(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダ内のスクリューを回転駆動することにより加熱シリンダ内に原料樹脂を計量導入し、該原料樹脂を混練可塑化した後、射出シリンダを流体圧駆動で前進させて可塑化樹脂を金型内に射出充填する射出成形装置において、
前記スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する駆動原動機と、前記射出シリンダの駆動流体を排出する流体圧ポンプモータを駆動する駆動原動機とを同一の回転数制御可能なサーボモータとし、
該サーボモータから前記スクリューへの回転伝達系内にクラッチを介装したことを特徴とする油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載された油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置において、
前記スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する際に前記射出シリンダから排出される流体を流体圧ポンプモータに流入させる動力回収用作動流体回路と、
前記動力回収用作動流体回路内で前記流体圧ポンプモータに流入する流体流量及び／又は圧力を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載された油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置において、
前記スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する際に前記射出シリンダから排出される流体の圧力を蓄えるアキュムレータ手段と、
前記アキュムレータ手段の蓄圧値を予め定められた圧力範囲に調製する圧力調整手段とを備えたことを特徴とする油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば油圧式と電動式との双方の長所を取り入れた射出成形装置であって、駆動モータ数を減少させた油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置に関し、特に省エネルギー化を図った油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機は、油圧を利用した代表的な機械の一つであった。しかしながら、高効率（省エネ）であるオール電動式の射出成形機と比べて、省エネルギーの点で、未だ改良の余地があった。
【０００３】
元来、油圧式は、成形機の機能に適合しており、省エネ問題を解決できれば、型締め、射出と言ったパワーを大きく必要とする工程では、特に有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、油圧式と電動式との双方の長所を取り入れた射出成形装置であって、駆動モータ数を減少させた油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置を得ることを目的とし、特に、省エネルギー化を図った油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置を得ることを更に別の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明に係る油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置では、加熱シリンダ内のスクリューを回転駆動することにより加熱シリンダ内に原料樹脂を計量導入し、該原料樹脂を混練可塑化した後、射出シリンダを流体圧駆動で前進させて可塑化樹脂を金型内に射出充填する射出成形装置において、
前記スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する駆動原動機と、前記射出シリンダの駆動流体を排出する流体圧ポンプモータを駆動する駆動原動機とを同一の回転数制御可能なサーボモータとし、
該サーボモータから前記スクリューへの回転伝達系内にクラッチを介装したものである。
【０００６】
請求項２に記載された発明に係る油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置では、請求項１に記載された油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置において、
前記スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する際に前記射出シリンダから排出される流体を流体圧ポンプモータに流入させる動力回収用作動流体回路と、
