(57)【要約】【課題】メンテナンス等が容易なリニアモータを備えた電動射出成形機の射出装置を提供する。【解決手段】電動射出成形機のメインフレーム４２上に射出装置２１が設けられている。射出装置２１は、バレル５１内のスクリュー５４を回転させるスクリュー回転機構５３と、スクリュー５４を軸線方向に移動させる駆動ユニット５５などを備えている。駆動ユニット５５は、前後一対の支持壁６２，６３およびベース部材６４を有するサブフレーム６０を備えている。サブフレーム６０に、リニアモータ５２のコイル７０と、磁石７２と、リニアガイド機構７４が設けられている。コイル７０は、支持壁６２，６３によって支持されている。磁石７２は支持壁６２，６３間に移動自在に設けられている。サブフレーム６０は、メインフレーム４２上に固定用部材６１によって着脱可能に固定される。【選択図】　　図６
2004009707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリューを駆動するための駆動ユニットを有する射出装置であって、
前記駆動ユニットは、
メインフレームに着脱可能に固定され、互いに対をなす第１および第２の支持壁を有しかつこれら支持壁をつなぐベース部材を有するサブフレームと、
前記サブフレームの前記第１および第２の支持壁に固定された磁界発生用のコイルを含むリニアモータの固定側部材と、
前記サブフレームの前記第１および第２の支持壁間に移動自在に配置され、前記コイルに電流を供給したとき該コイルの軸線方向に移動する磁石を含むリニアモータの可動側部材と、
前記可動側部材が前記コイルの軸線方向に移動するよう該可動側部材を案内するリニアガイド機構と、
を具備したことを特徴とする射出装置。
【請求項２】
射出装置と型締装置とを有する電動射出成形機であって、
前記射出装置は、
メインフレームと、
前記メインフレームに搭載された枠構造体と、
前記枠構造体に設けられ、スクリューが収容されるバレルと、
前記枠構造体に設けられ、前記スクリューを回転させるモータを備えたスクリュー回転機構と、
前記メインフレームに搭載され、前記スクリューを軸線方向に駆動する駆動ユニットとを具備し、
前記駆動ユニットは、
メインフレームに着脱可能に固定され、互いに対をなす第１および第２の支持壁を有しかつこれら支持壁をつなぐベース部材を有するサブフレームと、
前記サブフレームの前記第１および第２の支持壁に固定された磁界発生用のコイルを含むリニアモータの固定側部材と、
前記サブフレームの前記第１および第２の支持壁間に移動自在に配置され、前記コイルに電流を供給したとき該コイルの軸線方向に移動する磁石を含むリニアモータの可動側部材と、
前記可動側部材が前記コイルの軸線方向に移動するよう該可動側部材を案内するリニアガイド機構と、
を具備したことを特徴とする電動射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、駆動源としてリニアモータを用いる射出装置および電動射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動射出成形機の駆動源として、リニアモータを使用することが考えられている。例えば同期形リニアモータは、コイルアセンブリと、コイルアセンブリに沿うガイド部材と、ガイド部材に沿って直線運動する磁石を含む可動子などを備えている。コイルアセンブリは、互いに独立した多数のコイルを、ガイド部材に沿う方向に所定ピッチで配置することによって構成されている。
【０００３】
上記リニアモータの可動子は、コイルに電流を供給した時に発生する磁界に基いて、直線運動することができる。従って可動子を射出成形機のスクリューの基部に連結し、可動子の上記直線運動をスクリューに伝えることにより、スクリューを軸線方向に移動させることができる。
【０００４】
前述の同期形リニアモータをはじめとして、従来のリニアモータを駆動源とする射出装置は、メインフレーム上にスクリュー回転機構が組付けられ、かつ、このメインフレーム上に、スクリューを軸線方向に駆動するためのリニアモータを備えた駆動部が組付けられている。例えば、メインフレーム上に設けた前後一対の支持壁によってコイルアセンブリを支持するとともに、これら支持壁間にガイドロッド等のガイド手段を設け、このガイド手段によって可動子の直線運動が案内される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアモータを備えた射出成形機は、メインフレームに前記支持壁やリニアモータ等の可動子および磁石が組付けられ、しかもこのメインフレームにスクリュー回転機構の各部品が組付けられている。このため、リニアモータのメンテナンス等を行う際に、メインフレームから前記可動子や磁石などのリニアモータ構成部品を分解した状態で取外す必要があり、作業しにくいという問題があった。
