JP2004343844A - Dcリニアモータと、それを用いた電動射出成形機 - Google Patents
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Abstract
【課題】可動側部材の位置を高精度に検出することのできるDCリニアモータを備えた電動射出成形機を提供する。
【解決手段】直動駆動源としてDCリニアモータ52を用いる電動射出成形機において、DCリニアモータ52は、コイル部70を含む固定側部材71と、マグネット部72を含む可動側部材73と、可動側部材73の往復直線移動を案内するリニアガイド機構74と、固定側部材71に対する可動側部材73の相対位置を検出する位置検出器130を備えている。位置検出器130は、可動側部材73の往復直線移動時に生じるピッチング等の揺動運動の回転中心軸上に配置されている。
【選択図】 図1
【解決手段】直動駆動源としてDCリニアモータ52を用いる電動射出成形機において、DCリニアモータ52は、コイル部70を含む固定側部材71と、マグネット部72を含む可動側部材73と、可動側部材73の往復直線移動を案内するリニアガイド機構74と、固定側部材71に対する可動側部材73の相対位置を検出する位置検出器130を備えている。位置検出器130は、可動側部材73の往復直線移動時に生じるピッチング等の揺動運動の回転中心軸上に配置されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、DCリニアモータと、それを用いた電動射出成形機に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動射出成形機の射出動作あるいは型締、製品押出し等の直動駆動源として、DCリニアモータを使用することが考えられている。例えば図9と図10に示すDCリニアモータ1は、磁界を発生するコイル部2を含む固定側部材3と、マグネット部4を含む可動側部材5と、可動側部材5の往復直線運動(図9に矢印Aで示す方向の移動)を案内するガイド部材6などを備えている。可動側部材5に射出成形機のスクリューを連結することにより、スクリューを軸線方向に移動させることができる。
【0003】
本発明者は、前記DCリニアモータ1を直動駆動源に用いる電動射出成形機において、可動側部材5の位置制御を行なうために、リニアスケール等の位置検出器を用いることを考えた。DCリニアモータ1に位置検出器を取付ける場合、位置検出器を取付ける相手部材の剛性や電気配線の容易さなどを考えると、一般的にDCリニアモータ1の下部1a付近に位置検出器を配置することが通例であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述のようにDCリニアモータ1の下部1a付近に位置検出器を取付けた場合、DCリニアモータ1の作動状況によっては、可動側部材5の位置を精度良く検出できないことがあった。極端な場合、可動側部材5の前進時に、後退を示す信号が出力されるなど、可動側部材5の位置を高精度に検出できず、制御が困難になる事例のあることが判った。
【0005】
その原因を追求したところ、可動側部材5が往復直線移動する際、ガイド部材6と可動側部材5との間の僅かな遊びやアンバランス、あるいはガイド部材6の僅かな変形等によって、可動側部材5が振動などの予期しない動きを含んで移動した場合に、可動側部材5の検出精度が悪くなることを見出した。
【0006】
特に可動側部材5がピッチング運動を生じた場合に検出精度が悪化していた。ここで言うピッチング運動は、可動側部材5が図9に示す水平方向の軸Yを中心に矢印B方向に回転することである。
【0007】
また、ピッチング運動ほどではないが可動側部材5が垂直方向の軸Zまわりの回転(ヨーイング運動)を生じる場合も、可動側部材5の検出精度が悪くなることも判った。
【0008】
従ってこの発明の目的は、可動側部材の位置を高精度に検出することのできるDCリニアモータと、それを用いた電動射出成形機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
電動射出成形機の射出動作の直動駆動源等に使用される本発明のDCリニアモータは、コイル部またはマグネット部の一方を含む固定側部材と、前記コイル部またはマグネット部の他方を含みかつガイド部材に沿って往復直線移動する可動側部材と、前記固定側部材に対する前記可動側部材の相対位置を検出する位置検出器とを有し、前記位置検出器を、前記可動側部材が往復直線移動する際に生じる揺動運動の回転中心軸上に配置している。
【0010】
この発明の好ましい形態では、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材のピッチング運動の回転中心軸上に配置されている。例えば、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材の上下方向中央部でかつ該可動側部材の前後方向中央部に配置されている。
【0011】
あるいは、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材のヨーイング運動の回転中心軸上に配置されている。例えば、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材の幅方向中央部で該可動側部材の前後方向中央部に配置されている。
