JPH0751302B2 - 射出成形機の電動式射出装置 - 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
採用した射出成形機の射出装置、特に射出加熱筒内にス
クリュを内装した電動式射出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機を駆動源とする射出装置は、実公
昭３５−７９７４号公報，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】実公昭３５−７９７４号公報に記載の電動
式射出成形機は、定位置にて回転するナット部材にねじ
軸を螺合し、そのねじ軸の先端部にシリンダ状の接続子
を介して加熱筒内のプランジャを連結し、上記ナット部
材を減速装置を経て電動機により回転し、その回転運動
をねじ軸により直線運動に変えて、上記プランジャを前
進または後退移動するとともに、接続子に設けた液圧シ
リンダにより一定の射出圧力を維持する構成よりなる。

【０００４】また実公昭３９−１０４２４号公報に記載
の電動式射出装置は、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
により直線運動に変えて、上記プランジャを前進または
後退移動する構成よりなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記プランジャ式射出
装置のいずれも、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回転抵抗
部材や抵抗機等が必要となり、またねじ軸に回転抵抗を
与えて電動機による回転運動をプランジャの直線運動に
変換することから、変換時の抵抗が大きく、減速機も必
要とすることなどから伝動効率が著しく悪いものであっ
た。

【０００６】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
性を必要とするスクリュ内装の射出装置の駆動源として
は使用し難いものであった。

【０００７】さらにスクリュ内装の射出装置では、どの
ような構造のものであってもプランジャ式とは異なっ
て、スクリュを回転しながら材料樹脂の可塑化を行う計
量工程を不可欠とする。この計量はスムーズなスクリュ
の後退移動によって始めて精度よく行われるものである
から、プランジャの前進による圧縮と加熱筒とにより、
加熱筒内の材料樹脂を逐次可塑化するプランジャ式射出
装置の伝動機構をスクリュ内装の射出装置に応用して
も、所期の目的を達成することは極めて困難なことであ
る。

【０００８】しかも射出装置では、射出力や保圧力を検
出してそれらの圧力の制御を行わねばならず、その制御
も伝動機構のスムーズな動作と確実な出力の検出によっ
て始めてなし得るものである。この出力検出に関して
は、駆動源を油圧とする従来の射出成形機では、型締，
射出，ノズルタッチ等の各油圧アクチュエータまたはそ
の近傍の管路に、プレッシャゲージ等の圧力センサを取
付けることで、出力検出を容易になし得るが、駆動源と
して通常の電動機を採用した場合には、ストレーンゲー
ジ等を用いて作動時における伝動部材やその支持部材に
生ずる変形量を検出し、これを電気信号に変換して電動
機の制御を行う検出手段が採用し得る。

【０００９】しかしながら、ストレーンゲージ等による
出力検出では、取付スペース、耐久性、コスト等に問題
があり、温度や湿度等環境変化に対しても弱く、誤差が
発生し易いとか、取付位置や手段によって精度維持が難
しいなどの課題を有する。

【００１０】この発明は上記電動式射出装置の課題を解
決するために考えられたものであって、その目的は、ス
クリュ内装の射出装置であっても、スクリュの移動をス
ムーズに行い得ることができ、また応答性のよい電動機
と出力検出装置の採用により射出及び保圧性能に優れた
電動式射出装置を提供することにある。

【００１１】

【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、後端に延長部材を有する射出加熱筒内のスク
リュと、その延長部材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、該ねじ受部材により回転運動を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、上記延長部材に設けたスクリュ回転用
の回転伝動部材と、上記ねじ軸を回転してスクリュ保持
部材とスクリュとを前進駆動するサーボモータとからな
り、そのサーボモータは回路中に該サーボモータに流れ
る電流を検出する電流検出器と、該サーボモータの出力
トルクの発生を確認するための電流設定器と、上記電流
検出器の検出電流と電流設定器の設定電流を比較して一
致の確認信号を発生させるコンパレータとを備えること
にある。

【００１２】

【作 用】上記構成では、サーボモータが正回転する
と、スクリュ保持部材側のねじ受部材と螺合したねじ軸
が回転する。このねじ軸はスクリュの軸線上に位置して
軸方向に移動することはないので、スクリュ保持部材側
が前進移動するようになり、これによりスクリュが射出
加熱筒内を前進移動して射出を行う。

【００１３】射出の完了によりサーボモータに大きなト
ルクが発生し、サーボモータに流れる電流が上昇する
と、そのトルクに見合うトルク設定がなされた電流設定
器と、電流検出器により検出した上昇電流をコンパレー
タにて比較し、一致の確認信号が生ずると、集中制御装
置が作動して保圧行程に移行する。

