JP2000006220A - 射出装置 - Google Patents

射出装置

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JP2000006220A JP10180478A JP18047898A JP2000006220A JP 2000006220 A JP2000006220 A JP 2000006220A JP 10180478 A JP10180478 A JP 10180478A JP 18047898 A JP18047898 A JP 18047898A JP 2000006220 A JP2000006220 A JP 2000006220A
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screw
shaft
rotation
ball screw
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】射出力の検出精度を高くすることができるよう
にする。 【解決手段】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、該射出部材を回転自在に支持する第1
の支持部材と、駆動手段と、前記射出部材に対して相対
的に回転自在に連結され、前記駆動手段の回転が伝達さ
れる回転伝達部、及び回転運動を直線運動に変換する運
動方向変換部を備えた伝動軸と、前記射出部材と伝動軸
との相対回転を許容する第2の支持部材と、前記第1の
支持部材と第2の支持部材との間に配設された荷重検出
手段とを有する。該荷重検出手段は、第1の支持部材と
第2の支持部材との間に配設されるので、射出部材の回
転に伴ってトルクが加わることはない。前記荷重検出手
段は第2の支持部材を介して伝動軸と連結されるので、
伝動軸の回転に伴ってトルクが加わることはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、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、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ることに
よって成形品を得ることができるようになっている。
【0003】前記射出成形機は型締装置及び射出装置を
有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテン
を備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させるこ
とによって型閉じ、型締め及び型開きを行う。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、及び溶融させられた樹脂を射出
する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリュ
ーが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そし
て、該スクリューを前進させることによって射出ノズル
から樹脂が射出され、スクリューを後退させることによ
って樹脂の計量が行われる。
【0004】ところで、前記スクリューを進退させるた
めに、電動機を使用した電動射出成形機の射出装置が提
供されている。図2は従来の電動射出成形機の射出装置
の概略図である。図において、2は射出装置、4は射出
装置フレームであり、該射出装置フレーム4の前方(図
における左方)には加熱シリンダ21が固定され、該加
熱シリンダ21の前端(図における左端)に射出ノズル
21aが配設される。そして、前記加熱シリンダ21に
はホッパ21bが配設されるとともに、加熱シリンダ2
1内にはスクリュー20が回転自在に、かつ、進退(図
における左右方向に移動)自在に配設され、該スクリュ
ー20の後端(図における右端)が支持部材5によって
回転自在に支持される。
【0005】該支持部材5には減速機構付きの計量用モ
ータ6が取り付けられ、該計量用モータ6の回転がタイ
ミングベルト7aを介して前記スクリュー20に伝達さ
れるようになっている。また、スクリュー20と平行に
ボールねじ軸8が回転自在に支持されるとともに、該ボ
ールねじ軸8の後端はタイミングベルト7bを介して減
速機構付きの射出用モータ9に連結され、該射出用モー
タ9によってボールねじ軸8を回転させることができる
ようになっている。そして、該ボールねじ軸8の前端は
支持部材5に固定されたボールナット5aと螺(ら)合
させられる。したがって、前記射出用モータ9を駆動
し、タイミングベルト7bを介してボールねじ軸8を回
転させることによって、ボールナット5aを軸方向に移
動させることができる。なお、前記支持部材5とボール
ナット5aとの間にロードセル5bが配設される。
【0006】前記構成の射出装置2においては、計量工
程時に、計量用モータ6を駆動することによって発生さ
せられた回転が、タイミングベルト7aを介してスクリ
ュー20に伝達されると、該スクリュー20が所定量だ
け後退(図における右方に移動)させられるとともに、
ホッパ21b内から樹脂が供給され、該樹脂は、加熱シ
リンダ21内において加熱され溶融させられ、前記スク
リュー20の前方に溜(た)められる。
【0007】また、射出工程時に、射出用モータ9を駆
動することによって発生させられた回転が、タイミング
