JP4035123B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は射出成形機に関するものである。

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、キャビティ空間内において冷却し、固化させることによって、成形品を得るようしている。

前記構成の射出成形機は、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、型閉じ、型締め及び型開きを行うようになっている。

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、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ための射出ノズルを備え、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、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て計量を行い、射出用モータを駆動することによって前記スクリューを前進させ、射出ノズルから樹脂を射出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平２−３０７７１４号公報

しかしながら、前記従来の射出装置においては、射出用モータの回転は、プーリ等を介して伝達されるので、機械効率を高くすることができないだけでなく、イナーシャが大きくなってしまう。

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、機械効率を高くすることができ、イナーシャを小さくすることができる射出成形機を提供することを目的とする。

そのために、本発明の射出成形機においては、機械フレームと、該機械フレームの前方に取り付けられた加熱シリンダと、該加熱シリンダ内において進退自在に、かつ、回転自在に配設されたスクリューと、前記機械フレームに、前記スクリューと平行に配設されたガイドロッドと、該ガイドロッドに沿って進退自在に配設されたプレッシャプレートと、該プレッシャプレートに支持された計量用モータと、前記機械フレームの後方に固定された射出用モータと、該射出用モータの回転が伝達され、回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部と、前記スクリューに軸方向に加わる荷重を検出するロードセルとを有する。

そして、前記射出用モータ、運動方向変換部及びロードセルは同一軸上に配設される。
また、該ロードセルは、前記運動方向変換部を構成する伝動軸を進退自在に内包するための穴を備える。

本発明によれば、射出成形機においては、機械フレームと、該機械フレームの前方に取り付けられた加熱シリンダと、該加熱シリンダ内において進退自在に、かつ、回転自在に配設されたスクリューと、前記機械フレームに、前記スクリューと平行に配設されたガイドロッドと、該ガイドロッドに沿って進退自在に配設されたプレッシャプレートと、該プレッシャプレートに支持された計量用モータと、前記機械フレームの後方に固定された射出用モータと、該射出用モータの回転が伝達され、回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部と、前記スクリューに軸方向に加わる荷重を検出するロードセルとを有する。

そして、前記射出用モータ、運動方向変換部及びロードセルは同一軸上に配設される。
また、該ロードセルは、前記運動方向変換部を構成する伝動軸を進退自在に内包するための穴を備える。

この場合、前記射出用モータ、運動方向変換部及びロードセルが同一軸上に配設され、ロードセルは前記運動方向変換部を構成する伝動軸を進退自在に内包するための穴を備えるので、機械効率を高くすることができ、イナーシャを小さくすることができるとともに、機械的な寸法を小さくすることができる。

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。

図１は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図、図２は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の正面図、図３は図１のＡ矢視断面図、図４は図１のＣ矢視断面図、図５は図１のＤ矢視断面図、図６は図１のＥ矢視断面図である。

図１及び２において、１は加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１内に図示されないスクリューが進退（図１及び２において左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設される。また、３は前記スクリューの後端（図１及び２において右端）に形成されたスクリュー軸である。そして、加熱シリンダ１内を前記スクリューが前端（図１及び２において左端）から後方（図１及び２において右方）に向けて延在させられ、該スクリュー軸３の後端は、スクリュー支持プレート４に固定される。

前記加熱シリンダ１における所定の箇所には、樹脂供給口５が形成され、該樹脂供給口５上にホッパ１ａが固定される。前記樹脂供給口５は、スクリューを加熱シリンダ１内における最も前方（図１及び２において左方）に置いた状態において、スクリューのフライトに沿って形成される溝の最後端に対応する箇所に形成される。したがって、計量工程時に、スクリューを回転させ、それに伴って後退（図１及び２において右方に移動）させると、樹脂供給口５からペレット状の樹脂が加熱シリンダ１内に供給される。

また、加熱シリンダ１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１を加熱し、スクリューの溝内の樹脂を溶融させる。したがって、スクリューを回転させると、樹脂圧によって前記スクリューが後退させられ、スクリューヘッドの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜（た）められる。

