JP2009061656A - 射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出に伴う圧力を精度よく検出することができるようにする。
【解決手段】シリンダ部材と、射出部材と、射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、運動方向変換装置によって得られた直進運動を射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。圧力検出部は、伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力によって形成される閉鎖系の外側に配設される。圧力検出部によって検出される射出に伴う圧力と実際に伝達される射出に伴う圧力とが等しくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出装置に関するものである。

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。

そのために、前記射出成形機は、型締装置、射出装置及び金型装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって後退させることにより樹脂の計量が行われる。

図２は従来の射出装置の要部を示す断面図である。

図において、１１は加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内に配設されたスクリューであり、前記加熱シリンダ１１の後端は、前方射出サポート１８に取り付けられ、該前方射出サポート１８と所定の距離を置いて後方射出サポート１９が配設される。そして、前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に連結ロッド２１が架設され、該連結ロッド２１によって前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に所定の距離が保持される。また、前方射出サポート１８、後方射出サポート１９及び連結ロッド２１によって射出枠が構成される。

そして、前記スクリュー１２の後端には、カプラ５９を介して円形の形状を有する連結体６４が一体的に取り付けられ、該連結体６４に筒状の支持体６５が取り付けられる。なお、前記連結体６４及び支持体６５によって、スクリュー１２と一体に回転する回転摺動部材６８が構成される。前記支持体６５は、軸方向においてスクリュー１２のストローク分の長さを有し、外周面に雄スプライン６７が形成される。

前記前方射出サポート１８の後端に隣接させて、前方射出サポート１８と一体に、かつ、前記回転摺動部材６８を包囲して、計量用モータ２２が配設され、該計量用モータ２２は、計量工程において第１の駆動状態に、射出工程において第２の駆動状態に置かれ、前記第１の駆動状態において前記回転摺動部材６８を回転させ、第２の駆動状態において前記回転摺動部材６８に伝達される回転を拘束する。

前記計量用モータ２２は、前方射出サポート１８に取り付けられたステータ２５、及び該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６を備え、該ロータ２６の後端にスプラインナット２７が取り付けられる。

該スプラインナット２７は、前記計量用モータ２２の第１の駆動状態において発生させられた回転を回転摺動部材６８に伝達し、該回転摺動部材６８を回転させ、前記計量用モータ２２の第２の駆動状態において発生させられた拘束力を回転摺動部材６８に伝達し、回転摺動部材６８が回転するのを拘束する。そのために、該回転摺動部材６８は、ロータ２６に対して軸方向に移動自在に配設され、前記連結体６４の前端において、該連結体６４の外周面とロータ２６の内周面とがシール３０を介して摺動自在に接触させられ、前記支持体６５の後端において、スプラインナット２７の内周面に形成された図示されない雌スプラインと前記雄スプライン６７とがスプライン係合させられる。

そして、前記前方射出サポート１８より後方に、互いに螺合させられたボールねじ軸８１及びボールナット８２から成るボールねじ８３が配設される。前記ボールねじ軸８１は、前端から後端にかけて順次形成された小径のシャフト部８４、大径のねじ部８５、及び射出用モータ２３とボールねじ軸８１とを連結するための図示されない連結部から成り、前端において、前記回転摺動部材６８に対して回転自在に、かつ、軸方向に移動不能に支持され、中央において、ボールナット８２に対して回転自在に螺合させられ、支持される。そして、該ボールナット８２は、ロードセル９６を介して後方射出サポート１９に固定される。

次に、前記構成の射出装置の動作について説明する。

まず、計量工程時に、前記計量用モータ２２を第１の駆動状態に置いて駆動すると、回転は、スプラインナット２７及び回転摺動部材６８を介してスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２を正方向に回転させる。

これに伴って、前記加熱シリンダ１１に配設された図示されないホッパから落下した樹脂が溝内を前進させられ、スクリュー１２が後退させられ、前記樹脂が、図示されないスクリューヘッドの前方に溜められる。

また、射出工程時に、前記射出用モータ２３を駆動すると、該射出用モータ２３によって発生させられた回転は、ボールねじ軸８１に伝達され、ボールねじ８３によって回転運動が回転直進運動に変換される。その結果、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられる。このとき、前記計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ロータ２６の回転速度が制御されて０〔ｒｐｍ〕にされ、拘束力が発生させられる。そして、該拘束力が前記スプラインナット２７を介して回転摺動部材６８に伝達され、ボールねじ軸８１を介して回転摺動部材６８に伝達された回転が拘束される。その結果、回転摺動部材６８に一体的に取り付けられたスクリュー１２は回転しない状態で前進させられる。

