JP2003025403A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアモータのコイルホルダの温度上昇を防
止することで、安定した射出動作を実現することを可能
にする。 【解決手段】 電磁誘導によってコイル１１が発熱し、
この発熱によりコイルホルダ１７の温度が上昇する。温
度センサ６２によりコイルホルダ１７の温度を計測し、
この計測された温度が予め定められた温度に達すると冷
却制御装置６０から冷却水が冷媒流路６１内に供給さ
れ、コイルホルダ１７の温度を低下させる。このとき冷
却制御装置６０は、温度センサ６２からの温度とオペレ
ータが予め定めた設定温度とを比較して、コイルホルダ
１７の温度の上昇に伴って冷却水の温度を下げ、コイル
ホルダ１７の温度を設定温度に保つように管理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融樹脂を金型に
射出して成形する射出成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、射出成形機では、可動部の動作の
遅れや構造の複雑化を解消し、作業効率の向上を図るた
めに、それぞれの可動部に可動部の駆動手段としてリニ
アモータを用いつつある。この中で、溶融樹脂を金型に
向けて射出するスクリュを軸方向に進退駆動させるため
の射出用リニアモータがある。

【０００３】リニアモータを用いて射出動作を行う射出
成形機において、リニアモータはその性質上ケーシング
内に収める必要がある。リニアモータは通常の回転型の
モータ（ロータリモータ）と比較して構造的にコイルと
発磁体とのギャップを広くとる必要があるため、回転型
のモータと比較して効率が悪く、発熱量が多いという傾
向がある。これをケーシング内に収めるため中の温度が
上昇する。さらにケーシング内であるため放熱効率が悪
くなってしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにリニアモー
タコイルに発生する熱でのコイルホルダ温度上昇により
リニアモータの固定子または可動子の磁界特性が変化す
るためリニアモータ自体の特性が変化し、制御に影響を
与え、さらにはリニアモータコイルの使用上限温度を越
えた場合、リニアモータの動作不良や破損およびこれら
に伴う機械本体の動作不良や破損が発生することがあ
る。またケーシング内の温度上昇により、他部品の動作
に影響を与える。

【０００５】本発明の目的は上記のような問題点に鑑み
成されたもので、リニアモータコイルに発生する熱によ
り温度上昇するコイルホルダを積極的に冷却し、リニア
モータコイルの温度上昇を抑制し、またリニアモータコ
イルの使用上限温度を越えた場合、リニアモータの駆動
を停止させることで、リニアモータの動作不良を防止し
安定した射出動作の実現を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、溶融した樹脂を金型の空隙に向けて射出し
て成形する射出成形機において、前記金型の空隙に連通
する中空部を有し、この中空部に受け入れた樹脂原料を
加熱して溶融させる加熱手段を備えたバレルと、前記バ
レルの中空部に挿入され、軸方向に進退駆動されるスク
リュと、前記スクリュの後端部に連結された出力軸を有
し、溶融した樹脂が前記中空部から前記金型の空隙に向
けて射出されるように前記出力軸を軸方向に動かすリニ
アモータと、前記リニアモータのコイルホルダの中に設
けられた冷却用の冷媒流路と、を備えた。前記コイルホ
ルダは前記冷媒流路用の入力口と、前記冷媒流路用の出
力口と、を複数備えた。前記コイルホルダの近傍に温度
を検出する温度センサを備えた。前記温度センサにより
計測された温度に応じて前記冷媒流路に供給する冷媒の
温度または流量を制御して、前記コイルホルダの温度を
所定温度に保つための冷却制御手段を備えた。前記温度
センサにより計測された温度が設定された値を越えた場
合前記リニアモータの駆動を停止させる手段を備えた。

【０００７】上記のような構成としたことにより、温度
センサによってリニアモータのコイルホルダの温度を計
測し、計測された温度に応じて、冷却制御手段がリニア
モータのコイルホルダの中に設けた冷媒流路に供給する
冷媒の温度または流量を制御し、リニアモータのコイル
ホルダ温度の上昇を防止して所定温度を保つことができ
る。またリニアモータコイルの使用上限温度を越えたら
リニアモータの駆動を停止させる。その結果リニアモー
タの動作不良や機械本体の破損を防ぎ安定した射出動作
を実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるリニアモー
タを適用した射出成形機の概要を示す全体構成図であ
る。ベースフレーム２０上に固定された固定盤２１とベ
ースフレーム２０上を進退可能に取り付けられたトグル
機構支持盤２３の間は、四隅を四本の平行なタイバ２４
によって連結されている。タイバ２４の右端は固定盤２
１の周縁部の適所にそれぞれ固定され、左端はトグル機
構支持盤２３に移動可能に係合されている。トグル機構
支持盤２３は、型厚調整用モータ２５により回転駆動さ
れる歯車２６に設けられた図示しない雌ねじとタイバ２
４に設けられた雄ねじによりタイバ２４に沿ってフレー
ム２０上を移動されるとともに、所定位置に固定され
る。

