JP4694630B2 - プラスチック射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、電気回転駆動装置と電気直線駆動装置とを有するプラスチック射出成形機に関する。

プラスチック射出成形機内で又は類似の機械応用において駆動装置は、特に射出装置兼計量器組立体として、駆動軸上で回転運動および直線運動を実現する必要がある。これらの運動は一方で互いに独自に、しかし重ね合わせても、生成できなければならない。

２つの自由度を有する運動は、従来、分離された２つの回転駆動装置を利用することで実現された。この種駆動装置を図１に横断面図で示す。ねじスピンドル１が第１スピンドルナット２を介して第１回転駆動装置３により駆動され、第２スピンドルナット４を介して第２回転駆動装置５により駆動される。ねじスピンドル１は回転運動を直線運動に変換する。この機能原理は図２を基に説明でき、この図には出力軸又はねじスピンドル１とスピンドルナット２、４を略示している。スピンドルナット２、４が同じ方向および同じ回転数で駆動される場合、純回転運動が起る。それに対し両方の回転駆動装置が逆方向に同じ回転数で駆動される場合、そのことからねじスピンドルの純直線運動が生じる。回転駆動装置の回転数又は回転方向が異なる場合、回転直線複合運動が生じる。この駆動では一方で、両方の回転モータを制御するとき直線運動を達成すべくボールねじ装置を一緒に考慮せねばならないので、調節が比較的複雑である欠点がある。更に、単純な運動のために常に２つのモータを同期して制御せねばならない。直線駆動装置用調節回路も比較的支出を要する。他の大きな欠点は、ボールねじ装置と軸受とが比較的強い摩耗を受けることにある。それは、これら部材が高い軸線方向諸力を吸収せねばならないためである。他の欠点は、駆動装置全体が比較的大きな構造態様を有することである。

そこで本発明の課題は、簡単に制御でき、摩耗が少なくてコンパクトな駆動装置をプラスチック射出成形機用に提供することである。

本発明によればこの課題は、出力軸と電気回転駆動装置と電気直線駆動装置とを有するプラスチック射出成形機において、直線駆動装置が鉢状アウタロータを備えた第１リニア電気モータを有し、該第１リニア電気モータの中空円筒状ステータの主要部分がアウタロータの内部空間内に配置され、アウタロータが出力軸と強固に結合され、回転駆動装置が回転電気モータを有し、該モータのステータが第１リニア電気モータの中空円筒状ステータと強固に結合されてその内部に配置され、かつ電気モータのロータが回転電気モータのステータの内部で出力軸に強固に連結されたプラスチック射出成形機により解決される。

直線回転直接駆動装置により、ボールねじ装置が省かれ、軸受が軸線方向諸力を吸収する必要がないので、ごく摩耗の少ないシステムを得ることができる。更に、両方の駆動装置の入れ子式接続により、極めてコンパクトな構造様式を達成できる。

１実施形態では、アウタロータは片側で傘状円板を介して出力軸に固着できる。この構造態様は、特に、僅かな軸線方向構造空間が利用可能な機械に適している。

出力軸は直線駆動装置のステータの内部で軸受台により支承することができる。この措置により、軸線方向でも構造空間はごく短く抑えられる。

他の実施形態では、第１リニア電気モータと直列に接続した第２リニア電気モータを設け得る。同軸で前後に配置することで、駆動装置の機械的剛性と推進力を、同じ軸線方向力の単一のリニア電気モータを備えた駆動装置に比べて高めることができる。

２つのリニア電気モータを前後に接続した場合、両リニア電気モータのステータはそれらの間に配置されるフランジを介して互いに結合できる。この結果、複合駆動装置をその軸線方向中心で支承可能となる。

添付図面に基づき、本発明を詳しく説明する。

以下で詳しく述べる実施例は、本発明の好ましい実施形態である。

一体化された直線-回転電気直接駆動装置の、図３に横断面で示す出力軸１０は、出力側がハウジング１２の軸受台１１で支承されている。ハウジング１２の内部で出力軸１０に鉢状形成物が回転対称に一体に形成されており、この形成物が直線直接駆動装置のアウタロータ１３となる。アウタロータの円筒状区域の内壁に永久磁石１４がある。傘状円板１５が、円筒状アウタロータ区域１３と出力軸１０との間の結合部となる。

アウタロータ１３の内部に、リニア電気モータの中空円筒状ステータ１６がある。このステータは軸受台１１とは反対側の蓋１７に結合され、この蓋はハウジング１２に螺着されている。リニア電気モータの中空円筒状ステータ１６の内壁に回転直接駆動装置のステータ１８が固着されている。図３は、ステータ１８の幾つかの巻線と成層鉄心の一部とを示している。ステータ１８の内部で回転直接駆動装置のロータ１９が回転する。該ロータは出力軸１０に固着されている。更に、直線駆動装置のステータ１６の内部に軸受台２０があり、この軸受台で軸１０は駆動側を支承されている。

複合駆動装置で達成可能な重なり合った運動を図３に両方向矢印２１で示す。出力軸１０の直線運動は、アウタロータ１３から傘状円板１５を介して出力軸１０へと延びる略示した力束２２に基づいて達成できる。

この複合駆動装置の利点はコンパクトな構造様式にあり、該様式は回転モータのステータ１８をリニア電気モータステータ１６と同軸でその内壁に取付けることで実現される。この配置は、更に直線ステータと回転ステータとからの、一緒の熱抽出を可能とする。