ベルト7bを介してボールねじ軸8に伝達されると、前
記ボールナット5a及び支持部材5が前記ボールねじ軸
8の回転に伴って前進(図における左方に移動)させら
れるとともに、前記スクリュー20も前進させられ、該
スクリュー20の前方に溜められた樹脂は射出ノズル2
1aから図示されない金型装置のキャビティ空間に充填
される。
【0008】そして、このとき、ボールナット5aを前
進させる力、すなわち、スクリュー20に発生する射出
力は、ロードセル5bによって検出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の射出装置2において、前記射出力はボールねじ軸8
を回転させるのに伴って発生させられるので、前記ボー
ルナット5aにボールねじ軸8とボールナット5aとの
螺合角度に対応するトルクが加わる。したがって、ロー
ドセル5bによる射出力の検出精度が低くなってしま
う。
【0010】本発明は、前記従来の射出装置の問題点を
解決して、射出力の検出精度を高くすることができる射
出装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の射
出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内
において進退自在に配設された射出部材と、該射出部材
を回転自在に支持する第1の支持部材と、駆動手段と、
前記射出部材に対して相対的に回転自在に連結され、前
記駆動手段の回転が伝達される回転伝達部、及び回転運
動を直線運動に変換する運動方向変換部を備えた伝動軸
と、前記射出部材と伝動軸との相対回転を許容する第2
の支持部材と、前記第1の支持部材と第2の支持部材と
の間に配設された荷重検出手段とを有する。
【0012】本発明の他の射出装置においては、さら
に、計量用モータと、該計量用モータの回転を前記射出
部材に伝達する伝動手段とを有する。
【0013】
【発明の実施の形態】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。図1は本発明の
第1の実施の形態におけるビルトインモータ型射出装置
の断面図である。図において、12はシリンダ部材とし
ての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ12の前端
(図における左端)に射出ノズル12aが配設される。
前記加熱シリンダ12内には、射出部材としてのスクリ
ュー22が回転自在に、かつ、進退(図における左右方
向に移動)自在に配設される。
【0014】そして、該スクリュー22は、前端にスク
リューヘッド22aを有するとともに、前記加熱シリン
ダ12内を後方(図における右方)に延び、後端(図に
おける右端)に第2の支持部材としてのベアリングボッ
クス13が固定される。また、前記スクリュー22の周
囲には螺旋状のフライト23が形成され、該フライト2
3間に溝26が形成される。
【0015】そして、前記加熱シリンダ12における設
定された箇所には図示されない樹脂供給口が形成され、
該樹脂供給口に図示されないホッパが配設される。前記
樹脂供給口は、スクリュー22を加熱シリンダ12内に
おける最も前方(図における左方)に置いた状態におい
て、前記溝26の後端部に対応する箇所に形成される。
また、前記加熱シリンダ12の周囲には図示されないヒ
ータが配設される。
【0016】計量工程時に、前記スクリュー22を回転
させながら所定量だけ後退(図における右方に移動)さ
せると、前記ホッパ内からペレット状の樹脂が前記ヒー
タによって加熱された加熱シリンダ12内に供給され、
該樹脂は加熱され溶融させられて溝26内を前進(図に
おける左方に移動)させられる。そして、前記スクリュ
ーヘッド22aの前方に1ショット分の溶融させられた
樹脂が溜められる。
【0017】次に、射出工程時に、前記スクリュー22
を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘ
ッド22aの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル12
a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。ところで、前記加熱シリンダ12の後
方には、前記スクリュー22を回転させたり進退させた
りするための駆動部15が配設される。該駆動部15
は、フレーム17、該フレーム17に対して移動自在に
配設された計量用モータ81、及び前記フレーム17に
固定された駆動手段としての射出用モータ82を備え、
該射出用モータ82とスクリュー22とが同一軸上に配
設される。
【0018】前記フレーム17には、前記スクリュー2
2と平行に延びる案内バー83が配設され、該案内バー
83に沿って前記計量用モータ81が移動させられる。
そのために、第1の支持部材としての支持板84が前記
案内バー83に対して摺(しゅう)動自在に配設され、
前記支持板84に計量用モータ81が取り付けられると
ともに、従動側プーリ88がベアリング106によって
回転自在に支持される。
【0019】また、前記計量用モータ81の出力軸85
に駆動側プーリ86が固定され、該駆動側プーリ86と
前記従動側プーリ88との間にタイミングベルト89が
張設される。そして、前記支持板84の後面(図におけ
る右面)に、荷重検出手段としてのロードセル105を
介してベアリングボックス13が取り付けられる。な
