KR20200122335A - 전동 사출 성형기 - Google Patents

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KR20200122335A
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타카시 오치이와
다이스케 토요타
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더 재팬 스틸 워크스 엘티디
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Abstract

전동 사출 성형기(1)는, 수지를 사출하기 위한 스크류(113)를 포함한 사출장치(110)와, 사출장치(110)를 스크류(113)의 축 방향으로 진퇴시키는 구동방향 변환부와, 구동방향 변환부의 회전축과 동축 상에 연결해서 구동방향 변환부를 구동하는 제1 모터(300)를 구비한다. 제1 모터(300)는, 구동방향 변환부와 연결되어 있는 측과는 반대 측에 있어서, 제1 모터(300)에 대해서 구동방향 변환부와 동축 상에 연결하고, 제1 모터(300)와 연동해서 구동방향 변환부를 구동하는 제2 모터(400)를 연결하기 위한 모터 연결부(313)를 가진다.

Description

전동 사출 성형기
본 발명은 전동 사출 성형기에 관한 것이다.
최근, 전동 사출 성형기에 대해서 얇은 성형품에 대한 대응 능력 향상이 기대되고 있다. 이 요구에 부응하기 위해서는, 전동 사출 성형기가 수지를 고속으로 금형에 주입해야 한다. 수지를 고속으로 금형에 주입하는 기술의 하나로서, 예를 들면 높은 토크, 낮은 관성(inertia)으로 구동하는 모터의 개발을 들 수 있다. 이러한 모터는, 수지를 사출하기 위한 스크류를 고가속, 고속으로 이동시키는 데 기여할 수 있다. 이러한 모터의 기술에 관해서, 다양한 제안이 이루어지고 있다.
특허문헌 1에 기재된 전동 사출 성형기는, 스크류를 구비한 사출장치, 가동 플래턴(platen)을 구비한 형체(型締, mold clamping)장치, 및 이젝터 핀(ejector pin)을 구비한 이젝터 장치를 갖는다. 이러한 전동 사출 성형기는, 각 전동기 중 적어도 하나의 전동기에 있어서, 스테이터의 내경에 대한 로터의 자석의 적층 길이의 비가 3이상이 되는 것을 특징으로 한다.
특허문헌 2에 기재된 릴럭턴스 모터(reluctance motor)는, 3개의 모터 단체가 1개의 회전축을 공유한다.
국제공개공보 제2005/037519호 일본 특표2014-509826호 공보
특허문헌 1에 기재된 전동 사출 성형기는, 1개의 모터가 길어져서, 로테이터, 스테이터, 및 그 밖의 각 부품의 기계 가공에 관해서 요구되는 가공 정밀도가 높아지고, 나아가 비용 증가로 이어질 수 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 릴럭턴스 모터는 1개의 회전축을 공유하는 것이며 설계 자유도가 낮다. 따라서, 상술한 바와 같은 설계 제약을 받지 않고 스크류를 고가속, 고속으로 이동시키는 모터의 실현이 요망된다.
그 밖의 과제 및 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에서 명백해질 것이다.
일 실시의 형태에 관련한 전동 사출 성형기는, 수지를 사출하기 위한 스크류를 포함한 사출장치와, 상기 사출장치를 상기 스크류의 축 방향(axial direction)으로 진퇴(進退)시키는 구동방향 변환부와, 상기 구동방향 변환부의 회전축과 동축 상에 연결되어서 상기 구동방향 변환부를 구동하는 제1 모터를 구비한다. 그리고, 상기 제1 모터는, 상기 구동방향 변환부와 연결되어 있는 측과는 반대 측에 있어서, 상기 제1 모터에 대해서 상기 구동방향 변환부와 동축 상에 연결되어, 상기 제1 모터와 연동해서 상기 구동방향 변환부를 구동하는 제2 모터를 연결하기 위한 모터 연결부를 갖는다.
또한, 일 실시의 형태에 관련한 전동 사출 성형기는, 수지를 사출하기 위한 스크류를 포함한 사출장치와, 상기 사출장치를 상기 스크류의 축 방향으로 진퇴시키는 구동방향 변환부와, 상기 구동방향 변환부를 구동하기 위한 구동장치를 구비한다. 그리고, 상기 구동장치는 복수의 모터를 가지며, 상기 복수의 모터가 각각 갖는 로터는 상기 구동방향 변환부의 회전축과 동축 상에 연결되고, 연동해서 상기 구동방향 변환부를 구동한다.
