(57)【要約】　　　（修正有）【課題】構造が簡単で、速度及び移動位置のコントロールが正確にできて、システムの慣性量が小さく、接触摩擦の抵抗を低減し、効果的にシステムの応答性及び再現性を向上させることができる射出成形機の電磁式同軸駆動射出装置を得る。【解決手段】電磁式同軸駆動射出装置であって、該電磁式同軸駆動射出装置は可塑物射出スクリュー２１と、固定部と可動部とから成り、且つ、前記可塑物射出スクリュー２１を該可塑物射出スクリュー２１の軸心方向に駆動して直線運動を発生させることができるリニアモーターを有する直線駆動装置３０と、固定部と可動部から成り、且つ、前記可塑物射出スクリュー２１を駆動して回転させ、これにより該可塑物射出スクリュー２１の回転の計量動作を為すことができるように構成された計量駆動装置４０と、前記直線駆動装置３０と前記計量駆動装置４０の可動部とが連結することにより、可動部は固定部に対して直線或いは回転運動を行うように構成された連結装置３４とから成る電磁式同軸駆動射出装置。【選択図】　図１
2004130772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁式同軸駆動射出装置であって、該電磁式同軸駆動射出装置は可塑物射出スクリューと、固定部と可動部とから成り、且つ、前記可塑物射出スクリューを該可塑物射出スクリューの軸心方向に駆動して直線運動を発生させることができるリニアモーターを有する直線駆動装置と、固定部と可動部から成り、且つ、前記可塑物射出スクリューを駆動して回転させ、これにより該可塑物射出スクリューの回転の計量動作を為すことができるように構成された計量駆動装置と、前記直線駆動装置と前記計量駆動装置の可動部とが連結することにより、可動部は固定部に対して直線或いは回転運動を行うように構成された連結装置とから成ることを特徴とする電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項２】
上記固定部のステーターは直線方向に多数個配列され、且つ、同軸心のコイルで組成されており、上記可動部のローターは多数個直線状に配列され、且つ、相互交差方式になる永久電磁石から成り、前記可塑物射出スクリューと同軸で運動を行い、射出課程に於てはローターが移動することにより射出動力源が受ける機構運動の慣性を最低に降下させることができるように構成されて成る請求項１記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項３】
上記可動部は前記可塑物射出スクリューと同軸心で連結していて、前記固定部の磁場の駆動を受け、前記可塑物射出スクリューが軸心方向に沿って同軸上に直線移動或いは回転運動を為すように構成されて成ることを特徴とする請求項１記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項４】
スクリュー、射出駆動装置、計量駆動装置及び連結器とを有していて射出ユニットに装設されている電磁式同軸駆動射出装置であって、該電磁式同軸駆動射出装置は少なくても一個以上のリニアモーター或いは回転モーターを有しており、且つ、固定部と可動部との組合せにて形成され、該可動部は固定部に対して直線或いは回転運動の方式で進行することができ、固定部と可動部はコイルと永久磁石の電磁誘導方式によって発生する作用力で進行することができるように構成され、駆動装置の可動部は連結器によって同軸線上に配列することができ、前記連結器は駆動装置の固定部に対して直線と回転運動との結合動作を成すように構成されたことを特徴とする電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項５】
上記連結器は軸継手、ベアリング、電磁誘導及びその他の部品とを組合せて応用することができるように構成されて成る請求項４記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項６】
上記計量駆動装置のコイルと永久磁石の位置は機構の運動方式の設計に従って、固定部或いは可動部の部分に属するかを決定することができるように構成されて成る請求項４記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項７】
上記計量駆動装置の永久磁石の形状の取り計らいとコイル形状の空間位置はその他の取り計らいをすることができるように構成されて成る請求項６記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項８】
