JP5448579B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、型閉した金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填する射出成形機に関し、特に溶融樹脂を射出充填する駆動源に直線駆動装置としてのリニアモータを用いた射出成形機に関する。

従来から用いられている一般的な射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂を送り、加熱シリンダ内に設けられた進退可能なスクリューにより樹脂を溶融しながらスクリュー先端のノズル側に送り出し、スクリューの先端側に設けられた射出ノズルから金型のキャビティに溶融樹脂を射出させ、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化させた後、金型を開き、突出しピンなどにより金型に張り付いている成形物を金型から外すことにより、成形体が成形されている。

このようなプラスチックなどの成形体を成形する射出成形機においては、その構成を大別すると概ね、型締ユニットと及び射出ユニットから構成されており、型締ユニットにおいては、通常、固定金型と可動金型とからなる金型が備えられ、トグル機構若しくは直圧方式などの型締を可能とする可動手段によって、固定金型に対し可動金型を進退させることで、金型の型開閉が行われる。

前述した金型の型締時に形成されるキャビティに、粒状の樹脂であるペレットを溶融樹脂として供給する際には前述した射出ユニットが用いられ、この射出ユニットには、一般的に駆動源としてモータなどの回転駆動手段が備えられ、モータの回転力をプーリやベルトなどを介して順次伝達させ、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構などにより、加熱シリンダ内のスクリューを前進させ、加熱シリンダ内で溶融された樹脂を射出ユニットの射出ノズル先端から型締めされた金型のキャビティに射出充填する。

ところで、溶融樹脂を射出充填する駆動源としてモータなどの回転駆動手段を用いる従来の一般的な技術の場合においては、射出ユニット内のスクリューを進退作動するに際し、回転運動を直線運動に変換するため、ボールネジ機構などの機構を用いなければならないことから、装置の部品点数が多くなり、装置の大型化やコストの増大を招いてしまう。そこで、回転運動を直線運動に変化せずに、直接的に直線駆動することができるリニアモータ等の直線駆動装置を、溶融樹脂を射出充填するための駆動源として採用した射出成形機が特許文献１及び特許文献２には開示されている。

特開２００５−３４３１３０号公報 特開２００７−３１２５７５号公報

特許文献１及び特許文献２に開示されている射出成形機においては、回転運動を直線運動に変換するためのボールネジ機構を介さずに済むリニアモータを駆動源として直接的にスクリューを前進させ、金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填することができるのだが以下のような課題がある。それは固定子の磁極歯間で磁気吸引力の相殺される所定位置に配設された可動子が、その所定位置から何れか一方の磁極歯側に片寄った位置にずれてしまうと、可動子に対する磁気吸引力の相殺がとれなくなり、可動子の進退動作に悪影響を及ぼすことになることから、可動子を円滑に進退動作させるためには、磁気吸引力の均一化の図られた所定位置に可動子を位置ずれすることなく確実に配置することが極めて重要な課題となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、溶融樹脂を射出充填するための駆動源として用いるリニアモータに構成する可動子の進退作動を、十分に発揮できるよう、可動子を磁気吸引力の相殺される所定位置から位置ずれしないように設けることができる射出成形機を提供することを目的とする。

請求項１に係る射出成形機は、
金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源としてリニアモータを用いる射出成形機において、
前記リニアモータは、
一方の磁極歯と他方の磁極歯とを平行に設けた固定子を並設し、
該並設された隣り合う固定子の前記一方の磁極歯と他方の磁極歯との配置関係を交互に入れ変わるように配置し、
前記並設された複数の固定子を一体的に束ねるように巻線を巻き回して、前記固定子の一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙に磁束を形成し、
前記並設された複数の固定子の一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙に、Ｎ極とＳ極とを交互に備えた可動子を挿入して設け、一方の磁極歯と他方の磁極歯からの磁気吸引力を前記可動子に対して相殺されるように配置すると共に、前記一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙であって前記磁気吸引力の相殺される位置に前記可動子を進退自在に保持する保持部材を構成し、
前記可動子の両側を前記保持部材で挟持して保持し、
前記可動子を挟持する方向に前記保持部材を位置調整することができる位置調整手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る射出成形機は、請求項１において、
前記保持部材は可動子の進退方向であって且つ前記並設された複数の固定子の間に断続的に複数配設したことを特徴とする。