【0012】
本発明は、合成樹脂製品用の射出成形機に適用することもできるし、ゴム(シリコンゴムをはじめとする合成ゴム,天然ゴムも含む)あるいはエラストマ等の弾性体製品用の射出成形機に適用することもできる。あるいはアルミダイキャスト等の金属製品用の射出成形機に適用することもできる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第1の実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
図1に示す電動射出成形機20は、図1中の右側に位置する射出装置21と、図1中の左側に位置する型締装置22とを備えている。
【0014】
型締装置22は、固定プラテン25と、可動プラテン26と、可動プラテン26をタイバー27に沿って移動させる駆動機構28(一部のみ図示する)などを備えている。固定プラテン25に固定側金型30(図2に示す)が取付けられ、可動プラテン26に移動側金型31(図2に示す)が取付けられる。
【0015】
図2に示すように、固定ベース40上に射出装置21が設けられている。この射出装置21は、固定ベース40上に設けたガイドレール41に沿って往復移動可能なメインフレーム42を有し、電動射出成形機20の前後方向(図2中に矢印Xで示す軸線方向)に移動することができるようになっている。
【0016】
射出装置21は、枠構造体50と、バレル51と、射出動作の駆動源として機能するボイスコイル形のDCリニアモータ(直流電流形リニアモータ)52と、スクリュー回転機構53などを含んでいる。バレル51にスクリュー54が収容されている。DCリニアモータ52と下記サブフレーム60および下記リニアガイド機構74などにより、駆動ユニット55が構成されている。
【0017】
メインフレーム42上に、サブフレーム60がボルト等の固定用部品61によって固定されている。サブフレーム60は、前側の支持部材(前スタンド)62と、後側の支持部材(後スタンド)63を備えている。支持部材62,63の下部は、水平方向に延びるベース部材64によって互いに連結されている。
【0018】
枠構造体50は、バレル51の基部を支持する第1の部分65と、DCリニアモータ52側に結合される第2の部分66と、これら第1の部分65と第2の部分66のそれぞれの両側部をつなぐ左右一対の連結壁67,68と、底壁69などを有している。
【0019】
ボイスコイル形のDCリニアモータ52は、複数のコイル部70を含む固定側部材71と、コイル部70が発生する磁界によって前記X方向に駆動される複数個のマグネット部72を含む可動側部材73などを備えている。マグネット部72は左右対称形である。またこのマグネット部72は、前後対称でかつ上下対称でもある。
【0020】
固定側部材71は、サブフレーム60とコイル部70などからなる。支持部材62,63がメインフレーム42に固定され、例えば4個のコイル部70が支持部材62,63間に互いに平行に設けられている。
【0021】
可動側部材73は、ベース部材64上に設けたリニアガイド機構74によって支持部材62,63間を往復移動するようになっている。このリニアガイド機構74は、ベース部材64上に設けられたガイドレール80と、このガイドレール80に沿って摺動する複数組のキャリッジ81などによって構成されている。キャリッジ81は、支持板78の下面に取付けられている。
【0022】
可動側部材73は、マグネット部72の前後両側に設けた連結プレート75,76と、前後のマグネット部72の間に設けた非磁性材料からなるスペーサ77と、水平方向に延びる支持板78などを含んでいる。マグネット部72と、連結プレート75,76と、スペーサ77とは、連結ロッド79(図4等に示す)によって互いに締結されている。
【0023】
前側の連結プレート75にDCリニアモータ52の出力軸85が設けられている。この出力軸85は、後述するシャフト90を介して、スクリュー54に接続される。
【0024】
DCリニアモータ52の各コイル部70は、図5に模式的に示すように導線70aを巻回することによって筒形に構成され、コイル部70の内側に鉄芯(ヨーク87)が設けられている。コイル部70の外周側にマグネット部72が設けられている。マグネット部72を含む可動側部材73は、コイル部70に電流を供給したときに発生する磁界に基いて、コイル部70の軸線C(図5に示す)方向に相対移動する。
【0025】
コイル部70は、電源ケーブル70bを介して電流供給装置70cに接続される。電源ケーブル70bの断線を防ぐには、この実施形態のようにコイル部70を固定側とし、マグネット部72を可動側とすることが望ましい。電源ケーブル70bが無理なく移動できるような対策をとれば、コイル部70とヨーク87を移動側とし、マグネット部72を固定側としてもよい。
【0026】
なお、コイル部70の内側にマグネット部を設け、コイル部70の外側にヨークを設けてもよい。また、コイル部70は角筒であってもよい。マグネット部72の形状等についても任意であり、必要に応じて適宜形状のものを使用すればよい。
【0027】