【０００６】
また、リニアモータをメインフレームに組付ける前は、可動子と磁石とが互いに分離した状態になっているため、リニアモータの組立作業および保管、運搬等を行いにくいなど、改善の余地があった。
【０００７】
従ってこの発明の目的は、射出装置の駆動源に使われるリニアモータの組立性およびメンテナンス性を向上させることができる射出装置と、電動射出成形機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スクリューを駆動するための駆動ユニットを有する射出装置であって、前記駆動ユニットは、メインフレームに着脱可能に固定され、互いに対をなす第１および第２の支持壁を有しかつこれら支持壁をつなぐベース部材を有するサブフレームと、前記サブフレームの前記第１および第２の支持壁に固定された磁界発生用のコイルを含むリニアモータの固定側部材と、前記サブフレームの前記第１および第２の支持壁間に移動自在に配置され、前記コイルに電流を供給したとき該コイルの軸線方向に移動する磁石を含むリニアモータの可動側部材と、前記可動側部材が前記コイルの軸線方向に移動するよう該可動側部材を案内するリニアガイド機構と、を具備している。
【０００９】
本発明の電動射出成形機は、射出装置と型締装置とを有する電動射出成形機であって、前記射出装置は、メインフレームと、前記メインフレームに搭載された枠構造体と、前記枠構造体に設けられ、スクリューが収容されるバレルと、前記枠構造体に設けられ、前記スクリューを回転させるモータを備えたスクリュー回転機構と、前記メインフレームに搭載され、前記スクリューを軸線方向に駆動する駆動ユニットとを具備している。この駆動ユニットは、前記サブフレームと、前記固定側部材と、前記可動側部材と、前記リニアガイド機構とを含んでいる。
【００１０】
本発明は、合成樹脂製品用の射出成形機に適用することもできるし、ゴム（シリコンゴムをはじめとする合成ゴム，天然ゴムも含む）あるいはエラストマ等の弾性体製品用の射出成形機に適用することもできる。あるいはアルミダイキャスト等の金属製品用の射出成形機に適用することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示す電動射出成形機２０は、図１中の右側に位置する射出装置２１と、図１中の左側に位置する型締装置２２とを備えている。
【００１２】
型締装置２２は、固定プラテン２５と、可動プラテン２６と、可動プラテン２６をタイバー２７に沿って移動させる駆動機構２８（一部のみ図示する）などを備えている。固定プラテン２５に固定側金型３０（図２に示す）が取付けられ、可動プラテン２６に移動側金型３１（図２に示す）が取付けられる。
【００１３】
図２に示すように、固定ベース４０上に射出装置２１が設けられている。この射出装置２１は、固定ベース４０上に設けたガイドレール４１に沿って往復移動可能なメインフレーム４２を有し、射出成形機２０の前後方向（図２中に矢印Ｘで示す軸線方向）に移動することができるようになっている。
【００１４】
射出装置２１は、枠構造体５０と、バレル５１と、射出動作の駆動源として機能するボイスコイル形リニアモータ５２と、スクリュー回転機構５３などを含んでいる。バレル５１にスクリュー５４が挿入されている。ボイスコイル形リニアモータ５２と、下記サブフレーム６０およびリニアガイド機構７４などにより、本発明で言う駆動ユニット５５が構成されている。
【００１５】
メインフレーム４２上に、枠構造体５０と、サブフレーム６０が設けられている。サブフレーム６０は、ボルト等の固定用部材６１（図６に一部を示す）によって、メインフレーム４２に対して取外し可能に固定されている。サブフレーム６０は、前側に位置する第１の支持壁６２と、後側に位置する第２の支持壁６３を有している。これら一対の支持壁６２，６３の下部は、水平方向に延びるベース部材６４によって互いに連結されている。
【００１６】