このようにして、該スクリュー１２が前進させられると、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、所定の射出力で射出ノズルから射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。

ところで、前述されたように、前記射出工程時に、射出用モータ２３を駆動すると、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられ、スクリュー１２を前進させる。これに伴って、前記スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力が高くなり、射出に伴う圧力、この場合、射出力が発生させられる。

このとき、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重（力）が発生するのに伴って、ボールナット８２を後退させようとする荷重が発生し、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重は、スクリュー１２に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、該樹脂を介して前記加熱シリンダ１１に伝達され、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達される。一方、ボールナット８２を後退させようとする荷重は、ロードセル９６の内側環状部に伝達される。

したがって、ロードセル９６において歪みが発生するのに伴って、射出成形機の図示されない制御部によって、前記ロードセル９６のセンサ出力を読み込み、前記射出力を検出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１５９７３３号公報

しかしながら、前記従来の射出装置においては、射出力を精度良く検出することができない。

すなわち、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられるのに伴って、支持体６５が前進させられるが、このとき、計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ボールねじ軸８１から回転摺動部材６８に伝達される回転を拘束するようになっている。

そして、スプラインナット２７の内周面に形成された雌スプラインと雄スプライン６７とがスプライン係合させられているので、前記計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれると、雄スプライン６７の回転が雌スプラインによって阻止される。したがって、雄スプライン６７は、スプラインナット２７によって回転が阻止された状態で前進させられ、回転摺動部材６８とスプラインナット２７との間、すなわち、雄スプライン６７と前記雌スプラインとの間に摩擦力Δｆａが発生する。

この場合、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重をｆ１としたとき、該荷重ｆ１から摩擦力Δｆａを減算した値の荷重ｆ２（＝ｆ１−Δｆａ）が、スクリュー１２に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、更に前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達され、該外側環状部を前進させようとする。

一方、前記荷重ｆ２がベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールナット８２に反力が加わり、該反力はボールナット８２を後退させようとする。前記反力は荷重ｆ２で表すことができ、該荷重ｆ２がロードセル９６の内側環状部に伝達され、内側環状部を後退させようとする。

ところが、前記摩擦力Δｆａは、雄スプライン６７、ボールねじ軸８１及びボールナット８２を介してロードセル９６の内側環状部に伝達され、該内側環状部を後退させようとするとともに、スプラインナット２７、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達され、該外側環状部を前進させようとする。

すなわち、前記ロードセル９６は摩擦力Δｆａが伝達される閉鎖系の内側に配設されるので、荷重ｆ２がロードセル９６に伝達されるとともに、摩擦力Δｆａがロードセル９６に伝達され、該ロードセル９６において、荷重ｆ２と摩擦力Δｆａとを加算した値が射出力として検出されるのに対して、実際に樹脂に伝達される射出力は荷重ｆ２の値と等しくなる。したがって、射出力を精度よく検出することができない。

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、射出に伴う圧力を精度よく検出することができる射出装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材が取り付けられた第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。

そして、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力によって形成される閉鎖系の外側に配設される。

本発明によれば、射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材が取り付けられた第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。

そして、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力によって形成される閉鎖系の外側に配設される。

この場合、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力によって形成される閉鎖系の外側に配設されるので、圧力検出部によって検出される射出に伴う圧力と、実際に伝達される射出に伴う圧力とが等しくなる。したがって、射出に伴う圧力を精度よく検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。

図において、１０は射出装置、ｆｒ１は射出成形機の支持台としての、かつ、第１の固定部としてのフレームであり、前記射出装置１０は、フレームｆｒ１上に進退自在に配設される。また、該フレームｆｒ１には、図示されない金型装置及び型締装置１４が配設される。前記金型装置は、第１の金型としての固定金型及び第２の金型としての可動金型を備え、前記型締装置１４は、前記固定金型が取り付けられた第２の固定部としての固定プラテン１５、及び可動金型が取り付けられた図示されない可動プラテンを備え、型締用の駆動部としての図示されない型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。そして、前記固定プラテン１５は、前記フレームｆｒ１に固定部材としての図示されないボルトによって取り付けられる。

また、前記射出装置１０は、フレームｆｒ１上において、固定プラテン１５に対して移動自在（進退自在）に配設され、射出装置１０を前進させて射出ノズル１１ａを固定プラテン１５に当接させることによってノズルタッチを行うことができるようになっている。そのために、固定プラテン１５と射出装置１０とが可塑化移動装置１６を介して連結される。また、前記射出装置１０はベースｂｓ１を備え、該ベースｂｓ１とフレームｆｒ１との間に、射出装置１０を固定プラテン１５に対して進退自在に支持するための支持要素としてのリニアガイド２０１、２０２が配設される。

