JP5829153B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に関する。

射出成形機は、金型装置のキャビティ空間に溶融した樹脂を充填し、固化させることによって成形品を製造する。金型装置は固定金型及び可動金型で構成され、型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。金型装置の型閉じ、型締め、及び型開きは型締装置によって行われる。型締装置として、型開閉動作にはリニアモータを使用し、型締動作には電磁石の吸着力を利用した型締装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００５／０９００５２号

型送り開始時における、リニアモータの性能の向上が望まれている。例えば、型開き開始時には、固定金型及び可動金型ピンの一方に形成される位置決めピンと他方に形成されるピン孔との摩擦抵抗力、固定金型と可動金型との樹脂による接着力、電磁石の残留磁束による吸着力等に抗して、型開き動作が行われるので、駆動力の向上が求められている。駆動力の向上にはリニアモータの大型化が有効であるが、射出成形機のコンパクト化に伴いリニアモータの設置スペースが制限されている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、リニアモータの大型化を抑制できると共に、型送り開始時におけるリニアモータの性能を向上できる射出成形機の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様による射出成形機は、
型開閉動作を駆動する３相交流型のリニアモータを備える射出成形機において、
前記リニアモータは、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数のコイルを含む可動子と、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数の永久磁石を含む固定子とを有し、前記固定子と前記可動子との間にエアギャップが形成されており、
前記可動子の少なくとも一部が近接する永久磁石によってエアギャップ中に形成される磁場の磁束密度は、前記可動子の所定方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向への最高速での走行時よりも高く、
前記可動子の少なくとも一部と前記固定子との間に形成されるエアギャップは、前記可動子の前記所定方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向への最高速での走行時よりも狭い。

本発明によれば、リニアモータの大型化を抑制できると共に、型送り開始時におけるリニアモータの性能を向上できる射出成形機が提供される。

本発明の第１実施形態による射出成形機の型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図 本発明の第１実施形態による射出成形機の型閉じ開始時（型開き終了時）の状態を示す図 第１実施形態によるリニアモータの型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図 第２実施形態によるリニアモータの型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図 第３実施形態によるリニアモータの型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方として説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による射出成形機の型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図である。図２は、本発明の第１実施形態による射出成形機の型閉じ開始時（型開き終了時）の状態を示す図である。図１及び図２において、リニアモータに含まれる複数のコイルのうちの一部の図示を省略する。

図において、１０は射出成形機、Ｆｒは射出成形機１０のフレーム、Ｇｄは該フレームＦｒ上に敷設される２本のレールよりなるガイド、１１は固定プラテンである。固定プラテン１１は、型開閉方向（図において左右方向）に延びるガイドＧｄに沿って移動可能な位置調整ベースＢａ上に設けられてよい。尚、固定プラテン１１はフレームＦｒ上に載置されてもよい。

固定プラテン１１と対向して可動プラテン１２が配設される。可動プラテン１２は可動ベースＢｂ上に固定され、可動ベースＢｂはガイドＧｄ上を走行可能である。これにより、可動プラテン１２は、固定プラテン１１に対して型開閉方向に移動可能である。

固定プラテン１１と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン１１と平行にリヤプラテン１３が配設される。リヤプラテン１３は、脚部１３ａを介してフレームＦｒに固定される。

固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間に４本の連結部材としてのタイバー１４（図においては、４本のタイバー１４のうちの２本だけを示す。）が架設される。タイバー１４を介して固定プラテン１１がリヤプラテン１３に固定される。タイバー１４に沿って可動プラテン１２が進退自在に配設される。可動プラテン１２におけるタイバー１４と対応する箇所にタイバー１４を貫通させるための図示されないガイド穴が形成される。尚、ガイド穴の代わりに、切欠部を形成するようにしてもよい。

タイバー１４の前端部（図において右端部）には図示されないネジ部が形成され、該ネジ部にナットｎ１を螺合して締め付けることによって、タイバー１４の前端部が固定プラテン１１に固定される。タイバー１４の後端部はリヤプラテン１３に固定される。

固定プラテン１１には固定金型１５が、可動プラテン１２には可動金型１６がそれぞれ取り付けられ、可動プラテン１２の進退に伴って固定金型１５と可動金型１６とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。尚、型締めが行われるのに伴って、固定金型１５と可動金型１６との間に図示されないキャビティ空間が形成され、キャビティ空間に溶融した樹脂が充填される。固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置１９が構成される。