枠構造体５０は、バレル５１の基部を支持する第１の部分６５と、リニアモータ５２側に結合される第２の部分６６と、これら第１の部分６５と第２の部分６６のそれぞれの両側部をつなぐ左右一対の連結壁６７，６８と、底壁６９などを有している。これら第１および第２の部分６５，６６と、連結壁６７，６８と、底壁６９とが、鋳造によって互いに一体に成形され、全体として有底箱形に構成されている。
【００１７】
ボイスコイル形のリニアモータ５２は、複数の電磁コイル７０を含む固定側部材７１と、コイル７０が発生する磁界によって前記Ｘ方向に駆動される複数個の永久磁石７２を含む可動側部材７３を備えている。この明細書で言う固定側部材７１は、コイル７０と下記ヨーク８７などからなり、支持壁６２，６３を介してベース４２上に固定されている。これらのコイル７０は、支持壁６２，６３間に互いに平行に設けられている。
【００１８】
リニアモータ５２の可動側部材７３は、ベース部材６４上に設けられているリニアガイド機構７４によって、支持壁６２，６３間を往復移動するようになっている。この可動側部材７３は、磁石７２を挟んで前後両側に設けた連結プレート７５，７６と、前側に位置する磁石７２と後側に位置する磁石７２との間に設けた非磁性材料からなるスペーサ７７と、水平方向に延びる支持板７８などを含んでいる。図４等に示すように、磁石７２と、連結プレート７５，７６と、スペーサ７７とは、連結ロッド７９によって互いに締結されている。
【００１９】
支持板７８は、例えばアルミニウム合金等の非磁性金属あるいはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などの非磁性材料からなる。この支持板７８上に、前記磁石７２とスペーサ７７が搭載されている。
【００２０】
リニアガイド機構７４は、ベース部材６４上に設けられたレール８０と、このレール８０に沿って摺動する複数組のキャリッジ８１などによって構成されている。キャリッジ８１は、支持板７８の下面に取付けられている。レール８０は、一般的には熱処理された鋼などの磁性材料からなるが、場合によってはステンレス鋼などの非磁性材料が使われてもよい。
【００２１】
リニアガイド機構７４の一例は、キャリッジ８１の内部に形成された軌道溝に複数の転動体が収容されており、これら転動体が軌道溝を無限循環することにより、キャリッジ８１がレール８０の長手方向に円滑に移動することができるようになっている。これらの転動体は、与圧を与えた状態でレール８０に接しているため、レール８０とキャリッジ８１との間に「がた」は生じない。
【００２２】
前側の連結プレート７５にリニアモータ５２の出力軸８５が接続されている。この出力軸８５は、後述するシャフト９０を介して、スクリュー５４に接続されるようになっている。後側の支持壁６３に連通口８６が形成されている。この連通口８６に、冷却用配管Ｐ（図３に示す）などの配管類、あるいはケーブル等を通してもよい。冷却用配管Ｐは、リニアモータ５２の発熱部分（例えばコイル７０や鉄芯等）を冷却するための冷媒を流通させる循環流路を構成し、リニアモータ５２の外部に設置した冷却装置と被冷却部との間で冷媒を循環させる機能を担っている。
【００２３】
ボイスコイル形リニアモータ５２の各コイル７０は、図５に模式的に示すように導線７０ａを巻回することによって筒形に構成され、コイル７０の内側に鉄芯（ヨーク８７）が設けられている。コイル７０の外周側に磁石７２が設けられている。磁石７２を含む可動側部材７３は、コイル７０に電流を供給したときに発生する磁界に基いて、コイル７０の軸線Ｃ方向に相対移動する。
【００２４】
コイル７０は電源ケーブル７０ｂを介して電流供給装置７０ｃに接続される。電源ケーブル７０ｂの断線を防ぐには、この実施形態のようにコイル７０を固定側とし、磁石７２を可動側とすることが望ましい。電源ケーブル７０ｂが無理なく移動できるような対策をとれば、コイル７０とヨーク８７を移動側とし、磁石７２を固定側としてもよい。電源ケーブル７０ｂは、支持壁６３に設けた連通口８６または連通口８６以外の孔を通して外部に引き出されている。
【００２５】
なお、コイル７０は角筒であってもよい。磁石７２の形状等についても任意であり、必要に応じて適宜形状のものを使用すればよい。このリニアモータ５２は直流電流形リニアモータである。
【００２６】
バレル５１の基部付近に、射出成形品の材料である樹脂を供給するホッパ８８が設けられている。このホッパ８８は、枠構造体５０の第１の部分６５に取付けられている。バレル５１には樹脂を加熱し溶融させるためのヒータ（図示せず）が付属している。
