JP7319120B2 - 射出成形機の駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、動作対象を動作させる射出成形機の駆動機構に関する。

特許文献１には、型締装置と射出装置とを有する射出成形機が示される。型締装置は２つの駆動機構、すなわち金型の開閉動作に関わる駆動機構と、成形品の押し出し動作に関わる駆動機構と、を有する。射出装置も２つの駆動機構、すなわち樹脂材料の供給動作に関わる駆動機構と、ノズルから金型への樹脂材料の射出動作に関わる駆動機構と、を有する。駆動機構は、駆動用モータで発生する動力を駆動プーリとベルトと従動プーリを介して動作対象に伝達する。射出成形機は、各駆動機構を同期して動作させることにより連続して成形品を製造する。

特開２０１９－１８５０５号公報

射出成形機が有するいずれかの駆動機構において、駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられたベルトの張力が低下すると、ベルトの浮きや滑りが発生し、駆動プーリから従動プーリへ一時的に動力が伝達されなくなる虞がある。このような場合、射出成形機のいずれかの動作にずれが発生するため、射出成形機の動作を停止させる必要がある。射出成形機の停止を防止するために、ベルトの浮きや滑りを防止することが望まれる。

そこで、本発明は、ベルトの浮きや滑りに起因する動作のずれを防止することができる射出成形機の駆動機構を提供することを目的とする。

本発明の態様は、動作対象を動作させる射出成形機の駆動機構であって、駆動力を発生させる駆動用モータと、前記駆動用モータに連結される駆動プーリと、前記動作対象に連結される従動プーリと、互いに並列して前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻き掛けられる長さの等しい複数のベルトと、を有する。

本発明によれば、ベルトの浮きや滑りに起因する動作のずれが生じにくくなる。従って、射出成形機が行う複数の動作にずれが生じにくくなる。

側面からみた射出成形機の構成を示す模式図である。 側面からみた駆動機構の構成を示す模式図である。 正面からみた駆動機構の構成を示す模式図である。 幅狭ベルトの構成を示す模式図である。

本発明に係る射出成形機の駆動機構について、好適な実施形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

［１．射出成形機の構成］
図１を用いて射出成形機１０の構成の概略を説明する。射出成形機１０は、型締装置１４と射出装置１６を有する。

型締装置１４は、固定プラテン１８とリアプラテン２０と複数のタイバー２２と可動プラテン２４とを有する。複数のタイバー２２は、固定プラテン１８とリアプラテン２０とを連結し、更に、固定プラテン１８とリアプラテン２０との間で移動する可動プラテン２４をガイドする。固定プラテン１８には固定金型３２が取り付けられ、可動プラテン２４には可動金型３４が取り付けられる。固定金型３２と可動金型３４とにより金型３０が構成される。

型締装置１４は、金型３０の開閉動作を行う型開閉機構４０ａを有する。型開閉機構４０ａは、射出成形機１０の駆動機構４０に相当する。型開閉機構４０ａは、第１モータ４２ａと第１駆動プーリ４４ａと第１従動プーリ４６ａと複数の第１ベルト４８ａと第１動力伝達機構５０とを有する。第１モータ４２ａの回転によって発生する駆動力は、第１駆動プーリ４４ａ、複数の第１ベルト４８ａ、第１従動プーリ４６ａを介して第１動力伝達機構５０に伝達される。第１動力伝達機構５０は、駆動力を、ボールねじ機構およびリンク機構等を介して可動プラテン２４に伝達し、可動プラテン２４を型閉め方向または型開き方向に直線移動させる。

型締装置１４は、可動金型３４からの成形品の押し出し動作を行うエジェクタ機構４０ｂを有する。エジェクタ機構４０ｂは、射出成形機１０の駆動機構４０に相当する。エジェクタ機構４０ｂは、第２モータ４２ｂと第２駆動プーリ４４ｂと第２従動プーリ４６ｂと複数の第２ベルト４８ｂと第２動力伝達機構５２とを有する。第２モータ４２ｂの回転によって発生する駆動力は、第２駆動プーリ４４ｂ、複数の第２ベルト４８ｂ、第２従動プーリ４６ｂを介して第２動力伝達機構５２に伝達される。第２動力伝達機構５２は、駆動力を、ボールねじ機構等を介してエジェクタピン５４に伝達し、エジェクタピン５４を押し出し方向または引き入れ方向に直線移動させる。

