JP2009039900A

JP2009039900A - 成形機

Info

Publication number: JP2009039900A
Application number: JP2007205424A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Taniguchi; 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】射出用電動モータとしてビルトイン型モータを用いる成形機において、複数の射出用ビルトインモータの駆動力を足し合わせて射出を行う構成を、組み立て容易で、スペース効率のよいものとして実現すること。
【解決手段】射出用電動モータとしてのビルトイン型モータを複数もち、この複数のビルトイン型モータとボールネジ機構とをインラインに配置して、各ビルトイン型モータの回転子の内部にスリーブをそれぞれ固定すると共に、隣接する各ビルトイン型モータの回転子に固定したスリーブ同士を連結・固定し、複数のビルトイン型モータの回転を足し合わせてボールネジ機構の回転部に伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動駆動タイプの射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、射出用電動モータの回転をボールネジ機構により直線運動に変換することで射出用部材（インラインスクリュ式の射出成形機ではスクリュ、プリプラ式の射出成形機やダイカストマシでは射出プランジャ）を前後進させるようにした成形機にかかわる技術に関する。

例えば、従来の電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機においては、射出用電動モータの出力軸に固定した駆動プーリと、ボールネジ機構の回転部である例えばネジ軸に固定した被動プーリとに、タイミングベルトを掛け回して、射出用電動モータの回転をプーリ・ベルトによる回転伝達機構を介してボールネジ機構のネジ軸に伝え、ネジ軸の回転で直線移動するボールネジ機構のナット体と一体となって前後進する直動ブロックを直線移動させることで、スクリュを直線移動させる構成を採ることが多い。ところで、薄肉・精密成形などでは、キャビティ内に溶融樹脂を素早く充填開始して、素早く充填終了させることが良品成形のためには必須であるが、単独の射出用電動サーボモータを用いた構成では、射出の加速性能の向上には自ずと一定の限界があり、たとえ、低慣性・高応答性のサーボモータを射出用電動サーボモータに用いたとしても、射出の加速性能の向上には自ずと限界のあるものなる。

そこで、２つの射出用電動サーボモータを用いて、２つの射出用電動サーボモータにより１つのボールネジ機構の回転部を協働で同一方向に回転駆動することで、射出の加速性能を向上させるようにした射出成形機が知られている。図６は、このような２つの射出用電動サーボモータを用いた、従来のインラインスクリュ式の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。

図６において、１０１はヘッドストック、１０２は、ヘッドストック１０１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、１０３は、その両端をヘッドストック１０１と支持盤１０２に固定されて、ヘッドストック１０１と支持盤１０２とを連結した複数本の連結・ガイドバー、１０４は、連結・ガイドバー１０３に挿通・案内されて、ヘッドストック１０１と支持盤１０２との間を前後進可能な直動ブロック、１０５は、その基端部をヘッドストック１０１に固定された加熱シリンダ、１０６は、加熱シリンダ１０５の先端に設けられたノズル、１０７は、加熱シリンダ１０５内に回転並びに前後進可能であるように配設され、その基端部を直動ブロック１０４に回転可能に保持されて、直動ブロック１０４に搭載された図示せぬ計量用電動サーボモータの駆動力で回転駆動されると共に、直動ブロック１０４と一体となって前後進するスクリュ、１０８Ａ、１０８Ｂは、支持盤１０２に搭載された２つの射出用電動サーボモータ、１０９Ａ、１０９Ｂは、各射出用電動サーボモータ１０８Ａ、１０８Ｂの出力軸にそれぞれ固定された駆動プーリ、１１０は、２つの射出用電動サーボモータ１０８Ａ、１０８Ｂによって駆動されて、２つの射出用電動サーボモータ１０８Ａ、１０８Ｂの回転を直線運動に変換するボールネジ機構、１１１は、支持盤１０２にその端部を回転可能に保持されたボールネジ機構１１０のネジ軸（ボールネジ機構１１０の回転部）、１１２は、ネジ軸１１１に螺合されると共に、その端部を直動ブロック１０４と一体となって移動するように直動ブロック１０４に直接または間接的に固定されて、ネジ軸１１１の回転で直動ブロック１０４と一体となって前後進する、ボールネジ機構１１０のナット体（ボールネジ機構１１０の直動部）、１１３は、ネジ軸１１１の端部に固定され、射出用電動サーボモータ１０８Ａの回転を駆動プーリ１０９Ａ、図示せぬタイミングベルトを介して伝達されると共に、射出用電動サーボモータ１０９Ｂの回転を駆動プーリ１０９Ｂ、図示せぬタイミングベルトを介して伝達される被動プーリである。

