JP2003534154A - プラスチック射出成形機に用いられる射出ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、プラスチック射出成形機に用いられる射出ユニットであって、スクリュが設けられており、第１の駆動エレメントとして運動スピンドルが設けられており、該運動スピンドルを介してスクリュが、可塑化のために回転駆動可能であり、かつ射出のために軸方向に移動可能であり、第２の駆動エレメントとしてスピンドルナットが設けられており、該スピンドルナットが、運動ねじ山を介して運動スピンドルと連結されており、フレーム固定的に配置された大型の電動モータが設けられており、該電動モータによって一方の駆動エレメントは回動しないように保持されており、他方の駆動エレメントは射出時にスクリュを移動させるために回転駆動可能であり、フレーム固定的に配置された装置が設けられており、該装置によって可塑化時に、一方の駆動エレメントの回転数が設定可能であり、ただし該回転数は、このときに大型の電動モータによって同時に駆動されている他方の駆動エレメントの回転数とは異なっている形式のものに関する。より廉価な射出ユニットを提供するために、本発明によれば、射出のためにスクリュを移動させる際に回動しないように保持される方の駆動エレメントが、解除可能な機械的なブレーキによってロック可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、プラスチック射出成形機に
用いられる射出ユニットから出発する。

【０００２】 このような形式の射出ユニットは、ドイツ連邦共和国特許第４３４４３３５号
明細書に基づき公知である。この公知の射出ユニットでは、中空軸モータとして
形成されている２つの同じ大きさの電動モータが、スクリュの軸線に対して整合
するように相前後して配置されている。スクリュはスクリュ駆動用の運動スピン
ドルに固く結合されており、この運動スピンドルはスピンドルナット内に案内さ
れている。運動スピンドルとスピンドルナットとの間に形成されたねじ対偶は、
転動体として複数のボールを有している。スピンドルナットは一方の電動モータ
の中空軸を形成しており、この電動モータはスクリュから見て他方の電動モータ
の手前に配置されている。この他方の電動モータの中空軸は、運動スピンドルの
軸線に位置するキーピンを備えていて、このキーピンが運動スピンドルに設けら
れたキー切欠き内に係合しているので、キーピンと運動スピンドルとは互いに相
対回動不能に結合されている。しかし、軸方向では運動スピンドルをキーピンに
対して移動させることができる。

【０００３】 運転時では、スクリュの運動状態を主として２種類の運動状態に区別すること
ができる。可塑化時では、後側の電動モータが運動スピンドルとキーピンとを介
してスクリュを規定の回転数で駆動する。前側の電動モータは、後側の電動モー
タの回転数とは小さな量だけ異なる回転数でスピンドルナットを回転させる。た
とえば前側の電動モータは後側の電動モータよりも少しだけ低速で回転すること
ができる。回転数差に基づき、スクリュが後退する際の速度が決定されている。
このときに回転数差は、可塑化されたプラスチック材料が搬送されるスクリュ前
室内に、ある程度の蓄積圧（Ｓｔａｕｄｒｕｃｋ）が形成されかつ維持されるよ
うに制御される。プラスチック材料を型内へ射出するためには、スクリュが前方
へ向かって運動させられなければならない。このためには、前側の電動モータが
引き続きスピンドルナットを回転させ、それに対して後側の電動モータは、キー
ピンを介して運動スピンドルの回動を阻止するように通電される。

【０００４】 公知の射出ユニットでは、スクリュを駆動するために２つの同じ大きさの特別
な電動モータが使用され、両電動モータは比較的高価である。

【０００５】 したがって、本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載の形式の射出ユニ
ットを改良して、より廉価に製造され得るような射出ユニットを提供することで
ある。

【０００６】 解決しようとする課題は、請求項１の上位概念部に記載の形式の射出ユニット
において、請求項１の特徴部に記載の特徴、つまり射出のためにスクリュを移動
させる際に回動しないように保持される方の駆動エレメントが、解除可能な機械
的なブレーキによってロック可能であることにより解決される。したがって、本
発明によれば、高い圧力下に行われる型内へのプラスチック射出時に回動ロック
されるべき駆動エレメントをロックするために電動モータのうちの１つが使用さ
れなくて済む。プラスチック射出時に回動ロックされるべき駆動エレメントをロ
ックすることは、高い噴射圧に基づき比較的高いトルクに抗して行われなければ
ならず、それゆえに比較的大きな電動モータをも必要とする。さらに、電動モー
タにより加えられる対抗トルクは駆動エレメントに作用するトルクに相当してい
なければならず、このことは駆動エレメントの角度位置のために手間のかかる制
御を必要とする。それに対して本発明による射出ユニットでは、駆動エレメント
がブレーキによって簡単にロックされる。このためには特別な閉ループ制御また
は開ループ制御は必要とならない。大型の電動モータは１つしか使用されない。

【０００７】 請求項２以下には、本発明による射出ユニットの有利な構成が記載されている
。

【０００８】 請求項２に記載の構成では、前記ブレーキのブレーキ力が可変であり、前記ブ
レーキが、フレーム固定的に配置された装置をも形成しており、前記ブレーキに
よって可塑化時に一方の駆動エレメントの回転数が設定可能である。しかし、こ
のような装置としては請求項３に記載されているように、第２の電動モータを使
用することもできる。この第２の電動モータは比較的小型に形成されていて、汎
用の構造を有していてよいので、射出ユニットはブレーキのためにかかるコスト
を考慮してもまだ廉価である。

