JP2003320565A - 射出成形機の射出装置及びその制御方法 - Google Patents

射出成形機の射出装置及びその制御方法

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純 小池
Katsuhito Ogura
勝仁 小椋
Yoshinori Nakanishi
義典 中西
Harumichi Tokuyama
晴道 徳山
Katsuyoshi Kido
克芳 木戸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式射出成形機において、射出装置の射出
用の駆動源の構造を小型化するとともに、その制御系統
を簡略化する。 【解決手段】 加熱バレル３の内部にはスクリュ５が組
み込まれ、スクリュ５の後端部は軸受を介して中間プレ
ート６に支持されている。計量用のサーボモータ７はス
クリュ５の後端部近傍に接続されている。中間プレート
６の背面には、ロードセル８を介して射出用の直流リニ
アモータ９が接続されている。計量の際に加熱バレル３
内の溶融樹脂の圧力によってスクリュ５の後端部に作用
する軸方向荷重、及び射出の際にスクリュ５を前進させ
るためにスクリュ５の後端部に作用する軸方向荷重は、
ロードセル８によって検出される。検出された軸方向荷
重の値に基づいて、直流リニアモータ９に供給される電
流をフィードバック制御することにより、加熱バレル３
内の溶融樹脂の圧力を所定の値に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型内に溶融樹脂
を射出する際、加熱バレル内でスクリュを前進さるため
の駆動源としてリニアモータを使用する射出成形機の射
出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】図４に、射出用の駆動源としてリニアモ
ータを使用する電動式射出成形機の射出装置の概要を示
す。図中、１は金型、３は加熱バレル、５はスクリュ、
７は計量用のサーボモータ、１９は射出用のリニアモー
タを表す。
【０００３】加熱バレル３の内部にはスクリュ５が組み
込まれている。スクリュ５の後端部は、軸受を介して中
間プレート６に支持されている。中間プレート６には計
量用のサーボモータ７が搭載され、このサーボモータ７
の駆動軸はスクリュ５の後端部近傍に接続されている。
中間プレート６の背面には射出用のリニアモータ１９が
接続されている。
【０００４】計量の際、計量用のサーボモータ７を用い
てスクリュ５を加熱バレル３内で順方向に回転させて、
原料樹脂をホッパ４から加熱バレル３内に導入する。導
入された原料樹脂は、攪拌及び加熱されながら溶融さ
れ、スクリュ５の前方へ送られる。これに伴い、溶融樹
脂の圧力によってスクリュ５が次第に後退し、加熱バレ
ル３の先端側に溶融樹脂が蓄えられる。加熱バレル３内
に所定量の溶融樹脂が貯えられた後、射出用のリニアモ
ータ１９を用いてスクリュ５を前進させる。これによっ
て、金型１内に溶融樹脂が射出される。
【０００５】電動式射出成形機において高速の射出動作
が要求される場合、射出用の駆動源として交流リニアモ
ータを使用するのが一般的である。しかし、交流リニア
モータはモータ自身の磁気吸引力が大きいので、これに
対抗するためモータが組み込まれるハウジングの機械的
強度を上げたり、磁気吸引力が互いに相殺されるように
ハウジングを設計して磁気吸引力を緩和したり、あるい
は、モータ自体の構造を複合化することにより磁気吸引
力を緩和したりする必要がある。そのため、射出用の駆
動装置の設計に手間が掛かるとともに、その製造コスト
も高くなる。
【０００６】また、交流リニアモータを制御する際に
は、磁極検出が必要不可欠であり、磁極センサを設けた
り、リニア・アブソリュート・スケールを設けたりする
必要がある。そのために制御システムが複雑になる。更
に、磁気検出精度が悪い場合には、制御効率や制御精度
が低下するので、磁極検出位置の調整をする必要があ
り、機械組立及び立ち上げ調整が難しくなる。
【０００７】また、交流リニアモータは、磁気回路構造
の工夫が困難なため、単位体積当りの推力が小さい。そ
のため、大推力が必要な場合には、モータ自体の外形寸
法が大きくなる。外形寸法を大きくした交流リニアモー
タは、三相構造であり、三相制御となる。そのため、単
相制御と比べて制御が複雑になり、演算処理が膨大とな
る。交流リニアモータは、電流制御も三相のためモータ
ドライバも三相となり、単相と比べて大きくなる。交流
リニアモータは、配線も三相分なので、単相に対して多
くなる。
【０００８】以上のように、射出用の駆動源として交流
リニアモータを使用する場合には、交流リニアモータ特
有の性質を考慮した機械構造や制御装置が必要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の電動式射出成形機の射出装置の問題点に鑑み成
されたもので、本発明の目的は、比較的小型で且つ制御
系統が比較的単純な駆動源を備えた射出装置を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機の射
出装置は、加熱バレルと、加熱バレル内に収容されたス
クリュとを備え、スクリュを回転させて加熱バレル内に
樹脂を導入し溶融した後、スクリュを前進させて金型内
に溶融樹脂を射出する射出成形機の射出装置において、
前記スクリュを軸方向に駆動する直流リニアモータと前
記スクリュに作用する軸方向荷重を測定する荷重検出器
と、この荷重検出器からの出力に基づいて、軸方向荷重
が所定の値となるように前記直流リニアモータに供給さ
れる電流を制御する制御装置と、を備えたことを特徴と
する。
【００１１】本発明の射出成形機の射出装置によれば、
前記スクリュに作用する軸方向荷重を荷重検出器で測定
し、その測定結果に基づいて、軸方向荷重が所定の値と
なるように、前記直流リニアモータに供給される電流を
フィードバック制御する。これにより、前記直流リニア
モータの駆動力を直接的に制御することができるので、
計量、射出、及び射出後の保圧動作の際の加熱バレル内
の樹脂圧力を確実に制御することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の射出成形機の射
出装置部分の概略構成を示す。図中、１は金型、３は加
