JP2003080559A - 射出成形機の射出ユニット - Google Patents

射出成形機の射出ユニット

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JP2003080559A JP2001276692A JP2001276692A JP2003080559A JP 2003080559 A JP2003080559 A JP 2003080559A JP 2001276692 A JP2001276692 A JP 2001276692A JP 2001276692 A JP2001276692 A JP 2001276692A JP 2003080559 A JP2003080559 A JP 2003080559A
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淳介 川合
Fumiyuki Kato
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリュの前進推力（射出圧力）を高い精度
で検出すること可能で、且つ、装置の小型化が可能な射
出ユニットを提供する。 【解決手段】 フロントプレート５及びリアプレート６
は、複数のタイバー８で互いに結合されている。中間プ
レート７は、フロントプレート５とリアプレート６の間
に配置され、タイバー８によりガイドされて移動するこ
とができる。フロントプレート５は摺動ベース２３の上
に固定されている。リアプレート６及び中間プレート７
は、リニアガイド１７を介して摺動ベース２３の上に支
持されている。バレル２の後端部はフロントプレート５
の中央に固定されている。スクリュ４の後端部は中間プ
レート７に軸受け１１を介して支持されている。リアプ
レート６にはボールネジ１３が組み込まれ、ボールネジ
１３の先端は、ロードセル１４を介して中間プレート７
の背面の中央に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の射出
ユニットに係り、特に、いわゆる３プレート構造の射出
ユニットに係る。
【０００２】
【従来の技術】図３に、従来の３プレート構造の射出ユ
ニットの概要を示す。
【０００３】ベース１上には、フロントプレート５及び
リアプレート６が配置され、フロントプレート５とリア
プレート６は、複数のタイバー８を介して互いに結合さ
れている。フロントプレート５とリアプレート６の間に
は中間プレート７が配置されている。中間プレート７
は、タイバー８により支持され、タイバー８によりガイ
ドされて前後方向（図の左右方向）に移動することがで
きる。
【０００４】バレル２は、先端にノズル３を備え、この
ノズル３を介して金型（図示せず）の背面に接続され
る。バレル２の内部にはスクリュ４が組み込まれてい
る。バレル２内でスクリュ４を回転させることよって、
原料樹脂がバレル２内に導入され、加熱及び混練されな
がらバレル２の先端側に送り込まれる。バレル２の先端
側に所定量の溶融樹脂が貯えられた後、バレル２内でス
クリュ４を前進させることよって、溶融樹脂が金型内に
射出される。
【０００５】バレル２の後端部は、フロントプレート５
の中央に固定されて支持されている。スクリュ４の後端
部は、中間プレート７の中央に軸受け１１を介して支持
されている。中間プレート７の上にはサーボモータ１２
が載せられている。このサーボモータ１２は、バレル２
内に原料樹脂を導入する際、スクリュ４を回転させるた
めに使用される。
【０００６】リアプレート６の中央にはボールネジ１３
が組み込まれている。ボールネジ１３の先端は、ロード
セル１４を介して中間プレート７の背面の中央に固定さ
れている。リアプレート６の上にはサーボモータ１５が
載せられている。このサーボモータ１５は、バレル２か
ら金型内に溶融樹脂を注入する際、ボールネジ１３を駆
動してスクリュ４を前進させるために使用される。
【０００７】（従来の３プレート構造の射出ユニットの
問題点）スクリュ４の大径化に伴い、スクリュ４の前進
推力も大きくなり、数百トン程度になる場合がある。溶
融樹脂の射出圧力を制御するためには、通常、スクリュ
４の前進推力を検出する必要がある。このスクリュ４の
前進推力を検出する際、通常、図３に示したように、ロ
ードセル１４が使用されている。しかし、数百トンの荷
重を検出するロードセルは、一般的ではない上、製作し
ても非常に大きなものになる。サイズの小さいロードセ
ルを複数個取付けて推力を検知する方法もあるが、この
