JP3792394B2 - 射出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の射出装置に係り、特に、射出動作を行う射出用シリンダの流体圧駆動制御を改良した射出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機に使用される射出装置には、油圧式の他、電動式の射出装置がある。この電動式射出装置では、電動機の回転運動をボールネジなどの伝動機構によって、スクリュや射出プランジャの直進運動に変換している。
【０００３】
この種の電動式射出装置では、電動機の出力でスクリュや射出プランジャを直動する方式なので、電動機の速度、トルクを制御することで射出速度や射出力などを制御することができる。したがって、射出速度や射出力の多様な変化のパターンに応じるためには、電動機にはできるだけ大容量の電動機が必要とされており、それにともないボールネジにも大容量のものが使用されている。
【０００４】
図５は、従来の電動式射出装置の一例を示す。この電動式射出装置は、スクリュインライン式の射出装置で、１０は、スクリュを示す。このスクリュ１０は、樹脂の可塑化、計量を行うとともに、射出プランジャとしても働くスクリュである。スクリュ１０は、バレル１１に回転自在でかつ軸方向に前進および後退可能なように挿入されている。バレル１１の外周部には、加熱用のヒータ１２が設けられている。成形材料の樹脂は、バレル１１の一端部に取り付けられたホッパ１３からバレル１１内部に投入され、スクリュ１０の回転によって可塑化される。
１４がスクリュ１０の回転駆動部である。スクリュ１０は、継手１５を介して駆動軸１６と連結されている。ハウジング１７の内部には、駆動軸１６を回転自在に支持するラジアル軸受１８と、射出力の反力のスラスト荷重を受けるスラスト軸受１９が内蔵されている。
【０００５】
２０は、駆動軸１６を駆動する電動機を示す。この電動機の出力軸には、歯車２１が取り付けられ、この歯車２１と駆動軸に取り付けられている歯車２２が噛み合っている。従って、電動機の回転動力は、歯車２１、２２を介して駆動軸１６に伝動され、スクリュ１０を回転させる。
【０００６】
一方、射出工程では、スクリュ１０を前進させ、計量工程ではスクリュ１０を後退させるための電動駆動機構としては、回転駆動部１４と連結しているボールネジ２４とこれに螺合しているナット２５と電動機２６が設けられている。電動機２６の出力軸には歯車２７が設けられ、この歯車２７がボールナット２５側に取り付けられている歯車２８に噛み合い、電動機２６の回転運動をボールナット２５に伝達している。
【０００７】
このような電動式射出装置は、電動直動式であり、ボールネジ２４とボールナット２５には、射出力そのものが負荷される。このため、電動機２６には、歯車２７、２８の減速比で決まる駆動トルクが負荷され、ボールネジ２４と電動機２６には大容量のものが必要であった。
【０００８】
図６は、スクリュ１０を前進および後退させるための電動駆動機構の各要素の小型化、小容量化を図るために、電動機３０、歯車３１、３２からなる伝達機構、ボールナット３３、ボールネジ３４をそれぞれ二組並列に配置した射出装置である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６の射出装置のように、並列な二組の電動駆動機構では、各組の機械的な平行度を正確に保ち、しかも、駆動制御を完全に同期させる必要がある。
しかし、実際問題としては、２台の電動機３０、３０の完全な同期運転は難しい。このため、ボールネジ３４、３４には、厳密にはアンバランスな推力が負荷されて偏荷重にさらされる。そして、しだいにアンバランス量が拡大されて、どちらか片方のボールネジ３４に過大な負荷がかかり、摩耗を速めるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、スクリュまたは射出プランジャの前進後退動作を射出用流体圧シリンダで行い、射出用流体圧シリンダへ送る作動流体の方向、圧力、流量制御する制御用シリンダのプランジャの駆動にサーボモータを用いることにより、駆動機構のモータおよびボールネジの小型化、小容量化を達成する新しい流体圧駆動方式を採用した射出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、
樹脂材料を溶融し、射出プランジャまたはスクリュを後退させながら溶融樹脂の計量を行い、前記射出プランジャまたはスクリュを前進させ溶融樹脂を射出する射出装置において、
