JP6005556B2 - 射出成形機 - Google Patents

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Description

本発明は、射出成形機に関する。
射出成形機の基本動作は直線動作であり、モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構が用いられる(例えば、特許文献1参照)。ボールねじ機構は、ボールねじ軸、ボールねじナット、およびボールなどで構成される。
特開2004−249637号公報
ボールねじ機構の周辺に軸受が設けられることがある。従来、ボールねじ機構や軸受に用いられる潤滑剤の総使用量が多かった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ボールねじ機構や軸受に用いられる潤滑剤の総使用量を削減できる、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れば、
回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を構成するボールねじ軸およびボールねじナットと、
前記ボールねじ軸を回転させる回転駆動部と、
前記ボールねじ軸の周辺で、前記回転駆動部とは異なるモータによって回転させられる部材を回転自在に支持する軸受と、
該軸受に供給する潤滑剤を、先に前記ボールねじ機構に供給する潤滑剤供給部とを備える、射出成形機が提供される。
本発明の一態様によれば、ボールねじ機構や軸受に用いられる潤滑剤の総使用量を削減できる、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締装置およびエジェクタ装置を示す一部断面図である。 本発明の第1実施形態による射出成形機の射出装置を示す一部断面図である。 本発明の第2実施形態による射出成形機の射出装置を示す一部断面図である。
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。
[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締装置およびエジェクタ装置を示す一部断面図である。型締装置およびエジェクタ装置の説明では、型開き工程における可動プラテンの移動方向を前方、型閉じ工程における可動プラテンの移動方向を後方として説明する。
型締装置10は、型開き、型締め、型開きを行う装置である。型締装置10は、例えば図1に示すように、固定プラテン12、可動プラテン13、リヤプラテン15、タイバー16、トグル機構17、型締めボールねじ機構18、および型締めモータ19などで構成される。
固定プラテン12は、フレームFrに固定されてよい。固定プラテン12と間隔をおいてリヤプラテン15が配設される。リヤプラテン15と、固定プラテン12とは、複数本(例えば4本)のタイバー16で連結されている。型締め時のタイバー16の伸びを許容するため、リヤプラテン15はフレームFrに対して進退可能に載置される。
可動プラテン13は、固定プラテン12とリヤプラテン15との間に配設され、フレームFrに敷設されるガイドGdに沿って進退自在とされる。可動プラテン13における固定プラテン12との対向面には、可動金型33が取り付けられる。一方、固定プラテン12における可動プラテン13との対向面には、固定金型32が取り付けられる。固定金型32と可動金型33とで金型装置30が構成される。可動プラテン13が前進すると、可動金型33と固定金型32とが接触し、型閉じが行われる。また、可動プラテン13が後退すると、可動金型33と固定金型32とが離れ、型開きが行われる。
トグル機構17は、可動プラテン13とリヤプラテン15との間に配設される。トグル機構17は、例えば、フレームFrに対して進退自在なクロスヘッド17a、クロスヘッド17aに入力される推進力を可動プラテン13に伝達する複数のリンクとで構成される。トグル機構17は、クロスヘッド17aの推進力にトグル倍率を乗じた型締力を発生させる。
