JP2007301795A - 電動式射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命で、全長が短く、軽量な電動式射出装置を提供する。
【解決手段】本発明の電動式射出装置は、スクリュ２が回転可能に収納された加熱シリンダ１を有するとともに、加熱シリンダ１の端部が取り付けられた固定プレート４、固定プレート４に対向して配置されたエンドプレート６および固定プレート４とエンドプレート６との間に摺動可能に配置されている可動プレート５をユニット台９上に有する、可動プレート５がスクリュ２を前進させて加熱シリンダ１内の溶融樹脂を射出する溶融樹脂を射出する電動式射出装置において、固定プレート４とエンドプレート６とを連結するガイドバー７と、ユニット台９上に、スクリュ２の軸方向に摺動可能に設けられたリニアガイドベアリング８と、を有し、可動プレート５は、ガイドバー７と、リニアガイドベアリング８とによりガイドされながら摺動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機に用いられる電動式射出装置に関する。

射出成形機に用いられる電動式射出装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２等で開示されている構成のものがあった。

図４に特許文献１に開示されている電動式射出装置の一部の平面図を示す。

特許文献１に開示されている電動式射出装置は、固定プレート１００と、エンドプレート１０１と、可動プレート１０２と、可動プレート１０２を移動させる複数のボールネジ１０６と、固定プレート１００とエンドプレート１０１とを連結する複数のガイドバー１０３とを有する。

ボールネジ１０６の軸端は、エンドプレート１０１に回転可能に保持されている。また、エンドプレート１０１には、射出用サーボモータ１０８と、射出用サーボモータ１０８の駆動力をボールネジ１０６に伝達するベルト・プーリ１０９とが設けられている。

射出工程における動作は、エンドプレート１０１側から可動プレート１０２を固定プレート１００に向けて押し、これにより加熱シリンダ１０４内のスクリュ１０５が押されて溶融樹脂の射出が行われる。可動プレート１０２は、ガイドバー１０３にガイドされながら移動する。射出による射出力の負荷は、固定プレート１００、可動プレート１０２、エンドプレート１０１、ガイドバー１０３にかかる。そのため、特許文献１ではガイドバー１０３の直径をボールネジ１０６の軸径以上とすることが提案されている。

特許文献２に開示された第１の実施例の電動式射出装置も、特許文献１で開示された電動式射出装置と同様に、固定プレートと、エンドプレートと、可動プレートと、可動プレートを移動させる複数のボールネジと、固定プレートとエンドプレートとを連結する複数のガイドバーとを有する。

特許文献１および特許文献２に開示された電動式射出装置は、いずれもエンドプレートに射出用サーボモータ、ベルト・プーリが設けられている点で同様である。しかし、特許文献１に開示された電動式射出装置は、ボールネジ１０６の軸端がエンドプレート１０１に回転可能に保持されている構成であるのに対し、特許文献２に開示された電動式射出装置は、ボールネジの軸端が回転可能に固定プレートに取付けられている点で異なる。すわなち、特許文献２の構成によれば、射出工程における動作は、固定プレート側へと可動プレートを引っ張ることで射出動作が行われることとなる。このため、射出による射出力の負荷は、固定プレートと可動プレートのみにかかり、エンドプレートとガイドバーとにはかからない。

図５は特許文献２の第２の実施例として開示された電動式射出装置の一部の平面図である。

ボールネジ２０６の軸端が回転可能に固定プレート２００の射出用ベアリングユニット２１０に回転可能に取付けられており、固定プレート２００側へと可動プレート２０２を引っ張ることで、加熱シリンダ２０４内のスクリュ２０５を押して溶融樹脂を射出する点では、第１の実施例と同様である。一方、第２の実施例では、エンドプレートとガイドバーが設けられていない。すわなち、射出による射出力の負荷は、固定プレート２００と可動プレート２０２のみにかかるため、エンドプレートとガイドバーとが省略可能であるとされている。
特許第３４７２９１４号公報 特公平０８−２５６１号公報

特許文献１に開示された電動式射出装置は、エンドプレート１０１、ガイドバー１０３を有する構成であるため、射出動作時における可動プレート１０２の傾きは生じにくい。しかしながら、エンドプレート１０１でも射出力を受ける構造のため、エンドプレート１０１についても、固定プレート１００および可動プレート１０２と同等の射出力に耐え得る剛性が必要とされる。そのためエンドプレート１０１は厚さが増し、重量も重くなり、コストも高くなる難点がある。更に、射出用サーボモータ１０８、ベルト・プーリ１０９、ベアリングなどの射出駆動部がエンドプレート１０１に配されているため、射出駆動部の長さ分だけ、機械全長が長くなってしまう。

