JPH05154882A - 電動式成形機の射出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボモータの回転をねじ軸により直線運動
に変換してスクリュの移動を行うと共に、スクリュの軸
線上にねじ軸を置いて伝動効率を高める。 【構成】 射出加熱筒２１内のスクリュ２０を、後端の
延長軸２６を介して進退自在な保持部材２５により保持
する。スクリュ保持部材２５に設けたねじ受部材２７と
定位置にて回転するねじ軸３０とを螺合する。ねじ軸３
０の回転運動をねじ受部材２７とにより直線運動に変換
してスクリュ保持部材２５をスクリュ２０と一緒に前進
移動させる。ねじ軸３０とスクリュ２０の回転駆動源を
サーボモータ３５とする。上記スクリュ保持部材２５の
中央部を空所２５ａに形成する。その空所２５ａにねじ
受部材２７と螺合したねじ軸３０をスクリュ２０の軸線
上に位置させて収容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動機を駆動源として
合成樹脂の成形を行う電動式成形機の射出機構、特に射
出加熱筒内に射出スクリュを備えたインラインスクリュ
式の射出機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動式成形機の射出機構としては、実公
昭３９−１０４２４号公報に記載されたプランジャ式の
ものが公知となっている。

【０００３】この射出機構は一対のタイバーに摺動板を
支持させ、その摺動板の前面部にプランジャの後端を取
付ける一方、摺動板の後面部に軸方向のキー溝をシャフ
ト部分に有するねじ軸を回転自在に連結し、そのねじ軸
に定位置にて回転するプーリーを螺合するとともに、シ
ャフト部分にウォームホイールをキーを介して噛合し、
そのウォームホイールによりシャフトの回転を阻止した
上で、プーリーを電動機により回転し、その回転運動を
ねじ軸の直線運動に変えて、上記プランジャを前進また
は後退移動するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなプランジャ
式射出機構では、ねじ軸とともにプランジャを前進移動
して射出を行うため、ねじ軸の回転を阻止するキー及び
ウォームホイール等の回転抵抗部材や、ウォームホイー
ルに回転抵抗を与える抵抗機等が必要となり、またねじ
軸に回転抵抗を与えつつキー及びキー溝により、電動機
によるプーリーの回転運動をねじ軸の直線運動に変換す
ることから、その際の抵抗が大きく、伝動効率も著しく
悪いことから、高出力の電動機が必要となる。

【０００５】また一般に使用されている通常の電動機
は、電動機の起動、停止、急加減減速制御の点に難点が
あり、トルク制御も困難で、低速度から定格速度までの
広範囲を高精度に制御できないとの理由から、高速応答
性を必要とするインラインスクリュ式の射出機構の駆動
源としては使用し難いものであった。

【０００６】さらにまたインラインスクリュ式では、プ
ランジャ式とは異なって、スクリュを回転しながら背圧
力を制御して材料樹脂の可塑化を行う計量工程を不可欠
とする。射出完了後にスクリュを回転して材料樹脂を可
塑化すると、スクリュから射出加熱筒の前部内に押し出
された溶融樹脂の圧力により、スクリュは後退移動す
る。

【０００７】この後退移動に際して、材料樹脂の可塑化
と混練効果を上げたり、材料中の揮発分や空気をスクリ
ュ後方に逃がすなどするために、スクリュに背圧をかけ
て後退を制御している。

【０００８】この背圧制御は、スムーズなスクリュの後
退移動によって始めて高精度に行われるものであるか
ら、プランジャの前進による圧縮とヒーターとにより、
加熱筒内の材料樹脂を逐次可塑化するプランジャ式のた
めの上記射出機構を、インラインスクリュ式の射出機構
に採用することは極めて困難なことであり、したがって
駆動源を電動機とするインラインスクリュ式の射出機構
としては、上記電動機の問題とスクリュに対する伝動に
ついての問題の解決が課題となっている。

