JP3402458B2 - 射出成形機 - Google Patents

射出成形機

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JP3402458B2
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広一 井原
穂伸 窪田
敬三 清水
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Nissei Plastic Industrial Co Ltd
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Nissei Plastic Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/47Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
    • B29C45/50Axially movable screw
    • B29C45/5008Drive means therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は射出成形機、特に精
密成形品を得ることのできる射出成形機に関する。
【0002】
【従来の技術】図5(a)〜(c)は従来の代表的な射
出成形機の工程説明図である。(a)は射出開始状態を
示す図であり、加熱筒101内部に所定量の溶融樹脂1
02が溜まり且つ所定の溶融状態になったら、射出シリ
ンダのピストンロッド103を急速に前進させる。加熱
筒101内部の溶融樹脂102は、スクリュー104で
圧縮され、加熱筒101のノズル105から図示せぬ金
型のキャビティへ射出される。(b)は射出途中を示す
図であり、ピストンロッド103が矢印の如く前進し
ていることを示す。
【0003】(c)は可塑化・計量開始状態を示す図で
あり、次の射出に備えて材料106を加熱筒101へ充
填する。具体的には、モータ107でスクリュー104
を廻すことで、ホッパ108の材料106をスクリュー
104の先端へ導く。この際にスクリュー104は材料
106(溶融樹脂102)が溜まった分だけ反作用で矢
印の如く後退する。このスクリュー104の後退距離
が充填量に比例するため、後退距離が所定値に達した
ら、モータ107の回転を停止し、次の射出を待つ。後
退距離は、ピストンロッド103に指針109を取付
け、この指針109の移動距離Lをセンサで測る。指針
109は便宜上、設けたもので電気・電子式距離センサ
では指針109は必ずしも必要では無い。
【0004】図5は射出シリンダの背面に同軸にモータ
107を取付けたものであるが、このモータ107をピ
ストンロッド103の側方に配置し、ベルトでモータ1
07のトルクをスクリュー側に伝える構造の射出成形機
もある。例えば電動式射出成形機。
【0005】図6は従来のベルトによりスクリューを回
転させる形式の射出成形機の要部拡大図であり、加熱筒
101から突出したスクリュー104の後端に、次の構
成からなるスクリュー回転部110を取付けたものであ
る。すなわち、スクリュー回転部110は、ハウジング
111にラジアル軸受112,113を介して駆動軸1
15を取付け、この駆動軸115の前面に大径プーリ1
16を一体的に取付け、この大径プーリ116のセンタ
孔117にスクリュー104の後端を差込むとともに、
ピン118を差込む。そして、ハウジング111にモー
タ120を取付け、このモータ120に小径プーリ12
1を取付け、この小径プーリ121と前記大径プーリ1
16とにベルト122を掛け渡す。モータ120の出力
はベルト122を介して大径プーリ116、スクリュー
104の順に伝わるので、モータ120で自在にスクリ
ュー104を廻すことができる。
【0006】今まで説明しなかったが、図6の射出成形
機では、駆動軸115と、この駆動軸115を回転自在
に支えるハウジング111との間に、駆動軸115に作
用するスラスト荷重を計測する荷重センサ125を介在
させている。ただし、ラジアル軸受112の外輪はハウ
ジング111側との間に微細なクリアランスを確保して
ラジアル軸受112,113をハウジング111に対し
てスラスト移動可能にしておく。
【0007】図7は荷重センサの作用図であり、荷重セ
ンサ125は白抜き矢印の通りに加わった力を電気信号
に変化する計器である。
【0008】スクリューの前進動作で溶融樹脂を射出さ
せるが、溶融樹脂の射出速度などの特性はスクリューの
速度並びに押圧に依存しており、射出圧を所定の値に保
つことがより重要である。そこで、図6において、白抜
き矢印の如く、スクリュー104に作用する反力をスク
リュー回転部110で受け、その内部の荷重センサ12
5でその値を計測して、操業にフィードバックすること
で、射出圧力及び背圧の制御を実施する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6のモー
タ120を始動すると、小径プーリ121がベルト12
2を緊張させ、このベルト122が大径プーリ116を
廻すことになるが、このときにベルト張力に相当する力
F1で大径プーリ116が軸直角方向へ押されることに