射出プランジャまたはスクリュに連結される射出用流体圧シリンダと、
雌ねじの形成された軸孔を有する第１のプランジャと、前記軸孔に螺合する第１のボールネジと、前記第１ボールネジを回転駆動する第１のサーボモータとを有し、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室に接続される第１の流体圧制御用シリンダと、
雌ねじの形成された軸孔を有する第２のプランジャと、前記軸孔に螺合する第２のボールネジと、前記第１ボールネジを回転駆動する第２のサーボモータとを有し、前記射出用流体圧シリンダの後退側シリンダ室に接続される第２の流体圧制御用シリンダと、
前記第１サーボモータと第２サーボモータの一方を単独で動作させ、または両方を同時に動作させ、第１プランジャと第２プランジャを互いに逆方向に進退させ、前記射出用流体圧シリンダに供給する作動流体の流量、圧力を制御する流体圧制御手段と、
を具備することを特徴とするものである。
【００１４】
前記流体圧制御手段は、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室の作動流体の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、前記射出用流体圧シリンダの後退側シリンダ室の作動流体の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室または後退側シリンダ室の圧力の目標値をそれぞれ設定する手段と、前記第１圧力検出手段または第２圧力検出手段からフィードバックした検出圧力と目標値とを比較し、射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室または後退側シリンダ室の作動流体の圧力が目標値になるように第１サーボモータと第２サーボモータの速度を同時に制御し、または、目標値が設定された方のシリンダ室の作動流体の圧力を当該圧力検出手段からフィードバックし、圧力が目標値になるように第１または第２サーボモータの速度を制御するサーボ制御手段とからなり、射出用流体圧シリンダへ供給する作動流体、排出する作動流体の圧力、流量がサーボモータの操作を通じて正確にフィードバック制御される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による射出装置の一実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態による射出装置の構成を示す断面図である。この射出装置では、図５及び図６の従来の射出装置と共通する構成要素には同一の参照番号を付している。
【００１６】
スクリュ１０は、樹脂の可塑化、計量を行うとともに、射出プランジャとしても働くスクリュである。スクリュ１０は、バレル１１に回転自在でかつ軸方向に前進および後退可能なように挿入されている。バレル１１の外周部には、加熱用のヒータ１２が設けられている。成形材料の樹脂は、バレル１１の一端部に取り付けられたホッパ１３からバレル１１内部に投入され、スクリュ１０の回転によって可塑化される。
【００１７】
１４がスクリュ１０の回転駆動部である。スクリュ１０は、継手１５を介して駆動軸１６と連結されている。ハウジング１７の内部には、駆動軸１６を回転自在に支持するラジアル軸受１８と、射出力の反力のスラスト荷重を受けるスラスト軸受１９が内蔵されている。
【００１８】
２０は、駆動軸１６を駆動する電動機を示す。この電動機の出力軸には、歯車２１が取り付けられ、この歯車２１と駆動軸に取り付けられている歯車２２が噛み合っている。従って、電動機の回転動力は、歯車２１、２２を介して駆動軸１６に伝動され、スクリュ１０を回転させる。
【００１９】
４０は、射出用の流体圧シリンダ、この実施形態では作動流体として圧油を使用する油圧シリンダである。射出用油圧シリンダ４０にはピストン４１が摺動自在に嵌合し、ピストンロッド４２は、スクリュ１０の回転駆動部１４と連結されている。射出用油圧シリンダ４０のシリンダ室は、ピストン４１によってヘッド側のシリンダ室４３とロッド側のシリンダ室４４とに区画されている。本実施形態では、ヘッド側のシリンダ室４３はスクリュ１０を前進させる方の（前進側）シリンダ室であり、ロッド側のシリンダ室４４は、スクリュ１０を後退させる方の（後退側）シリンダ室である。
【００２０】
なお、射出用油圧シリンダ４０の組み込み態様には、シリンダ本体のヘッド側を回転駆動部１４に連結するようにすることもある。この場合は、ロッド側シリンダ室４４が前進側シリンダ室になり、ヘッド側シリンダ室４３が後退側シリンダ室になる。