【０００９】 本発明による射出ユニットにおいても、射出過程時にスクリュを移動させるた
めに一方の駆動エレメントを回転駆動することのできる大型の電動モータを、そ
の軸線が運動スピンドルの軸線と整合するように配置し、そして中間に接続され
た変速機なしに駆動エレメントを直接に駆動する中空軸モータとして形成するこ
とが好都合となる。

【００１０】 請求項５に記載の構成では、第２の電動モータの軸線が、運動スピンドルの軸
線外に配置されており、第２の電動モータが伝動手段を介して運動スピンドルも
しくはスピンドルナットに結合されている。この伝動手段は請求項６に記載され
ているように減速伝動装置の一部であると有利である。

【００１１】 請求項９に記載の特に有利な構成では、フレーム固定的に配置された装置によ
って、スピンドルナットの回転数が設定可能である。このために第２の電動モー
タが設けられている場合、この第２の電動モータは、プラスチック材料が可塑化
される間のみ、スピンドルナットを駆動するように回転するか、またはスピンド
ルナットを制動するように回転する。しかも、この第２の電動モータは、第１の
電動モータが運動スピンドルを駆動する際の回転数とは少しだけ異なる回転数で
スピンドルナットを回転させる。回転数差は、スクリュが運動スピンドルと共に
後退する際の速度を決定する。この場合、請求項１０に記載されているように大
型の電動モータが、すべり対偶を介して運動スピンドルに結合されており、スピ
ンドルナットが前記ブレーキによって回動ロック可能であると、射出ユニットの
構造は特に単純になる。大型の電動モータは可塑化のためには前記ブレーキが解
除されかつスピンドルナットが前記第２の電動モータにより駆動された状態で運
動スピンドルを駆動し、かつプラスチックを射出するためにはスピンドルナット
が前記ブレーキによりロックされた状態で運動スピンドルを駆動するようになっ
ている。原則的には、運動スピンドルとスクリュとが互いに固く結合されている
ことが考えられる。これにより、スクリュはプラスチックの射出時でも回転する
。しかしその場合には、型内へ射出させたいプラスチックの規定された量を正確
に維持することは困難になると思われる。それゆえに、請求項１１に記載の構成
では、運動スピンドルの回転運動が、切換可能なクラッチを介してスクリュへ伝
達可能である。射出時にはクラッチが解放されるので、運動スピンドルが回転し
ているにもかかわらず、スクリュは回転しなくなる。

【００１２】 請求項１２に記載の構成では、大型の電動モータによって、スピンドルナット
が回転駆動可能であり、前記ブレーキによって運動スピンドルが回動ロック可能
である。この構成では、射出過程の間にスクリュが回転させられることなしに、
運動スピンドルとスクリュとを結合させて１つの強固な安定したユニットを形成
することが可能になる。なぜならば、この射出過程の間、運動スピンドルを、ひ
いてはスクリュを、ブレーキによって回動ロックすることができるからである。

【００１３】 その場合、請求項１３に記載されているように、大型の電動モータが、可塑化
時にスクリュを回転させるためには第１の切換可能なクラッチを介して運動スピ
ンドルと連結されており、プラスチックの射出のためには第２の切換可能なクラ
ッチを介してスピンドルナットと連結されていると有利である。すなわち、大型
の電動モータは請求項１３に記載の構成の場合のように、可塑化時にスクリュを
回転させるためにも、型内へのプラスチックの射出時にスクリュを前方へ向かっ
て押しずらすためにも使用される。

【００１４】 請求項１４に記載の構成により、必要となる構成部分の数が少なく保持される
。

【００１５】 存在するクラッチは、外部切換式のクラッチまたは方向切換式のクラッチ、つ
まりいわゆるフリーホイールであってよい。請求項１３に記載の構成の場合のよ
うに複数のクラッチが設けられている場合には、外部切換式のクラッチと方向切
換式のクラッチとを使用することも可能である。

【００１６】 請求項１７に記載の構成においても、スクリュと運動スピンドルとが互いに固
く結合されていてよい。第２の電動モータはすべり対偶を介して運動スピンドル
に結合されており、この場合、第２の電動モータと前記すべり対偶との間の運動
学的な連鎖に１つの駆動エレメントが位置しており、この駆動エレメントが前記
ブレーキによって回動ロック可能である。プラスチックを可塑化するためには、
前記ブレーキが解除されかつスピンドルナットが第１の電動モータにより駆動さ
れた状態で前記第２の電動モータが運動スピンドルを駆動する。プラスチックを
射出するためには、運動スピンドルが前記ブレーキにより回動ロックされた状態
で第１の電動モータがスピンドルナットを駆動するので、この運動スピンドルは
スクリュと一緒に前方へ移動する。すなわち、可塑化時にスクリュを回転させる
ために必要となるトルクを発揮することのできる程度の強さの第２の電動モータ
を使用することができる。

