KR100655264B1

KR100655264B1 - 사출성형기의 구동장치 및 성형방법

Info

Publication number: KR100655264B1
Application number: KR1020067000561A
Authority: KR
Inventors: 노리히토 오카다; 요스케 도쿠이
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-12-11
Also published as: JPWO2005002828A1; DE112004001254B4; CN1819908A; TWI238771B; TW200508009A; WO2005002828A1; US20060145396A1; KR20060027405A; CN100515722C; DE112004001254T5; JP4279838B2

Abstract

피구동부의 스타트업(start-up) 가속도의 응답성을 높게 할 수 있는 사출성형기의 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

피구동부와, 나사축부 및 출력축부를 구비하고, 상기 피구동부에 상대회전 가능하게 연결되며, 또한, 진퇴 가능하게 설치된 전달축과, 상기 나사축부와 나사결합된 너트와, 모터장착 프레임에 장착된 모터프레임과, 상기 출력축부에 장착된 로터와, 상기 모터 프레임에 장착된 스테이터를 가진다.

전달축의 출력축부에 로터가 장착되므로, 스테이터의 내경(內徑)을 그만큼 작게 하여, 로터의 외경(外徑)을 작게 할 수 있다. 따라서, 구동 시스템의 관성을 작게 할 수 있으므로, 피구동부의 가속도를 크게 할 수 있어서, 피구동부의 스타트업 가속도의 응답성을 높게 할 수 있다. 게다가, 회전을 스플라인을 사용하지 않고 전달축에 전달할 수 있으므로, 스플라인에 의한 슬라이딩 저항을 없앨 수 있다.

Description

사출성형기의 구동장치 및 성형방법{Drive device for injection molding machine and molding method}

본 발명은, 사출성형기의 구동장치 및 성형방법에 관한 것이다.

종래, 사출성형기에 있어서는, 가열실린더 내에 있어서 가열되고 용융된 수지를, 고압으로 사출하여, 금형장치의 캐비티 공간에 충전하고, 이 캐비티 공간 내에 있어서 냉각하여 고화시킴으로써 성형품을 얻도록 하고 있다.

이를 위하여, 상기 사출성형기는 형체(型締)장치, 금형(金型)장치 및 사출(射出)장치를 가지고, 상기 형체장치는 고정(固定)플래튼, 가동(可動)플래튼 및 형체용 실린더를 구비하며, 상기 금형장치는 고정금형 및 가동금형을 구비하여, 상기 형쳬용 실린더에 의해서 가동플래튼을 진퇴시킴으로써 고정금형에 대하여 가동금형을 이접(離接)시켜서, 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 행할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 사출장치는, 호퍼(hopper)로부터 공급된 수지를 가열하여 용융시키는 가열실린더, 및 용융된 수지를 사출하기 위한 사출노즐을 구비하고, 상기 가열실린더 내에 스크루가 회전가능하게, 또한, 진퇴가능하게 설치된다. 그리고, 이 스크루를 전진시켜서, 사출노즐로부터 수지를 사출함과 함께, 스크루를 회전시킴으 로써 수지를 계량(計量)하도록 되어 있다.

그런데, 상기 스크루를 회전시키거나 진퇴시키거나 하기 위해서, 계량용 모터 및 사출용 모터를 사용한 사출성형기의 구동장치가 제공되어 있다.

도 1은 종래의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

도면에 있어서, 15는 피구동부로서의 도시되지 않은 스크루를 회전시키거나 진퇴시키거나 하기 위한 구동부로서, 이 구동부(15)는, 사출 프레임(17), 이 사출 프레임(17) 내에 설치된 계량용 모터(22), 사출 프레임(17)보다 후방(도면에 있어서 우방)에 설치된 사출용 모터(23) 등을 구비한다.

상기 계량용 모터(22)는, 하우징체(34), 이 하우징체(34)에 대하여 회전가능하게 지지된 중공(中空; hollow)의 출력축(35), 이 출력축(35)에 장착된 로터(36), 로터(36)와의 사이에 갭을 형성하여 설치된 스테이터(37) 등을 구비한다.

계량공정시에, 상기 계량용 모터(22)를 구동함으로써, 스크루를 회전시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 출력축(35)의 후단(도면에 있어서 우단)에 스플라인 너트(40)가 장착되고, 이 스플라인 너트(40)의 내주면에 암(雌)스플라인(41)이 형성된다. 또한, 베어링 박스(13)는, 스크루의 후단이 장착되는 원판 형상의 바닥부(43), 및 이 바닥부(43)의 외주둘레로부터 후방으로 뻗는 통 형상의 측부(44)를 구비하고, 내부에 스러스트 베어링으로 이루어지는 베어링(br10)이 수용되며, 외주면에 수(雄)스플라인(45)이 형성된다. 상기 암스플라인(41)과 수스플라인(45)은, 축방향으로 슬라이딩 가능하게, 원주방향으로 회전 불가능하게 맞물려, 제1 회전전달부를 구성한다.