なる。すると、ラジアル軸受112,113にラジアル
荷重F2が掛る。ラジアル軸受112,113はハウジ
ング111に対してスラスト移動可能な構造にしてある
が、そこへ荷重F2が作用すると、摩擦力(摩擦係数×
F2)が急増する。摩擦力F3は白抜き矢印に対向する
向きとなる。
【0010】この結果、荷重センサ125の計測値は、
真のスクリュー反力から摩擦力F3を差引いたものとな
り、荷重センサ125の計測値の信頼性が著しく低下す
る。荷重F1,F2ともにモータ120のトルクに依存
するため、モータ120の始動にともなう加速時及び停
止に伴なう減速時には、計測値が変動する可能性もあ
り、いづれにしても信頼性の点で問題がある。
【0011】そこで、本発明の目的はベルト張力の影響
をスクリュー反力に及ぼさなくて済む技術を提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1は、ハウジングに駆動軸を回転自在に且つ軸
方向移動可能に取付け、この駆動軸をスクリューの後端
に連結し、且つ駆動軸にプーリを取付け、このプーリを
ベルトを介してモータで回すことで、前記スクリューを
回転させるようにした射出成形機において、前記プーリ
は、軸受を介して前記ハウジング側に回転可能に取付
け、この様なプーリに前記駆動軸を軸方向へ移動可能に
取付けたことを特徴とする。
【0013】モータの出力はベルト、プーリ、駆動軸、
スクリューの順で伝えることで、スクリューを廻す。こ
のときに、プーリはベルトの張力で軸直角方向に移動す
るが、この移動の影響を駆動軸は受けない。
【0014】請求項2は、駆動軸と、この駆動軸を回転
自在に支えるハウジングとの間に、駆動軸に作用するス
ラスト荷重を計測する荷重センサを介在させたことを特
徴とする。請求項1の構造により、駆動軸にベルト張力
の影響が及ばないので、駆動軸に作用するスクリュー反
力をそのまま荷重センサに作用させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図1は本発明に係る射出成形機
の要部の分解図であり、ハウジング10を、第1〜第3
ハウジング11,12,13で構成し、第2ハウジング
12にラジアル軸受14,15をスラスト移動可能に取
付けるとともに、荷重センサ16を嵌合し、荷重センサ
16を第3ハウジング13で抑え、前記ラジアル軸受1
4,15に駆動軸20を取付ける。なお、17はカラー
である。
【0016】そして、第1ハウジング11に更に2個の
ラジアル軸受21,22を嵌め、そこへ大径プーリ23
のボス24を嵌合する。ただし、ここでは駆動軸20の
前部に雄スプライン25を刻んでおき、大径プーリ23
に雌スプライン26を刻んでおき、雄スプライン25に
雌スプライン26を嵌合する。
【0017】図2は本発明に係る射出成形機の要部拡大
図であり、この射出成形機30では、第1ハウジング1
1から延ばしたフランジ31にモータ32を取付け、こ
のモータ32に小径プーリ33を取付け、この小径プー
リ33と大径プーリ23とにベルト34を掛け渡し、且
つ加熱筒35から飛出したスクリュー36の後端を駆動
軸20に嵌合する。
【0018】以上の構成からなる射出成形機の作用を次
に説明する。図2において、モータ32、小径プーリ3
3、ベルト34、大径プーリ23、雌スプライン26、
雄スプライン25、駆動軸20、スクリュー36の順に
回転トルクを伝達することで、モータ32でスクリュー
36を廻すことができる。
【0019】このときに、ベルト34の張力により、大
径プーリ23は小径プーリ33側へ寄ろうとする。すな
わち軸直角方向へ移動する。大径プーリ23はラジアル
軸受21,22の内部すきま分は軸直角方向に移動する
が、それ以上は第1ハウジング11で移動を阻止され
る。この移動の際に、大径プーリ23の雌スプライン2
6が、駆動軸20の雄スプライン25から軸直角方向へ
スリップする。このスリップはラジアル軸受21,2
の内部すきまより格段に大きい。この様に、駆動軸2
0に軸直角方向の外力を作用することなく、大径プーリ
23だけが僅かに軸直角方向へ移動することになる。
【0020】従って、図2は、ハウジング10に駆動軸
20を回転自在に且つ軸方向移動可能に取付け、この駆
動軸20をスクリュー36の後端に連結し、且つ駆動軸
20にプーリ23を取付け、このプーリ23をベルト3
4を介してモータ32で回すことで、前記スクリュー3
6を回転させるようにした射出成形機30において、
記プーリ23は、軸受21、22を介して前記ハウジン
グ10側に回転可能に取付け、この様なプーリ23に前
記駆動軸20を軸方向へ移動可能に取付けたことを特徴
とする。
【0021】スクリュー36の反力は駆動軸20及びラ
ジアル軸受15を介して荷重センサ16に作用し、この
ときに大径プーリ23が軸直角方向移動してもその影
響を受けることが無いので、真のスクリュー反力を正確
に荷重センサ16で計測することができ、この正確な計
測値に基づいて背圧制御を行えば、高い精度が要求され
るディスクやピックアップレンズなどの高精度成形品の
成形が容易に実施できることとなる。
【0022】図3は図2の別実施例図であり、大径プー
リ23と第1ハウジング11との形状のみ変更しただけ
であるから、その他は図2の符号を流用して、詳細な構