吸着板２２は、可動プラテン１２と平行に配設される。吸着板２２は取付板２７を介してスライドベースＳｂに固定され、スライドベースＳｂはガイドＧｄ上を走行可能である。これにより、吸着板２２は、リヤプラテン１３よりも後方において進退自在となる。吸着板２２は、磁性材料で形成されてよい。尚、取付板２７はなくてもよく、この場合、吸着板２２はスライドベースＳｂに直に固定される。

ロッド３９は、後端部において吸着板２２と連結させて、前端部において可動プラテン１２と連結させて配設される。したがって、ロッド３９は、型閉じ時に吸着板２２が前進するのに伴って前進させられて可動プラテン１２を前進させ、型開き時に吸着板２２が後退するのに伴って後退させられて可動プラテン１２を後退させる。そのために、リヤプラテン１３の中央部分にロッド３９を貫通させるためのロッド孔４１が形成される。

リニアモータ２８は、型開閉動作を駆動するものであって、例えば吸着板２２が固定されるスライドベースＳｂとフレームＦｒとの間に配設される。尚、リニアモータ２８は可動プラテン１２とフレームＦｒとの間に配設されてもよい。

リニアモータ２８は、所謂ムービングコイル方式の３相同期モータであって、複数の永久磁石３２Ａ、３２Ｂ（図３参照）を含む固定子２９と、複数のコイル３５を含む可動子３１とを備える。固定子２９は、フレームＦｒ上に固定され、スライドベースＳｂの移動範囲に対応させて形成される。可動子３１は、スライドベースＳｂに固定され、固定子２９と対向させて、且つ所定の範囲にわたって形成される。可動子３１の位置は、位置センサ５３で検出される。

可動子３１のコイル３５に所定の電流が供給されると、コイル３５を流れる電流によって生じる磁場と、永久磁石３２Ａ、３２Ｂによって生じる磁場との相互作用で可動子３１が進退させられる。それに伴って、吸着板２２、ロッド３９及び可動プラテン１２が進退させられ、型閉じ及び型開きが行われる。リニアモータ２８は、可動子３１の位置が目標値になるように、位置センサ５３の検出結果に基づいてフィードバック制御される。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３と吸着板２２との間に吸着力を生じさせる。この吸着力は、ロッド３９を介して可動プラテン１２に伝達し、可動プラテン１２と固定プラテン１１との間に型締力が生じる。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された電磁石４９、及び吸着板２２側に形成された吸着部５１からなる。吸着部５１は、吸着板２２の吸着面（前端面）の所定の部分、例えば、吸着板２２においてロッド３９を包囲し、かつ、電磁石４９と対向する部分に形成される。また、リヤプラテン１３の吸着面（後端面）の所定の部分、例えば、ロッド３９のまわりには、電磁石４９のコイル４８を収容する溝４５が形成される。溝４５より内側にコア４６が形成される。コア４６の周りにコイル４８が巻装される。リヤプラテン１３のコア４６以外の部分にヨーク４７が形成される。

尚、本実施形態においては、リヤプラテン１３とは別に電磁石４９が、吸着板２２とは別に吸着部５１が形成されるが、リヤプラテン１３の一部として電磁石を、吸着板２２の一部として吸着部を形成してもよい。また、電磁石と吸着部の配置は逆であってもよい。例えば、吸着板２２側に電磁石４９を設け、リヤプラテン１３側に吸着部５１を設けてもよい。また、電磁石４９のコイル４８の数は、複数であってもよい。

電磁石ユニット３７において、コイル４８に電流を供給すると、電磁石４９が駆動され、吸着部５１を吸着し、型締力を発生させることができる。電磁石４９は、型締力が目標値になるように、型締力を検出する型締力センサ５５の検出結果に基づいてフィードバック制御される。型締力センサ５５は、例えば型締力に応じて伸びるタイバー１４の歪み（伸び量）を検出する歪みセンサ等で構成される。歪みセンサは、少なくとも１本のタイバー１４に設置される。

制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリ等を含み、メモリ等に記録された制御プログラムをＣＰＵによって処理することにより、リニアモータ２８及び電磁石４９の動作を制御する。

