JP6682246B2 - 射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出装置に関する。

特許文献１に記載の射出成形機は、樹脂が供給されるシリンダと、樹脂をシリンダ先端から金型に注入させるスクリュと、樹脂の圧力を検出するロードセルとを有する。シリンダを固定するシリンダ固定板には、シリンダに対して対称位置に複数のボールナットが固着される。各ボールナットにはボールねじが螺装され、各ボールねじの軸受が射出スクリュ押さえ板に保持されている。いずれか１本のボールねじの軸受の外輪と、射出スクリュ押さえ板の穴の段部との間にロードセルが介装されている。樹脂の内圧は、スクリュ、射出スクリュ押さえ板などを介してロードセルに伝達され、ボールねじによって受け止められる。各ボールねじの端部にはプーリが装着されており、プーリは射出スクリュ押さえ板上のモータとタイミングベルトで連結されている。

実開平５−５３９２３号公報

従来、射出スクリュ押さえ板の内部にロードセルが配設されており、ロードセルのメンテナンスの作業性が悪かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ロードセルのメンテナンス作業性を向上した、射出装置の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
内部に成形材料が供給されるシリンダと、
前記シリンダ内において進退自在とされ、前進させられることで前記シリンダの外部に前記成形材料を送り出す送出部材と、
前記シリンダの後端部が取付けられる固定部材と、
前記固定部材の後方において進退自在とされ、前記送出部材に対し連結される可動部材と、
モータの回転運動を前記可動部材の直線運動に変換する運動変換機構と、
前記固定部材と前記運動変換機構の一部との両方に取付けられるロードセルとを備え、
前記シリンダの外部に前記成形材料を送り出す前記送出部材の移動方向が前方であり、
前記ロードセルは、前記固定部材の前記前方に配設される、射出装置が提供される。

本発明の一態様によれば、ロードセルのメンテナンス作業性を向上した、射出装置が提供される。

第１実施形態による射出装置を示す図である。 第１実施形態の第１変形例による射出装置を示す図である。 第１実施形態の第２変形例による射出装置を示す図である。 第２実施形態による射出装置を示す図である。 第３実施形態による射出装置を示す図である。

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、第１実施形態による射出装置を示す図である。充填時のスクリュ４３の移動方向（図中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ４３の移動方向（図中右方向）を後方として説明する。

射出装置４０は、金型装置にタッチされ、金型装置内に成形材料を充填する。射出装置４０は、例えばシリンダ４１、ノズル４２、スクリュ４３、計量モータ４５、射出モータ４６、およびロードセル４７を有する。

シリンダ４１は、その外周に供給口を有し、供給口から内部に供給された成形材料を加熱する。供給口はシリンダ４１の後部に形成される。シリンダ４１の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。

ノズル４２は、シリンダ４１の前端部に設けられ、金型装置に対し押し付けられる。

スクリュ４３は、シリンダ４１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は、前進させられることでシリンダ４１の外部に成形材料を送り出す。スクリュ４３が特許請求の範囲に記載の送出部材に対応する。

計量モータ４５は、スクリュ４３を回転させる。計量モータ４５の中心線とスクリュ４３の中心線とは、平行とされている。計量モータ４５の回転運動は、駆動プーリや無端ベルト、受動プーリなどを介してスクリュ４３に伝達される。

尚、本実施形態では、計量モータ４５の中心線とスクリュ４３の中心線とが、ずれているが、一致していてもよい。後者の場合、計量モータ４５の回転運動は、駆動プーリや無端ベルト、受動プーリなどの代わりに、カップリングなどを介してスクリュ４３に伝達される。

計量モータ４５は、スクリュ４３を回転させることにより、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ４１からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。

射出モータ４６は、スクリュ４３を進退させる。スクリュ４３と射出モータ４６との間には、射出モータ４６の回転運動をスクリュ４３の直線運動に変換する運動変換機構５３が設けられている。運動変換機構５３については後述する。

射出モータ４６は、スクリュ４３を前進させることにより、スクリュ４３の前方に蓄積された液状の成形材料をシリンダ４１から射出し金型装置内に充填させる。その後、射出モータ４６は、スクリュ４３を前方に押し、金型装置内の成形材料に圧力をかける。不足分の成形材料が補充できる。

