JPH03256714A - 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における計量、背圧、射出、保圧の
工程に係わる駆動手段の利用効率を向上させることので
きる射出駆動機構に関する。

［発明の背景］ 従来、射出成形機において計量、背圧、射出、保圧の各
工程を実行するために、計量工程の実行に際しては第１
のモータを用い、背圧、射出、保圧の工程の実行に際し
ては第２のモータを用いている。

この従来技術の一例を第３図（ａ）および（ｂ）に示す
。

この射出成形機では、ベース面３８上に背圧、射出、保
圧工程を受は持つモータ１４が設置され、このモータ１
４には位置検出器１２が取り付けられている。モータ１
４にはカップリング１６が取り付けられ、カップリング
１６にはボールねじ１８が取り付けられている。ボール
ねじ１８は滑り面３０上に配置された計量・射出台３２
に取り付けられたボールナツト３６に螺合される。計量
・射出台３２には計量工程を受は持つモータ２２が取り
付けられ、このモータ２２にはモータ１４と同様、位置
検出器２０とカップリング２４が取り付けられている。

カップリング２４はシリンダ台３４に取り付けられた計
量・射出シリンダ２８に結合された計量・射出スクリュ
ー２６が取り付けられている。以上のように、従来の射
出成形機は構成されている。

次に、従来の射出成形機の動作について説明する。射出
成形機の計量、背圧の工程では、モータ２２が回転する
ことにより、モータ２２に結合された計量・射出スクリ
ュー２６が回転し、射出成形用樹脂の計量が行われる。

モータ２２の回転は、モータ２２に取り付けられた位置
検出機２０から得られる信号を図示しないコントローラ
にフィードバックすることにより、指定された回転数に
制御される。計量・射出スクリ５−２６が回転し射出成
形用樹脂の計量が行われることにより、計量・射出シリ
ンダ２８内に溶融した射出成形用樹脂が蓄積される。そ
して、その蓄積された射出成形用溶融樹脂の樹脂圧力に
より、計量・射出スクリ：Ｌ−２６、カップリング２４
、モータ２２、計量・射出台３２の全体を後退させる力
が働く。この時、モータ１４を回転させ、前述の計量・
射出台３２を後退させないような力を働かせることによ
り射出成形用溶融樹脂に背圧をかけることができる。こ
のモータ１４の回転は、モータ１４に取り付けられた位
置検出器１２より得られる信号を、図示しないコントロ
ーラにフィードバックすることにより指定されたトルク
に制御される。

射出成形機の射出、保圧の工程では、前述の計量、背圧
の工程で計量・射出シリンダ２８内に蓄積された射出成
形用溶融樹脂を、計量・射出スクリ５−２６を前進させ
ることにより予め型締めされている金型（図示せず）内
に充填する。

ここで、計量・射出スクリュー２６を前進させるには、
前述の計量、背圧の工程で説明した場合と同様に、モー
タ１４を回転させ、カップリング１６、ボールねじ１８
、ポールナツト３６を介して計量・射出台３２を前進さ
せるような力を働かせればよい。モータ１４の回転は、
モータ１４に取り付けられた位置検出器１２により得ら
れる信号を図示しないコントローラにフィードバックす
ることにより、予め設定されている計量・射出スクリュ
ー２６の前進の速度パターン、すなわち、射出パターン
に対応して指定された回転数に制御される。

このようにして、計量・射出シリンダ２８内に蓄積され
た射出成形用溶融樹脂を金型内に射出し、充填すること
が出来る。しかしながら、このように射出し、充填する
だけでは金型や樹脂が冷却される際に引は等の不具合が
発生し易く成形不良となり易いので、射出、充填した後
に溶融樹脂に圧力をさらに加え続ける。すなわち、保圧
をかける。

これは、モータ１４を回転して、計量・射出台３２を前
進させるような力を働かせることにより実現することが
出来る。モータ１４の回転は、モータ１４に取り付けら
れた位置検出器１２により得られる信号を、図示しない
コントローラにフィードバックすることにより予め設定
されている計量・射出スクリュー２６の前進の圧カバタ
ーン、すなわち、保圧パターンに対応して指定されたト
ルクに制御される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このようにして制御される射出成形機の計量
、背圧、射出、保圧の各工程において、計量の工程を実
行するためにモータ２２を用い、背圧、射出、保圧の工
程を実行するためにモータ１４を用いている。この場合
、各工程を実行するモータ１４．２２の必要な容量とし
ては次のようなものが考えられる。