次に、上記構成の射出成形機１０の動作について説明する。射出成形機１０の各種動作は、制御部６０による制御下で行われる。

制御部６０は型閉じ工程を制御する。制御部６０は、図２の状態（型開き終了状態）において、リニアモータ２８のコイル３５に電流を供給して、可動プラテン１２を前進させる。図１に示すように、可動金型１６が固定金型１５に当接させられる。このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２との間、即ち電磁石４９と吸着部５１との間には、ギャップδが形成される。尚、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。

続いて、制御部６０は型締め工程を制御する。制御部６０は、電磁石４９のコイル４８に電流を供給し、電磁石４９に吸着部５１を吸着する。この吸着力は、ロッド３９を介して可動プラテン１２に伝達し、可動プラテン１２と固定プラテン１１との間に型締力が生じる。型締め状態の金型装置１９のキャビティ空間に溶融した樹脂が充填される。樹脂が冷却固化すると、制御部６０は、電磁石４９のコイル４８への電力供給を遮断し、型締力を解除する。

その後、制御部６０は型開き工程を制御する。制御部６０は、リニアモータ２８のコイル３５に電流を供給して、可動プラテン１２を後退させる。図２に示すように、可動金型１６が後退して型開きが行われる。型開き後に、可動金型１６から成形品が取り出される。

次に、図３に基づいてリニアモータ２８の構成について詳説する。図３は、第１実施形態によるリニアモータの型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図である。図３において、残留磁束密度の高い永久磁石を黒色で示し、残留磁束密度の低い永久磁石を白色で示す。また、図３において矢印方向は型開き方向を表す。

リニアモータ２８は、３相交流型のモータであって、固定子２９と可動子３１とで構成される。

固定子２９は、固定部３０、及び固定部３０に設けられ、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数の永久磁石３２Ａ、３２Ｂを含む。複数の永久磁石３２Ａ、３２Ｂは等ピッチＰｍで配列され、可動子３１側の磁極がＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。各永久磁石３２Ａ、３２Ｂの磁化方向は、可動子３１のコイル３５の軸方向と平行となっている。永久磁石３２Ａ、３２Ｂとしては例えば希土類磁石が用いられる。

可動子３１は、櫛歯状のコア３４と、コア３４に形成される複数の磁極歯３３に集中巻き（分数スロット巻き）で巻装される複数のコイル３５を含む。磁極歯３３は固定子２９に向けて突出している。コイル３５は、型開閉方向と平行な方向に等ピッチＰｔで並んでいる。コイルピッチＰｔは磁石ピッチＰｍよりも小さく（例えば図３に示す８極９スロットの場合、Ｐｔ＝８／９×Ｐｍ）なっている。

複数のコイル３５は、型開閉方向と平行な方向に沿って、各相別に並んでおり、複数（図３では３つ）のＵ相のコイル３５、複数（図３では３つ）のＶ相のコイル３５、及び複数（図３では３つ）のＷ相のコイル３５の順で並んでいる。

型開き開始時に、複数のコイル３５に３相交流電流が供給されると、可動子３１がストロークの前端から後方に向けて移動開始する。可動子３１は、設定速度まで加速された後、設定速度で後方に移動し、その後、減速され、ストロークの後端で停止する。

一方、型閉じ開始時に、複数のコイル３５に３相交流電流が供給されると、可動子３１がストロークの後端から前方に向けて移動開始する。可動子３１は、設定速度まで加速された後、設定速度で前方に移動し、その後、減速され、ストロークの前端で停止する。このとき、固定金型１５と可動金型１６とが当接する。

型開き開始時と、型閉じ開始時とでは、可動子３１の移動方向が逆向きになるよう、各コイル３５に流す電流の波形が調整される。

本実施形態では、可動子３１の少なくとも一部（例えばＷ相のコイル３５の部分）は、所定方向（例えば型開き方向）への始動時に、残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａと近接し、所定方向（例えば型開き方向）への最高速での走行時に、残留磁束密度の低い永久磁石３２Ｂと近接する。ここで、特定のコイルが特定の永久磁石と近接するとは、特定のコイルの中心軸を中心に、型開閉方向と平行な方向に±１／２×Ｐｔ以内の範囲に、特定の永久磁石の少なくとも一部があることを意味する。残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａは可動子３１のストロークの一端（例えば前端）付近に局所的に配置されてよく、その他の領域には残留磁束密度の低い永久磁石３２Ｂが配置されてよい。