따라서, 계량공정시에, 계량용 모터(22)를 구동함으로써 출력축(35)에 발생된 회전은, 제1 회전전달부를 통하여 베어링 박스(13)에 전달되고, 더욱이 스크루에 전달된다. 그리고, 상기 스크루가 회전되면, 도시되지 않은 호퍼로부터 도시되지 않은 펠릿 형상(pellet-shaped)의 수지가 공급되고, 이 수지는, 도시되지 않은 가열실린더 내에 진입하여, 스크루의 외주면에 형성된 플라이트(flight) 사이의 홈 내를 전진한다. 그에 수반하여, 스크루가 후퇴되여, 스크루 전단의 도시되지 않은 스크루 헤드의 전방에 1숏(shot) 분량의 수지가 고인다. 이때, 암스플라인(41)과 수스플라인(45)이 맞물린 채, 베어링 박스(13)는 출력축(35)에 대하여 후퇴(도면에 있어서 우측 방향으로 이동)된다. 이와 같이 하여, 계량을 행할 수 있다.

한편, 상기 사출용 모터(23)는, 하우징체(54), 이 하우징체(54)에 대하여 베어링(br11, br12)을 통하여 회전가능하게 지지된 중공(中空)의 출력축(55), 이 출력축(55)에 장착된 로터(56), 이 로터(56)와의 사이에 갭을 형성하여 설치된 스테이터(57) 등을 구비하고, 로드셀(24) 및 로드셀 리테이너(25)를 통하여 사출 프레임(17)에 장착된다.

사출공정시에, 상기 사출용 모터(23)를 구동함으로써 스크루를 회전시키지 않고 전진시키면, 상기 스크루 헤드의 전방에 고인 수지는, 사출노즐로부터 사출되어, 도시되지 않은 금형장치의 캐비티 공간에 충전된다. 이를 위하여, 상기 베어링 박스(13)에 의해서 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)이 회전가능하게 지지되어, 베어링(br10)에 의해서 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)에 가해지는 스러스트 하중을 받는다. 그리고 상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)의 전단부(도면에 있어서 좌단 부)에 원주부(62)가 형성되고, 이 원주부(62)보다 후방에 볼나사축부(64)가, 이 볼나사축부(64)보다 후방에 스플라인축부(68)가 형성된다.

상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)은, 전단(前端)이 계량용 모터(22) 내에 설치되고, 후방으로 뻗어, 후단(後端)이 사출용 모터(23) 내에 설치된다. 그리고, 볼너트(63)가 로드셀(24)을 통하여 사출 프레임(17)에 장착되어, 상기 볼너트(63)와 상기 볼나사축부(64)가 나사결합된다. 여기서, 볼너트(63) 및 볼나사축부(64)에 의해서 볼나사가 구성된다.

더욱이, 상기 출력축(55) 내에 통 형상의 걸림부(66)가 설치되고, 이 걸림부(66)는, 출력축(55)에 고정되며, 내주(內周)의 전단부에 암스플라인(67)이 형성된다. 그리고, 이 암스플라인(67)과, 상기 스플라인축부(68)의 외주(外周)에 형성된 수스플라인(69)이 스플라인 연결된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평11-198199호 공보

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 상기 종래의 사출장치에 있어서는, 상기 출력축(55) 내에 상기 걸림부(66) 및 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)이 설치되므로, 출력축(55)의 내경을 작게 할 수 없어서, 로터(56)의 외경이 커져 버린다. 그 결과, 구동 시스템의 관성이 커져서, 스크루의 스타트업(start-up) 가속도의 응답성이 그만큼 낮아져 버린다.

본 발명은, 상기 종래의 사출장치의 문제점을 해결하여, 피구동부의 스타트업(start-up) 가속도의 응답성을 높게 할 수 있는 사출성형기의 구동장치 및 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이를 위해서, 본 발명의 사출성형기의 구동장치에 있어서는, 피구동부와, 나사축부 및 출력축부를 구비하고, 상기 피구동부에 상대회전 가능하게 연결되고, 또한, 진퇴가능하게 설치된 전달축과, 상기 나사축부와 나사결합된 너트와, 모터장착 프레임에 장착된 모터 프레임과, 상기 출력축부에 장착된 로터와, 상기 모터 프레임에 장착된 스테이터를 가진다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 사출성형기의 구동장치에 있어서는, 피구동부와, 나사축부 및 출력축부를 구비하고, 상기 피구동부에 상대회전 가능하게 연결되고, 또한, 진퇴가능하게 설치된 전달축과, 상기 나사축부와 나사결합된 너트와, 모터장착 프레임에 장착된 모터 프레임과, 상기 출력축부에 장착된 로터와, 상기 모터 프레임에 장착된 스테이터를 가진다.

이 경우, 전달축의 출력축부에 로터가 장착되므로, 스테이터의 내경을 그만큼 작게 하여, 로터의 외경을 작게 할 수 있다.

따라서, 구동 시스템의 관성을 작게 할 수 있으므로, 피구동부의 가속도를 크게 할 수 있어서, 피구동부의 스타트업 가속도의 응답성을 높게 할 수 있다.

게다가, 구동부를 구동함으로써 발생된 회전을 스플라인을 사용하지 않고, 전달축에 전달할 수 있으므로, 스플라인에 의한 슬라이딩 저항을 없앨 수 있다. 따라서, 구동부의 효율을 높게 할 수 있다.

