JP2015186378A - 射出成形機、およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの性能を改善できる、射出成形機の提供。
【解決手段】モータを備える射出成形機であって、前記モータは、コア、該コアの端面に固定されるインシュレータ、前記コアおよび前記インシュレータに巻回されるコイル、前記コアと前記コイルとを絶縁する絶縁シート、および前記コアと前記インシュレータとの位置を合わせる位置合わせ部材を有し、前記コアおよび前記インシュレータのうち少なくとも一方は、前記位置合わせ部材が挿入される挿入部を有し、前記位置合わせ部材が前記絶縁シートの一部と共に前記挿入部に挿入されることで、前記コアと前記インシュレータとの位置合わせが行われると共に、前記コアおよび前記インシュレータのうちの少なくとも一方と前記位置合わせ部材とが前記絶縁シートを挟んで固定する、射出成形機。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形機、およびモータに関する。

射出成形機は、金型装置の型開、型締、型閉を行う型締装置、金型装置内のキャビティ空間に成形材料を充填する射出装置、金型装置内の成形品を突き出すエジェクタ装置を備える（例えば、特許文献１参照）。型締装置、射出装置、エジェクタ装置などは、可動部を作動させるモータを有する。

特開２０１１−１８３７０５号公報

射出成形機などの機械に搭載されるモータの性能の改善が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、モータの性能を改善できる、射出成形機の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
モータを備える射出成形機であって、
前記モータは、コア、該コアの端面に固定されるインシュレータ、前記コアおよび前記インシュレータに巻回されるコイル、前記コアと前記コイルとを絶縁する絶縁シート、および前記コアと前記インシュレータとの位置を合わせる位置合わせ部材を有し、
前記コアおよび前記インシュレータのうち少なくとも一方は、前記位置合わせ部材が挿入される挿入部を有し、
前記位置合わせ部材が前記絶縁シートの一部と共に前記挿入部に挿入されることで、前記コアと前記インシュレータとの位置合わせが行われると共に、前記コアおよび前記インシュレータのうちの少なくとも一方と前記位置合わせ部材とが前記絶縁シートを挟んで固定する、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、モータの性能を改善できる、射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。 本発明の一実施形態による型締モータのステータを示す図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 第１変形例による型締モータのステータを示す図である。 図４のV−V線に沿った断面図である。 図４のインシュレータを破断して示す図である。 第２変形例による型締モータのステータを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。図１に示すように、射出成形機は、型締装置１０、射出装置５０、エジェクタ装置６０を有する。

型締装置１０は、金型装置３０の型閉、型締、型開を行う。型締装置１０は、例えば図１に示すように、フレーム１１、固定プラテン１２、可動プラテン１３、リヤプラテン１５、タイバー１６、トグル機構２０、および型締モータ２６を有する。型締装置１０の説明では、型閉時の可動プラテン１３の移動方向（図１中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１３の移動方向（図１中左方向）を後方として説明する。

固定プラテン１２は、フレーム１１に対して固定される。固定プラテン１２における可動プラテン１３との対向面に固定金型３２が取り付けられる。

可動プラテン１３は、フレーム１１上に敷設されるガイド（例えばガイドレール）１７に沿って移動自在とされ、固定プラテン１２に対して進退自在とされる。可動プラテン１３における固定プラテン１２との対向面に可動金型３３が取り付けられる。

固定プラテン１２に対して可動プラテン１３を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型３２と可動金型３３とで金型装置３０が構成される。

リヤプラテン１５は、複数本（例えば４本）のタイバー１６を介して固定プラテン１２と連結され、フレーム１１上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、リヤプラテン１５は、フレーム１１上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。リヤプラテン１５のガイドは、可動プラテン１３のガイド１７と共通のものでよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレーム１１に対して固定され、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して型開閉方向に移動自在とされるが、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して固定され、固定プラテン１２がフレーム１１に対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。

タイバー１６は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１６には型締力検出器が設けられる。型締力検出器は、歪みゲージ式であってよく、タイバーの歪みを検出することによって型締力を検出する。

尚、型締力検出器は、歪みゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取り付け位置もタイバー１６に限定されない。

トグル機構２０は、可動プラテン１３とリヤプラテン１５との間に配設され、可動プラテン１３およびリヤプラテン１５にそれぞれ取り付けられる。トグル機構２０が型開閉方向に伸縮することにより、リヤプラテン１５に対して可動プラテン１３が進退する。

型締モータ２６は、トグル機構２０を介して可動プラテン１３を移動させる。型締モータ２６とトグル機構２０との間には、型締モータ２６の回転運動を直線運動に変換してトグル機構２０に伝達する運動変換部２７としてのボールねじ機構が設けられる。