残留磁束密度は、例えば永久磁石３２Ａ、３２Ｂの材料である希土類元素の種類や純度等で定まる。例えば、ネオジウム磁石の残留磁束密度はサマリウムコバルト磁石の残留磁束密度よりも高い。また、同じネオジウム磁石でも、焼結助剤が少なく純度が高くなるほど、残留磁束密度が高くなる。

固定子２９と可動子３１との間に形成されるエアギャップ３６の寸法Ｇが同じで、永久磁石の磁化方向厚みＨが同じ場合、永久磁石の残留磁束密度が高くなるほど、各永久磁石によってエアギャップ３６（詳細には、各永久磁石の中心から±１／２Ｐｍ以内の範囲）に生じる磁場の磁束密度が強くなる。

よって、可動子３１の少なくとも一部（例えばＷ相のコイル３５の部分）が近接する永久磁石によってエアギャップ３６に形成される磁場の磁束密度が、所定方向への始動時に、所定方向への最高速での走行時よりも高い。

コイル３５に流れる電流の電流値が同じ場合、永久磁石によってエアギャップ３６に生じる磁束密度が高くなるほど、発生トルクが上昇するので、可動子３１の所定方向（例えば型開き方向）への始動時に大きな推力が得られる。従って、型送り開始時（例えば型開き開始時）に大きな推力が得られ、リニアモータ２８の性能が向上するので、リニアモータ２８の大型化が不要である。

永久磁石によってエアギャップ３６に生じる磁束密度が高くなると、誘起電圧定数が高くなるが、可動子３１の始動時には、可動子３１の速度が遅く、コイル３５を貫く磁束の変化が小さいので、実際に生じる誘起電圧が小さい。誘起電圧が小さいので、所望の電流値の電流をコイル３５に流すための、電源の大出力化が不要である。

可動子３１の最高速での走行時には、永久磁石によってエアギャップ３６に生じる磁束密度が低くなるので、誘起電圧定数が低くなり、実際に生じる誘起電圧の増大が抑えられる。そのため、所望の電流値の電流をコイル３５に流すための、電源の大出力化が不要である。

このように、可動子３１の位置に応じてエアギャップ３６に生じる磁束密度を調整することで、可動子３１の所定方向への始動時に大きな推力が得られると共に、電源の出力電圧の制約が緩和される。また、残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａが部分的に使用されているので、永久磁石の高性能化によるコストの増大を抑制することができる。これらの効果は、残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａが可動子３１のストロークの一端付近（及び／又は両端付近）に局所的に配置されている場合に顕著である。

ところで、集中巻きのリニアモータ２８では、３相のコイル３５のうち、特定の相（例えばＷ相）のコイル３５が可動子３１の推力に寄与する傾向があり、推力寄与率の高い相のコイルは電源周波数に同期して替わり、可動子３１の位置に応じて替わる。推力寄与率の高い相のコイルは、２つの相のコイルにまたがることもある。推力寄与率の高い相のコイル３５は、始動時における永久磁石３２Ａ、３２Ｂとコイル３５との相対的な位置関係、各相の位相等で定めることができ、シミュレーションにより予め確認することができる。可動子３１における磁束集中部（固定子２９からの磁束が集中する部分）で大きな推力が生じる。

可動子３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分である磁束集中部（例えばＷ相のコイル３５）が残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａと近接していると、より少ない電流で大きな推力が得られ、効率が良い。推力寄与率の低い部分（例えばＵ相及びＶ相のコイル）は、可動子３１の位置に関係なく、常に、残留磁束密度の低い永久磁石３２Ｂと近接してよい。

可動子３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分（例えばＷ相のコイル３５）は、図３に示すように、推力寄与率の低い部分（例えばＵ相及びＶ相のコイル３５）よりも、所定方向と反対側に配されてよい。

尚、可動子３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分（例えばＶ相のコイル３５）を基準として所定方向と反対側に推力寄与率の低い部分（例えばＷ相のコイル３５）があってもよい。この場合、当該推力寄与率の低い部分（例えばＷ相のコイル３５）は、可動子３１の所定方向への始動時に、残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａと近接してよい。残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａが、残留磁束密度の低い永久磁石３２Ｂよりも所定方向（例えば型開き方向）と反対側に連続的に配置される。よって、残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａが残留磁束密度の低い永久磁石３２Ｂの間に配置される場合に比べて、可動子３１の移動時に、トルクの脈動が抑えられる。