【００１４】電流設定器には保圧力に応じたトルクも設
定してあるので、そのトルクによりスクリュは保持され
て保圧を行う。この場合も射出のときと同様に電流検出
器における検出電流をコンパレータにて比較し、一致の
確認信号によって所定の保圧力になったことが確認され
る。

【００１５】

【実施例】図中１は型締機構、２は射出装置を示す。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。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が取着してあって、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】射出装置２は、スクリユ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の内部にはスクリユ２０の後端部と、スクリユ保持
部材２５が前後方向に摺動自在に収容してある。

【００１７】またスクリユ２０の後端には、スクリユ回
転用歯車２４を有する延長軸２６が連接してあり、かつ
延長軸２６の端部は上記スクリユ保持部材２５に回動自
在に連結してある。

【００１８】更にまたスクリユ保持部材２５の後部に設
けたねじ受部材２７には、ハウジング壁部２２ａに回転
自在に保持され、かつ射出用歯車２８を有する軸部２９
と一体のねじ軸３０がねじ込んであり、これにより力の
伝達機構が構成される。またねじ軸３０の軸部２９の外
端は、ハウジング壁部２２ａに固定した背圧制御用ブレ
ーキ３１と連結している。この背圧制御用ブレーキ３１
は内部にヒステリシスブレーキを具備する。

【００１９】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。３４は射出装置側の伝動軸で、上記ハウジング２
２の下部内に軸承され、また伝動軸３４の外端とハウジ
ング下側に装置したサーボモータ３５とには駆動ベルト
３６が架け設けられ、そのサーボモータ３５により伝動
軸３４が回動する。なお３５ａはタコメータジエネレー
タである。

【００２０】上記伝動軸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２２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。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。

【００２１】なお、図中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、上記射出
用歯車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、上記
スクリユ回転用歯車２４と噛合している。

【００２２】図２は制御装置であって、集中制御装置３
４と、サーボモータ３５及びタコメータジエネレタ３５
ａ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４６とが並列に設けてある。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。

【００２３】集中制御装置４３には、クラッチ機構３
８、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。

【００２４】次にサーボモータ３５を駆動源とする射出
装置の動作について説明する。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３
５を指令により正回転させる。この際、射出装置２側で
は、クラッチ機構４０ａ，４１ａの作動により伝動歯車
４０，４１を自由状態にしておく。

【００２５】サーボモータ３５の回転力は伝動軸３４と
伝動歯車３３及び歯車１７とによって回転盤１６に伝達
され、回転盤１６の回転によりねじ軸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１４，１
４が閉じる。

【００２６】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。このとき設定トルクと
検出電流とが比較され、一致の確認信号が生ずると型締
力保持器３９が励磁されて、伝動軸３２はブレーキハウ
ジング側に固定される。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。

【００２７】上記型締の後、射出装置２を金型１４にノ
ズルタッチした状態で、上記クラッチ機構３８により伝
動軸３２，３４を解除し、クラッチ４０ａを接続すると
サーボモータ３５の回転力は伝動歯車４０とねじ軸回転
用の上記歯車２８とを介してねじ軸３０に伝達される。

【００２８】ねじ軸３０は上記歯車２８により定位置に
て回転するだけであるから、このねじ軸３０と螺合した
スクリュ保持部材側のねじ受部材２７が、ねじ軸上を軸
方向にねじ送りされるようになり、サーボモータによる
回転運動はスクリュ保持部材２５を前進移動する直線運
動に変換される。スクリュ保持部材２５には、スクリュ
後端の延長軸２６が接続してあるから、スクリュ２０も
共に前進移動して、スクリュ前部の射出加熱筒内に計量
した溶融樹脂を上記金型１４に射出する。

【００２９】射出が完了するとスクリュ２０はそれ以上
前進することはないので、サーボモータ３５に大きなト
ルクが発生して電流が上昇する。この上昇電流は電流検
出器４７により検出され、検出電流は所定トルクに見合
うトルク設定がなされた電流設定器４９と、電流をコン
パレータ４８にて比較され、一致の確認信号が生ずると
集中制御装置４３によって工程は保圧に移行する。

【００３０】電流設定器４９には保圧力に応じたトルク
も設定してあるので、そのトルクによりスクリュ２０は
保持されて保圧を行う。この場合も射出のときと同様に
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、一致の確認信号によって所定の保圧力になっ
たことが確認される。その後に工程は成形材料の計量に
移行する。

