(57)【要約】【課題】射出反力によってノズルタッチ力が変化することを抑制できる射出成形機を提供する。【解決手段】ベースフレーム１４上に射出機構部２０が配置されている。射出機構部２０にバレル２３が設けられている。射出機構部２０に第１のクランプ機構９１が設けられている。駆動部ベース５５上にリニアモータ６５が設けられている。リニアモータ６５の可動側部材６９に第２のクランプ機構９２が設けられている。射出機構部２０がノズルタッチ機構３５によって固定プラテン１２に向かって移動する際に、第１のクランプ機構９１によって出力軸８１と射出機構部２０が互いに固定されるとともに、第２のクランプ機構９２がアンクランプ状態となる。射出時には、第２のクランプ機構９２によって出力軸８１と可動側部材６９が互いに固定され、第１のクランプ機構９１がアンクランプ状態となる。【選択図】　　図１
2004106233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定プラテンを設けるベースフレームと、
前記ベースフレーム上に移動可能に配置され、バレルを設ける枠構造体とスクリューに接続されるスクリュー駆動軸を有する射出機構部と、
前記射出機構部を前記スクリューの軸線方向に往復移動させるノズルタッチ機構と、
前記射出機構部とは独立して設けられ、前記ベースフレームと一体または別体の駆動部ベースに固定される固定側部材を有するとともに、該固定側部材に対して往復直線運動をなす可動側部材を有する射出駆動源と、
前記スクリュー駆動軸に連結されかつ前記射出駆動源の前記可動側部材によって前記スクリューの軸線方向に移動させることの可能な出力軸と、
前記射出機構部が前記ノズルタッチ機構によって前記固定プラテンに向かって移動する際に前記出力軸と前記射出機構部とを互いに固定するとともに、該出力軸と前記可動側部材とを互いにフリーな状態とし、射出時には前記出力軸と前記可動側部材とを互いに固定するとともに、前記出力軸と前記射出機構部とを互いにフリーな状態にする結合手段と、
を具備したことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記結合手段は、
前記射出機構部に設けられて前記出力軸に対するクランプとアンクランプを切換えることの可能な第１のクランプ機構と、
前記射出駆動源の前記可動側部材に設けられて前記出力軸に対するクランプとアンクランプを切換えることの可能な第２のクランプ機構と、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記射出駆動源がリニアモータであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出駆動源として例えばリニアモータを用いる射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出駆動源としてリニアモータを使用する射出成形機が考えられている。この種の射出成形機では、リニアモータと射出機構部とが例えば共通のフレームによって互いに固着されている。射出機構部は、バレルを設ける枠構造体と、スクリューに接続されるスクリュー駆動軸と、スクリュー回転機構などを備えている。この射出機構部は、ノズルタッチ機構によって、スクリューの軸線方向に往復駆動される。
【０００３】
従来の射出成形機では、共通のベースフレーム上に射出機構部と射出駆動源が乗っており、ノズルタッチ動作時に、ノズルタッチ機構によって、射出機構部と射出駆動源とが一体となって、スクリューの軸線方向に移動するのが一般的であった。（例えば下記特許文献１を参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平９ー２７７３０６号公報（図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来の射出成形機のように、射出駆動源と射出機構部とが共通のベースフレームを介して互いに固着されている射出成形機では、射出時の反力が射出駆動源と射出機構部の双方に伝わることになる。
【０００６】
このため、特に高速射出を行なう射出成形機では、射出反力によってノズルタッチ力が低下したり、ノズルタッチ力が不安定になることがある。その場合、ノズル先端から材料が漏れるなどのトラブルが発生し、生産性が低下する原因となる。
【０００７】
