JP4130062B2 - 混成射出成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は一般に射出成形機に関し、特に、送りスクリューを回転させるか、代わりに、液圧ポンプスタックを駆動するために単一の電気モータを使用する射出成形機に関する。
【０００２】
【背景技術】
典型的な射出成形機の射出ユニットは作動の通常のサイクルの過程で実質的に２つの機能、即ち、射出機能及び押出し機能を提供する。射出機能は、送りスクリューがプラスチック溶融物をモールド内へ圧送するために直線的に前方へ移動するときに生じる。押出し機能は、送りスクリューが次のショットのための付加的な材料を可塑化するために回転するときに達成される。押出し機能中に送りスクリューが回転すると、プラスチック溶融物はスクリューの端部を通過して徐々に圧送され、溶融物が蓄積する際にスクリューをその前射出位置へ後方に移動させる圧力又は力を発生させる。
【０００３】
射出及び押出しの両機能は射出ユニット内に関連する駆動装置を必要とする。従来の液圧機械においては、射出機能のための運動は典型的には液圧シリンダにより遂行され、一方、押出し駆動のための送りスクリューの回転は通常液圧モータにより達成される。一層最近では、機械的な装置と組み合わせた電気モータが射出ユニット内で直接のパワー源として使用されている。ある従来の電気的な装置は各機能に対して別個のモータを使用している。すなわち、１つのモータは送りスクリューを回転させるために使用し、ボールネジの如き機構と組み合わせた第２のモータは回転運動を射出に必要な直線運動に変換するために使用する。他の従来の「混成」機械は送りスクリューを回転させるために電気モータを使用し、機械の残りの機能は、１又はそれ以上の液圧ポンプを駆動する電気モータにより提供されるパワーで液圧的に駆動されている。
【０００４】
「混成」機械は電気的（スクリュー回転の良好な制御）及び液圧的（全体コストの低減）な機械の双方の利点のいくつかを併用するが、改善の余地が残っている。特に、スクリューを回転させる電気モータには余剰の能力があるため、一層経済的な装置の可能性がある。このモータは、ショットを形成するために熱可塑性材料が押出される（可塑化される）サイクルの部分中にのみ使用される。モータ及び関連する変速駆動子が比較的高価であるため、このモータの利用度を最大にするのが望ましい。更に、現在入手できる変速モータを備えた射出成形機に対しては、モータは（電気機械装置におけるような）特定の軸に対して専用であるか、又は、標準の液圧回路に余分に適用され、変速モータ及び駆動子により安価な制御を得ている。
【０００５】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、構造が簡単で、機械的及び液圧的な機械素子の組み合わせのためのパワーを提供するために単一の変速モータを有効に使用できるようにする駆動装置を提供することである。
【０００６】
略述すれば、本発明は、好ましくはブラシ無し直流モータである変速モータと、（ａ）射出成形機の射出ユニット内での送りスクリューの回転又は（ｂ）機械の液圧装置へパワーを提供するための液圧ポンプスタックの作動を交互に提供する普通のパワー伝達素子とを有する駆動装置に関する。駆動装置は更に、モータと送りスクリューとの間の第１の一方向クラッチ、及び、モータと液圧ポンプスタックとの間の第２の一方向クラッチを含む。
【０００７】
機械の大半の機能の作動中、駆動モータはポンプスタックの入力シャフトを回転させるように前方（右回り）に回転され、クランプ及び射出の如き種々の運動軸内での作動素子のための液圧パワーを提供する。ポンプスタックからの液圧パワーはまた、モータがポンプを駆動するために利用されていないときにある期間にわたって液圧パワーを保持する液圧アキュムレータをチャージするために使用される。特に、駆動モータの前方回転中、（ａ）第１の一方向クラッチが係合して、ポンプスタックのシャフトを回転させ、（ｂ）第２の一方向クラッチがスリップする。
【０００８】
モータは、押出し機能を達成するために、即ち適当な伝達機構を介して送りスクリューを回転させるために、逆（左回り）方向に回転される。特に、逆回転中、（ａ）第２の一方向クラッチが係合して、材料を可塑化するためにプーリー及び駆動ベルトを介して送りスクリューを所定の速度で回転させ、（ｂ）第１の一方向クラッチがスリップする。
