JP7472692B2 - 射出装置 - Google Patents
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Description
また、本発明における架台は、好ましくは、架台の後端側の下面が基台から離れる、片持ち状をなす。
第1移動機構は、第1駆動源と、第1駆動源により往復移動する第1移動部材とを要素として含む。
第1駆動源は、前方支持部に支持される。
第1移動部材は、中間支持部に、前後方向に推力が作用するように接続される。
第2移動機構は、第2駆動源と、第2駆動源により往復移動する第2移動部材とを要素として含む。
第2駆動源は、中間支持部および後方支持部の一方に支持される。
第2移動部材は、中間支持部および後方支持部の他方に、前後方向に推力が作用するように接続される。
射出装置1は、図示を省略する型締装置と組み合わされることにより、射出成形機を構成する。射出装置1は、中間支持部60とともに往復移動する架台68に、後方支持部80が前後方向に移動可能に支持されることにより、スクリュ101の外径面101Sとプランジャ103の内径面103Sの摺動面に凝着摩耗が生ずるのを抑えることができる。
射出装置1は、図1および図2に示すように、支持部10と、支持部10に支持され、スクリュ101の前後方向への移動およびスクリュ101の回転を担う駆動部30と、スクリュ101を含み、樹脂の射出に関わる射出部100と、を備える。射出装置1は、第1移動機構50によるスクリュ101およびプランジャ103の前進動作を制御することにより、図示を省略する型締装置の金型に向けて溶融した樹脂を供給する。
射出装置1において、図1などにFが記載されている側を前方、Bが記載されている側を後方と定義する。この前方Fおよび後方Bの定義は相対的な意味を含むものとする。
また、射出装置1について、幅方向W、長手方向Lおよび鉛直方向Hが図1などに示すように定義される。
支持部10は、図1および図2に示すように、前方Fから後方Bに向けて延びるベッド11と、ベッド11の上に載置される基台13と、基台13の上であって基台13の後方Bの側に設けられる一対のガイドレール15,15と、を備える。
一対のガイドレール15,15は、図2に示すように、幅方向Wに間隔をあけて基台13の上に固定されている。ガイドレール15,15には、後述する駆動部30の中間プレート61が、前方Fから後方Bに向けて、および、後方Bから前方Fに向けて摺動可能に載せられている。なお、本実施形態において、中間支持部60の前後方向への往復移動を実現することができるのであれば、その手段はガイドレール15,15に限らない。一例として、ガイドレール15,15が設けられる位置にガイド溝またはガイド壁などを設け、中間支持部60にこのガイドに沿って走行するローラや摺動板を設けることができる。
基台13は、射出装置1の重量を受けても、射出成形の動作に影響を与える変形が生じない程度の剛性を備えている。基台13がこの剛性を備えていることにより、架台68を変形が生じないか、変形が生じるとしても微小に抑えつつ架台68を支持できる。
次に、駆動部30について説明する。
駆動部30は、図1および図2に示すように、支持部10の前方Fに設けられる前方支持部40と、前方支持部40よりも後方Bに設けられる中間支持部60と、中間支持部60よりも後方Bに設けられる後方支持部80、を備える。前方支持部40、中間支持部60および後方支持部80は、例えば鉄基金属の鋳造品から構成される。
前方支持部40は、図1および図2に示すように、支持部10の基台13の上に支持され、その位置が固定される。前方支持部40は、プランジャバレル105を支持する。また、前方支持部40は、中間支持部60の前後方向への往復移動を担う第1移動機構50を支持する。本実施形態ではプランジャバレル105を前方支持部40の前端面で支持しているが、プランジャバレル105の後端部を前方支持部40に嵌合することで支持してもよい。
第1移動機構50は、中間支持部60を前後方向に往復移動させる。中間支持部60のこの移動は、プランジャ103および後方支持部80の前後方向の往復移動を伴う。