前記動力回収用作動流体回路内で前記流体圧ポンプモータに流入する流体流量及び／又は圧力を制御する制御手段とを備えたものである。
【０００７】
請求項３に記載された発明に係る油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置では、請求項１に記載された油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置において、
前記スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する際に前記射出シリンダから排出される流体の圧力を蓄えるアキュムレータ手段と、
前記アキュムレータ手段の蓄圧値を予め定められた圧力範囲に調製する圧力調整手段とを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する駆動原動機と、前記射出シリンダの駆動流体を排出する流体圧ポンプモータを駆動する駆動原動機とを同一の回転数制御可能なサーボモータとし、このサーボモータから前記スクリューへの回転伝達系内にクラッチを介装している。これにより、駆動原動機数を減少さることができる。更には、スクリューを駆動する原動機と流体圧を発生させるポンプモータを駆動する原動機とを同一のものとしたことにより、特別な流体圧回路を組むことにより、省エネルギー化が図れる。
【０００９】
例えば、スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する時に射出シリンダの背圧を制御すると共に、この背圧を利用してスクリューを回動しているサーボモータの駆動を助成することにより省エネルギー化を行うこと、同じくスクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する時に射出シリンダの背圧を制御すると共に、この背圧を利用してアキュムレータ手段に蓄圧し、これを別の油圧源として利用することにより省エネルギー化を行うことなどが挙げられる。
【００１０】
具体的には、スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する際に射出シリンダから排出される流体を流体圧ポンプモータに流入させる動力回収用作動流体回路と、この動力回収用作動流体回路内で前記流体圧ポンプモータに流入する流体流量及び／又は圧力を制御する制御手段とを備えることにより、射出シリンダ背圧を利用してスクリューを回動しているサーボモータの駆動を助成することにより省エネルギー化を行うことができる。
【００１１】
また別の具体例としては、スクリューを回転駆動して原料樹脂を計量導入する際に射出シリンダから排出される流体の圧力を蓄えるアキュムレータ手段と、このアキュムレータ手段の蓄圧値を予め定められた圧力範囲に調製する圧力調整手段とを備えることにより、射出シリンダ背圧を利用してアキュムレータ手段に蓄圧し、これを別の油圧源として利用することにより省エネルギー化を行うことができる。
【００１２】
【実施例】
実施例１．計量工程１（動力回収モータ方式）
図１は本発明の射出成形装置での計量工程の一実施例のシステム構成を示す説明図である。図に示す通り、本実施例の射出成形装置は、射出成形機(10)と、型締め機(20)と、油圧回路と、電動回路とからなる。駆動原動機はサーボモータ(11)であり、このサーボモータ(11)の一端軸に可変油圧ポンプモータ(12)が連結され、他端軸に電磁クラッチ(13)が連結されている。
【００１３】
電磁クラッチ(13)には、タイミングベルト(14)用のプーリ(15)が装着されている。タイミングベルト(14)を経て電磁クラッチ(13)の回転を射出成形機(10)の後端から射出シリンダ(18)を介してスクリュー(19)に伝える。スクリュー(19)の周囲はヒータが装着された加熱シリンダ(21)である。
【００１４】
加熱シリンダ(21)内部では、、ホッパ(22)から引き込んだ樹脂原料を混練可塑化し、射出成型機(10)を前進させて先端のノズル(23)を型締め機(20)で型締められた金型に突き合わせ、金型内に可塑化樹脂を射出シリンダ(18)の前進力で射出する。本実施例の射出成形装置では、この射出シリンダ(18)の前進力、射出成形機(10)の前進力、型締め機(20)の型締め等のパワーを大きく必要とする工程に流体圧としての油圧を用いる。
【００１５】
油圧を発生させる可変油圧ポンプモータ(12)には、リザーバタンク用電磁弁(16)と油圧制御用電磁弁(17a)(17b)との３個の電磁弁が包含された１つのユニットとして構成されている。
【００１６】
計量工程時には、可変油圧ポンプモータ(12)はサーボモータ(11)で駆動され、電磁クラッチ(13)はＯＮ状態として、サーボモータ(11)の駆動をプーリ(15)からタイミングベルト(14)を経て射出成形機(10)の後端から射出シリンダ(18)を介してスクリュー(19)に伝える。即ち、計量工程のスクリュー回転はサーボモータ(11)駆動となる。
