JP2007216453A - 竪型射出成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プッシャープレートに加わる質量を削減することにより、背圧のコントロールを正確に行え、射出の応答性を高め、動作時の振動、騒音の低減ができ、機械の所要設置空間を小さくする。
【解決手段】竪型射出成形機の射出装置１は、加熱シリンダ２を鉛直方向に保持するフロントプレート３と、加熱シリン２ダ内のスクリュー４を軸回りに回転可能に支持するプッシャープレート５を有し、スクリュー用サーボモータ１８でスクリュー回転機構Ｈを介してスクリュー４を回転させて樹脂の溶融、計量を行い、射出用サーボモータ１５で作動されるボールねじ機構Ｓを介してプッシャープレート５をスクリュー４の軸方向に移動させて溶融樹脂の射出を行うものにおいて、スクリュー用サーボモータ１８と射出用サーボモータ１５の双方がフロントプレート３に固定された構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱シリンダを鉛直方向に保持するフロントプレートと、加熱シリンダ内に挿入されたスクリューを射出駆動するプッシャープレートを備えて構成される竪型射出成形機の射出装置に関するものである。

従来、加熱シリンダを保持するフロントプレートと、前記加熱シリンダ内に挿入されたスクリューを回転可能に支持したプッシャープレートとを備え、該プッシャープレートに設けたスクリュー回転用モータによって前記スクリューを回転させて樹脂の溶融、計量を行い、前記プッシャプレートに設けた射出用サーボモータで作動されるボールねじ機構によって前記プッシャープレートを射出軸方向に移動させで計量された溶融樹脂を射出するようにした竪型射出成形機の射出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、横型の射出成形機の射出装置であるが、プッシャープレートに設けたスクリュー回転用モータによってスクリューを回転させて樹脂の溶融、計量を行い、フロントプレートに設けた射出用サーボモータで作動されるボールねじ機構によって前記プッシャープレートを射出軸方向に移動させで溶融樹脂を射出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許第２８９３４７７号公報 特開平２−３０７７１４号公報

しかし、前記従来の射出成形機の射出装置においては、射出動作時にスクリューと共に前進、後退動作をする部分であるプッシャープレートに、前記スクリュー回転用モータと前記射出用サーボモータおよびそれらの回転をスクリューやボールねじに伝達するプーリや歯車等の伝動機構の質量の全部もしくは一部が加わるために、スクリューと一緒に移動する移動部分の質量が大きくなり、樹脂を可塑化する際の前記プッシャープレートの後退移動が円滑に行われ難く、背圧のコントロール、特に極低圧の背圧のコントロールを正確に行うことが困難となり、また、スクリューの射出動作時における応答性が低下して精密な成形ができないおそれがある。
また、竪型射出成形機の射出装置の場合には、前記プッシャープレートが機械の最上部に位置するものであり、この部分に大きい質量が集中することになるので、機械全体の重心位置が高くなり、これに伴って機械の安定性が悪くなり、動作時に振動や騒音が発生するおそれもある。また、機械全体の高さが高くなり所要設置空間が大きくなる問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、プッシャープレートに加わる質量を削減することにより、背圧のコントロールを正確に行え、射出の応答性を高めることができると共に、動作時の振動、騒音の低減ができ、機械の所要設置空間を小さくすることができる竪型射出成形機の射出装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の構成としたことを特徴とする。
すなわち、請求項１に係る竪型射出成形機の射出装置は、加熱シリンダを鉛直方向に保持するフロントプレートと、前記加熱シリンダ内に挿入されたスクリューをその軸回りに回転可能に支持するプッシャープレートを有し、スクリュー用サーボモータによってスクリュー回転機構を介して前記スクリューを回転させて樹脂の溶融、計量を行い、射出用サーボモータによって作動されるボールねじ機構を介して前記プッシャープレートを前記スクリューの軸方向に移動させて計量された溶融樹脂の射出を行う竪型射出成形機の射出装置において、前記スクリュー用サーボモータと射出用サーボモータの双方が前記フロントプレートに固定されていることを特徴としている。