場合、取付スペースが大きくなり射出ユニット自体の大
型化につながる。
【０００８】なお、この様な問題を回避するため、ロー
ドセルを使用せずに、構成部品の歪みから前進推力を検
出する方法が提案されている。しかし、リアプレート６
や中間プレート７の歪みから前進推力を検出する方法の
場合、中間プレート７とガイドバー８の間の摺動部の摩
擦抵抗の影響を大きく受けるので、十分な検出精度が得
られない。
【０００９】中間プレート７（従って、スクリュ４）を
前後方向に駆動するため、一般的にボールネジ１３が使
用されている。しかし、取付部の剛性が低いとサイドロ
ードが作用し、ボールネジ１３の寿命が急激に低下す
る。そのため、リアプレート６や中間プレート７は、撓
みが小さくなるように高い剛性を備えている必要があ
る。従って、そのような微少な撓みから前進推力を検出
しようとすると、分解能が小さくなり制御性が悪くな
る。
【００１０】また、歪みを検出しやすい構成部品として
タイバー８が考えられるが、その場合も、中間プレート
７との間の摺動部の摩擦抵抗の影響を受けるので、十分
な検出精度が得られない。更に、前進推力によってタイ
バー８が引伸ばされるため、リアプレート６がベース１
上で微少なすべりを起して僅かに後退するが、その摩擦
抵抗が、タイバー８の伸びの量に影響を与える。従っ
て、微少な前進推力の変化を検出することができない。
【００１１】中間プレート７の重量が増大すると、タイ
バー８に作用する曲げモーメントが増大し、図３に示し
たように、タイバー８に生ずる撓みを無視することがで
きなくなる。その様な場合、中間プレート７の位置によ
って曲げモーメントの分布が変わるので、タイバー８の
歪にもその影響が現われ、前進推力の検出精度の低下を
招く。
【００１２】更に、中間プレート７の重量によりタイバ
ー８の撓みが増大すると、中間プレート７が傾く結果、
ボールネジ１３のロッドの接続部に芯ずれが発生する。
これがサイドロードとして作用するため、ボールネジ１
３の寿命の低下を招く。
【００１３】タイバーの撓みを小さくするには、タイバ
ー８の径を太くする方法が考えられる。しかし、それに
伴い前進推力による伸びが小さくなるので、分解能が小
さくなる。また、タイバー８の径を太くすることは、装
置を大型化することにつながるので、望ましくない。
【００１４】その他、タイバー８の撓みを小さくするに
は、タイバー８を短くする（即ち、フロントプレート５
とリアプレート６の間隔を縮める）方法も考えられる。
しかし、タイバー８の長さは、スクリュ４の軸方向のス
トローク及びボールネジ１３の設置スペースにより制約
されるので、この方法にも限界がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の射出成形機の射出ユニットの問題点に鑑み成さ
れたもので、本発明の目的は、スクリュの前進推力を高
い精度で検出することが可能で、且つ、装置の小型化が
可能な射出ユニットを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機の射
出ユニットは、先端にノズルを備えたバレルと、バレル
の中に組み込まれたスクリュと、バレルの後端部近傍を
支持するフロントプレートと、フロントプレートの後方
に配置され、タイバーを介してフロントプレートと結合
されたリアプレートと、フロントプレートとリアプレー
トの間に配置され、前記タイバーが貫通する貫通孔を有
し、前記タイバーによりガイドされて前後方向に移動
し、スクリュの後端部を軸受けを介して支持する中間プ
レートと、中間プレートに取り付けられ、スクリュを回
転駆動するモータと、リアプレートに取り付けられ、中
間プレートを前後方向に駆動する直線運動機構とを備
え、バレル内でスクリュを前進させて金型内に溶融樹脂
を注入する射出成形機の射出ユニットにおいて、固定ベ
ースの上に前後方向に移動可能な移動ベースを設置し、
この移動ベースの上に前記フロントプレート及び前記リ
アプレートを支持するとともに、この移動ベースの上に
前記中間プレートを前後方向に移動可能なリニアガイド
を介して支持したことを特徴とする。
【００１７】本発明の射出成形機の射出ユニットによれ
ば、中間プレートを移動ベースの上にリニアガイドを介
して支持することによって、従来のように中間プレート
の重量をタイバーで支える必要がなくなる。従って、タ
イバーには中間プレートが前後方向（スクリュの軸方
向）に移動する際のガイド機能のみを持たせれば良いこ
とになる。その場合の中間プレートとリニアガイドの間
