JPH0140740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は射出成形機におけるスクリユ駆動装
置に関するものである。

（背景技術） 従来より、プラスチツクなどの材料に対する成
形機として、加熱シリンダと、加熱シリンダ内部
に挿入、配置されたスクリユとを有し、その加熱
シリンダ内に供給された材料をスクリユの回転に
よつて可塑化する一方、スクリユを軸方向に前進
させて可塑化された材料を加熱シリンダ先端のノ
ズルから金型内に射出する射出成形機が広く用い
られている。

この射出成形機においては、従来、スクリユを
駆動する駆動装置が、スクリユを回転駆動する駆
動手段と、スクリユを軸方向に前進、後退させる
駆動手段とをそれぞれ独立して備え、それら二つ
の駆動手段により、スクリユをそれぞれ独立して
回転駆動、または軸方向に駆動するようにされて
いる。

ところで、かかるスクリユ駆動装置において
は、成形条件、射出条件を最適に保ちつつ加工の
サイクルタイムを可及的に短くする必要性等か
ら、スクリユの回転および前進、後退の開始、停
止のタイミングや、回転および前進、後退速度等
の制御が行われるが、従来の駆動装置において
は、スクリユを回転または前進、後退駆動する手
段がそれぞれ別個に設けられているために、その
制御系も２系統となつて制御装置が複雑、高価と
なり、また駆動手段が二つ必要となるところか
ら、駆動装置自体も大型化する等の不具合があつ
た。

一方、これに対して、近年、特開昭59−2827号
公報において、ねじ送り機構の雌ねじ部材にスク
リユを相対回転可能且つ軸心方向に移動不能な状
態で連結させると共に、スクリユとねじ送り機構
の雄ねじ部材とに駆動手段の回転駆動力をそれぞ
れクラツチを介して選択的に伝達せしめ得るよう
に成した構造の駆動装置が提案されている。

このような駆動装置によれば、ねじ送り機構の
雄ねじ部材に回転力を伝達する伝達経路上に設け
られたクラツチと、スクリユに回転力を伝達する
伝達経路上に設けられたクラツチとを選択的に作
動させることにより、一つの駆動手段でスクリユ
の回転駆動と前進、後退駆動とを選択的に行わせ
ることができるのであり、それ故、スクリユの運
動に対する制御系統を１系統と為して、制御装
置、ひいてはスクリユ駆動装置を安価に構成する
と共に、スクリユ駆動装置自体の小型化を図るこ
とが可能になるのである。

しかしながら、かかる公報に開示のスクリユ駆
動装置においては、上述のように、スクリユの運
動に対する制御系統の簡略化並びにスクリユ駆動
装置の小型化を図ることが可能にはなるものの、
駆動手段からスクリユへの動力の伝達の断接およ
び駆動手段から雄ねじ部材への動力の伝達の断接
が、何れも、クラツチの断接作用に基づいて行な
われるようになつていることから、それらクラツ
チの断接操作に際して駆動手段を一々停止させる
必要があり、そのために、射出成形サイクルが不
要に長くなる場合があるといつた問題があつた。

すなわち、可塑化工程から射出工程への移行時
や、射出工程から可塑化工程への移行時等におい
て、回転作動状態から前進、後退作動状態へ、或
いは前進、後退作動状態から回転作動状態へ、ス
クリユの作動状態を速やかに切り換えるような場
合において、駆動手段の駆動状態下でクラツチの
断接作動を行なうと、クラツチ断接時の衝撃が大
きいため、その衝撃音が騒音の原因になつたり、
そのとき発生する振動によつて、金型にインサー
トしたインサート部材がずれたり、金型の締付ボ
ルトが緩んだり、原料供給装置を備えた成形機に
あつては、その供給量がバラツイたり、更には成
形機自体の水平度や垂直度が狂つたりする等とい
つた種々の不具合が生じるのであり、それ故、ク
ラツチの断接時においては、たとえ射出成形サイ
クルが多少長くなつても、駆動手段を一々停止さ
せることが必要となつていたのである。