従ってこの発明の目的は、高速射出時等においても適正なノズルタッチ力を得ることができる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】
本発明の射出成形機は、固定プラテンを設けるベースフレームと、前記ベースフレーム上に移動可能に配置され、バレルを設ける枠構造体とスクリューに接続されるスクリュー駆動軸を有する射出機構部と、前記射出機構部を前記スクリューの軸線方向に往復移動させるノズルタッチ機構と、前記射出機構部とは独立して設けられ、前記ベースフレームと一体または別体の駆動部ベースに固定される固定側部材を有するとともに、該固定側部材に対して往復直線運動をなす可動側部材を有する射出駆動源と、前記スクリュー駆動軸に連結されかつ前記射出駆動源の前記可動側部材によって前記スクリューの軸線方向に移動させることの可能な出力軸と、前記射出機構部が前記ノズルタッチ機構によって前記固定プラテンに向かって移動する際に前記出力軸と前記射出機構部とを互いに固定するとともに、該出力軸と前記可動側部材とを互いにフリーな状態とし、射出時には前記出力軸と前記可動側部材とを互いに固定するとともに、前記出力軸と前記射出機構部とを互いにフリーな状態にする結合手段とを具備している。
【０００９】
前記結合手段は、例えば前記射出機構部に設けられて前記出力軸に対するクランプとアンクランプを切換えることの可能な第１のクランプ機構と、前記射出駆動源の前記可動側部材に設けられて前記出力軸に対するクランプとアンクランプを切換えることの可能な第２のクランプ機構である。
本発明の好ましい形態では、前記射出駆動源がリニアモータである。
【００１０】
【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５を参照して説明する。
図１に示す電動射出成形機１０は、射出装置１１と、型締装置（固定プラテン１２のみ図示する）を備えている。固定プラテン１２に固定側の金型１３が取付けられている。固定プラテン１２は、ベースフレーム１４上に固定されている。
【００１１】
ベースフレーム１４上に、射出機構部２０が配置されている。この射出機構部２０は、枠構造体２１と、枠構造体２１のバレル取付壁２２に固定されたバレル２３と、バレル２３に挿入されたスクリュー２４と、スクリュー回転機構２５などを備えている。
【００１２】
バレル２３の基部付近にホッパ取付部２６が設けられている。ホッパ取付部２６には、材料の一例である樹脂を供給するためのホッパ（図示せず）が取付けられる。バレル２３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。バレル２３の先端部にノズル２７が設けられている。
【００１３】
枠構造体２１は、ベースフレーム１４上に設けたガイドレール３１沿って、図１中に矢印Ｘで示す方向、すなわちスクリュー２４の軸線方向に往復移動することができる。
【００１４】
ベースフレーム１４上にノズルタッチ機構３５が設けられている。ノズルタッチ機構３５は、ボールねじ３６とモータ３７等を備えている。モータ３７はギヤードモータであるが、サーボモータが使用されてもよい。このノズルタッチ機構３５によって、射出機構部２０を矢印Ｘで示す方向に所望量移動させることができる。射出機構部２０が固定プラテン１２に向かって矢印Ｘ方向に所定量前進したとき、ノズル２７の先端が金型１３の注入ポート（図示せず）に当接する。
【００１５】
スクリュー回転機構２５は、スクリュー２４に連結されるスクリュー駆動軸４０と、スクリュー駆動軸４０の外周面に形成されたスプライン部４１に嵌合するスリーブ部材４２と、スリーブ部材４２と一体に回転するプーリとベルト等の動力伝達部材４３と、動力伝達部材４３を回転させるモータ４４と、第１のベアリング部４５と、第２のベアリング部４６などを含んでいる。
【００１６】
スリーブ部材４２とスクリュー駆動軸４０とは、該駆動軸４０の軸線方向に相対移動することができるとともに、スクリュー駆動軸４０の軸まわりに互いに一体に回転することができる。スリーブ部材４２は、第１のベアリング部４５によって、枠構造体２１のベアリング支持部４７に回転自在に支持されている。
【００１７】
枠構造体２１の上部にモータ支持部４８が設けられている。モータ支持部４８上に前記モータ４４が搭載されている。モータ４４の出力軸が回転すると、動力伝達部材４３を介してスリーブ部材４２が回転する。スリーブ部材４２が回転すると、スクリュー駆動軸４０が回転するため、スクリュー２４が回転することになる。