計量・・・　７ｋＷ　　　背圧・・・　２ｋＷ射出・・
・１０ｋＷ　　　保圧・・・１５ｋＷ従ってモータ１４
．２２の容量としては次のようなものが必要となる。

計量用モータ２２の容量・・・・・　７ｋＷ背圧、射出
、保圧用モータ１４の容量 ・・・・１５ｋＷ また、モータ１４．２２の容量を上記のよう、に設定し
た場合に、モータ制御用電力変換器に必要な電源容量は
効率を８０％と規定した場合、次のようなものが考えら
れる。

モータ電源容量の合計・・・・２７．５０ｋＷモータ制
御用電力変換器電源容量の合計・・・・２３．４４ｋＷ 以上のことをまとめて第４図および第５図に示す。

ここでモータ１４．２２についてみてみると、最小／最
大必要容量・・・・・９／１５ｋＷ設備容量・・・・・
・・・・・２２ｋＷとなっており、モータ制御用電力変
換器についてみると、 最小／最大必要容量 ・・・・・１１．２５／１８．７５ｋＷ設備容量・・・
・・２７．５０ｋＷ となっている。すなわち、時間平均的にみて設備容量の
１／３乃至１／２程度は常に休止状態にあるということ
になる。これは設備の無駄であると同時に、製品に無駄
なコストをかけていることにもなる。

このようにした場合のモータの定格について、もう少し
詳しく検討すると、前述の内容より考えて次のようなも
のが考えられる。

モータ２２・−−７ｋＷ、４００ｒｐｍモータ１４・・
・１５ｋＷ、　　４ｏｏｒｐｍ標準のモータの定格の範
囲としては、一般的なものとして次のようなものが考え
られる。

定格容量・・・０．５ｋＷ〜１５ｋＷ 定格回転数 −・１１０００ｒｐ　〜３０００ｒｐｍ以上のことによ
り、このようにした場合、機械的構成は非常にシンプル
で安価ではあるが、射出成形機の計量、背圧、射出、保
圧の工程の種々の条件に大きく振られ、モータの選定を
標準のモータの範囲より選定できなくなり、製品に無駄
なコストをかけてしまうことになる。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あり、射出成形機における計量、背圧、射出、保圧の工
程を遂行する駆動手段の利用効率を向上させ、設備の低
廉化を達成することの出来る射出駆動機構を提供するこ
とを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は計量・射出スク
リューと、 前記計量・射出スクリューを駆動する第１および第２の
駆動手段と、 軸線方向に変位自在な第１および第２のスプライン軸と
、 駆動側が前記第１の駆動手段に連結され、従ｉｂ　側が
前記第１のスプライン軸に摺接され、前記第１の駆動手
段の駆動力を前記第１のスプライン軸に伝達する第１の
ギヤトレインと、駆動側が前記第２の駆動手段に連接さ
れ、従動側が前記第２のスプライン軸に摺接され、前記
第２の駆動手段の駆動力を前記第２のスプライン軸に伝
達する第２のギヤトレインと、前記計量・射出スクリュ
ーと前記第１のスプライン軸とを必要に応じて連結し、
前記第１のスプライン軸の回転駆動力を前記計量・射出
スクリューに伝達する第１の伝達手段と、前記第１のス
プライン軸と前記第２のスプライン軸とを必要に応じて
連結し、前記第２のスプライン軸の回転駆動力を前記第
１のスプライン軸に伝達する第２の伝達手段と、 前記第２のスプライン軸に連結され、前記第２のスプラ
イン軸の回転駆動力に基づき、前記第１のスプライン軸
、前記第２の伝達手段、前記第２のスプライン軸および
前記第１の伝達手段を介して前記計量・射出スクリュー
を変位させる変位手段と、 を備えることを特徴とする。

