JPH035118A - 電動式射出装置 - 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、電動式射出装置に関し、より詳細には成形材
料を混練・射出するスクリューの回転動及び直進動を電
動モータにより行う電動式射出装置に関する。

（従来の技術） 従来、プラスデック等の成形利料を成形用金型内に射出
して成形品を製造するようにした射出成形方法において
は、主として油圧式及び電動式にＪ：る射出装置が用い
られている。

ここで、まず、従来の油圧式射出装置について第５図を
参照しながら説明する。

この油圧式射出装置は、主としてホッパー７１と、この
ホッパーから投入された樹脂をシリンダー７２内にて混
練・計量するスクリュー７３と、このスクリューを回転
駆動するモータ５１と、混練された樹脂を射出する直動
型シリンダ５２とから構成され、モータ５１と直動型シ
リンダ５２は大きな出力か容易に得られる油圧駆動タイ
プを採用するのが一般的であった。

次に、第６図を用いて特公昭６１−５７１６８号公報に
開示された電動式射出装置について説明する。

同図において、５３は加熱シリンダ６６内に収納された
スクリューであり、このスクリューは後方に配設された
スクリュー回転用被駆動ギア５４に固定されている。５
６はガイドバー５７に摺動可能に案内される支持体であ
り、該支持体はスクリュー回転用被駆動ギア５４を回転
可能に支持するとともに、先端がギア５４の軸上に当接
するボールネジ５８を嵌合したボールナツト５５を固着
しである。また、上記ボールネジ５８には推進用被駆動
ギア５９が固着されている。そして、スクリュー回転用
被駆動ギア５４と推進用被駆動ギア５９の各々は、モー
タ６２の回転軸上に配設され、クラッチ６０．６１によ
り接続される駆動用ギア６３．６４に連結されている。

またこの装置には、上記推進用被駆動ギア５９の背後に
背圧ブレーキユニット６５が設けてあり、スクリュー５
３の後退動作をこのギア５９の後方より押圧するように
しである。これにより、ホッパー７４より加熱シリンダ
６６内に投入された樹脂の混練・計量によってスクリュ
ー５３が後退すると、ギア５４および支持体５６を介し
てポールナツト５５が後退してボールギア５８が回転せ
しめられ、これに従いギア５９が回転せしめられる。こ
の回転中のギア５９の端面を背圧ブレーキユニット６５
により押圧すると、両者間に生ずるすべりトルクによっ
てギア５９の回転を制動でき、こうしてスクリュー５３
に対する背圧を行なうようにしである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述した従来の射出装置には次に挙げるよう
な問題点があった。

すなわち、第５図に示すような油圧式射出装置において
は、 （１）油圧ポンプや配管設備等の周辺装置を要するため
、射出成形機の設置スペースを広（必要とする。

（２）油圧駆動機器から発するオイルミスト等によりク
リーンな環境下で射出成形機を使用することが困難であ
る。

一方、第６図に示すような電動式射出装置においては、
油圧式射出装置のような問題点は解消されているが、 （１）背圧を付与するには、スクリュー後退時のポール
ナツト等の直線動をボールネジ等の回転動に変換する力
と、ギア等の端面に押圧するブレキによるすべりトルク
より発生する力との和によりこの背圧をコントロールす
る必要があるため、背圧のためのパラメータが多くなり
（ボールネジ等の回転抵抗、ブレーキ板の摩擦力、ブレ
ーキの発生出力等）、条件設定が複雑になる。

（２）回転駆動されるギアと推進駆動されるポールナツ
トを同一支持体により支持してスクリューと同時に移動
する構成としであるため、支持体の回転止めのガイドが
必要となって駆動系周辺の配置スペースを広（要し、ま
た構成が複雑になる。

本発明はこのような問題点を解決するために成されたも
ので、その目的とするところは、スクリューの背圧を付
与するための装置、及びそのコントロール源を簡単な機
構により構成するとともに、スクリュー推進及び回転機
構回りの小型化を可能にした電動式射出装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 上記のような課題を解決するために、本発明の電動式射
出装置は、成形材料をシリンダ内にて混練・射出するス
クリューと、前記スクリューを回転して計量する第１の
モータと、前記スクリューの後部に連結して該スクリュ
ーに背圧を付与する背圧シリンダと、前記背圧シリンダ
の後部に連結して該背圧シリンダを直進移動する直進移
動手段と、前記直進移動手段を駆動する第２のモータと
を有することを特徴とする。