【０００９】この発明は上記課題を解決するために考え
られたものであって、その目的は、電動機による回転運
動を、ねじ軸により直線運動に変換してスクリュを前進
移動するものでありながら、スクリュの移動をスムーズ
に行い得ることができ、また応答性のよい電動機の利用
によって、成形精度の高い射出成形を可能とする新たな
電動式成形機の射出機構を提供することにある。

【００１０】またこの発明は、スクリュの前進移動手段
としてねじ軸を用いるものであっても、射出駆動をコン
パクトに構成して伝動効率を一層高めることができる新
たな電動式成形機の射出機構を提供するものでもある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の特徴は、後端に延長軸を有し、その延長軸にスクリュ
回転用の伝動部材を備えた射出加熱筒内のスクリュと、
延長軸を介してスクリュを回転自在に保持し、かつスク
リュとともに進退移動する保持部材と、そのスクリュ保
持部材に設けられたねじ受部材と螺合し、回転運動を該
ねじ受部材により直線運動に変換してスクリュ保持部材
をスクリュと一緒に前進移動させる定位置のねじ軸と、
ねじ軸とスクリュ回転用の伝動部材の駆動源をサーボモ
ーターとしてなる射出機構において、上記スクリュ保持
部材の中央部を空所に形成し、その空所の前部に部材を
介して上記延長軸を回転自在に接続するとともに、空所
の後部に上記ねじ受部材を止着し、そのねじ受部材と上
記ねじ軸との螺合により、該ねじ軸をスクリュの軸線上
に位置させてスクリュ保持部材に収容してなることにあ
る。

【００１２】

【作 用】上記構成では、サーボモータが正回転する
と、スクリュ保持部材側のねじ受部材と螺合したねじ軸
が回転する。このねじ軸はスクリュの軸線上に位置して
軸方向に移動することはないので、スクリュ保持部材側
が前進移動するようになり、これによりスクリュが射出
加熱筒内を前進移動して射出を行う。

【００１３】またサーボモータを逆回転し、その回転を
回転伝動部材を介してスクリュに伝達すると、スクリュ
が回転して材料樹脂の可塑化が行われるとともに、樹脂
の送り圧により、スクリュに後退力が作用する。この後
退力はスクリュ保持部材を介してねじ軸に働き、それに
よりねじ軸は前進時とは逆方向に回転するようになるの
で、スクリュはスクリュ保持部材と一緒にスムーズに後
退移動する。

【００１４】

【実施例】図中１は型締機構、２は射出機構を示す。型
締機構１は機台３上の一対の固定盤１０，１１に架設し
たタイバー１２と、該タイバー１２に移動自在に取付け
た可動盤１３とを有する。

【００１５】上記一方の固定盤１１と可動盤１３との対
抗面には、それぞれ金型１４，１４が設けてあり、また
可動盤１３の反対面には型開閉用のねじ軸１５が突設し
てある。このねじ軸１５は、他方の固定盤１０に回動自
在に装着した回転盤１６にねじ込まれ、かつ回転盤１６
には歯車１７が取付けてあって、その歯車１７と共に上
記回転盤１６が回転したとき、ねじリードによってねじ
軸１５が可動盤１３と一緒に移動する型開閉装置を構成
している。

【００１６】上記射出機構２は、スクリュ２０を内装し
た射出加熱筒２１と、射出加熱筒２１の保持を兼ねる機
台上の移動自在なハウジング２２とを有する。該ハウジ
ング２２の内部にはスクリュ２０の後端部と、スクリュ
保持部材２５が前後方向にのみ摺動自在に収容してあ
る。

【００１７】またスクリュ２０の後端には、歯車２４に
よるスクリュ回転用の伝動部材を備えた延長軸２６が連
設してあり、かつ延長軸２６の端部は部材２３を介して
上記スクリュ保持部材２５に回動自在に接続してある。