상기 일 실시의 형태에 따르면, 설계 자유도가 높으며, 또 높은 토크, 낮은 관성의 모터를 갖는 전동 사출 성형기를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시의 형태 1에 관련한 전동 사출 성형기의 전체 도면이고,
도 2는, 실시의 형태 1에 관련한 전동 사출 성형기의 고정플레이트의 사시도이고,
도 3은, 실시의 형태 1에 관련한 모터의 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는, 실시의 형태 1에 관련한 모터의 단면도이고,
도 5는, 실시의 형태 1에 관련한 제어장치의 블록도이고,
도 6은, 실시의 형태 1에 관련한 제어장치의 또 하나의 예를 나타내는 블록도이고,
도 7은, 실시의 형태 2에 관련한 전동 사출 성형기의 전체 도면이고,
도 8은, 실시의 형태 2에 관련한 구동장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시의 형태에 관해서 설명한다. 또한, 도면은 간략적인 것이기 때문에, 이 도면의 기재를 근거로 해서 실시의 형태의 기술적 범위를 좁게 해석해서는 안 된다. 또한, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명은 생략한다.
이하의 실시의 형태에 있어서는 편의상 그 필요가 있을 때는, 여러 섹션 또는 실시의 형태로 분할해서 설명하겠지만, 특별히 명시한 경우를 제외하고 그들은 서로 무관한 것이 아니라, 한쪽은 다른 쪽의 일부 또는 전부의 변형 예, 응용 예, 상세 설명, 보충 설명 등의 관계에 있다. 또한, 다음의 실시의 형태에 있어서, 요소의 수 등(개수, 수치, 양, 범위 등을 포함)에 관해 언급하는 경우, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 명확하게 특정한 수에 한정되는 경우 등을 제외하고, 그 특정의 수(數)에 한정되는 것이 아니고, 특정의 수 이상이라도 이하라도 좋다.
그리고 또한, 이하의 실시의 형태에 있어서, 그 구성 요소(동작 단계 등도 포함)는, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 분명히 필요하다고 생각되는 경우 등을 제외하고, 반드시 필요한 것은 아니다. 마찬가지로, 이하의 실시 형태에 있어서, 구성 요소 등의 형상, 위치 관계 등을 언급할 때는, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 분명히 그렇지 않다고 생각되는 경우 등을 제외하고, 실질적으로 그 형상 등에 근사 또는 유사한 것 등을 포함하는 것으로 한다. 이것은, 상기 수 등(개수, 수치, 양, 범위 등)에 관해서도 마찬가지이다.
<실시의 형태 1>
이하, 도면을 참조해서 실시의 형태 1에 관해서 설명한다.
도 1은, 실시의 형태 1에 관련한 전동 사출 성형기의 전체 도면이다. 또한, 설명의 편의상, 도 1은 전동 사출 성형기(1)의 일부를 단면(斷面)으로 표시하고 있다. 또한, 이해를 쉽게 하기 위해서 도 1에 있어서 오른손계 xyz 좌표를 나타내고 있다. x축 플러스방향은 지면의 오른쪽 방향이다. y축 플러스방향은 지면의 상방향이다. z축 플러스방향은 지면에 대해서 연직의 앞쪽 방향이다.
도 1에 나타내는 전동 사출 성형기(1)는, 수지 펠렛(pellet)을 가소화 하고, 가소화한 수지를 금형에 주입한다. 전동 사출 성형기(1)는, 볼 나사(ball screw)(200)와 동축 상에 볼 나사(200)을 구동하는 제1 모터(300)를 배치하고, 제1 모터(300)가 볼 나사(200)를 직접 구동하는 방식을 가지고 있다. 또한, 전동 사출 성형기(1)는, 제1 모터(300)에 제2 모터(400)를 연결 가능한 구조로 이루어져 있다. 전동 사출 성형기(1)는, 주요 구성으로서 기대(基臺,base)(100), 사출장치(110), 볼 나사(200), 제1 모터(300), 인코더(encoder)(500), 및 제어장치(600)를 가지고 있다.
기대(100)는, 복수의 금속판재 또는 금속 봉(棒)재 등으로 구성된 골격체(framework)이다. 기대(100)의 상면(y축 플러스측의 면)에는, 제1 고정플레이트(101), 제2 고정플레이트(102), 사출장치 지지부(105)가 각각 입설되어 있다. 기대(100)에 입설되는 이러한 구성은, 기대(100)에 의해 지지되고 있다.
제1 고정플레이트(101)는, 제1 모터(300)를 고정하기 위한 구조체이다. 제1 모터(300)는, 예를 들면 볼트와 같은 체결 부재에 의해 제1 고정플레이트(101)에 고정된다. 제1 고정플레이트(101)는 모터의 진동 등을 억제할 수 있는 부재에 의해 구성된다. 이러한 부재는, 예를 들면 철 또는 철을 주성분으로 하는 금속 등이다. 제1 고정플레이트(101)는, 제2 고정플레이트(102)와 대향하는 면(面)을 가지고, 이 면에 빔(梁,beam) 부재(103)가 입설되어 있다. 또한, 제1 고정플레이트(101)는, 사출장치 지지부(105)와 대향하는 면을 가지고, 이 면에 가이드 부재(107)가 입설되어 있다.