【００２１】
４５は、射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３のポートに接続されている第１の油圧制御用シリンダである。４６は、射出用油圧シリンダ４０のロッド側シリンダ室４４のポートに接続されている第２の油圧制御用シリンダである。
【００２２】
射出用油圧シリンダ４０のヘッド側のシリンダ室４３へ作動油を供給、排出する第１油圧制御用シリンダ４５には、第１のプランジャ４７が摺動自在に嵌合している。この第１プランジャ４７には、雌ねじの形成された軸孔を持っており、この軸孔に第１のボールネジ４８が螺合するようになっている。この第１ボールネジ４８は、第１のサーボモータ５０により回転駆動されるもので、カップリング５１を介して第１サーボモータ５０の駆動軸と連結されている。
【００２３】
一方、射出用油圧シリンダ４０のロッド側のシリンダ室４４へ作動油を供給、排出する第２油圧制御用シリンダ４６は、この実施形態では、第１油圧制御用シリンダ４５と同じシリンダ径とシリンダストロークをもったシリンダであるが、異なるサイズのシリンダであってもよい。第２プランジャ５２の軸孔には第２のボールネジ５３が螺合するようになっている。この第２ボールネジ５３は、カップリング５５を介して第２サーボモータ５４の駆動軸と連結されている。
【００２４】
なお、本実施形態では、第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４から伝えられる回転運動は、それぞれ直接第１ボールネジ４８、第２ボールネジ５３により直線運動に変換して第１プランジャ４７、第２プランジャ５２に伝達するようにしているが、ボールネジ４８、５３とプランジャ４７、５２の間には他の伝動要素を介して直線運動を伝達するようにしてもよい。
【００２５】
このように射出用油圧シリンダ４０には、従来の油圧ユニットのように油圧ポンプ、方向切換弁や圧力制御弁、流量制御弁などから構成される油圧回路を用いずに、直接、第１油圧制御用シリンダ４５または第２油圧制御用シリンダ４６で加圧された圧油が供給される。スクリュ１０を前進させる場合には、第１サーボモータ５０が第１プランジャ４７を前進させ、圧油をヘッド側シリンダ室４３に送るとともに、第２サーボモータ５４が第２プランジャ５２を後退させ、ロッド側シリンダ室４４の圧油を排出させる。また、第２サーボモータ５４は運転せず、第１サーボモータ５０だけを単独に動作させることによっても、スクリュ１０を前進させることができる。この場合には、第２サーボモータ５４はトルクは発生しないフリーな状態なので、第２プランジャ５２は、ロッド側シリンダ室４４から第２油圧制御用シリンダ４６に戻された作動油に押されて後退するようになっている。
スクリュ１０を後退させる場合は、前進のときと反対の動作をするようになっている。
【００２６】
射出力は、射出用油圧シリンダ４０の容量によるが、圧油を第１プランジャ４７、第２プランジャ５２で直接加圧するため、ピストン４１の受圧面積とプランジャの受圧面積との比に力が拡大されるので、射出用油圧シリンダ４０のピストン径にくらべて小さな直径の第１プランジャ４７、第２プランジャ５２を使用することができる。その場合、必要な射出力との関係で射出用油圧シリンダ４０のピストン径に対して適切な径を選択すればよい。
【００２７】
図１では、射出動作を開始する位置にそれぞれ第１プランジャ４７と第２プランジャ５２がある。すなわち、第１プランジャ４７が最後退位置にあるときには、第２プランジャ５２は最前進位置にある。また、計量工程では、これとは逆に、第１プランジャ４７が最前進位置にあり、第２プランジャ５２が最後退位置にある。第１プランジャ４７と第２プランジャ５２は、各工程を通じて、一方が前進すれば他方は後退するというように反対方向に移動するようになっている。
【００２８】
このような第１プランジャ４７と第２プランジャ５２を駆動する第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４を同時にまたは一方を制御し、射出用油圧シリンダ４０へ供給する圧油の圧力、流量、方向を制御するための油圧制御のブロック線図を図２に示す。
【００２９】