型締モータ２６が可動プラテン１３を前進させることにより、型閉が行われる。型閉完了後、型締モータ２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が生じ、型締力によって型締が行われる。型締時に可動金型３３と固定金型３２との間にキャビティ空間３４が形成され、キャビティ空間３４に液状の成形材料が充填される。キャビティ空間３４内の成形材料は、固化され、成形品となる。その後、型締モータ２６は可動プラテン１３を後退させることにより、型開が行われる。

射出装置５０は、金型装置３０内に成形材料を充填する。射出装置５０は、シリンダ５１、スクリュ５２、計量モータ５３、および射出モータ５４を有する。射出装置５０の説明では、型締装置１０の説明と異なり、充填時のスクリュ５２の移動方向（図１中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ５２の移動方向（図１中右方向）を後方として説明する。

シリンダ５１は供給口５１ａから供給された成形材料を加熱する。供給口５１ａはシリンダ５１の後部に形成される。シリンダ５１の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。シリンダ５１の前端にはノズル５６が設けられる。

スクリュ５２は、シリンダ５１内において回転自在に且つ進退自在に配設される。

計量モータ５３は、スクリュ５２を回転させることにより、スクリュ５２の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ５１からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ５２の前方に送られシリンダ５１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ５２が後退させられる。

射出モータ５４は、スクリュ５２を前進させることにより、スクリュ５２の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置３０のキャビティ空間３４に充填させる。その後、射出モータ５４は、スクリュ５２を前方に押し、キャビティ空間３４内の成形材料に圧力をかける。ショートやヒケなどによる不足分の成形材料が補充できる。

尚、本実施形態の射出装置は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。プリプラ式の射出装置は、スクリュを回転させるモータ、プランジャを進退させるモータなどを有する。

エジェクタ装置６０は、型開後の金型装置３０から成形品を突き出す。エジェクタ装置６０は、エジェクタロッド６１、およびエジェクタモータ６２を有する。エジェクタ装置６０の説明では、型締装置１０の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１３の移動方向（図１中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１３の移動方向（図１中左方向）を後方として説明する。

エジェクタロッド６１は、可動プラテン１３の貫通孔に挿通され、可動プラテン１３に対して進退自在とされる。エジェクタロッド６１の進退に伴って、可動金型３３内に配設される突き出し部材３５が進退され、突き出し部材３５が可動金型３３から成形品を突き出す。

エジェクタモータ６２は、エジェクタロッド６１を進退させる。エジェクタモータ６２とエジェクタロッド６１との間には、エジェクタモータ６２の回転運動をエジェクタロッド６１の直線運動に変換する運動変換部６３が設けられる。運動変換部６３は、例えばボールねじ機構などで構成される。

図２は、本発明の一実施形態による型締モータのステータを示す図である。図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。図２において、説明の都合上、コイルの図示を省略する。

ステータ７０は、分割コア７１、インシュレータ７２、コイル７３（図３参照）、絶縁シート７４、および位置合わせピン７５（図３参照）を有する。位置合わせピン７５が特許請求の範囲に記載の位置合わせ部材に相当する。

分割コア７１は、磁性材料で形成され、渦電流損の低減のため、電磁鋼板をモータ軸線方向（図２中左右方向）に積層して形成されてよい。分割コア７１の両側面（分割面）には凹部７１ａが形成され、凹部７１ａの壁面にコイル７３が巻き付けられる。

インシュレータ７２は、分割コア７１のモータ軸線方向の両端面にそれぞれ固定され、複数（図２には１つのみ図示）用いられる。各インシュレータ７２の両側面および端面（分割コア７１とは反対側の端面）の３面には凹部７２ａが形成され、凹部７２ａの壁面にコイル７３が巻き付けられる。

分割コア７１の凹部７１ａの壁面と、インシュレータ７２の凹部７２ａの壁面とは連続的に形成される。複数のインシュレータ７２の凹部７２ａと、分割コア７１の凹部７１ａとで環状の溝が形成される。

コイル７３は、分割コア７１およびインシュレータ７２に巻回される。コイル７３の巻き方は、集中巻きであってよい。尚、分割コア７１の代わりにリング状のコアが用いられる場合、コイルの巻き方は集中巻き、分布巻きのいずれでもよい。

位置合わせピン７５は、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせに用いられる。位置合わせピン７５は、インシュレータ７２と一体に形成され、分割コア７１に形成される挿入溝７６に挿入される。挿入溝７６が特許請求の範囲に記載の挿入部に相当する。

