JP3262224B2 - 電動射出成形機 - 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に関
するものである。特に電動射出成形機におけるスクリュ
ー軸の回転伝達機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機においては、加熱シリンダ内
において加熱溶融された樹脂を、高圧で射出し、金型装
置内のキャビティ空間に充填し、キャビティ空間内にお
いて冷却固化させることによって成形品を得ることがで
きるようになっている。

【０００３】このような射出成形機は型締装置及び射出
装置を有し、型締装置は固定プラテンと可動プラテンを
備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させること
によって型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる
ようになっている。

【０００４】一方、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れた
樹脂を射出する射出ノズルを備え、加熱シリンダ内には
スクリューが回転自在、かつ、進退自在に配設されてい
る。そして、スクリューを前進させ、射出ノズルから樹
脂を射出し、スクリューを後退させることによって樹脂
の計量を行うようになっている。

【０００５】ところで、前記スクリューを進退させるた
めに、電動機を使用した電動射出成形機の射出装置が提
供されている。以下図７〜図９を参照して３つの先行技
術について説明する。 （先行技術）図７は従来の電動射出成形機の射出装置の
概略図である。図７において、１０１は射出装置、１０
２は射出装置フレームである。射出装置フレーム１０２
の前方には加熱シリンダ１０４が固定され、加熱シリン
ダ１０４の前端に射出ノズル１０３が配設されている。
そして、加熱シリンダ１０４にはホッパ１０５が配設さ
れている。加熱シリンダ１０４内にはスクリュー１０６
が進退自在、かつ回転自在に配設され、スクリュー１０
６の後端が支持部材１０７によって回転自在に支持され
ている。

【０００６】支持部材１０７には減速機構付きの計量用
モータ１０８が取り付けられ、この計量用モータ１０８
の回転がタイミングベルト１０９を介してスクリュー１
０６に伝達される。また、スクリュー１０６と平行にね
じ軸１１１が回転自在に支持されるとともに、ねじ軸１
１１の後端にはタイミングベルト１１２を介して減速機
構付きの射出用モータ１１３が連結され、射出用モータ
１１３によってねじ軸１１１を回転させることができる
ようになっている。そして、ねじ軸１１１の前端は支持
部材１０７に固定されたナット１１４が螺合している。
したがって、射出用モータ１１３を駆動し、タイミング
ベルト１１２を介してねじ軸１１１を回転させることに
より、ナット１１４を軸方向に移動させることができ
る。

【０００７】前記構成の射出装置１０１において、計量
工程時に、計量用モータ１０８を駆動し、タイミングベ
ルト１０９を介してスクリュー１０６を回転させると、
ホッパ１０５から樹脂が供給され、加熱シリンダ１０４
内において樹脂が加熱され溶融する。前記スクリュー１
０６の回転にともなって樹脂がスクリュー１０６の前方
に溜まり、スクリュー１０６が後退（図における右方に
移動）する。

【０００８】また、射出工程時には、射出用モータ１１
３を駆動し、タイミングベルト１１２を介してねじ軸１
１１を回転させる。このとき、ナット１１４及び支持部
材１０７はねじ軸１１１の回転に伴って移動し、スクリ
ュー１０６を前進させるので、スクリュー１０６の前方
に溜った樹脂は射出ノズル１０３からキャビティに向っ
て射出される。

【０００９】次に、本出願人が平成９月１１月１１日付
で特願平９−３０８６６２号として特許出願した（以
下、「先発明」という）発明について、以下図８を参照
して説明する。図８において、１５０は加熱シリンダで
あり、この加熱シリンダ１５０内には、スクリュー１５
１が進退自在、かつ、回転自在に配設される点は従来の
ものと同様である。そして、スクリュー１５１は、前端
にスクリューヘッドを有するとともに、加熱シリンダ１
５０内を後方に延び、後端にベアリングボックス１５３
が固定されている。また、スクリュー１５１の周囲には
螺旋状のフライト１５４が形成され、フライト１５４間
に溝が形成されている。

【００１０】そして、前記加熱シリンダ１５０にはホッ
パが固定されている(図示しない)。ホッパからの樹脂供
給口は、スクリュー１５１を加熱シリンダ１５０内にお
ける最も前方に置いた状態において、スクリュー溝の後
端部に対応する箇所に形成されている。したがって、計
量工程時に、スクリュー１５１を回転させると、ホッパ
内からペレット状の樹脂が供給され、樹脂は、加熱シリ
ンダ１５０内に進入し、スクリューの溝内を前進させら
れる。

