JP2006035634A - 射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
スクリュー駆動機構に固定部と受圧部と歪部を有する荷重検出器を内臓した射出装置に
おいて、スクリュー反力により生ずる軸方向の歪変位を受けて摺動する摺動部材と射出駆
動部が直結した構造では、成形サイクル毎に不安定な摺動抵抗の影響で、スクリュー反力
の精密な測定ができない。
【解決手段】
ボールねじ軸２２の射出駆動側軸端部と、射出駆動部５０の内部の回転シャフト５８の
凹部とが内包するスプライン結合となっている回転伝達部５９を形成することにより、ロ
ードセル７４の歪部の歪によるボールねじ軸２２の軸方向変位を回転伝達部５９で許容し
て、その変位による影響を直接射出駆動部に伝えない構造とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、射出成形機の射出装置に関するものである。

従来、スクリュー駆動機構に荷重検出器を内臓し、溶融樹脂の反力によりスクリューに
負荷される荷重を前記荷重検出器で検出して制御する射出装置が知られている（例えば、
特許文献１参照）。

図２は特許文献１に開示される射出装置の断面図である。図において、射出装置フレー
ム部はフロントカバー１０１、センターケース１０２、リアーカバー１０３、前記フロン
トカバー１０１とセンターケース１０２との間に配設されたフロントフレーム１０４、前
記センターケース１０２とリアーカバー１０３との間に配設されたリアーフレーム１０５
からなり、前記フロントカバー１０１の前端部に加熱シリンダー部１が配設され、該加熱
シリンダー部１の内部にスクリュー２が進退及び回転自在に配設される。

また、射出装置フレーム部の前方部に計量用モータ１１０が、後方部に射出用モータ１
１５が配設される。前記計量用モータ１１０のローターに中空の第１ローターシャフト１
１１が嵌入されて固定されるとともに、両端をベアリング１８８を介してフレーム部に支
持される。
一方、前記射出用モータ１１５のローターには中空の第２ローターシャフト１１６が嵌
入されて固定されるとともに、両端をベアリング１８９を介してフレーム部に支持される
。
さらに、第１ローターシャフト１１１に第１スプラインナット１２０が固定され、該第
１スプラインナット１２０と第１スプライン軸１２１とがスプライン結合させられて回転
伝達手段を形成し、前記第１スプライン軸１２１と前記スクリュー２はカップリング３に
より連結される。

また、前記センターケース１０２の内部に第２スプラインナット１２４が固定され、該
第２スプラインナット１２４に、第２スプライン軸１２３がスプライン結合しており、該
第２スプラインナット１２４は回り止めとして第２スプライン軸１２３の回転を規制する
回転規制手段を形成し、さらに、前記第１スプライン軸１２１と第２スプライン軸１２３
とがベアリングボックス１２２を介して回転自在に連結される。

また、前記第２ローターシャフト１１６の後端部にはベアリングリテーナ１２７が固定
され、リアーカバー１０３に回転自在に支持される。さらに、該ベアリングリテーナ１２
７の内周部にボールねじ軸１２６が嵌入されて固定される。
また、第２ローターシャフト１１６の内部にはボールナット１２５が進退自在に配設さ
れ、ボールナット１２５とボールねじ軸１２６とが螺合させられるとともに、ボールナッ
ト１２５と第２スプライン軸１２３とが固定される。
したがって、第２ローターシャフト１１６が回転するとともに、ボールねじ軸１２６が
回転し、ボールナット１２５が進退する。

また、ベアリングリテーナ１２７には、ベアリング１９０とスラストベアリング１８０
が配設され、スラストベアリング１８０の後端にはスペーサ１８２が、さらに、ボールね
じ軸１２６に遊嵌されてロードセル押さえ１８４が配設され、このスペーサ１８２とロー
ドセル押さえ１８４との間にロードセル１８３が配設され、リアーカバー１０３に取り付
けれらており、スクリュー２の前進、後退時にスクリュー２に負荷される荷重を検出して
いる。
また、前記ボールねじ軸１２６の後端部にはエンコーダ１８７が配設され、該エンコー
ダ１８７がボールねじ軸１２６の回転を検出することにより、スクリュー２の軸方向の位
置を検出している。