バレル51の基部付近に、射出成形品の材料である樹脂を供給するホッパ88が設けられている。このホッパ88は、枠構造体50の第1の部分65に取付けられている。バレル51には樹脂を加熱し溶融させるためのヒータ(図示せず)が付属している。
【0028】
スクリュー回転機構53は、スクリュー54が接続されるシャフト90と、シャフト90に嵌合するスリーブ部材91と、スリーブ部材91を回転させるためのモータ92と、第1のベアリング部93と、第2のベアリング部94などを含んでいる。
【0029】
さらに詳しくは、図3に模式的に示すように、シャフト90の外周部に軸線方向に沿うスプライン部95が形成されている。このスプライン部95にスリーブ部材91が嵌合することにより、スリーブ部材91に対してシャフト90が軸線方向に相対移動することができるとともに、シャフト90とスリーブ部材91が一体に回転することができるようになっている。
【0030】
スリーブ部材91は、第1のベアリング部93によって、中間支持壁100に回転自在に支持されている。中間支持壁100は、枠構造体50の底壁69に固定されている。
【0031】
枠構造体50の上部にモータ支持部101が設けられており、このモータ支持部101に前記モータ92が搭載されている。モータ92の出力軸102に取付けた駆動側プーリ103と、スリーブ部材91に取付けた従動側プーリ104との間に、ベルト等の動力伝達部材105が巻掛けられている。
【0032】
このためモータ92の出力軸102を回転させることにより、スリーブ部材91を回転させることができる。スリーブ部材91が回転すると、スプライン部95に嵌合しているシャフト90が回転するため、スクリュー54が回転することになる。
【0033】
シャフト90の後端部は、第2のベアリング部94を備えた連結機構106によって、DCリニアモータ52の出力軸85に接続されている。この連結機構106は、出力軸85とシャフト90を互いに連結するとともに、両者の回転方向の相対運動を許容する。すなわち、出力軸85の軸線方向の直線運動をシャフト90に伝達することができ、しかもシャフト90の回転運動が出力軸85に伝わらないようになっている。
【0034】
バレル51の先端部に形成されたノズル110は、固定プラテン25に形成された孔111の中心線上に位置している。固定プラテン25と枠構造体50は、例えばボールねじ115とサーボモータ等を用いたノズルタッチ機構116によって互いに連結されている。
【0035】
ノズルタッチ機構116を駆動することにより、固定プラテン25に対して射出装置21をガイドレール41に沿って前進および後退させることができる。射出装置21を所定位置まで前進させた状態において、ノズル110の先端が固定側金型30の注入ポート30aに当接する。
【0036】
この実施形態のDCリニアモータ52は、防塵カバー120,121を備えている。前側の防塵カバー120は、前側の支持部材62とマグネット部72との間の隙間を塞ぐように、前側の支持部材62とマグネット部72に取付けられている。後側の防塵カバー121は、後側の支持部材63とマグネット部72との間の隙間を塞ぐように、後側の支持部材63とマグネット部72に取付けられている。
【0037】
コイル部70の外周のうちマグネット部72の外側に露出する部位が、防塵カバー120,121によって覆われている。この防塵カバー120,121によって、コイル部70の外面にゴミや金属粉、液体などの異物が付着することが防止される。
【0038】
DCリニアモータ52の位置制御を行なうために、リニアスケール等の位置検出器130がDCリニアモータ52に設けられている。一例として、位置検出器130のスケール本体130aが支持部材63に取付けられ、被検出部としてのスケールヘッド130bがマグネット部72に取付けられている。
【0039】
この位置検出器130によって、コイル部70とマグネット部72との相対位置が検出され、その検出信号がコントローラ131(図3に模式的に示す)にフィードバックされるようになっている。
【0040】
スケールヘッド130bは、可動側部材73が直線移動する際に生じる可能性のあるピッチング運動の回転中心軸(図4に示す水平方向の軸Y)上に配置されている。具体的には、可動側部材73の側面の上下方向中央部でかつ可動側部材73の前後方向中央部に、スケールヘッド130bが配置されている。スケール本体130aは、ガイドレール80に沿って可動側部材73の移動方向に延びている。
【0041】
次に、上記構成の電動射出成形機20の動作について説明する。
型締装置22によって金型30,31を閉じ、ノズルタッチ機構116によって射出装置21を固定プラテン25に向かって前進させることにより、ノズル110の先端を固定側金型30の注入ポート30aに当接させる。
【0042】
そしてDCリニアモータ52のコイル部70に電流を供給することにより、図3に模式的に示すようにDCリニアモータ52の可動側部材73を前進させる。コイル部70に対するマグネット部72の位置が位置検出器130によって検出され、コントローラ131にフィードバックされることにより、DCリニアモータ52の位置制御がなされる。
【0043】
本実施形態は、可動側部材73のピッチングの回転中心軸Y上にスケールヘッド130bが配置されているため、可動側部材73が直線移動する際に可動側部材73がピッチング(図3に矢印Bで示す方向の回転)を生じても、可動側部材73の位置を精度良く検出することができ、射出動作を高精度に制御することができる。
