JP4348220B2

JP4348220B2 - 樹脂成形機駆動用モータ

Info

Publication number: JP4348220B2
Application number: JP2004083536A
Authority: JP
Inventors: 勇男荻原
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: JP2005271210A

Description

本発明は、押し出し機、あるいは射出成形機等の樹脂成形機を駆動するために使用されるモータに関する。

特許文献１には押し出し機用の駆動装置の一例が開示されている。図３はその主要断面を示している。この駆動装置は、動力発生源のモータｍを含むモータ部Ｍと、該モータｍの回転を減速させる減速部Ｒと、該減速部Ｒから減速された回転を受け取るスクリゥ部Ｓから構成されている。

前記モータｍのモータ軸１０は、キー継手１２を介して減速部Ｒの入力軸１４に連結される。モータｍから入力軸１４に入力された動力は、第１ヘリカルピニオン１６、第１ヘリカルギヤ１８、中間軸２０、第２ヘリカルピニオン２２、第２ヘリカルギヤ２４を介して出力軸２６に伝達される。

出力軸２６には、スプライン２８を介してスクリゥ３０が連結されている。出力軸２６は、一対のテーパードローラ軸受３２、３３によって減速部ケーシング３４に支持されている。これは、低騒音化を実現するためにヘリカルギヤセットを採用しているため、該出力軸２６に第２ヘリカルピニオン２２と第２ヘリカルギヤ２４との噛合に起因するアキシャル荷重が発生するためである。

この減速部ケーシング３４とスクリゥハウジング３６との間には軸受ケース３８が介在されている。軸受ケース３８には、スクリゥ３０からのアキシャル荷重を受け止めるためのスラスト軸受４０が組み込まれている。スラスト軸受４０に掛かるアキシャル荷重は、該軸受ケース３８を介して減速部ケーシング３４の壁部３４Ａによって受け止められる。

スラスト軸受４０の軸方向両側には、一対のラジアル軸受４２、４４が組み込まれている。ラジアル軸受４２、４４は、スクリゥ３０をそれぞれ軸受ケース３８及びスクリゥハウジング３６に対して回転自在に支持している。

特開２００２−２５０４０７号公報

しかしながら、この種の押し出し機用の駆動装置は、減速部Ｒの出力軸２６とスクリゥ３０とを連結するための構造、第２ヘリカルギヤ２４から出力軸２６に掛かるアキシャル荷重を受け止める構造、及びスクリゥ３０を介して減速部側に掛かってくるアキシャル荷重を受け止める構造等を必要とするため、テーパードローラ軸受３２、３３、スラスト軸受４０、ラジアル軸受４２、４４など、多くの軸受を必要とするという問題があった。その結果、構造が複雑になり、コストも増大していた。

また、所定の低速・高トルクの駆動出力を得るために、減速部Ｒが用いられているが、それ故に、即ち減速部Ｒの存在に起因して、騒音増大、重量増大を招き、装置全体の大きさも大きくならざるを得なかった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、樹脂成形機の駆動装置全体の構造の簡素化、騒音の低減、重量の軽減、寸法の縮小を実現することのできる樹脂成形機の駆動用モータを提供することをその課題としている。

本発明は、樹脂成形機のスクリゥを駆動するための樹脂成形機駆動用モータにおいて、前記スクリゥの端部が直接挿入される凹部を、負荷側の端部に有するモータ軸と、該モータ軸とケーシングとの間に設けられ、前記スクリゥ側からのアキシャル荷重をモータ軸を介して受け止め可能なスラスト軸受と、前記凹部の外周に設けられ、モータ軸及び該凹部内に挿入されたスクリゥを同時に支持可能な第１のラジアル軸受と、を備え、前記スラスト軸受が、前記第１のラジアル軸受と前記モータ軸の反負荷側に設けられた第２のラジアル軸受との間に配置されていることにより、上記課題を解決したものである。

所定の駆動出力を得るために従来必須と考えられていたモータ部−減速部の２段構造を抜本的に見直し、ＤＤモータ（ダイレクトドライブモータ）を用いてモータ部と減速部とを一体化した。

