JP5401079B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は射出成形機に係り、特にスクリューが軸方向に円滑に往復動する構造を有した射出成形機に関する。

射出成形機は、シリンダとスクリューを具え、シリンダ内でスクリューを前進させ、シリンダから金型内部に溶融樹脂を射出して製品を成形する。したがって射出成形機は、スクリューをシリンダ内部で前後進させるスクリュー前後進機構と、樹脂ペレットをシリンダ内部に導入させたり、導入した樹脂ペレットを混練、溶融させるためにスクリューをシリンダ内部で回転させるスクリュー回転機構とを備えている。

従来の射出成形機としては、例えばスクリューの後端部を軸受を介して支持し、該スクリューを回転駆動するモータが取り付けられた中間プレートが、リニアガイドを介して摺動ベース（移動ベース）に支持され、直線運動機構により該中間プレートが前後方向に移動するように構成したものが知られている。
特開２００３−８０５５９号公報

しかしながら、スクリューを支持するとともに該スクリューを回転駆動するモータが取り付けられた中間プレートがリニアガイドを介して摺動ベース上を前後方向に移動する場合は、スクリューおよびモータの中間プレートへの取り付け位置と、中間プレートが摺動ベースに支持される位置が離れているため、直線運動機構により該中間プレートを前後方向に移動させる際に、中間プレートが前後方向にぶれ、スクリューの移動動作が不安定になることがあった。

本発明は上記課題を解決し、スクリューが軸方向に円滑に往復動する射出成形機を提供することを目的とする。

１ シリンダと、前記シリンダを支持するフレームと、前記シリンダ内に設けられたスクリューと、前記スクリューを前記シリンダ内で軸方向に前後進させるスクリュー前後進機構と、前記スクリューを前記シリンダ内で軸回りに回転させるスクリュー回転機構と、
を備え、前記フレームは、前記シリンダが取り付けられる前壁と、前記スクリュー前後進機構が取り付けられる後壁と、前記前壁および前記後壁の左右両側に設けられ、該前壁と該後壁をつなぐ側方部材からなり、前記スクリュー回転機構は、駆動用電動機と、該駆動用電動機の回転を前記スクリューに伝達する伝達手段と、を具え、前記側方部材のそれぞれに案内部材を設け、前記スクリュー前後進機構により、前記スクリュー回転機構が前記案内部材上を往復摺動し前記スクリューが前記シリンダ内で往復動するように構成した
ことを特徴とする射出成形機。

２、１に記載の射出成形機において、前記案内部材と前記側方部材との間に、前記側方部材の撓み変形に対抗し、該変形を前記案内部材に伝達させない案内部材支持構造を設けた。

３、２に記載の射出成形機において、前記案内部材支持構造は、前記案内部材を支持する支持部材を具え、該支持部材の両端部を前記側方部材に締結して構成した。

４、３に記載の射出成形機において、前記案内部材支持構造は、前記支持部材の締結部のみで該支持部材と前記側方部材が接した構成であることとした。

５、１〜４のいずれかに記載の射出成形機において、前記案内部材は、左右それぞれの前記側方部材に設けられ、前記スクリュー回転機構をその上面に往復摺動自在に載置するレールであり、前記各レールは、前記シリンダの軸線と平行に設けられ、前記各レールの前記上面を含む平面を境にして、前記駆動用電動機の回転駆動軸は、前記平面の上方側に配置され、前記スクリューは、該平面の下方側に配置されていることとした。

６、１〜５のいずれかに記載の射出成形機において、前記フレームが積載される基台と、前記基台が積載されるベースと、前記ベースに設けられ、前記基台を案内する基台案内部材を備え、前記フレームを前記基台上に旋回自在に取り付けたこととした。

フレームの前壁および後壁の両側に設けられ前壁と後壁をつなぐ側方部材に案内部材を設け、スクリュー回転機構が案内部材上を往復摺動するように構成したので、スクリューを円滑に往復動させることができる。

その上スクリュー回転機構の駆動用電動機の回転駆動軸が案内部材を含む平面を境にしてスクリューとは反対側に位置するように、スクリュー回転機構を案内部材に組み付けたことにより、スクリューをさらに円滑に往復動させることができる。