尚、本実施形態では、残留磁束密度の高い永久磁石３２Ａは、例えば図３に示すように可動子３１のストロークの一端付近に局所的に配置されているが、電源の出力電圧の上限値が高い場合、可動子３１の長さと同等以上の範囲にわたって配置されてもよい。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態によるリニアモータの型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図である。図４において矢印方向は型開き方向を表す。

図４に示すリニアモータ１２８は、図３に示すリニアモータ２８に代わり、型開閉動作を駆動する。リニアモータ１２８は、３相交流型のモータであって、固定子１２９と可動子１３１とで構成される。

固定子１２９は、固定部１３０、及び固定部１３０に設けられ、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数の永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂを含む。複数の永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂは等ピッチＰｍで配列され、可動子１３１側の磁極がＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。各永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂの磁化方向は、可動子１３１のコイル１３５の軸方向と平行となっている。永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂとしては例えば希土類磁石が用いられる。

可動子１３１は、櫛歯状のコア１３４と、コア１３４に形成される複数の磁極歯１３３に集中巻き（分数スロット巻き）で巻装される複数のコイル１３５を含む。磁極歯１３３は固定子１２９に向けて突出している。複数のコイル１３５は、型開閉方向と平行な方向に等ピッチＰｔで並んでいる。コイルピッチＰｔは磁石ピッチＰｍよりも小さく（例えば図４に示す８極９スロットの場合、Ｐｔ＝８／９×Ｐｍ）なっている。

複数のコイル１３５は、型開閉方向と平行な方向に沿って、各相別に並んでおり、例えば図３に示すように、３つのＵ相のコイル１３５、３つのＶ相のコイル１３５、及び３つのＷ相のコイル１３５の順で並んでいる。

型開き開始時に、複数のコイル１３５に３相交流電流が供給されると、可動子１３１がストロークの前端から後方に向けて移動開始する。可動子１３１は、設定速度まで加速された後、設定速度で後方に移動し、その後、減速され、ストロークの後端で停止する。

一方、型閉じ開始時に、複数のコイル１３５に３相交流電流が供給されると、可動子１３１がストロークの後端から前方に向けて移動開始する。可動子１３１は、設定速度まで加速された後、設定速度で前方に移動し、その後、減速され、ストロークの前端で停止する。このとき、固定金型１５と可動金型１６とが当接する。

型開き開始時と、型閉じ開始時とでは、可動子１３１の移動方向が逆向きになるよう、各コイル１３５に流す電流の波形が調整される。

本実施形態では、可動子１３１の少なくとも一部（例えばＷ相のコイル１３５の部分）は、所定方向（例えば型開き方向）への始動時に固定子１２９との間に狭いエアギャップ１３６Ａを形成し、所定方向（例えば型開き方向）への最高速での走行時に固定子１２９との間に広いエアギャップ１３６Ｂを形成する。エアギャップ１３６Ａと、エアギャップ１３６Ｂとの寸法差に対応する段差部が、固定部１３０の永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂが固定される面に形成されている。狭いエアギャップ１３６Ａは可動子１３１のストロークの一端（例えば前端）付近に局所的に形成されてよく、その他の領域には広いエアギャップ１３６Ｂが形成されてよい。

永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂの残留磁束密度が同じで、永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂの磁化方向厚みＨが同じ場合、エアギャップが狭くなるほど、各永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂによってエアギャップ（詳細には、各永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂの中心から±１／２Ｐｍ以内の範囲）に生じる磁場の磁束密度が強くなる。

よって、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、可動子１３１の少なくとも一部（例えばＷ相のコイル１３５の部分）が近接する永久磁石によってエアギャップに形成される磁場の磁束密度が、所定方向への始動時に、所定方向への最高速での走行時よりも高い。

コイル１３５に流れる電流の電流値が同じ場合、永久磁石によってエアギャップに生じる磁束密度が高くなるほど、発生トルクが上昇するので、可動子１３１の所定方向（例えば型開き方向）への始動時に大きな推力が得られる。従って、型送り開始時（例えば型開き開始時）に大きな推力が得られ、リニアモータ１２８の性能が向上するので、リニアモータ１２８の大型化が不要である。