図６に示す構成において、射出時には、２つの射出用電動サーボモータ１０８Ａ、１０８Ｂが同期して所定方向に回転駆動され、これにより、ボールネジ機構１１０のナット体１１２が前進駆動されることで、ナット体１１２と共に直動ブロック１０４、スクリュ１０７が前進して、スクリュ１０７の先端側に貯えられた溶融樹脂が、型締め状態にある金型のキャビティ内に射出充填されるようになっている。

上記したように、射出用電動モータとして、その中心に出力軸をもつ一般的なＡＣサーボモータを採用する構成では、射出系の回転伝達には通常プーリ・ベルトによる回転伝達機構を用いている。したがって、単一の被動プーリに、複数の（例えば２つの）射出用電動サーボモータの各駆動プーリの回転を、ベルト（タイミングベルト）を介して伝達するように構成することで、複数の射出用電動サーボモータの回転力を足し合わせて、ボールネジ機構の回転部を回転駆動する構成を構築することが、簡単・容易に実現できる。

しかしながら、射出用電動モータとして、その中心に出力軸をもつ一般的なＡＣサーボモータを採用した場合には、プーリ・ベルトによる回転伝達機構によって減速機構を構築する必要があるので、マシンの省スペース化を阻害する要因となる。また、比較的に径の大きい被動プーリを回転させる必要があるので、回転イナーシャが大きくなり、回転伝達の過渡応答性の向上には自ずと限界があるものとなる。

そこで、上記の回転イナーシャを小さくして、回転伝達の過渡応答性を向上させるために、射出用電動モータとして、内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（ダイレクト結合タイプのモータ）を用いるようにした射出成形機が、特開平１１−１９８１９９号公報（特許文献１）などにおいて知られている。この特許文献１に開示された射出成形機では、ビルトイン型モータの回転を直線運動に変換してスクリュを直線移動させるために、ボールねじ軸・スプライン軸ユニットを用いており、ボールねじ軸・スプライン軸ユニットのボールナットを固定フレームに固定し、ボールナットに螺合されたボールねじ軸部の一端を、スクリュと一体となって前後進するベアリングボックス（直動ブロック）に回転可能に保持すると共に、ボールねじ軸部と一体のスプライン軸部を、ビルトイン型モータのロータ（回転子）の内周面に固着した中空のロータシャフト（スリーブ）に、スプラインを設けた係止部材を介してスプライン軸結合している。
特開平１１−１９８１９９号公報

特許文献１に示された技術では、射出用電動モータにビルトイン型モータを用いているので、射出（１次射出）立ち上げ時の過渡応答性を高めることができ、また、ビルトイン型モータの中空部を有効利用することで、マシンの省スペース化にも貢献している。しかしながら、特許文献１に示された技術では、ボールねじ軸・スプライン軸ユニットを用いているので、スプライン軸結合のための構成要素を必要とする上、ボールねじ軸・スプライン軸ユニットの取り付けが繁雑で手間の掛かるものとなる。

また、特許文献１に示された技術では、射出用電動モータとしてのビルトイン型モータ（射出用ビルトインモータ）を複数用いて、複数の射出用ビルトインモータの駆動力を足し合わせて射出を行うことについては、全く考慮が払われていない。

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、射出用電動モータとしてビルトイン型モータ（射出用ビルトインモータ）を用いる成形機において、複数の射出用ビルトインモータの駆動力を足し合わせて射出を行う構成を、組み立て容易で、スペース効率のよいものとして実現することにある。