【００１７】 以下に、本発明による射出ユニットの複数の実施例を図面につき詳しく説明す
る。

【００１８】 図１に示したように、部分的に図示した射出ユニットの、スクリュ駆動機構を
形成する運動スピンドル１０は、複数のボール１２を案内するために適した雄ね
じ山１３を備えたねじ山区分１１と、スプライン軸として形成されたキー溝区分
１４とを有している。このキー溝区分１４は軸方向に延びるキー溝１５を備えて
いる。ねじ山区分１１の一方の端部では、運動スピンドル１０がスクリュ１６に
固く結合されている。運動スピンドル１０は第１の電動モータ２０によって回転
駆動可能である。この第１の電動モータ２０は中空軸２１を備えた中空軸モータ
として形成されており、中空軸２１は内側にキー２２を有しており、これらのキ
ー２２は運動スピンドル１０に設けられたキー溝１５内に係合している。運動ス
ピンドル１０のキー溝区分１４に設けられたキー溝１５と、中空軸２１に設けら
れたキー２２とにより、第１の電動モータ２０と運動スピンドル１０との間には
、すべり対偶（Ｓｃｈｕｂｇｅｌｅｎｋ）が形成されている。このすべり対偶は
運動スピンドル１０と中空軸２１との間で、運動スピンドル１０の軸線２３に対
して平行な方向での直線運動を可能にする。巻成体２５を備えたステータを収容
している第１の電動モータ２０のハウジング２４は、フレーム固定的に、つまり
フレームに対して相対運動不能に配置されている。ロータ２６を保持している中
空軸２１は、半径方向力をも軸方向力をも吸収することのできる２つの転がり軸
受け２７を介してハウジング２４内に回転可能に支承されている。第１の電動モ
ータ２０は、大きなトルクを発生させることのできる比較的強力なモータである
。

【００１９】 運動スピンドル１０のねじ山区分１１には、ボール転動ブシュとして形成され
たスピンドルナット３０が案内されている。このスピンドルナット３０の、第１
の電動モータ２０に面した側は、スラスト軸受け３１を介して軸方向で支持され
ている。スピンドルナット３０の中間部は、ディスク状のフランジ３２を備えて
いる。このフランジ３２の外周面は歯列を備えている。運動スピンドル１０に対
して間隔を置いて、駆動ピニオン３６を備えた比較的小型の第２の電動モータ３
５がフレーム固定的に配置されており、この場合、駆動ピニオン３６はフランジ
３２が位置する平面と同一の平面に位置している。駆動ピニオン３６とフランジ
３２とは歯付ベルト３７を介して互いに結合されている。

【００２０】 フランジ３２は一種のブレーキディスクとして、ブレーキ４０の構成要素をも
成している。ブレーキ４０はフランジ３２の両側に位置するブレーキシュー４１
を有しており、両ブレーキシュー４１はブレーキディスクもしくはフランジ３２
の平面に対して直角な方向では運動可能であるが、この平面に対して平行な方向
ではフレーム固定的に配置されている。たとえば電磁式に作動可能であるブレー
キ４０を用いて、スピンドルナット３０は回動ロック可能となる。

【００２１】 運転時では、プラスチックを可塑化するために、運動スピンドル１０がスクリ
ュ１６と共に第１の電動モータ２０によって駆動される。第２の電動モータ３５
は、運動スピンドル１０の回転数よりも少しだけ大きな回転数で、運動スピンド
ル１０が回転する方向と同じ方向でスピンドルナット３０を回転させる。回転数
差に基づき、運動スピンドル１０はスクリュ１６と共に、図１に書き込んだ矢印
Ａの方向へ後退する。このときに、回転数差、ひいては後退速度は、スクリュ１
６の前方で、可塑化されたプラスチック内に規定の蓄積圧（Ｓｔａｕｄｒｕｃｋ
）が形成されるように設定されている。これによりスピンドルナット３０に加え
られた軸方向力はスラスト軸受け３１によって受け止められる。

【００２２】 プラスチックが十分に可塑化されると、ブレーキ４０が作動して、スピンドル
ナット３０をロックしてその回動を阻止する。第２の電動モータ３５を遮断する
ことができる。第１の電動モータ２０は、射出過程のために必要となる回転数で
これまでと同じ方向で引き続き運動スピンドル１０を回転させるので、運動スピ
ンドル１０とスピンドルナット３０との間に形成されたねじ対偶（Ｓｃｈｒａｕ
ｂｅｎｇｅｌｅｎｋ）に基づき、運動スピンドル１０とスクリュ１６とは、矢印
Ａの方向とは反対の方向へ移動させられ、プラスチックは型内へ射出される。

【００２３】 図２に示した実施例は、運動スピンドル１０とスピンドルナット３０と両電動
モータ２０，３５とに関する基本的な構造の点では、図１に示した実施例に相当
しているので、基本的な構造に関する再度の説明は省略する。図１の実施例とは
異なる２つの構成についてのみ詳しく説明する。

【００２４】 第１に、運動スピンドル１０とスクリュ１６とは回転方向で互いに固く結合さ
れていない。運動スピンドル１０とスクリュ１６との間には、外部切換式（ｆｒ
ｅｍｄｇｅｓｃｈａｌｔｅｔ．）のクラッチ４５が配置されている。このクラッ
チ４５は運動スピンドル１０に関して固定のクラッチディスク４６と、スクリュ
１６に案内されかつ軸方向可動であるクラッチディスク４７とを備えている。さ
らに、スクリュ１６と運動スピンドル１０とは、転がり軸受け４８を介して軸方
向で互いに支持されている。図２には、軸線２３の上方ではクラッチ４５が締結
された状態で図示されており、軸線２３の下方ではクラッチ４５が解放された状
態で図示されている。