【００１８】
ベースフレーム１４の後方に、ベースフレーム１４とは分離独立して、駆動部ベース５５が設けられている。駆動部ベース５５上に、リニアガイド機構５６を備えた射出駆動部６０が設けられている。なお、駆動部ベース５５はベースフレーム１４と一体に設けられていてもよい。
【００１９】
リニアガイド機構５６のレール６１は、ベースフレーム１４上のガイドレール３１と同様に、図１中に矢印Ｘで示す方向、すなわちスクリュー２４の軸線方向に延びている。この射出駆動部６０は、タイバー等の連結部材６２によって、固定プラテン１２に連結されている。
【００２０】
射出駆動部６０は、直流電流形のボイスコイル形リニアモータ６５を備えている。ボイスコイル形リニアモータ６５は、複数の電磁コイル６６を含む固定側部材６７と、永久磁石６８を含む可動側部材６９とを備えている。このリニアモータ６５は、本発明で言う射出動作の駆動源（射出駆動源）に相当する。
【００２１】
電磁コイル６６は一対の支持壁７５，７６間に設けられている。支持壁７５，７６は支持板７７上に固定されている。可動側部材６９は、コイル６６が発生する磁界によって図１中の矢印Ｘ方向に駆動される。
【００２２】
可動側部材６９の中央部に孔８０が形成されている。この孔８０はスクリュー駆動軸４０の延長線上に位置している。この孔８０に、リニアモータ６５の出力軸８１が軸線方向に移動可能に挿通されている。
【００２３】
出力軸８１の前端部８２は、連結機構８３を介してスクリュー駆動軸４０に連結されている。連結機構８３は、出力軸８１の直線運動をスクリュー駆動軸４０に伝達するが、出力軸８１とスクリュー駆動軸４０との相対回転を許容するようになっている。
【００２４】
射出機構部２０の枠構造体２１の後壁部９０に第１のクランプ機構９１が設けられている。リニアモータ６５の可動側部材６９に第２のクランプ機構９２が設けられている。これらのクランプ機構９１，９２は、本発明で言う結合手段の一例である。
【００２５】
第１のクランプ機構９１は、図示しないアクチュエータによって駆動され、出力軸８１に対するクランプとアンクランプを切換えることができるようになっている。第２のクランプ機構９２もアクチュエータによって駆動され、出力軸８１に対するクランプとアンクランプを切換えることができるようになっている。
【００２６】
次に、上記構成の射出成形機１０の動作について説明する。
図１は、例えば１ショット目の計量動作をマニュアル操作によって行なう場合の第１作動位置を示している。この場合、射出機構部２０はノズル２７の後退限位置にある。金型１３は図示しない型締装置によって閉じられている。
【００２７】
図１に示す第１作動位置では、第１のクランプ機構９１はアンクランプ状態にあり、射出機構部２０と出力軸８１とを互いにフリーな状態にしている。第２のクランプ機構９２はクランプ状態にあり、出力軸８１とリニアモータ６５の可動側部材６９とが互いに固定されている。計量が進むにつれて、スクリュー２４と、スクリュー駆動軸４０と、出力軸８１が、可動側部材６９と一体に矢印Ａで示す方向に移動する。計量が完了すると、図２の第２作動位置に切り換わる。
【００２８】
図２に示す第２作動位置では、第１のクランプ機構９１がクランプ状態、第２のクランプ機構９２がアンクランプ状態となる。すなわち、第１のクランプ機構９１によって射出機構部２０と出力軸８１とが互いに固定されるとともに、第２のクランプ機構９２がアンクランプ状態になることにより、出力軸８１とリニアモータ６５の可動側部材６９とが互いにフリーな状態となる。そののち、図３に示す第３作動位置に移る。
【００２９】
図３に示す第３作動位置では、ノズルタッチ機構３５が作動することにより、射出機構部２０が固定プラテン１２に向かって距離Ｂだけ前進し、ノズル２７の先端が金型１３の注入ポートに当接する。そののち図４に示す第４作動位置に移る。
【００３０】
図４に示す第４作動位置では、第１のクランプ機構９１がアンクランプ状態に切換わるとともに、第２のクランプ機構９２がクランプ状態に切換わる。すなわち、射出機構部２０と出力軸８１とが互いにフリーな状態となり、かつ、出力軸８１とリニアモータ６５の可動側部材６９とが互いに固定された状態となる。そののち図５に示す第５作動位置に移る。
【００３１】
