JP4738634B2

JP4738634B2 - 電動射出成形機の駆動装置

Info

Publication number: JP4738634B2
Application number: JP2001153551A
Authority: JP
Inventors: 昌司布下
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: JP2002347071A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動射出成形機の駆動装置に関し、特に、スクリュの反力を検出する荷重センサを備える電動射出成形機の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動射出成形機の駆動装置は、図３に示すように、第１固定プレート３０に、射出駆動用電動機である射出用サーボモータ１０が取り付けられている。加熱シリンダ４８の内周側には、スクリュ１６が進退自在に嵌合されている。加熱シリンダ４８の一端が、第２固定プレート４０に固定されている。さらに、第１固定プレート３０に、ボールネジ軸１２が、加熱シリンダ４８と同軸で回転可能に軸支されている。ボールネジ軸１２は、射出用サーボモータ１０のモータ軸の回転により小プーリ２４、タイミングベルト２６及び大プーリ２８を介して回転駆動される。
【０００３】
第１固定プレート３０及び第２固定プレート４０間に、１対の第１ガイド軸３８が平行に架け渡され、両端を各々固定されている。第１ガイド軸３８が挿通されてガイド支持されて、スクリュ１６と共に射出方向に移動可能な第１移動プレート３６が、ボールネジ軸１２に螺合して設置されている。第１移動プレート３６には、内側にベアリング４２を介して出力軸４４が支持されている。出力軸４４は可塑化用プーリ４６と連結されている。また、出力軸４４にはスクリュ１６の後端が連結されており、スクリュ１６の先端側は加熱シリンダ４８内を軸方向に移動可能に配置されている。
【０００４】
さらに、荷重センサ３４が、ボールナット１４に一端を取り付けられ、他端を第１移動プレート３６に取り付けられて設置されている。荷重センサ３４は、スクリュ１６の反力を、出力軸４４、ベアリング４２及び第１移動プレート３６を介して、荷重センサ３４の荷重検出部Ｂの歪みにより検出する。なお、荷重検出部Ｂは、歪みゲージ等で歪みを検出するようにしている。
【０００５】
次に、従来技術の装置の動作について説明する。
射出用サーボモータ１０の回転により、小プーリ２４が回転し、これによりタイミングベルト２６を介して大プーリ２８が回転する。大プーリ２８の回転によりボールネジ軸１２が回転し、ボールナット１４が軸方向に移動して、これと共に、第１移動プレート３６及びスクリュ１６が図中左方向へ移動する。スクリュ１６の移動により、加熱シリンダ４８内の溶融樹脂が、図示しない金型内へ充填される。このとき、スクリュ１６の溶融樹脂からの反力が、出力軸４４、ベアリング４２及び第１移動プレート３６を介して、ボールナット１４の先端に取り付けられた荷重センサ３４により検出される。検出された反力が、設定された圧力に相当するスクリュ反力となるように制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動射出成形機の駆動装置では、機械の組み付け状態と、ボールナット１４とボールネジ軸１２との間の微少隙間により、荷重センサ３４に対しボールナット１４が傾いた状態で組み付けられる可能性がある。これにより、実際にスクリュ１６に反力がかからない状態でも、荷重センサ３４の荷重検出部Ｂに歪みが生じ、荷重として検出されることがあり、スクリュ１６の反力が正確に検出されないという問題点がある。
【０００７】
また、長期間の使用による部品の摩耗等で、機械の組み付け状態が変化して、ボールナット１４の荷重センサ３４に対する傾きに変化が生じたり、スクリュ１６の位置、つまり、第１移動プレート３６の位置によるボールナット１４の荷重センサ３４に対する傾きに変化が生じることがあり、加熱シリンダ４８内の溶融樹脂による反力以外の荷重が荷重センサ１４により検出されてしまい、スクリュ１６の反力が正確に検出されないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためのものである。すなわち、スクリュの反力を正しく検出することにより荷重センサからの検出精度を向上して、成形品を安定して得ることができる電動射出成形機の駆動装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、