제2 고정플레이트(102)는, 제1 모터(300)에 연결되는 제2 모터(400)를 고정하기 위한 구조체이다. 제2 고정플레이트(102)는, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)를 연결시킬 수 있는 위치에 입설되어 있다. 즉, 도 1에 있어서, 제2 고정플레이트(102)는 x축 플러스방향을 따라서, 제1 고정플레이트(101), 제1 모터(300), 그리고 제2 고정플레이트(102)의 순으로 배치되어 있다. 제2 고정플레이트(102)는 제1 모터(300)에 대향하는 면의 반대측 면(102S)에 제2 모터(400)를 고정할 수 있다. 제2 고정플레이트(102)는, 제1 고정플레이트(101)와 마찬가지로, 모터의 진동 등을 억제할 수 있는 부재에 의해 구성된다. 또한, 제2 고정플레이트(102)는 제1 고정플레이트(101)와 대향하는 면에 빔 부재(103)가 입설되어 있다.
사출장치 지지부(105)는, 실린더(106) 및 사출장치(110)를 지지하는 구조체이다. 실린더(106)는, 호퍼(hopper)(104)를 탑재하고, 호퍼(104)에서 수지 펠렛을 받고, 받은 수지 펠렛을 실린더(106) 내로 공급한다. 또한, 사출장치 지지부(105)는, 제1 고정플레이트(101)와 대향하는 면을 가지고, 이 면에 가이드 부재(107)가 입설되어 있다. 가이드 부재(107)는, 제1 고정플레이트(101)와 사출장치 지지부 (105)를 가교하는 구조체이며, x축 방향으로 뻗어 있다. 또한, 가이드 부재(107)는 리니어 가이드를 가지고 있다. 이 리니어 가이드는, 사출장치(110)와 계합(係合)되어 있으며, 사출장치(110)가 x축으로 진퇴 가능하도록 지지한다.
사출장치(110)는, 수지를 가소화 하고, 가소화 한 수지를 금형에 주입한다. 사출장치(110)는, 가소화 모터(111)를 가지고 있다. 가소화 모터(111)의 동력은 벨트(112)를 통해서 실린더(106) 내의 스크류(113)에 전달된다. 스크류(113)는 수지의 가소화를 촉진시키면서 동시에, 가소화 한 수지를 금형으로 밀어 낸다. 도 1에있어서, 스크류(113)는, 스크류(113)의 축 방향이 x축을 따라서 배치되어 있으며, 사출장치(110)는 x축을 따라서 진퇴한다. 사출장치(110)는, 볼 나사(200)에 연결하면서 동시에, 가이드 부재(107)가 가지고 있는 리니어 가이드에 의해 x축 방향으로 진퇴 가능하게 지지되어 있다.
볼 나사(200)는, x축에 평행한 방향으로 회전축을 갖는 볼 나사이며, x축 플러스측이 제1 모터(300)에 연결되고, x축 마이너스측이 사출장치(110)에 연결되어있다. 볼 나사(200)는, 제1 모터(300)에서 회전 방향의 구동력을 받고, 받은 회전 방향의 구동력을 직선 방향의 구동력으로 변환하고, 변환된 구동력에 의해 사출장치(110)를 스크류(113)의 축 방향으로 진퇴시킨다. 즉, 볼 나사(200)는, 구동방향을 변환하는 기구를 갖는 구동방향 변환부라고 할 수 있다.
제1 모터(300)는, 볼 나사(200)의 회전축과 동축 상에 연결되어 볼 나사(200)를 구동하는 모터이다. 제1 모터(300)는, 제1 고정플레이트(101)에 의해 고정되어 있다. 제1 모터(300)는 볼 나사(200)와 연결되어 있는 측과는 반대 측에 모터 연결부(313)를 가지고 있다. 모터 연결부(313)는, 제2 고정플레이트(102)에 고정되는 제2 모터(400)와 연결할 수 있다. 제2 고정플레이트(102)의 면(102S)은, 제 2 모터(400)가 고정될 수 있다. 또한, 면(102S)은, 제1 모터(300)가 갖는 모터 연결부(313)에 액세스 가능한 구조로 되어 있다. 이러한 구조에 의해, 실시의 형태에 관련한 전동 사출 성형기(1)는, 볼 나사(200)를 구동하기 위한 제1 모터(300)에 제2 모터(400)를 연결시킬 수 있다. 또한, 실시의 형태에 관련한 전동 사출 성형기 (1)는, 제1 모터(300)와 제1 모터(300)에 연결한 제2 모터(400)를 연동시켜서 볼 나사(200)를 구동할 수 있다.
