(57)【要約】【課題】コイル部に異物が付着することによる不具合を防止できるＤＣリニアモータを備えた電動射出成形機を提供する。【解決手段】駆動源としてＤＣリニアモータ５２を用いる電動射出成形機において、ＤＣリニアモータ５２は、磁界発生用のコイル部７０と、マグネット部７２と、防塵カバー１２０，１２１を備えている。防塵カバー１２０，１２１は、マグネット部７２と支持部材６２，６３との間に設けられている。防塵カバー１２０，１２１の外側に、ＤＣリニアモータ５２の位置制御のためのリニアスケール等の位置検出器１３０が配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界発生用のコイル部と、
該コイル部を支持する支持部材と、
前記コイル部に電流を供給したとき該コイル部の軸線方向に相対的に移動するマグネット部と、
前記支持部材と前記マグネット部との間の隙間を塞ぐよう前記支持部材と前記マグネット部に取付けられ前記コイル部の外側を覆う防塵カバーと、
を具備したことを特徴とするＤＣリニアモータ。
【請求項２】
直動駆動源としてＤＣリニアモータを用いる電動射出成形機において、
前記ＤＣリニアモータは、
磁界発生用のコイル部と、
該コイル部の端部を支持する支持部材と、
前記コイル部に電流を供給したとき該コイル部の軸線方向に相対的に移動するマグネット部と、
前記支持部材と前記マグネット部との間の隙間を塞ぐよう前記支持部材と前記マグネット部に取付けられ前記コイル部の外側を覆う防塵カバーと、
を具備したことを特徴とする電動射出成形機。
【請求項３】
前記コイル部と前記マグネット部との相対位置を検出する位置検出器が前記防塵カバーの外側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動射出成形機。
【請求項４】
磁界発生用のコイル部と、
該コイル部の端部を支持する支持部材と、
前記コイル部に電流を供給したとき該コイル部の軸線方向に相対的に移動するマグネット部と、
前記コイル部と前記マグネット部との間に設けられた電気絶縁性の非磁性体からなる仕切り部材と、
を具備したことを特徴とするＤＣリニアモータ。
【請求項５】
前記仕切り部材が前記コイル部の外周全体を覆う円筒形をなしていることを特徴とする請求項４に記載のＤＣリニアモータ。
【請求項６】
直動駆動源としてＤＣリニアモータを用いる電動射出成形機において、
前記ＤＣリニアモータは、
磁界発生用のコイル部と、
該コイル部の端部を支持する支持部材と、
前記コイル部に電流を供給したとき該コイル部の軸線方向に相対的に移動するマグネット部と、
前記コイル部と前記マグネット部との間に設けられた電気絶縁性の非磁性体からなる仕切り部材と、
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、ＤＣリニアモータと、それを用いた電動射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動射出成形機の射出動作あるいは型締、製品押出し等の直動駆動源として、ＤＣリニアモータを使用することが考えられている。例えば同期形のＤＣリニアモータは、磁界を発生するコイル部と、ガイド部材に沿って直線運動するマグネット部などを備えている。このマグネット部を射出成形機のスクリューに連結することにより、スクリューを軸線方向に移動させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＤＣリニアモータのマグネット部は剥き出しの状態であったため、コイル部とマグネット部との間にゴミ、特に金属ゴミなどの導電性の異物が入ると、コイル部の短絡事故の原因になることが懸念される。
【０００４】
コイル部に異物が付着することを防ぐために、リニアモータ全体をカバーによって覆うことも考えられるが、電動射出成形機では、リニアモータの位置制御を行なうために、リニアスケール等の位置検出器が必要である。このため、リニアモータ全体がカバーによって覆われてしまうと、位置検出器がカバー部材の内側に隠れてしまい、位置検出器の取付作業や配線作業およびメンテナンスを行ないにくくなる。また、リニアモータの作動を目視によって確認しにくくなる。
【０００５】
従ってこの発明の目的は、コイル部に異物が付着することによる作動不良等を防止できるＤＣリニアモータと、それを用いた電動射出成形機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点に基く本発明のＤＣリニアモータと電動射出成形機は、磁界発生用のコイル部と、該コイル部を支持する支持部材と、前記コイル部に電流を供給したとき該コイル部の軸線方向に相対的に移動するマグネット部と、前記支持部材と前記マグネット部との間の隙間を塞ぐよう前記支持部材と前記マグネット部に取付けられ前記コイル部の外周側を覆う防塵カバーとを具備している。
この発明の好ましい形態では、前記支持部材と前記マグネット部の相対位置を検出するための位置検出器が前記防塵カバーの外側に設けられている。
【０００７】
第２の観点に基く本発明のＤＣリニアモータと電動射出成形機は、磁界発生用のコイル部と、該コイル部の端部を支持する支持部材と、前記コイル部に電流を供給したとき該コイル部の軸線方向に相対的に移動するマグネット部と、前記コイル部と前記マグネット部との間に設けられた電気絶縁性の非磁性体からなる仕切り部材とを具備している。
この発明の好ましい形態では、前記仕切り部材が前記コイル部の外周全体を覆うように円筒形をなしている。
【０００８】
