JP5688446B2

JP5688446B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP5688446B2
Application number: JP2013249945A
Authority: JP
Inventors: 浩之中家; 健太田中
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP2014061714A

Description

本発明は、金型の型開閉を行って成形体を成形する射出成形機に関し、特に、溶融樹脂を射出する射出ユニットを、複数のモータの合成された駆動力で駆動する射出成形機に関する。

従来から用いられている一般的な射出成形機は、大別すると概ね、型締めユニットと及び射出ユニットから構成されており、型締めユニットにおいては、固定金型及び可動金型を備え、固定金型に対して可動金型をトグル機構若しくは直圧方式などの型締めを可能とする可動手段により進退させ、型開閉が行われる。その一方で、射出ユニットにおいては、駆動源たるモータの回転力によりプーリやベルトなどを介して駆動力を伝達させ、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構等を介し、加熱シリンダ内に設けられたスクリュを作動させ、射出ノズル先端より型閉された金型のキャビティへ溶融樹脂の射出が行われるようになっている。こうした射出成形機では、キャビティへ溶融樹脂を射出するための駆動力を増加させるため、単独の射出ユニットを複数のモータの駆動力により作動させることが行なわれている。

上述した従来技術に関連するものとして、特許文献１には、２つの電動機たるサーボモータの駆動力を、それぞれに対応して設けられた２つのねじ機構を介して、単独の射出スクリュを進退させる射出成形機の駆動装置が開示されており、また、特許文献２には、３つ又は４つのモータの駆動力を用いて、プーリとタイミングベルトからなる駆動伝達手段を介して射出ユニットに構成された射出スクリュを進退させる電動式射出成形機の駆動装置が開示されている

特許第３４９６０８９号公報特開２００１−２１２８５５号公報

しかし、特許文献１で開示されている従来の縦型射出成形機においては、ボールねじ軸のそれぞれの先端側に固定された２つの同期タイミングプーリに同期タイミングベルトを掛け回すことにより、２つのボールねじ軸の回転の同期をとり、２つのサーボモータの駆動力を射出スクリュを進退させるための駆動力として利用しているものであるが、成形体の形状や大きさ如何によっては、より大きな駆動力を用いて射出スクリュを進退させなければならない場合がある。そこで、そのような問題に対処できるものとして、例えば特許文献２には、３つ以上のサーボモータの駆動力を、射出スクリュを進退させるための駆動源として利用することができる射出成形機が提案されている。しかし、サーボモータの数が多くなると、それに合わせて駆動力を伝達するためのタイミングベルトやプーリの数も増加するため、そのレイアウトが複雑化してしまい、タイミングベルトやプーリなどの部品同士が接触することがないようにレイアウトするには、例えば特許文献２の図１や図５に示されているように、サーボモータを上下に離間して配置するなどレイアウト上の制約が生じることになる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、射出ユニットの駆動力を増加させるために、その駆動源として複数のモータを有し複雑な構造であっても、複数のモータの合成された駆動力を単独の射出ユニットの駆動源として確実に用いることができる射出成形機を提供することを目的とする。

射出成形機に係る発明は、
加熱シリンダ内に設けたスクリュが前進されることで金型のキャビティへ溶融樹脂を射出する射出ノズルと、
回転運動を直線運動に変換して前記スクリュを進退させる第１，第２のボールネジ機構と、
前記第１のボールネジ機構を作動させる第１の駆動伝達プーリと、
前記第２のボールネジ機構を作動させる第２の駆動伝達プーリと、
主たる駆動源として前記第１，第２の駆動伝達プーリを回転駆動するマスター射出駆動用モータと、
該マスター射出駆動用モータの回転軸部に固定したマスタープーリと、
前記マスター射出駆動用モータの駆動力を補う従たる駆動源としての第１のスレーブ射出駆動用モータと、
該第１のスレーブ射出駆動用モータの回転軸部に固定した第１のスレーブプーリと
前記マスター射出駆動用モータの駆動力を補う従たる駆動源としての第２のスレーブ射出駆動用モータと、
該第２のスレーブ射出駆動用モータの回転軸部に固定した第２のスレーブプーリと、を備え、
前記第１のスレーブプーリに掛け回した第１の駆動伝達ベルトと前記マスタープーリに掛け回した第２の駆動伝達ベルトとを前記第１の駆動伝達プーリに掛け回すことで前記マスター射出駆動用モータと前記第１のスレーブ射出駆動用モータの合成された駆動力を前記第１の駆動伝達プーリに伝達するよう構成し、
前記第２のスレーブプーリに掛け回した第３の駆動伝達ベルトと前記マスタープーリに掛け回した第４の駆動伝達ベルトとを前記第２の駆動伝達プーリに掛け回すことで前記マスター射出駆動用モータと前記第２のスレーブ射出駆動用モータの合成された駆動力を前記第２の駆動伝達プーリに伝達するよう構成したことを特徴とする。