【００２５】 第２に、図１に示した実施例とは異なり、歯付ベルト３７を挟んで片側でスピ
ンドルナット３０にはブレーキ４０のブレーキディスク４９が一体成形されてい
る。このブレーキディスク４９は、環状の内側溝を備えたブレーキリング５０内
に係合している。このブレーキリング５０にはブレーキディスク４９の両側で、
軸方向可動でかつブレーキディスク４９に押圧可能なブレーキシュー４１が保持
されている。図１に示したブレーキ装置に比べて、図２に示したブレーキ装置の
利点は、ブレーキにより邪魔されることなく歯付ベルト３７を交換することがで
きる点にある。

【００２６】 図２に示した実施例では、プラスチックを可塑化するために、運動スピンドル
１０が第１の電動モータ２０によって規定の回転数で駆動される。クラッチ４５
が操作されているので、スクリュ１６も運動スピンドル１０と同じ回転数で一緒
に回転する。第２の電動モータ３５はスピンドルナット３０を、運動スピンドル
１０の回転数よりも少しだけ高い回転数で駆動するので、スクリュ１６は蓄積圧
の作用を受けて運動スピンドル１０と共に矢印Ａの方向へ後退する。射出時には
スピンドルナット３０がブレーキ４０によってロックされる。さらに、クラッチ
４５が解放される。第１の電動モータ２０は運動スピンドル１０を引き続き同じ
回転方向で駆動するので、運動スピンドル１０とスクリュ１６とは、矢印Ａの方
向とは反対の方向で前方へ向かって移動し、プラスチックが射出される。スクリ
ュ１６はこのとき一緒に回転しない。

【００２７】 図３に示した実施例は、運動スピンドル１０とスクリュ１６との間のクラッチ
の範囲における構造に関してのみ、図２に示した実施例とは異なっている。図３
に示した実施例では、運動スピンドル１０とスクリュ１６との間に方向切換式（
ｒｉｃｈｔｕｎｇｓｇｅｓｃｈａｌｔｅｔ．）のクラッチ、つまりいわゆる「フ
リーホイール」５２が設けられている。このフリーホイール５２によって、運動
スピンドル１０の回転は一方の方向ではスクリュ１６に伝達されるが、運動スピ
ンドル１０が反対の方向へ回転した場合には、スクリュ１６は停止したままとな
る。スクリュ１６と運動スピンドル１０との間のスラスト軸受けとして働く転が
り軸受け４８は、図２に示した実施例の場合とは異なり、転動体として球面ころ
ではなく、円錐ころ５３を有している。これらの円錐ころ５３は、運動スピンド
ル１０とスクリュ１６との間の、外方へ向かって円錐状に拡張した自由空間内に
位置している。これにより、転動体のきれいな転がり運動が可能となる。

【００２８】 運動スピンドル１０とスクリュ１６との間に形成された、これまでの実施例と
は異なる形式のクラッチは、両電動モータ２０，３５の、やはりこれまでの実施
例とは異なる形式の制御と組み合わされている。運動スピンドル１０とスピンド
ルナット３０とに設けられたねじ山が右ねじ山であると仮定すると、第１の電動
モータ２０は運動スピンドル１０をプラスチックの可塑化のために所望の回転数
で左向きに回転させる。この方向で有効となるフリーホイール５２を介して、運
動スピンドル１０はスクリュ１６を一緒に回転させる。スピンドルナット３０は
第２の電動モータ３５によって、運動スピンドル１０の回転数よりも少しだけ小
さな回転数で駆動される。相応して、スクリュ１６と運動スピンドル１０とは矢
印Ａの方向へゆっくりと後退する。射出時にはスピンドルナット３０がブレーキ
４０によってロックされる。次いで、第１の電動モータ２０が逆方向へ回転する
と、運動スピンドル１０は矢印Ａとは反対の方向で前方へ向かって移動し、この
ときに運動スピンドル１０は、スクリュ１６が回転を実施することなしにスクリ
ュ１６を連行する。

【００２９】 図４に示した実施例では、ねじ山区分１１とキー溝区分１４とを有する運動ス
ピンドル１０が、図１に示した実施例の場合と同様にスクリュ１６に固く結合さ
れている。運動スピンドル１０のねじ山区分１１には、スピンドルナット３０が
案内されていて、スラスト軸受け３１を介して軸方向で支持されている。スピン
ドルナット３０は第２の電動モータ３５によって出力ベルトプーリ３６と歯付ベ
ルト３７とを介して回転駆動可能である。図４に示した実施例の第１の電動モー
タ２０は図１〜図３に示した実施例の場合と同様に、運動スピンドル１０のスプ
ライン軸を成すキー溝区分１４の範囲に配置されている。この第１の電動モータ
２０は、中空軸２１が両側でハウジング２４を超えて突出している点で、図２お
よび図３に示した第１の電動モータ２０に対して変更されている。中空軸２１の
、スピンドルナット３０とは反対の側の端部の正面には、スプライン軸もしくは
キー溝区分１４に沿って相対回動不能に、ただし軸方向摺動可能に、ディスク５
５が案内されている。このディスク５５は軸方向ではフレーム固定的な位置をと
り、そしてクラッチディスクとブレーキディスクの機能を有している。ディスク
５５は、このディスク５５が第１の外部切換式のクラッチ６０を介して第１の電
動モータ２０により中空軸２１を介して駆動可能である点で見ればクラッチディ
スクである。この場合、クラッチが締結されていると、運動スピンドル１０は回
転連行される。クラッチ６０には、さらにクラッチディスク６１が所属しており
、このクラッチディスク６１はすべり対偶を介して中空軸２１と連結されている
。このクラッチディスク６１を中空軸２１とディスク５５とに関して軸方向で運
動させることができる。操作は、たとえばニューマチック式の操作エレメントと
戻しばねとの間での相互作用の形で行うことができる。ディスク５５は、ブレー
キ４０のブレーキリング５０とブレーキシュー４１とがディスク５５に対応配置
されている点で見ればブレーキディスクである。ブレーキ４０により、ディスク
５５を回動ロックすることができる。これにより、運動スピンドル１０も回動ロ
ックされている。