前記可塑化移動装置１６は、可塑化移動用の駆動部としての複数の、本実施の形態においては、１対の可塑化移動ユニット２０３を備え、該各可塑化移動ユニット２０３は、油圧シリンダ２０５、該油圧シリンダ２０５内で摺動自在に、かつ、進退自在に配設され、油圧シリンダ２０５内に第１、第２の油室２１３、２１４を形成するピストン２０６、前記油圧シリンダ２０５と射出装置１０とを連結するロッド２１１、前記ピストン２０６と固定プラテン１５とを連結するロッド２１２、図示されない油圧供給源から供給された油圧を前記第１、第２の油室２１３、２１４にそれぞれ供給するための切換弁２１５等を有する。なお、可塑化移動装置１６をフレームｆｒ１と射出装置１０との間に配設することができる。

前記切換弁２１５を切り換え、油圧供給源から供給された油圧を前記第１の油室２１３に供給すると、射出装置１０が前進させられ、ノズルタッチが行われる。また、前記切換弁２１５を切り換え、油圧供給源から供給された油圧を第２の油室２１４に供給すると、射出装置１０が後退させられ、射出ノズル１１ａが固定プラテン１５から離される。

本実施の形態においては、可塑化移動装置１６として、油圧式のものが使用されるようになっているが、電動式のものを使用することができる。その場合、可塑化移動装置は、可塑化移動用の駆動部としての可塑化移動用モータ、運動方向変換部としてのボールねじ等を備え、可塑化移動用モータを駆動することによってボールねじを作動させると、射出装置１０が進退させられる。

該射出装置１０において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１の前端に前記射出ノズル１１ａが取り付けられる。前記加熱シリンダ１１内には、射出部材としてのスクリュー１２が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。

該スクリュー１２は、前端にスクリューヘッド１２ａを備え、前記加熱シリンダ１１内を後方に延び、後端において回転支持部材としてのベアリングボックス１３に固定される。また、前記スクリュー１２の外周面に、螺旋状の図示されないフライトが形成され、該フライトに沿って図示されない溝が形成される。

そして、前記加熱シリンダ１１における所定の箇所に図示されない樹脂供給口が形成され、該樹脂供給口に図示されないホッパが固定される。前記樹脂供給口は、スクリュー１２を加熱シリンダ１１内における最も前方に置いた状態において、前記溝の後端部に対応する箇所に形成される。

したがって、計量工程時に、前記スクリュー１２を回転させると、前記ホッパ内から成形材料としてのペレット状の図示されない樹脂が供給され、該樹脂は、加熱シリンダ１１内に進入し、溝内を前進させられる。それに伴って、前記スクリュー１２は後退させられる。

また、前記加熱シリンダ１１の周囲に加熱部材としての図示されないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダ１１を加熱し、前記溝内の樹脂を溶融させるようになっている。したがって、樹脂の前進に伴って、スクリュー１２が所定の量だけ後退させられると、前記スクリューヘッド１２ａの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜められる。なお、加熱シリンダ１１の後端には、冷却装置としての水冷シリンダ１９５が一体に形成され、該水冷シリンダ１９５に冷却媒体としての図示されない水が、図示されない媒体供給源（温調装置）から供給されるようになっている。したがって、前記加熱シリンダ１１の後端を冷却することができ、前記樹脂供給口の近傍の温度を安定させることができるので、樹脂供給口の近傍の樹脂が無用に加熱されるのを防止することができる。

また、射出工程時に、前記スクリュー１２を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル１１ａから射出され、前記金型装置のキャビティ空間に充填される。

ところで、前記加熱シリンダ１１の後方には、前記スクリュー１２を回転させたり進退させたりするための駆動装置９１が配設される。該駆動装置９１は、射出枠１７、該射出枠１７内に配設された計量用の駆動部としてのビルトイン型の計量用モータ２２、射出枠１７より後方に配設された射出用の駆動部としての射出用モータ２３等を備え、スクリュー１２、計量用モータ２２及び射出用モータ２３は同一軸線上に配設される。

