(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出ベースと、
ボールねじおよびナットを有するボールねじセットと、
前記ボールねじセットに合わせて回転するためのスルーホールを有する管状圧力センサーであって、一端が前記射出ベースに固定連接されており、他端が前記ナットに固定連接されている管状圧力センサーと、を含む射出機の射出機構であって、
前記管状圧力センサーは前記ボールねじを前記スルーホールで受け入れ、
前記射出ベースは、前記射出機の射出機構におけるスクリューと回転連接されているベアリングを含み、
前記管状圧力センサーは、前記ベアリングに固定連接されている、射出機の射出機構。
【請求項２】
前記管状圧力センサーの管の長さは、前記射出機の射出機構の射出ストロークの長さと同じである、請求項１に記載の射出機の射出機構。
【請求項３】
前記管状圧力センサーは、第１のフランジによって第１のボルトに合わせて前記射出ベースに固定連接されており、第２のフランジによって第２のボルトに合わせて前記ナットに固定連接されている、請求項１に記載の射出機の射出機構。
【請求項４】
前記第１のフランジの外径と前記第２のフランジの外径は、前記ナットの前記管状圧力センサー側の端の外径と同じである、請求項３に記載の射出機の射出機構。
【請求項５】
前記管状圧力センサーの中央部分の外壁に、環状肉薄槽が設けられている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の射出機の射出機構。
【請求項６】
前記管状圧力センサーは、円管状であり、
前記管状圧力センサーの管の長さは、前記管状圧力センサーの外径よりも長い、請求項５に記載の射出機の射出機構。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の射出機の射出機構を含む射出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形の技術分野に関し、特に射出機射出機構に関するものである。また、本発明は、さらに前記射出機射出機構を備える射出機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出機は、射出成形機または注射機として知られている。それは、熱可塑性または熱硬化性のプラスチックを、プラスチック成型金型を利用して各形状のプラスチック製品に製造する主な成形設備である。また、プラスチックの射出成形工程では、射出圧力の制御が製品品質を向上させるカギである。例えば、計量背圧（ｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、実際に射出成型工程のパラメータにおいて、材料溶融品質および製品品質を制御する重要なパラメータの一つである。背圧の存在は、スクリューの溝における原料のコンパクトさ、原料におけるガスの排除および原料粒子同士間の伝熱の加速に寄与する。
【０００３】
図１は、従来技術の射出機の射出機構の構造の模式図を示している。また、該射出機の射出機構は、ホッパ０５と、フィードシリンダー０６と、射出ベースの回転に合わせるスクリュー０７（ｓｃｒｅｗ）と、射出ベース０１と、ボールねじ（ｂａｌｌ ｓｃｒｅｗ）０４およびナット０３を含むボールねじセットとを含む。また、ボールねじ０４の回転は、ナット０３を動して前へ進むことで、溶融材料を成形金型の内に注入する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、主にスクリュー０７と射出ベースとの間、あるいは射出ベースとボールねじとの間に設けられた円盤型の圧力センサー０２を用いて射出機構の射出圧力（-すなわち、射出圧力および計量背圧）を計測する。円盤型の圧力センサー０２が射出ベースとボールねじセットとの間に設けられた場合、射出ベース（具体的には、図１における点線枠内の構造である）は、ベアリング０１と、ベアリング０１のボールねじセット側の端に設けられている連結体０８とを含むものである。連結体０８は、射出ストロークの長さに合わせるように、スクリュー０７が射出後退動作したのち、ボールねじ０４の一部を受け入れる受入空間として中空スベースを備えることで、全体の射出工程を完成させる。また、上記のベアリング０１および連結体０８は、直接に一体成形に鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）された射出ベース、あるいは溶接することで一体成形に溶接された射出ベースを用いることが一般である。
【０００５】
こうすると、射出ベースの全体の軸方向の厚さが大きく、射出ベースの寸法と重量が増え、全体の射出機が重たく、柔軟性に劣り、必要空間の大きさにともなって、コストが高くなることを招く。
【０００６】
