JP7359708B2 - 射出成形機搭載用アクチュエータ、アクチュエータ冷却装置、射出成形機及び、アクチュエータ冷却装置の使用方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、「電動機を駆動源として各工程を動かす電動射出成形機(1)において、射出モータ(2)と可塑化モータ(3)と型開閉モータ(4)とエジェクトモータ(5)の各サーボモータを、冷却水配管(6)の冷却水によりモータ発熱をおさえる水冷式サーボモータとしたことを特徴とするクリーンルーム成形用電動射出成形機」が開示されている。ここでは、「冷却水配管6よりの冷却水を、射出モータ2と可塑化モータ3と型開閉モータ4とエジェクトモータ5の各水冷式サーボモータの外周に配したジャケットに流すことにより、モータ内部より発生する熱を取り除いている。」とされている。
特許文献5は、「モータフレーム外周に設けた水冷ジャケットに通水してモータを冷却する構造の水冷キャンドモータ」が記載されている。特許文献6は、「組立てが容易であって、外径がコンパクトであり、また水漏れの心配がなく、冷却性能のよい水冷電動機等の回転電機を提供する。」とし、「アルミ製の鋳物であるフレーム1の内部に、螺旋状に形成された銅製又はステンレス製のパイプ2を鋳込み、該パイプ2に冷却媒体を流通させたもの」が記載されている。特許文献7に記載された「水冷モータ構造」では、「モータケース1は鋳物で構成されていると共に、その壁1a内には、螺旋状に巻回された1本の冷却パイプ2が埋設されている。」とする。
特許文献4は、ACサーボモータの周囲に、該ACサーボモータから所定の間隔をおいて配置される射出装置カバーに冷却流体を流す管を設けることを教示するものである。射出装置カバーの液冷では、それとACサーボモータとの間の空気層の存在により、熱抵抗が大きくなり、ACサーボモータの冷却が不十分になる可能性が否めない。
(アクチュエータ)
図1に示すところにおいて、図中1は、射出成形機に搭載されるアクチュエータを示し、また図中2は、当該アクチュエータ1の外装を構成するアクチュエータケースを示す。
使用時の発熱による温度上昇を抑制するべくアクチュエータを冷却するため、一般にアクチュエータケースには、水もしくは油等の冷却液を流す流路が設けられる。
このようにしてアクチュエータケースの周壁に流路を埋設した場合、冷却液として用いられ得る工業用水中の不純物や、腐食による錆等で当該流路が詰まる等といったような流路の不具合が生じた際に、アクチュエータ全体を交換することが必要になる。
または、管状流路部材51を、溝形状の流路用凹部7内に嵌め合わせた後に加熱し、管状流路部材51の表面を塑性流動させて、流路用凹部7の内面に接合させてもよい。
後述する流路用凹部37の流路入口Fi及び流路出口Fоの位置についても同様のことが言える。
流路用凹部は、その内側に管状流路部材51の少なくとも一部を配置可能な形状であれば、上述した溝形状のものに限らない。
図6に示す実施形態の流路用凹部17は、図6(a)から解かるように、外表面Seの正面視で矩形その他の形状を有する窪み状のものとしている。外表面Seの回転軸線方向の一端部PE1から他端部PE2まで至り、周方向でも比較的大きな領域を占めるこの窪み状の流路用凹部17は、その内側に、図6(b)に示すように、管状流路部材51の、一方の側部PS1側の直線部分から他方の側部PS2側の直線部分までの全体が入り込んで、管状流路部材51が配置される。なお、図6に示すアクチュエータ1は、アクチュエータケース2の一つの外表面Seに設ける上記の流路用凹部17の形状を除いて、図1に示すものとほぼ同様の構成を有する。
図7に例示する実施形態では、外表面Seの回転軸線方向のほぼ中央域に、外表面Seから突出して回転軸線方向に延びる複数個の角柱等の柱状の流路用凸部27を、周方向に互いに間隔をおいて設けている。かかる流路用凸部27は、図7(b)に示すように、周方向に隣接するものどうしの間に、管状流路部材51の直線部分等を挟み込んで保持することができる。流路用凸部27は、外表面Seの一部であって外表面Seと一体をなす。流路用凸部は、管状流路部材51を保持可能な形状であれば様々な形状とすることができる。
図7のアクチュエータ1は、当該流路用凸部27を設けた一つの外表面Seを除いて、図1に示すものと実質的に同様のものである。
図8のアクチュエータ1は、一つの外表面Seに設けられて当該外表面Seから窪んで延びる溝形状の流路用凹部37が、流路の一部をなすことを除いて、図1に示すものと実質的に同様の構成を有するものである。
流路接続部72は、流路を構成する各部分のなかでも、外表面Seの一端部PE1から回転軸線方向の外側に大きく突出して位置する場合がある。但し、流路接続部72の突出端は、アクチュエータ11で回転軸線方向の一端部PE1側の端部に設けられるエンコーダ19の端面よりも、回転軸線方向の内側(図11では右側)に位置させることが好ましい。これにより、流路接続部72の、他の部品との干渉を抑えることができる。
