KR100751825B1

KR100751825B1 - 전동사출성형기 및 그에 의한 성형방법

Info

Publication number: KR100751825B1
Application number: KR1020067007073A
Authority: KR
Inventors: 노리히토 오카다
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2007-08-23
Also published as: TWI248394B; TW200518908A; EP1674233A4; US20080166446A1; EP1674233B1; EP1674233A1; KR20060096020A; US20070009630A1; JPWO2005037519A1; CN1867438A; CN100491105C; JP4365371B2; WO2005037519A1

Abstract

피구동부의 응답성을 높게 할 수 있는 전동사출성형기 및 그에 의한 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

피구동부와, 피구동부를 작동시키기 위한 전동기와, 전동기와 피구동부의 사이에 설치되어, 전동기를 구동함으로써 발생된 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 가진다. 전동기에 있어서, 스테이터(57)의 내경에 대한 로터(56)의 자석의 적층 길이의 비가 3 이상이 된다.

이 경우, 전동기에 있어서, 스테이터(57)의 내경에 대한 로터(56)의 자석의 적층 길이의 비가 3 이상이 되므로, 피구동부의 응답성을 충분히 높게 할 수 있다.

Description

전동사출성형기 및 그에 의한 성형방법{Electric injection molding device and molding method using the same}

본 발명은, 전동사출성형기 및 그에 의한 성형방법에 관한 것이다.

종래, 전동사출성형기에 있어서는, 가열실린더 내에 있어서 가열되어 용융된 수지를, 고압으로 사출하여, 금형장치의 캐비티공간에 충전하고, 이 캐비티공간 내에 있어서 냉각해서 고화시킴으로써 성형품을 얻도록 하고 있다.

이를 위하여, 상기 전동사출성형기는 형체(型締)장치, 금형(金型)장치 및 사출(射出)장치를 가지며, 상기 형체장치는, 고정(固定) 플래튼, 피구동부로서의 가동(可動)플래튼 및 형체용 전동기를 구비하고, 상기 금형장치는 고정금형 및 가동금형을 구비하여, 상기 형체용 전동기가 가동플래튼을 진퇴시킴으로써 고정금형에 대하여 가동금형을 이접(離接)시켜, 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 행할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 사출장치는, 호퍼로부터 공급된 수지를 가열해서 용융시키는 가열실린더, 및 용융된 수지를 사출하는 사출노즐을 구비하고, 상기 가열실린더 내에 피구동부로서의 스크루가 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치된다. 그리고, 이 스크루를 전진시켜, 사출노즐로부터 수지를 사출함과 함께, 스크루를 회전시킴 으로써 수지를 계량하도록 되어 있다.

그리고, 계량공정시에, 계량용 전동기를 구동함으로써 발생된 회전을 스크루에 전달하여, 스크루를 회전시켜서, 그에 따라 스크루를 후퇴시키도록 하고 있다. 또한, 사출공정시에, 사출용 전동기를 구동함으로써 발생된 회전의 회전운동을 볼나사에 전달하여, 이 볼나사에 의해 회전운동을 직진운동으로 변환하여, 이 직진운동을 스크루에 전달해서 스크루를 전진시키도록 하고 있다.

그런데, 상기 각 전동기에 의해 발생된 회전이 감속기구, 풀리 등을 통해서 스크루에 전달되면, 기계효율이 낮아짐과 함께, 관성이 커져 버린다. 그래서, 스크루, 계량용 전동기 및 사출용 전동기를 동일축선 상에 설치한 빌트인 모터형의 사출장치가 제공되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌1] 일본국 특허공개 평 9-267369호 공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

하지만, 상기 종래의 전동사출성형기에 있어서는, 충분한 사출압력을 발생시키기 위해서, 사출용 전동기에 있어서, 스테이터의 내경을 크게 하고, 스테이터 코일의 권수를 많게 함으로써, 사출용 전동기의 토크를 크게 하거나, 볼나사에 있어서 볼나사축의 직경을 크게 하거나 하고 있으므로, 사출 속도의 빌드업(buildup)의 응답성이 그만큼 낮아져 버린다.

또한, 형체장치에 있어서도, 마찬가지로, 충분한 형체력을 발생시키기 위해서, 형체용 전동기에 있어서, 스테이터의 내경을 크게 하고, 스테이터 코일의 권수를 많게 함으로써, 형체용 전동기의 토크를 크게 하거나, 볼나사에 있어서, 볼나사축의 직경을 크게 하거나 하면, 형체 속도의 빌드업의 응답성이 그만큼 낮아져 버린다.