したがって、計量工程時には、計量用モータ１１０のローターが回転することにより、
前記スクリュー２が回転して樹脂の溶融可塑化を開始し、溶融樹脂が前記加熱シリンダー
部１の先端部に溜められ、この溶融樹脂による反力でスクリュー２は回転しつつ後退（図
中右方側）し計量を行うこととなる。この際、スクリュー２に加わる反力は、ボールナッ
ト１２５、ボールねじ軸１２６及びスペーサ１８２を介して、ロードセル１８３に伝わり、ロードセル１８３にてこの反力の検出を行い、計量工程における背圧のフィードバック制御を行っている。
次ぎに、射出工程時には、射出用モータ１１５のローターが回転することにより、前記
スクリュー２は回転を抑制された状態で前進し、前記加熱シリンダー１の先端部に溜めら
れた溶融樹脂を金型（図示せず）内に充填することになる。この際、充填圧力はロードセ
ル１８３にて検出され、スクリュー２に過度な圧力が加わらないように監視を行っている
。

しかしながら、この射出装置において、スクリュー２に作用する荷重を検出するときに
、スクリュー２に作用する荷重は第１スプライン軸１２１からベアリングボックス１２２
、第２スプライン軸１２３、ボールナット１２５にかけ、さらに、ボールナット１２５か
らボールねじ軸１２６、ベアリングリテーナ１２７、ベアリング１８０、スペーサ１８２
の順にロードセル１８３に伝わり、ロードセル１８３の歪部を歪ませて荷重を検出してい
る。このため、スクリュー２が荷重を受けると、スペーサ１８２、ベアリング１８０、１
９０、ベアリングリテーナ１２７及び第２ローターシャフト１１６が歪分だけボールねじ
軸１２６とともに反スクリュー２側（図中右方側）に変位することになる。

この変位分は前記ベアリング１８９、１９０の外周部がセンターケース１０２、リアー
カバー１０３に対して摺動することにより許容されるが、この摺動には摺動抵抗が生じる
こととなる。そのため、スクリュー２にかかる荷重と摺動抵抗力の合計を検出することとなり、スクリュー２に負荷される力のみの精密な検出に問題があった。しかも、この摺動
抵抗力が成形サイクル毎にばらつき、特に低荷重下での制御となる計量工程時の制御精度
に問題があった。

特開２０００―５２３８７号公報

本発明は、従来の射出装置の問題点を解決して、荷重検出精度の高い射出装置を提供す
ることにある。

そのために、本発明の射出成形機の射出装置においては、射出駆動部と、該射出駆動部
の回転運動を直線運動に変換する運動変換手段と、該運動変換手段によって変換された直
線運動により前後進する射出部材と、溶融樹脂の反力を受けることで前記射出部材に作用
する荷重により歪む歪み材部における歪量を許容する許容手段を前記射出駆動部と前記運
動変換手段との間に設けた。

そして、前記歪量を許容する許容手段は、前記射出駆動部の回転を運動方向変換手段に
伝達させるための回転伝達部であり、該回転伝達部は前記射出駆動部に内包されたスプラ
イン構造であり、前記射出駆動装置は、前後進する前記射出部材に対して軸方向の運動を
拘束する固定支持部に設けた。

本発明の他の射出成形機の射出装置においては、前記回転伝達部と射出駆動部との間に
減速部を設けた。

前記歪み部材の歪部における歪量を、ボールねじ軸を射出駆動部の回転シャフトに対し
摺動自在として許容する許容手段を、前記射出駆動部と運動変換手段との間に設けたため、成形サイクル毎にばらつく摺動抵抗力の影響を排除してスクリューに作用する荷重を精密に測定でき、特に計量工程時における低荷重作用時に荷重検出精度の高い射出装置が提できる。

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
の実施の形態における射出装置の断面図、図3は本発明の実施の形態における射出装置駆
動部の説明図、図４は本発明の他の実施の形態における射出装置の説明図である。

図１において、射出装置フレーム部は、射出フロントサポート１０、射出駆動部５０の
固定支持部である射出リアーサポート１１、射出フロントサポート１０と射出リアーサポ
ート１１間に配設されたガイドバー１２、該ガイドバー１２を前記フロントサポート１０
に固定するガイドバーナット１３からなる。そして、前記射出フロントサポート１０の前
端部（図中左側）に加熱シリンダー部１が配設され、該加熱シリンダー部１の内部には、
射出部材としてのスクリュー２が進退及び回転自在に配設される。

