JP2007015165A - 射出成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂圧力を検出するロードセルから該ロードセルに軸支される回転部材の回転による回転振れの影響を排除する。
【解決手段】 ロードセル３の外環部３ａをプッシャープレート１の前面に取り付け、内環部３ｃに一体に連なる回転伝達部材取付部３ｅを設ける。該取付部３ｅに射出スクリュ１８と連結された回転伝達部材４を軸受け５で軸支する。射出スクリュ１８にかかる樹脂圧力は、回転伝達部材４、回転伝達部材取付部３ｅを介してロードセル３の内環部３ｃに作用し、起歪部３ｂが歪み樹脂圧力を検出する。モータ１２の駆動により従動プーリ軸７を介して回転伝達部材４が回転駆動される。そのとき生じる軸受け５の回転振れは、回転伝達部材取付部３ｅに設けられたネッキング部３ｄで吸収される。そのため、ロードセル３は軸受け５の回転振れによる外乱を排除して、精度よく樹脂圧力を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機の射出装置に関する。特に、射出スクリュにかかる樹脂圧力を検出する荷重検出器を備えた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、スクリュ式射出装置（スクリュ・イン・ライン式射出装置）は、射出スクリュを回転させることによって、加熱シリンダ内の樹脂を溶融混練し、かつ、射出スクリュで樹脂に背圧を与えながら後退させ、その後退位置で溶融樹脂を計量する（計量工程）。その後、射出スクリュを前進させることによって、溶融した樹脂を金型内に射出し、その後、所定圧力で保圧する（射出・保圧工程）ものである。
計量工程では、樹脂に加える背圧を制御するために、又、射出・保圧工程では、射出圧力、保圧圧力を制御するために、射出スクリュにかかる樹脂圧力を検出するためのロードセル等の荷重検出器を備えている。該荷重検出器で検出された樹脂圧力に基づいて圧力フィードバック制御がなされている。

この荷重検出器で精度よく樹脂圧力を検出するために、種々の提案がなされている。 例えば、射出スクリュの軸方向に移動可能にガイドされ、射出スクリュを回転自在に取り付けた部材の駆動を、ボールねじ／ナット機構で軸方向に駆動するようにした機構において、射出スクリュを取り付けた部材とボールねじ／ナット機構のナットを、荷重検出器を介して接続し、ボールねじを回転させることによってナットを軸方向に移動させて、射出スクリュに軸方向の力を付与し、荷重検出器で、軸方向の力を検出するようにしたものが知られている。このような機構において、荷重検出器にボールねじ／ナット機構の自重等の力が作用し、荷重検出器で検出する樹脂圧力を精確に検出できないという問題がある。これを改善するために、ガイドプレートを設けてボールねじ／ナット機構のナットを支えて、荷重検出器にボールねじ／ナット機構の自重が作用しないようにして、荷重検出器による樹脂圧力検出の精度を向上させたものが知られている（特許文献１参照）。

また、荷重検出器としてのロードセルにボールねじ／ナット機構のトルクが作用しないようにしたものも知られている（特許文献２、３参照）。
さらに、ボールねじ／ナット機構のナットがロードセルに固定されている場合、ロードセルに対するナットの取付角度変動を抑えるものも公知である（特許文献４参照）。

又、射出スクリュの後端をスクリュ支持軸に連結し、該スクリュ支持軸をベアリングボックスで回転自在に保持し、可動プレートに外環部が固定されたロードセルの内環部にベアリングボックスを接続し、スクリュ支持軸を可動プレートに軸受けされた伝動軸とスプライン結合して、該伝動軸をベルト伝動機構で駆動するようにした射出装置が知られている。この射出装置では、射出・保圧工程では、可動プレートを軸方向に駆動してロードセル、ベアリングボックス、スクリュ支持軸を介して射出スクリュを軸方向に駆動し、計量工程ではベルト伝動機構により射出スクリュを回転させるとともに可動プレートを軸方向に駆動して背圧を与えるようにしている。この構造の射出装置では、伝動軸がベルト伝動機構によるベルトの張力によりその径方向に力を受けてモーメントが発生する。このモーメントをスプライン結合によって吸収し、スクリュ支持軸及びロードセルに伝達されないようにすることによって、ロードセルによる樹脂圧力の検出精度を向上させた発明も知られている（特許文献５参照）。