【００１８】上記スクリュ保持部材２５の中央部は両端
が開口した軸方向に長い空所２５ａに形成され、その空
所２５ａの前部に上記部材２３が設けられ、また後部に
はナット状のねじ受部材２７がスクリュ保持部材側に止
着して嵌合してある。

【００１９】このねじ受部材２７には、ケーシング壁部
２２ａに回転自在に保持された定位置のねじ軸３０がね
じ込んである。これによりねじ軸３０は上記スクリュ２
０の軸線上に位置し、またスクリュ保持部材２５の内部
に収容される。

【００２０】上記ねじ軸３０は、ケーシング壁部２２ａ
に保持された軸部２９に歯車２８による回転伝動部材を
有し、軸部２９の外端にはハウジング壁部２２ａに固定
した背圧制御用のブレーキ３１が連結してある。このブ
レーキ３１は内部にヒステリスブレーキを具備する。

【００２１】３２は上記型締機構側の伝動軸で、上記固
定盤１０，１１の下部に回動自在に軸承され、かつ固定
盤１０に近接して上記歯車１７と噛合した伝動歯車３３
を外端に有し、内端にはキーまたはスプラインが設けて
ある。

【００２２】３４は上記ハウジング２２の下部内に軸承
した射出機構側の伝動軸、３５はタコメータジェネレー
タ３５ａを備えたサーボモータである。このサーボモー
タ３５は、連結部材２２ｂによりハウジング２２に取付
けて機台３の内部にハウジング２２と一緒に移動するよ
うに設けられている。

【００２３】このサーボモータ３５の回転力は駆動ベル
ト３６をもって上記伝動軸３４に伝達され、これにより
伝動軸３４が回転する。また伝動軸３４の内端には、型
締機構側の伝動軸３２を接続するための継手３７が、電
磁作動のクラッチ機構３８を介して接離自在に連接して
ある。この継手３７は回転かつ摺動自在にハウジング２
２に支承された軸部と、その軸部の外端に一体形成され
て、上記伝動軸３２の内端を受入れるキー溝またはスプ
ラインを内側に施したシリンダ３７ａとからなり、更に
軸部には電磁作動の型締力保持器３９が設けてある。

【００２４】この型締力保持器３９はハウジング壁部に
固着した制動板と、軸部に軸方向に移動自在にキー止め
された電磁器とから構成され、その電磁器が励磁によっ
て制動板と結合し、上記伝動軸３２を介して型締力の保
持を行う。

【００２５】４０は伝動軸３４に電磁作動のクラッチ機
構４０ａと共に設けた伝動歯車で、ねじ軸回転用の上記
歯車２８と噛合している。４１は伝動軸３４に電磁作動
のクラッチ機構４１ａと共に設けた伝動歯車で、スクリ
ュ回転用の上記歯車２４と噛合している。

【００２６】次にサーボモータ３５を駆動源とする成形
機の動作について説明する。クラッチ機構３８により伝
動軸３２，３４を接続した状態にて、サーボモータ３５
を正回転させる。この際、射出機構２側では、クラッチ
機構４０ａ，４１ａの作動により伝動歯車４０，４１を
自由状態にしておく。

【００２７】伝動軸３４と伝動歯車３３及び歯車１７と
によって回転盤１６が回転し、ねじ軸１５が送り出され
る。この結果、可動盤１３が前進移動して金型１４，１
４が閉じる。

【００２８】型閉により可動盤１０が停止すると大きな
トルクが発生し電流が上昇する。このとき設定トルクと
検出電流とが比較され、一致の確認信号が生ずると型締
力保持器３９が励磁されて、伝動軸３２はブレーキハウ
ジング側に固定される。この伝動軸３２の固定によって
可動盤１３は型締状態を維持することになる。

【００２９】またこのままでは伝動軸３２に回転力が作
用するので、型締力保持器３９の励磁に引続いて、クラ
ッチ機構３８を電気的に開放して、伝動軸３４との接続
を断つ。