さらに、円盤型の圧力センサー０２がスクリュー０７と射出ベースとの間に設けられた場合、射出機の射出工程では、スクリュー０７の温度が円盤型の圧力センサー０２に伝わるので、円盤型の圧力センサー０２の温度が高くなって、計測誤差が拡大してしまう。そして、計量工程では、センタースクリュー０７が回転するので、円盤型の圧力センサー０２のハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）が回転トルクおよび計量背圧の推力の妨害により、計測値の誤差が生じ、圧力の計測精度と制御精度に影響を招く。
【０００７】
また、上記の円盤型の圧力センサー０２の断面積が大きくて、同様に、射出機の全体的な負荷が大きくて重たく、かつ必要空間を大きくすることを招く。
【０００８】
以上のように、感圧素子による温度の上昇が生じた計測誤差を回避するとともに、射出機の必要空間を減少させ、射出機の重量を軽減させることが課題である。
【０００９】
上記に鑑みて、本発明の目的は、感圧素子による温度の上昇が生じた計測誤差を回避するとともに、必要空間を減少させ、重量を軽減させることを実現できる射出機の射出機構を提供することにある。
【００１０】
また、本発明のその他の目的は、感圧素子による温度の上昇が生じた計測誤差を回避するとともに、必要空間を減少させ、重量を軽減させることを実現できる射出機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、射出ベースと、ボールねじ（ｂａｌｌ ｓｃｒｅｗ）およびナットを有するボールねじセットと、前記ボールねじセットに合わせて回転するためのスルーホール（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）を有する管状圧力センサーであって、一端が前記射出ベースに固定連接されており、他端が前記ナットに固定連接されている管状圧力センサーと、を含む射出機の射出機構を提供する。
【００１２】
前記射出機の射出機構において、前記管状圧力センサーの管の長さは、前記射出機の射出機構の射出ストロークの長さと同じであることが好ましい。
【００１３】
前記射出機の射出機構において、前記射出ベースは、前記射出機の射出機構におけるスクリューと回転連接されているベアリングを含み、前記管状圧力センサーは、前記ベアリングに固定連接されていることが好ましい。
【００１４】
前記射出機の射出機構において、前記管状圧力センサーは、第１のフランジ（Ｆｌａｎｇｅ）によって第１のボルトに合わせて前記射出ベースに固定連接されており、第２のフランジによって第２のボルトに合わせて前記ナットに固定連接されていることが好ましい。
【００１５】
前記射出機の射出機構において、前記第１のフランジの外径と前記第２おフランジの外径は、前記ナットの前記管状圧力センサー側一端の外径と同じであることが好ましい。
【００１６】
前記射出機の射出機構において、前記管状圧力センサーの中央部分の外壁に、環状肉薄槽が設けられていることが好ましい。
【００１７】
前記射出機の射出機構において、前記管状圧力センサーは、円管状であり、前記管状圧力センサーの管の長さは、前記管状圧力センサーの外径よりも長いことが好ましい。
【００１８】
上記の技術的特徴によれば、本発明により提供される射出機の射出機構は、射出ベースと、ボールねじセットと、管状圧力センサーとを含み、管状圧力センサーのスルーホールはボールねじセットのボールねじの回転に合わせ、管状圧力センサーの一端は射出ベースに固定連接されており、他端はボールねじセットのナットに固定連接されていることが分かる。
【００１９】
本発明は、射出機の射出圧力を管状圧力センサーを用いて計測する動作原理は、下記のとおりである。
すなわち、「射出機の射出工程における射出圧力を測定する場合、ボールねじセットのボールねじを外力で駆動して回転させ、ボールねじセットのナットが管状圧力センサーの一端に固定され、ボールねじセットが前方にあるフィードシリンダーにおける射出するスクリューを前に向かって推動させることで、溶融したプラスチックがノズルを通して金型のキャビティに向かって射出され、射出成型の射出動作が行われ、このときは、管状圧力センサーにて射出力の大きさを計測するとともに、制御器の閉ループ制御によって、射出圧力を一定に維持させる。また、射出完成したのち、計量ステップに入り、このときは、フィードシリンダーにおけるスクリューをその他の電気機器の外動力で駆動して回転させ、スクリューの作用で、フィードシリンダーにおける原料がスクリューの溝にそって前に運ばれて圧縮され、原料が外部からの熱を介して加熱され、およびスクリューのせん断力の二重作用で、溶融した原料がスクリューのヘッド部までに押さえられ、これと同時に、スクリューは、全て空間に充填され溶融した原料により生じた圧力の上昇の作用で後退されて、この後退力を回転伝達部に伝達し、推力ベアリングを介してこの力を管状圧力センサーに伝達し、該管状圧力センサーがねじれ変形を発生させ、さらに即時に計量の後退力を計測する。また、制御器にてボールねじの低速の逆転を制御することで、後退力が低下するように、ナットを引き戻し、さらに計量するときのスクリューが安定的な背圧を制御する。」という動作原理である。