（作用） 上記のような構成によれば、背圧シリンダと、背圧シリ
ンダの直進移動手段とをスクリューの直進軸上に設ける
ことができ、このような構成要素に対して、スクリュー
を回転するための第１のモータと、直進移動手段を駆動
する第２のモータとが設けられる。第２のモータは、上
記構成の最後部に位置する背圧シリンダの直進移動手段
に対して設られる。従って、本発明によれば、スクリュ
ー、背圧シリンダ、直進移動手段及び第２のモータを同
一軸上に配設した構成とすることができる。さらに、こ
れらの構成要素を縞状−列に配置して、装置全体の設置
スペースを狭くすることも当然可能である。

又、このような本発明の電動式射出装置において、スク
リューに付与すべき背圧のコントロールは、例えば背圧
シリンダに供給する空気等の圧縮流体の圧力コントロー
ルにより直接的に行なうことができるから、背圧シリン
ダ及びこれに付設される背圧付与手段を簡単な機構によ
り構成することができ、又背圧調整を簡単に行なうこと
ができる。

（実施例） 以下、本発明の１実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は本実施例に係る電動式射出装置の概略的断面図
、第２図は第１図における回転機構、直進機構、背圧機
構付近の斜視図、第３図（ａ）〜（ｅ）は本実施例の動
作説明図、第４図は本実施例装置による射出成形のフロ
ーチャートである。

本実施例の電動式射出装置は、第１図および第２図に示
すように、過熱シリンダー１内に収容されたスクリュー
２と、スクリュー２の後部にピン４により固定された回
転軸３と、回転軸３の上部が下部より小径に構成された
中部回転軸３ａにキー５により固設された従動側平歯車
６と、上記回転軸３を押し出すように構成した背圧シリ
ンダ１２と、この背圧シリンダの上部に仕切壁１４を介
して一体的に連結された直進筒１３と、この直進筒の後
部に固着したポールナツト２２及びこのポールナツトに
嵌合するポールネジ２４にカップリング２５を介して設
けられた射出用モータ２３とが各々縦方向にスクリュー
２と同一直線上に配設しである。

３２はホッパーであり、これに投入された成形材料をパ
イプ３１を介してシリンダ１内に供給する。

背圧シリンダ１２の下端部に形成された直進筒肩部１９
の中央部には貫通孔３４が設けられ、この貫通孔３４内
に回転軸３の中部回転軸３ａが摺動可能に設けられ、さ
らにこの中部回転軸３ａの上部に該中部回転軸よりさら
に小径の上部回転軸３ｂかピストン１０内の中空部に設
けられたベアリングユニット１１を介して回動可能に設
けられている。ただし、上部回転軸３ｂはピストンｌＯ
の上下動には追従するように上部回転軸３ｂの上端部に
てベアリングユニット１１に係合されている。なお、背
圧シリンダ１２内のピストン外周にはパツキン］５が嵌
合され、さらにピストンの中央上部には蓋部１６が嵌着
され、共に背圧シリンダ内に供給される圧縮流体の漏洩
を防止している。

回転軸３の側方には、中部回転軸３ａに固設された従動
側平歯車６に螺合する駆動側平歯車８を回転駆動する計
量用電動モータ７が射出ユニットベース３３に取りイ」
けられている。駆動側平歯車８は幅広の歯形を有し、回
転軸３が上下動しても従動側平歯車６から離脱すること
がない。

このような構成により、計量モータ７は回転軸３を回転
駆動してシリンダｊ内にてスクリュー２を回転し、シリ
ンダ内の成形材料を混練しつつ計量する。なお、計量モ
ータ７と上記射出モータ２３はコントローラ３０に接続
され、夫々のモタの制御を行なうことができる。

直進筒１３の側方には先端が二股状に形成された突出片
２０か設けられ、この突出片に設けられた貫通孔が上記
射出ユニッＩ・ベース３３に固設されたガイド軸２１に
摺動可能に嵌合されている。

