JP3353055B2 - 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。特に射出成形機の射出枠の構成に関す
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８を参照して２つの先行技
術について説明する。 （先行技術その１）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、１０２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１０６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、タイミングベルト１６４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１７７に伝達され、検出される。なお、前記ボールね
じ軸１７２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】さて、上記「先発明」によって電動射出成
形機の先行技術のかゝえていた問題の多くが解決され
た。しかし、電動射出成形機においては、実質的な樹脂
反力を正確に測定することが必要である。この問題を解
決する手段として図９に示すごとく、プレッシャープレ
ート１８２に対してボールねじ１７８を回転自在かつ軸
方向移動不能に取り付け、ボールねじ１７８をリヤプレ
ート１７９にロードセル１８０を介して固設されたボー
ルナット１８１に螺合させている。ボールねじ１７８を
回転させ、ボールねじ１７８の螺合位置を軸方向に変化
させ、射出スクリューを押圧するプレッシャープレート
１８２をガイドロッド１８３に沿って移動させる。プレ
ッシャープレート１８２に対しボールねじ１７８を軸受
にて回動自在に軸支している。そしてボールねじ１７８
の回転力がプレッシャープレート１８２に伝達されなく
なるので回転力の変動に関係しなくなり、ガイドロッド
１８３に対するプレッシャープレート１８２の摺動抵抗
が常に一定となる。摺動抵抗が変動しなくなるので、摺
動抵抗と実質的な樹脂反力との合力を検出するロードセ
ル１８０により実質的な樹脂反力を正確に測定できると
いうものである。

【００２１】しかし、このような構成では、プレッシャ
ープレート１８２がガイドロッド１８３に案内されて摺
動するが、ガイドロッド１８３に射出推力を受けるので
ガイドロッド１８３を大きくしなければならない。した
がって、ガイドロッド１８３の部分での摺動抵抗が大と
なる。また、射出によってガイドロッド１８３が伸長す
るため、プレッシャープレート１８２の位置、即ちスク
リューの位置検出の精度が低下する。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、プレッシャ
ープレートの摺動抵抗を減らすことができ、また、スク
リュー位置検出精度を向上させることができる成形機の
射出枠の新規な構造を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】（１）加熱シリンダと、
該加熱シリンダ内で進退自在に配設されたスクリュー
と、加熱シリンダを固設する射出枠と、該射出枠に固設
されたボールナットと、ボールナットと螺合し前記スク
リューに対して相対回転自在に軸支されたボールねじ軸
とを有し、該ボールねじ軸によって進退され、前記スク
リューを回転自在に軸支するプレッシャプレートを備
え、該プレッシャプレートを前記射出枠の構成部材とは
別のガイドロッドにて前後方向に進退可能に支持した。 （２）前記(１)において、射出枠の構成部材は、加熱シ
リンダを固設するフロントプレートと、ボールナットを
固設するリヤプレートと、フロントプレートとリヤプレ
ートを一体に連結する連結ロッドとによって構成した。 （３）前記(２)において、後部プレートにロードセルを
介してボールナットが固設されている。 （４）前記(１)において、ガイドロッドは射出軸と平行
に設置され、該ガイドロッドの一端はフロントプレート
に軸支され、他端はリヤプレートの後部に配置されたガ
イドロッド支持部材によって支持するようにした。 （５）さらに前記(４)の構成において、ガイドロッド支
持部材とプレッシャプレートとの間に両者間の距離を計
測する位置センサを設けた。

【００２４】

【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９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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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、射出枠を構成する機械フレーム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。

【００３０】射出枠を構成する機械フレーム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、射出枠を構成する機械
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３６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。

【００３１】プレッシャープレート１１の側部には計量
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。１
７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
１９との間に保持している。

【００３２】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１
７，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とで形成される空洞部で、この空洞部内
に前記歯車２３，２４，２５を収納している。

【００３３】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。

【００３４】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は射出枠を構成する後部フレーム７ｂ
とボールナット３６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。

【００３５】３９はプレッシャープレート１１からブラ
ケットを介して取付けられた位置センサーで、ガイドロ
ッド支持部材３４にブラケットを介して取付けられた位
置センサー４０とで、プレッシャープレート１１とガイ
ドロッド支持部材３４との間の距離を測定するものであ
る。そして、前記位置センサー３９と４０とでスクリュ
ーの位置を検出する。これらの位置センサー３９，４０
は、射出圧力を受けないガイドロッド１０に支持された
プレッシャープレート１１とガイドロッド支持部材３４
に取付けられているので、夫々の部材間に射出圧力によ
り伸びがなく、夫々の部材間の距離を正確に検出するこ
とができる。

【００３６】また、プレッシャープレート１１は前記し
た射出圧力を受けないガイドロッド１０に支持されてい
るので、摺動抵抗が減少され、ロードセル３５の検出精
度を向上させることができる。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】

【発明の効果】（１）以上の如き構成である。即ちプレ
ッシャープレートを射出枠を構成する前部プレートと後
部プレート及び連結ロッドとは別のガイドロッドで案内
し、ガイドロッドには射出圧がかからないので、ロッド
径を小径にできる。従って、摺動抵抗が減殺され、後部
プレートとボールナットに保持したロードセルの検出精
度を向上できる。 （２）射出圧力の影響を受けないガイドロッド支持部材
とプレッシャプレートとの間に両者間の距離を計測する
位置センサを設けたので、高精度の位置測定が可能とな
った。

【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。

【図９】樹脂反力を測定するロードセルを備えた射出成
形機の一例を示す。

【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 位置センサー 40 位置センサー

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で進
   退自在に配設されたスクリューと、加熱シリンダを固設
   する射出枠と、該射出枠に固設されたボールナットと、
   ボールナットと螺合し前記スクリューに対して相対回転
   自在に軸支されたボールねじ軸とを有し、該ボールねじ
   軸によって進退され、前記スクリューを回転自在に軸支
   するプレッシャプレートを備え、該プレッシャプレート
   を前記射出枠の構成部材とは別のガイドロッドにて前後
   方向に進退可能に支持したことを特徴とする射出成形
   機。
2. 【請求項２】 射出枠の構成部材は、加熱シリンダを固
   設する前部プレートと、ボールナットを固設する後部プ
   レートと、前部プレートと後部プレートを一体に連結す
   る連結ロッドとによって構成されることを特徴とする請
   求項１記載の射出成形機。
3. 【請求項３】 後部プレートにロードセルを介してボー
   ルナットが固設されていることを特徴とする請求項２記
   載の射出成形機。
4. 【請求項４】 ガイドロッドは射出軸と平行に設置さ
   れ、該ガイドロッドの一端は前部プレートに軸支され、
   他端は後部プレートの後部に配置されたガイドロッド支
   持部材によって支持されることを特徴とする請求項１記
   載の射出成形機。
5. 【請求項５】 ガイドロッド支持部材とプレッシャプレ
   ートとの間に両者間の距離を計測する位置センサを有す
   ることを特徴とする請求項４記載の射出成形機。