ロードセル４７は、スクリュ４３が成形材料から受ける圧力、スクリュ４３に対する背圧などを検出する。スクリュ４３が成形材料から受ける圧力は、スクリュ４３から成形材料に作用する圧力に対応する。ロードセル４７は、その検出結果を示す信号を制御装置に送る。

射出装置４０の動作は、制御装置によって制御される。制御装置は、コンピュータなどで構成される。制御装置は、充填工程、保圧工程、計量工程などを制御する。

充填工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定速度で前進させ、スクリュ４３の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置内に充填させる。スクリュ４３の位置が所定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。スクリュ４３の設定速度は、スクリュ４３の位置や時間などに応じて変更されてよい。

尚、充填工程においてスクリュ４３の位置が所定位置に達した後、その所定位置にスクリュ４３を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ４３の停止の代わりに、スクリュ４３の微速前進または微速後退が行われてもよい。

保圧工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定圧力で前方に押し、金型装置内の成形材料に圧力をかける。不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力は、例えばロードセル４７により検出される。

保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、金型装置内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

計量工程では、計量モータ４５を駆動してスクリュ４３を設定回転数で回転させ、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。

計量工程では、スクリュ４３の急激な後退を制限すべく、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ４３に対する背圧は、例えばロードセル４７により検出される。スクリュ４３が所定位置まで後退し、スクリュ４３の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。

射出装置４０は、固定部材５１、可動部材５２、運動変換機構５３などをさらに有する。固定部材５１は、シリンダ４１の後端部が取り付けられるものである。固定部材５１はベース５０に対し固定される。可動部材５２は、固定部材５１の後方において進退自在に配設される。可動部材５２を前後方向に案内するガイドが設けられてよい。ガイドは、可動部材５２よりも後方に配設されるサポート部材と固定部材５１との間に架け渡されてもよいし、ベース５０に敷設されてもよい。可動部材５２は、スクリュ４３に対し連結される。運動変換機構５３は、射出モータ４６の回転運動を可動部材５２の直線運動に変換する。可動部材５２が直線運動することによって、スクリュ４３が進退する。

運動変換機構５３は、例えばボールねじ軸５４と、ボールねじ軸５４に螺合されるボールねじナット５５とを含む。ボールねじ軸５４は、可動部材５２に保持される軸受Ｂｒによって回転自在に支持される。一方、ボールねじナット５５は、例えばロードセル４７を介して固定部材５１に固定される。

運動変換機構５３の中心線と射出モータ４６の中心線とは、平行とされている。射出モータ４６の回転運動は、駆動プーリ５６、無端ベルト５７、および受動プーリ５８を介してボールねじ軸５４に伝達される。駆動プーリ５６は射出モータ４６の出力軸に固定され、無端ベルト５７は駆動プーリ５６と受動プーリ５８とに架け渡され、受動プーリ５８は、ボールねじ軸５４に固定される。

尚、本実施形態では、運動変換機構５３の中心線と射出モータ４６の中心線とが、ずれているが、一致していてもよい。後者の場合、射出モータ４６の回転運動は、駆動プーリ５６や無端ベルト５７、受動プーリ５８の代わりに、カップリングなどを介してボールねじ軸５４に伝達される。

射出モータ４６は、可動部材５２に取付けられている。射出モータ４６を駆動すると、ボールねじ軸５４が回転しながら進退し、ボールねじ軸５４の軸受Ｂｒを保持する可動部材５２や可動部材５２に連結されたスクリュ４３が進退する。

運動変換機構５３は、スクリュ４３の中心線を中心に対称に複数設けられてよい。運動変換機構５３毎に射出モータ４６が設けられ、複数の射出モータ４６が同期制御される。複数の射出モータ４６を同時に駆動することで、複数のボールねじ軸５４が同時に回転しながら進退し、可動部材５２やスクリュ４３が進退する。

運動変換機構５３の一部（本実施形態ではボールねじナット５５）と固定部材５１との両方に、ロードセル４７が取り付けられる。ロードセル４７は例えばリング状に形成され、ロードセル４７の内周部がボールねじナット５５に取付けられ、ロードセル４７の外周部が固定部材５１に取付けられる。

複数のボールねじナット５５は、別々のロードセル４７を介して固定部材５１に対し固定される。尚、一のボールねじナット５５のみが、ロードセル４７を介して固定部材５１に対し固定されてもよい。残りのボールねじナット５５は、スペーサを介して固定部材５１に対し固定されてもよいし、直接に固定部材５１に対し固定されてもよい。

