JP2003326572A

JP2003326572A - 射出成型機

Info

Publication number: JP2003326572A
Application number: JP2002120761A
Authority: JP
Inventors: Fumiyuki Kato; 文行加藤; Hiroyuki Konuma; 裕之小沼; Katsuhito Ogura; 勝仁小椋; Harumichi Tokuyama; 晴道徳山; Katsuyoshi Kido; 克芳木戸; Makoto Nishizawa; 誠西沢
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】射出装置のスクリュの軸方向運動の駆動源と
してボイスコイル型リニアモータを使用する射出成形機
において、大きな射出推力を実現すると同時に、射出推
力の微細な制御を可能にする。【解決手段】バレル１の内部にはスクリュ２が収容さ
れ、スクリュ２の後端部はプッシャプレート６の前面に
回転自在に支持されている。プッシャプレート６の後方
には、２台のリニアモータユニット１１ａ、１１ｂが、
スクリュ２の中心軸に対して軸対称に配置されている。
各リニアモータユニット１１ａ、１１ｂの出力軸１６
ａ、１６ｂは、共通の連結アーム１７を介して駆動軸１
９の後端に接続され、駆動軸１９の先端はプッシャプレ
ート６の背面に固定されている。各リニアモータユニッ
ト１１ａ、１１ｂは独立して制御可能である。製造され
る製品の種類に応じて、使用されるボイスコイル型リニ
アモータの数が設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動式の射出成形
機に係り、特に、射出装置のスクリュの軸方向運動の駆
動源にボイスコイル型リニアモータを使用する射出成形
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動式の射出成形機の射出装置では、バ
レル内でスクリュを軸方向に駆動するための駆動源に、
従来からボールネジが広く使用されて来た。近年、スク
リュの駆動源として、ボイスコイル型リニアモータを採
用した射出装置も開発されている。

【０００３】ボイスコイル型リニアモータは、駆動方向
に対して平行な軸を有するコイルと、このコイルの周囲
（または内部）に配置された磁石とによって構成され
る。磁石から発生する磁界を、コイル内を流れる直流電
流が横切ることによって、磁石とコイルの間に力が発生
し、磁石（磁石が取り付けられた可動体）がコイルの軸
に沿って移動する。

【０００４】スクリュの軸方向運動の駆動源にボイスコ
イル型リニアモータを使用する射出装置において、大き
な推力が要求される場合には、複数のボイスコイル型リ
ニアモータを並列に接続して使用する。しかし、それら
のリニアモータの配置によっては、スクリュの中心軸の
回りで偶力が発生し、リニアモータとスクリュの接続部
やリニアモータの各部に過大な負荷が掛かることがあ
る。また、複数のリニアモータを使用すると、射出成形
により製造される製品の種類によっては、推力が大きく
なり過ぎて、射出圧力の微細な制御が困難になることが
ある。また、その様な場合には、消費電力の無駄も大き
くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、射出装置の
スクリュの軸方向運動の駆動源にボイスコイル型リニア
モータを使用する射出成形機における以上のような問題
点に鑑み成されたものである。本発明の目的は、大きな
射出推力を備えるとともに、スクリュの中心軸の回りで
偶力が発生することがない射出成形機を提供することに
ある。また、本発明の目的は、大きな射出推力を備える
とともに、射出推力の微細な制御が可能な射出成形機を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機は、
バレルと、バレル内に収容されたスクリュと、スクリュ
の後方に接続され、スクリュを軸方向に駆動するボイス
コイル型リニアモータとを備え、バレル内でスクリュを
前進させて溶融原料を射出する射出成形機において、複
数のボイスコイル型リニアモータを、前記スクリュの中
心軸に対して軸対称に配置したことを特徴とする。

【０００７】本発明の射出成形機によれば、スクリュの
駆動源として複数のボイスコイル型リニアモータを使用
するとともに、それらをスクリュの中心軸に対して軸対
称に配置することによって、スクリュの中心軸の回りで
の偶力の発生を防止することができる。これにより、ボ
イスコイル型リニアモータとスクリュの接続部やボイス
コイル型リニアモータの各部に過大な負荷が掛かる大き
な要因が取り除かれるので、それらの構造の簡素化、軽
量化が可能となる。

【０００８】好ましくは、上記の射出成形機において、
複数のボイスコイル型リニアモータを、前記スクリュの
中心軸に対して軸対称に配置するとともに、各ボイスコ
イル型リニアモータをそれぞれ独立して制御可能とす
る。

【０００９】このようにすれば、当該射出成形機により
製造される製品の種類に応じて、使用されるボイスコイ
ル型リニアモータの数を設定することができる。これに
よって、射出推力の微細な制御が可能になる。