【００３０】上記動作に引き続いて射出機構２側では、
指令により自由状態にあったクラッチ機構４０ａが作動
して、伝動軸３４と伝動歯車４０とを接続する。これに
よりサーボモータ３５の回転力が伝動歯車４０とねじ軸
回転用の上記歯車２８とを介してねじ軸３０に伝達され
る。

【００３１】ねじ軸３０は上記歯車２８により定位置に
て回転するだけであるから、このねじ軸３０と螺合した
スクリュ保持部材側のねじ受部材２７が、ねじ軸上を軸
方向にねじ送りされるようになり、サーボモータによる
回転運動はスクリュ保持部材２５を前進移動する直線運
動に変換される。

【００３２】またスクリュ保持部材２５には、スクリュ
後端の延長軸２６が接続してあるから、スクリュ２０も
共に前進移動して、スクリュ前部の射出加熱筒内に計量
した材料樹脂を射出する。

【００３３】射出が完了すると指令によりサーボモータ
３５が停止し、同時にクラッチ機構４０ａが元の自由状
態に作動してねじ軸回転用の歯車２８への回転力の伝達
を断つ。この動作に続いて自由状態にあったクラッチ機
構４１ａが作動し、伝動軸３４と伝動歯車４１とを接続
する。

【００３４】そこでサーボモータ３５を逆回転すると、
その回転力は伝動歯車４１とスクリュ回転用の上記歯車
２４とを介してスクリュ３０に伝達され、スクリュ３０
は回転してホッパからの材料樹脂をスクリュ前部へと送
込む。

【００３５】このスクリュ２０の回転により材料樹脂は
可塑化され、溶融樹脂となって射出加熱筒２１の前部に
計量される。また射出加熱筒内の樹脂圧によりスクリュ
２０後退力が発生する。この後退力はスクリュ保持部材
２５と一体のねじ受部材２７に集中し、これがスクリュ
２０と同一軸線上のねじ軸３０に作用することから、ね
じ軸３０はスクリュ前進時とは逆の方向にスムーズに回
転し、スクリュ２０の後退の妨げとならない。

【００３６】このねじ軸３０の逆回転を、上記ブレーキ
装置３１により制動すると、スクリュ２０は樹指圧に抗
しながら後退するようになり、そこに適度な背圧力によ
る計量がなされる。

【００３７】計量が済むと型締機構１側では、型締力保
持器３９を解除し、またクラッチ機構３８を作動して伝
動軸３２を再び伝動軸３４に接続し、サーボモータ３５
の逆回転力を回転盤１６に伝達する。これにより型締側
のねじ軸１５が逆回転しながら後退移動して型開を行
う。

【００３８】

【発明の効果】この発明は上述のように、 後端に延長
軸を有し、その延長軸にスクリュ回転用の伝動部材を備
えた射出加熱筒内のスクリュと、延長軸を介してスクリ
ュを回転自在に保持し、かつスクリュとともに進退移動
する保持部材と、そのスクリュ保持部材に設けられたね
じ受部材と螺合し、回転運動を該ねじ受部材により直線
運動に変換してスクリュ保持部材をスクリュと一緒に前
進移動させる定位置のねじ軸と、ねじ軸とスクリュ回転
用の伝動部材の駆動源となるサーボモーターとから射出
機構を構成し、さらに上記スクリュ保持部材の中央部を
空所に形成して、その空所の前部に部材を介して上記延
長軸を回転自在に接続するとともに、空所の後部に上記
ねじ受部材を止着し、そのねじ受部材と上記ねじ軸との
螺合により、該ねじ軸をスクリュの軸線上に位置させて
スクリュ保持部材に収容してなることから下記のごとき
効果を奏する。

【００３９】 定位置のねじ軸によりスクリュ保持部
材側を前進移動しているので、ねじ受け部材側を回転す
る場合に比べてＧＤ² を小さくでき、これにより高応答
による精密な射出制御及び計量制御が可能となる。

