JP3380474B2 - 電動射出成形機の射出装置 - Google Patents

電動射出成形機の射出装置

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JP3380474B2
JP3380474B2 JP24727798A JP24727798A JP3380474B2 JP 3380474 B2 JP3380474 B2 JP 3380474B2 JP 24727798 A JP24727798 A JP 24727798A JP 24727798 A JP24727798 A JP 24727798A JP 3380474 B2 JP3380474 B2 JP 3380474B2
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shaft
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screw
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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、金型装置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た後、金
型装置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
とによって金型装置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
して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
クリューが回転自在に、かつ、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射出
ノズルから樹脂を射出し、後退させることによって樹脂
の計量が行われる。
【0004】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。図2は従来の射出装置の断面図である。
図において、111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111は加熱シリンダ110の後
端(図における右端)に固定される。前記駆動部ケース
111の前方部(図における左方部)に計量用モータ1
44が、後方部(図における右方部)に射出用モータ1
45が、互いに同一軸上に配設される。前記計量用モー
タ144はステータ146、及び該ステータ146の内
周側に配設された環状のロータ147から成り、前記ス
テータ146はステータコア112及びステータコイル
113を備え、ロータ147はロータコア121及びロ
ータコイル122を備える。また、射出用モータ145
はステータ148、及び該ステータ148の内周側に配
設された環状のロータ149から成り、前記ステータ1
48はステータコア114及びステータコイル115を
備え、ロータ149はロータコア123及びロータコイ
ル124を備える。
【0005】前記ロータ147は、駆動部ケース111
に対して回転自在に支持される。そのために、ロータ1
47に中空の第1のロータシャフト156が嵌(かん)
入されて固定され、該第1のロータシャフト156の前
端(図における左端)がベアリング151によって、後
端がベアリング152によってそれぞれ支持される。一
方、前記ロータ149も駆動部ケース111に対して回
転自在に支持される。そのために、ロータ149に中空
の第2のロータシャフト157が嵌入されて固定され、
該第2のロータシャフト157の前端がベアリング15
3によって、後端がベアリング154によってそれぞれ
支持される。
【0006】ところで、前記計量用モータ144におい
て、ステータ146に電流を供給することによって、ス
クリュー100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のロータシャフト156に第
1のスプラインナット162が固定され、該第1のスプ
ラインナット162と第1のスプライン軸163とがス
プライン係合させられ、該第1のスプライン軸163と
前記スクリュー100とが連結される。
【0007】また、前記駆動部ケース111に第2のス
プラインナット176が固定され、該第2のスプライン
ナット176と第2のスプライン軸171とがスプライ
ン係合させられ、さらに、前記第1のスプライン軸16
3と第2のスプライン軸171とがベアリングボックス
172を介して相対回転自在に連結される。一方、前記
射出用モータ145において、ステータ148に電流を
供給することによって、前記スクリュー100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、前
記第2のロータシャフト157の後端に環状のベアリン
グリテーナ164が固定され、該ベアリングリテーナ1
64の内周にボールねじ軸165の軸部165aが嵌入
されて固定される。そして、前記ボールねじ軸165は
駆動部ケース111に対して回転自在に支持される。す
なわち、ボールねじ軸165は、ベアリングリテーナ1
64を介してベアリング166及びスラストベアリング
167によって支持される。そして、前記第2のロータ
シャフト157内にボールナット169が進退自在に配
設され、該ボールナット169とボールねじ軸165と
が螺(ら)合させられ、かつ、ボールナット169と第
2のスプライン軸171とが連結される。
【0008】ところで、前記計量用モータ144を駆動
すると、ステータコイル113及びロータコイル122
が発熱するだけでなく、第1のロータシャフト156の
回転に伴ってベアリング151、152が発熱する。ま
た、前記射出用モータ145が駆動されると、ステータ
コイル115及びロータコイル124が発熱するだけで
なく、第2のロータシャフト157の回転に伴ってベア
リング153、154が発熱する。
【0009】そこで、計量用モータ144、ベアリング
151、152及び該ベアリング151、152の支持
部分を冷却するために、前記駆動部ケース111におけ
る計量用モータ144の外周の所定箇所に空気吹込口1
31及び空気排出口132が互いに対向させて形成さ
れ、前記空気吹込口131にブロワ133が、空気排出
口132に図示されないルーバがそれぞれ配設される。
したがって、ブロワ133によって環状のモータ収容室
