(57)【要約】 【課題】  電磁ブレーキ７を設けることによってスクリュ２の動きを制御し、成形品質の悪化を防止することができる射出装置を提供すること。【解決手段】  円筒形状のシリンダ１の内部に収納されるスクリュ２と、可動部６１を直線的に移動させることによって直線動力を発生させ、スクリュ２を、その軸線方向に移動させるボイスコイル型リニアモータ６と、スクリュ２を静止状態に保持する電磁ブレーキ７とが設けられる。射出装置において溶融樹脂の射出工程および溶融樹脂の計量工程のいずれもが停止され、ボイスコイル型リニアモータ６への供給電力量が所定量未満となると、電磁ブレーキ７が作動され、スクリュ２の回転および軸線方向の移動が抑えられる。そのため、空間Ｓ内に計量されて所定量溜められている溶融樹脂を所期の状態に保つことができるから、成形品質の悪化を防止することができる。【選択図】 図１
2005324502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にノズルを有するシリンダと、
このシリンダの内部に収納される射出軸と、
前記シリンダの内部に成形材料を供給する成形材料供給手段と、
前記成形材料を加熱して溶融させる加熱手段と、
前記射出軸に連結された可動部を有し、この可動部を前記射出軸の軸線方向へ移動させることにより直線動力を発生させるリニアモータとを備える射出成形機における射出装置において、
前記可動部および前記射出軸の少なくとも一方を静止状態に保持するブレーキ手段が設けられることを特徴とする射出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出装置において、
前記リニアモータは、コイルと、このコイルに近接して配置される磁石とを有し、前記コイルおよび前記磁石が、前記コイルの中心軸方向に沿って直線的に相対移動可能に設けられるボイスコイル型リニアモータとされ、
前記コイルおよび前記磁石のいずれか一方が、前記可動部を構成することを特徴とする射出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の射出装置において、
前記コイルの内側にコアが設けられ、
前記磁石は、前記コイルの外周面に近接して配置されることを特徴とする射出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出装置において、
前記リニアモータは、電力供給手段からの電力の供給を受けて前記直線動力を発生させ、
前記電力供給手段から前記リニアモータへの供給電力量を監視し、この供給電力量が所定量未満となったときに前記ブレーキ手段を作動させる供給電力量監視手段が設けられることを特徴とする射出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の射出装置において、
前記供給電力量監視手段は、前記電力供給手段から前記リニアモータへの供給電力量が所定量以上となったときに前記ブレーキ手段を解除することを特徴とする射出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の射出装置において、
前記射出軸が前記シリンダの先端に向かって移動され、溶融された前記成形材料が前記ノズルから射出される射出工程終了直後、および、前記射出軸が前記シリンダの後端に向かって移動され、溶融された前記成形材料が計量される計量工程終了直後に、前記ブレーキ手段を作動させる工程監視手段が設けられることを特徴とする射出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の射出装置において、
前記工程監視手段は、前記射出工程開始直前および前記計量工程開始直前に、前記ブレーキ手段を解除することを特徴とする射出装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の射出装置を備えたことを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出装置および射出成形機に関する。詳しくは、リニアモータにおいて発生される直線動力によって、射出軸を、その軸線方向に前後進させる射出装置、および、この射出装置を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形機における射出装置として、リニアモータにおいて発生される直線動力によって、シリンダ内に収納されるスクリュを、その軸線方向に沿って前後進させる構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この射出装置では、リニアモータにおける可動部がスクリュに取り付けられ、可動部が直線的に移動されるのに伴って、スクリュも移動される。
この射出装置は、スクリュを前進させて溶融樹脂を金型へ射出する射出工程と、また、スクリュを回転させるとともに後進させて、スクリュの前方に所定量の溶融樹脂を計量する計量工程とを行う装置である。射出工程におけるスクリュの前進、および、計量工程におけるスクリュの後進は、リニアモータにおいて発生される直線動力によって行われる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２５９２４号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような構成の射出装置においては、可動部、または、スクリュを静止状態に保持するための機構が設けられていないために、例えば、リニアモータへの供給電力がゼロになったときには可動部およびスクリュは自由に移動できる状態になってしまう。