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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１の実施形態について、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、電動射出成形機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。
【００１２】
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のＤＣリニアモータ（直流電流形リニアモータ）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が収容されている。ＤＣリニアモータ５２と下記サブフレーム６０および下記リニアガイド機構７４などにより、駆動ユニット５５が構成されている。
【００１３】
メインフレーム４２上に、サブフレーム６０がボルト等の固定用部品６１によって固定されている。サブフレーム６０は、前側の支持部材（前スタンド）６２と、後側の支持部材（後スタンド）６３を備えている。支持部材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。
【００１４】
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、ＤＣ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。
【００１５】
ボイスコイル形のＤＣリニアモータ５２は、複数のコイル部７０を含む固定側部材７１と、コイル部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マグネット部７２を含む可動側部材７３などを備えている。
【００１６】
固定側部材７１は、サブフレーム６０とコイル部７０などからなる。支持部材６２，６３がメインフレーム４２に固定され、例えば４個のコイル部７０が支持部材６２，６３間に互いに平行に設けられている。
【００１７】
可動側部材７３は、ベース部材６４上に設けたリニアガイド機構７４によって支持部材６２，６３間を往復移動するようになっている。このリニアガイド機構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。
【００１８】
可動側部材７３は、マグネット部７２の前後両側に設けた連結プレート７５，７６と、前後のマグネット部７２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。マグネット部７２と、連結プレート７５，７６と、スペーサ７７とは、連結ロッド７９（図４等に示す）によって互いに締結されている。
【００１９】
前側の連結プレート７５にＤＣリニアモータ５２の出力軸８５が設けられている。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。
【００２０】
ＤＣリニアモータ５２の各コイル部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、コイル部７０の内側に鉄芯（ヨーク８７）が設けられている。コイル部７０の外周側にマグネット部７２が設けられている。マグネット部７２を含む可動側部材７３は、コイル部７０に電流を供給したときに発生する磁界に基いて、コイル部７０の軸線Ｃ（図５に示す）方向に相対移動する。
【００２１】
コイル部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部７０を固定側とし、マグネット部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、コイル部７０とヨーク８７を移動側とし、マグネット部７２を固定側としてもよい。
【００２２】
なお、コイル部７０の内側にマグネット部を設け、コイル部７０の外側にヨークを設けてもよい。また、コイル部７０は角筒であってもよい。マグネット部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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
スリーブ部材９１は、第１のベアリング部９３によって、中間支持壁１００に回転自在に支持されている。中間支持壁１００は、枠構造体５０の底壁６９に固定されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、ＤＣ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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
この実施形態のＤＣリニアモータ５２は、防塵カバー１２０，１２１を備えている。前側の防塵カバー１２０は、前側の支持部材６２とマグネット部７２との間の隙間を塞ぐように、前側の支持部材６２とマグネット部７２に取付けられている。後側の防塵カバー１２１は、後側の支持部材６３とマグネット部７２との間の隙間を塞ぐように、後側の支持部材６３とマグネット部７２に取付けられている。
【００３３】
コイル部７０の外周のうちマグネット部７２の外側に露出する部位が、防塵カバー１２０，１２１によって覆われている。この防塵カバー１２０，１２１によって、コイル部７０の外面にゴミや金属粉、液体などの異物が付着することが防止される。
【００３４】