前記射出枠１７は、加熱シリンダ１１が取り付けられ、射出枠１７の前壁を構成する第１の支持体としての前方射出サポート１８、該前方射出サポート１８より後方において、前方射出サポート１８と対向させて配設され、前記射出枠１７の後壁を構成する第２の支持体としての後方射出サポート１９、前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に架設され、かつ、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９とを連結し、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に所定の距離を置く複数の、本実施の形態においては、１対の連結部材としての連結ロッド２１、該連結ロッド２１を前方射出サポート１８に対して支持する第３の支持体としての連結部材サポート４５、及び前方射出サポート１８と連結部材サポート４５との間を連結する圧力検出部としての、かつ、荷重検出部としてのロードセル４６を備える。そして、前記後方射出サポート１９は、前端面において計量用モータ２２を保持し、後端面において射出用モータ２３を保持する。

前記前方射出サポート１８は、下端がベースｂｓ１に固定され、下端及び上端の近傍に前記ロッド２１１が固定される。そして、前方射出サポート１８の中央部に水冷シリンダ１９５を介して加熱シリンダ１１が取り付けられる。また、前方射出サポート１８の中央部を貫通して前記スクリュー１２が後方に向けて延在させられる。そのために、前記前方射出サポート１８の中央部に貫通穴ｈ１が形成され、該貫通穴ｈ１の内周縁に沿って環状のボス部２２５が形成される。

前記後方射出サポート１９は、下端が支持要素としてのベアリング（ころがりベアリング）ｂｒ１によって支持され、ベースｂｓ１に対して摺動自在に配設され、下端及び上端の近傍で、連結ロッド２１の後端が固定される。

また、後方射出サポート１９より中央寄りの部分には、前記計量用モータ２２が配設され、該計量用モータ２２は、計量工程において第１の駆動状態に、射出工程において第２の駆動状態に置かれ、第１の駆動状態において前記ベアリングボックス１３を回転させ、第２の駆動状態において前記ベアリングボックス１３に伝達される回転を拘束する。そして、前記計量用モータ２２は、後方射出サポート１９の前端面に取り付けられ、筒状の筐体２０、該筐体２０の内周面に取り付けられたステータ２５、該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６等を備える。

該ロータ２６は、筒状の回転体ｒａ、及び該回転体ｒａの外周面に取り付けられた永久磁石ｒｂを備え、後端の径方向内方において、後方射出サポート１９に配設されたベアリングｂｒ２によって回転自在に支持されるとともに、前端の径方向内方において、ベアリングボックス１３によって回転自在に支持され、前端の径方向外方において、ベアリングｂｒ６によって回転自在に配設される。なお、２３３はベアリングｂｒ２を後方射出サポート１９に対して取り付けるための押え部材としてのベアリング押えである。

そして、前記回転体ｒａの内周面とベアリングボックス１３の外周面とがスプライン係合させられ、回転体ｒａは、前記計量用モータ２２の第１の駆動状態において発生させられた回転をベアリングボックス１３に伝達し、該ベアリングボックス１３及びスクリュー１２を回転させ、前記計量用モータ２２の第２の駆動状態において発生させられた拘束力をベアリングボックス１３に伝達し、該ベアリングボックス１３及びスクリュー１２の回転を拘束する。

一方、前記後方射出サポート１９の後端面に、射出用モータ２３が取り付けられ、該射出用モータ２３は、射出工程において駆動状態に置かれ、該駆動状態において、スクリュー１２を前進させる。

前記射出用モータ２３は、筒状の筐体２４１、該筐体２４１の内周面に取り付けられたステータ２４２、該ステータ２４２の径方向内方に配設された筒状のロータ２４３等を備える。該ロータ２４３は、筒状の回転体ｒｃ、及び該回転体ｒｃの外周面に取り付けられた永久磁石ｒｄを備え、前端及び後端において、筐体２４１に配設されたベアリングｂｒ３、ｂｒ４によって回転自在に支持される。なお、筐体２４１は、筒状部２４５及びフランジ部２４６を備える。

そして、前記射出枠１７、計量用モータ２２及び射出用モータ２３内を延在させて伝動軸ｕ１が配設される。該伝動軸ｕ１は、前端に回転支持部を構成するシャフト部８４を、中央部において運動方向変換部を構成するねじ部８５を、後端において回転伝達部を構成するスプライン部８６を備え、前端において、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２と連結され、後端において射出用モータ２３と連結される。前記シャフト部８４は、ベアリングボックス１３内の複数の、本実施の形態においては、３個のベアリングｂｒ５によって回転自在に支持され、ねじ部８５は、ボールねじ軸８１を構成し、ボールナット８２と螺合し、スプライン部８６は、ロータ２４３の内周面とスプライン係合させられる。

なお、前記ボールねじ軸８１及びボールナット８２によって運動方向変換装置としてのボールねじ８３が構成され、前記ボールねじ軸８１によって第１の変換要素が、ボールナット８２によって第２の変換要素が構成される。また、前記ベアリングｂｒ１〜ｂｒ５によって支持部材が構成される。

