JP2003236903A - リニアモータを用いた射出成形機の射出装置 - Google Patents

リニアモータを用いた射出成形機の射出装置

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JP2003236903A
JP2003236903A JP2002038300A JP2002038300A JP2003236903A JP 2003236903 A JP2003236903 A JP 2003236903A JP 2002038300 A JP2002038300 A JP 2002038300A JP 2002038300 A JP2002038300 A JP 2002038300A JP 2003236903 A JP2003236903 A JP 2003236903A
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linear motor
screw
injection
molding machine
injection molding
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Akihide Okubo
章英 大久保
Katsuhito Ogura
勝仁 小椋
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出時に必要最低限の駆動力でより応答性が
よく、高速の射出を可能とし且つより細かな制御を可能
とするリニアモータを用いた射出成形機の射出装置を提
供する。 【解決手段】 樹脂を溶融、射出するためのスクリュ
と、同スクリュの一端部を軸方向に移動可能且つ回転可
能に支持する支持手段と、同支持手段を介してスクリュ
をその軸方向に進退せしめるリニアモータ駆動手段と、
同リニアモータ駆動手段の固定側と射出成形機の射出装
置側固定フレームとの間に介在せしめた荷重検出器とを
備えて射出装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータを用
いた射出成形機の射出装置に係り、特に射出工程・計量
工程時に荷重検出を遂行する荷重検出器の配置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来,リニアモータを射出動作の駆動力
とする射出成形機では、射出工程(充填・保圧)、計量
工程など樹脂に圧力を加える動作時にこの圧力をロード
セルを用いて測定している。図3、図4にその具体的構
成を示す。図3において、参照符号1はバレルであっ
て、その先端側(図では左側)でノズルNZを介して図示
しない金型の背面に当接される。バレル1の内部には、
スクリュ2の先端側が収容されている。バレル1の後端
部は前プレート3の前面に取付けられた支持部材3Aの
中央部に収容支持されている。参照符号HPは前記支持部
材3A上部に搭載されたホッパーであって、原料樹脂が
このホッパーHPからバレル1の後端部供給口を介してバ
レル1内部に導入されるようになっている。
【0003】前プレート3の後方には前プレート3に対
向して後プレート4が配置されている。前プレート3と
後プレート4の間には、4本のガイドバー5が架け渡さ
れ、これらガイドバー5を介して両者が互いに結合され
ている。なお、前記前プレート3、後プレート4は射出
成形機の射出装置の基台BS上に立設配置されている。前
記前プレート3と後プレート4の間には、中間プレート
6が配置されている。この中間プレート6の4角の周縁
部6Aには貫通孔が設けられ、これら貫通孔内にガイド
バー5が摺動可能に貫通している。
【0004】従って、中間プレート6はガイドバー5に
沿って前後方向(図では左右方向)に移動するようにな
っている。中間プレート6の中央部には軸受部7が組み
込まれ、この軸受部7によってスクリュ2の後端部が回
転自在に支持されている。また、中間プレート6には計
量用のサーボモータ8が搭載されている。サーボモータ
8のシャフトはタイミングベルト9及びプーリ9Aを介
してスクリュ2の後端部近傍に接続されている。さら
に、中間プレート6は、ロードセル19及びボイスコイ
ル型のリニアモータ10を介して後プレート4の前面に
接続されている。
【0005】図4に、上記の射出装置におけるボイスコ
イル型のリニアモータ10部分の拡大断面図を示す。ボ
