JP2016007809A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】全長を短縮できる、射出成形機の提供。【解決手段】可動部材と、前記可動部材を移動させるモータと、前記モータの回転運動を前記可動部材の直線運動に変換する運動変換機構とを有し、前記モータは、前記可動部材に取り付けられ、前記可動部材と共に移動し、前記運動変換機構は、雌ねじ部材と、該雌ねじ部材に対応する雄ねじ部材とを有し、前記雌ねじ部材の少なくとも一部が、前記モータに対して軸方向にオーバラップする位置に配設される、射出成形機。【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機に関する。

射出成形機は、金型装置の型閉、型締、型開を行う型締装置、金型装置内に成形材料を充填する射出装置、金型装置から成形品を突き出すエジェクタ装置などを有する。型締装置や射出装置、エジェクタ装置は、駆動源としてのモータを有する（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００５／０６８１５５号

射出成形機の全長短縮の要求があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、全長を短縮できる、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、
可動部材と、
前記可動部材を移動させるモータと、
前記モータの回転運動を前記可動部材の直線運動に変換する運動変換機構とを有し、
前記モータは、前記可動部材に取り付けられ、前記可動部材と共に移動し、
前記運動変換機構は、雌ねじ部材と、該雌ねじ部材に対応する雄ねじ部材とを有し、
前記雌ねじ部材の少なくとも一部が、前記モータに対して軸方向にオーバラップする位置に配設される、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、全長を短縮できる、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射出装置の要部を示す図である。

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に示す射出成形機は、フレームＦｒ、型締装置１０、射出装置４０、エジェクタ装置７０を有する。

先ず、図１などを参照して型締装置１０について説明する。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、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、型締モータ２１および運動変換機構２５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Ｆｒ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Ｆｒ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Ｆｒ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Ｆｒ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と共通のものでもよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレームＦｒに対して固定され、リヤプラテン１５がフレームＦｒ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Ｆｒに対して固定され、固定プラテン１２がフレームＦｒ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との間に配設される。トグル機構２０は、クロスヘッド２０ａ、複数のリンク２０ｂ、２０ｃなどで構成される。一方のリンク２０ｂは可動プラテン１３に揺動自在に取り付けられ、他方のリンク２０ｃはリヤプラテン１５に揺動自在に取り付けられる。これらのリンク２０ｂ、２０ｃは、ピンなどで揺動自在に連結される。クロスヘッド２０ａを進退させることにより、複数のリンク２０ｂ、２０ｃが屈伸され、リヤプラテン１５に対して可動プラテン１３が進退される。

型締モータ２１は、リヤプラテン１５に取り付けられ、クロスヘッド２０ａを進退させることにより、可動プラテン１３を進退させる。型締モータ２１とクロスヘッド２０ａとの間には、型締モータ２１の回転運動を直線運動に変換してクロスヘッド２０ａに伝達する運動変換機構２５が設けられる。

運動変換機構２５は、ボールねじ軸２５ａ、およびボールねじナット２５ｂを含む。ボールねじ軸２５ａは、その外周にねじ溝を有する雄ねじ部材である。一方、ボールねじナット２５ｂは、その内周にねじ溝を有する雌ねじ部材である。

ボールねじ軸２５ａは、型締モータ２１の出力軸に対して固定され当該出力軸と共に回転する。一方、ボールねじナット２５ｂは、クロスヘッド２０ａに対して固定される。型締モータ２１を駆動してボールねじ軸２５ａを回転させると、ボールねじナット２５ｂおよびクロスヘッド２０ａが進退される。

尚、本実施形態では、ボールねじ軸２５ａが回転運動し、ボールねじナット２５ｂが直線運動するが、ボールねじ軸２５ａ、ボールねじナット２５ｂの運動は多種多様であってよい。例えば、ボールねじナット２５ｂが回転運動し、ボールねじ軸２５ａが直線運動してもよい。ボールねじ軸２５ａおよびボールねじナット２５ｂのうち、一方が固定され、他方が回転直線運動してもよい。この場合、他方を回転自在に支持する軸受が用いられ、当該軸受を保持する部材（例えばクロスヘッド２０ａ）が直線運動される。ボールねじの代わりに、ローラねじが用いられてもよい。ローラねじは、遊星ローラねじ、循環ローラねじのいずれでもよい。

運動変換機構２５の中心線と、型締モータ２１の中心線とは、図１では同一直線上に配設されるが、同一直線上に配設されてなくてもよい。この場合、型締モータ２１の回転運動は、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構２５に伝達される。

型締モータ２１を駆動してクロスヘッド２０ａを前進させることにより、可動プラテン１３が前進され、型閉が行われる。型閉完了後、型締モータ２１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２１を駆動してクロスヘッド２０ａを後退させることにより、可動プラテン１３が後退され、型開が行われる。