防塵カバー１２０，１２１は、ゴム、高分子材料あるいは布などのように柔軟な材料で発塵しにくい材料からなり、コイル部７０の周方向に連続して一回りする形状に形成されている。例えば蛇腹（ベローズ）、ダイヤフラムあるいは袋状に形成されることにより、マグネット部７２の移動方向に追従して柔軟に変形できるようになっている。
【００３５】
ＤＣリニアモータ５２の位置制御を行なうために、リニアスケール等の位置検出器１３０がＤＣリニアモータ５２に設けられている。一例として、位置検出器１３０のスケール本体１３０ａが支持部材６３に取付けられ、被検出部としてのスケールヘッド１３０ｂがマグネット部７２に取付けられている。
【００３６】
この位置検出器１３０によって、コイル部７０とマグネット部７２との相対位置が検出され、その検出信号がコントローラ１３１（図３に模式的に示す）にフィードバックされるようになっている。
【００３７】
この実施形態では、支持部材６２，６３とマグネット部７２との間の隙間が防塵カバー１２０，１２１によって覆われおり、防塵カバー１２０，１２１の外側に位置検出器１３０が配置されている。このため、防塵カバー１２０，１２１を設けたままでも、位置検出器１３０の取付作業や配線作業およびメンテナンスを容易に行なうことができる。また、ＤＣリニアモータ５２が作動する際にマグネット部７２の動きを目視によって確認することができる。
【００３８】
次に、上記構成の電動射出成形機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。
【００３９】
そしてＤＣリニアモータ５２のコイル部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ＤＣリニアモータ５２の可動側部材７３を前進させる。コイル部７０に対するマグネット部７２の位置が位置検出器１３０によって検出され、コントローラ１３１にフィードバックされることにより、ＤＣリニアモータ５２の位置制御がなされる。
【００４０】
ＤＣリニアモータ５２によって可動側部材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材料がスクリュー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。
【００４１】
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、材料をバレル５１の先端側に送りながら混練するとともに、材料の計量を行う。金型３０，３１内に射出された材料が冷却されたのち、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。
【００４２】
図６と図７は本発明の第２の実施形態を示している。この実施形態のＤＣリニアモータ５２´は、コイル部７０の外周面全体が、非磁性体からなる円筒形の仕切り部材１４０によって覆われている。仕切り部材１４０は、例えばポリフッ化エチレン樹脂等のように電気絶縁性を有しかつ発塵の少ない材料が望ましい。
【００４３】
この仕切り部材１４０によって、ゴミや金属粉、液体などの異物がコイル部７０に付着することが防止される。なお、コイル部７０の外周面と仕切り部材１４０の内周面との間に隙間Ｓは無くてもよい。
【００４４】
この第２の実施形態は、仕切り部材１４０以外の構成が第１の実施形態の電動射出成形機２０と同様であるため、第１の実施形態と共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。この第２の実施形態ではコイル部７０が仕切り部材１４０によって覆われているため、第１の実施形態の防塵カバー１２０，１２１を用いなくてもよいが、防塵効果をさらに高めるために防塵カバー１２０，１２１と仕切り部材１４０を併用してもよい。
【００４５】
なお本発明を実施するに当たって、コイル部やマグネット部をはじめとして、支持部材、防塵カバー、仕切り部材等の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。この発明に係るＤＣリニアモータは、スクリューを軸線方向に動かす射出動作以外に、例えば型締装置、あるいは製品押出用エジェクタ機構などの直線往復運動（直動駆動）をなす駆動源に用いることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、コイル部とマグネット部との間の隙間を防塵カバーによって覆うことにより、コイル部にゴミなどの異物が付着することを防止でき、ＤＣリニアモータを良好に作動させることができる。リニアスケール等の位置検出器を防塵カバーの外側に配置すれば、位置検出器の取付作業、配線作業あるいはメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００４７】
また、コイル部の外周を電気絶縁性の非磁性体からなる仕切り部材で覆うことにより、異物の付着によるコイル部の短絡事故を防止することができる。
【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ＤＣリニアモータの斜視図。
【図５】図４に示されたＤＣリニアモータの一部を模式的に示す斜視図。
【図６】本発明の他の実施形態を示すＤＣリニアモータの断面図。
【図７】図６中のＦ７−Ｆ７線に沿う断面図。
【符号の説明】
２０…電動射出成形機
５２，５２´…ＤＣリニアモータ
６２，６３…支持部材
７０…コイル部
７２…マグネット部
１２０，１２１…防塵カバー
１３０…位置検出器
１４０…仕切り部材
【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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