射出成形機の発明によれば、環状の第１〜第４の駆動伝達ベルトの各々は、それぞれの長さを可及的に短い寸法にするため、３つやそれ以上のプーリに掛け回すのではなく、２つのプーリ単位で掛け回していることから、例えば３つ以上のプーリに駆動伝達ベルトを掛け回したりすると、ベルトの長さ寸法を長くしなければならなくなり、使用に伴うベルトの初期の伸び寸法が長くなり、その張力の緩みが大きくなるため、ベルトに張力を与えるためのテンションローラ等の手段が必要になるが、本発明では、駆動伝達ベルトのそれぞれは、前述したよう２つのプーリ単位に掛け回されていることで、駆動伝達ベルトの伸び寸法を可及的に抑えることができ、テンションローラ等の張力手段を設けずに済むことから、省スペースや低コスト化を図った射出成形機を得ることができる。

本発明の一例の射出成形機の全体を示す側面図である。同上、射出成形機に構成される射出ユニットを示す平面図である。同上、射出ユニットを示す背面図である。同上、射出ユニットを後方側から視た状態を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態としての実施例を図１〜図４により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１に示す射出成形機１は大別すると、型締めユニット２と射出ユニット３が構成されており、型締めユニット２には、可動ダイプレート４に固定された可動金型５、固定ダイプレート６に固定された固定金型７、固定金型７に対し可動金型５を進退させ型開閉を行うためのトグルリンク機構８等が構成されている。

図２に示すように射出ユニット３には、駆動源としての２つの計量駆動用モータ９及び後述する３つの射出駆動用モータを備えており、計量駆動用モータ９においては、回転駆動されるのに伴い加熱シリンダ１０内に設けられたスクリュを回転させ、加熱シリンダ内に供給された溶融樹脂をスクリュの先端側に送り出し、その計量を行なう。

前述した射出駆動用モータとしての、マスター射出駆動用モータ１３、第１のスレーブ射出駆動用モータ１４、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５は、ネジなどの固定手段により後側固定フレーム１６に並列に固定されており、マスター射出駆動用モータ１３の回転軸部１３ａの基端部にはマスタープーリ２０が、第１のスレーブ射出駆動用モータ１４の回転軸部１４ａの基端部には第１のスレーブプーリ２１が、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５の回転軸部１５ａの基端部には第２のスレーブプーリ２６が固定されている。

図３、４等に示すように、第１のスレーブプーリ２１に掛け回された第１の駆動伝達ベルト２２と、マスタープーリ２０の先端側に掛け回された第２の駆動伝達ベルト２３とは、第１の駆動伝達プーリ２５に掛け回されることでこの第１の駆動伝達プーリ２５はマスター射出駆動用モータ１３と第１のスレーブ射出駆動用モータ１４の合成された駆動力により回転されるようになっており、また、第２のスレーブプーリ２６に掛け回された第３の駆動伝達ベルト２７と、マスタープーリ２０の基端側に掛け回された第４の駆動伝達ベルト２８とは、第２の駆動伝達プーリ２９に掛け回されることでこの第２の駆動伝達プーリ２９はマスター射出駆動用モータ１３と第２のスレーブ射出駆動用モータ１５の合成された駆動力により回転されるようになっている。