ガイド軸２１はスクリュー２と平行状態に設けられてお
り、直進筒１３がガイド軸２１に案内されて移動するこ
とにより、直進筒１３はスクリュー２の推進方向にのみ
上下動することができる。

直進筒１３は、上記ガイド軸２１の案内作用と、射出モ
ータ２３の回転駆動によりポールネジ２４が回転してこ
れに螺合したポールナツト２２がポールネジ２４に対し
て相対的に移動せしめられることにより上下動すること
ができる。従って、射出モーフ２３の回転により直進筒
１３が下方に移動して背圧シリンダ１２内のピストン蓋
部１６が仕切壁１４に当接すると、回転軸３が下方に押
され、こうしてスクリュー２がシリンダ１内を前進する
。又、射出モータ２３の回転駆動によリポールネジ２４
が上記とは反対方向に回転して直進筒１３を上方に移動
し、ピストン１０の下端部が直進筒肩部１９の上端部に
当接すると回転軸３が方に引き揚げられ、こうしてスク
リュー２が上方に後退される。

２６．２７．２８．２９は、スクリュー２のストローク
を検出するためのセンサ群で、２６はサックバック完了
検出センサ、２７は計量完了検出センサであり、回転軸
３の中部に固着されたセンサドグ９によってスクリュー
２の上下位置を検出する。又、２８はスクリュー・オー
バーラン検出センサ、２９はオーバーラン検出センサで
あり、直進筒１３の側面をセンサドグとして使用しスク
リュー２の上下位置を検出する。以上の各センサ２６．
２７．２８．２９は不図示のコントローラに接続されて
おり、各センサの信号はコントロラ３０に送られ射出モ
ーフ２３及び計量モータ７を制御する。

なお、上記射出ユニットベース３３は一体的に形成され
、射出モータ２３、ガイド軸２１、計量モーフ７、加熱
シリンダ１等を取りイ」けである。

ただし、図示の都合上、ユニットベース３３は図面上に
は断片的にしか示していない。

なお、第１図（ａ）には図示していないが、実際に射出
成形を行う場合には、加熱シリンダ１の先端イ」近に成
形用金型が配置され、またこの金型の開閉、あるいは型
締めのための装置等が配設されている。

また、本実施例では、金型キャビティ内の成形品の保圧
時間、冷却時間を計測するために、保圧タイマー、冷却
タイマーがコントローラ３０に装備されているものとす
る。

次に、以上のように構成された本実施例の電動式射出装
置の動作について第３図（ａ）〜（ｅ）の動作図及び第
４図のフローチャートを参照しながら説明する。なお、
括弧内のＳで示される記号は第４図のフローチャートの
ステップを示す。

第３図（ａ）は、計量、混練中の状態を示す。このとき
背圧シリンダー１２もＯＮの状態にあり（ＳＬ）、計量
モータ７が反時計回り（ＣＣＷ１ カウンタ・クロックワイズ）に回転しくＳ２）、駆動側
平歯車８及び従動側平歯車６を介してスクリュー２が回
転してホッパー３２から供給された成形材料が混練され
ながら溶融状態にされる。そして、この溶融成形材料が
加熱シリンダ１内のスクリュー２の前方に蓄積されるに
従いスクリュー２は加熱シリンダ１内を上方に後退する
。

又、このとき背圧シリンダー１２はＯＮの状態にあるか
ら、回転軸３を介してスクリュー２に背圧が付与される
。このような背圧動作により、シリンダｌ内にて混練さ
れた溶融成形材料内に気泡等が発生するのを防止するこ
とができる。

なお、この計量・混練時には、射出モータ２３に一定の
電流を印加しておいてボーシネ９２４０回転を制動し、
ポールナツト２２が回転しないようにしてお（と、ピス
トン１０の駆動時にこの反作用として仕切壁１４に上方
向の推力が作用して直進筒１３が上昇することを防止す
ることができる。