永久磁石によってエアギャップに生じる磁束密度が高くなると、誘起電圧定数が高くなるが、可動子１３１の始動時には、可動子１３１の速度が遅く、コイル１３５を貫く磁束の変化が小さいので、実際に生じる誘起電圧が小さい。誘起電圧が小さいので、所望の電流値の電流をコイル１３５に流すための、電源の大出力化が不要である。

可動子１３１の最高速での走行時には、永久磁石によってエアギャップに生じる磁束密度が低くなるので、誘起電圧定数が低くなり、実際に生じる誘起電圧の増大が抑えられる。そのため、所望の電流値の電流をコイル１３５に流すための、電源の大出力化が不要である。

このように、可動子１３１の位置に応じてエアギャップ１３６Ａ、１３６Ｂに生じる磁束密度を調整することで、可動子１３１の所定方向への始動時に大きな推力が得られると共に、電源の出力電圧の制約が緩和される。この効果は、狭いエアギャップ１３６Ａが可動子１３１のストロークの一端付近（及び／又は両端付近）に局所的に形成されている場合に顕著である。

可動子１３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分である磁束集中部（例えばＷ相のコイル１３５）が巻装される磁極歯１３３が、固定子１２９との間に狭いエアギャップ１３６Ａを形成していると、より少ない電流で大きな推力が得られ、効率が良い。推力寄与率の低い部分（例えばＵ相及びＶ相のコイル１３５）が巻装される磁極歯１３３は、可動子１３１の位置に関係なく、常に、固定子１２９との間に広いエアギャップ１３６Ｂを形成してよい。

可動子１３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分（例えばＷ相のコイル１３５）は、図４に示すように、推力寄与率の低い部分（例えばＵ相及びＶ相のコイル１３５）よりも、所定方向と反対側に配されてよい。

尚、可動子１３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分（例えばＶ相のコイル１３５）を基準として所定方向と反対側に推力寄与率の低い部分（例えばＷ相のコイル１３５）があってもよい。この場合、当該推力寄与率の低い部分（例えばＷ相のコイル１３５）が巻装される磁極歯１３３は、可動子１３１の所定方向への始動時に、固定子１２９との間に狭いエアギャップ１３６Ａを形成してよい。狭いエアギャップ１３６Ａが、広いエアギャップ１３６Ｂよりも所定方向（例えば型開き方向）と反対側に連続的に形成される。よって、狭いエアギャップ１３６Ａが広いエアギャップ１３６Ｂの間に挟まれる場合に比べて、可動子１３１の移動時に、トルクの脈動が抑えられる。

尚、本実施形態では、狭いエアギャップ１３６Ａは、例えば図３に示すように可動子１３１のストロークの一端付近に局所的に形成されているが、電源の出力電圧の上限値が高い場合、可動子１３１の長さと同等以上の範囲にわたって形成されてもよい。

尚、本実施形態では、固定部１３０の永久磁石１３２Ａ、１３２Ｂが固定される面には段差部が形成されているが、当該面は平面状であってもよい。この場合、狭いエアギャップ１３６Ａと広いエアギャップ１３６Ｂとの寸法差に対応する、磁化方向厚みの異なる永久磁石が用いられる。この場合、固定部１３０の加工コストが削減されると共に、詳しくは第３実施形態で説明するが、磁化方向厚みの厚い永久磁石を局所的に配置することで、型送り開始時における射出成形機の性能がさらに向上する。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態によるリニアモータの型開き開始時（型閉じ終了時）の状態を示す図である。図５において矢印方向は型開き方向を表す。

図５に示すリニアモータ２２８は、図３に示すリニアモータ２８に代わり、型開閉動作を駆動する。リニアモータ２２８は、３相交流型のモータであって、固定子２２９と可動子２３１とで構成される。

固定子２２９は、固定部２３０、及び固定部２３０に設けられ、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数の永久磁石２３２Ａ、２３２Ｂを含む。複数の永久磁石２３２Ａ、２３２Ｂは等ピッチＰｍで配列され、可動子２３１側の磁極がＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。各永久磁石２３２Ａ、２３２Ｂの磁化方向は、可動子２３１のコイル２３５の軸方向と平行となっている。永久磁石２３２Ａ、２３２Ｂとしては例えば希土類磁石が用いられる。

