JP3997219B2 - 射出成形機の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱シリンダ内のスクリューを、複数の回転直線運動変換機構によって直線駆動するようにした射出成形機の構築方法に関する。

射出駆動源（スクリューの前後進駆動源）をサーボモータとする射出成形機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（モータ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、サーボモータや回転直線運動変換機構やベアリングの外径が大きくなって、慣性モーメントが増大して過渡応答性が悪くなり、かつ、大容量のサーボモータは高価であるため、大幅なコストアップ要因となる。

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、複数の射出用の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、慣性モーメントの増大を抑えて、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。このように、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。
特公平３−３８１００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

ところで、射出成形機は、成形する製品の形状や材質に応じて、種々の射出速度仕様（射出速度能力）のマシンが求められるが、従来は、射出速度能力の異なるマシンはその機種毎に、サーボモータと、回転直線運動変換機構と、回転直線運動変換機構のためのベアリングと、回転直線運動変換機構にサーボモータの回転を伝達する被動プーリとを、その都度変更するようにしていた。このため、射出速度能力の異なる機種毎に、異なる部品を用意しなければならず、射出速度能力の異なるマシンを多品種少量生産する場合には、コストダウンの障害となるという問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みて、射出メカニズムに複数の回転直線運動変換機構をもつ射出成形機において、各回転直線運動変換機構を共用化しつつ、射出速度能力の異なる複数機種のマシンを提供するできるようにし、以って、コストダウンを図ることを目的とする。

本発明は上記した目的を達成するため、
射出用サーボモータの回転をそれぞれ直線運動に変換する回転直線運動変換機構を１対備え、この１対の回転直線運動変換機構を同時に駆動すること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を、それぞれ異なる特定の射出速度能力を備えた複数の機種のマシンとして構築するようにした射出成形機の構築方法であって、
前記１対の回転直線運動変換機構を、前記した複数の機種にわたって共用する共通化構成要素として用意しておき、
前記回転直線運動変換機構の回転部材に連結される被動プーリは、前記した複数の機種に応じて選択される選択用構成要素として、径の異なる被動プーリを複数種類用意しておき、
前記射出用サーボモータは、前記した複数の機種に応じて選択される選択用構成要素として、容量の異なる射出用サーボモータを複数種類用意しておき、
マシンに要求される射出速度仕様である射出速度能力に応じて、前記複数種類の中から選択した特定の径をもつ１対の前記被動プーリを、前記１対の回転直線運動変換機構の回転部材にそれぞれ連結し、
マシンに要求される射出速度仕様である射出速度能力に応じて、前記１対の被動プーリを単一の前記射出用サーボモータで駆動するのか、前記１対の被動プーリを１対の前記射出用サーボモータでそれぞれ個別に駆動するのかを選択するとともに、前記複数種類の中から選択した特定の容量をもつ前記射出用サーボモータを、１つまたは２つマシンに搭載することで、
射出速度能力の異なる各機種毎のマシンを、前記共通化構成要素に対する前記選択用構成要素の選択・組み合わせによって構築できるようにしたものである。

本発明によれば、射出メカニズムに複数の回転直線運動変換機構をもつ射出成形機において、各回転直線運動変換機構を共用化しつつ、射出速度能力の異なる複数機種のマシンを提供することができ、以って、コストダウンを図ることができる。

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要部断平面図である。

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）のガイドバーである。

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で、このスライド体６には、スクリュー４を回転駆動するための計量用のサーボモータ７が搭載されている。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に固着されている。１１はサーボモータ７の出力軸に固着された駆動プーリで、この駆動プーリ１１と被動プーリ１０との間にはタイミングベルト１２が巻き渡らされており、計量用のサーボモータ７によって、駆動プーリ１１，タイミングベルト１２，被動プーリ１０，スクリュー駆動体８を介して、スクリュー４が回転駆動されるようになっている。