次に、図１などを参照してエジェクタ装置７０について説明する。エジェクタ装置７０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７０は、エジェクタモータ７１、およびエジェクタロッド７７を有する。エジェクタ装置７０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７７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７７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７１は、エジェクタロッド７７を進退させる。エジェクタモータ７１とエジェクタロッド７７との間には、エジェクタモータ７１の回転運動をエジェクタロッド７７の直線運動に変換する運動変換機構７５が設けられる。

運動変換機構７５は、運動変換機構２５と同様に構成され、例えばボールねじまたはローラねじなどを含む。ローラねじは、遊星ローラねじ、循環ローラねじのいずれでもよい。

次に、図１などを参照して射出装置４０について説明する。射出装置４０は、フレームＦｒに対して進退自在なスライドベースＳｂに設置され、金型装置３０に対して進退自在とされる。射出装置４０は、金型装置３０にタッチされ、金型装置３０内に成形材料を充填する。

射出装置４０は、シリンダ４１、スクリュ４２、計量モータ５１、および射出モータ６１を有する。射出装置４０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４２の移動方向（図１中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ４２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４１は、供給口４１ａから供給された成形材料を加熱する加熱シリンダである。供給口４１ａはシリンダ４１の後部に形成される。シリンダ４１の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。

スクリュ４２は、シリンダ４１内の成形材料を送り出す送出部材である。スクリュ４２は、シリンダ４１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５１は、スクリュ４２を回転させることにより、スクリュ４２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４１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４２の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４２が後退させられる。

射出モータ６１は、スクリュ４２を前進させることにより、スクリュ４２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６１は、スクリュ４２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。収縮による不足分の成形材料が補充できる。射出モータ６１とスクリュ４２との間には、射出モータ６１の回転運動をスクリュ４２の直線運動に変換する運動変換機構６５（図２参照）が設けられる。

図２は、本発明の一実施形態による射出装置の要部を示す図である。図２に示す射出装置４０は、射出フレーム４３、可動プレート４５、計量モータ５１、射出モータ６１、運動変換機構６５、および軸受６６などを有する。本実施形態では可動プレート４５が可動部材に対応するが、可動部材の形状は特に限定されない。例えば可動部材の形状は箱形状でもよい。

射出フレーム４３は、スライドベースＳｂに対して固定される。射出フレーム４３は、前方サポート４３ａ、後方サポート４３ｂ、および複数本（図２には１本のみ図示）のガイドロッド４３ｃなどで構成される。前方サポート４３ａと後方サポート４３ｂとは、間隔をおいて配設され、複数のガイドロッド４３ｃで連結される。前方サポート４３ａにはシリンダ４１（図１参照）が取り付けられる。

可動プレート４５は、前方サポート４３ａと後方サポート４３ｂとの間に配設され、ガイドロッド４３ｃに沿って進退自在とされる。可動プレート４５は、複数本（例えば２本）のガイドロッド４３ｃによって回り止めされる。複数本のガイドロッド４３ｃは、スクリュ４２の中心線を中心に対称に配設される。可動プレート４５の進退に伴ってスクリュ４２が進退させられる。

尚、可動プレート４５を案内する部材として、ガイドロッド４３ｃが用いられるが、スライドベースＳｂ上に敷設されるガイドレールが用いられてもよく、ガイドロッド４３ｃはなくてもよい。

可動プレート４５には、計量モータ５１と射出モータ６１とが取り付けられる。射出モータ６１は、計量モータ５１の径方向外方に配設されてよい。射出モータ６１の少なくとも一部は、計量モータ５１に対して軸方向（図２中左右方向）にオーバラップする位置に配設されてよい。射出装置４０の全長が短縮できる。

射出モータ６１は、ステータ６２、ロータ６３、およびモータフレーム６４などを有する。尚、射出モータ６１はフレームレスモータであってもよい。

ステータ６２は、例えば、ステータコア６２ａ、およびステータコイル６２ｂを有する。ステータコア６２ａは、電磁鋼板を積層したものであってよい。ステータコイル６２ｂは、ステータコア６２ａのスロット内に配設される。尚、ステータコイル６２ｂの代わりに、永久磁石が用いられてもよい。

ロータ６３は、例えば、ロータコア、および磁石部としての永久磁石を有する。永久磁石は、ロータコアの外周に取り付けられる。尚、磁石部として永久磁石の代わりに電磁石が用いられてもよく、電磁石はロータコアの一部として形成されてもよい。

モータフレーム６４は、ステータ６２やロータ６３を囲む。モータフレーム６４は、軸受６６を保持する。軸受６６は、運動変換機構６５のボールねじナット６５ｂを回転自在に支持する。軸受６６は、ボールねじナット６５ｂの軸方向に間隔をおいて複数配設されてよい。

射出モータ６１の中心線と運動変換機構６５の中心線とは、同一直線上に配設される。射出モータ６１および運動変換機構６５は、複数であってよく、スクリュ４２の中心に対して対称に配設されてよい。

尚、射出モータ６１の中心線と運動変換機構６５の中心線とは、同一直線上に配設されなくてもよい。この場合、射出モータ６１の回転運動は、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構６５に伝達される。