제1 모터(300)는, 인코더(encoder)(500)를 가지고 있다. 인코더(500)는 제1 모터(300)의 회전 속도를 검출하는 장치이다. 인코더(500)는 예를 들면 발광 소자 및 수광 소자를 포함하는 것이나, 홀 소자(hall element)나 코일 등을 이용한 자기식 센서에 의해 구성되는 로터리 인코더(rotary encoder) 등이다. 또한, 제2 모터 (400)는 인코더(501)을 가지고 있어도 좋다. 제2 모터(400)가 제1 모터(300)에 연결될 경우, 인코더(501)는 인코더(501)가 취득한 제2 모터(400)의 회전 수에 관한 신호를, 전동 사출 성형기(1)에 공급해도 좋다.
제어장치(600)는, 전동 사출 성형기가 갖는 모터의 동작을 제어하는 장치이고, 기판, 회로, 마이크로컴퓨터 등을 포함한다. 제어장치(600)는, 사용자에 대한 인터페이스로서 표시부(601) 및 조작부(602)를 가지고 있다. 제어장치(600)는 전동 사출 성형기(1)의 임의의 장소에 설치될 수 있다.
이어서, 도 2를 참조하면서, 전동 사출 성형기(1)가 갖는 제1 고정플레이트 (101) 및 제2 고정플레이트(102)의 구조에 관해서 설명한다. 도 2는, 실시의 형태 1에 관련한 전동 사출 성형기의 고정플레이트의 사시도이다. 도 2는, 전동 사출 성형기(1)의 일부를 잘라낸 상태이며, 볼 나사(200), 제1 모터(300), 및 연결된 제2 모터(400)를 이점 쇄선에 의해 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 전동 사출 성형기(1)는, 제1 모터(300)의 볼 나사(200)와의 연결부를 갖는 면(300S)을 고정하는 제1 고정플레이트(101)를 가지고있다. 또한, 전동 사출 성형기(1)는, 제1 모터(300)의 모터 연결부(313)를 갖는 쪽에 상기 제2 모터(400)를 고정하기 위한 제2 고정플레이트(102)를 가지고 있다.
전동 사출 성형기(1)는, 제1 고정플레이트(101)와 제2 고정플레이트(102)를 가교하는 빔 부재(103)를 가지고 있다. 빔 부재(103)는, 제1 고정플레이트(101)와 제2 고정플레이트(102)를 잇도록, x축 방향으로 뻗어 있다. 또한, 전동 사출 성형기(1)는, 이러한 빔 부재(103)를 z축 방향으로 2 개 가지고 있다. 또한, 제1 고정플레이트(101)의 x축 마이너스 측에는, 가이드 부재(107)가 입설되어 있으며, x축 방향을 따라서 뻗어 있다. 가이드 부재(107)도, 빔 부재(103)와 마찬가지로, z 축 방향으로 2개 설치되어 있다. 가이드 부재(107)는, x축 방향으로 연신하여 사출장치 지지부(105)에 이어져 있다. 가이드 부재(107)가 제1 고정플레이트(101)와 사출장치 지지부(105)에 이어짐에 따라, 전동 사출 성형기(1)는, 사출장치(110) 및 제1 모터(300)를 지지하는 골격체의 강성을 높인다.
이와 같은 구성에 따라, 실시의 형태에 관련한 전동 사출 성형기(1)는, 제1 고정플레이트(101) 및 제2 고정플레이트(102)의 강성이 서로 향상하여, 모터가 발생시키는 진동을 억제할 수 있다. 또한, 제1 고정플레이트(101), 제2 고정플레이트(102), 및 빔 부재(103)는 일체의 부재에 의해 구성되어 있어도 좋고, 여러 부재를 결합시킴으로써 구성되어도 좋다.
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하면서 제1 모터(300)의 구조의 일례에 관해서 설명한다. 도 3은, 실시의 형태 1에 관련한 모터의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는, 실시의 형태 1에 관련한 모터의 단면도이다. 도 4는, 도 3에서의 선분 IV의 단면을 보여주고 있다.
제1 모터(300)는, 교류 전류가 만드는 주위의 회전 자계에 의해 로터가 회전하는, 동기(同期) 모터이다. 본 실시의 형태에 있어서는, 전동 사출 성형기에 있어서 고(高) 토크, 고 가속의 모터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 제1 모터(300)는 동기 모터인 것이 바람직하다. 도 3 및 도 4에 예시한 제1 모터(300)는, 로터(310)에 영구 자석을 갖는 PM모터(PM=Permanent Magnet)이다. 제1 모터(300)는 주요 구성으로서, 회전축인 로터(310)와, 로터(310)의 주위에 배치된 스테이터(320)와, 로터(310) 및 스테이터(320)을 지지하는 케이스(301)을 가지고 있다. 또, 도 3 및 도 4에 나타내는 제1 모터(300)는, 주요 구성을 보여 주고 있으며, 더 상세한 구성에 관해서는 적절히 생략한다. 이러한 상세한 내용에 관해서는 당업자가 당연히 알 수 있을 것이다.