ロードセル４７は、自身に作用する力を検出する。ロードセル４７には、例えば成形材料から、スクリュ４３、可動部材５２、軸受Ｂｒ、運動変換機構５３などを経由して力が作用する。ロードセル４７は、歪ゲージ式、静電容量式、磁歪式など種々のものが使用できる。

ロードセル４７は、固定部材５１の前側に配設される。よって、ロードセル４７の交換などが容易であり、ロードセル４７のメンテナンス作業性が向上できる。例えば従来のようにロードセル４７が可動部材５２の穴の内部に配設される場合に必要であった作業、例えば可動部材５２と軸受Ｂｒとの分離、ボールねじ軸５４と受動プーリ５８との分離などの作業が不要である。また、ロードセル４７が固定部材５１の後側に配設される場合に必要であった作業、例えばロードセル４７からボールねじ軸５４を引き抜くための可動部材５２の後退などの作業が不要である。さらに、従来のようにロードセル４７が可動部材５２の穴の内部に配設される場合に比べ、可動部材５２およびその周辺構造が単純化でき、製造コストが低減できる。さらにまた、従来のようにロードセル４７が可動部材５２の穴の内部に配設される場合に比べ、射出モータ４６の駆動時に、受動プーリ５８のラジアル力がロードセル４７に作用することがない。

ロードセル４７は、固定部材５１の前側に配設されていればよい。ロードセル４７は、図２に示すようにボールねじナット５５のフランジ部の後側に配設され当該フランジ部と固定部材５１とで挟まれてもよいが、図１に示すように固定部材５１とボールねじナット５５の両方の前側に配設されてよい。ボールねじ軸５４からボールねじナット５５を取外すことなく、ロードセル４７の取外しが可能である。

尚、計量モータ４５は、図１や図２に示すように可動部材５２に取付けられているが、図３に示すようにベース５０に対し固定されていてもよい。この場合、可動部材５２の後方にサポート部材６１が設けられてよい。サポート部材６１は、ベース５０に対し固定されており、回転軸６２を回転自在に支持する軸受６３を保持する。

計量モータ４５の中心線と回転軸６２の中心線とは、平行とされている。計量モータ４５の回転運動は、プーリやベルトなどを介して回転軸６２に伝達される。尚、計量モータ４５の中心線と回転軸６２の中心線とが一致していてもよい。計量モータ４５の回転運動が回転軸６２に伝達されればよい。

回転軸６２は、可動部材５２と共に移動するスクリュ４３に対しスプライン結合されており、計量モータ４５の回転運動をスクリュ４３に伝達する。スクリュ４３の直線運動は回転軸６２には伝達されない。

［第２実施形態］
上記第１実施形態の運動変換機構５３は、ボールねじ軸５４と、ボールねじナット５５とを有する。ボールねじ軸５４が可動部材５２に保持される軸受Ｂｒによって回転自在に支持され、ボールねじナット５５がロードセル４７を介して固定部材５１に固定される。射出モータ４６は、可動部材５２に取付けられている。

これに対し、本実施形態の運動変換機構５３Ａは、図４に示すようにボールねじ軸５４Ａと、ボールねじナット５５Ａとを有する。ボールねじナット５５Ａが可動部材５２に保持される軸受Ｂｒによって回転自在に支持され、ボールねじ軸５４Ａがロードセル４７を介して固定部材５１に固定される。

運動変換機構５３Ａの中心線と射出モータ４６の中心線とは、平行とされている。射出モータ４６の回転運動は、駆動プーリ５６、無端ベルト５７、および受動プーリ５８を介してボールねじナット５５Ａに伝達される。駆動プーリ５６は射出モータ４６の出力軸に固定され、無端ベルト５７は駆動プーリ５６と受動プーリ５８とに架け渡され、受動プーリ５８は、ボールねじナット５５Ａに固定される。

尚、本実施形態では、運動変換機構５３Ａの中心線と射出モータ４６の中心線とが、ずれているが、一致していてもよい。後者の場合、射出モータ４６の回転運動は、駆動プーリ５６や無端ベルト５７、受動プーリ５８の代わりに、カップリングなどを介してボールねじナット５５Ａに伝達される。