本発明は上記した目的を達成するため、射出用電動モータの回転をボールネジ機構により直線運動に変換することで射出用部材を前後進させ、前記射出用電動モータとして、円筒形の固定子と、該固定子の内部に位置する円筒形の回転子とをもつ、内部が中空のビルトイン型モータを用いる成形機において、前記射出用電動モータとしての前記ビルトイン型モータを複数もち、この複数のビルトイン型モータと前記ボールネジ機構とをインラインに配置して、前記各ビルトイン型モータの前記回転子の内部にスリーブをそれぞれ固定すると共に、隣接する前記各ビルトイン型モータの前記回転子に固定した前記スリーブ同士を連結・固定し、前記複数のビルトイン型モータの回転を足し合わせて前記ボールネジ機構の回転部に伝達するようにし、
前記した隣接する前記各ビルトイン型モータの前記回転子に固定した前記スリーブ同士は、隣接する前記スリーブ内に跨って配置された連結軸と、一方の前記スリーブと前記連結軸とを連結・固定する連結具と、他方の前記スリーブと前記連結軸とを連結・固定する連結具とによって、一体回転するように結合され、
前記複数のビルトイン型モータのうち前記ボールネジ機構に最も近いビルトイン型モータの前記回転子の内部に固定した前記スリーブの中空部内において、このスリーブと前記ボールネジ機構の回転部であるネジ軸とを連結具によって連結・固定し、前記射出用部材と一体となって直線運動する部材に、前記ボールネジ機構の直動部であるナット体を固定し、
前記連結具は、その内周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なアウタレースと、その外周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なインナレースと、前記アウタレースと前記インナレースとの間に位置して軸方向に移動可能なテーパリングと、このテーパリングを軸方向に移動させる締め付けボルトとで構成されて、前記ビルトイン型モータの中空部の開放端側から、前記締め付けボルトを操作するように構成される。

本発明では、射出用電動モータとしてのビルトイン型モータ（射出用ビルトインモータ）を複数もち、この複数の射出用ビルトインモータと射出用部材を直線移動させるボールネジ機構とをインラインに配置して、インライン配置（同一中心軸上に直列配置）した複数の射出用ビルトインモータの回転子の内部にそれぞれ固定したスリーブ同士を、摩擦式締結具からなる連結具と連結軸とを用いた、簡易で組み立て容易な連結構造で一体化するようにしているので、複数の射出用ビルトインモータの駆動力を足し合わせて射出を行う構成を、組み立て容易で、かつ、スペース効率のよいものとして実現することができる。また、射出用ビルトインモータの回転を直線運動に変換して射出用部材に伝達するための回転→直線運動伝達機構として、汎用のボールネジ機構を採用し、射出用ビルトインモータの回転子の内部に固定したスリーブとボールネジ機構の回転部であるネジ軸とを、摩擦式締結具からなる連結具によって連結・固定し、ボールネジ機構の直動部であるナット体は射出用部材と一体となって直線運動する部材に固定するようにしているので、ボールネジ機構の運動伝達のための取り付け構造も簡素化でき、組み立ても容易なものとなる。また、上記摩擦式締結具としての連結具は、その内周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なアウタレースと、その外周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なインナレースと、アウタレースとインナレースとの間に位置して軸方向に移動可能なテーパリングと、このテーパリングを軸方向に移動させる締め付けボルトとで構成され、射出用ビルトインモータの中空部の開放端側から、締め付けボルトを操作するようにしているので、ボールネジ機構のネジ軸と射出用ビルトインモータの回転子との結合や、射出用ビルトインモータの回転子同士の結合を、作業性よく、簡単・容易に、かつ確実に行うことができる。

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５は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す要部断面図である。

図１において、１は、図示せぬ射出ユニットベース盤上に配設されたヘッドストック、２は、ヘッドストック１と所定距離をおいて対向するように、同じく図示せぬ射出ユニットベース盤上に配設された保持プレート、３は、その後端部をヘッドストック１に固定された加熱シリンダ、４は、加熱シリンダ３の先端に取り付けられたノズル、５は、加熱シリンダ３の外周に巻装されたバンドヒータ、６は、加熱シリンダ３内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュ、１ａおよび３ａは、図示せぬホッパーから落下・供給される原料樹脂を加熱シリンダ３の後端部内に供給するために、ヘッドストック１および加熱シリンダ３にそれぞれ穿設された原料樹脂供給穴である。

７は、ヘッドストック１と保持プレート２との間に架け渡された連結バー、８は、ヘッドストック１と保持プレート２との間で前後進可能なように、図示せぬレール部材上に直動ガイドを介して設けられた直動ブロック、９は、直動ブロック８上に搭載された計量用の内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（以下、計量用ビルトインモータ９と記す）、１０は、計量用ビルトインモータ９のケーシング、１１は、ケーシング１０に固定された計量用ビルトインモータ９の円筒形の固定子、１２は、固定子１１の内側で回転可能な計量用ビルトインモータ９の円筒形の回転子、１３は、回転子１２の内周面に強嵌合などで固定されたスリーブ、１４は、スリーブ１３を回転可能に支承するため、ケーシング１０とスリーブ１３との間に介装された軸受け、１５は、スクリュ６の基端部を固定し、スリーブ１３に固定された回転連結体である。