【００１１】また、加熱シリンダ１５０の周囲には図示
しないヒータが配設され、ヒータによって加熱シリンダ
１５０を加熱し、スクリュー溝内の樹脂を溶融させる。
したがって、スクリュー１５１を回転させると、樹脂圧
によりスクリュー１５１が後退し、スクリューヘッドの
前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜まる。

【００１２】次に、射出工程時には、スクリュー１５１
を回転させることなく前進させると、スクリューヘッド
の前方に溜まった樹脂は、射出ノズル１５２から射出さ
れ、金型のキャビティ空間に充填される。加熱シリンダ
１５０の後方には、前記スクリュー１５１を回転又は進
退するための駆動部１５５が配設されている。駆動部１
５５は、フレーム１５６に対して移動自在に配設された
計量用モータ１５７及びフレーム１５６に固定された射
出用モータ１５８を備え、射出用モータ１５８とスクリ
ュー１５１とが同一軸上に配設されている。

【００１３】フレーム１５６には、スクリュー１５１と
平行に延びる案内バー１５９が配設され、案内バー１５
９に沿って計量用モータ１５７が移動する。そのため
に、支持板１６０が案内バー１５９に対して摺動自在に
配設され、支持板１６０に計量用モータ１５７が取り付
けられている。また、計量用モータ１５７の出力軸に駆
動側プーリ１６１が、又ベアリングボックス１５３のボ
ックス本体１６２の外周に従動側プーリ１６３がそれぞ
れ固定され、駆動側プーリ１６１と従来側プーリ１６３
との間にタイミングベルト１６４が張設されている。こ
れら駆動側プーリ１６１、従動側プーリ１６３及びタイ
ミングベルト１６４によって、ベアリングボックス１５
３と計量用モータ１５７とを連結する伝動手段が構成さ
れている。

【００１４】一方、射出用モータ１５８は、フレーム１
５６に固定されたステータ１６５及びステータ１６５の
内周側に配設されたロータ１６６から成り、このロータ
１６６はフレーム１５６に対して回転自在に支持され
る。そのために、前記ロータ１６６に中空のロータシャ
フト１６７が嵌入固定され、ロータシャフト１６７の両
端がベアリング１６８，１６９によってフレーム１５６
に支持されている。

【００１５】また、ベアリングボックス１５３内にはベ
アリング１７０、１７１が配設され、これらベアリング
によってスクリュー１５１と伝動軸としてのボールねじ
軸１７２とが相対回転自在に連結され、フレーム１５６
に荷重計１７７を介して固定されたボールナット１７３
とボールねじ軸１７２に形成されたねじ部１７４とが螺
合している。なお、このボールねじ軸のねじ部１７４に
よって、回転運動を直線運動に変換する。

【００１６】したがって、計量工程において、計量用モ
ータ１５７を駆動すると、計量用モータ１５７の回転が
駆動側プーリ１６１、タイミングベルト１６４、ボック
ス本体１６２及びスクリュー１５１に順次伝達され、ス
クリュー１５１が回転し、樹脂がスクリューヘッドの前
方に移動する。この場合、スクリュー１５１とボールね
じ軸１７２とはベアリングボックス１５３を介して相対
回転自在に連結されているので、ボックス本体１６２に
伝達された回転はボールねじ軸１７２には伝達されない
が、加熱シリンダ１５０内の樹脂の圧力がベアリングボ
ックス１５３を介してボールねじ軸１７２に伝達され
る。したがって、ボールねじ軸１７２は回転しながら後
退し、これに伴ってスクリュー１５１を後退させる。な
お、スクリュー１５１を後退させるときに、樹脂の圧力
に抗してスクリュー１５１に背圧が加えられる。

【００１７】一方、射出用モータ１５８において、ステ
ータ１６５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１５１を回転させることなく前進させる
ことができる。そのために、中空のロータシャフト１６
７の内側に環状の係止部材１７５が固定され、係止部材
１７５の内周に形成されたスプライン１７６とボールね
じ軸１７２の後部外周に形成されたスプラインとが係合
している。このスプライン１７６によって、射出用モー
タ１５８の回転を伝達する回転伝達部が構成されてい
る。