の摩擦力は、中間プレートの重量をタイバーで支えた場
合の中間プレートとタイバーの間の摩擦力と比べて、遥
かに小さく抑えることができる。その結果、中間プレー
トの背面と直線運動機構の間にロードセルを取り付け、
このロードセルの出力からスクリュの前進推力（射出圧
力）を求める際、その測定精度を高めることができる。
【００１８】また、タイバーの撓みが無くなるので、直
線運動機構に芯ずれを生じさせる要因が無くなり、サイ
ドロードによる直線運動機構の寿命低下を防止すること
ができる。
【００１９】好ましくは、更に、前記リアプレートを、
前記移動ベースの上に前後方向に移動可能なリニアガイ
ドを介して支持する。
【００２０】これによって、リアプレートと移動ベース
の間の摩擦力が小さくなるので、スクリュの前進推力に
対する反力のほぼ全てをタイバーで受けることができ
る。その結果、タイバーの弾性歪からスクリュの前進推
力（射出圧力）を求める際、その測定精度を高めること
ができる。
【００２１】なお、前記直線運動機構は、例えば、ボー
ルネジである。
【００２２】更に、上記の射出ユニットにおいて、移動
ベースを省略することもできる。但し、その場合には、
前記中間プレート及び前記リアプレートに加えて、更
に、前記フロントプレートを固定ベースの上に前後方向
に移動可能なリニアガイドを介して支持する必要があ
る。
【００２３】このように構成すれば、射出ユニットの構
成を簡略化することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】（例１）図１に、本発明に基づく
射出成形機の射出ユニットの一例を示す。
【００２５】図中、１はベース（固定ベース）、２はバ
レル、３はノズル、４はスクリュ、５はフロントプレー
ト、６はリアプレート、７は中間プレート、８はタイバ
ー、１２はモータ、１３はボールネジ（直線運動機
構）、１７はリニアガイド、２３は摺動ベース（移動ベ
ース）を表わす。
【００２６】ベース１上にはスベリイタ２２が固定さ
れ、スベリイタ２２の上には摺動ベース２３が載せられ
ている。スベリイタ２２の両側面に沿って、ガイド２４
ａ、２４ｂがベース１上に取り付けられている。これに
よって、摺動ベース２３は、横方向（紙面に対して垂直
方向）の動きが拘束された状態で、スベリイタ２２の上
を前後方向（図の左右方向）に摺動することができる。
【００２７】摺動ベース２３の上には、フロントプレー
ト５及びリアプレート６が配置され、フロントプレート
５とリアプレート６は、複数（２〜４本）のタイバー８
で互いに結合されている。フロントプレート５とリアプ
レート６の間には中間プレート７が配置されている。中
間プレート７は、周縁部にタイバー８が貫通する貫通孔
を有し、タイバー８によりガイドされて前後方向（図の
左右方向）に移動することができる。
【００２８】この例では、フロントプレート５は、摺動
ベース２３の上に固定されている。更に、摺動ベース２
３の上には、リニアガイド１７を介して、リアプレート
６及び中間プレート７が支持されている。なお、リニア
ガイド１７は、レール部１７ａ及び可動部１７ｂ、１７
ｃから構成され、レール部１７ａは摺動ベース２３の上
に固定され、可動部１７ｂはリアプレート６の下端部に
固定され、可動部１７ｃは中間プレート７の下端部に固
定されている。
【００２９】バレル２は、先端部にノズル３を備え、こ
のノズル３を介して金型（図示せず）の背面に接続され
る。バレル２の内部には、スクリュ４が組み込まれてい
る。バレル２内でスクリュ４を回転させることよって、
原料樹脂がバレル２内に導入され、加熱及び混練されな
がらバレル２の先端側に送り込まれる。バレル２の先端
側に所定量の溶融樹脂が貯えられた後、バレル２の中で
スクリュ４を前進させることよって、溶融樹脂が金型内
に射出される。
【００３０】バレル２の後端部は、フロントプレート５
の中央に固定されて支持されている。スクリュ４の後端
部は、中間プレート７の中央に軸受け１１を介して支持
されている。中間プレート７の上にはサーボモータ１２
が載せられている。このサーボモータ１２は、ベルト及
びプーリ等を介してスクリュ４に接続されている。この
サーボモータ１２は、バレル２内に原料樹脂を導入する
際、スクリュ４を回転させるために使用される。
【００３１】リアプレート６には、ボールネジ１３のハ
ウジング１３ａが固定されている。ボールネジ１３のロ
ッド１３ｂの先端は、ロードセル１４を介して、中間プ
レート７の背面に固定されている。リアプレート６の上
にはサーボモータ１５が載せられている。このサーボモ
