JPH0447916A - 射出成形機における駆動機構 - 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］ 本発明はプラスチック射出成形機の計量・背圧、射出・
保圧の工程を遂行する射出成形機における駆動機構に関
する。

［従来の技術］ 従来、射出成形機の電動化における計量・背圧、射出・
保圧の工程では、計量の工程を第１のモータで実行し、
さらに背圧・射出・保圧の工程を他の第２のモータで実
行している。

この従来技術の一例を第３図に示す。

射出成形機の計量・背圧の工程では、計量・射出スクリ
ュー２はカップリング４を介してモータ６に結合されて
おり、モータ６が回転することにより、計量・射出スク
リュー２が回転し樹脂の計量が行われる。モータ６の回
転は、このモータ６に取り付けられた位置検出器１０か
ら得られるフィードバック信号により、図示しないコン
トローラを介して指定された回転数に制御される。

そして、計量・射出スクリユ−２が回転し樹脂の計量が
行われることにより、計量・射出シリンダ１２内に溶融
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・射出スクリユ−２、カップリング４、モータ
６、計量・射出台１４を後退させる力が働き、シリンダ
台２０を全体として後退させる。

このとき、計量・射出台１４の下に取り付けられた二つ
のボールナラ）２４ａ、２４ｂに対して、二つのモータ
２６ａ、２６ｂのカップリング２８ａ、２８ｂを介して
結合されている各々のボールねじ３０ａ、３０ｂを介し
て前記の計量・射出台１４を後退させない力を働かせる
ように、二つのモータ２６ａ、２６ｂを同期させて回転
する。これによって背圧をかけることができる。二つの
モータ２６ａ、２６ｂの回転は、これらに取り付けられ
た各々の位置検出器３２ａ、３２ｂから得られるフィー
ドバック信号により、図示しないコントローラで指定さ
れたトルクで同期し制御される。

射出成形機の射出・保圧の工程では、前記の計量・背圧
の工程で計量・射出シリンダ１２内に蓄積された溶融樹
脂を、計量・射出スクリユー２を前進させることにより
あらかじめ型締めされている樹脂金型３６内に充填する
。

このとき、計量・射出スクリ、−２は、その先端に逆流
防止リング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。よって、こ
のとき、計量・射出スクリュー２のカップリング４を介
して結合されているモータ６は回転する必要がなく、ま
た、モータ６に取り付けられた位置検出器１０により得
られるフィードバック信号により、図示しないコントロ
ーラから指定された回転数に制御される必要もないので
、モータ６はコントロールアウト、すなわち、フリーの
状態にある。

さて、計量・射出スクリユ−２を前進させるには、前記
の計量・背圧の工程で説明したのと同様の理由で、二つ
のモータ２６ａ、２６ｂを同期させ、この二つのモータ
２６ａ、２６ｂに各々のカップリング４を介して係合さ
れている各々のボールねじ３０ａ、３０ｂを同期させて
回転させる。これによって計量・射出台１４の下に取り
付けられた二つのボールナラ）２４ａ。

２４ｂに対して、計量・射出台１４を前進させるような
力を働かせるように、二つのモータ２６ａ、２６ｂを同
期させて回転させればよいこととなる。このとき、二つ
のモータ２６ａ、２６ｂの回転は、これらに取り付けら
れた各々の位置検出器３２ａ、３２ｂから得られるフィ
ードバック信号により、図示しないコントローラを介し
てあらかじめ設定されている計量・射出スクリ５−２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で同期して制御される。

このようにして、計量・射出シリンダ１２内に蓄積され
た溶融樹脂を樹脂金型内に射出し、充填することができ
る。しかしながら、このように射出し、充填するだけで
は樹脂金型や樹脂が冷却される際に引は等の不具合が発
生しやすく、成形不良となりやすい。このために、射出
し、充填した後に前記の不具合を防止する目的で樹脂金
型３６内に射出し、充填した溶融樹脂に圧力をさらに加
え続ける。すなわち、保圧をかけることになる。これは
、計量・射出台１４の下に取り付けられた二つのボール
ナツト２４ａ、２４ｂに対して二つのモータ２６ａ、２
６ｂに各々のカップリング２８ａ、２８ｂを介して結合
されている各々のボールねじ３０ａ、３０ｂを介して計
量・射出台１４を前進させるような力を働かせるように
、二つのモータ２６ａ１２６ｂを同期させて回転させ、
実現することができる。二つのモータ２６ａ、２６ｂの
回転は、これらに取り付けられた各々の位置検出器３２
ａ、３２ｂにより得られるフィードバック信号により、
図示しないコントローラを介してあらかじめ設定されて
いる計量・射出スクリユ−２の前進パターン、すなわち
、保圧パターンに対応して指定されたトルクで同期させ
て制御される。