第1移動機構50は、図2に示すように、一対のボールねじ51,51と、それぞれのボールねじ51,51に回転駆動力を与える電動モータ55,55と、を備える。ボールねじ51は本発明の第1移動部材の一例であり、電動モータ55は本発明の第1駆動源の一例である。なお、ボールねじ51および電動モータ55は、それぞれ公知の直線駆動アクチュエータ構成を採用することができる。また、第1移動機構50は、ボールねじ51,51のそれぞれの入力軸52,52に固定される入力プーリ53,53と、電動モータ55,55のそれぞれの出力軸56,56に固定される出力プーリ57,57と、を備える。入力プーリ53,53と出力プーリ57,57の間には、伝達ベルト58,58が巻き回されている。したがって、電動モータ55,55が回転駆動するとボールねじ51,51のボールねじ軸51A,51Aが回転する。
後述する第2移動機構90についても同様である。
次に、中間支持部60について説明する。
中間支持部60は、図1および図2に示すように、支持部10のガイドレール15,15に支持され、前後方向に往復移動、つまり前進または後退が可能とされる。中間支持部60は、プランジャ103を回転不能に固定するとともに、一対のボールねじナット51B,51Bを回転不能に支持する。
第2移動機構90は、図示を省略する油圧源からシリンダ91に作動油を供給することで、ピストンロッド95を前後方向に往復移動させる。
第2移動機構90は、シリンダ91が後方支持部80に固定されている。したがって、第2移動機構90のピストンロッド95を前後方向に往復移動させることにより、中間支持部60と後方支持部80の間隔を広くしたり狭くしたりすることができる。
また、架台68は、ガイドレール15,15を介して剛性の高い基台13に支持される。
以上より、後方支持部80の全重量が負荷されても、架台68の鉛直方向Hの曲がりなどの変形が生じないか生じたとしても微小に抑えられる。
また架台68は、鉛直方向Hに十分な寸法(厚さ)を設けることができるので、図1に示すように、後端側の下面の一部が支持部10の上面から離れて浮き上がった片持ち状態としても、架台68の鉛直方向Hの曲がりなどの変形が生じないか生じたとしても微小に抑えられる。
次に、後方支持部80について説明する。
後方支持部80は、図1および図2に示すように、中間支持部60の架台68に前後方向に往復移動が可能に載置される。後方支持部80は、スクリュ101のスクリュ軸101Bを回転可能に支持するのに加えて、スクリュ101の回転機構85と、後方支持部80の前後方向の移動を担う第2移動機構90と、を支持する。
回転機構85は、出力軸83を介してスクリュ101を回転させる。
回転機構85は、図1および図2に示すように、後方プレート81に支持される電動モータ86と、電動モータ86の出力軸87に固定される出力プーリ88と、を備える。また、回転機構85は、スクリュ軸101Bに連なる出力軸83に固定される入力プーリ110と、出力プーリ88と入力プーリ110の間に掛け回される伝達ベルト89と、を備える。
電動モータ86の回転動作が伝達ベルト89を介して出力軸83に伝えられ、スクリュ101が回転動作をする。
第2移動機構90は、後方支持部80を前後方向に往復移動させる。この後方支持部80の往復移動は、架台68のガイドレール69に沿って行われ、かつ、中間支持部60に対する相対的な移動である。
第2移動機構90は、本実施形態においては、第2駆動源としての油圧シリンダから構成され、後方プレート81の幅方向Wの両端に設けられる一対のシリンダ91,91と、シリンダ91,91のそれぞれの内部に配置されるピストン93,93と、ピストン93,93のそれぞれに接続されるピストンロッド95,95と、を備える。それぞれのシリンダ91は、ピストン93より前方Fの第1油室94Fと、ピストン93より後方Bの第2油室94Bと、を備える。第2移動部材としてのピストンロッド95,95は、それぞれの前端が中間プレート61に接続し固定されている。
後方プレート81は、中間支持部60の前後方向の往復移動に伴って前後方向に往復移動をする第1移動に加えて、中間支持部60に対して前後方向に相対的に往復移動する第2移動を行うことができる。なお、第2移動機構90によって後方プレート81が前方に移動すると、出力軸83に連結されたスクリュ101も前方に移動する。このとき、スクリュ101は前方に貯留した溶融樹脂から反力を受けるが、後方プレート81はこの反力をスクリュ101と出力軸83を介して受ける。第2移動機構90とスクリュ101は同一線上に配置されていないため、溶融樹脂からの反力は後方プレート81に回転モーメントを発生させることになる。この回転モーメントにより後方プレート81が傾くと、出力軸83に把持されたスクリュ101もプランジャ103に対して偏心あるいは傾きが発生するので、スクリュ101とプランジャ103の摺動面に囓りが発生する場合がある。よって、第2移動機構90の駆動時に後方プレート81に傾きが発生しないように、第2移動機構90は、スクリュ101の中心軸に対して軸対称に対となるように備えることが好ましい。
