JP3140997B2 - 電動射出成形機の射出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動射出成形機の
射出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、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、金型のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャ
ビティ空間内において冷却して固化させ、金型を開いて
成形品を取り出すようになっている。

【０００３】前記射出成形機は型締装置及び射出装置を
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
とによって金型を接離させるようになっている。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
ーが進退自在に配設される。そして、該スクリューを、
前進させることによって樹脂を射出し、後退させること
によって計量を行うことができるようになっている。

【０００４】ところで、前記射出装置を進退させるため
に、また、前記スクリューを進退させるために電動機を
使用する電動射出成形機が提供されている。図２は従来
の電動射出成形機における射出装置の概略図である。図
において、２は射出装置、４は射出装置フレームであ
り、該射出装置フレーム４の前方（図における左方）に
は加熱シリンダ２１が固定され、該加熱シリンダ２１の
先端に射出ノズル２１ａが配設される。そして、前記加
熱シリンダ２１にはホッパ２１ｂが配設されるととも
に、加熱シリンダ２１内にはスクリュー２０が進退自在
にかつ回転自在に配設され、該スクリュー２０の後端が
支持部材５によって回転自在に支持される。

【０００５】該支持部材５には第１サーボモータ６が取
り付けられ、該第１サーボモータ６の回転がタイミング
ベルト７ａを介して前記スクリュー２０に伝達されるよ
うになっている。また、前記射出装置フレーム４には、
スクリュー２０と平行にねじ軸８が回転自在に支持され
るとともに、該ねじ軸８の後端はタイミングベルト７ｂ
を介して第２サーボモータ９に連結され、該第２サーボ
モータ９によってねじ軸８を回転させることができるよ
うになっている。そして、前記ねじ軸８の前端は支持部
材５に固定されたナット５ａと螺（ら）合させられる。
したがって、前記第２サーボモータ９を駆動し、タイミ
ングベルト７ｂを介してねじ軸８を回転させることによ
って、ナット５ａを軸方向に移動させることができる。

【０００６】次に、前記構成の射出装置２の動作につい
て説明する。まず、計量工程においては、第１サーボモ
ータ６を駆動し、タイミングベルト７ａを介してスクリ
ュー２０を回転させ、該スクリュー２０を所定量だけ後
退させる。このとき、ホッパ２１ｂから供給された樹脂
は、加熱シリンダ２１内において加熱され溶融させら
れ、スクリュー２０の後退に伴って該スクリュー２０の
前方（図における左方）に溜（た）められる。

【０００７】次に、射出工程においては、前記射出ノズ
ル２１ａを図示しない金型に押し当て、第２サーボモー
タ９を駆動し、タイミングベルト７ｂを介してねじ軸８
を回転させる。このとき、支持部材５は前記ねじ軸８の
回転に伴って移動させられ、前記スクリュー２０を前進
させるので、該スクリュー２０の前方に溜められた樹脂
は射出ノズル２１ａから射出される。

【０００８】図３は従来の電動射出成形機における他の
射出装置の概略図である。図において、２は射出装置、
４は射出装置フレームであり、該射出装置フレーム４の
前方（図における左方）には加熱シリンダ２１が固定さ
れ、該加熱シリンダ２１の先端に図示しない射出ノズル
が配設される。そして、前記加熱シリンダ２１内にはス
クリュー２０が進退自在にかつ回転自在に配設され、該
スクリュー２０の後端にボールねじ３１が、また、該ボ
ールねじ３１の後端にスプライン３２が形成される。