１６Ａは、スクリュ６および後記するボールネジ機構２１とインラインに配置されると共に、保持プレート２に搭載された射出用の内部が中空の第１のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（以下、第１射出用ビルトインモータ１６Ａと記す）、１７Ａは、第１射出用ビルトインモータ１６Ａのケーシング、１８Ａは、ケーシング１７Ａに固定された第１射出用ビルトインモータ１６Ａの円筒形の固定子、１９Ａは、固定子１８Ａの内側で回転可能な第１射出用ビルトインモータ１６Ａの円筒形の回転子、２０Ａは、回転子１９Ａの内周面に強嵌合などで固定されたスリーブで、図示では簡略化して描かれているが、スリーブ２０Ａは、図１では図示せぬ軸受けを介して、ケーシング１７Ａに回転可能に保持されるようになっている。

１６Ｂは、第１射出用ビルトインモータ１６Ａとインラインにかつ隣接して配置されると共に、第１射出用ビルトインモータ１６Ａに固定・保持された射出用の内部が中空の第２のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（以下、第２射出用ビルトインモータ１６Ｂと記す）、１７Ｂは、第２射出用ビルトインモータ１６Ｂのケーシング、１８Ｂは、ケーシング１７Ｂに固定された第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの円筒形の固定子、１９Ｂは、固定子１８Ｂの内側で回転可能な第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの円筒形の回転子、２０Ｂは、回転子１９Ｂの内周面に強嵌合などで固定されたスリーブで、図示では簡略化して描かれているが、スリーブ２０Ｂは、図１では図示せぬ軸受けを介して、ケーシング１７Ｂに回転可能に保持されるようになっている。

２１は、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａ内と第２射出用ビルトインモータ１６Ｂ側のスリーブ２０Ｂ内に跨って配置された連結軸、２２Ａは、連結軸２１の一端側とスリーブ２０Ａとを連結・固定する連結具、２２Ｂは、連結軸２１の他端側とスリーブ２０Ｂとを連結・固定する連結具である。第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａ（回転子１７Ａ）と第２射出用ビルトインモータ１６Ｂ側のスリーブ２０Ｂ（回転子１７Ｂ）とは、２つの連結具２２Ａ、２２Ｂと連結軸２１とによって一体回転するように結合されていて、第１射出用ビルトインモータ１６Ａの回転力と第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの回転力が足し合わされて、後記のボールネジ機構２３の回転部に伝えられるようになっている。

２３は、第１射出用ビルトインモータ１６Ａおよび第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの回転を直線運動に変換するボールネジ機構、２４は、保持プレート２に軸受け２６を介して回転可能に保持されたボールネジ機構２３のネジ軸（ボールネジ機構２３の回転部）、２５は、ネジ軸２４に螺合されて、ネジ軸２４の回転でネジ軸２４に沿って直線移動すると共に、その端部を、計量用ビルトインモータ９側のスリーブ１３に直接または適宜の部材を介して固定されたボールネジ機構２３のナット体（ボールネジ機構２３の直動部）、２２Ｃは、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａとネジ軸２４の端部とを連結・固定する連結具である。

図２は、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａと第２射出用ビルトインモータ１６Ｂ側のスリーブ２０Ｂとの連結・固定箇所、および第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａとボールネジ機構２３のネジ軸２４との連結・固定箇所を示す要部拡大図である。なお、図２において、２７は、ケーシング１７Ａとスリーブ２０Ａとの間およびケーシング１７Ｂとスリーブ２０Ｂとの間に、それぞれ介装された軸受けである。

