(57)【要約】【課題】高速射出を可能とする射出機構を備えた射出成形機を提供する。【解決手段】スクリュ３８後端にスプライン軸３８Ａが結合される。このスプライン軸と嵌合するスプラインナット５０は側壁４４Ａ上に固定された計量用モータ４７によって回転される。スプライン軸端部は軸結合部５８で回転可能に支持され、ロードセル６０および結合部材６４Ａを介して直動駆動部６２の直動軸６４と同心状に結合される。軸結合部の両側部には鍔部５８Ａ、５８Ｂが左右対称に設けられスプライン軸の軸心と略同じ高さにあるリニアガイドＬＧにより案内される。高速射出の場合、計量機構が慣性負荷として直動駆動部に作用することはなく、且つリニアガイドによって正確に軸結合部を軸方向に案内する。【選択図】　図１
2004001279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に射出ノズル部が形成され内部で樹脂を溶融・混練する加熱バレルと、この加熱バレル内に移動及び回転可能に挿通されたスクリュと、このスクリュの反加熱バレル側端部に一端を固定結合したスクリュ軸と、このスクリュ軸を回転させる計量機構と、前記スクリュ軸を軸方向に駆動させる直動駆動部と、この直動駆動部の直動軸および前記スクリュ軸の他端部とを互いに軸方向移動のみを伝達するよう構成された軸結合部と、前記加熱バレル内の溶融樹脂がスクリュに作用する軸方向荷重を検出する荷重検出手段とを有し、前記軸結合部の両側部には前記スクリュ軸の略軸心高さ位置にて前記軸結合部を軸方向に移動可能に支持するリニアガイドを設け、前記加熱バレル基部を支持固定する前プレートを含む本体フレームに前記計量機構およびリニアガイドを固定して支持したことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
請求項１において、前記荷重検出手段は前記軸結合部に隣接して配置したことを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
請求項１または２において、前記本体フレームは、底部プレート、前記加熱バレル基部を支持固定する前プレート、この前プレートと対向し前記直動軸の貫通口を有する後プレートおよび前記計量機構の両側部に立設した側壁を一体構造としたことを特徴とする射出成形機。
【請求項４】
請求項３において、前記スクリュ軸はスプライン軸で構成され、前記計量機構は、前記スプライン軸外周に嵌合するとともに回転可能に支持されたスプラインナットと、このスプラインナットと一体に回転するプーリと、計量用モータと、この計量用モータの出力軸の回転を前記プーリに伝達する伝達手段を備えてなることを特徴とする射出成形機。
【請求項５】
請求項１乃至４において、前記直動駆動部はリニアモータで構成されたことを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機に係り、特に高速射出を可能にした射出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に一例を示す従来の電動形射出成形機１は、固定ベース２上にフロントプレート３とリヤプレート４が設けられ、各プレート３、４が互いにタイバー５によって連結されている。フロントプレート３には、バレル６の基部が固定されている。バレル６の内部に収容されるスクリュ７は、計量モータ８によって回転させることができるようになっている。
スクリュ７の基部は、ベアリング９によって中間プレート１０に回転自在に支持されている。中間プレート１０とモータ８は、例えばボールねじ１１とサーボモータ１２などを含む直線運動機構１３によって、タイバー５に沿って図５中矢印Ａ方向に往復移動させることができる。
【０００３】
ところで、図５においては、中間プレート１０および計量モータ８等は常時スクリュ７と一体に軸方向Ａへ移動されるので慣性がスクリュ７だけの場合に比べ大きい。従って、中間プレート１０およびモータ８等の慣性部分の存在のため高速射出を行う制約となっていた。さらに、計量モータ８には通常その回転量を検出するため図示しないエンコーダが取り付けられているが、高速射出の際大きな加速度が作用するとエンコーダが破損するという問題が生ずる。
【０００４】
