JP2005297425A - 射出成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱バレルの軸心と射出スクリュの芯ずれを防止し、芯合わせを容易にする。
【解決手段】 フロントプレート１は高さ調整機構１３を介してベース１０に固定されている。リアプレート２は左右対称に配置された結合部材でフロントプレートに固定されている。加熱バレル１１を有するフロントプレート１にはガイド固定部材４が設けられている。プッシャープレート５には加熱バレル１１に挿入された射出スクリュ１２が回転自在に取り付けられ、かつ、ボールナット７が固定されている。ボールナット７と螺合するボールねじ８がリアプレート２に回転自在に固定されている。ボールねじ８の回転でプッシャープレート５は、支持部材６によりガイド固定部材４で支持、ガイドされ、前進して樹脂を射出する。プッシャープレート５は、射出時に伸長変形する結合部材３とは独立しているので、影響を受けず、加熱バレル１１と射出スクリュ１２の芯ずれを防止できる。
【選択図】 図１ｂ

Description

本発明は、射出成形機の射出装置に関する。

射出成形機の射出装置においては、加熱シリンダが取り付けられ射出装置のベースに固定されたフロントプレートと、該フロントプレートと離間してタイバー等で連結されたリアプレートを備え、該フロントプレートとリアプレートの間に射出スクリュを回転自在で軸方向移動不能に取り付けたプッシャープレートを設け、該プッシャープレートとリアプレートの間に該プッシャープレートを前後進させる駆動機構を配置している。そして、プッシャープレートはタイバー等でガイドされて前後進して、射出スクリュを前進させ射出を行う。

プッシャープレートはタイバー等に支えられると共に、ガイドされて移動するものであるが、このプッシャープレートの重みがタイバー等にかかり、たわませる原因となる。タイバーのたわみは、プッシャープレートの摺動性を悪くすると共に、プッシャープレートの芯ずれが生じることになる。またこのプッシャープレートを駆動するボールねじ等の駆動機構に余分な負荷が掛かりその寿命を短くする。そのため、このプッシャープレートを射出装置のベースに取り付けられたリニアガイドで支持しガイドする射出装置が公知である（特許文献１参照）。なお、この特許文献１には、くさび状部材を用いたプッシャープレートの高さ調整機構を設けることも記載されている。

また、フロントプレートとリアプレート間にタイバーを設けず、フロントプレートとリアプレートを連結する側壁を設けると共に、フロントプレートとリアプレートと共に本体フレームを構成する軸受け部で射出スクリュのスプライン軸部を軸受けし、かつ該本体フレームの底面にリニアガイドを設け、リニアモータの直動軸と射出スクリュのスプライン軸とを連結する軸結合部をリニアガイドでガイドするように構成した発明も公知である（特許文献２参照）。

特開２００１−２６９９７４号公報 特開２００４−１２７９号公報

射出装置においては、射出時の射出圧力が射出スクリュを介してプッシャープレートに伝達され、かつこのプッシャープレートを駆動する駆動機構を取り付けたリアプレートに伝達される。このリアプレートに伝達された射出力は、フロントプレートとリアプレート間を連結する比較的剛性の弱い側壁やタイバー等の結合部材に加わり、この結合部材を変形させて射出圧力を吸収する。この結合部材の変形にともなって、射出スクリュの芯ずれが発生する。射出力を受ける結合部材の形状がスクリュ軸に対して対称であれば、結合部材がスクリュ軸方向に均等に延びるため、その結合部材にリニアガイドを載せてもスクリュの芯ずれは発生しない。
しかしながら、フロントプレートとリアプレートを側壁と共に床面で結合していると、射出工程時には床面も射出力を受けて側壁と同じ働きをする。

図７は、射出時の射出力による結合部材等の変形を説明する図である。図７において、フロントプレート１とリアプレート２とは側壁と射出装置のベース１０等の床面で連結され、これら側壁、床面で結合部材３が構成されている。フロントプレート１には加熱バレル１１が固定され、該加熱バレル１１には射出スクリュ１２が挿入されている。射出スクリュ１２はプッシャープレート５に回転自在に軸方向移動不能に取り付けられ、プーリ１５を介して図示しないスクリュ回転用のモータ等で駆動されて回転されるようになっている。またプッシャープレート５にはロードセル９を介してボールナット７が取り付けられ、該ボールナット７にはボールねじ８が螺合し、該ボールねじ８はリアプレート２に回転自在で軸方向移動不能に軸支されている。そして、その先端に設けられたプーリ１４を介して図示しない射出用モータで駆動されて回転し、プッシャープレート５を前進（図中右から左方向）させて、射出を行う。