また、並設された第１，第２の駆動伝達プーリ２５，２９は射出駆動用モータ１３，１４，１５の下方で後側固定フレーム１６に回転自在に枢支されており、後述する第１，第２のボールネジ機構３０ａ，３０ｂに構成されている第１，第２のボールネジ部３１ａ，３１ｂの一方の端部に固定されていることで第１，第２のボールネジ部３１ａ，３１ｂは、第１，第２の駆動伝達プーリ２５，２９と共に同方向に回転される。

第１，第２のボールネジ機構３０ａ，３０ｂには、前述した第１，第２のボールネジ部３１ａ，３１ｂとこの第１，第２のボールネジ部３１ａ，３１ｂに螺合された第１，第２のナット部３２ａ，３２ｂが構成されている。第１,第２のナット部３２ａ，３２ｂは前側固定フレーム３５と後側固定フレーム１６とに架設された円柱状の４本のタイバー３６に進退可能（図２に示す左右方向）に取り付けられた支持プレート３７に一体に設けられ、第１，第２のボールネジ部３１ａ，３１ｂが回転されるのに伴い第１,第２のナット部３２ａ，３２ｂを介して支持プレート３７が進退される。なお、支持プレート３７は前進されたときには、それに伴い加熱シリンダ１０内に有するスクリュが追従して前進され、計量された溶融樹脂が射出ノズル１２の先端から金型のキャビティへと射出される。

なお、図２に示すように、並列に設けられたマスター射出駆動用モータ１３、第１のスレーブ射出駆動用モータ１４、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５のうち、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５は、同一面上に配置したマスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４に対して、射出ユニット３の後方側へ若干（具体的には３５ｍｍ）ずらして後側固定フレーム１６に固定している。言い換えれば、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５に対して同一面上に配置したマスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４を射出ユニット３の前方側に若干ずらして後側固定フレーム１６に固定していることになり、後側固定フレーム１６の基端面ａに位置する第２のスレーブ射出駆動用モータ１５と、同一面上に並列に設けられたマスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４との配置関係が前後に位置ずれさせた状態で固定されるため、前記基端面ａよりも前側に形成された後側固定フレーム１６の段差部ｂにマスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４を配設することで、３つの射出駆動用モータ１３,１４,１５を駆動源として２つのボールネジ機構３０ａ,３０ｂを介して単独の射出ユニット２を駆動する、複雑な駆動伝達構造を有していても、各射出駆動用モータ１３,１４,１５の回転軸部１３ａ,１４ａ,１５ａの基端部に対して、駆動伝達ベルトの掛け回されるプーリ２０,２１,２６を固定することを実現することが可能なる。

