JPH02273217A - 射出成形機の射出駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は射出成形の射出を経済的かつ効率的に行う射出
行程の駆動装置に関する。

（従来の技術） 射出成形機の射出装置は以下の構成と作用を有している
。従来の射出装置を示す第４図において、ホッパ４に貯
留されている樹脂ペレット５はスクリュ２を回転させる
ことによりスクリュシリンダ１内に送り込まれ、ここで
スクリュ２の回転による剪断発熱及びスクリュシリンダ
１に巻かれたバンドヒータ６により加熱溶融されてスク
リュ前方に押し出され、スクリュ先端部の室Ａに貯留さ
れる。このときスクリュ２は樹脂圧力により後退する。

そして、樹脂を溶融するこの行程を可塑化行程という。

溶融され、室Ａ内に貯留された樹脂は、スクリュ１を前
進させることにより図示しない型締装置によって圧締め
された金型７内にノズル３を通して高圧、高速で充填さ
れ、成形品８を得る。この充填行程を射出行程という。

電動化された射出成形機においては、射出行程のスクリ
ュ駆動はサーボモータにより、可塑化行程のスクリュ駆
動はサーボモータ又は誘導電動機のインバータ駆動より
行うのが一般的である。以下にこれを各行程毎に説明す
る。

（１１可塑化行程 インバータ２６で誘導電動機２５を駆動回転させ、この
回転力をギア２２、出力軸２１を介してスクリュｌに伝
える。スクリュ１は回転しながら、溶融された樹脂が室
Ａに貯留されるにつれて後退する。従って、ギア２２及
び出力軸２１は滑りながら後退する構造となっている。

（２）　　射出行程 射出はサーボアンプ１１で駆動され、サーボモータ１２
ａの回転力はタイミングベル）１３を介してボールネジ
１４に伝えられ、ボールネジ１４を回転させる。出力軸
２１に固定されたナソＨ５によりボールネジ１４の回転
は直線運動に変換され、出力軸２１とスクリュ２を前進
させ、可塑化行程において室Ａに貯留された溶融樹脂を
金型７に射出し、成形品８を得る。

（発明が解決しようとする課題） このように射出成形機の射出駆動を油圧駆動から電動機
駆動にすることにより、省エネルギ、メンテナンスフリ
ーという大きなメリットが生じるが、上述の電動機駆動
には、以下のような解決すべき課題が残されている。

（１）射出行程はスクリュの前進速度、即しサーボモー
タ回転速度と圧力、即ちサーボモータの発生トルクをそ
れぞれ制御する必要があり、元々高価なサーボモータ、
サーボアンプを使用しなければならない。

（２）　　射出行程は高圧、高速で溶融樹脂を充填する
必要があり、従って非常に大きな馬力を必要とするため
サーボモータ、サーボアンプ共に大きくなり、非常に高
価なものとなる。従って、射出成形機も大型化せざるを
得すコスト高となる。

本発明は上記課題に対処すべく鋭意開発されたものであ
り、射出行程の駆動部から高価で大型のサーボモータ、
サーボアンプを排除し、廉価でかつ小型化が図れる通常
の回転駆動モータの使用を可能にした射出駆動装置を提
供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） このため本発明は、電動１機又は油圧モータの駆動回転
をスクリュ又はプランジャの直進動作に変換し、溶融樹
脂の射出を行う射出成形機の射出駆動装置において、電
動機又は油圧モータにフライホイールを連結すると共に
、該フライホイールとスクリュ又はプランジャに対する
直進変換機構との中間に電磁クラッチを介装することを
構成とし、これを上記課題の解決手段とするものである
。

即ち、本発明では射出行程用電動機として、例えば通常
の三相誘導電動機を使用し、この電動機の出力軸にフラ
イホイールを直結させる。

一方、スクリュ直進変換機構には、例えば従来と同様に
ボールネジとナンドを使用し、例えば電動機側の駆動プ
ーリとタイミングベルトを介して連結された従動側ブー
りの回転を前記ボールネジとナンドによる相対的な直進
運動に変換し、これをスクリュに伝えることによって行
う。電動機、回転／直進変換機構及び伝動機構としては
上記例に限定されるものではない。

電磁クラッチは、例えば上記フライホイールと駆動側プ
ーリ間に介装される。従って、クラフチ接続時間を制御
することで、フライホイールに蓄えられた回転エネルギ
は従動側プーリに伝えられ、スクリュの直進エネルギを
制御する。

