JPH02206524A - 電動射出成形機の射出駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、射出成形機の射出駆動機構、特に電動モータ
等の電気系駆動源を使用する電動射出成形機の射出駆動
機構に関するものである。

（従来の技術） 従来、加熱シリンダ内で加熱され流動化された成形材料
を高圧により金型内に射出し、その中で冷却個化又は硬
化させ、次いで金型を開いて成形品を取り出す射出成形
機において、金型内に成形材料を射出するためのスクリ
ュは電動モータ等の電気系駆動源を使用している。

そして、上記電動モータ等の電気系駆動源による回転駆
動力は、ボールネジ等の変換機構を用いて直線駆動力と
してスクリュに伝達するようにしていた。

第６図に上記従来の電動射出成形機の射出駆動機構を示
す。

図において、１は加熱シリンダ、２は該加熱シリンダ１
内において回転自在かつ前後進自在に支持されたスクリ
ュである。ホッパ３から供給された成形材料すなわちペ
レット状の樹脂４はスクリュ２の回転に伴い、溝５に案
内されて前方に移動し、蓄積空間６に蓄えられる。

上記スクリュ２は、ブーＩ７７．８及びタイミングベル
ト９を介して接続されるスクリュ回転モータ１０により
回転させられるとともに、プレート１１にスラスト支持
される。該プレート１１は、ガイドバー１２に沿って摺
動自在に配設されており、上記スクリュ２を前後進させ
ることができる。

上記プレート１１は、ロードセル１３を介してプレート
１４に接続され、更に該プレート１４に固定されたナツ
ト１５がボールネジ１６と噛合するように配設される。

そして、該ボールネジ１６は、ブー１月７＋１８及びタ
イミングベルト１９を介して射出モータ２０に接続され
ていて、該射出モータ２０によって回転させられ、回転
駆動力を直線駆動力に変換してスクリュ２に伝達する。

上記スクリュ回転モータ１０、プレーＨ４及び射出モー
タ２０には、それぞれスクリュ回転モータ速度検出器２
１、スクリュ位置検出器２２及び射出モータ速度検出器
２３が設けられていて、モータ速度、スクリュ位置等が
検出される。

ここで、上記射出モータ２０を回転させると、ブー１月
７．１８及びタイミングベルト１９を介して回転が上記
ボールネジ１６に伝達される。そして、該回転によって
ナツト１５、プレート１４が移動する結果、上記スクリ
ュ２が前後進するようになっている。

また、上述したようにスクリュ２は、プーリ７゜８及び
タイミングベルト９を介してスクリュ回転モータ１０に
接続されているので、それを駆動してスクリュ２を回転
させて計量を行うことができる。

すなわち、スクリュ２が回転すると、上記ホッパ３から
供給された樹脂４は摩擦供給力によって前方へ圧送され
、加熱シリンダ１によって加熱され、溶融して蓄積空間
６に蓄えられるようになっている。

このように、樹脂４が前進するとともに樹脂圧力によっ
てスクリュ２が後退して計量を行うが、この時射出モー
タ２０を回転させ、ボールネジ１６、ナラ目５、プレー
ト１４．１３を介してスクリュ２に背圧をかけるように
なっている。そして、予め設定された位置まで後退した
ことがスクリュ位置検出器２２により検出されると、ス
クリュ回転モータｌＯ及び射出モータ２０が停止させら
れ、計量が完了する。

続いて、上記スクリュ回転モータ１０を回転しないよう
に制御した状態で、速度設定値に基づき射出モータ２０
を速度制御する。該速度制御によってスクリュ２は回転
することなく前進し、溶融した樹脂４が加熱シリンダ１
の先端のノズルから図示しない金型内に充填される。

そして、金型内への樹脂４の充填が終了したことをロー
ドセル１３が検出すると、保圧工程に入る。

該保圧工程においては、上記ロードセル１３の出力が保
圧の設定値と等しくなるように射出モータ２０が制御さ
れる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の電動射出成形機の射出駆動機
構では、射出モータの回転運動をボールネジ等の変換機
構を用いて直線運動に変換しているので、高推力で高精
度のボールネジを必要とし、コストが高くなる。また、
ボールネジに加わる推力が大きく寿命を短くするだけで
なく、機構の寸法を長くしてしまう。

