JP3990326B2 - 射出成形機の回転検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の回転検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。
【０００４】
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、回転させることによって樹脂の計量が行われる。
【０００５】
ところで、電動式の射出成形機においては、射出用モータ及び計量用モータが配設され、射出用モータを駆動することによって発生させられた回転運動を直線運動に変換し、前記スクリューを前進させたり、計量用モータを駆動することによって前記スクリューを回転させ、それに伴って後退させるようにしている。
【０００６】
そして、加熱シリンダ内におけるスクリューの位置を検出するために、前記射出用モータ及び計量用モータの各ロータが固定された棒状のロータシャフトの軸端にエンコーダ等の回転を検出するセンサが取り付けられ、該センサによって前記射出用モータ及び計量用モータの回転が検出される。
【０００７】
【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、ロータより内側に、前記スクリューを進退させるためのスプライン軸、ベアリングボックス、ボールねじ等を配設しようとすると、前記射出用モータ又は計量用モータを中空モータによって構成する必要が生じる。その場合、前記ロータを筒状のロータシャフトに固定するので、該ロータシャフトと同一軸上にセンサを取り付けることが困難になってしまう。
【０００８】
したがって、前記射出用モータ及び計量用モータの回転を検出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、射出用モータ及び計量用モータの回転を検出することができる射出成形機の回転検出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、本発明の射出成形機の回転検出装置においては、加熱シリンダと、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と、ステータ、該ステータより径方向内方に配設されたロータ、及び回転自在に配設され、前記ロータが取り付けられた中空シャフトを備えた計量用モータと、該計量用モータの後方に配設された射出用モータと、前記中空シャフト内に配設され、前記計量用モータと射出用モータとを相対的に回転自在に連結する駆動軸と、前記射出用モータ側に配設され、前記スクリューの位置を検出する第１のセンサと、前記スクリュー及び前記駆動軸の外径より外方に離れた位置に配設され、前記スクリューの回転を検出する第２のセンサとを有する。
そして、前記計量用モータは、前記射出用モータが第１のセンサの検出値に基づいて前記スクリューを前進させるのに対し、前記第２のセンサの検出値に基づいて前記スクリューを回転させる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態における駆動部の要部断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における射出装置を示す第１の断面図、図３は本発明の第１の実施の形態における射出装置を示す第２の断面図である。
【００１３】
図２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（図において左端）に射出ノズル１２ａを有する。前記加熱シリンダ１２内には、射出部材としてのスクリュー２２が回転自在に、かつ、進退（図において左右方向に移動）自在に配設される。
【００１４】
そして、該スクリュー２２は、前端にスクリューヘッド２２ａを備え、前記加熱シリンダ１２内を後方（図において右方）に延び、後端（図において右端）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（ら）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。
【００１５】
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（図において左方）の位置に置いた状態において、前記溝２６の後端部（図において右端部）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。
【００１６】
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（図において左方に移動）させられる。
【００１７】
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、それに伴って所定量だけ後退（図において右方に移動）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。
【００１８】
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。
【００１９】
次に、駆動部について説明する。
【００２０】
図３において、１１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１１は加熱シリンダ１２（図２）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１７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。
【００２１】
また、前記駆動部ケース１１の前方部（図において左方部）に中空モータとしての計量用モータ４４が、後方部（図において右方部）に中空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より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より径方向内方に配設された環状のロータ４９から成る。
【００２２】
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に中空シャフトとしての筒状の第１のロータシャフト５６が嵌（かん）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５１によってフロントカバー１３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。
【００２３】
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４９に中空シャフトとしての筒状の第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。
【００２４】
