JP3859141B2

JP3859141B2 - 成形機の駆動部の冷却装置

Info

Publication number: JP3859141B2
Application number: JP2002183514A
Authority: JP
Inventors: 眞司寺田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-06-24
Also published as: JP2004032867A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形機の駆動部の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成形機等においては各種の駆動部材を駆動するために駆動部を備える。そして、複数の駆動部を備えた成形機としての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、金型装置内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て成形品にするようになっている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有する。そして、前記金型装置は固定側金型ユニット及び可動側金型ユニットを備え、前記型締装置によって前記可動側金型ユニットを進退させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。また、前記射出装置は、加熱シリンダ、及び該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューを備える。そして、該スクリューを前進させることによって、加熱シリンダの前端に取り付けられた射出ノズルから樹脂が射出され、金型装置内のキャビティ空間に充填されるようになっている。
【０００４】
また、前記射出装置は、射出成形機のフレーム上に支持された射出装置本体及び可塑化移動装置を備え、該可塑化移動装置を作動させることによって、射出装置本体を進退させ、射出ノズルの前端に形成されたノズル口を前記固定側金型ユニットの固定プラテンに対して接離させることができる。そして、前記ノズル口を固定プラテンに接触させた状態で前記射出ノズルから樹脂が射出される。
【０００５】
ところで、前記射出成形機においては、型締め用のモータ、計量用のモータ、射出用のモータ、可塑化移動用のモータ等の駆動部が配設され、該各駆動部を駆動することによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われたり、計量、サックバック及び射出が行われたり、ノズルタッチ、成形品の突き出し等が行われたりするようになっている。そして、駆動部にファン等が配設され、該ファン等を作動させることによって、駆動部を強制的に空冷するようにしている。
【０００６】
ところが、この場合、駆動部は、ファン等によって強制的に空冷されるだけであるので、駆動部を駆動するのに伴って発生させられた熱を十分に放熱することができず、その分、駆動部の熱定格出力を小さくする必要がある。
【０００７】
そこで、駆動部の外周にジャケットを形成し、該ジャケットの溝によって冷却媒体流路を形成し、該冷却媒体流路に冷却媒体を通過させることにより駆動部を冷却するようにしている（特開平８−１０３０５３号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の射出成形機においては、冷却媒体による冷却能力を十分に利用することができず、駆動部を十分に冷却することができない。その結果、駆動部に十分な量の電流を供給することができず、駆動部に供給することができる最大の電流が定格電流に占める割合、すなわち、デューティを十分に高くすることができない。
【０００９】
本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、駆動部を十分に冷却することができ、駆動部のデューティを十分に高くすることができる成形機の駆動部の冷却装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の成形機の駆動部の冷却装置においては、電動の駆動部と、該電動の駆動部を冷却する冷却部と、油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータにおいて使用された油を前記電動の駆動部の冷却媒体として収容する第１の槽と、該第１の槽内の冷却媒体を吸引して前記冷却部に供給するポンプと、前記油圧アクチュエータにおいて使用される油を収容する第２の槽と、前記電動の駆動部を冷却して温度が上昇した冷却媒体を冷却し、前記第２の槽に戻す熱交換器と、前記第２の槽内の油を吸引して油圧アクチュエータに供給するポンプとを有する。