また、射出モータ２０の回転をブー１月７．１８及びタ
イミングベルト１９を介して伝達しているので、両者間
のバンクラッシュ又はタイミングベルト１９自体の弾性
により背圧制御、速度制御等の制御性が低下してしまう
。

本発明は、以上述べたような問題点を解決して、ボール
ネジを不要とすることにより、背圧制御、速度制御等の
制御性を良好にするだけでなく、低価格で寿命が長く、
かつ機構の寸法が小さい電動射出成形機の射出駆動機構
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、そのために、シリンダの中に回転自在かつ前
後進自在に支持されるスクリュと、スクリュの後端にあ
って、該スクリュをスラスト支持する部材と、該部材に
備えられたアダプタに揺動自在に支持された第１のリン
クと、上記スクリュを軸方向に移動させるための射出モ
ータと、該射出モータによって回転させられるとともに
上記第１のリンクに接続された第２のリンクを有するよ
うにしている。

そして、現在のスクリュ位置を検出して入力する手段と
、該スクリュ位置から射出モータの回転角を求める手段
と、充填中のスクリュ速度の設定値と射出モータの回転
角から射出モータの回転角速度設定値を求める手段と、
上記射出モータの回転角速度設定値に基づき射出モータ
の回転が制御ｌされるようになっている。

（作用） 本発明によれば、シリンダの中に回転自在かつ前後進自
在に支持されるスクリュと、スクリュの後端にあって、
該スクリュをスラスト支持する部材と、該部材に備えら
れたアダプタに揺動自在に支持された第１のリンクと、
上記スクリュを軸方向に移動させるための射出モータと
、該射出モータによって回転させられるとともに上記第
１のリンクに接続された第２のリンクを有するので、射
出モータが回転されると、回転運動がリンク及びアダプ
タを介して直線運動に変換され、スクリュが前後進させ
られる。

そして、上記電動射出成形機の射出駆動機構は、現在の
スクリュ位置を検出して入力する手段と、該スクリュ位
置から射出モータの回転角を求める手段を有しており、
充填中のスクリュ速度の設定値と射出モータの回転角か
ら射出モータの回転角速度設定値が求められ、該設定値
に基づき射出モータの回転が制御される。

（実施例） 以下、本発明の実施例について第１図及び第２図に基づ
き詳細に説明する。

第１図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構を示す
図、第２図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構の
要部平面図である。

図において、従来の電動射出成形機の射出駆動機構と同
様に１は加熱シリンダ、２は該加熱シリンダニ内におい
て回転自在かつ前後進自在に支持されたスクリュであり
、ホッパ３から供給された樹脂４を前方に移動させる。

上記スクリュ２は、プーリ７．８及びタイミングベルト
９を介して接続されるスクリュ回転モータ１０により回
転させられるとともに、プレート１１にスラスト支持さ
れる。該プレート１１は、ガイドバー１２に沿って摺動
自在に配設されており、上記スクリュ２を前後進させる
ことができる。

上記プレート１１には、ロードセル１３を介してアダプ
タ２５が接続されている。そして、該アダプタ２５には
リンク２６が１ｚ動自在に支持されていて、更にリンク
２Ｇにはリンク２７がｔ８動自在に接続されている。一
方、該リンク２７は射出モータ２８に接続されていて、
該射出モータ２８によって回転させられ、回転駆動力を
リンク２６及びアダプタ２５によって直線運動に変換し
てスクリュ２に伝達する。

上記スクリュ回転モータ１０、プレート１１及び射出モ
ータ２８には、それぞれスクリュ回転モータ速度検出器
２１、スクリュ位置検出器２２及び射出モータ速度検出
器２９が設けられていて、モータ速度、スクリュ位置等
が検出される。