このとき、可動部およびスクリュが移動してしまうと、例えば、スクリュの前方に計量されて溜められている溶融樹脂の圧力等が変化されてしまい、その結果、成形品質が悪化してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、ブレーキ手段を設けることによって射出軸の不要な動きを抑え、成形品質の悪化を防止することができる射出装置、および、この射出装置を備える射出成形機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の射出装置は、先端にノズルを有するシリンダと、このシリンダの内部に収納される射出軸と、前記シリンダの内部に成形材料を供給する成形材料供給手段と、前記成形材料を加熱して溶融させる加熱手段と、前記射出軸に連結された可動部を有し、この可動部を前記射出軸の軸線方向へ移動させることにより直線動力を発生させるリニアモータとを備える射出成形機における射出装置において、前記可動部および前記射出軸の少なくとも一方を静止状態に保持するブレーキ手段が設けられることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、リニアモータにより発生される直線動力により、射出軸がシリンダの内部を前後進され、溶融成形材料の射出工程、および、溶融成形材料の計量工程が行われる。
この発明によれば、射出装置において射出工程および計量工程のいずれもが行われていないときに、ブレーキ手段を作動させることによって、射出軸が移動しないように静止状態に保持することができる。このとき射出軸が移動されてしまうと、例えば、射出軸の前方に計量されて溜められている溶融成形材料の状態が変化されてしまい、成形品質が悪化してしまうおそれがあるが、この発明では、そのおそれはなく、成形品質の悪化を防止
できる。
【０００８】
本発明では、前記リニアモータは、コイルと、このコイルに近接して配置される磁石とを有し、前記コイルおよび前記磁石が、前記コイルの中心軸方向に沿って直線的に相対移動可能に設けられるボイスコイル型リニアモータとされ、前記コイルおよび前記磁石のいずれか一方が、前記可動部を構成することが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、前記コイルの内側にコアが設けられ、前記磁石は、前記コイルの外周面に近接して配置されることが好ましい。
【００１０】
この発明では、コアが設けられることによって、コイルに電流を流すことで生じる磁界が強くなる。そのため、リニアモータで発生される直線動力を大きくすることができるから、射出軸の駆動を容易に行うことができ、動作性のよい射出装置を製造できる。
【００１１】
また、本発明では、前記リニアモータは、電力供給手段からの電力の供給を受けて前記直線動力を発生させ、前記電力供給手段から前記リニアモータへの供給電力量を監視し、この供給電力量が所定量未満となったときに前記ブレーキ手段を作動させる供給電力量監視手段が設けられることが好ましい。
【００１２】
射出工程または計量工程の完了等に伴い、リニアモータへの供給電力量が所定量未満になると、リニアモータで発生される直線動力が小さくなり、射出軸がリニアモータの直線動力以外の外力によって移動されてしまうおそれがある。この発明では、供給電力量監視手段が、リニアモータへの供給電力量を監視し、それが所定量未満になると、自動的にブレーキ手段を作動させる。そのため、この発明によれば、射出軸の動きを抑えるために使用者自らがブレーキ手段を作動させる必要がないから、使い勝手がよく、かつ、正確にブレーキ手段を作動させ、成形品質を高く維持できる。
【００１３】
また、本発明では、前記供給電力量監視手段は、前記電力供給手段から前記リニアモータへの供給電力量が所定量以上となったときに前記ブレーキ手段を解除する構成であることが好ましい。
【００１４】
この発明では、射出工程または計量工程の開始等に伴い、リニアモータへの供給電力量が所定量以上になると、供給電力量監視手段が、自動的にブレーキ手段を解除し、射出軸を移動可能な状態にする。そのため、この発明によれば、使用者自らがブレーキ手段を解除する必要がないから、使い勝手のよい射出装置を製造できる。
【００１５】
また、本発明では、前記射出軸が前記シリンダの先端に向かって移動され、溶融された前記成形材料が前記ノズルから射出される射出工程終了直後、および、前記射出軸が前記シリンダの後端に向かって移動され、溶融された前記成形材料が計量される計量工程終了直後に、前記ブレーキ手段を作動させる工程監視手段が設けられる構成でもよい。
【００１６】
ここで、射出工程終了直後および計量工程終了直後にブレーキ手段を作動させるとは、各工程の終了と同時にブレーキ手段を作動させる場合も含む意味である。
この発明では、射出工程終了直後および計量工程終了直後に、自動的にブレーキ手段が作動され、射出軸の移動が抑えられる。そのため、この発明によれば、使用者自らがブレーキ手段を作動させる必要がないから、使い勝手をよくでき、かつ、ブレーキ手段の作動を正確に行えるから、成形品質を高く維持できる。
【００１７】
また、本発明では、前記工程監視手段は、前記射出工程開始直前および前記計量工程開始直前に、前記ブレーキ手段を解除する構成であることが好ましい。
【００１８】
ここで、射出工程開始直前および計量工程開始直前にブレーキ手段を解除するとは、各工程の開始と同時にブレーキ手段を解除する場合も含む意味である。
この発明では、射出工程開始直前および計量工程開始直前に、自動的にブレーキ手段が解除され、射出軸が移動可能な状態にされる。そのため、この発明によれば、使用者自らがブレーキ手段を解除する必要がないから、使い勝手のよい射出装置を製造できる。