この射出による射出圧力（射出力）はスクリュ１２、プッシャープレート５、ボールナット７、ボールねじ８、リアプレート２に伝達され、比較的剛性の弱い側壁、床面等の結合部材３を変形させることになる。結合部材３がスクリュ軸に対して対称に配置されていれば、結合部材３はスクリュ軸方向に均等に延びる。しかしながら、図７に示すように、側壁と同じ働きをする床面に対してスクリュ軸対称となる側の面（射出装置の上側）が空いていて残りの３面に比べて剛性が弱くなっているため、射出装置の上側が開く形に変形してしまう。

そのため、特許文献１，２に示されるように、床面にリニアガイドを載せるガイド固定部材が取り付けられていると、プッシャープレートに相当する部材が軸方向に移動する際の直進性が損なわれてしまい、フロントプレートに取り付けられた加熱バレルに対してスクリュの芯ずれが発生し、加熱バレル内面とスクリュが接触してしまう恐れがある。

また、特許文献１に記載されているようにプッシャープレートを結合部材のタイバーでガイドする場合、タイバー自体が湾曲変形して、直進性が失われてガイドの摺動性が悪くなるという問題がある。

さらに、射出成形機においては一般に、エンドユーザーにおいて金型や加熱バレルの載せ換え作業が行われる場合が多い。その都度、金型と加熱バレル先端に取り付けられたノズルの中心高さを合わせる調整が必要になるが、ノズルの中心高さを調整することは、エンドユーザーにとって難しい作業であり、作業がうまく行われなかった場合に加熱バレルに対してスクリュの芯がずれてしまう原因となる。

そこで、本発明の目的は、加熱バレルの軸心に対して射出スクリュの芯ずれを防止することにある。さらには、ノズル芯合わせを容易にできるようにすることにある。

本願請求項１に関わる発明は、フロントプレートと、フロントプレートと結合したリアプレートと、プッシャープレートからなり、プッシャープレートの前側にスクリュが回転自在で取り付けられ、プッシャープレートとリアプレートの間にスクリュを押す機構を設けた射出機構において、プッシャープレートをガイドする支持部材を載せたガイド固定部材を、フロントプレートとリアプレートを結合する結合部材と独立させて、フロントプレートまたはリアプレートのどちらか一方のみに取り付けたことを特徴とするものである。この構成によって、加熱バレルと射出スクリュの芯ずれを防止したものである。また、請求項２に係わる発明は、さらに、射出装置のベースと前記フロントプレートの間にフロントプレートの高さを調整する高さ調整機構を設け、該高さ調整機構を介して前記フロントプレートを前記ベースに固定するようにしたものである。

請求項３に係わる発明は、前記ガイド固定部材を前記結合部材の内側に設けたものであり、請求項４に係わる発明は、前記ガイド固定部材を前記結合部材の外側に設けたものである。請求項５に係わる発明は、前記結合部材を壁状の部材とし、請求項６に係わる発明は、前記結合部材を棒状の部材とした。さらに、請求項７に係わる発明は、フロントプレートとリアプレートと結合部材が一体で、かつフロントプレートまたはリアプレートとガイド固定部材を一体としたものである。

射出時に射出力を受けて変形するフロントプレートとリアプレートを結合する結合部材に対して、射出スクリュを保持するプッシャープレートは独立して設けられていることから、プッシャープレートが結合部材の変形に伴う影響を受けることがない。そして、該プッシャープレートは、フロントプレートまたはリアプレートに設けられたガイド固定部材で支持されてガイドされるものであるから、プッシャープレートに取り付けられた射出スクリュとフロントプレートに取り付けられた加熱バレルとの軸芯ずれを防止することができる。また、フロントプレートの高さ位置を調整する調整機構が設けられているから、ノズル高さの調整が容易となる。