また案内部材支持構造を構成することにより、支持部材がその両端でのみ側方部材に接するため、側方部材に撓み変形が発生してもその変形が案内部材に伝わらず、スクリューを円滑に往復動させることができる。

側方部材に案内部材を設け、スクリュー回転機構が案内部材上を往復摺動するように構成したフレームを基台上に旋回可能に取り付けたので、旋回部分を小型化、簡略化でき、旋回作業が容易に行える。

本発明にかかる射出成形機の一実施形態について、図を参照して説明する。射出成形機１０の全体を図５に示す。

射出成形機１０は、ベース５０と、ベース５０上に設けられた射出装置１２及び型締装置１４等から構成されている。また射出成形機１０のほぼ中央部分には、表示手段１６と入力手段１８が設けられている。

ベース５０は、ほぼ直方体で、ベース５０の上面には基台案内部材としての第１レール５２が設けられている。第１レール５２は、ベース５０の長手方向に沿って設けられ、第１レール５２上に射出装置１２が移動自在に載置されている。ベース５０の左側部分には、型締装置１４が射出装置１２に対向して設けられている。

型締装置１４は型締機構を備え、型締機構に組み付けられた金型（いずれも図示せず。）を開閉駆動させる。型締装置１４は、従来から知られている機構、構成のもので、適宜設けられた圧力検出センサや位置検出センサ類で、開閉作動時の圧力や開閉状態などが検出される。型締装置１４は、サーボモータ駆動方式が好ましいが、油圧駆動方式であってもよい。尚、射出装置１２及び型締装置１４は外側にカバーを有し、図５ではそれぞれがカバーで覆われた状態が示されている。

射出装置１２を、図１、及び図２に示す。以下、射出装置１２の型締装置１４側を前方とし、それを基準に前後左右を定め、また重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。射出装置１２は、メインフレーム２０と、メインフレーム２０の前方（図の左方。）に設けられたシリンダ２２と、シリンダ２２の内部に設けられたスクリュー２４と、スクリュー２４を中心軸周りに回転させるスクリュー回転機構２６と、スクリュー２４を軸方向に前後進させるスクリュー前後進機構２８と、射出装置１２を第１レール５２上で前後進させる推進機構３０などから構成されている。

メインフレーム２０は、基台３２と、基台３２上に取り付けられたフレーム３４から形成されている。基台３２は、扁平な枠体で、基台３２の左右両側には支持脚３６が設けられている。支持脚３６は、摺動台４５を有し、摺動台４５を介して第１レール５２上に移動自在に載置されている。これにより基台３２は、ベース５０上に摺動自在に支持されている。

推進機構３０は、図３に示すように駆動用電動機３８と、ボールねじ機構４０から構成されている。駆動用電動機３８は、基台３２の後壁３９（図の右方。）に取り付けられている。駆動用電動機３８の駆動軸は後壁３９を貫通し、ギア機構３１を介してボールねじ機構４０のねじ部４９に連結されている。ねじ部４９は、基台３２のほぼ中央を貫き、先端側が基台３２の前壁４１に回転自在に支持されている。ねじ部４９に螺合するボールねじ機構４０のナット部４４は、基台３２の内側で、ベース５０の上面に固定されている。

フレーム３４は、図２に示すように、後壁３３と、前壁３５と、左右の側方部材としての側壁３７などからなる四角の枠体状で、前壁３５の下方に前脚４２、後壁３３の下方に後脚４３が設けられている。前脚４２は、支持ピン４６と固定ねじ４８により基台３２に固定されている。そして固定ねじ４８の固定を解除すると、基台３２上を後脚４３が摺動移動して、支持ピン４６を中心にしてフレーム３４が旋回するように構成されている。尚側壁３７は、左右同一形状でなくても良く、また壁状や板状に限らず円筒状、アングル等でもよい。更に側壁３７は、それぞれの端部が後壁３３の前面と前壁３５の後面に取り付けられている場合のみでなく、全長がフレーム３４の前後方向に亘る長さを有し、後壁３３と前壁３５のそれぞれ側方に取り付けられている場合であってもよい。