【００２０】
本発明は、管状圧力センサーと現段階の圧力閉ループ制御とを結合することにより、射出機の射出圧力および計量背圧工程における圧力が精密に計測および制御することを実現する。また、本発明は、簡易な構造だけでなく、動的な応答速度も保証でき、これによってシステムの誤差を低下させ、即時の圧制御、精密な圧制御の機能を有し、大幅に製品品質を向上させることが可能である。
【００２１】
また、本発明は、ボールねじセットのボールねじを管状圧力センサーのスルーホールで受け入れ、ボールねじがナットから突出した長さを管状圧力センサーのスルーホールに入れることができ、余分な空間を占める必要がなく、射出ベースが、ボールねじの受入空間を提供する連結体を設置することに起因する厚さ増加をする必要がないので、射出ベースの全体の軸方向の厚さを薄く、射出ベースの寸法と重量を減少したことで、射出機の必要空間を減少させるとともに、射出機の重量を軽減し、さらに柔軟性を向上させ、コストを低下できる。
【００２２】
さらに、管状圧力センサーが射出ベースとボールねじセットとの間に設けられることで、一方では、スクリュー、フィードシリンダーの温度が高くなったときの温度の伝熱を回避し、管状圧力センサーの安定した温度を保証し、他方では、計量するときの回転トルクがすべて射出ベースの前方とすることで、計量するときの回転トルクの妨害を除去し、上記管状圧力センサーより測った値がいずれも計量背圧の圧力であり、これによって、高精度、高安定、高重複の圧力計測および制御を有する管状圧力センサーを実現する。
【００２３】
なお、上記管状圧力センサーの横断面は小さくて、外径寸法が小さく、同様に射出機の全体負荷を減少させ、重量を軽減し、必要空間を減少させ、空間利用率を向上させることが可能である。
【００２４】
また、本発明は、上記のいずれかの射出機の射出機構を含む射出機をさらに提供する。また、上記射出機の射出機構が上記の効果を有するため、上記の射出機の射出機構を有する射出機も、同じ効果を有するので、本明細書では重複説明をしない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、従来技術における射出機の射出機構の構造の模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例にかかる射出機の射出機構の構造の模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施例にかかる射出機の射出機構の部分構造の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施例にかかる管状圧力センサーの正面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例にかかる管状圧力センサーの左側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例の技術的特徴をより具体的に説明するために、実施例により使用しなければならない図面を説明する。また、図面は、本発明のいくつかの実施例を開示するものであることは明らかである。また、当業者にとっては、その通常知識およびルーチンな実験だけで、さらにこれらの図面に基いて本発明を理解できる。
【００２７】
本発明の実施例は、感圧素子による温度の上昇が生じた計測誤差を回避するとともに、必要空間を減少、重量を軽減させることができる射出機の射出機構を提供する。
【００２８】
以下、本発明の実施例の目的、技術的特徴および利点をより明確にするために、本発明の実施例の図面に合わせて、本発明の実施例の技術的特徴を明確かつ十分に説明する。また、実施例は、本発明のいくつかの実施例を記載するもので、すべての実施例を記載するものではないことが明らかである。また、当業者が、本発明の実施例に基いてその通常知識およびルーチンな実験だけで得られたその他の実施例は、全て本発明の範囲に属するものである。
【００２９】
図２〜図５を参照し、本発明の実施例が提供された射出機の射出機構は、ホッパ５、フィードシリンダー６、スクリュー７、射出ベース、ボールねじセットおよび管状圧力センサー２を含む。ホッパ５は原料をフィードシリンダー６内に提供し、スクリュー７は回転可能にフィードシリンダー６内に設置されるとともに、射出ベースに回転可能に連結され、ボールねじセットはボールねじ４とナット３を含み、管状圧力センサー２のスルーホールはボールねじセットのボールねじ４の回転に合わせ、管状圧力センサー２の一端は射出ベースに固定連接されており、他端はボールねじセットのナット３に固定連接されている。
【００３０】