【０００９】
駆動装置の好ましい実施の形態は送りスクリュー及び液圧ポンプスタックのための適当なパワー駆動カップリングに係合するように装着された二重シャフトモータを有する。全体として、本発明はすべての機械軸をパワー駆動するため単一のモータのためにコンパクトな駆動装置を提供する；これは、信頼性を改善し、異なる軸にパワーを分配するためにシフト機構を必要とする従来の装置よりも一層迅速な応答を可能にする。好ましい実施の形態の利点は、モータ能力の良好な利用、改善されたエネルギ効率、全体の機械のコストの低減、及び送りスクリューの回転の一層正確な制御を含む。
【００１０】
【発明を実施するための最良の形態】
クランプ装置２と射出ユニット１０とを有する典型的な射出成形機１に関連して本発明を説明する。図１、４に示すように、射出ユニット１０は射出成形機１のベース８に取り付けられた水平な支持ロッド４に担持される。射出ユニット１０は静止のプラテン６に取り付けられたモールド（図示せず）との接触を生じさせるような位置決めを目的として支持ロッド４に沿って運動するようになっている。
【００１１】
射出ユニット１０の主要な素子は送りスクリュー１４（図４）を収容するバレル１２を含み、この送りスクリューはホッパ１６からハウジング１５を通ってバレル１２に進入した熱可塑性材料を可塑化するように作動する。射出ユニット１０を含む射出成形機１の作動的な機能は駆動組立体１８により開始される。射出ユニット１０の駆動組立体１８は電気駆動モータ２０、ポンプ駆動カップリング２２、押出し器駆動カップリング２４、液圧ポンプスタック２６及び支持ハウジング２８を含む（図２、４参照）。次の段落で一層詳細に説明するが、駆動組立体１８は押出し機能中に材料を可塑化し、機械の他の機能に必要な液圧パワーを発生させるために送りスクリュー１４を回転させるように作動する。
【００１２】
特に図５を参照すると、駆動組立体１８はモータ２０を液圧ポンプスタック２６に接続するポンプ駆動カップリング２２を含む。モータ２０のシャフト３８に装着された一方向クラッチ４２及び２つの玉軸受組立体４４は、全体として、ポンプスタック２６のシャフト３４に直接取り付けられたコネクタスリーブ４０を支持し、これと係合するようになっている。後に一層詳細に説明するが、モータ２０はいずれの方向にも回転できるけれど、一方向クラッチ４２は一方向のみのプーリー４０の回転を許容するように作用する。この開示では、「一方向クラッチ」と呼ばれる各素子は、好ましくは、一方向回転のために、回転する円筒状素子をその取り巻き素子に係合させる機械的なカム型式のクラッチであり；素子が反対方向に回転する場合はクラッチからの抵抗は実質上無い。モース・インダストリアル・エマーソン・パワー・トランスミッション社(Morse Industrial, Emerson Power Transmission Corp.)はこの型式のクラッチの周知の供給者である。
【００１３】
モータ装着板５１は支持ハウジング３６に直接接続し、ガイドロッド３０に沿って支持ハウジング２８と一緒に運行するように形状づけられている。図示のように、モータ２０は装着板５１の頂部上に直接位置する。
【００１４】
駆動組立体１８はまた、モータ２０を送りスクリュー１４に接続する押出し器駆動カップリング２４を有する。ポンプ駆動カップリング２２について上述したものと同様の方法で、押出し器駆動カップリング２４は一方向クラッチ６６及び軸受６８を介してモータシャフト３８に装着されたプーリー６４を有する。押出し器駆動カップリング２４内の第２のプーリー７２は送りスクリュー１４に接続し、駆動ベルト７０を介してプーリー６４により駆動される。
【００１５】