본 발명은, 상기 종래의 전동사출성형기의 문제점을 해결하여, 피구동부의 응답성을 높게 할 수 있는 전동사출성형기 및 그에 의한 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이를 위하여, 본 발명의 전동사출성형기에 있어서는, 피구동부와, 이 피구동부를 작동시키기 위한 전동기와, 이 전동기와 상기 피구동부의 사이에 설치되어, 상기 전동기를 구동함으로써 발생된 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 가진다.

그리고, 상기 전동기에 있어서, 스테이터의 내경에 대한 로터의 자석의 적층 길이의 비가 3 이상이 된다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 전동사출성형기에 있어서는, 피구동부와, 이 피구동부를 작동시키기 위한 전동기와, 이 전동기와 상기 피구동부의 사이에 설치되어, 상기 전동기를 구동함으로써 발생된 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 가진다.

이 경우, 전동기에 있어서, 스테이터의 내경에 대한 로터의 자석의 적층 길이의 비가 3 이상이 되므로, 피구동부의 응답성을 충분히 높게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 전동사출성형기의 사출장치의 요부를 나타내는 단면도이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 전동사출성형기의 사출장치의 특성을 설명하는 도면이다.

도 3은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 전동사출성형기의 사출장치의 요부를 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

12: 스크루

22, 122: 제1 전동기

23: 제2 전동기

55, 155: 출력축

56: 로터

57: 스테이터

61, 161: 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛

63, 173: 볼너트

64, 162: 볼나사축부

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 전동사출성형기의 사출장치의 요부를 나타내는 단면도, 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 전동사출성형기의 사출장치의 특성을 설명하는 도면이다.

도 1에 있어서, 11은 실린더 부재로서의 가열실린더이며, 이 가열실린더(11)의 앞쪽 끝(도 1에 있어서 좌단)에 도시되지 않는 사출노즐이 설치된다. 상기 가열실린더(11) 내에는, 제1 피구동부로서의, 또한, 사출 부재로서의 스크루(12)가 진퇴(도 1에 있어서 좌우방향으로 이동) 가능하게, 또한, 회전 가능하게 설치된다.

그리고, 이 스크루(12)는, 앞쪽 끝에 도시되지 않는 스크루 헤드를 가지며, 상기 가열실린더(11) 내를 후방(도 1에 있어서 오른쪽)으로 뻗어, 뒷쪽 끝(도 1에 있어서 오른쪽 끝)에 있어서 베어링 박스(13)에 고정된다. 또한, 상기 스크루(12)의 외주면에는 나선형상의 도시되지 않는 플라이트가 형성되고, 이 플라이트 사이에 홈이 형성된다.

그리고, 상기 가열실린더(11)에 있어서의 설정된 개소에는 도시되지 않은 수지공급구가 형성되고, 이 수지공급구에 도시되지 않은 호퍼가 고정된다. 상기 수지공급구는, 스크루(12)를 가열실린더(11) 내에 있어서의 가장 전방(도 1에 있어서 좌측)에 둔 상태에 있어서, 상기 홈의 뒷쪽 끝부에 대응하는 개소에 형성된다.

따라서, 계량공정시에, 상기 스크루(12)를 회전시키면, 상기 호퍼 내에서 펠 릿 형상의 수지가 공급되고, 이 수지는, 가열실린더(11) 내에 진입하여, 홈 내를 전진하게 된다. 그에 따라, 상기 스크루(12)는 후퇴(도 1에 있어서 우측방향으로 이동)된다.

또한, 상기 가열실린더(11)의 주위에는 도시되지 않은 히터가 설치되고, 이 히터에 의해 가열실린더(11)를 가열하여, 상기 홈 내의 수지를 용융시킬 수 있도록 되어 있다. 따라서, 수지의 전진에 따라, 스크루(12)가 소정량만큼 후퇴되면, 상기 스크루 헤드의 전방에 1샷(shot) 분의 용융된 수지가 고인다.

다음으로, 사출공정시에, 상기 스크루(12)를 회전시키지 않고 전진(도 1에 있어서 좌측방향으로 이동)시키면, 상기 스크루 헤드의 전방에 고인 수지는, 사출노즐로부터 사출되어, 도시되지 않은 금형장치의 캐비티공간에 충전된다.

그런데, 상기 가열실린더(11)의 후방에는, 상기 스크루(12)를 회전시키거나 진퇴시키거나 하기 위한 구동부(15)가 설치된다. 이 구동부(15)는, 사출프레임(17), 이 사출프레임(17) 내에 설치된 계량용 전동기로서의 제1 전동기(22), 사출프레임(17)보다 후방에 설치된 사출용 전동기로서의 제2 전동기(23) 등을 구비하며, 스크루(12) 및 제1, 제2 전동기(22, 23)는 동일축선 상에 설치된다.