この配置ではリニア電気モータがアウタロータモータとして形成されており、アウタロータは軸と剛性に結合され、かつ回転ロータの回転数で回転する。アウタロータ１３と出力軸１０との剛性結合を実現することで、高い直線位置決め精度を達成できる。

本発明に係る一体化された直接駆動装置のその他の利点は、回転駆動運動を直線回転複合送り運動に変換するとき（図１、図２参照）、使用する軸受とボールねじ装置とからなる高価な駆動装置組合せを省略できることにある。この結果、費用を節約し、また高価な追加購入部品を減らすことで総駆動装置の電気機械的価値を向上し、又は加工能力を高めることができる。更に、個々の駆動装置の運動を直接生成して調節用に簡単に取り出せる故、駆動システムははるかに簡単に調節できる。更に、一体化した直線回転直接駆動装置では、スラスト軸受、ボールねじ装置等の摩耗を伴う機械的構成要素を省略できる。これにより、駆動装置の耐用期間を延長することができる。

本発明に係る射出成形機用の他の駆動装置を図４に横断面図で示す。この駆動装置の構造は、左半分が図３のものに実質一致している。これは、リニア電気モータのアウタロータ３０が鉢状に構成され、かつリニア電気モータの中空円筒状ステータ３１を取り囲むことを意味する。傘状円板３２はアウタロータ３０と出力軸３３との間の結合部となる。リニア電気モータのステータ３１の内面に回転モータのステータ３４を取付けている。傘状円板３２の近傍の出力側で、リニア電気モータのステータ３１の内部に軸受台３５を設けており、該軸受台により出力軸３３をステータ３１で支承している。この支承は、回転運動は玉軸受３６、直線運動は球状ライナ３７により行う。球状ライナは、軸３３に沿う直線運動を無制限に可能とする。併せて、軸受３６、３７は軸線方向諸力を吸収しない。

第２リニア電気モータは、前記第１リニア電気モータに対して鏡像的にその軸線方向延長上にある。第２リニア電気モータはアウタロータ４０とステータ４１と第２傘状円板４２とから成り、やはり軸３３を駆動する。

選択的な例では、第２ステータ４１は第１ステータ３１と一体に形成されており、両ステータ間にフランジ４３が成形される。このフランジ４３で駆動装置全体を支承できる。フランジ４３の領域で、軸はやはり玉軸受４４と球状ライナ４５とにより支承される。第２傘状円板４２の領域の他方の末端で、軸３３はステータ４１の内部で玉軸受４７と他の球状ライナ４８とを用いて他の軸受台４６により支承されている。

即ち、図４の実施形態による駆動装置では、２つのリニア電気モータを直列に接続している。この直列接続により、一層高い軸線方向諸力を達成できる。図３の実施例による駆動装置で同じ軸線方向諸力を達成可能とするには、駆動装置が一層大きなアウタロータ面積、即ち所定の長さにおいて一層大きな直径を有さねばならない。しかしこれにより駆動装置の機械的剛性が低下する。更に、直径の増大に伴いロータの慣性が増大し、駆動装置の推進力が低下する。これは、直径のより小さい２つのリニア電気モータの直列接続が駆動装置の機械的剛性の高まりおよび推進力の高まりを生じることを意味する。

先行技術による射出装置兼計量器組立体の横断面図である。 図１による射出装置兼計量器組立体の作用様式の原理図である。 本発明による一体化された直線回転電気直接駆動装置の横断面図である。 本発明による２つの直列に接続されたリニア電気モータを備えた、一体化された直線回転電気直接駆動装置の横断面図である。

符号の説明

１０、３３ 出力軸、１３、３０、４０ アウタロータ、１６、１８、３１、３４、４１ ステータ、１５ 傘状円板、２０、４６ 軸受台、４３ フランジ

Claims (5)

1. プラスチック射出成形機であって、出力軸（１０、３３）と電気回転駆動装置と電気直線駆動装置とを有するものにおいて、
   直線駆動装置が鉢状アウタロータ（１３、３０、４０）を備えた第１リニア電気モータを有し、第１リニア電気モータの中空円筒状ステータ（１６、３１、４１）がアウタロータの内部空間内に配置されており、アウタロータが出力軸（１０、３３）と強固に結合されており、
   回転駆動装置が回転電気モータを有し、該電気モータのステータ（１８、３４）が第１リニア電気モータの中空円筒状ステータ（１６、３１、４１）と強固に結合されてその内部に配置されており、回転電気モータのロータ（１９）が回転電気モータのステータ（１８、３４）の内部で出力軸（１０、３３）に強固に連結されている
   ことを特徴とするプラスチック射出成形機。
2. アウタロータ（１３）が、片側で傘状円板（１５）を介して出力軸（１０）に固着されている請求項１記載のプラスチック射出成形機。
3. 出力軸（１０、３３）が、直線駆動装置のステータ（１６、４１）の内部で軸受台（２０、４６）により支承されている請求項１又は２記載のプラスチック射出成形機。
4. 第１リニア電気モータと直列に接続された第２リニア電気モータを有する請求項１から３の１つに記載のプラスチック射出成形機。
5. 両方のリニア電気モータのステータ（３１、４１）が、該ステータ間に配置されたフランジ（４３）を介して互いに結合されている請求項４記載のプラスチック射出成形機。

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