型締めボールねじ機構18は、型締めモータ19の回転運動を直線運動に変換して、トグル機構17に伝達する。型締めボールねじ機構18は、型締めボールねじ軸18aおよび型締めボールねじナット18bなどで構成される。型締めボールねじ軸18aは、ベルトやプーリなどを介して型締めモータ19の出力軸と連結されているが、出力軸と同軸的に連結されてもよい。型締めボールねじ軸18aを回転自在に支持する軸受がリヤプラテン15で保持され、型締めボールねじナット18bはクロスヘッド17aに固定される。
型締めモータ19は、型締めボールねじ軸18aを回転させて、型締めボールねじナット18bを進退させることにより、クロスヘッド17aを進退させ、トグル機構17を作動させる。可動プラテン13が進退し、型閉じ、型締め、型開きが行われる。
尚、型締めボールねじ機構18の構成は、多種多様であってよい。例えば、型締めボールねじナット18bがリヤプラテン15に対して固定され、型締めボールねじ軸18aから前方に延びる軸部を回転自在に支持する軸受がクロスヘッド17aに固定されてもよい。型締めボールねじ軸18aから後方に延びる軸部は、型締めモータ19の出力軸と例えばスプライン結合される。型締めモータ19は、型締めボールねじ軸18aを回転させると共に、型締めボールねじ軸18aを軸方向に移動させ、クロスヘッド17aを進退させる。
エジェクタ装置20は、型開き状態の金型装置30から成形品を突き出す装置である。エジェクタ装置20は、エジェクタモータ21、エジェクタボールねじ機構22、軸受ホルダ23、およびエジェクタロッド24などで構成される。
エジェクタボールねじ機構22は、エジェクタモータ21の回転運動を直線運動に変換して、軸受ホルダ23に伝達する。エジェクタボールねじ機構22は、エジェクタボールねじ軸22aおよびエジェクタボールねじナット22bなどで構成される。エジェクタボールねじ軸22aから後方に延びる軸部は、エジェクタモータ21の出力軸とスプライン結合され、エジェクタモータ21の出力軸と共に回転し、エジェクタモータ21の出力軸に対して軸方向に移動する。エジェクタボールねじナット22bは、可動プラテン13に対して固定される。
尚、エジェクタボールねじ機構22の構成は、多種多様であってよい。例えば、エジェクタボールねじ軸22aが回転することで、エジェクタボールねじナット22bが進退してもよい。
軸受ホルダ23は、エジェクタボールねじ軸22aから前方に延びる軸部を回転自在に支持する軸受を保持し、エジェクタボールねじ軸22aと共に移動する。軸受ホルダ23はガイドバー25で回り止めされている。ガイドバー25は、可動プラテン13に対して固定され、軸受ホルダ23の進退を案内する。
エジェクタロッド24は、軸受ホルダ23と共に進退し、可動金型33に配設される突き出し部材を押して、可動金型33から成形品を突き出す。
エジェクタモータ21は、エジェクタボールねじ軸22aを回転させると共に、エジェクタボールねじ軸22aを軸方向に進退させ、軸受ホルダ23およびエジェクタロッド24を進退させる。エジェクタモータ21は、サーボモータであってよい。エジェクタモータ21の筐体は、可動プラテン13に対して固定される。
尚、エジェクタ装置20の突き出し特性(例えば突き出し力、または突き出し速度)の向上のため、エジェクタ装置20はトグル機構を有してもよい。トグル機構は、可動プラテン13に対して移動自在なスライダと、可動プラテン13に対して固定されるエジェクタベースとの間に設けられる。トグル機構のクロスヘッドとしての役割を軸受ホルダ23が担う。エジェクタロッド24は、軸受ホルダ23ではなく、スライダと共に移動する。
図2は、本発明の第1実施形態による射出成形機の射出装置を示す一部断面図である。射出装置の説明では、充填工程におけるスクリュの移動方向を前方、計量工程におけるスクリュの移動方向を後方として説明する。
射出装置40は、成形材料を溶融させ、溶融させた成形材料を計量し、計量した成形材料を型締め状態の金型装置30内に充填する装置である。射出装置40は、射出フレーム41、シリンダ42、スクリュ43、計量モータ44、射出モータ45、および潤滑剤供給部60などで構成される。