お、駆動側プーリ86、従動側プーリ88及びタイミン
グベルト89によって伝動手段が構成される。
【0020】一方、前記射出用モータ82は、前記フレ
ーム17に固定されたステータ91、及び該ステータ9
1の内周側に配設されたロータ92から成り、該ロータ
92はフレーム17に対して回転自在に支持される。そ
のために、前記ロータ92に中空のロータシャフト93
が嵌(かん)入されて固定され、該ロータシャフト93
の両端がベアリング94、95によってフレーム17に
それぞれ支持される。
【0021】また、前記ベアリングボックス13内にベ
アリング96、97が配設され、該ベアリング96、9
7によってスクリュー22と伝動軸としてのボールねじ
軸・スプライン軸ユニット98とが相対的に回転自在に
連結され、前記フレーム17に固定されたボールナット
99と前記ボールねじ軸・スプライン軸ユニット98の
前半部に形成されたボールねじ軸部98aとが螺合させ
られる。なお、該ボールねじ軸部98aによって、回転
運動を直線運動に変換する運動方向変換部が構成され
る。
【0022】したがって、計量工程において、前記計量
用モータ81を駆動することによって発生させられた回
転が、駆動側プーリ86、タイミングベルト89、従動
側プーリ88及びスクリュー22に順に伝達され、スク
リュー22が回転されながら後退させられて、1ショッ
ト分の樹脂がスクリューヘッド22aの前方に溜められ
る。この場合、スクリュー22とボールねじ軸・スプラ
イン軸ユニット98とは支持板84、ロードセル105
及びベアリングボックス13を介して相対的に回転自在
に連結されているので、従動側プーリ88に伝達された
回転はボールねじ軸・スプライン軸ユニット98には伝
達されないが、加熱シリンダ12内の樹脂の圧力が支持
板84、ロードセル105及びベアリングボックス13
を介してボールねじ軸・スプライン軸ユニット98に伝
達される。したがって、ボールねじ軸・スプライン軸ユ
ニット98が回転しながら後退することによってスクリ
ュー22も後退させられる。なお、該スクリュー22を
後退させるときに、樹脂の圧力に抗してスクリュー22
に背圧が加えられる。
【0023】一方、前記射出用モータ82において、ス
テータ91に所定の周波数の電流を供給することによっ
て、前記スクリュー22を回転させることなく前進させ
ることができる。そのために、前記ロータシャフト93
の内側のほぼ中央に環状の係止部材101が固定され、
該係止部材101の内周に形成されたスプライン102
と前記ボールねじ軸・スプライン軸ユニット98の後半
部に形成されたスプライン軸部98bとが係合させられ
る。なお、該スプライン軸部98bによって、射出用モ
ータ82の回転が伝達される回転伝達部が構成される。
【0024】したがって、射出工程において、前記射出
用モータ82を駆動することによって発生させられた回
転が、ロータシャフト93、係止部材101及びボール
ねじ軸・スプライン軸ユニット98に順に伝達される。
そして、前記ボールナット99がフレーム17に固定さ
れているので、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット9
8が回転しながら前進することによってスクリュー22
も前進させられる。また、このとき、スクリュー22に
発生させられる射出力は、従動側プーリ88を介してロ
ードセル105に伝達され、該ロードセル105によっ
て検出される。
【0025】このように、射出用モータ82の回転が減
速機構、プーリ等を介することなくボールねじ軸・スプ
ライン軸ユニット98に直接伝達されるようになってい
るので、機械効率を高くすることができるとともに、イ
ナーシャを小さくすることができる。その結果、射出工
程において、射出速度を立ち上げたり、変更したりする
のに必要な時間を短くすることができるとともに、射出
速度を立ち上げたり、変更したりするのに必要なトルク
を小さくすることができる。また、射出工程から保圧工
程への切換えに必要な時間を短くすることができる。
【0026】また、前記係止部材101がロータシャフ
ト93の内側のほぼ中央に配設されるので、ロータ92
の内側においてスプライン軸部98bを進退させること
ができる。そして、計量用モータ81の回転をスクリュ
ー22に伝達するための駆動側プーリ86、従動側プー
リ88及びタイミングベルト89を、軸方向においてベ
アリングボックス13と重ねて配設することができる。
したがって、ビルトインモータ型射出装置の軸方向寸法
を小さくすることができる。
【0027】そして、前記ロードセル105は支持板8
4に取り付けられるので、スクリュー22及び従動側プ
ーリ88の回転に伴ってロードセル105にトルクが加
わることはない。また、前記ロードセル105はベアリ
ングボックス13を介してボールねじ軸・スプライン軸
ユニット98と連結されるので、ボールねじ軸・スプラ
イン軸ユニット98の回転に伴ってロードセル105に
トルクが加わることはない。
【0028】したがって、ロードセル105による射出
力の検出精度を高くすることができる。次に、本発明の
第2の実施の形態について説明する。図3は本発明の第
2の実施の形態におけるビルトインモータ型射出装置の
断面図である。
【0029】図において、181はフロントプレート、
182は該フロントプレート181に取り付けられた水
冷ジャケット、223はリヤケースであり、該リヤケー