［発明が解決しようとする課題］ このように射出成形機の電動化における計量・背圧、射
出・保圧の工程は、計量の工程をモータ６で行い、背圧
・射出・保圧の工程を他のモータ２６ａ、２６ｂで行っ
ている。

この場合、上記の各工程での必要なモータ容量の例とし
て次のようなものが考えられる。

計量・・・２８ｋＷ　　背圧・・・　８ｋＷ射出・・・
４（］ｋＷ　　　保圧・・・９０ｋＷこの例では、計量
の工程をモータ６で行い、背圧・射出・保圧の工程を他
のモータ２６ａ１２６ｂで行っており、モータ容量の選
定として次のようなものが考えられる。

計量用モータ容量　　　　・・・２８ｋＷ背圧・射出・
保圧用モータ容量 ・・・９０ｋＷ（４５ｋｗｘ２の２台分）また、この例
の全体のモータ６．２６ａ、２６ｔｌよびモータ制御用
電力変換器での必要な電源容量として、各々の総合効率
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　　　・・・１４７．５０ｋＷモータ制
御用電力変換器電源容量 ・・・１４０．６３ｋＷ 以上のことをまとめて系統図的に表すと、第４図のよう
になり、時間的経過に従って表すと、第５図のようにな
る。

ここでモータについてみてみると、 最小／最大必要容量・・・３６／９０　ｋＷ設備容量　
　　　　・・・１２６ｋＷ となっており、モータ制御用電力変換器についてみてみ
ると、 最小／最大必要容量・・・４５／１１２．５ｋＷ設備容
量　　　　　・・・１４７．５ｋＷとなっている。すな
わち、時間平均的にみて設備容量の１／３〜２／３程度
は常に休止状態にあるということになる。これは設備が
有効に活用されておらず経済的でない。

［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
あって、その目的は、設備の時間平均的にみた利用の平
準化と効率の向上を促進するとともに、可動部機構を簡
素化し、全体の製造価格の低廉価が達成される射出成形
機における駆動機構を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明の射出成形機にお
ける駆動機構は、 計量・射出スクリユーと、 変位可能な計量・射出台に固定され、第１の駆動軸を回
転駆動する第１の駆動手段と、前記計量・射出台に固定
され、第２の駆動軸を回転駆動する第２の駆動手段と、 前記計量・射出スクリューと前記第１駆動軸とを必要に
応じて連結し、前記第１駆動軸の回転駆動力を前記計量
・射出スクリユーに伝達する第１の伝達手段と、 前記第１駆動軸および前記第２駆動軸を連結するギヤと
、 前記第１駆動軸と前記ギヤあるいは前証ギャと前記第２
駆動軸の間に配設され、前言己第１駆動軸と前記第２駆
動軸とを必要に応じて連結し、前記第１駆動軸の回転駆
動力を前記第２駆動軸に伝達する第２の伝達手段と、 前記第２駆動軸に連結され、前記第２駆動軸の回転駆動
力に基づき前言己計量・射出台を前記計量・射出スクリ
ューに指向して変位させる変位手段と、 を備えることを特徴とする。

［作用］ 上記のように構成される本発明の射出成形機においては
、駆動機構は電動化における計量・背圧、射出・保圧の
工程で、駆動手段の回転力の伝達対象が、ギヤを介し第
１および第２の伝達手段を用いて切り替えられ、これに
よって駆動手段の最小／最大必要容量・設備容量、およ
び駆動手段制御用電力変換器の最小／最大必要容量・設
備容量の時間的にみた利用率が平準化される。さらに計
量・射出シリンダと計量・射出スクリュー以外の可動部
には、構成が容易な軽量・射出台および変位手段を用い
ている。これにより、可動部機構の構成が簡素化する。

［実施例コ 次に、本発明に係る射８成形機における駆動機構につい
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ａＳｂに本実施例の射出成形機における駆動機構
が適用される射出成形機を示す。

この射出成形機には、計量・射ａ・保圧の工程を処理す
る計量・射出スクリュー４０と、これに連接されるカッ
プリング４２、ギヤボックス５２内に配設される中空ギ
ヤ４３、中空クラッチ４４、クラッチ４６とを介して連
結するモータ４８とが設けられ、さらに前記の計量・射
出スフ！Ｊ、−４０に螺合し、樹脂が蓄積される計量・
射出シリンダ５０が設けられている。