ここで、上記射出モータ２８を回転させると、その回転
に伴いリンク２７が回転し、リンク２６及びアダプタ２
５を介してプレート１１が移動する結果、上記スクリュ
２が前後進するようになっている。

また、上述したようにスクリュ２は、プーリ７８及びタ
イミングベルト９を介してスクリュ回転モータｌＯに接
続されているので、それを駆動してスクリュ２を回転さ
せて計量を行うことができる。

このように、樹脂４が前進するとともに樹脂圧力によっ
てスクリュ２が後退して計量を行うが、この時射出モー
タ２８を回転させ、リンク２７．２６、アダプタ２３を
介してスクリュ２に背圧をかけるようにな、っている、
そして、予め設定された位置まで後退したことがスクリ
ュ位置検出器２２により検出されると、スクリュ回転モ
ータ１０及び射出モータ２８が停止して、計量が完了す
る。

続いて、上記スクリュ回転モータ１０を回転しないよう
に制御した状態で、速度設定値に基づき射出モータ２８
を速度制御する。該速度制御によってスクリュ２は回転
することなく前進し、熔融した樹脂４が加熱シリンダ１
の先端のノズルから図示しない金型内に充填さ乳る。

そして、金型内への樹脂４の充填が終了したことをロー
ドセル１３が検出すると、保圧工程に入る。

該保圧工程においては、上記ロードセル１３の出力が保
圧の設定値と等しくなるように射出モータ２８が制御さ
れる。

次に、第３図に本発明の電動射出成形機の射出駆動機構
の制御ブロック図を示す。

図において、３０は制御装置、３１はＣＰｔ１．３２は
メモリである。３３は射出成形機の操作を行うための操
作入力装置である。

３４は入力回路であり、ロードセル１３及びスクリュ位
置検出Ｒ２２から人力を受ける。また、３５は出力回路
であり、サーボ増幅器３６を介して射出モータ２８を駆
動する。

上記構成からなる制御装置によりスクリュ２を制御する
場合は、速度の目標値と現在のリンク２７の回転角（射
出モータ２８の回転角）とから射出モータ２８の回転速
度の目標値が計算され、該目標値がその時の実際の回転
速度と比較されて、その結果に基づいて射出モータ２８
が制御される。

ところで、射出モータ２８の回転角とスクリュ位置との
間には、第４図に示すような関係があり、アダプタ２５
及び射出モータ２８の回転軸の軸間距離すなわちスクリ
ュ位置をＳとし、各リンク２６．２７の長さを！とし、
射出モータ２８の回転角をθとすると、 ５＝２１．ｃｏｓθ の関係がある。

また、充填中のスクリュ速度の設定値をｖｌとし、射出
モータ２８の回転角速度の設定値をω１とすると、 Ｖ、＝−２４！ω、　　ｓｉｎθ の関係がある。

ここで、計量が終了した後の射出工程においては、第５
図に示すような速度設定値のパターンによって速度制御
が行われる。

この時、サーボ増幅器３６に与えられる射出モータ２８
の回転角速度設定値ω、は、次のような手順で求められ
る。

■　現在のスクリュ位置Ｓを位置検出器２２で検出して
入力する。

■　上記スクリュ位置Ｓから射出モータ２８の回転角を
θを、 θ＝ｃｏｓ　−’　Ｓ　／　２１゜ として求める。

■　充填中のスクリュ速度の設定値■１と射出モータ２
８の回転角θから射出モータ２８の回転角速度設定値ω
、を、 ω、　＝−Ｖ、　　３ｉｎθ／２Ｎ として求める。

このようにして求めた射出モータ２８の回転角速度設定
値ω、をサーボ増幅器３６に送り、速度制御を行う。

次に、保圧工程又は背圧工程中においては、スクリュ速
度目標値を保圧力目標値又は背圧力目標値とし、回転角
検出器の代わりにロードセル１３の出力を用いて圧力制
御が行われる。