前記ガイドバー１２には、射出部材とともに軸方向に進退するプレッシャプレート２０
が摺動自在に配設され、該プレッシャプレート２０にはスクリュー２の軸線から等距離離
れた位置に複数のボールナット２１がそれぞれ固定され、ボールねじ軸２２がこれらのボ
ールナット２１と螺合して配設され、該ボールねじ軸２２とボールナット２１で運動変換
手段が構成されている。さらに、前記射出リアーサポート１１には前記射出駆動部５０が、前記ボールねじ軸２２と同軸線上に減速手段を介在させることなく回転を伝達するように取り付けられている。

したがって、前記射出駆動部５０によりボールねじ軸２２を回転させると、ボールねじ
軸２２に伝達された回転運動が、ボールねじ軸２２とボールナット２１とにより直線運動
に変換される。ボールナット２１は、ガイドバー１２に摺動自在に配設されたプレッシャ
プレート２０に固定されている。このため、射出駆動部５０の回転運動によりプレッシャ
プレート２０が直線運動を行う。

また、前記プレッシャプレート２０の中心軸線上には、スラストベアリング２８とベア
リング２７に両端を回転可能に支持された回転シャフト２６が配設される。該回転シャフ
ト２６の一端には、カップリング３を介してスクリュー２が連結され、他端にはプレッシ
ャプレート２０上に設けられているスクリュー回転駆動モータ（図示せず）からの回転を
伝達するプーリー２５が配設されている。

図３において、射出駆動部５０はモータフランジ５４、該モータフランジ５４に固定さ
れたモータハウジング５１、該モータハウジング５１に固定されたモータリアーフランジ
５５からなり、この内部にはステータ５２、ローター５３が配設されており、ローター５
３の内周部には回転シャフト５８が両端をベアリング５６と５７に回転自在に支持された
状態で嵌入されて固定される。前記ベアリング５６はモータフランジ５４に支持され、ベ
アリング５７はモータリアーフランジ５５に支持されている。

また、ボールねじ軸２２には、ねじ部よりも小径のベアリング取り付け部が設けられ、
さらに、ベアリング取り付け部の後部には締付けナット７８を取り付けるための細目のね
じ部が形成されている。ボールねじ軸２２のねじ部とベアリング取り付け部との段差には
、ベアリング押さえ７７が取り付けられ、スラストベアリング７１の内輪がベアリング押
さえ７７に当接されている。スラストベアリング７１の外輪は、潤滑保持部材としてのベ
アリングホルダ７３の凸部端面に当接されており、ベアリング７２の外輪も同様にベアリ
ングホルダ７３の凸部端面に当接されている。そして、ベアリング７２の内輪はボールね
じ軸２２に取り付けられた締付けナット７８に当接しており、締付けナット７８によりス
ラストベアリング７１とベアリング７２はともに予圧を加えられた状態となっている。

したがって、ベアリング押さえ７７、スラストベアリング７１、ベアリングホルダ７３
、ベアリング７２、締付けナット７８とにより回転許容部を形成することで、射出リアー
サポート１１に対してボールねじ軸２２を回転自在に支持することができる。
さらに、スラストベアリング７１、ベアリング７２及びベアリングホルダ７３によって
潤滑室７９を形成することができる。これにより、潤滑室７９に供給された潤滑剤は、ボ
ールねじ軸２２が回転して潤滑剤に遠心力が働いたとしても、ベアリングホルダ７３によ
り飛散を防止されるだけでなく、確実に保持されることができる。

また、射出リアーサポート１１には、荷重検出手段である歪み部材が取り付けボルト７
５により取り付けられている。歪み部材であるロードセル７４は固定部と受圧部と歪み部
から形成され、歪み部に歪み検出器を備えることで荷重検出手段としての機能をはたして
いる。ロードセル７４は、ロードセル７４の内周部の受圧部が取り付けボルト７６により
ベアリングホルダ７３に固定され、外周部の固定部が取り付けボルト７５により射出リア
ーサポート１１に固定されている。
したがって、ロードセル７４はボールねじ軸２２と独立して射出装置本体より着脱させ
ることができ、精度よくスクリュー２にかかる荷重を検出することができる。

