CN101772406B - 成型机 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是在作为注射用电动机使用装入式电动机的成型机中，用于将装入式电动机的旋转转换为直线运动并传递到注射用部件的从旋转运动向直线运动的传递机构的安装构造得到简化而提高了组装操作性。为此，将套筒固定在装入式电动机的转子的内部，在该套筒的空心部内，利用连接件连接并固定作为滚珠丝杠机构的旋转部的丝杠轴和套筒，在与注射用部件成为一体而进行直线运动的部件上固定作为滚珠丝杠机构的直动部的螺母体。

Description

成型机
技术领域
本发明涉及电动驱动式的注射成型机及压铸机等成型机，特别是涉及有关通过利用滚珠丝杠机构将注射用电动机的旋转转换为直线运动，从而使注射用部件(在同轴螺杆式注射成型机中为螺杆，在预塑化式注射成型机及压铸机中为注射柱塞)前进后退的成型机的技术。
背景技术
例如，在现有的电动式的同轴螺杆式注射成型机中，往往采用以下结构，即：在固定于注射用电动机的输出轴上的驱动带轮和固定于作为滚珠丝杠机构旋转部的例如丝杠轴上的从动带轮上，都绕挂有同步带，通过利用带轮及带构成的旋转传动机构而将注射用电动机的旋转传递给滚珠丝杠机构的丝杠轴，通过使由丝杠轴的旋转直线移动的与滚珠丝杠机构的螺母体成为一体并前后移动的直动块直线移动，从而使螺杆直线移动。若采用这种结构，作为注射用电动机，虽然可以采用在其中心具有输出轴的一般的AC伺服电机，但由于需要利用带轮及带构成的旋转传动机构来构筑减速机构，因而部件件数增加，成为阻碍机器节省空间的主要原因。另外，由于需要使直径较大的从动带轮旋转，因此转动惯量增大，在提高旋转传动的瞬态响应性方面自然存在限度。
因此，为了减小上述转动惯量，提高旋转传动的瞬态响应性，作为注射用电动机，在特开平11-198199号公报(专利文献1)等中，已公开了使用了内部空心的装入(Built-In)式电动机(直接结合式电动机)的注射成型机。在该专利文献1所公开的注射成型机中，为了将装入式电动机的旋转转换为直线运动而使螺杆直线移动，使用了滚珠丝杠轴、花键轴单元，将滚珠丝杠轴、花键轴单元的滚珠螺母固定在固定架上，将与滚珠螺母螺纹配合的滚珠丝杠轴部的一端可旋转地保持在与螺杆成为一体前进后退的轴承箱(直动块)上，并且将与滚珠丝杠轴部为一体的花键轴部借助于设有花键的卡定部件与固定于装入式电动机转子的内周面上的空心的转子轴(套筒)进行花键轴结合。
专利文献1：特开平11-198199号公报
在专利文献1所示的技术中，由于注射用电动机使用装入式电动机，因而可以提高注射(一次注射)开始时的瞬态响应性，并且，通过有效利用装入式电动机的空心部，还有利于节省机器的空间。然而，就专利文献1所示的技术而言，由于使用滚珠丝杠轴、花键轴单元，因而除了需要花键轴结合用的结构要素外，因滚珠丝杠轴、花键轴单元的安装繁杂而需要花费功夫。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而做出的，其目的在于在作为注射用电动机使用装入式电动机的成型机中，用于将装入式电动机的旋转转换为直线运动并传递给注射用部件的旋转→直线运动传动机构的安装构造予以简化而提高组装操作性。