【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。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における駆動部の冷却装置の概念図である。
【００１７】
図において、１０は駆動部ユニットであり、該駆動部ユニット１０は、駆動部としてのモータ１１、該モータ１１を駆動することによって発生させられた回転を受け、運動方向を回転運動から直進運動に変換する運動方向変換部としてのボールねじ２１、該ボールねじ２１によって発生させられた直進運動を受けて所定の作動をする負荷装置としての図示されない機構部、前記モータ１１の回転速度を検出する回転速度検出部としてのエンコーダ２２等を備える。なお、本実施の形態においては、前記モータ１１としてサーボモータが使用される。
【００１８】
前記モータ１１は、駆動部ケース２４、該駆動部ケース２４に取り付けられたステータ２５、該ステータ２５の径方向内方において回転自在に配設されたロータ２６、及び該ロータ２６を貫通して延在させられ、前記駆動部ケース２４に対してベアリング３１、３２によって回転自在に配設された出力軸３３を備える。前記駆動部ケース２４は、第１、第２の側板３４、３５、及び該第１、第２の側板３４、３５間に取り付けられ、軸方向に延びる筒状のモータフレーム３６から成り、前記ベアリング３１は第１の側板３４に、ベアリング３２は第２の側板３５に、ステータ２５はモータフレーム３６に取り付けられる。
【００１９】
ところで、前記ステータ２５は図示されないコイルを備え、該コイルに所定の電流を供給すると、モータ１１が駆動され、ロータ２６が前記電流の大きさに対応する回転速度で回転させられる。そして、ロータ２６の回転は、ロータ２６が取り付けられた出力軸３３に伝達される。この場合、モータ１１を駆動することによって前記機構部が作動させられるようになっているので、モータ１１には、機構部の作動に伴って負荷が加わる。
【００２０】
ところで、前記ボールねじ２１は、出力軸３３の前方（図において右方）に、一体に形成された第１の変換要素としてのボールねじ軸３８、及び該ボールねじ軸３８と螺（ら）合させられ、進退（図において左右方向に移動）自在に配設された第２の変換要素としてのボールナット３９を備え、ボールねじ軸３８が出力軸３３と一体に回転させられるのに伴って、ボールナット３９が進退させられ、前記機構部が作動させられる。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、運動方向変換部としてボールねじ２１が使用されるようになっているが、ボールねじ２１に代えてローラねじを使用することもできる。その場合、該ローラねじはローラナット及びローラねじ軸を備え、ローラねじ軸を回転させることによってローラナットを進退させることができる。また、本実施の形態においては、出力軸３３と一体にボールねじ軸３８を形成するようになっているが、出力軸３３を中空の出力軸とし、該出力軸にボールナットを固定し、前記出力軸を回転させることによってボールナットを回転させ、ボールねじ軸を進退させることもできる。
【００２２】
ところで、前記モータ１１を駆動するのに伴って発生させられた熱を放熱して、モータ１１を冷却するために、前記駆動部ケース２４の外周に冷却部としてのジャケット５１が取り付けられる。該ジャケット５１は、冷却媒体としての所定の温度の油が供給される冷却媒体供給口５２、モータ１１を冷却した後の、温度が高くなった油を排出する冷却媒体排出口５３、及び冷却媒体供給口５２と冷却媒体排出口５３とを連結し、螺旋又は蛇行させて延在させられる１本の冷却媒体流路５４を備える。本実施の形態においては、冷却媒体として油を使用するようになっているが、油に代えて、水、冷媒等を使用することもできる。また、本実施の形態においては、冷却媒体流路５４は螺旋又は蛇行させて延在させられるようになっているが、冷却媒体供給口５２に入口側のマニホルドを、冷却媒体排出口５３側に出口側のマニホルドを配設し、前記入口側のマニホルドと出口側のマニホルドとの間に複数の並列な冷却媒体流路を形成することによって、出力軸３３に沿って複数本の冷却媒体流路を形成することもできる。
【００２３】
前記冷却媒体供給口５２を介して冷却媒体流路５４に矢印Ａ方向に供給された油は、矢印Ｂで示されるように蛇行しながら後方（図において左方）に向けて流れ、その間にモータ１１を冷却した後、冷却媒体排出口５３から矢印Ｃ方向に排出される。
【００２４】
ところで、前述されたように、出力軸３３の前方にボールねじ２１が取り付けられ、該ボールねじ２１を介して出力軸３３と機構部とが連結されるので、出力軸３３に、ボールねじ２１を介して、モータ１１を駆動したときの反力が伝達され、モータ１１への負荷も加わる。構造上、モータ１１の軸方向における機構部と連結される前方を負荷側とし、機構部と連結されない後方を非負荷側とすると、負荷側に伝達される熱量は、非負荷側に伝達される熱量より多くなる。すなわち、負荷側のベアリング３２において負荷荷重を受けることによって発生し、モータフレーム３６に伝達される熱量は、非負荷側のベアリング３１において発生し、モータフレーム３６に伝達される熱量より多い。また、ボールねじ２１において運動方向が変換されるのに伴って発生した熱はボールねじ２１を介して出力軸３３に伝達される。