ここで、駆動組立体１８の作動を述べる。押出し機能を開始するため、モータ２０を始動して左回り方向に回転させる。モータシャフト３８のこの回転により、一方向クラッチ６６が係合し、駆動ベルト７０を介してプーリー６４従ってプーリー７２を駆動する。プーリー７２の回転は送りスクリュー１４の同様の回転を生じさせる。送りスクリュー１４が回転すると、ホッパ１６から供給された材料がハウジング１５を通して送られ、バレル１２内で可塑化される。送りスクリュー１４の回転はまた、材料をバレル１２のノズル（排出）端部の方へ前進させて、材料のチャージが蓄積し始めるときにスクリュー１４の端部で溶融物の圧力を増大させる。プラスチック溶融物の圧力があるレベルに達したとき、送りスクリュー１４の後方への圧送が開始し、全体の駆動組立体１８を射出ユニット１０の後部へ移動させる。特に、送りスクリュー１４の後方運動はハウジング３６に力を作用させ、ハウジング３６を同様に後方へ移動させ、モータ２０、ポンプスタック２６及び関連する駆動素子を運ぶ。
【００１６】
送りスクリュー１４の後方への運動速度はハウジング３６（図１）のいずれかの側に接続された液圧シリンダ４６により制御することができる。シリンダ４６内の流体の適当な弁作用により、送りスクリュー１４の後方への（回転を伴わない）運動を遅くさせることができ、プラスチック溶融物の背圧を増大させる。代わりに、液圧シリンダ４６は、送りスクリューの後方運動の速度を増大させて溶融物の背圧を減少させるような方法で、ハウジング３６に力を作用させるように使用することができる。
【００１７】
押出し機能中にモータ２０が左回り方向に回転すると、一方向クラッチ４２はシャフト３８上でスリップし、回転力はポンプシャフト３４に伝達されない。静止のプラテン６に装着されたモールドの空洞を満たすのに必要なようなプラスチック溶融物の十分なチャージが送りスクリュー１４の全面で蓄積されたときに、押出し機能が完了する。
【００１８】
押出し機能が完了した直後に、モータ２０が逆転して、右回り方向に回転する；その結果、一方向クラッチ４２がシャフト３８上で係合し、液圧ポンプスタック２６のシャフト３４及びコネクタスリーブ４０を回転させる。ポンプスタック２６により発生された液圧エネルギは、射出成形機１の作動順序（シーケンス）により決定されるように、機械の機能を作動させるため及び（又は）液圧アキュムレータ４８をチャージするために使用される。例えば、射出機能を遂行するために、液圧エネルギは適当な弁（図示せず）を介して液圧シリンダ４６へ導かれる；シリンダはハウジング３６に力を作用させることにより送りスクリュー１４に並進（直線）運動を与えるように作動する。
【００１９】
送りスクリュー１４の前方運動により、バレルの端部で蓄積されたプラスチック溶融物はバレルからモールド空洞内へ圧送される。射出中、制動モータ５０が付勢されて、駆動ベルト７０に十分な力を与え、もって、送りスクリュー１４がプラスチック溶融物を射出するために前方へ移動するときに、送りスクリュー１４が右回り方向に回転しないようにする。（送りスクリュー１４のフライト上でのプラスチック溶融物の力は送りスクリュー１４を回転させる傾向を有するトルクを生じさせる。）射出機能が完了したとき、シリンダ４６はプラスチック溶融物上に圧力を維持するために使用され（「パック及び保持」）、部品が適正に形成されることを保証する。
【００２０】
パック及び保持期間の開始時に、モータ２０は回転を逆転し、前述したような別の押出し機能を開始させる。アキュムレータ４８は、モータ２０が送りスクリューを回転させている間、シリンダ４６の作動を維持するのに必要な液圧エネルギを提供する。同様に、アキュムレータ４８は、パック及び保持が完了した後に、モールドを開くための液圧エネルギを提供する。押出し作動の期間に応じて、排出装置を作動させ及び（又は）特に射出のためにクランプ装置を閉じるのに必要な液圧エネルギは、射出成形機１の素子による要求により、アキュムレータ４８及び（又は）ポンプスタック２６により供給される。
【００２１】
産業上の利用可能性
全体として、本発明は機械のすべての軸をパワー駆動するために単一のモータのためのコンパクトな駆動装置を提供する；これは、信頼性を改善し、異なる軸にパワーを分配するためにシフト機構を必要とする従来の装置よりも一層迅速な応答を可能にする。好ましい実施の形態の利点は、モータ能力の良好な利用、改善されたエネルギ効率、全体の機械のコストの低減、及び送りスクリューの回転の一層正確な制御を含む。
【００２２】