ス223は、筒状部226及び該筒状部226の両端を
覆うエンドプレート224、225から成る。前記リヤ
ケース223内に駆動手段としての射出用モータ145
が配設される。
【0030】そして、フロントプレート181とエンド
プレート224との間に、射出部材としての図示されな
いスクリューと平行に延びる案内バー183が配設さ
れ、該案内バー183に沿って計量用モータ201が移
動させられる。そのために、第1の支持部材としての支
持板184が前記案内バー183に対して摺動自在に配
設され、前記支持板184に計量用モータ201が取り
付けられる。なお、該計量用モータ201と前記スクリ
ューとは異なる平行な軸上に配設され、前記射出用モー
タ145と前記スクリューとは同一軸上に配設される。
【0031】また、前記計量用モータ201の出力軸2
02に駆動側ギヤ203が取り付けられ、該駆動側ギヤ
203と図示されないフロントケースに回転自在に支持
されたアイドルギヤ204とが噛(し)合される。そし
て、前記支持板184に従動側ギヤ205がベアリング
213、214を介して回転自在に配設され、前記従動
側ギヤ205と前記アイドルギヤ204とが噛合され
る。したがって、前記計量用モータ201を駆動するこ
とによって発生させられた回転は、駆動側ギヤ203、
アイドルギヤ204及び従動側ギヤ205を介してロッ
ド114に伝達される。なお、駆動側ギヤ203、アイ
ドルギヤ204及び従動側ギヤ205によって伝動手段
が構成される。
【0032】また、前記支持板184の後面(図におけ
る右面)に、荷重検出手段としてのロードセル105を
介して第2の支持部材としてのベアリングボックス23
1が配設される。そして、前記射出用モータ145を駆
動することによって、前記スクリューを回転させること
なく前進(図における左方に移動)させることができ
る。そのために、前記ベアリングボックス231内にベ
アリング166、167及びスラストベアリング168
が配設され、前記ベアリング166、167によって伝
動軸としてのボールねじ軸・スプライン軸ユニット16
5の前端(図における左端)が回転自在に支持され、前
記スラストベアリング168によってスラスト荷重が受
けられる。また、前記エンドプレート224の前面(図
における左面)にボールナット169が固定され、該ボ
ールナット169とボールねじ軸・スプライン軸ユニッ
ト165の前半部に形成されたボールねじ軸部123と
が螺合させられる。なお、該ボールねじ軸部123及び
ボールナット169によって、回転運動を直線運動に変
換する運動方向変換部が構成される。
【0033】また、ロータシャフト157の後端(図に
おける右端)に筒状の係止部材121が取り付けられ、
該係止部材121は、前記ロータシャフト157の後端
部からほぼ中央にかけて延び、内周の前端にスプライン
122が形成される。そして、該スプライン122を介
して前記係止部材121とボールねじ軸・スプライン軸
ユニット165の後半部に形成されたスプライン軸部1
24とがスプライン連結される。すなわち、ボールねじ
軸・スプライン軸ユニット165は、前端において、ベ
アリングボックス231によって、後端において、係止
部材121及びロータシャフト157を介してベアリン
グ153、154によってそれぞれ回転自在に支持され
る。なお、前記スプライン軸部124によって、射出用
モータ145の回転が伝達される回転伝達部が構成され
る。
【0034】そして、前記ロータシャフト157の後端
にはエンドキャップ131が固定され、該エンドキャッ
プ131は前記ロータシャフト157内を密閉し、ロー
タシャフト157内に図示されない異物等が進入するの
を防止する。さらに、前記エンドキャップ131にエン
コーダ132が取り付けられ、該エンコーダ132によ
ってボールねじ軸・スプライン軸ユニット165の回転
数が直接検出される。したがって、図示されない制御部
において、前記ボールねじ軸・スプライン軸ユニット1
65の回転数に基づいてボールねじ軸・スプライン軸ユ
ニット165の位置を算出することができる。
【0035】この場合、ロータ149の回転は、ロータ
シャフト157及び係止部材121を介してボールねじ
軸・スプライン軸ユニット165に伝達され、前記ボー
ルねじ軸部123及びボールナット169によって回転
運動が直線運動に変換され、ボールねじ軸・スプライン
軸ユニット165が進退させられる。したがって、前記
射出用モータ145を駆動してロータ149を回転させ
ることによって、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット
165を前進させ、スクリューを前進させることができ
る。このようにして、射出を行うことができる。なお、
148はステータである。
【0036】次に、前記構成の射出装置の動作について
説明する。まず、計量工程において、前記計量用モータ
201を駆動することによって発生させられた回転が、
駆動側ギヤ203、アイドルギヤ204、従動側ギヤ2
05、ロッド114及びスクリューに順に伝達され、ス
クリューが回転されながら後退させられて、1ショット
分の樹脂が図示されないスクリューヘッドの前方に溜め
られる。この場合、スクリューとボールねじ軸・スプラ
イン軸ユニット165とはロッド114、従動側ギヤ2
05、支持板184、ロードセル105及びベアリング
ボックス231を介して相対的に回転自在に連結されて
いるので、従動側ギヤ205に伝達された回転はボール