これらの構成体は移動可能な計量・射出台５４に配設さ
れ、この計量・射出台５４はすべり部材５６ａ、５６ｂ
に移動可能に載置されて、ベース５８上を移動する。さ
らに、計量・射出台５４上にはカップリング４２ａ、４
２ｂと、これに連接される二つのモータ６０ａ、６０ｂ
が固定されている。さらに、前記の計量・射出シリンダ
５０に固定された二つのボールナツト６２ａ、６２ｂと
、ここに螺合するボールねじ６４ａ、６４ｂとを備え、
このボールねじ６４ａ、６４ｂにはギヤボックス５２内
に配設されるギヤ６８ａ、６８ｂが係着されるとともに
、その端部は前記のカップリング４２ａ、４２ｂに固定
されている。

前記のモータ４８．６０ａ、６０ｂにはフィードバック
信号により、図示しないコントローラにより指定された
回転数あるいはトルクに制御を行うための位置検出器７
２．７２ａ、７２ｂが設けられている。

また、ベース５８にはシリンダ台７４が固定されており
、このシリンダ台７４上を計量・射出シリンダ５０がポ
ールナツト６２ａ、６２ｂに螺合するボールねじ６４ａ
、６４ｂの回転作用下に変位するように構成されている
。

なお、計量・射出シリンダ５０の先端には、図示しない
固定部材に樹脂成形用金型８０が取り付けられている。

以下、上記の構成における動作を説明する。

計量・背圧の工程で、計量・射出スクリュー４０はカッ
プリング４２と中空クラッチ４４とクラッチ４６を介し
てモータ４８に結合されており、計量・背圧の工程では
クラッチ４６は○Ｎの状態で両端軸は連結されている。

このため、モータ４８が回転することにより、計量・射
出スフ！Ｊ、−４０が回転し、樹脂の計量が行われる。

モータ４８の回転は取り付けられた位置検出器７２によ
り得られるフィードバック信号により、図示しないコン
トローラで指定された回転数に制御される。

そして、計量・射出スフ！Ｊ、−４０が回転して溶解樹
脂の計量が行われて計量・射出シリンダ５０内に溶融樹
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４０、ギヤボックス５２、計量
・射出台５４を後退させる力が働き、ベース５８に設け
られるすべり部材５６ａ、５６ｂを計量・射出台５４が
移動する。

この場合、二つのモータ６０ａ、６０ｂは計量・射出台
５４に取り付けられており、また、計量・背圧の工程で
は中空クラッチ４４はＯＦＦの状態で両端軸は分離され
ているので、モータ４８の回転は中空ギヤ４３に伝達さ
れない。

このため、ベース５８上のシリンダ台７４の内部に取り
付けられた二つのボールナラ）６２ａ。

６２ｂから、二つのモータ６０ａ、６０ｂに各々のカッ
プリング４２ａ、４２ｂと各々のギヤ６８ａ、６８ｂを
介して結合されている各々のボールねじ６４ａ、６４ｂ
を介して、前記の計量・射出台５４を後退させないよう
な力を働かせるように、二つのモータ６０ａ、６０ｂを
中空ギヤ４３の両側で同期させて回転させることにより
、背圧をかけることができる。二つのモータ６０ａ、６
０ｂの回転は取り付けられた各々の位置検出器７２ａ、
？２ｂにより得られるフィードバック信号により、図示
しないコントローラ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、前記の計量・背圧
の工程で計量・射出シリンダ５０内に蓄積された溶融樹
脂を計量・射出スフ＋Ｊ　＋ｓ　−４０を前進させるこ
とにより予め型締めされている樹脂成形用金型８０内に
充填する。この時の計量・射出スクリュー４０は、その
先端に逆流防止リング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。

この時、計量・射出スフ！Ｊ：Ｌ−４０にカップリング
４２と中空クラッチ４４とクラッチ４６を介して結合さ
れているモータ４８は回転する必要はなく、またモータ
４８に取り付けられた位置検出器７２により得られるフ
ィードバック信号により、図示しないコントローラから
指定された回転数に制御される必要がなく、モータ４８
はコントロールアウト、すなわち、フリーの状態にして
もよいので、クラッチ４６をＯＦＦの状態で両端軸を分
離することができる。

