出成形機のための大きな馬力出力を提供する。
第１及び第２の電気モータは、そのそれぞれの駆動端が対向関係で位置し、その
それぞれの出力シャフトが軸方向で整合するように、装着される。モータ結合部
材は第１及び第２のモータの出力シャフト間を延び、モータ出力シャフトが同じ
回転方向に同じ回転速度で回転するようにこれらのシャフトを一緒に結合する。
第１及び第２のモータの速度及びトルクを制御するためにモータ制御子が設けら
れる。モータのこの構成は第１及び第２のモータの出力トルクの合計である組み
合わせ出力トルクを提供する。
【００１７】 本発明の特定の実施の形態を図示し、説明したが、当業者なら、本発明の概念
を逸脱することなく、修正の変更が可能であることは明らかである。従って、本
発明の要旨内でのすべてのこのような変更及び修正は特許請求の範囲内に包含さ
れるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 往復スクリュー射出成形機のための可塑化スクリュー駆動装置の部分断面側立
面図である。
【図２】 図１に示す可塑化スクリュー駆動装置の部分断面頂面図である。
【図３】 図２に示す型式の二重モータ駆動子のための制御構成を示すブロック線図であ
る。
【図４】 図２に示す型式の二重モータ駆動子のための別の制御構成を示すブロック線図
である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動装置（１０）を有する射出成形機において、 上記駆動装置（１０）が、 （イ） ハウジングと、同ハウジングの駆動端から軸方向に延びる出力シャフ
    ト（３４、３６）とをそれぞれ有する第１及び第２の電気モータ（３０、３２）
    であって、互いに離間した関係で指向され、同軸的に位置するそれぞれの上記出
    力シャフト（３４、３６）の対向するそれぞれの駆動端を有する第１及び第２の
    電気モータ； （ロ） 上記モータの出力シャフト（３４、３６）が同じ回転方向に同じ回転
    速度で一緒に回転するように、上記第１及び第２のモータ（３０、３２）の当該
    出力シャフト（３４、３６）間を延びて同シャフトを一緒に結合するモータ結合
    部材（３８）；及び （ハ） 上記第１及び第２のモータ（３０、３２）の速度及びトルクを制御す
    るためのモータ制御子であって、当該第１及び第２のモータ（３０、３２）の出
    力トルクの合計である組み合わせ出力トルクを上記モータ結合部材（３８）にお
    いて提供するために、所定の回転方向に回転するように上記第１のモータ出力シ
    ャフト（３４）を作動させるように当該第１のモータ（３０）に結合された第１
    のモータ駆動回路（４８）と、当該第１のモータ出力シャフト（３４）と同じ所
    定の回転方向に回転するように上記第２のモータ出力シャフト（３６）を作動さ
    せるために当該第２のモータ（３２）に結合された第２のモータ駆動回路（５０
    ）とを有し、上記第２のモータ駆動回路（５０）が該第１のモータ（３０）へ供
    給される駆動電流の位相に関して該第２のモータ（３２）へ供給される駆動電流
    の位相をシフトさせるためのインバータ（５２）を有するようなモータ制御子；
    を有することを特徴とする射出成形機。
  2. 【請求項２】 上記第１及び第２のモータ（３０、３２）の各々が同じ回転
    速度で実質上同じ最大出力トルクを有することを特徴とする請求項１に記載の駆
    動装置（１０）。
  3. 【請求項３】 上記第１及び第２のモータ（３０、３２）の各々が同じ回転
    速度で異なる最大出力トルクを有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装
    置（１０）。
  4. 【請求項４】 上記結合部材（３８）が上記第１及び第２のモータ（３０、
    ３２）のそれぞれの上記出力シャフト（３４、３６）を連動回転させるように一
    緒に機械的に接続するための接続スリーブと、組み合わせモータ出力トルクを被
    駆動部材（４０）に伝達するために当該結合部材（３８）に担持された駆動部材
    とを有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置（１０）。
  5. 【請求項５】 上記駆動部材が駆動ベルト（４１）を受け取り、これを担持
    するプーリーであることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置（１０）。
  6. 【請求項６】 上記被駆動部材（４０）が射出成形機の射出ユニット内の機
    構であることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置（１０）。
  7. 【請求項７】 上記機構が成形材料をモールド内へ射出するための射出部材
    へ軸方向の運動を与えるスクリュー（４２）を有することを特徴とする請求項６
    に記載の駆動装置（１０）。
  8. 【請求項８】 上記第１及び第２のモータ（３０、３２）の各々が交流サー
    ボモータであることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置（１０）。
JP2000612115A 1999-04-16 2000-04-10 射出成形機のための二重モータ駆動子 Expired - Lifetime JP4565749B2 (ja)

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US09/294,081 1999-04-16
PCT/US2000/009505 WO2000062999A1 (en) 1999-04-16 2000-04-10 Dual motor drive system for injection molding machines

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