【００３０】 中空軸２１は第２の外部操作式のクラッチ６２によってスピンドルナット３０
とも連結可能である。第１のクラッチ６０と同様に、第２のクラッチ６２も、中
空軸２１に軸方向で案内されたクラッチディスク６１を有しており、このクラッ
チディスク６１はスピンドルナット３０に押圧され得る。

【００３１】 プラスチックを可塑化するためには第１のクラッチ６０が締結され、これによ
り運動スピンドル１０は第１の電動モータ２０によって、たとえば左回りの回転
方向で駆動される。第２の電動モータ３５はスピンドルナット３０を、運動スピ
ンドル１０よりも少しだけ小さな回転数で、同じく左回りの回転方向で駆動する
。ただしこの場合、運動スピンドル１０とスピンドルナット３０とに設けられた
ねじ山が右ねじ山であると仮定する。その場合、運動スピンドル１０は矢印Ａの
方向へゆっくりと後退する。射出のためには第１のクラッチ６０が解放され、第
２のクラッチ６２が締結される。さらに、ブレーキ４０によってディスク５５が
回動ロックされ、ひいては運動スピンドル１０とスクリュ１６とが回動ロックさ
れる。第１の電動モータ２０はその回転方向を維持し、このときにスピンドルナ
ット３０を左回りの回転方向で駆動する。これにより、スクリュ１６と運動スピ
ンドル１０とは矢印Ａとは反対の方向で前方へ向かって移動する。

【００３２】 また、第１の電動モータ２０が可塑化の間、運動スピンドル１０を射出時の回
転方向とは反対の方向で右回りに回転させることも考えられる。その場合、可塑
化時のスピンドルナット３０の回転数は、運動スピンドル１０の回転数よりも少
しだけ大きく形成されなければならない。可塑化時と射出時とで第１の電動モー
タ２０の回転方向を異ならせることにより、外部操作式のクラッチ６０，６２の
代わりにそれぞれフリーホイールを使用することが可能となる。その場合、一方
のフリーホイールは第１の電動モータ２０の一方の回転方向で中空軸２１をディ
スク５５を介して運動スピンドル１０と連結し、他方のフリーホイールは中空軸
２１を他方の回転方向でスピンドルナット３０を介して運動スピンドル１０と連
結する。

【００３３】 図５に示した実施例の場合でも、スクリュ１６は運動スピンドル１０に固く結
合されている。この運動スピンドル１０は、ねじ山を備えたねじ山区分１１と、
キー溝１５を備えたキー溝区分１４とを有している。ねじ山区分１１には、スピ
ンドルナット３０が案内されており、このスピンドルナット３０はスラスト軸受
け３１を介して支持されている。ところで、このスピンドルナット３０は図１〜
図４に示した実施例とは異なり、第１の電動モータ２０の中空軸２１をも成して
いる。この第１の電動モータ２０はハウジング２４と巻成体２５とロータ２６と
に関しては、図２〜図４に示した実施例の場合と同様に形成されている。図４に
示した実施例の場合と類似して、スプライン軸を成すキー溝区分１４の範囲では
運動スピンドル１０に駆動用のディスク５５が案内されている。この駆動用のデ
ィスク５５は軸方向で、フレームに対して固定の位置をとっていて、キー２２に
よってスプライン軸もしくはキー溝区分１４に設けられたキー溝内に係合してい
る。これにより、運動スピンドル１０とディスク５５との間には、すべり対偶が
形成されている。このすべり対偶はディスク５５に対して相対的な運動スピンド
ル１０の軸方向移動を可能にするが、ただし、運動スピンドル１０と駆動ディス
ク５５とを回転方向では互いに固く結合している。ディスク５５は第２の電動モ
ータ３５によって、この第２の電動モータ３５の出力ピニオン３６と歯付ベルト
３７とを介して回転駆動され得る。ディスク５５は駆動用のディスクとして働く
他に、ブレーキ４０のためのブレーキディスクをも形成する。このブレーキ４０
のブレーキシュー４１は図１に示した実施例の場合と同様に、歯付ベルト３７が
運動する平面の両側に配置されている。

