JPH0641158B2 - 電動式射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動機を駆動源として
合成樹脂の成形を行う電動式射出成形機、特に射出加熱
筒内に射出スクリュを備えたインラインスクリュ式の射
出成形機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動式成形機の射出機構としては、実公
昭３９−１０４２４号公報に記載されたプランジャ式の
ものが公知となっている。

【０００３】この射出成形機は一対のタイバーに摺動板
を支持させ、その摺動板の前面部にプランジャの後端を
取付ける一方、摺動板の後面部に軸方向のキー溝をシャ
フト部分に有するねじ軸を回転自在に連結し、そのねじ
軸に定位置にて回転するプーリーを螺合するとともに、
シャフト部分にウォームホイールをキーを介して噛合
し、そのウォームホイールによりシャフトの回転を阻止
した上で、プーリーを電動機により回転し、その回転運
動をねじ軸の直線運動に変えて、上記プランジャを前進
または後退移動するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなプランジャ
式射出成形機では、ねじ軸とともにプランジャを前進移
動して射出を行うため、ねじ軸の回転を阻止するキー及
びウォームホイール等の回転抵抗部材や、ウォームホイ
ールに回転抵抗を与える抵抗機等が必要となり、またね
じ軸に回転抵抗を与えつつキー及びキー溝により、電動
機によるプーリーの回転運動をねじ軸の直線運動に変換
することから、その際の抵抗が大きく、伝動効率も著し
く悪いことから、高出力の電動機が必要となる。

【０００５】また一般に使用されている通常の電動機
は、電動機の起動、停止、急加減減速制御の点に難点が
あり、トルク制御も困難で、低速度から定格速度までの
広範囲を高精度に制御できないとの理由から、高速応答
性を必要とするインラインスクリュ式の射出成形機の駆
動源としては使用し難いものであった。

【０００６】さらにまたインラインスクリュ式では、プ
ランジャ式とは異なって、スクリュを回転しながら背圧
力を制御して材料樹脂の可塑化を行う計量工程を不可欠
とする。この背圧制御は、スムーズなスクリュの後退移
動とその制御によって始めて高精度に行われるものであ
るから、駆動源を電動機とするインラインスクリュ式の
射出成形機としては、上記電動機及び射出制御等の問題
の解決が課題となっている。

【０００７】この発明は上記課題を解決するために考え
られたものであって、その目的は、電動機による回転運
動をねじ軸により直線運動に変換してスクリュを直進す
るものでありながら、スクリュの移動をスムーズに行う
ことができ、また電動機における速度とトルクの制御も
スムーズに行い得る新たな射出成形機を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の特徴は、後端に延長軸を有し、その延長軸にスクリュ
回転用の伝動部材を備えた射出加熱筒内のスクリュと、
延長軸を介してスクリュを回転自在に保持し、かつスク
リュとともに進退移動する保持部材と、そのスクリュ保
持部材に設けられたねじ受部材と螺合し、回転運動を該
ねじ受部材により直線運動に変換してスクリュ保持部材
をスクリュと一緒に前進移動させる定位置のねじ軸と、
タコメータジェネレータを備えたねじ軸駆動用のサーボ
モータと、そのサーボモータとタコメータジェネレータ
とに接続したモータ制御アンプと、上記サーボモータと
モータ制御アンプとの間に設けられた電流検出器と、上
記モータ制御アンプと集中制御装置との間に並列に接続
して設けた速度設定器及びトルク設定器とから電動式射
出成形機を構成したことにある。

【０００９】

【作 用】上記構成では、サーボモータを回転し、その
回転を回転伝動部材を介してスクリュに伝達すると、ス
クリュが回転して材料樹脂の可塑化が行われるととも
に、樹脂の送り圧により、スクリュに後退力が作用す
る。この後退力はスクリュ保持部材を介してねじ軸に働
き、それによりねじ軸は前進時とは逆方向に回転するよ
うになるので、スクリュはスクリュ保持部材と一緒にス
ムーズに後退移動する。

【００１０】材料樹脂の計量後に、射出速度を上記速度
設定器により、射出圧力を上記トルク設定器により設定
し、サーボモータを逆回転させると、ねじ軸が回転して
スクスクリュ保持部材と一緒にスクリュが前進移動して
射出が開始される。

【００１１】この射出工程では、上記速度設定器によっ
て設定された速度指令値にサーボモータの回転が一致す
るように、フィードバック制御による射出速度制御が行
われる。

【００１２】射出の開始により金型内に樹脂が充填され
るにつれて、スクリュの負荷が大きくなり、サーボモー
タの電流が上昇すると、所要射出圧力に見合うトルク設
定がなされた電流設定器と、電流検出器における検出電
流がコンパレータにて比較される。