請求項３に係る射出成形機は、請求項１又は２において、
前記リニアモータを複数備え、
これら複数のリニアモータに備えた前記可動子の各々を一体に連結する連結部材を備えると共に、これら可動子を同方向に同期して進退作動させる同期制御手段を備え、
金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源として前記複数の可動子を用いて作動させるようにしたことを特徴とする。

本射出成形機の発明によれば、金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填する駆動源としてリニアモータを用いることで、従来のように回転運動を直線運動に変換するためのボールネジ機構等を構成せずに済むので、装置の小型化と低コスト化を図ることができるほか、一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙で磁気吸引力の相殺される所定位置で可動子が高速で進退作動されるときに、保持部材により可動子が所定位置から位置ずれすることがないよう円滑に案内することができるから、可動子が所定位置から片寄った位置に位置ずれしてしまうことで磁気吸引力が可動子の進退動作に悪影響を及ぼすことを防止することができ、可動子の進退動作機能を十分に発揮でき安定的に動作させることができる。

さらに、可動子の進行方向に複数の保持部材を断続的に配設したことから、固定子の一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙に有する可動子が溶融樹脂を射出充填するために高速で前進され、固定子内から可動子の先端側が突出された状態にあるとき、可動子は固定子に対して片持ち状に保持されることになることから前側に下がろうとする力が作用するが、それにより前傾姿勢をとろうとする可動子が所定位置から位置ずれすることがないよう確実に保持することができる。

さらに、可動子はその両側に設けた保持部材で位置ずれしないよう挟持して確実に保持できるようになっているが、各部材の公差や使用に伴う磨耗等の原因により高速で進退される可動子が所定位置から位置ずれ傾向にあるときには、可動子を挟持している保持部材の位置を位置調整手段により移動調整することで磁気吸引力の相殺される所定位置に可動子が位置ずれしないよう確実に配設することが可能になる。

さらに、複数のリニアモータを備えた射出成形機において、これら複数のリニアモータに構成された連結部材で一体に設けられた複数の可動子のその合成力を、金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源とし、連結部材で一体に設けられた可動子の動作を同期制御手段で同期させて、それぞれを同方向に動作を行なわせることで、単独の駆動源のみでは所定の射出充填力を得られなくても、複数のリニアモータの複数の可動子の合成力を駆動源として溶融樹脂を射出するための充填力を増大させることができる。

本発明の一実施形態の射出成形機を示す斜視図である。 同上、射出成形機に構成される射出ユニットを示す斜視図である。 同上、左側のリニアモータを示す斜視図である。 同上、左側のリニアモータの固定子を示す概略説明図である。 同上、リニアモータの要部を示す断面図である。 同上、リニアモータに構成された可動子が挟持して保持された状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１に示すように、射出成形機１には機台２を有し、この機台２上には大別
すると射出ユニット３、型締ユニット４が配設されている。

型締ユニット４には、固定金型に対し可動金型を前進後退させ型締め（型閉じ）及び型開きを行う型開閉機構を備えており、本実施形態における型開閉機構としては、モータの駆動力を駆動源としてトグルリンク機構５を屈曲作動することで、固定ダイプレート６に固定された固定金型に対して可動ダイプレート７に固定された可動金型の型開閉を繰り返し行う。

また、射出ユニット３では、筒型の加熱シリンダ８内に設けられた図示しないスクリューを回転させ、射出ユニット３の先端に設けられた射出ノズル９側へ溶融樹脂を送り出すように構成されており、射出ユニット３の上部に形成した供給孔１０へ図示しないホッパから加熱シリンダ８内の後側へ粒状の原料である樹脂（ペレット）が投入されるようになっており、加熱シリンダ８内に供給され、加熱された溶融樹脂は、スクリューの回転により計量された後、スクリューが前進され金型のキャビティへ射出される。

