JP2007062332A

JP2007062332A - 射出成形機

Info

Publication number: JP2007062332A
Application number: JP2005255075A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kunimatsu; 清国松
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】複数の金型を搭載した回転テーブルをもつ射出成形機において、ベルトを用いた回転テーブルへの回転伝達系における減速比を大きくすること。
【解決手段】回転テーブル上に複数の金型を配置した射出成形機において、回転テーブルに固定され回転テーブルと同心の大径の被動プーリに、中間プーリの第２プーリ部を、タイミングベルトによりベルト連結し、中間プーリの第２プーリ部よりも径の大きい中間プーリの第１プーリ部に、テーブル回転駆動用のサーボモータの出力軸に固定した小径の駆動プーリを、タイミングベルトによりベルト連結する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の金型を搭載した回転テーブルをもつ射出成形機に関し、特に、回転テーブルの回転駆動メカニズムにかかわる技術に関する。

回転テーブル上に複数の下金型を搭載し、型開閉・射出ステージにおいては、該型開閉・射出ステージに設けられた上金型と、型開閉・射出ステージに移送されてきた下金型とを型締めして、型締め後、金型内に溶融樹脂を射出・充填し、一方、エジェクトステージにおいては、該エジェクトステージに移送されてきた下金型から、成形品の突き出し（エジェクト）を行うようにした射出成形機は公知である。このような回転テーブルを備えた射出成形機では、型開閉・射出ステージにおける型閉じ（型締め）→射出→計量→型開きと、エジェクトステージにおけるエジェクト前進→エジェクト後退とを、同時進行で行うことが可能となっており、これにより、成形サイクルの短縮化を図れるようになっている。また、エジェクトステージにおいては、成形品の取り出し後に、下金型上にインサート成形のためのインサート物品を、作業者やロボットが載置・位置決めすることが可能であり、このインサート物品の載置・位置決めは、型開閉・射出ステージが動作中に行うことができるので、この点でも成形サイクルの短縮化を図れるようになっている。

上記の回転テーブルは、停止状態からの回転起動と回転状態からの回転停止を成形サイクルごとに繰り返すが、回転テーブルの回転駆動においては、回転テーブルの径と重量（慣性モーメント）が大きいことから、加速時および停止のための減速時に大きな駆動トルクが必要とされる。また、２ステージの場合では回転テーブルの回転量は１８０°（１／２回転）と少ない回転量であるので、加速中と減速中に全回転量の約半分程度回転することになる。そして、加速時間と減速時間を合計した時間は、その１８０°の回転に要する時間の５０％から８０％を占める。

したがって、回転に要する時間を短くするためには、駆動トルクを大きくして加減速時間を短縮することが必要とされる。このため従来は、低速高トルクの油圧モータが使用されることが多かった。

ところで、射出成形機は、油汚れの多い油圧駆動式から、クリーンイメージのある電動駆動式への移行が進みつつあり、このような電動駆動化に伴って、回転テーブルを備えた射出成形機においても、回転テーブルの回転駆動源としてサーボモータ（電動サーボモータ）が用いられるようになっている。回転テーブルを回転させる手法としては、回転テーブルの外周に直接切削加工により形成したギヤに、サーボモータの出力軸に固定したピニオンを噛み合わせるなどして、ギヤ結合によりテーブルを回転させる手法も考えられるが、回転テーブルの径が大きくなると、ギヤの加工が困難になり、また、メンテナンス性などにも難点があるため、回転テーブルの径がある程度以上大きくなってくると、工業用部品として入手可能な歯付きプーリ（タイミングプーリ）とタイミングベルト（歯付きベルト）とを用いて、回転テーブルを回転させる手法が採られるのが一般的である。

回転テーブルの駆動トルクは、サーボモータの出力トルクに駆動機構の減速比の逆数と効率を乗じたものとなることから、必要なトルクを得るためのサーボモータの選定に当たっては、減速比が大きな要因となる。