【００１９】
また、本発明では、前記の射出装置を備えた射出成形機を製造することができる。
この射出成形機は、前記の射出装置を備えているので、この射出装置について前記した作用・効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態にかかる、射出成形機における射出装置を図面に基づいて説明する。
図１は、この射出装置の全体図である。
射出装置は、略円筒形状のシリンダ１と、シリンダ１の内部に収納される射出軸としてのスクリュ２と、シリンダ１の内部に成形材料としての樹脂を供給する成形材料供給手段としてのホッパ３と、この樹脂を加熱して溶融させる加熱手段としてのヒータ４と、スクリュ２を、その軸線を回転軸として回転させるスクリュ回転機構５と、直線動力を発生させ、スクリュ２をその軸線方向に移動させるボイスコイル型リニアモータ６と、スクリュ２の軸線周りの回転と軸線方向の移動とを抑え、スクリュ２を静止状態に保持するブレーキ手段としての電磁ブレーキ７とを備える。この射出装置は、いわゆる横型射出成形機における射出装置であって、シリンダ１およびスクリュ２は、軸線が水平方向を向いて形成されている。
【００２１】
シリンダ１は、先端（図１では左端）にノズル１１を有する。
スクリュ２は、シリンダ１と軸を同一にしてシリンダ１の内部に収納され、シリンダ１の軸線方向に沿って前後進可能に設けられる。ここで、スクリュ２が前進するとは、シリンダ１の先端、すなわち、ノズル１１が設けられる側の端、に向かってスクリュ２が移動することをいい、後進するとは、シリンダ１の後端に向かってスクリュ２が移動することをいう。スクリュ２の外周には螺旋状のスクリュ溝２１が形成される。
ホッパ３は、スクリュ溝２１内に樹脂を供給する。ヒータ４は、シリンダ１の外周面に環装されてシリンダ１内部の温度制御を行い、スクリュ溝２１内に供給される樹脂を加熱・溶融する。
スクリュ回転機構５は、サーボモータ５１において発生される回転動力を、プーリ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４を介して、スクリュ２へと伝達させ、スクリュ２を回転させる。
【００２２】
ボイスコイル型リニアモータ６は、スクリュ２の軸線方向（図１においては左右方向）に沿って直線的に移動可能に設けられる可動部６１と、移動不能に設けられる固定部６２とを有する。ここで、固定部６２は、固定台６３に固定されている。
可動部６１は、固定台６３上において左右方向に配置される直動ガイド６３１に対して摺動可能に設けられる摺動部６１１を有する。摺動部６１１が直動ガイド６３１にガイドされて左右方向に摺動されると、可動部６１全体が左右方向に移動される。可動部６１はスクリュ２の後端に取り付けられており、可動部６１が左右方向に移動されると、スクリュ２も、左右方向、すなわち、スクリュ２の軸線方向に移動される。なお、摺動部６１１と直動ガイド６３１との間には油等の潤滑剤あるいは減摩剤が塗布され、両者の間の摩擦が低減されていることによって、摺動部６１１の摺動を滑らかにでき、ひいては、スクリュ２の移動も滑らかにできる。
【００２３】
固定部６２は、可動部６１の移動方向（図１中左右方向）と略同一方向に形成される２本のコイル６２１Ａ、６２１Ｂと、両コイルの先端（図１においては左端）が取り付けられる板状の前ストッパ６２２と、両コイルの後端（図１においては右端）が取り付けられる板状の後ストッパ６２３とを備えて構成される。両ストッパは、互いに略平行に形成され、可動部６１の可動範囲の両可動限界を規定する。また、両ストッパの下端（図１中）は、固定台６３に固定される。
【００２４】
電磁ブレーキ７は、スクリュ２を間に挟んで対向して設けられる一対のブレーキ部７Ａ、７Ｂを有する。
各ブレーキ部７Ａ（７Ｂ）は、スクリュ２の後端寄りの外周面に近接して設けられる接触片７１Ａ（７１Ｂ）と、連結軸７２Ａ（７２Ｂ）および連結軸７２Ａ（７２Ｂ）の周りに環装されるコイルばね７３Ａ（７３Ｂ）を介して接触片７１Ａ（７１Ｂ）と連結される接触片駆動部７４Ａ（７４Ｂ）とを有する。なお、各ブレーキ部７Ａ、７Ｂは、各取付片７５Ａ、７５Ｂを介して前ストッパ６２２に固定されている。
接触片７１Ａおよび７１Ｂは、スクリュ２を間に挟んで対向して設けられている。
各接触片駆動部７４Ａ、７４Ｂは、後述するように、図１においては図示されない供給電力量監視手段から受信する信号に基づいて、各接触片７１Ａ、７１Ｂの駆動を行う。具体的には、各接触片駆動部７４Ａ、７４Ｂによって、各接触片７１Ａ、７１Ｂは、スクリュ２の一直径方向（図１では上下方向）に沿って、かつ、互いに反対向きに移動される。
接触片７１Ａが下方（図１中）に移動されてスクリュ２の外周面に接触されると、それとは反対に上方に移動される接触片７１Ｂもスクリュ２の外周面に接触される。このとき、スクリュ２は２つの接触片７１Ａ、７１Ｂによって挟持され、各接触片とスクリュ２の外周面との間に生じる摩擦抵抗によってスクリュ２の動きが抑えられる。なお、このとき、各コイルばね７３Ａ、７３Ｂによって、各接触片７１Ａ、７１Ｂは、スクリュ２の外周面に対して付勢されているから、両者間の前記の摩擦抵抗を大きくできる。
その後、接触片７１Ａが上方に移動されてスクリュ２の外周面との接触が解かれると、それとは反対に下方に移動される接触片７１Ｂもスクリュ２の外周面との接触が解かれる。そして、各接触片との接触が解かれたスクリュ２は、回転および軸線方向に移動可能な状態とされる。
このように、電磁ブレーキ７は、各接触片駆動部７４Ａ、７４Ｂによる駆動に基づいて、各接触片７１Ａ、７１Ｂを、スクリュ２の外周面に接触、付勢させることにより、スクリュ２を静止状態に保持する摩擦ブレーキである。
