JP2749435B2 - Screw drive of injection molding machine - Google Patents
Screw drive of injection molding machineInfo
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Description
【産業上の利用分野】 本発明は、電動モータによる射出成形機のスクリュー
駆動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw drive device for an injection molding machine using an electric motor.
射出成形機においては成形に先立って可塑化処理が行
われる。 可塑化とは、ホッパ内のペレット状の樹脂をスクリュ
ーを回転させることによって順次取込むと共に前方に搬
送し、同時にシリンダの外部ヒータからの伝熱と樹脂同
士の摩擦熱とにより均一に溶融し、予め設定された一定
量の溶融樹脂をシリンダの先端に貯蔵することを言う。 シリンダの先端に樹脂が貯蔵され始めると、溶融した
樹脂が先端より洩れることがなければスクリュー回転に
よって次々に送り込まれてくる樹脂自身の圧力が高まり
スクリューは後退していく。この場合、スクリュー回転
が速いほど送り込まれる量が増え、スクリューが後退す
る速度が増加することになる。 ここで、予め設定された一定量のストローク位置でス
クリュー回転の停止信号を与えてやると、その位置でス
クリュー後退が停止し計量が完了する。 従来、このスクリューを駆動するための装置として、
電動モータを駆動源とし、減速機を介してスクリューを
回転駆動するものが開示されている（例えば特開昭64−
27921）。In an injection molding machine, a plasticizing treatment is performed prior to molding. Plasticization means that the pellet-shaped resin in the hopper is sequentially taken in by rotating the screw and transported forward, and at the same time, is uniformly melted by the heat transfer from the external heater of the cylinder and the frictional heat between the resins, This means storing a predetermined amount of molten resin at the tip of the cylinder. When the resin starts to be stored at the tip of the cylinder, if the melted resin does not leak from the tip, the pressure of the resin itself that is successively fed by the screw rotation increases, and the screw moves backward. In this case, the faster the screw is rotated, the more the amount to be fed is, and the faster the screw moves backward. Here, when a stop signal of screw rotation is given at a predetermined fixed stroke position, the screw retreat is stopped at that position, and the weighing is completed. Conventionally, as a device for driving this screw,
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-64 discloses an apparatus in which an electric motor is used as a drive source and a screw is rotationally driven via a speed reducer.
27921).
しかしながら、従来のスクリュー駆動装置は、減速機
の減速比が一定であったため、１つの電動モータで種々
の樹脂の計量に対応するには該電動モータの容量をかな
り大きなものにしておかなければならないという問題が
あった。 即ち、例えばPA（ポリアミド）等の樹脂にあってはス
クリューのトルクはそれほど大きなものは必要とされな
いが、高い回転速度が要求され、一方、PC（ポリカーボ
ネイト）、PMMA（ポリメチルメタアクリレート）等の樹
脂にあっては、速い回転速度が必要とされないが大きな
トルクが必要とされる。 従って、これらの樹脂の全てに対応するためには、例
えばPAのような樹脂に対応するために速い回転速度を確
保し、且つPC、PMMA等の樹脂に対応するために大きなト
ルクを確保しなければならず、その結果非常に大きな容
量の電動モータを備えなければならないという問題があ
ったものである。 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたも
のであって、それほど容量の大きくない単一の電動モー
タで広い範囲の樹脂に対してスクリュー回転の駆動条件
を成立させることを可能とし、以って低コスト化及び装
置の小型化を実現することを目的とする。However, in the conventional screw drive device, since the reduction ratio of the speed reducer is constant, the capacity of the electric motor must be considerably large in order to be able to measure various resins with one electric motor. There was a problem. That is, for example, in the case of a resin such as PA (polyamide), a screw having a high torque is not required, but a high rotation speed is required, while a resin such as PC (polycarbonate) and PMMA (polymethyl methacrylate) is used. In the case of resin, a high rotation speed is not required, but a large torque is required. Therefore, in order to cope with all of these resins, it is necessary to secure a high rotational speed to cope with resins such as PA, and to secure a large torque to cope with resins such as PC and PMMA. Therefore, there is a problem that an electric motor having a very large capacity must be provided. The present invention has been made in view of such a conventional problem, and enables a single electric motor having a relatively small capacity to satisfy a screw rotation driving condition for a wide range of resin. Accordingly, it is an object to realize cost reduction and downsizing of the device.
