JPWO2003016021A1 - 射出装置及び射出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出装置及び射出方法に関するものである。
背景技術
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填(てん)し、該キャビティ空間内において冷却して固化させた後、成形品を取り出すようになっている。
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置から成り、前記金型装置は、固定金型及び可動金型を備え、前記型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、型締用のモータ等を備え、該型締用のモータを駆動し、固定プラテンに対して可動プラテンを進退させることによって前記金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズル等を備え、前記加熱シリンダ内に射出部材としてのスクリューが進退自在に、かつ、回転自在に配設される。そして、射出工程時に射出用のモータを駆動することによって回転力を発生させ、ボールねじ等の運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換し、スクリューを前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、計量工程時に計量用のモータを駆動することによって回転させ、それに伴って後退させることにより樹脂の計量が行われる。
ところで、運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換するようになっているので、回転運動を直進運動に変換する際にエネルギー損失が発生し、射出装置の効率が低くなってしまう。
さらに、ボールねじ等の運動方向変換手段が減速機構の役割を果たしているので、小さな回転力で大きな推力を得ることができるが、応答性が低下してしまう。
また、さらに、駆動部であるモータと被駆動部であるスクリューとの間に、ボールねじ等の運動方向変換手段が配設されるので、バックラッシュ等が生じ、被駆動部であるスクリューの停止位置精度が低下してしまう。
そこで、加熱シリンダの後端に射出用の駆動部としてのリニアモータ装置を配設し、該リニアモータ装置を駆動することによってスクリューを前進させるようにした射出装置が提供されている。この場合、スクリューと前記リニアモータ装置のリニアモータとが連結され、リニアモータ装置を駆動することによって、スクリューを直接前進させることができるようになっている。
ところが、前記構成の射出装置においては、計量工程時に計量用のモータを駆動することによって発生させられた回転をスクリューに伝達する必要があるので、計量用のモータとスクリューとの間に所定の回転伝達系を形成する必要がある。そして、リニアモータ装置の駆動に伴ってスクリューを前進させる場合、前記回転伝達系も同様に進退させることになるので、スクリューを含む可動部分の重量が大きくなり、射出装置の応答性が低下してしまう。
また、射出用の駆動部としてのリニアモータ装置を使用すると、回転形のモータと比較して応答性は向上するものの、リニアモータ装置を駆動することによって発生させられる推力が小さいので、該推力によってスクリューを前進させるときに発生させられる射出圧力も小さい。そこで、リニアモータの容量を大きくすることが考えられるが、リニアモータの容量を大きくすると、射出装置がその分大型化し、可動子の重量が大きくなり、応答性が低下してしまう。
また、スクリューの径を小さくすることによって射出圧力を大きくすることが考えられるが、スクリューの径を小さくすると、スクリューの耐久性がその分低下してしまうだけでなく、可塑化能力、計量安定性等も低下する。
本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、効率を高くすることができ、小型化することができ、射出部材の耐久性を向上させることができる射出装置及び射出方法を提供することを目的とする。
発明の開示
そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、駆動されて該射出部材を前進させるリニアモータ装置と、シリンダ部材内において回転自在に配設された計量部材と、該計量部材を回転させる計量用の駆動手段とを有する。
この場合、射出工程において、リニアモータ装置を駆動することによって射出部材を直接前進させて射出を行うことができ、射出用のモータを使用する必要がない。したがって、射出部材を前進させるために、ボールねじ等の運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換する必要がないので、エネルギー損失が発生するのを防止することができる。その結果、射出装置の効率を高くすることができる。
そして、計量工程において、計量用の駆動手段からの回転が計量部材に伝達されるが、射出部材と計量部材とは独立に配設され、計量用の駆動手段と射出部材との間に回転伝達系を形成する必要がない。したがって、射出部材とリニアモータ装置との間の構造を簡素化することができるので、射出部材、リニアモータ装置等と結合した可動部分の重量を小さくすることができ、射出装置の応答性を向上させることができる。
また、前記リニアモータ装置を駆動することによって発生させられる推力は小さいが、射出部材の径を小さくすることによって、射出圧力を大きくすることができる。しかも、射出部材にフライト、溝等を形成する必要がないので、射出部材の耐久性を向上させることができる。
さらに、射出部材と計量部材とが独立して配設されるので、可塑化能力を射出部材の耐久性に依存することなく計量部材を自由に選択することが可能になり、十分な計量安定性も確保することができる。また、ボールねじ等の運動方向変換手段を用いないので、バックラッシュが生じず、射出部材の停止位置精度を高くすることができる。そして、射出圧力を十分に大きくすることができるので、リニアモータの容量を大きくする必要がない。したがって、射出装置を小型化することができる。
本発明の他の射出装置においては、さらに、前記射出部材と計量部材とは異なる軸上に配設される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記射出部材と計量部材とは同一軸上に配設される。
この場合、射出部材と計量部材とは、同一軸上に配設されるので、射出装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。そして、射出部材と計量部材とを、共通のシリンダ部材内に収容することも可能であるので、シリンダ部材を加熱するためのヒータの数を少なくすることができる。さらに、射出装置を構成するための部品の点数を少なくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記射出部材とリニアモータ装置との間に、前記射出部材の前方の成形材料の圧力を検出する検出手段が配設される。そして、前記射出部材、検出手段及びリニアモータ装置が同一軸上に配設される。
この場合、計量工程において、射出部材が後退する際に射出部材を回転させる必要がないので、検出手段による背圧の検出精度を高くすることができる。また、射出工程において射出部材を前進させたり、保圧工程において射出部材に背圧を加えるたりするに当たり、回転運動を直進運動に変換する必要がないので、リニアモータ装置と射出部材との間に配設された検出手段に対して回転方向の力が加わるのを防止することができる。さらに、タイミングベルト等の回転伝達系に発生する張力がボールねじ軸等に伝達することがなくなるので、検出手段によって張力が検出されるのを防止することができる。そして、運動方向変換手段、回転伝達系等を配設する必要がない分だけ部品点数を少なくすることができるだけでなく、射出部材、検出手段、リニアモータ装置等が同一軸上に配設されるので、各部品における撓(たわ)み、曲げ、歪(ひず)み等が検出手段の検出に影響を与えるのを防止することができる。