射出装置１６は、ノズル６０とシリンダ６２とスクリュー６４とホッパ６６とを有する。ノズル６０は、シリンダ６２の先端に設けられる。シリンダ６２は、中空の部材である。スクリュー６４は、シリンダ６２の内部に挿通される。シリンダ６２およびスクリュー６４は、金型３０の開閉方向に沿って延びる。シリンダ６２の上方には、ホッパ６６が設けられる。ホッパ６６は、シリンダ６２の内部に連通しており、スクリュー６４の回転動作に応じてシリンダ６２の内部に樹脂材料を供給する。

射出装置１６は、シリンダ６２の内部への樹脂材料の供給動作を行うスクリュー回転機構４０ｃを有する。スクリュー回転機構４０ｃは、射出成形機１０の駆動機構４０に相当する。スクリュー回転機構４０ｃは、第３モータ４２ｃと第３駆動プーリ４４ｃと第３従動プーリ４６ｃと複数の第３ベルト４８ｃとを有する。第３モータ４２ｃの回転によって発生する駆動力は、第３駆動プーリ４４ｃ、複数の第３ベルト４８ｃ、第３従動プーリ４６ｃを介してスクリュー６４に伝達される。その結果、スクリュー６４は回転する。

射出装置１６は、樹脂材料の射出動作を行う射出機構４０ｄを有する。射出機構４０ｄは、射出成形機１０の駆動機構４０に相当する。射出機構４０ｄは、第４モータ４２ｄと第４駆動プーリ４４ｄと第４従動プーリ４６ｄと複数の第４ベルト４８ｄと第４動力伝達機構５６とを有する。第４モータ４２ｄの回転によって発生する駆動力は、第４駆動プーリ４４ｄ、複数の第４ベルト４８ｄ、第４従動プーリ４６ｄを介して第４動力伝達機構５６に伝達される。第４動力伝達機構５６は、駆動力を、ボールねじ機構等を介してスクリュー６４に伝達し、スクリュー６４をノズル６０の方向またはその逆方向に直線移動させる。

型開閉機構４０ａとエジェクタ機構４０ｂとスクリュー回転機構４０ｃと射出機構４０ｄは、同一周期で動作する。

［２．駆動機構４０の構成］
図１に示される型開閉機構４０ａとエジェクタ機構４０ｂとスクリュー回転機構４０ｃと射出機構４０ｄは駆動機構４０として機能する。図２および図３を用いて駆動機構４０の構成を詳細に説明する。

駆動機構４０は、駆動力を発生させる駆動用モータ４２と、駆動用モータ４２に連結される駆動プーリ４４と、動作対象に連結される従動プーリ４６と、駆動プーリ４４と従動プーリ４６に巻き掛けられる２つのベルト４８と、を有する。

駆動機構４０が図１に示される型開閉機構４０ａである場合、駆動用モータ４２は第１モータ４２ａであり、駆動プーリ４４は第１駆動プーリ４４ａであり、従動プーリ４６は第１従動プーリ４６ａであり、２つのベルト４８は複数の第１ベルト４８ａであり、動作対象は可動プラテン２４である。

駆動機構４０が図１に示されるエジェクタ機構４０ｂである場合、駆動用モータ４２は第２モータ４２ｂであり、駆動プーリ４４は第２駆動プーリ４４ｂであり、従動プーリ４６は第２従動プーリ４６ｂであり、２つのベルト４８は複数の第２ベルト４８ｂであり、動作対象はエジェクタピン５４である。

駆動機構４０が図１に示されるスクリュー回転機構４０ｃである場合、駆動用モータ４２は第３モータ４２ｃであり、駆動プーリ４４は第３駆動プーリ４４ｃであり、従動プーリ４６は第３従動プーリ４６ｃであり、２つのベルト４８は複数の第３ベルト４８ｃであり、動作対象はスクリュー６４である。

駆動機構４０が図１に示される射出機構４０ｄである場合、駆動用モータ４２は第４モータ４２ｄであり、駆動プーリ４４は第４駆動プーリ４４ｄであり、従動プーリ４６は第４従動プーリ４６ｄであり、２つのベルト４８は複数の第４ベルト４８ｄであり、動作対象はスクリュー６４である。

図２に示されるように、本実施形態において、２つのベルト４８の一方は相対的に幅Ｗが広い幅広ベルト１４８であり、他方は相対的に幅Ｗが狭い幅狭ベルト２４８である。幅広ベルト１４８と幅狭ベルト２４８は、互いに長さが等しく、かつ、互いに並列して配置される。本明細書において、相対的というのは、互いに並列する複数のベルト４８の比較関係を意味する。