また、図５に示す射出駆動機構においては、中間プレート１０はタイバー５にガイドされて移動するので、４本のタイバー５の取り付けに際し左右、上下の各タイバー５の平行度に誤差があると中間プレート１０とタイバー５との摺動性が一様でなくなり、サーボモータ１２などを含む直線運動機構１３による射出駆動力に対し、抵抗力として作用するという問題が生ずる。
【０００５】
さらに、前記従来例のように、直線運動する部材、例えば中間プレート１０を支持するタイバー５を備えた射出成形機１は前後方向（図５中に矢印Ａで示す方向）の引張り荷重に対して大きな耐力を発揮できるが、射出軸との心ずれなどによって生じる上下方向あるいは左右方向（射出成形機の幅方向）の荷重に対しては、剛性が小さいという問題があり、そのためタイバー５を太くすると組み付けのためのスペースが余計必要となり、関連部分の部品も大型となり、コスト的にも高くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は上述した問題を鋭意検討した結果、射出機構に中間プレートおよびタイバーを使用せず計量モータおよびスクリュに回転を伝達する機構を本体フレームに固定して軸方向移動しないよう構成し且つ、スクリュの軸方向移動をガイドするリニアガイドを配置することによって前記問題が解決できることを突き止めた。
従って、本発明の目的は、中間プレート等の慣性負荷のない高速射出を可能とする射出機構を備えた射出成形機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による射出成形機は、
先端部に射出ノズル部が形成され内部で樹脂を溶融・混練する加熱バレルと、この加熱バレル内に移動及び回転可能に挿通されたスクリュと、このスクリュの反加熱バレル側端部に一端を固定結合したスクリュ軸と、このスクリュ軸を回転させる計量機構と、スクリュ軸を軸方向に駆動させる直動駆動部と、この直動駆動部の直動軸およびスクリュ軸の他端部とを互いに軸方向移動のみを伝達するよう構成された軸結合部と、加熱バレル内の溶融樹脂がスクリュに作用する軸方向荷重を検出する荷重検出手段とを有し、軸結合部の両側部にはスクリュ軸の略軸心高さ位置にて軸結合部を軸方向に移動可能に支持するリニアガイドを設け、加熱バレル基部を支持固定する前プレートを含む本体フレームに計量機構およびリニアガイドを固定して支持するよう構成される。
【０００８】
その際、好ましくは、直動駆動部をリニアモータにより構成することもできる。さらにまた、荷重検出手段を軸結合部に隣接して配置するよう構成されることができる。さらに、スクリュ軸はスプライン軸で構成され、計量機構は、スプライン軸外周に嵌合するとともに回転可能に支持されたスプラインナットと、このスプラインナットと一体に回転するプーリと、計量用モータと、この計量用モータの出力軸の回転をプーリに伝達する伝達手段を備えて構成されることが可能である。
【０００９】
【作用】
計量工程において、スクリュ後端を一端側で固定結合したスプライン軸で構成されるスクリュ軸は、本体フレームの側壁から延設した支持台上の計量用モータによりプーリ、スプラインナットを介して回転される。スクリュ軸の他端部は軸結合部内の軸受で回転可能に支持されており、従って、スクリュ軸方向の背圧力は、その軸受外輪を経て荷重検出手段、結合部材を通じて直動軸に伝達される。荷重検出手段による検出荷重が所定値を保持するようにスクリュおよびスクリュ軸が後退移動する。その移動中、軸結合部の両側部はリニアガイドによって案内されている。
射出工程においては計量用モータは駆動しないので、直動軸が高速でスクリュを前進移動するときの移動方向の力は結合部材、荷重検出手段、軸受外輪を介してスクリュ軸に伝達される。その際軸結合部はリニアガイドによって案内される。
従って、高速射出の場合、スクリュ軸であるスプライン軸は回転せず、スプラインナットと摺動するだけであって計量機構が慣性負荷として直動駆動部に作用することはなく、且つリニアガイドによって正確に軸結合部即ちスクリュ軸を軸方向に案内するようになっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づく実施例について図１乃至図４を参照して詳細に説明する。
図１は、射出成形機の操作側から見た正面図を示す。同図１において、参照符号２０は射出成形機であって、射出装置２２および簡略化して示した型締装置２４から構成される。型締装置２４にはそれぞれ移動金型３２、固定金型３４を取り付けた移動ダイプレート２６、固定ダイプレート３０がタイバー２８を介して対向配置されている。