（解決課題） 本発明は、このような事情を背景として為され
たものであり、その解決すべき課題とするところ
は、スクリユの回転駆動と前進、後退駆動とを一
つの駆動手段で行なうことを可能となして、スク
リユの運動に対する制御系統の簡略化を図ると共
に、スクリユ駆動装置自体の小型化を図り得るよ
うにしたスクリユ駆動装置であつて、しかも駆動
手段を停止させることなくスクリユの作動状態を
速やかに切り換え得るようにして、射出成形サイ
クルを短縮化し得るようにしたスクリユ駆動装置
を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明
にあつては、(a)スクリユに対する相対回転が可能
で且つ該スクリユに対する軸方向への相対移動が
不能な状態で、該スクリユと同心的に設けられた
雄ねじ部材と、(b)回転可能に且つ軸方向への移動
が不能に設けられるとともに、前記雄ねじ部材の
雄ねじ部に螺合された雌ねじ部材と、(c)該雌ねじ
部材の回転を阻止し、前記雄ねじ部材が正転また
は逆転させられるとき、該雌ねじ部材のねじ送り
作用で前記雄ねじ部材を前進または後退させる第
一ブレーキ手段と、(d)前記スクリユおよび雄ねじ
部材と同心的に設けられた回転駆動軸と、(e)該回
転駆動軸を回転駆動する駆動手段と、(f)サンギヤ
と、該サンギヤの外周側に配置された内歯ギヤ
と、それらサンギヤおよび内歯ギヤに噛み合うと
ともに、サンギヤおよび内歯ギヤの軸心と同一の
軸心回りに回転可能なキヤリヤによつて支持され
たプラネタリギヤとを有し、且つ該サンギヤ、内
歯ギヤおよびキヤリヤのそれぞれが前記回転駆動
軸、スクリユおよび雄ねじ部材の何れか１つに相
対回転不能に連結されて、それら三者間の運動伝
達をなすプラネタリギヤ機構と、(g)前記サンギ
ヤ、内歯ギヤおよびキヤリヤのうち、前記スクリ
ユに固定されたものの回転を阻止することによ
り、前記回転駆動軸の駆動力を前記雄ねじ部材に
伝達させ、以て該スクリユを該雄ねじ部材ととも
に前進、後退させる第二ブレーキ手段と、(h)前記
サンギヤ、内歯ギヤおよびキヤリヤのうち、前記
雄ねじ部材に固定されたものの回転を阻止するこ
とにより、前記回転駆動軸の駆動力を前記スクリ
ユに伝達させ、以て該スクリユを回転させる第三
ブレーキ手段とを含むように、スクリユ駆動装置
を構成したのである。

（作用および効果） このようなスクリユ駆動装置においては、駆動
手段からの回転駆動力は、第二ブレーキ手段およ
び第三ブレーキ手段の択一的な制動作動により、
雄ねじ部材およびスクリユに択一的に伝達され
る。そして、回転駆動力がスクリユに伝達されれ
ば、スクリユが回転駆動されて、加熱シリンダ内
に供給された材料が可塑化され、また雄ねじ部材
に回転駆動力が伝達されれば、第一ブレーキ手段
の制動作動によつて雄ねじ部材が雌ねじ部材に相
対回転させられることに基づいてスクリユが前
進、後退させられ、可塑化された材料の射出、続
く加工サイクルのための準備等が行われる。

このように、本発明の駆動装置においては、第
一ブレーキ手段、第二ブレーキ手段および第三ブ
レーキ手段の選択的な制動作動に基づいて、スク
リユの回転および前進、後退駆動が一つの駆動手
段によつて行われ得るのであり、従つてスクリユ
の運動に対する制御系統が１系統で足りることと
なつて、制御装置、ひいてはスクリユ駆動装置が
安価になると共に、駆動装置自体の小型化が可能
になるのである。