図２に示すように射出ユニット３には、内部にスクリューの設けられた前述した、加熱シリンダ８、加熱シリンダ８の先端側に設けられた金型に溶融樹脂を射出充填する射出ノズル９のほか、加熱シリンダ８内のスクリューを回転させ溶融樹脂の計量を行なうための計量モータ１１、金型に射出ノズル９の先端を移動させタッチさせるノズルタッチモータ１２、左右一対の直線駆動装置としてのリニアモータ１５ａ，１５ｂ等が構成されている。

図３は左右一対のリニアモータ１５ａ，１５ｂのうち、左側の一方のリニアモータ１５ａを示した斜視図であり同図に基づきさらにリニアモータについて説明する。なお、右側に有する他方のリニアモータ１５ｂは前記左側の一方のリニアモータ１５ａとほぼ左右対称であり、実質的に同一構造であるためその説明については省略する。

図３に示すように、左側の一方のリニアモータ１５ａには、並設された板状の固定子１６を複数備え、これら固定子１６間に断続的に配設された固定フレーム１７により固定子１６が一体に固定されている。固定子１６には、複数単位でコイル体たる巻線１８が巻き回されており、各固定子１６には後述する平行関係を有する一方の磁極歯２０ａと他方の磁極歯２０ｂとを備え、これらの間の間隙Ｋには通電時に磁束が形成されるようになっている（図４参照）。なお、図４の説明図に示すように、隣り合う固定子１６の一方の磁極歯２０ａと他方の磁極歯２０ｂとの配置は、通電時にはＮ極とＳ極の磁極が交互に入れ変わるように構成されていることで、前述した磁束の流れ方向（図４で太線の矢印で示す方向）が隣り合う固定子１６毎に左右入れ替わるようになっていて、このように構成された固定子１６の各々は通電時に電磁石として機能するものである。

また、図４〜図６に示すように、交互に設けられた一方の磁極歯２０ａと他方の磁極歯２０ｂとの間隙Ｋで、これらの磁気吸引力の相殺される所定位置である中間位置には、Ｎ極とＳ極とを交互に備えた可動子２１が水平方向に挿入して設けられており、矩形の可動子２１の上下両側部にはそれぞれにレール部材２１ａが一体に設けられており、これらレール部材２１ａは、各固定フレーム１７に設けられた保持部材２２により進退自在に挟持されている。保持部材２２は各固定フレーム１７の上下に設けられており、通電に伴い磁気吸引力が発生される可動子２１が、直線的に進退（図６に示す左右方向）されるのに伴い、可動子２１の水平方向の移動を案内する。なお、本実施形態における固定フレーム１７には、可動子２１を挟持する方向に、保持部材２２の位置を上下に調整することができる位置調整手段２３を備えており、これにより、前述した磁気吸引力の相殺される所定位置に対し、位置ずれすることなく可動子２１を配置することができる。

また、左右に設けられたリニアモータ１５ａ，１５ｂの２つの可動子２１は、図２に示すようにその先端が連結部材２４で一体に連結されており、図示しない同期制御手段によって２つの可動子２１が、同方向に同期して進退されることで、連結部材２４や各種部材を介してスクリューを前進させることで、金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源として用いられる。

以上のように本実施形態の射出成形機１によれば、金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填する駆動源としてリニアモータ１５ａ，１５ｂを用いることで、従来のように回転運動を直線運動に変換するためのボールネジ機構等を構成せずに済むので、装置の小型化と低コスト化を図ることができるほか、一方の磁極歯２０ａと他方の磁極歯２０ｂとの間隙Ｋで磁気吸引力の相殺される所定位置で可動子２１が高速で進退作動されるときに、保持部材２２により可動子２１が磁気吸引力の相殺される所定位置から位置ずれすることがないよう円滑に案内することができるから、可動子２１が所定位置から片寄った位置に位置ずれしてしまい、磁気吸引力が可動子２１の進退動作に悪影響を及ぼすことを防止することができ、可動子２１の進退動作機能を十分に発揮させ安定的に動作させることができる。