【００２５】
そこで、本実施の形態においては、伝達される熱量が少ない非負荷側、すなわち、前記出力軸３３の後端（図において左端）に、熱に弱い部材、例えば、前記エンコーダ２２を配設するようにしている。したがって、エンコーダ２２が過熱されることがなくなり、エンコーダ２２に与えられる熱の影響を小さくすることができる。
【００２６】
また、前述されたように、本実施の形態においては、温度の比較的低い油が供給される冷却媒体供給口５２が負荷側に、温度の高い油を排出するための冷却媒体排出口５３を非負荷側に形成される。したがって、負荷側において、油とモータ１１との温度差を大きく、非負荷側において、油とモータ１１との温度差を小さくすることができるので、ジャケット５１の冷却効率を向上させることができ、モータ１１を十分に冷却することができ、モータ１１の熱定格出力をその分大きくすることができる。
【００２７】
ところで、前記モータ１１の温度を検出するために、駆動部温度検出部としてのサーミスタ等の温度センサ５８が、非負荷側の所定の箇所、本実施の形態においては、第１の側板３４側のステータ２５の前記コイルの端部に取り付けられる。そして、温度センサ５８によって検出された温度が閾（しきい）値を超えると、図示されない制御部は、ステータ２５への電流の供給を停止し、モータ１１を停止させる。
【００２８】
本実施の形態においては、モータ１１の非負荷側の温度は、モータ１１の軸方向における温度分布が均一化される分だけ高くなるので、モータ１１の温度が高くなったときに、確実に温度を検出することができる。したがって、モータ１１がオーバヒートするのを防止することができる。
【００２９】
また、モータ１１の軸方向における温度分布を均一化することができるので、前記ベアリング３２が過熱されることがなくなり、ベアリング３２として潤滑剤を封入したベアリングを使用した場合に、潤滑剤が融けて漏れることがなくなる。
【００３０】
次に、ジャケット５１に油を供給するための油供給装置としての油圧回路６０について説明する。
【００３１】
６１は、油タンクとしてのリザーバタンクであり、該リザーバタンク６１は、槽内が仕切部材としての仕切板６２によって仕切られ、油を収容する第１の槽６３、及び該第１の槽６３内の油より温度が低い油を収容する第２の槽６４が形成される。また、前記仕切板６２の底面の近傍には、第１の槽６３と第２の槽６４とを連通させるための連通穴６９が形成される。そして、６５は前記第１の槽６３内の油を吸引してジャケット５１に供給する第１の油供給源としての循環用のポンプであり、該ポンプ６５は第１の槽６３と冷却媒体供給口５２とを接続する油路Ｌ−１に配設される。６６はジャケット５１から排出された油を冷却する熱交換器であり、該熱交換器６６は冷却媒体排出口５３と第２の槽６４とを接続する油路Ｌ−２に配設される。６７は第２の槽６４内の油を吸引して油圧アクチュエータ６８に供給する第２の油供給源としてのポンプであり、該ポンプ６７及び油圧アクチュエータ６８は、第２の槽６４と第１の槽６３とを接続する油路Ｌ−３に配設される。
【００３２】
なお、前記油圧回路６０は、リザーバタンク６１、ポンプ６５、熱交換器６６、ポンプ６７、油圧アクチュエータ６８等によって構成される。また、ジャケット５１及び油圧回路６０によって冷却装置が構成される。前記油圧アクチュエータ６８は、例えば、油圧式の射出成形機の油圧回路に配設され、射出装置においてスクリューを回転させるための油圧モータ、前記スクリューを進退させるための射出シリンダ、型締装置においてトグル機構を作動させるための型締シリンダ等の機能を有し、ポンプ６７から吐出された油に従って作動させられ、使用後の油を第１の槽６３に戻す。また、前記ポンプ６５、６７等の駆動源としてはサーボモータ等のモータを使用することができる。そして、ポンプ６５としては、一定の吐出流量で油を吐出する固定吐出ポンプが使用され、ポンプ６７としては、油圧アクチュエータ６８の作動方式に応じて前記固定吐出ポンプのほかに、可変の吐出流量で油を吐出する可変吐出ポンプが使用される。
【００３３】
この場合、前記ポンプ６７を駆動すると、第２の槽６４内の油は、ポンプ６７によって吸引され、油路Ｌ−３を介して油圧アクチュエータ６８に供給され、該油圧アクチュエータ６８を作動させた後、第１の槽６３にドレーンされる。また、ポンプ６５を駆動すると、第１の槽６３内の油は、ポンプ６５によって吸引され、油路Ｌ−１を介してジャケット５１に供給され、該ジャケット５１においてモータ１１を冷却して温度の高い油になった後、ジャケット５１から排出され、油路Ｌ−２を介して熱交換器６６に供給され、該熱交換器６６において冷却水等の熱交換媒体によって冷却されて温度の低い油になり、第２の槽６４にドレーンされる。