【０００９】前記射出装置フレーム４には、前記ボール
ねじ３１に対応させて射出用貫通型モータ３４が配設さ
れ、ボールねじナット３７と射出用貫通型モータ３４と
が固定されるとともに、前記スプライン３２に対応させ
て計量用貫通型モータ３５が配設され、スプラインナッ
ト３８と計量用貫通型モータ３５とが固定される。そし
て、前記射出用貫通型モータ３４及び計量用貫通型モー
タ３５にはＮＣ制御装置３９が接続され、該ＮＣ制御装
置３９によって射出用貫通型モータ３４及び計量用貫通
型モータ３５を選択的に回転させることにより、射出及
び計量を行うことができる。すなわち、計量工程におい
て、計量用貫通型モータ３５を回転させ、同時に射出用
貫通型モータ３４を同等の回転数で回転させることによ
って、スプライン３２、ボールねじ３１及びスクリュー
２０が回転して計量が行われる。なお、このとき、射出
用貫通型モータ３４に対する電力の供給を調整し、ボー
ルねじナット３７とスプラインナット３８との間に回転
数差をもたせることによってスクリュー２０を後退さ
せ、計量時における背圧制御を行うことができる。

【００１０】また、射出工程において、射出用貫通型モ
ータ３４を回転させ、計量用貫通型モータ３５の回転を
阻止すると、ボールねじ３１はボールねじナット３７の
回転によって前進させられる。その結果、スクリュー２
０も前進させられ、射出が行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の電動射出成形機の射出装置においては、図２の射出
装置の場合、タイミングベルト７ａ、７ｂを使用するよ
うになっているので、駆動時に騒音が発生してしまうだ
けでなく、スクリュー２０と同一軸上に第１サーボモー
タ６及び第２サーボモータ９が配設されないので、射出
装置が大型化してしまう。そして、タイミングベルト７
ａ、７ｂが摩耗するので射出装置の保守・管理が煩わし
く、タイミングベルト７ａ、７ｂの弾性によって速度、
位置等の制御精度が低下してしまう。さらに、前記第１
サーボモータ６がスクリュー２０と共に進退するので、
モータ配線等の信頼性が低下してしまう。

【００１２】また、図３の射出装置の場合、ボールねじ
３１とスプライン３２とが一体になっていて、ボールね
じ３１と螺合するボールねじナット３７を射出用貫通型
モータ３４によって回転させ、スプライン３２とスプラ
イン連結されるスプラインナット３８を計量用貫通型モ
ータ３５によって回転させるようになっている。そし
て、例えば、計量を行う場合、射出用貫通型モータ３４
の回転数を高く、計量用貫通型モータ３５の回転数を低
くすることによって、スクリュー２０に背圧を加えるよ
うにしている。そのために、計量用貫通型モータ３５と
射出用貫通型モータ３４とを同期させて作動させる必要
があり、計量用貫通型モータ３５及び射出用貫通型モー
タ３４の制御が難しく、背圧の制御精度が低下してしま
う。

【００１３】また、射出を行う場合、ボールねじナット
３７を回転させるようになっているので、駆動部の回転
イナーシャが大きなり、速度立上り等の制御性が悪い。
さらに、このとき、計量用貫通型モータ３５はスクリュ
ー２０の回転運動を拘束するので、射出時の回転力と同
等の力を発生させて、スクリュー２０の位置保持を行う
ようにしている。したがって、計量用貫通型モータ３５
の容量が大きくなってしまう。

【００１４】本発明は、前記従来の電動射出成形機の射
出装置の問題点を解決して、保守・管理が容易で、速
度、位置、背圧等の制御精度を向上させることができ、
モータを容易に制御することができる電動射出成形機の
射出装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【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装置においては、駆動部ケースと、
該駆動部ケース内にスクリューと同じ軸線上に配設され
た計量用モータと、該計量用モータと前記スクリューと
の間に連結され、回転方向における相対的な運動を拘束
し、軸方向における相対的な運動を許容する第１の駆動
力伝達手段と、前記駆動部ケース内に配設された射出用
モータと、該射出用モータと前記スクリューとの間に連
結され、前記射出用モータによって発生させられた回転
運動を直線運動に変換し、前記スクリューを進退させる
運動方向変換手段と、前記駆動部ケースとスクリューと
の間に連結され、回転方向における相対的な運動を拘束
し、軸方向における相対的な運動を許容する第２の駆動
力伝達手段と、前記運動方向変換手段とスクリューとの
間に連結され、軸方向における相対的な運動を拘束し、
回転方向における相対的な運動を許容する第３の駆動力
伝達手段とを有する。