位置合わせピン７５や挿入溝７６は、図３に示すように、コイル７３の設置スペースを確保するため、分割コア７１の凹部７１ａの壁面から突出しないように形成される。位置合わせピン７５の断面形状は円形状であってよく、挿入溝７６の断面形状は円の一部が欠けた形状であってよい。位置合わせピン７５の直径は、挿入溝７６の直径よりも小さくてよい。

位置合わせピン７５は複数（図３では４つ）形成されてよく、複数の位置合わせピン７５に対応して複数の挿入溝７６が形成されてよい。挿入溝７６に挿入する前の位置合わせピン７５同士の間隔は、挿入溝７６同士の間隔よりも狭くてよい。位置合わせピン７５が挿入溝７６に圧入されることで、分割コア７１とインシュレータ７２とが固定できる。

尚、挿入溝７６に挿入する前の位置合わせピン７５の直径は、挿入溝７６の直径よりも僅かに大きくてよい。位置合わせピン７５が挿入溝７６に圧入できる。この場合、位置合わせピン７５が凹部７１ａの壁面から突出しないように、位置合わせピン７５の断面形状は円の一部が欠けた形状でもよい。尚、位置合わせピン７５の断面形状は、楕円形状などでもよく、特に限定されない。

挿入溝７６は、モータ軸線方向に対して平行に形成され、分割コア７１の一端部から他端部まで延びていてよい。同じ形状の電磁鋼板をモータ軸線方向に積層することで、挿入溝７６が形成できる。

尚、挿入溝７６は、位置合わせピン７５を挿入できればよく、挿入溝７６の長さは特に限定されない。例えば、挿入溝７６は、分割コア７１の端部にのみ形成されてもよい。

図３に示すように、位置合わせピン７５が絶縁シート７４の一部と共に挿入溝７６に挿入される。これにより、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせが行われ、分割コア７１の凹部７１ａの壁面とインシュレータ７２の凹部７２ａの壁面とが面一とされる。同時に、分割コア７１と位置合わせピン７５とが絶縁シート７４を挟んで固定する。位置合わせピン７５の挿入溝７６への挿入によって、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせ、および絶縁シート７４の固定が行われるので、ステータ７０の組み立て作業性が良い。また、位置合わせピン７５が絶縁シート７４を分割コア７１に押し付けて密着させるので、コイル７３の熱が絶縁シート７４を介して分割コア７１に逃げやすい。コイル７３の温度上昇を抑制することができ、定格トルクを大きくすることができる。射出成形機のモータには回転数の大きさよりもトルクの大きさが要求されるため、トルクが大きいことは有効である。

挿入溝７６は、凹部７１ａの壁面のどこに形成されてもよいが、凹部７１ａの角部に形成されてよい。凹部７１ａの壁面の形状が変化する角部において絶縁シート７４の密着性が良く、放熱性が良い。

図４は、第１変形例による型締モータのステータを示す図である。図５は、図４のV−V線に沿った断面図である。図６は、図４のインシュレータを破断して示す図である。図４において、説明の都合上、コイルの図示を省略する。

第１変形例では、位置合わせピン７５Ａ（図５参照）は、分割コア７１と一体に形成され、インシュレータ７２に形成される挿入溝７６Ａに挿入される。挿入溝７６Ａには、位置合わせピン７５Ａと共に絶縁シート７４Ａの一部が挿入される。

絶縁シート７４Ａは、分割コア７１からインシュレータ７２側にはみ出し、分割コア７１とインシュレータ７２との継ぎ目を覆う。絶縁シート７４Ａには切れ目が形成され、切れ目を位置合わせピン７５Ａが通る。

位置合わせピン７５Ａは、分割コア７１からインシュレータ７２側に突出し、絶縁シート７４Ａの切れ目を通り、絶縁シート７４Ａをインシュレータ７２に押し付ける。切れ目には樹脂などの絶縁材料が充填されてよい。

上述の如く、位置合わせピン７５Ａが絶縁シート７４Ａの一部と共に挿入溝７６Ａに挿入される。これにより、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせが行われ、分割コア７１の凹部７１ａの壁面とインシュレータ７２の凹部７２ａの壁面とが面一とされる。同時に、インシュレータ７２と位置合わせピン７５Ａとが絶縁シート７４Ａを挟んで固定する。