【００３４】
このように、油圧アクチュエータ６８を作動させるために、第２の槽６４内の油が、油圧アクチュエータ６８に供給され、第１の槽６３にドレーンされるとともに、第１の槽６３内の油がジャケット５１に供給され、モータ１１を冷却した後、熱交換器６６に供給されて冷却され、第２の槽６４にドレーンされるので、リザーバタンク６１内において高温の戻り油と冷却された油とを分離させ、第１の槽６３及び第２の槽６４に収容することができる。
【００３５】
この場合、ポンプ６７として可変吐出ポンプが使用されるので、ポンプ６５とポンプ６７とで吐出量が異なることがある。そこで、ポンプ６５の吐出量がポンプ６７の吐出量より少なくなると、第１の槽６３から油路Ｌ−１を介して吸引され、第２の槽６４にドレーンされる油の量が、第２の槽６４から油路Ｌ−３を介して吸引され、第１の槽６３にドレーンされる油の量より少なくなるが、連通穴６９によって第１の槽６３と第２の槽６４とが連通させられるので、第１の槽６３及び第２の槽６４内の油のレベルは等しくされる。なお、連通穴６９は仕切板６２におけるリザーバタンク６１の底面の近傍に形成されるので、連通穴６９の周辺において、第１の槽６３内の油の温度と第２の槽６４内の油の温度とが比較的に近く、温度差が小さい。したがって、連通穴６９を通過する油によって、第２の槽６４内の冷却された油の温度が上昇したり、第１の槽６３内の高温の戻り油の温度が低下したりするのを抑制することができる。
【００３６】
そして、ポンプ６５として固定吐出ポンプが使用され、ポンプ６５の吐出流量が一定であるので、モータ１１を適正な温度に維持することができる。
【００３７】
さらに、モータ１１を冷却することによって温度が高くなった油が熱交換器６６に供給されるので、熱交換器６６において油の温度と熱交換媒体との温度差を大きくすることができる。したがって、熱交換器６６における熱交換効率を高くすることができるので、油による冷却能力を十分に利用することができ、モータ１１を十分に冷却することができる。その結果、モータ１１に十分な量の電流を供給することができ、モータ１１のデューティを十分に高くすることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、成形機の駆動部の冷却装置においては、電動の駆動部と、該電動の駆動部を冷却する冷却部と、油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータにおいて使用された油を前記電動の駆動部の冷却媒体として収容する第１の槽と、該第１の槽内の冷却媒体を吸引して前記冷却部に供給するポンプと、前記油圧アクチュエータにおいて使用される油を収容する第２の槽と、前記電動の駆動部を冷却して温度が上昇した冷却媒体を冷却し、前記第２の槽に戻す熱交換器と、前記第２の槽内の油を吸引して油圧アクチュエータに供給するポンプとを有する。
【００４０】
この場合、電動の駆動部を冷却することによって温度が高くなった冷却媒体が熱交換器に供給され、該熱交換器において温度の低い油になり、前記第２の槽に戻される。
【００４１】
したがって、熱交換器において冷却媒体の温度と熱交換媒体との温度差を大きくすることができる。そして、熱交換器における熱交換効率を高くすることができるので、冷却媒体による冷却能力を十分に利用することができ、電動の駆動部を十分に冷却することができる。その結果、電動の駆動部に十分な量の電流を供給することができ、電動の駆動部のデューティを十分に高くすることができる。
【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冷却装置の概念図である。
【符号の説明】
１１モータ
５１ジャケット
５２冷却媒体供給口
５３冷却媒体排出口
６３、６４第１、第２の槽
６５、６７ポンプ
６６熱交換器
６８アクチュエータ

Claims

（ａ）電動の駆動部と、
（ｂ）該電動の駆動部を冷却する冷却部と、
（ｃ）油圧アクチュエータと、
（ｄ）該油圧アクチュエータにおいて使用された油を前記電動の駆動部の冷却媒体として収容する第１の槽と、
（ｅ）該第１の槽内の冷却媒体を吸引して前記冷却部に供給するポンプと、
（ｆ）前記油圧アクチュエータにおいて使用される油を収容する第２の槽と、
（ｇ）前記電動の駆動部を冷却して温度が上昇した冷却媒体を冷却し、前記第２の槽に戻す熱交換器と、
（ｈ）前記第２の槽内の油を吸引して油圧アクチュエータに供給するポンプとを有することを特徴とする成形機の駆動部の冷却装置。
（ａ）前記電動の駆動部を駆動することによって作動させられる負荷装置を有するとともに、
（ｂ）前記冷却部は、前記電動の駆動部における負荷装置と連結される負荷側に、前記第１の槽からの冷却媒体が供給される冷却媒体供給口を、前記負荷装置と連結されない非負荷側に、前記第２の槽に戻される冷却媒体を排出する冷却媒体排出口を備える請求項１に記載の成形機の駆動部の冷却装置。