以下、本発明の射出装置の各実施形態を図面と共に説明する。
図１ａ〜図１ｃは、本発明の第１の実施形態の説明図である。図１ａは平面図、図１ｂは側面図、図１ｃは図１ｂにおけるＡ−Ａ断面図である。
フロントプレート１とリアプレート２とは壁状の結合部材３によって連結され、かつ、フロントプレート１には、プッシャープレート５を支持する支持部材６のガイドを固定するガイド固定部材４が固着されている。この第１実施形態では、フロントプレート１、リアプレート２、ガイド固定部材４を一体的に構成した例を記載しているが、それぞれ別体で構成し、組み付けて一体的にしてもよいものである。

フロントプレート１には加熱バレル１１が取り付けられている。フロントプレート１とリアプレート２間には、プッシャープレート５が配置され、該プッシャープレート５は、ガイド固定部材４に移動方向（射出方向）と平行に、射出スクリュ１２軸の中心線に対して左右対称に設けられた支持部材６で支持され、直線移動をガイドされるように構成されている。プッシャープレート５には、射出スクリュ１２が回転自在に軸方向移動不能に取り付けられ、プーリ１５を介して図示しないスクリュ回転用のモータ等で駆動されて回転されるようになっている。射出スクリュ１２は加熱バレル１１に挿入されている。またプッシャープレート５にはロードセル９を介してボールナット７が取り付けられ、該ボールナット７にはボールねじ８が螺合し、該ボールねじ８はリアプレート２に回転自在で軸方向移動不能に軸支されている。そして、その先端に設けられたプーリ１４を介して図示しない射出用モータで駆動されて回転し、プッシャープレート５を前進（図中右から左方向）させて、射出を行う。

フロントプレート１には、該フロントプレート１の高さを調整する高さ調整機構１３が射出スクリュ１２の中心線に対して対称に一対設けられ、この高さ調整機構１３を介してフロントプレート１は射出装置のベース１０に固定されている。フロントプレート１に設けられたガイド固定部材４は、フロントプレート１からプッシャープレート５側に延出している。また、リアプレート２はベース１０に載置されている。

図示しないスクリュ回転用のモータを駆動して、プーリ１５を介して射出スクリュ１２を回転させ、加熱バレル１１内に投入された樹脂を溶融し、この溶融圧力により、射出スクリュ１２は押圧されて、後退（図１ａにおいて左から右方向）し、プッシャープレート５は支持部材６で支持、ガイドされて後退する。このとき、プッシャープレート５に取り付けられたボールナット７はボールねじ８を回転させながら後退するが、射出用モータによりプーリ１４を介してボールねじ８の回転を阻止するような力を与えて背圧を付与する。

こうして樹脂が溶融混練りされて、射出スクリュ１２が計量位置まで後退し、計量工程が終了すると、スクリュ回転用のモータの駆動を停止し、射出用モータを駆動してプーリ１４を介してボールねじ８を回転させ、該ボールねじ８に螺合するボールナット７を介してプッシャープレート５を前進させて射出スクリュ１２を前進させ、図示しない金型内に溶融樹脂を射出する。この射出時に生じる射出力（射出圧力）は射出スクリュ１２、プッシャープレート５、ボールナット７、ボールねじ８、リアプレート２と伝達され、リアプレート２は結合部材３を引っ張り結合部材３を伸長、変形させる。結合部材３は射出スクリュ１２及びボールねじ８軸の中心線に対して対称に配置されているから、均等に伸長し、変形されることから、リアプレート２及びフロントプレート１の姿勢変化はほとんどない。また、プッシャープレート５をガイドする支持部材６を載せたガイド固定部材４は剛性のあるフロントプレート１に固定され、伸長、変形する結合部材３とは独立してその影響を受けないことから、プッシャープレート５は、支持部材６でガイドされて射出スクリュ１２、ボールねじ８の軸中心線と平行に移動する。これにより、フロントプレート１に取り付けられた加熱バレル１１と射出スクリュ１２、ボールねじ８の芯ずれはほとんど発生しない。