【００２７】
スクリュー回転機構５３は、スクリュー５４が接続されるシャフト９０と、シャフト９０に嵌合するスリーブ部材９１と、スリーブ部材９１を回転させるためのモータ９２と、第１のベアリング部９３と、第２のベアリング部９４などを含んでいる。
【００２８】
さらに詳しくは、図３に模式的に示すように、シャフト９０の外周部に軸線方向に沿うスプライン部９５が形成されている。このスプライン部９５にスリーブ部材９１が嵌合することにより、スリーブ部材９１に対してシャフト９０が軸線方向に相対移動することができるとともに、シャフト９０とスリーブ部材９１が一体に回転することができるようになっている。
【００２９】
スリーブ部材９１は、第１のベアリング部９３によって、中間壁１００に回転自在に支持されている。中間壁１００は、枠構造体５０の底壁６９に固定されている。
【００３０】
枠構造体５０の上部にモータ支持部１０１が設けられており、このモータ支持部１０１に前記モータ９２が搭載されている。モータ９２の出力軸１０２に取付けた駆動側プーリ１０３と、スリーブ部材９１に取付けた従動側プーリ１０４との間に、ベルト等の動力伝達部材１０５が巻掛けられている。
【００３１】
このためモータ９２の出力軸１０２を回転させることにより、スリーブ部材９１を回転させることができる。スリーブ部材９１が回転すると、スプライン部９５に嵌合しているシャフト９０が回転するため、スクリュー５４が回転することになる。
【００３２】
シャフト９０の後端部は、第２のベアリング部９４を備えた連結機構１０６によって、リニアモータ５２の出力軸８５に接続されている。この連結機構１０６は、出力軸８５とシャフト９０を互いに連結するとともに、両者の回転方向の相対運動を許容する。すなわち、出力軸８５の軸線方向の直線運動をシャフト９０に伝達することができ、しかもシャフト９０の回転運動が出力軸８５に伝わらないようになっている。
【００３３】
バレル５１の先端部に形成されたノズル１１０は、固定プラテン２５に形成された孔１１１の中心線上に位置している。固定プラテン２５と枠構造体５０は、例えばボールねじ１１５とサーボモータ等を用いたノズルタッチ機構１１６によって互いに連結されている。
【００３４】
ノズルタッチ機構１１６を駆動することにより、固定プラテン２５に対して射出装置２１をガイドレール４１に沿って前進および後退させることができる。射出装置２１を所定位置まで前進させた状態において、ノズル１１０の先端が固定側金型３０の注入ポート３０ａに当接する。
【００３５】
次に、上記構成の射出成形機２０の動作について説明する。
型締装置２２によって金型３０，３１を閉じ、ノズルタッチ機構１１６によって射出装置２１を固定プラテン２５に向かって前進させることにより、ノズル１１０の先端を固定側金型３０の注入ポート３０ａに当接させる。
【００３６】
そしてリニアモータ５２のコイル７０に電流を供給することにより、図３に模式的に示すようにリニアモータ５２の可動側部材７３を前進させる。可動側部材７３が前進すると、出力軸８５を介してシャフト９０が前進し、さらにスクリュー５４が前進することにより、バレル５１内の予め計量されていた溶融樹脂が、スクリュー５４によってノズル１１０の先端から押し出され、金型３０，３１に充填される。
【００３７】
次いで、スクリュー回転用モータ９２によってシャフト９０を回転させることにより、スクリュー５４を回転させる。これにより、溶融樹脂をバレル５１の先端側に送りながら混練するとともに、溶融樹脂の計量を行う。金型３０，３１内に射出された樹脂が冷却されたのち、金型３０，３１を開き、成形された製品をエジェクタ機構によって突き出すことにより、１サイクル分の射出成形工程が終了する。
【００３８】
この射出成形機２０は、リニアモータ５２の高速直線運動を、リニアガイド機構７４によって円滑に案内することができる。しかも磁石７２とリニアガイド機構７４との間に、非磁性材料からなる支持板７８が設けられているため、磁石７２とリニアガイド機構７４との間に磁気遮蔽に必要な距離を確保することができる。このことにより、コイル７０および磁石７２が発生する磁束が、レール８０やキャリッジ８１側に漏れることによる推力の低下を抑制することができる。
【００３９】
枠構造体５０は箱形の一体成形品（例えば鋳造品）であるから、前後方向の引張り荷重に対して大きな耐力を有するのは勿論のこと、上下方向および左右方向に大きな剛性を発揮することができる。このため、リニアモータ５２によってスクリュー５４が高速で直線運動を行っても、枠構造体５０が振動したり変形したりすることを抑制できる。