로터(310)는, 스테이터(320)가 갖는 코일이 발생하는 자계에 따라서 회전력을 발생시키기 위한 복수의 영구 자석(311)을 가지고 있다. 또한, 로터(310)는 일단에 볼 나사(200)를 연결하기 위한 구동 연결부(312)를 가지고, 타단에 제2 모터(400)를 연결하기 위한 모터 연결부(313)를 가지고 있다. 또한, 로터(310)는, 중공 구조를 띠고 있다. 로터(310)는, 예를 들면, 전자 강판을 적층시킴으로써 구성되어 있다. 로터(310)는 베어링(302)을 통해서 케이스(301)에 지지되어 있다.
구동 연결부(312)는, 볼 나사(200)가 갖는 피구동 연결부(210)와 감합한다. 구동 연결부(312)와 피구동 연결부(210)는, 감합하면 흔들림없이 고정되어 공통하는 회전축 C를 중심으로서 연동하도록 구성되어 있다. 구동 연결부(312)와 피구동 연결부(210)는 서로 암수(雌雄)의 관계이며, 또 회전 방지 구조를 가지고 있다. 도 3의 예에 있어서는, 피구동 연결부(210)가 스플라인 형상의 축이며, 구동 연결부(312)가 피구동 연결부(210)에 대응한 스플라인 형상의 구멍이다. 또한, 연결부의 형상은, 스플라인 형상에 한정하지 않고, 세레이션(serration)이나 D커트 등이어도 좋다.
모터 연결부(313)는, 제2 모터(400)에 연결하기 위한 형상을 띠고 있다. 즉 모터 연결부(313)는, 제1 모터(300)에 대해서 볼 나사(200)과 동축 상에 연결하고, 제1 모터(300)와 연동해서 볼 나사(200)를 구동하는 제2 모터(400)를 연결한다. 또한 모터 연결부(313)는, 제2 모터(400)를 연결한 후에 제2 모터(400)를 다시 분리 할 수 있는 구조를 가지고 있다. 즉, 전동 사출 성형기(1)는 제2 모터(400)가 착탈 가능하다.
모터 연결부(313)는, 예를 들면, 볼 나사(200)의 피구동 연결부(210)와 같은 형상이어도 좋다. 이 경우, 제1 모터(300)는 로터(310)의 일단에 구동 연결부 (312)를 가지고, 타단에 구동 연결부(312)에 대해서 감합할 수 있는 형상을 띤 모터 연결부(313)을 갖는다. 이러한 구조를 채용함으로써, 제1 모터(300)는 서로 연결하는 것이 가능한 구조가 된다. 이 경우, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)는 동일한 것이어도 좋다.
스테이터(320)는, 로터 주위에 설치되고, 복수의 티스(teeth)(321)와, 이들 복수의 티스(321)에 감긴 코일(322)를 갖고 있다. 티스(321)는, 예를 들면 전자 강판을 적층함으로써 구성된다. 또, 코일(322)은 예를 들면 도선을 복수 감아돌림으로써 구성된다.
또한, 도 3 및 도 4에서 나타낸 제1 모터(300)는, 동기 모터의 일례이다. 즉, 실시의 형태에 관련한 제1 모터에 있어서, 로터가 갖는 자석의 수, 스테이터가 갖는 티스의 수, 코일 감김의 사양, 또한 코일의 상수 등은 다양하다. 또한, 제1 모터(300)는, 자석을 로터 표면에 조립하는 SPM모터(SPM=Surface Permanent Magnet)이라도, 자석을 로터 내부에 조립하는 IPM모터(IPM = Interior permanent Magnet)이라도 좋다. 또한, 제1 모터(300)는, 모터에 자석을 조립하지 않은 릴럭턴스 모터이어도 좋다.
이어서, 도 5를 참조하면서 제어장치(600)에 관해서 설명한다. 도 5는 실시의 형태 1에 관련한 제어장치의 블록도이다. 제어장치(600)는, 표시부(601), 조작부(602), 서보 앰프(servo amplifier)(603), 제어부(604), 서보 앰프(605), 서보 앰프(606), 검출부(607), 및 커넥터(608)를 가지고 있다. 또한, 전동 사출 성형기(1)는, 금형을 개폐하는 형체(mold clamping) 유닛(미도시)이나, 수지나 금형의 온도를 제어하는 온도 제어장치(미도시)를 포함할 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서, 이런한 형체 유닛이나 온도 제어장치는, 일반적으로 널리 알려진 기술에 의해 구성되어 있다. 따라서, 본 개시에 있어서, 이러한 설명은 생략한다. 제어장치(600)는, 생략된 이러한 구성을 제어하는 기능을 가지고 있어도 좋다.