可動子２３１は、櫛歯状のコア２３４と、コア２３４に形成される複数の磁極歯２３３に集中巻き（分数スロット巻き）で巻装される複数のコイル２３５を含む。磁極歯２３３は固定子２２９に向けて突出している。複数のコイル２３５は、型開閉方向と平行な方向に等ピッチＰｔで並んでいる。コイルピッチＰｔは磁石ピッチＰｍよりも小さく（例えば図５に示す８極９スロットの場合、Ｐｔ＝８／９×Ｐｍ）なっている。

複数のコイル２３５は、型開閉方向と平行な方向に沿って、各相別に並んでおり、例えば図３に示すように、３つのＵ相のコイル２３５、３つのＶ相のコイル２３５、及び３つのＷ相のコイル２３５の順で並んでいる。

型開き開始時に、複数のコイル２３５に３相交流電流が供給されると、可動子２３１がストロークの前端から後方に向けて移動開始する。可動子２３１は、設定速度まで加速された後、設定速度で後方に移動し、その後、減速され、ストロークの後端で停止する。

一方、型閉じ開始時に、複数のコイル２３５に３相交流電流が供給されると、可動子２３１がストロークの後端から前方に向けて移動開始する。可動子２３１は、設定速度まで加速された後、設定速度で前方に移動し、その後、減速され、ストロークの前端で停止する。このとき、固定金型１５と可動金型１６とが当接する。

型開き開始時と、型閉じ開始時とでは、可動子２３１の移動方向が逆向きになるよう、各コイル２３５に流す電流の波形が調整される。

本実施形態では、可動子２３１の少なくとも一部（例えばＷ相のコイル２３５の部分）は、所定方向（例えば型開き方向）への始動時に、磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａと近接し、所定方向（例えば型開き方向）への最高速での走行時に、磁化方向厚みの薄い永久磁石２３２Ｂと近接する。磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａは可動子２３１のストロークの一端（例えば前端）付近に局所的に配置されてよく、その他の領域には磁化方向厚みの薄い永久磁石２３２Ｂが配置されてよい。

固定子２２９と可動子２３１との間に形成されるエアギャップ２３６の寸法Ｇが均一で、永久磁石の残留磁束密度が同じ場合、永久磁石の磁化方向厚みが厚くなるほど、永久磁石の磁気回路のパーミアンス係数が上がる。その結果、動作点が上がるので、各永久磁石によってエアギャップ２３６（詳細には、各永久磁石の中心から±１／２Ｐｍ以内の範囲）に生じる磁場の平均磁束密度が強くなる。

よって、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、可動子２３１の少なくとも一部（例えばＷ相のコイル２３５の部分）が近接する永久磁石によってエアギャップ２３６に形成される磁場の磁束密度が、所定方向への始動時に、所定方向への最高速での走行時よりも高い。

コイル２３５に流れる電流の電流値が同じ場合、永久磁石によってエアギャップ２３６に生じる磁束密度が高くなるほど、発生トルクが上昇するので、可動子２３１の所定方向（例えば型開き方向）への始動時に大きな推力が得られる。従って、型送り開始時（例えば型開き開始時）に大きな推力が得られ、リニアモータ２２８の性能が向上するので、リニアモータ２２８の大型化が不要である。

永久磁石によってエアギャップ２３６に生じる磁束密度が高くなると、誘起電圧定数が高くなるが、可動子２３１の始動時には、可動子２３１の速度が遅く、コイル２３５を貫く磁束の変化が小さいので、実際に生じる誘起電圧が小さい。誘起電圧が小さいので、所望の電流値の電流をコイル２３５に流すための、電源の大出力化が不要である。

可動子２３１の最高速での走行時には、永久磁石によってエアギャップ２３６に生じる磁束密度が低くなるので、誘起電圧定数が低くなり、実際に生じる誘起電圧の増大が抑えられる。そのため、所望の電流値の電流をコイル２３５に流すための、電源の大出力化が不要である。

このように、可動子２３１の位置に応じてエアギャップ２３６に生じる磁束密度を調整することで、可動子２３１の所定方向への始動時に大きな推力が得られると共に、電源の出力電圧の制約が緩和される。この効果は、磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａが可動子２３１のストロークの一端付近（及び／又は両端付近）に局所的に配置されている場合に顕著である。