また、ロードセル７４の内周部の受圧部がベアリングホルダ７３に取り付けられている
ので、スラストベアリング７１と射出リアーサポート１１との間で摺動抵抗が生じること
がなくなるので、精度良くスクリュー２にかかる荷重を検出することができる。
さらに、ロードセル７４の内周部の受圧部をベアリングホルダ７３に取り付けられてい
ることで、締付けナット７８の予圧の影響を受けることがなく、精度良くスクリュー２に
かかる荷重を検出することができる。

さらに、ボールねじ軸２２の射出駆動部側軸端部はスプライン構造となっており、射出
駆動部５０の回転シャフト５８に内包したスプライン部との間で回転伝達部５９を形成す
るとともに、歪み部材の軸方向の歪みにともなうボールねじ軸２２の軸方向への移動を許
容する許容手段を形成している。詳しくは、ボールねじ軸２２の射出駆動部側軸端部には
雄スプラインが形成され、回転シャフト５８の射出リアーサポート側端部には凹部が形成
され、該凹部の内面に雌スプラインが形成され、ボールねじ軸２２と回転シャフト５８が
スプライン結合している。
また、回転シャフト５８の端部（図中右側）には、エンコーダ６０が取り付けられてい
る。該エンコーダ６０は前記回転シャフト５８の回転を検出することにより、スクリュー
２の軸方向の位置を検出している。
なお、回転伝達部５９はスプライン構造としたが、回転は伝達するが軸方向の移動は許
容するすべりキー構造でも良いことは勿論である。

したがって、射出駆動部５０だけの単体で、射出装置本体より着脱自在に取り外しを行
うことができ、組み立て性だけでなく、射出装置点検時のメンテナンス性を向上させるこ
とができる。
また、ボールねじ軸２２及びベアリングホルダ７３は、許容手段により射出リアーサポ
ート１１とは軸方向に相対的に移動可能となっている。このため、ローター５３がボール
ねじ軸２２の移動にともなって変位することを防止することができるので、ロードセル７
４は精度良くスクリュー２にかかる荷重を検出することができる。
さらに、本発明においては、ボールねじ軸２２と回転シャフト５８とを連結せず、軸方
向の移動を許容できるようにしたため、ボールねじ軸２２と回転シャフト５８との係合部
にて焼き付きを起こすことがない。

次ぎに、本願発明の作用について説明する。
計量工程時には、スクリュー回転駆動部としてプレッシャプレート２０に取り付けられ
ているモータ（図示せず）を駆動してプーリー２５を回転することによりスクリュー２が
回転して樹脂を溶融可塑化し、溶融樹脂が加熱シリンダー１の先部に溜められ、この溶融
樹脂の反力を受けてスクリュー２は射出駆動部側（図中右方）に回転しながら後退する。
この際、スクリュー２には反力として背圧が加えられ、該背圧はプレッシャプレート２０
を介してボールねじ軸２２に伝達される。ボールねじ軸２２に伝達された背圧は、スラス
トベアリング７１及びベアリングホルダ７３を介してロードセル７４に伝えられ、ロード
セル７４の歪み部が背圧の大きさに応じて歪む。
また、ボールねじ軸２２は、回転伝達部５９にて射出駆動部５０とスプライン結合して
いるため、背圧力を受けると、射出リアーサポート１１に対して相対的に後方へ滑らかに
移動する。
このため、摺動部が回転伝達部としてのスプライン部だけとなるので、ロードセル７４
の検出精度を向上させることができるので、各ショット毎における溶融樹脂の計量を安定
させることができるだけでなく、成形品を安定して生産することができる。

計量工程が完了し、射出工程に入ると、スクリュー２は回転を抑制された状態で、射出
駆動部５０が駆動すると、ボールねじ軸２２が回転し、それにともないプレッシャプレー
ト２０を前進（図中左方側）して、加熱シリンダー１の先部に溜められた溶融樹脂を、金
型（図時せず）の中に充填する。この際、スクリュー２には充填圧力が加えられても、計
量工程と同様にボールねじ軸２２は回転伝達部５９にて射出駆動部５０とスプライン結合
しているため、背圧力を受けると、射出リアーサポート１１に対して相対的に後方に滑ら
かに移動することができる。したがって、充填圧力を精度良く検出することができるので、バリやひけなどの成形不具合を低減することができ、成形品を安定して生産することができる。