상기 사출프레임(17)은, 전방 사출 서포트(18), 이 전방 사출 서포트(18)보다 후방에 설치된 후방 사출 서포트(19), 및 전방 사출 서포트(18)와 후방 사출 서포트(19)를 연결함과 함께, 전방 사출 서포트(18)와 후방 사출 서포트(19)의 사이에 소정의 거리를 두는 로드(21)를 구비하며, 전방 사출 서포트(18)의 앞쪽 끝에 가열실린더(11)가, 전방 사출 서포트(18)의 뒷쪽 끝에 제1 전동기(22)가 장착되고, 후방 사출 서포트(19)의 뒷쪽 끝에, 하중검출기로서의 로드셀(24), 및 링 형상의 누름구(25)를 통해서 상기 제2 전동기(23)가 장착된다.

상기 제1 전동기(22)는, 프론트 플랜지(31), 리어 플랜지(32) 및 통 형상의 프레임(33)으로 이루어지는 하우징체(34), 이 하우징체(34)에 대하여 베어링(br1, br2)에 의해 회전 가능하게 지지된 중공(中空)의 출력축(35), 이 출력축(35)에 장착된 로터(36), 이 로터(36)와의 사이에 갭을 형성해서 상기 프레임(33)에 장착된 스테이터(37) 등을 구비하며, 프론트 플랜지(31)를 전방 사출 서포트(18)에 고정함으로써, 사출프레임(17)에 장착된다. 여기서, 38은 스테이터 코일이며, 이 스테이터 코일(38)에 전류를 공급함으로써, 제1 전동기(22)를 구동할 수 있다.

계량공정시에, 상기 제1 전동기(22)를 구동함으로써, 스크루(12)를 회전시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 출력축(35)의 내주면에 있어서의 소정의 개소(본 실시형태에 있어서는, 출력축(35)의 축방향에 있어서의 중앙에서 뒷쪽 끝에 걸쳐서)에 제1 맞물림 요소로서의 암(雌) 스플라인(41)이 형성된다.

또한, 상기 베어링 박스(13)는, 스크루(12)의 뒷쪽 끝이 장착된 원판형상의 바닥부(43), 및 이 바닥부(43)의 외주둘레로부터 후방으로 뻗는 통 형상의 측부(44)를 구비하고, 내부에 스러스트 베어링으로 이루어지는 베어링(br3∼br5)이 수용된다.

그리고, 상기 측부(44)의 외주면의 소정의 개소, 본 실시형태에 있어서는, 뒷쪽 끝부(도 1에 있어서 오른쪽 끝부)에 제2 맞물림 요소로서의 수(雄) 스플라인(45)이 형성된다. 상기 암 스플라인(41)과 수 스플라인(45)은, 축방향으로 슬라 이딩 가능하게, 원주방향으로 회전 불가능하게 맞물림되어, 제1 회전전달부를 구성한다.

따라서, 계량공정시에, 제1 전동기(22)를 구동함으로써 출력축(35)에 발생된 회전은, 제1 회전전달부를 통해서 베어링 박스(13)에 전달되어, 더욱 스크루(12)에 전달된다. 이 때, 스크루(12)가 회전되면, 상기 호퍼 내에서 펠릿 형상의 수지가 공급되고, 이 수지는, 가열실린더(11) 내에 진입하여, 홈 내를 전진하게 된다. 그에 따라, 암 스플라인(41)과 수 스플라인(45)이 맞물림한 채, 베어링 박스(13)는 출력축(35)에 대하여 후퇴되어, 상기 스크루(12)가 후퇴된다. 이렇게 하여, 계량을 행할 수 있다. 여기서, 상기 스크루(12)를 후퇴시킬 때에, 수지가 발생시키는 압력에 저항해서 스크루(12)에 배압이 가하여진다.

한편, 상기 제2 전동기(23)는, 프론트 플랜지(51), 리어 플랜지(52) 및 통 형상의 프레임(53)으로 이루어지는 하우징체(54), 이 하우징체(54)에 대하여 베어링(br6, br7)에 의해 회전 가능하게 지지된 중공(中空)의 출력축(55), 이 출력축(55)에 장착된 로터(56), 로터(56)와의 사이에 갭을 형성해서 상기 프레임(53)에 장착된 스테이터(57) 등을 구비하며, 프론트 플랜지(51)를 누름구(25)를 통해서 로드셀(24)에 고정함으로써, 사출프레임(17)에 장착된다. 여기서, 58은 스테이터 코일이며, 이 스테이터 코일(58)에 전류를 공급함으로써, 제2 전동기(23)를 구동할 수 있다.