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】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。図１は本発明の
実施の形態における電動射出成形機の駆動部の概略図、
図４は本発明の実施の形態における電動射出成形機の加
熱シリンダの概略図である。図４において、１２は加熱
シリンダであり、該加熱シリンダ１２は、先端（図にお
ける左方）に射出ノズル１２ａを有する。前記加熱シリ
ンダ１２内には、スクリュー２２が進退自在にかつ回転
自在に配設される。

【００１８】そして、該スクリュー２２は、先端にスク
リューヘッド２２ａを有し、前記加熱シリンダ１２内を
後方（図における右方）に延び、後端において後述する
駆動部と連結させられる。また、前記スクリュー２２の
周囲には、螺旋状のフライト２３が形成され、該フライ
ト２３間に溝２６が形成される。そして、前記加熱シリ
ンダ１２の設定された箇所には樹脂供給口２９が形成さ
れ、該樹脂供給口２９にホッパ３０が固定される。前記
樹脂供給口２９は、スクリュー２２を加熱シリンダ１２
内における最も前方（図における左方）の位置に置いた
状態において、前記溝２６の後端部に対応する箇所に形
成される。

【００１９】したがって、計量工程時に、前記駆動部を
駆動して、前記スクリュー２２を回転させながら後退さ
せると、ホッパ３０内のペレット状の樹脂３３は、落下
して加熱シリンダ１２内に進入し、溝２６内を前進させ
られる。また、前記加熱シリンダ１２の周囲には図示し
ないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダ
１２を加熱し、前記溝２６内の樹脂３３を溶融させるこ
とができるようになっている。したがって、スクリュー
２２を回転させながら所定量だけ後退させると、前記ス
クリューヘッド２２ａの前方に１ショット分の溶融させ
られた樹脂３３が蓄えられる。

【００２０】次に、射出工程時に、前記駆動部を駆動し
て、スクリュー２２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２２ａの前方に蓄えられた樹
脂３３は、射出ノズル１２ａから射出され、図示しない
金型のキャビティ空間に充填される。次に、前記駆動部
について説明する。

【００２１】図１において、１１は駆動部を包囲する駆
動部ケースであり、該駆動部ケース１１は加熱シリンダ
１２の後方 (図における右方) に固定される。前記駆動
部ケース１１は、フロントカバー１３、フロントサポー
ト１４、センタサポート１５、リヤサポート１６、リヤ
カバー１７、前記フロントサポート１４とセンタサポー
ト１５とを連結するフロントフレーム４１、及び前記セ
ンタサポート１５とリヤサポート１６とを連結するリヤ
フレーム４２から成る。そして、前記フロントカバー１
３とフロントサポート１４とがボルト１８によって、リ
ヤサポート１６とリヤカバー１７とがボルト１９によっ
てそれぞれ固定される。

【００２２】また、前記駆動部ケース１１の前方部に計
量用モータ４４が、後方部に射出用モータ４５が、互い
に同一軸上に配設される。前記計量用モータ４４は前記
フロントフレーム４１に固定されたステータ４６、及び
該ステータ４６の内周側に配設されたロータ４７から成
り、射出用モータ４５は前記リヤフレーム４２に固定さ
れたステータ４８、及び該ステータ４８の内周側に配設
されたロータ４９から成る。

【００２３】前記ロータ４７は、駆動部ケース１１に対
して回転自在に支持される。そのために、ロータ４７に
中空の第１ロータシャフト５６が嵌（かん）入されて固
定され、該第１ロータシャフト５６の前端がベアリング
５１によってフロントサポート１４に、後端がベアリン
グ５２によってセンタサポート１５に支持される。一
方、前記ロータ４９も駆動部ケース１１に対して回転自
在に支持される。そのために、ロータ４９に中空の第２
ロータシャフト５７が嵌入されて固定され、該第２ロー
タシャフト５７の前端がベアリング５３によってセンタ
サポート１５に、後端がベアリング５４によってリヤサ
ポート１６に支持される。