【0044】
DCリニアモータ52によって可動側部材73が前進すると、出力軸85を介してシャフト90が前進し、さらにスクリュー54が前進することにより、バレル51内の予め計量されていた材料がスクリュー54によってノズル110の先端から押し出され、金型30,31に充填される。
【0045】
次いで、スクリュー回転用モータ92によってシャフト90を回転させることにより、スクリュー54を回転させる。これにより、材料をバレル51の先端側に送りながら混練するとともに、材料の計量を行う。金型30,31内に射出された材料が冷却されたのち、金型30,31を開き、成形された製品をエジェクタ機構によって突き出すことにより、1サイクル分の射出成形工程が終了する。
【0046】
図7と図8は本発明の第2の実施形態を示している。この実施形態では、可動側部材73のヨーイングが問題になる場合に、スケールヘッド130bをヨーイングの回転中心軸Z上に配置している。
【0047】
具体的には、可動側部材73の上面の幅方向中央部でかつ可動側部材73の前後方向中央部にスケールヘッド130bが配置されている。なお、スケールヘッド130bを可動側部材73の下面に設けてもよい。スケール本体130aは、ガイドレール80に沿って可動側部材73の移動方向に延びている。
【0048】
この実施形態は、可動側部材73のヨーイングの回転中心軸Z上にスケールヘッド130bが配置されているため、可動側部材73が直線移動する際に可動側部材73がヨーイング(図8中に矢印Eで示す方向の回転)を生じても、可動側部材73の位置を精度良く検出することができ、射出動作を高精度に制御することができる。
【0049】
この第2の実施形態は、位置検出器130以外の構成が実質的に第1の実施形態の電動射出成形機20と同様であるため、第1の実施形態と共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。
【0050】
なお本発明を実施するに当たって、固定側部材や可動側部材をはじめとして、ガイド部材や位置検出器等を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変形して実施できることは言うまでもない。例えば、スケールヘッドをDCリニアモータの固定側部材に取付け、スケール本体を可動側部材に取付けてもよい。
【0051】
また本発明に係るDCリニアモータは、スクリューを軸線方向に動かす射出動作以外に、例えば型締装置、あるいは製品押出用エジェクタ機構などの直線往復運動(直動駆動)をなす駆動源に用いることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、DCリニアモータの位置制御に用いる位置検出器を、可動側部材の揺動運動の回転中心軸上に配置したことにより、可動側部材の位置を高精度に検出することができ、良好な制御性を得ることができる。
【0053】
本発明の電動射出成形機は、射出装置等の直動駆動源として前記DCリニアモータを用いるとともに位置検出器を可動側部材の揺動運動の回転中心軸上に配置したことにより、射出動作に関する位置制御を高精度に行なうことができ、高速射出時にも安定した動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す電動射出成形機の斜視図。
【図2】図1に示された射出成形機の一部の軸線方向に沿う断面図。
【図3】図1に示された射出成形機のスクリューが前進した状態を模式的に示す断面図。
【図4】図1に示された射出成形機のDCリニアモータの斜視図。
【図5】図4に示されたDCリニアモータの一部を模式的に示す斜視図。
【図6】図3中のF6−F6線に沿う断面図。
【図7】本発明の他の実施形態を示すDCリニアモータの斜視図。
【図8】図7に示されたDCリニアモータの平面図。
【図9】従来のDCリニアモータの側面図。
【図10】図9中のF10−F10線に沿う断面図。
【符号の説明】
20…電動射出成形機
52…DCリニアモータ
70…コイル部
71…固定側部材
72…マグネット部
73…可動側部材
74…リニアガイド機構
80…ガイドレール(ガイド部材)
130…位置検出器
130a…スケール本体
130b…スケールヘッド(被検出部)
【発明の属する技術分野】
この発明は、DCリニアモータと、それを用いた電動射出成形機に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動射出成形機の射出動作あるいは型締、製品押出し等の直動駆動源として、DCリニアモータを使用することが考えられている。例えば図9と図10に示すDCリニアモータ1は、磁界を発生するコイル部2を含む固定側部材3と、マグネット部4を含む可動側部材5と、可動側部材5の往復直線運動(図9に矢印Aで示す方向の移動)を案内するガイド部材6などを備えている。可動側部材5に射出成形機のスクリューを連結することにより、スクリューを軸線方向に移動させることができる。
【0003】