図２において、６０は、数値制御装置の演算装置を示す。この演算装置６０は、射出速度の変化のパターンについて予め定めた速度プログラムＰから速度指令を演算する。この場合、射出速度、つまりスクリュ１０の前進速度は、射出用油圧シリンダ４０のピストン４１の移動速度と同じである。射出速度と前進する第１プランジャ４７の移動速度とは、ピストン４１のヘッド側シリンダ室４３における受圧面積と、第１プランジャ４７の受圧面積の比に反比例する関係にある。また、射出速度と後退する第２プランジャ５２の移動速度は、ピストン４１のロッド側シリンダ室４４における受圧面積と、第２プランジャ５２の受圧面積の比に反比例する関係にある。また、射出速度は、射出用油圧シリンダ４０に供給する圧油の流量と対応するので、射出速度が決まれば、第１プランジャ４７の前進速度、第２プランジャ５２の後退速度も決まり、それぞれ第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４に与えるべき速度指令も一義的に定まる。速度プログラムＰは、このような関係とその製品ごとの射出条件に応じて予め設定されて数値制御装置に入力される。
【００３０】
演算装置６０で演算された速度指令は、それぞれ第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４を制御するサーボコントローラ６１、６２に分配されて入力される。サーボコントローラ６１、６２は、それぞれ第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４からフィードバックした速度が速度指令に一致するようにトルク指令を与える。
【００３１】
なお、第２サーボモータ５４を運転しないでトルクのかからない状態にしておく場合には、速度プログラムＰは、射出速度に対応する速度指令を第１サーボモータ５０にだけ与える。
【００３２】
一方、射出用油圧シリンダ４０には、ヘッド側のシリンダ室４３の圧油の圧力を検出する圧力検出器６４と、ロッド側のシリンダ室４４の圧油の圧力を検出する圧力検出器６５が設けられており、それぞれ出力がフィードバックされて圧力設定器６６、６７によって設定される目標圧力値と比較する圧力制御のループが構成されている。それぞれ圧力の検出値と目標値との偏差は、速度指令に加算されて速度指令が補正されるようになっている。
【００３３】
以下、射出装置の動作と関連させながら、油圧制御の内容について説明する。
図３は、スクリュー１０の位置と射出用シリンダ４０の圧力の関係を表した図である。この図３において、Ｐａは、射出用シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力を示し、Ｐｂは、ロッド側シリンダ４４の圧油の圧力を示す。
図３（ａ）に示すように、射出工程において、第１サーボモータ５０により第１油圧制御シリンダ４５だけを駆動してスクリュ１０を前進させる場合には、ヘッド側シリンダ室４３の圧力Ｐａは、射出圧力の目標圧力Ｐに設定され、ロッド側シリンダ室４４の圧力については制御しないので、目標値は設定されない。
【００３４】
速度プログラムＰに基づいて、演算装置６０は、第１サーボモータ５０のサーボコントローラ６１には所定の速度指令を与えるが、第２サーボモータ５４には、トルクフリーで回転するように、速度指令は与えられない。
【００３５】
そこで、第１サーボモータ５０に駆動されて第１プランジャ４７が前進すると、第１油圧制御用シリンダ４５の圧油は加圧されて、この圧油が射出用シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３に供給されて、スクリュ１０が前進する。他方、ロッド側シリンダ室４４の作動油は、第２油圧制御用シリンダ４６に排出されて、それにともない第２プランジャ５２は後退しながら、トルクゼロでフリーに回転できる状態にある第２サーボモータ５４を逆転させる。こうしてスクリュー１０は、ヘッド側シリンダ室４３の圧力Ｐａがピストン４１のヘッド側の受圧面積に作用する力を射出力として樹脂を金型内に射出する。
【００３６】
金型内では樹脂流動に対する抵抗があり、スクリュ１０の受ける負荷に変動がある。この負荷の変動によって、射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力にも変動が生じる。このヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力は、圧力検出器６４により検出される。そして、検出圧力はフィードバックされて、この検出圧力は圧力設定器６６で設定してある設定値Ｐａと比較される。その偏差は速度指令に加えられ、検出圧力が設定値よりも高い場合は、サーボコントローラ６１は、第１サーボモータ５０に与えるトルク指令入力の大きさを減じる。これによりトルクが減少し、ヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力は下がり目標値Ｐａになるように制御される。他方、検出圧力が目標値Ｐａよりも低い場合は、速度指令は変えずにそのままで第１サーボモータ５０の速度制御を継続する。