したがって、検出手段による射出圧力及び保圧力の検出精度を高くすることができるので、背圧、射出圧力、保圧等の制御を良好に行うことができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記リニアモータ装置は、進退自在に配設された可動部材、該可動部材を包囲する駆動部フレーム、該駆動部フレームに配設されたコイル部材、前記可動部材に、前記コイル部材と対向させて配設された磁石、及び前記可動部材を支持するガイド装置を備える。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記コイル部材は駆動部フレームの頂壁及び底壁に配設される。そして、前記磁石は、可動部材の上面及び下面に配設される。
この場合、可動部材の上面及び下面と駆動部フレームとの間にガイド装置を配設する必要がなく、可動部材の側面と駆動部フレームとの間にガイド装置を配設するだけでよいので、可動部材を配設するための作業を簡素化することができる。また、可動部材の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の寸法を小さくすることができる。
そして、可動部材の寸法が小さくなる分だけ可動部材を軽量化することができるので、リニアモータ装置の加減速特性を向上させることができる。
また、プランジャ式の射出装置においては、リニアモータ装置の上方にスクリューシリンダを配設する必要があるが、リニアモータ装置の寸法を小さくすることができるので、リニアモータ装置をプランジャ式の射出装置の駆動手段として容易に使用することができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設される。
この場合、前記ガイド装置が可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設されるので、可動部材の幅方向及び高さ方向の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の幅方向及び高さ方向の寸法を小さくすることができる。
また、リニアモータ装置の駆動に伴って、駆動部フレームに熱膨張が発生しても、各ガイド装置において、レールはブロックによって確実に把持される。したがって、可動部材を円滑に進退させることができるだけでなく、ガイド装置に荷重が加わることがない。
また、可動部材の左右の側面に磁石を配設する必要がないので、可動部材を磁気的に中立な状態に配設しやすい。したがって、ガイド装置に加わる負荷を小さくすることができ、ガイド装置の耐久性を高くすることができる。
また、前記ガイド装置が可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設されるので、ブロックの位置を調整することによって、可動部材の高さ方向の位置を調整することができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設される。
この場合、前記ガイド装置は、可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設されず、可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設されるので、可動部材の高さ方向の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設される。
この場合、前記ガイド装置は、可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設されず、可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設されるので、可動部材の高さ方向の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の長手方向に延在させて配設されたレール、及び前記駆動部フレームに取り付けられ、前記レールを把持するブロックを備える。
この場合、前記可動部材にレールが、駆動部フレームにブロックが配設されるので、可動部材の高さ方向の寸法を小さくすることができ、その結果、リニアモータ装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ブロックと駆動部フレームとの間に付勢手段が配設される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部フレームは、外方に向けて突出させて形成された突片を備える。
この場合、前記駆動部フレームは外方に向けて突出させて形成された突片を備えるので、該突片が補強部材として機能し、駆動部フレームが変形することがなくなる。したがって、前記可動部材の推力に変動が発生するのを防止することができるので、射出部材を安定して前進させることができる。その結果、成形品の品質を向上させることができる。
また、前記突片が冷却部材として機能し、駆動部フレームを冷却するので、リニアモータ装置の駆動に伴って発生した熱が駆動部フレームを介して加熱シリンダに伝達されることがない。したがって、加熱シリンダ内の成形材料の温度を安定させることができ、成形品の品質を向上させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記突片は複数配設される。そして、該各突片間に空気流路が形成される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部フレームは側壁を備える。そして、該側壁に空気を吸引するための冷却ファンが配設される。
この場合、リニアモータ装置の駆動に伴って発生した熱が駆動部フレームを介して加熱シリンダに伝達されることがない。したがって、加熱シリンダ内の成形材料の温度を安定させることができ、成形品の品質を向上させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記冷却ファンは空冷用カバーによって包囲される。
この場合、冷却ファンを安定して作動させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記突片は前記可動部材の移動方向に対して直角の方向に延在させて配設される。
この場合、前記突片は前記可動部材の移動方向に対して直角の方向に延在させて配設されるので、駆動部フレームを冷却した後の、温度が上昇した空気が前方の加熱シリンダの周囲に送られることがない。したがって、加熱シリンダ内の成形材料の温度を一層安定させることができ、成形品の品質を一層向上させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記可動部材の位置を検出する位置検出装置を有する。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記位置検出装置は前記駆動部フレーム外に配設される。
この場合、位置検出装置が前記駆動部フレーム外に配設されるので、リニアモータ装置を駆動することによって発生させられる熱及び加熱ヒータの熱の影響を受けて位置検出装置が膨張したり収縮したりすることがないので、位置検出装置の検出精度を高くすることができるだけでなく、位置検出装置の保守・管理を容易に行うことができる。また、駆動部フレーム内にスペースを確保する必要がなくなり、リニアモータ装置の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記位置検出装置は、前記駆動部フレームに固定された第1の検出要素、及び前記可動部材に取り付けられた第2の検出要素を備える。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部フレームに貫通部が形成される。そして、前記第2の検出要素は、前記貫通部を貫通して駆動部フレーム外に突出させられ、駆動部フレームに沿って延在させられたブラケットに取り付けられる。
本発明の射出方法においては、シリンダ部材内に供給された成形材料を、計量用の駆動手段によって計量部材を回転させることにより溶融させながら計量部材の前方に送り、射出部材の前方に蓄え、それに伴って射出部材を成形材料の圧力によって後退させる。そして、リニアモータ装置を駆動することによって前記射出部材を前進させ、蓄えられた成形材料を射出する。
本発明の他の射出方法においては、さらに、前記射出部材によって伝達された成形材量の圧力を検出手段によって検出する。そして、前記成形材料の圧力に基づいて背圧の制御を行う。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
第1図は本発明の第1の実施の形態における射出装置の正面図、第2図は本発明の第1の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図である。