また、この第１実施形態には、フロントプレート１の高さを調整する高さ調整機構１３が取り付けられている。金型や加熱バレル１１の載せ換え作業を行ったとき、金型と加熱バレル１１先端に取り付けられたノズルの中心高さを合わせる調整が必要になるが、この場合、この高さ調整機構１３を用いてフロントプレート１の高さを調整して、加熱バレル１１に対して射出スクリュ１２の芯を一致させることが簡単にできる。
この高さ調整機構１３は、色々な調整機構を用いることができるが、例えば、射出装置のベース１０に固定された部材と、該部材に設けられた凹部穴に嵌合してその先端が当接し、かつ、フロントプレート１のフランジ部のねじ部と螺合するジャッキアップボルト等によって構成され、ジャッキアップボルトを回動させてその高さを調整しフロントプレート１の高さを調整する。またこの高さ調整機構１３によってフロントプレート１はベース１０に固定されることになる。
図２ａ〜図２ｃは、本発明の第２の実施形態の説明図である。図２ａは平面図、図２ｂは側面図、図２ｃは図２ｂにおけるＡ−Ａ断面図である。

この第２の実施形態と第１の実施形態との差異は、プッシャープレート５の支持部材６のガイド部を固定するガイド固定部材４が、リアプレート２側に設けられている点であり、他は第１の実施形態と同一である。この第２の実施形態もフロントプレート１、リアプレート２、ガイド固定部材４が一体的に構成されているが、これらを別部材で構成し組み付けて一体的にしてもよいものである。また、ガイド固定部材４は、図２ｂに示すように、射出装置のベース１０と僅かの間隙を有するようにリアプレート２に取り付けられているが、リアプレート２との底面と同一面で構成し、ベース１０上に載置されるようにしてもよい。

この第２実施形態においても、射出時に第１の実施形態と同様に射出力がリアプレート２にかかり、壁状の結合部材３を伸長、変形させるが、プッシャープレート５はこの結合部材３と独立し、干渉してないガイド固定部材４に固定された支持部材６にガイドされているから、この結合部材３の伸長、変形の影響を受けることはない。しかもプッシャープレート５が支持される支持部材６のガイド部を有するガイド固定部材４はリアプレート２に固定されているものであり、プッシャープレート５の直進性は保持され、加熱バレル１１と射出スクリュ１２、ボールねじ８の芯ずれを防止する。

図３ａ〜図３ｃは、本発明の第３の実施形態の説明図である。図３ａは平面図、図３ｂは側面図、図３ｃは図３ｂにおけるＡ−Ａ断面図である。
この第３の実施形態は、フロントプレート１、プッシャープレート５及びガイド固定部材４の幅を大きくした点で第１の実施形態と相違するものであり、他は第１の実施形態と同一である。すなわち、図３ａ及び図３ｃに示すように、フロントプレート１を幅（射出方向に対して垂直方向）を大きくして、リアプレート２の幅よりも大きくし、かつガイド固定部材４もこの幅と同じ大きさにし、フロントプレート１とリアプレート２を結合する壁状の結合部材３の外側に支持部材６のガイド部を配置する。また、プッシャープレート５は、フランジ状に幅方向に延出し結合部材３の外側まで延びる延出部を設け、この延出部の先端下部に支持部材６を配置してガイド固定部材４で支持する。その他の構成は第１の実施形態と同じである。

この第３の実施形態と第１の実施形態を比較すると、第１の実施形態は、ガイド固定部材４がフロントプレート１とリアプレート２を結合する結合部材３の中に配置されていることから、コンパクトに構成でき、かつプッシャープレート５もコンパクトに構成できることからプッシャープレート５のイナーシャを小さくすることができる。一方、第３の実施形態では、ガイド固定部材４が結合部材３の外側まで突出していることから、第１の実施形態と比較し小型に形成することは難しく、かつプッシャープレート５のイナーシャも大きくなるという欠点があるが、プッシャープレート５を支持する支持部材６の間隔が第１の実施形態よりも長くなり、プッシャープレート５の幅方向（図３ａにおける上下方向）への傾きを阻止する力が大きくなり、加熱バレル１１の軸芯に対する射出スクリュ１２、ボールねじ８の軸芯の幅方向のずれをより確実に防止することができる。この第３実施形態においても、フロントプレート１、リアプレート２、ガイド固定部材４を一体的に構成した例を記載しているが、それぞれ別体で構成し、組み付けて一体的にしてもよいものである。