請求項２に係る竪型射出成形機の射出装置は、請求項１に記載の射出装置において、前記スクリュー回転機構が、前記スクリュー用サーボモータの出力軸に連絡された駆動軸と、前記プッシャープレートに設けられ、前記駆動軸にその周方向に一体回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に接続された回転部材と、該回転部材の回転を前記スクリューに伝達する伝動部材とを備えていることを特徴としている。

請求項３に係る竪型射出成形機の射出装置は、請求項１または２に記載の射出装置において、前記スクリュー用サーボモータと射出用サーボモータが、それらの出力軸を前記フロントプレートの上面より上方に突き出すようにしてフロントプレートに固定され、前記ボールねじ機構が、フロントプレートの上面に沿って配設された伝動部材によって前記射出用サーボモータの出力軸に連絡されて、該射出用サーボモータによって作動されるようになっていることを特徴としている。

本発明は以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る竪型射出成形機の射出装置によれば、質量の大きいスクリュー用サーボモータと射出用サーボモータの双方がフロントプレートに固定されており、プッシャープレートに付設される機構、部品の数、質量を大幅に削減することができるので、前記プッシャープレートの円滑な移動が可能となり、背圧のコントロールを正確に行え、射出の応答性を高めることができると共に、動作時の振動、騒音の低減ができ、機械の所要設置空間を小さくすることができる。

請求項２に係る竪型射出成形機の射出装置によれば、フロントプレートに固定されたスクリュー用サーボモータの回転を、フロントプレートに対して移動するプッシャープレートに支持されたスクリューに、該プッシャープレートの移動を容易に許容しながら円滑に伝達することができる。

請求項３に係る竪型射出成形機の射出装置によれば、スクリュー用サーボモータと射出用サーボモータの重心位置をフロントプレートの下方に位置させて、可及的に機械の重心位置を下げることができるので、機械の安定性を極めて良くすることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置１を示す。この射出装置１は、加熱シリンダ２を保持するフロントプレート３を備えている。該フロントプレート３は、図示しないが、例えば型締装置の可動盤に固定した支持棒等に支持されて可動盤の上方に水平に設けられている。前記加熱シリンダ２は、その射出ノズル（図示せず）を下方に向け、上端部２ａが前記フロントプレート３の略中央に上下方向に貫通して設けた装着穴３ａに挿入され、外周のフランジ部２ｂがボルトによってフロントプレート３の下面に固定されて、軸方向を鉛直方向（上下方向）に向けてフロントプレート３に保持されている。前記加熱シリンダ２の内部にはスクリュー４がその軸回りに回転可能にかつ軸方向に移動可能に挿入されている。

前記フロントプレート３の上方には平行に間隔をあけてプッシャープレート５が設けられている。該プッシャープレート５の略中央部には、上下方向の軸受穴５ａに装着した軸受６によって、上端部をプッシャープレート５の上面より上方に突き出した回転軸７が、前記スクリュー４と同一の軸回りに回転自在に支持されており、該回転軸７の下端部は軸継手８によってスクリュー４の上端部に連結されている。前記軸受６は、内輪がナット９によって回転軸７に固定され、外輪が蓋板１０によってプッシャープレート５に固定されている。前記フロントプレート３とプッシャープレート５には、前記加熱シリンダ２（スクリュー４、回転軸７）の両側の等距離の位置に対向して、それぞれ上下に貫通する軸受穴３ｂ，３ｂとナット穴５ｂ，５ｂが設けられている。