ロードセル１３の出力をＰ、とし、保圧又は背圧の設定
値をＰｌとし、両者の差 ｅ　＝　Ｐ　ｒ　　Ｐ　ｓ が射出モータ２Ｂの速度設定値としてサーボ増幅器３６
に送られる。

ここで、射出モータ２８の回転角θの値によって射出モ
ータ２８からみた等傷内な減速比が異なるので、この分
を補正するため、 Ｋｃ　＝　ｌ　ｄｓ／ｄθ　＝２４！ｓｉｎθを計算し
、補正値 ｅ’　−ｅ／Ｋｃ を求めて制御するとよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

例えば、上記ロードセルの代わりにモータ軸のトルクを
検出するトルク検出器等を設け、その検出値により制御
を行うようにしてもよい。

また、上記実施例ではモータ軸とリンク２７とを直結し
ているが、両者の間に減速機を設けてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、シリンダの中に
回転自在かつ前後進自在に支持されるスクリュと、スク
リュの後端にあって、該スクリュをスラスト支持する部
材と、該部材に備えられたアダプタに揺動自在に支持さ
れた第１のリンクと、上記スクリュを軸方向に移動させ
るための射出モータと、該射出モータによって回転させ
られるとともに上記第１のリンクに接続された第２のリ
ンクを存するので、射出モータが回転されると、回転運
動がリンク及びアダプタを介して直線運動に変換され、
スクリュが前後進させられる。

したがって、回転運動から直接運動への変換のためのボ
ールネジ、タイミングベルト等が不要となり、背圧制御
、速度制御等の制御性が良好となるだけでなく、低価格
で寿命が長く、かつ機構の寸法が小さい電動射出成形機
の射出駆動機構を得ることが可能となる。

また、スクリュが前進するにしたがい射出成形機として
の負荷は増加して負荷推力が大きくなるが、射出モータ
からみた等傷内な減速比はスクリュが前進する程大きく
なるため、比較的小型の射出モータを使用することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構を示す
図、第２図は本発明の電動射出成形機の射出駆動機構の
要部平面図、第３図は本発明の電動射出成形機の射出駆
動８１横の制御ブロック図、第４図は射出モータの回転
角とスクリュ位置の関係図、第５図は速度設定値のパタ
ーン図、第６図は従来の電動射出成形機の射出駆動機構
を示す図である。 ｌ・・・加熱シリンダ、２・・・スクリュ、３・・・ホ
ッパ、４・・・樹脂、５・・・溝、６・・・蓄積空間、
７，８・・・プーリ、９．１９・・・タイミングベルト
、１０・・・スクリュ回転モータ、１１・・・プレート
、１３・・・ロードセル、２０、２８・・・射出モータ
、２１・・・スクリュ回転モータ速度検出器、２２・・
・スクリュ位置検出器、２３．２９・・・射出モータ速
度検出器。 第３図 特許出願人　　　住友重機械工業株式会社復代理人　弁
理士　川　合　　誠（外１名）第 図 第 図 θ 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）シリンダの中に回転自在かつ前後進自在に
   支持されるスクリュと、 （ｂ）該スクリュの後端にあって、該スクリュをスラス
   ト支持する部材と、 （ｃ）該部材に備えられたアダプタに揺動自在に支持さ
   れた第１のリンクと、 （ｄ）上記スクリュを軸方向に移動させるための射出モ
   ータと、 （ｅ）該射出モータによって回転させられるとともに上
   記第１のリンクに接続された第２のリンクとからなるこ
   とを特徴する電動射出成形機の射出駆動機構。
2. （２）（ａ）現在のスクリュ位置を検出して入力する手
   段と、 （ｂ）該スクリュ位置から射出モータの回転角を求める
   手段と、 （ｃ）充填中のスクリュ速度の設定値と射出モータの回
   転角から射出モータの回転角速度設定値を求める手段と
   、 （ｄ）上記射出モータの回転角速度設定値に基づき射出
   モータの回転を制御する請求項１記載の電動射出成形機
   の射出駆動機構。