为实现上述目的，本发明的成型机，通过利用滚珠丝杠机构将注射用电动机的旋转转换为直线运动，从而使注射用部件前进后退，作为上述注射用电动机，使用具有圆筒形的定子和位于该定子的内部的圆筒形的转子且内部为空心的装入式电动机，在上述装入式电动机的转子的内部固定有套筒，在该套筒的空心部内利用连接件连接并固定作为上述滚珠丝杠机构的旋转部的丝杠轴和套筒，在与上述注射用部件成为一体而进行直线运动的部件上固定作为滚珠丝杠机构的直动部的螺母体。上述连接件包括：在其内周面侧具有锥部并可向径向移位的外圈；在其外周面侧具有锥部并可向径向移位的内圈；位于上述外圈和上述内圈之间并可在轴向移动的锥形环；以及使该锥形环在轴向移动的紧固螺栓，从装入式电动机的空心部的开放端侧操作上述紧固螺栓。
本发明的效果如下。
在本发明中，由于作为用于将作为注射用电动机的装入式电动机的旋转转换为直线运动并传递到注射用部件的旋转→直线运动传动机构采用通用的滚珠丝杠机构，利用连接件连接并固定在装入式电动机的转子的内部固定的套筒和作为滚珠丝杠机构的旋转部的丝杠轴，作为滚珠丝杠机构的直动部的螺母体固定在与注射用部件成为一体而进行直线运动的部件上，因而，滚珠丝杠机构的运动传递用的安装构造可以简化，组装也很容易。另外，作为连接件，由于做成包括在其内周面侧具有锥部并可向径向移位的外圈、在其外周面侧具有锥部并可向径向移位的内圈、位于外圈和内圈之间并可在轴向移动的锥形环、以及使该锥形环在轴向移动的紧固螺栓，并且，从装入式电动机的空心部的开放端侧操作紧固螺栓，因而，可以操作性良好、简单、容易且可靠地将滚珠丝杠机构的丝杠轴安装在装入式电动机的转子上。
具体实施方式
下面，使用附图说明本发明的实施方式。
图1～图5涉及本发明的一个实施方式(以下称为本实施方式)的电动式的同轴螺杆式的注射成型机，图1是表示本实施方式的注射成型机的注射系统机构的概要的主要部分剖视图。
图1中，1为配置于未图示的注射单元底座盘上的机头座，2为以规定的距离与机头座1相对地配置于同样未图示的注射单元底座盘上的保持板，3为将其后端部固定在机头座1上的加热缸，4为安装在加热缸3的前端的喷嘴，5为卷绕安装在加热缸3的外周的带式加热器，6为配置成能在加热缸3内旋转并前进后退的螺杆，1a和3a是为了将从未图示的料斗落下并供给的原料树脂供给到加热缸3的后端部内而分别在机头座1和加热缸3所开的原料树脂供给孔。
另外，7是架设在机头座1和保持板2之间的连接杆，8是能在机头座1和保持板2之间前进后退地通过直动引导件设置在未图示的轨道部件上的直动体，9是搭载在直动体8上的计量用的内部为空心的装入式电动机(以下，称为计量用装入电动机9)，10为计量用装入电动机9的外壳，11为固定在外壳10上的计量用装入电动机9的圆筒形的定子，12是在定子11的内侧可旋转的计量用装入电动机9的圆筒形的转子，13是通过紧密嵌合等固定在转子12的内周面上的套筒，14是用于能旋转地支撑套筒13并装于外壳10和套筒13之间的轴承，15是固定螺杆6的基端部并固定在套筒13上的旋转连接件。
另外，16是搭载在保持板2上的注射用的内部为空心的装入式电动机(以下，称为注射用装入电动机16)，17为注射用装入电动机16的外壳，18为固定在外壳17上的注射用装入电动机16的圆筒形的定子，19是在定子18的内侧可旋转的注射用装入电动机16的圆筒形的转子，20是通过紧密嵌合等固定在转子19的内周面上的套筒，虽然在图中进行了简化描绘，但套筒20通过未图示的轴承可旋转地保持在外壳17上。
另外，21是将注射用装入电动机16的旋转转换为直线运动的滚珠丝杠机构，22是通过轴承24可旋转地保持在保持板2上的滚珠丝杠机构21的丝杠轴(滚珠丝杠机构21的旋转部)，23是与丝杠轴22螺纹配合、通过丝杠轴22的旋转而沿丝杠轴22直线移动，并且直接或通过适当的部件将其端部固定在计量用装入电动机9侧的套筒13上的滚珠丝杠机构21的螺母体(滚珠丝杠机构的直动部)，25是连接并固定注射用装入电动机16侧的套筒20和丝杠轴22的端部的连接件。
