JP6629112B2 - 射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出装置に関する。

特許文献１に記載の射出装置は、スクリュが固定される第１支持体と、シリンダが固定される第２支持体と、スクリュを前後に駆動するための駆動源であるモータと、モータによる回転運動を直線運動に変換し第１支持体を前後に移動させるボールねじとを備える。ボールねじは、第１支持体を貫くねじ軸、ねじ軸に設けられると共に第１支持体の後部に固定されるナットを有する。

特開２０１４−１００８６４号公報

射出装置は、各種制御のため、スクリュなどの射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器を有する。荷重検出器は、射出部材とその駆動源との間の力の伝達経路に設けられる。荷重検出器が射出装置に組み込まれるため、射出装置の前後方向寸法が長かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、前後方向寸法を短縮できる、射出装置の提供を主な目的とする。

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、
前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、
前記シリンダの内部において回転自在且つ進退自在とされる射出部材と、
前記射出部材と連結する出力軸、前記出力軸を回転自在に支持する軸受、前記軸受を保持する軸受ホルダを有し、前記射出部材を回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部および前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、
前記軸受ホルダの前端部及び前記後方サポートに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器と、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、前後方向寸法を短縮できる、射出装置が提供される。

第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の内部構造の側面図である。 第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の側面図である。 第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の上面図である。 第２実施形態による射出装置の一部を破断して示す側面図である。

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、第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の内部構造の側面図である。図２は、第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の側面図である。図３は、第１実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の上面図である。各図面において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ方向はシリンダ４１の軸方向、Ｙ方向はフレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し平行な方向、Ｚ方向はフレームＦｒにおけるガイドＧｄの固定面に対し垂直な方向である。

射出成形機は、フレームＦｒと、射出装置４０と、制御装置９０とを有する。以下、充填時のスクリュ４３の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ４３の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。

射出装置４０は、フレームＦｒに対し進退自在とされ、金型装置に対し進退自在とされる。射出装置４０は、金型装置にタッチされ、金型装置内のキャビティ空間に成形材料を充填する。キャビティ空間に充填された成形材料を冷却固化させることで、成形品が得られる。射出装置４０は、例えば、シリンダ４１、ノズル４２、スクリュ４３、冷却器４４、計量モータ４５、射出モータ４６、荷重検出器４７、加熱器４８、および温度検出器４９などを有する。

シリンダ４１は、供給口４１ａから内部に供給された成形材料を加熱する。供給口４１ａはシリンダ４１の後部に形成される。シリンダ４１の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器４４が設けられる。冷却器４４よりも前方において、シリンダ４１の外周には、バンドヒータなどの加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。

シリンダ４１は、シリンダ４１の軸方向（図１および図２中左右方向）に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器４９の実測温度が設定温度になるように、制御装置９０が加熱器４８を制御する。シリンダ４１の後端部が、前方サポート５１に取付けられる。前方サポート５１が取付けられる前方スライダ５２は、フレームＦｒに固定されるガイドＧｄに沿って滑動する。

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。ノズル４２の外周には、加熱器４８と温度検出器４９とが設けられる。ノズル４２の実測温度が設定温度になるように、制御装置９０が加熱器４８を制御する。

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を回転させると、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。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。その後、スクリュ４３を前進させると、スクリュ４３前方の成形材料がノズル４２から射出され、金型装置内に充填される。スクリュ４３が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

計量モータ４５は、スクリュ４３を回転させる。計量モータ４５は、図１に示すように、計量モータ４５の出力軸６１を回転自在に支持する軸受６２を保持する軸受ホルダ６３と共に、後方サポート５３に取付けられる。後方サポート５３が取付けられる後方スライダ５４は、前方スライダ５２よりも後方において、ガイドＧｄに沿って滑動する。計量モータ４５が特許請求の範囲に記載の回転駆動部に対応する。

計量モータ４５の出力軸６１は、スクリュ４３の延長軸と同一直線上に配される。計量モータ４５の出力軸６１は、軸受６２の前方に、スクリュ４３の延長軸を嵌合する嵌合部６１ａを有する。嵌合部６１ａは、スクリュ４３の延長軸が挿入される挿入穴を有し、スクリュ４３の延長軸よりも大きい直径を有する。

射出モータ４６は、スクリュ４３を進退させる。射出モータ４６は、図２に示すように前方サポート５１に取付けられる。射出モータ４６の回転運動は、運動変換機構５５によって前方サポート５１に対する後方サポート５３の直線運動に変換される。射出モータ４６が特許請求の範囲に記載の進退駆動部に対応する。