次に、射出工程時に、スクリューを回転させることなく前進（図１及び２において左方に移動）させると、前記スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、図示されない射出ノズルから射出され、図示されない金型装置内のキャビティ空間に充填される。

ところで、加熱シリンダ１の後方には、前記スクリューを回転及び進退させるために駆動部６が配設される。該駆動部６は、機械フレーム７に対して移動自在に配設された計量用モータ８、及び機械フレーム７の後方に固定された射出用モータ９を備え、該射出用モータ９とスクリューとが同一軸線上に配設される。

前記機械フレーム７は、加熱シリンダ１を支持する前部フレーム７ａ、並びに後述されるボールナット３６及びガイドロッド１０を支持する後部フレーム７ｂから成り、前記前部フレーム７ａと後部フレーム７ｂとは、図６に示されるように、４本の連結ロッド１２によって一体に連結される。また、前記ガイドロッド１０は、前記機械フレーム７に、スクリューと平行に複数本（本実施の形態においては、図４に示されるように、４本）配設され、前記ガイドロッド１０に沿って計量用モータ８を支持するプレッシャプレート１１が進退自在に配設される。

そして、該プレッシャプレート１１の側部にはモータ取付用のブラケット１３が取り付けられ、該ブラケット１３にモータフランジ１４を介して前記計量用モータ８が取り付けられる。前記プレッシャプレート１１内には、ベアリング１５ａ、１５ｂを介して、ベアリングボックス１６が回転自在に取り付けられる。１７はベアリングホルダであり、該ベアリングホルダ１７によって、ベアリング１５ｂが保持される。

前記ベアリングボックス１６は、前記スクリュー支持プレート４の後方に固定され、環状の形状を有する中空軸１８及びベアリング押え１９を備える。そして、前記ベアリングボックス１６内のベアリング２０、２１によって、伝動軸としてのボールねじ軸３０の前端が中空軸１８に対して回転自在に支持される。また、２２はベアリング押えであり、ベアリング押え１９、２２間に前記ベアリング２０が保持される。

ところで、図１に示されるように、計量用モータ８の出力軸８ａに歯車２３が固定され、該歯車２３は、中間歯車２４を介して環状歯車２５と噛（し）合させられる。該環状歯車２５は、中空軸１８の外周に固定され、該中空軸１８の一端は前記スクリュー支持プレート４の後端にボルトによって結合される。

また、前記中空軸１８、ベアリングホルダ１７、プレッシャプレート１１、ブラケット１３及びモータフランジ１４によって空洞部３８が形成され、該空洞部３８内に前記歯車２３、中間歯車２４及び環状歯車２５が収容される。

前記射出用モータ９は、図示されないステータ及びロータを備え、該ロータに中空のロータシャフト２６が嵌（かん）入によって固定される。該ロータシャフト２６の両端は、ベアリング２７、２８によってモータフレーム９ａ内で回転自在に支持され、前記ロータシャフト２６内にスプラインナット２９が固定され、該スプラインナット２９とボールねじ軸３０の後端部に形成されたスプライン軸３１とが摺（しゅう）動自在に係合させられる。

ところで、前記スプライン軸３１の前端部（図１及び２において左端部）には、進退量制限装置を構成する環状の後退限ストッパ３２が、スプライン軸３１の後端部（図１及び２において右端部）には、前進限ストッパ３３が形成される。前記後退限ストッパ３２及び前進限ストッパ３３が配設されるので、前後のストローク限においてスプライン軸３１が前記後退限ストッパ３２及び前進限ストッパ３３に当接すると、それ以上のストロークをスプライン軸３１が移動するのを防止することができる。なお、前進限ストッパ３３は、スプラインナット２９に形成された段部２９ａと係合させられて、停止させられるようになっている。