以上が本発明の基本構成をなすものであるが、上記構成
に加えて、例えば誘導電動機をインバータ駆動し、電動
機の出力回転数を制御することにより、フライホイール
の回転数を制御することが可能である。この場合、フラ
イホイールの回転数を制御することにより、射出エネル
ギの大きさを制御し、同時に電磁クラッチの作動時間を
制御することにより射出時間（射出充填、保持）の制御
を行う。

また、本発明では例えば上記誘導電動機を定格回転させ
、従ってフライホイールの回転エネルギを一定としなが
ら、樹脂の種類に応じて射出速度、及び射出時間を制御
することも可能である。この場合、例えば誘導電動機に
直結されたフライホイールの面上に、フライホイールと
軸心を直交させて自由回転する摩擦円板を接触させると
共に、同摩擦円板の接触点をフライホイールの半径方向
に相対的に移動可能にし、かつ摩擦円板と駆動側プーリ
間に電磁クラッチを介装させる。こうすれば、例えば樹
脂替え時に使用樹脂に応じて摩擦円板の接触点を変更し
、駆動側プーリの回転数を変えることにより所望の射出
エネルギを確保した上で使用樹脂に適合する射出速度が
得られ、更にはフライホイールの回転数が低下し始めた
ら電磁クラッチを断つようにして、射出エネルギを制御
すると同時に射出時間の制御をも可能にする。

（作用） 射出成形機の射出動作は短時間に大きな馬力を要するが
、仕事量としては小さく、しかも成形に要するｌサイク
ル時間に占める射出の時間は短い。本発明の如く電動機
にフライホイールを連結させると射出時間以外の時間（
１サイクルの９０％程度）帯に電動機からフライホイー
ルにエネルギを貯えることができるため、小型の電動機
で充分にその能力を発揮する。

また、これに加えて本発明では、電磁クラブチを介して
駆動側プーリ踵、フライホイールの回転エネルギを伝達
するようにし、電磁クラッチの作動時間を制御して射出
時間及び射出のエネルギをコントロールする。従って、
本発明では射出用の駆動装置としては汎用誘導電動機或
いは油圧モータが使用でき、コスト低減につながり、更
には成形品質をエネルギレベルでコントロールできるた
め、バラツキの少ない安定した成形を可能にする。

更に本発明で誘導電動機を使用するとき、その駆動回転
数をインパークにより制御すれば、射出エネルギの制御
と射出速度の制御が可能になり、同時に電磁クラッチの
作動時間を制御することにより射出時間の制御を行う。

また、駆動側プーリに電磁クラッチを介して連結された
摩擦円板と、フライホイールの各軸心を直交させて、フ
ライホイールの面上に摩擦円板を接触させ、摩擦円板の
接触点をフライホイールの半径方向に移動調節を可能に
するときは、円板の接触点を変更することにより摩擦円
板の回転速度が変更され、電磁クラッチを介して伝達さ
れる駆動側プーリの回転速度、即ちスクリュの直進速度
（射出速度）が変更される。従って、この場合、成形品
の形状、樹脂の種類に応して最適な射出エネルギと射出
速度の選択を可能にする。また、このとき電動機又は油
圧モータなどにタコジェネレータを取付け、フライホイ
ールの回転数を検知すると共に、フライホイールの回転
数が低下し、予め設定された回転数に達したときに電磁
クラッチの接続を断つように構成しておけば、射出時間
も正確に制御可能となる。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例により具体的に説明する。第
１図乃至第３図には本発明の代表的な実施例である射出
装置の概略が示されており、これらの図において従来装
置を示す第４図と同一の符号が付しである部分は、実質
的に同一の部分である。また、可塑化及び射出の各行程
についての一般的な説明は従来と同じであるので、ここ
ではその説明を省略する。

まず、第１図に示す実施例装置につき従来装置と異なる
部分を中心に説明すると、１２は射出駆動用の誘導電動
機であり、同誘導電動機１２にはフライホイール１６が
固定されている。フライホイ」ル１６には電磁り、ラッ
チ１８を介して駆動側プーリ１３八が取り付けられる。

一方、スクリュ２は出力軸２１に固定され、出力軸２１
はベアリング２３を介してベアリングハウジング２０に
取り付けられている。ベアリングハウジング２０の後端
にはボールネジ１４の先端が固定されており、ボールネ
ジ１４はナソ目５に挿入され、ナツト１５を回転させる
ことにより前後進する。ナツト１４はベアリング２４を
介してハウジング１０に取り付けられ、その後端部に従
動側プーリ１３Ｂが固定されている。駆動側プーリ１３
Ａと従動側プーリ１３Ｂは、タイミングベルト１３で連
結され、電磁クラッチ１８が作動するとフライホイール
１６の回転をナツト１５に伝達する構成となっている。