도 1은, 종래의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

도 3은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

도 4는, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

도 5는, 본 발명의 제4 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

<부호의 설명>

12 : 스크루

13 : 베어링 박스

18 : 전방 사출 서포트

19 : 후방 사출 서포트

23 : 사출용 모터

35 : 출력축

41 : 암(雌)스플라인

45 : 수(雄)스플라인

34, 54 : 하우징체

57, 157 : 스테이터

59, 159 : 스테이터 철심

63 : 볼너트

64 : 볼나사축부

73, 173 : 위치센서

86, 186 : 로터

91 : 볼나사축ㆍ출력축 유닛

95 : 출력축부

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

도면에 있어서, 11은 실린더부재로서의 가열실린더로서, 이 가열실린더(11)의 전단(前端)(도면에 있어서 좌단)에 도시되지 않은 사출노즐이 설치된다. 상기 가열실린더(11) 내에는, 피구동부 및 사출부재로서의 스크루(12)가 회전가능하게, 또한, 진퇴(도면에 있어서 좌우방향으로 이동)가능하게 설치된다.

그리고, 이 스크루(12)는, 전단에 도시되지 않은 스크루 헤드를 가지고, 상기 가열실린더(11) 내를 후방(도면에 있어서 우방)으로 뻗으며, 후단(도면에 있어서 우단)에 있어서 베어링 박스(13)에 고정된다. 또한, 상기 스크루(12)의 외주면 에는 나선 형상의 도시되지 않은 플라이트가 형성되고, 이 플라이트를 따라서 홈이 형성된다.

그리고, 상기 가열실린더(11)에 있어서의 설정된 개소에는 도시되지 않은 수지공급구가 형성되고, 이 수지공급구에 도시되지 않은 호퍼가 고정된다. 상기 수지공급구는, 스크루(12)를 가열실린더(11) 내에 있어서의 가장 전방(도면에 있어서 좌방)에 놓은 상태에 있어서, 상기 홈의 후단부에 대응하는 개소에 형성된다.

따라서, 계량공정시에, 상기 스크루(12)를 회전시키면, 상기 호퍼로부터 펠릿 형상의 성형재료로서의 수지가 공급되고, 이 수지는, 가열실린더(11) 내에 진입하여, 홈 내를 전진하게 된다. 이에 수반하여, 상기 스크루(12)는 후퇴(도면에 있어서 우측 방향으로 이동)된다.

또한, 상기 가열실린더(11)의 주위에는 도시되지 않은 히터가 설치되고, 이 히터에 의해서 가열실린더(11)를 가열하여, 상기 홈 내의 수지를 용융시킬 수 있도록 되어 있다. 따라서, 스크루(12)를 회전시켜서, 그에 수반하여, 소정량만큼 후퇴시키면, 상기 스크루 헤드의 전방에 1숏 분량의 용융된 수지가 고인다.

다음으로, 사출공정시에, 상기 스크루(12)를 회전시키지 않고 전진(도면에 있어서 좌측 방향으로 이동)시키면, 상기 스크루 헤드의 전방에 고인 수지는, 사출노즐로부터 사출되어, 도시되지 않은 금형장치의 캐비티 공간에 충전된다.

그런데, 상기 가열실린더(11)의 후방에는, 상기 스크루(12)를 회전시키거나 진퇴시키거나 하기 위한 구동부(15)가 설치된다. 이 구동부(15)는, 사출 프레임(17), 이 사출 프레임(17) 내에 설치된 계량용 구동부로서의 계량용 모터(22), 사 출 프레임(17)보다 후방에 설치된 사출용 구동부로서의 사출용 모터(23) 등을 구비하고, 스크루(12), 계량용 모터(22) 및 사출용 모터(23)는 동일 축선 상에 설치된다.

상기 사출 프레임(17)은, 전방 사출 서포트(18), 이 전방 사출 서포트(18)보다 후방에 설치된 후방 사출 서포트(19), 및 전방 사출 서포트(18)와 후방 사출 서포트(19)를 연결함과 함께, 전방 사출 서포트(18)와 후방 사출 서포트(19)의 사이에 소정의 거리를 두는 로드(21; rod)를 구비하고, 전방 사출 서포트(18)의 전단에 가열실린더(11)가, 전방 사출 서포트(18)의 후단에 계량용 모터(22)가 장착되고, 후방 사출 서포트(19)의 후단에, 하중검출기로서의 로드셀(24)을 통하여 상기 사출용 모터(23)가 장착된다. 그리고, 상기 전방 사출 서포트(18)는, 계량용 모터(22)의 모터장착 프레임으로서 작용하고, 후방 사출 서포트(19)는, 사출용 모터(23)의 모터장착 프레임으로서 사용한다.

상기 계량용 모터(22)는, 프론트 플랜지(front flange; 31), 리어 플랜지(rear flange; 32) 및 통 형상의 프레임(33)으로 이루어지고, 계량용의 모터 프레임을 구성하는 하우징체(34), 이 하우징체(34)에 대하여 베어링(br1, br2)에 의해서 회전가능하게 지지된 중공의 출력축(35), 이 출력축(35)에 장착된 로터(36), 이 로터(36)와의 사이에 갭을 형성하여 상기 프레임(33)에 장착된 스테이터(37) 등을 구비하고, 프론트 플랜지(31)를 전방 사출 서포트(18)에 고정함으로써, 사출 프레임(17)에 장착된다. 여기서, 38은 스테이터 코일이고, 이 스테이터 코일(38)에 전류를 공급함으로써, 계량용 모터(22)를 구동할 수 있다.