本発明は、電動モータによる射出成形機のスクリュー
駆動装置において、射出成形する材料の素材、金型の条
件等から求めたスクリューの最適最大回転速度を設定す
る手段と、この最適最大回転速度から最適減速比を求め
る手段と、この求められた最適減速比を達成する可変減
速機と、を備え、前記電動モータにより前記最適減速比
とされた可変減速機を介して前記スクリューを駆動する
ことにより、上記目的を達成したものである。 なお、電動モータはサーボモータとするのが望まし
い。The present invention provides a screw drive device for an injection molding machine using an electric motor, a means for setting an optimum maximum rotational speed of a screw obtained from a material of a material to be injection-molded, conditions of a mold, and the like. Means for determining a reduction gear ratio, and a variable reduction gear that achieves the determined optimum reduction gear ratio, by driving the screw through the variable reduction gear having the optimum reduction gear ratio by the electric motor, The above object has been achieved. Preferably, the electric motor is a servo motor.
本発明の創案にあたって、発明者は速い回転速度が必
要とされる樹脂の場合はそれほど大きなトルクが必要と
されず、一方大きなトルクが必要とされる樹脂の場合は
速い回転速度は要求されないことに着目した。 今、電動モータの回転速度をN0、トルクをT0、減速機
の減速比をｉとすると、スクリューの回転速度NsはN0/
i、トルクTsはｉ・T0となる。従来は、減速比ｉが固定
であったため、ある樹脂においては速いスクリュー回転
速度Ns（＝N0/i）が必要であり、ある樹脂においては大
きなトルクTs（＝ｉ・T0）が必要であることからこれら
を共に満足させるには、N0、及びT0共非常に大きなもの
が必要であり、結果としてモータの容量（N0×T0）が大
きなものとならざるを得なかった。 ところが、現実問題として、速い回転速度Nsを必要と
する樹脂にあってはそれほど高トルクTsが必要とされな
いため、この場合は減速比ｉを小さくすることによって
対応が可能となる。 又、大きなトルクTsを必要とする樹脂にあっては、そ
れほど速い回転速度Nsが必要とされないため、この場合
は減速比ｉを大きくすることによって対応が可能とな
る。 この結果、減速比を可変とすることにより、それほど
容量の大きくない単一の電動モータで広い範囲の樹脂に
対しスクリュー回転の駆動条件を成立させることができ
るようになる。In the invention of the present invention, the inventor has found that a resin that requires a high rotation speed does not require a large torque, while a resin that requires a large torque does not require a high rotation speed. I paid attention. Now, assuming that the rotation speed of the electric motor is N 0 , the torque is T 0 , and the reduction ratio of the reduction gear is i, the rotation speed Ns of the screw is N 0 /
i, torque Ts becomes i · T 0. Conventionally, since the reduction ratio i is fixed, a certain resin requires a high screw rotation speed Ns (= N 0 / i), and a certain resin requires a large torque Ts (= i · T 0 ). Therefore, in order to satisfy both of them, it is necessary that both N 0 and T 0 are very large, and as a result, the motor capacity (N 0 × T 0 ) has to be increased. However, as a practical problem, a resin requiring a high rotation speed Ns does not require a high torque Ts. Therefore, in this case, it is possible to cope with the problem by reducing the reduction ratio i. Further, in the case of a resin that requires a large torque Ts, a very high rotation speed Ns is not required. In this case, it is possible to cope with this by increasing the reduction ratio i. As a result, by making the reduction ratio variable, it becomes possible to satisfy the screw rotation driving conditions for a wide range of resin with a single electric motor having a relatively small capacity.