図４ａ〜図４ｃは、本発明の第４の実施形態の説明図である。図４ａは平面図、図４ｂは側面図、図４ｃは図４ｂにおけるＡ−Ａ断面図である。
この第４の実施形態は、第３の実施形態と同様に、ガイド固定部材４等の幅を大きくしたものである。そして、このガイド固定部材４をリアプレート２側に取り付けた点で第３の実施形態と相違するのみである。他は第３の実施形態と同一である。また、第２の実施形態と比較すると、ガイド固定部材４等の幅を大きくし結合部材３の外側まで延出し、この結合部材３の外側位置でプッシャープレート５を支持部材６で支持するようにした点が第２の実施形態と相違するものであり、他は、第２の実施形態と同一である。そして作用、効果も第３の実施形態と同様である。また、リアプレート２側にガイド固定部材４を設けたことによる作用、効果については第２の実施形態と同様である。なお、この第４実施形態では、フロントプレート１、リアプレート２、ガイド固定部材４を一体的に構成した例を記載しているが、それぞれ別体で構成し、組み付けて一体的にしてもよいものである。

図５ａ〜図５ｃは、本発明の第５の実施形態の説明図である。図５ａは平面図、図５ｂは側面図、図５ｃは図５ｂにおけるＡ−Ａ断面図である。
この第５の実施形態は、フロントプレート１とリアプレート２を結合する結合部材を棒状のもの３’とした例である。他は第１の実施形態と同一である。すなわち、この第５の実施形態は、フロントプレート１とリアプレート２を４つの棒状の結合部材３’で結合したものであり、プッシャープレート５は、フロントプレート１に設けられたガイド固定部材４に支持部材６で支持されガイドされるように構成され、この棒状の結合部材３’とは関与せず、独立して配置されている。この射出装置の動作、作用、効果は第１の実施形態と同一である。

図６は、本発明の第６の実施形態である。この実施形態は、プッシャープレート５をサポートするサポートプレート２２を備え、かつプッシャープレート５は支持部材６で支持されると共にフロントプレート１とリアプレート２間に設けたガイドロッド１６でガイドされるよう構成されている。
フロントプレート１は、高さ調整機構１３を介して射出装置のベース１０に固定されている。該フロントプレート１にはプッシャープレート５側に延出するガイド固定部材４が取り付けられている。フロントプレート１には加熱バレル１１が取り付けられ、該加熱バレル１１には射出スクリュ１２が挿入され、該射出スクリュ１２はプッシャープレート５に回転自在で軸方向移動不能に取り付けられている。またこの射出スクリュ１２にはプーリが固定され、このプーリ１５を介して図示しないスクリュ回転用モータによって回転駆動されるよう構成されている。フロントプレート１とリアプレート２は複数（４本）のガイドロッド１６で結合され、プッシャープレート５に設けた穴に該ガイドロッド１６が貫通しこのガイドロッド１６によって、プッシャープレート５はその移動をガイドされるようになっていると共に、プッシャープレート５は支持部材６によりガイド固定部材４で支えられ、かつ直線移動をガイドされるように構成されている。

プッシャープレート５には、ボールねじ８の一端が回転自在で軸方向移動不能に取り付けられ、該ボールねじ８には従動プーリ２１が取り付けられており、プッシャープレート５に取り付けられた射出用モータ１８の出力軸に設けられた駆動プーリ１９と前記従動プーリ２１間にはタイミングベルト２０がかけられ、射出用モータ１８の駆動によりボールねじ８は回転駆動されるようになっている。ボールねじ８に螺合するボールナット７がリアプレート２にロードセル９を介して回転不能、軸方向移動不能に取り付けられている。そして該ボールねじ８の他端はサポートプレート２２に回転可能で軸方向移動不能に取り付けられている。