特許文献２の第１の実施例に開示された電動式射出装置の場合、射出力による負荷は固定プレート、可動プレートのみにかかり、エンドプレートにはかからないのでエンドプレートの薄型化・軽量化を図ることができる。またエンドプエート、ガイドバーを設けているので可動プレートは傾き難い。しかしながら、射出用サーボモータ、ベルト・プーリをエンドプレートに配しているため、その構造部分の長さがエンドプレートに付加され、機械全長が長くなってしまう。

特許文献２の第２の実施例に開示された電動式射出装置の場合、射出用サーボモータ、ベルト・プーリ２０９が固定プレート２００に配され、また、エンドプレートおよびガイドバーが無いので、機械全長を短く、重量も軽減し、コストも抑制することができる。しかしながら、ガイドバーが設けられてないため、可動プレート２０２は全くガイドされてないこととなる。このため、射出動作時に可動プレート２０２は傾きを生じ易い。可動プレート２０２が傾くとボールネジ２０６やスクリュ２０５に偏荷重が作用して、損傷し、寿命が短くなってしまう場合がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、長寿命で、全長が短く、軽量な電動式射出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、スクリュが回転可能に収納された加熱シリンダを有するとともに、加熱シリンダの端部が取り付けられた固定プレート、固定プレートに対向して配置されたエンドプレートおよび固定プレートとエンドプレートとの間に摺動可能に配置されている可動プレートをユニット台上に有する、可動プレートがスクリュを前進させて加熱シリンダ内の溶融樹脂を射出する電動式射出装置において、固定プレートとエンドプレートとを連結するガイドバーと、ユニット台上に、スクリュの軸方向に摺動可能に設けられたリニアガイドベアリングとを有し、可動プレートは、ガイドバーと、リニアガイドベアリングとによりガイドされながら摺動することを特徴とする。

上記の通り本発明の電動式射出装置は、可動プレートがガイドバーおよびリニアガイドベアリングによってガイドされながら摺動するため、可動プレートが傾くのを抑制でき、よって、スクリュ等に偏荷重がかかるのを防止することができる。またリニアガイドベアリングによる高精度な位置保持機能により、スクリュ芯の変化も無くスクリュのかじりなどの損傷も防止することができる。このため、スクリュやボールネジ軸等の磨耗・破損を防止することができる。

また、本発明の電動式射出装置は、スクリュを回転駆動させる可塑化用サーボモータおよび減速機が可動プレートに設けられており、可塑化用サーボモータは固定プレート側に配置されているものであってもよい。このような構成とすることで可動プレートがエンドプレート側に最後退したときでも、エンドプレートから可塑化用サーボモータがはみ出さないので装置全長を短くコンパクト化することができる。

また、本発明の電動式射出装置は、一端が固定プレートに内蔵された射出用ベアリングユニットに回転可能に支持され、他端側は可動プレートに設けられたボールネジナットに回転可能に支持されているボールネジ軸を有するものであってもよい。この構成は、可動プレートが固定プレート側からボールネジ軸により引っ張られることで射出力を発生する構成であるため、射出力による負荷は固定プレートと可動プレートのみにかかり、エンドプレートおよびガイドバーにはかからない。そのため、エンドプレートは射出力に耐える剛性・強度とする必要が無いのでその厚さを薄くでき、軽量化を図ることができる。また、ガイドバーも細くして軽量化を図ることができ、さらに使用本数も少なくすることができる。

また、本発明の電動式射出装置は、ボールネジ軸を回転駆動させる射出駆動機構が固定プレートに設けられているものであってもよい。このような構成とすることで射出駆動機構をエンドプレートの可動プレート側とは反対側に配置した構成に比べて装置の全長を短く構成しコンパクトにすることができる。

本発明によれば、可動プレートがガイドバーおよびリニアガイドベアリングによりガイドされながら摺動するため、スクリュやボールネジ軸等の磨耗・破損を防止することができ、電動式射出装置の長寿命化を図ることができる。また、本発明によれば、可塑化用サーボモータを可動プレートの固定プレート側に設けたこと、可動プレートが固定プレート側からボールネジ軸により引っ張られる構成としたこと、射出駆動機構が固定プレートに設けたことにより、機械全長が短く、重量が軽く、部品点数を抑えた電動式射出装置とすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

図１に本実施形態の電動式射出装置の一例の平面図、図２に正面図、図３に図２のＡ矢視（加熱シリンダ１側）から見た側面図をそれぞれ示す。

本実施形態の電動式射出装置の主な構成は、加熱シリンダ１、スクリュ２、射出駆動機構３、可塑化駆動機構２３、固定プレート４、可動プレート５、エンドプレート６、ガイドバー７、リニアガイドベアリング８、ユニット台９等からなる。