【００４０】 定位置のねじ軸によりスクリュ保持部
材側を前進移動するので、ねじ軸側を前進移動するプラ
ンジャ式射出機構が不可欠とするねじ軸の回転阻止部材
が不要となり、また回転阻止部材によるねじ軸の回転抵
抗も無くなるので、伝動効率も著しく向上し、ねじ軸の
回転もスムーズに行われる。

【００４１】 進退自在なスクリュ保持部材とねじ軸
の接続は、ねじ受部材とねじ軸との螺合によって行わ
れ、スクリュ保持部材に加わるスクリュの後退力が、ね
じ受部材に集中するように構成されていることから、そ
の後退力によりねじ軸の逆回転がスムーズに生じ、材料
計量時の樹指圧によるスクリュの後退移動に際しても、
ねじ軸による抵抗は極めて僅かなので、ねじ軸の回転制
御による背圧制御も容易に行い得る。

【００４２】 サーボモータは、起動、停止、急加減
速制御は勿論のこと、トルク制御、さらには低速から定
格速度までの広範囲な速度制御を高精度に応答よくで
き、またサーボモータによるスクリュの回転では、材料
計量時の高負荷に対する耐久性と、高精度の加減特性等
の要求に応じることができるので、ねじ軸による伝動効
率のよさと相俟って、駆動源を電動機とするものであり
ながら、高精度で安定した可塑化計量が実現できる結
果、極めて成形精度の高い成形品の成形が可能となる。

【００４３】 スクリュとねじ軸が同一軸線上にある
ので、両者がスクリュ保持部材を介して接続された関係
にあっても、スクリュに対する前進力やねじ軸に対する
後退力の働きに偏りが生ずることがなく、ねじ軸はスム
ーズに回転してスクリュの後退抵抗となるようなことが
ない。

【００４４】 スクリュ保持部材の中央部を空所に形
成してねじ軸を収容したので、ねじ軸の収容分だけ射出
駆動部の長さを短く構成でき、またねじ軸側を回転する
のでねじ軸に余長分を長く設ける必要がなく、その分だ
けねじ軸の長さも短くすむことなどから、射出機構をコ
ンパクトに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電動式成形機の射出機構の１実
施例を略示するもので、射出機構を縦断した側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 型締機構 ２ 射出機構 ２０ スクリュ ２１ 射出加熱筒 ２２ ハウジング ２２ａ ハウジング壁部 ２３ 部材 ２４ スクリュ回転用の歯車 ２５ スクリュ保持部材 ２５ａ 空所 ２６ 延長軸 ２７ ねじ受部材 ２８ ねじ軸回転用の歯車 ２９ ねじ軸の軸部 ３０ ねじ軸 ３４ 伝動軸 ３５ サーボモータ ４０ ねじ軸回転側の伝動歯車 ４０ａ クラッチ機構 ４１ スクリュ回転側の伝動歯車 ４１ａ クラッチ機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 後端に延長軸を有し、その延長軸にスクリュ回転用の伝
   動部材を備えた射出加熱筒内のスクリュと、延長軸を介
   してスクリュを回転自在に保持し、かつスクリュととも
   に進退移動する保持部材と、そのスクリュ保持部材に設
   けられたねじ受部材と螺合し、回転運動を該ねじ受部材
   により直線運動に変換してスクリュ保持部材をスクリュ
   と一緒に前進移動させる定位置のねじ軸と、ねじ軸とス
   クリュ回転用伝動部材の駆動源をサーボモーターとして
   なる射出機構において、上記スクリュ保持部材の中央部
   を空所に形成し、その空所の前部に部材を介して上記延
   長軸を回転自在に接続するとともに、空所の後部に上記
   ねじ受部材を止着し、そのねじ受部材と上記ねじ軸との
   螺合により、該ねじ軸をスクリュの軸線上に位置させて
   スクリュ保持部材に収容してなることを特徴とする電動
   式成形機の射出機構。