【００１７】
また、電磁弁(16)(17a)(17b)は、ＯＦＦ状態として、図１に示すような射出シリンダ(18)ヘッド部から排出される流体を流体圧ポンプモータに流入させる動力回収用の油圧回路を構成する。
【００１８】
サーボモータ(11)を駆動してホッパ(22)から加熱シリンダ(21)に樹脂原料を計量しつつ引き入れる。この時、射出シリンダ(18)は後進するが、射出シリンダ(18)を徐々に後進させて正確な計量を行わせるため計量背圧制御を行う。本実施例では、油圧の調節手段として可変油圧ポンプモータ(12)の斜板角を制御することにより、計量背圧を制御する。
【００１９】
前述の通り、可変油圧ポンプモータ(12)はサーボモータ(11)で駆動しているため、可変油圧ポンプモータ(12)の斜板角を制御することにより、この背圧によって油圧ポンプに連結されたモータにトルクを発生させ、サーボモータの駆動を助成する所謂「動力回収方式」となる。この動力回収分が更に省エネ効果を生み出す。従って、この工程においては、電動成形機よりも更に消費エネルギーが減少する。これに対して、従来の油圧方式の場合は、リリーブ弁による背圧制御を行うので、全てが熱によって消費される。この観点から比較すると、大幅な省エネが得られることになる。
【００２０】
尚、本実施例では、サーボモータ(11)とスクリュー(19)とは、プーリ(15)及びタイミングベルト(14)を介して駆動を伝えているが、スクリューを駆動する回転軸を直接電磁クラッチ(13)に接続しても良い。この場合には、可変油圧ポンプモータ(12)は更にその外側に配置される。
【００２１】
実施例２．射出・ノズル後退・シフトシリンダ伸縮工程
図２は図１に示した射出成形装置での射出・ノズル後退・シフトシリンダ伸縮工程でのシステム構成を示す説明図である。図に示す通り、この工程では、電磁クラッチ(13)をＯＦＦとし、サーボモータ(11)は油圧ポンプモータ(12)の駆動電動機となる。油圧ポンプモータ(12)は斜板角を一定として通常のポンプ機能として作用する。
【００２２】
即ち、この工程では、油圧ポンプモータ(12)は定吐出ポンプとなり、流量、圧力制御はサーボモータ(11)の回転数制御で行う。即ち、流量制御時は、Ｑ＝ｑ×ＮのＮを制御し、機械が要求する流量と吐出量とする。また、圧力制御は吐出側に設置された圧力センサー信号（図示せず）により、サーボモータ(11)が正逆−停止−逆転を繰り返し、圧力制御を行う。
【００２３】
また、後述する型制御工程中（型開閉、突き出し等）は、サーボモータ(11)は停止している。従来の油圧方式の場合、モータは一定回転で運転しており、ポンプ斜板角制御又はバルブ制御で実施しており、それに比較すると大幅な省エネが実現する。
【００２４】
実施例３．型制御工程
図３は本発明の射出成形装置での型締め機の型制御のシステム構成を示す説明図である。図に示す通り、型締め機(20)は、型制御用サーボモータ(31)と、定吐出ポンプ(32)と、型締め制御用電磁弁(33)とを用いて開閉駆動される。尚、定吐出ポンプ(32)には、突き出し制御用電磁弁(34)が分岐して設置されており、図示しない突き出し機構を制御する。
【００２５】
型制御側（型開閉、突き出し）も、型制御用サーボモータ(31)と定吐出ポンプ(32)との組み合わせで、モータ回転数制御により、流量、圧力制御を行う。これにより、型制御工程以外の工程では、サーボモータ(31)を停止することにより、大幅な省エネが実現する。
【００２６】
実施例４．計量工程２（アキュムレータ方式）
図４は本発明の射出成形装置での計量工程の別の実施例のシステム構成を示す説明図である。図１に示した実施例では、スクリューを回動しているサーボモータの駆動を助成することにより省エネルギー化を図ったが、本実施例では、の背圧を利用してアキュムレータに蓄圧し、これを別の油圧源として利用することにより省エネルギー化を図るものである。
【００２７】
図に示す通り、本実施例の射出成形装置は、射出成形機(40)と、型締め機(50)と、油圧回路と、電動回路とからなる。駆動源はサーボモータ(41)であり、このモータ(41)の一端軸に油圧ポンプ(42)が連結され、他端軸に電磁クラッチ(43)が連結されている。
【００２８】
電磁クラッチ(43)には、タイミングベルト(44)用のプーリ(45)が装着されている。タイミングベルト(44)を経て電磁クラッチ(43)の回転を射出成形機(40)の後端から射出シリンダ(48)を介してスクリュー(49)に伝える。スクリュー(49)の周囲はヒータが装着された加熱シリンダ(51)である。
【００２９】
加熱シリンダ(51)内部では、ホッパ(52)から引き込んだ樹脂原料を混練可塑化し、射出成型機(40)を前進させて先端のノズル(53)を型締め機(50)で型締められた金型に突き合わせ、金型内に可塑化樹脂を射出シリンダ(48)の前進力で射出する。