図において、41は成形機台としての射出成形機フレームであり、該射出成形機フレーム41の上に射出装置43、図示されない金型装置及び図示されない型締装置が配設される。前記金型装置は、固定金型及び可動金型から成り、前記型締装置は、前記射出成形機フレーム41に固定された固定プラテン、可動プラテン、トグル機構、及び該トグル機構を作動させる型締用の駆動手段としての型締用のモータを備え、該型締用のモータを駆動してトグル機構を作動させることによって固定プラテンに対して可動プラテンを進退させ、前記金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行う。なお、型締めが行われると、可動金型と固定金型との間にキャビティ空間が形成される。本実施の形態においては、型締用の駆動手段として型締用のモータが使用されるようになっているが、型締用のシリンダを使用することもできる。
前記射出装置43は、第1のシリンダ部材としての加熱シリンダ47、該加熱シリンダ47の前端(第1図において左端)に配設された射出ノズル48、前記加熱シリンダ47内において進退自在に配設された射出部材としてのプランジャ44、該プランジャ44を進退させる射出用の駆動部としてのリニアモータ装置49、前記加熱シリンダ47の所定の箇所に連結され、成形材料としての樹脂を溶融させて加熱シリンダ47に供給する可塑化装置としてのスクリューシリンダ51等を有し、射出装置移動機構52によって固定プラテンに対して進退(第1図において左右方向に移動)させられ、前進(第1図において左方に移動)時にノズルタッチを行うことができるようになっている。そのために、前記射出装置移動機構52は、射出成形機フレーム41に取り付けられた2本の案内バー71(第1図においては、そのうちの一本だけを示す。)、該案内バー71に沿って移動自在に配設され、前記リニアモータ装置49を支持するスライドベース72、射出装置移動用の駆動手段としてのモータ73、該モータ73を駆動することによって回転させられる第1の変換要素としての図示されないボールねじ軸、前記スライドベース72に取り付けられ、前記ボールねじ軸と螺(ら)合させられた第2の変換要素としての図示されないボールナット等を有する。したがって、前記モータ73を駆動してボールねじ軸を回転させると、スライドベース72を介して射出装置43を進退させることができる。なお、前記ボールねじ軸及びボールナットによって、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換手段が構成される。本実施の形態においては、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換手段としてボールねじ軸及びボールナットから成るボールねじが使用されるが、ボールねじに代えてローラねじを使用することもでき、該ローラねじは、第1の変換要素としてのローラねじ軸、及び該ローラねじ軸と螺合させられた第2の変換要素としてのローラナットを備える。
前記固定プラテンと支持プレート55とが、対角線上に配設された図示されない伸縮自在の連結ロッドによって連結され、前記加熱シリンダ47は、後端(第1図において右端)において支持プレート55によって支持される。そして、前記スクリューシリンダ51は、第2のシリンダ部材としてのシリンダ部57、該シリンダ部57の前端と前記加熱シリンダ47とを連結する連結部材58、前記シリンダ部57内において回転自在に配設された計量部材及び可塑化部材としてのスクリュー45、該スクリュー45を回転させる材料供給用及び計量用の駆動手段としてのモータ59等を備え、前記加熱シリンダ47への取付位置から斜め上方に向けて延在させられる。前記スクリュー45の外周面には、螺旋状のフライトが形成され、該フライトに沿って溝が形成される。なお、材料供給用及び計量用の駆動手段としてモータ59に代えて油圧モータを使用することができる。また、前記プランジャ44とスクリュー45とは、互いに、軸方向において少なくとも一部を重ね(オーバラップさせ)て、かつ、異なる軸上に配設される。
前記プランジャ44は、アダプタ61、前記リニアモータ装置49によって発生させられる射出圧力、保圧力及び背圧を検出する検出手段としてのロードセル62、及び可動支持材としての可動プレート64を介して前記リニアモータ装置49の出力軸63に連結される。また、前記プランジャ44、アダプタ61、ロードセル62、出力軸63、可動部材13等は同一軸上に配設される。なお、前記検出手段としてロードセル62に代えて他の力計を使用することができる。また、前記ロードセル62によって検出された射出圧力、保圧力及び背圧は、図示されない制御部に送られる。なお、射出圧力、保圧力及び背圧はプランジャ44の前方(第1図において左方)の樹脂の圧力によって表すこともできる。
そして、前記プランジャ44を加熱シリンダ47の軸心に沿って進退させるために、前記支持プレート55とリニアモータ装置49に取り付けられたプレート65との間に4本の案内ロッド66(第1図においては、そのうちの2本だけを示す。)が架設され、該案内ロッド66に沿って前記可動プレート64が案内される。
81は駆動部フレームであり、該駆動部フレーム81は、頂壁91、底壁92、側壁93、94、前壁95及び後壁96を備える。前記頂壁91には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数の突出片としてのリブ101が互いに平行に、かつ、駆動部フレーム81内において進退(第2図の紙面に対して手前方向及び奥行方向に移動)自在に配設された可動部材13の移動方向に対して直角の方向に形成される。同様に、前記底壁92には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数の突出片としてのリブ103が互いに平行に、かつ、前記可動部材13の移動方向に対して直角の方向に形成される。また、131は前記側壁94を包囲して配設され、リニアモータ装置49を冷却するための空冷用カバーであり、該空冷用カバー131に空気吸引口133が形成される。そして、前記側壁93を包囲して図示されない空冷用カバーが配設され、該空冷用カバーに空気排出口が形成される。前記空気吸引口133にメッシュが配設され、前記側壁94のリニアモータ装置49の軸方向における2箇所に、吸引式の冷却ファン142が取り付けられる。また、前記側壁93、94に、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブ102が互いに平行に、かつ、前記可動部材13の移動方向に対して直角の方向に形成される。なお、リブ101〜103は、外方に向けて突出させて形成された突片を構成し、補強部材及び冷却部材として機能する。
次に、前記リニアモータ装置49について説明する。
前記リニアモータ装置49は、前記駆動部フレーム81、可動部材13、該可動部材13を摺(しゅう)動自在に支持するとともに案内する四つの案内部材としてのガイド装置15、前記駆動部フレーム81に配設され、可動部材13を移動させるための四つの一次要素としてのコイル部材16、及び各コイル部材16と対向させて前記可動部材13の上面、及び左右の側面に配設された二次要素としての磁石17を有する。なお、前記可動部材13の前端には出力軸63が形成され、該出力軸63は可動プレート64、樹脂圧検出手段としてのロードセル62及びアダプタ61を介して前記プランジャ44と連結される。また、前記可動部材13及びコイル部材16によってリニアモータが構成される。
そして、前記各ガイド装置15は、可動部材13の上面及び下面において長手方向に延在させて配設されたレール33、並びに前記頂壁91の下面及び底壁92の上面において、前記各レール33と対応させて、かつ、可動部材13の長手方向における複数箇所、本実施の形態においては、2箇所に配設され、前記レール33を把持するブロック34を備え、前記レール33とブロック34との間に形成された転動面を図示されないボールが転動させられる。
また、前記コイル部材16は、前記頂壁91、底壁92及び側壁93、94にそれぞれ取り付けられたコア36、並びに該コア36に巻装されたコイル37を備える。例えば、図示されないインバータによって各相の相電流を発生させ、各相電流をコイル37に供給すると、コイル部材16によって磁束が発生させられ、該磁束が磁石17と鎖交する。その結果、コイル部材16と磁石17との間に磁気的な吸引力及び反発力が発生させられ、該吸引力及び反発力によって前記磁石17に駆動力が発生させられ、該駆動力が可動部材13の推力になり、可動部材13を進退させる。