いわゆるＤＤモータは、汎用の単体品としては、従来既に存在している（例えば安川シーメンスオートメーション・ドライブ株式会社製の製品等）。しかしながら、現状で市場に提供されているＤＤモータは、単に低速・高トルクの出力特性を得ることができる、という域を出ていない。すなわち、スクリゥ側から強力なアキシャル荷重が掛かるという特殊事情が存在する樹脂成形機への適用を意図として設計されているわけではない。そのため、仮に、このようなＤＤモータを押し出し機に転用しようとした場合、アキシャル荷重を受ける構造が別途必要であり、やはり多くの軸受等を必要とし、構造は結果として複雑にならざるを得ない。

また更に、市場に提供されている汎用ＤＤモータは、その出力軸が大きな内径を有するホロー構造とされ、相手側部材とフランジ結合する構成が採用されているため、アキシャル荷重を受け止める構造の組み込みがそのままでは困難であるという構造的な問題も有していた。

本発明では、ＤＤモータのモータ軸の負荷側端部にスクリゥの端部が直接挿入される凹部を形成すると共に、このモータ軸自体にスクリゥのスラスト荷重を受け得るスラスト軸受を組み込むようにしている。また、前記凹部の外周にラジアル軸受を組み込み、該ラジアル軸受に、モータ軸の支持とスクリゥの支持を同時に実現する機能を与えた。

この結果、単に減速部自体がなくなるだけでなく、モータ軸とスクリゥの連結及びスクリゥ側からのアキシャル荷重の受け止めを非常に簡単な構造で実現することができ、軸受の数も低減できる。

樹脂成形機の駆動装置全体の構造の簡素化、騒音の低減、重量の軽減、寸法の縮小を実現することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る樹脂成形機駆動用のモータ（ＤＤモータ５０）が組み込まれた押し出し機のスクリゥの駆動装置を示す要部拡大分解断面図である。

このＤＤモータ５０は、押し出し機５２の駆動用として専用に設計されたもので、通常のモータ（４極又は６極）よりも３倍以上に極数を増やすことにより低速を実現し、また、高性能磁石（例えばネオジウム磁石）を使用することにより、高トルクを達成した多極ＳＰＭモータ（ｓｕｒｆａｃｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍｏｔｏｒ）が採用されている。

ＤＤモータ５０は、ケーシング５４の半径方向中央にモータ軸５６を備える。モータ軸５６は、コイル５８、ステータコア６０によって回転されるロータ６２と一体化されている。

図２に示されるように、ＤＤモータ５０のケーシング５４は、負荷側から順に、軸受ケース５４Ａ、センタプレート５４Ｂ、モータフレーム兼用の本体ケース５４Ｃ、及び反負荷側カバー５４Ｄによって主に構成され、それぞれがボルト５５によって連結されている。ケーシング５４の負荷側カバーは、押し出し機５２のスクリゥハウジング５３が兼用しており、図示せぬボルトによって軸受ケース５４Ａと連結可能とされている。なお、図２において、符号８０は押し出し機５２のホッパを示している。

図１に戻って、ＤＤモータ５０のモータ軸５６は、その負荷側の端部にスクリゥ６４の端部６４Ａが直接挿入される凹部５６Ａを有する。スクリゥ６４の端部６４Ａは、キー６６を介して連結されている。但し、この連結構成は、圧入による連結でも、また、スプラインによる連結でもよく、特に限定されない。

モータ軸５６の中央には、貫通孔５６Ｃが形成されている。この貫通孔５６Ｃは、モータ軸５６の凹部５６Ａとスクリゥ６４の端部６４Ａとの分離を簡易に行うためのものである。貫通孔５６Ｃ内に反負荷側から図示せぬ治具のボルトを挿入してスクリゥ６４の端部６４Ａの先端面６４Ａ１に当接させながらねじ込みを行うことで、モータ軸５６の凹部５６Ａとスクリゥ６４の端部６４Ａとを離反させることが可能である。