141に吹き込まれた空気は、計量用モータ144、ベ
アリング151、152及び該ベアリング151、15
2の支持部分を冷却し、空気排出口132から排出され
る。
【0010】また、射出用モータ145、ベアリング1
53、154及び該ベアリング153、154の支持部
分を冷却するために、前記駆動部ケース111における
射出用モータ145の外周の所定箇所に空気吹込口13
4、135及び空気排出口136が互いに対向させて形
成され、前記空気吹込口134、135にブロワ13
7、138が、空気排出口136に図示されないルーバ
がそれぞれ配設される。したがって、ブロワ137、1
38によって環状のモータ収容室142に吹き込まれた
空気は、射出用モータ145、ベアリング153、15
4及び該ベアリング153、154の支持部分を冷却
し、空気排出口136から排出される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の射出装置においては、第1のロータシャフト156
の前端に第1のスプラインナット162が固定され、該
第1のスプラインナット162と第1のスプライン軸1
63とがスプライン係合させられるので、スクリュー1
00のストロークの後退限におけるスクリュー100の
後端が第1のスプラインナット162より前方、すなわ
ち、第1のロータシャフト156の前端より前方(図に
おける左方)に設定されてしまう。
【0012】したがって、射出装置の軸方向寸法が長く
なってしまう。本発明は前記従来の射出装置の問題点を
解決して、軸方向寸法を短く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。
【0013】
【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、ステータ、及び該
ステータの径方向内方に配設されたロータから成るモー
タと、前記ロータに固定され、かつ、該ロータの径方向
内方において回転自在に支持された中空のロータシャフ
トと、前記モータと同一軸上に配設された射出部材とを
有する。そして、前記ロータシャフトは、前端及び後端
がベアリングによって駆動部ケースに対して回転自在に
支持される。また、前記射出部材のストロークの後退限
における射出部材の後端は、前記ロータシャフトの前記
ベアリングによって駆動部ケースに対して支持された前
端より後方に設定される。
【0014】本発明の他の電動射出成形機の射出装置に
おいては、さらに、前記ロータシャフトの前端にスリー
ブが固定される。そして、該スリーブの後端にスプライ
ンナットが固定される。また、該スプラインナットとス
プライン係合させられたスプライン軸と前記射出部材と
が連結される。
【0015】
【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。なお、この場
合、射出部材としての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について説
明する。図1は本発明の実施の形態における駆動部の断
面図、図3は本発明の実施の形態における射出装置の要
部概念図である。
【0016】図3において、12は加熱シリンダであ
り、該加熱シリンダ12は前端(図における左端)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が回転自在に、かつ、進退自在に配
設される。そして、該スクリュー22は、前端にスクリ
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(図における右端)
において後述される駆動部と連結される。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によって溝26が形成される。
【0017】そして、前記加熱シリンダ12における設
定された箇所、すなわち、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(図における
右端部)に対応する箇所に樹脂供給口29が形成され、
該樹脂供給口29にホッパ30が固定される。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(図における左方に移動)
させられる。
【0018】また、前記加熱シリンダ12の周囲には図
示され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(図におけ
る右方に移動)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。
【0019】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、図示されな
い金型装置のキャビティ空間に充填される。次に、駆動
部について説明する。図1において、11は駆動部を包
囲するケースとしての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(図3)の後端に固定され
る。前記駆動部ケース11は、フロントカバー13、セ
ンタフレーム15、リヤカバー17、前記フロントカバ
ー13とセンタフレーム15とを連結するフロントフレ
ーム41、及び前記センタフレーム15とリヤカバー1
7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13とフロントフレーム41とがボル
トb1によって、フロントフレーム41とセンタフレー
ム15とがボルトb2によって、センタフレーム15と
リヤフレーム42とがボルトb3によって、リヤフレー
ム42とリヤカバー17とがボルトb4によってそれぞ
れ固定される。
【0020】また、前記駆動部ケース11の前方部(図
における左方部)にモータとしての計量用モータ44
が、後方部(図における右方部)にモータとしての射出
用モータ45が、互いに同一軸上に、かつ、スクリュー
22と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の径方向内方に配設された環状のロ
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
の径方向内方に配設された環状のロータ49から成る。
【0021】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のロータシャフト56が嵌入されて固定さ