射出フレーム41は、ベース41a、前方サポート41b、および後方サポート41cなどで構成される。前方サポート41bおよび後方サポート41cは、それぞれベース41aに対して固定される。前方サポート41bと後方サポート41cとの間には、ベース41aに対して移動自在なプレッシャプレート46が配設される。
シリンダ42は、成形材料を溶融させる。シリンダ42の後部は前方サポート41bで保持される。シリンダ42の後部には、シリンダ42の内部に成形材料(例えば成形材料ペレット)を供給する材料供給部としてのホッパ49が設けられる。尚、本実施形態の材料供給部は、ホッパ49で構成されるが、供給量を調整できるフィードスクリュなどで構成されてもよい。
スクリュ43は、シリンダ42内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ43には螺旋状の溝が形成され、溝内にはホッパ49から成形材料が供給される。スクリュ43が回転すると、螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。溝の深さは、一定でもよいし、場所によって異なってもよい。
計量モータ44は、シリンダ42内においてスクリュ43を回転させる。計量モータ44の回転はベルトやプーリなどを介して駆動軸47に伝達され、駆動軸47と共にスクリュ43が回転される。尚、ベルトやプーリなどはなくてもよく、計量モータ44の出力軸が駆動軸47に対して同軸的に連結されてもよい。
計量モータ44は、計量工程において、スクリュ43を回転させ、スクリュ43に形成される螺旋状の溝内に供給された成形材料を前方に送る。シリンダ42の外周には複数のバンドヒータが設けられ、複数のバンドヒータの熱はシリンダ42に伝わりシリンダ42内を前進する成形材料を徐々に溶融させる。溶融させた成形材料がスクリュ43の前方に送られ、シリンダ前部に蓄積されるにつれて、スクリュ43が後退させられる。スクリュ43の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。
射出モータ45は、シリンダ42内においてスクリュ43を移動させる。射出モータ45の回転は、射出ボールねじ機構48に伝えられる。
射出ボールねじ機構48は、射出モータ45の回転運動を直線運動に変換して、プレッシャプレート46に伝達する。射出ボールねじ機構48は、射出ボールねじ軸48aおよび射出ボールねじナット48bなどで構成される。射出ボールねじ軸48aは、射出モータ45の出力軸と同軸的に連結されるが、ベルトやプーリなどを介して射出モータ45の出力軸と連結されてもよい。射出モータ45は後方サポート41cに対して固定され、後方サポート41cは、射出ボールねじ軸48aから後方に延びる軸部を回転自在に支持する軸受53を保持する。これにより、射出ボールねじ軸48aは、射出フレーム41に対して進退不能とされる。一方、射出ボールねじナット48bはプレッシャプレート46に対して固定され、射出フレーム41に対して進退自在とされる。
射出モータ45は、射出ボールねじ軸48aを回転させると共に、射出ボールねじナット48bを軸方向に移動させ、プレッシャプレート46を進退させる。プレッシャプレート46の進退に伴って、駆動軸47やスクリュ43が進退させられる。
射出モータ45は、充填工程において、スクリュ43を設定速度で前進させ、計量工程でスクリュ43の前方に蓄積された成形材料をシリンダ42から射出し金型装置30内に充填させる。スクリュ43が所定位置(所謂V/P切換位置)まで前進すると、保圧工程が開始される。尚、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達すると、保圧工程が開始されてもよい。スクリュの設定速度は、一定でもよいし、スクリュ位置などに応じて変更してもよい。