图2是表示注射用装入电动机16侧的套筒20和滚珠丝杠机构21的丝杠轴22的端部的连接固定部的主要部分放大图。如图2所示，通过在套筒20的内周面和丝杠轴22的端部的外周面之间装有连接件25，该连接件25的后述的外圈26与套筒20的内周面压力接触，连接件25的后述的内圈27与丝杠轴22的端部的外周面压力接触，从而使套筒20和丝杠轴22通过连接件25牢固地固定而形成一体。连接件25的压力接触的调整操作通过从注射用装入电动机16的空心部的开放端一侧操作连接件25的后述的调整螺丝30使其旋转而能容易且可靠地进行，既有效利用注射用装入电动机16的空心部而实现了占空因数的提高，又能操作性良好地容易且可靠地进行注射用装入电动机16的转子19和利用它旋转驱动的部件(在此为滚珠丝杠机构21的丝杠轴22)的连接并固定。
另外，在本实施方式中，由于作为这种用于旋转驱动滚珠丝杠机构21的丝杠轴22的注射用电动机采用装入式电动机(注射用装入电动机16)，而不采用带及带轮构成的旋转传动机构，从而使注射用装入电动机16的转子19和丝杠轴22一体化，以注射用装入电动机16直接驱动滚珠丝杠机构21的丝杠轴22，因此，能够降低注射用旋转传动系统的转动惯量，能够提高旋转传动的瞬态响应性。另外，由于能从注射用旋转传动系统中去掉减速机构，因而可减少部件件数，作为注射用装入电动机16可以采用低转速高转矩的规格的电动机，以及可以提高注射用旋转传动系统的旋转传动的瞬态响应性，这两者相结合，可以使注射(一次注射)初期的螺杆6的前进初始特性变得良好。
图3是表示连接件25的剖面构造的图。连接件25是摩擦式紧固件的一种，是用于固定轴外周与圆筒内周而使其一体化的工具，是对轴外周和圆筒内周不进行任何加工就能牢固地结合轴外周和圆筒内周的工具，能简化结合并固定用的结构。该连接件25包括：在其内周面侧具有锥部并可在径向移位的外圈(外环部)26；在其外周面侧具有锥部并可在径向移位的内圈(内环部)27，位于外圈26和内圈27之间并能在轴向(图3中的左右方向)移动的第一锥形环28和第二锥形环29，以及使第一锥形环28和第二锥形环29在轴向移动的多个紧固螺栓30。各紧固螺栓30相对于第一锥形环28，可与形成于第一锥形环28上的各螺纹孔螺纹配合，相对于第二锥形环29，可松动地插入形成于第二锥形环29上的各自由尺寸孔中，并且紧固螺栓30的头部与第二锥形环29抵接。
在图3所示的结构中，若使紧固螺栓30向规定方向旋转，则第一锥形环28在图中向右移动的同时，第二锥形环29在图中向左移动，由此，外圈26向扩展方向变形的同时，内圈27向变窄的方向变形，外圈26与套筒20的内周面压力接触，内圈27与丝杠轴22的端部的外周面压力接触。
图4是表示计量用装入电动机9侧的套筒13与固定并保持螺杆6的基端部的旋转连接件15及滚珠丝杠机构21的螺母体23的连接固定部的主要部分放大图。如图4所示，滚珠丝杠机构21的螺母体23通过安装螺栓31固定在套筒13上。因此，滚珠丝杠机构21的运动传递用的螺母体23侧的安装构造也变得极其简单，组装也很容易。