표시부(601)는, 예를 들면 표시 컨트롤러를 포함한 액정 표시 장치이며, 사용자가 다양한 작업을 할 때의 정보를 표시한다. 조작부(602)는 사용자가 다양한 입력 조작을 하기 위한 입력장치이며, 예를 들면, 버튼이나 터치 패널 등이다. 표시부(601) 및 조작부(602)는, 제어부(604)에 접속하여, 제어부(604)를 통해서 여러 신호의 입력 또는 정보의 출력을 수행한다.
서보 앰프(603)는, 제어부(604)로부터의 수취하고, 수취한 지시에 따라서 가소화 모터(111)를 동작하기 위한 전류를 출력한다.
제어부(604)는, 제어장치(600)의 각 구성에 접속해서, 전동 사출 성형기(1)의 동작을 제어한다. 제어부(604)는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit)나 메모리가 구현된 기판을 포함한다. 전동 사출 성형기(1)에 제2 모터(400)가 접속된 경우, 제어부(604)는 서보 앰프(605) 및 서보 앰프(606)에 대해서 연동시키기 위한 지시를 보낸다. 이에 따라 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)는, 연동해서 볼 나사(200)를 구동한다.
서보 앰프(605)는, 제어부(604)로부터의 지시를 수취하고, 수취한 지시에 따라서 제1 모터(300)를 동작하기 위한 전류를 출력한다.
서보 앰프(606)는, 제어부(604)로부터의 지시를 수취하고, 수취한 지시에 따라서 제2 모터(400)를 동작하기 위한 전류를 출력한다. 서보 앰프(606)는 커넥터(608)에 접속되어 있다. 커넥터(608)는, 커넥터(430)와 착탈 가능하게 접속할 수 있다. 커넥터(430)는, 제2 모터(400)에 접속되어 있다.
검출부(607)는, 인코더(500)에 접속하여, 인코더(500)가 검출한 제1 모터의 회전에 관한 데이터를 제어부(604)에 공급한다. 또, 인코더(500)는 제어부(604)를 통해서 서보 앰프(605) 또는 서보 앰프(606)에 접속해도 좋고, 제어부(604)를 통하지 않고 직접 서보 앰프(605) 및 서보 앰프(606)에 접속해도 좋다.
이어서, 도 6을 참조하면서 제어장치(600)의 다른 예에 관해서 설명한다. 도 6은, 실시의 형태 1에 관련한 제어장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다. 도 6에 나타내는 예는, 제1 모터(300)를 동작시키는 서보 앰프(605)가, 제2 모터 (400)도 동작시키는 기능을 갖는 점에 있어서, 도 5에 예시한 제어장치(600)와 다르다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제어장치(600)는 제1 모터(300) 및 제2 모터 (400)를 하나의 서보 앰프에 의해 동기해서 연동시킬 수 있다. 또, 도 5 및 도 6에 있어서, 제2 모터(400)는, 도 1에 도시한 인코더(501)을 가지고 있어도 좋다. 이 경우, 제어장치(600)는 인코더(500) 또는 인코더(501)에서 받는 신호 중 적어도 어느 한쪽 또는 그 양쪽을 이용해서, 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(604)는, 인코더(501)에 접속하여 인코더(501)의 신호에 따라서 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)를 제어해도 좋다. 또한, 제어부(604)는 인코더(500) 및 인코더(501)의 신호를 모두 취득하고, 취득한 신호를 미리 설정된 방법에 따라 합성 신호를 생성하고, 생성된 합성 신호에 따라서 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)를 제어해도 좋다. 이때, 미리 설정된 방법이란, 예를 들면, 신호의 합, 곱, 평균에 의한 합성 등이다.
이상에 설명한 바와 같이, 실시의 형태 1에 관련한 전동 사출 성형기(1)는, 제1 모터(300)에 연동해서 볼 나사(200)를 구동하는 제2 모터(400)를 연결 가능하다. 이에 따라, 전동 사출 성형기(1)는, 볼 나사(200)를 구동하는 토크나 응답성을 적합하게 설정하는 것이 가능하다. 즉, 실시의 형태 1에 의해, 설계 자유도가 높고, 또 높은 토크, 낮은 관성의 모터를 갖는 전동 사출 성형기를 제공할 수 있다.
<실시의 형태 2>
이어서, 실시의 형태 2에 관해서 설명한다. 실시의 형태 2는, 제2 모터(400)가 연결된 상태라는 점에서, 실시의 형태 1과 다르다.
우선, 도 7을 참조하면서, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)를 연결한 경우에 관해서 설명한다. 도 7은, 실시의 형태 2에 관련한 전동 사출 성형기(2)의 전체 도면이다.