계량공정시에, 상기 계량용 모터(22)를 구동함으로써, 스크루(12)를 회전시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 출력축(35)의 후단에 스플라인 너트(40)가 장착되고, 이 스플라인 너트(40)의 내주면에 제1 맞물림요소로서의 암스플라인(41)이 형성된다.

또한, 상기 베어링 박스(13)는, 상기 출력축(35) 내에 설치되고, 스크루(12)의 후단이 장착되는 원판 형상의 바닥부(43), 및 이 바닥부(43)의 외주둘레로부터 후방으로 뻗는 통 형상의 측부(44)를 구비하고, 내부에 베어링(br3∼br5)이 수용된다. 그리고, 상기 측부(44)의 외주면에 제2 맞물림요소로서의 수스플라인(45)이 형성된다. 상기 암스플라인(41)과 수스플라인(45)은, 축방향으로 슬라이딩 가능하게, 원주방향으로 회전 불가능하게 맞물려서, 회전전달부를 구성한다.

따라서, 계량공정시에, 계량용 모터(22)를 구동함으로써 출력축(35)에 발생된 회전은, 회전전달부를 통하여 베어링 박스(13)에 전달되고, 베어링 박스(13)에 의해서 받아진 회전은, 더욱 스크루(12)에 전달된다. 그리고, 스크루(12)가 회전되면, 호퍼로부터 수지가 공급되고, 이 수지는, 가열실린더(11) 내에 진입하여, 홈 내를 전진하게 된다. 그에 수반하여, 스크루(12)가 후퇴되고, 스크루 헤드의 전방에 1숏 분량의 수지가 고인다. 이때, 암스플라인(41)과 수스플라인(45)이 맞물린 채, 베어링 박스(13)는 출력축(35)에 대하여 후퇴된다. 이와 같이 하여, 계량을 행할 수 있다. 여기서, 상기 스크루(12)를 후퇴시킬 때에, 수지가 발생시키는 압력에 저항하여 스크루(12)에 배압이 가해진다.

한편, 상기 사출용 모터(23)는, 프론트 플랜지(51), 리어 플랜지(52) 및 통 형상의 프레임(53)으로 이루어지고, 사출용의 모터 프레임을 구성하는 하우징체(54), 이 하우징체(54)에 대하여 회전가능하게, 또한, 진퇴가능하게 설치되고, 영구자석으로 이루어지는 로터(86), 이 로터(86)와의 사이에 갭을 형성하여 상기 프레임(53)에 장착된 스테이터(57) 등을 구비하고, 프론트 플랜지(51)를 로드셀(24)에 고정함으로써, 사출 프레임(17)에 장착된다. 여기서, 58은 스테이터 코일, 59는 스테이터 철심이고, 상기 스테이터 코일(58)에 전류를 공급함으로써, 사출용 모터(23)를 구동할 수 있다.

사출공정시에, 상기 사출용 모터(23)를 구동함으로써 스크루(12)를 회전시키지 않고 전진시키면, 상기 스크루 헤드의 전방에 고인 수지는, 사출노즐로부터 사출되어, 금형장치의 캐비티 공간에 충전된다. 이를 위하여, 스크루(12)의 후단에, 상기 베어링 박스(13)를 통하여, 전달축으로서의 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)이 스크루(12)에 대하여 상대적으로 회전가능하게, 즉, 상대회전 가능하게 연결되고, 진퇴가능하게 설치된다.

상기 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 전단부(도면에 있어서 좌단부)에 원주부(62)가 형성되고, 상기 베어링 박스(13) 내의 베어링(br3∼br5)은, 원주부(62)를 측부(44)에 대하여 회전가능하게 지지하고, 또한, 스러스트 하중을 받는다. 또한, 상기 원주부(62)보다 후방에 나사축부로서의 볼나사축부(64)가, 이 볼나사축부(64)보다 후방에 출력축부(95)가 일체로 형성되고, 이 출력축부(95)는 사출용 모터(23)의 출력축으로서 기능한다. 이를 위하여, 출력축부(95)의 외주에 후단에서 전방에 걸쳐서 소정의 거리에 걸쳐서 상기 로터(86)가 점착에 의해서 장착된다.

여기서, 65는, 소정의 개소, 본 실시형태에 있어서는, 프론트 플랜지(51)의 관통구멍의 내주면에 설치되고, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)을 프론트 플랜지(51)에 대하여 회전가능하게, 또한, 슬라이딩 가능하게 지지하는 부시, 70은, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 외주면에 형성된 도시되지 않은 수나사와 나사결합됨으로써 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)에 고정되고, 베어링(br3∼br5)이 빠지는 것을 방지하는 이탈방지부재로서의 너트이다. 상기 부시(65)는, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 진퇴에 수반하여, 볼나사를 윤활하기 위한 윤활제로서의 그리스가, 하우징체(54) 내에 진입하여, 스테이터 코일(38)에 부착하는 것을 방지한다.