射出工程において、前記射出用モータ２３が駆動状態に置かれ、ステータ２４２が回転させられると、スプライン部８６を介して伝動軸ｕ１に回転が伝達され、ボールねじ８３によって回転運動が、回転を伴う直進運動、すなわち、回転直進運動に変換される。

このとき、伝動軸ｕ１の回転は、ベアリングｂｒ５を介してベアリングボックス１３に伝達され、ベアリングボックス１３を回転させようとするが、計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれることによって、回転が拘束される。したがって、回転体ｒａは、回止め部材として機能し、ベアリングボックス１３が回転するのを阻止する。その結果、ベアリングボックス１３は、前記回転直進運動を直進運動に変換し、直進運動をスクリュー１２に伝達し、スクリュー１２を前進させる。なお、前記ベアリングボックス１３によって伝動部材が構成される。

また、前記連結部材サポート４５は環状体から成り、前記連結部材サポート４５の内周縁と前記ボス部２２５との間に前記ロードセル４６が取り付けられる。

なお、水冷シリンダ１９５とボス部２２５とがボルトｂｔ１によって、後方射出サポート１９と連結ロッド２１とがボルトｂｔ２によって、後方射出サポート１９と筐体２０とがボルトｂｔ３によって、後方射出サポート１９とベアリング押え２３３とがボルトｂｔ４によって、後方射出サポート１９と筒状部２４５とがボルトｂｔ５によって、筒状部２４５とフランジ部２４６とがボルトｂｔ６によって、連結部材サポート４５と連結ロッド２１とがボルトｂｔ７によって、連結部材サポート４５とロードセル４６の外側環状部ｅ１とがボルトｂｔ８によって、ボス部２２５とロードセル４６の内側環状部ｅ２とがボルトｂｔ９によって固定される。なお、前記各ボルトｂｔ１〜ｂｔ９によってそれぞれ固定部材が構成される。また、前記外側環状部ｅ１によって第１の受圧部が、内側環状部ｅ２によって第２の受圧部が構成される。

ところで、前述されたように、前記射出工程時に、射出用モータ２３を駆動すると、ボールねじ軸８１が前進させられ、それに伴ってスクリュー１２が前進させられ、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力が高くされる。

このとき、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重（力）が発生するのに伴って、ボールナット８２を後退させようとする荷重が発生し、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重は、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、前方射出サポート１８を介してロードセル４６の内側環状部ｅ２に伝達される。一方、ボールナット８２を後退させようとする荷重は、後方射出サポート１９、連結ロッド２１及び連結部材サポート４５を介してロードセル４６の外側環状部ｅ１に伝達される。

したがって、荷重によってロードセル４６において歪みが発生するので、射出成形機の図示されない制御部は、前記ロードセル４６のセンサ出力を読み込み、射出に伴う圧力としての射出工程時の射出力を検出する。また、射出に伴う圧力として、保圧工程時の保圧力を検出する。

ところで、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられるのに伴って、ベアリングボックス１３が前進させられるが、このとき、計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ボールねじ軸８１からベアリングボックス１３に伝達される回転が拘束されるようになっている。

そして、回転体ｒａの内周面に形成された雌スプラインとベアリングボックス１３の外周面に形成された雄スプラインとがスプライン係合させられているので、前記計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれると、ベアリングボックス１３の回転が雌スプラインによって阻止される。したがって、ベアリングボックス１３は、回転体ｒａによって回転が阻止された状態で前進させられ、前記雌スプラインと雄スプラインとの間の摩擦力発生部に摩擦力Δｆｂが発生する。

ここで、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重をｆ１１としたとき、該荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値の荷重ｆ１２（＝ｆ１１−Δｆｂ）が、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、更に、前方射出サポート１８を介してロードセル４６の内側環状部ｅ２に伝達され、該内側環状部ｅ２を前進させようとする。

一方、前記荷重ｆ１２がベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールナット８２に反力が加わり、該反力はボールナット８２を後退させようとする。前記反力は荷重ｆ１２で表すことができ、該荷重ｆ１２が後方射出サポート１９、連結ロッド２１及び連結部材サポート４５を介してロードセル４６の外側環状部ｅ１に伝達され、該外側環状部ｅ１を後退させようとする。

この場合、前記ベアリングボックス１３が前進するのに伴って、前記摩擦力Δｆｂは、回転体ｒａを前進させようとし、前記ベアリングボックス１３が前進するのを阻止しようとする。