사출공정시에, 상기 제2 전동기(23)를 구동함으로써 스크루(12)를 회전시키지 않고, 전진시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 베어링 박스(13) 내의 베어링(br3 ∼br5)에 의해, 전동축으로서의 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)이 회전 가능하게 지지되어, 베어링(br3∼br5)에 의해 스러스트 하중을 받을 수 있다. 이를 위하여, 상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)의 앞쪽 끝에 원기둥부(62)가 형성된다. 그리고, 이 원기둥부(62)보다 후방에 나사축으로서의 볼나사축부(64)가, 이 볼나사축부(64)보다 후방에 스플라인축부(68)가 형성된다. 여기서, 70은, 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)의 외주면에 형성된 도시되지 않은 나사와 나사결합시킴으로써 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)에 고정되어, 베어링(br3∼br5)이 빠지는 것을 방지하는 빠짐방지 부재로서의 너트이다.

상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)은, 앞쪽 끝이 제1 전동기(22) 내에 설치되어, 후방 사출 서포트(19), 로드셀(24) 및 누름구(25)를 관통해서 후방으로 뻗어, 뒷쪽 끝이 제2 전동기(23) 내에 설치된다. 이를 위하여, 후방 사출 서포트(19)에 관통 구멍(81)이 형성되며, 이 관통 구멍(81) 내에 있어서, 너트로서의 볼너트(63)가 로드셀(24)을 통해서 후방 사출 서포트(19)에 장착되고, 상기 볼너트(63)와 상기 볼나사축부(64)가 나사결합된다. 여기서, 볼너트(63) 및 볼나사축부(64)에 의해 볼나사가 구성된다. 이 볼나사는, 회전운동을, 회전하면서 직진하는 직진운동, 즉, 회전 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부로서 기능하며, 상기 볼너트(63)에 의해 제1 변환 요소가, 볼나사축부(64)에 의해 제2 변환 요소가 구성된다. 여기서, 운동방향 변환부로서 볼나사에 대신해서 롤러 나사를 사용할 수도 있다. 그 경우, 제1 변환 요소 및 너트로서, 볼너트(63)에 대신해서 롤러 너트가, 제2 변환 요소 및 나사축으로서, 볼나사축부(64)에 대신해서 롤러 나사축부가 사용된 다.

더욱, 상기 출력축(55) 내에 통 형상의 랫치부(66)가 설치되고, 이 랫치부(66)는, 출력축(55)에 고정되어, 이 출력축(55)의 뒷쪽 끝으로부터 앞쪽 끝 근방까지 뻗어, 내주면의 앞쪽 끝에 제1 맞물림 요소로서의 암 스플라인(67)이 형성된다. 그리고, 이 암 스플라인(67)과 상기 스플라인축부(68)의 외주면에 형성된 제2 맞물림 요소로서의 수 스플라인(69)이 스플라인 연결된다. 여기서, 상기 암 스플라인(67)과 수 스플라인(69)은, 축방향으로 슬라이딩 가능하게, 원주방향으로 회전 불가능하게 맞물림되어, 제2 회전전달부를 구성한다.

상기 랫치부(66)의 뒷쪽 끝에는, 회전속도 검출부로서의 인코더(71)가 장착되고, 이 인코더(71)에 의해 출력축(55), 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61) 및 제2 전동기(23)의 회전속도가 직접 검출된다. 따라서, 도시되지 않은 제어부에 있어서, 상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)의 회전속도에 근거해서 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)의 위치를 산출할 수 있다.

사출공정시에, 제2 전동기(23)를 구동함으로써 출력축(55)에 발생된 회전은, 랫치부(66)에 전달되고, 더욱 제2 회전전달부를 통해서 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)에 전달되며, 볼나사에 의해 회전운동이 회전 직진운동으로 변환되어, 회전 직진운동이 베어링 박스(13)에 전달된다. 그런데, 이 베어링 박스(13)는, 적어도 세개의 베어링(br3∼br5)에 의해 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)을 회전 가능하게 지지하는 구조를 가지므로, 베어링 박스(13)에 전달된 회전 직진운동 중 직진운동만이 출력되어, 이 직진운동이 스크루(12)에 전달된다.

그 결과, 제2 전동기(23)를 구동함으로써, 스크루(12)를 회전시키지 않고 전진시켜, 사출을 행할 수 있다. 여기서, 제2 전동기(23)를 역방향으로 구동함으로써, 스크루(12)를 회전시키지 않고, 후퇴시켜, 석백을 행할 수도 있다.