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第１図に本発明が適用される射出成形機の概略を示
す。 図において符号２が射出用モータ（サーボモータ）、
符号22がスクリュー回転用モータ（サーボモータ）であ
る。本発明は、スクリュー回転用モータ22の駆動系に関
するものであるが、説明の便宜上この射出成形機の全体
概略から説明していく。 射出用モータ２の出力軸2Aはプーリ４と連結されてい
る。プーリ４はタイミングベルト５を介してプーリ６と
連結されている。プーリ６にはボールねじ８が一体的に
取付けられている。ボートねじ８にはボールナット10が
噛合している。このボールナット10にはプレート12が一
体化されており、ロードセル14を介してプレッシャープ
レート16が更に一体化されている。 一方、スクリュー回転用モータ22の出力軸22Aは、可
変減速機24に連結されている。この可変減速機24の出力
軸24Aはプーリ26に連結されており、更にタイミングベ
ルト28を介してプーリ30に連結されている。プーリ30に
はドライブシャフト32が一体的に取付けられており、こ
のドライブシャフト32と一体的にスクリュー34が取付け
られている。 スクリュー回転用モータ22〜スクリュー34の一連のス
クリュー駆動系は、その全体がドライブシャフト32（及
びプレッシャープレート16、ボールナット10、プレート
12、ロードセル14）と共に一体的に軸方向（矢視Ａ方
向）の移動ができるようになっている。 なお、図の符号36はホッパ、38は樹脂（ペレット）、
40は加熱シリンダ、42が溶融樹脂、44がノズル部をそれ
ぞれ示している。 ここで、符号50のブロックが成形条件設定装置を示し
ており、樹脂38の素材、あるいは金型の条件等から当該
樹脂38を計量するときのスクリュー回転速度の最適最大
値を自動的に、あるいはマニュアルで設定するものであ
る。又、符号52はこの設定された最適最大回転速度から
最適減速比を演算する装置を示している。この最適減速
比の情報が前記可変減速機24に伝達され、可変減速機24
はこの伝達されてきた減速比となるように制御される。 次に、この実施例装置の作用を説明する。 計量工程中、スクリュー34はスクリュー回転用モータ
22、可変減速機24、プーリ26、タイミングベルト28、プ
ーリ30、及びドライブシャフト32を介して回転させら
れ、これによりホッパ36の中にある樹脂（ペレット）38
が順次取込まれると共に前方に搬送され、溶融されなが
ら加熱シリンダ40の先端に蓄えられていく。 又、このときスクリュー34には、射出用モータ２によ
ってプーリ４、タイミングベルト５、プーリ６、ボール
ねじ８、ボールナット10、プレート12、ロードセル14、
プレッシャープレート16を介して前方向の力、いわゆる
背圧力が作用する。この背圧力が適切な値であると、加
熱シリンダ40の先端に溶融樹脂42が順次増加し、スクリ
ュー34が後退運動をする。このスクリュー34の後退する
様子が図示せぬ位置センサによって検出され、スクリュ
ー34が予め定められた位置まで後退するとスクリュー回
転用モータ22及び射出用モータ２が停止され、計量工程
が完了する。 ここで、スクリュー34の駆動にあたって、まず成形条
件設定装置50においてスクリュー回転の最適最大値（最
適最大回転速度）Ns1が設定される。この最適最大値Ns1
は、これから射出成形しようとする樹脂の素材、及び金
型の条件等によってその最適値が異なるため、経験によ
りオペレータがマニュアルによって、あるいはこれらの
個々の条件を入力することによって自動的に設定され
る。このスクリュー回転の最適最大値Ns1に基づいて最
適減速比演算装置52において最適減速比i1が求められ
る。この最適減速比i1は、スクリューの最大回転速度を
Ns0、そのときの減速比（最小減速比）をi0としたとき
に、（Ns0/Ns1）・i0を演算することによって求められ
る。なお、Ns0・i0はスクリュー回転用モータ22の回転
速度N0に等しいため、結局最適減速比i1はN0/Ns1として
求められることになる。 これにより、同一のスクリュー回転用モータ22であり
ながら、計量時におけるスクリュー34の駆動特性が最適
最大回転速度Ns1、最適減速比i1に変更され、この変更
された特性に基づいてスクリューの駆動が行われる。 第２図は、スクリュー34の駆動特性が可変減速機24に
よって変更される様子を示している。図において実線が
可変減速機24の減速比ｉを最小の減速比i0としたときの
特性を示している。このときスクリュー駆動トルクTsは
最小のTs0となるが、スクリュー回転数Nsは最大のNs0を
得ることができる。 一方、射出成形される樹脂の素材、あるいは金型の条
件等によって求められた最適最大回転速度がNs1でよい
場合には、可変減速機24の減速比i1を（Ns0/Ns1）・i0
とすることにより、スクリュー駆動トルクTsもTs1（＝T
s0×i1）にまで高めることができるようになる。 これにより、単一且つあまり容量の大きくないスクリ
ュー回転用モータ22を備えるだけで、低トルク−高回転
速度が必要な樹脂（例えばポリアミド）に対しても、
又、高トルク−低回転速度が必要な樹脂（例えばポリカ
ーボネイト、ポリメチルメタアクリレート等）に対して
も同一のモータで良好に対応することができるようにな
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an injection molding machine to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 2 denotes an injection motor (servo motor),
Reference numeral 22 denotes a screw rotation motor (servo motor). The present invention relates to the drive system of the screw rotation motor 22, but for convenience of explanation, the overall outline of the injection molding machine will be described. The output shaft 2A of the injection motor 2 is connected to the pulley 4. The pulley 4 is connected to a pulley 6 via a timing belt 5. A ball screw 8 is integrally attached to the pulley 6. A ball nut 10 meshes with the boat screw 8. A plate 12 is integrated with the ball nut 10, and a pressure plate 16 is further integrated via a load cell 14. On the other hand, the output shaft 22A of the screw rotation motor 22 is connected to the variable speed reducer 24. The output shaft 24A of the variable speed reducer 24 is connected to a pulley 26, and further connected to a pulley 30 via a timing belt 28. A drive shaft 32 is integrally attached to the pulley 30, and a screw 34 is integrally attached to the drive shaft 32. The whole screw drive system of the screw rotation motor 22 to the screw 34 is composed of a drive shaft 32 (and a pressure plate 16, a ball nut 10, a plate
