(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートカット及び成形品突き出しを１つのサーボモータで駆動する事を特徴とする射出成形機において、ゲートカット部材を駆動するゲートカット用ネジ機構と成形品のエジェクト部材駆動用のエジェクト用ネジ機構とが同一サーボモータにて駆動され且つ両機構のネジが互いに逆ネジに構成されている事を特徴とする射出成形機。
【請求項２】
中空のゲートカット部材と、前記ゲートカット部材内にスライド可能に挿通されたエジェクト部材と、ゲートカット部材のネジ部に螺合してゲートカット部材を前進・後退させるゲートカット駆動ナット部と、エジェクト部材に螺合してエジェクト部材を前進・後退させるエジェクトナット部と、ゲートカット駆動ナット部とエジェクトナット部とを同時に回転させるプーリとで構成されており、前記ゲートカット駆動ナット部とエジェクトナット部とが互いに逆ネジとなっており、前記プーリが１つのサーボモータで回転される事を特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形工程の各駆動源としてサーボモータを使用した射出成形機であって、特にゲートカットと成形品突出工程とを１つのサーボモータでまかなった射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータをその各工程の駆動源とした射出成形機は現在既に多用されている。しかしながら、全ての作動機構に１つづつサーボモータを使用するとサーボモータの数が多過ぎ、装置コストが莫大なものになるだけでなく、制御もそれだけ複雑になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ゲートカットと成形品突出工程とを１つのサーボモータでまかなう事により、性能を落とす事なく装置の製造コストの低減と制御の簡素化を狙う事をその解決課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した射出成形機(A)は『ゲートカット及び成形品突き出しを１つのサーボモータ(40)で駆動する射出成形機において、ゲートカット部材(30)を駆動するゲートカット用ネジ機構(G)と成形品(26)のエジェクト部材(27)駆動用のエジェクト用ネジ機構(E)とが同一サーボモータ(40)にて駆動され且つ両機構(G)(E)のネジ部(27a)(30a)とが互いに逆ネジに構成されている』事を特徴とする。
【０００７】
これによれば、１基のサーボモータ(40)の回転方向を正転から逆転に、或いは逆転から正転にかえるだけで、ゲートカット部材(30)とエジェクト部材(27)の動きを制御することが出来る。
【０００８】
請求項３に記載した射出成形機(A)は『中空のゲートカット部材(30)と、前記ゲートカット部材(30)内にスライド可能に挿通されたエジェクト部材(27)と、ゲートカット部材(30)のネジ部(30a)に螺合してゲートカット部材(30)を前進・後退させるゲートカット駆動ナット部(44)と、エジェクト部材(27)に螺合してエジェクト部材(27)のネジ部(27a)に螺合してエジェクト部材(27)を前進・後退させるエジェクトナット部(49)と、ゲートカット駆動ナット部(44)とエジェクトナット部(49)とを同時に回転させるプーリ(43)とで構成されており、前記ゲートカット駆動ナット部(44)とエジェクトナット部(49)とが互いに逆ネジとなっており、前記プーリが１つのサーボモータで回転される』事を特徴とする。
【０００９】
【実施の態様】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。さて、本発明の射出成形機(A)は図１に示すように射出機構部(a)と金型機構部(b)とに大別される。
射出機構部(a)は、スクリュ(4)を前進・後退させるための駆動機構部(10)、スクリュ(4)を回転させる回転用サーボモータ(11)、スクリュ(4)を前進・後退させる射出用サーボモータ(12)、原料樹脂混練及び射出用のスクリュ(4)、スクリュ(4)が進退・回転可能収納されている射出シリンダ(13)、射出シリンダ(13)に巻設されたヒータ(14)、スクリュ(4)と駆動機構部(10)との間に配設され、スクリュ(4)に掛かる圧力を検出している射出用ロードセル(15)、原料供給ホッパ(16)並びに各サーボモータ(11)(12)に装着されているパルス発生装置(11a)(12a)とで構成されている。
【００１０】