さらに、可動子２１の進行方向に複数の保持部材２２を断続的に配設したことから、固定子１６の一方の磁極歯２０ａと他方の磁極歯２０ｂとの間隙Ｋに有する可動子２１が溶融樹脂を射出充填するために高速で前進され、固定子１６内から可動子２１の先端側が突出された状態にあるとき、可動子２１は固定子１６に対して片持ち状に保持されることになることから前側に下がろうとする力が作用するが、それにより前傾姿勢をとろうとする可動子２１が所定位置から位置ずれすることがないよう確実に保持し防止することができる。

さらに、可動子２１は、その上下両側に設けた固定子１６の保持部材２２でレール部材２１ａを介して位置ずれしないよう挟持して確実に保持できるようになっているが、各部材の公差や使用に伴う磨耗等の原因により高速で進退される可動子２１が所定位置から位置ずれ傾向にあるときには、可動子２１のレール部材２１ａを挟持している保持部材２２の位置を位置調整手段２３により移動調整することで磁気吸引力の相殺される所定位置に可動子２１が位置ずれしないよう確実に配設することが可能になる。

さらに、本実施形態の複数のリニアモータ１５ａ，１５ｂを備えた射出成形機１においては、複数のリニアモータ１５ａ，１５ｂに構成された連結部材２４で一体に設けられた複数の可動子２１のその合成力を、金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源とし、連結部材２４で一体に設けられた可動子２１の動作を同期制御手段で同期させて、それぞれを同方向に動作を行なわせることで、複数のリニアモータ１５ａ，１５ｂの複数の可動子２１の合成力を駆動源として、溶融樹脂を射出するための充填力を増大させることができる。

以上、本実施形態の一例を詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。本実施形態においては、左右に設けられた２つのリニアモータ１５ａ，１５ｂに有する２つの可動子２１の合成力を、スクリューを前進させ金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源として採用しているが、リニアモータを３つ以上平行に複数設けることで、より増大させた射出充填力を得ることも可能である。そして、例えば３つのリニアモータを採用したとしても、従来の射出成形機のように、回転運動を直線運動に変換する機構を必要としないため、小型且つ安価であって、より射出充填力を増大させることが可能な射出成形機を得ることができる。また、本実施形態では、リニアモータ１５ａ，１５ｂを左右に配設しているが、上下に配設するようにしても良いことは言うまでもなく適宜選定しても良い。

１ 射出成形機
１５ａ リニアモータ
１５ｂ リニアモータ
１６ 固定子
１８ 巻線
２０ａ 一方の磁極歯
２０ｂ 他方の磁極歯
２１ 可動子
２２ 保持部材
２３ 位置調整手段
２４ 連結部材
Ｋ 間隙

Claims (3)

1. 金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源としてリニアモータを用いる射出成形機において、
   前記リニアモータは、
   一方の磁極歯と他方の磁極歯とを平行に設けた固定子を並設し、
   該並設された隣り合う固定子の前記一方の磁極歯と他方の磁極歯との配置関係を交互に入れ変わるように配置し、
   前記並設された複数の固定子を一体的に束ねるように巻線を巻き回して、前記固定子の一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙に磁束を形成し、
   前記並設された複数の固定子の一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙に、Ｎ極とＳ極とを交互に備えた可動子を挿入して設け、一方の磁極歯と他方の磁極歯からの磁気吸引力を前記可動子に対して相殺されるように配置すると共に、前記一方の磁極歯と他方の磁極歯との間隙であって前記磁気吸引力の相殺される位置に前記可動子を進退自在に保持する保持部材を構成し、
   前記可動子の両側を前記保持部材で挟持して保持し、
   前記可動子を挟持する方向に前記保持部材を位置調整することができる位置調整手段を備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 前記保持部材は可動子の進退方向であって且つ前記並設された複数の固定子の間に断続的に複数配設したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記リニアモータを複数備え、
   これら複数のリニアモータに備えた前記可動子の各々を一体に連結する連結部材を備えると共に、これら可動子を同方向に同期して進退作動させる同期制御手段を備え、
   金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填するための駆動源として前記複数の可動子を用いて作動させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。

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