【０００９】また、トグル機構支持盤２３と固定盤２１
の間には、四隅をタイバ２４に移動自在に係合された移
動盤２８が設けられ、移動盤２８とトグル機構支持盤２
３の間には、移動盤２８を前後動させるトグル機構２９
が連結されている。トグル機構２９には、型締用モータ
３０によりタイバ２４と平行に進退されるクロスヘッド
３１が設けられている。このクロスヘッド３１の進退駆
動により移動盤２８を軸方向に移動させ、移動金型２７
を固定金型２２に対して押し付けたり引き離したりする
型開閉および型締の動作を行わせるようになっている。

【００１０】なお、移動盤２８には、固定、移動の両金
型２２、２７により成形された成形品を移動金型２７か
ら押出すための押出ピン５４と、この押出ピン５４を進
退させるための成形品押出用モータ５５が設けられてい
る。

【００１１】また、固定金型２２の中央には貫通孔が形
成され、固定盤２１の右側に設けられた射出ユニット４
０の加熱バレル４３の中空部４３ａに連通している。加
熱バレル４３にはホッパ４４およびヒータ４５がそれぞ
れ適所に取り付けられ、ホッパ４４から加熱バレル４３
の中空部４３ａに供給された樹脂原料がヒータ４５によ
り加熱溶融されるようになっている。

【００１２】加熱バレル４３の中空部４３ａには、回転
及び進退可能にスクリュ４７が挿入されている。スクリ
ュ４７の右端にはスプライン５０が設けられ、回転継手
４８を介して本発明によるリニアモータからなる射出用
モータ（リニアモータ）４９の出力軸１３が連結され、
スクリュ４７を前進駆動させるようになっている。ま
た、スクリュ４７には、スプライン５０に係合されたプ
ーリ５２を介して計量用モータ（ＡＣサーボモータ）５
１の回転駆動軸が連結され、スクリュ４７を所定の回転
数で回転させるようになっている。

【００１３】さらに、射出ユニット４０の全体は可動台
４２の上に搭載され、ノズルタッチ用モータ４１により
可動台４２をフレーム２０上にて軸方向に移動させるこ
とにより、射出ユニット４０の全体がスクリュ４７の軸
方向に前進又は後退されるようになっている。なお、加
熱バレル４３は可動台４２の左端に取り付けられてい
る。

【００１４】また、加熱バレル４３の先端部分にはノズ
ル４６が設けられている。可動台４２を前進させると、
ノズル４６が固定盤２１の凹所に嵌まり込み、ノズル４
６の流路が固定金型２２の貫通孔に連通して、溶融状態
の樹脂が加熱バレル４３の中空部４３ａから固定金型２
２、移動金型２７間の空隙５３に射出されるようになっ
ている。

【００１５】図２は、図１に示す射出成形機のリニアモ
ータ４９の一実施形態例を示す平面断面図である。リニ
アモータ４９は全体がケーシング１６で覆われ、このケ
ーシング１６の前面（図２において左側面）から出力軸
１３が突出している。出力軸１３は、その先端側が回転
継手４８を介してスクリュ４７（図１）の後端に連結さ
れ、その後端側が可動板１４に取り付けられている。可
動板１４は複数対のリニアベアリング１８ａにより一対
又は複数対のリニアガイド１５に可動可能に支持されて
いる。各リニアガイド１５は出力軸１３と平行にケーシ
ング１６の前端面から後端面までに設けられている。

【００１６】また、ケーシング１６内には、コイル１１
および磁石１２が設けられている。コイル１１はケーシ
ング１６に取付けられたコイルホルダ１７の側面（図２
における上下の面）、すなわち可動板１４の上面に対し
て垂直でかつ可動板１４の移動方向に平行な面に設けら
れている。磁石１２は磁石ホルダ１８に保持され、磁石
ホルダ１８は可動板１４に取付けられている。

【００１７】さらに、ケーシング１６の右側には、冷却
制御手段としての冷却制御装置６０が設けられている。
冷却制御装置６０は、コイルホルダ１７中に設けられた
冷媒流路６１に、冷却水などの冷媒を供給するようにな
っている。このコイルホルダ１７は各個別のコイルホル
ダ毎に冷媒流路６１用の冷媒流路入力口６１ａ１および
冷媒流路入力口６１ａ２と冷媒流路出力口６１ｂ１およ
び冷媒流路出力口６１ｂ２を備えており、これらの冷媒
流路入力口、出力口を使用し各個別のコイルホルダを複
数連結し一体の冷媒流路６１とできるようになってい
る。コイルホルダ１７近傍には、温度センサ６２が設け
られ、この温度センサ６２により計測された温度値が冷
却制御装置６０および図示されないリニアモータ４９の
駆動装置に送られるようになっている。冷却制御装置６
０は、温度センサ６２により計測された温度とオペレー
タが設定した設定温度とを比較して冷媒流路６１に供給
する冷却水の温度を例えばＰＩＤ制御により制御して、
コイルホルダ１７の内部の温度を所定温度に保つように
制御する構造となっている。