상기 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)은, 전단이 계량용 모터(22) 내에 설치되고, 후방 사출 서포트(19) 및 로드셀(24)을 관통하여 후방으로 뻗어, 후단이 사출용 모터(23) 내에 설치된다. 이를 위하여, 후방 사출 서포트(19)에 관통구멍(81)이 형성되고, 이 관통구멍(81) 내에 있어서, 너트로서의 볼너트(63)가 로드셀(24)을 통하여 후방 사출 서포트(19)에 장착되고, 상기 볼너트(63)와 상기 볼나사축부(64)가 나사결합된다. 상기 볼너트(63) 및 볼나사축부(64)에 의해서 볼나사가 구성된다. 이 볼나사는, 회전운동을 회전을 수반하는 직진운동, 즉, 회전직진운동으로 변환하는 제1 운동방향 변환부로서 기능하고, 상기 볼너트(63)에 의해서 제1 변환요소가, 볼나사축부(64)에 의해서 제2 변환요소가 구성된다. 여기서, 제1 운동방향 변환부로서, 볼나사를 대신하여 롤러나사를 사용할 수 있다. 그 경우, 제1 변환요소 및 너트로서, 볼너트(63)를 대신하여 롤러너트가, 제2 변환요소 및 나사축부로서, 볼나사축부(64)를 대신하여 롤러나사축부가 사용된다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 볼너트(63)는, 후방 사출 서포트(19)에 장착되도록 되어 있지만, 하우징체(34)에 장착할 수도 있다.

상기 사출용 모터(23)에는, 상기 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 위치를 검출하기 위해서, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 출력축부(95)와 하우징체(54)의 사이에, 위치검출부로서의 위치센서(73)가 설치된다. 이를 위하여, 상기 출력축부(95) 내에, 후단(後端)에서 전방에 걸쳐서 구멍이 형성되고, 이 구멍에 가동자(71)가 설치됨과 함께, 상기 리어 플랜지(52)에, 전방으로 뻗게 하여 고정자(72)가 상기 가동자(71)에 대하여 삽입이탈 가능하게 설치된다. 상기 가동자(71) 및 고정자(72)는, 모두 스크루(12)의 스트로크 분량보다 장착오차분만큼 약간 긴, 본 실시형태에 있어서는, 스트로크 분량보다 약 10[㎜] 긴 치수를 가지고, 스크루(12)의 위치를 검출하기 위한 자기(磁氣)식의 리니어 인코더를 구성한다. 즉, 상기 고정자(72)는 코일에 의해서 구성되고, 가동자(71)는 자성체와 비자성체가 서로 번갈아 설치된 구조를 가져서, 상기 가동자(71)가 고정자(72)를 밖에서 에워싼(포위한) 상태에서 가동자(71)를 후퇴시키면, 가동자(71)와 고정자(72) 사이에 생기는 자계가 변화하여, 고정자(71)의 전극이 변화하므로, 스크루(12)의 위치를 검출할 수 있다. 이 경우, 사출용 모터(23)가 구동되는 것에 수반하여 출력축부(95)가 회전되어도, 가동자(71)와 고정자(72)가 간섭하지 않으므로, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.

따라서, 사출공정시에, 사출용 모터(23)를 구동함으로써 출력축부(95)에 발생된 회전은 제1 운동방향 변환부에 전달되고, 제1 운동방향 변환부에 있어서 회전 운동이 회전직진운동으로 변환되고, 회전직진운동이 베어링 박스(13)에 전달된다. 그런데, 이 베어링 박스(13)는 적어도 3개의 베어링(br3∼br5)에 의해서 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)을 회전가능하게 지지하는 구조를 가지므로, 베어링 박스(13)에 전달된 회전직진운동 중 직진운동만이 출력되고, 이 직진운동이 스크루(12)에 전달된다. 여기서, 상기 베어링 박스(13)에 의해서 제2 운동방향 변환부가 구성된다.

그 결과, 사출용 모터(23)를 구동함으로써, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)을 회전시키면서 전진시켜서, 스크루(12)를 회전시키지 않고 전진시켜서, 사출을 행할 수 있다. 여기서, 사출용 모터(23)를 역방향으로 구동함으로써, 스크루(12)를 회전시키지 않고 후퇴시켜서, 석 백을 행할 수 있다.

또한, 상술된 바와 같이, 베어링 박스(13)에 적어도 3개의 베어링(br3∼br5)이 설치되어, 스크루(12)가 전진하는 방향의 스러스트 하중을 적어도 2개의 베어링(br4, br5)에 의해서 받고, 스크루(12)가 후퇴하는 방향의 스러스트 하중을 베어링(br3)에 의해서 받도록 구성함으로써, 각 베어링(br3∼br5)에 있어서의 볼나사축부(64)와 함께 회전하는 구성부품의 외경을 작게 할 수 있고, 그 결과, 베어링 박스(13), 로터(86), 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91) 등의 회전 이너tu를 작게 할 수 있다.

그런데, 상기 계량공정이 완료하면, 스크루(12)는 계량완료위치에 놓이고, 계속해서, 석 백이 행하여져서, 스크루(12)는 더욱 약간 후퇴되어서 가장 후단의 사출개시위치에 놓인다. 계속해서, 사출공정이 개시되면, 스크루(12)는 상기 스트로크 분량만큼 전진되어, 가장 전단의 사출종료위치에, 또한, 계량개시위치에 놓인다. 본 실시형태에 있어서는, 스크루(12)의 진퇴에 수반하여 볼나사축ㆍ출력축 유 닛(91)이 진퇴되고, 로터(86)도 진퇴된다.