運動変換機構５５は、ねじ軸５６と、ねじ軸５６に螺合するねじナット５７とを有する。ねじ軸５６と、ねじナット５７との間には、ボールまたはローラが介在してよい。

図２では、ねじ軸５６が射出モータ４６の出力軸に連結され、ねじナット５７が後方サポート５３に固定されている。射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸５６が回転し、ねじナット５７が進退することで、後方サポート５３やスクリュ４３が進退する。

尚、ねじ軸５６とねじナット５７の配置は、図２の配置に限定されない。ねじ軸５６とねじナット５７の配置としては、図２の配置の他に、例えば、下記（１）の配置や下記（２）の配置が挙げられる。後述の図４において同様である。

（１）前方サポート５１に固定される射出モータ４６の出力軸にねじナット５７が固定され、ねじ軸５６が後方サポート５３に固定されていてもよい。この場合、射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじナット５７が回転し、ねじ軸５６が進退することで、後方サポート５３やスクリュ４３が進退する。

（２）前方サポート５１に固定される射出モータ４６の出力軸にねじ軸５６の前端部がスプライン結合され、ねじ軸５６の後端部が後方サポート５３に回転自在に支持され、ねじナット５７が前方サポート５１に固定されていてもよい。この場合、射出モータ４６を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸５６が回転しながら進退することで、後方サポート５３やスクリュが進退する。

尚、本実施形態の射出モータ４６は、前方サポート５１に取付けられるが、後方サポート５３に取付けられてもよい。射出モータ４６の配置に応じて、ねじ軸５６とねじナット５７の配置が適宜変更されてよい。

尚、本実施形態の射出モータ４６の出力軸は、ねじ軸５６やねじナット５７と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。この場合、射出モータ４６の回転運動は、ベルトやプーリなどの回転伝達部材を介して運動変換機構５５に伝達される。

射出モータ４６や運動変換機構５５は、図３に示すように、複数組で用いられてよく、シリンダ４１を挟む両側に設けられてよい。尚、射出モータ４６や運動変換機構５５の組の数は、特に限定されず、例えば１つでもよい。

荷重検出器４７は、射出モータ４６とスクリュ４３との間の力の伝達経路に設けられ、スクリュ４３に作用する荷重を検出する。例えば成形材料からスクリュ４３に作用する荷重は、スクリュ４３の延長軸や計量モータ４５の出力軸６１、軸受６２、軸受ホルダ６３などを介して荷重検出器４７に伝達される。一方、スクリュ４３を進退させる射出モータ４６の駆動力は、運動変換機構５５や後方サポート５３などを介して荷重検出器４７に伝達される。

荷重検出器４７は、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。荷重検出器４７の検出結果は、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、スクリュ４３から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

制御装置９０は、図１や図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２と、入力インターフェイス９３と、出力インターフェイス９４とを有する。制御装置９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置９０は、入力インターフェイス９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス９４で外部に信号を送信する。制御装置９０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のキャビティ空間に充填させる。スクリュ４３の位置や速度は、例えば射出モータ４６のエンコーダ４６ａを用いて検出する。エンコーダ４６ａは、射出モータ４６の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。スクリュ４３の位置が設定位置に達すると、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の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ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、金型装置内のキャビティ空間に充填された成形材料に圧力をかける。冷却収縮による不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力は、例えば荷重検出器４７を用いて検出する。

保圧工程ではキャビティ空間の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間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。スクリュ４３の回転数は、例えば計量モータ４５のエンコーダ４５ａを用いて検出する。エンコーダ４５ａは、その検出結果を示す信号を制御装置９０に送る。

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、例えば荷重検出器４７を用いて検出する。スクリュ４３が設定位置まで後退し、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。

ところで、図１に示すように、本実施形態の荷重検出器４７は、計量モータ４５の前方で後方サポート５３に取付けられる。例えば、荷重検出器４７は、後方サポート５３の貫通穴の壁面に形成される段差部と、軸受ホルダ６３の前面との両方に取付けられる。よって、荷重検出器４７の前後方向位置と、出力軸６１の嵌合部６１ａの前後方向位置とをオーバラップさせることができ、射出装置４０の前後方向寸法を短縮できる。

尚、荷重検出器４７の前後方向位置と、出力軸６１の嵌合部６１ａの前後方向位置とをオーバラップさせることができればよく、後方サポート５３の形状や軸受ホルダ６３の形状は特に限定されず、荷重検出器４７の取付位置も特に限定されない。

例えば、図１では、後方サポート５３の貫通穴の壁面に形成される段差部が前向きであって、前向きの段差部に荷重検出器４７の後面が取付けられるが、上記段差部は後ろ向きであってもよく、後ろ向きの段差部に荷重検出器４７の前面が取付けられてもよい。