れ、該第1のロータシャフト56の前端がベアリング5
1によってフロントフレーム41に、後端がベアリング
52によってセンタフレーム15にそれぞれ支持され
る。
【0022】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4
9に中空の第2のロータシャフト57が嵌入されて固定
され、該第2のロータシャフト57の前端がベアリング
53によってセンタフレーム15に、後端がベアリング
54によってリヤフレーム42にそれぞれ支持される。
【0023】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のロータシャフト
56の前方部の内周にスリーブ18が配設され、該スリ
ーブ18の前端と前記第1のロータシャフト56の前端
とがボルトb5によって固定される。また、前記第1の
ロータシャフト56の前端より後方の所定の位置、すな
わち、前記スリーブ18の後端には、第1のスプライン
ナット62がボルトb12によって固定され、前記第1
のスプラインナット62と第1のスプライン軸63とが
スプライン連結され、該第1のスプライン軸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のスプラインナット62及び第1のスプライン軸63
によって第1の駆動力伝達手段が構成され、スリーブ1
8及び後述される第1カップリング81の回転方向にお
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のスプライン軸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。
【0024】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のロータシャフト56、スリーブ18、第1のスプ
ラインナット62及び第1のスプライン軸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が後退させられる。
【0025】このとき、第1のスプラインナット62と
第1のスプライン軸63とがスプライン連結されている
ので、第1のスプラインナット62に対して第1のスプ
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
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、前記第2のロータシャフト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65の第1軸部65aが嵌入
されて固定される。そして、前記ボールねじ軸65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64を介
してベアリング66及びスラストベアリング68によっ
てリヤカバー17に対して支持される。そして、該リヤ
カバー17には、環状の荷重計75を介して、リヤキャ
ップ77がボルトb6によって固定され、前記ボールね
じ軸65の第2軸部65bが、ベアリング67によって
リヤキャップ77に対して支持される。該リヤキャップ
77には、ブラケット86を介して絶対値パルスエンコ
ーダ85が配設される。
【0026】そして、前記第2のロータシャフト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、前記射
出用モータ45を駆動してロータ49を回転させると、
ロータ49の回転は、第2のロータシャフト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6
9を進退させる。なお、前記ボールねじ軸65がボール
ナット69から抜けてしまうことがないように、前記ボ
ールねじ軸65の前端にストッパ19がボルトb13に
よって固定される。
【0027】また、前記ボールナット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69の前端にスリーブ状の第2のスプライン軸71
がボルトb11によって固定され、前記センタフレーム
15に固定された第2のスプラインナット76と第2の
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のスプラインナット76及び第2のスプライン
軸71によって第2の駆動力伝達手段が構成され、前記
センタフレーム15及び後述される第3の駆動力伝達手
段としてのベアリングボックス72の回転方向における
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のスプライン軸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、前記第2のスプライン軸71の前
端にベアリングボックス72がボルトb7によって固定
され、前記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がそれぞれ配
設される。この場合、ベアリングボックス72は、第1
のスプライン軸63及び第2のスプライン軸71の軸方
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のスプラ
イン軸63は、スラストベアリング73及びベアリング
74によって、第2のスプライン軸71及びボールナッ
ト69に対して相対回転自在に支持される。
【0029】また、前記第1のスプライン軸63の前端
には、第1カップリング81及び第2カップリング82
を介して、スクリュー22の後端シャフト22bがボル
トb8、b9によって固定される。前記第1カップリン
グ81は、スクリュー22の進退に伴って前記スリーブ
18内を摺(しゅう)動させられる。また、前記第1の
スプライン軸63の後端には、第1のスプライン軸63
の後退限位置において、前記ボルトb13のヘッドと干
渉しないように凹部63aが形成される。したがって、
射出装置の軸方向寸法を短くすることができる。
【0030】なお、84はギヤ列87を介して前記スリ
ーブ18と連結されたエンコーダであり、該エンコーダ
84は前記スリーブ18の回転数、すなわち、計量用モ
ータ回転数を検出する。また、89は水冷ジャケットで
あり、該水冷ジャケット89は、ボルトb10によって
フロントカバー13に固定され、加熱シリンダ12の後
端からフロントカバー13に熱が伝達されるのを防止す
る。
