JP4266595B2 - 単一のモータ射出スクリュー駆動ハイブリッド・アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に射出成形機において使用するためのアクチュエータの分野に関し、より詳細には、射出成形機などのために改善された単一のモータ駆動およびスクリュー駆動ハイブリッド・アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチック射出成形機は、中央液圧ポンプ装置からの動力によって動かされる液圧アクチュエータを使用して、定盤の閉鎖と保持、可塑剤スクリューの回転、型への溶融プラスチックの射出などの、さまざまな機械機能を実行してきた。例えば、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ １４５の「Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ」（熱可塑性樹脂材料の射出成形の制御）（Ｍｏｏｇ Ｉｎｃ．、Ｅａｓｔ Ａｕｒｏｒａ、ニューヨーク、１９８０年６月）を参照されたい。この全体的開示を参照によって本明細書に組み込む。
【０００３】
現在は、複数の直接作動モータによってこれらの機能を実施する傾向がある。しかしながら、このような複数のモータは負荷要求にうまく合致しないことが多いこと、および日本国実用新案審査後公告第３−３３８９号および本出願人の係属中の出願０９／７０９９０４に示されているもの（両方とも型締め動作のためのハイブリッド機構を示す）などのハイブリッド電気／液圧駆動装置の使用がよい解決策であることが、経験によってわかっている。第１の装置は、電気モータとスクリューの機構の動作を使用して、一次機能を実施するのみならず、ピストンを動かして流体を液圧アキュムレータの中に圧縮する。次にこの加圧された流体をその後で使用して二次機能に動力を与える。
【０００４】
ある応用例では、本発明は、射出成形機の可塑剤スクリューを回転させる電気モータの出力からのエネルギーの一部を貯蔵する新しいハイブリッド機構を開示している。溶融したプラスチックを貯蔵して型の中に射出するために使用されるスクリューの軸方向の往復運動は、ピストン・アクチュエータに連動する。モータの回転軸に取り付けられたポンプはアクチュエータに連結されているので、スクリューが縮められると収縮するアクチュエータチャンバから作動流体をポンプ送りして、これを高圧の下で空気加圧式アクチュエータの中へ移送する。次にスクリューを延長させるときには、型の中に入る溶融プラスチックの射出流量を制御する流量調節バルブを通じて、この加圧された流体をその後で、アクチュエータの中に還流させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の一般的な目的は、負荷を本体に対して回転方向および／または軸方向に動かすための改善された装置を提供することである。
【０００６】
別の目的は、射出成形機のスクリューを本体に対して回転方向および／または軸方向に動かすための改善された装置を提供することである。
【０００７】
これらおよびその他の目的および利点は、前述および現在記載中の明細書、図面および添付の特許請求の範囲から明らかになろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
単に例示のために、また、限定するためではなく、開示された実施形態の該当する部品、部分、または表面を説明的に参照して、本発明は、負荷１１を本体１２に対して回転方向および／または軸方向に動かすための改善された装置１０を広く提供する。
【０００９】
改善された装置は、本体と、本体に取り付けられて、本体に対して負荷を回転方向に動かすように動作可能に配置された出力軸１４を有するモータ１３と、本体に移動可能に取り付けられて本体と共に可変容積の第１チャンバ１９を画定し、本体に対して負荷を軸方向に動かすように動作可能に配置されたピストン１６と、所定の圧力に加圧されたアキュムレータ２３、第１チャンバおよびアキュムレータ内の流体（例えば作動油）と、モータによって駆動され、流体を第１チャンバからアキュムレータへ転置するように動作可能に配置されたポンプ２６と、負荷を延ばそうとするときのように、本体に対して１つの軸方向にピストンと負荷とを動かすために、アキュムレータ内の加圧された流体を第１チャンバの中に選択的に流れることができるように動作可能に配置されたバルブ２８とを広く含む。