［作用］ 本発明によれば、射出成形機の計量、背圧、射出、保圧
の工程を二つの駆動手段を用いて行う場合において、計
量・背圧工程では、第１の駆動手段により第１のギヤト
レイン、第１のスプライン軸および第１のクラッチを介
して計量・射出スクリューを回転させて樹脂の計量を行
う一方、第２の駆動手段により第２のギヤトレインおよ
び第２のスプライン軸を介して変位手段を駆動し、計量
・射出スクリューを変位させて前記樹脂等に背圧をかけ
る。次に、射出・保圧工程時には、第１および第２の駆
動手段により第１および第２のスプライン軸を介して変
位手段を駆動し、計量・射出スクリューを変位させて前
記樹脂等の射出および保圧を行う。

［実施例］ 次に、本発明に係る射出駆動機構について好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する
。

第１図（ａ）およびわ）は本実施例に係る射出駆動機構
が適用される射出成形機を示す。

この射出成形機では、ベース７０上にギヤボックス８２
およびギヤボックス８０が取り付けられ、ギヤボックス
８２には、第２のギヤトレインを構成するギヤ７６およ
び中心にスプラインが貫通されたスプラインギヤ７８が
内装され且つ背圧、射出、保圧を受は持つ第２の駆動手
段であるモータ４２が前記ギヤ７６に連結される。また
、ギヤボックス８０には、第１のギヤトレインを構成す
るギヤ６４およびスプラインギヤ６８が内装され且つ計
量、射出、保圧工程を受は持つ第１の駆動手段であるモ
ータ４４が前記ギヤ６４に連結される。そして、モータ
４２およびモータ４４には夫々位置検出器４０．５０が
取り付けられる。

一方、ギヤボックス８２に内装されたスプラインギヤ７
８には第２のスプライン軸６２が摺動自在に嵌合され、
ギヤボックス８０に内装されたスプラインギヤ６８には
第１のスプライン軸６０が摺動自在に嵌合される。

そして、スプライン軸６２の一端はボールねじ４６とス
プライン軸６２の間に設けられたカップリング７２に結
合され、他端はスプライン軸６２とスプライン軸６０の
間に設けられた第２の伝達手段であるクラッチ６６に結
合される。

また、スプライン軸６０の一端は上記のクラッチ６６に
結合され、他端はスプライン軸６０と計量・射出スクリ
ュー５２の間に設けられた第１の伝達手段であるクラッ
チ７４に結合される。

前記計量・射出スクリュー５２は計量・射出シリンダ５
４に結合され、計量・射出シリンダ５４はベース７０に
固定される。

さらに、ペース７０にはボールナツト４８が固定され、
ポールナツト４８には伝達手段であるボールねじ４６が
螺合される。

次に、本実施例の射出成形機の動作について説明する。

先ず、射出成形機の計量、背圧の工程において、クラッ
チ７４が○Ｎの状態となり、計量・射出スクリュー５２
がクラッチ７４とスプライン軸６０とスプラインギヤ６
８とギヤ６４を介してモータ４４に結合され、モータ４
４が回転することにより、計量・射出スクリュー５２が
回転し樹脂の計量が行われる。なお、モータ４４の回転
は、モータ４４に取り付けられた位置検出器５０により
得られる信号を、図示しないコントローラにフィードバ
ックすることにより指定された回転数に制御される。

計量・射出スクリュー５２が回転し射出成形用樹脂の計
量が行われると、計量・射出シリンダ５４内に射出成形
用溶融樹脂が蓄積され、その蓄積された溶融樹脂の樹脂
圧力により計量・射出スクリュー５２、クラッチ７４、
スプライン軸６０、クラッチ６６の全体を後退させる力
が働く。

一方、モータ４２は、ギヤボックス８２を介してベース
７０に取り付けられており、また、計量、背圧の工程で
はクラッチ６６はＯＦＦの状態で両スプライン軸６０．
６２は分離されているので、ボールねじ４６をモータ４
２で回転させ、前述の計量・射出スクリ、−５２を後退
させないような力を働かせ、これによって射出成形用溶
融樹脂に背圧を付与する。このモータ４２の回転力は、
モータ４２に取り付けられた位置検出器４０により得ら
れる信号を、図示しないコントローラにフィードバック
させることにより指定されたトルクに制御される。

次に、射出成形機の射出、保圧の工程では、前述の計量
、背圧の工程で計量・射出シリンダ５４内に蓄積された
溶融樹脂を計量・射出スクリュー５２を前進させること
により予め型締めされている金型５９内に充填する。こ
の時、計量・射出スクリュー５２は、その先端に逆流防
止リング（図示せず〉が取り付けられているので、溶融
樹脂の充填圧による逆流で逆転させられることはない。