12, the load cell 14) can be integrally moved in the axial direction (the direction of arrow A). In the drawing, reference numeral 36 is a hopper, 38 is a resin (pellet),
Reference numeral 40 denotes a heating cylinder, 42 denotes a molten resin, and 44 denotes a nozzle. Here, the block denoted by reference numeral 50 indicates a molding condition setting device, and automatically sets the optimum maximum value of the screw rotation speed when measuring the resin 38 from the material of the resin 38 or the condition of the mold, or It is set manually. Reference numeral 52 denotes an apparatus for calculating an optimum reduction ratio from the set optimum maximum rotation speed. The information on the optimum reduction ratio is transmitted to the variable speed reducer 24,
Is controlled to have the transmitted reduction ratio. Next, the operation of this embodiment will be described. During the weighing process, the screw 34 is a screw rotation motor
22, the variable speed reducer 24, the pulley 26, the timing belt 28, the pulley 30, and the drive shaft 32 are rotated by the rotation, thereby the resin (pellet) 38 in the hopper 36
Are sequentially taken in, conveyed forward, and stored at the tip of the heating cylinder 40 while being melted. At this time, the pulley 4, the timing belt 5, the pulley 6, the ball screw 8, the ball nut 10, the plate 12, the load cell 14,
Through the pressure plate 16, a forward force, so-called back pressure, acts. If the back pressure is an appropriate value, the molten resin 42 is sequentially increased at the tip of the heating cylinder 40, and the screw 34 moves backward. The retreating state of the screw 34 is detected by a position sensor (not shown). When the screw 34 retreats to a predetermined position, the screw rotation motor 22 and the injection motor 2 are stopped, and the measuring process is completed. Here, when the driving of the screw 34, the screw rotation of optimum maximum (optimum maximum rotational speed) Ns 1 is set in the first molding condition setting device 50. This optimal maximum value Ns 1
Since the optimum value differs depending on the material of the resin to be injection-molded and the condition of the mold, it is automatically set by an operator by experience or automatically by inputting these individual conditions. . Optimum reduction ratio i 1 is determined at the optimal speed reduction ratio calculating unit 52 based on the optimum maximum value Ns 1 of the screw rotation. This optimum reduction ratio i 1