図４は、射出駆動部の射出用モータ９０と前記ボールねじ軸２２の間に減速部８９をも
つもので、減速フレーム部は、射出リアーサポート１１に固定されたハウジング９１と、
該ハウジング９１に取り付けボルト９９で固定されたハウジングカバー９２からなり、ハ
ウジング９１は取り付けボルト９４により射出リアーサポート１１に取り付けられる。

減速フレーム部内には、ボールねじ軸２２の端部のスプライン部と摺動可能に結合する
内包したスプライン部をもつ第２歯車軸９６が、ハウジング９１とハウジングカバー９２
に装着されたベアリング１９１とベアリング１９２に回転自在に支持されており、ボール
ねじ軸２２の軸方向の歪みを許容するようになっている。この第２歯車軸９６には大歯車
９７が装着されている。

また、前記大歯車９７と噛合する小歯車９３を中間部に加工された第１歯車軸９５が、
ハウジング９１とハウジングカバー９２に装着されたベアリング１９３とベアリング１９
４に回転自在に配設され、該第１歯車軸９５の端部にはカップリング９８を介して、射出
リアーサポート１１に取り付けられた射出用モータ９０が連結されている。該射出用モー
タ９０の端部にはエンコーダ６０が装着される。

本発明の構成は以上の通りであって、スクリュー２に作用する荷重を検出するときはス
クリュー２に作用する荷重を回転シャフト２６からプレッシャプレート２０に受け、プレ
ッシャプレート２０からボールナット２１、ボールねじ軸２２、ベアリングホルダ７３介
してロードセル７４に伝えてロードセル７４を歪ませて検出することになる。

このとき、ロードセル７４の歪量に相当して、回転シャフト２６とベアリングホルダ７
３が変位するが、ボールねじ軸２２の端部と射出駆動部５０の回転シャフト５８の端部と
をスプライン結合しているので、ボールねじ軸２２の変位分はスプライン結合部で許容さ
れる。
したがって、ボールねじ軸２２の変位は、射出駆動部５０に影響を与えることはなく、また、ベアリングが摺動しないので、不安定な摺動抵抗も生じない。

本発明の実施の形態における射出装置の断面図 従来の射出装置の断面図 本発明の実施の形態における射出装置駆動部の説明図 本発明の他の実施の形態における射出装置駆動部の説明図

符号の説明

１ 加熱シリンダー部
２ スクリュー
１０ 射出フロントサポート
１１ 射出リアーサポート
１２ ガイドバー
２０ プレッシャプレート
２１ ボールナット
２２ ボールねじ軸
２５ プーリー
２６ 回転シャフト
５０ 射出駆動部
５１ モ−タハウジング
５２ ステータ
５３ ローター
５４ モータフランジ
５５ モータリアーフランジ
５８ 回転シャフト
５９ 回転伝達部
６０ エンコーダ
７３ ベアリングホルダ
７４ ロードセル
８９ 減速部
９０ 射出用モータ
９１ ハウジング
９２ ハウジングカバー
９３ 小歯車
９５ 第１歯車軸
９６ 第２歯車軸
９７ 大歯車
９８ カップリング

Claims (6)

1. 射出駆動部と、該射出駆動部の回転運動を直線運動に変換する運動変換手段と、該運動
   変換手段によって変換された直線運動により前後進する射出部材と、溶融樹脂の反力を受
   けることで前記射出部材に作用する荷重により歪む歪み部材とを備えた射出装置において、前記歪み部材における歪量を許容する許容手段を前記射出駆動部と前記運動変換手段との間に設けることを特徴とする射出装置。
2. 前記許容手段は、前記射出駆動部の回転を運動方向変換手段に伝達させるための回転伝
   達部であることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
3. 前記射出駆動部は、前後進する前記射出部材に対する固定支持部に配設されていること
   を特徴とする請求項１〜２に記載の射出装置。
4. 前記回転伝達部は、前記射出駆動部に内包させることを特徴とする請求項１〜３に記載
   の射出装置。
5. 前記回転伝達部は、スプライン構造であることを特徴とする請求項１〜４に記載の射出
   装置。
6. 前記回転伝達部と射出駆動部との間に減速部が設けられていることを特徴とする請求項
   １〜３に記載の射出装置。
   

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