また前壁３５には、シリンダ２２が取り付けられている。シリンダ２２は、前方に延び、その先端には、金型（固定プレート）に密接するノズル部５４が設けられている。またシリンダ２２の基端側には、ホッパ５６（図１、図３参照。）が設けられている。ホッパ５６は、内部がシリンダ２２内に連通し、原料樹脂であるペレットをシリンダ２２に供給する。シリンダ２２の外周には、加熱装置２３（図５参照。）が設けられている。

左右の側壁３７上には、案内部材支持構造を構成する支持部材５９を介して案内部材としての第２レール５８が設けられている。第２レール５８は、シリンダ２２の軸線と平行に、支持部材５９の上面にねじ固定されている。第２レール５８の上面には、後述するスクリュー回転機構２６のステー６８に備えられた摺動台６５が移動自在に載置されている。

なお第２レール５８と摺動台６５に、リニアガイドとガイドブロックより構成されるリニアガイドシステムを用いることができるが、それに限らず、他の案内形式であってもよい。

次に、案内部材支持構造について説明する。

支持部材５９は、左右の側壁３７の上面に、左右の側壁３７に沿って設けられている。

そして支持部材５９の前後両端が側壁３７の上面に固定ねじ６３で固定されている。支持部材５９の中間部分は、側壁３７の上面に固定されていないので、側壁３７が左右方向に撓んでも、支持部材５９がそのたわみに対抗するため、案内部材としての第２レール５８にその撓みが伝わらない。

さらに側壁３７の上面に凹部１３が設けられ、凹部１３を跨いで支持部材５９の前後両端部が、側壁３７の上面に締結されている。支持部材５９の中間部が側壁３７に接触していないので、壁３７が上下方向に撓んでも、支持部材５９がそのたわみに対抗するため、案内部材としての第２レール５８にその撓みが伝わらない。

尚凹部１３は、側壁３７の上面を加工して形成したものに限らず、支持部材５９の中間部と側壁３７との間に隙間を形成するように構成されていれば他の形状、構造でもよい。また支持部材５９は、側壁３７の上面に固定するのみでなく、支持部材５９のいずれか一方の端部を側壁３７に固定し、他方を後壁３３と前壁３５のいずれかに固定させてもよい。更に支持部材５９の前後端の双方を、それぞれ後壁３３と前壁３５に固定させてもよい。

スクリュー２４は、シリンダ２２内に往復動かつ回転自在に設けられている。スクリュー２４の基端側は、後述するスクリュー回転機構２６のプーリ６６に連結されている。

スクリュー回転機構２６は、回転機構本体部６０と、駆動用電動機６２と、伝動ベルト６４と、プーリ６６などから構成されている。回転機構本体部６０は、左右にステー６８を延ばし、その端部に摺動台６５を具えている。摺動台６５は、第２レール５８上に摺動自在に載置され、これによりスクリュー回転機構２６がフレーム３４に対して移動可能に設けられている。

回転機構本体部６０の上部には、駆動用電動機６２が取り付けられている。回転機構本体部６０の前方には、軸受６１を介してプーリ６６が回転自在に設けられており、伝動ベルト６４を介して駆動用電動機６２の回転駆動軸６７に連結されている。プーリ６６には、前述したようにスクリュー２４が同軸に一体に固定されている。

回転駆動軸６７は、左右の第２レール５８の摺動面である上面を含む平面（図示せず。）を境にして上方側に配置され、またスクリュー２４は、同平面に対して下方側にそれぞれ配置されている。第２レール５８の上面がそれらの間にあるので、スクリュー回転機構２６は第２レール５８上を円滑に摺動し、従ってスクリュー回転機構２６に連結されたスクリュー２４が円滑に往復動することができる。回転機構本体部６０の後方には、ロードセル７０を介してスクリュー前後進機構２８が設けられている。

スクリュー前後進機構２８は、駆動用電動機７２と、伝動ベルト７４と、プーリ７６と、ボールねじ機構７８などから構成されている。駆動用電動機７２は、フレーム３４の側方に取り付けられており、その回転駆動軸が伝動ベルト７４を介してプーリ７６に連結されている。

プーリ７６は、フレーム３４の後壁３３に軸受７７により回転自在に支持されている。プーリ７６には、ボールねじ機構７８のねじ部８０が一体に連結されている。ねじ部８０は、スクリュー２４と同軸に設けられ、ボールねじ機構７８のナット部８２に螺合している。ナット部８２は円筒状で、ナット部８２の前端面がロードセル７０の後面に固定されている。