또한, 스크루(12)가 전진하는 방향의 스러스트 하중을 적어도 두개의 베어링(br4, br5)으로 받고, 스크루(12)가 후퇴하는 방향의 스러스트 하중을 적어도 하나의 베어링(br3)로 받도록 하고 있다. 즉, 적어도 세개의 베어링(br3∼br5)에 의해 스러스트 하중을 받을 수 있으므로, 볼나사축부(64)와 함께 회전하는 베어링 구성부품의 외경을 작게 할 수 있다. 따라서, 회전 관성을 작게 할 수 있다.

그런데, 상기 구성의 빌트인 타입의 사출장치에 있어서는, 충분한 사출압력을 발생시키기 위해서, 제2 전동기(23)에 있어서 상기 스테이터(57)의 내경(Dm)을 크게 하거나, 볼나사에 있어서, 나사축의 직경을 나타내는 볼나사축부(64)의 직경(Ds)을 크게 하거나 하면, 제2 전동기(23)에 있어서 발생하는 관성(출력축(55), 로터(56), 랫치부(66) 등의 관성) 및 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(61)의 관성이 그만큼 커져서, 스크루(12)의 응답성 및 사출 속도의 빌드업의 응답성이 그만큼 낮아져버린다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 상기 내경(Dm) 및 직경(Ds)을 작게 해서 스크루(12)의 응답성 및 사출 속도의 빌드업의 응답성을 높게 하고, 또한, 상기 내경(Dm) 및 직경(Ds)을 작게 함에 따라서 사출압력이 작아지지 않도록, 제2 전동기(23)에 있어서 자석, 예컨대, 영구자석의 적층 길이(Lm)를, 볼나사에 있어서 볼너트(63)의 나사부의 길이(Ls)를 크게 하도록 하고 있다. 여기서, 상기 적층 길 이(Lm)는, 스테이터(57)의 내측에서 스테이터 코일(58)을 감아 장착할 때에 손이 닿는 조건으로, 길이(Ls)는 볼너트(63)의 내주면을 갈고 닦을 때에 손이 닿는 조건으로 설정된다. 또한, 상기 직경(Ds)은, 볼너트(63) 내의 볼이 가장 이격된 상태에 놓였을 때의 중심간의 거리로 나타내어지고, 볼나사축부(64)가 변형을 일으키지 않는 조건으로 설정된다. 여기서, 상기 길이(Ls)는, 볼너트(63)에 형성되어 있는 나사부의 축방향의 길이를 말한다.

그런데, 상기 제2 전동기(23)의 토크(TM)는, 상기 내경(Dm)의 2승과 적층 길이(Lm)를 곱셈한 값에 비례하여, 다음 식으로 나타낼 수 있다.

TM = k1ㆍDm²ㆍLm

k1: 상수

따라서, 내경(Dm)을 작게 해서 Dm′로 했을 때에, 적층 길이(Lm)를 크게 해서 (Dm/Dm′)²배로 하면, 토크(TM)를 같은 값으로 할 수 있다.

여기서, 상기 적층 길이(Lm)를 크게 함에 있어서, 스테이터(57)를 구성하는 적층판의 매수를 많게 하거나, 출력축(55)에 강관을 사용하거나, 복수의 축요소를 연결하거나 하면 좋다.

또한, 볼나사의 동적 정격하중(load rating; Wn)은, 부하를 받는 볼의 직경 및 수에 의해 결정되며, 상기 직경(Ds)과 길이(Ls)를 곱셈한 값에 비례하여, 다음 식으로 나타낼 수 있다.

Wn = k2ㆍDsㆍLs

k2: 상수

따라서, 볼의 직경이 같을 경우, 직경(Ds)을 작게 해서 Ds′로 했을 때에, 길이(Ls)를 크게 해서 (Ds/Ds′)배로 하고, 볼의 수를 많게 하면, 동적 정격하중(Wn)을 같은 값으로 할 수 있다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 제2 전동기(23)로서, 내경(Dm)에 대한 적층 길이(Lm)의 비(γm)가 3 이상인 것을 사용하고, 볼나사로서, 직경(Ds)에 대한 길이(Ls)의 비(γs)가 3 이상인 것을 사용하도록 하고 있다.

그런데, 이 비(γs, γm)를 크게 할수록, 스크루(12) 및 사출 속도의 응답성을 높게 할 수 있지만, 제2 전동기(23) 및 볼나사의 제조상의 문제 및 사출장치의 구성부품의 레이아웃의 문제 때문에, 비(γs, γm)는 「10」 이내에 함이 바람직하고, 「5」 이내에 함이 현실적이다. 여기서, 일반적으로, 볼나사축을 제조할 경우, 휨 및 변형을 극복하는 강도만 있으면 축방향의 길이를 크게 하는 것에 관한 문제는 없다. 이와 대비하여, 볼너트를 제조할 경우, 축방향의 길이가 클수록, 내주면을 가공하는 것이 곤란해진다. 그래서, 종래는, 볼너트를 복수개 연결해서 축방향의 길이를 크게 하도록 하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서, 비(γs)가 3.0인 볼나사를 사용하고, 비(γm)가 3.3인 제2 전동기(23)를 사용한 바, 스크루(12)를 전진시킬 때의 가속도(g)를 4.2로 할 수 있었다. 또한, 비(γs)가 3.0인 볼나사를 사용하고, 비(γm)가 3.2인 제2 전동기(23)를 사용한 바, 상기 가속도(g)를 4.1로 할 수 있었다.