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、前記スリーブ１８の後端には、第１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スプラインナット６２と第１スプライン軸６３とがスプライン連結され、該第１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スプラインナット６２及び第１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１８及び第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。
【００２５】
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、該ロータ４７の回転は、第１のロータシャフト５６、スリーブ１８、第１スプラインナット６２及び第１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。
【００２６】
このとき、第１スプラインナット６２と第１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スプラインナット６２に対して第１スプライン軸６３は相対的に後退させられる。
【００２７】
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。なお、前記第１スプライン軸６３及びボールねじ軸６５によって駆動軸が構成される。
【００２８】
そして、前記リヤカバー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。該絶対値パルスエンコーダ８５は、前記第２軸部６５ｂと連結されて第１のセンサとして機能し、ボールねじ軸６５及び第２のロータシャフト５７の回転、すなわち、射出用モータ４５の回転を検出するとともに、スクリュー位置検出手段として機能し、前記ボールねじ軸６５の回転に基づいてスクリュー２２の位置を検出する。
【００２９】
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、運動方向変換手段によって回転運動が直線運動に変換され、ボールナット６９が進退させられる。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。
【００３０】
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スプラインナット７６と第２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スプラインナット７６及び第２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、ボールナット６９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。
【００３１】
そして、前記第２スプライン軸７１の前端に前記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が配設される。この場合、ベアリングボックス７２は、第１スプライン軸６３及び第２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。
【００３２】
また、前記第１スプライン軸６３の前端には、前記第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スプライン軸６３の後端には、第１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小さくすることができる。
【００３３】
なお、８４はスクリュー２２及び第１スプライン軸６３から外れた位置、すなわち、スクリュー２２及び第１スプライン軸６３の外径より外方に離れた位置に配設され、スクリュー２２及び第１スプライン軸６３との干渉を避けるように配設されたエンコーダであり、該エンコーダ８４は、ギヤ列８７を介して前記スリーブ１８と連結され、第２のセンサとして機能し、前記スリーブ１８及び第１のロータシャフトの回転、すなわち、計量用モータ４４の回転を検出する。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。
【００３４】
次に、前記構成の駆動部の動作について説明する。
【００３５】
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、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スプラインナット７６と第２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、該ボールナット６９は前進させられる。
【００３６】
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スプライン軸６３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。
【００３７】
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。
【００３８】
次に、計量工程において、計量用モータ４４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スプラインナット６２及び第１スプライン軸６３を介して前記スクリュー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。
【００３９】
このとき、第１スプラインナット６２と第１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スプラインナット６２に対して第１スプライン軸６３は相対的に後退させられる。
【００４０】
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７５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。
【００４１】
ところで、前記構成の射出成形機においては、ロータ４７、４９より内側に、前記スクリュー２２を進退させるための第１スプライン軸６３、第２スプライン軸７１、ベアリングボックス７２、ボールねじ軸６５、ボールナット６９等が配設され、前記射出用モータ４４及び計量用モータ４５は中空モータによって構成される。そして、ロータ４７、４９がそれぞれ筒状の第１、第２のロータシャフト５６、５７に固定されるので、第１、第２のロータシャフト５６、５７に直接センサを取り付けることが困難になってしまう。
【００４２】
そこで、前述されたように、エンコーダ８４をギヤ列８７及びスリーブ１８を介して第１のロータシャフト５６と連結するようにしている。すなわち、前記第１のロータシャフト５６の前端にスリーブ１８がボルトｂ５によって固定され、前記スリーブ１８の前端に回転伝動手段としての大径ギヤ９１がボルトｂ２１によって固定される。前記大径ギヤ９１は、内部を第１スプライン軸６３、第１カップリング８１、第２カップリング８２、後端シャフト２２ｂ等が通過することができるように、環状に形成される。