【００１１】
射出装置２２は、コンクリートで形成した床面ＦＬに固定されているベースＢＳ上に底部プレート４６下面に取り付けたリニアスライダ６６、６８を介して搭載されている。なお、このリニアスライダ６６、６８は、ベースＢＳ上を摺動可能であって図示しないノズルタッチ用駆動機構により、底部プレート４６を図の左右方向に移動させることができるようになっている。また、図示しない旋回機構により底部プレート４６は旋回できるようになっており、スクリュ交換の際加熱バレル３６からスクリュ３８を抜き出すためその軸方向を旋回により変さらする。
【００１２】
底部プレート４６の左端部には、底部プレート４６と共に本体フレームを構成している前プレート４４Ｃが立設され、加熱バレル３６の基部を支持固定している。
参照符号４０は、ペレット状樹脂貯留用のホッパーであって、加熱バレル３６の基部外周に取り付けられた樹脂導入部４２の上端部と通じている。加熱バレル３６内にはスクリュ３８が挿通されており、同スクリュ３８の反加熱バレル側端はスプライン軸３８Ａの左端と同心状に連結固定されている。スプライン軸３８Ａの外周には所定長さのスプラインナット５０が嵌合しており、同スプラインナット５０の左端部はプーリ５２にボルトで固定されている。スプラインナット５０の外周は、軸受部５４により回転可能に支持されている。なお、この軸受部５４は、本体フレームを構成している水平壁４４Ｅ上に固定支持されている。
【００１３】
参照符号４７は、その回転軸にロータリーエンコーダを結合した計量用モータであって、本体フレームを構成している側壁４４Ａの内側から横方向に延設する支持台５６上に固定搭載されている。計量用モータ４７の出力軸にはプーリ４８が固定され同プーリ４８とプーリ５２の間にはタイミングベルトが取り付けられている。
従って、計量用モータ４７が回転するとスプライン軸３８Ａは、プーリ４８、プーリ５２、スプラインナット５０を介して回転するようになっている。なお、計量用モータ４７、プーリ４８、プーリ５２、タイミングベルト、スプラインナット５０および軸受部５４は本発明における計量機構を構成している。
【００１４】
底部プレート４６の右端には、直動駆動部６２が配置されている。この直動駆動部６２は公知のリニアモータを利用した駆動機構として構成されている。直動駆動部６２の出力軸である直動軸６４は垂直フレーム６２Ａを貫通し、さらに本体フレームを形成している後プレート４４Ｄの貫通口を経て軸結合部５８と結合されている。
図２は、図１のＺ矢視を示す軸結合部５８近傍の拡大平面図である。同図２において、底部プレート４６から立設した側壁４４Ａ、４４Ｂおよび後プレート４４Ｄで囲まれたスペースには軸結合部５８が配置されている。この軸結合部５８には蓋５８Ｃを貫通して左方よりスプライン軸３８Ａの右端部が入り込み、そこで回転可能に支持されている。一方、軸結合部５８の右方には直動軸６４の先端が結合部材６４Ａと固定され、さらに同結合部材６４Ａは荷重検出手段としてのロードセル６０に結合されている。同ロードセル６０は、スプライン軸３８Ａと同心状に軸結合部５８の右端面に取り付けられている。また、参照符号５８Ａ、５８Ｂは図３に示すように、軸結合部５８の外周中央部からそれぞれ側壁４４Ａ、４４Ｂの方に延設した鍔部５８Ａ、５８Ｂである。同各鍔部５８Ａ、５８Ｂの直下には１対のリニアガイドＬＧが中心線ＣＬと平行に配設されている。
【００１５】
図３は図２のＹ−Ｙ断面図を示す。同図３に示すように、鍔部５８Ａ、５８Ｂの下面にはリニアローラ７０Ａ、７０Ｂが取り付けられ、各リニアガイドＬＧの上面、側面に接触している。一対のリニアガイドＬＧは、水平壁４４Ｅから立設したガイド支持フレーム部７２Ａ、７２Ｂの上面にそれぞれ取り付けられている。同図３に示すように、リニアガイドＬＧの上面は軸結合部５８の軸心の高さ位置と略等しい。同図３に示すように、軸結合部５８は中心線ＣＬに関し、上下方向および左右方向の質量分布は略対称である。
図４は図２のＸ−Ｘ断面図である。同図４において、軸結合部５８内には軸受５８Ｄが設けられ、同軸受５８Ｄにはスプライン軸３８Ａの右端部が回転可能に支持されている。同軸受５８Ｄには蓋５８Ｃおよび軸結合部５８に形成した潤滑油通路が設けられている。結合部材６４Ａは、図示のようにロードセル６０の右端面にボルトにより締結され、また直動軸６４の左端面にボルトにより締結されている。直動軸６４とスプライン軸３８Ａの軸心はできる限り一致するよう組みつけられることが好ましい。