【００２４】ところで、前記計量用モータ４４におい
て、ステータ４６に所定の周波数の電流を供給すること
によって、スクリュー２２（図４）を回転させながら後
退させることができる。そのために、前記第１ロータシ
ャフト５６の前端の内周に第１スプラインナット６２が
固定され、該第１スプラインナット６２と第１スプライ
ン軸６３とがスプライン連結され、該第１スプライン軸
６３の前端に前記スクリュー２２が固定される。この場
合、前記第１スプラインナット６２と第１スプライン軸
６３とによって、第１の駆動力伝達手段が構成され、回
転方向における相対的な運動が拘束され、軸方向におけ
る相対的な運動が許容される。なお、前記第１スプライ
ン軸６３は、スクリュー２２のストロークに対応する長
さを有する。

【００２５】したがって、前記計量用モータ４４を駆動
してロータ４７を回転させると、ロータ４７の回転は第
１ロータシャフト５６、第１スプラインナット６２及び
第１スプライン軸６３を介してスクリュー２２に伝達さ
れ、該スクリュー２２を回転させる。そして、前記溝２
６内を樹脂３３が溶融させられながら前進し、樹脂３３
の前進に伴って発生する背圧によって、前記スクリュー
２２が後退させられる。

【００２６】このとき、第１スプラインナット６２と第
１スプライン軸６３とがスプライン連結されているの
で、第１スプラインナット６２に対して第１スプライン
軸６３は相対的に後退させられる。一方、前記射出用モ
ータ４５において、ステータ４８に所定の周波数の電流
を供給することによって、前記スクリュー２２を前進さ
せることができる。そのために、前記第２ロータシャフ
ト５７の後端に環状のベアリングリテーナ６４が固定さ
れ、該ベアリングリテーナ６４の内周にボールねじ軸６
５が嵌入されて固定される。そして、該ボールねじ軸６
５は駆動部ケース１１に対して回転自在に支持される。
すなわち、ボールねじ軸６５は、ベアリングリテーナ６
４を介してベアリング６６によって、また、該ベアリン
グ６６より後方（図における右方）に配設されたベアリ
ング６７によってリヤカバー１７に支持される。

【００２７】そして、前記第２ロータシャフト５７内に
ボールナット６９が進退自在に配設され、該ボールナッ
ト６９とボールねじ軸６５とを螺合させることによって
運動方向変換手段が構成される。したがって、ロータ４
９の回転は第２ロータシャフト５７及びベアリングリテ
ーナ６４を介してボールねじ軸６５に伝達され、回転運
動が直線運動に変換され、ボールナット６９を進退させ
る。このとき、該ボールナット６９がボールねじ軸６５
と共に回転することがないように、前記ボールナット６
９の前端に第２スプライン軸７１が固定され、前記セン
タサポート１５に固定された第２スプラインナット７６
と第２スプライン軸７１とがスプライン連結される。こ
の場合、第２スプラインナット７６と第２スプライン軸
７１とによって第２の駆動力伝達手段が構成され、回転
方向における相対的な運動が拘束され、軸方向における
相対的な運動が許容される。なお、前記第２スプライン
軸７１はスクリュー２２のストロークに対応する長さを
有する。

【００２８】そして、該第２スプライン軸７１の更に前
端に第３の駆動力伝達手段としてのベアリングボックス
７２が固定され、該ベアリングボックス７２内の前方に
スラストベアリング７３が、後方にベアリング７４が配
設される。この場合、ベアリングボックス７２は、軸方
向における相対的な運動を拘束し、回転方向における相
対的な運動を許容する。したがって、前記第１スプライ
ン軸６３は、スラストベアリング７３及びベアリング７
４によって、第２スプライン軸７１及びボールナット６
９に対して相対回転自在に支持される。なお、８５はス
クリュー２２の位置を検出するための絶対値パルスエン
コーダ、８６は該絶対値パルスエンコーダ８５を支持す
るブラケットである。