【００１０】
好ましい実施形態では、モータは電気式であり、ピストンとポンプはモータ出力軸に同軸に取り付けられている。流体は作動油であってもよく、ピストンとモータ出力軸との間をキー溝式連結部にすることもできる。このキー溝式連結部はピストンと負荷とを結合して、モータ出力軸を回転させるが、出力軸に対するピストンと負荷との間における軸方向の動きを可能にする。
【００１１】
本発明はさらに、ピストンと本体とによって画定された可変容積第２チャンバ２０を含む。第１チャンバと第２チャンバとの容積は、ピストンが本体に対して動くと互いに反比例して変化する。ピストンが本体に対して動くときに、第１チャンバの容積押しのけ量は、第２チャンバのそれよりも実質的に大きく、この間の差がアキュムレータへ、またはアキュムレータから流れる。第２チャンバは、選択的にピストンを本体に対して反対方向に動かすように、バルブを通じてアキュムレータ内の流体と連絡している。バルブを電気流体圧サーボバルブにすることができ、負荷を射出成形機のスクリューにすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
最初に、類似の参照番号はいくつかの図面にわたって一貫して同じ構造要素、部分、または表面を識別することを意図したものであることを明らかに理解すべきである。というのは、このような要素、部分、および表面は明細書面全体によってさらに記載または説明され、この詳細な説明が明細書の一体部分となるためである。別に指定されない限り、図面は（例えば、斜交平行線の陰影付け、部品の配置、比率、度合いなどが）明細書と併せ読むものとし、本発明の記載された全体説明の一部分であると考えるべきである。下記の説明において使用されるように、用語「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、「下」、ならびにこれらの副詞的派生語（例えば「水平に」、「右方向に」、「上方向に」など）は単に、特定の図面が読み手に面するときの図示された構造の方向付けを呼んでいる。同様に、用語「内側に」および「外側に」は、一般に表面のその延長軸に対するかまたは回転軸に対する方向付けを適切なものとして呼んでいる。
【００１３】
図面では、本発明は、概略的に１２で指示された本体に対して、１１で指示された負荷を回転方向および／または軸方向に制御可能に動かすための、全体的に１０で指示された改善された装置を提供する。
【００１４】
改善された装置は広くは、本体に取り付けられて、本体に対して負荷を回転方向に動かすように動作可能に配置された出力軸１４を有するモータ１３を含む。この結合部はキー溝式連結部にすることもでき、破線１５で指定されている。
【００１５】
改善された装置はまた、本体の中に形成されたシリンダ１８の中に取り付けられたピストン１６も含み、ピストンは本体と共に可変容積の第１チャンバ１９と可変容積の第２チャンバ２０とを画定する。第１チャンバ１９の中に向かって面するピストンの面積は、第２チャンバ２０の中に向かって面するピストンの面積よりも実質的に大きい。ピストンはロッド２１を転置させるように配置され、またロッド２１は、負荷を本体に対して軸方向に動かすように配置されている。この連結部は破線２２によって概略的に示されている。
【００１６】
本発明はさらに、全体的に２３で指定されたアキュムレータを含むことができる。アキュムレータ２３はダイヤフラム形式のものとして示されており、所定の圧力に加圧された空気チャンバ２４を有する。アキュムレータはまた別のチャンバ２５を有するものとして示されている。チャンバ２５、ならびにすべての導管およびチャンバは、非圧縮性作動油などの適当な流体によって完全に満たされている。
【００１７】