【００１６】
以上本発明の好適な１実施例について説明したが、本発明の要旨から逸脱することなく種々の変形を行うことが可能である。例えば、図４に示した結合部材６４Ａでは直動軸６４の左端面をボルトで締結した例を示したが、直動駆動部６２のリニアガイドと軸結合部５８を支持する一対のリニアガイドＬＧの芯ずれを高精度に調整することが困難な場合は直動軸６４と結合部材６４Ａとが球面接触するよう接合面を形成することにより直動軸６４から結合部材６４Ａに伝達される駆動力が軸方向のみの成分となるようにすること、直動駆動部６２をリニアモータ方式でなく図５に示したサーボモータの回転運動をボールねじの直線運動に変換する機構を有する方式あるいはサーボ弁と油圧シリンダを組み合わせた直動機構とすること、さらにロードセル６０の代わりに加熱バレル３６の先端部で溶融樹脂の圧力を直接検出して背圧力を求めるよう荷重検出手段を構成すること等の変形は当業者であれば容易に遂行可能であることは当然である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による射出成形機は、
先端部に射出ノズル部が形成され内部で樹脂を溶融・混練する加熱バレルと、この加熱バレル内に移動及び回転可能に挿通されたスクリュと、このスクリュの反加熱バレル側端部に一端を固定結合したスクリュ軸と、このスクリュ軸を回転させる計量機構と、スクリュ軸を軸方向に駆動させる直動駆動部と、この直動駆動部の直動軸およびスクリュ軸の他端部とを互いに軸方向移動のみを伝達するよう構成された軸結合部と、加熱バレル内の溶融樹脂がスクリュに作用する軸方向荷重を検出する荷重検出手段とを有し、軸結合部の両側部にはスクリュ軸の略軸心高さ位置にて軸結合部を軸方向に移動可能に支持するリニアガイドを設け、加熱バレル基部を支持固定する前プレートを含む本体フレームに計量機構およびリニアガイドを固定して支持するよう構成されているので、高速射出の際、計量機構が前記直動駆動部に対する慣性負荷として作用することがなく且つ、軸結合部は軸心に関し左右および上下方向の質量分布は略対称となる様構成され、さらに略スクリュ軸心の高さ位置にてリニアガイドにより案内されるので高速射出時にも偏荷重が生じることなく直動駆動部からの射出駆動力はスクリュ軸心に作用する。従って、短時間に高速化するため大きな加速度がスクリュに与えられる場合でもスクリュを正確に移動させることを可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出成形機の操作側から見た正面図である。
【図２】図１のＺ矢視を示す軸結合部近傍の拡大平面図である。
【図３】図２のＹ−Ｙ’断面図である。
【図４】図２のＸ−Ｘ’断面図である。
【図５】従来の電動形射出成形機の射出装置を操作側からみた正面図である。
【符号の説明】
２０　　　　射出成形機
２２　　　　射出装置
２４　　　　型締装置
２６　　　　移動ダイプレート
２８　　　　タイバー
３０　　　　固定ダイプレート
３２　　　　移動金型
３４　　　　固定金型
３６　　　　加熱バレル
３８　　　　スクリュ
３８Ａ　　　スプライン軸
４０　　　　ホッパー
４２　　　　樹脂導入部
４４Ａ　　　側壁
４４Ｂ　　　側壁
４４Ｃ　　　前プレート
４４Ｄ　　　後プレート
４４Ｅ　　　水平壁
４６　　　　底部プレート
４８　　　　プーリ
５０　　　　スプラインナット
５２　　　　プーリ
５４　　　　軸受部
５６　　　　支持台
５８　　　　軸結合部
５８Ａ　　　鍔部
５８Ｂ　　　鍔部
５８Ｃ　　　蓋
６０　　　　ロードセル
６２　　　　直動駆動部
６４　　　　直動軸
６４Ａ　　　結合部材
６６　　　　リニアスライダ
６８　　　　リニアスライダ
７０Ａ　　　リニアローラ
７０Ｂ　　　リニアローラ
７２Ａ　　　ガイド支持フレーム部
７２Ｂ　　　ガイド支持フレーム部
ＢＳ　　　　ベース
ＦＬ　　　　床面
ＬＧ　　　　リニアガイド
【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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