前記構成の射出成形機において、計量工程時に、前記制御部の計量処理手段は、計算処理を行い、前記モータ59を駆動して前記スクリュー45を回転させると、材料供給口46からシリンダ部57内に供給された樹脂が溶融させられ、スクリュー45の溝に沿って前進させられ、連結部材58を介して加熱シリンダ47内に供給される。その結果、樹脂の圧力で前記プランジャ44が後退(第1図において右方に移動)させられ、加熱シリンダ47内におけるプランジャ44の前方に樹脂が蓄えられる。このとき、計量処理手段は、前記ロードセル62によって検出された背圧を受け、リニアモータ装置49を駆動して、プランジャ44に加わる背圧を制御する。なお、前記連結部材58内に加熱シリンダ47内とシリンダ部57内とを選択的に連通させるための切換弁を配設し、切換弁の開度を小さくすることによって、スクリュー45に加わる背圧を調整することもできる。
そして、射出工程において、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記リニアモータ装置49を駆動してプランジャ44を前進させると、樹脂が射出ノズル48から射出され、前記キャビティ空間に充填される。このとき、射出処理手段は、前記リニアモータ装置49による速度制御を行い、プランジャ44によって発生させられた射出圧力を前記ロードセル62によって検出する。
また、射出工程が完了すると、保圧工程が開始されるが、該保圧工程において、前記制御部の保圧処理手段は、保圧処理を行い、前記リニアモータ装置49を駆動して保圧力を制御する。このとき、保圧処理手段は、前記ロードセル62によって検出された保圧力を受け、リニアモータ装置49を駆動して、プランジャ44によって発生させられる保圧力を制御する。
このように、本実施の形態においては、加熱シリンダ47とシリンダ部57とが、連結部材58を介して接続され、かつ、後方(第1図において右方)に向けて並列に延在させられ、プランジャ44とスクリュー45とが軸方向において少なくとも一部を重ねて配設されるので、射出装置43の軸方向の寸法を小さくすることができる。そして、プランジャ44の後退限から前進限までのストロークをその分長く採ることができる。
また、射出工程において、リニアモータ装置49を駆動することによってプランジャ44を直接前進させ、射出を行うことができ、その結果、プランジャ44を前進させるために、ボールねじ等の運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換する必要がないので、エネルギー損失が発生するのを防止することができる。したがって、射出装置43の効率を高くすることができる。
さらに、プランジャ44とスクリュー45とが独立して配設されるので、可塑化能力をプランジャ44の耐久性に依存することなくスクリュー45を自由に選択することが可能になり、十分な計量安定性も確保することができる。さらに、ボールねじ等の運動方向変換手段を用いないので、バックラッシュが生じず、プランジャ44の停止位置精度を高くすることができる。
しかも、計量工程において、プランジャ44が後退する際にプランジャ44を回転させる必要がないので、ロードセル62による背圧の検出精度を高くすることができる。また、射出工程においてプランジャ44を前進させたり、保圧工程においてプランジャ44に背圧を加えたりするに当たり、回転運動を直進運動に変換する必要がないので、リニアモータ装置49とプランジャ44との間に配設されたロードセル62に対して回転方向の力が加わるのを確実に防止することができる。さらに、タイミングベルト等の回転伝達系に発生する張力がボールねじ軸等に伝達することがなくなるので、ロードセル62によって張力が検出されるのを防止することができる。そして、運動方向変換手段、回転伝達系等を配設する必要がない分だけ部品点数を少なくすることができるだけでなく、プランジャ44、アダプタ61、ロードセル62、出力軸63、可動部材13等が同一軸上に配設されるので、各部品における撓み、曲げ、歪み等がロードセル62の検出に影響を与えるのを防止することができる。
したがって、ロードセル62による射出圧力及び保圧力の検出精度を高くすることができるので、背圧、射出圧力、保圧等の制御を良好に行うことができる。
また、計量工程において、モータ59を駆動することによって発生させられた回転はスクリュー45に伝達されるが、プランジャ44とスクリュー45とは独立に配設され、モータ59とプランジャ44との間に回転伝達系を形成する必要がない。したがって、プランジャ44と可動部材13との間の構造を簡素化することができるので、プランジャ44、可動部材13等の可動部分の重量を小さくすることができ、射出装置43の応答性を向上させることができる。
また、前記リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる推力は小さいが、プランジャ44の径を小さくすることによって、射出圧力を大きくすることができる。しかも、プランジャ44にフライト、溝等を形成する必要がないので、プランジャ44の耐久性を向上させることができる。
そして、射出圧力を十分に大きくすることができるので、リニアモータの容量を大きくする必要がない。したがって、射出装置43を小型化することができる。
また、プランジャ44とスクリュー45とを平行に配置しても、同様な効果を得ることができる。
ところで、前記構成のリニアモータ装置49においては、可動部材13の上面、下面及び左右の側面に磁石17が配設されるので、可動部材13を配設するための作業が複雑になってしまう。
また、前記リニアモータ装置49の上方にスクリューシリンダ51を配設する必要があるが、リニアモータ装置49において、可動部材13と頂壁91及び底壁92との間にガイド装置15が配設されるので、高さ方向の寸法が大きくなってしまう。
そこで、可動部材13を配設するための作業を簡素化することができ、リニアモータ装置49の寸法を小さくすることができるようにした本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第3図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す縦断面図、第4図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第1の横断面図、第5図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図、第6図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の平面図、第7図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第2の横断面図である。
図において、49は射出部材としてのプランジャ44を進退させるリニアモータ装置であり、該リニアモータ装置49は、駆動部フレーム81、該駆動部フレーム81によって包囲され、駆動部フレーム81内において進退(第3図において左右方向に移動)自在に配設された可動部材83、該可動部材83の左右の側面と駆動部フレーム81との間に配設され、前記可動部材83を摺動自在に支持するとともに案内する案内装置としてのガイド装置85、前記可動部材83を移動させるために、前記駆動部フレーム81の頂壁91及び底壁92に配設された一次要素としてのコイル部材86、並びに各コイル部材86と対向させて前記可動部材83の上面及び下面に配設された二次要素としての磁石87を有する。なお、前記可動部材83の前端(第3図及び第6図において左端)には出力軸63が形成され、該出力軸63は、前記プランジャ44と連結される。
そして、前記各ガイド装置85は、可動部材83の左右の側面において長手方向に延在させて配設されたレール113、及び前記駆動部フレーム81に取り付けられ、側壁93、94の内面において、前記各レール113と対応させて、かつ、可動部材83の長手方向における複数箇所、本実施の形態においては、2箇所に配設され、前記レール113を把持するブロック114を備え、前記レール113とブロック114との間に形成された転動面を図示されないボールが転動させられる。