射出モータ45は、保圧工程では、スクリュ43を設定圧力で前方に押し、キャビティ空間における成形材料の冷却による体積収縮分の成形材料を補充する。キャビティ空間の入口(所謂ゲート)が固化した成形材料でシールされ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止された後、冷却工程が開始される。冷却工程の間に、次の成形品のための成形材料を計量する計量工程が行われてよい。スクリュ43の設定圧力は、一定でもよいし、経過時間などに応じて変更してもよい。
潤滑剤供給部60は、軸受51〜53に供給する潤滑剤を、先に射出ボールねじ機構48に供給する。潤滑剤を供給する軸受51〜53は、射出ボールねじ軸48aと同軸的に設けられる。軸受51〜53は、射出ボールねじ軸48aから潤滑剤を受け取る受け取り口を有してよい。受け取り口は、例えば内輪と外輪との間の隙間で構成される。潤滑剤の種類は、潤滑油、グリースのいずれでもよい。
潤滑剤供給部60は、例えば射出ボールねじナット48bに設けられ、潤滑剤を供給する供給源としてのタンクから延びる配管と射出ボールねじナット48bとを接続する継手で構成される。タンクは射出フレーム41に固定されてよい。射出ボールねじナット48bは回転しないので、配管が捩れることがない。潤滑剤は、射出ボールねじナット48bに形成される流路を通って、射出ボールねじナット48bと射出ボールねじ軸48aとの間に供給される。
このように、潤滑剤供給部60は射出ボールねじ機構48に潤滑剤を供給し、供給した潤滑剤が射出ボールねじ軸48aと射出ボールねじナット48bとの間を潤滑する。射出モータ(回転駆動部)45が射出ボールねじ軸48aを回転させると、射出ボールねじ軸48aに沿って潤滑剤が移動し、射出ボールねじナット48bの外(図2において左右両方向)に運ばれる。射出ボールねじナット48bの外に運ばれた潤滑剤は遠心力で射出ボールねじ軸48aから離れ、射出ボールねじ軸48aと同軸的に設けられる各軸受51〜53に潤滑剤が供給できる。射出ボールねじ機構48を潤滑する潤滑剤が各軸受51〜53を潤滑するので、射出ボールねじ機構48や各軸受51〜53に使用される潤滑剤の総使用量が削減できる。
尚、各軸受51〜53には、射出ボールねじ機構48を潤滑する潤滑剤だけでなく、専用の潤滑剤が供給されてもよい。この場合も、潤滑剤の総使用量が削減できる。
各軸受51〜53は、例えば転がり軸受であってよく、外輪、内輪、および外輪と内輪との間に配設されるボールなどの転動体で構成される。各内輪の外径は射出ボールねじ軸48aの外径よりも大きくてよい。射出ボールねじ軸48aから遠心力で離れた潤滑剤が、各軸受51〜53の転動体に供給されやすい。尚、転がり軸受の転動体は、ボールではなく、ころでもよい。また、軸受51〜53は滑り軸受でもよい。
軸受51、52は駆動軸47を挿通させる軸受孔を有し、駆動軸47は射出ボールねじ軸48aを挿入させる挿入孔47aを有してよい。駆動軸47の進退に伴って、駆動軸47の挿入孔47aに射出ボールねじ軸48aが挿抜される。軸受51、52の軸受孔内に射出ボールねじ軸48aが挿入され、射出ボールねじ軸48aから遠心力で離れた潤滑剤が軸受51、52に供給されやすい。
プレッシャプレート46には射出ボールねじ軸48aを挿入させる貫通孔46aが形成され、貫通孔46aの内部に駆動軸47の軸受51、52が配設されてよい。貫通孔46aの内部に潤滑剤が溜まりやすく、潤滑剤が軸受51、52に供給されやすい。
プレッシャプレート46に射出ボールねじナット48bが取り付けられる。プレッシャプレート46と射出ボールねじナット48bとの間には他の部材が配設されてもよく、射出ボールねじナット48bの前方に射出ボールねじ軸48aの外周を囲む部材があればよい。射出ボールねじナット48bの前方に移動して射出ボールねじ軸48aから遠心力で離れる潤滑剤の周囲への飛散が抑制できる。
後方サポート41cには射出ボールねじ軸48aから後方に延びる軸部を挿入させる貫通孔41dが形成され、貫通孔41dの内部に軸部の軸受53が配設されてよい。貫通孔41dの内部に潤滑剤が溜まりやすく、潤滑剤が軸受53に供給されやすい。