【００１３】一致の確認信号が生ずると、集中制御装置
によってトルク設定値が保圧圧力設定値に切換わり、射
出速度制御状態から保圧圧力制御状態となる。

【００１４】

【実施例】図中１は型締機構、２は射出機構を示す。型
締機構１は機台３上の一対の固定盤１０，１１に架設し
たタイバー１２と、該タイバー１２に移動自在に取付け
た可動盤１３とを有する。

【００１５】上記一方の固定盤１１と可動盤１３との対
抗面には、それぞれ金型１４，１４が設けてあり、また
可動盤１３の反対面には型開閉用のねじ軸１５が突設し
てある。このねじ軸１５は、他方の固定盤１０に回動自
在に装着した回転盤１６にねじ込まれ、かつ回転盤１６
には歯車１７が取付けてあって、その歯車１７と共に上
記回転盤１６が回転したとき、ねじリードによってねじ
軸１５が可動盤１３と一緒に移動する型開閉装置を構成
している。

【００１６】上記射出機構２は、スクリュ２０を内装し
た射出加熱筒２１と、射出加熱筒２１の保持を兼ねる機
台上の移動自在なハウジング２２とを有する。該ハウジ
ング２２の内部にはスクリュ２０の後端部と、スクリュ
保持部材２５が前後方向にのみ摺動自在に収容してあ
る。

【００１７】またスクリュ２０の後端には、歯車２４に
よるスクリュ回転用の伝動部材を備えた延長軸２６が連
設してあり、かつ延長軸２６の端部は部材２３を介して
上記スクリュ保持部材２５に回動自在に接続してある。

【００１８】上記スクリュ保持部材２５の中央部は両端
が開口した軸方向に長い空所２５ａに形成され、その空
所２５ａの前部に上記部材２３が設けられ、また後部に
はナット状のねじ受部材２７がスクリュ保持部材側に止
着して嵌合してある。

【００１９】このねじ受部材２７には、ケーシング壁部
２２ａに回転自在に保持された定位置のねじ軸３０がね
じ込んである。これによりねじ軸３０は上記スクリュ２
０の軸線上に位置し、またスクリュ保持部材２５の内部
に収容される。

【００２０】上記ねじ軸３０は、ケーシング壁部２２ａ
に保持された軸部２９に歯車２８による回転伝動部材を
有し、軸部２９の外端にはハウジング壁部２２ａに固定
した背圧制御用のブレーキ３１が連結してある。このブ
レーキ３１は内部にヒステリスブレーキを具備する。

【００２１】３２は上記型締機構側の伝動軸で、上記固
定盤１０，１１の下部に回動自在に軸承され、かつ固定
盤１０に近接して上記歯車１７と噛合した伝動歯車３３
を外端に有し、内端にはキーまたはスプラインが設けて
ある。

【００２２】３４は上記ハウジング２２の下部内に軸承
した射出機構側の伝動軸、３５はタコメータジェネレー
タ３５ａを備えたサーボモータである。このサーボモー
タ３５は、連結部材２２ｂによりハウジング２２に取付
けて機台３の内部にハウジング２２と一緒に移動するよ
うに収容してある。

【００２３】このサーボモータ３５の回転力は駆動ベル
ト３６をもって上記伝動軸３４に伝達され、これにより
伝動軸３４が回転する。また伝動軸３４の内端には、型
締機構側の伝動軸３２を接続するための継手３７が、電
磁作動のクラッチ機構３８を介して接離自在に連接して
ある。この継手３７は回転かつ摺動自在にハウジング２
２に支承された軸部と、その軸部の外端に一体形成され
て、上記伝動軸３２の内端を受入れるキー溝またはスプ
ラインを内側に施したシリンダ３７ａとからなり、更に
軸部には電磁作動の型締力保持器３９が設けてある。

【００２４】この型締力保持器３９はハウジング壁部に
固着した制動板と、軸部に軸方向に移動自在にキー止め
された電磁器とから構成され、その電磁器が励磁によっ
て制動板と結合し、上記伝動軸３２を介して型締力の保
持を行う。

【００２５】４０は伝動軸３４に電磁作動のクラッチ機
構４０ａと共に設けた伝動歯車で、ねじ軸回転用の上記
歯車２８と噛合している。４１は伝動軸３４に電磁作動
のクラッチ機構４１ａと共に設けた伝動歯車で、スクリ
ュ回転用の上記歯車２４と噛合している。第２図は制御
装置であって、集中制御装置４３と、サーボモータ３５
及びタコメータジェネレタ３５ａとを接続したモータ制
御アンプ４４との間に速度設定器４５とトルク設定器４
６とが並列に設けてある。