イスコイル型のリニアモータ10は、移動側を構成する
ケーシング11及びマグネット13、固定側を構成する
コア12及びコイル14などから構成されている。コア
12の後端は後プレート4の前面に固定されている。ま
た、コア12の外周にはコイル14が巻かれている。ケ
ーシング11の内部には空洞部が形成され、この空洞部
はケーシング11の後端側に開口している。この空洞部
の内周面にマグネット13が固定されている。上記のコ
イル14とマグネット13は、共通の中心軸の周りに配
置され、僅かな間隙を介して互いに対向している。ケー
シング11は、空洞部の中心にガイドピン16を備え、
コア12の中心には、ガイド穴17が形成されている。
ケーシング11の前端面から移動軸18が前方に突出し
ている。この移動軸18の先端は、ロードセル19を介
して中間プレート6の背面に固定されている。
【0006】マグネット13による磁束は、図中の矢印
で示すように、コイル14を横切るよう磁気回路を形成
する。従って、コイル14に電流を流すと、マグネット
13による磁束との間で、フレミング左手の法則に従い
推力が発生する。なお、図4の磁束方向および電流方向
のとき、ケーシング11に前進方向(左方向)の推力が
作用するようになっている。なお、参照符号11Aはリ
ニアモータ10の移動側を構成するケーシング11に取
付けられた位置検出器用のスケール、参照符号11Bは
基台BSに固定された検出部であって同検出部11Bから
はケーシング11の移動量に対応した信号が検出されリ
ニアモータ10の位置フィードバック制御に使用される
ようになっている。
【0007】上記の射出装置では、計量用のサーボモー
タ8を用いてスクリュ2を回転駆動することによって、
バレル1内に原料樹脂を導入すると共に溶融する。この
ときに、ボイスコイル型のリニアモータ10を駆動し
て、溶融樹脂に背圧を掛けることができる。また、ボイ
スコイル型のリニアモータ10を駆動して中間プレート
を前進させることによりスクリュ2をバレル1内で前進
させ、溶融樹脂をバレル1先端のノズルNZから金型内へ
充填するようになっている。
【0008】図3、図4に示したロードセル19の配置
においては、ロードセル19は駆動源である移動側の移
動軸18と中間プレート6即ちスクリュ2の間に設置さ
れている。従って、ロードセル19は射出動作時に中間
プレート6、スクリュ2と一体となって同時に動作する
こととなる。ロードセルは一般にその重量が大きく高速
射出を行う場合その慣性のため動作の一体加減速にとっ
て大きな負担となり、高速射出や高精度な制御を困難に
していた。また、電源や、データ送信用配線を動作中引
っ張っていくので断線等トラブルの原因となっていた。
【0009】以上述べたように、従来のリニアモータ1
0を射出動作の駆動力とする射出成形機での高速射出や
射出動作の細かな制御はロードセルの慣性質量が比較的
大きいため困難であるという問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上述した
問題を鋭意検討した結果、ロードセル等の荷重検出器の
配置を変更することにより前記問題が解決できることを
突き止めた。従って、本発明の目的は、射出時に必要最
低限の駆動力でより応答性がよく、高速の射出を可能と
し且つより細かな制御を可能とする射出成形機の射出装
置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による射出成形機の射出装置は、樹脂を溶
融、射出するためのスクリュと、同スクリュの一端部を
軸方向に移動可能且つ回転可能に支持する支持手段と、
同支持手段を介してスクリュをその軸方向に進退せしめ
るリニアモータ駆動手段と、同リニアモータ駆動手段の
固定側と射出成形機の射出装置側固定フレームとの間に
介在せしめた荷重検出器とからなることを構成上の特徴
とするものである。
【0012】
【作用】射出動作時、リニアモータ駆動手段の移動側に
スクリュ駆動用の推力が発生する。同時にこの推力に等
しい反力がリニアモータ駆動手段の固定側に作用し、こ
の反力は荷重検出器を介して固定フレームに与えられ
る。この荷重検出器は、固定フレームに固定されてお
り、スクリュと一体になって移動せず、前記推力を消費
する対象物体でもないのでその慣性質量の大きさがリニ
アモータの駆動力に負荷として影響することはない。従
って、リニアモータの駆動力を、負荷としてのスクリュ