そして、前記フロントプレート３には、上端部にタイミングプーリ（プーリ）１１を取り付けた円筒状のスリーブ１２が、該タイミングプーリ１１をフロントプレート３の上面より上方に位置させ、下端部を前記各軸受穴３ｂ，３ｂに装着した軸受１２ａによって、スクリュー４と平行な軸回りに回転自在に支持されて設けられている。前記各スリーブ１２には、その軸孔に下端部を挿入されたボールねじ１３がナット１２ｂで固定されており、一方、前記プッシャープレート５には、前記ナット穴５ａに挿入されたボールナット１４が下端のフランジ部１４ａを介してボルトで固定して設けられており、前記ボールねじ１３におけるスクリュー４に平行な軸線に沿って上方に延長された雄ねじ部１３ａが、前記ボールナット１４の雌ねじ部に螺合されている。

また、前記フロントプレート３には、出力軸１５ａをフロントプレート３の上面より上方に突き出すようにして射出用サーボモータ１５が固定されており、該射出用サーボモータ１５の出力軸１５ａに固定されたタイミングプーリ（プーリ）１６と前記各スリーブ１２，１２のタイミングプーリ１１，１１とにタイミングベルト（ベルト）１７が巻き掛けられている。これにより、前記射出用サーボモータ１５が回転すると、前記各ボールねじ１３，１３が回転されてボールナット１４を介して前記プッシャープレート５がフロントプレート３に対して移動し、スクリュー４が加熱シリンダ２に対して軸方向（射出軸方向）に相対的に移動するようになっている。前記ボールねじ１３とボールナット１４等によりボールねじ機構Ｓが構成され、前記タイミングプーリ１１，１６、スリーブ１２、タイミングベルト１７等により、射出用サーボモータ１５の出力軸１５ａを前記ボールねじ機構Ｓに連絡する伝動部材Ｔ１が構成されている。

また、前記フロントプレート３には、出力軸１８ａをフロントプレート３の上面より上方に突き出すようにしてスクリュー用サーボモータ１８が固定されており、該スクリュー用サーボモータ１８の出力軸１８ａに継手部１９ａを介して連結されたスプライン軸（駆動軸）１９が、上方に延長して設けられている。一方、前記プッシャープレート５には、前記スプライン軸１９と同一の軸線上に設けた軸受穴２０があけられ、該軸受穴２０に装着して軸受２１によって、プッシャープレート５の上面より突き出した上端部にタイミングプーリ（プーリ）２２を固定した円筒状のスリーブ２３が、前記プッシャープレート５に対して、スプライン軸１９と同一の軸回りに回転自在に支持され、ナット２３ａで抜け止めされている。

そして、前記スリーブ２３の下端に着脱可能に嵌着して固定したスプラインナット（回転部材）２４に前記スプライン軸１９のスプライン部が嵌合されている。さらに、前記スリーブ２３のタイミングプーリ２２と、前記回転軸７の上端部に固定されたタイミングプーリ（プーリ）２５とにはタイミングベルト（ベルト）２６が巻き掛けられている。これにより、前記スクリュー用サーボモータ１８が回転すると、スプライン軸１９によってスプラインナット２４、スリーブ２３等からなる回転部材Ｄが回転され、この回転が前記タイミングプーリ２２，２５、タイミングベルト２６等からなる伝動部材Ｔ２を介して前記スクリュー４に伝達されて、該スクリュー４がその軸回りに回転するようになっている。前記回転部材Ｄと伝動部材Ｔ２とでスクリュー回転機構Ｈが構成されている。