特開平９−２９７９３号公報 特開平２−１６０２３号公報 特開２０００−２１８６６３号公報 特開２００２−３４７０７１号公報 特開２０００−１１７７８９号公報

上述した特許文献５に記載されているような、射出スクリュの回転と共に回転する部材を軸支する部材（ベアリングボックス）と射出スクリュを軸方向に駆動する可動部材との間に、ロードセル等の荷重検出器を介装したような射出装置において、該荷重検出器の分解能を上げて、高精度に樹脂圧力を検出するような場合、射出スクリュの回転と共に回転する部材を軸支するベアリングには僅かな回転振れがあり、この回転振れが外乱となって、荷重検出器で測定する樹脂圧力に影響を与え、高精度に樹脂圧力を検出できないという問題がある。
本発明は、上述した問題点を改善することを目的とするものである。

本発明は、直線移動する部材と射出スクリュに連結された回転伝達部材との間に荷重検出器を配設し、射出スクリュに作用する樹脂圧力を前記荷重検出器にて計測する射出機構において、前記荷重検出器にその内環部と一体に連なる回転伝達部材取付部を設け、該回転伝達部材取付部の少なくとも一部にネッキング部を設け、前記荷重検出器の外環部を前記直線移動する部材に取り付け、前記回転伝達部材取付部に前記回転伝達部材を回転自由にかつ軸方向移動不能に取付けられていることを特徴とする射出成形機の射出装置である。特に、前記回転伝達部材取付部は、前記回転伝達部材の回転中心軸と平行に前記内環部より延出し、前記回転伝達部材取付部と該内環部の接続部に前記ネッキング部が設けられているものとした。

回転伝達部材の回転によって該回転伝達部材を軸支する軸受けに回転振れが生じても、該回転振れは、回転伝達部材取付部のネッキング部で吸収されて、荷重検出器の内環部に伝達されることがほとんどないので、精度高い樹脂圧力を検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の射出装置の説明図であり、中央部で切断した断面図で示している。
射出スクリュ１８は、フロントプレート１５に取り付けられた加熱シリンダ１９に挿入され、その後端軸は回転伝達部材４に固定されている。図示しないガイドロッドやリニアガイド等にガイドされ、射出スクリュ１８の軸方向に移動可能なプッシャープレート１が設けられ、該プッシャープレートの前面（射出スクリュ側）には、荷重検出器としてのロードセル３が取り付けられている。ロードセル３は、外環部３ａと内環部３ｃ、及び外環部３ａと内環部３ｃを連結する起歪部３ｂ、さらに、本実施形態では、内環部３ｃと一体的に形成され、軸方向に延出する回転伝達部材取付部３ｅが設けられている。さらに、この回転伝達部材取付部３ｅは、内環部３ｃと接続される位置に肉厚が薄くなったネッキング部３ｄを備えている。

ロードセル３の外環部３ａはプッシャープレート１の前面に固定されている。また、ロードセル３の回転伝達部材取付部３ｅには、軸受け５を介して回転伝達部材４が回転可能で、軸方向移動不能に取り付けられている。なお、符号６は軸受け押さえである。
回転伝達部材４の後端部は、プッシャープレート１に軸受け８を介して回転可能で軸方向移動不能に取りつけられている従動プーリ軸７と回転方向における相対的な移動だけを拘束する連結手段で連結されている。この実施形態ではスプライン結合によって連結されている。従動プーリ軸７の他端には、従動プーリ９が取り付けられている。

