JP2777393B2

JP2777393B2 - 電動射出成形機の射出駆動機構

Info

Publication number: JP2777393B2
Application number: JP1026763A
Authority: JP
Inventors: 勝彦谷口
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH02206524A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、射出成形機の射出駆動機構、特に電動モー
タ等の電気系駆動源を使用する電動射出成形機の射出駆
動機構に関するものである。

（従来の技術）従来、加熱シリンダ内で加熱され流動化された成形材
料を高圧により金型内に射出し、その中で冷却個化又は
硬化させ、次いて金型を開いて成形品を取り出す射出成
形機において、金型内に成形材料を射出するためのスク
リュは電動モータ等の電気系駆動源を使用している。

そして、上記電動モータ等の電気系駆動源による回転
駆動力は、ボールネジ等の変換機構を用いて直接駆動力
としてスクリュに伝達するようにしていた。

第６図に上記従来の電動射出成形機の射出駆動機構を
示す。

図において、１は加熱シリンダ、２は該加熱シリンダ
１内において回転自在かつ前後進自在に支持されたスク
リュである。ホッパ３から供給された成形材料すなわち
ペレット状の樹脂４はスクリュ２の回転に伴い、溝５に
案内されて前方に移動し、蓄積空間６に蓄えられる。

上記スクリュ２は、プーリ7,8及びタイミングベルト
９を介して接続されるスクリュ回転モータ10により回転
させられるとともに、プレート11にスラスト支持され
る。該プレート11は、ガイドバー12に沿って摺動自在に
配設されており、上記スクリュ２を前後進させることが
できる。

上記プレート11は、ロードセル13を介してプレート14
に接続され、更に該プレート14に固定されたナット15が
ボールネジ16と噛合するように配設される。そして、該
ボールネジ16は、プーリ17,18及びタイミングベルト19
を介して射出モータ20に接続されていて、該射出モータ
20によって回転させられ、回転駆動力を直接駆動力に変
換してスクリュ２に伝達する。

上記スクリュ回転モータ10、プレート14及び射出モー
タ20には、それぞれスクリュ回転モータ速度検出器21、
スクリュ位置検出器22及び射出モータ速度検出器23が設
けられていて、モータ速度、スクリュ位置等が検出され
る。

ここで、上記射出モータ20を回転させると、プーリ1
7,18及びタイミングベルト19を介して回転が上記ボール
ネジ16に伝達される。そして、該回転によってナット1
5、プレート14が移動する結果、上記スクリュ２が前後
進するようになっている。

また、上述したようにスクリュ２は、プーリ7,8及び
タイミングベルト９を介してスクリュ回転モータ10に接
続されているので、それを駆動してスクリュ２を回転さ
せて計量を行うことができる。すなわち、スクリュ２が
回転すると、上記ホッパ３から供給された樹脂４は摩擦
供給力によって前方へ圧送され、加熱シリンダ１によっ
て加熱され、溶融して蓄積空間６に蓄えられるようにな
っている。

このように、樹脂４が前進するとともに樹脂圧力によ
ってスクリュ２が後退して計量を行うが、この時射出モ
ータ20を回転させ、ボールネジ16、ナット15、プレート
14,13を介してスクリュ２に背圧をかけるようになって
いる。そして、予め設定された位置まで後退したことが
スクリュ位置検出器22により検出されると、スクリュ回
転モータ10及び射出モータ20が停止させられ、計量が完
了する。

続いて、上記スクリュ回転モータ10を回転しないよう
に制御した状態で、速度設定値に基づき射出モータ20を
速度制御する。該速度制御によってスクリュ２は回転す
ることなく前進し、溶融した樹脂４が加熱シリンダ１の
先端のノズルから図示しない金型内に充填される。

そして、金型内への樹脂４の充填が終了したことをロ
ードセル13が検出すると、保圧工程に入る。該保圧工程
においては、上記ロードセル13の出力が保圧の設定値と
等しくなるように射出モータ20が制御される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の電動射出成形機の射出駆動
機構では、射出モータの回転運動をボールネジ等の変換
機構を用いて直接運動に変換しているので、高推力で高
精度のボールネジを必要とし、コストが高くなる。ま
た、ボールネジに加わる推力が大きく寿命を短くするだ
けでなく、機構の寸法を長くしてしまう。

また、射出モータ20の回転をプーリ17,18及びタイミ
ング19を介して伝達しているので、両者間のバックラッ
シュ又はタイミングベルト19は自体の弾性により背圧制
御、速度制御等の制御性が低下してしまう。

本発明は、上記従来の電動射出成形機の射出駆動機構
の問題点を解決して、ボールネジが不要であり、制御性
を良好にすることができ、低価格で寿命を長くし、か
つ、小型化することができる電動射出成形機の射出駆動
機構を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために、本発明の電動射出成形機の射出駆動機構
は、シリンダ内において回転自在にかつ前後進自在に支
持されたスクリュと、該スクリュの後端に配設され、該
スクリュをスラスト支持する部材と、該部材に備えられ
たアダプタに対して揺動自在に支持された第１のリンク
と、上記スクリュを軸方向に移動させるための射出モー
タと、該射出モータによって直接回転させられ、上記第
１のリンクに接続された第２のリンクと、スクリュ位置
を検出する手段と、検出されたスクリュ位置に基づいて
射出モータの回転角を求める手段と、スクリュ速度の設
定値及び上記回転角に基づいて射出モータの回転を制御
する手段とを有する。