次に、前記のように構成された射出装置１においては、溶融樹脂の計量時には、前記スクリュー用サーボモータ１８が回転され、この回転が前記スプライン軸１９からスプラインナット２４を経てスリーブ２３に伝達され、さらに、タイミングプーリ２２，２５とタイミングベルト２６とによって回転軸７に伝達されることによって、前記スクリュー４が加熱シリンダ２内で回転するので、加熱シリンダ２内の上端側に供給される樹脂が該加熱シリンダ２によって加熱され、スクリュー４によって混練されて可塑化される。そして、この可塑化された溶融樹脂は、前記射出用サーボモータ１５の回転でボールねじ機構Ｓとプッシャープレート５を介して背圧を作用されながら上方に後退するスクリュー４によって、加熱シリンダ２の先端部の樹脂溜まり部に計量される。そして、前記射出用サーボモータ１５が前記と逆に回転されて前記ボールねじ機構Ｓを介して前記プッシャープレート５が下方に前進されると、前記スクリュー４がプッシャープレート５に伴って下方に押し下げられて、前記加熱シリンダ２内の樹脂溜まり部に計量された溶融樹脂が、加熱シリンダ２の先端の射出ノズルからそれに当接された金型内に射出される。

上記のように、一実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置１は、加熱シリンダ２を鉛直方向に保持するフロントプレート３と、前記加熱シリンダ２内に挿入されたスクリュー４を、プッシャープレート５に回転自在に支持した回転軸７に連結して、軸回りに回転可能に支持するプッシャープレート５を有し、スクリュー用サーボモータ１８によってスクリュー回転機構Ｈを介して前記回転軸７を回転させることにより、前記スクリュー４を回転させて樹脂の溶融、計量を行い、射出用サーボモータ１５によって作動されるボールねじ１３、ボールナット１４等からなるボールねじ機構Ｓを介して前記プッシャープレート５を前記スクリュー４の軸方向に移動させて、該スクリュー４により前記計量された溶融樹脂の射出を行う射出装置において、前記スクリュー用サーボモータ１８と射出用サーボモータ１５の双方が前記フロントプレート５に固定された構成とされている。

したがって、前記実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置１によれば、質量の大きい前記スクリュー用サーボモータ１８と前記射出用サーボモータ１５の双方が前記フロントプレート３に固定されており、移動部分である前記プッシャープレート５に付設される機構、部品の数、質量を大幅に削減することができるので、前記プッシャープレート５の円滑な移動が可能となり、これにより、スクリュー４による背圧のコントロールを正確に行え、射出の応答性を高めることができる。また、低位置にあるフロントプレート３に質量の大きい装置部分を配置することができるので、機械全体の重心位置を低くすることができて、機械の安定性を良くすることができると共に、計量、射出の動作時における機械の振動、騒音の低減を図ることができ、機械の所要設置空間を小さくすることができる。

また、前記射出装置１によれば、前記スクリュー回転機構Ｈを、前記プッシャープレート５に設けられ、前記スクリュー用サーボモータ１８の出力軸１８ａに連結されたスプライン軸１９にその周方向に一体回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に接続されたスプラインナット２４等の回転部材Ｄと、該スプラインナット２４の回転を前記スクリュー４に伝達するプーリ２２，２５とタイミングベルト等の伝動部材Ｔとを備えた構成とされているので、前記フロントプレート３に固定されたスクリュー用サーボモータ１８の回転を、フロントプレート３に対して移動するプッシャープレート５に支持されたスクリュー４に、該プッシャープレート５の移動を容易に許容しながら円滑に伝達することができる。

さらに、前記射出装置１によれば、前記スクリュー用サーボモータ１８と射出用サーボモータ１５が、それらの出力軸１８ａ，１５ａを前記フロントプレート３の上面より上方に突き出すようにしてフロントプレート３に固定され、前記ボールねじ機構Ｓが、フロントプレート３の上面に沿って配設されたタイミングプーリ１１，１６、タイミングベルト１７等の伝動部材Ｔ１によって前記射出用サーボモータ１５の出力軸１５ａに連絡されて、該射出用サーボモータ１５によって作動される構成とされているので、スクリュー用サーボモータ１８と射出用サーボモータ１５の重心位置をフロントプレート３の下方に位置させて、可及的に機械の重心位置を下げることができるので、機械の安定性を極めて良くすることができる。