従って、計量・射出スクリュー５２にクラッチ７４、ス
プライン軸６０、スプラインギヤ６８、ギヤ６４を介し
て結合されているモータ４４を逆転防止のために回転さ
せる必要はなく、また、モータ４４に取り付けられた位
置検出器４０により得られる信号を、図示しないコント
ローラにフィードバックさせることにより指定された回
転数に制御する必要もないので、モータ４４はコントロ
ールアウト、すなわち、フリーの状態とすることができ
る。

さて、計量・射出スフ！Ｊ５−５２を金型５９側に前進
させるには、前述の計量、背圧の工程で説明したのと同
様に、モータ４２を回転させ、ギヤ７６とスプラインギ
ヤ７８とスプライン軸６２とカップリング７２を介して
結合されているボールねじ４６を回転させることにより
、ベース７０上に取り付けられたボールナツト４８から
１．計量・射出スクリ５−５２、クラッチ７４、スプラ
イン軸６０、クラッチ６６を前進させるような力を働か
せればよい。この時、モータ４４はフリーの状態にある
のでクラッチ６６を○Ｎの状態にしてスプライン軸６０
．６２を連結し、モータ４４に連結されたギヤ６４とス
プラインギヤ６８とを介したスプライン軸６０の回転を
モータ４２に連結されたギヤ７６とスプラインギヤ７８
とを介したスプライン軸６２の回転に同期させて回転さ
せる。この場合、計量・射出スフ’Ｊ、−５２を前進さ
せる力は、モータ４２の回転力とモータ４４の回転力と
の和となる。なお、モータ４２の回転は、モータ４２に
取り付けられた位置検出器４０により得られる信号を、
モータ４４の回転は、モータ４４に取り付けられた位置
検出器５０により得られる信号を、夫々図示しないコン
トローラにフィードバックすることにより、予め設定さ
れている計量・射出スフ’Ｊ５−５２の前進の速度パタ
ーン、すなわち、射出パターンに対応して制御すること
ができる。

このようにして、計量・射出シリンダ５４内に蓄積され
た射出成形用溶融樹脂を金型５９内に射出し、充填する
ことが出来る。次いで、弓は等が発生する不具合を防止
する目的で、充填した溶融樹脂に圧力をさらに加え続け
る。すなわち、保圧をかける。これは、モータ４２を回
転させ、計量・射出スクリュー５２、クラッチ７４、ス
プライン軸６０、クラッチ６６を前進させるような力を
働かせることにより実現することが出来る。この時、前
述の場合と同様にすれば、計量・射出スフ！Ｊ：、−５
２、クラッチ７４、スプライン軸６０、クラッチ６６を
前進させる力は、モータ４２の回転力とモータ４４の回
転力との和となる。モータ４２の回転はモータ４２に取
り付けられた位置検出器４０により得られる信号を、モ
ータ４４の回転は、モータ４４に取り付けられた位置検
出器５０により得られる信号を、夫々図示しないコント
ローラにフィードバックすることにより予め設定されて
いる計量・射出スクリュー５２の前進の圧カバターン、
すなわち、保圧パターンに対応して制御される。

なお、上記の実施例に用いたモータ４２．４４として、
油圧モータを用いて構成することも可能である。

以上のような実施例において、射出成形機の計量、背圧
、射出、保圧の各工程での必要なモータの容量として、
次のようなものが考えられる。

計量・・・　７ｋＷ　　　背圧・・・　２ｋＷ射出・・
・１ＱｋＷ　　　保圧・・・１５ｋＷこの実施例では、
計量、射出、保圧の工程を一つのモータ４４で行い、背
圧、射出、保圧の工程を他の一つのモータ４２で行って
おり、モータ４２．４４の容量の選定として次のように
設定することができる。

背圧、射出、保圧用モータ４２の容量 ・・・７，５ｋＷ 計量、射出、保圧用モータ４４の容量 ・・・７．５　ｋ　Ｗ また、モータ４２．４４を上記のように設定した場合、
モータ制御用電力変換器に必要な電源容量は、効率を８
０％と規定した場合、次のようなものが考えられる。