射出駆動用電動機（１０）を取り付けた第１固定プレート（３０）と、
内周側にスクリュ（１６）が進退自在に嵌合する加熱シリンダ（４８）と、
加熱シリンダ（４８）を取り付けた第２固定プレート（４０）と、
第１固定プレート（３０）に、加熱シリンダ（４８）の軸と平行に回転可能に軸支され、射出駆動用電動機（１０）により小プーリ（２４）、タイミングベルト（２６）及び大プーリ（２８）を介して回転駆動されるボールネジ軸（１２）と、
ボールネジ軸（１２）に螺合するボールナット（１４）と、
第１固定プレート（３０）及び第２固定プレート（４０）に両端を各々固定された第１ガイド軸（３８）と、
ボールネジ軸（１２）に螺合して設置され、且つ第１ガイド軸（３８）にガイド支持されており、スクリュ（１６）の後端が嵌合されてスクリュ（１６）と共に射出方向に移動可能な第１移動プレート（３６）と、
ボールナット（１４）に一端を取り付けられ、他端を第１移動プレート（３６）に取り付けられ、スクリュ（１６）に作用する反力を第１移動プレート（３６）を介して検出する荷重センサ（３４）とを備えており、
ボールナット（１４）が挿通され、荷重センサ（３４）と共にボールナット（１４）の端部を挟持するように配設され、第１移動プレート（３６）に対して所定の間隔を保持しながら移動可能な第２移動プレート（５１、５４）を設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のうちで請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動射出成形機の駆動装置において、第２移動プレート（５４）は、第１移動プレート（３６）と同じ第１ガイド軸（３８）に挿通されて、ガイド支持されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のうちで請求項３記載の発明は、請求項１記載の電動射出成形機の駆動装置において、第２移動プレート（５１）は、第１移動プレート（３６）から第１ガイド軸（３８）と平行に突出された第２ガイド軸（５２）に挿通されるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、荷重センサ（３４）とは、例えば、ボールナット（１４）及び第１移動プレート（３６）に一端及び他端を各々軸方向に取り付けられ、その間に軸方向に垂直に挟持されて立設した肉薄部分に取り付けられた歪みゲージ等で荷重が検出されるものである。
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第１の実施の形態を図により説明する。
図１は、第１の実施の形態を示す電動射出成形機の駆動装置の側断面図である。
【００１４】
本実施の形態の電動射出成形機の駆動装置は、図１に示すように、第１固定プレート３０に、射出駆動用電動機である射出用サーボモータ１０が取り付けられている。加熱シリンダ４８の内周側には、スクリュ１６が進退自在に嵌合されている。加熱シリンダ４８の一端が、第２固定プレート４０に固定支持されている。さらに、第１固定プレート３０に、ボールネジ軸１２が、加熱シリンダ４８と同軸で回転可能に軸支されている。ボールネジ軸１２は、射出用サーボモータ１０のモータ軸の回転により小プーリ２４、タイミングベルト２６及び大プーリ２８を介して回転駆動される。
【００１５】
第１固定プレート３０及び第２固定プレート４０間に、１対の第１ガイド軸３８が平行に架け渡され、両端を各々固定されている。第１ガイド軸３８の軸を挿通されてガイド支持されて、スクリュ１６と共に射出方向に移動可能な第１移動プレート３６が、ボールネジ軸１２に螺合して設置されている。第１移動プレート３６には、内側にベアリング４２を介して出力軸４４が支持されている。出力軸４４は可塑化用プーリ４６と連結されている。また、出力軸４４にはスクリュ１６の後端が連結されており、スクリュ１６の先端側は加熱シリンダ４８内に軸方向に移動可能に配置されている。
【００１６】