図４は、本願出願人が現在生産している回転テーブルを備えた射出成形機における、回転テーブルの回転駆動メカニズムの簡略化した説明図である。図４において、５１は、マシンの図示せぬフレーム上に回転可能に保持された回転テーブル、５２は、回転テーブル５１に固定され回転テーブル５１と同心の被動プーリ（歯付きプーリ）、５３は、テーブル回転駆動用のサーボモータ（電動サーボモータ）、５４は、サーボモータ５３の出力軸に固定された駆動プーリ（歯付きプーリ）、５５は、駆動プーリ５４と被動プーリ５２との間に掛け渡されたタイミングベルト（歯付きベルト）である。

図４に示した本願出願人が現在生産している回転テーブルを備えた射出成形機は、型締め力が８０ｔｏｎ、回転テーブル５１の直径が１１４０ｍｍ、被動プーリ５２の歯数が２４０、駆動プーリ５４の歯数が２８であり、サーボモータ５３の容量は１１ＫＷである。

ところで、歯付きプーリは、工作機などからくる製作上の制約から、現状、入手可能な最大径の歯付きプーリでもその歯数は２４０程度であり、また、入手可能な最小径の歯付きプーリの歯数は３０弱であるため、図４のような構成をとると、その減速比は最大でも１／８〜１／９が限界となっていた。ちなみに、図４の構成では、現状、入手可能な最大歯数（歯数２４０）の歯付きプーリである被動プーリ５２と、入手可能な最小歯数（歯数２８）の歯付きプーリである駆動プーリ５４とを、組み合わせることで、約１／８．６の減速比を得るようになっている。そして、このような減速比と回転テーブル５１の径と重量とに見合う駆動トルクを出力可能なサーボモータとして、１１ＫＷのテーブル回転駆動用のサーボモータ５３を採用している。

しかしながら、上記したように図４に示した構成では、減速比を１／９を超えて大きくすることができず、そのため、減速比を大幅に大きくすることで、比較的に小容量のサーボモータを高速回転で使用して、回転テーブルを回転駆動するという手法をとることができず、比較的に大容量のサーボモータを使用することを余儀なくされていた。しかしながら、サーボモータは容量が大きいものほど価格が高く、コストダウンを阻害する要因となる。そのため、射出成形機（マシン）を大型化したいという要求があった場合には、マシンの大型化に伴い回転テーブルも大型化（回転テーブルの径と重量が増大）し、より大きな駆動トルクが必要となるので、テーブル回転駆動用のサーボモータに求められる容量も大きくなって、サーボモータのコストもより高くなる。例えば、図４に示す回転伝達系の構成では、減速比が約１／８．６であるので、型締め力が１３０ｔｏｎ、回転テーブルの直径が１６５０ｍｍのマシンを実現しようとした場合には、テーブル回転駆動用のサーボモータの容量は、計算上、４０ＫＷを超えることが求められる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ベルトを用いた回転テーブルへの回転伝達系における減速比を大きくすることで、比較的に小容量のサーボモータにより、径の大きい回転テーブルを回転駆動できるようにすることにある。

上記の目的を達成するため、回転テーブル上に複数の金型を配置した射出成形機において、回転テーブルに固定され回転テーブルと同心の大径の被動プーリに、中間プーリの第２プーリ部を、タイミングベルトによりベルト連結し、中間プーリの第２プーリ部よりも径の大きい中間プーリの第１プーリ部に、テーブル回転駆動用のサーボモータの出力軸に固定した小径の駆動プーリを、タイミングベルトによりベルト連結した、構成をとる。

本発明によれば、サーボモータの出力軸に固定した小径の駆動プーリの回転を、中間プーリの第１のプーリ部に伝達することで、１段目の減速を行い、中間プーリの回転を、中間プーリの第２プーリ部から大径の被動プーリに伝達することで、２段目の減速を行い、このように２段に減速を行うことで、減速比を従来に比べて大幅に増大させることができる。したがって、容量の比較的に小さなテーブル回転駆動用のサーボモータを用いて、このサーボモータを従来より高速回転で使用することで、回転テーブルを回転駆動することが可能となる。また、サーボモータから回転テーブルへの回転伝達の減速比が大きくなるので、分解能が増大し、回転テーブルの停止位置決め精度も向上する。また、中間プーリを介在させているので、サーボモータのレイアウト設計の自由度が増大し、メンテナンス性のよいモータ配置を採用することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による回転テーブルをもつ射出成形機（以下、マシンと記す）に係り、図１は、本実施形態のマシンの全体概要を示す簡略化した平面図、図２は、本実施形態のマシンの全体概要を示す簡略化した正面図である。本実施形態のマシンは、縦型の型開閉ユニットと横型の射出ユニットとをもつマシンへの適用例である。

