JP2631576B2 - リンク式射出機構 - Google Patents

リンク式射出機構

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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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    • B29C45/47Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は射出成形機の射出機構に関する。
従来技術 スクリュー式3プレート構造のスクリュー射出部を備
えた電動式射出成形機では、定位置のフロントプレート
に対しムービングプレートが前進して、射出シリンダ内
に計量された樹脂が金型内に射出される。
射出シリンダは基部がフロントプレートに固定され、
計量スクリューはシリンダ内を前後方向移動可能に嵌挿
され、その基部がムービングプレートのスリーブに固定
されている。該スリーブはムービングプレートに回動可
能に軸架されている計量用サーボモータで駆動される。
そして、ムービングプレートとリアプレートは通常、
射出用サーボモータで駆動されるボールスクリューとボ
ールナットを備えたいわゆる直動式の射出機構で結合さ
れている。
一方、射出成形による製品にはケース類のように流動
性の高い樹脂を低い圧力で素早く射出する、いわゆる薄
物成形と比較的流動性の低い樹脂を高い圧力でゆっくり
と射出する、レンズのようないわゆるが厚物成形があ
り、射出部は両方の成形が可能なように構成する必要が
ある。
この点、直動式の射出機構は射出すべき樹脂の量、射
出速度や射出圧、保圧などを容易に調整することができ
るが、射出用サーボモータに関する制御上のパラメータ
や設定値を変更するなど制御上で比較的複雑な処理を要
する。
これは、射出用サーボモータの回転出力をムービング
プラテンの直線運動に変換するボールねじとボールナッ
トによる機構の倍力が常時、一定の比率であることによ
り、このために、射出用のモータはサーボモータでなけ
ればならず、また、上記の比率を高く設計することが困
難なことから、大きなトルクを発生できる高価なサーボ
モータを必要とする(特開昭61−167519号公報、特開昭
61−230917号公報)。
一方、型締め機構などで利用されているトグルあるい
はクランクのようなリンク機構には、第2図のようにリ
ンク機構の伸縮運動自体に、伸長の当初は作用点を小さ
な力であるが高い速度で移動し(p…倍力率変化曲線、
s…速度変化曲線、ただし、伸長終了時の作動点位置を
原点としている)、伸長の終了付近では低い速度である
が大きな力で移動させる機能が備わっているので、これ
を射出成形機の射出機構に利用したリンク式射出機構が
試みられている(特開昭61−19326号公報)。
これによれば、射出用のモータは一定のトルクのもと
定速で回転すればよく、途中の速度変化、射出終了付近
の射出圧および保圧はリンク機構自体の上記特性によっ
て発揮される。
しかし、リンク機構は型締め機構で用いられて来たよ
うに、リンク機構が伸びきった時の作動点の位置を作動
点の目標位置(型締め機構ではロックアップ位置)とし
て用いられるのが普通であるため、射出機構において射
出速度の変化は一義的に定まっており、射出用モータの
回転数を変えて全体としての射出速度を調整することは
できても途中の速度変化を調整することはできなかっ
た。
発明が解決しようとする課題 この発明は、射出速度および射出圧や保圧を調整する
ことができるリンク式射出機構の提供を課題とする。
課題を解決するための手段 スクリュー式の3プレート射出機構において、リアプ
レートとムービングプレートを射出用サーボモータによ
り伸縮駆動されるリンク機構で結合する。
リアプレートをフロントプレートに対し、前後に位置
調整可能とする。
作 用 リアプレートがフロントプレートとに対し、前後に位
置調整可能とされた構成は、リンク機構の作動開始の初
期位相を定め、作用点の速度、力に関する態様を決定す
る。
したがって、リアプレートの位置を調整すると射出機
構の射出速度、射出圧および保圧が調整される。
実施例 第1図は、射出成形機の射出部1であって、、射出用
シリンダ2の基部がフロントプレート3に固定され、こ
のシリンダ2に前後方向へ移動可能に計量スクリュー4
が嵌挿されている。
計量スクリュー4の基部はムービングプレート5のス
リーブ6に固定され、このスリーブ6はムービングプレ
ート5に回動可能に軸架され、ムービングプレート5に
取り付けた計量用サーボモータ(図示していない)で駆