固定部と可動部とから成り、且つ、スクリューの進行過程を計量する計量装置を駆動する駆動装置である回転モーターを有し、前記スクリューは前記計量装置に配設されて有効範囲内で作動するように形成されており、且つ、該スクリューは可動部と結合して固定部に対して回転運動をすることができるように構成されたことを特徴とする電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項９】
上記計量駆動装置であって、上記スクリューと可動部の結合は、固定部に対して回転運動をすることができるように結合されるか、或いは一体方式で完成することができるように構成されて成る請求項８記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【請求項１０】
上記計量駆動装置は、その他の機構或いは駆動ユニットとを取り合せた型式で組合せすることができるように構成されて成る請求項９記載の電磁式同軸駆動射出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機に於ける射出装置に関するものであり、特に、構造が簡単で全体的慣性量が小さく、高速且つ、高精密成形ができる電磁式同軸駆動射出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
技術の進歩に伴い、成形製品の精度に対する要求は日々に高まり、このため射出成形機の射出速度及び正確な位置のコントロールは益々重視視され、従来使用している油圧或いはサーボモーターによる射出駆動源の機構は、機構の伝動時に生じる遅滞及び伝動部品の背隙によって射出位置に誤差が生じる等の欠陥がある。
【０００３】
従来の射出成形機の射出装置は油圧か或いは電気式の何れかを採択している。
油圧駆動は容易に必要な直線形式の駆動力を得ることができる。然しながら、油圧用流体は大多数圧縮できる圧縮性を具有していて、且つ、温度に従って流体の作動行為は変化する。故に、位置の正確性に於て比較的劣る。此の外、高エネルギーの消耗等の欠点を有している。
【０００４】
而して、回転モーターを動力源としている電気式駆動は、油圧駆動より電力の消耗が少なく、コントロールが比較的正確であるけれども、動力を回転から直線形式に転換する転換機構を必要とし、且つ、ベルト、プーリ等の伝動機構による動力の伝動を必要とする。よって、構造が比較的複雑となり、大なるスペースを必要とすると云う欠点を有している。
【０００５】
然るに、過去に於てリニアモーターを利用した射出駆動源の特許も出願されている。前記リニアモーターを射出駆動源に利用することは、省エネルギーであり、再現性は回転モーターより高く、慣性量が小さく、且つ、構造が簡単で速度のコントロール及び位置のコントロールがより正確である等の利点を有する。
【０００６】
因みに、アメリカの第４８９５５０５号特許は、リニアモーターを利用して射出動力源とし、回転モーターを計量装置として採用している。両者共に射出スクリューと同軸に配置していて、機械式連結装置で相互に連結している。
【０００７】
又、アメリカの第６０５１８９６号特許と日本の特公２００１−３００９６７号の特許もリニアモーターを採用して射出動力源としている。但し、モーターは共に角パイプ形式で、各自の特殊設計になっていて、その固定部と可動部は均しく角パイプの四周円に分布している。而して、計量部分については、アメリカの第６０５１８９６号特許は回転モーターを利用して直接駆動を行うようになっている。その取付け位置は射出スクリューの最後方で同軸に設置している。然るに、日本の前記特公２００１−３００９６７号特許も同じく回転モーターを利用して駆動しているが、動力はベルト、プーリ等の伝動機構を経由した後、射出スクリューに伝動するようになっている。
【０００８】
日本の特公２００１−１２４１６９号特許と２００２−０７９５５５号特許は全て二個以上のリニアモーターを用いており、直列或いは並列方式を採用し、機械連結装置と組合せて射出動力源としている。而して、計量部分については、日本の前記特公２００２−０７９５５５号特許は射出スクリューの後方に配置し、それと同軸の回転モーターでもって直接射出スクリューを駆動した方式を採択している。而して、前記特公２００１−１２４１６９号特許は回転モーターを採用し、ベルト及びリールとによって動力源としている。
【０００９】