位置合わせピン７５Ａの挿入溝７６Ａへの挿入によって、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせ、および絶縁シート７４Ａの固定が行われるので、組み立て作業性が良い。また、位置合わせピン７５Ａが絶縁シート７４Ａをインシュレータ７２に押し付けて密着させるので、結果的に絶縁シート７４Ａが分割コア７１に密着され、コイル７３の熱が絶縁シート７４Ａを介して分割コア７１などに逃げやすい。コイル７３の温度上昇を抑制することができ、定格トルクを大きくすることができる。射出成形機のモータには回転数の大きさよりもトルクの大きさが要求されるため、トルクが大きいことは有効である。

挿入溝７６Ａは、凹部７２ａの壁面のどこに形成されてもよいが、図５に示すように凹部７２ａの角部に形成されてよい。凹部７２ａの壁面の形状が変化する角部において絶縁シート７４Ａの密着性が良く、放熱性が良い。

ところで、コイル巻き付け時には図６に矢印で示すように凹部７２ａを広げようとする力が生じ、凹部７２ａの角部に大きな応力が生じる。コイル７３の巻数が多いほど、凹部７２ａの角部に大きな応力が生じる。

挿入溝７６Ａは、凹部７２ａの角部に形成されることで、角部に生じる応力を低減する応力緩和溝として機能する。応力緩和溝は、断面視において例えば円弧状、楕円弧状などの曲線状部分を含んでよい。尚、応力緩和溝は、断面視において鈍角の折れ線状部分を含んでもよい。応力緩和溝が形成されない場合よりも、角部に生じる最大応力が減ればよい。

金属製の分割コア７１よりも破壊強度の低い樹脂製のインシュレータ７２に応力緩和溝が形成されることにより、コイル巻き付け時のインシュレータ７２の破損を抑制することができる。また、コイル７３の巻数を増やすことができ、トルクを大きくすることができる。射出成形機のモータには回転数の大きさよりもトルクの大きさが要求されるため、トルクが大きいことは有効である。凹状の応力緩和溝の代わりに、凸状の応力緩和部が形成されてもよいが、この場合、コイル７３の設置スペースが狭くなる。

図７は、第２変形例による型締モータのステータを示す図である。図７において、説明の都合上、コイルの図示を省略する。

第２変形例では、位置合わせピン７５Ｂは、分割コア７１およびインシュレータ７２とは分離しており、分割コア７１に形成される挿入溝（不図示）とインシュレータ７２に形成される挿入溝７６Ｂの両方に挿入される。挿入溝７６Ｂなどには、絶縁シート７４Ｂの一部が挿入される。

絶縁シート７４Ｂは、分割コア７１からインシュレータ７２側にはみ出し、分割コア７１とインシュレータ７２との継ぎ目を覆う。

第１変形例とは異なり、絶縁シート７４Ｂを基準として、分割コア７１とインシュレータ７２の両方とは反対側に位置合わせピン７５Ｂが配設される。そのため、絶縁シート７４Ｂには切れ目がなくてよい。

上述の如く、位置合わせピン７５Ｂは、絶縁シート７４Ｂの一部と共に挿入溝７６Ｂなどに挿入される。これにより、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせが行われ、分割コア７１の凹部７１ａの壁面とインシュレータ７２の凹部７２ａの壁面とが面一とされる。同時に、分割コア７１およびインシュレータ７２のそれぞれと、位置合わせピン７５Ｂとが絶縁シート７４Ｂを挟んで固定する。

位置合わせピン７５Ｂの挿入溝７６Ｂへの挿入によって、分割コア７１とインシュレータ７２との位置合わせ、および絶縁シート７４Ｂの固定が行われるので、組み立て作業性が良い。また、位置合わせピン７５Ｂが絶縁シート７４Ｂを分割コア７１とインシュレータ７２の両方に押し付けて密着させるので、コイル７３の熱が絶縁シート７４Ｂを介して分割コア７１などに逃げやすい。コイル７３の温度上昇を抑制することができ、定格トルクを大きくすることができる。射出成形機のモータには回転数の大きさよりもトルクの大きさが要求されるため、トルクが大きいことは有効である。

挿入溝７６Ｂは、凹部７２ａの壁面のどこに形成されてもよいが、凹部７２ａの角部に形成されてよい。凹部７２ａの壁面の形状が変化する角部において絶縁シート７４Ｂの密着性が良く、放熱性が良い。

ところで、コイル巻き付け時には図６に矢印で示すように凹部７２ａを広げようとする力が生じ、凹部７２ａの角部に大きな応力が生じる。コイル７３の巻数が多いほど、凹部７２ａの角部に大きな応力が生じる。