【００１８】したがって、射出工程において、射出用モ
ータ１５８を駆動すると、射出用モータの回転がロータ
シャフト１６７、係止部材１７５及びボールねじ軸１７
２に順次伝達される。そして、ボールナット１７３がフ
レーム１５６に固定されているので、ボールねじ軸１７
２は回転するとともに前進し、スクリュー１５１を前進
させる。また、このとき、スクリュー１５１に加わる射
出力は、ベアリングボックス１５３を介して荷重計１７
７に伝達され、検出される。なお、前記ボールねじ軸１
７２は軸方向においてストロークＳだけ進退する(図
８）。

【００１９】このように、射出用モータ１５８の回転が
減速機構、プーリ等を介することなくボールねじ軸１７
２に直接伝達されるようになっているので、機械効率を
高めることができるとともに、イナーシャを小さくする
ことができる。

【００２０】そして、前記係止部材１７５がロータシャ
フト１６７のほぼ中央に配設されているので、スクリュ
ー１５１を後端限位置に置いたときに、スプライン１７
６の後端をロータシャフト１６７の右端より内に置くこ
とができる。したがって、スプライン１７６をロータ１
６６の内側、すなわち、ロータシャフト１６７内に配設
することができ、ビルトインモータ型射出装置の軸方向
寸法を小さくすることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した如く、図
８にて説明した本出願人による先発明の構成によって、
スプラインを射出用モータ１５８におけるロータ１６６
の内側、即ちロータシャフト１６７内に配設できるの
で、ビルトインモータ型射出成型機の軸方向寸法を小さ
くできるようになった。しかし、図８で明らかなごと
く、計量モータの出力を伝えるタイミングベルト１６４
が露出している。また、図７で示した従来技術において
もタイミングベルト１０９が露出している。本発明はこ
のような構造に起因して生ずるスクリュー回転時の騒音
を低減して、作動の静かな射出成形機を、そしてタイミ
ングベルトによる駆動によって生ずるベルトの摩耗粉の
発生や、ベルト寿命の管理の為の保守作業を可及的に少
なくすることができる射出成形機を提供することを目的
とする。特に射出成形機の加熱装置の駆動部を改良して
上記目的を達成することを課題とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】そのため本発明の電動射
出成形機は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転
および進退自在に配設されたスクリューと、スクリュー
を支持すると共にボールねじ軸を回転自在に軸支し、該
ボールねじにより進退させられるベアリングボックス
と、該ベアリングボックスを回転自在に取付けたプレッ
シャプレートを有し、該プレッシャプレートと前記ベア
リングボックスとで空洞部を形成し、該空洞部内に計量
モータの回転力を前記ベアリングボックスを介して前記
スクリューに伝達する回転伝達機構を収納したことを特
徴とする。 上記の構成において、回転伝達機構は歯車列
で構成するのが好ましい。 また、空洞部内に潤滑油を保
持し、潤滑油の補充及び抜き取りを可能にするのが好ま
しい。 さらに、ベアリングボックスは環状をなした中空
軸とベアリング抑えとで構成することが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１〜図６に基いて説明する。本
発明は電動射出成形機にしたという基本的技術思想に於
ては、図８にて説明した先発明に係る電動射出成形機の
延長上にあるものである。しかし、これをさらに改良
し、スクリュー回転時の騒音を低減するために回転伝達
手段を空洞部に設けた点に特徴を有するものである。

【００２４】図１は本発明に係る射出成形機の横断面
図、図２は本発明に係る射出成形機の外観側面図であ
る。図３は図１のＡ矢視断面図である。図４は同じく図
１のＣ矢視断面図、図５は図１のＤ矢視断面図、図６は
図１のＥ矢視断面図である。図１及び図２において、１
は加熱シリンダであり、この加熱シリンダ１内には図７
以下で説明した先行技術と同様、スクリュー（図７参
照）が進退自在に、かつ、回転自在に配設されている。
そして、加熱シリンダ１内をスクリュー及びスクリュー
軸３が後方に延び、スクリュー軸３の後端はスクリュー
支持プレート４（図６参照）に固定されている。

【００２５】加熱シリンダ１における設定された箇所に
は図７以下の場合と同様、樹脂供給口５が形成され、該
樹脂供給口５上にホッパ（図２）が固定されている。樹
脂供給口５は、スクリューを加熱シリンダ１内における
最も前方に置いた状態において、スクリューのフライト
で構成される溝の最後端に対応する箇所に形成されてい
る。したがって、計量工程時に、スクリュー軸３を回転
させながら後退させると、樹脂供給口５からペレット状
の樹脂が供給される。