이 경우, 사출공정에 있어서, 사출용 모터(23)가 구동되고, 스크루(12)가 사출개시위치에서 사출종료위치까지 전진되는 동안, 스테이터(57)에 있어서 발생된 자속을 로터(86)에 쇄교(鎖交)시킬 필요가 있다. 그래서, 스테이터 철심(59)의 축방향길이는, 로터(86)의 축방향길이보다 적어도 스크루(12)의 스트로크 분량만큼 길게 설정된다. 상기 스크루(12)의 스트로크의 후퇴한계위치에 있어서, 로터(86)의 후단과 스테이터 철심(59)의 후단이 일치되고, 스크루(12)의 스트로크의 전진한계위치에 있어서, 로터(86)의 전단과 스테이터 철심(59)의 전단이 일치된다. 여기서, 상기 스테이터 철심(59)의 축방향길이에 의해서 스테이터길이가, 로터(86)의 축방향길이에 의해서 자석적층(積層)길이가 구성된다.

또한, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 진퇴에 수반하여, 상기 그리스가 하우징체(54) 내에 진입하여, 스테이터 코일(58)에 부착하지 않도록, 스테이터 코일(58)의 주위에 수지(87)가 주입되어, 스테이터 코일(58)에 대하여 수지 몰드가 행하여진다. 여기서, 상기 수지(87)에 금속가루 등의 열전도율이 높은 재료가 첨가됨으로써, 사출용 모터(23)를 구동했을 때에 스테이터 코일(58)에 발생하는 열이 양호하게 전달되어, 방열된다.

이와 같이, 볼나사축부(64)와 일체로 형성된 중실(中實)의 출력축부(95)에 직접 로터(86)가 장착되도록 되어 있으므로, 종래의 사출장치에 있어서 스테이터(57)의 내주둘레와 볼나사축부(64)의 사이에 필요하게 되었던 중공(中空)의 출력축(55)(도 1 참조), 걸림부(66) 및 베어링(br11, br12)이 불필요하게 되어, 스테이터 (57)의 내경을 그만큼 작게 하여, 로터(86)의 외경(Dm)을 작게 할 수 있다.

이 경우, 사출공정에 있어서 사출력을 발생시키는데 필요한 토크(T)는 로터(86)의 외경(Dm)의 2승에 비례하는 것에 반하여, 관성(J)은 외경(Dm)의 4승에 비례하므로, 관성(J)이 작게 되는 분량만큼 스크루(12)의 가속도(α)를 크게 할 수 있다. 즉, 가속도(α)는,

α ∝ T / J

∝ Dm² / Dm⁴

∝ Dm^-2

가 되어, 외경(Dm)의 2승에 비례하여 작아진다.

이와 같이, 구동 시스템의 관성(J)을 작게 하여, 스크루(12)의 가속도(α)를 크게 할 수 있으므로, 스크루(12)의 스타트업 가속도의 응답성을 높게 할 수 있다. 여기서, 외경(Dm)을 작게 하기 위해서는, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 직경을 작게 할 필요가 있지만, 사출공정에 있어서 사출력을 발생시키고, 스크루(12)를 전진시킬 때에, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)에 버클링(buckling)이 생기지 않을 정도로 외경(Dm)의 최소한도가 설정된다.

게다가, 중공의 출력축(55), 걸림부(66) 및 베어링(br11, br12)이 불필요하게 되는 분량만큼 회전부분의 중량이 작아지므로, 관성(J)을 한층 작게 하여, 가속도(α)를 한층 크게 할 수 있다.

또한, 걸림부(66) 및 베어링(br11, br12)이 불필요하게 되는 분량만큼 부품 개수가 적게 할 수 있으므로, 사출장치의 코스트를 낮게 할 수 있다.

게다가, 사출용 모터(23)를 구동함으로써 발생된 회전을 스플라인을 사용하지 않고, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)에 전달할 수 있으므로, 스플라인에 의한 슬라이딩 저항을 없앨 수 있다. 따라서, 사출용 모터(23)의 효율을 높게 할 수 있다. 또한, 사출공정시에 발생되는 사출력은 로드셀(24)에 의해서 검출하도록 되어 있어, 상기 스플라인에 의한 슬라이딩 저항이 있으면, 로드셀(24)에 의한 사출력의 검출 정밀도가 낮아져 버린다. 그래서, 종래에는, 스플라인에 의한 슬라이딩 저항의 영향을 적게 하기 위해서, 로드셀(24)과 사출용 모터(23)의 사이에 로드셀 리테이너(25)를 설치하도록 되어 있지만, 본 실시형태에 있어서는, 상기 스플라인에 의한 슬라이딩 저항이 없어서, 로드셀(24)에 의한 사출력의 검출 정밀도가 높으므로, 로드셀 리테이너(25)를 사용할 필요가 없어서, 로드셀(24)에 사출용 모터(23)를 직접 장착할 수 있다. 따라서, 사출장치의 구조를 간소화할 수 있다.