しかも、本発明においては、駆動手段から雄ね
じ部材およびスクリユへの回転駆動力の伝達の断
接が、何れも、ブレーキ手段で行なわれることか
ら、たとえ駆動手段の駆動状態下でその回転駆動
力の伝達の断接を行なうようにしても、その回転
駆動力の断接の際の衝撃がブレーキ手段の制動作
動に基づいて良好に緩和されるのであり、従つ
て、駆動手段を駆動状態に保持したままで、これ
ら雄ねじ部材およびスクリユへの回転駆動力の伝
達の断接を行つて、射出成形サイクルを短縮し、
以て成形効率を向上させることが可能となるので
ある。

また、本発明に従う駆動装置によれば、スクリ
ユの前進、後退駆動時において、第二ブレーキ手
段の制動力に基づいてスクリユの回転を確実に阻
止できるため、可塑化された材料の射出時におい
て、スクリユが溝内に存在する材料の抵抗によつ
て回転させられるようなことを良好に回避できる
のであり、それ故、射出量の精度が高いといつた
利点もあるのである。

（実施例） 次に、本発明の実施例を、図面に基づいて詳し
く説明する。

添付図は、横型の射出成形機の射出装置の要部
を示したものである。図において、１０はフレー
ムで、前壁３８と後壁４０とを有し、その前壁３
８に、加熱シリンダ１２が、その軸心を水平に向
けた状態で固設されている。加熱シリンダ１２の
内部には、スクリユ１４が回転可能且つ軸方向に
移動可能に配設され、このスクリユー１４の回転
によつて、ホツパ１６から加熱シリンダ１２内部
に供給された材料が可塑化され、また軸方向への
移動によつて可塑化された材料が加熱シリンダ１
２のノズル１８から金型成形キヤビテイ内に射出
されるようになつている。なお、１３は、型締装
置の固定盤である。

一方、スクリユ１４の後方には、雄ねじ部材と
しての雄ねじ軸２６がスクリユ１４と同心的に配
設されている。雄ねじ軸２６の後端部には、雄ね
じ部としてのボールねじ２８が設けられ、このボ
ールねじ２８がフランジ付円筒形状の雌ねじ部材
３０に、ボール３２を介して螺合されている。雌
ねじ部材３０は、フレーム１０の後壁４０に、ベ
アリングを介して回転可能かつ軸方向に移動不能
に取り付けられている。この雌ねじ部材３０のフ
ランジ３４と後壁４０との間には、制動部材とコ
イルとを備えた電磁ブレーキ（第一ブレーキ）３
６が配設され、この第一ブレーキ３６によつて雌
ねじ部材３０が回転を阻止され、あるいは一定の
制動力を受けつつ回転させられるようになつてい
る。

前記フレーム１０の内部には、函体状を成すハ
ウジング４２が、ガイドロツド４４に沿つて水平
方向（図中左右方向）に移動可能に配設されてい
る。このハウジング４２には、回転駆動軸４６が
スクリユ１４および雄ねじ軸２６と同心位置にお
いて回転可能に取り付けられる一方、その上面に
おいてサーボモータ４８が固設され、それらが、
プーリ５０，５２およびタイミングベルト５４を
介して連結されている。回転駆動軸４６は円筒形
状を成しており、その中空部を前記雄ねじ軸２６
が貫通してその先端をハウジング４２の内部に位
置させている。

ハウジング４２の内部には、リングギヤ５６が
配設されている。リングギヤ５６は互いに反対方
向に延び出す軸部６２と円筒部８０とを有し、そ
の軸部６２がハウジング４２に回転可能に支持さ
れた状態で前記スクリユ１４の後端部に、相対回
転及び軸方向への相対移動が不能な状態で連結さ
れている。また円筒部８０の底部には軸受ケース
６０が固設され、この軸受ケース６０およびベア
リングを介して、リングギヤ５６が雄ねじ軸２６
の前端部に相対回転可能かつ軸方向への相対移動
不能に連結されている。円筒部８０の先端部には
内歯５８が形成されており、そしてこの内歯５８
に対向するようにして、前記回転駆動軸４６に
は、サンギヤ６４が固設されている。