図１、図２において、１は、マシン（射出成形機）の骨格を構成するフレーム、２は、フレーム１上に図示せぬ回転保持部を介して回転可能であるように組み付けられた回転テーブル、３は、回転テーブル２上に１８０°間隔で搭載された２つの下金型である。各下金型３は、１成形サイクル毎の間欠的な１８０°回転で、型開閉・射出ステージＳ１とエジェクトステージＳ２とに交番的に位置付けられるようになっており、型開閉・射出ステージＳ１に位置付けられた下金型３は、型開閉・射出ステージＳ１に設けられた可動ダイプレート４に取り付けられた上金型５とで、対をなす金型を構成するようになっている。

型開閉・射出ステージＳ１に設けられた可動ダイプレート４は、３本のタイバー６によってフレーム１内の図示せぬテールストックと一体に連結されており、テールストックに搭載された図示せぬ型開閉用サーボモータと、テールストックとフレーム１とを連結するように配設され、型開閉用サーボモータにより駆動される図示せぬトグルリンク機構とによって、可動ダイプレート４とタイバー６とテールストックとは、一体となって上下動するようになっている。可動ダイプレート４が下降駆動されることで、型開閉・射出ステージＳ１にある下金型３に対して、上金型５が下降して型閉じが行われ、金型タッチ後に、さらに金型５と下金型３とに対して所定の圧力を付与する型締めが行われる。また、可動ダイプレート４が上昇駆動されることで、型開閉・射出ステージＳ１にある下金型３に対して、上金型５が上昇して型開きが行われる。

また、エジェクトステージＳ２にある下金型３と対応するフレーム１内の部位には、図示せぬエジェクト用電動サーボモータと該エジェクト用電動サーボモータで駆動される図示せぬエジェクト機構とが設けられており、このエジェクト用電動サーボモータとエジェクト機構とによって、下金型３に被着した成形品の突き出し（離型）が行われるようになっている。

７は、フレーム１上に搭載された横型の射出ユニットで、該射出ユニット７は、図示せぬノズルタッチ用サーボモータと図示せぬノズルタッチ機構とによって、図１、図２で左右方向に駆動されるようになっている。そして、射出ユニット７は、型締め状態にある金型に対して、加熱シリンダ８の先端のノズルを押し付けるノズルタッチ動作を行った後、金型内に溶融樹脂を射出・充填する射出動作を行い、また、型開き前の所定タイミングに至ると、金型に対して加熱シリンダ８の先端のノズルを離間させるノズルバック動作を行うようになっている。

図３は、本実施形態のマシンにおける、回転テーブルの回転駆動メカニズムの簡略化した説明図である。図３において、１１は、フレーム１に保持されたテーブル回転駆動用のサーボモータ、１２は、サーボモータ１１の出力軸に固定された小径の駆動プーリ（歯付きプーリ）、１３は、フレーム１に回転可能に保持され、第１プーリ部１４と該第１プーリ部１４よりも径の小さい第２プーリ部１５とをもつ中間プーリ（歯付きプーリ）、１６は、駆動プーリ１２と中間プーリ１３の第１プーリ部１４との間に掛け渡らされたタイミングベルト（歯付きベルト）、１７は、回転テーブル２に固定された回転テーブルと同心の大径の被動プーリ（歯付きプーリ）、１８は、被動プーリ１７と中間プーリ１３の第２プーリ部１５との間に掛け渡らされたタイミングベルト（歯付きベルト）である。被動プーリ１７の中心と中間プーリ１３の中心とを結ぶ線分（図示せず）は、マシンの左右側面と直交する線分と平行するように配置され、中間プーリ１３の中心と駆動プーリ１２の中心とを結ぶ線分（図示せず）は、被動プーリ１７の中心と中間プーリ１３の中心とを結ぶ線分と直交するように配置されており、サーボモータ１１は、マシンの正面寄りの位置に配置されている。