【００２９】次に、前記構成の駆動部の動作について説
明する。まず、射出工程において、射出用モータ４５の
ステータ４８に電流を供給すると、ロータ４９が回転さ
せられ、該ロータ４９の回転が第２ロータシャフト５７
及びベアリングリテーナ６４を介してボールねじ軸６５
に伝達され、該ボールねじ軸６５が回転させられる。こ
のとき、前記センタサポート１５に固定された第２スプ
ラインナット７６と第２スプライン軸７１とがスプライ
ン連結されるので、前記ボールナット６９は回転しな
い。したがって、ボールナット６９に推力が発生させら
れ、ボールナット６９は前進させられる。

【００３０】また、この間、計量用モータ４４は駆動さ
れず、ロータ４７は停止状態にある。したがって、ボー
ルナット６９の前方に配設された第１スプライン軸６３
は、回転することなく前進させられ、前記スクリュー２
２を前進させる。このように、前記射出用モータ４５に
よって発生させられた回転運動が、ボールねじ軸６５及
びボールナット６９によって直線運動に変換される。そ
の結果、前記スクリュー２２の前方に溜められた樹脂３
３を射出ノズル１２ａから射出することができる。

【００３１】次に、計量工程において、計量用モータ４
４のステータ４６に電流を供給すると、ロータ４７が回
転させられ、該ロータ４７の回転が第１ロータシャフト
５６及び第１スプラインナット６２を介して第１スプラ
イン軸６３に伝達され、該第１スプライン軸６３が回転
させられる。そして、該第１スプライン軸６３の回転は
前記スクリュー２２に伝達され、スクリュー２２は回転
させられる。これに伴って、前記溝２６内を樹脂３３が
溶融させられながら前進し、樹脂３３の前進に伴って発
生する背圧によって、前記スクリュー２２は後退させら
れる。

【００３２】このとき、第１スプラインナット６２と第
１スプライン軸６３とがスプライン連結されているの
で、第１スプラインナット６２に対して第１スプライン
軸６３は相対的に後退させられる。そして、前記射出用
モータ４５は、計量される樹脂３３の背圧を制御しなが
ら駆動され、ロータ４９はスクリュー２２を後退させる
方向に回転させられる。なお、前記背圧は、図示しない
荷重計によって検出された、例えば、スクリュー２２等
の軸方向に加わる荷重、又は図示しない圧力センサによ
って検出された、加熱シリンダ１２内の樹脂３３の圧力
に基づいて求めることができる。

【００３３】このように、該スクリュー２２を進退させ
たり回転させたりするためにタイミングベルト７ａ、７
ｂ（図２参照）を使用する必要がないので、駆動時に騒
音が発生することがなく、射出装置の保守・管理が容易
で、速度、位置、背圧等の制御精度を向上させることが
できる。また、射出時において、ボールねじ軸６５が回
転させられるようになっているので、ボールナット６９
を回転させる場合と比べて、回転イナーシャを小さくす
ることができ、速度立上り等の制御性を向上させること
ができる。

【００３４】そして、前記第１スプライン軸６３とボー
ルナット６９とは、スラストベアリング７３及びベアリ
ング７４によって相対回転することができるようになっ
ているので、計量用モータ４４と射出用モータ４５とを
同期させて駆動する必要がなく、計量用モータ４４及び
射出用モータ４５を容易に制御することができ、背圧の
制御精度を向上させることができる。さらに、射出用モ
ータ４５の回転力は、第２スプラインナット７６によっ
て保持されるので、計量用モータ４４は回転力を受けな
い。したがって、計量用モータ４４の容量を小さくする
ことができる。

【００３５】また、全工程において、計量用モータ４４
及び射出用モータ４５をいずれも固定して使用すること
ができるので、モータ配線等の信頼性を高くすることが
できる。なお、本発明は前記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。