１３Ａ，１３Ｂ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）１４Ａ，１４Ｂを介して回転可能に保持された１対のボールネジ軸で、各ボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂには、ナット体１５Ａ，１５Ｂが螺合されていると共に、スクリュー前後進用の被動プーリ１６Ａ，１６Ｂが固着されている。被動プーリ１６Ａ，１６Ｂは、後述するように、射出用（スクリュー前後進用）のサーボモータによって回転駆動されるようになっており、これによって、ボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂが回転駆動されて、ナット体１５Ａ，１５Ｂが前後進駆動されるようになっている。すなわち、ボールネジ軸１３Ａとナット体１５Ａ、およびボールネジ軸１３Ｂとナット体１５Ｂによって、回転運動を直線運動に変換してスクリュー４を前後進させるための回転直線運動変換機構が、それぞれ構成されている。

上記の被動プーリ１６Ａ，１６Ｂは、後述するように、マシンに求められる射出速度仕様（射出速度能力）に応じてその径が異なるものが用意されていて、射出速度仕様に応じた径のもの（ここでは、被動プーリ１６Ａ−１，１６Ｂ−１、または１６Ａ−２，１６Ｂ−２、または１６Ａ−３，１６Ｂ−３、または１６Ａ−４，１６Ｂ−４）が、ボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂに固着されるようになっている。また、各被動プーリ１６Ａ，１６Ｂは、後述するように、両者１６Ａ，１６Ｂが単一の射出用サーボモータで回転駆動されるか、もしくは、両者１６Ａ，１６Ｂがそれぞれに個別に対応する２つの射出用サーボモータで回転駆動されるようになっており、さらに、射出用のサーボモータとしては、ここでは後述するように容量の異なる２種の射出用サーボモータが用意されている。

前記各ナット体１５Ａ，１５Ｂの前端部は、貫通穴をもつ連結体１７，１８にそれぞれ固着され、この各連結体１７，１８はスライド体６の後端面に固着されて、各連結体１７，１８は、ナット体１５Ａ，１５Ｂの端面とスライド体６との間に挾持される形で配設されている。２つの連結体１７，１８は、外形寸法が同一のものとされているが、そのうちの一方の連結体１８は、圧力検出センサたるロードセル（図示せず）をもつ圧力検出体１８として構成されている。

上記した構成をとることにより、ボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂの回転によって直線駆動されるナット体１５Ａ，１５Ｂの直線運動は、連結体１７および圧力検出体（連結体）１８，スライド体６，ベアリング９を介して、スクリュー駆動体８およびこれと一体のスクリュー４に伝達される。また、スクリュー４にかかる圧力は、スクリュー駆動体８，ベアリング９，スライド体６を介して圧力検出体１８に印加され、これによって、射出行程時の射出圧力や、計量行程時にスクリュー４に付与する背圧の検出が行なわれるようになっている。なお、圧力検出体１８には、スクリュー４からの圧力が１／２だけかかるので、圧力検出回路系において圧力検出体１８の検出値を２倍にすることによって、射出圧力値や背圧値を認知するようにされる。

次に、本実施形態において、射出速度能力の異なる４種のマシンを構築する場合の例を、図２を用いて説明する。図２の（ａ）〜（ｄ）は、１対のスクリュー前後進用の被動プーリ１６Ａ，１６Ｂの各種と、これに対応する射出用のサーボモータとの配置関係を示す図であり、図２の（ａ）が超低速仕様のマシン、図２の（ｂ）が低速仕様のマシン、図２の（ｃ）が高速仕様のマシン、図２の（ｄ）が超高速仕様のマシンの場合をそれぞれ示している。