次に金型機構部(b)に付いて説明する。金型(1)は移動・固定金型(1a)(1b)で構成されており、固定ダイプレート(17)に固定金型(1a)が装着され、移動ダイプレート(18)に移動金型(1b)が装着されており、移動金型(1b)の反対側にて移動ダイプレート(18)に圧力センサ(7)を介してハウジング(50)が取り付けられている。ハウジング(50)の背面（即ち、移動金型(1b)の反対側）中央には、ゲートカット用ネジ機構(G)が設けられており、更にその背方にゲートカット用ネジ機構(G)と一体にてエジェクト用ネジ機構(E)が設けられており、１基のサーボモータ(40)でゲートカットと成形品突出とを行うことが本発明の特徴であり、以下この部分を詳述する。
なお、固定ダイプレート(17)と後述するテイルストック(20)との間にタイバー(19)が架設されており、タイバー(19)に移動ダイプレート(18)がスライド自在に取り付けられている。
【００１１】
次に、ハウジング(50)内に形成されているゲートカット用ネジ機構(G)及びエジェクト用ネジ機構(E)に付いて説明する。前記ハウジング(50)内には、ベアリングを介して回転ハウジング(50a)が配設されており、この回転ハウジング(50a)の突出端に従動プーリ(43)が固定されており、且つ回転ハウジング(50a)の中空部分(50b)内にゲートカット駆動ナット部(44)が固定されている。このゲートカット駆動ナット部(44)には中空のネジ部(30a)が螺装されており、ゲートカット駆動ナット部(44)の回転によって前進・後退するようになっている。そして、その中心に中空のネジ部(30a)が螺装されており、従動プーリ(43)の正逆回転に合わせて前進後退するようになっている。この中空のネジ部(30a)に合わせて中空のゲートカットピン(30b)が移動金型(1b)に配設されている。このゲートカットピン(30b)内にはセンターピン(27c)がスライド自在に配設されている。
【００１２】
また、前記従動プーリ(43)はタイミングベルト(42)を介してサーボモータ(40)の駆動プーリ(41)と接続している。
サーボモータ(40)によってゲートカット部材(30)が作動するようになっている。ここで、ゲートカット部材(30)は、中空のネジ部(30a)と、その先端に装着されているゲートカットピン(30b)とで構成されている。また、(40a)はサーボモータ(40)に装着されたパルス発生装置である。
【００１３】
エジェクト用ネジ機構(E)に付いて説明すると、中空のネジ部(30a)にはエジェクト部材(27)のストレート部分(27b)が回転且つスライド自在に挿通されている。そして前記回転ハウジング(50a)の突出端の内部に装着されたエジェクトナット部(49)に前記エジェクト部材(27)のネジ部(27a)が螺装されている。従ってエジェクト部材(27)は、本実施例の構造の場合、ネジ部(27a)とそのストレート部分(27b)、センターピン(27c)で構成される事になる。
【００１４】
そして、ネジ部(27a)の端部には連結バー(39)が取り付けられており、ナット固定されている。この連結バー(39)の両端にはガイドバー(37)が取り付けられており、ハウジング(50)に穿設されているガイド孔(38)にスライド自在に配設されている。
また、後述するように成形品(26)の突き出しにあたっては、まず、センターピン(27c)の先端に付いて来たゲート部分(26a)を先に落下させ、続いて成形品(26)を移動金型(1b)から離脱させることになる。
【００１５】
次に金型開閉トグル機構(T)に付いて説明する。テイルストック(20)には金型制御サーボモータ(31)が取り付けられており、その回転駆動軸に駆動プーリ(32)が取り付けられている。更に、テイルストック(20)内にはベアリングを介して回転自在にトグル駆動ナット部(51)が配設されており、その突出部に従動プーリ(34)が装着されており、且つトグル駆動ナット部(51)にトグル作動用のネジ部(34a)が螺進・螺退自在に螺装されている。前記駆動プーリ(32)と従動プーリ(34)とはタイミングベルト(33)を介して接続され、サーボモータ(31)の回転力を従動プーリ(34)に伝達している。前記金型制御サーボモータ(31)にはパルス発生装置(31a)が装着されている。
【００１６】
従動プーリ(34)に伝達された回転力は、トグル駆動ナット部(51)を介してネジ部(34a)に伝達され、トグル駆動ナット部(51)の回転に合わせて進退自在するように螺装されており、前記ネジ部(34a)の突出端が金型開閉クロスヘッド(35)に取り付けられている。金型開閉トグルは長短各アーム(36)をリンク機構に接続したもので、その一端はテイルストック(20)に回動自在に接続され、他端はハウジング(50)に回動自在に接続され、更にもう一つの端部は金型開閉クロスヘッド(35)に取り付けられている。このリンク機構は公知の技術であるからこれ以上の詳細は省く。
【００１７】