【００２５】
次に、リニアモータ６の詳細な構成を図２および図３を用いて説明する。
図２は、リニアモータ６を、コイル６２１Ａおよび６２１Ｂの軸線方向に対して垂直な平面で切断した断面図（図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図）、図３は、リニアモータ６を、コイル６２１Ａおよび６２１Ｂの軸線を含む平面で切断した断面図である。なお、これらの図においては、リニアモータ６の上半部分（図１中）のみが示される。リニアモータ６の下半部分の構成等については、以下に記載する上半部分の構成等と略同様であるため、その図示および説明を省略もしくは簡略にする。
【００２６】
図２および図３において、リニアモータ６における可動部６１は、コイル６２１Ａの円筒形状と同心（Ｏ）円筒形状で、コイル６２１Ａの外周面に近接して配置される磁石６１２Ａ、６１３Ａと、コイル６２１Ａの軸線方向に沿って積層される積層鋼板６１４とを備える。積層鋼板６１４には、コイル６２１Ａを通すための貫通孔６１４Ａが穿設され、磁石６１２Ａ、６１３Ａは、貫通孔６１４Ａの内周面に取り付けられる。
磁石６１２Ａ、６１３Ａは、コイル６２１Ａの外周面から所定距離隔てられた位置に配置される。この両磁石は、互いに同形、すなわち、その円筒形状における高さおよび径が互いに同一である。また、両磁石は、その軸線方向を同一として、所定距離をおいて並べて配置されている。
磁石６１２Ａおよび６１３Ａにおいては、その内周面全体にわたってＮ極の磁極が形成され、また、その外周面全体にわたってＳ極の磁極が形成される。そのため、図２に示されるように、磁石６１２Ａ、６１３Ａによって、その円筒形状の内側に形成される磁界Ｂは、両磁石およびコイル６２１Ａの円筒形状の中心（軸）Ｏへ向かう向きである。なお、磁石６１２Ａおよび６１３Ａとしては、内周面全体にわたってＳ極の磁極が形成され、外周面全体にわたってＮ極の磁極が形成される構成のものを用いてもよい。
積層鋼板６１４は、いわゆるヨーク（継鉄部）としての役割も果たす。すなわち、磁石６１２Ａおよび６１３Ａからの磁力線をガイドし、コイル６２１Ａに作用する磁界Ｂの強さを調節するとともに、磁界Ｂが所期の方向となるように調整する役割も果たす。
【００２７】
また、図２および図３において、リニアモータ６における固定部６２は、コイル６２１Ａの円筒形状と同心（Ｏ）円柱形状のコアとしての鉄芯６２４Ａを有する。鉄芯６２４Ａは、コイル６２１Ａの内側に設けられる。コイル６２１Ａは、鉄芯６２４Ａの全長にわたって巻かれている。鉄芯６２４Ａの先端および後端は、前ストッパ６２２および後ストッパ６２３にそれぞれ固定されている。
【００２８】
続いてリニアモータ６の動作について説明する。
リニアモータ６は、図示しない電力供給手段としての電源からの電力の供給を受け、コイル６２１Ａおよびコイル６２１Ｂに電流が流されることにより、可動部６１が直線的に移動され、直線動力が発生される。
例えば、図２に示すように、コイル６２１Ａに時計回り方向の電流Ｉが流れている状態においては、フレミングの左手の法則により、コイル６２１Ａには、紙面の表から裏に向かう方向（図２中）にローレンツ力が作用する。一方、磁石６１２Ａ（６１３Ａ）には、その反作用として同大逆向きの力が作用する。そのため、磁石６１２Ａ（６１３Ａ）は、紙面の裏から表に向かう方向（図２中）の力を受け、磁石６１２Ａ（６１３Ａ）を一部として含む可動部６１が移動される。このときの可動部６１の方向は、コイル６２１Ａの軸線方向、すなわち、図１においては、スクリュ２の軸線方向である。従って、スクリュ２は、可動部６１が直線的に移動されて発生される直線動力によって、その軸線方向に移動（前後進）される。なお、図２において電流Ｉの流れる向きを反対にすれば、可動部６１の移動方向を逆にすることができる。このように、リニアモータ６においては、電流Ｉの向き、大きさが制御されることによって、可動部６１の移動方向、速さが制御され、スクリュ２の軸線方向に沿った移動が適切に行われるようになっている。なお、可動部６１は固定部６２に対して直線的に相対移動可能であるから、コイル６２１Ａと磁石６１２Ａ（６１３Ａ）とは、コイル６２１Ａの中心軸方向に沿って直線的に相対移動可能に設けられる構成となっている。また、本実施形態においては、磁石６１２Ａおよび６１３Ａが可動部６１を構成している。
【００２９】
次に、図４を用いて、電磁ブレーキ７の動作原理を説明する。
この図において、供給電力量監視手段８１は、図示しない電源からリニアモータ６へ供給される電力量を監視するものである。供給電力量監視手段８１による電力量の監視は、実際にリニアモータ６へ供給されている電力量と、メモリ８２に記憶されている基準電力量とを比較することによって行われる。実際の供給電力量が所定の基準電力量未満となると、供給電力量監視手段８１は、電磁ブレーキ７に対してブレーキ作動信号を発信し、それに応じて電磁ブレーキ７が作動され、スクリュ２の動きが抑えられる。また、その後、供給電力量が所定の基準電力量以上となると、供給電力量監視手段８１は電磁ブレーキ７に対してブレーキ解除信号を発信し、それに応じて電磁ブレーキ７が解除される。
なお、基準電力量は、入力手段８３の操作によって、使用者が所望の値を入力し、メモリ８２に記憶させることができる。ここで、基準電力量は、前記のように、電磁ブレーキ７の作動／解除を行う基準となる量であるから、作動／解除が適切に行われるような値を適宜入力すればよい。
【００３０】
続いて、本実施形態の射出装置の動作を説明する。
