JP2749434B2 - 電動モータを用いた射出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

本発明は、電動モータを用いて射出用のスクリューを
押圧・駆動する射出装置に関する。

【従来の技術】

射出成形機においては成形に先立って可塑化処理が行
われる。 可塑化処理とは、ホッパ内のペレット状の樹脂をスク
リューを回転させることによって順次取込むと共に前方
に搬送し、同時にシリンダの外部ヒータからの伝熱と樹
脂同士の摩擦熱とにより均一に溶融し、予め設定された
一定量の溶融樹脂をシリンダの先端に貯蔵することを言
い、計量とも言われる。 可塑化処理が終了すると、充填工程に入る。これは計
量された溶融樹脂を金型内に射出・充填するもので、更
に流動工程と加圧工程とに分けることができる。流動工
程とは溶融樹脂が流動する性質を利用して前記スクリュ
ーを押圧・駆動させることによって金型内へ樹脂を流し
込む工程を言う。又、加圧工程とは、流動工程で金型内
に必要樹脂量のほぼ全量を流し込んだ後、前記スクリュ
ーを更に押圧・駆動して樹脂の圧力を規定圧力にまで上
げて完全に金型内に充電させる工程を言う。 充填工程が終了すると保圧工程に入る。充填された樹
脂は冷却に伴って体積が減少するため、樹脂が固まらな
いうちに更に新たな樹脂を強制的に押込むべく、前記ス
クリューの押圧・駆動によりある圧力を保った状態に維
持するのが保圧工程である。 上記各工程においては、共にスクリューを前方向に押
圧・駆動する必要があるが、従来、電動モータを駆動源
とし、減速機を介して該スクリューを押圧・駆動するも
のが開示されている（例えば特開昭64−27921）。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のスクリューの押圧・駆動装置
は、前記減速機の減速比が一定であったため、１つの電
動モータで安定した精度の高い射出を行うには該電動モ
ータの容量をかなり大きなものにしておかなければなら
ないという問題があった。 より具体的に説明すると、電動モータの容量は回転速
度×トルクで表わすことができ、このうち回転速度はス
クリュー速度に対応し、トルクはスクリューの押圧・駆
動力（軸力）に対応する。 ところが、樹脂によって最適な射出速度（スクリュー
速度）が異なるため、従来のように減速比が一定であっ
た場合には広範囲な樹脂に対応するには電動モータ自体
の回転速度が相当に大きなものでなければならない。一
方、射出に当って安定した射出速度を維持すると共に、
射出速度を１つの射出工程で変更するときの円滑且つ短
時間の立上がりを確保するには、従来のように減速比が
一定であった場合は、電動モータのトルク自体が十分大
きなものでなければならない。特に、保圧工程では、電
動モータに、ある程度以上のトルクを連続的に出力でき
る程に余裕がないと保圧時間を十分に確保することがで
きなくなるという問題もある。 しかしながら、上述したように、従来の射出装置は、
減速機の減速比が一定であったため、１つの電動モータ
で種々の樹脂の射出に良好に対応するためには該電動モ
ータの回転速度もトルクもかなり余裕のある大きなもの
にしなければならず、結果として大容量の電動モータが
必要であるという問題があったものである。 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたも
のであって、それほど容量の大きくない単一の電動モー
タで広い範囲の樹脂に対してスクリューの押圧・駆動条
件を成立させることを可能とし、以って低コスト化、装
置の小型化及び高性能化を実現することをその目的とし
ている。

【課題を解決するための手段】 本発明は、電動モータを用いて射出用のスクリューを
押圧・駆動する射出装置において、射出成形する材料の
素材、金型の条件等から求めた最適最大スクリュー速度
を設定する手段と、この最適最大スクリュー速度から最
適減速比を求める手段と、この求められた最適減速比を
達成する可変減速機と、を備え、前記電動モータにより
前記最適減速比とされた可変減速機を介して射出用のス
クリューを押圧・駆動することにより、上記目的を達成
したものである。 なお、電動モータとしてはサーボモータが使用される
のが望ましい。