【００１８】次に、図２を用いて本発明の射出成形機の
作用を説明する。コイル１１が電磁誘導によって発熱す
ると、この発熱によりコイルホルダ１７の温度が上昇す
る。温度センサ６２がコイルホルダ１７の温度を計測
し、この計測された温度がオペレータにより予め定めら
れた温度に達すると冷却制御装置６０から冷却水が冷媒
流路６１内に供給され、コイルホルダ１７の温度を低下
させる。このとき冷却制御装置６０は、温度センサ６２
によって計測された温度とオペレータが予め定めた設定
温度とを比較して、コイルホルダ１７の温度の上昇に伴
って冷却水の温度を下げ、コイルホルダ１７の温度を設
定温度に保つように管理する。

【００１９】また冷却制御装置６０は、コイルホルダ１
７の温度を温度センサ６２により計測して、設定温度に
保つように制御しているが、冷却制御装置６０の故障お
よび冷媒流路６１の破損等により、温度センサ６２にて
計測された温度が、コイルの使用上限温度から換算して
予め設定されたコイルホルダ１７の、設定された温度の
上限値を越えた場合、リニアモータ４９の図示されない
駆動装置による駆動を自動的に停止させる。また、アラ
ームの表示またはアラーム信号を出力し、手動により停
止させてもよい。

【００２０】前述した実施の形態では、コイルホルダ１
７の近傍に温度センサ６２を取り付けた例を示したが、
本発明はこれに限られるものではなく、コイルホルダ１
７の内部に温度センサ６２を取り付けてコイル１１自身
の温度を検出するようにしてもよく、その配置・構成も
適宜に変更可能である。

【００２１】また前述した実施の形態では、冷却制御装
置６０により冷却水の温度を制御する例を示したが、本
発明はこれに限られるものではなく、冷却水の温度を一
定とし、温度センサ６２によって計測された温度と予め
設定された設定温度とを比較して、温度センサ６２によ
り計測された温度と設定温度との差の大きさにより冷却
水の流量を制御するようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の射出成形機
は、コイルホルダの中に冷却水を循環させることによ
り、コイルの発熱によるコイルホルダの温度上昇を防止
することで、コイル自身の故障や他部品の動作不良を防
止し、安定した射出動作を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した射出成形機の概要を示す全体
構成図。

【図２】本発明を適用した射出成形機の射出用モータ
（リニアモータ）部分の一実施の形態例を示す平面断面
図。

【符号の説明】

１１ コイル １２ 磁石 １３ 出力軸 １４ 可動板 １５ リニアガイド １６ ケーシング １７ コイルホルダ １８ 磁石ホルダ １８ａ リニアベアリング ２０ フレーム ２１ 固定盤 ２２ 固定金型 ２３ トグル機構支持盤 ２４ タイバ ２５ 型厚調整用モータ ２６ 歯車 ２７ 移動金型 ２８ 移動盤 ２９ トグル機構 ３０ 型締用モータ ３１ クロスヘッド ４０ 射出ユニット ４１ ノズルタッチ用モータ ４２ 可動台 ４３ 加熱バレル ４４ ホッパ ４５ ヒータ ４６ ノズル ４７ スクリュ ４８ 回転継手 ４９ 射出用モータ（リニアモータ） ５０ スプライン ５１ 計量用モータ ５２ プーリ ５３ 空隙 ５４ 押出ピン ５５ 成形品押出用モータ ６０ 冷却制御装置 ６１ 冷媒流路 ６２ａ１ 冷媒流路入力口 ６２ａ２ 冷媒流路入力口 ６２ｂ１ 冷媒流路出力口 ６２ｂ２ 冷媒流路出力口 ６２ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富川 和人 静岡県沼津市大岡2068ー３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AP057 AR067 AR14 JA07 JD03 JL02 JM01 JM04 JP11 JP17 JQ29 JT02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融した樹脂を金型の空隙に向けて射出
   して成形する射出成形機において、 前記金型の空隙に連通する中空部を有し、この中空部に
   受け入れた樹脂原料を加熱して溶融させる加熱手段を備
   えたバレルと、 前記バレルの中空部に挿入され、軸方向に進退駆動され
   るスクリュと、 前記スクリュの後端部に連結された出力軸を有し、溶融
   した樹脂が前記中空部から前記金型の空隙に向けて射出
   されるように前記出力軸を軸方向に動かすリニアモータ
   と、 前記リニアモータのコイルホルダの中に設けられた冷却
   用の冷媒流路と、を備えたことを特徴とする射出成形
   機。
2. 【請求項２】前記コイルホルダは前記冷媒流路用の入力
   口と、 前記冷媒流路用の出力口と、を複数備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の射出成形機。
3. 【請求項３】前記コイルホルダの近傍に温度を検出する
   温度センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   射出成形機。
4. 【請求項４】前記温度センサにより計測された温度に応
   じて前記冷媒流路に供給する冷媒の温度または流量を制
   御して、前記コイルホルダの温度を所定温度に保つため
   の冷却制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記
   載の射出成形機。
5. 【請求項５】前記温度センサにより計測された温度が設
   定された値を越えた場合前記リニアモータの駆動を停止
   させる手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   射出成形機。