図２に示される駆動機構４０において、駆動プーリ４４は、駆動用モータ４２の回転軸７０に取り付けられる。回転軸７０の一端は駆動用モータ４２の内部で支持され、他端は自由である。つまり、回転軸７０に取り付けられる駆動プーリ４４の支持構造は片持ち構造である。片持ち構造の駆動プーリ４４において、支持位置（本実施形態の場合は駆動用モータ４２）に近づくほどベルト４８に発生する張力は高くなり、支持位置から離れるほどベルト４８に発生する張力は低くなる。このため、支持位置から離れるほどベルト４８に浮きや滑りが発生しやすい。また、幅広ベルト１４８の強度は高く、幅狭ベルト２４８の強度は低い。本実施形態では、幅狭ベルト２４８を幅広ベルト１４８よりも先に損傷させるために、幅広ベルト１４８が相対的に駆動用モータ４２に近い位置に配置され、幅狭ベルト２４８が相対的に駆動用モータ４２から離れた位置に配置される。

図３に示されるように、駆動プーリ４４は、周方向に沿って一定間隔で並ぶ駆動プーリ歯８２を有する歯付きプーリである。従動プーリ４６は、周方向に沿って一定間隔で並ぶ従動プーリ歯８４を有する歯付きプーリである。幅狭ベルト２４８は、長さ方向に沿って一定間隔で並ぶベルト歯８０を有するかみ合い伝動ベルトである。図３には示されないが、幅広ベルト１４８もかみ合い伝動ベルトである。図４に示されるように、幅狭ベルト２４８の幅Ｗは、ベルト歯８０のピッチＰ以上である。更に、幅狭ベルト２４８の幅Ｗは、（全てのベルト４８の幅Ｗの合計値／ベルト４８の数）よりも小さい。

幅狭ベルト２４８は、相対的に強度が劣る。このため、図３に示されるように、幅狭ベルト２４８の近傍には非接触式の変位センサ８６が設けられる。例えば、変位センサ８６がレーザ光を使用する場合、レーザ光は駆動プーリ４４と従動プーリ４６との間の位置の幅狭ベルト２４８に照射される。変位センサ８６は、幅狭ベルト２４８が駆動プーリ４４と従動プーリ４６との間に存在するか否かを検出する。変位センサ８６の検出結果は、監視装置８８に出力される。監視装置８８は、プロセッサ等の演算装置とモニタ、スピーカ等のユーザインターフェースを有する。幅狭ベルト２４８が切断されて駆動プーリ４４と従動プーリ４６から脱落した場合、監視装置８８は、変位センサ８６の検出結果に基づいて幅狭ベルト２４８が存在しないことを検出し、ユーザに報知する。

［３．変形例］
上述した実施形態では、駆動プーリ４４と従動プーリ４６に２つのベルト４８が巻き掛けられる駆動機構４０を説明したが、ベルト４８の数は２つに限られない。駆動プーリ４４と従動プーリ４６に３以上のベルト４８が巻き掛けられてもよい。また、３以上のベルト４８がそれぞれ異なる幅Ｗを有する場合、駆動用モータ４２から離れるにつれてベルト４８の幅Ｗが狭くなるように、各ベルト４８が配置されることが好ましい。

上述した実施形態では、互いに幅Ｗが異なるベルト４８を有する駆動機構４０を説明したが、複数のベルト４８の幅Ｗは互いに等しくてもよい。

上述した実施形態では、１つの駆動プーリ４４と１つの従動プーリ４６を有する駆動機構４０を説明したが、従動プーリ４６は複数であってもよい。この場合、１つの駆動プーリ４４と個々の従動プーリ４６とに個別に複数のベルト４８が巻き掛けられる。

複数のベルト４８は、かみ合い伝動ベルトでなく摩擦伝動ベルトでもよい。

上述した実施形態の駆動機構４０は、回転軸７０の一端が駆動用モータ４２の内部で支持され、他端が自由である片持ち構造である。これに代わり、駆動機構４０は、回転軸７０の一端が駆動用モータ４２の内部で支持され、他端がベアリング等で支持される両持ち構造であってもよい。

［４．実施形態から得られる発明］
上記実施形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

本発明の態様は、動作対象を動作させる射出成形機１０の駆動機構４０であって、駆動力を発生させる駆動用モータ４２と、駆動用モータ４２に連結される駆動プーリ４４と、動作対象に連結される従動プーリ４６と、互いに並列して駆動プーリ４４と従動プーリ４６とに巻き掛けられる長さの等しい複数のベルト４８（幅広ベルト１４８、幅狭ベルト２４８）と、を有する。

上記構成によれば、１つのベルト４８に浮きや滑りが発生しても、残りのベルト４８が駆動プーリ４４から従動プーリ４６に動力を伝達するため、ベルト４８の浮きや滑りに起因する動作のずれが生じにくくなる。従って、射出成形機１０が行う複数の動作にずれが生じにくくなる。