ここで、計量・射出スフ！Ｊ、−４０を前進させるには
、前記の計量・背圧の工程で説明したのと同様の理由で
、二つのモータ６０ａ、６０ｂを回転させ、各々のボー
ルねじ６４ａ、６４ｂを回転させる。これにより、ベー
ス５８上のシリンダ台７４の内部に取り付けられた二つ
のボールナツト６２ａ、６２ｂから計量・射出台５４を
前進させるような力を働かせるように、二つのモータ６
０ａ、６０ｂを回転させればよい。この時、モータ４８
はフリーの状態にあるので、中空クラッチ４４をＯＮの
状態にして両端を結合し、モータ４８の回転を中空ギヤ
４３に伝達されるようにし、モータ４８の回転のカップ
リング４２ａ、４２ｂと中空クラッチ４．４と中空ギヤ
４３を介した回転を、二つのモータ６０ａ、６０ｂの回
転の各々のカップリング４２ａ、４２ｂと各々のギヤ６
８ａ、６８ｂを介した回転に中空ギヤ４３の両側で同期
させて回転させる。従って、計量・射出台５４を前進さ
せるような力は二つのモータ６０ａ、６０ｂの回転とモ
ータ４８の回転との和で得られることになる。このよう
な場合、二つのモータ６０ａ１６０ｂの回転は、各々に
取り付けられた位置検出器７２ａ、７２ｂから得られる
フィードバック信号により、また、モータ４８の回転は
位置検出器７２から得られるフィードバック信号により
、図示しないコントローラによって、予め設定されてい
る計量・射出スフ！Ｊ：Ｌ−４０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二つのモータ６０
ａ１６０ｂとモータ４８に各々指定された回転数で中空
ギヤ４３の両側で同期させるように制御される。

このようにして、計量・射出シリンダ５０内に蓄積され
た溶融樹脂を樹脂金型内に射出し、充填することができ
る。しかしながら、このように射出し、充填するだけで
は樹脂金型や樹脂が冷却される際に引は等の不具合が発
生しやすく、成形不良となりやすいので、射出し、充填
した後に前記の不具合を防止する目的で樹脂成形用金型
８０内に射出し、充填した溶融樹脂に圧力をさらに加え
続ける。すなわち、保圧をかけることになる。これは、
ベース５８上のシリンダ台７４の内部に取り付けられた
ボールナラ）６２ａ、６２ｂから、各々のカップリング
４２ａ、４２ｂと各々のギヤ６８ａ、６８ｂを介して結
合されている各々のボールねじ６４ａ１６４ｂを介して
計量・射出台５４を前進させるような力を働かせるよう
に二つのモータ６０ａ１６０ｂを回転させて実現するこ
とができる。この時、前記の場合と同様に、モータ４８
はフリーの状態にあるので、クラッチ４６はＯＦＦの状
態で両端軸は分離されており、中空クラッチ４４は○Ｎ
の状態で両端は連結されているので、モータ４８のカッ
プリング４２と中空クラッチ４４と中空ギヤ４３を介し
た回転を、二つのモータ６０ａ、６０ｂの各々のカップ
リング４２ａ、４２ｂと各々のギヤ６８ａ、６８ｂを介
した回転に中空ギヤ４３の両側で同期させて回転させる
。従って、計量・射出台５４を前進させる力は、二つの
モータ６０ａ、６０ｂとモータ４８の回転との和で得ら
れることになる。

このような場合、二つノモータ６０ａ、６０ｂの回転は
、取り付けられた各々の位置検出器７２ａ、７２ｂによ
り得られるフィードバック信号により、また、モータ４
８の回転は、このモータ４８に取り付けられた位置検出
器７２により得られるフィードバック信号により、図示
しないコントローラで予め設定されている計量・射出ス
クリュー４０の前進の圧カバターン、すなわち、保圧パ
ターンに対応してこれらの二つのモータ６０ａ、６０ｂ
とモータ４８に各々指定されたトルクでモータ４８の回
転を、二つのモータ６０ａ、６０ｂの回転の各々のカッ
プリング４２ａ、４２ｂと各々のギヤ６８ａ、６８ｂを
介した回転に中空ギヤ４３の両側で同期させるように制
御する。

なお、上述した実施例では、モータ４８の回転駆動力を
中空ギヤ４３に装着された中空クラッチ４４を介してモ
ータ６０ａ、６０ｂ側に伝達するように構成しているが
、ギヤ６８ａ、６８ｂを中空ギヤとし、これらのギヤ６
８ａ、６８ｂに前記中空クラッチ４４を夫々装着してモ
ータ４８の回転駆動力をモータ６０ａ、６０ｂ側に伝達
するように構成することも可能である。

また、本実施例に用いた二つのモータ６０ａ、６０ｂと
モータ４８の代替として、油圧モータを用いて構成する
こともできる。また、中空ギヤ４３と二つのギヤ６８ａ
、６８ｂの代替として、中空ブーりと二つのブーり群と
ベルトを用いて構成することもできる。