図２に示すように、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａの一端側の内周面とネジ軸２４の端部の外周面との間に連結具２２Ｃが介装されており、この連結具２２Ｃの後記するアウタレースがスリーブ２０Ａの内周面に圧接され、連結具２２Ｃの後記するインナレースがネジ軸２４の外周面に圧接されることで、スリーブ２０Ａ（第１射出用ビルトインモータ１６Ａの回転子１９Ａ）とネジ軸２４とが連結具２２Ｃとにより、強固に固定・一体化されるようになっている。また、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａの他端側の内周面と連結軸２１の一端側の外周面との間に連結具２２Ａが介装されており、この連結具２２Ａの後記するアウタレースがスリーブ２０Ａの内周面に圧接され、連結具２２Ａの後記するインナレースが連結軸２１の外周面に圧接されることで、スリーブ２０Ａ（第１射出用ビルトインモータ１６Ａの回転子１９Ａ）と連結軸２１とが連結具２２Ａにより、強固に固定・一体化されるようになっている。また、第２射出用ビルトインモータ１６Ｂ側のスリーブ２０Ｂの端部の内周面と連結軸２１の他端側の外周面との間に連結具２２Ｂが介装されており、この連結具２２Ｂの後記するアウタレースがスリーブ２０Ｂの内周面に圧接され、連結具２２Ｂの後記するインナレースが連結軸２１の外周面に圧接されることで、スリーブ２０Ｂ（第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの回転子１９Ｂ）と連結軸２１とが連結具２２Ｂにより、強固に固定・一体化されるようになっている。したがって、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａ（第１射出用ビルトインモータ１６Ａの回転子１９Ａ）と第２射出用ビルトインモータ１６Ｂ側のスリーブ２０Ｂ（第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの回転子１９Ｂ）とは、連結軸２１および連結具２２Ａ、２２Ｂによって、強固に固定・一体化されるようになっている。

各連結具２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの圧接の調整操作（組み付けの操作）は、第１射出用ビルトインモータ１６Ａまたは第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの中空部の開放端側から、各連結具２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの後記する調整ネジを回動操作することで、容易にかつ確実に行えるようになっており、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂの中空部を有効利用してスペースファクターの向上を図りつつ、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａとボールネジ機構２３のネジ軸２４との連結・固定、および、第１射出用ビルトインモータ１６Ａ側のスリーブ２０Ａと第２射出用ビルトインモータ１６Ｂ側のスリーブ２０Ｂとの連結・固定を、操作性よく、容易・確実に行えるようになっている。

このように本実施形態では、ボールネジ機構２３と第１射出用ビルトインモータ１６Ａと第２射出用ビルトインモータ１６Ｂとをインラインに配置して、インライン配置（同一中心軸上に直列配置）した第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂの回転子１９Ａ、１９Ｂの内部にそれぞれ固定したスリーブ２０Ａ、２０Ｂ同士を、連結軸２１および連結具２２Ａ、２２Ｂを用いた、簡易で組み立て容易な連結構造で一体化するようにしているので、複数の射出用ビルトインモータの駆動力を足し合わせて射出を行う構成を、組み立て容易で、かつ、スペース効率のよいものとして実現することができる。また、本実施形態では、ボールネジ機構２３のネジ軸２４を回転駆動するための射出用モータとしてビルトイン型モータ（第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂ）を採用し、プーリ・ベルトによる回転伝達機構を用いることなく、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂの回転子１９Ａ、１９Ｂとネジ軸２４とを一体化して、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂによってボールネジ機構２３のネジ軸２４をダイレクト駆動するようにしているので、射出用回転伝達系の回転イナーシャを低減でき、回転伝達の過渡応答性を向上させることができる。また、射出用回転伝達系から減速機構を排することができるので、部品点数を削減することが可能となり、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂとして低回転高トルクの仕様のモータを採用できることと、射出用回転伝達系の回転伝達の過渡応答性を向上させることができることとが相俟って、射出（１次射出）初期のスクリュ６の前進立ち上げ特性を良好なものとすることができる。

図３は、連結具２２Ａまたは２２Ｂまたは２２Ｃの断面構造を示す図である。ここで、本実施形態で用いる各連結具２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの基本構造は同一であり、図３では、連結具２２を、連結具２２Ａまたは２２Ｂまたは２２Ｃを代表するものとしている。

連結具２２は摩擦式締結具の一種であり、軸外周と円筒内周とを固定・一体化するためのツールであり、軸外周と円筒内周に何等加工を施すことなく、軸外周と円筒内周とを強固に結合可能なツールであって、結合・固定のための構造が簡素化できるものとなっている。この連結具２２は、その内周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なアウタレース（外輪部）３１と、その外周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なインナレース（内輪部）３２と、アウタレース３１とインナレース３２との間に位置して軸方向（図３で左右方向）に移動可能な第１テーパリング３３および第２テーパリング３４と、第１テーパリング３３および第２テーパリング３４を軸方向に移動させる複数の締め付けボルト３５とで構成されている。各締め付けボルト３５は、第１テーパリング３３に対しては、第１テーパリング３３に形成した各ネジ穴に螺合されており、第２テーパリング３４に対しては、第２テーパリング３４に形成した各バカ穴に遊挿されていると共に、締め付けボルト３５の頭部が第２テーパリング３４に当接するようになっている。