モータ軸５６のこの凹部５６Ａの外周は、スクリゥ６４の端部６４が挿入される分、他の部分（凹部５６Ａが存在しないロータ６２近傍部分）の外径ｄ１よりも大きな外径ｄ２に形成されている。この凹部５６Ａの外周には、第１ラジアル軸受（負荷側のラジアル軸受）６８が配置され、また、モータ軸の反負荷側端部には第２ラジアル軸受６９が配置されている。モータ軸５６は、第１ラジアル軸受６８及び前記第２ラジアル軸受６９によって、軸受ケース５４Ａ及び反負荷側カバー５４Ｄに両持ち支持されている。

モータ軸５６の凹部５６Ａの外周にはフランジ部５６Ｂが半径方向に一体的に突出形成されている。フランジ部５６の反負荷側面５６Ｂ１は、スラスト軸受７０の内輪７０Ａと当接している。スラスト軸受７０の外輪７０Ｂはセンタプレート５４Ｂに当接している。スクリゥ６４側から伝達されてきたアキシャル加重は、該フランジ部５６Ｂ及びスラスト軸受７０を介してセンタプレート５４Ｂによって受け止め可能である。なお、フランジ部５６Ｂの負荷側面５６Ｂ２は第１ラジアル軸受６８と接触しており、該第１ラジアル軸受６８の軸方向の位置を規定している。

一方、軸受ケース５４Ａの負荷側には、第１ラジアル軸受６８の軸方向の位置を規定するリング部材７２及びオイルシール７４が配置されている。またセンタプレート５４Ｂには、その半径方向中央部にモータ軸５６が貫通する貫通孔５４Ｂ１が形成され、該貫通孔５４Ｂ１とモータ軸５６の外周との間にリング部材７６及びオイルシール７８が配置されている。この結果、軸受ケース５４Ａの内側は密閉された空間Ａを形成可能であり、この空間Ａ内に第１ラジアル軸受６８及びスラスト軸受７０を潤滑するための潤滑剤が封入されている。また、反負荷側カバー５４Ｄに組み込まれた第２ラジアル軸受６９は、自己潤滑機能を有するシール軸受である。この結果、本体ケース５４Ｃの内側も密閉された空間Ｂを形成可能であり、外部の粉塵等からＤＤモータ５０の内部機構を保護している。

次に、このＤＤモータ５０の作用を説明する。

ロータ６２が回転すると、該ロータ６２と一体化されているモータ軸５６が回転する。この回転は、多極ＳＰＭモータの特性により、低速且つ高トルクである。従って、該モータ軸５６の凹部５６Ａにはスクリゥ６４が直接キー結合されているため、減速部等を介することなく該スクリゥ６４を直接的に駆動することができる。

押し出し機５２の機能により、スクリゥ６４側から入力されてくるアキシャル荷重は、モータ軸５６の負荷側端部５６Ａ１とスクリゥ６４の端部６４Ａに形成された段差部６４Ａ１との当接によってモータ軸５６に伝達され、更に、モータ軸５６の凹部５６Ａの外周に形成したフランジ部５６Ｂ、スラスト軸受７０を介して最終的にセンタプレート５４Ｂによって受け止められる。

この実施形態では、スラスト軸受７０が、第１ラジアル軸受６８及び第２ラジアル軸受６９の間に配置されており、モータ軸５６は、該第１ラジアル軸受６８及び第２ラジアル軸受６９によってその最端部付近で軸受ケース５４Ａ及び本体ケース５４Ｄに両持ち状態で支持されている。そのため、モータ軸５６を極めて安定した状態で支持することができる。

また、第１ラジアル軸受６８は、スクリゥ６４の端部６４Ａが挿入されている凹部５６Ａの外周に配置されているため、この第１ラジアル軸受６８は、モータ軸５６の負荷側端部（凹部５６Ａ）を支持すると共にスクリゥ６４の端部６４Ａをも同時に支持している。

この結果、結局、このＤＤモータ５０は、わずか一対のラジアル軸受６８、６９と、１個のスラスト軸受７０のみによって、スクリゥ６４の端部６４Ａの支持、モータ軸５６の両持ち支持、及びスクリゥ６４側から入力されてくるアキシャル荷重の受け止めを実現していることになる。