本発明者は、前記DCリニアモータ1を直動駆動源に用いる電動射出成形機において、可動側部材5の位置制御を行なうために、リニアスケール等の位置検出器を用いることを考えた。DCリニアモータ1に位置検出器を取付ける場合、位置検出器を取付ける相手部材の剛性や電気配線の容易さなどを考えると、一般的にDCリニアモータ1の下部1a付近に位置検出器を配置することが通例であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述のようにDCリニアモータ1の下部1a付近に位置検出器を取付けた場合、DCリニアモータ1の作動状況によっては、可動側部材5の位置を精度良く検出できないことがあった。極端な場合、可動側部材5の前進時に、後退を示す信号が出力されるなど、可動側部材5の位置を高精度に検出できず、制御が困難になる事例のあることが判った。
【0005】
その原因を追求したところ、可動側部材5が往復直線移動する際、ガイド部材6と可動側部材5との間の僅かな遊びやアンバランス、あるいはガイド部材6の僅かな変形等によって、可動側部材5が振動などの予期しない動きを含んで移動した場合に、可動側部材5の検出精度が悪くなることを見出した。
【0006】
特に可動側部材5がピッチング運動を生じた場合に検出精度が悪化していた。ここで言うピッチング運動は、可動側部材5が図9に示す水平方向の軸Yを中心に矢印B方向に回転することである。
【0007】
また、ピッチング運動ほどではないが可動側部材5が垂直方向の軸Zまわりの回転(ヨーイング運動)を生じる場合も、可動側部材5の検出精度が悪くなることも判った。
【0008】
従ってこの発明の目的は、可動側部材の位置を高精度に検出することのできるDCリニアモータと、それを用いた電動射出成形機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
電動射出成形機の射出動作の直動駆動源等に使用される本発明のDCリニアモータは、コイル部またはマグネット部の一方を含む固定側部材と、前記コイル部またはマグネット部の他方を含みかつガイド部材に沿って往復直線移動する可動側部材と、前記固定側部材に対する前記可動側部材の相対位置を検出する位置検出器とを有し、前記位置検出器を、前記可動側部材が往復直線移動する際に生じる揺動運動の回転中心軸上に配置している。
【0010】
この発明の好ましい形態では、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材のピッチング運動の回転中心軸上に配置されている。例えば、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材の上下方向中央部でかつ該可動側部材の前後方向中央部に配置されている。
【0011】
あるいは、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材のヨーイング運動の回転中心軸上に配置されている。例えば、前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材の幅方向中央部で該可動側部材の前後方向中央部に配置されている。
【0012】
本発明は、合成樹脂製品用の射出成形機に適用することもできるし、ゴム(シリコンゴムをはじめとする合成ゴム,天然ゴムも含む)あるいはエラストマ等の弾性体製品用の射出成形機に適用することもできる。あるいはアルミダイキャスト等の金属製品用の射出成形機に適用することもできる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第1の実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
図1に示す電動射出成形機20は、図1中の右側に位置する射出装置21と、図1中の左側に位置する型締装置22とを備えている。
【0014】
型締装置22は、固定プラテン25と、可動プラテン26と、可動プラテン26をタイバー27に沿って移動させる駆動機構28(一部のみ図示する)などを備えている。固定プラテン25に固定側金型30(図2に示す)が取付けられ、可動プラテン26に移動側金型31(図2に示す)が取付けられる。
【0015】
図2に示すように、固定ベース40上に射出装置21が設けられている。この射出装置21は、固定ベース40上に設けたガイドレール41に沿って往復移動可能なメインフレーム42を有し、電動射出成形機20の前後方向(図2中に矢印Xで示す軸線方向)に移動することができるようになっている。
【0016】
射出装置21は、枠構造体50と、バレル51と、射出動作の駆動源として機能するボイスコイル形のDCリニアモータ(直流電流形リニアモータ)52と、スクリュー回転機構53などを含んでいる。バレル51にスクリュー54が収容されている。DCリニアモータ52と下記サブフレーム60および下記リニアガイド機構74などにより、駆動ユニット55が構成されている。
【0017】
メインフレーム42上に、サブフレーム60がボルト等の固定用部品61によって固定されている。サブフレーム60は、前側の支持部材(前スタンド)62と、後側の支持部材(後スタンド)63を備えている。支持部材62,63の下部は、水平方向に延びるベース部材64によって互いに連結されている。
【0018】