ところで、前記回転体ｒａは、ベアリングｂｒ６及び筐体２０を介して後方射出サポート１９と移動不能に連結され、前記ベアリングボックス１３は、ベアリングｂｒ５、ボールねじ軸８１及びボールナット８２を介して前記後方射出サポート１９に連結されて、摩擦力Δｆｂの閉鎖系が形成される。

また、前記回転体ｒａを前進させようとする摩擦力Δｆｂは、ベアリングｂｒ６を介して後方射出サポート１９によって受けられるので、連結ロッド２１に伝達されることはない。

したがって、前記ロードセル４６は、摩擦力Δｆｂの閉鎖系の外側に配設されるので、該ロードセル４６において、荷重ｆ１１及び摩擦力Δｆｂに基づいて算出される値である荷重ｆ１２が、射出力として検出されるが、実際に樹脂に伝達される射出力も、荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値になるので、射出力を精度よく検出することができる。

なお、前記後方射出サポート１９は、下端がベアリングｂｒ１によって支持され、ベースｂｓ１に対して摺動自在に配設されるので、後方射出サポート１９を後退させようとする荷重が発生したときに、後方射出サポート１９とベースｂｓ１との間に摩擦力が発生するのを抑制することができる。したがって、ロードセル４６に伝達される荷重に摩擦力がノイズとなって加わることがないので、射出力を精度よく検出することができる。

また、射出工程において、射出ノズル１１ａが固定プラテン１５に当接させられてノズルタッチが行われるようになっているが、前記固定プラテン１５と前方射出サポート１８とは可塑化移動装置１６を介して連結されるので、ノズルタッチに伴って発生する荷重、すなわち、ノズルタッチ力がロードセル４６に加わることはない。したがって、該ロードセル４６に伝達される荷重にノズルタッチ力がノイズとなって加わることがないので、射出力を精度よく検出することができる。

このように、本実施の形態においては、摩擦力発生部で発生させられた摩擦力Δｆｂがロードセル４６を介することなく相殺されるので、該ロードセル４６によって検出される射出力と実際に伝達される射出力とが等しくなる。したがって、射出力を精度よく検出することができる。その結果、保圧力も精度よく検出することができる。

さらに、前記ロードセル４６は、水冷シリンダ１９５に隣接させて配設されるので、該水冷シリンダ１９５によってロードセル４６を冷却することができ、温度を安定させることができる。したがって、ロードセル４６の温度の変化に伴って射出力の検出精度が変化するのを防止することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明をし、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図３は本発明の第２の実施の形態における射出成形機の概念図である。

この場合、駆動装置９１は、射出枠１７、該射出枠１７内に配設された計量用の駆動部としての計量用モータ１２２、射出枠１７より後方に配設された射出用の駆動部としての射出用モータ２３等を備え、射出部材としてのスクリュー１２及び射出用モータ２３は同一軸線上に配設され、スクリュー１２及び計量用モータ１２２とは異なる軸線上に配設される。

前記射出枠１７は、射出枠１７の前壁を構成し、シリンダ部材としての加熱シリンダ１１を支持する第１の支持体としての前方射出サポート１８、該前方射出サポート１８より後方において、前方射出サポート１８と対向させて配設され、射出枠１７の後壁を構成する第２の支持体としての後方射出サポート１９、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に架設され、かつ、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９とを連結し、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に所定の距離を置く複数の、本実施の形態においては、２本の連結部材としての、かつ、案内部材としての連結ロッド２１（図においては、２本の連結ロッド２１のうちの１本の連結ロッド２１だけが示されている。）、該連結ロッド２１に沿って進退自在に配設された被案内部材としてのガイドプレート１０１、及び前記前方射出サポート１８とガイドプレート１０１との間に配設され、計量用モータ１２２を支持するプレッシャプレート２９を備え、該プレッシャプレート２９と前記ガイドプレート１０１との間に、圧力検出部としての、かつ、荷重検出部としてのロードセル２４が配設される。

該ロードセル２４は、後述される運動方向変換装置より前方（加熱シリンダ１１側）において、プレッシャプレート２９及びガイドプレート１０１によって挟まれ、かつ、前方射出サポート１８と運動方向変換装置との間に配設される。そして、ロードセル２４の外側環状部ｅ１がボルトｂｔ１３によってプレッシャプレート２９に固定され、ロードセル２４の内側環状部ｅ２が図示されないボルトによってガイドプレート１０１に固定される。