本発明の態様において、少なくとも１つのベルト４８（幅狭ベルト２４８）は、他のベルト４８（幅広ベルト１４８）と比較して幅が異なってもよい。

本発明の態様において、最も幅が狭いベルト４８（幅狭ベルト２４８）は、駆動用モータ４２から最も離れた位置に設けられてもよい。

上記構成によれば、幅狭ベルト２４８は張力が最も低くなる位置、すなわち駆動用モータ４２から最も離れた位置に設けられるため、幅狭ベルト２４８の浮きや滑りが発生しやすい。また、幅狭ベルト２４８は、他のベルト４８（幅広ベルト１４８等）と比較して強度が劣る。従って、幅狭ベルト２４８は、駆動用モータ４２の近くに配置される他のベルト４８と比較して損傷しやすい。このように、強度が低い幅狭ベルト２４８をベルト４８の損傷が発生しやすい位置に配置し、強度が高い他のベルト４８をベルト４８の損傷が発生しにくい位置に配置することにより、複数のベルト４８が同時に損傷することを防止することができる。また、上記構成によれば、他のベルト４８よりも先に損傷する可能性が高い幅狭ベルト２４８を監視することにより、全てのベルト４８が損傷する前に、ベルト４８の損傷が発生していることを報知することができる。その結果、金型３０や射出成形機１０の他の部品が損傷することを防止することができる。

本発明の態様において、最も幅が狭いベルト４８（幅狭ベルト２４８）が駆動プーリ４４と従動プーリ４６との間に存在するか否かを検出するセンサ（変位センサ８６）を更に有してもよい。

上記構成によれば、幅狭ベルト２４８が脱落したことをユーザに報知することができる。

本発明の態様において、駆動プーリ４４と従動プーリ４６は、歯付きプーリであり、複数のベルト４８は、かみ合い伝動ベルトであってもよい。

ベルト４８がかみ合い伝動ベルトである場合、摩擦伝動ベルトを使用する射出成形機１０にはない次の問題がある。例えば、ベルト４８に浮きが発生すると、ベルト歯８０が駆動プーリ歯８２または従動プーリ歯８４を乗り越える場合がある。このような場合、ベルト４８だけでなく射出成形機１０の他の部品が破損する虞がある。上記構成によれば、ベルト歯８０が駆動プーリ歯８２または従動プーリ歯８４を乗り越えたとしても、残りのベルト４８は駆動プーリ４４および従動プーリ４６と正しく噛み合う。このため、ベルト歯８０が駆動プーリ歯８２または従動プーリ歯８４を乗り越えたベルト４８のみの破損に抑えることができ、他の部品が破損することを防止することができる。

本発明の態様において、最も幅が狭いベルト４８（幅狭ベルト２４８）の幅Ｗは、ベルト４８（幅狭ベルト２４８）に設けられる歯（ベルト歯８０）のピッチＰ以上であってもよい。

なお、本発明に係る射出成形機の駆動機構は、上述の実施形態および変形例に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…射出成形機 ４０…駆動機構
４２…駆動用モータ ４４…駆動プーリ
４８…ベルト ８０…ベルト歯（歯）
８６…変位センサ（センサ） １４８…幅広ベルト
２４８…幅狭ベルト

Claims (4)

1. 動作対象を動作させる射出成形機の駆動機構であって、
   駆動力を発生させる駆動用モータと、
   前記駆動用モータに連結される１つの駆動プーリと、
   前記動作対象に連結される従動プーリと、
   互いに並列して前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻き掛けられる複数のベルトと、を有し、
   少なくとも１つの前記ベルトは、他の前記ベルトと比較して幅が異なり、
   最も幅が狭い前記ベルトは、前記駆動用モータから最も離れた位置に設けられ、
   前記駆動プーリの支持構造は、片持ち構造である、射出成形機の駆動機構。
2. 請求項１に記載の射出成形機の駆動機構であって、
   最も幅が狭い前記ベルトが前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に存在するか否かを検出するセンサを更に有する、射出成形機の駆動機構。
3. 請求項１または２に記載の射出成形機の駆動機構であって、
   前記駆動プーリと前記従動プーリは、歯付きプーリであり、
   複数の前記ベルトは、かみ合い伝動ベルトである、射出成形機の駆動機構。
4. 請求項３に記載の射出成形機の駆動機構であって、
   最も幅が狭い前記ベルトの幅は、前記ベルトに設けられる歯のピッチ以上である、射出成形機の駆動機構。

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