さらに、荷重センサ３４が、ボールナット１４に一端を取り付けられ、他端を第１移動プレート３６に取り付けられて設置されている。荷重センサ３４は、スクリュ１６の反力を、出力軸４４、ベアリング４２及び第１移動プレート３６を介して、荷重センサ３４の荷重検出部Ｂの歪みにより検出する。なお、荷重検出部Ｂは、歪みゲージ等で歪みを検出するようにしている。
【００１７】
本発明では、さらに、ボールナット１４を挿通した状態で、第２移動プレート５４がボールナット１４に固定されている。第２移動プレート５４は、第１移動プレート３６と同様に第１ガイド軸３８が挿通され、第１ガイド軸３８にガイド支持されて移動可能としており、第１移動プレート３６に対して所定の間隔を保持しながら移動する。
【００１８】
荷重センサ３４は、その一端を第１移動プレート３６に軸方向に固定されており、その一端と平行な他端を第２移動プレート５４との間にボールナット１４のフランジを挟持するように、軸方向に固定されている。荷重センサ３４の一端及び他端の間に、軸方向に垂直に設された薄肉部分を設け、歪みゲージ等を貼着して荷重検出部Ｂとして、スクリュ１６からの反力を、後に詳述するように検出する。
【００１９】
次に、動作について説明する。
射出用サーボモータ１０の駆動により、小プーリ２４が回転し、これによりタイミングベルト２６を介して大プーリ２８が回転する。大プーリ２８の回転によりボールネジ軸１２が回転し、ボールナット１４が軸方向に移動して第１移動プレート３６及びスクリュ１６が図中左方向へ移動して、加熱シリンダ４８内の溶融樹脂が、図示しない金型内へ充填される。このとき、スクリュ１６の反力は、出力軸４４、ベアリング４２及び第１移動プレート３６を介して、ボールナット１４の先端に取り付けられた荷重センサ３４により検出され、設定された圧力に相当するスクリュ反力となるように制御される。
【００２０】
このときの荷重センサ３４の荷重の検出について、以下に詳述する。射出用サーボモータ１０のモータ軸が回転し、ボールネジ軸１２が回転すると、ボールナット１４が前進し、スクリュ１６が前進する。スクリュ１６が加熱シリンダ４８内部の溶融樹脂の反力を受けた場合、スクリュ１６には後端側へ押される力が作用する。スクリュ１６が溶融樹脂からの反力を受けると、スクリュ１６は出力軸４４を荷重センサ３４側へ押す。第１移動プレート３６と出力軸４４との間にはスクリュ１６側のベアリング４２が回転可能に挿入されており、ベアリング４２を介して、第１移動プレート３６もスクリュ１６からの荷重を受ける。これにより、第１移動プレート３６とボールナット１４との間に挿入された荷重センサ３４の第１移動プレート３６との接触部では、スクリュ１６からの反力が作用して図中右方向に押す力が発生する。
【００２１】
他方、ボールナット１４は、スクリュ１６を前進させる方向に押す力が発生しており、荷重センサ３４は、ボールナット１４との接触部では、荷重センサ３４を図中左方向に押す力が発生する。これにより、荷重センサ３４は、スクリュ１６の反力を受けて荷重として検出することができる。
【００２２】
このとき、荷重センサ３４は、一端を第１移動プレート３６に軸方向に固定され、他端をボールナット１４を介して第２移動プレート５４に軸方向に固定されており、ボールナット１４の荷重センサ３４に対する傾き角度が変化することがないため、荷重センサ３４の荷重検出部Ｂにおいて荷重を正確に検出することができる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態を示す電動射出成形機の駆動装置の側断面図である。本実施の形態の電動射出成形機の駆動装置は、第２移動プレート５１が、第１移動プレート３６から第１ガイド軸３８と平行に突出された一対の第２ガイド軸５２に挿通されていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、このとき、荷重センサ３４は、一端を第１移動プレート３６に軸方向に固定され、他端をボールナット１４のフランジを挟み込むようにして第２移動プレート５１に軸方向に固定されており、第２移動プレート５１は、第２ガイド軸５２に両側を支持されておりぶれることがないため、ボールナット１４の荷重センサ３４に対する傾き角度が変化することがない。このため、荷重センサ３４の荷重検出部Ｂにおいて荷重を正確に検出することができる。
なお、荷重センサ３４のスクリュ１６からの反力の検出方法は第１の実施の形態と全く同様である。
【００２５】