【００３１】射出が完了すると指令によりサーボモータ
３５が停止し、同時にクラッチ機構４０ａが元の自由状
態に作動してねじ軸回転用の歯車２８への回転力の伝達
を断つ。この動作に続いて自由状態にあったクラッチ機
構４１ａが作動し、伝動軸３４と伝動歯車４１とを接続
する。

【００３２】そこでサーボモータ３５を逆回転すると、
その回転力は伝動歯車４１とスクリュ回転用の上記歯車
２４とを介してスクリュ３０に伝達され、スクリュ３０
は回転してホッパからの材料樹脂をスクリュ前部へと送
込む。

【００３３】このスクリュ２０の回転により材料樹脂は
可塑化され、溶融樹脂となって射出加熱筒２１の前部に
計量される。また射出加熱筒内の樹脂圧によりスクリュ
２０後退力が発生する。この後退力はスクリュ保持部材
２５と一体のねじ受部材２７に集中し、これがスクリュ
２０と同一軸線上のねじ軸３０に作用することから、ね
じ軸３０はスクリュ前進時とは逆の方向にスムーズに回
転し、スクリュ２０の後退の妨げとならない。

【００３４】このねじ軸３０の逆回転を、上記背圧背圧
制御用ブレーキ装置３１により制動すると、スクリュ２
０は樹指圧に抗しながら後退するようになり、そこに適
度な背圧力による計量がなされる。

【００３５】

【発明の効果】この発明は上述のように、後端に延長部
材を有する射出加熱筒内のスクリュと、その延長部材を
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、該ねじ受部材により回
転運動を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、上記延長
部材に設けたスクリュ回転用の回転伝動部材と、上記ね
じ軸を回転してスクリュ保持部材とスクリュとを前進駆
動するサーボモータとからなり、そのサーボモータは回
路中に該サーボモータに流れる電流を検出する電流検出
器と、該サーボモータの出力トルクの発生を確認するた
めの電流設定器と、上記電流検出器の検出電流と電流設
定器の設定電流を比較して一致の確認信号を発生させる
コンパレータとを備えることから下記効果を奏する。

【００３６】・ 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が可能となる。

【００３７】・ 定位置のねじ軸によりスクリュ保持部
材側を前進移動するので、ねじ軸側を前進移動するプラ
ンジャ式射出装置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。

【００３８】・ 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、材料計量時の樹脂圧によりスクリュ保持部材に加わ
るスクリュの後退力も、ねじ受部材に集中するようにな
るので、その後退力によりねじ軸の逆回転もスムーズに
生ずる。

【００３９】・ 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回転では、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、常に安定した成
形材料の射出を行うことができる。

【００４０】・ 射出力，保圧力等の出力検出をサーボ
モータの回路中に設けた電流検出器により行うことがで
きるので、ストレーンゲージ等のセンサーによる場合の
ように、温度や湿度などの環境変化を受けず、またセン
サーと異なり回路中の出力検出器は伝動機構などへの取
付けスペースが不要なので装置の構成が簡略化され、コ
ストの低減が図れる。

【００４１】・ サーボモータの回路中の電流検出器に
よる出力検出では、スクリュ，スクリュ保持部材、伝動
部材等にかかる圧縮量や変形量に影響されず射出力，保
圧力の検出が行えるので、射出及び保圧制御を迅速かつ
確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る電動式射出装置を備えた射出
成形機の要部縦断面図である。

【図２】 この発明に係る電動式射出装置が備える制御
装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 型締機構 ２ 射出装置 ２０ スクリュ ２１ 射出加熱筒 ２４ スクリュ回転用の歯車 ２５ スクリュ保持部材 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 ４０ ねじ軸回転側の伝動歯車 ４３ 集中制御装置 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. 【請求項１】 後端に延長部材を有する射出加熱筒内の
   スクリュと、その延長部材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、該ねじ受部材により回転運動を直線運動に変換し
   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、上記延長部材に設けたスクリュ回転
   用の回転伝動部材と、上記ねじ軸を回転してスクリュ保
   持部材とスクリュとを前進駆動するサーボモータとから
   なり、そのサーボモータは回路中に該サーボモータに流
   れる電流を検出する電流検出器と、該サーボモータの出
   力トルクの発生を確認するための電流設定器と、上記電
   流検出器の検出電流と電流設定器の設定電流を比較して
   一致の確認信号を発生させるコンパレータとを備えるこ
   とを特徴とする射出成形機の電動式射出装置。