次に、図２は第二の実施の形態に係る竪型射出装置の射出装置１Ａを示す。この射出装置１Ａは、前記射出装置１において前記スクリュー用サーボモータ１８の回転をスプライン軸１９と回転部材Ｄを経てスクリュー４に伝達するための伝動部材Ｔ２が、前記プッシャープレート５の上面側に配置されているのに対して、前記伝動部材Ｔ２がプッシャープレート５の下面側に配置され、前記スクリュー４に作用する圧力を検出するためのロードセルＲが前記回転軸７の上端に対向させてプッシャープレート５の上部に設置されている点で構成が相違している。
すなわち、前記プッシャープレート５の中央部に設けた嵌合穴５ｃにスクリュー４の軸方向（上下方向）にのみ移動可能に円筒部材Ｐが嵌合されており、該円筒部材Ｐに軸受６によって前記回転軸７が回転自在に支持されている。そして、前記プッシャープレート５の下面側において、前記タイミングプーリ２５が前記回転軸７の略中間部に嵌合穴を挿入させ、回転軸７に嵌着、固定された円筒状の連結金具２７を介して前記回転軸７に固定されている。そして、前記プッシャープレート５の上面に設けた前記嵌合穴５ｃと同心の円筒部５ｂ内には、該円筒部５ｂの上端に固定された荷重受板２８に支持させたロードセルＲが、前記回転軸７の上端に対向して配置され、該ロードセルＲは荷重伝達板２９を介して前記回転軸７の上端に当接されている。

また、前記プッシャープレート５に軸受２１で回転自在に支持されているスリーブ２３の下面には、円筒状の補助スリーブ２３Ａがスリーブ２３と軸線を一致させてボルトによって固定されている。そして、該補助スリーブ２３Ａの下部に前記タイミングプーリ２２が固定されている。なお、前記スプライン軸１９は、これと独立した軸継手１９ｂによって下端をスクリュー用サーボモータ１８の出力軸１８ａに連結され、上側のスプライン部が前記補助スリーブ２３Ａ内を通されて、前記スリーブ２３に固定されたスプラインナット２４に嵌合されている。この場合、前記スプラインナット２４、スリーブ２３、補助スリーブ２３Ａ等によって回転部材Ｄが構成されている。
なお、前記ボールナット１４は上端部に設けたフランジ部１４ａを介してプッシャープレート５に固定されており、ボールねじ１３の上端にはその下方への過移動を制限するストッパー３０が固定されている。

なお、図２中、３１は可動盤（図示せず）に固定された複数本のガイドバーであって、フロントプレート３に設けたガイド穴にブッシュ３２を介して挿入され、射出装置１Ａの上下方向における移動を案内するようになっている。また、３３は下端をフロントプレート３にボルトと座金３４で固定された複数本（図２では一本だけ図示）のガイドバーであって、上端部側がプッシャープレート５に設けたガイド穴にブッシュ３５を介して挿入され、前記プッシャープレート５の上下方向における移動を案内するようになっている。
その他の構成は、前記射出装置１と同様であるので、同様な構成部分には同一の符号を付してそれらの構成の説明は省略する。
この実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置１Ａにおいても前記射出装置１と同様な作用効果が奏されると共に、前記スクリュー用サーボモータ１８と射出用サーボモータ１５を回転させながら溶融樹脂の計量を行う際の背圧および射出用サーボモータ１５を回転させて射出を行う際の射出圧を、前記ロードセルＲによって検出されるスクリュー４に加わる荷重にもとづいて従来周知のごとくして適宜に制御することができる。