またこの場合は、流入側端部から流路に供給する冷却液をそれほど低い温度にすることを要しない。これを言い換えれば、流出側端部が流入側端部から離れて配置されていると、それによって温度が上昇し得る流出側端部まで十分に冷却するため、上述したように流出側端部と流入側端部とが近接して配置されている場合よりも低温の冷却液を流入側端部に供給する必要がある。
アクチュエータ冷却装置は、サーボモータ等のモータ、ボールねじその他のアクチュエータの冷却に用いられるものである。ここでは一例として、先に述べたアクチュエータ11の冷却に用いることのできるアクチュエータ冷却装置について説明する。但し、アクチュエータ冷却装置は、先述のアクチュエータ1に用いることもできる他、それらのアクチュエータ1、11以外のアクチュエータに用いることも可能である。アクチュエータ冷却装置を用いるアクチュエータの流路も、先述したアクチュエータ1、11の流路に限らず、流路の形状及び構造は適宜変更することができる。
なお、上述したようなアクチュエータ1、11は、射出成形機の、たとえば図15に示すような射出装置61に搭載される計量モータ62又は射出モータ63等として用いることができる。
また、回転軸線方向で上記の駆動軸とは反対側に位置する射出モータ63のステータフレーム63cの後端面には、ロータ63aと軸部69dで連結されてロータ63aの回転を検出するエンコーダ69cが設けられている。
射出モータ11a、11bでねじ軸93a、93bが回転駆動されることにより、ナット94a、94bが軸線方向に前進する。そしてそれに伴い、ナット94a、94bに取り付けられたプレート部材95は、スクリュ96を軸線方向に前進させる。これにより、シリンダ97内に溜められた樹脂材料等の成形材料を金型装置に向けて射出するための、スクリュ96を前進させる射出動作が可能になる。
それ故に、かかる射出装置91の射出モータ11a、11bの冷却に対しては、先に説明した冷却液による液冷を適用することが特に有効である。
11a、11b 射出モータ
2、12 アクチュエータケース
3 ロータ
3a、13a 出力軸
4 ステータ
5、15 ステータフレーム
5a、15a 窪み部分
15b 段差部
6、16 フランジ
16a 連結部
16b ボルト
16c 連結穴
6a 孔部
6b ベアリング
6c 凹所
6d 貫通穴
7、17、37、47 流路用凹部
27 流路用凸部
8、18a カバープレート
9 孔部
18b、18c カバー部材
18d 筒状部分
18e 板状部分
18f、18g 連結部
18h 孔
19 エンコーダ
51、71 管状流路部材
52 蓋状流路部材
61 射出装置
62 計量モータ
62a ロータ
62b ステータ
62c ステータフレーム
62d 計量スプライン軸
62e スクリュ取付部
62f 軸受
62g キー
63 射出モータ
63a ロータ
63b ステータ
63c ステータフレーム
63d 軸受
63e 溝部
64、65 モータ支持プレート
64a ロッド
66 スクリュ
67 シリンダ
68a 射出スプライン軸
68b ねじナット
68c ねじ軸
68d 軸受
68e 回転軸
69a 圧力検出器
69b 筒状部分
69c エンコーダ
69d 軸部
72 流路接続部
72a 可撓性チューブ
72b コネクタ
73 液供給チューブ
74 液排出チューブ
75 プレート部材
81 アクチュエータ冷却装置
82 循環通路
82a 冷却経路
82b バイパス経路
83 熱交換器
84 方向切替バルブ
85 リザーブタンク
86 冷却液供給ポンプ
87 周囲温度センサ
88 液温センサ
89a~89f、90 通路部分
91 射出装置
92a、92b ボールねじ
93a、93b ねじ軸
94a、94b ナット
95 プレート部材
95a 貫通孔
95b ベアリング
95c、95d 軸挿入孔
96 スクリュ
97 シリンダ
98a プーリ
98b シャフト
98c スクリュ取付部
99 ハウジング
99a 空洞部
99b U字状部分
101 スライドベース
Se 外表面
Si 内表面
PE1 一端部
PE2 他端部
PS1 一方の側部
PS2 他方の側部
Fi 流路入口
Fо 流路出口
CL 冷却液
CW 冷水
MP 合流点
Claims (16)
- 射出成形機に搭載されるアクチュエータであって、
当該アクチュエータの外装を構成し、複数の外表面を有するアクチュエータケースを備え、
前記アクチュエータケースが、前記複数の外表面のうち、第1の外表面上で該外表面の一部として設けられた第1の流路用凹部及び/又は凸部と、第2の外表面上で該外表面の一部として設けられた第2の流路用凹部及び/又は凸部とを有し、
前記第1の流路用凹部及び/又は凸部には、冷却液を流す第1の流路部材が設けられ、前記第2の流路用凹部及び/又は凸部には、冷却液を流す第2の流路部材が設けられ、
前記第1及び第2の流路部材がそれぞれ個別に、前記第1及び第2の流路用凹部及び/又は凸部と係合して、前記第1及び第2の流路用凹部及び/又は凸部に脱着可能である射出成形機搭載用アクチュエータ。 - 前記第1及び第2の流路部材が、異なる方向に取外し可能である請求項1に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。