（１）超低速仕様のマシン
図２の（ａ）において、１９は支持ブロック２に搭載された容量１１ｋＷの射出用のサーボモータ、２０はサーボモータ１９の出力軸に固着された駆動プーリ、１６Ａ−１，１６Ｂ−１はボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂに固着された最も径の大きい被動プーリであり、駆動プーリ２０と１対の被動プーリ１６Ａ−１，１６Ｂ−１との間には、タイミングベルト２１が巻き渡らされていて、２つの被動プーリ１６Ａ−１，１６Ｂ−１は、単一の射出用のサーボモータ１９によって回転駆動されるようになっている。
この図２の（ａ）に示した構成においては、容量１１ＫＷの、すなわち比較的小容量の射出用のサーボモータ１９を１個のみ用いるようにしているので、射出圧力を必要充分に確保するため、最も径の大きい被動プーリ１６Ａ−１，１６Ｂ−１を用いて減速比を充分に確保するようにしている。したがって、射出速度は最も低速となり、例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度能力をもつものとなっており、例えばレンズ成形等に使用することができる。

（２）低速仕様のマシン
図２の（ｂ）において、２２は支持ブロック２に搭載された容量１５ｋＷの射出用のサーボモータ、２３はサーボモータ２２の出力軸に固着された駆動プーリ、１６Ａ−２，１６Ｂ−２はボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂに固着された２番目に径の大きい被動プーリであり、駆動プーリ２３と１対の被動プーリ１６Ａ−２，１６Ｂ−２との間には、タイミングベルト２４が巻き渡らされていて、２つの被動プーリ１６Ａ−２，１６Ｂ−２は、単一の射出用のサーボモータ２２によって回転駆動されるようになっている。
この図２の（ｂ）に示した構成においては、容量１５ｋＷの、すなわち容量１１ＫＷに較べると容量の大きい射出用のサーボモータ２２を用いるようにしているので、図２の（ａ）の場合よりも径の小さい被動プーリ１６Ａ−２，１６Ｂ−２を用いても射出圧力を必要充分に確保できる。したがって、図２の（ａ）の場合よりも減速比が小さくなって、図２の（ａ）の構成よりも射出速度は速くなり、例えば１５０ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度能力をもつものとすることができる。

（３）高速仕様のマシン
図２の（ｃ）において、１９，１９は支持ブロック２に搭載された容量１１ｋＷの１対の射出用のサーボモータ、２０，２０は各サーボモータ１９，１９の出力軸に固着された駆動プーリ、１６Ａ−３，１６Ｂ−３はボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂに固着された被動プーリであり、この被動プーリ１６Ａ−３，１６Ｂ−３は、図２の（ｂ）の被動プーリ１６Ａ−２，１６Ｂ−２よりも径が小さいものとなっている。一方の駆動プーリ２０と被動プーリ１６Ａ−３との間、および、他方の駆動プーリ２０と被動プーリ１６Ｂ−３との間には、タイミングベルト２５，２５がそれぞれ巻き渡らされていて、２つの被動プーリ１６Ａ−３，１６Ｂ−３は、それぞれに対応する１対の射出用のサーボモータ１９，１９によってそれぞれ回転駆動されるようになっている。
この図２の（ｃ）に示した構成においては、各被動プーリ１６Ａ−３，１６Ｂ−３を駆動するために、それぞれに個別に射出用のサーボモータ１９，１９を割り当てているので、各サーボモータが比較的小容量（容量１１ｋＷ）のものであっても、図２の（ｂ）の場合よりも径の小さい被動プーリ１６Ａ−３，１６Ｂ−３を用いても、射出圧力を必要充分に確保できる。したがって、図２の（ｂ）の場合よりも減速比が小さくなって、図２の（ｂ）の構成よりも射出速度は速くなり、例えば２００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度能力をもつものとすることができ、例えば薄物成形に使用することができる。