上述の各特許を総合すれば、夫等の共通した特色は単一或いは二個以上のリニアモーターを利用して射出動力源とし、計量部分は回転モーターを利用して直接或いは間接駆動を行っている所にある。計量モーターの可動部及び固定部は大多数射出動作に従って移動する。故に、射出モーターは射出スクリューの駆動及び融解可塑物の駆動に供する外に、計量モーター全体をも駆動しなければならない。よって、システムの慣性量の負荷が極めて大である。而して、一部分の特許の計量モーターの固定部は射出動作に従って移動しないけれども、計量モーターに対する駆動は機械式連結装置を通して駆動しなければならないようになっている。例えば、スプラインシャフトと射出軸の連結である。この場合は射出時摩擦等の機械抵抗が生じるので、射出モーターの負荷を増加し、機械利益を低下する結果をもたらす。此の外、ベルトとプーリ、スプラインとスプラインシャフト等の伝導部品間には均しく背隙を有しているので、これも又、射出位置の誤差が生じ、成形品の精度に甚だしく影響を及ぼすのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記欠陥に鑑み、構造が簡単で、速度のコントロール及び移動位置のコントロールが正確にできて、システムの慣性量が小さく、接触摩擦の抵抗を低減し、効果的にシステムの応答性及び再現性を向上させることができる射出成形機の電磁式同軸駆動射出装置を得るために解決すべき技術的課題が生じるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、リニアモーターを利用して射出の駆動源とし、又、回転モーターを利用して計量の駆動源とし、可塑物射出スクリューと同軸心に設置し、その中、射出用リニアモーターと計量用回転モーターの可動部は連結器を利用して可塑物射出スクリューと相互に連結して、前記可塑物射出スクリューと共に作動するように構成し、又、固定部はベースの前進後退ユニットと連結して、射出或いは計量時に同時に動くことがないように固定している。前記モーターの取り付け位置は可塑物射出スクリューと同軸になっているため、直接駆動に属する形式で駆動するもので、伝動部品が少なく、機械伝動によって生じるエネルギーの損失も少なく、且つ、射出装置が作動した時、射出モーターと計量モーターは、唯、可動部だけがそれに伴って作動し、固定部はそれに伴って動かないので運動慣性量を大幅に低減することができる。
【００１２】
此の外、可塑物射出スクリューの駆動軸と可塑物射出スクリューとが相互に接する部位だけを取りまとめて固定している以外、前記可塑物射出スクリューのその他の部位は、モーター或いはその他の機械部品とは接触していないようになっている。それ故、摩擦力及び摩擦による消耗は少なく、有効的に射出装置のシステムの再現性及び応答性を向上することができるようにした電磁式同軸駆動射出装置を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４に従って詳述する。図１及び図２に於いて、本発明の電磁式同軸駆動射出装置は、ベース１０、可塑物射出スクリュー２１、射出駆動装置３０及び計量駆動装置４０等の主要部分を含んでいる。
前記可塑物射出スクリュー２１のネジ部分とネジを具有していない部分は一体成形、又は両者に分けて組合せによって一体にすることができる。
【００１４】
射出駆動装置３０は前記可塑物射出スクリュー２１を駆動して同軸方向に直線運動を為さしめるのに用いる。前記実施の形態で使用している射出駆動装置３０はリニアモーターである。前記リニアモーターは固定部分のリニアモーターのステーター３１と移動部分のリニアモーターのローター３３にて構成されており、前記ローター３３は移動することができるようになっている。前記リニアモーターのステーター３１は略中空円筒状を為し、前記ベース１０に取り付けている。
而して、その先端は連結器３４で前記可塑物射出スクリュー２１と相互に連結している。両者は、又、その他の例えばネジ方式を使用して連結することができる。又は、両者を一体成形で成形することもできるものである。前記リニアモーターのローター３３と前記可塑物射出スクリュー２１は同軸心になっている。
【００１５】
図４に示す如く、本発明の固定部分のステーター３１は多数個の直線方向に配列した同軸心のコイル３２から成る。而して、移動部分のローター３３は多数個の直線配列を呈し、且つ、相互交差方式にて配列した永久磁石３３ａ，３３ｂで構成したものである。前記ステーター３１のコイル３２が通電すると、磁場を発生して前記ローター３３を推進して直線方向に移動させる。然るに、前記リニアモーターのローター３３の先端は連結器３４によって前記可塑物射出スクリュー２１と連結しているので、前記可塑物射出スクリュー２１は連動されて、前記ローター３３と共に直線移動を為す。