次いで、第３図（、ｂ）に示すように、スクリュー２ ２が上昇して計量完了検出センサ２７がＯＮの信号を受
ける（Ｓ３）と、計量モータ７が停止（Ｓ４）Ｌ、背圧
シリンダ１２をＯＦＦにして（Ｓ５）計量・混練が完了
する。

しかる後、第３図（ｃ）に示すように、射出モータ２３
を時計回り（ＣＷ、クロック・ワイズ）に回転すること
によりサックバックを行なう。

このサックバックは、後ステップで成形品を取出すため
に金型を開いた時、本ステップで計量した溶融成形材料
がシリンダ１の射出口から漏れるのを防止するために行
なうものである。

射出モータ２３を時計回り（ＣＷ）に回転すると、ポー
ルネジ２４及びポールナツト２２を介して直進筒１３が
上昇し、ピストン１０の下端部が直進筒肩部１９の上端
部に当接して回転軸３が持ち上げられ、これによりスク
リュー２が上昇してサックバックが行なわれる。次いで
、このスクリュー２の上昇によりサックバック完了検出
センサ２６がＯ，Ｎの信号を受ける（Ｓ７）と、射出モ
ータ２３が停止しくＳ８）、サックバックが完了する。

第３図（ｃ）において、ａかザックバックストローク、
ｂかサックバック時の直進筒移動ストロークである。

次に、スクリュー２の下方に設けられた金型（不図示）
において、冷却タイマーがカラン１〜アツプしくＳ９）
、成形品の冷却が完了すると、金型の型締めを解き（Ｓ
ＩＯ）、次いで型開きを行ない（Ｓｌｌ）、成形品を取
り出しくＳｌ、２）、再び型閉じをしく３１３）で型締
めを行なう（８］４）。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、射出モータ２３を
反時計回りに回転させ（Ｓｌ、５）、スクリュー２前方
の溶融成形拐料を金型内へ射出する。

即ち、射出モータ２３を反時計回り（ＣＣＷ）に回転さ
せることにより直進筒１３に下向きの推力か与えられる
。この際、直進筒］３ばまず空送りされ、その後直進筒
の下面の推力伝達部３５が平歯車６に当接してスクリュ
ー２を推進する。

射出時のモータ２３の制御はコントローラ３０で行ない
、射出完了時のモータ２３の消費電流値の変化を検出し
て（Ｓ１７）、射出のためのモータの制御を速度制御（
３１，６）より電流値制御（３１８）に切り替え、これ
により射出が完了し、成形材料に一定の圧力をかりる保
圧の状態に移行する。即ぢ、まず、射出速度を一定に保
つため、モータ２３の回転数が一定になるよう制御を行
なう。このとき、金型キャビティ内に成形材料か充填さ
れるに従い成形型内の圧力か高くなるため、より多くの
電流をモータ２３に流さなければならなくなる。従って
、この一定の電流値を定めておき、消費電流値がこの値
に達した時を射出の完了時としく以上、射出）、以後電
流値か一定となる制御に切り替え、金型キャビティ内の
成形材料に一定の圧力がかけられた状態とする（以」二
、保圧）。なお、モータ２３を電流値制御に切り替えた
後、保圧タイマーのカウントを開始する（Ｓ１８）。

第３図（ｄ）か射出完了時とすると、Ｃが直進移動スト
ローク、′ｄか射出ストロークである。な５ お、２８はスクリュー・オバーラン検出センサであり、
正常動作においてはセンサ２８よりも」ニガの位置で射
出完了状態　デる。

次に、保圧タイマーがカウント・アップすると（Ｓｌ、
９）モータ２３を停止して保圧を完了し、冷却タイマー
のカウントを開始する（Ｓ２０）。

射出完了後、第３図（ｅ）に示すように、射出モータ２
３を時計回りに回転させ（Ｓ２１）、直進筒１３を引上
げてスクリュー２を上昇する。しかる後、センサ２９が
ＯＮの信号を受ける（Ｓ２２）と、射出モータ２３が停
止しく３２３）、直進筒１３は待機となる。

第３図（ｅ）においてｅが直進筒移動ストロークである
。

上記のようなステップを経た後、背圧シリンダをＯＮＬ
　（Ｓ　Ｌ）、再び第３図（ａ）で示したステップに復
帰して計量モータ７を反時計回りに回転して計量・混練
を開始する。