そして、３４はガイドロッド１０の後端を支持するガイドロッド支持部材であり、該ガイドロッド支持部材３４に射出用モータ９が固定される。また、３５は、後部フレーム７ｂ及びボールナット３６の後端に配設されたフランジ３６ａに固定されたロードセルであり、該ロードセル３５の上部に給油口を備えた給油プレート３７が固定される。この場合、前記ガイドロッド１０は後部フレーム７ｂを貫通し、ガイドロッド支持部材３４にねじ１０ａによって固定され、支持される。

前記構成の射出成形機においては、計量工程において、計量用モータ８を駆動すると、回転が出力軸８ａから歯車２３、中間歯車２４及び環状歯車２５に伝達され、該環状歯車２５が回転させられることによってベアリングボックス１６が回転させられる。該ベアリングボックス１６は、ベアリング２０、２１によってボールねじ軸３０に対して回転自在に支持されるので、前記ベアリングボックス１６の回転は、スクリュー支持プレート４を介してスクリューに伝達される。

また、射出工程においては、射出用モータ９の回転によって前記ロータシャフト２６が回転させられ、前記スプライン軸３１が回転させられ、さらにスプライン軸３１の前端に一体に固定されたボールねじ軸３０が回転させられる。これによって、前記ボールナット３６によりボールねじ軸３０が前進させられ、スクリューが前進させられて、射出が行われる。

このように、前記後退限ストッパ３２がスプラインナット２９の前端に当接して後退ストロークを限定し、前進限ストッパ３３がスプラインナット２９の段部２９ａに当接して前進ストロークを限定する。

このように、射出用モータ９の回転は、減速機構、プーリ等を介することなくボールねじ軸３０に直接伝達されるので、機械効率を高くすることができ、イナーシャを小さくすることができるとともに、機械的な寸法を小さくすることができる。

図７は本発明の第２の実施の形態における射出成形機の概略図である。

図において、１５０は加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１５０内に、スクリュー１５１が進退（図において左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設される。そして、該スクリュー１５１は、前端（図において左端）にスクリューヘッドを備え、加熱シリンダ１５０内を後方（図において右方）に延在させられ、後端（図において右端）においてベアリングボックス１５３に取り付けられる。また、スクリュー１５１の周囲には螺（ら）旋状のフライト１５４が形成され、該各フライト１５４に沿って溝が形成される。

そして、前記加熱シリンダ１５０には図示されないホッパが取り付けられ、該ホッパから加熱シリンダ１５０内に樹脂を供給するための樹脂供給口が、スクリュー１５１を加熱シリンダ１５０内における最も前方（図において左方）に置いた状態において、スクリュー溝の後端部に対応する箇所に形成される。したがって、計量工程時に、スクリュー１５１を回転させると、前記ホッパ内からペレット状の樹脂が供給され、樹脂は、加熱シリンダ１５０内に進入し、前記溝内を前進（図において左方に移動）させられる。

また、前記加熱シリンダ１５０の周囲に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１５０を加熱し、スクリュー溝内の樹脂を溶融させる。したがって、スクリュー１５１を回転させると、樹脂圧によってスクリュー１５１が後退（図において右方に移動）し、前記スクリューヘッドの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜められる。

次に、射出工程時に、スクリュー１５１を回転させることなく前進させると、スクリューヘッドの前方に溜まった樹脂は、射出ノズル１５２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。加熱シリンダ１５０の後方には、前記スクリュー１５１を回転又は進退させるための駆動部１５５が配設される。該駆動部１５５は、フレーム１５６に対して移動自在に配設された計量用モータ１５７、及びフレーム１５６に固定された射出用モータ１５８を備え、該射出用モータ１５８とスクリュー１５１とは同一軸上に配設される。

前記フレーム１５６に、スクリュー１５１と平行に延びる案内バー１５９が配設され、該案内バー１５９に沿って計量用モータ１５７が移動させられる。そのために、支持板１６０が案内バー１５９に対して摺動自在に配設され、支持板１６０に計量用モータ１５７が取り付けられる。また、該計量用モータ１５７の出力軸に駆動側プーリ１６１が、ベアリングボックス１５３のボックス本体１６２の外周に従動側プーリ１６３がそれぞれ固定され、前記駆動側プーリ１６１と従動側プーリ１６３との間にタイミングベルト１６４が張設される。前記駆動側プーリ１６１、従動側プーリ１６３及びタイミングベルト１６４によって、ベアリングボックス１５３と計量用モータ１５７とを連結する伝動手段が構成される。