另外，如图4所示，固定并保持螺杆6的基端部的旋转连接件15嵌入到套筒13内，旋转连接件15通过安装螺栓32固定在套筒13上。在本实施方式中，由于这种作为用于旋转驱动螺杆6的计量用电动机采用装入式电动机(计量用装入电动机9)，而不采用带及带轮构成的旋转传动机构，从而使计量用装入电动机9的转子12和螺杆6一体化，以计量用装入电动机9直接驱动螺杆6，因此，能够降低计量用旋转传动系统的转动惯量，能够提高旋转传动的瞬态响应性。另外，由于能从计量用旋转传动系统中去掉减速机构，因而可减少部件件数，计量用装入电动机9可以采用低转速高转矩的规格的电动机，以及可以提高计量用旋转传动系统的旋转传动的瞬态响应性，这两者相结合，可以使计量初期的螺杆6的旋转初始特性良好，即使是粘性高的树脂材料，也能够在早期就得到螺杆6的稳定旋转，从而能有利于优良产品的成型。另外，由于在计量用装入电动机9的内部安装了固定并保持螺杆6的基端部的旋转连接件15，因而能有利于节省空间，再有，旋转连接件15对套筒13的固定也能采用利用安装螺栓32的简单的结合方法，其安装操作性也优良。
在本实施方式中，在计量工序时，根据来自掌管机器(注射成型机)整体的控制的后述的系统控制器41的指令，借助于后述的伺服驱动器45-1通过旋转速度(转速)反馈控制来驱动并控制计量用装入电动机9，由此，使其与套筒13、旋转连接件15成为一体而螺杆6向规定方向旋转。由于该螺杆6的旋转，从未图示的料斗通过原料树脂供给孔1a、3a供给到螺杆6的后端侧的原料树脂在混韵并塑化的同时，由于螺杆6的螺纹送进作用而向前方移送，虽然以上的动作都是一般的计量动作，但在本实施方式中，若螺杆6向规定的方向旋转，则固定在套筒13上的螺母体23也旋转，由于伴随着该螺杆6的旋转驱动的螺母体23的旋转，螺母体23便沿着丝杠轴22直线移动。于是，为了抵消由于伴随着该螺杆6的旋转驱动的螺母体23的旋转引起的螺母体23的直线移动(计量用装入电动机9及螺杆6的直线移动)，系统控制器41借助于后述的伺服驱动器45-2通过以设定背压为目标值的压力反馈控制来驱动控制注射用装入电动机16，由此，在将对螺杆6施加的背压保持在规定的压力的同时，随着熔融树脂进入到螺杆6的前端侧，通过适当的控制使螺杆6后退。总之，例如，若使计量用装入电动机9每单位时间旋转10圈，则通过使注射用装入电动机16每单位时间旋转9.9圈，就可以控制成消除拌随着该螺杆6的旋转驱动的螺母体23的旋转所引起的螺母体23的直线移动，并对螺杆6施加规定的背压。并且，在螺杆6的前端侧贮存了一次注射料量的熔融树脂的时刻，便停止由计量用装入电动机9进行的螺杆6的旋转驱动。
另一方面，在注射填充工序时，在计量结束后的适当时刻，根据来自后述的系统控制器41的指令，借助于后述的伺服驱动器45-2通过速度反馈控制来驱动并控制注射用装入电动机16，由此，通过滚珠丝杠机构21将注射用装入电动机16的旋转转换为直线运动，该直线运动通过上述的直线运动传动系统传递给螺杆6，通过螺杆6迅速地前进驱动，贮存在螺杆6的前端侧的熔融树脂便注射充填到处于合模状态的未图示的金属模具的模腔内，实行一次注射工序。在与一次注射工序连续的保压工序中，根据来自系统控制器41的指令，借助于伺服驱动器45-2通过6压力反馈控制来驱动并控制注射用装入电动机16，由此，将所设定的保压压力从螺杆6施加到未图示的金属模具内的树脂上。
图5是简化表示本实施方式的注射成型机的控制系统的结构的方框图。图5中，41是掌管机器(注射成型机)整体的控制的系统控制器，42是操作员用于进行各种输入操作的输入装置，43是用于对操作员显示各种显示模式的图形的显示装置，44是由配置在机器各部的多个传感器(位置传感器、速度传感器、压力传感器、旋转量检测传感器、温度传感器等)构成的传感器组，45是由配置在机器各部的促动器(上述电动机9、16等电动机)及用于驱动控制加热器等的多个驱动器(电动机驱动器、加热器驱动器等)构成的驱动器组，驱动器组45包含通过反馈控制来驱动计量用装入电动机9的伺服驱动器45-1以及通过反馈控制来驱动注射用装入电动机16的伺服驱动器45-2。