前記構成の射出成形機においては、計量工程時に、前記計量用モータ１２２を駆動することによって、スクリュー１２を回転させることができる。そのために、前記プレッシャプレート２９に対して回転部材１０５がベアリングｂｒ１１、ｂｒ１２によって回転自在に支持され、前記回転部材１０５のフランジ部としての円板部１０６にスクリュー１２が固定される。そして、前記計量用モータ１２２の出力軸１２３に駆動要素としての駆動プーリ１２４が、前記回転部材１０５の筒状部１０７に従動要素としての従動プーリ１２５が取り付けられ、前記駆動プーリ１２４と従動プーリ１２５との間に回転伝動部材としてのタイミングベルト１２６が張設される。

一方、前記射出用モータ２３は、前フランジ５１、後フランジ５２及び筒状のフレーム５３から成る筐体５４、該筐体５４に対してベアリングｂｒ１３、ｂｒ１４によって回転自在に支持された中実の出力軸１５５、該出力軸１５５に取り付けられたロータ５６、該ロータ５６との間にギャップを形成して前記フレーム５３に取り付けられたステータ５７等を備え、前フランジ５１をボルトｂｔ１１によって後方射出サポート１９に固定することにより、射出用モータ２３を射出枠１７に取り付けることができる。

また、射出工程時に、前記射出用モータ２３を駆動することによってスクリュー１２を回転させることなく、前進させることができる。そのために、前記後方射出サポート１９の所定の箇所に貫通穴１３１が形成され、該貫通穴１３１内にベアリングホルダ１３２が配設され、該ベアリングホルダ１３２がボルトｂｔ１２によって前記前フランジ５１に固定される。そして、前記ベアリングホルダ１３２内に、少なくとも三つのスラストベアリングから成る伝動軸支持部としてのベアリングｂｒ１５によって、伝動軸１６１が回転自在に支持され、スラスト荷重が受けられる。

なお、前記ベアリングｂｒ１１〜ｂｒ１５によって支持部材が構成され、ボルトｂｔ１１〜ｂｔ１３及びボルトによって固定部材が構成される。また、前記外側環状部ｅ１によって第１の受圧部が、内側環状部ｅ２によって第２の受圧部が構成される。そして、前方射出サポート１８によって前側の押圧部材が、プレッシャプレート２９によって後側の押圧部材が構成される。

ところで、前記伝動軸１６１には、前半部において運動方向変換部を構成するねじ部１６２が、該ねじ部１６２より後方において、回転支持部を構成するシャフト部１６３が、後端において回転伝達部を構成するスプライン部１６４が形成される。

また、前記伝動軸１６１は、軸方向において計量用モータ１２２とオーバラップさせられ、ロードセル２４、後方射出サポート１９、ベアリングホルダ１３２等を貫通して後方向けて延在させられ、後端が射出用モータ２３内に配設される。そのために、ガイドプレート１０１にボールナット１７３が取り付けられ、該ボールナット１７３と前記ねじ部１６２によって構成されたボールねじ軸８１とが螺合させられる。なお、前記ボールナット１７３及びボールねじ軸８１によってボールねじが構成される。該ボールねじは、ボールねじ軸８１の回転運動をボールナット１７３の直進運動に変換する運動方向変換装置として機能し、前記ボールねじ軸８１によって第１の変換要素が、ボールナット１７３によって第２の変換要素が構成される。

さらに、前記出力軸１５５内の前端に、前記スプライン部１６４を収容する収容穴が形成され、該収容穴の内周面に、第１の係合要素としての雌スプラインが形成される。そして、該雌スプラインと前記スプライン部１６４の外周面に形成された第２の係合要素としての雄スプラインとがスプライン係合させられる。なお、前記雌スプラインと雄スプラインとは、軸方向に移動不能に、かつ、円周方向に回転不能に係合させられる。

そして、前記出力軸１５５の後端には、回転速度検出部としてのエンコーダ７１が取り付けられ、該エンコーダ７１によって出力軸１５５、ボールねじ軸８１及び射出用モータ２３の回転速度が直接検出される。

ところで、本実施の形態においては、前記射出工程時に、前記射出用モータ２３を駆動すると、ボールナット１７３が前進させられ、スクリュー１２を前進させる。これに伴って、スクリューヘッド１２ａ（図１）の前方に溜められた成形材料としての樹脂の圧力が高くされる。

このとき、前記ボールナット１７３を前進させようとする荷重が発生するのに伴って、ボールねじ軸８１を後退させようとする荷重が発生し、ボールナット１７３を前進させようとする荷重は、ガイドプレート１０１を介してロードセル２４の内側環状部ｅ２に伝達される。一方、ボールねじ軸８１を後退させようとする荷重は、後方射出サポート１９、連結ロッド２１及び前方射出サポート１８を介して加熱シリンダ１１に伝達され、図示されないスクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介してスクリュー１２に伝達され、前記回転部材１０５及びプレッシャプレート２９を介してロードセル２４の外側環状部ｅ１に伝達される。