【００３０】
油圧を発生させる油圧ポンプ(42)には、リザーバタンク用電磁弁(46)と油圧制御用電磁弁(47a)(47b)(47c)との４個の電磁弁が包含された１つのユニットとして構成されている。
【００３１】
計量工程時には、油圧ポンプ(42)はサーボモータ(41)で駆動され、電磁クラッチ(43)はＯＮ状態として、サーボモータ(41)の駆動をプーリ(45)からタイミングベルト(44)を経て射出成形機(40)の後端から射出シリンダ(48)を介してスクリュー(49)に伝える。即ち、計量工程のスクリュー回転はサーボモータ(41)駆動となる。
【００３２】
また、電磁弁(46)(47a)(47b)(47c)のうち、電磁弁(47b)は計量時以外はＯＮ状態（ブロック状態）とし、電磁弁(47c)はポンプ吸い込みラインに強制放出時のみＯＮとして、図１に示すような射出シリンダ(48)ヘッド部からアキュムレータ(55)に至るアキュムレータ用の油圧回路を構成する。
【００３３】
サーボモータ(41)を駆動してホッパ(52)から加熱シリンダ(51)に樹脂原料を計量しつつ引き入れる。この時、射出シリンダ(48)は後進するが、射出シリンダ(48)が徐々に後進するように計量背圧制御を行う。本実施例では、アキュムレータ(55)には圧力センサ（図示せず）を持っており、背圧指令圧力を一定に保つようにアキュムレータ(55)に接続されたサーボモータ(56)の回転制御を実施（圧力調整機能付きアキュムレータ）して一定圧力の油圧エネルギーを蓄圧する。
【００３４】
蓄圧された油圧は、成型品を金型から取り出す際のエジェクタシリンダの駆動用に利用でき、或いはポンプの高速立ち上がり時に吹き込みラインに放出し、吹き込み性能向上に寄与させる。これにより、ポンプの高速立ち上がり時の消費エネルギーが減少し、大幅な省エネが得られることになる。
【００３５】
尚、図４に示した実施例の場合、射出・ノズル後退・シフトシリンダ伸縮工程及び型制御工程は、図１に示した場合と同等であるため、説明を省略する。
【００３６】
以上説明したように、従来の油圧方式に比較し、大幅な省エネルギーが実現できる。オール電動方式にほぼ近似のエネルギー消費となる。本実施例の場合、２個又は３個ののサーボモータで構成することができ、高価なサーボモータの使用個数を減少することができるため、安価に構成できる。（オール電動の場合、軽量・射出・型締め工程用と、各工程ごとにサーボモータを数個（一般的には５個使用）使用することと比較して）
【００３７】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通り、駆動モータ数を減少させた油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置を得ることができる。更に、省エネルギー化を図った油圧−電動ハイブリッド型射出成形装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形装置での計量工程の一実施例のシステム構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した射出成形装置での射出・ノズル後退・シフトシリンダ伸縮工程でのシステム構成を示す説明図である。
【図３】本発明の射出成形装置での型締め機の型制御のシステム構成を示す説明図である。
【図４】本発明の射出成形装置での計量工程の別の実施例のシステム構成を示す説明図である。
【符号の説明】
(10)(40)      …射出成形機、
(11)(41)      …サーボモータ、
(12)          …可変油圧ポンプモータ、
(42)      …油圧ポンプ、
(13)(43)      …電磁クラッチ、
(14)(44)      …タイミングベルト、
(15)(45)      …プーリ、
(16)(46)      …リザーバタンク用電磁弁、
(17a)(17b)    …油圧制御用電磁弁、
(47a)(47b)(47c)…油圧制御用電磁弁、
(18)(48)      …射出シリンダ、
(19)(49)      …スクリュー、
(20)(50)      …型締め機、
(21)(51)      …加熱シリンダ、
(22)(52)      …ホッパ、
(31)          …型制御用サーボモータ、
(32)          …定吐出ポンプ、
(33)          …型締め制御用電磁弁、
(34)          …突き出し制御用電磁弁、
(55)      …アキュムレータ、
(56)      …サーボモータ、
【図１】
0003983915.tif 000002
【図２】
0003983915.tif 000003
【図３】
0003983915.tif 000004
【図４】
0003983915.tif 000005