また、前記コイル部材86は、駆動部フレーム81の頂壁91及び底壁92に取り付けられたコア136、及び該コア136に巻装されたコイル137を備える。例えば、図示されないインバータによって各相の相電流を発生させ、各相電流をコイル137に供給すると、コイル部材86によって磁束が発生させられ、該磁束が磁石87と鎖交する。その結果、コイル部材86と磁石87との間に、磁気的な吸引力及び反発力が発生させられ、該吸引力及び反発力によって前記磁石87に駆動力が発生させられる。そして、該駆動力が可動部材83の推力になり、可動部材83を直線的に移動させる。
このように、可動部材83の上面と頂壁91との間、及び可動部材83の下面と底壁92との間にガイド装置を配設する必要がなく、可動部材83の左右の側面と側壁93、94との間にガイド装置85を配設するだけでよいので、可動部材83を配設するための作業を簡素化することができ、可動部材83の高さ方向の寸法を小さくすることができる。その結果、リニアモータ装置49の高さ方向の寸法を小さくすることができる。また、可動部材83の左右の側面に磁石を配設する必要がなく、側壁93、94にコイル部材を配設する必要がないので、リニアモータ装置49の幅方向の寸法を一層小さくすることができる。
しかも、可動部材83の左右の側面にレール113が、側壁93、94にブロック114が配設されるので、可動部材83の高さ方向の寸法を小さくすることができ、その結果、リニアモータ装置49の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
また、可動部材83の幅方向の寸法及び高さ方向の寸法が小さくなる分だけ可動部材83を軽量化することができるので、リニアモータ装置49の加減速特性を向上させることができる。
そして、プランジャ式の射出装置43(第1図)においては、前記リニアモータ装置49の上方にスクリューシリンダ51を配設する必要があるが、リニアモータ装置49の高さ方向の寸法を小さくすることができるので、リニアモータ装置49をプランジャ式の射出装置43の駆動手段として容易に使用することができる。
ところで、前記リニアモータ装置49を駆動するのに伴って、コイル137に相電流が供給されるので、コイル137に熱が発生し、それに伴って頂壁91及び底壁92に熱膨張が発生する。そこで、頂壁91及び底壁92に発生した熱膨張を吸収することができるように、側壁93、94のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、側壁93とガイド装置85との間に、熱膨張吸収手段145が配設される。該熱膨張吸収手段145は、側壁93を貫通させて、かつ、レール113に対して直角の方向に延在させて配設され、ブロック114と螺合させられたボルトb1、及び側壁93とブロック114との間の隙(すき)間において前記ボルトb1を包囲して、かつ、予圧を与えた状態で配設された付勢手段としてのスプリングspを備え、前記側壁93には前記ボルトb1を摺動自在に支持するための挿入孔161が形成される。なお、b2は側壁94とブロック114とを連結するための固定手段としてのボルトである。本実施の形態においては、側壁93とガイド装置85との間に熱膨張吸収手段145が配設されるが、側壁94とガイド装置85との間にも同様の熱膨張吸収手段を配設することができる。
したがって、リニアモータ装置49の駆動に伴って、頂壁91及び底壁92に熱膨張が発生すると、前記ブロック114はスプリングspの付勢力によって可動部材83に向けて押され、レール113を十分に保持する。これに伴って、側壁93とブロック114との間の隙間は大きくなる。また、リニアモータ装置49の駆動が停止させられて、コイル137による熱の発生がなくなると、頂壁91及び底壁92が冷却されて収縮するが、レール113を保持したまま前記ブロック114はスプリングspの付勢力に抗して側壁93に向けて押される。これに伴って、側壁93とブロック114との間の隙間は小さくなる。その結果、各ガイド装置85において、レール113はブロック114によって確実に把持されるので、可動部材83を円滑に進退させることができる。
なお、高さ方向における前記可動部材83の位置を調整するために、ブロック114と底壁92との間に支持ブロック147が配設され、該支持ブロック147によってブロック114が支持される。また、ブロック114と頂壁91との間に調整ブロック148が配設され、該調整ブロック148を貫通して調整用ボルトb3が配設される。したがって、前記支持ブロック147の高さ方向の寸法を変化させ、前記調整用ボルトb3を回転させて、調整用ボルトb3の下端の位置を変化させることによって、ブロック114の高さ方向の位置を調整し、可動部材83の高さ方向の位置を調整することができる。
前記レール113は、ブロック114に対して長手方向において摺動自在である。そして、可動部材83の左右の側面に磁石を配設する必要がないので、可動部材83を磁気的に中立な状態で配設することができる。したがって、ガイド装置85に加わる負荷を小さくすることができ、ガイド装置85の耐久性を高くすることができる。
ところで、前記頂壁91には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブ101が互いに平行に、かつ、可動部材83の移動方向に対して直角の方向に所定のピッチで形成される。同様に、前記底壁92には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブ103が互いに平行に、かつ、前記可動部材83の移動方向に対して直角の方向に所定のピッチで形成される。なお、前記側壁93、94には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブを互いに平行に、かつ、前記可動部材83の移動方向に対して直角の方向に形成することもできる。また、リニアモータ装置49の上側においては計量用のモータ59との間に、リニアモータ装置49の下側においては成形機フレーム41との間にリニアモータ装置49を冷却するための通風路を形成することもできる。そして、131は前記側壁94を包囲して配設され、リニアモータ装置49を冷却するための空冷用カバーであり、該空冷用カバー131に空気吸引口133(第1図)が形成され、該空気吸引口133にメッシュが配設される。また、前記側壁94に取付部141が形成され、該取付部141に、リニアモータ装置49の軸方向における2箇所に、吸引式の冷却ファン142が取り付けられ、該冷却ファン142は冷却用の駆動手段としての図示されない吸引用のモータを駆動することによって回転させられ、回転に伴って、前記空気吸引口133から空気を吸引する。吸引された空気は、側壁94を冷却した後、前記リブ101、103によって案内され、各リブ101間に形成された空気流路、及び各リブ103間に形成された空気流路を第6図及び第7図の矢印方向に流れる。なお、リブ101、103は、外方に向けて突出させて形成された突片を構成し、補強部材及び冷却部材として機能する。
この場合、可動部材83が移動させられるのに伴って、駆動部フレーム81に応力が加わるが、駆動部フレーム81には、リブ101、103が形成されているので、駆動部フレーム81が変形することがない。したがって、前記可動部材83の推力に変動が発生するのを防止することができるので、プランジャ44を安定して前進(第3図及び第6図において左方に移動)させることができる。その結果、成形品の品質を向上させることができるだけでなく、駆動部フレーム81の板厚を小さくすることができるので、リニアモータ装置49の重量を小さくすることができ、リニアモータ装置49を駆動するのに伴って生じる振動を小さくすることができる。
ところで、リニアモータ装置49を駆動することによって熱が発生させられるが、該熱が駆動部フレーム81を介して第1のシリンダ部材としての加熱シリンダ47に伝達されると、加熱シリンダ47内の成形材料としての樹脂の温度が変動し、成形品の品質が低下してしまう。ところが、リブ101、103が冷却部材として機能するので、冷却ファン142によって強制的に吸引された空気が各空気流路に送られ、頂壁91及び底壁92を冷却するので、リニアモータ装置49の駆動に伴って発生した熱が駆動部フレーム81を介して加熱シリンダ47に伝達されることがない。したがって、加熱シリンダ47内の樹脂の温度が変動することがなく、成形品の品質を向上させることができる。