射出モータ４６は、可動部材５２に取付けられている。射出モータ４６を駆動すると、ボールねじナット５５Ａが回転しながら進退し、ボールねじナット５５Ａの軸受Ｂｒを保持する可動部材５２や可動部材５２に連結されたスクリュ４３が進退する。

運動変換機構５３Ａは、スクリュ４３の中心線を中心に対称に複数設けられてよい。運動変換機構５３Ａ毎に射出モータ４６が設けられ、複数の射出モータ４６が同期制御される。複数の射出モータ４６を同時に駆動することで、複数のボールねじナット５５Ａが同時に回転しながら進退し、可動部材５２やスクリュ４３が進退する。

運動変換機構５３Ａの一部（本実施形態ではボールねじ軸５４Ａ）と固定部材５１との両方に、ロードセル４７が取り付けられる。ロードセル４７は例えばリング状に形成され、ロードセル４７の内周部がボールねじ軸５４Ａに取付けられ、ロードセル４７の外周部が固定部材５１に取付けられる。

複数のボールねじ軸５４Ａは、別々のロードセル４７を介して固定部材５１に対し固定される。尚、一のボールねじ軸５４Ａのみが、ロードセル４７を介して固定部材５１に対し固定されてもよい。残りのボールねじ軸５４Ａは、スペーサを介して固定部材５１に対し固定されてもよいし、直接に固定部材５１に対し固定されてもよい。

ロードセル４７は、自身に作用する力を検出する。ロードセル４７には、例えば成形材料から、スクリュ４３、可動部材５２、軸受Ｂｒ、運動変換機構５３Ａなどを経由して力が作用する。ロードセル４７は、歪ゲージ式、静電容量式、磁歪式など種々のものが使用できる。

ロードセル４７は、固定部材５１の前側に配設される。よって、上記第１実施形態と同様に、ロードセル４７の交換などが容易であり、ロードセル４７のメンテナンス作業性が向上できる。また、可動部材５２およびその周辺構造が単純化でき、製造コストが低減できる。さらに、射出モータ４６の駆動時に、受動プーリ５８のラジアル力がロードセル４７に作用することがない。

ロードセル４７は、固定部材５１の前側に配設されていればよい。ボールねじ軸５４Ａの前端部に不図示のフランジ部が設けられ当該フランジ部と固定部材５１とでロードセル４７が挟まれてもよいが、図４に示すように固定部材５１とボールねじ軸５４Ａの両方の前側にロードセル４７が配設されてよい。ボールねじナット５５Ａからボールねじ軸５４Ａを取外すことなく、ロードセル４７の取外しが可能である。

[第３実施形態]
上記第１実施形態の射出装置４０は、インライン・スクリュ方式である。

これに対し、本実施形態の射出装置はプリプラ方式である。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。

図５は、第３実施形態による射出装置の要部を示す図である。図１に示すシリンダ４１に代えて図５に示す射出シリンダ４１Ｂが用いられ、図１に示すスクリュ４３に代えて図５に示すプランジャ４３Ｂが用いられる。本実施形態では、射出シリンダ４１Ｂが特許請求の範囲に記載のシリンダに対応し、プランジャ４３Ｂが特許請求の範囲に記載の送出部材に対応する。以下、主に相違点について説明する。

射出シリンダ４１Ｂは、可塑化シリンダから供給された成形材料を加熱する。射出シリンダ４１Ｂの外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。射出シリンダ４１Ｂの後端部が固定部材５１に取付けられる。

射出ノズル４２Ｂは、射出シリンダ４１Ｂの前端部に設けられ、金型装置に対し押し付けられる。

プランジャ４３Ｂは、射出シリンダ４１Ｂ内において進退自在に配設される。プランジャ４３Ｂは、可動部材５２に連結される。可動部材５２が進退されることで、プランジャ４３Ｂが進退される。

射出モータ４６は、可動部材５２を進退させることで、プランジャ４３Ｂを進退させる。射出モータ４６と可動部材５２との間には、射出モータ４６の回転運動を可動部材５２の直線運動に変換する運動変換機構５３が設けられている。運動変換機構５３の中心線と、射出モータ４６の中心線とは、平行とされており、且つ、ずれているが、一致していてもよい。