【００３７】
次に、射出工程において、第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４を共に駆動してスクリュ１０を前進させる場合には、図３（ｂ）に示すように、射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力はＰａに設定され、ロッド側シリンダ室４４の圧油の圧力はＰｂに設定される。
【００３８】
前述と同じようにして、第１サーボモータ５０は、第１プランジャ４７を前進させ、第２サーボモータ５４は、第２プランジャ５２を後退させる。そして、第１油圧制御用シリンダ４５から圧油が供給されるヘッド側のシリンダ室４３の圧力は、前述したのと同じようにして圧力目標値のＰａを越えないように制御される。第２油圧制御用シリンダ４６に圧油が排出されるロッド側シリンダ室４４の圧力は、負圧の目標圧力Ｐｂに一致するようにフィードバック制御される。
【００３９】
このように、第２サーボモータ５４により第２プランジャ５２を後退させてロッド側シリンダ室４４の圧力を負圧に保つことにより、第１サーボモータ５０とともに第２サーボモータ５４にも射出力の負荷を担わせることができる。
【００４０】
この負荷の負担割合は、目標圧力ＰａとＰｂの比であるため、例えば、両者を絶対値で１対１にすれば負荷を等分に分担させることができる。また、このように、ロッド側シリンダ室４４の圧力を負圧に設定して、目標圧力の設定値の大きさに応じて第１サーボモータ５０と第２サーボモータ５４で負荷を分担できるということは、サーボモータ５０、５４を小容量化できることにつながる。また、２台のサーボモータの運転を厳密に同期させる必要はなく、それぞれ目標圧力に一致するように運転すればよいため、モータの動力を伝達するボールネジ４８、５３に過負荷を本来的にかからなくすることができる。
【００４１】
以上、射出工程におけるサーボモータ５０、５４による射出用油圧シリンダ４０の圧力制御を単純化して説明したが、次に、射出速度との関連について図４を参照しながら説明する。
【００４２】
図４は、射出速度をＶｐで示すような段階的に変化するように制御しながらスクリュ１０を前進させて射出を行うときの、射出圧力Ｐの変化を示す図である。
実際の射出工程では、Ｖｐで示すように射出速度が変化するように射出動作が必要とされる。このような射出速度のパターンに応じて、速度プログラムＰを作成して演算装置６０に入力する。演算装置６０は、この速度プログラムから、曲線Ｖｐで示すような射出速度の変化を実現するための速度指令をそれぞれ第１サーボモータ５０と第２サーボモータ５４の両方に与え、第１プランジャ４７と第２プランジャ５２の移動速度、つまり第１油圧制御用シリンダ４５から射出用油圧シリンダ４０に送る圧油の流量と第２油圧制御用シリンダ４６に戻す圧油の流量を制御する（第１サーボモータだけを運転する場合には、第１油圧制御用シリンダ４５から射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３に送る圧油の流量を制御する。）。
【００４３】
このような射出速度の変化にともなう樹脂の流動抵抗の変化により、圧力損失等が生じて実際にスクリュ１０が樹脂に加える射出圧力はＰで示すように変化する。この間、第１サーボモータ５０と第２サーボモータ５４で射出力の負荷を等分に分担するためには、速度指令Ｖｐで指令されている第１サーボモータ５０と第２サーボモータ５４をトルクの絶対値が等しくなるように制御すればよい。
【００４４】
このように成形品の品質要求に応じて、射出速度を変化させて樹脂を射出する場合、流動抵抗その他の負荷の急激な増大により、圧力の制御が追従できずに、例えば、位置ｘ１で急に射出圧力が増大することがあり得る。この事態を放置すると、サーボモータ５０、５４に異常な負荷がかかるため、次のようにして、圧力が最大圧力を越えないように負荷の急上昇により圧力が増大する方のヘッド側シリンダ室４３の圧力が最大圧力を越えないように過負荷を防止することができる。
【００４５】