添付図面に示した好ましい実施の形態に従って本発明を幾分詳細に示し、好ましい実施の形態を幾分詳細に説明したが、本発明をこのような詳細に限定する意図はない。逆に、本発明の要旨内のすべての修正、変形及び等価物を保護することを意図する。例えば、駆動カップリングをベルト及びプーリーとして一般的に述べたが、同じ機能を遂行するために適当な歯車の如き他の機械的なカップリングを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る駆動装置を含む射出成形機の側立面図である。
【図２】 図１に示す射出成形機の右端立面図である。
【図３】 図１に示す射出成形機の頂平面図である。
【図４】 図３の４−４線における拡大部分断面破断側立面図である。
【図５】 図を明瞭にするためにある部品を図示省略した状態での、図４に示す駆動装置の拡大部分断面破断図である。

Claims (3)

1. 液圧作動されるクランプ装置（２）と、バレル（１２）内で回転及び並進運動できる送りスクリュー（１４）を含む射出ユニット（１０）と、液圧ポンプ（２６）と、変速電気駆動モータ（２０）とを有する射出成形機において、
   射出成形機は更に、一方向への上記駆動モータ（２０）の作動が上記射出ユニットの上記バレル内で材料を可塑化するために上記送りスクリューを回転させ、反対方向への当該駆動モータ（２０）の作動が上記クランプ装置の作動及び当該射出ユニットの当該バレル内での当該送りスクリューの並進運動を可能にするために上記液圧ポンプ（２６）を作動させるような方法で、該送りスクリュー（１４）を回転させ、かつ、当該液圧ポンプ（２６）を作動させるために該駆動モータ（２０）からのパワーを交互に伝達する伝達手段（４２、６６）を有することを特徴とする射出成形機。
2. 上記伝達手段が、
   （ａ）上記駆動モータ（２０）と上記液圧ポンプ（２６）との間に位置する第１の一方向クラッチ（４２）と；
   （ｂ）上記駆動モータ（２０）と上記送りスクリュー（１４）との間に位置する第２の一方向クラッチ（６６）と；
   を有し、
   上記駆動モータ（２０）が前方方向へ作動されるときには、
   （i）上記第１の一方向クラッチ（４２）が係合して上記液圧ポンプ（２６）を作動させ、もって、上記クランプ装置（２）を作動させ、かつ、上記送りス クリュー（１４）の並進運動を開始させるための液圧パワーを発生させ、
   （ii）第２の一方向クラッチ（６６）がスリップし；
   上記駆動モータ（２０）が逆方向に作動されるときには、
   （iii）上記第２の一方向クラッチ（６６）が係合して上記送りスクリュー（１４）を回転させ、
   （iv）上記第１の一方向クラッチ（４２）がスリップする；
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 液圧作動されるクランプ装置（２）と、バレル（１２）内で回転可能及び並進運動可能に担持された送りスクリュー（１４）を含む射出ユニット（１０）と、液圧ポンプ（２６）と、変速電気駆動モータ（２０）とを有する成形機において、
   射出成形機が更に、上記駆動モータ（２０）から上記送りスクリュー（１４）及び上記液圧ポンプ（２６）へパワーを交互に伝達する伝達手段（４２、６６）を有し、
   上記伝達手段が、
   （ａ）上記駆動モータ（２０）と上記液圧ポンプ（２６）との間に位置する第１の一方向クラッチ（４２）と；
   （ｂ）上記駆動モータ（２０）と上記送りスクリュー（１４）との間に位置する第２の一方向クラッチ（６６）と；
   を有し、
   上記駆動モータ（２０）が前方（ポンプ）方向へ作動されるときには、
   （i）上記第１の一方向クラッチ（４２）が係合して上記液圧ポンプ（２６） を作動させ、もって、上記クランプ装置（２）を作動させ、かつ、上記送りス クリュー（１４）の並進運動を開始させるための液圧パワーを発生させ、
   （ii）第２の一方向クラッチ（６６）がスリップし；
   上記駆動モータ（２０）が逆（押出し）方向に作動されるときには、
   （iii）上記第２の一方向クラッチ（６６）が係合して上記送りスクリュー（１４）を回転させ、
   （iv）上記第１の一方向クラッチ（４２）がスリップする；
   ことを特徴とする成形機。

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