造説明は省略する。第1ハウジング11に大径のラジア
ル軸受41,42を取付け、これらのラジアル軸受4
1,42の外輪に大径プーリ23を取付けた。
【0023】図2ではラジアル軸受21,22を第1ハ
ウジング11の孔内に嵌合するため、第1ハウジング1
1に対する軸受21,22の組込みがやや難しかった。
この点、図3ではラジアル軸受41,42を第1ハウジ
ング11の筒の外周面に嵌合するため、組込み時にラジ
アル軸受41,42を容易に視認することができ、ラジ
アル軸受41,42の組込みがより容易になる。
【0024】図4は図1の別実施例図であり、図1に対
して、ハウジング12とラジアル軸受14,15との間
に、鍔18の付いたスリーブ19を介在させたものであ
る。他の部材は図1の符号を流用した。図1の構造であ
ればラジアル軸受14,15の外輪が直接ハウジング1
2に接触し、そこがスライド面となるため、外輪とハウ
ジング12の双方、又は普通は外輪が硬いのでハウジン
グ12側が摩耗することがある。この点、図4の構造で
あれば、スリーブ19とハウジング12との間がスライ
ド面になるためと、接触面積が大きいために面圧がごく
小さなものとなるためとで、摩耗をゼロ若しくはごく微
量に抑えることができる。しかし、図1、図4の何れを
採用するかは、射出成形機に要求される精度の厳しさ、
期待寿命などを考慮して決定すればよい。
【0025】尚、実施例では駆動軸と大径プーリとをス
プライン嵌合としたが、このスプラインはキーやピンに
変更することもできる。従って、駆動軸と大径プーリと
の結合は大径プーリが駆動軸に対して軸直角方向に移動
を許容するものであれば、種類、形式は任意である。
【0026】また、実施例でプーリを大径プーリ、小径
プーリと呼称したが、請求項1に記載したプーリは大
径、小径のいづれであっても差支えないので、単にプー
リと記載した。また、実施例のベルトは、一対のプーリ
に掛け渡した可撓性伝動材であり、Vベルト、タイミン
グベルト、平ベルト、ロープ、チェーンの何れであって
もよく、特別にその形式を限定するものではない。
【0027】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1によれば、モータの出力はベルト、プー
リ、駆動軸、スクリューの順で伝えることで、スクリュ
ーを廻し、このときに、プーリはベルトの張力で軸直角
方向に移動するが、この移動の影響を駆動軸は受けな
い。従って、スクリュー反力が不都合に変動することは
なく、安定した射出成形を実施することができる。
【0028】請求項2は、駆動軸と、この駆動軸を回転
自在に支えるハウジングとの間に、駆動軸に作用するス
ラスト荷重を計測する荷重センサを介在させたことを特
徴とし、請求項1の構造により、駆動軸にベルト張力の
影響が及ばないので、駆動軸に作用するスクリュー反力
をそのまま荷重センサに作用させることができる。この
結果、低圧であっても精度のよい背圧制御が行え、密
度、温度、圧力のムラのない安定した溶融樹脂を溜める
ことができ、ディスクやピックアップレンズの様な高精
度成形品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る射出成形機の要部の分解図
【図2】本発明に係る射出成形機の要部拡大図
【図3】図2の別実施例図
【図4】図1の実施例図
【図5】従来の代表的な射出成形機の工程説明図
【図6】従来のベルトによりスクリューを回転させる形
式の射出成形機の要部拡大図
【図7】荷重センサの作用図
【符号の説明】
10…ハウジング、16…荷重センサ、20…駆動軸、
23…プーリ(大径プーリ)、25…雄スプライン、2
6…雌スプライン、30…射出成形機、32…モータ、
34…ベルト、36…スクリュー、40…スクリュー回
転部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−138598(JP,A) 特開 平9−174627(JP,A) 特開 平10−286842(JP,A) 特開 平5−154884(JP,A) 特開 昭63−77722(JP,A) 特開 昭63−77721(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/50 B29C 45/76

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングに駆動軸を回転自在に且つ軸
    方向移動可能に取付け、この駆動軸をスクリューの後端
    に連結し、且つ駆動軸にプーリを取付け、このプーリを
    ベルトを介してモータで回すことで、前記スクリューを
    回転させるようにした射出成形機において、前記プーリは、軸受を介して前記ハウジング側に回転可
    能に取付け、この様なプーリに前記駆動軸を軸方向へ移
    動可能に取付けた ことを特徴とする射出成形機。
  2. 【請求項2】 前記駆動軸と、この駆動軸を回転自在に
    支えるハウジングとの間に、前記駆動軸に作用するスラ
    スト荷重を計測する荷重センサを介在させたことを特徴
    とする請求項1記載の射出成形機。
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