以上のような実施例において、各工程での必要なモータ
容量として次のようなものが考えられる。

計量・・・２８ｋＷ　　　背圧・・・　８ｋＷ射出・・
・４０ｋＷ　　　保圧・・・９０ｋＷ−つのモータ４８
で行い、背圧・射出・保圧の工程を他の二つのモータ６
０ａ、６０ｂで行ってふり、モータ容量は次の選定が考
えられる。

計量・射出・保圧用モータ容量 ・・・３０ｋＷ 背圧・射出・保圧用モータ容量 ・・・６０ｋＷ（３０ｋＷｘ２の２台分）また、この実
施例の全体でのモータ４８．６０ａ、６０ｂおよび、こ
れらのモータ制御用電力変換器での必要な電源容量とし
て、各々の総合効率を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　　　・・・１１２．５０ｋＷモータ制
御用電力変換器電源容量 ・・・１４０．６３ｋＷ この実施例では、計量・射出・保圧の工程を以上のこと
をまとめて第２図に示す。なお、時間経過は第５図と同
様である。

ここでモータについてみてみると、 最小／最大必要容量・・・３６／９０　ｋＷ設備容量　
　　　　・・・９（］ｋＷ となっており、モータ制御用電力変換器についてみてみ
ると、 最小／最大必要容量・・・４５／１１２．５ｋＷ設備容
量　　　　　・・・１１２．５ｋＷとなっている。これ
より、時間平均的にみて設備容量の休止状態はなくなる
。また、設備の利用率も３１／７６％から４０／１００
％と改善され、設備容量は３／４程度に縮小することが
できる。また、射出成形機の計量・背圧、射出・保圧・
背圧、射出・保圧の工程で、計量・射出シリンダと計量
・射出スクリニー以外の可動部を、すべり部材、ボール
ねじ、ボールナツトで構成することにより、計量・射出
シリンダと計量・射出スクリュー以外の可動部機構を簡
易化することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の射出成形機における駆動機構に
よれば、モータの最小／最大必要容量・設備容量、およ
びモータ制御用電力変換器の最小／最大必要容量・設備
容量の時間的にみた利用率が平準化されており、設備の
利用効率が向上するとともに、射出成形機の計量・背圧
、射出・保圧の可動部機構の計量・射出シリンダと計量
・射出スクリュー以外の可動部を、例えば、すべり部材
、ボールねじ、ポールナツトで構成することにより可動
部機構の構成が容易となる利点がある。

加えて、製造の際の低廉価が達成される効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の射出成形機における駆動機構の実施
例に係る構成を示す平面図、第１図すは第１図ａに示さ
れる実施例の側面図、 第２図は本発明に係る射出成形機における駆動機構の必
要電力の説明に供される図、第３図ａは従来の射出成形
機における駆動機構の構成を示す平面図、 第３図すは第３図ａに示される射出成形機における駆動
機構の側面図、 第４図は従来の射出成形機における駆動機構の必要電力
の説明に供される図、 第５図は射出成形機における駆動機構の必要電力の時間
経過の説明に供される図である。 ４０・・・計量・射出スクリュー ４２．４２ａ、４２ｂ−・・カップリング４３・・・中
空ギヤ ４４・・・中空クラッチ ４６・・・クラッチ ４８・・・モータ ５０・・・計量・射出シリンダ ５２・・・ギヤボックス ５４・・・計量・射出台 ５６ａ、５６ｂ・・・すべり部材 ５８・・・ベース ６０ａ、６０ｂ・・・モータ ６２ａ、６２ｂ・・・ポールナツト ６４ａ、６４ｂ−・・ボールねじ ６８ａ、６８ｂ−・・ギヤ ７２ａ、７２ｂ・・・位置検出器 ７４・・・シリンダ台 ８０・・・樹脂成形用金型 ＦＩＧ、２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計量・射出スクリューと、 変位可能な計量・射出台に固定され、第１の駆動軸を回
   転駆動する第１の駆動手段と、 前記計量・射出台に固定され、第２の駆動軸を回転駆動
   する第２の駆動手段と、 前記計量・射出スクリューと前記第１駆動軸とを必要に
   応じて連結し、前記第１駆動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駆動軸および前記第２駆動軸を連結するギヤと
   、 前記第１駆動軸と前記ギヤあるいは前記ギヤと前記第２
   駆動軸の間に配設され、前記第１駆動軸と前記第２駆動
   軸とを必要に応じて連結し、前記第１駆動軸の回転駆動
   力を前記第２駆動軸に伝達する第２の伝達手段と、 前記第２駆動軸に連結され、前記第２駆動軸の回転駆動
   力に基づき前記計量・射出台を前記計量・射出スクリュ
   ーに指向して変位させる変位手段と、 を備えることを特徴とする射出成形機における駆動機構
   。