このＤＤモータ５０は、減速部を一切有していないため、該減速部において発生する騒音が基本的に全くない。そのため、極めて低騒音であり、また、ヘリカルギヤセットの組み込み等の問題が発生する余地もない。更に、高速回転する部分がないため、振動も殆どない。従って、押し出し機５２のスクリゥ６４を非常に安定した状態で駆動することができる。

また、軸受ケース５４Ａの内側の空間Ａは、オイルシール７４、７８によって完全に密閉されているため、該空間Ａ内に封入した潤滑油が空間Ｂ内、或いは押し出し機５２のスクリゥ６４の周りに漏出してくるのを防止できる。更に、本体ケース５４Ｃの内側の空間Ｂも、オイルシール７８及びシール機能を有するラジアル軸受６９によって密閉されているため、空間Ｂ内を外部から遮断した状態に保つことができ、ＤＤモータを長期に亘って安定稼働させることができる。

なお、空間Ｂ内には潤滑油は封入されないが、第２ラジアル軸受６９には自己潤滑機能を有するシール軸受が採用されているため、耐久性上問題が生じることはない。

本発明は、押し出し機、あるいは射出成形機等の樹脂成形機を駆動するために使用される駆動装置の分野に適用可能である。

本発明の実施形態に係る樹脂成形機駆動用のモータが組み込まれた押し出し機のスクリゥの駆動装置を示す要部拡大分解断面図図１のモータがスクリゥハウジングに組み付けられた状態を示す断面図従来の樹脂成形機のスクリゥを駆動するための駆動装置の例を示す概略断面図

符号の説明

５０…ＤＤモータ
５２…押し出し機
５３…スクリゥハウジング
５４…ケーシング
５５…ボルト
５６…モータ軸
５６Ａ…凹部
５６Ｂ…フランジ部
５８…コイル
６０…ステータコア
６２…ロータ
６４…スクリゥ
６４Ａ…端部
６８…第１ラジアル軸受
６９…第２ラジアル軸受
７０…スラスト軸受
７２、７６…リング部材
７４、７８…オイルシール

Claims

樹脂成形機のスクリゥを駆動するための樹脂成形機駆動用モータにおいて、
前記スクリゥの端部が直接挿入される凹部を、負荷側の端部に有するモータ軸と、
該モータ軸とケーシングとの間に設けられ、前記スクリゥ側からのアキシャル荷重をモータ軸を介して受け止め可能なスラスト軸受と、
前記凹部の外周に設けられ、モータ軸及び該凹部内に挿入されたスクリゥを同時に支持可能な第１のラジアル軸受と、
を備え、
前記スラスト軸受が、前記第１のラジアル軸受と前記モータ軸の反負荷側に設けられた第２のラジアル軸受との間に配置されている
ことを特徴とする樹脂成形機駆動用モータ。
樹脂成形機のスクリゥを駆動するための樹脂成形機駆動用モータにおいて、
前記スクリゥの端部が直接挿入される凹部を、負荷側の端部に有するモータ軸と、
該モータ軸とケーシングとの間に設けられ、前記スクリゥ側からのアキシャル荷重をモータ軸を介して受け止め可能なスラスト軸受と、
前記凹部の外周に設けられ、モータ軸及び該凹部内に挿入されたスクリゥを同時に支持可能な第１のラジアル軸受と、
を備え、
前記モータの内部が、軸方向において少なくとも２つの空間に分離され、
前記スラスト軸受及び第１のラジアル軸受が、潤滑油と共に、オイルシールによって同一の閉じられた空間内に収容されている
ことを特徴とする樹脂成形機駆動用モータ。
請求項１において、
前記モータ軸が、前記スラスト軸受と前記第１のラジアル軸受との間において半径方向に突出形成されたフランジ部を有し、
該フランジ部を介して、モータ軸に係るアキシャル荷重を前記スラスト軸受側に伝達する構成とされた
ことを特徴とする樹脂成形機駆動用モータ。