図５に示す第５作動位置では、リニアモータ６５のコイル６６に電流が供給されることにより、可動側部材６９が矢印Ｃ方向に前進する。このとき第２のクランプ機構９２がクランプ状態にあるため、可動側部材６９が前進すると、出力軸８１を介してスクリュー駆動軸４０が前進するとともに、スクリュー２４が前進する。このため、バレル２３内の計量されていた溶融樹脂が、スクリュー２４によってノズル２７の先端から金型１３内に射出される。
【００３２】
射出時にスクリュー駆動軸４０に加わる射出反力は、第２のクランプ機構９２を介して射出駆動部６０に伝達され、駆動部ベース５５によって支持されるとともに、連結部材６２を介して固定プラテン１２によって支持される。この射出時には、第１のクランプ機構９１がアンクランプ状態にあるため、射出機構部２０は出力軸８１に対してフリーな状態となる。そしてこの射出機構部２０は、ノズルタッチ機構３５によって固定プラテン１２の方向に押付けられている。このため射出反力が射出機構部２０に伝わることはない。
【００３３】
このため射出時の反力がバレル２３に加わることを回避でき、ノズル２７の先端をノズルタッチ機構３５によって所定のノズルタッチ力で金型１３に密接させておくことができる。従ってノズルタッチ力が不安定になることを回避でき、ノズル２７を押付ける力が比較的小さくてすむため、固定プラテン１２が変形したり、ノズル２７と金型１３との接続部から射出成形品の材料が漏れるなどの不具合も防止できる。
【００３４】
射出後に、スクリュー回転用のモータ４４によってスクリュー駆動軸４０を回転させることにより、スクリュー２４を回転させる。これにより、溶融樹脂をバレル２３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なう。
【００３５】
金型１３内に射出された樹脂が冷却したのち、金型１３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。
【００３６】
この実施形態の射出成形機１０では、ノズル２７を金型１３に接続したまま、前述の第４作動位置（計量動作）と、第５作動位置（射出動作）を繰返すことにより、射出成形品を能率く生産することができる。ノズル２７を金型１３から離す場合には、第４作動位置（図４）から、第３作動位置（図３）を経て、第２作動位置（図２）に戻る。
【００３７】
なお本発明を実施するに当たって、ベースフレームをはじめとして、射出駆動源や射出機構部、結合手段、ノズルタッチ機構、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。射出駆動源は、リニアモータ以外に、油圧シリンダ等のように往復直線運動をする駆動機構を用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、安定したノズルタッチ力を得ることができ、例えば高速射出時等においてもノズルタッチ力が不足したり不安定になることを防止できる。本発明において、射出機構部に第１のクランプ機構を設けるとともに、射出駆動源に第２のクランプ機構を設けた場合、射出時に第１のクランプ機構をアンクランプ状態にすることにより、射出反力が射出機構部に伝わることを回避できる。
【００３９】
本発明において射出駆動源にリニアモータを使用した場合には、射出動作を高速で繰返すことができ、このような高速射出時にも、前記した理由により、安定したノズルタッチ力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す射出成形機の第１作動位置における断面図。
【図２】図１に示された射出成形機の第２作動位置における断面図。
【図３】図１に示された射出成形機の第３作動位置における断面図。
【図４】図１に示された射出成形機の第４作動位置における断面図。
【図５】図１に示された射出成形機の第５作動位置における断面図。
【符号の説明】
１０…射出成形機
１１…射出装置
１２…固定プラテン
１４…ベースフレーム
２０…射出機構部
２１…枠構造体
２３…バレル
２４…スクリュー
２５…スクリュー回転機構
３５…ノズルタッチ機構
４０…スクリュー駆動軸
５５…駆動部ベース
６０…射出駆動部
６５…リニアモータ（射出駆動源）
６７…固定側部材
６９…可動側部材
８１…出力軸
９１…第１のクランプ機構（結合手段）
９２…第２のクランプ機構（結合手段）
【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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