【００３６】

【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装置においては、駆動部ケ
ースと、該駆動部ケース内にスクリューと同じ軸線上に
配設された計量用モータと、該計量用モータと前記スク
リューとの間に連結され、回転方向における相対的な運
動を拘束し、軸方向における相対的な運動を許容する第
１の駆動力伝達手段と、前記駆動部ケース内に配設され
た射出用モータと、該射出用モータと前記スクリューと
の間に連結され、前記射出用モータによって発生させら
れた回転運動を直線運動に変換し、前記スクリューを進
退させる運動方向変換手段と、前記駆動部ケースとスク
リューとの間に連結され、回転方向における相対的な運
動を拘束し、軸方向における相対的な運動を許容する第
２の駆動力伝達手段と、前記運動方向変換手段とスクリ
ューとの間に連結され、軸方向における相対的な運動を
拘束し、回転方向における相対的な運動を許容する第３
の駆動力伝達手段とを有する。

【００３７】この場合、射出工程において、前記射出用
モータを駆動すると、該射出用モータによって発生させ
られた回転が運動方向変換手段に伝達され、該運動方向
変換手段によって回転運動が直線運動に変換される。し
たがって、スクリューは回転することなく前進させら
れ、該スクリューの前方に溜められた樹脂が射出ノズル
から射出される。次に、計量工程において、前記計量用
モータを駆動すると、計量用モータによって発生させら
れた回転が第２の駆動力伝達手段を介してスクリューに
伝達される。したがって、スクリューを回転させながら
後退させることができる。

【００３８】その結果、スクリューを進退させたり回転
させたりするためにタイミングベルトを使用する必要が
ないので、駆動時に騒音が発生することがなく、射出装
置の保守・管理が容易になり、速度、位置等の制御精度
を向上させることができる。また、前記第３の駆動力伝
達手段は、前記運動方向変換手段からの直線運動をスク
リューに伝達するが、回転方向における相対的な運動を
許容するので、計量のための回転と射出のための回転と
を同期させる必要がない。したがって、計量用モータを
容易に制御することができ、背圧の制御精度を向上させ
ることができる。

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における電動射出成形機の
駆動部の概略図である。

【図２】従来の電動射出成形機における射出装置の概略
図である。

【図３】従来の電動射出成形機における他の射出装置の
概略図である。

【図４】本発明の実施の形態における電動射出成形機の
加熱シリンダの概略図である。

【符号の説明】

１１ 駆動部ケース ２２ スクリュー ４４ 計量用モータ ４６、４８ ステータ ４７、４９ ロータ ５６ 第１ロータシャフト ５７ 第２ロータシャフト ６２ 第１スプラインナット ６３ 第１スプライン軸 ６５ ボールねじ軸 ６９ ボールナット ７１ 第２スプライン軸 ７２ ベアリングボックス ７６ 第２スプラインナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/17 B29C 45/46 - 45/52 B29C 45/56 - 45/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）駆動部ケースと、 （ｂ）該駆動部ケース内にスクリューと同じ軸線上に配
   設された計量用モータと、 （ｃ）該計量用モータと前記スクリューとの間に連結さ
   れ、回転方向における相対的な運動を拘束し、軸方向に
   おける相対的な運動を許容する第１の駆動力伝達手段
   と、 （ｄ）前記駆動部ケース内に配設された射出用モータ
   と、 （ｅ）該射出用モータと前記スクリューとの間に連結さ
   れ、前記射出用モータによって発生させられた回転運動
   を直線運動に変換し、前記スクリューを進退させる運動
   方向変換手段と、 （ｆ）前記駆動部ケースとスクリューとの間に連結さ
   れ、回転方向における相対的な運動を拘束し、軸方向に
   おける相対的な運動を許容する第２の駆動力伝達手段
   と、 （ｇ）前記運動方向変換手段とスクリューとの間に連結
   され、軸方向における相対的な運動を拘束し、回転方向
   における相対的な運動を許容する第３の駆動力伝達手段
   とを有することを特徴とする電動射出成形機の射出装
   置。