上記実施例でも示したように、本発明によれば、スクリ
ュー２の推進軸上に、スクリュー回転６ 用の回転軸３、スクリューに背圧を付与する背圧シリン
ダ１２、該背圧シリンダ］２を押し出してスクリューに
射出力を付与する射出モータ２３を縞状に配置した構成
とすることができるので、設置面積における横幅、奥行
が減少し、従来成形機を設置できなかった組立ライン中
に容易に導入することが可能である。

又、計量時の背圧を回転軸３を直接押圧できる位置に設
けられた背圧シリンダ１２により行ない、この背圧コン
トロールを空気等の圧縮流体の圧カコントロールにより
行なうことができるので、背圧装置の簡略化及び小型化
が実現され、又背圧力の調整を容易に行なうことができ
る。

さらに、本実施例装置においては、ボールネジ２４に射
出用モータ２３を直結した構成としたため、その間に歯
車等を介在する必要がなく、その分コストを引き下げる
ことができる。

なお、上記実施例において、回転駆動力伝達機構は、幅
広の駆動側平歯車８と、通常の従動側平歯車６とを組み
合わせた構成としであるが、逆に従動側平歯車６を幅広
とし、駆動用側平歯車を通常のものとしてもよく、又回
転軸３をスプライン軸として、これに係合するスプライ
ンナツト、タイミングブーり及びタイミングベルトの組
み合わせにより回転駆動力伝達機構を構成することもで
きる。

又、上記実施例における背圧機構は、回転軸と連結する
ピストンとスクリュー軸方向に摺動可能なシリンダとス
クリュー軸方向に摺動可能なシリンダとにより構成しで
あるが、回転側をシリンダに、ポールナツト側をピスト
ン側に構成しても良い。

さらに、上記実施例では直進機構はシリンダに固定され
たポールナツトと、ポールナツトに螺合するポールネジ
を構成要素としたが、ボールネジをシリンダに固定し、
又ポールナツトを射出ユニットベース３３の所定位置に
回転可能に取り付はポールナツトをギヤ等を介して所定
位置に設けられた射出用モータにより回転させるように
しても良い。

なお、上記実施例は縦型成形機として構成しであるが、
本発明は横型成形機にも適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の電動式射出装置は、スク
リュー、背圧シリンダ、直進移動手段及び第２のモータ
を同一軸上に配設した構成とすることができ、装置全体
をスリムな構成とすることができる。さらに、これらの
構成要素を縞状−列に配置して、装置全体の設置スペー
スを狭くすることも当然可能である。

又、このような本発明の電動式射出装置において、スク
リューに付与すべき背圧のコントロールは、背圧シリン
ダに供給する空気等の圧縮流体の圧力コントロールによ
り直接的に行なうことができるから、背圧付与手段を簡
単な機構により構成することができ、又背圧調整を簡単
に行なうことができる。

なお、本発明の射出装置は、スクリューの回転動及び直
進動を電動モータにより駆動するよう構　９ 成しであるので、装置周辺の環境を常に清浄に保つこと
ができることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電動式射出装置の概略的
断面図、 第２図は第１図における回転機構、直進機構、背圧機構
付近の斜視図、 第３図（ａ）〜（ｅ）は第１図に示す電動式射出装置の
動作説明図、 第４図は第１図に示す電動式射出装置による射出成形の
フローチャートで、 第５図は従来の油圧式射出装置の断面構成図、第６図は
、従来の電動式射出装置の断面構成図である。 　０ ８・・・駆動側平歯車 １０・・・ピストン １２・・・背圧シリンダ １８・・・圧力調整機 ２２・・・ポールナツト ２３・・・射出用モータ ２４・・・ボールネジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形材料をシリンダ内にて混練・射出するスクリ
   ューと、前記スクリューを回転して計量する第１のモー
   タと、前記スクリューの後部に連結して該スクリューに
   背圧を付与する背圧シリンダと、前記背圧シリンダの後
   部に連結して該背圧シリンダを直進移動する直進移動手
   段と、前記直進移動手段を駆動する第２のモータとを有
   することを特徴とする電動式射出装置。