駆動部30の、前方支持部40、中間支持部60および後方支持部80について説明したが、それぞれについて要旨を以下に示す。
A:前方支持部40
(a)基台13上における固定された位置において、プランジャバレル105を支持するとともに、スクリュ101およびプランジャ103が前後方向に移動可能に貫通する。
(b)中間支持部60の前後方向の移動を担う第1移動機構50を支持する。
B:中間支持部60
(a)プランジャ103を支持しつつ、電動モータ55により前後方向に往復移動する。
(b)後方支持部80を支持する架台68が一体的に設けられている。
C:後方支持部80
(a)スクリュ101と連結した出力軸83を回転可能に支持しつつ、中間支持部60とともに前後方向に往復移動する。また、中間支持部60に対して前後方向に往復移動する。
(b)スクリュ101と連結した出力軸83を回転させる回転機構85を支持する。
(c)中間支持部60に対する相対的な前後方向の往復移動を担う、第2移動機構90を支持する。
射出部100は、図1および図2に示すように、スクリュ101と、スクリュ101の長手方向Lのほぼ全域を取り囲む筒状のプランジャ103と、を備える。また、射出部100は、前方支持部40よりも前方Fにおいてプランジャ103およびスクリュ101が挿入される筒状のプランジャバレル105と、プランジャバレル105の前端に設けられる射出ノズル107と、を備える。
スクリュ101において、らせん状の溝を構成するフライト山部の頂面が、スクリュ101の外径面101Sを構成する。
プランジャ103には、射出成形の原料である固体樹脂からなる原料を投入する投入口104が形成されている。投入口104は、プランジャ103の内外を貫通している。投入口104は、中間支持部60に形成される投入口67と連通する。
また、プランジャ103は、その前端には、プランジャ103の内部でスクリュ101によって溶融された樹脂が外部に吐出される吐出口103Aを備えている。
プランジャ103の内部に収容されるスクリュ101は、プランジャ103の内部において、前後方向に往復移動できるとともに回転できる。
プランジャ103の周囲にはバンドヒータやカートリッジヒータなど電熱線ヒータ108が備えられており、図示を省略する電源から電熱線ヒータ108に電力を投入することにより、プランジャ103の内部の樹脂材料を加熱する。
射出ノズル107は、その前端に設けられる射出孔107Aと、射出孔107Aに連なる樹脂通路107Bと、を備える。スクリュ101で可塑化されかつ計量された溶融樹脂は、樹脂通路107Bおよび射出孔107Aを通って、図示を省略される金型のキャビティに射出される。
次に、図3および図4を参照して、射出装置1の動作を説明する。ここで説明する射出装置1の動作は、以下を含んでいる。
図3(a):可塑化・計量の準備(樹脂流路開動作)
図3(b):可塑化・計量(溶融樹脂吐出)
図4(a):射出の準備(樹脂流路閉動作)
図4(b):射出(キャビティへの樹脂充填)
図3(a)に示すように、プランジャ103の吐出口103Aからスクリュ101を微小量のストロークだけ後退させて、吐出口103Aを開口させる。そうすると、スクリュ101の先端とプランジャ103の間にプランジャ103の内部とプランジャバレル105を連通させる樹脂流路が形成され、プランジャバレル105の内部への溶融樹脂の供給が可能になる。この後、プランジャ103の内部で可塑化された溶融樹脂をプランジャバレル105の内部に流入させることにより、プランジャ103が後退して金型のキャビティに充填する溶融樹脂の計量を行うことができる。樹脂流路を形成するには、第2移動機構90を動作させて、後方支持部80を中間支持部60に対して後退させる。つまり、後方支持部80が後退することにより、後方支持部80の後方プレート81に連結されているスクリュ101が後退する。
この時点で、中間支持部60および後方支持部80は、最も前進した位置、つまり前進限または前進限近傍の所定位置に置かれている。