【００１０】なお、上記の射出成形機において、各ボイ
スコイル型リニアモータの代わりに、複数のボイスコイ
ル型リニアモータを並列に接続することにより構成され
たリニアモータユニットを使用することもできる。この
場合には、各リニアモータユニットを、前記スクリュの
中心軸に対して軸対称に配置し、各リニアモータユニッ
トをそれぞれ独立して制御可能とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づく射出成形
機の概略構成の例を示す。図中、１はバレル、２はスク
リュ、６はプッシャプレート、１９は駆動軸、１１ａ、
１１ｂはリニアモータユニットを表わす。

【００１２】バレル１は、その先端（図では左端）のノ
ズル１ａを介して金型（図示せず）にタッチされる。バ
レル１の内部にはスクリュ２が収容されている。スクリ
ュ２の後端部は、軸受（図示せず）を介してプッシャプ
レート６の前面の中央に回転自在に接続されている。ス
クリュ２の後端部近傍には、プーリ及びタイミングベル
ト９を介してサーボモータ８が接続され、スクリュ２に
回転を与えるようになっている。

【００１３】プッシャプレート６の後方には、２台のリ
ニアモータユニット１１ａ、１１ｂが、スクリュ２の中
心軸に対して軸対称に配置されている。各リニアモータ
ユニット１１ａ、１１ｂは、固定プレート１３ａ〜ｄを
介して射出成形機のベース（図示せず）に対して固定さ
れている。各リニアモータユニット１１ａ、１１ｂの出
力軸１６ａ、１６ｂの先端は、共通の連結アーム１７に
接続されている。連結アーム１７の中央には駆動軸１９
の後端が接続され、駆動軸１９の先端はプッシャプレー
ト６の背面に固定されている。

【００１４】図２に、図１のＡ−Ａ部断面図を示す。こ
の図は、リニアモータユニット１１ａ、１１ｂの軸に対
して垂直方向の断面図に相当している。各リニアモータ
ユニット１１ａ、１１ｂは、それぞれ４個のボイスコイ
ル型リニアモータ２０を並列に接続することによって構
成されている。なお、リニアモータユニット１１ａ、１
１ｂを構成している各ボイスコイル型リニアモータ２０
は、スクリュ２の中心軸に対してそれぞれ対をなして軸
対称となるように配置されている。

【００１５】各ボイスコイル型リニアモータ２０は、コ
イル２１及び磁石２２の対により構成される。各コイル
２１は、駆動方向（スクリュ２の中心軸方向）に対して
平行な軸を有している。各リニアモータユニット１１ａ
（または１１ｂ）に属するそれぞれ４個のコイル２１
は、出力軸１６ａ（または１６ｂ）の周囲に軸対称に配
置されている。各磁石２２は可動体１５ａ、１５ｂに取
り付けられている。各可動体１５ａ、１５ｂにはそれぞ
れ４箇所ずつ貫通孔が形成され、各貫通孔の中をコイル
２１が貫通している。各磁石２２は、各貫通孔の内周に
沿って配置され、僅かな間隙を介してコイル２１を周囲
から取り囲むように配置されている。磁石２２から発生
する磁界を、コイル２１内を流れる直流電流が横切るこ
とによって、磁石２２とコイル２１の間に力が発生し、
可動体１５ａ、１５ｂがコイル２１の軸に沿って移動す
る。

【００１６】上記の射出装置では、計量用のサーボモー
タ８を用いてスクリュ２を回転することによって、バレ
ル１内に樹脂原料を導入するとともに溶融する。このと
き、リニアモータユニット１１ａ、１１ｂを駆動して、
溶融樹脂に背圧を掛ける。また、リニアモータユニット
１１ａ、１１ｂを駆動してプッシャプレート６を前進さ
せることによって、スクリュ２をバレル１内で前進さ
せ、溶融樹脂をバレル１内から金型内に充填する。

【００１７】更に、上記の射出成形機では、各リニアモ
ータユニット１１ａ、１１ｂを構成している各ボイスコ
イル型リニアモータ２０はそれぞれ独立に制御可能であ
る。ただし、同時に使用する場合には同期が取られる。
従って、射出成形により製造される製品の種類に応じ
て、使用されるリニアモータを駆動軸１９に対して対称
的に、更には出力軸１６ａ、１６ｂに対して対称的に選
択して、その数を設定することによって、推力を適切な
範囲に調整し、射出圧力の微細な制御を行うことができ
る。

【００１８】なお、上記の例では、２台のリニアモータ
ユニットを使用しているが、必要に応じて、リニアモー
タユニットの数を更に増やすことができる。また、リニ
アモータユニットが３台や５台のように奇数の場合に
は、スクリュ２の中心軸の周りに同一角度で配置するこ
とにより軸対称とする。また、リニアモータユニットが
４台以上で偶数の場合、各リニアモータユニットの制御
系は、必ずしも各リニアモータユニット内の１台のボイ
スコイル型リニアモータ２０毎に独立している必要はな
い。例えば、リニアモータユニット毎に分けて制御可能
とすることもできる。