枠構造体50は、バレル51の基部を支持する第1の部分65と、DCリニアモータ52側に結合される第2の部分66と、これら第1の部分65と第2の部分66のそれぞれの両側部をつなぐ左右一対の連結壁67,68と、底壁69などを有している。
【0019】
ボイスコイル形のDCリニアモータ52は、複数のコイル部70を含む固定側部材71と、コイル部70が発生する磁界によって前記X方向に駆動される複数個のマグネット部72を含む可動側部材73などを備えている。マグネット部72は左右対称形である。またこのマグネット部72は、前後対称でかつ上下対称でもある。
【0020】
固定側部材71は、サブフレーム60とコイル部70などからなる。支持部材62,63がメインフレーム42に固定され、例えば4個のコイル部70が支持部材62,63間に互いに平行に設けられている。
【0021】
可動側部材73は、ベース部材64上に設けたリニアガイド機構74によって支持部材62,63間を往復移動するようになっている。このリニアガイド機構74は、ベース部材64上に設けられたガイドレール80と、このガイドレール80に沿って摺動する複数組のキャリッジ81などによって構成されている。キャリッジ81は、支持板78の下面に取付けられている。
【0022】
可動側部材73は、マグネット部72の前後両側に設けた連結プレート75,76と、前後のマグネット部72の間に設けた非磁性材料からなるスペーサ77と、水平方向に延びる支持板78などを含んでいる。マグネット部72と、連結プレート75,76と、スペーサ77とは、連結ロッド79(図4等に示す)によって互いに締結されている。
【0023】
前側の連結プレート75にDCリニアモータ52の出力軸85が設けられている。この出力軸85は、後述するシャフト90を介して、スクリュー54に接続される。
【0024】
DCリニアモータ52の各コイル部70は、図5に模式的に示すように導線70aを巻回することによって筒形に構成され、コイル部70の内側に鉄芯(ヨーク87)が設けられている。コイル部70の外周側にマグネット部72が設けられている。マグネット部72を含む可動側部材73は、コイル部70に電流を供給したときに発生する磁界に基いて、コイル部70の軸線C(図5に示す)方向に相対移動する。
【0025】
コイル部70は、電源ケーブル70bを介して電流供給装置70cに接続される。電源ケーブル70bの断線を防ぐには、この実施形態のようにコイル部70を固定側とし、マグネット部72を可動側とすることが望ましい。電源ケーブル70bが無理なく移動できるような対策をとれば、コイル部70とヨーク87を移動側とし、マグネット部72を固定側としてもよい。
【0026】
なお、コイル部70の内側にマグネット部を設け、コイル部70の外側にヨークを設けてもよい。また、コイル部70は角筒であってもよい。マグネット部72の形状等についても任意であり、必要に応じて適宜形状のものを使用すればよい。
【0027】
バレル51の基部付近に、射出成形品の材料である樹脂を供給するホッパ88が設けられている。このホッパ88は、枠構造体50の第1の部分65に取付けられている。バレル51には樹脂を加熱し溶融させるためのヒータ(図示せず)が付属している。
【0028】
スクリュー回転機構53は、スクリュー54が接続されるシャフト90と、シャフト90に嵌合するスリーブ部材91と、スリーブ部材91を回転させるためのモータ92と、第1のベアリング部93と、第2のベアリング部94などを含んでいる。
【0029】
さらに詳しくは、図3に模式的に示すように、シャフト90の外周部に軸線方向に沿うスプライン部95が形成されている。このスプライン部95にスリーブ部材91が嵌合することにより、スリーブ部材91に対してシャフト90が軸線方向に相対移動することができるとともに、シャフト90とスリーブ部材91が一体に回転することができるようになっている。
【0030】
スリーブ部材91は、第1のベアリング部93によって、中間支持壁100に回転自在に支持されている。中間支持壁100は、枠構造体50の底壁69に固定されている。
【0031】
枠構造体50の上部にモータ支持部101が設けられており、このモータ支持部101に前記モータ92が搭載されている。モータ92の出力軸102に取付けた駆動側プーリ103と、スリーブ部材91に取付けた従動側プーリ104との間に、ベルト等の動力伝達部材105が巻掛けられている。
【0032】
このためモータ92の出力軸102を回転させることにより、スリーブ部材91を回転させることができる。スリーブ部材91が回転すると、スプライン部95に嵌合しているシャフト90が回転するため、スクリュー54が回転することになる。
【0033】
シャフト90の後端部は、第2のベアリング部94を備えた連結機構106によって、DCリニアモータ52の出力軸85に接続されている。この連結機構106は、出力軸85とシャフト90を互いに連結するとともに、両者の回転方向の相対運動を許容する。すなわち、出力軸85の軸線方向の直線運動をシャフト90に伝達することができ、しかもシャフト90の回転運動が出力軸85に伝わらないようになっている。
【0034】
バレル51の先端部に形成されたノズル110は、固定プラテン25に形成された孔111の中心線上に位置している。固定プラテン25と枠構造体50は、例えばボールねじ115とサーボモータ等を用いたノズルタッチ機構116によって互いに連結されている。