【００３４】 図５に示した実施例では、プラスチックを可塑化するために運動スピンドル１
０が、ひいてはこの運動スピンドル１０と共にスクリュ１６が、第２の電動モー
タ３５によって所要の回転数で駆動される。第１の電動モータ２０はスピンドル
ナット３０を、運動スピンドル１０の回転数とは少しだけ異なる回転数で駆動す
るので、スクリュ１６と運動スピンドル１０とは可塑化の間、矢印Ａの方向へゆ
っくりと後退する。可塑化のために必要となるトルクは比較的小さいので、相変
わらず小型の第２の電動モータ３５で十分となる。型内にプラスチックを射出す
るためには、ディスク５５がブレーキ４０によってロックされるので、運動スピ
ンドル１０とスクリュ１６とはもはや回転することができなくなる。次いで、第
１の電動モータ２０はスピンドルナット３０を、スクリュ１６と運動スピンドル
１０とが矢印Ａの方向とは反対の方向で前方へ向かって移動させられるような回
転方向で駆動する。

【００３５】 図６に示した実施例では、第１実施例に比べて第２の電動モータと、この第２
の電動モータとスピンドルナットとの間の駆動手段とが設けられていない。その
他の点では、この第６実施例は第１実施例と同じ構造を有している。これに相応
して、図６に部分的に図示した射出ユニットの運動スピンドル１０は、複数のボ
ール１２を案内するために適した雄ねじ山１３を備えたねじ山区分１１と、軸方
向に延びるキー溝１５を備えた、スプライン軸として形成されたキー溝区分１４
とを有している。ねじ山区分１１の一方の端部では、運動スピンドル１０がスク
リュ１６に固く結合されている。運動スピンドル１０は大型の電動モータ２０に
よって回転駆動可能である。この電動モータ２０は中空軸２１を備えた中空軸モ
ータとして形成されている。この中空軸２１は内側に複数のキー２２を有してお
り、これらのキー２２は運動スピンドル１０に設けられたキー溝１５内に係合し
ている。運動スピンドル１０のキー溝区分１４に設けられたキー溝１５と、中空
軸２１に設けられたキー２２とにより、電動モータ２０と運動スピンドル１０と
の間には、すべり対偶が形成されている。このすべり対偶は運動スピンドル１０
と中空軸２１との間で、運動スピンドル１０の軸線２３に対して平行な方向にお
ける直線運動を可能にする。巻成体２５を備えたステータを収容している電動モ
ータ２０のハウジング２４は、フレーム固定的に配置されている。ロータ２６を
支持している中空軸２１は、半径方向力をも軸方向力をも受け止めることのでき
る２つの転がり軸受け２７を介してハウジング２４内に回転可能に支承されてい
る。電動モータ２０は、上で「大型の」という表現で既に示唆したように、大き
なトルクを発揮することのできる比較的強力なモータである。

【００３６】 運動スピンドル１０のねじ山区分１１には、ボール転動ブシュとして形成され
たスピンドルナット３０が案内されている。このスピンドルナット３０の、電動
モータ２０に面した側は、スラスト軸受け３１を介して軸方向で支持されている
。スピンドルナット３０は外側にディスク形のフランジ３２を備えている。第１
実施例の場合とは異なり、このフランジ３２は外歯列を保持していない。フラン
ジ３２は一種のブレーキディスクとしてブレーキ４０の構成要素をも成している
。ブレーキ４０はフランジ３２に被さった複数のブレーキキャリパ４２を有して
いる。これらのブレーキキャリパ４２内には、フランジ３２の両側でブレーキシ
ュー４１が設けられている。ブレーキシュー４１はブレーキディスクを成すフラ
ンジ３２の平面に対して直角な方向で運動可能に、ただしこの平面に対して平行
な方向ではフレーム固定的に不動に配置されている。たとえば電磁的またはハイ
ドロリック的に操作可能であって、かつ種々異なる強さのブレーキ力を加えるこ
とのできるブレーキ４０を用いて、スピンドルナット３０は所望の、しかも可変
の回転数にまで的確に制動可能となり、またスピンドルナット３０の回動を完全
にロックすることも可能である。

【００３７】 運転時に運動スピンドル１０が電動モータ２０によって、たとえば右回りの回
転方向へ駆動されると、運動スピンドル１０の軸方向運動の方向は運動スピンド
ル１０の回転数に対して相対的なスピンドルナット３０の回転数に関連している
。スピンドルナット３０が運動スピンドル１０よりも高速で右回りに回転すると
、この運動スピンドル１０は矢印Ａの方向で後方へ向かって移動する。スピンド
ルナット３０の回転数と運動スピンドル１０の回転数とが等しい場合には、運動
スピンドル１０は軸方向で運動しなくなる。スピンドルナット３０の回転数が運
動スピンドル１０の回転数よりも小さいと、運動スピンドル１０は軸方向で前方
へ向かって移動する。可塑化の際にプラスチック材料は、回転するスクリュ１６
によってスクリュ１６の一方の端部の前方へ搬送される。スクリュ１６のこの端
部の前方には、蓄積圧が形成される。この蓄積圧は、スクリュ１６と運動スピン
ドル１０とを矢印Ａの方向で後方へ向かって押しずらそうとする。スピンドルナ
ット３０が運動スピンドル１０よりも高速で右回りに回転した場合にしか、後方
への押しずらしは可能にならない。ブレーキ４０が解除されていると、最小限に
可能となる蓄積圧が生ぜしめられる。この蓄積圧は、運動スピンドル１０とスピ
ンドルナット３０との間のねじ対偶における摩擦モーメント、スラスト軸受け３
１における摩擦モーメントおよび解除されたブレーキ４０における摩擦モーメン
トによって決定され、そしてブレーキ４０が解除された状態でスピンドルナット
３０の回転下に運動スピンドル１０を矢印Ａの方向に押しずらすために必要とな
る力により生ぜしめられる。規定されたブレーキ力を加えることにより、スピン
ドルナット３０に作用する摩擦モーメントを高めることができるので、運動スピ
ンドル１０を押しずらすために必要となる力も増大し、ひいては蓄積圧も増大す
る。スピンドルナット３０が運動スピンドル１０の回転数にまで制動されると、
運動スピンドル１０は軸方向では停止状態となり、蓄積圧は急激に増大する。そ
れどころか、スピンドルナット３０の回転数を運動スピンドル１０の回転数より
も下にまで制動することにより、運動スピンドル１０の軸方向の運動方向を逆転
させ、蓄積圧の一層急激な増大を得ることもできる。こうして、可塑化の間、ブ
レーキモーメントを変化させることによって規定の蓄積圧プロフィールを描くこ
とができる。このときにスピンドルナット３０に加えられた軸方向力は、スラス
ト軸受け３１によって受け止められる。また、ブレーキ４０を直接に、測定され
た蓄積圧値に関連して操作することも考えられる。