또한, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)은, 회전 및 직진이 동시에 행하여지는 축회전축 이동 타입의 작동방식으로 작동되어, 볼너트(63)보다 전방측으로 피구동부를 직진시킬 때의 반력이 작용할 뿐이고, 볼너트(63)보다 후방측으로는 상기 반력이 작용하지 않는다. 따라서, 축 전체에 버클링이 생기는 타입과 비교하여 축의 외경(Dm)을 작게 할 수 있다. 더욱이, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)은, 볼너트(63)에 의해서 회전 지지되어 있으므로, 베어링을 생략할 수 있다. 여기서, 로터(86)는, 스테이터(57)에 자속이 발생됨으로써 간접적으로 지지된다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서, 제1 실시형 태와 동일 구조를 가지는 것에 대해서는, 동일 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하고, 동일 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대해서는 동 실시형태의 효과를 원용한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

이 경우, 173은 전달축으로서의 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 위치를 검출하기 위한, 위치검출부로서의 위치센서이고, 이 위치센서(173)는, 상기 리어 플랜지(52)로부터 후방(도면에 있어서 우방)으로 뻗게 하여 설치된 고정자(171), 및 상기 출력축부(95)의 후단(도면에 있어서 우단)으로부터 후방으로 뻗게 하여 설치된 가동자(172)를 구비하고, 이 가동자(172)는, 리어 플랜지(52)를 관통하여 후방으로 뻗고, 상기 고정자(171)에 대하여 삽입이탈 가능하게 설치된다. 이 고정자(171) 및 가동자(172)는, 모두 피구동부 및 사출부재로서의 스크루(12)(도 2)의 스트로크 분량만큼 약간 긴 치수를 가져서, 리니어 인코더를 구성한다.

이 경우, 출력축부(95) 내에 고정자(171)를 수용하는 구멍을 형성할 필요가 없으므로, 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 직경을 그만큼 작게 할 수 있다. 게다가, 고정자(171)가 상기 리어 플랜지(52)로부터 후방으로 뻗게 하여 설치되고, 가동자(172)가 상기 출력축부(95)의 후단으로부터 후방으로 뻗게 하여 설치되므로, 위치센서(173)의 보수ㆍ관리를 용이하게 행할 수 있다.

더욱이, 로터(86) 및 스테이터 코일(58)로부터 떨어진 개소에서 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 위치를 검출하게 되므로, 위치센서(173)에 노이즈가 가해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 위치센서(173)의 검출 정밀도를 높게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서, 제1 실시형태와 동일 구조를 가지는 것에 대해서는, 동일 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하고, 동일 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대해서는 동 실시형태의 효과를 원용한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다. 이 경우, 사출공정에 있어서, 사출용 구동부로서의 사출용 모터(23)가 구동되어, 피구동부 및 사출부재로서의 스크루(12)(도 2)가 사출개시위치로부터 사출종료위치까지 전진되는 동안, 스테이터(157)에 있어서 발생된 자속을 로터(186)에 쇄교시킬 필요가 있다. 그래서, 로터(186)의 축방향길이는, 스테이터 철심(159)의 축방향길이보다 적어도 스크루(12)의 스트로크 분량만큼 길게 설정된다. 여기서, 스크루(12)의 사출개시위치에 있어서, 로터(186)의 전단(도면에 있어서 좌단)과 스테이터 철심(159)의 전단이 일치되고, 스크루(12)의 사출종료위치에 있어서, 로터(186)의 후단(도면에 있어서 우단)과 스테이터 철심(159)의 후단이 일치된다.

이 경우, 스테이터(157)의 축방향길이를 짧게 할 수 있으므로, 스테이터 철심(159)의 스테이터 코일을 감아 장착하는 작업을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 로터(186)의 축방향길이를 용이하게 설정할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서, 제2 실시형태와 동일 구조를 가지는 것에 대해서는, 동일 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하고, 동일 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대해서는 동 실시형태의 효 과를 원용한다.

도 5는 본 발명의 제4 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부를 나타낸 단면도이다. 이 경우, 173은 전달축으로서의 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 위치를 검출하기 위한, 위치검출부로서의 위치센서이고, 이 위치센서(173)는, 상기 리어 플랜지(52)로부터 후방(도면에 있어서 우방)으로 뻗게 하여 설치된 고정자(171), 및 상기 출력축부(95)의 후단(도면에 있어서 우단)으로부터 후방으로 뻗게 하여 설치된 가동자(172)를 구비하고, 이 가동자(172)는, 리어 플랜지(52)를 관통하여 후방으로 뻗어, 상기 고정자(171)에 대하여 삽입이탈 가능하게 설치된다. 이 고정자(171) 및 가동자(172)는, 모두 피구동부 및 사출부재로서의 스크루(12)(도 2)의 스트로크 분량보다 약간 긴 치수를 가져서, 자기(磁氣)식의 리니어 인코더를 구성한다.

더욱이, 로터(186) 및 스테이터 코일(58)로부터 떨어진 개소에서 볼나사축ㆍ출력축 유닛(91)의 위치를 검출하게 되므로, 위치센서(173)에 노이즈가 가해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 위치의 검출 정밀도를 높게 할 수 있다.