【作用】

射出成形条件を設定する場合、樹脂の種類によって、
あるいは金型の条件等によって最適なスクリュー速度
（射出速度）の最大値V₁が決まってくる。この場合、こ
れ以上のスクリュー速度は必要ないことから、このV₁を
達成できる最大の減速比をそのときの最適減速比i₁とし
て決定すると、設定において必要な射出速度の範囲内で
軸力を最大に確保することができるようになり、射出速
度の安定性、あるいは射出速度を変更するときの立上が
りの円滑性を確保し、且つ立上り時間を短縮することが
できるようになる。 この最適最大スクリュー速度V₁の設定及びそれに基づ
いた最適減速比i₁の決定は、全射出工程中の最大射出速
度から最適減速比を（最初に）決定し、以降１回の射出
工程（保圧工程をも含む）の全ての制御をその最適減速
比の下で行っても、最適減速比の概念が存在しなかった
従来に比べると相応の効果が得られる。しかしながら、
本発明では、この最適最大スクリュー速度V₁の決定及び
それに基づいた最適減速比i₁の決定を各工程毎、即ち、
充填工程（更には流動工程及び加圧工程）や保圧工程毎
にリアルタイムで設定するようにすると一層顕著な作用
を得ることができる。例えば保圧工程にあっては、スク
リュー速度の最大値は極めて小さくて済むため、最適減
速比を大きくとることができ、その結果、電動モータの
所要トルクが等価的に小さくて済むことから、保圧時の
電動モータの平均出力トルクを低減することができるよ
うになる。従って、保圧時間を従来に比べかなり長くと
ることができるため成形条件の幅をそれだけ拡げること
ができるようになる。