図３に示す構成において、締め付けボルト３５を所定方向に回転させると、第１テーパリング３３が図示で右方向に移動すると共に、第２テーパリング３４が図示で左方向に移動し、これによって、アウタレース３１が拡がる方向に変形すると共に、インナレース３２が狭まる方向に変形して、アウタレース３１がスリーブ２０Ａまたは２０Ｂの内周面に圧接され、インナレース３２がネジ軸２４または連結軸２１の外周面に圧接されるようになっている。

図４は、計量用ビルトインモータ９側のスリーブ１３と、スクリュ６の基端部を固定・保持した回転連結体１５およびボールネジ機構２３のナット体２５との連結・固定箇所を示す要部拡大図である。図４に示すように、ボールネジ機構２３のナット体２５は、取り付けボルト３６によってスリーブ１３に固定されている。したがって、ボールネジ機構２３の運動伝達のためのナット体２５側の取り付け構造も、きわめて簡単化でき、組み立ても容易なものとなっている。

また、図４に示すように、スクリュ６の基端部を固定・保持した回転連結体１５は、スリーブ１３内に嵌め込まれており、回転連結体１５は、取り付けボルト３７によってスリーブ１３に固定されている。本実施形態では、このようにスクリュ６を回転駆動するための計量用モータとしてビルトイン型モータ（計量用ビルトインモータ９）を採用し、この計量用ビルトインモータ９の回転子１２の内部にスリーブ１３を固定して、スクリュ６の後端部を固定した回転連結体１５をスリーブ１３に連結・固定すると共に、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂの回転を直線運動に変換するボールネジ機構２３の直動部であるナット体２５をスリーブ１３に連結・固定するようにしている。つまり、ボールネジ機構２３のナット体２５を、計量用ビルトインモータ９の回転子１２と一体のスリーブ１３に結合するようにしているので、計量用ビルトインモータ９を搭載する直動ブロック８を小型化することができ、また、スリーブ１３の内部（計量用ビルトインモータ９の回転子１２の内部）を、回転連結体１５の取り付け空間、および、ナット体２５と螺合したネジ軸２４の進入空間として有効利用することが可能となり、これによって、マシン（射出成形機）の全長を短くすることに貢献できる。さらに、本実施形態では、スクリュ６を回転駆動するための計量用モータとしてビルトイン型モータ（計量用ビルトインモータ９）を採用し、プーリ・ベルトによる回転伝達機構を用いることなく、計量用ビルトインモータ９の回転子１２とスクリュ６とを一体化して、計量用ビルトインモータ９でスクリュ６をダイレクト駆動するようにしているので、計量用回転伝達系の回転イナーシャを低減でき、回転伝達の過渡応答性を向上させることができる。また、計量用回転伝達系から減速機構を排することができるので、部品点数を削減することが可能となり、計量用ビルトインモータ９に低回転高トルクの仕様のモータを採用できることと、計量用回転伝達系の回転伝達の過渡応答性を向上させることができることとが相俟って、計量初期のスクリュ６の回転立ち上げ特性を良好なものとすることができ、粘性の高い樹脂材料であっても、早期にスクリュ６の安定回転を得ることができ、以って、良品成形に貢献することが可能となる。さらにまた、ナット体２５および回転連結体１５のスリーブ１３への固定も、取り付けボルト３６、３７による至ってシンプルな結合手法を採用することができ、取り付け作業性にも優れたものとなる。