以上のように本実施例に係る射出成形機１によれば、３つの射出駆動用モータ１３，１４，１５の合成された駆動力を２つのボールネジ機構等を介して単独の射出ユニット３のスクリュの駆動源として用いるものであり、スクリュが前進されることで金型のキャビティへ溶融樹脂を射出する射出ノズル１２と、射出ノズル１２から溶融樹脂を射出する際に回転運動を直線運動に変換してスクリュを前進させるための第１，第２のボールネジ機構３０ａ，３０ｂと、第１のボールネジ機構３０ａの第１のナット部３２ａを第１のボールネジ部３１ａを回転することで作動させる第１の駆動伝達プーリ２５と、第２のボールネジ機構の３０ｂの第２のナット部３２ｂを第２のボールネジ部３１ｂを回転することで作動させる第２の駆動伝達プーリ２９と、主たる駆動源として第１，第２の駆動伝達プーリ２５，２９を回転駆動するマスター射出駆動用モータ１３と、マスター射出駆動用モータ１３の回転軸部１３ａに固定したマスタープーリ２０と、マスター射出駆動用モータ１３の駆動力を補う従たる駆動源としての第１のスレーブ射出駆動用モータ１４と、第１のスレーブ射出駆動用モータ１４の回転軸部１４ａに固定した第１のスレーブプーリ２１と、マスター射出駆動用モータ１３の駆動力を補う従たる駆動源としての第２のスレーブ射出駆動用モータ１５と、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５の回転軸部に固定した第２のスレーブプーリ２６と、を備え、第１のスレーブプーリ２１に掛け回された第１の駆動伝達ベルト２２とマスタープーリ２０に掛け回された第２の駆動伝達ベルト２３とを第１の駆動伝達プーリ２５に掛け回すことでマスター射出駆動用モータ１３と第１のスレーブ射出駆動用モータ１４の合成された駆動力を第１の駆動伝達プーリ２５に伝達するよう構成し、第２のスレーブプーリ２６に掛け回された第３の駆動伝達ベルト２７とマスタープーリ２０に掛け回された第４の駆動伝達ベルト２８とを第２の駆動伝達プーリ２９に掛け回すことでマスター射出駆動用モータ１３と第２のスレーブ射出駆動用モータ１５の合成された駆動力を第２の駆動伝達プーリ２９に伝達するよう構成した射出成形機１であって、第１の駆動伝達ベルト２２を掛け回した第１のスレーブプーリ２１と、第３の駆動伝達ベルト２７を掛け回した第２のスレーブプーリ２６と、第２，４の駆動伝達ベルト２３，２８を掛け回したマスタープーリ２０とを、これらを回転駆動する各モータ１４，１５，１３の回転軸部１４ａ，１５ａ，１３ａの基端部に固定できるように、後側固定フレーム１６に並列に固定された３つの前記モータのうち、図２に示すように同一面上に配置したマスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４と、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５との配置関係を前後方向にずらして配設したものであり、より具体的には、第１の駆動伝達ベルト２２を第１の駆動伝達プーリ２５の基端側に掛け回す一方で第１の駆動伝達ベルト２２に隣接する第１の駆動伝達プーリ２５の先端側に第２の駆動伝達ベルト２３を掛け回し、この第２の駆動伝達ベルト２３をマスタープーリ２０の先端側に掛け回す一方でその基端側に第４の駆動伝達ベルト２８を掛け回し、この第４の駆動伝達ベルト２８を第２の駆動伝達プーリ２９の基端側に掛け回す一方で第４の駆動伝達ベルト２８に隣接する第２の駆動伝達プーリ２９の先端側に第３の駆動伝達ベルト２７を掛け回したとき、第４の駆動伝達ベルト２８に隣接する第２の駆動伝達プーリ２９の先端側に第３の駆動伝達ベルト２７を掛け回す位置に対応して、マスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４よりも第２のスレーブ射出駆動用モータ１５を射出ユニット３の後方（図２に示す右側）へ後退させた状態で後側固定フレーム１６に前記第２のスレーブ射出駆動用モータ１５を固定したものである。

上記構成により、同一面上に配置したマスター射出駆動用モータ１３及び第１のスレーブ射出駆動用モータ１４と、第２のスレーブ射出駆動用モータ１５との配置を前後方向にずらして固定することで、並列で後側フレーム１６に固定された、マスター射出駆動用モータ１３、第１のスレーブ射出駆動用モータ１４、及び第２のスレーブ射出駆動用モータ１５の各回転軸部１３ａ，１４ａ，１５ａの基端部に固定した、マスタープーリ２０、第１のスレーブプーリ２１、及び第２のスレーブプーリ２６に対して、射出駆動用モータの駆動力を伝達するための駆動伝達ベルト２２，２３，２７，２８を掛け回すことが可能となる。よって、レイアウト上の制約により、プーリ２０，２１，２６をモータ１３，１４，１５の回転軸部１３ａ，１４ａ，１５ａの基端部に設けることができずに、モータ本体に対してプーリを離間して設けなければならなくなることを解消することができるので、例えば、モータ本体から離間した回転軸部の先端側にプーリを固定したりすると、その回転軸部の回転に伴い駆動伝達ベルトの掛け回されたプーリは回転ぶれなどを引き起こし駆動力を伝達するには不安定になることがあるが、本発明では、駆動伝達ベルトを掛け回したプーリ２０，２１，２６を回転軸部の基端部に固定することができるから、モータの駆動力をプーリを介して駆動伝達ベルトへ安定的に伝達することができる。