【００２６】上記モータ制御アンプ４４は、サーボモー
タ３５に設けられたタコメータジェネレータ３５ａによ
り検出された回転速度検出信号をフィードバック信号と
してサーボモータ３５を速度指令値に一致するように速
度制御を行うとともに、トルク指令によりサーボモータ
３５の出力トルクの上限を制限する。

【００２７】したがって、モータ制御アンプ４４は、ト
ルク設定器４６のトルク指令によって、サーボモータ３
５の出力トルクの上限を制御し、速度設定器４５のサー
ボモータ３５の速度指令値に上記タコメータジェネレー
タ３５ａの速度検出値が一致するようにサーボモータ３
５を駆動制御して、型開閉、射出等の速度、型締力、射
出圧力スクリュ回転力等の制御を行う。

【００２８】またサーボモータ３５の回路中に設けた電
流検出器４７にはコンパレータ４８を介して電流設定器
４９が接続してあり、そのコンパレータ４８は上記集中
制御装置４３に接続してある。更にまた集中制御装置４
３には、クラッチ機構３８、型締力保持器３９、位置検
出器５０、操作スイッチ５１、背圧制御用ブレーキ３１
の背圧制御アンプ５２のそれぞれが接続してある。

【００２９】次に射出成形について説明する。クラッチ
機構３８により伝動軸３２，３４を接続した状態にて、
サーボモータ３５を正回転させる。伝動軸３４と伝動歯
車３３及び歯車１７とによって回転盤１６が回転し、ね
じ軸１５が送り出される。この結果、可動盤１３が前進
移動して金型１４，１４が閉じる。

【００３０】型閉により可動盤１０が停止すると大きな
トルクが発生し電流が上昇する。このとき所要トルクに
見合うトルク設定がなされた電流設定器４９と、電流検
出器４７における検出電流をコンパレータ４８にて比較
し、一致の確認信号が生ずると集中制御装置４３によっ
て型締力保持器３９が励磁され、伝動軸３２はブレーキ
ハウジング側に固定させる。この伝動軸３２の固定によ
って可動盤１３は型締状態を維持することになる。

【００３１】またこのままでは伝動軸３２に回転力が作
用するので、型締力保持器３９の励磁に引続いて、クラ
ッチ機構３８を電気的に開放し、伝動軸３４との接続を
断つて、サーボモータ３５を射出機構２側の駆動源とし
て使用する。

【００３２】射出速度を上記速度設定器４５により、射
出圧力を上記トルク設定器４６により設定し、クラッチ
機構４０ａにより伝動軸３４を接続した状態にて、サー
ボモータ３５を型締時とは逆回転させると、伝動軸３４
と伝動歯車４０及びねじ軸回転用の歯車２８とによって
ねじ軸３０が回転し、スクリュ保持部材２５と一体でね
じ軸３０と螺合した上記ねじ受部材２７がねじ送りされ
る。これによりスクリュ保持部材２５と一緒にスクリュ
２０が前進移動して射出が開始される。

【００３３】上記射出工程では、上記速度設定器４５に
よって設定された速度指令値にサーボモータ３５の回転
が一致するように、フィードバック制御による射出速度
制御が行われる。

【００３４】射出の開始により金型内に樹脂が充填され
るにつれて、スクリュ２０の負荷が大きくなり、サーボ
モータ３５の電流が上昇する。このとき所要射出圧力に
見合うトルク設定（サーボモータの電流とトルクは比例
関係にある）がなされた電流設定器４９と、電流検出器
４７における検出電流がコンパレータ４８にて比較され
る。

【００３５】比較の結果、一致の確認信号が生ずると集
中制御装置４３によってトルク設定器４６のトルク設定
値を保圧圧力設定値に切換わり、射出速度制御状態から
トルク設定器４６により設定されたトルク制御状態とな
って、保圧圧力制御状態となる。そして、設定時間の経
過後に射出が完了する。

【００３６】

【発明の効果】この発明は上述のように、後端に延長軸
を有し、その延長軸にスクリュ回転用の伝動部材を備え
た射出加熱筒内のスクリュと、延長軸を介してスクリュ
を回転自在に保持し、かつスクリュとともに進退移動す
る保持部材と、そのスクリュ保持部材に設けられたねじ
受部材と螺合し、回転運動を該ねじ受部材により直線運
動に変換してスクリュ保持部材をスクリュと一緒に前進
移動させる定位置のねじ軸と、タコメータジェネレータ
を備えたねじ軸駆動用のサーボモータと、そのサーボモ
ータとタコメータジェネレータとに接続したモータ制御
アンプと、上記サーボモータとモータ制御アンプとの間
に設けられた電流検出器と、上記モータ制御アンプと集
中制御装置との間に並列に接続して設けた速度設定器及
びトルク設定器とから電動式射出成形機を構成したこと
から、下記効果を奏する。