【００４３】
そして、前記フロントカバー１３に前記エンコーダ８４が取り付けられ、該エンコーダ８４と小径ギヤ９２とが連結され、該小径ギヤ９２と前記大径ギヤ９１とが噛（し）合させられる。前記エンコーダ８４は大径ギヤ９１及び小径ギヤ９２を介して第１のロータシャフト５６の回転を検出する。なお、大径ギヤ９１及び小径ギヤ９２によってギヤ列８７が構成される。
【００４４】
したがって、第１のロータシャフト５６と同一軸上にセンサを取り付けることなく、前記計量用モータ４４の回転を検出することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００４６】
図４は本発明の第２の実施の形態における駆動部の要部断面図である。
【００４７】
この場合、中空シャフトとしての第１のロータシャフト５６の前端（図において左端）にスリーブ１８がボルトｂ５によって固定され、前記スリーブ１８の前端に、外周に複数の図示されない歯が形成された回転子９５がボルトｂ２１によって固定される。前記回転子９５は、内部を第１スプライン軸６３、第１カップリング８１、第２カップリング８２、後端シャフト２２ｂ等が通過することができるように、環状に形成される。
【００４８】
そして、前記フロントカバー１３にセンサとしての非接触式の電磁ピックアップ９６が取り付けられ、該電磁ピックアップ９６は、前記回転子９５の回転に伴う磁束の変化をとらえてスリーブ１８の回転を検出し、第１のロータシャフト５６の回転を検出する。
【００４９】
したがって、第１のロータシャフト５６にセンサを取り付けることなく、前記計量用モータ４４の回転を検出することができる。
【００５０】
また、電磁ピックアップ９６は回転子９５と接触することなく、前記計量用モータ４４の回転を検出することができるので、回転の検出に伴って騒音が発生するのを防止することができる。
【００５１】
本実施の形態においては、非接触式のセンサとして電磁ピックアップ９６が使用されるが、該電磁ピックアップ９６に代えてレゾルバを使用することもできる。この場合、前記スリーブ１８の前端にロータが取り付けられるとともに、該ロータの径方向外方においてステータがフロントカバー１３に取り付けられる。
【００５２】
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。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出成形機の回転検出装置においては、加熱シリンダと、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と、ステータ、該ステータより径方向内方に配設されたロータ、及び回転自在に配設され、前記ロータが取り付けられた中空シャフトを備えた計量用モータと、該計量用モータの後方に配設された射出用モータと、前記中空シャフト内に配設され、前記計量用モータと射出用モータとを相対的に回転自在に連結する駆動軸と、前記射出用モータ側に配設され、前記スクリューの位置を検出する第１のセンサと、前記スクリュー及び前記駆動軸の外径より外方に離れた位置に配設され、前記スクリューの回転を検出する第２のセンサとを有する。
そして、前記計量用モータは、前記射出用モータが第１のセンサの検出値に基づいて前記スクリューを前進させるのに対し、前記第２のセンサの検出値に基づいて前記スクリューを回転させる。
【００５４】
この場合、第１のセンサによって、駆動軸の回転を検出することができるだけでなく、前記駆動軸の回転に基づいてスクリューの位置を検出することができる。
【００５５】
また、中空シャフトと同一軸上に第２のセンサを取り付けることなく、スクリューの回転を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における駆動部の要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における射出装置を示す第１の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における射出装置を示す第２の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における駆動部の要部断面図である。
【符号の説明】
１２ 加熱シリンダ
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、５７ 第１、第２のロータシャフト
６３ 第１スプライン軸
６５ ボールねじ軸
７７ リヤキャップ
８４ エンコーダ
８５ 絶対値パルスエンコーダ
９１ 大径ギヤ
９６ 電磁ピックアップ

Claims (5)

1. （ａ）加熱シリンダと、
   （ｂ）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と、
   （ｃ）ステータ、該ステータより径方向内方に配設されたロータ、及び回転自在に配設され、前記ロータが取り付けられた中空シャフトを備えた計量用モータと、
   （ｄ）該計量用モータの後方に配設された射出用モータと、
   （ｅ）前記中空シャフト内に配設され、前記計量用モータと射出用モータとを相対的に回転自在に連結する駆動軸と、
   （ｆ）前記射出用モータ側に配設され、前記スクリューの位置を検出する第１のセンサと、
   （ｇ）前記スクリュー及び前記駆動軸の外径より外方に離れた位置に配設され、前記計量用モータの中空シャフトの回転を検出することによって、前記スクリューの回転を検出する第２のセンサとを有するとともに、
   （ｈ）前記計量用モータは、前記射出用モータが第１のセンサの検出値に基づいて前記スクリューを前進させるのに対し、前記第２のセンサの検出値に基づいて前記スクリューを回転させることを特徴とする射出成形機の回転検出装置。
2. （ａ）前記射出用モータは、ステータ、該ステータより径方向内方に配設されたロータ、及び該ロータが取り付けられた中空シャフトを備え、
   （ｂ）該中空シャフトの回転が前記駆動軸に伝達される請求項１に記載の射出成形機の回転検出装置。
3. 前記計量用モータの中空シャフトと前記第２のセンサとの間に配設され、内部を前記駆動軸が通過させられる環状の回転伝動手段を有する請求項１又は２に記載の射出成形機の回転検出装置。
4. 前記計量用モータの中空シャフトと前記第２のセンサとの間に配設され、計量用モータのロータと共に回転し、かつ、内部を前記駆動軸が通過させられる環状の回転子を有する請求項１又は２に記載の射出成形機の回転検出装置。
5. 前記第２のセンサは、非接触で計量用モータの中空シャフトの回転を検出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機の回転検出装置。

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