動される。
リアプレート7には射出用サーボモータ8が取り付け
られ、このプレート7はフロントプレート3とタイロッ
ド9で結合され、該タイロッド9にムービングプレート
5が前後方向へ移動自在に装着されている。
リアプレート7とムービングプレート5はリンク機構
10で結合され、また、リアプレート7の後面にはフロン
トプレート3に対しリアプレート7を前後に移動させる
初期位相設定機構11が設けられている。
リンク機構10は、射出成形機の型締め機構に用いられ
ているのと同様なトグル構造であって、ムービングプレ
ート5の後面に一端を回動自在に結合した第1のリンク
12とリアプレート7の前面に一端を回動自在に結合した
第2のリンク13とをこれらの他端で相互に結合し、第3
のリンク14の一端を第2リンク13の中間部に回動自在に
結合し、その他端をクロスヘッド15に回動自在に結合し
た構成である。この実施例では、このようなトグル構造
が上下対称に組まれている。
クロスヘッド15は上記の射出用サーボモータ8で駆動
されるボールねじ・ナット機構16のナットに構成されて
おり、射出用サーボモータ8によって前後に移動され
る。なお、図では、伝動用のタイミングベルトなどを省
略している。
上記の初期位相設定機構11は、型締め機構におけるダ
イハイト調整機構と同様な構造であって、各タイロッド
9のリアプレート7の後面側に突出した部分に送りねじ
17が刻設され、これにナット18が螺合され、かつ、リア
プレート7の後面に取付けた位相調整用モータ19で回動
されるようになっている。具体的には、各タイバー9に
螺合されたナット18はスプロケット20を備えると共に、
カラー21でリアプレート7の後面に回動自在に軸架され
ており、各スプロケット20に一本に連続したチェーン22
が掛け回され、このチェーン22が位相調整用モータ19で
駆動される構成となっている。
以上の構造であって、射出サイクルは射出成形機の一
連の成形サイクルの中で概略、次のように行われる。
まず計量から始まり、図示していない計量サーボモー
タによってスリーブ6が回動され、また、射出用サーボ
モータ8が射出時とは逆に駆動されてリンク機構を収縮
させる。このため計量スクリュー4は回動しつつ適切な
(樹脂に適当な背圧を付与しながら)後退し、シリンダ
内の上記e区間に溶融樹脂を計量する。ついで、計量用
サーボモータの駆動が停止され、射出用サーボモータ8
が正方向に駆動される。これによりリンク機構10のクロ
スヘッド15は前進してリンク機構10を伸長するので、ム
ービングプレート5は計量スクリュー4と共に前進し、
上記のe区間における樹脂を射出し、そのまま射出圧を
暫く維持する(保圧)。
これにより、射出の1サイクルは終了して引き続き次
のサイクルの計量が行われる。
上記において、この射出部1の射出圧曲線pおよび射
出速度曲線sはリンク機構10の特性により従来例どおり
第4図のようになる。
そして、本発明の射出部1は例えば、第3図(イ)
(ロ)(ハ)(ニ)に示す第1、第2、第3の位相状態
で使用される。
なお、射出部1では上記のようにフロントプレート5
の位置は固定で動かず(第3図(イ)〜(ハ)参照。b
線に一致している)、ムービングプレート5の移動範囲
も第3図(イ)〜(ハ)において一定でc線とd線の範
囲である。すなわち、樹脂の射出量はどの場合も一定で
eの寸法に射出用シリンダ2の内径を乗じた値である。
第3図(イ)(ロ)ではリアプレート7がa1の位置に
あり、射出圧と射出速度の変化は第4図におけるa1の領
域であり、初期値はP1とS1、終了時値はP2とS2で射出圧
および射出速度の変化が大きいという特徴がある。同図
(イ)は計量完了時、同(ロ)は射出完了時である。射
出完了時にはリンク機構10が伸びきっている。
すなわち、この第1位相の状態では、射出速度の変化
はともかく、射出圧P2(保圧)はこのリンク機構10が発
揮できる最大値となっており、この際の出力が射出用サ
ーボモータ8にとり、定格出力付近であると、保圧中に
モータが過負荷となることがある。
第3図(ハ)では、リアプレート7がa2位置にあり、
第1位相状態から前進している。この状態では位相が少
しおくれて射出圧および射出速度の変化は第4図のa2領
域となる。そして、a2領域では射出圧と射出速度は当初
P3とS3であるが終了時の射出圧と射出速度はP4とS4で、
射出圧は第1位相状態に比べて比較的低く、変化も少な
い。また、射出速度は上記の第1位相状態に比べ全体と
して比較的高く、やはり変化は少ない。
なお、第2位相の状態でもムービングプレート5の移
動範囲は上記のように同じ(e)であり、また、この位