この場合、ヘッド側シリンダ室４３の圧力を検出する圧力検出器６４の出力は、比較部７０を介して演算装置６０にフィードバックされる。この比較部７０では、最大圧を設定するための最大圧設定器７１で設定した設定値Ｐｓと、検出圧力Ｐａとが比較され、圧力上昇が監視される。もし、検出圧力Ｐａが急激に増大し設定値Ｐｓに達したら、演算装置６０はその比較結果に基づいて、第１サーボモータ５０のサーボコントローラ６１に速度を減少させる速度指令を出力する。これにより、第１プランジャ４８の前進速度が遅くなり、射出速度は例えば、図４でＶｐ1で示すように減少し、圧力の上昇を防ぐことができる。
【００４６】
別の方法としては次のようにしてもよい。すなわち、検出圧力Ｐａが急激に増大し設定値Ｐｓに達したら、演算装置６０は、その比較結果に基づいて、第２サーボモータ５４のサーボコントローラ６２に、速度プログラムＰで指令された後退速度とは関わりなく、強制的に第２プランジャ５２を速い速度で後退させるための速度指令を与えるようにしてもよい。また、上記の速度指令の制御を第１サーボモータ５０と第２サーボモータ５４の両方について同時に行うようにしてもよい。
【００４７】
次に、計量工程での動作について説明する。
射出工程が完了すると、次の成形サイクルで射出する樹脂材料を可塑化しこれを計量する工程に移る。この計量工程では、スクリュ１０を電動機２０により回転させ、スクリュ１０の螺旋の溝を通って移送される樹脂材料をヒータ１２の加熱と、回転するスクリュ１０から受けるせん断エネルギによって溶融させる。スクリュ１０の先端に送られた溶融樹脂の圧力を受けて、スクリュ１０は後退する。
【００４８】
このスクリュ１０が後退する間は、溶融樹脂を混練するために、図３（ｃ）で示すように、射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力をＰａに設定し、これを背圧としてスクリュ１０に加える。
【００４９】
この計量工程では、第２サーボモータ５４は運転せずにトルクフリーで回転するようにしておき、第１サーボモータ５０に所定の速度指令を与えて回転させる。そして、スクリュ１０が後退する間は、ヘッド側シリンダ室４３の検出圧力をフィードバックし、検出圧力が目標圧力Ｐａに一致するように速度指令がサーボコントローラ６１に与えられ、サーボコントローラ６１は、第１サーボモータ５０に目標圧力に一致させるようなトルク指令を出力する。こうして、第１プランジャ４７は後退して、圧油が第１油圧制御用シリンダ４５に排出されるが、ヘッド側シリンダ室４３では圧力が設定値にＰａに保たれ、この圧力が背圧としてスクリュ１０に作用する。
【００５０】
他方、ロッド側シリンダ室４４では、ピストン４１の後退により減圧されるので、第２油圧制御用シリンダ４６内の作動油はロッド側シリンダ室４４に吸引され、これにより、第２プランジャ５２は前進する。
【００５１】
以上、本発明について、スクリュインライン式の射出装置に本発明を適用した実施形態を挙げて説明したが、スクリュプリプラタイプやプランジャタイプの射出装置のように、射出用流体圧シリンダに連結した射出プランジャを前進させて溶融樹脂を射出する形式の射出装置にも同じようにして本発明を適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
電動駆動のボールねじが直接螺合するプランジャで流体圧制御用シリンダを直接加圧し、射出用流体圧シリンダの作動流体を供給するようにしているので、プランジャ径を適切な小さい径に選択することにより、プランジャの駆動機構を小型化し、既存の流体圧式射出装置を利用してコンパクトに構成することができる。
【００５３】
また、それぞれプランジャを駆動する電動機としてはサーボモータを用い、各サーボモータを連動させて射出用流体圧シリンダに供給する作動流体の流量、圧力を容易に正確に制御することができる。そして、スクリュまたは射出プランジャにかかる射出力の負荷をそれぞれサーボモータで分担できるため、前記のプランジャ径の選択と相俟って大容量のサーボモータを必要としない。
【００５４】
しかも、後退側のシリンダ室の負圧の大きさに応じて負荷の負担割合を変えられることや、制御対象が射出用流体圧シリンダへ給排する作動流体の圧力、流量であるため、機械的な駆動伝達を並列した機構にくらべて２台のサーボモータの厳密な同期運転を必要とせず、誤差は圧力のフィードバック制御の制御ループの中で吸収され、ボールネジに異常な過負荷を与えて摩耗を速めることを回避できる。また、負荷の変動に伴う急激な圧力上昇を防ぐために最大圧を越えないように圧力を制御することも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】本発明による射出装置の射出用流体圧シリンダに供給する作動流体の圧力、流量等を制御する制御のブロック線図。
【図３】スクリュ位置と射出用流体圧シリンダの設定圧力の関係を示す図。