另外，在系统控制器41内，46是运转条件设定存储部，47是测定值存储部，48是运转过程控制部，49是显示处理部。
在运转条件设定存储部46可重写地储存预先输入的成型循环的各工序(合模(模紧闭)、注射、计量、开模、顶出机构前进、顶出机构后退的各工序)的运转控制条件；在测定值存储部47利用传感器组44等实时地采集并存储机器的各部的计测信息(位置信息、速度信息、压力信息、旋转角信息、旋转速度(每单位时间的转速)信息、温度信息等)。运转过程控制部48基于预先准备的各工序的运转控制程序以及存储在运转条件设定存储部46中的各工序的运转条件的设定值，参照测定值存储部47中的计测信息和来自各部的状态确认信息及自身的计时信息的同时，驱动控制驱动器组45来实行各工序的运转。显示处理部49基于预先准备的各种显示处理程序以及显示用固定数据，根据需要参照运转条件设定存储部46及测定值存储部47的内容来生成各种显示模式的图像，并将其显示在显示装置43上。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的注射成型机的注射系统机构的概要的主要部分剖视图。
图2是表示本发明的一个实施方式的注射成型机中的注射用装入电动机侧的套筒与滚珠丝杠机构的丝杠轴的端部的连接固定部的主要部分放大图。
图3是图2中的连接件的放大剖视图。
图4是表示本发明的一个实施方式的注射成型机中的计量用装入电动机侧的套筒与固定并保持螺杆的基端部的旋转连接件及滚珠丝杠机构的螺母体的连接固定部的主要部分放大图。
图5是简化表示本发明的一个实施方式的注射成型机的控制系统的结构的方框图。
符号说明：1-机头座，1a、3a-原料树脂供给孔，2-保持板，3-加热缸，4-喷嘴，5-带式加热器，6-螺杆，7-连接杆，8-直动体，9-计量用的装入式电动机(计量用装入电动机)，10、17-外壳，11、18-定子，12、19-转子，13、20-套筒，14、24-轴承，15-旋转连接件，16-注射用的装入式电动机(注射用装入电动机)，21-滚珠丝杠机构，22-丝杠轴(滚珠丝杠机构的旋转部)，23-螺母体(滚珠丝杠机构的直动部)，25-连接件，26-外圈，27-内圈，28-第一锥形环，29-第二锥形环，30-紧固螺栓，31、32-安装螺栓，41-系统控制器，42-输入装置，43-显示装置，44-传感器组，45-驱动器组，45-1-伺服驱动器组(计量用)，45-2-伺服驱动器组(注射用)，46-运转条件设定存储部，47-测定值存储部，48-运转过程控制部，49-显示处理部。

Claims (1)

1.一种成型机，通过利用滚珠丝杠机构将注射用电动机的旋转转换为直线运动，从而使注射用部件前进后退，作为上述注射用电动机，使用具有圆筒形的定子和位于该定子的内部的圆筒形的转子且内部为空心的装入式电动机，该成型机的特征在于，
在上述装入式电动机的上述转子的内部固定套筒，在该套筒的空心部内利用连接件连接并固定作为上述滚珠丝杠机构的旋转部的丝杠轴和上述套筒，在与上述注射用部件成为一体而进行直线运动的部件上固定作为滚珠丝杠机构的直动部的螺母体，
上述连接件包括：在其内周面侧具有锥部并可向径向移位的外圈；在其外周面侧具有锥部并可向径向移位的内圈；位于上述外圈和上述内圈之间并可在轴向移动的锥形环；以及使该锥形环在轴向移动的紧固螺栓，
从上述装入式电动机的空心部的开放端侧操作上述紧固螺栓。
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