電磁クラッチ】８の作動時間及び作動タイミングは制御
装置Ｉ９によってコントロールされる。

次にその動作につき説明する。射出行程以外は電磁クラ
ッチ１８は作動しておらず、誘導電動ｊａ１２によりフ
ライホイール１６の回転数は射出開始前までに誘導電動
機の定格回転数（例えば４Ｐモータの場合、６０ｈｚで
１８０Ｏｒｐｍ）に達している。

射出開始のタイミングになると、制御装置１９より電磁
クラッチ１８にオンの指令が出され、電磁クラッチ１８
が作動し、駆動側ブーＩＪ１３Ａとフライホイール１６
は結合される。また、制御装置１９には電磁クラッチ１
８が作動する時間が設定されており、この間はフライホ
イールの回転力が電磁クラッチ１８−駆動側ブーリ１３
Ａ−タイミングベルト１３−従動側ブーリ１３Ｂ−ナツ
ト１５へと伝達される。ナツト１５の回転はボールネジ
１４により前進動作に変換され、ベアリングハウジング
２０、出力軸２１を介してスクリュ２に伝達され、スク
リュ２を前進させる。スクリュ２の前進により溶融した
樹脂は金型内に射出され、所望の成形品を得る。

なお、以上の実施例においてフライホイール１６の取付
位置は誘導電動機１２の出力軸としているが、取付スペ
ースによっては誘導電動機を両輪とし通常の出力軸とは
反対側にフライホイールを配置すること、或いは必要と
する回転エネルギ量が誘導電動機の定格にそぐわないと
きは、誘導電動機とフライホイールとの間に減速機又は
増速機を配置することもある。また本発明は従来の油圧
式駆動装置をもつ射出成形機にも応用できるもので、上
記実施例に使用されている誘導電動機を油圧モータに置
き換えるだけでその採用が可能である。

第２図は本発明の第２実施例装置の概略を示し、上記実
施例と異なる点は誘導電動機１２がインバータ３１で駆
動され、任意の回転数が設定できることである。

このインバータ３１による誘導電動機１２の回転数は、
電磁クラッチ１８の作動時間及び作動タイミングと同様
に制御装置１９により設定コントロールされる。その動
作につき説明をする。

射出行程以外は電磁クラッチ１８は作動しておらず、イ
ンバータ３）、誘導電動機１２によりフライホイール１
６の回転数は射出開始前までに制御装置１９に設定され
た回転数に達している。射出開始のタイミングになると
制御装置１９より電磁クラッチ１８にオンの指令が出さ
れ、電磁クラッチ１８が作動し、駆動側プーリ１３八と
フライホイール１６は結合される。また、制御装置１９
には電磁クラッチ１８の作動する時間が設定されており
、この間はフライホイール１６の回転力が電磁クラッチ
１８−駆動側プーリ１３八→タイミングベル目３−従動
側プーリ１３Ｂ−ナンド５へと伝達される。ナンド１５
０回転はボールネジ１４により前進動作に変換され、ベ
アリングハウジング２０、出力軸２１を介してスクリュ
２に伝達され、スクリュ２は前進し、射出動作を行う。

射出時間は成形品の形状、必要な性能により異なるため
、その成形品の種類に対応して制御装置１９にインプッ
トされる。射出行程のエネルギは制御装置１９にインプ
ットされた回転数指令に基づきインバータ３１による誘
導電動機１２の回転数制御により行われる。こうして射
出に要するエネルギ及び時間を任意にコントロールし、
所望の成形品を得る。

第３図は本発明の第３の実施例装置を示し、誘導電動［
１２にはフライホイール１６が固定されている。フライ
ホイール１６の回転面には、フライホイール１６の軸心
と、軸心が直交するようにして配置された摩擦円板１７
がその外周を適当な力で押し付けるようにして、電磁ク
ラッチ１８を介して駆動側ブー１月３Ａに取り付けられ
ている。