熱バレル、５はスクリュ、７は計量用のサーボモータ、
９は射出用の直流リニアモータ、１０は制御装置を表
す。
【００１３】加熱バレル３の内部にはスクリュ５が組み
込まれている。加熱バレル３の後端部の近傍にはホッパ
４が接続されている。スクリュ５の後端部は、軸受を介
して中間プレート６に支持されている。中間プレート６
には計量用のサーボモータ７が搭載されている。このサ
ーボモータ７の駆動軸は、プーリ及びタイミングベルト
を介してスクリュ５の後端部近傍に接続されている。中
間プレート６の背面には、ロードセル８を介して射出用
の直流リニアモータ９が接続されている。
【００１４】計量の際、計量用のサーボモータ７を用い
てスクリュ５を加熱バレル３内で順方向に回転させて、
原料樹脂をホッパ４から加熱バレル３内に導入する。導
入された原料樹脂は、加熱及び攪拌されながら溶融さ
れ、スクリュ５の前方へ送られる。これに伴い、溶融樹
脂の圧力によってスクリュ５が次第に後退し、加熱バレ
ル３の先端側に溶融樹脂が蓄えられる。
【００１５】加熱バレル３内に所定量の溶融樹脂が貯え
られた後、直流リニアモータ９を用いてスクリュ５を前
進させる。これによって、金型１内に溶融樹脂が射出さ
れる。金型１内に溶融樹脂を充填した後、所定の時間、
スクリュ５に前進推力を与えて加熱バレル３内の圧力を
一定に保つ。これによって、金型１内での溶融樹脂の凝
固に伴う収縮相当分の溶融樹脂が金型内に補給される。
【００１６】計量の際に加熱バレル３の先端側に貯えら
れた溶融樹脂の圧力によってスクリュ５の後端部に作用
する軸方向荷重（スクリュ背圧）、及び、射出の際にス
クリュ５を前進させるためにスクリュ５の後端部に作用
する軸方向荷重は、ロードセル８によって検出される。
更に、射出後の保圧の際の加熱バレル３内の樹脂圧力
も、ロードセル８によって検出される。
【００１７】従って、ロードセル８からの出力を制御装
置１０に送り、その値に基づいて、直流リニアモータ９
に供給される電流をフードバック制御することによっ
て、加熱バレル３内の溶融樹脂の圧力を所定の値に保つ
ことができる。
【００１８】図２に、本発明に基づいて、射出用の駆動
源に直流リニアモータを使用した場合の制御システムの
概要を示す。図３に、比較例として、射出用の駆動源に
交流リニアモータ（三相）を使用した場合の制御システ
ムの概要を示す。直流リニアモータは、単相構造のため
単相制御が適用される。直流リニアモータを使用するこ
とによって、磁極センサが不要になるとともに、電流セ
ンサの数が減り、モータドライバも小さくなり、制御シ
ステムが簡略化されることが分かる。
【００１９】なお、直流リニアモータとしてボイスコイ
ルタイプを採用することにより、原理的に直流リニアモ
ータ自身の磁気吸引力をなくし、構造を簡略化すること
ができる。更に、直流リニアモータとしてツインタイプ
（一対のボイスコイルタイプ直流リニアモータを推力相
加で磁気相反となるように構成されたリニアモータ）を
採用することにより、単位体積当りの推力を大きくし、
モータの機械外寸を小さくすることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の射出成形機の射出装置によれ
ば、射出用の駆動源が小型化されるとともに、その制御
システムの構成が簡略化される。また、本発明の射出成
形機の射出装置によれば、計量、射出、及び射出後の保
圧動作の際の加熱バレル内の樹脂圧力を確実に制御する
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装置の概要を
示す図。
【図２】射出用の駆動源に直流リニアモータを使用した
場合の制御システムの構成を示す図。
【図３】射出用の駆動源に交流リニアモータを使用した
場合の制御システムの構成を示す図（比較例）。
【図４】駆動源にリニアモータを使用した射出成形機の
射出装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１・・・金型、 ３・・・加熱バレル、 ４・・・ホッパ、 ５・・・スクリュ、 ６・・・中間プレート、 ７・・・計量用のサーボモータ、 ８・・・ロードセル、 ９・・・直流リニアモータ、 １０・・・制御装置、 １９・・・射出用のリニアモータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 義典 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 徳山 晴道 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 木戸 克芳 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 AP01 AR16 JA07 JD03 JT02 JT32

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱バレルと、加熱バレル内に収容され
    たスクリュとを備え、スクリュを回転させて加熱バレル
    内に樹脂を導入し溶融した後、スクリュを前進させて金
    型内に溶融樹脂を射出する射出成形機の射出装置におい
    て、 前記スクリュを軸方向に駆動する直流リニアモータと、 前記スクリュに作用する軸方向荷重を測定する荷重検出
    器と、 この荷重検出器からの出力に基づいて、軸方向荷重が所
    定の値となるように前記直流リニアモータに供給される
    電流を制御する制御装置と、 を備えたことを特徴とする射出成形機の射出装置。
  2. 【請求項２】 加熱バレルと、加熱バレル内に収容され
    たスクリュと、スクリュを軸方向に駆動する直流リニア
    モータとを備え、スクリュを回転させて加熱バレル内に
    樹脂を導入し溶融した後、スクリュを前進させて金型内
    に溶融樹脂を射出する射出成形機の射出装置の制御方法
    であって、 前記スクリュに作用する軸方向荷重を測定し、その測定
    結果に基づいて、軸方向荷重が所定の値となるように前
    記直流リニアモータに供給される電流を制御することを
    特徴とする射出成形機の射出装置の制御方法。
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