次に、スクリュ101を回転することにより、樹脂原料を可塑化させる。この前提として、投入口67,104から所定量の樹脂原料が投入されている。スクリュ101の回転は、電動モータ86を駆動させることにより実現される。このときのスクリュ101および電動モータ86の回転の向きを正転とする。
次に、射出動作に備えて、スクリュ101を微小量だけ前進させプランジャ103の吐出口103Aに当接させて、図4(a)に示すように、これまで形成されていた樹脂流路を閉じる。この動作は、先に説明した可塑化・計量の準備と逆の動作であり、第2移動機構90を動作させることにより、後方支持部80を中間支持部60に向けて微小量だけ前進させる。
樹脂流路が閉じたなら、スクリュ101とプランジャ103を前進させることで、金型のキャビティへの溶融樹脂の充填のための射出を行う。
このとき、電動モータ55を逆転させることにより、中間支持部60および後方支持部80を前進させる。そうすると、スクリュ101がプランジャ103とともに前進するので、プランジャバレル105の内部においてスクリュ101よりも前方Fに蓄えられていた溶融樹脂がノズルから図示を省略する金型のキャビティに向けて射出される。このとき、射出圧力に押されてスクリュ101がプランジャ103の前端部分に対して後退しようとする。しかし、吐出口103Aが開口して、プランジャバレル105の内部の溶融樹脂がプランジャ103の内部に逆流するのを防止するため、スクリュ101には第2移動機構90により前進方向に押し圧が加えられている。
プランジャ103が所定位置まで前進すると、一つのサイクルのキャビティへの溶融樹脂の充填は終了する。その後、次のサイクルの準備が行われる。
次に、射出装置1が奏する効果を説明する。
[凝着摩耗抑制の効果]
射出装置1は、スクリュ101を保持する後方支持部80を支持する架台68を設ける。架台68の上にガイドレール69などの案内手段によって、後方支持部80が架台68の上で前後方向に往復移動が可能とされる。
架台68は、中間支持部60の下方に設けられるため、自重による曲げに耐えられる程の高剛性を得るのに必要な鉛直方向Hのスペースを大きくとることができる。このため架台68は鉛直方向Hに十分に厚い構造とすることができる。これにより架台68に、後方支持部80の全重量が負荷されたとしても、架台68の鉛直方向Hの曲がり変形が小さく抑えられる。
また、架台68は、ガイドレール15,15を介して剛性の高い基台13に支持されるので、仮に架台68の肉厚が薄くても、基台13の支持を受けることで鉛直方向Hの曲がり変形は小さい。これによっても、架台68に、後方支持部80の全重量が負荷されたとしても、架台68の鉛直方向Hの曲がり変形が小さく抑えられる。
また、後方支持部80が中間支持部60と一体に固定された架台68上においてガイドレール69に摺動可能に支持されている。したがって、後方支持部80と中間支持部60との相対位置を変動させるガタは、ガイドレール69における1箇所のガタのみとすることができるため、後方支持部80と中間支持部60との相対位置の変動を最小限に管理することが容易となる。
以上より、中間支持部60に支持されているプランジャ103の中心と後方支持部80に支持されているスクリュ101の回転軸芯のズレの発生を防止できるか、ズレが生じたとしても小さくできる。これにより、射出装置1によれば、スクリュ101の外径面101Sとプランジャ103の内径面103Sに偏当たりによる、スクリュ回転時、つまり可塑化時のスクリュ101の外径面101Sとプランジャ103の内径面103Sの摺動面に凝着摩耗、つまりかじりが生じるのを防止することができる。
基台13の後端部は、中間支持部60が移動する前後方向の領域を案内するガイドレール15,15を備えるだけの長さを備えていればよい。ところが、架台68が、片持ち状とされることを前提とすれば、片持ち状となって基台13の後方Bに突き出した部分には、ガイドレール15,15を設ける必要がない。したがって、その分だけ基台13の長さを短くできるので、射出装置1が占める長手方向Lのスペースを小さく抑えることができる。つまり、射出装置1の設置スペースである基台13の長手方向Lのスペースは、架台68が最も後退した位置において、架台68の後端を包含する長さを備える必要がない。
また、このとき架台68の後端側下面を基台13に対し浮き上がらせる段付きあるいはテーパによる凹み形状とすることが好ましい。これによると、架台68が基台13の後方Bに突き出した際に、架台68の下面に異物などが付着したとしても、架台68の前進時にガイドレール15の摺動部に付着異物が入り込んで摺動不良が発生するのを防止できる。