プッシャープレート１には、ハウジング２が固定されており、該ハウジング２には、射出スクリュ１８、プッシャープレート１を軸方向（図１において左右方向）に駆動して加熱シリンダ１９内の溶融樹脂を金型（図示せず）内に射出するための推力駆動手段が連結されている。この実施形態では、この推力駆動手段をボールねじ／ナット機構１３とモータで構成し、該ボールねじ／ナット機構１３のボールねじナット１３ｂがハウジング２に固定されている。又、ハウジング２の両側（射出スクリュ軸方向から見て両側）には、射出スクリュ１８を回転駆動するスクリュ回転用モータ１２を取り付ける一対のモータ取付部が延出している。該一対のモータ取付部間にスクリュ回転用モータ１２が取り付けられ、該モータ１２の出力軸に設けられた駆動プーリ１１と従動プーリ９間にはタイミングベルト１０が張設されている。

ボールねじ／ナット機構１３のボールねじ軸１３ａは、エンドプレート１６に軸受け１４で回転自在に取り付けられ、その先端には、ボールねじ軸１３ａを回転させるための従動プーリ１７が取り付けられている。該従動プーリ１７には、図示していないが、射出スクリュ１８を軸方向に駆動する射出用のモータの出力軸に設けた駆動プーリとの間にタイミングベルトが張設されており、この射出用モータの駆動によって、射出スクリュ１８、プッシャープレート１等を軸方向に駆動する。なお、ボールねじナット１３ｂはボールねじ軸１３ａのねじ部に螺合している。

次に、この射出装置の動作を説明する。計量工程の計量混練時にはスクリュ回転用モータ１２が駆動され、駆動プーリ１１、タイミングベルト１０を介して、従動プーリ９が駆動され回転し、該従動プーリ９が固定された従動プーリ軸７、該従動プーリ軸７とスプライン結合する回転伝達部材４、及び該回転伝達部材４に取り付けられた射出スクリュ１８が回転する。射出スクリュ１８が回転することによって、加熱シリンダ１９内に供給された樹脂が溶融され、その溶融樹脂の圧力で射出スクリュ１８は後退（図１で右方向）する。この射出スクリュ１８の後退力は回転伝達部材４に伝達され、軸受け５を介してロードセル３の回転伝達部材取付部３ｅ、内環部３ｃ、起歪部３ｂ、外環部３ａと伝達され、プッシャープレート１に加わり、該プッシャープレート１及びハウジング２を後退させようとする。

一方、射出用のモータを駆動することによって、背圧を発生させる。すなわち、射出用のモータを駆動して従動プーリ１７及びボールねじ軸１３ａを回転させて、ボールねじナット１３ｂを前進方向（図１において左方向）に駆動し、ハウジング２、プッシャープレート１を前進方向に駆動し、設定背圧に対応する力を発生させる。樹脂圧力がこの設定背圧より大きくなると、射出スクリュ１８、回転伝達部材４、ロードセル３、プッシャープレート１、ハウジング２は後退することになる。この間、射出スクリュ１８の後退力が回転伝達部材４を介してロードセル３の内環部３ｃに作用し、プッシャープレート１に固定された外環部３ａとの間の起歪部３ｂに歪みが生じ樹脂圧力が検出される。

又、射出工程では、スクリュ回転用モータ１２の駆動を停止し、射出用モータを駆動して、従動プーリ１７を介してボールねじ軸１３ａを回転させる。その結果、該ボールねじ軸１３ａのネジと螺合するボールねじナット１３ｂは、ハウジング２に固定されていることから、回転せず、ボールねじ軸１３ａの軸に沿って前進し、該ボールねじナット１３ｂに固定されたハウジング２，該ハウジング２が固定されているプッシャープレート１を前進させ、プッシャープレート１に取り付けられたロードセル３、軸受け５を介して回転伝達部材４及び該回転伝達部材４に固定された射出スクリュ１８を前進させて射出を行う。又、保圧工程時においても、射出用モータが駆動されて、プッシャープレート１を介して射出スクリュ１８により設定保圧圧力で樹脂に圧力を加える。