【0035】
ノズルタッチ機構116を駆動することにより、固定プラテン25に対して射出装置21をガイドレール41に沿って前進および後退させることができる。射出装置21を所定位置まで前進させた状態において、ノズル110の先端が固定側金型30の注入ポート30aに当接する。
【0036】
この実施形態のDCリニアモータ52は、防塵カバー120,121を備えている。前側の防塵カバー120は、前側の支持部材62とマグネット部72との間の隙間を塞ぐように、前側の支持部材62とマグネット部72に取付けられている。後側の防塵カバー121は、後側の支持部材63とマグネット部72との間の隙間を塞ぐように、後側の支持部材63とマグネット部72に取付けられている。
【0037】
コイル部70の外周のうちマグネット部72の外側に露出する部位が、防塵カバー120,121によって覆われている。この防塵カバー120,121によって、コイル部70の外面にゴミや金属粉、液体などの異物が付着することが防止される。
【0038】
DCリニアモータ52の位置制御を行なうために、リニアスケール等の位置検出器130がDCリニアモータ52に設けられている。一例として、位置検出器130のスケール本体130aが支持部材63に取付けられ、被検出部としてのスケールヘッド130bがマグネット部72に取付けられている。
【0039】
この位置検出器130によって、コイル部70とマグネット部72との相対位置が検出され、その検出信号がコントローラ131(図3に模式的に示す)にフィードバックされるようになっている。
【0040】
スケールヘッド130bは、可動側部材73が直線移動する際に生じる可能性のあるピッチング運動の回転中心軸(図4に示す水平方向の軸Y)上に配置されている。具体的には、可動側部材73の側面の上下方向中央部でかつ可動側部材73の前後方向中央部に、スケールヘッド130bが配置されている。スケール本体130aは、ガイドレール80に沿って可動側部材73の移動方向に延びている。
【0041】
次に、上記構成の電動射出成形機20の動作について説明する。
型締装置22によって金型30,31を閉じ、ノズルタッチ機構116によって射出装置21を固定プラテン25に向かって前進させることにより、ノズル110の先端を固定側金型30の注入ポート30aに当接させる。
【0042】
そしてDCリニアモータ52のコイル部70に電流を供給することにより、図3に模式的に示すようにDCリニアモータ52の可動側部材73を前進させる。コイル部70に対するマグネット部72の位置が位置検出器130によって検出され、コントローラ131にフィードバックされることにより、DCリニアモータ52の位置制御がなされる。
【0043】
本実施形態は、可動側部材73のピッチングの回転中心軸Y上にスケールヘッド130bが配置されているため、可動側部材73が直線移動する際に可動側部材73がピッチング(図3に矢印Bで示す方向の回転)を生じても、可動側部材73の位置を精度良く検出することができ、射出動作を高精度に制御することができる。
【0044】
DCリニアモータ52によって可動側部材73が前進すると、出力軸85を介してシャフト90が前進し、さらにスクリュー54が前進することにより、バレル51内の予め計量されていた材料がスクリュー54によってノズル110の先端から押し出され、金型30,31に充填される。
【0045】
次いで、スクリュー回転用モータ92によってシャフト90を回転させることにより、スクリュー54を回転させる。これにより、材料をバレル51の先端側に送りながら混練するとともに、材料の計量を行う。金型30,31内に射出された材料が冷却されたのち、金型30,31を開き、成形された製品をエジェクタ機構によって突き出すことにより、1サイクル分の射出成形工程が終了する。
【0046】
図7と図8は本発明の第2の実施形態を示している。この実施形態では、可動側部材73のヨーイングが問題になる場合に、スケールヘッド130bをヨーイングの回転中心軸Z上に配置している。
【0047】
具体的には、可動側部材73の上面の幅方向中央部でかつ可動側部材73の前後方向中央部にスケールヘッド130bが配置されている。なお、スケールヘッド130bを可動側部材73の下面に設けてもよい。スケール本体130aは、ガイドレール80に沿って可動側部材73の移動方向に延びている。
【0048】
この実施形態は、可動側部材73のヨーイングの回転中心軸Z上にスケールヘッド130bが配置されているため、可動側部材73が直線移動する際に可動側部材73がヨーイング(図8中に矢印Eで示す方向の回転)を生じても、可動側部材73の位置を精度良く検出することができ、射出動作を高精度に制御することができる。
【0049】
この第2の実施形態は、位置検出器130以外の構成が実質的に第1の実施形態の電動射出成形機20と同様であるため、第1の実施形態と共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。
【0050】
なお本発明を実施するに当たって、固定側部材や可動側部材をはじめとして、ガイド部材や位置検出器等を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変形して実施できることは言うまでもない。例えば、スケールヘッドをDCリニアモータの固定側部材に取付け、スケール本体を可動側部材に取付けてもよい。