（作用）本発明によれば、上記のように電動射出成形機の射出
駆動機構は、シリンダ内において回転自在にかつ前後進
自在に支持されたスクリュと、該スクリュの後端に配設
され、該スクリュをスラスト支持する部材と、該部材に
備えられたアダプタに対して揺動自在に支持された第１
のリンクと、上記スクリュを軸方向に移動させるための
射出モータと、該射出モータによって直接回転させら
れ、上記第１のリンクに接続された第２のリンクと、ス
クリュ位置を検出する手段と、検出されたスクリュ位置
に基づいて射出モータの回転角を求める手段と、スクリ
ュ速度を設定値及び上記回転角に基づいて射出モータの
回転を制御する手段とを有する。

この場合、射出モータが駆動されると、第１、第２の
リンクの回転運動が直線運動に変換されてアダプタに伝
達され、スクリュが前後進させられる。

そして、スクリュ位置が検出され、該スクリュ位置か
ら射出モータの回転角が求められ、スクリュ速度の設定
値及び上記回転角に基づいて射出モータの回転が制御さ
れる。

（実施例）以下、本発明の実施例について第１図及び第２図に基
づき詳細に説明する。

第１図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構を示
す図、第２図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構
の要部平面図である。

図において、従来の電動射出成形機の射出駆動機構と
同様に１は加熱シリンダ、２は該加熱シリンダ１内にお
いて回転自在かつ前後進自在に支持されたスクリュであ
り、ホッパ３から供給された樹脂４を前方に移動させ
る。

上記プレート11には、ロードセル13を介してアダプタ
25が接続されている。そして、該アダプタ25にはリンク
26が揺動自在に支持されていて、更にリンク26にはリン
ク27が揺動自在に接続されている。一方、該リンク27は
射出モータ28に接続されていて、該射出モータ28によっ
て回転させられ、回転駆動力をリンク26及びアダプタ25
によって直線運動に変換してスクリュ２に伝達する。

上記スクリュ回転モータ10、プレート11及び射出モー
タ28には、それぞれスクリュ回転モータ速度検出器21、
スクリュ位置検出器22及び射出モータ速度検出器29が設
けられていて、モータ速度、スクリュ位置等が検出され
る。

ここで、上記射出モータ28を回転されると、その回転
に伴いリンク27が回転し、リンク26及びアダプタ25を介
してプレート11が移動する結果、上記スクリュ２が前後
進するようになっている。

また、上述したようにスクリュ２は、プーリ7,8及び
タイミングベルト９を介してスクリュ回転モータ10に接
続されているので、それを駆動してスクリュ２を回転さ
せて計量を行うことができる。

このように、樹脂４が前進するとともに樹脂圧力によ
ってスクリュ２が後退して計量を行うが、この時射出モ
ータ28を回転させ、リンク27,26、アダプタ23を介して
スクリュ２に背圧をかけるようになっている。そして、
予め設定された位置まで後退したことがスクリュ位置検
出器22により検出されると、スクリュ回転モータ10及び
射出モータ28が停止して、計量が完了する。

続いて、上記スクリュ回転モータ10を回転しないよう
に制御した状態で、速度設定値に基づき射出モータ28を
速度制御する。該速度制御によってスクリュ２は回転す
ることなく前進し、溶融した樹脂４が加熱シリンダ１の
先端のノズルから図示しない金型内に充填される。

そして、金型内への樹脂４の充填が終了したことをロ
ードセル13が検出すると、保圧工程に入る。該保圧工程
においては、上記ロードセル13の出力が保圧の設定値と
等しくなるように射出モータ28が制御される。

次に、第３図に本発明の電動射出成形機の射出駆動機
構の制御ブロック図を示す。

図において、30は制御装置、31はCPU、32はメモリで
ある。33は射出成形機の操作を行うための操作入力装置
である。

34は入力回路であり、ロードセル13及びスクリュ位置
検出器22から入力を受ける。また、35は出力回路であ
り、サーボ増幅器36を介して射出モータ28を駆動する。

上記構成からなる制御装置によりスクリュ２を制御す
る場合は、速度の目標値と現在のリンク27の回転角（射
出モータ28の回転角）とから射出モータ28の回転速度の
目標値が計算され、該目標値がその時の実際の回転速度
と比較されて、その結果に基づいて射出モータ28が制御
される。

ところで、射出モータ28の回転角とスクリュ位置との
間には、第４図に示すような関係があり、アダプタ25及
び射出モータ28の回転軸の軸間距離すなわちスクリュ位
置をＳとし、各リンク26,27の長さをｌとし、射出モー
タ28の回転角をθとすると、Ｓ＝2l cosθ の関係がある。