도 7에 있어서, 전동 사출 성형기(2)는, 실시의 형태 1에 관련한 전동 사출 성형기(1)에 더하여, 제2 모터(400) 및 인코더(500)를 가지고 있다. 제2 모터 (400)는, 제2 고정플레이트(102)의 면(102S)에 있어서 고정되어 있다. 즉, 전동 사출 성형기(2)는, 제1 모터(300)를 고정하기 위한 제1 고정플레이트(101)와, 제2 모터(400)를 고정하기 위한 제2 고정플레이트(102)를 가지고 있다. 또한, 전동 사출 성형기(2)는, 제1 고정플레이트(101)와 제2 고정플레이트(102)를 가교하는 빔 부재 (103)를 가지고 있다.
전동 사출 성형기(2)에 있어서, 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)를 함께 구동장치(700)라고 칭할 수도 있다. 구동장치(700)는, 복수의 모터를 가지고, 이러한 복수의 모터가 연동해서 볼 나사(200)를 구동한다. 인코더(500)는, 모터가 갖는 로터에 직접 또는 간접적으로 계합되고, 계합된(engaged) 로터 회전 수를 검출한다.
이어서, 도 8을 참조하면서 구동장치(700)의 구성에 관해서 설명한다. 도 8은, 실시의 형태 2에 관련한 구동장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
구동장치(700)는, 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)를 가지고 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 전동 사출 성형기에 있어서 고 토크 또한 고 가속의 모터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)는, 교류 전류가 만드는 주위의 회전 자계에 의해 로터가 회전하는, 동기 모터인 것이 바람직하다. 제1 모터(300)는, 도 3을 참조하면서 설명한 것과 같은 구성을 가지고 있다. 또한, 제2 모터(400)는 제1 모터(300)와 같은 구성을 가지고 있다. 즉, 제2 모터(400)는 PM모터이며, 주요 구성으로서 로터(410), 스테이터(420), 케이스 (401)를 가지고 있다. 제1 모터(300)와 제2 모터(400)는, 로터가 갖는 자석의 극수(極數), 및 철심의 적층 두께가 각각 같다. 또한, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)는, 코일의 상수 및 슬롯 수가 각각 동일하다. 또한, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)는, 자석을 로터 표면에 조립한 SPM모터이어도, 자석을 로터 내부에 조립한 IPM모터이어도 좋다. 또한, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)는, 로터에 자석을 조립하지 않은 릴럭턴스 모터이어도 좋다.
제1 모터가 갖는 모터 연결부(313)는, 제2 모터(400)가 갖는 구동 연결부 (412)와 연결되어 있다. 또한, 로터(310)의 구동 연결부(312)는, 볼 나사(200)의 피구동 연결부(210)와 연결되어 있다. 따라서, 로터(310) 및 로터(410)는, 볼 나사 (200)의 회전축 C와 동축 상에 연결되어, 연동해서 볼 나사(200)를 구동한다.
제2 모터(400)는, 제1 모터(300)와 연결되어 있는 구동 연결부(412)와는 반대의 측에 모터 연결부(413)를 가지고 있다. 모터 연결부(413)에는, 인코더(500)가 연결되어 있다. 인코더(500)는, 구동장치(700)의 회전 속도에 관한 데이터를 검출하고, 검출한 회전 수에 관한 데이터를 구동장치(7000의 서보 앰프에 공급한다. 즉, 구동장치(700)의 서보 앰프는, 제1 모터(300)와 제2 모터(400)를 각각 제어 할 때에 인코더(500)에서 수취한 신호를 공유한다. 환언하면, 제어장치(600)는, 인코더(500)에서 수취한 신호를 이용해서 구동장치(700)가 갖는 복수의 모터를 제어한다. 전동 사출 성형기(2)가 갖는 제어장치(600)는, 제1 모터(300)의 코일 (322) 및 제2 모터(400)의 코일(422)에 인가하는 전류를 동기시켜서 제1 모터(300) 및 제2 모터(400)를 구동한다.
또한, 구동장치(700)가 갖는 모터는 2개로 한정되지 않는다. 즉, 구동장치 (700)는, 3개 이상의 모터를 가지고, 이러한 3개 이상의 모터가 볼 나사(200)의 회전축 C와 동축 상에 연결되어 연동해서 볼 나사(200)를 구동하는 구성이어도 좋다. 그 경우, 전동 사출 성형기(2)는 복수의 모터를 고정하기 위한 복수의 고정플레이트를 가지며, 하나의 고정플레이트는, 하나의 모터를 각각 고정하는 구성을 갖는다. 그리고 또한, 전동 사출 성형기(2)는, 이러한 복수의 고정플레이트를 가교하는 빔 부재를 가질 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 2에 관련한 전동 사출 성형기(2)는 복수의 모터를 갖는 구동장치(700)를 갖는다. 이에 따라, 전동 사출 성형기(2)는, 볼 나사(200)를 구동하는 토크나 응답성을 적절하게 설정하는 것이 가능하다. 즉, 실시의 형태 2에 의해 설계 자유도가 높고, 또 높은 토크, 낮은 관성의 모터를 갖는 전동 사출 성형기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시의 형태에 한정되는 것이 아니라, 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.