しかも、前記リブ101、103は、いずれも可動部材83の移動方向に対して直角の方向に形成されるので、頂壁91及び底壁92を冷却した後の、温度が上昇した空気が前方の加熱シリンダ47の周囲に送られることがない。したがって、加熱シリンダ47内の樹脂の温度を一層安定させることができ、成形品の品質を一層向上させることができる。
また、前記取付部141が側壁94に配設されるので、熱輸送部材としての冷却ファン142を複数配設することができ、冷却性能を向上させることができる。そして、冷却ファン142が空冷用カバー131によって包囲され、かつ、空気吸引口133にメッシュが配設されるので、空冷用カバー131内に埃(ほこり)、ゴミ等が進入するのを防止することができる。したがって、冷却ファン142を安定して作動させることができる。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1、第2の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第8図は本発明の第3の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図、第9図は本発明の第3の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図である。
この場合、リニアモータ装置49は、駆動部フレーム81、該駆動部フレーム81内において進退(紙面に対して手前方向及び奥行方向に移動)自在に配設された可動部材83、該可動部材83の下面と駆動部フレーム81との間に配設され、可動部材83を摺動自在に支持するとともに案内する二つの案内装置としてのガイド装置85、前記可動部材83を移動させるために駆動部フレーム81の頂壁91及び底壁92に配設された二つの一次要素としてのコイル部材86、及び各コイル部材86と対向させて前記可動部材83の上面及び下面に配設された二次要素としての磁石87を有する。なお、前記可動部材83の前端(第8図において左端)には出力軸63が形成される。
前記駆動部フレーム81は、頂壁91、底壁92、側壁93、94、並びに図示されない前壁及び後壁を備える。
そして、前記各ガイド装置85は、可動部材83の下面において長手方向に延在させて配設されたレール113、及び底壁92の上面において、前記各レール113と対応させて、かつ、可動部材83の長手方向における複数箇所、本実施の形態においては、2箇所に配設され、前記レール113を把持するブロック114を備える。
前記底壁92に発生した熱膨張を吸収することができるように、側壁93、94のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、側壁93とガイド装置85との間に熱膨張吸収手段145が配設される。該熱膨張吸収手段145は、側壁93を貫通させて、かつ、レール113に対して直角の方向に延在させて配設され、ブロック114と螺合させられたボルトb11、及び側壁93とブロック114との間の隙間において前記ボルトb11を包囲して、かつ、予圧を与えた状態で配設された付勢手段としてのスプリングsp11を備える。
この場合、可動部材83の上面と頂壁91との間にガイド装置を配設する必要がなく、可動部材83の下面と底壁92との間にガイド装置85を配設するだけでよいので、可動部材83を配設するための作業を簡素化することができる。また、可動部材83の上面と頂壁91との間にガイド装置を配設する必要がないので、可動部材83の高さ方向の寸法を小さくすることができ、その結果、リニアモータ装置49の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本実施の形態においては、前記各ガイド装置85は、可動部材83の下面と駆動部フレーム81との間に配設されるが、可動部材83の上面と駆動部フレーム81との間に配設することもできる。
ところで、前記各実施の形態においては、射出工程時に、射出部材としてのプランジャ44(第1図)の位置に基づいてプランジャ44を前進させる速度、すなわち、プランジャ速度を制御する必要がある。そこで、前記プランジャ44の位置を検出するために位置検出装置としての位置センサを配設するようにした第4の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第10図は本発明の第4の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図である。
この場合、射出部材としてのプランジャ44の位置を検出するために位置検出装置としての位置センサ105が駆動部フレーム81内に配設される。前記位置センサ105は、前記側壁93の内周面に取り付けられた第1の固定要素としての固定子106、及び該固定子106と対応させてレール113の所定の箇所に取り付けられた第2の固定要素としての可動子107を備える。前記固定子106は、長手方向における各ブロック114間において、可動部材83のストローク分だけの長さを有し、レール113と平行に延在させられる。そして、前記可動部材83が移動するのに伴って可動子107が固定子106に沿って移動させられ、固定子106に対する可動子107の相対的な移動量に基づいて可動部材83の位置が検出され、プランジャ44の位置が検出される。
なお、前記ブロック114は、ボルトb21を介して側壁93に、ボルトb22を介して側壁94に取り付けられる。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第11図は本発明の第5の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図である。
図において、216は前壁95に取り付けられた筒状の連結部であり、該連結部216を介して第1のシリンダ部材としての加熱シリンダ47が前壁95に固定される。そして、前記連結部216の所定の箇所に切欠217が形成され、該切欠217に位置検出装置としての位置センサ235が配設される。該位置センサ235は、前記連結部216の外周面の所定の箇所に取り付けられた第1の固定要素としての固定子236、及び該固定子236と対応させて出力軸63の所定の箇所に取り付けられた第2の固定要素としての可動子237を備える。前記固定子236は、可動部材83のストローク分だけの長さを有し、連結部216に沿って、かつ、出力軸63の軸方向に延在させられる。
ところで、前記第4の実施の形態においては、位置センサ105(第10図)が駆動部フレーム81内に配設されるので、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱の影響を受けて固定子106、可動子107等が膨張したり収縮したりするだけでなく、前記転動面に塗布又は供給された潤滑油が固定子106、可動子107等に付着するので、位置センサ105の検出精度が低くなってしまう。
また、位置センサ105が駆動部フレーム81内に配設されるので、位置センサ105の保守・管理を行うのが困難になってしまう。さらに、駆動部フレーム81内に位置センサ105を配設する分だけ駆動部フレーム81内のスペースを確保する必要があり、リニアモータ装置49の寸法が大きくなる。
そして、前記第5の実施の形態においては、連結部216が加熱シリンダ47と隣接させて形成されるので、加熱シリンダ47に配設された図示されない加熱ヒータの熱の影響を受けて固定子236、可動子237等が膨張したり収縮したりするので、位置センサ235の検出精度が低くなってしまう。
そこで、位置検出装置の検出精度を高くすることができ、保守・管理を容易に行うことができ、リニアモータ装置49の寸法を小さくすることができるようにした本発明の第6の実施の形態について説明する。なお、第1、第4、第5の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第12図は本発明の第6の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第13図は本発明の第6の実施の形態におけるリニアモータ装置の横断面図である。
図において、49はリニアモータ装置であり、該リニアモータ装置49は、進退(第12図において左右方向に移動)自在に配設された可動部材83、該可動部材83を包囲する駆動部フレーム81、前記可動部材83の左右の側面と駆動部フレーム81との間に配設され、前記可動部材83を摺動自在に支持するとともに案内する案内装置としてのガイド装置85、前記可動部材83を進退させるために、前記駆動部フレーム81の頂壁91及び底壁92に配設された一次要素としてのコイル部材86、並びに各コイル部材86と対向させて前記可動部材83の上面及び下面に配設された二次要素としての磁石17を有する。