運動変換機構５３は、プランジャ４３Ｂの中心線を中心に対称に複数設けられてよい。運動変換機構５３毎に射出モータ４６が設けられ、複数の射出モータ４６が同期制御される。複数の射出モータ４６を同時に駆動することで、複数のボールねじ軸５４が同時に回転しながら進退し、可動部材５２やプランジャ４３Ｂが進退する。

ロードセル４７は、プランジャ４３Ｂが成形材料から受ける圧力、プランジャ４３Ｂに対する背圧などを検出する。プランジャ４３Ｂが成形材料から受ける圧力は、プランジャ４３Ｂから成形材料に作用する圧力に対応する。ロードセル４７は、その検出結果を示す信号を制御装置に送る。

ロードセル４７は、運動変換機構５３の一部（本実施形態ではボールねじナット５５）と固定部材５１との両方に取り付けられる。ロードセル４７は、上記第１実施形態と同様に、固定部材５１の前側に配設される。よって、ロードセル４７の交換などが容易であり、ロードセル４７のメンテナンス作業性が向上できる。また、可動部材５２およびその周辺構造が単純化でき、製造コストが低減できる。さらに、射出モータ４６の駆動時に、受動プーリ５８のラジアル力がロードセル４７に作用することがない。

ロードセル４７は、固定部材５１の前側に配設されていればよい。ロードセル４７は、図２に示すようにボールねじナット５５のフランジ部の後側に配設され当該フランジ部と固定部材５１とで挟まれてもよいが、図５に示すように固定部材５１とボールねじナット５５の両方の前側に配設されてよい。ボールねじ軸５４からボールねじナット５５を取外すことなく、ロードセル４７の取外しが可能である。

尚、本実施形態では、上記第１実施形態の運動変換機構５３が用いられるが、上記第２実施形態の運動変換機構５３Ａが用いられてもよい。運動変換機構５３Ａは、図４に示すようにボールねじ軸５４Ａと、ボールねじナット５５Ａとを有する。ボールねじナット５５Ａが可動部材５２に保持される軸受Ｂｒによって回転自在に支持され、ボールねじ軸５４Ａがロードセル４７を介して固定部材５１に固定される。

尚、射出装置がプリプラ方式の場合、図１〜図４に示すシリンダ４１が可塑化シリンダとして用いられ、図１〜図４に示す射出モータ４６が可塑化モータとして用いられてもよい。この場合、可塑化シリンダの内部に回転自在に且つ進退自在に配設されるスクリュ４３が特許請求の範囲に記載の送出部材に対応する。可塑化モータは、可動部材５２を進退させることで、スクリュ４３を進退させる。

以上、射出装置の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等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、改良が可能である。

４０ 射出装置
４１ シリンダ
４２ ノズル
４３ スクリュ
４５ 計量モータ
４６ 射出モータ
５１ 固定部材
５２ 可動部材
５３ 運動変換機構
５４ ボールねじ軸
５５ ボールねじナット

Claims (6)

1. 内部に成形材料が供給されるシリンダと、
   前記シリンダ内において進退自在とされ、前進させられることで前記シリンダの外部に前記成形材料を送り出す送出部材と、
   前記シリンダの後端部が取付けられる固定部材と、
   前記固定部材の後方において進退自在とされ、前記送出部材に対し連結される可動部材と、
   モータの回転運動を前記可動部材の直線運動に変換する運動変換機構と、
   前記固定部材と前記運動変換機構の一部との両方に取付けられるロードセルとを備え、
   前記シリンダの外部に前記成形材料を送り出す前記送出部材の移動方向が前方であり、
   前記ロードセルは、前記固定部材の前記前方に配設される、射出装置。
2. 前記運動変換機構は、ボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に螺合されるボールねじナットとを含む、請求項１に記載の射出装置。
3. 前記ボールねじナットが、前記ロードセルを介して、前記固定部材に対し固定されている、請求項２に記載の射出装置。
4. 前記ロードセルは、前記固定部材と前記ボールねじナットの両方の前記前方に配設される、請求項３に記載の射出装置。
5. 前記ボールねじ軸が、前記ロードセルを介して、前記固定部材に対し固定されている、請求項２に記載の射出装置。
6. 前記ロードセルは、前記固定部材と前記ボールねじ軸の両方の前記前方に配設される、請求項５に記載の射出装置。

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