【００３８】 プラスチックが十分に可塑化されると、スピンドルナット３０はブレーキ４０
によって回動ロックされる。電動モータ２０は運動スピンドル１０を、射出過程
のために必要となる回転数で引き続き右回りに回転させるので、運動スピンドル
１０とスピンドルナット３０との間のねじ対偶に基づき、運動スピンドル１０と
スクリュ１６とは矢印Ａの方向とは反対の方向に移動させられ、プラスチックが
型内へ射出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 大型の電動モータがすべり対偶を介して直接に運動スピンドルと連結されてい
て、第２の電動モータがベルトを介してスピンドルナットを駆動し、スピンドル
ナットがブレーキによってロック可能である、第１実施例を示す概略図である。

【図２】 両電動モータと運動スピンドルとスピンドルナットとに関しては図１の第１実
施例のものと同様に構成されていて、ただし運動スピンドルとスクリュとの間に
外部切換式のクラッチが設けられている、第２実施例を示す概略図である。

【図３】 切換可能なクラッチが方向切換式である点でのみ図２の第２実施例とは異なっ
ている、第３実施例を示す概略図である。

【図４】 大型の電動モータが第１の切換可能なクラッチを介して運動スピンドルと連結
可能で、かつ第２の切換可能なクラッチを介してスピンドルナットと連結可能で
あり、ブレーキが運動スピンドルに作用している、第４実施例を示す概略図であ
る。

【図５】 大型の第１の電動モータがスピンドルナットを回転駆動し、第２の電動モータ
が運動スピンドルを回転駆動し、ブレーキが運動スピンドルに作用している、第
５実施例を示す概略図である。