【0051】
また本発明に係るDCリニアモータは、スクリューを軸線方向に動かす射出動作以外に、例えば型締装置、あるいは製品押出用エジェクタ機構などの直線往復運動(直動駆動)をなす駆動源に用いることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、DCリニアモータの位置制御に用いる位置検出器を、可動側部材の揺動運動の回転中心軸上に配置したことにより、可動側部材の位置を高精度に検出することができ、良好な制御性を得ることができる。
【0053】
本発明の電動射出成形機は、射出装置等の直動駆動源として前記DCリニアモータを用いるとともに位置検出器を可動側部材の揺動運動の回転中心軸上に配置したことにより、射出動作に関する位置制御を高精度に行なうことができ、高速射出時にも安定した動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す電動射出成形機の斜視図。
【図2】図1に示された射出成形機の一部の軸線方向に沿う断面図。
【図3】図1に示された射出成形機のスクリューが前進した状態を模式的に示す断面図。
【図4】図1に示された射出成形機のDCリニアモータの斜視図。
【図5】図4に示されたDCリニアモータの一部を模式的に示す斜視図。
【図6】図3中のF6−F6線に沿う断面図。
【図7】本発明の他の実施形態を示すDCリニアモータの斜視図。
【図8】図7に示されたDCリニアモータの平面図。
【図9】従来のDCリニアモータの側面図。
【図10】図9中のF10−F10線に沿う断面図。
【符号の説明】
20…電動射出成形機
52…DCリニアモータ
70…コイル部
71…固定側部材
72…マグネット部
73…可動側部材
74…リニアガイド機構
80…ガイドレール(ガイド部材)
130…位置検出器
130a…スケール本体
130b…スケールヘッド(被検出部)
Claims (6)
- コイル部またはマグネット部の一方を含む固定側部材と、
前記コイル部またはマグネット部の他方を含みかつガイド部材に沿って往復直線移動する可動側部材と、
前記固定側部材に対する前記可動側部材の相対位置を検出する位置検出器と、
を有するDCリニアモータであって、
前記位置検出器を、前記可動側部材が往復直線移動する際に生じる揺動運動の回転中心軸上に配置したことを特徴とするDCリニアモータ。 - 直動駆動源としてDCリニアモータを用いる電動射出成形機において、
前記DCリニアモータは、
コイル部またはマグネット部の一方を含む固定側部材と、
前記コイル部またはマグネット部の他方を含みかつガイド部材に沿って往復直線移動する可動側部材と、
前記固定側部材に対する前記可動側部材の相対位置を検出する位置検出器と、
を有し、
前記位置検出器を、前記可動側部材が往復直線移動する際に生じる揺動運動の回転中心軸上に配置したことを特徴とする電動射出成形機。 - 前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材のピッチング運動の回転中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電動射出成形機。
- 前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材の上下方向中央部でかつ該可動側部材の前後方向中央部に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電動射出成形機。
- 前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材のヨーイング運動の回転中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電動射出成形機。
- 前記位置検出器の被検出部が前記可動側部材の幅方向中央部でかつ該可動側部材の前後方向中央部に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の電動射出成形機。
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JP2003135079A JP2004343844A (ja) | 2003-05-13 | 2003-05-13 | Dcリニアモータと、それを用いた電動射出成形機 |
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JP (1) | JP2004343844A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010111020A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Toshiba Mach Co Ltd | 射出成形機 |
-
2003
- 2003-05-13 JP JP2003135079A patent/JP2004343844A/ja active Pending
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