【００１９】図３に、本発明に基づく射出成形機におけ
るボイスコイル型リニアモータの配置の他の例を示す。
この図は、先の図２と同様に、リニアモータユニット３
１ａ〜ｄの軸に対して垂直方向の断面図に相当してい
る。各リニアモータユニット３１ａ〜ｄは、それぞれ２
個のボイスコイル型リニアモータ２０ｅ及び２０ｆを並
列に接続することによって構成されている。なお、リニ
アモータユニット３１ａ〜ｄを構成している各ボイスコ
イル型リニアモータ２０ｅ及び２０ｆは、スクリュ２
（図１）の中心軸に対してそれぞれ軸対称となるように
配置されている。各リニアモータユニット３１ａ〜ｄの
出力軸３６ａ〜ｄｂの先端は、共通の連結アーム３７に
接続されている。連結アーム３７の中央には駆動軸１９
の後端が接続され、駆動軸１９の先端はプッシャプレー
ト６（図１）を介して、スクリュ２（図１）の後端に接
続されている。

【００２０】

【発明の効果】本発明の射出成形機によれば、スクリュ
の駆動源として複数のボイスコイル型リニアモータを使
用するとともに、それらをスクリュの中心軸に対して軸
対称に配置することによって、スクリュの中心軸の回り
での偶力の発生を防止することができる。これにより、
ボイスコイル型リニアモータとスクリュの接続部やボイ
スコイル型リニアモータの各部に過大な負荷が掛かる大
きな要因が取り除かれるので、それらの構造の簡素化、
軽量化が可能となる。

【００２１】また、本発明の射出成形機によれば、スク
リュの中心軸に対して対称に配置した各ボイスコイル型
リニアモータまたはリニアモータユニットをそれぞれ独
立して制御可能とすることによって、射出成形により製
造される製品の種類に応じて、使用されるボイスコイル
型リニアモータの数を設定することができる。これによ
って、射出推力の微細な制御が可能になるとともに、消
費電力の節約を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく射出成形機の概略構成を示す
図。

【図２】図１に示した射出成形機のＡ−Ａ部断面図。

【図３】本発明に基づく射出成形機におけるボイスコイ
ル型リニアモータの配置の他の例を示す図。

【符号の説明】

１・・・バレル、２・・・スクリュ、６・・・プッシャプレート、８・・・計量用のサーボモータ、９・・・タイミングベルト、１１ａ、ｂ・・・リニアモータユニット、１３ａ〜ｄ・・・固定プレート、１５ａ、ｂ・・・可動体、１６ａ、ｂ・・・出力軸、１７、３７・・・連結アーム、１９・・・駆動軸、２０、２０ｅ、２０ｆ・・・ボイスコイル型リニアモー
タ、２１・・・コイル、２２・・・磁石、３１ａ〜ｄ・・・リニアモータユニット、３６ａ〜ｄ・・・出力軸、３７・・・連結アーム。

フロントページの続き (72)発明者小椋勝仁静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内 (72)発明者徳山晴道静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内 (72)発明者木戸克芳静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内 (72)発明者西沢誠静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内Ｆターム(参考） 4F206 AM24 AR012 JA07 JD01 JL02 JM04 JN11 JT02 JT40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バレルと、バレル内に収容されたスクリュと、スクリュの後方に接続され、スクリュを軸方向に駆動す
るボイスコイル型リニアモータとを備え、バレル内でスクリュを前進させて溶融原料を射出する射
出成形機において、複数のボイスコイル型リニアモータを、前記スクリュの
中心軸に対して軸対称に配置したことを特徴とする射出
成形機。
【請求項２】バレルと、バレル内に収容されたスクリュと、スクリュの後方に接続され、スクリュを軸方向に駆動す
るボイスコイル型リニアモータとを備え、バレル内でスクリュを前進させて溶融原料を射出する射
出成形機において、複数のボイスコイル型リニアモータを、前記スクリュの
中心軸に対して軸対称に配置するとともに、各ボイスコ
イル型リニアモータをそれぞれ独立して制御可能とした
ことを特徴とする射出成形機。
【請求項３】バレルと、バレル内に収容されたスクリュと、スクリュの後方に接続され、スクリュを軸方向に駆動す
るボイスコイル型リニアモータとを備え、バレル内でスクリュを前進させて溶融原料を射出する射
出成形機において、並列に接続された複数のボイスコイル型リニアモータに
より構成されたリニアモータユニットを、複数個、前記
スクリュの中心軸に対して軸対称に配置するとともに、
各リニアモータユニットをそれぞれ独立して制御可能と
したことを特徴とする射出成形機。