【００１６】
図１及び図３に示す如く、計量駆動装置は前記可塑物射出スクリュー２１を駆動して回転動作を発生させるのに用いるもので、計量駆動装置のステーター４１を有し、前記ベース１０に取り付けてある。又、計量駆動装置のローター４２があって、前記可塑物射出スクリュー２１の周囲を取りまいて設置されている。前記ステーター４１には多数個のコイル４３が設置されている。而して、前記ローター４２には多数個の永久磁石４２ａ，４２ｂが設けられている。前記コイル４３は通電後、磁場を形成して永久磁石４２ａ，４２ｂと相互に干渉しあって、前記ローター４２を回転させて動力を発生するのである。勿論、前記計量駆動装置４０と前記射出駆動装置３０はその位置を互換することができる。
【００１７】
本発明の主要な技術の特徴は前記ステーター４１が略円筒形になっていて、前記ローター４２の外側を包囲している所にある。前記ステーター４１の長さは前記ローター４２の移動行程の長さより大きくなっている。よって、前記ステーター４１の長さは前記ローター４２の全移動行程をカバーすることができる。故に、前記ローター４２が前記可塑物射出スクリュー２１に従って移動する過程に於て、全部前記ステーター４１の磁場範囲内にカバーされることができるのである。よって、前記ローター４２の計量行程は全部前記ステーター４１の磁場の駆動を受けるので、計量の機能を達成することができる。
【００１８】
前記計量駆動装置４０の中、前記ローター４２と前記可塑物射出スクリュー２１とは相互に連結しあっているだけで、前記ステーター４１は前記ローター４２と分離している上、前記ベース１０に固定して設置されている。よって、射出装置６０が計量或いは可塑物を射出している時、前記ローター４２だけがそれに伴って移動或いは転動する故、前記射出装置６０の移動慣性を最低に降下することができる。
【００１９】
本発明は上記の設計により、移動する部品の数量を減少することができて、これにより前記射出装置６０の移動時の慣性を低下することができる。斯くして、効果的に移動行程の遅滞現象を低下することができて、より正確な位置精度を得ることができる。更に、本発明が採用している前記射出駆動装置３０及び前記計量駆動装置４０は直接駆動方式の駆動を採用しているので、中間伝動機構の伝動による摩擦損傷の発生及び伝動部品の背隙によって生じる誤差から免れることができる。これにより大幅に前記射出装置６０の位置決め及び転動動作の正確性を向上させることができる。よって、本発明の技術手段により射出成形装置の射出動作の正確度を増進することができ、並びに全体の射出成形装置の構造を簡素化することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の電磁式同軸駆動射出装置は、システムの慣性量及び摩擦抵抗の軽減を計るために、リニアモーターを射出動力源とし、省エネルギー、機械利益及び再現性等の利点を有し、駆動源と射出装置間には何らの伝動部品を必要とせず、直接駆動によって射出装置を駆動する。それ故、機構伝動によって生じる遅滞、及び伝動部品間の背隙による位置決めの誤差等は消失し、システムの慣性量及び摩擦抵抗を大幅に低減することができて、システムの応答性及びシステムの再現性を効果的に向上させることができる等、正に著大なる効果を奏する発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、電磁式同軸駆動射出装置の縦断側面図。
【図２】本発明の電磁式同軸駆動射出装置の一部切欠斜面図。
【図３】本発明の計量駆動装置の解説縦断正面図。
【図４】本発明のリニアモーターの一部切欠斜面図。
【符号の説明】
１０　　　　　　ベース
２１　　　　　　可塑物射出スクリュー
３０　　　　　　射出駆動装置
３１　　　　　　ステーター
３２　　　　　　コイル
３３　　　　　　ローター
３３ａ，３３ｂ　永久磁石
３４　　　　　　連結装置
４０　　　　　　計量駆動装置
４１　　　　　　ステーター
４２　　　　　　ローター
４２ａ，４２ｂ　永久磁石
４３　　　　　　コイル
【図１】
2004130772.tif 000003
【図２】
2004130772.tif 000004
【図３】
2004130772.tif 000005
【図４】
2004130772.tif 000006