[第2実施形態]
第1実施形態の射出モータは、ボールねじ軸を回転させると共に、ボールねじナットを軸方向に移動させる。これに対し、本実施形態の射出モータは、ボールねじ軸を回転させると共に、ボールねじ軸を軸方向に移動させる点で相違する。以下、相違点について主に説明する。
図3は、本発明の第2実施形態による射出成形機の射出装置を示す一部断面図である。図3に示す射出装置140は、射出フレーム41、シリンダ42、スクリュ43、計量モータ144、射出モータ145、および潤滑剤供給部160などで構成される。
計量モータ144は、シリンダ42内においてスクリュ43を回転させる。計量モータ144の回転はベルトやプーリなどを介して駆動軸147に伝達され、駆動軸147と共にスクリュ43が回転される。駆動軸147を回転自在に支持する軸受151、152がプレッシャプレート146で保持される。尚、ベルトやプーリなどはなくてもよく、計量モータ144の出力軸が駆動軸147に対して同軸的に連結されてもよい。
射出モータ145は、シリンダ42内においてスクリュ43を移動させる。射出モータ145は後方サポート41cに対して固定される。射出モータ145の回転は、射出ボールねじ機構148に伝えられる。
射出ボールねじ機構148は、射出モータ145の回転運動を直線運動に変換して、プレッシャプレート146に伝達する。射出ボールねじ機構148は、射出ボールねじ軸148aおよび射出ボールねじナット148bなどで構成される。射出ボールねじ軸148aから後方に延びる軸部は、射出モータ145の出力軸とスプライン結合される。よって、射出ボールねじ軸148aは、軸方向に進退自在とされる。一方、射出ボールねじナット148bは、後方サポート41cに対して固定され、軸方向に進退不能とされる。
射出モータ145は、射出ボールねじ軸148aを回転させると共に、射出ボールねじ軸148aを軸方向に移動させ、プレッシャプレート146を進退させる。プレッシャプレート146は、射出ボールねじ軸148aから前方に延びる軸部を回転自在に支持する軸受153を保持する。プレッシャプレート146の進退に伴って駆動軸147やスクリュ43が進退させられる。
潤滑剤供給部160は、軸受153に供給する潤滑剤を、先に射出ボールねじ機構148に供給する。潤滑剤を供給する軸受153は、射出ボールねじ軸148aと同軸的に設けられる。軸受153は、射出ボールねじ軸148aから潤滑剤を受け取る受け取り口を有してよい。受け取り口は、例えば内輪と外輪との間の隙間で構成される。潤滑剤の種類は、潤滑油、グリースのいずれでもよい。
潤滑剤供給部160は、例えば射出ボールねじナット148bに設けられ、潤滑剤を供給する供給源としてのタンクから延びる配管と射出ボールねじナット148bとを接続する継手で構成される。タンクは射出フレーム41に固定されてよい。射出ボールねじナット148bは回転しないので、配管が捩れることがない。また、射出ボールねじナット148bは射出フレーム41に対して進退しないので、配管が折れ曲がることなく、金属製の配管が使用可能である。潤滑剤は、射出ボールねじナット148bに形成される流路を通って、射出ボールねじナット148bと射出ボールねじ軸148aとの間に供給される。
このように、潤滑剤供給部160は射出ボールねじ機構148に潤滑剤を供給し、供給した潤滑剤が射出ボールねじ軸148aと射出ボールねじナット148bとの間を潤滑する。射出モータ(回転駆動部)145が射出ボールねじ軸148aを回転させると、射出ボールねじ軸148aに沿って潤滑剤が移動し、射出ボールねじナット148bの外(図3において左右両方向)に運ばれる。射出ボールねじナット148bの外に運ばれた潤滑剤は遠心力で射出ボールねじ軸148aから離れ、射出ボールねじ軸148aと同軸的に設けられる軸受153に潤滑剤が供給できる。射出ボールねじ機構148を潤滑する潤滑剤が軸受153を潤滑するので、射出ボールねじ機構148や軸受153に用いられる潤滑剤の総使用量が削減できる。
尚、軸受153には、射出ボールねじ機構148を潤滑する潤滑剤だけでなく、専用の潤滑剤が供給されてもよい。この場合も、潤滑剤の総使用量が削減できる。