移動のためにより効率よく利用することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に基づ
く1実施例について図1、図2を参照して詳細に説明す
る。なお、図1において図3と同一の構成部分には同一
参照符号を付しその説明は省略する。
【0014】図1において図3と相違する点は、図3中
のロードセル19を除去して移動軸18の左端部を中間
プレート6の背面に直接結合し、さらにリニアモータ1
0の固定側を構成するコア12と後プレート4の前面と
の間に荷重検出器20を介在させたところにある。この
ように構成することにより、スクリュ2の後端軸部の軸
受部部7を介して移動軸18と直結しており、荷重検出
器20は射出動作時などのリニアモータ10駆動時にリ
ニアモータ10の固定側を構成するコア12に発生する
反力により弾性変形しその変形量に対応した電気信号が
図示しない制御装置へ与えられるようになっている。例
えば、計量工程においてはサーボモータ8を駆動してス
クリュ2を回転せしめ原料樹脂を混練・溶融すると可塑
化された樹脂はバレル先端部に滞留しその樹脂圧がスク
リュ2に背圧力として作用し軸受部部7、移動軸18を
右方へ移動させるよう作用する。一方、リニアモータ1
0にはこの背圧力が所定の値となるよう移動軸18の後
退速度を制御するようになっている。この計量工程中コ
ア12は背圧力に対応する反力を受けこの反力は荷重検
出器20によって検出される。
【0015】さらに、射出工程においては、リニアモー
タ10の移動側であるケーシング11、移動軸18が左
方へ駆動されスクリュ2を左方へ押しバレル1内の樹脂
を金型内へ射出・充填する。このときリニアモータ10
の移動側に発生した推力と同じ大きさの反力がリニアモ
ータ10の固定側であるコア12に作用しこの反力は荷
重検出器20で検出されリニアモータ10の射出制御に
使用される。保圧動作においても射出動作と同様に制御
される。
【0016】図1に示される射出装置の構成において
は、リニアモータ10の固定側を構成するコア12は荷
重検出器20が弾性変形するとその分だけ変位するので
リニアモータ10をより精確に制御するためにはこの変
位量即ち、コア12のケーシング11に対する弾性変形
に起因する変位を考慮しなければならない。
【0017】図2は射出制御装置CTRL内の、荷重検出器
20、リニアモータ用の位置検出器のスケール11Aに
対向配置された検出部11Bからの検出信号の処理に係
る一部を示す位置補正の制御ブロック図である。同図2
において、参照符号100はリニアモータ用位置検出部
11Bから与えられるリニアモータ10の移動側の移動
量データ用メモリ、参照符号101は荷重検出器20か
ら与えられる検出荷重値データ用メモリ、参照符号10
2は検出荷重値に対応するコア12の変位量を算出する
変換部、参照符号103は変換部102の出力である検
出荷重値に対応するリニアモータ固定側であるコア12
の変位量データ用メモリ、参照符号104は加算部であ
って、前記メモリ100の値(リニアモータの移動側移
動量)とメモリ103の値(リニアモータの固定側変位
量)とが加算される。参照符号105はこの加算結果で
あるリニアモータの固定側に対する移動側の実際の移動
量データ用メモリである。リニアモータ10を高精度に
駆動制御する場合にはメモリ100のデータではなくメ
モリ105のデータが利用される。
【0018】以上、図1、図2により実施例の説明をし
たが、他の変形例として、計量工程に係るサーボモータ
8、タイミングベルト9及びプーリ9Aを中間プレート
6にではなく前プレート3に搭載しスクリュ2の後方軸
部外周面に軸方向のスプラインを形成し、このスプライ
ンと内周にスプラインを形成したプーリ9Aとをスプラ
イン結合して回転のみを伝達するようにしてもよい。こ
のように計量に係る駆動手段を構成すればリニアモータ
10の駆動負荷はさらに少なくなり高速で、より細かな
射出制御が可能となる。また本実施の形態の中で駆動手
段として、ボイスコイル型のリニアモータとしている
が、他の型のリニアモータでも良い。
【0019】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明による射出成
形機の射出装置は樹脂を溶融、射出するためのスクリュ
と、同スクリュの一端部を軸方向に移動可能且つ回転可
能に支持する支持手段と、同支持手段を介してスクリュ