これら内歯５８とサンギヤ６４との間には、複
数個のプラネタリギヤ６６が配設され、それらが
互いに噛み合わされている。各プラネタリギヤ６
６は、それぞれ一つずつの回転軸７２において、
雄ねじ軸２６に一体に形成されたキヤリヤ６８に
より互いに連結され、回転軸７２の回りを自転し
つつサンギヤ６４の回りを公転させられるように
なつている。各プラネタリギヤ６６の回転軸７２
は、キヤリヤ６８とは反対側に配設された円板部
材７４にも連結されており、この円板部材７４が
電磁ブレーキ（第三ブレーキ）７６により制動さ
れることによつて、各プラネタリギヤ６６の公
転、つまりキヤリヤ６８の回転が阻止されるよう
になつている。また、前記リングギヤ５６とハウ
ジング４２との間には、リングギヤ５６の回転を
阻止する電磁ブレーキ（第二ブレーキ）７８が設
けられており、これら第二ブレーキ７８、第三ブ
レーキ７６を択一的に作用させることによつて、
回転駆動軸４６の回転駆動力が、リングギヤ５６
または雄ねじ軸２６に択一的に伝達されるように
なつている。

次に、本発明の作用を説明する。

先ず、スクリユ１４が移動ストロークの前進端
位置にある状態から可塑化作動を行なう場合に
は、第二ブレーキ７８を解放状態（非制動状態）、
第三ブレーキ７６を作用状態（制動状態）とし
て、リングギヤ５６を回転可能、キヤリヤ６８を
回転不能とし、更に第一ブレーキ３６を、雌ねじ
部材３０が一定の制動力の下にスリツプしつつ回
転し得る状態（これを半作用状態とする）に設定
する。この状態でサーボモータ４８を正回転させ
ると、その回転駆動力はタイミングベルト５４を
介して回転駆動軸４６に伝達され、サンギヤ６４
がその回転駆動力の下に回転させられる。サンギ
ヤ６４に伝えられた回転駆動力は、プラネタリギ
ヤ６６に伝えられるが、このプラネタリギヤ６６
は第三ブレーキ７６の作用によつて位置（サンギ
ヤ６４回りの位置）が固定とされているため、サ
ンギヤ６４の回転駆動力は、このプラネタリギヤ
６６の回転軸７２の回りの自転作用に基づいてリ
ングギヤ５６にそのまま伝えられる。

これにより、リングギヤ５６、更にはスクリユ
１４が回転させられ、ホツパ１６から加熱シリン
ダ１２内に供給された材料が可塑化される。この
可塑化工程においては、スクリユ１４の溝を伝つ
て加熱シリンダ１２の先端部の空間８２内に送ら
れた材料によつて、スクリユ１４に一定の反力
（背圧）が作用する。この背圧は雄ねじ軸２６に
も伝えられるため、この雄ねじ軸２６と雌ねじ部
材３０との間に両者を相対回転させようとする力
が生じる。ところが、雄ねじ軸２６は第三ブレー
キ７６によつて回転を阻止された状態にあるた
め、この力は雌ねじ部材３０に対する回転力とし
て作用する。そして、その回転力が一定値以上に
なると、雌ねじ部材３０が第一ブレーキ３６によ
る制動を受けつつ回転を開始し、雄ねじ軸２６、
ハウジング４２およびスクリユ１４の後退を許容
する。

これにより、前記空間８２の容積が増大し、そ
の増大した空間内に、スクリユ１４にて新たに送
り込まれてくる材料が漸次貯えられる。そして、
その量が予め定められた一定量（射出量）となつ
たとき、すなわち、スクリユ１４が移動ストロー
クの後退端に達したところで、第二ブレーキ７８
が作用状態に、第三ブレーキ７６が解放状態に、
また第一ブレーキ３６が完全作用状態、つまり雌
ねじ部材３０の回転を完全に阻止する状態にそれ
ぞれ切り換えられる。