次に製品取出装置(S)に付いて説明する。製品取出装置(S)のサーボモータ(45)は移動ダイプレート(18)に設置されており、本実施例ではシリンダにて構成されたアクチュエータ(46)を介して製品取出アーム(47)が取り付けられていてその先端に吸着パッド(48)が設けられている。また、サーボモータ(45)の後端にはパルス発生装置(45a)が設けられていて、サーボモータ(45)の回転角度や角速度を制御している。
【００１８】
ここで、成形品(26)の取り出しのために作動する前記アクチュエータ(46)の往復作動距離は短いのでシリンダでも十分であるが、サーボモータを使用する事も可能である。サーボモータを使用した場合は取り出しのタイミングを完全に一致させる事ができるためロスタイムをゼロにする事が出来るが、シリンダを使用した場合は応答性でサーボモータに劣るため若干のロスタイムが発生する可能性がある。ただし、その作動距離は十分短いため、当然本装置の性能を損なうものではない。
【００１９】
(8)は制御装置で、本射出成形機(A)全体の制御を司るものであり、その中の１つの機能として、射出用ロードセル(15)、圧力センサ(7)、サーボモータ(11)(12)(31)(40)及び(45)に装着されたパルス発生装置(11a)(12a)(31a)(40a)及び(45a)からの信号やその他からの信号を得てサーボモータ(11)(12)(31)(40)及び(45)やその他の制御を行うようになっている。駆動系の制御は全てサーボモータによって行われるのであるから、プログラムすることにより複合動作など任意の条件が作り出せる。(9)は制御装置(8)への入出力装置やＣＲＴなどである。
【００２０】
次に、本発明の作用について説明する。原料樹脂(3c)が原料供給ホッパ(16)に投入され、回転用サーボモータ(11)を作動させてスクリュ(4)を回転させると原料樹脂(3c)は次第に射出シリンダ(13)方向に送られて行く、射出シリンダ(13)はその外周に巻着されているヒータ(14)によって加熱されているので、射出シリンダ(13)に入った原料樹脂(3c)は次第に溶融し且つスクリュ(4)の回転作用によって混練されて行く。
【００２１】
スクリュ(4)の回転と共に溶融混練樹脂(3b)は射出シリンダ(13)の先端方向に送られ、先端部分で貯溜される。この反作用としてスクリュ(4)は次第に後退し、ついには予め設定されている後退停止位置に至る。この時点で樹脂計量が完了した事になる。
続いて、回転用サーボモータ(11)を停止させると共に射出用サーボモータ(12)を作動させてスクリュ(4)を前方に突き出し、射出シリンダ(13)の先端部分に溜まっていた計量溶融混練樹脂(3a)を金型キャビティ(2)に射出する。
【００２２】
一方、金型(1)側では、図２に示すようにまず型締めが行われる。即ち、金型制御サーボモータ(31)を作動させ、駆動プーリ(32)及び伝達ベルト(33)介してその回転力を従動プーリ(34)に伝達し、従動プーリ(34)を回転させるとトグル駆動ナット部(51)に螺装されているネジ部(34a)が図中右方向に進み、クロスヘッド(35)を推し進めて金型開閉トグル(T)を伸長させる。この時この伸長に合わせて移動ダイプレート(18)及びこれに装着されている移動金型(1a)が固定金型(1b)側に移動し、固定金型(1b)に移動金型(1a)が所定圧力で押圧され型締が行われる。
【００２３】
次に、この状態で射出サーボモータ(12)を作動させてスクリュ機構部(10)を作動させ、スクリュ(4)を金型(1)側に移動させ、射出シリンダ(13)の先端の計量混練溶融樹脂(3a)を、金型キャビティ(2)内に射出する。その射出速度は制御装置(8)により最適にコントロールされる。計量された溶融樹脂(3)が金型キャビティ(2)内に射出・充填されると、これに続いてゲートカットが行われる。
【００２４】
即ち、前述の樹脂充填後、金型(1)の型締が行われている状態でサーボモータ(40)を作動させると駆動プーリ(41)が回転し、タイミングベルト(42)を介して従動プーリ(43)が回転する。この従動プーリ(43)は回転ハウジング(50a)、ゲートカット駆動ナット部(44)を介して中空のネジ部(30a)に螺合しているので、従動プーリ(43)の回転によって中空のネジ部(30a)が前進し、これに接続しているゲートカットピン(30b)をゲート(1c)に向かって突き出しゲートカットする。
【００２５】
一方、エジェクト部材(27)のネジ部(27a)は、エジェクトナット部(49)に螺合しているため、前記従動プーリ(43)が回転すると、エジェクトナット部(49)も回転するため移動するが、エジェクト部材(27)のネジ部(27a)と中空のネジ部(30a)とは逆ネジに形成されているので、前述のように中空のネジ部(30a)が前進するとエジェクト部材(27)は後退する事になる。