【図４】射出工程におけるスクリュ位置と速度変化および射出圧力の変化を示す図。
【図５】従来の電動式射出装置の構成を示す断面図。
【図６】従来の電動式射出装置の他の例の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１０ スクリュ
１１ バレル
１２ ヒータ
１３ ホッパ
１４ 回転駆動部
１６ 駆動軸
２０ 電動機
４０ 射出用油圧（流体圧）シリンダ
４１ ピストン
４３ 前進側シリンダ室
４４ 後退側シリンダ室
４５ 第１油圧（流体圧）制御用シリンダ
４６ 第２油圧（流体圧）制御用シリンダ
４７ 第１プランジャ
４８ 第１ボールネジ
５０ 第１サーボモータ
５２ 第２プランジャ
５３ 第２ボールネジ
５４ 第２サーボモータ

Claims (5)

1. 樹脂材料を溶融し、射出プランジャまたはスクリュを後退させながら溶融樹脂の計量を行い、前記射出プランジャまたはスクリュを前進させ溶融樹脂を射出する射出装置において、
   射出プランジャまたはスクリュに連結される射出用流体圧シリンダと、
   雌ねじの形成された軸孔を有する第１のプランジャと、前記軸孔に螺合する第１のボールネジと、前記第１ボールネジを回転駆動する第１のサーボモータとを有し、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室に接続される第１の流体圧制御用シリンダと、
   雌ねじの形成された軸孔を有する第２のプランジャと、前記軸孔に螺合する第２のボールネジと、前記第１ボールネジを回転駆動する第２のサーボモータとを有し、前記射出用流体圧シリンダの後退側シリンダ室に接続される第２の流体圧制御用シリンダと、
   前記第１サーボモータと第２サーボモータの一方を単独で動作させ、または両方を同時に動作させ、第１プランジャと第２プランジャを互いに逆方向に進退させ、前記射出用流体圧シリンダに供給する作動流体の流量、圧力を制御する流体圧制御手段と、
   を具備することを特徴とする射出装置。
2. 前記流体圧制御手段は、
   前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室の作動流体の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
   前記射出用流体圧シリンダの後退側シリンダ室の作動流体の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、
   前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室、後退側シリンダ室の圧力の目標値をそれぞれ設定する手段と、
   前記第１圧力検出手段または第２圧力検出手段からフィードバックした検出圧力と目標値とを比較し、射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室または後退側シリンダ室の作動流体の圧力が目標値になるように第１サーボモータおよび第２サーボモータの速度を同時に制御し、または、目標値が設定された方のシリンダ室の作動流体の圧力を当該圧力検出手段からフィードバックし、圧力が目標値になるように第１または第２のサーボモータの速度を制御するサーボ制御手段と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
3. 射出工程では、前記サーボ制御手段は、前記第１サーボモータだけを動作させ、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室の圧力を目標値になるように制御することを特徴とする請求項２に記載の射出装置。
4. 射出工程では、前記射出用流体圧シリンダの後退側シリンダ室の圧力が負圧に設定され、前記サーボ制御手段は、前記後退側シリンダ室の負圧の大きさに応じて射出力の負荷を第１サーボモータと第２サーボモータとで分担するように、両シリンダ室の圧力を同時に制御することを特徴とする請求項２に記載の射出装置。
5. 前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室の作動流体の圧力が、予め設定された最大圧を越えないようにそれぞれ第１サーボモータまたは第２サーボモータをそれぞれ単独にまたは両者を同時に制御する過負荷防止手段を有することを特徴とする請求項２に記載の射出装置。

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