이 출원은, 2018년 2월 28일에 출원된 일본 특허출원 제2018-034582호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 포함한다.
1,2; 전동 사출 성형기
100; 기대(base)
101; 제1 고정플레이트
102; 제2 고정플레이트
103; 빔(梁) 부재
104; 호퍼(hopper)
105; 사출장치 지지부
106; 실린더
107; 가이드 부재
110; 사출장치
111; 가소화(可塑化) 모터
112; 벨트
113; 스크류
210; 피구동 연결부
300; 제1 모터
301,401; 케이스
302; 베어링
310,410; 로터(rotor)
311,411; 영구 자석
312,412; 구동 연결부
313,413; 모터 연결부
320,420;스테이터(stator)
321,421; 티스(teeth)
322,422; 코일
400; 제2 모터
430; 커넥터(connector)
500,501; 인코더(encoder)
600; 제어장치
601; 표시부
602; 조작부
603; 서보 앰프(servo amplifier)
604; 제어부
605; 서보 앰프
606; 서보 앰프
607; 검출부
608; 커넥터
700; 구동장치

Claims (13)

  1. 수지를 사출하기 위한 스크류(screw)를 포함한 사출장치와, 상기 사출장치를 상기 스크류의 축 방향(axial direction)으로 진퇴(進退)시키는 구동방향 변환부와, 상기 구동방향 변환부의 회전축과 동축 상에 연결되어서 상기 구동방향 변환부를 구동하는 제1 모터를, 구비하고,
    상기 제1 모터는,
    상기 구동방향 변환부와 연결되어 있는 측과는 반대 측에 있어서, 상기 회전축과 동축 상에 연결되고, 상기 제1 모터와 연동해서 상기 구동방향 변환부를 구동하는 제2 모터를 연결하기 위한 모터 연결부를 갖는, 전동 사출 성형기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 연결부는, 상기 제2 모터를 연결한 뒤에 상기 제2 모터를 다시 분리 가능한 구조를 갖는, 전동 사출 성형기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모터의 상기 구동방향 변환부와의 연결부를 갖는 면(面)을 고정하는 제1 고정플레이트를 가지며,
    상기 제1 모터의 상기 모터 연결부를 갖는 측에 상기 제2 모터를 고정하기 위한 제2 고정플레이트를 갖는, 전동 사출 성형기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 고정플레이트와 상기 제2 고정플레이트를 가교하는 빔(beam) 부재를 갖는, 전동 사출 성형기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 모터를 구동시키는 서보 앰프를 포함한 제어장치를 더 갖고,
    상기 제어장치는,
    상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 연동해서 구동시키기 위한 제2 모터 구동 용 커넥터를 갖는, 전동 사출 성형기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 모터의 회전 수 또는 상기 제2 모터의 회전 수를 검출하는 인코더(encoder)를 더 갖고,
    상기 제어장치는, 상기 인코더로부터 수취한 신호를 이용해서 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하는, 전동 사출 성형기.
  7. 수지를 사출하기 위한 스크류를 포함한 사출장치와, 상기 사출장치를 상기 스크류의 축 방향으로 진퇴시키는 구동방향 변환부와, 상기 구동방향 변환부를 구동하기 위한 구동장치를, 구비하는 전동 사출 성형기이며,
    상기 구동장치는, 복수의 모터를 가지며,
    상기 복수의 모터가 각각 갖는 로터는, 상기 구동방향 변환부의 회전축과 동축 상에 연결되고, 연동해서 상기 구동방향 변환부를 구동하는, 전동 사출 성형기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 모터를 고정하기 위한 복수의 고정플레이트를 더 갖으며,
    하나의 상기 고정플레이트는, 하나의 상기 모터를 각각 고정하는, 전동 사출 성형기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 고정플레이트를 가교하는 빔 부재를 갖는, 전동 사출 성형기.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 모터는, 로터와, 상기 로터의 주위에 복수의 감겨진 코일을 갖는 동기(同期) 모터인, 전동 사출 성형기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 모터는, 상기 로터가 갖는 극수(極數) 및 철심의 적층 두께가 각각 같으며, 또 상기 코일의 상수 및 슬롯(slot) 수가 각각 같은, 전동 사출 성형기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 코일에 인가하는 전류를 동기시켜서 상기 복수의 모터를 구동하는 제어장치를 더 구비하는, 전동 사출 성형기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 모터 중 적어도 하나의 모터의 회전 수를 검출하는 인코더를 더 갖고,
    상기 제어장치는, 상기 인코더에서 수취하는 신호를 이용해서 상기 복수의 모터를 제어하는, 전동 사출 성형기.
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