本実施形態では、計量工程時には、マシン（射出成形機）全体の制御を司る後記するシステムコントローラ４１からの指令で、後記するサーボドライバ４５−１を介して、計量用ビルトインモータ９が回転速度（回転数）フィードバック制御で駆動制御され、これにより、スリーブ１３、回転連結体１５と一体となってスクリュ６が所定方向に回転する。このスクリュ６の回転によって、図示せぬホッパーから原料樹脂供給穴１ａ、３ａを通ってスクリュ６の後端側に供給された原料樹脂を、混練・可塑化しつつスクリュ６のネジ送り作用によって前方に移送するのが、一般的な計量動作であるが、本実施形態では、スクリュ６が所定方向に回転すると、スリーブ１３に固定されたナット体２５も回転することになり、このスクリュ６の回転駆動に伴うナット体２５の回転で、ナット体２５がネジ軸２４に沿って直線移動する。そこで、このスクリュ６の回転駆動に伴うナット体２５の回転によるナット体２５の直線移動（計量用ビルトインモータ９やスクリュ６の直線移動）を打ち消すように、システムコントローラ４１は、後記するサーボドライバ４５−２、４５−３を介して、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂを設定背圧を目標値とする圧力フィードバック制御によって駆動制御し、これによって、スクリュ６に付与する背圧を所定の圧力に保ちつつ、スクリュ６の先端側に溶融樹脂が送り込まれるのにしたがって、スクリュ６を適正制御で後退させる。つまり例えば、計量用ビルトインモータ９を単位時間当たり１０回転させるとすると、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂを単位時間当たり９．９回転させることで、スクリュ６の回転駆動に伴うナット体２５の回転によるナット体２５の直線移動をキャンセルしつつ、スクリュ６に所定の背圧が付与されるように制御するようになっている。そして、スクリュ６の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用ビルトインモータ９によるスクリュ６の回転駆動は停止される。

一方、射出充填工程時には、計量が完了した後の適宜タイミングにおいて、後記するシステムコントローラ４１からの指令で、後記するサーボドライバ４５−２、４５−３を介して、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂが速度フィードバック制御で駆動制御され、これにより、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂの回転がボールネジ機構２３によって直線運動に変換されて、この直線運動が前記した直線運動伝達系を介してスクリュ６に伝達されて、スクリュ６が急速に前進駆動されることで、スクリュ６の先端側に貯えられた溶融樹脂が、型締め状態にある図示せぬ金型のキャビティ内に射出充填され、１次射出工程が実行される。１次射出工程に引き続く保圧工程では、システムコントローラ４１からの指令でサーボドライバ４５−２、４５−３を介して、第１、第２射出用ビルトインモータ１６Ａ、１６Ｂが、圧力フィードバック制御で駆動制御され、これにより、設定された保圧力がスクリュ６から図示せぬ金型内の樹脂に付加される。

図５は、本実施形態の射出成形機の制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。図５において、４１は、マシン（射出成形機）全体の制御を司るシステムコントローラ、４２は、作業者が各種の入力操作を行うための入力装置、４３は、作業者に各種の表示モードの画像を表示するための表示装置、４４は、マシンの各部に配設された多数のセンサ（位置センサ、速度センサ、圧力センサ、回転量検出センサ、温度センサなど）よりなるセンサ群、４５は、マシンの各部に配置されたアクチュエータ（前記したモータ９、１６Ａ、１６Ｂなどのモータ）やヒータ等を駆動制御するための多数のドライバ（モータドライバ、ヒータドライバなど）からなるドライバ群であり、ドライバ群４５には、計量用ビルトインモータ９をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ４５−１や、第１射出用ビルトインモータ１６Ａをフィードバック制御で駆動するサーボドライバ４５−２や、第２射出用ビルトインモータ１６Ｂをフィードバック制御で駆動するサーボドライバ４５−３が含まれている。

また、システムコントローラ４１内において、４６は運転条件設定格納部、４７は測定値格納部、４８は運転プロセス制御部、４９は表示処理部である。

運転条件設定格納部４６には、あらかじめ入力された成形サイクルの各工程（型閉じ（型締め）、射出、計量、型開き、エジェクト前進、エジェクト後退の各工程）の運転制御条件が書き換え可能に格納され、測定値格納部４７には、センサ群４４などによりマシンの各部の計測情報（位置情報、速度情報、圧力情報、回転角情報、回転速度（単位時間当たりの回転数）情報、温度情報など）がリアルタイムで取り込まれて格納される。運転プロセス制御部４８は、あらかじめ用意された各工程の運転制御プログラムと、運転条件設定格納部４６に格納された各工程の運転条件の設定値とに基づき、測定値格納部４７中の計測情報や各部からの状態確認情報や自身の計時情報を参照しつつ、ドライバ群４５を駆動制御して、各工程の運転を実行させる。表示処理部４９は、あらかじめ用意された各種の表示処理プログラムと、表示用固定データに基づき、必要に応じて、運転条件設定格納部４６や測定値格納部４７の内容を参照して、各種の表示モードの画像を生成し、これを表示装置４３に表示させる。