【実施例】

以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第１図に本発明が適用される射出成形機の概略を示
す。 図において符号２が射出用モータ（サーボモータ）、
符号22がスクリュー回転用モータ（サーボモータ）であ
る。 射出用モータ２の出力軸2Aはプーリ４に連結されてい
る。プーリ４はタイミングベルト５を介してプーリ６と
連結されている。このプーリ６は可変減速機50に連結さ
れ、該可変減速機50の出力軸50Aにボールねじ８が一体
的に取付けられている。ボールねじ８にはボールナット
10が螺合している。このボールナット10にはプレート12
が一体化されており、ロードセル14を介してプレッシャ
ープレート16が更に一体化されている。プレッシャープ
レート16はドライブシャフト32を介してスクリュー34を
矢視Ａ方向に押圧・駆動可能である。 なお、可変減速機50はプーリ４の上流側に置いても構
わない。又、可変減速機50の設置によりプーリ４、６に
よる減速機構は省略も可能である。 一方、スクリュー回転用モータ22は、計量工程時に作
動される。このスクリュー回転用モータ22は、プーリ26
に連結されており、更にタイミングベルト28を介してプ
ーリ30に連結されている。プーリ30にはドライブシャフ
ト32が一体的に取付けられており、このドライブシャフ
ト32と一体的にスクリュー34が取付けられている。スク
リュー回転用モータ22〜スクリュー34の一連のスクリュ
ー回転駆動系は、その全体がドライブシャフト32（及び
プレッシャープレート16、ロードセル14、プレート12、
ボールナット10）と共に一体的に軸方向（矢視Ａ方向）
の移動ができるようになっている。 なお、図の符号36はホッパ、38は樹脂（ペレット）、
40は加熱シリンダ、42が溶融樹脂、44がノズル部をそれ
ぞれ示している。 ここで、符号60のブロックが成形条件設定装置を示し
ており、樹脂38の素材、あるいは金型の条件等からスク
リュー速度の最適最大値V₁を設定するものである。この
設定は、各種条件の入力によって自動的に、あるいはこ
れらの条件を考慮してマニュアルで設定される。符号62
はこの設定された最適最大スクリュー速度V₁から最適減
速比i₁を演算する装置を示している。この最適減速比i₁
の情報が前記可変減速機50に伝達され、可変減速機50は
この伝達されてきた減速比となるように制御される。 次に、この実施例装置の作用を説明する。 計量工程が終って充填工程（射出工程）に入ると、ま
ず成形条件設定装置60に入力されたスクリュー速度（射
出速度）の最大値V₁を読込み、最適減速比演算装置62に
よって、このスクリュー速度V₁から最適減速比i₁が求め
られる。この場合、電動モータの最大回転速度時にこの
最適減速比i₁により最適最大射出速度V₁が達成されるよ
うにする。なお、このi₁にはプーリ４及び６による減速
比の概念を含んでいる。 射出用モータ２の出力は、プーリ４、タイミングベル
ト５、プーリ６を介してこの最適減速比i₁とされた可変
減速機50に伝達され、ボールねじ８に伝達される。 ボールねじ８が回転されることによって、これと螺合
しているボールナット10が前方向に移動し、この移動に
よってプレート12、ロードセル14、プレッシャープレー
ト16、ドライブシャフト32を介してスクリュー34が前方
向に押出される。 従来は、最大射出速度V₁においても減速比はi₀であっ
た。従って、スクリュー34の軸力は射出用モータ２の出
力を最大に活かしきったものとなっておらず、射出速度
の安定性、あるいは射出速度を変えたときの立上がり特
性に緩慢さが見られることがあった。しかしながら、こ
の実施例では、第２図に示されるように、最大射出速度
V₁における減速比が従来の不変減速比i₀から本発明の最
適減速比i₁に変更されるため、設定において必要なスク
リュー速度V₁の範囲内で（V₁を達成しながら）、それだ
けスクリューの軸力を増加することができ、射出速度の
安定化あるいは立上がりの俊敏性等を向上させることが
できる。なお、図のV₀は当該射出用モータ２で得られる
最大スクリュー速度である。 又、保圧工程に入ったときには、減速比がi₁とされて
いることから、従来、一定であったi₀とされていたとき
に比べ、電動機の所要トルク（負荷トルク）が小さくな
るため、それだけ平均トルクを低減することができるよ
うになる。その結果、過熱等の心配がなくなるため、そ
の分保圧時間を長くとれるようになり、成形条件の幅を
それだけ拡げることができるようになる。 なお、上記実施例では、スクリュー速度の最適最大値
V₁から最適減速比i₁を求め、この減速比i₁によって射出
成形の全工程を実行するようにしていたが、前述したよ
うに例えば充填工程（流動工程及び加圧工程）、あるい
は保圧工程のそれぞれにおいてそれぞれの工程の中の最
適最大値を設定し、この最大値からそれぞれの工程にお
ける最適減速比をリアルタイムで変更するようにしても
よい。これにより、各工程に最も見合った減速比をとる
ことができ、例えば保圧工程においては必要な最大速度
は極めて遅いため、その分最適減速比ｉを大きくとるこ
とができ、それだけ電動機の所要トルクを小さくするこ
とができるようになるという効果も得られるようにな
る。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、必要とされるス
クリュー速度の最大値から最適減速比ｉを演算し、可変
減速機を用いてこの最適減速比によって射出成形を行う
ようにしたため、設定上必要なスクリュー速度の範囲内
でスクリューの軸力を増すことができ、射出速度の安定
化、あるいは立上がり時間の短縮化が達成でき、更には
保圧時間を増大することができるようになるという優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用された射出成形機のスクリュー
の押圧・駆動装置の概略を示すスケルトン図、 第２図は、可変減速機によりスクリューの押圧・駆動特
性が変更される様子を示す線図である。 ２……射出用モータ（サーボモータ）、 34……スクリュー、38……樹脂（ペレット）、 50……可変減速機、 60……成形条件設定装置、 62……最適減速比演算装置、 V₁……最適最大射出速度、 i₁……最適減速比。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータを用いて射出用のスクリューを
   押圧・駆動する射出装置において、 射出成形する材料の素材、金型の条件等から求めた最適
   最大スクリュー速度を設定する手段と、 この最適最大スクリュー速度から最適減速比を求める手
   段と、 この求められた最適減速比を達成する可変減速機と、を
   備え、 前記電動モータにより前記最適減速比とされた可変減速
   機を介して射出用のスクリューを押圧・駆動することを
   特徴とする電動モータを用いた射出装置。
2. 【請求項２】上記電動モータがサーボモータである請求
   項１に記載の電動モータを用いた射出装置。