挿入溝７６Ｂは、凹部７２ａの角部に形成されることで、角部に生じる応力を低減する応力緩和溝として機能する。コイル巻き付け時のインシュレータ７２の破損を抑制することができる。また、コイル７３の巻数を増やすことができ、トルクを大きくすることができる。射出成形機のモータには回転数の大きさよりもトルクの大きさが要求されるため、トルクが大きいことは有効である。

以上、射出成形機などの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば、図２〜図７に示す構造は、ステータに適用されるが、ロータに適用されてもよい。また、図２〜図７に示す構造は、型締モータ２６に適用されるが、計量モータ５３や射出モータ５４、エジェクタモータ６２などに適用されてもよい。また、図２〜図７に示す構造は、射出成形機に搭載されるモータに適用されるが、射出成形機以外の機械に搭載されるモータに適用されてもよい。

また、図２や図３に示す絶縁シート７４は、第１変形例と同様に、分割コア７１からインシュレータ７２側にはみ出し、分割コア７１とインシュレータ７２との継ぎ目を覆ってもよい。この場合、絶縁シート７４には切れ目が形成され、切れ目を位置合わせピン７５が通る。位置合わせピン７５は、インシュレータ７２から分割コア７１側に突出し、絶縁シート７４の切れ目を通り、絶縁シート７４を分割コア７１に押し付ける。切れ目には樹脂などの絶縁材料が充填されてよい。

１０ 型締装置
１１ フレーム
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
２６ 型締モータ
３０ 金型装置
３２ 固定金型
３３ 可動金型
３４ キャビティ空間
５０ 射出装置
５１ シリンダ
５２ スクリュ
５３ 計量モータ
５４ 射出モータ
５６ ノズル
６０ エジェクタ装置
６１ エジェクタロッド
６２ エジェクタモータ
７０ ステータ
７１ 分割コア
７２ インシュレータ
７３ コイル
７４ 絶縁シート
７５ 位置合わせピン
７６ 挿入溝

Claims (8)

1. モータを備える射出成形機であって、
   前記モータは、コア、該コアの端面に固定されるインシュレータ、前記コアおよび前記インシュレータに巻回されるコイル、前記コアと前記コイルとを絶縁する絶縁シート、および前記コアと前記インシュレータとの位置を合わせる位置合わせ部材を有し、
   前記コアおよび前記インシュレータのうち少なくとも一方は、前記位置合わせ部材が挿入される挿入部を有し、
   前記位置合わせ部材が前記絶縁シートの一部と共に前記挿入部に挿入されることで、前記コアと前記インシュレータとの位置合わせが行われると共に、前記コアおよび前記インシュレータのうちの少なくとも一方と前記位置合わせ部材とが前記絶縁シートを挟んで固定する、射出成形機。
2. 前記インシュレータは凹部を有し、前記凹部の壁面に前記コイルが巻き付けられ、前記凹部の角部には応力緩和溝が形成される、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記応力緩和溝が前記挿入部であって、前記応力緩和溝に前記位置合わせ部材が挿入される、請求項２に記載の射出成形機。
4. モータを備える射出成形機であって、
   前記モータは、コア、該コアの端面に固定されるインシュレータ、前記コアおよび前記インシュレータに巻回されるコイルを有し、
   前記インシュレータは凹部を有し、前記凹部の壁面に前記コイルが巻き付けられ、前記凹部の角部には応力緩和溝が形成される、射出成形機。
5. コア、該コアの端面に固定されるインシュレータ、前記コアおよび前記インシュレータに巻回されるコイル、前記コアと前記コイルとを絶縁する絶縁シート、および前記コアと前記インシュレータとの位置を合わせる位置合わせ部材を有し、
   前記コアおよび前記インシュレータのうち少なくとも一方は、前記位置合わせ部材が挿入される挿入部を有し、
   前記位置合わせ部材が前記絶縁シートの一部と共に前記挿入部に挿入されることで、前記コアと前記インシュレータとの位置合わせが行われると共に、前記コアおよび前記インシュレータのうちの少なくとも一方と前記位置合わせ部材とが前記絶縁シートを挟んで固定する、モータ。
6. 前記インシュレータは凹部を有し、前記凹部の壁面に前記コイルが巻き付けられ、前記凹部の角部には応力緩和溝が形成される、請求項５に記載のモータ。
7. 前記応力緩和溝が前記挿入部であって、前記応力緩和溝に前記位置合わせ部材が挿入される、請求項６に記載のモータ。
8. コア、該コアの端面に固定されるインシュレータ、前記コアおよび前記インシュレータに巻回されるコイルを有し、
   前記インシュレータは凹部を有し、前記凹部の壁面に前記コイルが巻き付けられ、前記凹部の角部には応力緩和溝が形成される、モータ。

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