【0031】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のロータシャフト5
7及びベアリングリテーナ64を介してボールねじ軸6
5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、前記センタフレーム15に固定された第2の
スプラインナット76と第2のスプライン軸71とがス
プライン連結されているので、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。
【0032】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のスプライン軸6
3は、回転することなく前進させられ、前記スクリュー
22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の前方に蓄えられた樹脂
33を射出ノズル12aから射出することができる。
【0033】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のロータシャフ
ト56、スリーブ18、第1のスプラインナット62及
び第1のスプライン軸63を介してスクリュー22に伝
達され、スクリュー22が回転させられる。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が後退させられる。
【0034】このとき、第1のスプラインナット62と
第1のスプライン軸63とがスプライン連結されている
ので、第1のスプラインナット62に対して第1のスプ
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。この場合、前記荷重計7
5によってスクリュー22等の軸方向に加わる荷重が検
出され、該荷重に基づいて前記背圧を算出することがで
きる。また、前記加熱シリンダ12内に図示されない圧
力センサを配設し、該圧力センサによって加熱シリンダ
12内の樹脂33の圧力を検出し、該圧力に基づいて前
記背圧を算出することもできる。
【0035】ところで、本実施の形態においては、前記
第1のロータシャフト56の前方部の内周にスリーブ1
8が配設され、該スリーブ18の前端と前記第1のロー
タシャフト56の前端とが固定される。また、前記スリ
ーブ18の後端には、第1のスプラインナット62が固
定され、該第1のスプラインナット62と第1のスプラ
イン軸63とが前記第1のロータシャフト56のほぼ中
央においてスプライン連結され、前記第1のスプライン
軸63の前端に前記スクリュー22が固定される。
【0036】したがって、該スクリュー22のストロー
クの後退限におけるスクリュー22の後端を、第1のロ
ータシャフト56のほぼ中央よりわずかに前方寄り、す
なわち、第1のロータシャフト56の前端よりスリーブ
18の長さ分だけ後方に設定することができる。この場
合、前記スクリュー22を進退させるときに、スクリュ
ー22と計量用モータ44とをオーバラップさせること
ができるので、射出装置の軸方向寸法を短くすることが
できる。
【0037】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。
【0038】
【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、ステー
タ、及び該ステータの径方向内方に配設されたロータか
ら成るモータと、前記ロータに固定され、かつ、該ロー
タの径方向内方において回転自在に支持された中空のロ
ータシャフトと、前記モータと同一軸上に配設された射
出部材とを有する。そして、前記ロータシャフトは、前
端及び後端がベアリングによって駆動部ケースに対して
回転自在に支持される。また、前記射出部材のストロー
クの後退限における射出部材の後端は、前記ロータシャ
フトの前記ベアリングによって駆動部ケースに対して支
持された前端より後方に設定される。この場合、前記射
出部材を進退させるときに、射出部材とモータとをオー
バラップさせることができるので、射出装置の軸方向寸
法を短くすることができる。
【0039】本発明の他の電動射出成形機の射出装置に
おいては、さらに、前記ロータシャフトの前端にスリー
ブが固定される。そして、該スリーブの後端にスプライ
ンナットが固定される。また、該スプラインナットとス
プライン係合させられたスプライン軸と前記射出部材と
が連結される。
【0040】この場合、前記射出部材のストロークの後
退限における射出部材の後端を、ロータシャフトの前端
よりスリーブの長さ分だけ後方に設定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における駆動部の断面図で
ある。
【図2】従来の射出装置の断面図である。
【図3】本発明の実施の形態における射出装置の射出装
置の要部概念図である。
【符号の説明】
18 スリーブ 22 スクリュー 44 計量用モータ 45 射出用モータ 46、48 ステータ 47、49 ロータ 56 第1のロータシャフト 57 第2のロータシャフト 62 第1のスプラインナット 63 第1のスプライン軸 71 第2のスプライン軸 76 第2のスプラインナット

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ステータ、及び該ステータの径方
    向内方に配設されたロータから成るモータと、 (b)前記ロータに固定され、かつ、該ロータの径方向
    内方において回転自在に支持された中空のロータシャフ
    トと、 (c)前記モータと同一軸上に配設された射出部材とを
    有するとともに、 (d)前記ロータシャフトは、前端及び後端がベアリン
    グによって駆動部ケースに対して回転自在に支持され、 (e)前記射出部材のストロークの後退限における射出
    部材の後端は、前記ロータシャフトの前記ベアリングに
    よって駆動部ケースに対して支持された前端より後方に
    設定されることを特徴とする電動射出成形機の射出装
  2. 【請求項2】 (a)記ロータシャフトの前端にスリ
    ーブが固定され、 (b)該スリーブの後端にスプラインナットが固定さ
    れ、 (c)該スプラインナットとスプライン係合させられた
    スプライン軸と前記射出部材とが連結される請求項1に
    記載の電動射出成形機の射出装置。
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