このようにしてゲートカットが完了すると、金型キャビティ(2)は完全に外界からシャットアウトされる。
【００２６】
前述のようにゲートカットが終わるとこの状態で型締め状態を保持し或いは更に増し締めして、極めて強い圧力で充填樹脂(3)を押圧し、移動金型(1b)側の金型キャビティ(2)の内周面に形成された微細凹凸を硬化しつつある充填樹脂(3)に転写する。（図３参照）
【００２７】
充填樹脂(3)の硬化が終了すると、サーボモータ(31)を逆作動させてトグル機構(T)を緩めて移動金型(1b)を固定金型(1a)側から離間させる。この時成形品(26)は移動金型(1b)の金型キャビティ(2)内に嵌まり込んだまま移動金型(1b)と共に移動する。（図４参照）
【００２８】
最後に型開きが終わった処でサーボモータ(40)を逆転させる。すると中空のネジ部(30a)とこれに接続されたゲートカットピン(30b)とが後退して成形品(26)から離脱すると共にエジェクト部材(27)が前進してゲートカットピン(30b)の先端に付着しているゲート部分(26a)を突き出して落下させる。（図５参照）
【００２９】
続いて、移動金型(1b)のキャビティ(2)と成形品(26)との間に例えば圧縮気体を圧入してキャビティ(2)から成形品(26)を僅かに浮かせる。（図６参照）勿論図示していないが、別途用意した突出ピンでキャビティ(2)から成形品(26)を僅かに浮かせてもよい。
【００３０】
そして、前記離間のタイミングを図って製品取出装置(S)を作動させる。《前述のように突出ピン（図示せず）で成形品(26)の突き出しを行った場合は、突出ピンの制御はサーボモータ(40)によって行われるので、そのタイミングの再現性は極めて高い精度をもつ。》
前記サーボモータ(40)の動作は逐次制御装置(8)に入力しているので、サーボモータ(40)の動きに合わせて製品取出装置(S)のサーボモータ(45)を作動させる事ができる。
【００３１】
一方、金型(1)外で待機していた製品取出装置(S)側では、アーム(47)をある角度だけ回転させて金型(1)のパーティング面内にその先端部分を挿入し、成形品(26)の前方で停止させた後、アクチュエータ(46)を作動させてアーム(47)の吸着パッド(48)を成形品(26)側に向かって移動させ、突き出されていた成形品(26)又は突き出された瞬間に或いは突き出された瞬間の成形品(26)を吸着し、続いてアクチュエータ(46)を逆作動させて金型キャビティ(2)から成形品(26)を離脱させ、然る後サーボモータ(45)を逆作動させて成形品(26)を金型(1)外に取り出す。この一連の動作は０.１２〜０.１５秒で行われ、エジェクトから製品取り出し迄の一連の動作でのロスタイムは最小限になり、サイクルアップの向上に寄与する。
【００３２】
【発明の効果】
以上により本発明によれば、射出作業の全ての動作をサーボモータによって制御するので、そのタイミングや射出速度、加圧速度、加圧圧力その他全てを自在にコントロールする事が出来、その結果サイクルアップも可能となるのであるが、特に、ゲートカットと成形品突出工程とを１つのサーボモータでまかなう事により、性能を落とす事なく装置の製造コストの低減と制御の簡素化を達成する事が出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる射出成形機全体の一部省略概略構造を示す断面図
【図２】図１の金型機構部の型締時の拡大断面図
【図３】図２の金型機構部において、金型に樹脂を充填しつつある状態の拡大断面図
【図４】図２の金型機構部において、型開時の拡大断面図
【図５】図２の金型機構部におけて、ゲート部分突き出し時の拡大断面図
【図６】図２の金型機構部におけて、成形品の突き出し時の拡大断面図
【図７】図２のＸ−Ｘ拡大断面図
【符号の説明】
(A)…射出成形機
(a)…射出機構部
(b)…金型機構部
(G)…ゲートカット用ネジ機構
(E)…エジェクト用ネジ機構
(1)…金型
(1a)…固定金型
(1b)…移動金型
(2)…金型キャビティ
(3)…樹脂
(3a)…計量樹脂
(3b)…混練樹脂
(3c)…原料樹脂
(4)…スクリュ
(8)…制御装置
(11)(12)(31)(40)(45)…サーボモータ
(26)…成形品
(27)…エジェクト部材
(27a)…エジェクト用ネジ機構のネジ部
(30)…ゲートカットピン
(30a)…ゲートカット用ネジ機構のネジ部
(43)(54)…従動プーリ
(43a)(54a)…従動プーリのナット部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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