そして、前記ガイド装置85は、可動部材83の左右の側面において長手方向に延在させて配設されたレール113、及び前記駆動部フレーム81の側壁93、94において、前記各レール113と対応させて、かつ、可動部材83の長手方向における複数の箇所、本実施の形態においては、2箇所に配設され、前記レール113を把持するブロック114を備え、前記レール113とブロック114との間に形成された転動面を図示されないボールが転動させられる。なお、前記ブロック114は、ボルトb23を介して側壁93に、ボルトb24を介して側壁94に取り付けられる。
ところで、前記リニアモータ装置49を駆動するのに伴って、コイル137に相電流が供給され、コイル137に熱が発生し、該熱の影響を受けて頂壁91及び底壁92が膨張する。そこで、頂壁91及び底壁92の膨張を吸収することができるように、側壁93、94のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、側壁93とガイド装置85との間、すなわち、側壁93と各ブロック114との間に、前記ボルトb23を包囲して、かつ、予圧を与えた状態で配設された付勢手段としてのスプリングsp21が配設される。
したがって、リニアモータ装置49の駆動に伴って、頂壁91及び底壁92が膨張すると、側壁93、94はそれぞれ外方に偏位するが、前記ブロック114はスプリングsp21の付勢力によって可動部材83に向けて押され、レール113を十分に保持する。また、リニアモータ装置49の駆動が停止させられて、コイル137による熱の発生がなくなると、頂壁91及び底壁92が冷却されて収縮し、側壁93、94はそれぞれ内方に偏位するが、レール113を保持したまま前記ブロック114はスプリングsp21の付勢力に抗して側壁93に向けて押される。
なお、高さ方向における前記可動部材83の位置を調整するために、ブロック114と底壁92との間に支持ブロック147が配設され、該支持ブロック147によってブロック114が支持される。また、ブロック114と頂壁91との間に調整ブロック148が配設され、該調整ブロック148を貫通して調整用ボルトb25が配設される。したがって、前記支持ブロック147の高さ方向の寸法を変化させ、前記調整用ボルトb25を回転させて、調整用ボルトb25の下端の位置を変化させることによって、ブロック114の高さ方向の位置を調整し、可動部材83の高さ方向の位置を調整することができる。
ところで、例えば、射出工程時に、射出部材としてのプランジャ44の位置に基づいてプランジャ速度を制御する必要がある。そこで、前記可動部材83の位置を検出するために位置検出装置としての位置センサ205が駆動部フレーム81外に突出させて配設される。そのために、駆動部フレーム81における前記側壁93の前記可動部材83と同じ高さの部分に、プランジャ44及び可動部材83のストロークに所定のマージンを加えた長さを有する、貫通部としてのスリット204が形成され、該スリット204を、前記レール113に取り付けられた、「L」字状の形状を有するブラケット208が貫通させられる。該ブラケット208は、前記レール113に固定され、前記スリット204を貫通して駆動部フレーム81外に突出する突出部p1、及び該突出部p1の先端から垂直の方向に、前記駆動部フレーム81に沿って、かつ、側壁93と平行に延在させられる可動子取付部p2から成る。
そして、前記位置センサ205は、駆動部フレーム81に固定され、前記側壁93の外周面に取り付けられたブロック状の形状を有する第1の検出要素としての固定子206、及び該固定子206と対応させて前記ブラケット208の所定の箇所に取り付けられたロッド状の形状を有する第2の検出要素としての可動子207を備える。該可動子207は、プランジャ44及び可動部材83のストローク分だけの長さを有し、駆動部フレーム81に沿って、かつ、側壁93と平行に延在させられる。そして、前記可動部材83が移動するのに伴って可動子207が固定子206に対して移動させられ、固定子206に対する可動子207の相対的な移動量に基づいて可動部材83の位置が検出され、プランジャ44の位置が検出される。なお、本実施の形態において、前記可動子207はブラケット208及びレール113を介して可動部材83に取り付けられるようになっているが、可動部材83に所定の形状の突起を形成し、該突起に可動子207を取り付けることもできる。
本実施の形態において、位置センサ205は、ブロック状の形状を有する固定子206、及びロッド状の形状を有する可動子207を備えるようになっているが、ブロック状の形状を有する可動子、及びロッド状の形状を有する固定子207によって位置センサを構成することができる。
このように、位置センサ205が駆動部フレーム11外に突出させて配設されるので、リニアモータ装置49を駆動することによって発生させられる熱及び加熱ヒータの熱の影響を受けて固定子206、可動子207等が膨張したり収縮したりすることがないだけでなく、前記転動面に塗布又は供給された潤滑油が固定子206、可動子207等に付着することがなくなるので、位置センサ205の検出精度を高くすることができる。
また、位置センサ205が駆動部フレーム81外に突出させて配設されるので、位置センサ205の保守・管理を行うのが容易になるだけでなく、駆動部フレーム81内にスペースを確保する必要がなくなり、リニアモータ装置49の寸法を小さくすることができる。
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第14図は本発明の第7の実施の形態における射出装置の正面図である。
射出装置43は、シリンダ部材としての加熱シリンダ347、該加熱シリンダ347の前端(図において左端)に配設された射出ノズル348、前記加熱シリンダ347内において進退(図において左右方向に移動)自在に配設された射出部材としてのプランジャ44、該プランジャ44を進退させる射出用の駆動手段としてのリニアモータ装置49、前記加熱シリンダ347内において、前記プランジャ44を包囲して回転自在に、かつ、進退自在に配設された計量部材及び可塑化部材としてのスクリュー345、該スクリュー345を回転させる計量用の駆動手段としてのモータ359等を有し、射出装置移動機構52によって図示されない固定プラテンに対して進退させられ、前進(図において左方に移動)時にノズルタッチを行うことができるようになっている。前記加熱シリンダ347は、本体部361及び該本体部361の前方(図において左方)に配設された封止部362を備え、前記本体部361の軸方向における所定の位置に樹脂供給口363が形成され、該樹脂供給口363にホッパ364が取り付けられる。また、前記スクリュー345は、プランジャ44を貫通させることができるように、筒状の形状を有し、スクリュー345の外周面には、螺旋状のフライトが形成され、該フライトに沿って溝が形成される。なお、前記スクリュー345は、図示されない射出・計量切換用の駆動手段としての図示されない切換用モータ等を備え、該切換用モータを駆動することによって、スクリュー345の前端が封止部362の内周面に当接させられる射出位置、及びスクリュー345の前端が封止部362の内周面から所定の距離だけ離れる計量位置に選択的に置くことができる。また、前記プランジャ44とスクリュー345とは、互いに、軸方向において少なくとも一部を重ねて、かつ、同一軸上に配設される。
前記モータ359は、前支持プレート366と後支持プレート367との間に配設され、図示されないステータ、ロータ等を備え、前記モータ359の出力軸の前端と前記スクリュー345の後端(図において右端)とが回転連結部材371を介して連結される。前記モータ359を駆動することによって発生させられた回転が、回転連結部材371に伝達される。
前記プランジャ44は、スクリュー345及び回転連結部材371を貫通して後方(図において右方)に延び、アダプタ61、前記リニアモータ装置49によって発生させられる射出圧力、保圧力及び背圧を検出する検出手段としてのロードセル62、及び可動支持材としての可動プレート64を介して前記リニアモータ装置49の出力軸63に連結される。また、前記スクリュー345、プランジャ44、アダプタ61、ロードセル62、出力軸63、可動部材13(第2図)等は同一軸上に配設される。