この射出装置は、リニアモータ６によってスクリュ２を前進させて溶融樹脂をノズル１１から射出させる射出工程と、スクリュ回転機構５によってスクリュ２を回転させスクリュ２の前方の空間Ｓに所定量の溶融樹脂を計量する計量工程とを交互に行う装置である。なお、計量工程においては、リニアモータ６による図１中左向きの直線動力によって、空間Ｓに溜められる溶融樹脂に所定の背圧がかけられている。
射出装置には４つの運転モードがあり、図示しないモード切替スイッチによって選択された各運転モードに応じて射出装置が運転ないし停止される。４つの運転モードとは、自動モード、半自動モード、手動モードおよび金型取付モードである。
自動モードとは、射出装置が、前記の射出工程と計量工程とからなるサイクルを、自動的に繰り返し行うモードである。所定の準備作業後、図示しない安全扉を閉めることによって、射出装置は運転を開始し、以後、前記のサイクルを繰り返す。
半自動モードとは、射出装置が、射出工程と計量工程とからなるサイクルを、一サイクルに限り自動的に行うモードである。これは、自動モードへ移行する前の段階として、成形条件の調整を行うための運転モードである。半自動モードにおいては、安全扉を閉めることによって、射出装置が運転を開始し、射出工程および計量工程が、一サイクルに限り行われ、当該サイクル終了後、射出装置は運転を停止する。使用者は、射出装置が運転を停止している間に安全扉を開け、成形型において成形された成形品を取り出す。その後、再び、安全扉を閉めることによって、射出装置が運転を再開する。このように、半自動モードにおいては、安全扉の開閉をきっかけとして、射出装置が運転される。
手動モードとは、射出装置の射出工程と計量工程とを、使用者が、図示しない手動スイッチを操作することによって行わせるモードである。
金型取付モードでは、使用者は、金型の取付、ないしは、交換作業を行うことができる。
【００３１】
自動モード、半自動モードまたは手動モードが選択されて行われる射出工程においては、リニアモータ６の各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂに所定の方向の電流Ｉを流して可動部６１を前進（図１では左方へ移動）させ、スクリュ２を前進させる。このとき、スクリュ２の前方に形成されている空間Ｓには、当該射出工程前に行われた計量工程において計量された溶融樹脂が予め溜められているので、スクリュ２が前進されることにより、溶融樹脂はノズル１１を通じて図示しない成形型の内部に射出される。その後、成形型においては、溶融樹脂が冷却固化され、当該成形型のキャビティーの形状に応じた製品が成形される。
【００３２】
溶融樹脂の射出が適切に行われた後、スクリュ２の前進を止め、射出工程を終了させるために、リニアモータ６への給電量は略ゼロまで減らされ、各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂを流れる電流は略ゼロになる。この過程において、リニアモータ６への給電量がメモリ８２に記憶されている基準電力量未満となると、供給電力量監視手段８１が電磁ブレーキ７を作動させる。そのため、射出工程の終了に伴い、各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂを流れる電流が略ゼロになり、可動部６１およびスクリュ２が自由に移動できる状態になったとしても、電磁ブレーキ７の作動によって、スクリュ２の動きは抑えられる。
特に、射出工程の終了時においては、図５に示されるように、可動部６１は、その可動範囲における一方の可動限界たる前ストッパ６２２付近まで移動されており、磁石６１２Ａが鉄芯６２４Ａを引き寄せる磁気吸引力と、磁石６１３Ａが鉄芯６２４Ａを引き寄せる磁気吸引力との間にアンバランスが生じている。このアンバランスのために、可動部６１は図５中右向きに引かれる力を受ける。この力は、可動部６１を、磁気的に最も安定な位置に移動させるための力である。ここで、磁気的に最も安定な位置とは可動部６１の可動範囲の略中心部であるから、可動部６１はこの位置に向かって右向きに引き寄せられる。このとき、スクリュ２の動きを抑える方策が講じられていないと、可動部６１にかかるこの力によってスクリュ２が後進されてしまうおそれがあるが、本実施形態では、電磁ブレーキ７によって、スクリュ２が後進されるのを防止することができる。
【００３３】
その後、射出装置においては、計量工程が行われる。
計量工程では、リニアモータ６の各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂに前記射出工程と同じ向きの電流ｉが流されるとともに、スクリュ回転機構５がスクリュ２を回転させ、溶融樹脂の計量が行われる。電流ｉは、射出工程時の電流Ｉよりも小さい。ここで、電磁ブレーキ７の作動／解除の基準となる基準電力量は、電流ｉを流すために必要な供給電力量以下の値として設定され、メモリ８２に記憶されている。そのため、計量工程の開始時において電流ｉが流されるとリニアモータ６への給電量は基準電力量以上となり、供給電力量監視手段８１によって電磁ブレーキ７が解除され、スクリュ２は回転および軸方向移動可能となる。特に本実施形態では、基準電力量を、電流ｉを流すために必要な供給電力量と等しい電力量とし、流れる電流がｉになるのと同時に電磁ブレーキ７が解除されるようにしている。
【００３４】
スクリュ回転機構５によってスクリュ２が回転されると、ホッパ３からスクリュ溝２１内に供給された樹脂はスクリュ２の先端に向かって移送される。移送される際、樹脂は、ヒータ４によって加熱されるとともに、スクリュ２の回転による剪断熱や、摩擦熱によっても加熱され、溶融される。従って、樹脂は、溶融状態となってスクリュ２の先端に移送される。なお、このときの剪断熱、摩擦熱も本発明の加熱手段を構成していることになる。