この射出、保圧工程時においても、ロードセルの外環部３ａには、射出用モータの駆動によって発生するプッシャープレート１を前進させようとする力が作用し、ロードセルの内環部３ｃには、射出スクリュ１８に加わる樹脂圧力が回転伝達部材４、ロードセル３の回転伝達部材取付部３ｅを介して伝達され、起歪部３ｂは歪み、樹脂圧力（射出圧力、保圧圧力）を検出する。

以上のように、この実施形態の射出装置は動作するものであるが、計量工程時の計量混練時には、スクリュ回転用モータ１２が駆動され、従動プーリ軸７、回転伝達部材４、及び該回転伝達部材４に取り付けられた射出スクリュ１８を回転駆動するものである。この計量工程時には、ロードセル３によって樹脂圧力を検出し射出用モータを駆動して背圧制御がなされる。

この背圧制御において、ロードセル３の分解能を上げて樹脂圧力を高精度に測定しようとすると、ロードセル３の樹脂圧力検出に対して、回転伝達部材４の回転により軸受け５に生じる僅かな回転振れが外乱となって、その検出精度に影響がでてくる。そこで本実施形態では、ロードセル３の内環部３ｃから軸方向に延出する回転伝達部材取付部３ｅをロードセル３と一体的に形成し、この回転伝達部材取付部３ｅに軸受け５を介して回転伝達部材４を取り付けている。そして、回転伝達部材取付部３ｅの延出根元である内環部３ｃとの接続部にネッキング部３ｄを設けている。このネッキング部３ｄによって、ロードセル３による樹脂圧力測定に対して、軸受け５の回転振れによる影響を防止している。
すなわち、回転伝達部材４の回転により軸受け５に生じる僅かな回転振れは、回転伝達部材取付部３ｅに伝達され、回転中心軸に対して垂直方向の移動（振動）が生じるが、この移動（振動）は、ネッキング部３ｄによって吸収され、内環部３ｃへの伝達を阻止する。そのため、ロードセル３の起歪部３ｂで検出する圧力は、軸受け５の回転振れによる影響を受けず、射出スクリュ１８、回転伝達部材４、軸受け５、回転伝達部材取付部３ｅを介してロードセル３の内環部３ｃに加わる樹脂圧力となり、精度高く樹脂圧力を検出することができる。

本発明の一実施形態の射出装置の説明図である。

符号の説明

１ プッシャープレート
２ ハウジング
３ ロードセル（荷重検出器）
３ａ 外環部
３ｂ 起歪部
３ｃ 内環部
３ｄ ネッキング部
３ｅ 回転伝達部材取付部
４ 回転伝達部材
５ 軸受け
６ 軸受け押さえ
７ 従動プーリ軸
８ 軸受け
９ 従動プーリ
１０ タイミングベルト
１１ 駆動プーリ
１２ スクリュ回転用モータ
１３ ボールねじ／ナット機構
１３ａ ボールねじ軸
１３ｂ ボールねじナット
１４ 軸受け
１５ フロントプレート
１６ エンドプレート
１７ 従動プーリ
１８ 射出スクリュ
１９ 加熱シリンダ

Claims (2)

1. 直線移動する部材と射出スクリュに連結された回転伝達部材との間に荷重検出器を配設し、射出スクリュに作用する樹脂圧力を前記荷重検出器にて計測する射出機構において、前記荷重検出器にその内環部と一体に連なる回転伝達部材取付部を設け、該回転伝達部材取付部の少なくとも一部にネッキング部を設け、前記荷重検出器の外環部を前記直線移動する部材に取り付け、前記回転伝達部材取付部に前記回転伝達部材を回転自由にかつ軸方向移動不能に取付けられていることを特徴とする射出成形機の射出装置。
2. 前記回転伝達部材取付部は、前記回転伝達部材の回転中心軸と平行に前記内環部より延出し、前記回転伝達部材取付部と該内環部の接続部に前記ネッキング部が設けられている請求項１に記載の射出成形機の射出装置。
   

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