ータ１５は、ベルト及びプーリ等を介してボールネジ１
３のナット１３ｃに接続されている。このサーボモータ
１５は、バレル２から金型内に溶融樹脂を射出する際、
中間プレート７を介してスクリュ４を前進させるために
使用される。
【００３２】金型（図示せず）の背面にノズル３を接続
する際、あるいは金型の背面からノズル３を切り離す
際、アクチュエータ（図示せず）を用いて、摺動ベース
２３をスベリイタ２２の上で前後方向に移動することに
よって、バレル２の前後方向の位置を制御する。
【００３３】上記の例のように、中間プレート７をリニ
アガイド１７を介して摺動ベース２３の上に支持するこ
とによって、中間プレート７の重量をタイバー８で支え
る必要がなくなる。従って、タイバー８にはスクリュ４
の前進推力をフロントプレート５からリアプレート６に
伝達する機能のみを持たせれば良いことになる。その場
合の中間プレート７とリニアガイド１７の間の摩擦力
は、従来（図３）の様に中間プレート７の重量をタイバ
ー８で支えた場合の中間プレート７とタイバー８の間の
摩擦力と比べて、遥かに小さく抑えることができる。こ
れによって、ロードセル１４の出力からスクリュ４の前
進推力（射出圧力）を求める際、その測定精度を高める
ことができる。
【００３４】また、タイバー８の撓みが無くなるので、
ボールネジ１７に芯ずれを生じさせる要因が無くなり、
サイドロードによるボールネジ１７の寿命低下を防止す
ることができる。
【００３５】更に、上記の例のように、リアプレート６
を摺動ベース２３の上にリニアガイド１７を介して支持
することによって、リアプレート６と摺動ベース２３の
間の摩擦力が小さくなるので、スクリュ４の前進推力に
対する反力のほぼ全てをタイバー８で受けることができ
る。その結果、タイバー８に歪検出器９を取り付けて、
タイバー８の弾性歪からスクリュ４の前進推力（射出圧
力）を求める場合に、その測定精度を高めることができ
る。
【００３６】（例２）図２に、本発明に基づく射出成形
機の射出ユニットの他の例を示す。
【００３７】この例では、先に例における摺動ベース２
３、スベリイタ２２、ガイド２４ａ、２４ｂを省略し、
リニアガイド１７をベース１上に直接固定している。そ
の代わりに、中間プレート７及びリアプレート６に加え
て、更に、フロントプレート５をベース１上にリニアガ
イド１７を介して支持している。なお、このリニアガイ
ド１７は、レール部１７ａ及び可動部１７ｂ、１７ｃ、
１７ｄから構成され、可動部１７ｂはリアプレート６の
下端部に固定され、可動部１７ｃは中間プレート７の下
端部に固定され、可動部１７ｄはフロントプレート５の
下端部に固定されている。
【００３８】このように構成した場合、金型（図示せ
ず）の背面にノズル３を接続する際、あるいは金型の背
面からノズル３を切り離す際、アクチュエータ（図示せ
ず）を用いて、フロントプレート５（または、リアプレ
ート６）をリニアガイド１７の上で前後方向に移動する
ことによって、バレル２の前後方向の位置を制御する。
【００３９】この様に摺動ベース２３を省略することに
よって、射出ユニットの構成を簡略化することができ
る。
【００４０】なお、上記の例においては、リニアガイド
１７のレール部１７ａを、各可動部１７ｂ〜ｄで共通に
使用しているが、各可動部１７ｂ〜ｄに対して、それぞ
れ個別にレール部を設けても良い。
【００４１】
【発明の効果】本発明の射出成形機の射出ユニットによ
れば、中間プレートを移動ベースの上にリニアガイドを
介して支持することによって、従来のように中間プレー
トの重量をタイバーで支える必要がなくなる。その場合
の中間プレートとリニアガイドの間の摩擦力は、中間プ
レートの重量をタイバーで支えた場合の中間プレートと
タイバーの間の摩擦力と比べて、遥かに小さく抑えるこ
とができる。その結果、中間プレートの背面と直線運動
機構の間にロードセルを取り付け、このロードセルの出
力からスクリュの前進推力（射出圧力）を求める際、そ
の測定精度を高めることができる。
【００４２】また、リアプレートを移動ベースの上にリ
ニアガイドを介して支持することによって、リアプレー
トと移動ベースの間の摩擦力が小さくなるので、スクリ
ュの前進推力に対する反力のほぼ全てをタイバーで受け
ることができる。その結果、タイバーの弾性歪からスク
リュの前進推力（射出圧力）を求める場合に、その測定
精度を高めることができる。
【００４３】更に、本発明の射出成形機の射出ユニット
において、移動ベース等を省略し、その代わりに、中間