【００３７】 定位置のねじ軸によりスクリュ保持部
材側を前進移動しているので、ねじ受け部材側を回転す
る場合に比べてＧＤ² を小さくでき、これにより高応答
による精密な射出制御及び計量制御が可能となる。

【００３８】 定位置のねじ軸によりスクリュ保持部
材側を前進移動するので、ねじ軸側を前進移動するプラ
ンジャ式射出機構が不可欠とするねじ軸の回転阻止部材
が不要となり、また回転阻止部材によるねじ軸の回転抵
抗も無くなるので、伝動効率も著しく向上し、ねじ軸の
回転もスムーズに行われる。

【００３９】 進退自在なスクリュ保持部材とねじ軸
の接続は、ねじ受部材とねじ軸との螺合によって行わ
れ、スクリュ保持部材に加わるスクリュの後退力が、ね
じ受部材に集中するように構成されていることから、そ
の後退力によりねじ軸の逆回転がスムーズに生じ、材料
計量時の樹指圧によるスクリュの後退移動に際しても、
ねじ軸による抵抗は極めて僅かなので、ねじ軸の回転制
御による背圧制御も容易に行い得る。

【００４０】 サーボモータは、起動、停止、急加減
速制御は勿論のこと、トルク制御、さらには低速から定
格速度までの広範囲な速度制御を高精度に応答よくで
き、またサーボモータによるスクリュの回転では、材料
計量時の高負荷に対する耐久性と、高精度の加減特性等
の要求に応じることができるので、ねじ軸による伝動効
率のよさと相俟って、駆動源を電動機とするものであり
ながら、高精度で安定した可塑化計量が実現できる結
果、極めて成形精度の高い成形品の成形が可能となる。

【００４１】 速度設定器により射出速度を、トルク
設定器により射出力及び保圧圧力を設定し、サーボモー
タによって制御するとともにそれぞれの実行値をタコメ
ータジェネレータ及び電流検出器で検出するようにして
なることから、射出速度、射出圧力、保圧圧力の設定や
設定変更が容易にできるほか、サーボモータの特性と相
俟って高精度かつ高応答の射出速度、射出圧力、保圧圧
力の制御が可能となり、高品質の成形品の安定した成形
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電動式射出成形機の一部縦断正
面図である。

【図２】この発明を実施する場合に用いられる制御装置
のブロック図である。

【符号の説明】

１ 型締機構 ２ 射出機構 ３ 機台 １３ 可動盤 ２０ スクリュ ２１ 射出加熱筒 ２２ ハウジング ２２ａ ハウジング壁部 ２２ｂ 連結部材 ２３ 部材 ２４ スクリュ回転用の歯車 ２５ スクリュ保持部材 ２５ａ 空所 ２６ 延長軸 ２７ ねじ受部材 ２８ ねじ軸回転用の歯車 ２９ ねじ軸の軸部 ３０ ねじ軸 ３４ 伝動軸 ３５ サーボモータ ３５ａ タコメータジェネレタ ３８ クラッチ機構 ３９ 型締力保持器 ４０ ねじ軸回転側の伝動歯車 ４０ａ クラッチ機構 ４１ スクリュ回転側の伝動歯車 ４１ａ クラッチ機構 ４３ 集中制御装置 ４５ 速度設定器 ４６ トルク設定器 ４７ 電流検出器 ４８ コンパレータ ４９ 電流設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 後端に延長軸を有し、その延長軸にスクリュ回転用の伝
   動部材を備えた射出加熱筒内のスクリュと、延長軸を介
   してスクリュを回転自在に保持し、かつスクリュととも
   に進退移動する保持部材と、そのスクリュ保持部材に設
   けられたねじ受部材と螺合し、回転運動を該ねじ受部材
   により直線運動に変換してスクリュ保持部材をスクリュ
   と一緒に前進移動させる定位置のねじ軸と、タコメータ
   ジェネレータを備えたねじ軸駆動用のサーボモータと、
   そのサーボモータとタコメータジェネレータとに接続し
   たモータ制御アンプと、上記サーボモータとモータ制御
   アンプとの間に設けられた電流検出器と、上記モータ制
   御アンプと集中制御装置との間に並列に接続して設けた
   速度設定器及びトルク設定器とからなることを特徴とす
   る電動式射出成形機。