JP3569103B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱シリンダ内のスクリューを直線駆動するための射出駆動源として複数のサーボモータを備えた射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インラインスクリュー式の射出成形機において、射出駆動源（スクリューの前後進駆動源）をサーボモータ（電動サーボモータ）とするマシンを大型化しようとした場合、マシンの大型化に対応して射出用のサーボモータを単に大型化することで（容量の大きいサーボモータを用いることで）対処しようとすると、
▲１▼サーボモータが大きくなるとモータのロータ径が大径化し、モータ自身のロータのイナーシャ（慣性モーメント）が大きくなる。そして、ロータイナーシャはモータの容量の１．５〜２乗に比例して増大するので、モータの容量が大きくなればなるほどロータイナーシャは指数関数的に増大する。
▲２▼一方、射出立上り／立ち下がり性能に直接影響するサーボモータのピークトルクは、定格容量に対して１対１、もしくはそれ以下の比例関係を示す傾向にあるので、モータの定格容量が大きくなっても、ピークトルクは１対１以下の比例関係でしか増大しない。
▲３▼射出始動時間や停止時間は、モータのイナーシャ（ロータイナーシャ）に比例し、モータのピークトルクに反比例するため、上記▲１▼，▲２▼の理由により、射出始動時間や停止時間は長くなる。すなわち換言するなら、サーボモータの過渡応答性（立上り／立ち下がり特性）が悪くなり、高速で高精度の射出制御ができなくなる。
▲４▼また、大容量のサーボモータは非常に高価であり、大容量サーボモータ用のサーボアンプも高価なものであるため、大幅なコストアップ要因となる。
というように、サーボモータを単に大型化すると、過渡応答性が悪くなり、かつ、大幅なコストアップにつながる。
【０００３】
そこで、容量が比較的小さく、コストも安価なサーボモータを、２個以上射出駆動源として用いることにより、複数の射出用サーボモータの力を合成して大きなパワーを得ると共に、コストアップを比較的に抑え、かつ、モータのロータイナーシャの増大を抑えて、良好な過渡応答性（良好な立上り／立下がり特性）を得るようにした射出成形機が種々提案されている。
【０００４】
上記のように、射出駆動源として２個のサーボモータを用いた射出成形機の従来技術としては、例えば、特公平３−３８１００号公報，特公平４−７３６８９号公報，特開昭６２−４８５２０号公報，特開平１−２４７１２８号公報，特開平４−４７９１７号公報に記載の技術が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特公平３−３８１００号公報，特公平４−７３６８９号公報，特開平１−２４７１２８号公報，特開平４−４７９１７号公報に見られるように、２個の射出用のサーボモータを用いる場合に、２個のサーボモータにそれぞれ対応して回転−直線運動変換機構を設けると、回転−直線運動変換機構やこれ用のベアリングの外径を小さくできて（イナーシャを小さくできて）、この点では有利である。しかし、回転−直線運動変換機構とそのためのベアリングを２組必要とするので、部品点数が嵩み、マシンの小型化やコストダウンが難しいという問題がある。
【０００６】
また、前記特開昭６２−４８５２０号公報に見られるように、単一の回転−直線運動変換機構のネジ軸の両端に２個のサーボモータを連結する構成をとると、回転−直線運動変換機構の数は１つで済むが、マシンの全長が長くなって、マシンの小型化を阻害する上、２個のサーボモータに各々個別の駆動信号を与えねばならず、制御が煩雑となるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、射出駆動源として複数のサーボモータを備えた射出成形機において、部品点数が少なく全体として機構が簡略で、かつ、マシンの小型化が可能であり、さらに、射出用サーボモータの制御も容易となるマシンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、複数の射出用サーボモータによって、加熱シリンダ内のスクリューを直線駆動するようにした射出成形機において、上記スクリューの後端に連結部材を介して連結され、回転運動を直線運動に変換して上記スクリューに伝達する単一の回転−直線運動変換機構と、この回転−直線運動変換機構の回転部材に一体回転するように連結されると共に、複数のタイミングベルトが巻き回し可能な単一の被動プーリと、上記スクリューの直線移動方向と平行な方向における配置位置を互いにずらせた上記複数の射出用サーボモータの各出力軸に、それぞれ固着された駆動プーリと、上記スクリューの直線移動方向と平行な方向における配置位置を互いにずらせた上記複数の駆動プーリそれぞれの回転を、上記被動プーリに伝達するために、上記各駆動プーリと上記被動プーリにそれぞれ巻き回しされた複数のタイミングベルトとを、備えた構成をとる。