이와 대비하여, 비교예(종래의 기술)에 있어서, 비(γs)가 2.0인 볼나사를 사용하고, 비(γm)가 1.3의 제2 전동기(23)를 사용한 바, 상기 가속도(g)는 0.8이었다. 또한, 비(γs)가 2.0인 볼나사를 사용하고, 비(γm)가 1.1인 제2 전동기(23)를 사용한 바, 상기 가속도(g)는 0.7이었다.

이렇게, 제2 전동기(23)로서 비(γm)가 3 이상인 것을 사용하고, 볼나사로서 비(γs)가 3 이상인 것을 사용함으로써, 상기 가속도(g)를 충분히 높게 할 수 있다. 따라서, 충분한 사출압력을 발생시킬 수 있을 뿐 아니라, 스크루(12) 및 사출 속도의 빌드업의 응답성을 충분히 높게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 여기서, 제1 실시형태와 같은 구조를 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하고, 같은 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대해서는 동(同) 실시형태의 효과를 인용한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 전동사출성형기의 사출장치의 요부를 나타내는 도면이다.

이 경우, 사출프레임(17)은, 전방 사출 서포트(18), 이 전방 사출 서포트(18)보다 후방에 설치된 후방 사출 서포트(19), 및 전방 사출 서포트(18)와 후방 사출 서포트(19)를 연결함과 함께, 전방 사출 서포트(18)와 후방 사출 서포트(19)의 사이에 소정의 거리를 두는 로드(21)를 구비한다. 그리고, 전방 사출 서포트(18)의 앞쪽 끝에 실린더 부재로서의 가열실린더(11)가 장착되고, 상기 로드(21)를 따라서 가압 부재로서의 프레셔 플레이트(101), 및 하중검출기 지지부로서의 로 드셀 리테이너(102)가 각각 부쉬(111, 112)를 통해서 슬라이딩 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치되며, 상기 프레셔 플레이트(101)에 계량용 전동기로서의 제1 전동기(122)가 장착된다. 또한, 하중검출기로서의 로드셀(24)이, 프레셔 플레이트(101) 및 로드셀 리테이너(102)에 의해 끼워져 있고, 로드셀(24)의 외주둘레부가 볼트(bt1)에 의해 고정된다. 더욱, 상기 후방 사출 서포트(19)의 뒷쪽 끝에 사출용 전동기로서의 제2 전동기(23)가 장착된다.

계량공정시에, 상기 제1 전동기(122)를 구동함으로써, 스크루(12)를 회전시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 프레셔 플레이트(101)에 대하여 회전 부재(105)가 베어링(br11, br12)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 회전 부재(105)의 원판부(106)에 스크루(12)가 고정된다. 그리고, 상기 제1 전동기(122)의 출력축(123)에 구동 요소로서의 구동 풀리(124)가, 상기 회전 부재(105)의 통 형상부(107)에 종동요소로서의 종동 풀리(125)가 장착되고, 상기 구동 풀리(124)와 종동 풀리(125)의 사이에 전동(傳動)부재로서의 타이밍 벨트(126)가 팽팽히 설치된다.

한편, 상기 제2 전동기(23)는, 프론트 플랜지(51), 리어 플랜지(52) 및 통 형상의 프레임(53)으로 이루어지는 하우징체(54), 이 하우징체(54)에 대하여 베어링(br6, br7)에 의해 회전 가능하게 지지된 중실(中實)의 출력축(155), 이 출력축(155)에 장착된 로터(56), 로터(56)와의 사이에 갭을 형성해서 상기 프레임(53)에 장착된 스테이터(57) 등을 구비하고, 프론트 플랜지(51)를 볼트(bt2)에 의해 후방 사출 서포트(19)에 고정함으로써, 사출프레임(17)에 장착된다.