なお、前記実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置１，１Ａにおいては、射出用サーボモータ１５によって回転されるボールねじ１３をフロントプレート３に設け、ボールねじ１３に螺合されるボールナット１４をプッシャープレート５に固定したが、これに代えて、射出用サーボモータ１５によって回転されるボールナット１４をフロントプレート３に設け、ボールナット１４に螺合されるボールねじ１３をプッシャープレート５に固定するようにしてもよい。
また、前記射出装置１，１Ａにおいては、前記射出用サーボモータ１５をその出力軸１５ａがフロントプレート３の上面より上方に突き出すようにして該フロントプレート３に固定し、前記タイミングプーリ１１，１６、タイミングベルト１７等の伝動部材Ｔ１をフロントプレート３の上面に沿って配置したが、これとは逆に、前記射出用サーボモータ１５をその出力軸１５ａがフロントプレート３の下面より下方に突き出すようにしてフロントプレートに固定し、前記伝動部材Ｔ１をフロントプレート３の下面側に沿って配置するようにすることもできる。この場合には、機械の重心位置が多少高くなる難点がある。

また、前記射出装置１，１Ａにおいては、前記スクリュー用サーボモータ１８に連絡された駆動軸をスプライン軸１９とし、これに接続される回転部材をスプラインナット２４として構成したが、これに限らず、駆動軸をその外周に軸方向に沿ってキーまたはキー溝を設け軸部材とし、回転部材をその軸穴に軸方向に沿って前記駆動軸のキーまたはキー溝が嵌合するキー溝またはキーを設けた筒部材とし、該筒部材に軸部材を挿通させた構成としてもよい。
さらに、前記スプラインナット（回転部材）２４をプッシャープレート５に回転自在に支持させたスリーブ２３に着脱可能に固定したので、スプラインナット２４が摩耗、破損した場合には、交換して容易にメンテナンスを行えて好ましいが、前記スプラインナット２４はスリーブ２３に一体に設けることもできる。また、前記スプライン軸１９等の駆動軸はスクリュー用サーボモータ１８の出力軸１８ａに直結するのが好ましいが、歯車等を介して連絡させてもよい。

本発明の第一の実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る竪型射出成形機の射出装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１Ａ 射出装置
２ 加熱シリンダ
３ フロントプレート
４ スクリュー
５ プッシャープレート
７ 回転軸
１１，１６，２２，２５ タイミングプーリ（プーリ）
１２，２３ スリーブ
１３ ボールねじ
１４ ボールナット
１５ 射出用サーボモータ
１７，２６ タイミングベルト（ベルト）
１８ スクリュー用サーボモータ
１９ スプライン軸（駆動軸）
２３Ａ 補助ブッシュ
２４ スプラインナット
Ｄ 回転部材
Ｈ スクリュー回転機構
Ｓ ボールねじ機構
Ｔ１，Ｔ２ 伝動部材

Claims (3)

1. 加熱シリンダを鉛直方向に保持するフロントプレートと、前記加熱シリンダ内に挿入されたスクリューをその軸回りに回転可能に支持するプッシャープレートとを有し、スクリュー用サーボモータによってスクリュー回転機構を介して前記スクリューを回転させて樹脂の溶融、計量を行い、射出用サーボモータによって作動されるボールねじ機構を介して前記プッシャープレートを前記スクリューの軸方向に移動させて計量された溶融樹脂の射出を行う竪型射出成形機の射出装置において、
   前記スクリュー用サーボモータと射出用サーボモータの双方が前記フロントプレートに固定されていることを特徴とする竪型射出成形機の射出装置。
2. 前記スクリュー回転機構は、前記スクリュー用サーボモータの出力軸に連絡された駆動軸と、前記プッシャープレートに設けられ、前記駆動軸にその周方向に一体回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に接続された回転部材と、該回転部材の回転を前記スクリューに伝達する伝動部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の竪型射出成形機の射出装置。
3. 前記スクリュー用サーボモータと射出用サーボモータは、それらの出力軸を前記フロントプレートの上面より上方に突き出すようにしてフロントプレートに固定され、前記ボールねじ機構が、フロントプレートの上面に沿って配設された伝動部材によって前記射出用サーボモータの出力軸に連絡されて、該射出用サーボモータによって作動されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の竪型射出成形機の射出装置。
   

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