スクリュ２の先端に移送された溶融樹脂はスクリュ２の前方に溜められ、この溶融樹脂の圧力によってスクリュ２は後進される。スクリュ２が後進されるとシリンダ１の内部、スクリュ２の前方には空間Ｓが形成され、溶融樹脂は当該空間Ｓに溜められることになる。このとき、リニアモータ６の各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂには前記の電流ｉが流されており、スクリュ２を前進させる向きの直線動力が発生している。この直線動力により、空間Ｓに溜められる溶融樹脂はスクリュ２から所定の背圧を受ける。溶融樹脂は背圧を受けることによって、密度が均一化され、また、十分に混練されるから、成形品質を高くできる。
以上のように、計量工程においては、リニアモータ６によって背圧がかけられた状態で所定量の溶融樹脂が空間Ｓに計量される。
【００３５】
計量工程が終了して所定量の溶融樹脂が計量されると、サーボモータ５１での回転動力の発生が止められスクリュ２の回転が止められるとともに、リニアモータ６への給電量が略ゼロにされ直線動力の発生も停止される。このとき、各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂを流れる電流は、ｉから略ゼロにまで減少されることになるが、前記のようにメモリ８２に記憶される基準電力量が電流ｉを流すための電力量と等しくされているので、電流がｉより少しでも小さくなると、リニアモータ６への給電量は基準電力量未満となり、電磁ブレーキ７が直ちに作動される。そのため、この間、スクリュ２が回転、前後進されるのを防止できる。
このとき、かりに、スクリュ２が外力等によって回転されてしまうとすると、溶融樹脂の不必要な移動が起こり、空間Ｓに溜められる溶融樹脂の量が変化されるとともに、溶融樹脂の状態（圧力等）も変化されてしまい、成形品質が悪化してしまう。また、このとき、スクリュ２が外力等によって前後進されてしまうとすると、ノズル１１から溶融樹脂が漏れ出したり、また、空間Ｓの溶融樹脂の圧力が変化され成形品質が悪化したりしてしまう。特に、空間Ｓに溜められる溶融樹脂から受ける圧力によってスクリュ２が後進されてしまうと、溶融樹脂の圧力が減少し、成形品質に異常が生じてしまう。
【００３６】
また、計量工程の終了時においては、可動部６１は、その可動範囲における他方の可動限界たる後ストッパ６２３付近まで移動されており、磁石６１２Ａが鉄芯６２４Ａを引き寄せる磁気吸引力と、磁石６１３Ａが鉄芯６２４Ａを引き寄せる磁気吸引力との間にアンバランスが生じている。このアンバランスのために、可動部６１は図３中左向きに引かれる力を受ける。この力は、可動部６１を、磁気的に最も安定な位置に移動させるための力である。ここで、磁気的に最も安定な位置は前記の通り可動部６１の可動範囲の略中心部であるから、可動部６１はこの位置に向かって左向きに引き寄せられる。このとき、スクリュ２の動きを抑える方策が講じられていないと、スクリュ２が、可動部６１にかかるこの力によって前進され、空間Ｓの溶融樹脂の圧力が増大され、溶融樹脂がノズル１１から漏れ出してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、電磁ブレーキ７によって、スクリュ２が前進されるのを防止でき、溶融樹脂の漏れを防止できる。
【００３７】
また、半自動モードにおける計量工程終了後に成形品の取出等のために安全扉が開かれた場合も、安全のためにリニアモータ６への給電量がゼロとされ、可動部６１およびスクリュ２が外力等によって移動されてしまうおそれがある。半自動モードは、自動モードへ移行する前の段階として成形条件の調整を行うための運転モードであり、ここでスクリュ２が外力等によって移動されてしまうと、成形条件の調整が困難になる。
以上の問題に対して、本実施形態の射出装置では、電磁ブレーキ７によって、計量工程終了後、再び射出工程が開始されるまでの間、スクリュ２の回転および前後進を抑えることができ、空間Ｓに所定量溜められる溶融樹脂を所期の状態に保つことができるから、成形品質の悪化を防止できる。
【００３８】
以上、射出装置の動作が正常に行われる場合について説明したが、本実施形態の電磁ブレーキ７は、射出装置が正常な動作状態にある場合に限らず、異常な動作状態にある場合にも作動されうる。すなわち、射出装置に何らかの故障が発生するなどして射出工程および計量工程が正常に行われないような場合であっても、リニアモータ６への給電量が基準電力量未満となりさえすれば、供給電力量監視手段８１が自動的に電磁ブレーキ７を作動させる。動作異常時にスクリュ２および可動部６１が自由に移動できる状態であるとすれば安全性の面で問題があるが、本実施形態では、電磁ブレーキ７によってスクリュ２および可動部６１の動きを抑え安全性を確保できる。
【００３９】
本実施形態によれば、以下の作用・効果がある。
（１）射出装置において射出工程および計量工程のいずれもが行われていないときには、電磁ブレーキ７が作動され、スクリュ２が静止状態に保持される。そのため、計量工程によって空間Ｓに計量されて溜められた溶融樹脂の状態を適正に保つことができ、成形品質の悪化を防止できる。
【００４０】
（２）鉄芯６２４Ａが設けられることによって、コイル６２１Ａに電流Ｉを流すことで生じる磁界を強くできる。そのため、リニアモータ６で発生される直線動力を大きくできるから、スクリュ２の前後進を容易に行うことができ、動作性のよい射出装置を製造できる。
【００４１】