사출공정시에, 상기 제2 전동기(23)를 구동함으로써 스크루(12)를 회전시키 지 않고, 전진시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 후방 사출 서포트(19)의 소정의 개소에 관통 구멍(131)이 형성되고, 이 관통 구멍(131) 내에 베어링 홀더(132)가 설치되며, 이 베어링 홀더(132)가 볼트(bt3)에 의해 프론트 플랜지(51)에 고정된다. 그리고, 상기 베어링 홀더(132) 내에 전동축 지지부로서의, 적어도 세개의 스러스트 베어링으로 이루어지는 베어링(br13∼br15)에 의해 전동축으로서의 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)이 회전 가능하게 지지되어, 스러스트 하중을 받을 수 있다.

또한, 스크루(12)가 전진하는 방향의 스러스트 하중을 적어도 두개의 베어링(br13, br14)으로 받고, 스크루(12)가 후퇴하는 방향의 스러스트 하중을 적어도 하나의 베어링(br15)으로 받도록 하고 있다. 즉, 적어도 세개의 베어링(br13∼br15)에 의해 스러스트 하중을 받을 수 있으므로, 볼나사축부(162)와 함께 회전하는 베어링 구성부품의 외경을 작게 할 수 있다. 따라서, 회전 관성을 작게 할 수 있다.

그런데, 상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)의 전반부에, 나사축으로서의 큰 직경의 볼나사축부(162)가, 이 볼나사축부(162)보다 후방에 중간 직경의 원기둥부(163)가, 이 원기둥부(163)보다 후방에 작은 직경의 스플라인축부(164)가 형성된다. 여기서, 166은 베어링(br13, br14)이 베어링 홀더(132)로부터 빠지는 것을 방지하는 제1 빠짐방지 부재로서의 누름판, 167은, 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)의 외주면에 형성된 도시되지 않은 나사와 나사결합시킴으로써 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)에 고정되어, 베어링(br15)이 빠지는 것을 방지하는 제2 빠짐방지 부재로서의 로크너트이다.

상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)은, 축방향에 있어서 제1 전동기(122)와 오버랩되어, 로드셀(24), 후방 사출 서포트(19), 베어링 홀더(132) 등을 관통해서 후방으로 뻗어, 뒷쪽 끝이 제2 전동기(23) 내에 설치된다. 이를 위하여, 볼나사 서포트(113)에 너트로서의 볼너트(173)가 장착되고, 이 볼너트(173)와 상기 볼나사축부(162)가 나사결합된다. 여기서, 볼너트(173) 및 볼나사축부(162)에 의해 볼나사가 구성된다. 이 볼나사는, 회전운동을 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부로서 기능하며, 상기 볼너트(173)에 의해 제1 변환 요소가, 볼나사축부(162)에 의해 제2 변환 요소가 구성된다. 여기서, 운동방향 변환부로서 볼나사에 대신해서 롤러 나사를 사용할 수도 있다. 그 경우, 제1 변환 요소 및 너트로서, 볼너트(173)에 대신해서 롤러 너트가, 제2 변환 요소 및 나사축으로서, 볼나사축부(162)에 대신해서 롤러 나사축부가 사용된다.

더욱, 상기 출력축(155) 내의 앞쪽 끝에, 제1 맞물림 요소로서의 암 스플라인이 형성된다. 그리고, 이 암 스플라인과 상기 스플라인축부(164)의 외주면에 형성된 제2 맞물림 요소로서의 수 스플라인이 스플라인 연결된다. 여기서, 상기 암 스플라인과 수 스플라인은, 축방향으로 이동 불가능하게, 또한, 원주방향으로 회전 불가능하게 맞물림시켜져, 제2 회전전달부를 구성한다.

또한, 스플라인축부(164)와 출력축(155)은, 스플라인 맞물림시킬 수 있으므로, 출력축(155)으로부터 스플라인축부(164)에 큰 회전력을 전달해도, 출력축(155)과 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)의 사이에서 눌어붙음(seizure) 등의 불량을 생기게 하지 않는다.

그리고, 상기 출력축(155)의 뒷쪽 끝에는, 회전속도 검출부로서의 인코더(71)가 장착되고, 이 인코더(71)에 의해 출력축(155), 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161) 및 제2 전동기(23)의 회전속도가 직접 검출된다. 따라서, 도시되지 않은 제어부에 있어서, 상기 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)의 회전속도에 근거해서 볼너트(173)의 위치를 산출할 수 있다.