また、充填中のスクリュ速度の設定値をV_rとし、射出
モータ28の回転角速度の設定値をω_ｒとすると、 V_r＝−2lω_r sinθ の関係がある。

ここで、計量が完了した後の射出工程においては、第
５図に示すような速度設定値のパターンによって速度制
御が行われる。

この時、サーボ増幅器36に与えられる射出モータ28の
回転角速度設定値ω_ｒは、次のような手順で求められ
る。

現在のスクリュ位置Ｓを位置検出器22で検出して入
力する。

上記スクリュ位置Ｓから射出モータ28の回転角をθ
を、 θ＝cos^-1S/2l として求める。

充填中のスクリュ速度の設定値V_rと射出モータ28の
回転角θから射出モータ28の回転角速度設定値ω_ｒを、 ω_ｒ＝−V_r sinθ/2l として求める。

このようにして求めた射出モータ28の回転角速度設定
値ω_ｒをサーボ増幅器36に送り、速度制御を行う。

次に、保圧工程又は背圧工程中においては、スクリュ
速度目標値を保圧力目標値又は背圧力目標値とし、回転
角検出器の代わりにロードセル13の出力を用いて圧力制
御が行われる。

ロードセル13の出力をP_Bとし、保圧又は背圧の設定値
をP_rとし、両者の差ｅ＝P_r−P_B が射出モータ28の速度設定値としてサーボ増幅器36に送
られる。

ここで、射出モータ28の回転角θの値によって射出モ
ータ28からみた等価的な減速比が異なるので、この分を
補正するため、 Kc＝|ds/dθ｜＝|2l sinθ｜を計算し、補正値ｅ′＝e/K_C を求めて制御するとよい。

なお、本発明は上記実施例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の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

例えば、上記ロードセルの代わりにモータ軸のトルク
を検出するトルク検出器等を設け、その検出値により制
御を行うようにしてもよい。

また、上記実施例ではモータ軸とリンク27とを直結し
ているが、両者の間に減速機を設けてもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動射
出成形機の射出駆動機構は、シリンダ内において回転自
在にかつ前後進自在に支持されたスクリュと、該スクリ
ュの後端に配設され、該スクリュをスラスト支持する部
材と、該部材に備えられたアダプタに対して揺動自在に
支持された第１のリンクと、上記スクリュを軸方向に移
動させるための射出モータと、該射出モータによって直
接回転させられ、上記第１のリンクに接続された第２の
リンクと、スクリュ位置を検出する手段と、検出された
スクリュ位置に基づいて射出モータの回転角を求める手
段と、スクリュ速度の設定値及び上記回転角に基づいて
射出モータの回転を制御する手段とを有する。

したがって、回転運動を直線運動に変換するためのボ
ールネジ、タイミングベルト等が不要になり、背圧制
御、速度制御等の制御性が良好になるだけでなく、射出
駆動機構を低価格で寿命を長くし、かつ、小型化するこ
とができる。

また、スクリュが前進するに従って射出駆動機構に対
する負荷は増加して負荷推力が大きくなるが、射出モー
タからみた等価的な減速比はスクリュ前進するほど大き
くなる。したがって、比較的小型の射出モータを使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構を示す
図、第２図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構の
要部平面図、第３図は本発明の電動射出成形機の射出駆
動機構の制御ブロック図、第４図は射出モータの回転角
とスクリュ位置の関係図、第５図は速度設定値のパター
ン図、第６図は従来の電動射出成形機の射出駆動機構を
示す図である。１……加熱シリンダ、２……スクリュ、３……ホッパ、
４……樹脂、５……溝、６……蓄積空間、7,8……プー
リ、9,19……タイミングベルト、10……スクリュ回転モ
ータ、11……プレート、13……ロードセル、20,28……
射出モータ、21……スクリュ回転モータ速度検出器、22
……スクリュ位置検出器、23,29……射出モータ速度検
出器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）シリンダ内において回転自在にかつ
前後進自在に支持されたスクリュと、（ｂ）該スクリュの後端に配設され、該スクリュをスラ
スト支持する部材と、（ｃ）該部材に備えられたアダプタに対して揺動自在に
支持された第１のリンクと、（ｄ）上記スクリュを軸方向に移動させるための射出モ
ータと、（ｅ）該射出モータによって直接回転させられ、上記第
１のリンクに接続された第２のリンクと、（ｆ）スクリュ位置を検出する手段と、（ｇ）検出されたスクリュ位置に基づいて射出モータの
回転角を求める手段と、（ｈ）スクリュ速度の設定値及び上記回転角に基づいて
射出モータの回転を制御する手段とを有することを特徴
とする電動射出成形機の射出駆動機構。
【請求項２】上記射出モータの回転を制御する手段は、
スクリュ速度の設定値及び上記回転角に基づいて射出モ
ータの回転角速度設定値を求め、該回転角速度設定値に
基づいて射出モータの回転を制御する請求項１に記載の
電動射出成形機の射出駆動機構。