さらにリアプレート２には、ガイド固定部材４’が後方（反フロントプレート側）に延出して設けられており、該ガイド固定部材４’に設けられた支持部材６のガイド部によってサポートプレート２２が支持部材６で支持されている。そして、複数の連結ロッド１７がリアプレート２に設けられた穴を通りプッシャープレート５とサポートプレート２２を連結している。

計量混練り工程においては、図示しないスクリュ回転用モータによってプーリ１５を介して射出スクリュ１２が回転駆動され、樹脂が溶融される。射出工程時には、射出用モータ１８が駆動され駆動プーリ１９、タイミングベルト２０、従動プーリ２１を介してボールねじ８が回転駆動される。ボールねじ８に螺合するボールナット７はリアプレート２に固定されていることから、ボールねじ８は回転しながら軸方向に移動し、プッシャープレート５を前進（図６において右から左方向）させて射出を行う。このとき、プッシャープレート５は、支持部材６で支持しガイドされると共にガイドロッド１６にもガイドされる。さらに、サポートプレート２２によってもその移動方向が規制されて直線移動することになる。

この第６の実施形態においては、プッシャープレート５がフロントプレート１とリアプレート２を連結するガイドロッド１６に係合しているが、支持部材６によって支持されガイドされると共に、支持部材６でリアプレート２に設けたガイド固定部材４に支持されたサポートプレート２２によっても連結ロッド１７を介して支持されていることにより、ボールねじ８の軸芯は強力に保持され、加熱バレル１１と射出スクリュ１２の芯ずれを防止できる。

本発明の第１の実施形態における平面図である。 同第１の実施形態における側面図である。 同第１の実施形態における図１ｂのＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２の実施形態における平面図である。 同第２の実施形態における側面図である。 同第２の実施形態における図２ｂのＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３の実施形態における平面図である。 同第３の実施形態における側面図である。 同第３の実施形態における図３ｂのＡ−Ａ断面図である。 本発明の第４の実施形態における平面図である。 同第４の実施形態における側面図である。 同第４の実施形態における図４ｂのＡ−Ａ断面図である。 本発明の第５の実施形態における平面図である。 同第５の実施形態における側面図である。 同第５の実施形態における図５ｂのＡ−Ａ断面図である。 本発明の第５の実施形態の側面図である。 従来の射出装置における射出力による変形の説明図である。

符号の説明

１ フロントプレート
２ リアプレート
３ 結合部材
３’ 棒状の結合部材
４ ガイド固定部材
５ プッシャープレート
６ 支持部材
７ ボールナット
８ ボールねじ
９ ロードセル
１０ ベース
１１ 加熱バレル
１２ 射出スクリュ
１３ 高さ調整機構
１４、１５ プーリ
１６ ガイドロッド
１７ 連結ロッド
１８ 射出用モータ
１９ 駆動プーリ
２０ タイミングベルト
２１ 従動プーリ
２２ サポートプレート

Claims (7)

1. フロントプレートと、フロントプレートと結合したリアプレートと、プッシャープレートからなり、プッシャープレートの前側にスクリュが回転自在で取り付けられ、プッシャープレートとリアプレートの間にスクリュを押す機構を設けた射出機構において、プッシャープレートをガイドする支持部材を載せたガイド固定部材を、フロントプレートとリアプレートを結合する結合部材と独立させて、フロントプレートまたはリアプレートのどちらか一方のみに取り付けたことを特徴とする射出成形機の射出装置。
2. 射出装置のベースと前記フロントプレートの間にフロントプレートの高さを調整する高さ調整機構を設け、該高さ調整機構を介して前記フロントプレートは前記ベースに固定されていることを特徴とした請求項１記載の射出装置。
3. 前記結合部材の内側に前記ガイド固定部材を設けたことを特徴とする請求項１、２記載の射出成形機の射出装置。
4. 前記結合部材の外側に前記ガイド固定部材を設けたことを特徴とする請求項１、２記載の射出成形機の射出装置。
5. 前記結合部材を壁状の部材とした請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出装置。
6. 前記結合部材を棒状の部材とした請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出装置。
7. 前記フロントプレートと前記リアプレートと前記結合部材が一体で、かつ前記フロントプレートまたは前記リアプレートと前記ガイド固定部材が一体であることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出装置。
   

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