プレート及びリアプレートに加えて、フロントプレート
を固定ベース上にリニアガイドを介して支持すれば、射
出ユニットの構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく射出成形機の射出ユニットの一
例を示す図。
【図２】本発明に基づく射出成形機の射出ユニットの他
の例を示す図。
【図３】従来の射出成形機の射出ユニットの一例を示す
図。
【符号の説明】
１・・・ベース（固定ベース）、 ２・・・バレル、 ３・・・ノズル、 ４・・・スクリュ、 ５・・・フロントプレート、 ６・・・リアプレート、 ７・・・中間プレート、 ８・・・タイバー、 ９・・・歪検出器、 １１・・・軸受け、 １２・・・サーボモータ、 １３・・・ボールネジ（直線運動機構）、 １４・・・ロードセル、 １５・・・サーボモータ、 １７・・・リニアガイド、 ２２・・・スベリイタ、 ２３・・・摺動ベース（移動ベース）、 ２４、２４ａ・・・ガイド。
フロントページの続き (72)発明者 川合 淳介 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 加藤 文行 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 4F206 JA07 JQ07 JQ11 JT02 JT33 JT38

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先端にノズルを備えたバレルと、 バレルの中に組み込まれたスクリュと、 バレルの後端部近傍を支持するフロントプレートと、 フロントプレートの後方に配置され、タイバーを介して
    フロントプレートと結合されたリアプレートと、 フロントプレートとリアプレートの間に配置され、前記
    タイバーが貫通する貫通孔を有し、前記タイバーにより
    ガイドされて前後方向に移動し、スクリュの後端部を軸
    受けを介して支持する中間プレートと、 中間プレートに取り付けられ、スクリュを回転駆動する
    モータと、 リアプレートに取り付けられ、中間プレートを前後方向
    に駆動する直線運動機構とを備え、 バレル内でスクリュを前進させて金型内に溶融樹脂を注
    入する射出成形機の射出ユニットにおいて、 固定ベースの上に前後方向に移動可能な移動ベースを設
    置し、この移動ベースの上に前記フロントプレート及び
    前記リアプレートを支持するとともに、この移動ベース
    の上に前記中間プレートを前後方向に移動可能なリニア
    ガイドを介して支持したことを特徴とする射出成形機の
    射出ユニット。
  2. 【請求項２】 前記リアプレートを、前記移動ベースの
    上に前後方向に移動可能なリニアガイドを介して支持し
    たことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の射出
    ユニット。
  3. 【請求項３】 前記直線運動機構はボールネジであるこ
    とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の射
    出成形機の射出ユニット。
  4. 【請求項４】 先端にノズルを備えたバレルと、 バレルの中に組み込まれたスクリュと、 バレルの後端部近傍を支持するフロントプレートと、 フロントプレートの後方に配置され、タイバーを介して
    フロントプレートと結合されたリアプレートと、 フロントプレートとリアプレートの間に配置され、前記
    タイバーが貫通する貫通孔を有し、前記タイバーにより
    ガイドされて前後方向に移動し、スクリュの後端部を軸
    受けを介して支持する中間プレートと、 中間プレートに取り付けられ、スクリュを回転駆動する
    モータと、 リアプレートに取り付けられ、中間プレートを前後方向
    に駆動する直線運動機構とを備え、 バレル内でスクリュを前進させて金型内に溶融樹脂を注
    入する射出成形機の射出ユニットにおいて、 前記フロントプレート、前記リアプレート及び前記中間
    プレートを、固定ベースの上に前後方向に移動可能なリ
    ニアガイドを介して支持したことを特徴とする射出成形
    機の射出ユニット。
  5. 【請求項５】 前記直線運動機構はボールネジであるこ
    とを特徴とする請求項４に記載の射出成形機の射出ユニ
    ット。
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