図３に示す構成において、テーブル回転駆動用のサーボモータ１１の回転は、駆動プーリ１２からタイミングベルト１６を介して中間プーリ１３の第１プーリ部１４に減速して伝達され、中間プーリ１３の回転は、中間プーリ１３の第２プーリ部１５からタイミングベルト１８を介して被動プーリ１７に減速して伝達されて、これにより、被動プーリ１７と共に回転テーブル２が回転する。

本実施形態のマシンは、型締め力が１３０ｔｏｎ、回転テーブル２の直径が１６５０ｍｍとなっており、駆動プーリ１１の歯数は２８、中間プーリ１３の第１プーリ部１４の歯数は８４、中間プーリ１３の第２プーリ部１５の歯数は４０、被動プーリ１７の歯数は２４０となっている。したがって、この回転伝達系の減速比は、（８４／２８）×（２４０／４０）＝１／１８となり、図４に示した従来技術に比べて約２倍の減速比を得られる。このため、従来に比べて減速比を大幅に増大させることができるので、テーブル回転駆動用のサーボモータ１１として、２５ＫＷｋの容量のサーボモータを用いても、サーボモータ１１を従来よりも高速回転させて使用することで、回転テーブル２を支障なく回転駆動できるようになっている。これに対し、先にも述べたように、従来技術によって、直径が１６５０ｍｍの回転テーブルを回転駆動しようとすると、容量が４０ＫＷを超えるサーボモータが必要となる。また、本実施形態では、サーボモータ１１から回転テーブル２への回転伝達の減速比が大きくなるので、分解能が増大し、回転テーブル２の停止位置決め精度も向上する。また、中間プーリ１３を介在させているので、サーボモータ１１のレイアウト設計の自由度が増大し、例えば、メンテナンス性の良いようにサーボモータ１１を、マシンの正面寄りの位置に配置することができる。

なお、上述した実施形態では、縦型の型開閉ユニットと横型の射出ユニットとをもつマシンへの適用例を例にとったが、前記可動ダイプレート４上に縦型の射出ユニットを搭載し、縦型の射出ユニットを可動ダイプレートと共に上下動させる構成のマシンにも、本発明は適用可能である。

なおまた、上述した実施形態では、回転テーブル上に下金型のみを搭載したマシンへの適用例を例にとったが、回転テーブル上に、下金型と上金型とで対をなす金型の複数組を搭載した、例えば、本願出願人が先に提案した特願２００５−１７６３５７のような構成のマシンにも、本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係る射出成形機の全体概要を示す簡略化した平面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機の全体概要を示す簡略化した正面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、回転テーブルの回転駆動メカニズムの簡略化した説明図である。従来技術による、回転テーブルの回転駆動メカニズムの簡略化した説明図である。

符号の説明

１フレーム
２回転テーブル
３下金型
Ｓ１型開閉・射出ステージ
Ｓ２エジェクトステージ
４可動ダイプレート
５上金型
６タイバー
７射出ユニット
８加熱シリンダ
１１テーブル回転駆動用のサーボモータ
１２駆動プーリ
１３中間プーリ
１４第１プーリ部
１５第２プーリ部
１６タイミングベルト
１７被動プーリ
１８タイミングベルト

Claims

回転テーブル上に複数の金型を配置した射出成形機において、
前記回転テーブルに固定され回転テーブルと同心の大径の被動プーリに、中間プーリの第２プーリ部を、タイミングベルトによりベルト連結し、前記中間プーリの第２プーリ部よりも径の大きい前記中間プーリの第１プーリ部に、テーブル回転駆動用のサーボモータの出力軸に固定した小径の駆動プーリを、タイミングベルトによりベルト連結したことを特徴とする射出成形機。
請求項１に記載の射出成形機において、
前記被動プーリの中心と前記中間プーリの中心とを結ぶ線分を、射出成形機の左右側面と直交する線分と平行に配置し、前記中間プーリの中心と前記駆動プーリの中心とを結ぶ線分を、前記被動プーリの中心と前記中間プーリの中心とを結ぶ線分と直交するように配置し、前記テーブル回転駆動用のサーボモータを、射出成形機の正面寄りの位置に配置したことを特徴とする射出成形機。