さらに、図４に示すように環状の第１〜第４の駆動伝達ベルト２２，２３，２７，２８の各々は、それぞれの長さを可及的に短い寸法にするため、３つやそれ以上の数のプーリに掛け回すのではなく、２つのプーリ単位でたすきがけで掛け回していることから、例えば３つ以上のプーリに駆動伝達ベルトを掛け回したりすると、ベルトの長さ寸法を長くしなければならなくなり、使用に伴うベルトの初期の伸び寸法が長くなり、その張力の緩みが大きくなるため、ベルトに張力を与えるためのテンションローラ等の手段が必要になるが、本発明では、駆動伝達ベルト２２，２３，２７，２８のそれぞれは、前述したよう２つのプーリ単位に掛け回されていることで、駆動伝達ベルトの伸び寸法を可及的に抑えることができ、テンションローラ等の張力手段を設けずに済むことから、省スペース及び低コスト化を図った射出成形機１を得ることができる。また、通常、３つ以上のプーリに駆動伝達ベルトを掛け回す場合には、必然的にベルトとプーリとの接触面積が小さくなることから、駆動力に応じた、ベルトとプーリの接触面積を十分に確保するために、ベルト幅を広くする必要が生じてしまい、それに対応してプーリも幅広のものを採用しなければならなくなり、結果的には、装置の大型化を招いてしまうことがあるが、本発明の射出成形機１においては、駆動伝達ベルトの各々が２つのプーリ単位で掛け回されているため、プーリの幅寸法を比較的小さく抑えることができ、駆動伝達ベルトとこれらの掛け回されるプーリの幅寸法を小さくした、小型化を実現した射出成形機１を得ることができる。

以上、本実施例の一実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。本発明の一例においては、駆動源たる３つのモータの駆動力により２つのボールネジ機構等を介して単独の射出ユニット３を作動させる構造について説明したが、作動される対象が射出ユニット以外のものであっても適用可能である。

１射出成形機
１２射出ノズル
１３マスター射出駆動用モータ
１３ａマスター射出駆動用モータの回転軸部
１４第１のスレーブ射出駆動用モータ
１４ａ第１のスレーブ射出駆動用モータの回転軸部
１５第２のスレーブ射出駆動用モータ
１５ａ第２のスレーブ射出駆動用モータの回転軸部
１６後側固定フレーム（固定フレーム）
２０マスタープーリ
２１第１のスレーブプーリ
２２第１の駆動伝達ベルト
２３第２の駆動伝達ベルト
２５第１の駆動伝達プーリ
２６第２のスレーブプーリ
２７第３の駆動伝達ベルト
２８第４の駆動伝達ベルト
２９第２の駆動伝達プーリ
３０ａ第１のボールネジ機構
３０ｂ第２のボールネジ機構

Claims

加熱シリンダ内に設けたスクリュが前進されることで金型のキャビティへ溶融樹脂を射出する射出ノズルと、
回転運動を直線運動に変換して前記スクリュを進退させる第１，第２のボールネジ機構と、
前記第１のボールネジ機構を作動させる第１の駆動伝達プーリと、
前記第２のボールネジ機構を作動させる第２の駆動伝達プーリと、
主たる駆動源として前記第１，第２の駆動伝達プーリを回転駆動するマスター射出駆動用モータと、
該マスター射出駆動用モータの回転軸部に固定したマスタープーリと、
前記マスター射出駆動用モータの駆動力を補う従たる駆動源としての第１のスレーブ射出駆動用モータと、
該第１のスレーブ射出駆動用モータの回転軸部に固定した第１のスレーブプーリと
前記マスター射出駆動用モータの駆動力を補う従たる駆動源としての第２のスレーブ射出駆動用モータと、
該第２のスレーブ射出駆動用モータの回転軸部に固定した第２のスレーブプーリと、を備え、
前記第１のスレーブプーリに掛け回した第１の駆動伝達ベルトと前記マスタープーリに掛け回した第２の駆動伝達ベルトとを前記第１の駆動伝達プーリに掛け回すことで前記マスター射出駆動用モータと前記第１のスレーブ射出駆動用モータの合成された駆動力を前記第１の駆動伝達プーリに伝達するよう構成し、
前記第２のスレーブプーリに掛け回した第３の駆動伝達ベルトと前記マスタープーリに掛け回した第４の駆動伝達ベルトとを前記第２の駆動伝達プーリに掛け回すことで前記マスター射出駆動用モータと前記第２のスレーブ射出駆動用モータの合成された駆動力を前記第２の駆動伝達プーリに伝達するよう構成したことを特徴とする射出成形機。