また、上記回転−直線運動変換機構の回転部材たるナット体と上記被動プーリとを、その両端部でそれぞれ連結したスリーブ体を、ベアリングを介して回転自在に保持した、構成をとる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の１形態（以下、本実施形態と称す）に係る射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す一部切断した要部平面図、図２は、本実施形態に係る射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す簡略化した右側面から見た説明図である。
【００１０】
図１において、１および２は支持ブロック、３はその後端部を支持ブロック１に保持された加熱シリンダ、４は加熱シリンダ３内に回転並びに前後進自在であるように配設されたスクリュー、５は両支持ブロック１，２の間に架設された複数本（ここでは、４本）のガイドバー、６は各ガイドバー５に挿通されガイドバー５に沿って前後進可能に配設されたスライド体、７はスライド体６のガイドバー挿通穴に嵌着されたスライド用ベアリングである。
【００１１】
８はスクリュー４の後端部を固着・支持したスクリュー駆動体で、スライド体６にベアリング（アンギュラーベアリング）９を介して回転可能に保持されている。１０はスクリュー回転用の被動プーリで、スクリュー駆動体８に固着されており、後記する計量用サーボモータ２３によって回転駆動されるようになっている。
【００１２】
１１は支持ブロック２にベアリング（アンギュラーベアリング）１２を介して回転可能に保持されたスリーブ体、１３はスリーブ体１１の一方端に固着・連結されたスクリュー前後進用の被動プーリ、１４はスリーブ体１１の他方端に固着・連結されたナット体である。１５はナット体１４に螺合されたボールネジ軸で、このボールネジ軸１５とナット体１４とによって、回転運動を直線運動に変換し、スクリュー４を前後進させるための単一の回転−直線運動変換機構が構成されている。１６は、ボールネジ軸１５の一端とスクリュー駆動体６とを一体に連結する連結体で、この連結体１６には圧力センサとしてのロードセルが内蔵されている。
【００１３】
１７，１８は支持ブロック２に搭載された１対の射出用（スクリュー前後進用）サーボモータで、その出力軸１７ａ，１８ａにはそれぞれ駆動プーリ１９，２０が固着されている。そして、駆動プーリ１９と被動プーリ１３との間にはタイミングベルト２１が巻き渡らされ、駆動プーリ２０と被動プーリ１３との間にはタイミングベルト２２が巻き渡らされている。すなわち、単一のスクリュー前後進用の被動プーリ１３に、１対の射出用サーボモータ１７，１８の回転が同時に伝達されるようになっている。
【００１４】
図２は、１対の射出用サーボモータ１７，１８とスクリュー前後進用の被動プーリ１３との配置関係を示しており、各射出用サーボモータ１７，１８の駆動プーリ１９，２０と被動プーリ１３とは、タイミングベルト２１，２２によってベルト伝達結合されている。なお、図２において、２３は計量用サーボモータで、その出力軸に固着された駆動プーリ２４と、前記したスクリュー回転用の被動プーリ１０（図２では図示せず）との間には、タイミングベルト２５が巻き渡らされている。
【００１５】
上述した構成において、１次射出行程時には、１対の射出用サーボモータ１７，１８が同期して同一方向に回転駆動され、１対の駆動プーリ１９，２０とタイミングベルト２１，２２を介して、単一のスクリュー前後進用の被動プーリ１３に、２個の射出用サーボモータ１７，１８の回転が合成して伝達される。被動プーリ１３が回転すると、これと一体のスリーブ体１１とナット体１４が回転し、ナット体１４に螺合したボールネジ軸１５が前進駆動されて、連結体１６，スライド体６，スクリュー駆動体８を介して、スクリュー４が前進駆動される。これによって、加熱シリンダ３内のスクリュー４の前方側に貯えられた溶融樹脂が、図示せぬ金型内に射出・充填される。この１次射出行程に続く保圧行程においては、１対の射出用サーボモータ１７，１８によって、上述した伝達経路でスクリュー４に前進方向の駆動力（所定の保圧圧力）が加えられ、樹脂の固化に伴う収縮を補填するようにされる。
【００１６】