モータ電源容量の合計 ・・・・・１８．７５ｋＷ モータ制御用電力変換器電源容量の合計・・・・・２３
．４４ｋＷ 以上のことをまとめて第２図に示す。なお、時間的経過
は第５図の場合と同じとなる。

ここでモータ４２．４４についてみてみると、最小／最
大必要容量・・・９／１５ｋＷ設備容量・・・・・・・
・１５ｋＷ となっており、モータ制御用電力変換器についてみると
、 最小／最大必要容量 ・・・１１．２５／１８．７５ｋＷ 設備容量・・・・１８．７５ｋＷ となっている。この結果、従来の場合と比較して、設備
の利用率が４１／６８％から６０／１００％と改善され
、設備容量は２／３程度に縮小することが出来る。そし
て、このようにした場合のモータの定格について、もう
少し詳しく検討し、併せてギヤ６４、スプラインギヤ６
８のギヤ比、およびギヤ７６、スプラインギヤ７８のギ
ヤ比について考えると、前述の内容より考えて次のよう
なものが考えられる。

計量用モータ ・・・７．５ｋＷ、１５００ｒｐｍ 背圧、射出、保圧用モータ ・・・７．５ｋＷ、１５００ｒｐｍ ギヤ６４とスプラインギヤ６８のギヤ比・・・４／１５ ギヤ７６とスプラインギヤ７８のギヤ比・・・４／１５ 標準のモータの定格の範囲としては、−船釣なものとし
て次のようなものが考えられる。

定格容量・・・０．５ｋＷ〜１５ｋＷ 定格回転数 ・・・１１０００ｒｐ〜３０００丁ｐｍ以上のことによ
り、このようにした場合、プラスチック射出成形機の計
量、背圧、射出、保圧の工程の種類の条件に大きく振ら
れることなく、モータの選定を標準のモータの範囲より
選定できるようになり、製品に無駄なコストをかけてし
まうことを少なくすることが出来る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、設備の利用効率を向上
させることが出来、製品の製造コストも廉価なものとす
ることが出来る。

また、可動部機構を容易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る射出駆動機構の平面図、 第１図（ｂ）は本発明に係る射出駆動機構の側面図、 第２図は本発明に係る射出駆動機構の必要電力の説明図
、 第３図（ａ）は従来の射出駆動機構の平面図、第３図ら
）は従来の射出駆動機構の側面図、第４図は従来の射出
駆動機構の必要電力の説明図、 第５図は射出駆動機構の必要電力の時間経過の説明図で
ある。 ４０．５０・・・位置検出器 ４２．４４・・・モータ ４６・・・ボールねじ ５２・・・計量・射出スクリュー ５４・・・計量・射出シリンダ ６０．６２・・・スプライン軸 ６６．７４・・・クラッチ ７０・・・ベース ８０．８２・・・ギヤボックス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計量・射出スクリューと、 前記計量・射出スクリューを駆動する第１および第２の
   駆動手段と、 軸線方向に変位自在な第１および第２のスプライン軸と
   、 駆動側が前記第１の駆動手段に連結され、従動側が前記
   第１のスプライン軸に摺接され、前記第１の駆動手段の
   駆動力を前記第１のスプライン軸に伝達する第１のギヤ
   トレインと、 駆動側が前記第２の駆動手段に連接され、従動側が前記
   第２のスプライン軸に摺接され、前記第２の駆動手段の
   駆動力を前記第２のスプライン軸に伝達する第２のギヤ
   トレインと、 前記計量・射出スクリューと前記第１のスプライン軸と
   を必要に応じて連結し、前記第１のスプライン軸の回転
   駆動力を前記計量・射出スクリューに伝達する第１の伝
   達手段と、前記第１のスプライン軸と前記第２のスプラ
   イン軸とを必要に応じて連結し、前記第２のスプライン
   軸の回転駆動力を前記第１のスプライン軸に伝達する第
   ２の伝達手段と、 前記第２のスプライン軸に連結され、前記第２のスプラ
   イン軸の回転駆動力に基づき、前記第１のスプライン軸
   、前記第２の伝達手段、前記第２のスプライン軸および
   前記第１の伝達手段を介して前記計量・射出スクリュー
   を変位させる変位手段と、 を備えることを特徴とする射出駆動機構。