一方、前記射出用モータ１５８は、フレーム１５６に固定されたステータ１６５、及び該ステータ１６５の径方向内方に配設されたロータ１６６から成り、該ロータ１６６はフレーム１５６に対して回転自在に支持される。そのために、前記ロータ１６６に中空のロータシャフト１６７が嵌入によって固定され、該ロータシャフト１６７の両端がベアリング１６８、１６９によってフレーム１５６に対して支持される。

また、ベアリングボックス１５３内にはベアリング１７０、１７１が配設され、該ベアリング１７０、１７１によって、スクリュー１５１と伝動軸としてのボールねじ軸１７２とが相対的に回転自在に連結される。そして、前記フレーム１５６に荷重計１７７を介して固定されたボールナット１７３と、前記ボールねじ軸１７２に形成されたねじ部１７４とが螺合させられる。なお、該ボールねじ軸１７２のボールナット１７３及びねじ部１７４によって、計量用モータ１５７の回転運動が直線運動に変換される。

したがって、計量工程において、計量用モータ１５７を駆動すると、該計量用モータ１５７の回転が駆動側プーリ１６１、タイミングベルト１６４、ボックス本体１６２及びスクリュー１５１に順次伝達され、該スクリュー１５１が回転させられ、樹脂がスクリューヘッドの前方に移動させられる。この場合、スクリュー１５１とボールねじ軸１７２とはベアリングボックス１５３を介して相対回転自在に連結されるので、ボックス本体１６２に伝達された回転はボールねじ軸１７２には伝達されないが、加熱シリンダ１５０内の樹脂の圧力はベアリングボックス１５３を介してボールねじ軸１７２に伝達される。したがって、該ボールねじ軸１７２は回転しながら後退させられ、これに伴ってスクリュー１５１が後退させられる。なお、スクリュー１５１が後退させられる際に、樹脂の圧力に抗してスクリュー１５１に背圧が加えられる。

一方、前記射出用モータ１５８のステータ１６５に所定の周波数の電流を供給すると、スクリュー１５１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、前記ロータシャフト１６７の内側に環状の係止部材１７５が固定され、該係止部材１７５の内周に形成されたスプライン１７６と、ボールねじ軸１７２の後部（図において右部）の外周に形成されたスプラインとが係合させられる。前記スプライン１７６及びボールねじ軸１７２のスプラインによって、射出用モータ１５８の回転を伝達する回転伝達部が構成される。

したがって、射出工程において、射出用モータ１５８を駆動すると、該射出用モータ１５８の回転がロータシャフト１６７、係止部材１７５及びボールねじ軸１７２に順次伝達される。そして、ボールナット１７３がフレーム１５６に固定されているので、ボールねじ軸１７２は回転させられるとともに、前進させられ、スクリュー１５１が前進させられる。

また、このとき、スクリュー１５１に加わる射出力は、ベアリングボックス１５３を介して荷重計１７７に伝達され、該荷重計１７７によって検出される。なお、前記ボールねじ軸１７２は、軸方向においてストロークＳだけ進退する。

このように、射出用モータ１５８の回転は、減速機構、プーリ等を介することなくボールねじ軸１７２に直接伝達されるので、機械効率を高くすることができ、イナーシャを小さくすることができるとともに、機械的な寸法を短くすることができる。

ところで、前記構成の射出成形機においては、射出用モータ１５８を駆動することによってスクリュー１５１を前進させて射出を行うようになっているが、誤ってスクリュー１５１を前進させすぎると、スクリュー１５１の前端が加熱シリンダ１５０の前端に衝突してしまう。そこで、スクリュー１５１の前端が加熱シリンダ１５０の前端に衝突することがないようにした射出成形機が提供されている。