加熱シリンダ１はその端部が固定プレート４に取付けられ、スクリュ２は加熱シリンダ１内に回転可能に挿入され、スクリュ２の軸端は可塑化駆動機構２３に連結されている。エンドプレート６は固定プレート４と対向してユニット台９上に固定されているとともに、３本のガイドバー７の両端にて互いに連結固定されている。３本のガイドバー７は、２本のガイドバー７が可動プレート５の上側両端部を貫通し、残る１本が下側中央部を貫通している。可動プレート５のガイドバー７が貫通する貫通部にはブッシュがガイドバー１本毎に２箇所に設けられ、その内部を摺動自在にガイドバー７が貫通している。可動プレート５の下側両端部にはリニアガイドベアリング８がそれぞれ取り付けられている。これらリニアガイドベアリング８は、ユニット台９上をスクリュ２の軸線方向に摺動するように設けられている。このように、３本のガイドバー７と２組のリニアガイドベアリング８とでガイドすることで摺動時に可動プレート５に傾きが生じるのを抑制している。ブッシュ、リニアガイドベアリング８とも可動プレート５の傾きを規制するためには十分に離して配置することが望ましい。またリニアガイドベアリング８を用いることで可動プレート５の高精度な位置保持を実現している。

射出駆動機構３は、射出用サーボモータ１０、ベルト・プーリ２０、ボールネジ軸１２および射出用ベアリングユニット１３を１組とした合計４組の射出駆動軸ユニット２２で構成されている。射出駆動軸ユニット２２は、スクリュ２を中心としてスクリュ２の軸と平行に、電動式射出装置の操作を行う制御部（不図示）が配置されている側に２組が配され、その反対側に残る２組が配されている。これら４組の射出駆動軸ユニット２２はいずれもスクリュ２の軸芯から同距離に配置されている。

射出用サーボモータ１０は固定プレート４の側面４ａに２台ずつ取り付けられている。これら４台の射出用サーボモータ１０はスクリュ２の軸から均等距離に配置されている。ベルト・プーリ２０は固定プレート４の加熱シリンダ１側の面に配置されている。ベルト・プーリ２０は、射出用サーボモータ１０に取付けられた小プーリ１４と、ボールネジ軸１２の先端に取付けられた大プーリ１５とにタイミングベルト１１を巻き掛けて減速機構を構成している。射出用ベアリングユニット１３は固定プレート４に内蔵され、ラジアル軸受とスラスト軸受で構成され、ボールネジ軸１２の一端部を回転可能に支持し、射出力などのスラスト力を受ける。ボールネジ軸１２の他端側は、可動プレート５に取付けられたボールネジナット１６に回転可能に支持されている。

可塑化駆動機構２３は可動プレート５に取付けらており、２台の可塑化用サーボモータ１７、減速機１８、可塑化用ベアリングユニット２１、駆動軸１９で構成されている。２台の可塑化用サーボモータ１７および減速機１８は可動プレート５の上部に配置され、各可塑化用サーボモータ１７は減速機１８に対して加熱シリンダ１側となるようにして取付けられている。減速機１８の出力軸は駆動軸１９に挿入連結されている。駆動軸１９は可動プレート５に内蔵されており、スクリュ２が挿入連結されている。可塑化用ベアリングユニット２１は可動プレート５に内蔵され、ラジアル軸受とスラスト軸受で構成され、出力軸を回転可能に支持し射出力などのスラスト力を受ける。

次に、以上の構成の作用について説明する。

射出工程においては、４つの射出用サーボモータ１０により４本のボールネジ軸１２の力・速度の同期制御が行われながら射出動作が行われる。射出用サーボモータ１０の駆動力はベルト・プーリ２０により伝達され、ボールネジ軸１２を回転させる。ボールネジ軸１２は、回転運動を直線運動に変換し、可動プレート５を固定プレート４側へと引っ張る。可動プレート５が固定プレート４側に引っ張られることでスクリュ２が前進し、射出力が発生することとなる。このとき、可動プレート５は、ガイドバー７とリニアガイドベアリング８によりガイドされながら移動するので、傾きを生じることなく移動することができる。また、仮に、駆動軸１９の同期制御にアンバランスが生じたり、あるいは固定プレート４やボールネジ軸１２の変形などにより可動プレート５に傾きを生じさせようとする力が発生したとしても、可動プレート５はガイドバー７とリニアガイドベアリング８によりガイドしているため傾きにくい。このため、ボールネジ軸１２やスクリュ２への偏荷重がかかるのが抑制され、スクリュ２、ボールネジ軸１２の磨耗・破損を防止できる。またリニアガイドベアリング８による高精度な位置保持機能により、スクリュ２の芯の変化も無くスクリュ２のかじりなどの損傷も防止することができ、装置の長寿命化を図ることができる。