したがって、荷重によってロードセル２４において歪みが発生するので、前記射出成形機の制御部は、前記ロードセル２４のセンサ出力を読み込み、射出工程時の射出に伴う圧力としての射出力を検出する。また、射出に伴う圧力として、保圧工程時の保圧力を検出する。

ところで、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１の回転に伴ってボールナット１７３が前進させられ、ガイドプレート１０１が前進させられるが、前記連結ロッド２１はガイドプレート１０１を貫通して配設され、連結ロッド２１とガイドプレート１０１とが係合させられるので、ボールナット１７３が回転しようとしても、連結ロッド２１が回止め部材として機能し、ボールナット１７３の回転を阻止する。なお、前記ガイドプレート１０１によって伝動部材が構成される。

したがって、前記ガイドプレート１０１は、連結ロッド２１によって回転が阻止された状態で前進させられ、連結ロッド２１とガイドプレート１０１との間に摩擦力Δｆｃが発生する。

ここで、ボールナット１７３を前進させようとする荷重をｆ２１としたとき、該荷重ｆ２１から摩擦力Δｆｃを減算した値の荷重ｆ２２（＝ｆ２１−Δｆｃ）がガイドプレート１０１を介してロードセル２４の内側環状部ｅ２に伝達され、該内側環状部ｅ２を前進させようとする。

一方、前記荷重ｆ２２がガイドプレート１０１を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールねじ軸８１に反力が加わり、該反力はボールねじ軸８１を後方に移動させようとする。前記反力は荷重ｆ２２で表すことができ、該荷重ｆ２２が後方射出サポート１９、連結ロッド２１及び前方射出サポート１８を介して加熱シリンダ１１に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介してスクリュー１２に伝達され、前記回転部材１０５及びプレッシャプレート２９を介してロードセル２４の外側環状部ｅ１に伝達され、該外側環状部ｅ１を後退させようとする。

この場合、前記ガイドプレート１０１が前進するのに伴って、前記摩擦力Δｆｃは連結ロッド２１を前進させようとするが、連結ロッド２１は前記ガイドプレート１０１が前進するのを阻止しようとする。

そして、前記連結ロッド２１は後方射出サポート１９に対して移動不能に連結され、前記ガイドプレート１０１は、ボールナット１７３、ボールねじ軸８１、ベアリングｂｒ１５及びベアリングホルダ１３２を介して前記後方射出サポート１９に連結されて、前記摩擦力Δｆｃの閉鎖系が形成される。

したがって、前記ロードセル２４は、摩擦力Δｆｃの閉鎖系の外側に配設されるので、ロードセル２４において、荷重ｆ２１及び摩擦力Δｆｃに基づいて算出される値である荷重ｆ２２が、射出力として検出されるが、実際に樹脂に伝達される射出力も、荷重ｆ２１から摩擦力Δｆｃを減算した値になるので、射出力を精度よく検出することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。 従来の射出装置の要部を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における射出成形機の概念図である。

符号の説明

１０ 射出装置
１１ 加熱シリンダ
１２ スクリュー
１３ ベアリングボックス
１７ 射出枠
１８ 前方射出サポート
１９ 後方射出サポート
２１ 連結ロッド
２３ 射出用モータ
２４、４６ ロードセル
８３ ボールねじ
１０１ ガイドプレート
ｒａ 回転体

Claims (5)

1. （ａ）シリンダ部材と、
   （ｂ）該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、
   （ｃ）前記シリンダ部材が取り付けられた第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、
   （ｄ）射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、
   （ｅ）該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、
   （ｆ）射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、
   （ｇ）前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有するとともに、
   （ｈ）前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力によって形成される閉鎖系の外側に配設されることを特徴とする射出装置。
2. 前記第１の支持体と固定部とが可塑化移動装置を介して連結される請求項１に記載の射出装置。
3. （ａ）前記シリンダ部材の後端を冷却する冷却装置を有するとともに、
   （ｂ）前記圧力検出部は前記冷却装置に隣接させて配設される請求項１に記載の射出装置。
4. 前記圧力検出部は第１の支持体と連結部材との間に配設される請求項１に記載の射出装置。
5. （ａ）前記連結部材に沿って進退自在に配設され、前記運動方向変換装置と連結された押圧部材を有するとともに、
   （ｂ）前記圧力検出部は前記シリンダ部材と押圧部材との間に配設される請求項１に記載の射出装置。

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