- 前記第1及び第2の流路部材の相互を接続する流路接続部材をさらに備え、前記流路接続部材の接続を外して前記第1及び第2流路部材の取外しが可能である請求項1又は2に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。
- 前記第1又は第2の流路用凹部及び/又は凸部が、前記第1又は第2の外表面から窪む第1又は第2の流路用凹部を含む請求項1~3のいずれか一項に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。
- 前記第1又は第2の流路用凹部が、前記第1又は第2の外表面上で延びる溝形状をなす請求項4に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。
- 前記第1又は第2の流路用凹部が、その内側に、前記第1又は第2の外表面に設けられた前記第1又は第2の流路部材を配置可能な形状を有する請求項4又は5に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。
- 前記第1又は第2の流路用凹部及び/又は凸部が、前記第1又は第2の外表面から突出する第1又は第2の流路用凸部を含み、
前記第1又は第2の流路用凸部が、前記第1又は第2の外表面に設けられた前記第1又は第2の流路部材を保持可能な形状を有する請求項1~6のいずれか一項に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。 - 当該アクチュエータが、ロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータと、前記ロータ及びステータの周囲を取り囲み、内表面に前記ステータが設けられたステータフレームとを備える電気モータであり、
前記アクチュエータケースが、前記ステータフレームを有する請求項1~7のいずれか一項に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。 - 前記第1又は第2の外表面の正面視で、前記第1又は第2の流路部材が、前記ロータの回転軸線方向に対して傾斜もしくは直交する向きで、前記第1又は第2の外表面から外側に抜けて延びてなる請求項8に記載の射出成形機搭載用アクチュエータ。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の射出成形機搭載用アクチュエータに用いられ、前記アクチュエータケースの前記第1及び第2の流路部材に冷却液を供給するアクチュエータ冷却装置であって、
当該アクチュエータでの結露の発生を抑制する結露抑制機構を備えるアクチュエータ冷却装置。 - 前記アクチュエータケースの前記第1及び第2の流路部材を通過した前記冷却液を、当該第1及び第2の流路部材に戻す循環通路と、
前記循環通路の途中に設けられ、前記冷却液を冷却する熱交換器と
を備え、
前記循環通路は、前記冷却液を前記熱交換器に通して流す冷却経路と、前記冷却液を前記熱交換器に通さずに流すバイパス経路と、前記熱交換器よりも上流側で前記冷却経路と前記バイパス経路との分岐点に設けられた方向切替バルブとを有する請求項10に記載のアクチュエータ冷却装置。 - 前記循環通路が、該循環通路の途中にて、前記熱交換器よりも下流側に設けられたリザーブタンクと、前記リザーブタンクよりも下流側で前記冷却液を前記アクチュエータケースの前記第1及び第2の流路部材に送り出す冷却液供給ポンプとをさらに有する請求項11に記載のアクチュエータ冷却装置。
- 周囲温度を測定する周囲温度センサ、及び、前記アクチュエータケースの前記第1及び第2の流路部材に供給する冷却液の温度を測定する液温センサをさらに備える請求項11又は12に記載のアクチュエータ冷却装置。
- 前記液温センサによる前記冷却液の温度の測定値と、前記周囲温度センサによる周囲温度の測定値とを比較し、その比較結果に応じて、前記アクチュエータケースの前記第1及び第2の流路部材を通過した前記冷却液を、前記冷却経路又は前記バイパス経路のいずれに流すかについて決定し、前記方向切替バルブを制御する請求項13に記載のアクチュエータ冷却装置。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の射出成形機搭載用アクチュエータを備える射出成形機。
- 請求項11~14のいずれか一項に記載のアクチュエータ冷却装置を使用する方法であって、
前記アクチュエータケースの前記第1及び第2流路部材に供給する前記冷却液の温度と、周囲温度とを比較し、その比較結果に応じて、前記アクチュエータケースの前記第1及び第2の流路部材を通過した前記冷却液を、前記バイパス経路又は前記冷却経路のいずれに流すかについて決定し、前記方向切替バルブを制御する、アクチュエータ冷却装置の使用方法。
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