相状態ではリアプレート7が前進しているから、射出完
了時にもリンク機構10は伸びきらない。
第3図(ニ)では、第2位相状態からリアプレート7
がさらに前進したa3位置にあり、射出圧および射出速度
の変化は第4図のa3領域となる。この領域では射出圧と
射出速度は当初P5とS5であるが終了時の射出圧と射出速
度はP6とS6で、射出圧は第2位相状態に比べてもさらに
低く、変化もより少ない。さらに、射出速度は高く、変
化は少ない。リンク機構10は上記と同様の理由で伸びき
らない。
上記において第1位相状態から第2、第3の位相状態
へリアプレート7を前進させるには初期位相設定機構11
の位相調整用モータ19を駆動し、チェーン22、スプロケ
ット20を介して各ナット18を回動する。すると、ナット
18はカラー21で抑えられてリアプレート7に対し定位置
で回動するから、結局、ナット18は送りねじ17を前に移
動してリアプレート7を前進させる。
また、射出用サーボモータ8は上記のどの位相におい
てもボールねじ・ナット機構16を介してムービングプレ
ート5を定量(e)だけ移動するよう、射出成形機が備
えた数値制御装置(図示していない)により制御され
る。
第2、第3の位相状態におけるリアプレート7の位置
(a2、a3)は任意で、また、この様な位相状態は任意の
数だけ設定できる。
したがって、いま厚物を成形する時には初期位相設定
機構11を駆動して射出部1を上記第1あるいは第2の位
相状態として射出サイクルを実行する。
すると、全体として、また、とくに射出終了近くで射
出速度がおそいが、十分な射出圧P2あるいはP4を得、さ
らに、この圧で保圧を維持することができる。第1位相
状態において保圧P2(射出圧)を維持すると射出用サー
ボモータ8が過負荷となる場合は出力トルクの大きなモ
ータを備えた射出部1を第2位相状態で使用する(第4
図破線p′)。
薄物を成形する時には同様にして射出部1を第2ある
いは第3の位相状態として、射出サイクルを実行する。
この場合、全体として射出圧は小さいものの、変化の少
ない高い速度で射出が行われる。
第2の位相状態では射出圧が高すぎるときは、第3あ
るいは第4の位相状態を選択し、さらに、より圧力変化
の少ない射出が必要な場合には、出力トルクの大きなモ
ータを備えた射出部1を第4位相状態で使用する(第4
図破線p″)。
発明の効果 初期位相設定機構により、射出部の射出圧、保圧、お
よび射出速度を、使用する樹脂および製品の形態にあわ
せて選定できるから、倍力性能の優れたリンク式射出機
構を利用して常に品質のよい製品を得ることができる。
リンク機構は倍力率が高いので、同等の射出圧を得る
のに、直動式に比較し小型のサーボモータを利用でき、
低価格で提供できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は一部を破断して示す正面図、第2図はリンク機
構の倍力率変化と速度変化を概略で示す図、第3図
(イ)〜(ニ)はいずれも位相状態を説明するための正
面図、第4図は各位相状態における変化領域を示すため
の図である。 1……射出部、10……リンク機構、11……初期位相設定
機構、17……送りねじ、18……ナット、19……位相調整
用モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上口 賢男 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 山村 正人 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭64−9714(JP,A) 特開 平3−189122(JP,A) 特開 昭61−19326(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】射出用シリンダの基部をフロントプレート
    に固定し、上記シリンダに前後方向へ移動可能に嵌挿し
    た計量スクリューの基部をムービングプレートに軸架さ
    れているスリーブへ固定し、リアプレートに射出用サー
    ボモータを取り付け、フロントプレートとリアプレート
    をタイロッドで結合して該タイロッドにムービングプレ
    ートを前後方向へ移動自在に装着し、リアプレートとム
    ービングプレートを上記の射出用サーボモータで伸縮駆
    動されるリンク機構で結合し、かつ、リアプレートをフ
    ロントプレートに対し前後位置調整可能に設けたことを
    特徴とするリンク式射出機構。
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