（４）超高速仕様のマシン
図２の（ｄ）において、２２，２２は支持ブロック２に搭載された容量１５ｋＷの１対の射出用のサーボモータ、２３，２３は各サーボモータ２２，２２の出力軸に固着された駆動プーリ、１６Ａ−４，１６Ｂ−４はボールネジ軸１３Ａ，１３Ｂに固着された被動プーリであり、この被動プーリ１６Ａ−４，１６Ｂ−４は、最も径が小さいものとなっている。一方の駆動プーリ２３と被動プーリ１６Ａ−４との間、および、他方の駆動プーリ２３と被動プーリ１６Ｂ−４との間には、タイミングベルト２６，２６がそれぞれ巻き渡らされていて、２つの被動プーリ１６Ａ−４，１６Ｂ−４は、それぞれに対応する１対の射出用のサーボモータ２２，２２によってそれぞれ回転駆動されるようになっている。
この図２の（ｄ）に示した構成においては、容量１５ｋＷの、すなわち容量１１ＫＷに較べると容量の大きい射出用のサーボモータ２２を１対用いるようにしているので、図２の（ｃ）の場合よりもさらに径の小さい被動プーリ１６Ａ−４，１６Ｂ−４を用いても射出圧力を必要充分に確保できる。したがって、図２の（ｃ）の場合よりも減速比が小さくなって、図２の（ｃ）の構成よりも射出速度は速くなり、例えば３００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度能力をもつものとすることができ、例えば超薄物成形に使用することができる。

かように本実施形態においては、各回転直線運動機構を共通化して、射出速度能力の異なる４種のマシンを構築することができるで、射出速度能力の異なるマシンを生産する際に、部品を共用化することによるコストダウンを図ることができる。

なお、上述した実施形態では、１対の回転−直線運動変換機構によってスクリューを前後進させるようにしているが、３つ以上の回転−直線運動変換機構によってスクリューを前後進させる構成にも、本発明が適用可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の１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要部断平面図である。 本発明の実施の１形態に係る射出成形機において、射出速度能力の異なる４種のマシンを構築する場合の例を示す説明図である。

符号の説明

１，２ 支持ブロック
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
７ 計量用のサーボモータ
８ スクリュー駆動体
９ ベアリング
１０ スクリュー回転用の被動プーリ
１１ 駆動プーリ
１２ タイミングベルト
１３Ａ，１３Ｂ ボールネジ軸
１４Ａ，１４Ｂ ベアリング
１５Ａ，１５Ｂ ナット体
１６Ａ，１６Ｂ（１６Ａ−１，１６Ｂ−１，１６Ａ−２，１６Ｂ−２，１６Ａ−３，１６Ｂ−３，１６Ａ−４，１６Ｂ−４） スクリュー前後進用の被動プーリ
１７ 連結体
１８ 圧力検出体（連結体）
１９，２２ 射出用のサーボモータ
２０，２３ 駆動プーリ
２１，２４，２５，２６ タイミングベルト

Claims (1)

1. 射出用サーボモータの回転をそれぞれ直線運動に変換する回転直線運動変換機構を１対備え、この１対の回転直線運動変換機構を同時に駆動すること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を、それぞれ異なる特定の射出速度能力を備えた複数の機種のマシンとして構築するようにした射出成形機の構築方法であって、
   前記１対の回転直線運動変換機構を、前記した複数の機種にわたって共用する共通化構成要素として用意しておき、
   前記回転直線運動変換機構の回転部材に連結される被動プーリは、前記した複数の機種に応じて選択される選択用構成要素として、径の異なる被動プーリを複数種類用意しておき、
   前記射出用サーボモータは、前記した複数の機種に応じて選択される選択用構成要素として、容量の異なる射出用サーボモータを複数種類用意しておき、
   マシンに要求される射出速度仕様である射出速度能力に応じて、前記複数種類の中から選択した特定の径をもつ１対の前記被動プーリを、前記１対の回転直線運動変換機構の回転部材にそれぞれ連結し、
   マシンに要求される射出速度仕様である射出速度能力に応じて、前記１対の被動プーリを単一の前記射出用サーボモータで駆動するのか、前記１対の被動プーリを１対の前記射出用サーボモータでそれぞれ個別に駆動するのかを選択するとともに、前記複数種類の中から選択した特定の容量をもつ前記射出用サーボモータを、１つまたは２つマシンに搭載することで、
   射出速度能力の異なる各機種毎のマシンを、前記共通化構成要素に対する前記選択用構成要素の選択・組み合わせによって構築できるようにしたことを特徴とする射出成形機の構築方法。

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