本発明による装置は、さらにポンプ２６を含むことができる。好ましい構造実施例では、ピストンとポンプはモータ出力軸に同軸に取り付けられている。ただし、この構造配置を図１の概略図に指定する必要はない。実際には、モータ出力軸とピストンとの間にはキー溝式連結部がある。
【００１８】
本発明はさらに、全体的に２８で示された電気流体圧サーボバルブを含む。サーボバルブ２８は電気区画２９と流体圧区画３０とを有するように示されている。流体圧区画は導管３１を通じて第１チャンバ１９と連絡し、導管３２を通じて第２チャンバと連絡している。ポンプは、導管３１、３２と連絡する分岐導管３３に配置されている。別の分岐導管３４がアキュムレータ流体チャンバ２５によって導管３２と連絡している。第１チャンバ１９および第２チャンバ２０の容積は、ピストンが本体に対して動くと互いに反比例して変化する。すなわち、一方のチャンバの容積が増加すると他方のチャンバの容積は減少し、この逆も成り立つ。
【００１９】
実際には、負荷１１を射出成形機のスクリューにすることができる。このスクリューを本体に対して回転させること、および／またはスクリューを本体に対して軸方向に動かすことが望ましい。この目的を達成するために、モータを正規に付勢して出力軸１４を回転させる。これによって、モータと負荷は矢印３５によって示すように共に回転することになる。同時に（すなわち、モータが負荷を回転させている間に）、モータはポンプ２６も作動させ、ポンプは流体を第１チャンバ１９から導管３１、３３、３４を経てアキュムレータ・チャンバ２５へポンプ送りする。この条件では、バルブは図示された条件にある。また、第１チャンバ１９から引き出される流体の一部も導管３２を経て第２チャンバ２０へ戻される。こうして、モータが回転すると、ポンプは正味流体量（すなわち、第１チャンバと第２チャンバの容積押しのけ量の差によって表される量）を両チャンバからアキュムレータ流体チャンバ２５へ転置し、ここでアキュムレータ流体チャンバ２５は、アキュムレータ空気チャンバ２４における圧力によって連続的に加圧される。
【００２０】
装置は、スクリューおよび負荷を本体に対していずれも軸方向に動かすように作動され、これは双方向の矢印３６によって概略的に指示されている。これを行うために、モータは正規には停止される。前の段階ではピストンは本体に対して右方向に動かされた。そしてバルブ２８が操作されて流体圧区画を代替位置へ動かす。これゆえに、流体はアキュムレータ・チャンバ２５から導管３２、バルブ２８、および導管３１を経てピストン第１チャンバ１９へ流れることができる。同時に、流体はピストン第２チャンバ２０から導管３２を経てこの流れと合流する。これゆえに、バルブのこのような動きは、アキュムレータからの加圧された作動流体をピストン第１チャンバ１９の中へ、およびピストン第２チャンバ２０から流れることができるようにする。この作用は、ピストンをシリンダに対して左方向に選択的に転置させ、プラスチックを型の中へ排出することが望ましい場合などに、ピストンをシリンダに対して左方向に延長できるようにする。
【００２１】
バルブが再び操作されて、その流体圧区画を図示の位置に戻すと、流体は第１アクチュエータ・チャンバから第２チャンバへ、およびアキュムレータ・チャンバ２５へポンプ送りされ、ピストンが本体に対して縮む（すなわち右方向へ動く）ことを可能にする。
【００２２】
したがって、本発明は広くは、射出成形機のスクリュー・コンベヤなどの負荷を、本体に対して回転方向および／または軸方向に選択的に動かすための改善された装置を提供する。
【００２３】
本発明は、多くの変形および改訂ができることを企画している。例えば、本発明を、射出成形機のスクリュー形式のコンベヤを転置させることに限定されると考えてはならない。こうして、射出成形機におけるこのような装置の使用は、単に説明のためのものであり、添付の特許請求の範囲を限定的なものとする意図はない。この装置を他の装置においても使用することができる。事実、負荷１１は包括的なものと考えるべきである。モータは電気モータであることが好ましい。ポンプはモータによって駆動されるが、望みに応じて可変容積形式であってもよい。アキュムレータは、望みに応じてダイヤフラム形式またはピストン・シリンダ形式のいずれかにすることができる。他の形式のアキュムレータを使用することもできる。バルブを電気流体圧サーボバルブにすることができるが、これに限定されるものではない。事実、代わりに他の形式のバルブを採用することもできる。