可動子２３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分である磁束集中部（例えばＷ相のコイル２３５）が、磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａと近接していると、より少ない電流で大きな推力が得られ、効率が良い。推力寄与率の低い部分（例えばＵ相及びＶ相のコイル２３５）は、可動子２３１の位置に関係なく、常に、磁化方向厚みの薄い永久磁石２３２Ｂと近接してよい。

可動子２３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分（例えばＷ相のコイル２３５）は、図５に示すように、推力寄与率の低い部分（例えばＵ相及びＶ相のコイル２３５）よりも、所定方向と反対側に配されてよい。

尚、可動子２３１の所定方向への始動時に、推力寄与率の高い部分（例えばＶ相のコイル２３５）を基準として所定方向と反対側に推力寄与率の低い部分（例えばＷ相のコイル２３５）があってもよい。この場合、当該推力寄与率の低い部分（例えばＷ相のコイル２３５）は、可動子２３１の所定方向への始動時に、磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａと近接してよい。磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａが、磁化方向厚みの薄い永久磁石２３２Ｂよりも所定方向（例えば型開き方向）と反対側に連続的に配列される。よって、磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａが磁化方向厚みの薄い永久磁石２３２Ｂの間に配置される場合に比べて、可動子２３１の始動時に、トルクの脈動が抑えられる。

尚、本実施形態では、磁化方向厚みの厚い永久磁石２３２Ａは、例えば図５に示すように可動子２３１のストロークの一端付近に局所的に配置されているが、電源の出力電圧の上限値が高い場合、可動子２３１の長さと同等以上の範囲にわたって配置されてもよい。

以上、本発明の第１実施形態〜第３実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態〜第３実施形態は、可動子の型開き方向への始動時に適用されているが、可動子の移動方向は型開き方向に限定されない。可動子の移動方向は型閉じ方向であってもよい。また、本発明は、型開き、及び型閉じの両方に適用してもよい。

また、上記第１実施形態〜第３実施形態は、（１）残留磁束密度の異なる永久磁石、（２）寸法の異なるエアギャップ、（３）磁化方向厚みの異なる永久磁石のいずれか１つを利用するが、本発明は上記（１）〜（３）のいずれか２つ、又は３つを組み合わせて用いてもよい。

１０ 射出成形機
１１ 固定プラテン
１２ 可動プラテン
１３ リヤプラテン
１５ 固定金型
１６ 可動金型
１９ 金型装置
２２ 吸着板
２８ リニアモータ
２９ 固定子
３０ 固定部
３２Ａ、３２Ｂ 永久磁石
３１ 可動子
３３ 磁極歯
３４ コア
３５ コイル
３６ エアギャップ

Claims (5)

1. 型開閉動作を駆動する３相交流型のリニアモータを備える射出成形機において、
   前記リニアモータは、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数のコイルを含む可動子と、型開閉方向と平行な方向に間隔をおいて並ぶ複数の永久磁石を含む固定子とを有し、前記固定子と前記可動子との間にエアギャップが形成されており、
   前記可動子の少なくとも一部が近接する永久磁石によってエアギャップ中に形成される磁場の磁束密度は、前記可動子の所定方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向への最高速での走行時よりも高く、
   前記可動子の少なくとも一部と前記固定子との間に形成されるエアギャップは、前記可動子の前記所定方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向への最高速での走行時よりも狭いことを特徴とする射出成形機。
2. 前記可動子の少なくとも一部が近接する永久磁石の残留磁束密度は、前記可動子の前記所定方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向への最高速での走行時よりも高い請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記可動子の少なくとも一部が近接する永久磁石の磁化方向厚みは、前記可動子の前記所定方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向への最高速での走行時よりも厚い請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記固定子の各永久磁石によってエアギャップに生じる磁束密度は、前記可動子のストロークの一端付近、及び／又は両端付近で局所的に高くなっている請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出成形機。
5. 前記可動子の少なくとも一部が近接する永久磁石によってエアギャップ中に形成される磁場の磁束密度は、前記可動子の前記所定方向と反対方向への始動時に、前記可動子の前記所定方向と反対方向への最高速での走行時よりも高い請求項１〜４のいずれか一項に記載の射出成形機。