軸受153は、例えば転がり軸受であってよく、外輪、内輪、および外輪と内輪との間に配設されるボールなどの転動体で構成される。内輪の外径は射出ボールねじ軸148aの外径よりも大きくてよい。射出ボールねじ軸148aから遠心力で離れた潤滑剤が、軸受153の転動体に供給されやすい。尚、転がり軸受の転動体は、ボールではなく、ころでもよい。また、軸受153は滑り軸受でもよい。
プレッシャプレート146には射出ボールねじ軸148aを挿入させる貫通孔146aが形成され、貫通孔146aの内部に軸受153が配設されてよい。貫通孔146aの内部に潤滑剤が溜まりやすく、潤滑剤が軸受153に供給されやすい。
以上、射出成形機の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、置換が可能である。
例えば、上記実施形態の潤滑剤供給部60、160は、射出ボールねじ機構148に潤滑剤を供給するものであるが、型締めボールねじ機構18、またはエジェクタボールねじ機構22に潤滑剤を供給するものであってもよい。
また、上記実施形態の潤滑剤供給部60、160が射出ボールねじ機構48、148を介して潤滑剤を供給する軸受は、射出ボールねじ軸48a、148aと同軸的に設けられるが、射出ボールねじ軸48a、148aの周辺に設けられていればよい。
また、上記実施形態の射出装置40、140は、スクリュ・インライン式の射出装置であるが、プリプラ方式の射出装置でもよい。
また、一のボールねじ機構から潤滑剤が供給される軸受の数は特に限定されない。
10 型締装置
18 型締めボールねじ機構
20 エジェクタ装置
22 エジェクタボールねじ機構
30 金型装置
40 射出装置
45 射出モータ(回転駆動部)
46 プレッシャプレート(可動部材)
46a 貫通孔
48 射出ボールねじ機構
48a 射出ボールねじ軸
48b 射出ボールねじナット
51〜53 軸受
60 潤滑剤供給部

Claims (7)

  1. 回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を構成するボールねじ軸およびボールねじナットと、
    前記ボールねじ軸を回転させる回転駆動部と、
    前記ボールねじ軸の周辺で、前記回転駆動部とは異なるモータによって回転させられる部材を回転自在に支持する軸受と、
    該軸受に供給する潤滑剤を、先に前記ボールねじ機構に供給する潤滑剤供給部とを備える、射出成形機。
  2. 前記潤滑剤供給部は、前記ボールねじナットに設けられる、請求項1に記載の射出成形機。
  3. 前記回転駆動部は、前記ボールねじ軸を回転させて、前記ボールねじナットを軸方向に移動させる、請求項1または2に記載の射出成形機。
  4. 前記ボールねじナットと共に移動する可動部材を備え、
    前記潤滑剤供給部は、前記可動部材に取り付けられる前記軸受に供給する潤滑剤を、先に前記ボールねじ機構に供給する、請求項3に記載の射出成形機。
  5. 前記潤滑剤供給部は、前記軸受と前記ボールねじ軸から延びる軸部を回転自在に支持する軸受に供給する潤滑剤を、先に前記ボールねじ機構に供給する、請求項3または4に記載の射出成形機。
  6. 回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を構成するボールねじ軸およびボールねじナットと、
    前記ボールねじ軸を回転させると共に、前記ボールねじ軸を軸方向に移動させる回転駆動部と、
    前記ボールねじ軸の周辺に設けられる軸受と、
    該軸受に供給する潤滑剤を、先に前記ボールねじ機構に供給する潤滑剤供給部とを備える、射出成形機。
  7. 前記潤滑剤供給部は、前記ボールねじ軸から延びる軸部を回転自在に支持する前記軸受に供給する潤滑剤を、先に前記ボールねじ機構に供給する、請求項6に記載の射出成形機。
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