前記構成の射出成形機において、計量工程時に、図示されない制御部の計量処理手段は、計量処理を行い、前記切換用モータを駆動してスクリュー345を計量位置に置き、続いて、モータ359を駆動してスクリュー345を回転させると、ホッパ364から樹脂供給口363を介して加熱シリンダ347内に供給された成形材料としての樹脂が溶融させられ、スクリュー345の溝に沿って前進させられ、封止部362の内周面とスクリュー345の前端との間隙(げき)を通り、スクリュー345内に供給される。その結果、樹脂の圧力で前記プランジャ44が後退(図において右方に移動)させられ、スクリュー345内におけるプランジャ44の前方に樹脂が蓄えられる。このとき、計量処理手段は、前記ロードセル62によって検出された背圧を受け、リニアモータ装置49を駆動して、プランジャ44に加わる背圧を制御する。
そして、射出工程において、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記切換用モータを駆動して、スクリュー345を射出位置に置き、続いて、前記リニアモータ装置49を駆動してプランジャ44を前進させると、樹脂が射出ノズル348から射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。このとき、射出処理手段は、前記リニアモータ装置49による速度制御を行い、プランジャ44によって発生させられた射出圧力を前記ロードセル62によって検出する。
また、射出工程が完了すると、保圧工程が開始されるが、該保圧工程において、前記制御部の保圧処理手段は、保圧処理を行い、前記リニアモータ装置49を駆動して保圧力を制御する。このとき、保圧処理手段は、前記ロードセル62によって検出された保圧力を受け、リニアモータ装置49を駆動して、プランジャ44によって発生させられる保圧力を制御する。
この場合、前記プランジャ44とスクリュー345とは、同一軸上に配設されるので、射出装置43の高さ方向の寸法を小さくすることができる。そして、プランジャ44とスクリュー345とを、共通の加熱シリンダ347内に収容することも可能であるので、加熱シリンダ347を加熱するためのヒータの数を少なくすることができる。さらに、射出装置43を構成するための部品の点数を少なくすることができる。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
産業上の利用可能性
この発明は、射出成形機等の成形機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施の形態における射出装置の正面図、第2図は本発明の第1の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図、第3図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す縦断面図、第4図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第1の横断面図、第5図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図、第6図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の平面図、第7図は本発明の第2の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第2の横断面図、第8図は本発明の第3の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図、第9図は本発明の第3の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図、第10図は本発明の第4の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第11図は本発明の第5の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第12図は本発明の第6の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第13図は本発明の第6の実施の形態におけるリニアモータ装置の横断面図、第14図は本発明の第7の実施の形態における射出装置の正面図である。
Claims (22)
- (a)シリンダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、
(b)駆動されて該射出部材を前進させるリニアモータ装置と、
(c)シリンダ部材内において回転自在に配設された計量部材と、
(d)該計量部材を回転させる計量用の駆動手段とを有することを特徴とする射出装置。 - 前記射出部材と計量部材とは異なる軸上に配設される請求項1に記載の射出装置。
- 前記射出部材と計量部材とは同一軸上に配設される請求項1に記載の射出装置。
- (a)前記射出部材とリニアモータ装置との間に、前記射出部材の前方の成形材料の圧力を検出する検出手段が配設され、
(b)前記射出部材、検出手段及びリニアモータ装置が同一軸上に配設される請求項1〜3のいずれか1項に記載の射出装置。 - 前記リニアモータ装置は、進退自在に配設された可動部材、該可動部材を包囲する駆動部フレーム、該駆動部フレームに配設されたコイル部材、前記可動部材に、前記コイル部材と対向させて配設された磁石、及び前記可動部材を支持するガイド装置を備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の射出装置。
- (a)前記コイル部材は駆動部フレームの頂壁及び底壁に配設され、
(b)前記磁石は、可動部材の上面及び下面に配設される請求項5に記載の射出装置。 - 前記ガイド装置は、前記可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設される請求項5に記載の射出装置。
- 前記ガイド装置は、前記可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設される請求項5に記載の射出装置。
- 前記ガイド装置は、前記可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設される請求項5に記載の射出装置。
- 前記ガイド装置は、前記可動部材の長手方向に延在させて配設されたレール、及び前記駆動部フレームに取り付けられ、前記レールを把持するブロックを備える請求項5に記載の射出装置。
- 前記ブロックと駆動部フレームとの間に付勢手段が配設される請求項10に記載の射出装置。
- 前記駆動部フレームは、外方に向けて突出させて形成された突片を備える請求項5に記載の射出装置。
- (a)前記突片は複数配設され、
(b)該各突片間に空気流路が形成される請求項12に記載の射出装置。 - (a)前記駆動部フレームは側壁を備え、
(b)該側壁に空気を吸引するための冷却ファンが配設される請求項12に記載の射出装置。 - 前記冷却ファンは空冷用カバーによって包囲される請求項14に記載の射出装置。
- 前記突片は前記可動部材の移動方向に対して直角の方向に延在させて配設される請求項12に記載の射出装置。
- 前記可動部材の位置を検出する位置検出装置を有する請求項5に記載の射出装置。
- 前記位置検出装置は前記駆動部フレーム外に配設される請求項17に記載の射出装置。
- 前記位置検出装置は、前記駆動部フレームに固定された第1の検出要素、及び前記可動部材に取り付けられた第2の検出要素を備える請求項17又は18に記載の射出装置。
- (a)前記駆動部フレームに貫通部が形成され、
(b)前記第2の検出要素は、前記貫通部を貫通して駆動部フレーム外に突出させられ、駆動部フレームに沿って延在させられたブラケットに取り付けられる請求項19に記載の射出装置。 - (a)シリンダ部材内に供給された成形材料を、計量用の駆動手段によって計量部材を回転させることにより溶融させながら計量部材の前方に送り、射出部材の前方に蓄え、それに伴って射出部材を成形材料の圧力によって後退させ、
(b)リニアモータ装置を駆動することによって前記射出部材を前進させ、蓄えられた成形材料を射出することを特徴とする射出方法。 - (a)前記射出部材によって伝達された成形材料の圧力を検出手段によって検出し、
(b)前記成形材料の圧力に基づいて背圧の制御を行う請求項21に記載の射出方法。
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