（３）射出工程または計量工程の終了／開始に伴い、リニアモータ６への供給電力量がメモリ８２に記憶される基準電力量未満／以上になると、供給電力量監視手段８１が、自動的に電磁ブレーキ７を作動／解除させる。そのため、使用者自らが電磁ブレーキ７を作動／解除させる必要がないから、使い勝手がよく、かつ、正確に電磁ブレーキ７を作動／解除でき、空間Ｓに溜められる溶融樹脂を所期の状態に保ちやすくなるから、成形品質を高く維持できる。
【００４２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、供給電力量監視手段８１がリニアモータ６へ供給される電力量を監視し、電磁ブレーキ７の作動／解除を行っていたが、本発明では、射出装置における射出工程および計量工程の監視を行い、電磁ブレーキの作動／解除を行う工程監視手段を設けてもよい。
具体的には、射出工程および計量工程のいずれもが停止されると、工程監視手段は、直ちにブレーキ作動信号を電磁ブレーキに向けて発信し、当該ブレーキ作動信号を受信した電磁ブレーキが速やかに作動される。すなわち、工程監視手段によって、射出工程終了直後および計量工程終了直後に電磁ブレーキが作動されることとなり、スクリュの回転および軸方向移動が抑えられ、スクリュは静止状態に保持される。
また、射出工程開始直前または計量工程開始直前に、工程監視手段が、ブレーキ解除信号を電磁ブレーキに向けて発信し、当該ブレーキ解除信号を受信した電磁ブレーキが直ちに解除され、スクリュは回転および軸方向移動可能な状態となる。
このような構成によっても、使用者自らが電磁ブレーキの作動／解除を行う必要がないから、操作の簡単な射出装置とできるとともに、適切なタイミングで電磁ブレーキの作動／解除が行われるので、スクリュを精度良く制動でき、計量された溶融樹脂を所期の状態に保ちやすくなるから、成形品質を高く維持できる。
【００４３】
また、前記実施形態では、射出装置についてのみ説明していたが、前記実施形態の射出装置を備える射出成形機も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４４】
また、前記実施形態では、電磁ブレーキ７によってスクリュ２にブレーキをかけていたが、本発明では、スクリュ２ではなくリニアモータ６の可動部６１にブレーキをかけるブレーキ手段を設けてもよい。可動部６１にブレーキがかけられると、スクリュ２の軸方向移動が抑えられる。また、ブレーキ手段は、可動部６１の摺動部６１１と直動ガイド６３１との間に設けられてもよい。
【００４５】
また、前記実施形態では、リニアモータ６は、ボイスコイル型リニアモータとしていたが、本発明では、リニアモータは、同期型リニアモータまたは誘導型リニアモータであってもよい。このときのブレーキ手段としては、各リニアモータにおける可動部およびスクリュの少なくとも一方を静止状態に保持する構成のものを採用すればよい。
【００４６】
また、前記実施形態では、磁石（６１２Ａ等）を有する可動部６１がコイル６２１Ａの軸線方向に移動可能とされ、コイル（６２１Ａ等）を有する固定部６２が移動不能とされていたが、本発明では、磁石を移動不能に固定し、コイルを、その軸線方向に移動可能としてもよい。このときはコイルが本発明の可動部を構成し、電流の流れるコイルは磁石から受けるローレンツ力によって移動される。このとき、コイルにスクリュを取り付けておけば、コイルの移動に伴ってスクリュが移動されるので、このような構成によっても射出装置を運転できる。
【００４７】
また、前記実施形態では、磁石（６１２Ａ等）はコイル（６２１Ａ等）の外側に配置されていたが、本発明では、磁石をコイルの内側に配置させてもよい。磁石は、コイルの円筒形状と同軸の円筒形状であることが好ましい。このとき、磁石の外周面全体にわたってＮ極およびＳ極のいずれか一方の磁極を形成させ、内周面全体にわたって外周面の磁極と反対の磁極を形成させておけば、コイルに電流を流すことによって、磁石とコイルとは、コイルの軸線方向に沿って直線的に相対移動される。このように発生される直線動力によればスクリュを前後進させることができるので、以上のような構成によっても射出装置の運転が可能である。
【００４８】
また、前記実施形態では、コイルが２本設けられていたが、本発明では、コイルの本数は適宜自由に決めることができる。１本でもよいし、３本以上でもよい。コイルの本数が多いほど、コイルに電流を流して発生される磁界が強くなるので、大推力のリニアモータとでき、スクリュの前後進を容易にできる。
【００４９】
また、前記実施形態においては、スクリュ２を間に挟んで対向して設けられる２つの接触片７１Ａおよび７１Ｂによってスクリュ２を挟持することにより、スクリュ２にブレーキをかけていたが、本発明では、スクリュ２の外周面に近接して設けられる３個以上の接触片を一斉にスクリュ２の外周面に接触・付勢させることによってスクリュ２にブレーキをかけてもよい。
【００５０】
また、前記実施形態では、コイル６２１Ａの外側に、コイル６２１Ａと同軸円筒形状の２つの磁石６１２Ａおよび６１３Ａが配置されていたが、本発明では、磁石は一つとしてもよいし、３つ以上としてもよい。
【００５１】