なお、本実施の形態では、荷重センサ３４は、歪みゲージにより、荷重を検出するようにしているが、これに限定されるものではなく、スクリュ反力を検出可能なセンサであれば如何なるものであっても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、ボールナット（１４）が挿通され、荷重センサ（３４）と共にボールナット（１４）の端部を挟持するように配設され、第１移動プレート（３６）に対して所定の間隔を保持しながら移動可能な第２移動プレート（５１、５４）を設けた構成としたことにより、ボールナット（１４）に対する荷重センサ（３４）の傾き角度が変化することがなくなり、荷重センサ（３４）にスクリュ（１６）以外の反力が負荷しないようにしているため、長期使用やスクリュ（１６）位置によりスクリュ反力以外の荷重が荷重センサ（３４）にかかることがないので、正確にスクリュ（１６）の反力を検出することができ、シリンダ内の圧力制御を精度良く行うことができ、安定して成形品が得られるという効果がある。
【００２７】
本発明のうち請求項２記載の発明は、第２移動プレート（５４）を、第１移動プレート（３６）と同じ第１ガイド軸（３８）に挿通されて、ガイド支持される構成としたことにより、第２移動プレート（５４）が第１移動プレート（３６）との相対的な位置が変わることがなく荷重センサ（３４）を保持することができ、且つ第２移動プレート（５４）がぶれることなく荷重センサ（３４）と共にボールナット（１４）を挟持して固定することができるので、荷重センサ（３４）に対するボールナット（１４）の角度が変化することがなく、簡易な構成で、スクリュ（１６）の反力を精度良く検出することが可能となる。
【００２８】
本発明のうち請求項３記載の発明は、第２移動プレート（５１）は、第１移動プレート（３６）から第１ガイド軸（３８）と平行に突出された第２ガイド軸（５２）に挿通されるようにした構成としたことにより、第２移動プレート（５１）がぶれることなく荷重センサ（３４）と共にボールナット（１４）を挟持して固定することができるので、荷重センサ（３４）に対するボールナット（１４）の角度が変化することがなく、簡易な構成で、スクリュ（１６）の反力を精度良く検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す電動射出成形機の駆動装置の側断面図である。
【図２】第２の実施の形態を示す電動射出成形機の駆動装置の側断面図である。
【図３】従来の電動射出成形機の駆動装置の側断面図である。
【符号の説明】
１０射出駆動用電動機（射出用サーボモータ）
１２ボールネジ軸
１４ボールナット
３０第１固定プレート
３４荷重センサ
３６第１移動プレート
３８第１ガイド軸
４０第２固定プレート
４８加熱シリンダ
５２第２ガイド軸
５４第２移動プレート

Claims

射出駆動用電動機（１０）を取り付けた第１固定プレート（３０）と、
内周側にスクリュ（１６）が進退自在に嵌合する加熱シリンダ（４８）と、
加熱シリンダ（４８）を取り付けた第２固定プレート（４０）と、
第１固定プレート（３０）に、加熱シリンダ（４８）の軸と平行に回転可能に軸支され、射出駆動用電動機（１０）により小プーリ（２４）、タイミングベルト（２６）及び大プーリ（２８）を介して回転駆動されるボールネジ軸（１２）と、
ボールネジ軸（１２）に螺合するボールナット（１４）と、
第１固定プレート（３０）及び第２固定プレート（４０）に両端を各々固定された第１ガイド軸（３８）と、
ボールネジ軸（１２）に螺合して設置され、且つ第１ガイド軸（３８）にガイド支持されており、スクリュ（１６）の後端が嵌合されてスクリュ（１６）と共に射出方向に移動可能な第１移動プレート（３６）と、
ボールナット（１４）に一端を取り付けられ、他端を第１移動プレート（３６）に取り付けられ、スクリュ（１６）に作用する反力を第１移動プレート３６を介して検出する荷重センサ（３４）とを備えており、
ボールナット（１４）が挿通され、荷重センサ（３４）と共にボールナット（１４）の端部を挟持するように配設され、第１移動プレート（３６）に対して所定の間隔を保持しながら移動可能な第２移動プレート（５１、５４）を設け、
第２移動プレート（５１）は、第１移動プレート（３６）から第１ガイド軸（３８）と平行に突出された第２ガイド軸（５２）に挿通されるようにしたことを特徴とする電動射出成形機の駆動装置。