また、計量行程においては、計量用サーボモータ２３が回転駆動され、駆動プーリ２４とタイミングベルト２５を介して、スクリュー回転用の被動プーリ１０が回転駆動されて、この被動プーリ１０と一体のスクリュー駆動体８を介して、スクリュー４が所定方向に回転駆動される。このスクリュー４の回転によって、樹脂が混練・可塑化されつつスクリュー４の前方側に移送され、スクリュー４の前方側に溶融樹脂が溜るにしたがって、スクリュー４は、前述した射出用サーボモータ１７，１８を駆動源とする射出系伝達メカニズムによって、背圧を制御されつつ後退し、スクリュー４の前方側に所定量の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量動作は終了させられる。
【００１７】
斯様な構成と動作をとる本実施形態の射出成形機においては、１対の射出用サーボモータ１７，１８によって、スクリュー４を前後進させるための単一の回転−直線運動変換機構のナット体１４（回転部材）を回転駆動するようにしているので、回転−直線運動変換機構が単一で済み、部品点数が削減できて機構が簡略化され、組立てが容易となると共にマシンの小型化に寄与し、かつ、コストダウンを図れる。また、ナット体１４と一体回転する単一のクリュー前後進用の被動プーリ１３に、１対のタイミングベルト２１，２２を介して射出用サーボモータ１７，１８の回転を同時に伝達するので、２つの射出用サーボモータ１７，１８の回転が合成されて、メカ的に同期調整が働くことになって、２つの射出用サーボモータ１７，１８の制御を簡単・容易なものとすることができる。
【００１８】
さらに、ナット体１４を軸支するのではなく、ナット体１４と軸方向に連結され径小とできるスリーブ体１１を、ベアリング１２を介して軸支するようにしているので、回転−直線運動変換機構とそれ用のベアリングを径小化でき、その分だけイナーシャを小さくすることができて、過渡応答性を向上させることができる。なお、スクリュー前後進用の被動プーリ１３の径は、図示では比較的に径大のものとして示してあるが、被動プーリ１３の径は求められるトルクや高速射出の如何等に応じて任意のものが選択され、例えば高速射出が要求されるものでは、被動プーリ１３の径は径小とされて、イナーシャを小さく抑えるようにされる。
【００１９】
なお、上述した実施形態では、１対の射出用サーボモータによって単一の回転−直線運動変換機構を駆動するようにしているが、３つ以上の射出用サーボモータによって単一の回転−直線運動変換機構を駆動するようにしても、差し支えないことは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、射出駆動源として複数のサーボモータを備えた射出成形機において、部品点数が少なく全体として機構が簡略で、かつ、マシンの小型化が可能で、さらに、射出用サーボモータの制御も容易となるマシンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態に係る射出成形機における、射出系メカニズムの要部構成を示す一部切断した要部平面図である。
【図２】本発明の実施の１形態に係る射出成形機における、射出系メカニズムの要部構成を示す簡略化した右側面から見た説明図である。
【符号の説明】
３ 加熱シリンダ
４ スクリュー
５ ガイドバー
６ スライド体
８ スクリュー駆動体
１０ スクリュー回転用の被動プーリ
１１ スリーブ体
１２ ベアリング
１３ スクリュー前後進用の被動プーリ
１４ ナット体
１５ ボールネジ軸
１６ 連結体
１７，１８ 射出用サーボモータ
１７ａ，１８ａ 出力軸
１９，２０ 駆動プーリ
２１，２２ タイミングベルト
２３ 計量用サーボモータ
２４ 駆動プーリ
２５ タイミングベルト

Claims (2)

1. 複数の射出用サーボモータによって、加熱シリンダ内のスクリューを直線駆動するようにした射出成形機において、
   上記スクリューの後端に連結部材を介して連結され、回転運動を直線運動に変換して上記スクリューに伝達する単一の回転−直線運動変換機構と、
   この回転−直線運動変換機構の回転部材に一体回転するように連結されると共に、複数のタイミングベルトが巻き回し可能な単一の被動プーリと、
   上記スクリューの直線移動方向と平行な方向における配置位置を互いにずらせた上記複数の射出用サーボモータの各出力軸に、それぞれ固着された駆動プーリと、
   上記スクリューの直線移動方向と平行な方向における配置位置を互いにずらせた上記複数の駆動プーリそれぞれの回転を、上記被動プーリに伝達するために、上記各駆動プーリと上記被動プーリにそれぞれ巻き回しされた複数のタイミングベルトとを、
   備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 請求項１記載において、
   前記回転−直線運動変換機構の回転部材たるナット体と前記被動プーリとを、その両端部でそれぞれ連結したスリーブ体を、ベアリングを介して回転自在に保持したことを特徴とする射出成形機。

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