本発明は、射出機の射出圧力を管状圧力センサー２を用いて計測する動作原理は、下記のとおりである。
すなわち、「射出機の射出工程における射出圧力を測定する場合、ボールねじセットのボールねじ４を外力で駆動して回転させ、一方ボールねじセットのナット３が管状圧力センサー２の一端に固定され、ボールねじセットが前方にあるフィードシリンダー６における射出するスクリュー７を前に向かって推動させることで、溶融したプラスチックがノズルを通して金型のキャビティに向かって射出され、射出成型の射出動作が行われ、このときは、管状圧力センサー２にて射出力の大きさを計測するとともに、制御器の閉ループ制御によって、射出圧力を一定に維持させる。また、射出完成したのち、計量ステップに入り、このときは、フィードシリンダー６におけるスクリュー７をその他の電気機器の外動力で駆動して回転させ、スクリュー７の作用で、フィードシリンダー６における原料がスクリューの溝にそって前に運ばれて圧縮され、原料が外部からの熱を介して加熱され、およびスクリュー７のせん断力の二重作用で、溶融した原料がスクリュー７のヘッド部までに押さえられ、これと同時に、スクリュー７は、全て空間に充填され溶融した原料により生じた圧力の上昇の作用で後退して、この後退力を回転伝達部に伝達し、推力ベアリングを介してこの力を管状圧力センサー２に伝達し、該管状圧力センサー２がねじれ変形を発生させ、さらに即時に計量の後退力を計測する。また、制御器にてボールねじ４の低速の逆転を制御することで、後退力が低下するように、ナット３を引き戻し、さらに計量するときのスクリュー７は安定的背圧を制御する。」という動作原理である。
【００３１】
本発明は、管状圧力センサー２と現段階の圧力閉ループ制御とを結合させることにより、射出機の射出圧力および計量背圧工程における圧力が精密に計測および制御することが実現できる。また、本発明は、簡易な構造だけでなく、動的な応答速度も保証でき、それによってシステムの誤差を低下し、即時の圧制御、精密な圧制御の機能を有し、大幅に製品品質を向上させる。
【００３２】
また、本発明は、ボールねじセットのボールねじ４を管状圧力センサー２のスルーホールで受け入れ、ボールねじ４がナット３から突出した長さを管状圧力センサー２のスルーホールに入れることができ、余分な空間を占用する必要がなく、射出ベースが、ボールねじ４の受入空間を提供する連結体を設置することに起因する厚さの増加の必要がないので、射出ベースの全体の軸方向厚さを薄く、射出ベースの寸法と重量を減少したことで、射出機の必要空間を減少させるとともに、射出機の重量を軽減し、さらに柔軟性を向上させ、コストを低下できる。
【００３３】
さらに、管状圧力センサー２が射出ベースとボールねじセットとの間に設けられることで、一方では、スクリュー７、フィードシリンダー６の温度が高くなったときの温度の伝熱を回避し、管状圧力センサー２の安定した温度を保証し、他方では、計量するときの回転トルクがすべて射出ベースの前方とすることで、計量するときの回転トルクの妨害を除去し、上記管状圧力センサー２より測った値がいずれも計量背圧の圧力であり、それによって、高精度、高安定、高重複の圧力計測および制御を有する管状圧力センサー２を実現する。
【００３４】
なお、上記管状圧力センサー２の横断面は小さくて、外径寸法が小さく、同様に射出機の全体負荷を減少させ、重量を軽減し、必要空間を減少させ、空間利用率を向上させることが可能である。
【００３５】
管状圧力センサー２の管の長さは、射出機の射出機構の射出ストロークの長さに等しいことが好ましい。本発明は、管状圧力センサー２の管の長さが射出機の射出機構の射出ストロークの長さと同じである。このように、射出ベースが射出後退動作された場合、ボールねじ４の一方向の回転の運動により、ナット３がそれに応じて射出ベースを後ろにバックさせ、このとき、ナット３から突出されたボールねじ４の一部が管状圧力センサー２のスルーホールに入っている。また、射出ベースを射出動作で前に移動させる場合、ボールねじ４のその他の方向の回転の運動により、ナット３がそれに応じて射出ベースを前に移動させ、このとき、ボールねじ４があたかも管状圧力センサー２が近接されるナット３の端部と面一となっていることで、ボールねじセットの動きを満たす前提で、管状圧力センサー２の管の長さを最大に減少し、空間利用率を向上させ、さらに射出機の全体負荷と重量を軽減する。また、上記管状圧力センサー２の管の長さは、射出機の射出機構の射出ストロークの長さより短いまたは長いものとしてもよいことが理解できる。これについて、本発明は具体的に限定されていない。また、管状圧力センサー２の設置ができるように、図４と図５に示すように、管状圧力センサー２は、第１のフランジ２１によって第１のボルトに合わせ、射出ベースに固定連接されているとともに、第２のフランジ２２によって第２のボルトに合わせ、ナット３に固定連接されている。本発明は、フランジによって管状圧力センサー２の両端を固定するので、固定強度がよく、着脱自在となっている。