例えば、後方支持部80よりも後方Bに電動モータ55などを支持するプレートを個別に設けることができる。しかし、この場合、部材数が増えるのに加えて、電動モータ55などを支持するプレートを固定するための台を備える必要があるため、長手方向Lに占めるスペースが大きくなる。
10 支持部
11 ベッド
13 基台
15 ガイドレール
30 駆動部
40 前方支持部
41 前方プレート
43 プランジャ通路
45 第1支持孔
50 第1移動機構
51 ボールねじ
51A ボールねじ軸
51B ボールねじナット
52 入力軸
53 入力プーリ
55 電動モータ
56 出力軸
57 出力プーリ
58 伝達ベルト
60 中間支持部
61 中間プレート
63 プランジャ把持孔
65 第2支持孔
67 投入口
68 架台
69 ガイドレール
80 後方支持部
81 後方プレート
83 出力軸
85 回転機構
86 電動モータ
87 出力軸
88 出力プーリ
89 伝達ベルト
90 第2移動機構
91 シリンダ
93 ピストン
94F 第1油室
94B 第2油室
95 ピストンロッド
100 射出部
101 スクリュ
101A 本体
101B スクリュ軸
101S 外径面
103 プランジャ
103A 吐出口
103S 内径面
104 投入口
105 プランジャバレル
105B 樹脂通路
106 カップリング
107 射出ノズル
107A 射出孔
107B 樹脂通路
108,109 電熱線ヒータ
110 入力プーリ
Claims (8)
- プランジャバレルと、
前記プランジャバレルに挿入されるプランジャと、
前記プランジャに回転可能に配置されるスクリュと、
前記プランジャバレルが固定される前方支持部と、
前記前方支持部より後方側において前後方向に往復移動可能に設けられ、前記プランジャが固定される中間支持部と、
前記中間支持部の後方側において前後方向に往復移動可能に設けられ、前記スクリュが回転可能に支持される後方支持部と、を備え、
前記後方支持部は、
前記中間支持部とともに往復移動する架台に、前後方向に往復移動可能に支持される、
ことを特徴とする射出装置。
- 前記前方支持部および前記中間支持部を支持する基台を備え、
前記架台は、
前記基台の上に前後方向に往復移動可能に載せられる、
請求項1に記載の射出装置。
- 前記架台は、
前記中間支持部と一体的に構成される、
請求項1または請求項2に記載の射出装置。
- 前記架台は、前記架台の後端側の下面が前記基台から離れる片持ち状をなす、
請求項2に記載の射出装置。
- 前記中間支持部の往復移動を担う第1移動機構を備え、
前記第1移動機構は、
第1駆動源と、前記第1駆動源により往復移動する第1移動部材とを要素として含み、
前記第1駆動源は、
前記前方支持部に支持され、
前記第1移動部材は、
前記中間支持部に、前後方向に推力が作用するように接続される、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の射出装置。
- 前記第1駆動源は、前記前方支持部に支持される電動モータであり、
前記第1移動部材は、前記電動モータで動作するボールねじである、
請求項5に記載の射出装置。
- 前記中間支持部と前記後方支持部の相対的な間隔の調整を担う第2移動機構を備え、
前記第2移動機構は、
第2駆動源と、前記第2駆動源により往復移動する第2移動部材とを要素として含み、
前記第2駆動源は、
前記中間支持部および前記後方支持部の一方に支持され、
前記第2移動部材は、
前記中間支持部および前記後方支持部の他方に、前後方向に推力が作用するように接続される、
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の射出装置。
- 前記第2駆動源は油圧シリンダからなり、
前記第2移動部材はピストンロッドからなる、
請求項7に記載の射出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020118949A JP7472692B2 (ja) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | 射出装置 |
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