また、前記実施形態では、メモリ８２に記憶される基準電力量に基づいて電磁ブレーキ７の作動／解除を行っていたが、本発明では、特に、基準電力量をゼロとして、リニアモータ６への給電量がゼロとなったときに電磁ブレーキ７を作動させ、また、給電が開始されると同時に電磁ブレーキ７を解除させてもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、メモリ８２に記憶される一つの基準電力量に基づいて電磁ブレーキ７の作動／解除を行っていたが、本発明では、電磁ブレーキ７作動用の第一基準電力量と、電磁ブレーキ７解除用の第二基準電力量とに基づいて電磁ブレーキ７の作動／解除を行ってもよい。すなわち、リニアモータ６への給電量が低下していき第一基準電力量未満となると電磁ブレーキ７が作動され、その後、給電量が増加していき第二基準電力量以上となると電磁ブレーキ７が解除されるような構成でもよい。このような構成によれば、電磁ブレーキ７の作動と解除とを、異なる２つの基準電力量に基づいて行うことができるので、より精密に電磁ブレーキ７を作動／解除でき、ひいては、溶融樹脂を所期の状態に保ちやすくなるから、成形品質を高く維持できる。なお、第一基準電力量および第二基準電力量は、入力手段８３によって、使用者が所望の値を入力し、メモリ８２に記憶させることができる。
ここで、第一基準電力量は、リニアモータ６における各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂに射出工程時における電流Ｉを流すために必要な電力量とされ、また、第二基準電力量は、計量工程時における電流ｉを流すために必要な電力量とされるのが好ましい。このようにすれば、射出工程終了後電流をＩよりも少しでも小さくすると、リニアモータ６への給電量は第一基準電力量未満となって電磁ブレーキ７が直ちに作動され、その後、計量工程を開始させるために電流をｉとすれば、リニアモータ６への給電量が第二基準電力量以上となって直ちに電磁ブレーキ７が解除される。さらに、計量工程終了後電流をｉよりも小さくさせることによってリニアモータ６への給電量が第二基準電力量未満となれば直ちに電磁ブレーキ７が作動され、その後、ふたたび射出工程を開始させるために電流をＩとすれば、リニアモータ６への給電量が第一基準電力量以上となって電磁ブレーキ７が直ちに解除されるようにできる。
なお、メモリ８２に記憶される基準電力量は、３つ以上であってもよい。
【００５３】
また、前記実施形態では、射出工程終了時から計量工程開始時までの間、および、計量工程終了時から射出工程開始時までの間に、リニアモータ６への給電量は一旦略ゼロまで減らされ、電磁ブレーキ７が作動されることとしていたが、本発明では、各工程間のリニアモータ６への給電量を基準電力量以上に保持させることにより、各工程の間には電磁ブレーキ７が作動されないようにしてもよい。例えば、計量工程終了時から射出工程開始時までの間も、リニアモータ６の各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂに計量工程時の電流ｉをそのまま流して空間Ｓに溜められる溶融樹脂に所定の背圧をかけ続け、射出工程の開始とともに電流をＩまで増大させてもよい。こうすれば、計量工程終了時から射出工程開始時までの間に電磁ブレーキ７は作動されない。また、射出工程終了時から計量工程開始時までの間も、各コイル６２１Ａおよび６２１Ｂに流す電流を略ゼロとせずに、電磁ブレーキ７が作動されない程度の大きさの電流を流しておいてもよい。特に、このときの電流は計量工程時における電流ｉとするのが好ましい。このようにしておけば、計量工程への移行を速やかに行うことができる。
また、射出工程と計量工程とを時間を空けずに連続して行うことにより、各工程間に電磁ブレーキ７が作動されない構成としてもよい。
なお、以上の場合も、電磁ブレーキ７は、安全扉開放時、射出装置の緊急停止時等において作動され、成形品質の確保、安全性の確保等に資することができる。
【００５４】
また、前記実施形態では、射出装置は横型としていたが、本発明では、シリンダおよびスクリュの軸線が鉛直方向を向いて形成される縦型の射出装置であってもよいし、また、シリンダおよびスクリュの軸線方向が水平方向と交差される射出装置であってもよい。これらの射出装置においては、スクリュおよびリニアモータの可動部が、自重によってスクリュの軸線方向に移動されてしまい、成形品質の悪化を招くおそれがあるが、本発明では、ブレーキ手段が設けられているため、スクリュおよび可動部の動きを抑え、成形品質の悪化を防止できる。
【００５５】
また、前記実施形態では、ブレーキ手段として電磁ブレーキ７を用いていたが、本発明では、ブレーキ手段としては電磁ブレーキに限らず、種々のものを採用できる。例えば、油圧ブレーキ、空圧ブレーキ、電気ブレーキ、真空ブレーキ等を採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、射出成形機に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる射出装置を示す全体図。
【図２】前記実施形態の射出装置のＩＩ−ＩＩ断面を示す横断面図。
【図３】前記実施形態の射出装置の縦断面図。
【図４】前記実施形態の射出装置における供給電力量監視手段による電磁ブレーキの作動／解除の方法を示すブロック図。
【図５】前記実施形態の射出装置においてリニアモータの可動部が一方の可動限界付近まで移動された状態を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１…シリンダ
１１…ノズル
２…スクリュ
３…ホッパ
４…ヒータ
５…スクリュ回転機構
６…ボイスコイル型リニアモータ
６１…可動部
６２…固定部
６１２Ａ、６１３Ａ…磁石
６２１Ａ、６２１Ｂ…コイル
６２４Ａ…鉄芯
７…電磁ブレーキ
８１…供給電力量監視手段
【図１】
2005324502.tif 000003
【図２】
2005324502.tif 000004
【図３】
2005324502.tif 000005
【図４】
2005324502.tif 000006
【図５】
2005324502.tif 000007