誘導電動機１２にはブラケット５５が取り付けられ、同
ブラケット５５にはナンド５３が取り付けられる。ナツ
ト５３に挿入したボールネジ５４はサーボモータ５１に
取り付けられ、サーボモータ５１の回転により同期して
回転し、誘導電動機１２及びこれに結合されたフライホ
イール１６がブラケット５５を介して左右に動き、）・
ライホイール１６の中心と摩擦円板Ｉ７の外周の接触す
る点との距訓を変更することが可能となる。摩擦円板１
７の接触点とフライホイール托の中心間の距離は、電磁
クラッチ１８の作動時間及び作動タイミングと共に、制
御装置１９によりコントロールされる。

次にその動作を説明する。射出行程時以外は、電磁クラ
ッチ１８は作動せず、従ってフライホイール１６の回転
は摩擦円板■７を介して駆動側プーリ１３Ａに伝えられ
ないままに、フライホイール１６の回転数は射出開始前
までに誘導電動機１２の定格回転数（例えば４Ｐモータ
の場合、６０ｈｚで１８０Ｏｒｐｍ）に達している。射
出開始のタイミングになると、制御装置１９より電磁ク
ラ・ノチ１８にオンの指令が出され、電磁クラッチ１８
が作動し、駆動側ブー１月３Ａと摩擦円板１７は結合さ
れる。これによりフライホイール１６の回転力は摩擦円
板１７−電磁クラッチ１８−駆動側ブー１月３八−タイ
ミングベルト１３−従動側ブー１月３Ｂへと伝えられ、
ナラ［５を回転させる。ナツト１５の回転はボールネジ
１４により前進動作に変換され、ヘアリングハウジング
２０、出力軸２１を介してスクリュ２に伝達され、スク
リュ２を前進させる。こうして溶融した樹脂は金型内に
射出される。

ところで、本実施例装置では射出の終了は射出エネルギ
によって制御される。即ち、誘導電動機１２にタコジェ
ネレータ３１を取り付け、回転数を検知するようにする
。制御装置１９には“射出終了フライホイール回転数″
が設定されており、誘導電動機１９の回転数、即ちフラ
イホイール１６の回転数が設定値まで下がると、電磁ク
ラッチ１８をオフし、射出を終了する。

また、射出速度は以下のようにして制御される。

制御装置１９には“射出速度”が設定されている。この
信号はフライホイール１６の左右の位置指令であり、サ
ーボアンプ５２に伝えられる。サーボアンプ５２は同指
令に基づき、サーボモータ５１の位置決め制御を行い、
ボールネジ５４とナツト５３によりフライホイール１６
の左右の位置決めヲ行う。第３図においてはフライホイ
ール１６が右に移動し、摩擦円板１７がフライホイール
１６の中心に近づく程、摩擦円板１７の回転数は遅くな
り、即ちスクリュ２の前進速度（射出速度）が遅くなる
。逆に左に移動すればする程、射出速度も速くなる。こ
のようにサーボモータ５１の位置決め制御により、スク
リュ２の前進速度、即ち射出速度を制御する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、まずフライ
ホイールの採用により電動機、油圧モータなどの回転駆
動源の小型化が可能となり−、それに伴う機械の小型化
、低コスト化の実現も可能となり、また電磁クラッチに
よりエネルギ供給量を制御するため、フライホイールを
駆動するための電動機又は油圧モータとしては汎用機の
使用が可能となり、コスト低減につながるばかりでなく
、成形品質をエネルギレベルでコントロールすることが
でき、バラツキの少ない安定した成形が可能となる。ま
た、これにフライホイールの回転数が制御できるように
構成すれば、特に射出時間が変更可能となり、種々の形
状、樹脂の成形にも対応が可能になる。

また、本発明がフライホイールに対する摩擦円板の位置
決め制御を行うときには、射出エネルギ、射出時間と共
に射出速度をも任意にコントロールでき、多段射出動作
が可能になるばかりでなく、あらゆる形状、樹脂の成形
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る異なる実施例を示す射
出駆動装置の要部側断面図、第４図は従来の電動式射出
駆動装置の側断面図である。 図の主要部分の説明 ２・−スクリュ　　　　　１２・−誘導電動機１４−・
−ボールネジ　　　　１５・・ナツト１６・−フライホ
イール　　１８−電磁クラッチ１９−制御装置 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機又は油圧モータの駆動回転をスクリュ又はプラン
   ジャの直進動作に変換し、溶融樹脂の射出を行う射出成
   形機の射出駆動装置において、電動機又は油圧モータに
   フライホイールを連結すると共に、該フライホイールと
   スクリュ又はプランジャに対する直進変換機構との中間
   に電磁クラッチを介装することを特徴とする射出成形機
   の射出駆動装置。