ねじ軸・スプライン軸ユニット165には伝達されない
が、図示されない加熱シリンダ内の樹脂の圧力がロッド
114、従動側ギヤ205、支持板184、ロードセル
105及びベアリングボックス231を介してボールね
じ軸・スプライン軸ユニット165に伝達される。した
がって、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット165が
回転しながら後退(図における右方に移動)することに
よってスクリューも後退させられる。なお、該スクリュ
ーを後退させるときに、樹脂の圧力に抗してスクリュー
に背圧が加えられる。
【0037】一方、射出工程においては、前記射出用モ
ータ145を駆動することによって回転させられた回転
が、ロータシャフト157、係止部材121及びボール
ねじ軸・スプライン軸ユニット165に順に伝達され
る。そして、前記ボールナット169がエンドプレート
224に固定されているので、ボールねじ軸・スプライ
ン軸ユニット165が回転しながら前進することによっ
てスクリューも前進させられる。
【0038】本実施の形態においては、前記ロードセル
105が支持板184に取り付けられるので、スクリュ
ー及び従動側ギヤ205の回転に伴ってロードセル10
5にトルクが加わることはない。また、前記ロードセル
105はベアリングボックス231を介してボールねじ
軸・スプライン軸ユニット165と連結されるので、ボ
ールねじ軸・スプライン軸ユニット165の回転に伴っ
てロードセル105にトルクが加わることはない。
【0039】したがって、ロードセル105による射出
力の検出精度を高くすることができる。前記各実施の形
態においては、射出部材としてスクリューを使用してい
るが、スクリューに代えてプランジャを使用することも
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。
【0040】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、射出装置においては、シリンダ部材と、該シリン
ダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、該
射出部材を回転自在に支持する第1の支持部材と、駆動
手段と、前記射出部材に対して相対的に回転自在に連結
され、前記駆動手段の回転が伝達される回転伝達部、及
び回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部を備え
た伝動軸と、前記射出部材と伝動軸との相対回転を許容
する第2の支持部材と、前記第1の支持部材と第2の支
持部材との間に配設された荷重検出手段とを有する。
【0041】この場合、前記駆動手段の回転が回転伝達
部を介して伝動軸に伝達されると、運動方向変換部によ
って回転運動が直線運動に変換され、前記射出部材が前
進させられて射出が行われる。このとき、荷重検出手段
によって射出力が検出される。そして、前記荷重検出手
段は、前記第1の支持部材と第2の支持部材との間に配
設されるので、射出部材の回転に伴って荷重検出手段に
トルクが加わることはない。また、前記荷重検出手段は
第2の支持部材を介して伝動軸と連結されるので、伝動
軸の回転に伴って荷重検出手段にトルクが加わることは
ない。
【0042】したがって、荷重検出手段による射出力の
検出精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるビルトイン
モータ型射出装置の断面図である。
【図2】従来の電動射出成形機の射出装置の概略図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施の形態におけるビルトイン
モータ型射出装置の断面図である。
【符号の説明】
12 加熱シリンダ 13、231 ベアリングボックス 22 スクリュー 81、201 計量用モータ 82、145 射出用モータ 84、184 支持板 86 駆動側プーリ 88 従動側プーリ 89 タイミングベルト 98、165 ボールねじ軸・スプライン軸ユニット 98a、123 ボールねじ軸部 98b、124 スプライン軸部 99、169 ボールナット 105 ロードセル 203 駆動側ギヤ 204 アイドルギヤ 205 従動側ギヤ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)シリンダ部材と、(b)該シリン
    ダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、
    (c)該射出部材を回転自在に支持する第1の支持部材
    と、(d)駆動手段と、(e)前記射出部材に対して相
    対的に回転自在に連結され、前記駆動手段の回転が伝達
    される回転伝達部、及び回転運動を直線運動に変換する
    運動方向変換部を備えた伝動軸と、(f)前記射出部材
    と伝動軸との相対回転を許容する第2の支持部材と、
    (g)前記第1の支持部材と第2の支持部材との間に配
    設された荷重検出手段とを有することを特徴とする射出
    装置。
  2. 【請求項2】 (a)計量用モータと、(b)該計量用
    モータの回転を前記射出部材に伝達する伝動手段とを有
    する請求項1に記載の射出装置。
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