なお、上述した実施形態では、射出用ビルトインモータとして第１射出用ビルトインモータ１６Ａと第２射出用ビルトインモータ１６Ｂの２つを設けた例を示したが、射出用ビルトインモータとして３つ以上の射出用ビルトインモータを設けて、３つ以上の各射出用ビルトインモータをインライン配置して、各射出用ビルトインモータの回転子に固定したスリーブの隣接するもの同士を、先に説明した実施形態と同様の構成によって連結・固定するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す要部断面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、第１射出用ビルトインモータ側のスリーブと第２射出用ビルトインモータ側のスリーブとの連結・固定箇所、および第１射出用ビルトインモータ側のスリーブとボールネジ機構のネジ軸との連結・固定箇所を示す要部拡大図である。図２中の連結具の拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、計量用ビルトインモータ側のスリーブと、スクリュの基端部を固定・保持した回転連結体およびボールネジ機構のナット体との連結・固定箇所を示す要部拡大図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機の制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。従来の射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す要部断面図である。

符号の説明

１ヘッドストック
１ａ原料樹脂供給穴
２保持プレート
３加熱シリンダ
３ａ原料樹脂供給穴
４ノズル
５バンドヒータ
６スクリュ
７連結バー
８直動ブロック
９計量用のビルトイン型モータ（計量用ビルトインモータ）
１０ケーシング
１１固定子
１２回転子
１３スリーブ
１４軸受け
１５回転連結体
１６Ａ射出用の第１のビルトイン型モータ（第１射出用ビルトインモータ）
１６Ｂ射出用の第２のビルトイン型モータ（第２射出用ビルトインモータ）
１７Ａ、１７Ｂケーシング
１８Ａ、１８Ｂ固定子
１９Ａ、１９Ｂ回転子
２０Ａ、２０Ｂスリーブ
２１連結軸
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ連結具
２３ボールネジ機構
２４ネジ軸（ボールネジ機構の回転部）
２５ナット体（ボールネジ機構の直動部）
２６軸受け
３１アウタレース
３２インナレース
３３第１テーパリング
３４第２テーパリング
３５締め付けボルト
３６取り付けボルト
３７取り付けボルト
４１システムコントローラ
４２入力装置
４３表示装置
４４センサ群
４５ドライバ群
４５−１サーボドライバ（計量用）
４５−２サーボドライバ（第１射出用）
４５−３サーボドライバ（第２射出用）
４６運転条件設定格納部
４７測定値格納部
４８運転プロセス制御部
４９表示処理部

Claims

射出用電動モータの回転をボールネジ機構により直線運動に変換することで射出用部材を前後進させ、前記射出用電動モータとして、円筒形の固定子と、該固定子の内部に位置する円筒形の回転子とをもつ、内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータを用いる成形機において、
前記射出用電動モータとしての前記ビルトイン型モータを複数もち、この複数のビルトイン型モータと前記ボールネジ機構とをインラインに配置して、前記各ビルトイン型モータの前記回転子の内部にスリーブをそれぞれ固定すると共に、隣接する前記各ビルトイン型モータの前記回転子に固定した前記スリーブ同士を連結・固定し、前記複数のビルトイン型モータの回転を足し合わせて前記ボールネジ機構の回転部に伝達するようにしたことを特徴とする成形機。
請求項１に記載の成形機において、
前記した隣接する前記各ビルトイン型モータの前記回転子に固定した前記スリーブ同士は、隣接する前記スリーブ内に跨って配置された連結軸と、一方の前記スリーブと前記連結軸とを連結・固定する連結具と、他方の前記スリーブと前記連結軸とを連結・固定する連結具とによって、一体回転するように結合されたことを特徴とする成形機。
請求項１に記載の成形機において、
前記複数のビルトイン型モータのうち前記ボールネジ機構に最も近いビルトイン型モータの前記回転子の内部に固定した前記スリーブの中空部内において、このスリーブと前記ボールネジ機構の回転部であるネジ軸とを連結具によって連結・固定し、前記射出用部材と一体となって直線運動する部材に、前記ボールネジ機構の直動部であるナット体を固定したことを特徴とする成形機。
請求項２または３に記載の成形機において、
前記連結具は、その内周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なアウタレースと、その外周面側にテーパ部をもち径方向に変位可能なインナレースと、前記アウタレースと前記インナレースとの間に位置して軸方向に移動可能なテーパリングと、このテーパリングを軸方向に移動させる締め付けボルトとで構成されて、前記ビルトイン型モータの中空部の開放端側から、前記締め付けボルトを操作するようにしたことを特徴とする成形機。