ロードセル７０は、軸方向の圧力を計測する圧力計測器で、円筒体状の起歪体と起歪体に取り付けられた歪みセンサ（いずれも図示せず。）などから構成されている。ロードセル７０の中心には、ねじ部８０の外径より大きい内径の孔が形成されている。上述したようにロードセル７０の図の左方側面は、回転機構本体部６０に連結され、図の右方側面は、ナット部８２に連結固定されている。ロードセル７０の出力端子は、制御装置（図示せず。）に接続されており、ロードセル７０に圧力が加えられるとその圧力に応じた出力信号を制御装置に送出する。

次に、射出成形機１０の作動について説明する。

まず、推進機構３０を作動する。推進機構３０を構成する駆動用電動機３８が駆動し、ねじ部４９が回転する。ねじ部４９が回転すると、ねじ部４９に螺合しベース５０に固定されたナット部４４を支持点としてねじ部４９が螺進し、それとともに基台３２が第１レール５２上を前進する。基台３２の前進により、射出装置１２が前進する。射出装置１２が前進して、シリンダ２２のノズル部５４が金型に当接し所定の圧力で密着すると推進機構３０が停止し、ノズルタッチ状態となる。

次に、ホッパ５６に原料となるペレットを満たした状態で、スクリュー回転機構２６を作動する。スクリュー回転機構２６を構成する駆動用電動機６２が駆動し、伝動ベルト６４を介してプーリ６６が回転し、スクリュー２４がシリンダ２２内で回転する。また、スクリュー前後進機構２８が駆動し、スクリュー２４がシリンダ２２内で後退する。

すると、ホッパ５６からシリンダ２２内に導入されたペレットは、加熱装置２３により加熱されたシリンダ２２内をスクリュー２４の回転により搬送される間に溶融、混練され、シリンダ２２の先端に溶融樹脂の状態となって貯留される。

シリンダ２２の先端に所定の溶融樹脂が貯留され、射出の準備が整うと、スクリュー前後進機構２８が作動する。スクリュー前後進機構２８を構成する駆動用電動機７２が駆動し、伝動ベルト７４を介してプーリ７６が回転し、ねじ部８０が回転する。ねじ部８０が螺進方向に回転すると、ねじ部８０に螺合しているナット部８２が前方に移動する。ナット部８２が前方に移動すると、ロードセル７０を介して回転機構本体部６０が第２レール５８に支持された状態で移動し、プーリ６６が前方に移動する。これによりスクリュー２４が前進し、溶融樹脂がシリンダ２２からノズル部５４を通じて、型締装置１４により型締めされている金型に射出される。

樹脂を射出したことにより、スクリュー２４には後方、つまり図の右方へ樹脂からの反力が加えられる。かかる力は、スクリュー２４の後端からプーリ６６に伝わり、軸受６１を介して回転機構本体部６０に伝わり、ロードセル７０を押圧する。ロードセル７０は、スクリュー２４と逆の面にはナット部８２が取り付けてあり、ねじ部８０に螺合している。

したがって、ロードセル７０は軸方向両側から押圧され、スクリュー２４に加えられた圧力が計測される。ロードセル７０の出力信号は、上述したように制御装置に送られ、金型内に所定の樹脂が確実に充填されたか否か等が判定される。

金型内へ樹脂が所定の圧力で充填され、保圧が完了すると、射出装置１２は連続して次回の成形を行うために、ノズルタッチ状態を保ちつつ、スクリュー回転機構２６がスクリュー２４を回転させ、またスクリュー前後進機構２８がスクリュー２４を後退させながら、上述したと同様にシリンダ２２の先端に溶融樹脂を溜める。

型締装置１４は、金型を開き、製品が取り出されると、次回の成形を行うために、再び金型を型締めする。

かかる作業において、前述したように、フレーム３４の側壁３７に案内部材としての第２レール５８を設け、スクリュー回転機構２６が第２レール５８上を往復摺動するように構成したので、スクリュー２４を円滑に往復動させることができる。