運動変換機構６５は、ボールねじ軸６５ａ、およびボールねじナット６５ｂを含む。ボールねじ軸６５ａは、その外周にねじ溝を有する雄ねじ部材である。一方、ボールねじナット６５ｂは、その内周にねじ溝を有する雌ねじ部材である。ボールねじ軸６５ａと、ボールねじナット６５ｂとの間には不図示のボールが介装される。

ボールねじ軸６５ａは、前方サポート４３ａと後方サポート４３ｂとに架け渡される。一方、ボールねじナット６５ｂは、ロータ６３に対して固定され、ロータ６３と共に回転する。

射出モータ６１を駆動させると、ボールねじナット６５ｂが回転しながら進退し、可動プレート４５が進退され、スクリュ４２が進退される。つまり、射出モータ６１の回転運動は、ボールねじナット６５ｂの回転直線運動に変換され、可動プレート４５の直線運動に変換される。

尚、本実施形態では、ボールねじ軸６５ａが固定され、ボールねじナット６５ｂが回転直線運動するが、ボールねじ軸６５ａ、ボールねじナット６５ｂの運動は多種多様であってよい。例えば、ボールねじナット６５ｂが回転運動し、ボールねじ軸６５ａが直線運動してもよい。また、ボールねじの代わりに、ローラねじが用いられてもよい。

ところで、図２に示すように、ボールねじナット６５ｂの少なくとも一部は、射出モータ６１に対して軸方向（図２中左右方向）にオーバラップする位置に配設される。よって、射出装置４０の全長が短縮できる。

尚、本実施形態の射出装置４０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送出部材としての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送出部材としてのプランジャが進退自在に配設される。プリプラ方式の射出装置は、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。

以上、射出成形機の実施形態等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、本発明は、型締モータ２１やエジェクタモータ７１、プリプラ方式の射出装置のモータなど、その回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と共に用いられるモータにも適用できる。

型締モータ２１に適用する場合、例えばクロスヘッド２０ａに型締モータ２１が取り付けられる。この場合、例えば、リヤプラテン１５に対してボールねじ軸が固定され、当該ボールねじ軸と螺合するボールねじナットは型締モータ２１のロータに対して固定される。型締モータ２１を駆動してロータを回転させると、ボールねじナットが回転しながら進退され、クロスヘッド２０ａが進退される。つまり、型締モータ２１の回転運動は、ボールねじナットの回転直線運動に変換され、クロスヘッド２０ａの直線運動に変換される。尚、ボールねじ軸、ボールねじナットの運動は多種多様であってよい。

エジェクタモータ７１に適用する場合、例えば突き出し部材３５にエジェクタモータ７１が取り付けられる。この場合、例えば、可動プラテン１３に対してボールねじ軸が固定され、当該ボールねじ軸と螺合するボールねじナットはエジェクタモータ７１のロータに対して固定される。エジェクタモータ７１を駆動してロータを回転させると、ボールねじナットが回転しながら進退され、突き出し部材３５が進退される。つまり、エジェクタモータ７１の回転運動は、ボールねじナットの回転直線運動に変換され、突き出し部材３５の直線運動に変換される。尚、ボールねじ軸、ボールねじナットの運動は多種多様であってよい。尚、エジェクタモータ７１は、突き出し部材３５を進退させる部材に取り付けられてもよく、当該部材を介して突き出し部材３５を進退させてもよい。

上記実施形態の型締装置１０は、駆動源として、型締モータ２１を有するが、型締モータ２１の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１０は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

１０ 型締装置
２１ 型締モータ
２５ 運動変換機構
２５ａ ボールねじ軸
２５ｂ ボールねじナット
４０ 射出装置
４１ シリンダ
４２ スクリュ
５１ 計量モータ
６１ 射出モータ
６５ 運動変換機構
６５ａ ボールねじ軸
６５ｂ ボールねじナット
７０ エジェクタ装置
７１ エジェクタモータ
７５ 運動変換機構

Claims (4)

1. 可動部材と、
   前記可動部材を移動させるモータと、
   前記モータの回転運動を前記可動部材の直線運動に変換する運動変換機構とを有し、
   前記モータは、前記可動部材に取り付けられ、前記可動部材と共に移動し、
   前記運動変換機構は、雌ねじ部材と、該雌ねじ部材に対応する雄ねじ部材とを有し、
   前記雌ねじ部材の少なくとも一部が、前記モータに対して軸方向にオーバラップする位置に配設される、射出成形機。
2. 前記モータの回転運動は、前記雌ねじ部材の回転直線運動に変換され、前記可動部材の直線運動に変換される、請求項１に記載の射出成形機。
3. 金型装置内に充填する成形材料を加熱する加熱シリンダと、
   前記加熱シリンダ内の成形材料を送り出す送出部材とを備え、
   前記送出部材は前記可動部材と共に移動する、請求項１または２に記載の射出成形機。
4. 前記雌ねじ部材はボールねじナットであり、前記雄ねじ部材はボールねじ軸である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形機。

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