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。

本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。 本発明の第１の実施の形態における射出成形機の正面図である。 図１のＡ矢視断面図である。 図１のＣ矢視断面図である。 図１のＤ矢視断面図である。 図１のＥ矢視断面図である。 本発明の第２の実施の形態における射出成形機の概略図である。

符号の説明

１、１５０ 加熱シリンダ
７ 機械フレーム
８、１５７ 計量用モータ
９、１５８ 射出用モータ
１０ ガイドロッド
１１ プレッシャプレート
１９、２２ ベアリング押え
２０、２１、１７０、１７１ ベアリング
３０、１７２ ボールねじ軸
３５ ロードセル
３６ａ フランジ
１５１ スクリュー
１５６ フレーム
１５９ 案内バー
１６０ 支持板
１６５ ステータ
１６６ ロータ
１６７ ロータシャフト
１７３ ボールナット
１７４ ねじ部
１７７ 荷重計

Claims (8)

1. （ａ）機械フレームと、
   （ｂ）該機械フレームの前方に取り付けられた加熱シリンダと、
   （ｃ）該加熱シリンダ内において進退自在に、かつ、回転自在に配設されたスクリューと、
   （ｄ）前記機械フレームに、前記スクリューと平行に配設されたガイドロッドと、
   （ｅ）該ガイドロッドに沿って進退自在に配設されたプレッシャプレートと、
   （ｆ）該プレッシャプレートに支持された計量用モータと、
   （ｇ）前記機械フレームの後方に固定された射出用モータと、
   （ｈ）該射出用モータの回転が伝達され、回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部と、
   （ｉ）前記スクリューに軸方向に加わる荷重を検出するロードセルとを有するとともに、
   （ｊ）前記射出用モータ、運動方向変換部及びロードセルは同一軸上に配設され、
   （ｋ）該ロードセルは、前記運動方向変換部を構成する伝動軸を進退自在に内包するための穴を備えることを特徴とする射出成形機。
2. （ａ）前記射出用モータは、ステータ、該ステータの径方向内方に配設され、回転自在に支持されたロータ、及び該ロータに固定されたロータシャフトを備え、
   （ｂ）少なくとも前記伝動軸の一部が、前記ロータシャフトの内側に配設される請求項１に記載の射出成形機。
3. （ａ）前記伝動軸の一部が前記ロードセルの内方に配設され、
   （ｂ）前記伝動軸の一部とロードセルとは軸方向において相対的に移動させられる請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記運動方向変換部の直線運動を前記スクリューに伝達し、回転方向における相対的な運動を許容するベアリングを有する請求項１に記載の射出成形機。
5. （ａ）前記ロードセルは環状の形状を有し、
   （ｂ）前記ロードセルの内径は、前記運動方向変換部を構成するボールナットのフランジの外径より小さい請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
6. 前記ベアリングは伝動軸の端部に配設される請求項４に記載の射出成形機。
7. （ａ）機械フレームと、
   （ｂ）該機械フレームの前方に取り付けられた加熱シリンダと、
   （ｃ）該加熱シリンダ内において進退自在に、かつ、回転自在に配設されたスクリューと、
   （ｄ）前記機械フレームに、前記スクリューと平行に配設されたガイドロッドと、
   （ｅ）該ガイドロッドに沿って進退自在に配設されたプレッシャプレートと、
   （ｆ）該プレッシャプレートに支持された計量用モータと、
   （ｇ）前記機械フレームの後方に固定された射出用モータと、
   （ｈ）該射出用モータと同一軸上に配設され、射出用モータの回転が伝達されて回転させられる伝動軸と、
   （ｉ）該伝動軸と同一軸上に配設された軸対称のロードセルと、
   （ｊ）該ロードセルと同一軸上に配設され、前記伝動軸とともに進退させられるベアリングとを有することを特徴とする射出成形機。
8. 前記伝動軸とベアリングとの間に、ベアリング押えが配設される請求項４、６及び７のいずれか１項に記載の射出成形機。

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