またスクリュー前後進機構２８が作動してスクリュー回転機構２６およびスクリュー２４が前進し、シリンダ２２に貯留された溶融樹脂を金型に射出する際に、フレーム３４に作用する反力により側壁３７に撓み変形が生じても、案内部材支持構造により、その変形が第２レール５８に伝わらず、スクリュー２４を円滑に往復動させることができる。

次に、射出装置１２を旋回移動させる場合について説明する。

まず、射出装置１２が旋回する際に型締装置１４が障害とならないように、推進機構３０を作動し、射出装置１２を後方に移動する。

次に、固定ねじ４８を緩めて基台３２とフレーム３４との結合を解除する。

側壁３７に案内部材としての第２レール５８を設け、スクリュー回転機構２６が第２レール５８上を往復摺動するように構成したフレーム３７を基台３２上に載せているので、 基台３２とフレーム３４との結合を解除するだけで、支持ピン４６を中心として、フレーム３４が旋回自在となる。

射出装置１２を、メインフレーム２０の基台３２とフレーム３４との間で旋回させた状態を図４に示す。

このように射出成形機１０は、支持ピン４６を中心として射出装置１２を、基台３２とフレーム３４との間を境にして、旋回することができる。射出装置１２の旋回動作は、後脚４３を基台３２上を摺動させながら行えるので、例えば、シリンダ２２やスクリュー２４を清掃、交換等する場合、射出装置１２を容易に、かつ安全に回転させることができる。

本発明にかかる射出成形機の射出装置の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す射出装置の一実施形態を示す平面図である。 図１に示す射出装置の一実施形態を示す断面図である。 射出装置を旋回した状態を示す平面図である。 射出成形機を示す斜視図である。

符号の説明

１０…射出成形機
１２…射出装置
１３…凹部
２０…メインフレーム
２２…シリンダ
２４…スクリュー
２６…スクリュー回転機構
２８…スクリュー前後進機構
３０…推進機構
３２…基台
３４…フレーム
４６…支持ピン
５０…ベース
５２…第１レール
５８…第２レール

Claims (6)

1. シリンダと、
   前記シリンダを支持するフレームと、
   前記シリンダ内に設けられたスクリューと、
   前記スクリューを前記シリンダ内で軸方向に前後進させるスクリュー前後進機構と、
   前記スクリューを前記シリンダ内で軸回りに回転させるスクリュー回転機構と、
   を備え、
   前記フレームは、
   前記シリンダが取り付けられる前壁と、
   前記スクリュー前後進機構が取り付けられる後壁と、
   前記前壁および前記後壁の左右両側に設けられ、該前壁と該後壁をつなぐ側方部材からなり、
   前記スクリュー回転機構は、
   駆動用電動機と、
   該駆動用電動機の回転を前記スクリューに伝達する伝達手段と、を具え、
   前記側方部材のそれぞれに案内部材を設け、
   前記スクリュー前後進機構により、前記スクリュー回転機構が前記案内部材上を往復摺動し、
   前記スクリューが前記シリンダ内で往復動するように構成した
   ことを特徴とする射出成形機。
2. 前記案内部材と前記側方部材との間に、
   前記側方部材の撓み変形に対抗し、該変形を前記案内部材に伝達させない案内部材支持構造を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記案内部材支持構造は、
   前記案内部材を支持する支持部材を具え、
   該支持部材の両端部を前記側方部材に締結して構成した
   ことを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記案内部材支持構造は、
   前記支持部材の締結部のみで該支持部材と前記側方部材が接した構成である
   ことを特徴とした請求項３に記載の射出成形機。
5. 前記案内部材は、左右それぞれの前記側方部材に設けられ、前記スクリュー回転機構をその上面に往復摺動自在に載置するレールであり、
   前記各レールは、前記シリンダの軸線と平行に設けられ、
   前記各レールの前記上面を含む平面を境にして、
   前記駆動用電動機の回転駆動軸は、前記平面の上方側に配置され、
   前記スクリューは、該平面の下方側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
6. 前記フレームが積載される基台と、
   前記基台が積載されるベースと、
   前記ベースに設けられ、前記基台を案内する基台案内部材を備え、
   前記フレームを前記基台上に旋回自在に取り付けた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出成形機。

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