【００２６】また、加熱シリンダ１の周囲には図示しな
いヒータが配設され、これにより加熱シリンダ１を加熱
し、スクリュー２の溝内の樹脂を溶融させる。したがっ
て、スクリュー２を回転させると、樹脂圧によりスクリ
ュー２が後退してスクリューヘッドの前方に１ショット
分の溶融樹脂が溜まる。

【００２７】次に、射出工程時に、スクリュー軸３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
の前方に溜まった溶融樹脂は、射出ノズルから射出さ
れ、金型内のキャビティ空間に充填される。

【００２８】ところで、加熱シリンダ１の後方には、前
記スクリュー２を回転及び進退させるための駆動部６が
ある。駆動部６には、機械フレーム７に対して移動自在
に配設された計量用モータ８及び機械フレーム７に固定
された射出用モータ９を備え、射出用モータ９とスクリ
ュー軸３とが同一軸線上に配設されている。

【００２９】機械フレーム７には、スクリュー２と平行
に延びる複数本のガイドロッド１０が配設され（図
４）、このガイドロッド１０に沿って計量用モータ８を
支持するプレッシャープレート１１が移動する。図１及
び図２に示す如く、機械フレーム７は加熱シリンダ１の
部分を覆う前部フレーム７ａと後述するボールナット３
６及びガイドロッド１０を支持する後部フレーム７ｂと
からなり、これら前後のフレーム７ａと７ｂとは図３に
示す如く４本の連結ロッド１２で一体に連結されてい
る。

【００３０】プレッシャープレート１１の側部にはモー
タ取付用のブラケット１３（図１，図３）が取付けら
れ、このブラケット１３にモータフランジ１４を介し計
量用モータ８が取付けられている。プレッシャープレー
ト１１内にはベアリング１５ａ，１５ｂを介し、ベアリ
ングボックス１６が回転自在に取付けられている。１７
はベアリングホルダで、一方のベアリング１５ｂをこれ
で保持している。ベアリングボックス１６は、前記スク
リュー支持プレート４の後方に固着された環状をなした
中空軸１８とベアリング抑え１９とからなっている。そ
してベアリング２０及び２１を介しボールねじ軸３０の
前端を回転自在に支持している。２２はベアリング抑え
で、これによりベアリング２０を前記ベアリング抑え１
９との間に保持している。

【００３１】さて、図１で計量用モータ８の出力軸８ａ
には歯車２３が固着され、この歯車２３は中間歯車２４
を介して環状歯車２５と噛み合っている。環状歯車２５
は中空軸１８の外周に固着され、この中空軸１８は一端
が前記スクリュー支持プレート４の後端にボルト結合さ
れている。３８は中空軸１８，ベアリングホルダ１７，
プレッシャープレート１１とブラケット１３，モータフ
ランジ１４とで歯車２３，２４，２５を収納する空洞部
である。

【００３２】射出用モータ９はステータ及びロータを備
えている。ロータに中空のロータ軸２６が嵌入固定され
ている。中空のロータ軸２６の両端はベアリング２７，
２８でモータフレーム内で回転可能に支持され、中空の
ロータ軸２６内にはスプラインナット２９が固定され、
該スプラインナット２９にボールねじ軸３０の後端に固
定されたスプライン軸３１が摺動可能に係合している。
スプライン軸３１は後退限ストッパ３２と前進限ストッ
パ３３とにより、その前後動を制限されている。

【００３３】３４はガイドロッド１０の後端を支持する
ガイドロッド支持部材で、これに射出用モータ９が固着
されている。３５は後部フレーム７ｂとボールナット３
６の後端に設けられたフランジ３６ａとに固着されたロ
ードセルで、該ロードセル３５の後部に給油口を備えた
給油プレート３７が固着されている。結局前記ガイドロ
ッド１０は後部フレーム７ｂを貫通し、ガイドロッド支
持部材３４にねじ１０ａで締付けられて支持されてい
る。