【００４０】
また、剛性の大きな枠構造体５０に設けたモータ支持部１０１に、スクリュー回転用のモータ９２が固定されており、スプライン部９５を介してシャフト９０とスリーブ部材９１とが互いに嵌合している。この構造によれば、リニアモータ５２によってスクリュー５４が軸線方向に直線運動させられる際に、モータ９２自身は直線運動することなくモータ支持部１０１上に止まっている。
【００４１】
このため、スクリュー５４と一体に直線運動する可動側質量（慣性マス）を小さくすることができ、リニアモータ５２による直線往復運動を、より高速化することが可能である。
以上の理由から、射出動作がすこぶる円滑であり、射出成形に要するサイクルタイムを短縮することが可能となった。
【００４２】
リニアモータ５２のメンテナンス等を行う際には、図６に示すように固定用部材６１による固定を解除することによって、駆動ユニット５５をメインフレーム４２から分離させる。こうすることにより、メインフレーム４２とは別の位置の作業場所などにおいて、リニアモータ５２のメンテナンス作業を行うことができる。
【００４３】
この駆動ユニット５５は、コイル７０と磁石７２とがサブフレーム６０によって一体に組付けられており、しかもリニアガイド機構７４によってコイル７０と磁石７２との相対位置関係が保たれている。このため、駆動ユニット５５をメインフレーム４２とは分離独立した状態で取扱うことができ、コイル７０と磁石７２がばらばらにならない。
【００４４】
従ってこの駆動ユニット５５は、従来のようにコイルと磁石とが分離してしまう射出装置に比べて、リニアモータ５２の組立が容易である。しかも駆動ユニット５５をメインフレーム４２から分離独立した単体の状態で扱うことができるため、リニアモータ５２の保管や運搬等も容易である。
【００４５】
なお本発明を実施するに当たって、駆動ユニットを構成するサブフレームをはじめとして、リニアモータの固定側および可動側部材、リニアガイド機構、メインフレーム、その他、本発明の構成要素を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変形して実施できることは言うまでもない。またリニアモータは、スクリューを軸線方向に動かす駆動機構以外に、例えば型締装置の駆動機構、あるいは製品を押出すためのエジェクタ機構などの直線往復運動をなす駆動源に用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の射出装置によれば、リニアモータのコイルや磁石をサブフレームに組付けてユニット化したことにより、リニアモータを備えた駆動ユニットをメインフレームから分離独立して扱うことができる。このためリニアモータの組立て，保管，運搬等が容易となり、メンテナンス性も向上する。
【００４７】
本発明の電動射出成形機によれば、メインフレームにスクリュー回転機構や射出装置を有する電動射出成形機において、射出装置の駆動源としてのリニアモータを、スクリュー回転機構の各部品やメインフレームなどから分離独立して扱うことができ、リニアモータの組立て，保管，運搬等が容易となり、メンテナンス性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電動射出成形機の斜視図。
【図２】図１に示された射出成形機の一部の軸線方向に沿う断面図。
【図３】図１に示された射出成形機のスクリューが前進した状態を模式的に示す断面図。
【図４】図１に示された射出成形機の駆動ユニットの斜視図。
【図５】図４に示された駆動ユニットのリニアモータの一部を模式的に示す斜視図。
【図６】図１に示された射出成形機の駆動ユニットをメインフレームから取外した状態の断面図。
【符号の説明】
２０…電動射出成形機
２１…射出装置
４２…メインフレーム
５２…リニアモータ
５５…駆動ユニット
６０…サブフレーム
７０…コイル
７１…固定側部材
７２…磁石
７３…可動側部材
７４…リニアガイド機構
【図１】
2004009707.tif 000003
【図２】
2004009707.tif 000004
【図３】
2004009707.tif 000005
【図４】
2004009707.tif 000006
【図５】
2004009707.tif 000007
【図６】
2004009707.tif 000008