그런데, 본 실시형태에 있어서도, 사출장치에 있어서 충분한 사출압력을 발생시키기 위해서, 제2 전동기(23)의 스테이터(57)의 내경(Dm)을 크게 하거나, 볼나사에 있어서, 나사축의 직경을 나타내는 볼나사축부(64)의 직경(Ds)을 크게 하거나 하도록 하고 있지만, 제2 전동기(23)에 있어서 발생하는 관성(출력축(155), 로터(56) 등의 관성) 및 볼나사축ㆍ스플라인축 유닛(161)의 관성이 그만큼 커져서, 스크루(12)의 응답성 및 사출 속도의 빌드업의 응답성이 그만큼 낮아져버린다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 상기 내경(Dm) 및 직경(Ds)을 작게 해서 스크루(12)의 응답성 및 사출 속도의 빌드업의 응답성을 높게 하고, 또한, 상기 내경(Dm) 및 직경(Ds)을 작게 함에 따라서 사출압력이 작아지지 않도록, 제2 전동기(23)에 있어서 자석, 예컨대, 영구자석의 적층 길이(Lm)를, 볼나사에 있어서 볼너트(63)의 나사부의 길이(Ls)를 크게 하도록 하고 있다.

즉, 제2 전동기(23)로서, 내경(Dm)에 대한 적층 길이(Lm)의 비(γm)가 3 이상인 것을 사용하고, 볼나사로서, 직경(Ds)에 대한 길이(Ls)의 비(γs)가 3 이상인 것을 사용하도록 하고 있다.

상기 각 실시형태에 있어서는, 전동사출성형기의 사출장치에 대해서 설명하 고 있지만, 이젝터 장치, 형체장치 등에 있어서, 피구동부로서의 이젝터 핀, 가동플래튼 등의 응답성을 높게 하고 싶을 경우에, 구동부로서의 전동기 및 운동방향 변환부로서의 볼나사에 적용할 수도 있다.

여기서, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거해서 여러가지 변형시키는 것이 가능하며, 그들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것이 아니다.

전동사출성형기에 적용할 수 있다.

Claims

⒜ 피구동부와,

⒝ 이 피구동부를 작동시키기 위한 전동기와,

⒞ 이 전동기와 상기 피구동부의 사이에 설치되어, 상기 전동기를 구동함으로써 발생된 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 가짐과 함께,

⒟ 상기 전동기에 있어서, 스테이터의 내경에 대한 로터의 자석의 적층 길이의 비가 3 이상이 되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기.
⒜ 피구동부와,

⒝ 이 피구동부를 작동시키기 위한 전동기와,

⒞ 이 전동기와 상기 피구동부의 사이에 설치되어, 상기 전동기를 구동함으로써 발생된 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 가짐과 함께,

⒟ 이 운동방향 변환부에 있어서, 나사축의 직경에 대한 너트의 나사부의 길이의 비가 3 이상이 되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기.
청구항 1에 있어서,

상기 운동방향 변환부에 있어서, 나사축의 직경에 대한 너트의 나사부의 길 이의 비가 3 이상이 되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

⒜ 상기 운동방향 변환부 및 상기 전동기는 동일축선 상에 설치되고,

⒝ 상기 전동기는 중공(中空)의 출력축을 구비하며,

⒞ 이 출력축 내에 있어서, 전동기의 회전이 상기 운동방향 변환부의 나사축을 구비한 전동축으로 전달되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

⒜ 상기 전동기는 사출용 전동기이고,

⒝ 이 사출용 전동기 및 계량용 전동기가 동일축선 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 운동방향 변환부는 제1 변환 요소와, 상기 제1 변환 요소와 나사결합된 제2 변환 요소를 구비하고,

상기 제1 변환 요소는 회전불능이 되고, 상기 제2 변환 요소는 회전운동을 행함과 동시에 직진운동을 행하는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기.
삭제
피구동부, 전동기, 및 이 전동기와 상기 피구동부의 사이에 설치된 운동방향 변환부를 가지는 전동사출성형기에 의한 성형방법에 있어서,

⒜ 상기 전동기를 구동해서 회전을 발생시키고,

⒝ 이 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하며,

⒞ 이 직진운동에 의해 피구동부를 작동시킴과 함께,

⒟ 상기 전동기에 있어서, 스테이터의 내경에 대한 로터의 자석의 적층 길이의 비가 3 이상이 되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기에 의한 성형방법.
피구동부, 전동기, 및 이 전동기와 상기 피구동부의 사이에 설치된 운동방향 변환부를 가지는 전동사출성형기에 의한 성형방법에 있어서,

⒜ 상기 전동기를 구동해서 회전을 발생시키고,

⒝ 회전의 회전운동을 직진운동으로 변환하며,

⒞ 이 직진운동에 의해 피구동부를 작동시킴과 함께,

⒟ 상기 운동방향 변환부에 있어서, 나사축의 직경에 대한 너트의 나사부의 길이의 비가 3 이상이 되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기에 의한 성형방법.
청구항 8에 있어서,

상기 운동방향 변환부에 있어서, 나사축의 직경에 대한 너트의 나사부의 길이의 비가 3 이상이 되는 것을 특징으로 하는 전동사출성형기에 의한 성형방법.