さらに、本実施形態の電動式射出装置は、可動プレート５が固定プレート４側からボールネジ軸１２により引っ張られることで射出力を発生する構成であるため、射出力による負荷は固定プレート４と可動プレート５のみにかかり、エンドプレート６、ガイドバー７にはかからない。そのため、エンドプレート６は射出力に耐える剛性・強度とする必要が無いのでその厚さを薄くでき、軽量化を図ることができる。また、ガイドバー７も細くして軽量化を図ることができ、さらに使用本数も少なくすることができる。本実施形態ではガイドバー７は３本で済んでいる。

エンドプレート６は電動式射出装置の端部に位置する部材であるが、射出用サーボモータ１０等をこのエンドプレート６の可動プレート５側とは反対側に配置すると、射出用サーボモータ１０等の分だけ装置の全長が延びてしまう。しかしながら、本実施形態の電動式射出装置は、射出用サーボモータ１０、ベルト・プーリ２０、射出用ベアリングユニット１３を固定プレート４に配置しているため、装置の端部をエンドプレート６までとすることができる。つまり、本実施形態の電動式射出装置は、エンドプレート６が薄くなったことと併せて、射出用サーボモータ１０等を固定プレート４に配置したことにより、射出用サーボモータ１０等をエンドプレート６の可動プレート５側とは反対側に配置した構成に比べて装置の全長を短く構成しコンパクトにすることができる。

また、可塑化用サーボモータ１７を減速機１８の加熱シリンダ１側に取付けたことにより可動プレート５がエンドプレート６側に最後退したときでも、エンドプレート６から可塑化用サーボモータ１７がはみ出さないので射出装置全長を短く構成しコンパクト化されている。

以上、本実施形態の電動式射出装置は、ボールネジ軸１２への偏荷重の負荷を防ぎ、なおかつ軽量、コンパクト、部品点数も少なく構成することができるので、コストも削減することができる。

本発明の電動式射出装置の一例の一部平面図である。 本発明の電動式射出装置の一例の一部正面図である。 図２のＡ矢視から見た側面図である。 従来の電動式射出装置の一例の一部平面図である。 従来の電動式射出装置の他の例の一部平面図である。

符号の説明

１ 加熱シリンダ
２ スクリュ
３ 射出駆動機構
４ 固定プレート
４ａ 側面
５ 可動プレート
６ エンドプレート
７ ガイドバー
８ リニアガイドベアリング
９ ユニット台
１０ 射出用サーボモータ
１１ タイミングベルト
１２ ボールネジ軸
１３ 射出用ベアリングユニット
１４ 小プーリ
１５ 大プーリ
１６ ボールネジナット
１７ 可塑化用サーボモータ
１８ 減速機
１９ 駆動軸
２０ ベルト・プーリ
２１ 可塑化用ベアリングユニット
２２ 射出駆動軸ユニット
２３ 可塑化駆動機構
２４ リニアレール

Claims (4)

1. スクリュ（２）が回転可能に収納された加熱シリンダ（１）を有するとともに、前記加熱シリンダ（１）の端部が取り付けられた固定プレート（４）、前記固定プレート（４）に対向して配置されたエンドプレート（６）および前記固定プレート（４）と前記エンドプレート（６）との間に摺動可能に配置されている可動プレート（５）をユニット台（９）上に有する、前記可動プレート（５）が前記スクリュ（２）を前進させて前記加熱シリンダ（１）内の溶融樹脂を射出する溶融樹脂を射出する電動式射出装置において、
   前記固定プレート（４）と前記エンドプレート（６）とを連結するガイドバー（７）と、
   前記ユニット台（９）上に、前記スクリュ（２）の軸方向に摺動可能に設けられたリニアガイドベアリング（８）と、を有し、
   前記可動プレート（５）は、前記ガイドバー（７）と、前記リニアガイドベアリング（８）とによりガイドされながら摺動することを特徴とする電動式射出装置。
2. 前記スクリュ（２）を回転駆動させる可塑化用サーボモータ（１７）および減速機（１８）が前記可動プレート（５）に設けられており、前記可塑化用サーボモータ（１７）は前記固定プレート（４）側に配置されている、請求項１に記載の電動式射出装置。
3. 一端が前記固定プレート（４）に内蔵された射出用ベアリングユニット（１３）に回転可能に支持され、他端側は前記可動プレート（５）に設けられたボールネジナット（１６）に回転可能に支持されているボールネジ軸（１２）を有する、請求項１または２に記載の電動式射出装置。
4. 前記ボールネジ軸（１２）を回転駆動させる射出駆動機構（３）が前記固定プレート（４）に設けられている、請求項３に記載の電動式射出装置。

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