【図６】 第１実施例の場合と同様に大型の電動モータがすべり対偶を介して直接に運動
スピンドルと連結されており、ブレーキによってスピンドルナットが、蓄積圧形
成のために所望の回転数にまで制動可能であると同時に、射出のために回動ロッ
ク可能である、第６実施例を示す概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＣＡ，Ｊ Ｐ，ＵＳ 【要約の続き】 る際に回動しないように保持される方の駆動エレメント が、解除可能な機械的なブレーキによってロック可能で ある。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック射出成形機に用いられる射出ユニットであって
   、 スクリュ（１６）が設けられており、 第１の駆動エレメントとして運動スピンドル（１０）が設けられており、該運
   動スピンドル（１０）を介してスクリュ（１６）が、可塑化のために回転駆動可
   能であり、かつ射出のために軸方向に移動可能であり、 第２の駆動エレメントとしてスピンドルナット（３０）が設けられており、該
   スピンドルナット（３０）が、運動ねじ山（１３）を介して運動スピンドル（１
   ０）と連結されており、 フレーム固定的に配置された大型の電動モータ（２０）が設けられており、該
   電動モータ（２０）によって一方の駆動エレメント（１０；３０）は回動しない
   ように保持されており、他方の駆動エレメント（３０；１０）は射出時にスクリ
   ュ（１６）を移動させるために回転駆動可能であり、 フレーム固定的に配置された装置（３５，４０）が設けられており、該装置（
   ３５，４０）によって可塑化時に、一方の駆動エレメント（１０；３０）の回転
   数が設定可能であり、ただし該回転数は、このときに大型の電動モータ（２０）
   によって同時に駆動されている他方の駆動エレメント（３０；１０）の回転数と
   は異なっている 形式のものにおいて、 射出のためにスクリュ（１６）を移動させる際に回動しないように保持される
   方の駆動エレメント（１０；３０）が、解除可能な機械的なブレーキ（４０）に
   よってロック可能であることを特徴とする、プラスチック射出成形機に用いられ
   る射出ユニット。
2. 【請求項２】 前記ブレーキ（４０）のブレーキ力が可変であり、前記ブレ
   ーキ（４０）が、フレーム固定的に配置された装置を形成しており、前記ブレー
   キ（４０）によって可塑化時にスピンドルナット（３０）の回転数が設定可能で
   ある、請求項１記載の射出ユニット。
3. 【請求項３】 フレーム固定的に配置された装置が第２の電動モータ（３５
   ）であり、該第２のモータ（３５）によって可塑化時に一方の駆動エレメント（
   １０；３０）が駆動可能であり、ただし該駆動エレメント（１０；３０）は、こ
   のときに大型の電動モータ（２０）によって同時に駆動されている他方の駆動エ
   レメント（３０；１０）の回転数とは異なる回転数で駆動可能である、請求項１
   記載の射出ユニット。
4. 【請求項４】 大型の電動モータ（２０）の軸線が、運動スピンドル（１０
   ）の軸線（２３）と整合するように配置されており、大型の電動モータ（２０）
   が、中空軸（２１）を備えた電動モータとして形成されている、請求項１、２ま
   たは３記載の射出ユニット。
5. 【請求項５】 第２の電動モータ（３５）の軸線が、運動スピンドル（１０
   ）の軸線外に配置されており、第２の電動モータ（３５）が伝動手段（３６，３
   ７）を介して一方の駆動エレメント（１０；３０）に結合されている、請求項３
   または４記載の射出ユニット。
6. 【請求項６】 前記伝動手段（３６，３７）が、減速伝動装置の一部である
   、請求項５記載の射出ユニット。
7. 【請求項７】 第２の電動モータ（３５）が出力車（３６）を有しており、
   該出力車（３６）が、ベルト伝動装置（３７）を介して一方の駆動エレメント（
   １０；３０）と連結されている、請求項５または６記載の射出ユニット。
8. 【請求項８】 前記ベルト伝動装置が、Ｖベルトまたは歯付ベルト（３７）
   を有している、請求項７記載の射出ユニット。
9. 【請求項９】 フレーム固定的に配置された装置（３５，４０）によって、
   スピンドルナット（３０）の回転数が設定可能である、請求項１から８までのい
   ずれか１項記載の射出ユニット。
10. 【請求項１０】 大型の電動モータ（２０）が、すべり対偶（１５，２２）
    を介して運動スピンドル（１０）に結合されており、スピンドルナット（３０）
    が前記ブレーキ（４０）によって回動ロック可能であり、可塑化のためには前記
    ブレーキ（４０）が解除されかつスピンドルナット（３０）が前記第２の電動モ
    ータ（３５）により駆動された状態で大型の電動モータ（２０）が運動スピンド
    ル（１０）を駆動し、かつプラスチックを射出するためにはスピンドルナット（
    ３０）が前記ブレーキ（４０）によりロックされた状態で大型の電動モータ（２
    ０）が運動スピンドル（１０）を駆動するようになっている、請求項９記載の射
    出ユニット。
11. 【請求項１１】 運動スピンドル（１０）の回転運動が、切換可能なクラッ
    チ（４５，５２）を介してスクリュ（１６）へ伝達可能である、請求項１０記載
    の射出ユニット。
12. 【請求項１２】 射出時にスクリュ（１６）を移動させることのできる大型
    の電動モータ（２０）によって、スピンドルナット（３０）が回転駆動可能であ
    り、前記ブレーキ（４０）によって運動スピンドル（１０）が回動ロック可能で
    ある、請求項１から９までのいずれか１項記載の射出ユニット。
13. 【請求項１３】 可塑化時にスクリュ（１６）を回転させるために有効とな
    る第１の切換可能なクラッチ（６０）が、運動スピンドル（１０）と大型の電動
    モータ（２０）との間に配置されており、射出時にスクリュ（１６）を移動させ
    るために有効となる第２の切換可能なクラッチ（６２）が、スピンドルナット（
    ３０）と大型の電動モータ（２０）との間に配置されている、請求項１２記載の
    射出ユニット。
14. 【請求項１４】 運動スピンドル（１０）がすべり対偶を介して第３の駆動
    エレメント（５５）と連結されており、該第３の駆動エレメントが、運動スピン
    ドル（１０）と大型の電動モータ（２０）との間の運動学的な連鎖と、運動スピ
    ンドル（１０）と前記ブレーキ（４０）との間の運動学的な連鎖とに同時に位置
    している、請求項１３記載の射出ユニット。
15. 【請求項１５】 クラッチ（４５，６０，６２）が、可塑化と射出との間で
    切り換えられる外部切換式のクラッチである、請求項１１から１４までのいずれ
    か１項記載の射出ユニット。
16. 【請求項１６】 クラッチ（５２）が方向切換式のクラッチであり、大型の
    電動モータ（２０）によって可塑化のために一方の駆動エレメント（１０）が一
    方の回転方向へ駆動可能であり、かつ射出のために一方の駆動エレメント（１０
    ）が他方の回転方向へ駆動可能である、請求項１１から１５までのいずれか１項
    記載の射出ユニット。
17. 【請求項１７】 前記第２の電動モータ（３５）がすべり対偶を介して運動
    スピンドル（１０）に結合されており、前記第２の電動モータ（３５）と前記す
    べり対偶との間の運動学的な連鎖に位置する駆動エレメント（５５）が前記ブレ
    ーキ（４０）によって回動ロック可能であり、可塑化のためには前記ブレーキ（
    ４０）が解除されかつスピンドルナット（３０）が第１の電動モータ（２０）に
    より駆動された状態で前記第２の電動モータ（３５）が運動スピンドル（１０）
    を駆動するようになっており、プラスチックを射出するためには運動スピンドル
    （１０）が前記ブレーキ（４０）により回動ロックされた状態で第１の電動モー
    タ（２０）がスピンドルナット（３０）を駆動するようになっている、請求項１
    ２記載の射出ユニット。