また、管状圧力センサー２の外径が小さいとしても、管状圧力センサー２を有効に固定をすることができる。また、上記の管状圧力センサー２は、溶接またはその他の固定方式により固定することができる。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態では、射出ベースは射出機の射出機構におけるスクリュー７と回転連接するベアリング１を含み、管状圧力センサー２はベアリング１に固定連接されている。図１における点線枠と図２における点線枠内との対比は、従来技術である射出ベースと本発明である射出ベースとの構造対比である。本発明の射出ベースは、ベアリング１で構成されるとともに、従来技術である射出ベースにおける連結体０８の代わりに、管状圧力センサー２を利用する。また、管状圧力センサー２の中空部分および全体の長さは、射出ストロークの長さに合わせているので、機器の全体の負荷および重量を軽減することができる。
【００３７】
さらに、第１のフランジ２１の外径と第２のフランジ２２の外径は、ナット３の管状圧力センサー２側の端の外径と同じである。また、上記第１のフランジ２１と第２のフランジ２２は、ナット３より突出した余分な外径を占めず、必要空間を減少させる。上記第１のフランジ２１と第２のフランジ２２は、ナット３の管状圧力センサー２側の端より突出してもよいことが理解できる。
【００３８】
また、射出機の重量をさらに軽減するために、上記実施例にかかる射出機の射出機構では、管状圧力センサー２の中央部分の外壁に、環状肉薄槽２３が設けられることで、管状圧力センサー２の重量を軽減した。また、上記の環状肉薄槽２３は加工されやすい。また、複数の円形肉薄槽またはその他の形状の肉薄槽を採用することで、同様に重量軽減を実現できることは言うまでもない。
【００３９】
具体的な実施形態では、管状圧力センサー２が円管状である。本実施例では、管状圧力センサー２は横断面形状が円環形状であり、その内孔はボールねじ４の回転に合わせて円形の孔であり、外壁が円形である。また、製造しやすい観点では、上記形状の管状圧力センサー２の内壁の形状は外壁の形状と同じである。また、同時に、管状圧力センサー２の管の長さが管状圧力センサー２の外径よりも長いので、管状圧力センサー２が偏長型を呈することを保証することができ、必要空間を減少させるとともに、重量を軽減する。また、上記の管状圧力センサー２の横断面形状は、矩形であってよく、この場合、その外壁も矩形であり、管状圧力センサー２の管の長さは、管状圧力センサー２の横断面形状の長辺（短辺であってもよい）よりも長いことが理解できる。また、上記の管状圧力センサー２の横断面形状は、さらに方形、長円形またはその他の不規則形状であってもよい。また、管状圧力センサー２の管の長さは、管状圧力センサー２の外径より短く、または等しくともよい。これについて、本発明は具体的に限定されていない。
【００４０】
本発明は、射出機構を含む射出機であって、感圧素子による温度の上昇が生じた計測誤差を回避するとともに、必要空間を減少、重量を軽減することができるという利点を有する、上記のいずれか一つの実施例にかかる射出機の射出機構を提供する。また、上記の利点は、射出機の射出機構よりもたらすものであり、具体的には、上記実施例における関連する部分を参照されたい。
【００４１】
本明細書における各実施例では、段階的に説明した。また、各実施例は、他の実施例とは異なるところを説明した。各実施例において、同一または類似の部分を相互に参照されたい。
【００４２】
上記開示された実施例についての説明により、当業者は、本発明を実現するまたは使用することができる。当業者にとって、これらの実施例に各種の変更と修正を施してもよいことが自明であり、本発明の範囲または趣旨から逸脱しない限り、その他の実施例に適用することができる。したがって、本文に示されたこれらの実施例により本発明が限定されるものではなく、本文に開示された原理および新規の特徴と一致する最も広い特許請求の範囲に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００４３】
０１、１      ベアリング
０２          円盤型の圧力センサー
０３、３      ナット
０４、４      ボールねじ
０５、５      ホッパ
０６、６      フィードシリンダー
０７、７      スクリュー
０８          連結体
２            管状圧力センサー
２１          第１のフランジ
２２          第２のフランジ
２３          環状肉薄槽
【図１】
0006300863.tif 000002
【図２】
0006300863.tif 000003
【図３】
0006300863.tif 000004
【図４】
0006300863.tif 000005
【図５】
0006300863.tif 000006