をその軸方向に進退せしめるリニアモータ駆動手段と、
同リニアモータ駆動手段の固定側と射出成形機の射出装
置側固定フレームとの間に介在せしめた荷重検出器とか
らなることを構成上の特徴とするものであり、このよう
な構成により、リニアモータの固定側に発生する反力を
検出して射出動作時にリニアモータが発生する推力を測
定できるので、従来のように射出動作時にスクリュ等と
一体的に動かしていたロードセルを不要とし、リニアモ
ータの駆動負荷をロードセルの質量分軽量化することが
でき、その結果、高速射出・高精度の射出・計量制御が
可能になるという効果を奏する。
【0020】また、荷重検出器はリニアモータの固定側
に取付けられているので、従来の配置構造でのロードセ
ルとは異なり、射出成形機の稼動中であっても移動する
ことがなく、その配線を簡素化でき且つ断線の心配もな
いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示すリニアモータを用いた
射出成形機の射出装置のスクリュ軸方向断面図である。
【図2】図1のリニアモータの移動量検出値を補正する
位置補正用の制御ブロック図である。
【図3】従来のリニアモータを用いた射出成形機の射出
装置のスクリュ軸方向断面図である。
【図4】図3に示すリニアモータ部分の拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
1 バレル 2 スクリュ 3 前プレート 3A 支持部材 4 後プレート 5 ガイドバー 6 中間プレート 6A 周縁部 7 軸受部 8 サーボモータ 9 タイミングベルト 9A プーリ 10 リニアモータ 11 ケーシング 11A スケール 11B 検出部 12 コア 13 マグネット 14 コイル 16 ガイドピン 17 ガイド孔 18 移動軸 19 ロードセル 20 荷重検出器 100 移動量データ用メモリ 101 検出荷重値データ用メモリ 102 変換部 103 変位量データ用メモリ 104 加算部 105 実際の移動量データ用メモリ BS 基台 CTRL 射出制御装置 HP ホッパー NZ ノズル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂を溶融、射出するためのスクリュ
    と、同スクリュの一端部を軸方向に移動可能且つ回転可
    能に支持する支持手段と、同支持手段を介してスクリュ
    をその軸方向に進退せしめるリニアモータ駆動手段と、
    同リニアモータ駆動手段の固定側と射出成形機の射出装
    置側固定フレームとの間に介在せしめた荷重検出器とか
    らなる射出成形機の射出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記支持手段は、射
    出成形機の基台に固定された一対の前プレートおよび後
    プレートと、同一対の前プレートおよび後プレートの間
    に配置されたガイドバーと、同ガイドバーに沿って移動
    可能に取付けられた中間プレートと、同中間プレート内
    で前記スクリュ端部を回転可能且つ軸方向移動を規制し
    て取付ける軸受部とからなり、さらに前記固定フレーム
    として後プレートを使用し、前記リニアモータ駆動手段
    の固定側と後プレートの間に前記荷重検出器を配置した
    射出成形機の射出装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記前プレートには
    スクリュ回転駆動用のサーボモータならびにプーリおよ
    びタイミングベルトからなる回転力伝達手段を取付ける
    とともに、前記スクリュの後方軸部外周にはスプライン
    を形成して前記プーリとスプライン結合せしめたことを
    特徴とする射出成形機の射出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020059165A (ja) * 2018-10-05 2020-04-16 住友重機械工業株式会社 射出成形機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020059165A (ja) * 2018-10-05 2020-04-16 住友重機械工業株式会社 射出成形機
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