また、図１では、軸受ホルダ６３の前端部に設けられる前側フランジ部６３ａが荷重検出器４７の後に配され、荷重検出器４７の後面が前側フランジ部６３ａの前面に取付けられるが、前側フランジ部６３ａが荷重検出器４７の前に配され、荷重検出器４７の前面が前側フランジ部６３ａの後面に取付けられてもよい。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態による射出装置の一部を破断して示す側面図である。本実施形態の射出装置４０Ａでは、上記第１実施形態の射出装置４０とは異なり、射出モータ４６が荷重検出器４７を介して前方サポート５１に取付けられる。以下、相違点について主に説明する。

荷重検出器４７は、射出モータ４６とスクリュ４３との間の力の伝達経路に設けられ、スクリュ４３に作用する荷重を検出する。例えば成形材料からスクリュ４３に作用する荷重は、スクリュ４３の延長軸や計量モータ４５の出力軸６１、軸受６２、軸受ホルダ６３、後方サポート５３、運動変換機構５５、射出モータ４６などを介して荷重検出器４７に伝達される。

荷重検出器４７は、前方サポート５１と射出モータ４６の両方に取付けられている。例えば、荷重検出器４７は、前方サポート５１と射出モータ４６とに挟まれ、前方サポート５１の前面と射出モータ４６の後面に取付けられている。よって、荷重検出器４７の前後方向位置と、シリンダ４１や冷却器４４の前後方向位置とをオーバラップさせることができ、射出装置４０Ａの前後方向寸法を短縮できる。

尚、荷重検出器４７の前後方向位置と、シリンダ４１や冷却器４４の前後方向位置とをオーバラップさせることができればよく、前方サポート５１の形状や射出モータ４６の形状は特に限定されず、荷重検出器４７の取付位置も特に限定されない。

例えば、図４では、荷重検出器４７が前方サポート５１と射出モータ４６とに挟まれているが、挟まれていなくてもよい。例えば、射出モータ４６の後端部に後側フランジ部を設け、その後側フランジ部の前面と、前方サポート５１の前面とに荷重検出器４７を取付けてもよい。あるいは、射出モータ４６が前方サポート５１の貫通穴に挿入されており、射出モータ４６の前面と前方サポート５１の前面とに荷重検出器４７が取付けられてもよい。

尚、本実施形態の射出モータ４６は、前方サポート５１に取付けられるが、後方サポート５３に取付けられてもよい。この場合、荷重検出器４７は、後方サポート５３と射出モータ４６との両方に取付けられてよい。

尚、本実施形態の計量モータ４５は、後方サポート５３に支持されフレームＦｒに対し進退自在とされるが、後方サポート５３よりもさらに後方においてフレームＦｒに対し固定されてもよい。後者の場合、計量モータ４５の出力軸は、スクリュ４３の延長軸とスプライン結合される。

尚、本実施形態の計量モータ４５の出力軸は、スクリュ４３の延長軸と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。後者の場合、計量モータ４５の回転運動は、ベルトやプーリなどの回転伝達部材を介してスクリュ４３に伝達される。

以上、射出成形機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。

例えば上記実施形態の射出装置４０は、シリンダ４１の軸方向が水平方向の横型であるが、シリンダ４１の軸方向が上下方向の竪型でもよい。

上記実施形態の射出装置４０はインライン・スクリュ方式であり、スクリュが特許請求の範囲に記載の射出部材に対応するが、本発明はこれに限定されない。例えば、射出装置４０は、プリプラ方式でもよい。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。スクリュおよびプランジャの少なくとも一方が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

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
４７ 荷重検出器
５１ 前方サポート
５３ 後方サポート
６１ 出力軸
６２ 軸受
６３ 軸受ホルダ
９０ 制御装置

Claims (5)

1. 内部に成形材料が供給されるシリンダと、
   前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、
   前記シリンダの内部において回転自在且つ進退自在とされる射出部材と、
   前記射出部材と連結する出力軸、前記出力軸を回転自在に支持する軸受、前記軸受を保持する軸受ホルダを有し、前記射出部材を回転させる回転駆動部と、
   前記回転駆動部および前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、
   前記軸受ホルダの前端部及び前記後方サポートに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器と、を備える、射出成形機。
2. 前記荷重検出器は、前記軸受ホルダの前面及び前記後方サポートに取付けられる、
   請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記軸受ホルダは、前記前端部にフランジ部が設けられ、
   前記荷重検出器は、前記軸受ホルダの前記フランジ部及び前記後方サポートに取付けられる、
   請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記出力軸は、軸部と、前記射出部材と連結する連結部と、を有し、
   前記出力軸の軸方向において、前記荷重検出器の軸方向位置は、前記連結部の軸方向位置と少なくとも一部がオーバラップする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 前記後方サポートは、前記出力軸が挿通する貫通穴を有し、
   前記軸受ホルダの前記前端部は、前記貫通穴に配置される、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の射出成形機。

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