Ns 0, the speed reduction ratio at that time (minimum reduction ratio) is taken as i 0, is determined by calculating the (Ns 0 / Ns 1) · i 0. Incidentally, Ns 0 · i 0 because equal to the rotational speed N 0 of the screw rotating motor 22, the optimum reduction ratio i 1 eventually will be obtained as N 0 / Ns 1. As a result, while the same screw rotation motor 22 is used, the driving characteristics of the screw 34 during weighing are changed to the optimum maximum rotation speed Ns 1 and the optimum reduction ratio i 1, and the driving of the screw is performed based on the changed characteristics. Is performed. FIG. 2 shows how the drive characteristics of the screw 34 are changed by the variable speed reducer 24. Shows the characteristics when the solid line is the minimum reduction gear ratio i 0 a reduction ratio i of the variable speed reducer 24 in Fig. In this case although screw drive torque Ts is the minimum Ts 0, screw rotation speed Ns can be obtained the maximum Ns 0. On the other hand, the resin material is injection molded, or if good at the optimum maximum rotational speed Ns 1 determined by the mold conditions of the reduction ratio i 1 of the variable speed reducer 24 (Ns 0 / Ns 1)・ I 0
As a result, the screw drive torque Ts also becomes Ts 1 (= T
s 0 × i 1 ). Thereby, only by providing the single and not so large screw rotation motor 22, even for a resin (for example, polyamide) requiring a low torque and a high rotation speed,
In addition, the same motor can be used well for a resin (for example, polycarbonate, polymethyl methacrylate, etc.) requiring a high torque and a low rotation speed.
以上説明した通り、本発明によれば、単一且つあまり
大きくない容量の電動モータにより、広い範囲の樹脂に
対し、スクリュー回転の駆動条件を容易に成立させるこ
とができるようになるという優れた効果が得られる。As described above, according to the present invention, an excellent effect that the driving condition for screw rotation can be easily satisfied for a wide range of resin by the electric motor having a single and not so large capacity. Is obtained.
第１図は、本発明が適用された射出成形機のスクリュー
駆動装置の概略を示すスケルトン図、 第２図は、可変減速機によりスクリューの駆動トルク及
び回転速度が変更される様子を示す線図である。 ２……射出用モータ、 22……スクリュー回転用モータ、 24……可変減速機、 34……スクリュー、 38……樹脂（ペレット）、 50……成形条件設定装置、 52……最適減速比演算装置、 Ns……スクリュー回転速度、 ｉ……減速比、 Ns1……最適最大回転速度、 i1……最適減速比。FIG. 1 is a skeleton diagram schematically showing a screw driving device of an injection molding machine to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing a state in which a driving torque and a rotation speed of a screw are changed by a variable speed reducer. It is. 2. Injection motor, 22 ... Screw rotation motor, 24 ... Variable speed reducer, 34 ... Screw, 38 ... Resin (pellet), 50 ... Molding condition setting device, 52 ... Optimal reduction ratio calculation Apparatus, Ns: screw rotation speed, i: reduction ratio, Ns 1: optimum maximum rotation speed, i 1: optimum reduction ratio.
Claims (2)
駆動装置において、 射出成形する材料の素材、金型の条件等から求めたスク
リューの最適最大回転速度を設定する手段と、 この最適最大回転速度から最適減速比を求める手段と、 この求められた最適減速比を達成する可変減速機と、を
備え、 前記電動モータにより前記最適減速比とされた可変減速
機を介して前記スクリューを駆動することを特徴とする
射出成形機のスクリュー駆動装置。1. A screw drive device for an injection molding machine by an electric motor, comprising: means for setting an optimum maximum rotation speed of a screw obtained from a material of a material to be injection-molded, conditions of a mold, and the like; Means for determining an optimal reduction ratio, and a variable reduction gear for achieving the determined optimal reduction ratio, wherein the electric motor drives the screw via the variable reduction gear having the optimal reduction ratio. Characteristic screw drive of injection molding machine.
項１に記載の射出成形機のスクリュー駆動装置。2. The screw driving device for an injection molding machine according to claim 1, wherein said electric motor is a servo motor.
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