このとき、可塑化工程から射出工程への移行が
速やかなことが要求される場合においては、サー
ボモータ５０が回転駆動状態に保持された状態で
各ブレーキ７８，７６，３６の制御状態が切り換
えられることとなるが、各ブレーキ７８，７６，
３６の制動力は漸次増大乃至は減少するため、そ
れらの制御状態の切換えに伴う衝撃は小さく抑制
される。

なお、スクリユ１４の後退端への到達は、リミ
ツトスイツチ等の検知手段にて検知される。そし
て、各ブレーキ３６，７６，７８は、その検知手
段からの信号によつて、制御状態が自動的に切り
換えられる。

第二ブレーキ７８が作用させられた状態、つま
りリングギヤ５６の回転が阻止された状態の下に
おいて、サンギヤ６４が回転させられると、プラ
ネタリギヤ６６が回転軸７２の回りを自転しつつ
サンギヤ６４の回りを公転させられる。すなわ
ち、キヤリヤ６８およびこれと一体の雄ねじ軸２
６が回転させられるのである。

このとき、雌ねじ部材３０は回転不能状態にあ
るから、雄ねじ軸２６が回転させられれば、この
雄ねじ軸２６および雌ねじ部材３０間に形成され
たボールスクリユ機構にて雄ねじ軸２６が前方に
押し出される。これに伴つてスクリユ１４が前進
させられ、加熱シリンダ１２の先端部空間８２に
貯えられた可塑化された材料をノズル１８から金
型の成形キヤビテイ内に射出する。

スクリユ１４が移動ストロークの前進端位置ま
で前進させられて、材料の射出が完了すると、再
び第一ブレーキ３６が半作用状態、第二ブレーキ
７８が解放状態、第三ブレーキ７６が作用状態に
切り換えられて前述した材料の可塑化工程が行わ
れる。

かかるブレーキ３６，７８，７６の切換時にお
いても、前記可塑化工程から射出工程への切換時
の場合と同様に、射出工程から可塑化工程への移
行が速やかに行なわれる場合には、サーボモータ
４８が回転駆動状態に維持されることとなるが、
この場合においても、前述の場合と同様に、各ブ
レーキ７８，７６，３６の制動力は漸次増大乃至
は減少させられることとなるため、それらの制御
状態の切換えに伴う衝撃は小さく抑制されること
となる。

なお、このような射出装置においては、通常、
材料の可塑化が終つた段階でスクリユ１４を僅か
に後退させて背圧を弱め、可塑化された材料がノ
ズル１８から漏れ出ることを阻止するサツクバツ
クが行われることとなるが、このサツクバツク
は、サーボモータ４８が逆転させられる一方、第
一、第二ブレーキ３６，７８が作用状態（完全作
用状態）に切り換えられると共に、第三ブレーキ
７６が解放状態に切り換えられることによつて行
なわれることとなる。そして、この場合において
も、通常、サーボモータ４８が停止されることな
く、各ブレーキ３６，７８，７６の制御状態が切
り換えられることとなるが、この場合において
も、それらの制御状態の切換えに伴う衝撃は小さ
く抑制されることとなる。

以上の説明から明らかなように、本例のスクリ
ユ駆動装置においては、スクリユ１４の回転およ
び前進、後退運動が単一のサーボモータ４８にて
行われ得るため、装置が小型化、簡素化されると
ともに、制御系統も１系統で良いこととなつて、
制御が容易かつ簡素となり、装置全体のコストも
低減するのである。

また、本例の駆動装置においては、前述のよう
に、サーボモータ４８の駆動状態でブレーキ３
６，７６，７８の制御状態を切り換えてスクリユ
１４の作動状態を切り換えるようにしても、スク
リユ１４の作動状態の切換えの際の衝撃がブレー
キ３６，７６，７８の制動作用によつて良好に緩
和されるため、スクリユ１４の作動状態の切換え
に際して、サーボモータ４８を一々停止させる必
要がないのであり、それ故、スクリユ１４の作動
状態を速やかに切り換えるような場合において、
射出成形サイクルを短縮できるのである。