【００３４】また、図５に示す如く、空洞部３８を形成
しているプレッシャープレート１１の上部には、空洞部
３８内へ油を給油するための給油口３９が形成されてい
ると共に、プレッシャープレート１１の下部には空洞部
３８からの油を排出するための排出口４０が形成されて
いる。そして、給油口３９及び排出口４０には、プラグ
４１が取付けられている。

【００３５】以上の構成であって、計量工程において、
計量用モータ８を駆動すると、その回転が出力軸８ａか
ら歯車２３，２４，２５と伝へられ、環状歯車２５の回
転によってベアリングボックス１６を回す。ベアリング
ボックス１６はベアリング２０，２１でボールねじ軸３
０に対し回転自在であるから、この回転がスクリュー支
持プレート４を介し、スクリュー軸３に伝へられる。な
お、本発明において、回転伝達機構を歯車列で構成した
が、従来例のごとくタイミングベルト（例えば、中間歯
車２４を削除して、歯車２３，２５にタイミングベルト
を掛ける）による駆動方式でも、これを空洞部に設ける
ことによって、本発明に準ずる効果を発揮させることが
でき、本発明の要旨を逸脱するものではない。

【００３６】又射出工程に於ては、射出用モータ９の回
転により中空のロータ軸２６が回転し、スプライン軸３
１を回し、さらにスプライン軸３１の前端で固着された
ボールねじ軸３０を回転させる。するとボールナット３
６によりボールねじ軸３０を前進させ、スクリュー軸３
を前進させて射出が行われる。

【００３７】

【発明の効果】さて、以上の様な構成であって、計量用
モータ８の回転を伝える回転伝達機構が、プレッシャー
プレート１１内に設けられた空洞部内に構成され、かつ
空洞部はその外側を完全に覆われて外気と遮断されてい
るので、回転伝達機構により発生する騒音遮音効果と共
に、空洞内に潤滑油を保持することができる。又、歯車
列による駆動にしたので、極めて静かな作動が可能とな
った。タイミングベルト，チェーン等を使用しても、空
洞部に収納されているので、静かであると共に、摩耗粉
を射出部等に発生させることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した射出成形機の横断面図。

【図２】同じく外観側面図。

【図３】図１のＡ断面図。

【図４】図１のＣ断面図。

【図５】図１のＤ断面図。

【図６】図１のＥ断面図。

【図７】公知成形機。

【図８】同じく電動式射出成形機で本出願人による「先
発明」を示す。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダ ２ スクリュー ３ スクリュー軸 ４ スクリュー支持
プレート ５ 樹脂供給口 ６ 駆動部 ７ 機械フレーム 7a 前部フレーム 7b 後部フレーム ８ 計量用モータ ９ 射出用モータ 10 ガイドロッド 11 プレッシャープレート 12 連結ロッド 13 モータ取付用ブラケット 14 モータフランジ 15a，15b ベアリング 16 ベアリングボッ
クス 17 ベアリングホルダ 18 中空軸 19 ベアリング抑え 20 ベアリング 21 ベアリング 22 ベアリング抑え 23 歯車 24 中間歯車 25 環状歯車 26 ロータ軸 27 ベアリング 28 ベアリング 29 スプラインナット 30 ボールねじ軸 31 スプライン軸 32 後退限ストッパ 33 前進限ストッパ 34 ガイドロッド支
持部材 35 ロードセル 36 ボールナット 37 給油プレート 38 空洞部 39 給油口 40 排出口 41 プラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/83

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回
   転および進退自在に配設されたスクリューと、スクリュ
   ーを支持すると共にボールねじ軸を回転自在に軸支し、
   該ボールねじにより進退させられるベアリングボックス
   と、該ベアリングボックスを回転自在に取付けたプレッ
   シャプレートを有し、該プレッシャプレートと前記ベア
   リングボックスとで空洞部を形成し、該空洞部内に計量
   モータの回転力を前記ベアリングボックスを介して前記
   スクリューに伝達する回転伝達機構を収納したことを特
   徴とする電動射出成形機。
2. 【請求項２】 回転伝達機構は歯車列からなる請求項１
   記載の電動射出成形機。
3. 【請求項３】 空洞部内に潤滑油を保持し、該空洞部内
   への潤滑油の補充及び空洞部からの抜き取りを可能にし
   たことを特徴とする請求項２記載の電動射出成形機。
4. 【請求項４】 ベアリングボックスは環状をなした中空
   軸とベアリング抑えとから成ることを特徴とする請求項
   １記載の電動射出成形機。