【００２４】
したがって、改善された装置の好ましい形式を図示して説明し、そのいくつかの変形実施形態を論じたが、添付の特許請求の範囲によって定義され区別されているように、本発明の意図から逸脱することなくさまざまな追加変形および改訂ができることを、当業者は容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】改善された装置の概略図である。
【符号の説明】
１０ 改善された装置
１１ 負荷
１２ 本体
１３ モータ
１４ 出力軸
１５ キー溝式連結部を表す破線
１６ ピストン
１８ シリンダ
１９ 第１チャンバ
２０ 第２チャンバ
２１ ロッド
２２ 連結部を表す破線
２３ アキュムレータ
２４ 空気チャンバ
２５ アキュムレータ流体チャンバ
２６ ポンプ
２８ バルブ、電気流体圧サーボバルブ
３０ 流体圧区画
３１ 導管
３２ 導管
３３ 分岐導管
３４ 分岐導管
３５ 回転方向を表す矢印
３６ 軸双方向を表す矢印

Claims (11)

1. 本体（１２）と、
   前記本体（１２）に取り付けられて、前記本体（１２）に対して負荷（１１）を回転方向に動かすように動作可能に配置された出力軸（１４）を有する電気式である単一のモータ（１３）と、
   前記本体（１２）に移動可能に取り付けられて前記本体（１２）と共に可変容積の第１チャンバ（１９）を画定し、前記本体（１２）に対して前記負荷（１１）を軸方向に動かすように動作可能に配置されたピストン（１６）と、
   所定の圧力に加圧されたアキュムレータ（２３）と、
   前記第１チャンバ（１９）および前記アキュムレータ（２３）内の流体と、
   前記単一のモータ（１３）によって駆動され、前記流体を前記第１チャンバ（１９）から前記アキュムレータ（２３）へ転置するように動作可能に配置されたポンプ（２６）と、
   前記本体（１２）に対して１つの軸方向に前記ピストン（１６）と前記負荷（１１）とを動かすために、前記アキュムレータ（２３）内の加圧された前記流体を前記第１チャンバ（１９）の中に選択的に流れることができるように動作可能に配置されたバルブ（２８）と
   を含む、前記負荷（１１）を前記本体（１２）に対して回転方向および軸方向に動かすための装置（１０）。
2. 前記ピストン（１６）が前記出力軸（１４）に同軸に取り付けられている、請求項１に記載の装置。
3. 前記ポンプ（２６）が前記出力軸（１４）に同軸に取り付けられている、請求項１に記載の装置。
4. 前記流体が作動油である、請求項１に記載の装置。
5. 前記ピストン（１６）と前記出力軸（１４）との間にキー溝式連結部をさらに含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記ピストン（１６）と前記本体（１２）とによって画定された可変容積の第２チャンバ（２０）をさらに含み、前記第１チャンバ（１９）と前記第２チャンバ（２０）の容積は、前記ピストン（１６）が前記本体（１２）に対して動くとき互いに反比例して変化する、請求項１に記載の装置。
7. 前記ピストン（１６）が前記本体（１２）に対して動くときに、前記第１チャンバ（１９）の容積押しのけ量は、前記第２チャンバ（２０）のそれよりも大きい、請求項６に記載の装置。
8. 前記第２チャンバ（２０）が前記ピストン（１６）を前記本体（１２）に対して反対方向に動かすように前記アキュムレータ（２３）内の前記流体と連絡している、請求項６に記載の装置。
9. 前記第２チャンバ（２０）が前記バルブ（２８）を通じて前記アキュムレータ（２３）内の前記流体と連絡している、請求項８に記載の装置。
10. 前記バルブ（２８）が電気流体圧サーボバルブである、請求項１に記載の装置。
11. 前記負荷（１１）が射出成形機のスクリューである、請求項１に記載の装置。

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