さらに、本例の駆動装置においては、可塑化さ
れた材料を金型の成形キヤビテイ内に射出する射
出時において、第二ブレーキ７８の作動に基づい
てスクリユ１４の回転が確実に阻止されるため、
スクリユ溝内の材料の抵抗によつてスクリユ１４
が回転させられるようなことがないのであり、そ
れ故、射出量の精度が良く維持され得るのであ
る。

以上、本発明の一実施例を詳述したが、本発明
はその他の態様で実施することも可能である。

例えば、プラネタリギヤ機構のサンギヤ６４、
プラネタリギヤ６６、リングギヤ５６と回転駆動
軸４６、スクリユ１４、雄ねじ軸２６との組合せ
は各種の組み合わせが可能である。

また、本発明は各種のスクリユ式射出成形機の
駆動装置に適用し得るなど、その趣旨を逸脱しな
い範囲において当業者の知識に基づき様々な変形
を加えた形態で実施可能である。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の一実施例であるスクリユ駆動
装置を含む射出装置を示す要部断面図である。 １２：加熱シリンダ、１４：スクリユ、２６：
雄ねじ軸、２８：ボールねじ、３０：雌ねじ部
材、３６：第一ブレーキ、４６：回転駆動軸、４
８：サーボモータ、５６：リングギヤ、６４：サ
ンギヤ、６６：プラネタリギヤ、６８：キヤリ
ヤ、７６：第三ブレーキ、７８：第二ブレーキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出成形機の加熱シリンダ内に挿入、配置さ
   れるスクリユを回転もしくは前進、後退駆動する
   駆動装置にして、 前記スクリユに対する相対回転が可能で且つ該
   スクリユに対する軸方向への相対移動が不能な状
   態で該スクリユと同心的に設けられた雄ねじ部材
   と、 回転可能に且つ軸方向への移動が不能に設けら
   れるとともに、前記雄ねじ部材の雄ねじ部に螺合
   された雌ねじ部材と、 該雌ねじ部材の回転を阻止し、前記雄ねじ部材
   が正転または逆転させられるとき、該雌ねじ部材
   のねじ送り作用で、前記雄ねじ部材を前進または
   後退させる第一ブレーキ手段と、 前記スクリユおよび雄ねじ部材と同心的に設け
   られた回転駆動軸と、 該回転駆動軸を回転駆動する駆動手段と、 サンギヤと、該サンギヤの外周側に配置された
   内歯ギヤと、それらサンギヤおよび内歯ギヤに噛
   み合うとともに、サンギヤおよび内歯ギヤの軸心
   と同一の軸心回りに回転可能なキヤリヤによつて
   支持されたプラネタリギヤとを有し、且つ該サン
   ギヤ、内歯ギヤおよびキヤリヤのそれぞれが前記
   回転駆動軸、スクリユおよび雄ねじ部材の何れか
   １つに相対回転不能に連結されて、それら三者間
   の運動伝達をなすプラネタリギヤ機構と、 前記サンギヤ、内歯ギヤおよびキヤリヤのう
   ち、前記スクリユに固定されたものの回転を阻止
   することにより、前記回転駆動軸の駆動力を前記
   雄ねじ部材に伝達させ、以て該スクリユを該雄ね
   じ部材とともに前進、後退させる第二ブレーキ手
   段と、 前記サンギヤ、内歯ギヤおよびキヤリヤのう
   ち、前記雄ねじ部材に固定されたものの回転を阻
   止することにより、前記回転駆動軸の駆動力を前
   記スクリユに伝達させ、以て該スクリユを回転さ
   せる第三ブレーキ手段と、 を含むことを特徴とする射出成形機におけるスク
   リユ駆動装置。