또한, 스테이터(157)의 축방향길이를 짧게 할 수 있으므로, 스테이터 철심(159)의 스테이터 코일을 감아 장착하는 작업을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 로 터(186)의 축방향길이를 용이하게 설정할 수 있다.

상기 각 실시형태에 있어서는, 출력축(35) 내에 베어링 박스(13)가 설치되어, 계량용 모터(22)를 구동함으로써 발생된 회전은, 출력축(35)을 통하여 베어링 박스(13)에 전달되도록 되어 있지만, 계량용 모터(22)와 베어링 박스(13)의 사이에 기어 등의 회전전달계를 설치할 수도 있다.

또한, 상기 각 실시형태에 있어서는, 사출장치에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명을, 예컨대 형체장치에 적용할 수도 있다. 그 경우, 형체장치로서, 고정플래튼과 토글 서포트를 복수개의 타이 바에 의해서 연결하고, 이 타이 바에 가동플래튼을 슬라이딩 가능하게 지지하고, 이 가동플래튼과 토글 서포트의 사이에 토글기구를 설치한 구성으로 한다. 그리고, 상기 토글 서포트의 후단(토글기구 반대측)에 형체용 구동부로서의 형체용 모터의 프론트 플랜지를 고정하고, 전단(토글기구측)에 볼너트를 고정하고, 상기 토글 서포트를 관통시켜서 뻗게 한 볼나사축ㆍ출력축 유닛의 단부(端部)를 토글기구의 피구동부로서의 크로스 헤드에 회전 가능하게 연결시킨다. 또한, 볼나사축ㆍ출력축 유닛을 직진시킴으로써, 금형장치의 형폐, 형체 및 형개를 할 수 있다. 그리고, 형체장치로서, 볼나사축ㆍ출력축 유닛의 단부를 피구동부로서의 가동플래튼에 직접 회전가능하게 연결할 수도 있다. 또한, 상기 토글 서포트에 볼너트보다 큰 구멍을 형성하고, 상기 볼너트를 형체용 모터의 프론트 플랜지에 고정하도록 하여도 좋다.

여기서, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거하여 다양하게 변형시키는 것이 가능하며, 이들을 본 발명의 범위로부터 배 제하는 것은 아니다.

사출성형기의 사출장치에 적용할 수 있다.

Claims

⒜ 피구동부와,

⒝ 나사축부 및 출력축부를 구비하고, 상기 피구동부에 상대회전 가능하게 연결되고, 또한, 진퇴가능하게 설치된 전달축과,

⒞ 상기 나사축부와 나사결합된 너트와,

⒟ 모터장착 프레임에 장착된 모터 프레임과,

⒠ 상기 출력축부에 장착된 로터와,

⒡ 상기 모터 프레임에 장착된 스테이터를 가지는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1에 있어서,

상기 로터는 영구자석인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1에 있어서,

스테이터 철심의 축방향길이 및 로터의 축방향길이 중 한쪽은, 다른쪽보다 적어도 상기 전달축의 스트로크 분량만큼 길게 되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1에 있어서,

상기 너트는, 상기 모터 프레임 및 모터장착 프레임 중 한쪽에 고정되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1에 있어서,

상기 출력축부와 상기 모터 프레임의 사이에 위치검출부가 설치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1에 있어서,

상기 스테이터의 스테이터 코일의 주위에 수지가 주입되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

⒜ 상기 피구동부는 스크루이고,

⒝ 상기 모터 프레임은 사출용 모터 프레임이고,

⒞ 상기 스크루와 상기 전달축은 베어링 박스를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 7에 있어서,

⒜ 계량용 모터의 중공(中空)의 출력축 내에 상기 베어링 박스가 설치되고,

⒝ 상기 출력축의 회전이 회전전달부를 통하여 베어링 박스에 전달되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

⒜ 상기 피구동부는 토글기구의 크로스헤드이고,

⒝ 상기 모터 프레임은 형체용 모터 프레임인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

⒜ 상기 피구동부는 가동플래튼이고,

⒝ 상기 모터 프레임은 형체용 모터 프레임인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 구동장치.
피구동부, 나사축부 및 출력축부를 구비하고, 상기 피구동부에 상대회전 가능하게 연결되고, 또한, 진퇴가능하게 설치된 전달축, 상기 나사축부와 나사결합된 너트, 모터장착 프레임에 장착된 모터 프레임, 이 모터 프레임에 장착된 스테이터, 및 상기 출력축부에 장착된 로터를 구비한 구동부를 가지는 사출성형기에 의한 성형방법에 있어서,

⒜ 상기 구동부을 구동하고, 상기 로터를 회전시킴으로써 로터를 진퇴시키고,

⒝ 상기 전달축을 진퇴시킴으로써 피구동부를 진퇴시키는 것을 특징으로 하 는 성형방법.
청구항 11에 있어서,

스테이터 철심의 축방향길이 및 로터의 축방향길이 중 한쪽은, 다른쪽보다 적어도 상기 전달축의 스트로크 분량만큼 길게 되는 것을 특징으로 하는 성형방법.
청구항 11에 있어서,

상기 출력축부와 상기 모터 프레임 사이에서 상기 구동부의 위치가 검출되는 것을 특징으로 하는 성형방법.