(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダと、
該加熱シリンダ内において進退自在に配設されたスクリューと、
スクリュー軸を進退させる射出用モータと、前記加熱シリンダ内のスクリューに対して相対回転自在に連結され、射出用モータの回転を伝達する回転伝達部及び回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部を備えた伝動軸とを有し、前記射出用モータと伝動軸が同一軸上に配設され、前記伝動軸は射出用モータを構成するロータの内側にあって軸方向に進退し、該軸方向の進退を制限する進退量制限手段を伝動軸上に設置したことを特徴とする電動射出成形機。
【請求項２】
前記伝動軸がボールねじ部とスプライン部とからなり、前記進退量制限手段がスプライン部の後端部に設けた前進限ストッパとスプライン部の前部に設けた後退限ストッパがスプラインナットの前端及びスプラインナットの段部とに当接する構成としたことを特徴とする請求項１記載の電動射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動射出成形機に関するものである。特に射出成形機における射出用モータの回転によって駆動される伝導軸の後退限と前進限を規制するストッパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱溶融された樹脂を、高圧で射出し、金型装置内のキャビティ空間に充填し、キャビティ空間内において冷却固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。
【０００３】
このような射出成形機は型締装置及び射出装置を有し、型締装置は固定プラテンと可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって型閉じ、型締め及び型開きを行うことができるようになっている。
【０００４】
一方、射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱し、溶融させる加熱シリンダ及び溶融された樹脂を射出する射出ノズルを備え、加熱シリンダ内にはスクリューが回転自在、かつ、進退自在に配設されている。そして、スクリューを前進させ、射出ノズルから樹脂を射出し、スクリューを後退させることによって樹脂の計量を行うようになっている。
【０００５】
ところで、本出願人が平成９月１１月１１日付で特願平９−３０８６６２号として特許出願した（以下、「先発明」という）発明について、以下図７を参照して説明する。図７において、１５０は加熱シリンダであり、この加熱シリンダ１５０内には、スクリュー１５１が進退自在、かつ、回転自在に配設される点は従来のものと同様である。
そして、スクリュー１５１は、前端にスクリューヘッドを有するとともに、加熱シリンダ１５０内を後方に延び、後端にベアリングボックス１５３が固定されている。また、スクリュー１５１の周囲には螺旋状のフライト１５４が形成され、フライト１５４間に溝が形成されている。
【０００６】
そして、前記加熱シリンダ１５０にはホッパが固定されている(図示しない)。ホッパからの樹脂供給口は、スクリュー１５１を加熱シリンダ１５０内における最も前方に置いた状態において、スクリュー溝の後端部に対応する箇所に形成されている。
したがって、計量工程時に、スクリュー１５１を回転させると、ホッパ内からペレット状の樹脂が供給され、樹脂は、加熱シリンダ１５０内に進入し、スクリューの溝内を前進させられる。
【０００７】
また、加熱シリンダ１５０の周囲には図示しないヒータが配設され、ヒータによって加熱シリンダ１５０を加熱し、スクリュー溝内の樹脂を溶融させる。したがって、スクリュー１５１を回転させると、樹脂圧によりスクリュー１５１が後退し、スクリューヘッドの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜まる。
【０００８】
次に、射出工程時には、スクリュー１５１を回転させることなく前進させると、スクリューヘッドの前方に溜まった樹脂は、射出ノズル１５２から射出され、金型のキャビティ空間に充填される。加熱シリンダ１５０の後方には、前記スクリュー１５１を回転又は進退するための駆動部１５５が配設されている。駆動部１５５は、フレーム１５６に対して移動自在に配設された計量用モータ１５７及びフレーム１５６に固定された射出用モータ１５８を備え、射出用モータ１５８とスクリュー１５１とが同一軸上に配設されている。
【０００９】
フレーム１５６には、スクリュー１５１と平行に延びる案内バー１５９が配設され、案内バー１５９に沿って計量用モータ１５７が移動する。そのために、支持板１６０が案内バー１５９に対して摺動自在に配設され、支持板１６０に計量用モータ１５７が取り付けられている。
また、計量用モータ１５７の出力軸に駆動側プーリ１６１が、又ベアリングボックス１５３のボックス本体１６２の外周に従動側プーリ１６３がそれぞれ固定され、駆動側プーリ１６１と従来側プーリ１６３との間にタイミングベルト１６４が張設されている。これら駆動側プーリ１６１、従動側プーリ１６３及びタイミングベルト１６４によって、ベアリングボックス１５３と計量用モータ１５７とを連結する伝動手段が構成されている。
【００１０】
一方、射出用モータ１５８は、フレーム１５６に固定されたステータ１６５及びステータ１６５の内周側に配設されたロータ１６６から成り、このロータ１６６はフレーム１５６に対して回転自在に支持される。そのために、前記ロータ１６６に中空のロータシャフト１６７が嵌入固定され、ロータシャフト１６７の両端がベアリング１６８，１６９によってフレーム１５６に支持されている。
【００１１】
また、ベアリングボックス１５３内にはベアリング１７０、１７１が配設され、これらベアリングによってスクリュー１５１と伝動軸としてのボールねじ軸１７２とが相対回転自在に連結され、フレーム１５６に荷重計１７７を介して固定されたボールナット１７３とボールねじ軸１７２に形成されたねじ部１７４とが螺合している。なお、このボールねじ軸のねじ部１７４によって、回転運動を直線運動に変換する。
【００１２】
したがって、計量工程において、計量用モータ１５７を駆動すると、計量用モータ１５７の回転が駆動側プーリ１６１、タイミングベルト１６４、ボックス本体１６２及びスクリュー１５１に順次伝達され、スクリュー１５１が回転し、樹脂がスクリューヘッドの前方に移動する。この場合、スクリュー１５１とボールねじ軸１７２とはベアリングボックス１５３を介して相対回転自在に連結されているので、ボックス本体１６２に伝達された回転はボールねじ軸１７２には伝達されないが、加熱シリンダ１５０内の樹脂の圧力がベアリングボックス１５３を介してボールねじ軸１７２に伝達される。したがって、ボールねじ軸１７２は回転しながら後退し、これに伴ってスクリュー１５１を後退させる。なお、スクリュー１５１を後退させるときに、樹脂の圧力に抗してスクリュー１５１に背圧が加えられる。
【００１３】
一方、射出用モータ１５８において、ステータ１６５に所定の周波数の電流を供給することによって、スクリュー１５１を回転させることなく前進させることができる。そのために、中空のロータシャフト１６７の内側に環状の係止部材１７５が固定され、係止部材１７５の内周に形成されたスプライン１７６とボールねじ軸１７２の後部外周に形成されたスプラインとが係合している。このスプライン１７６によって、射出用モータ１５８の回転を伝達する回転伝達部が構成されている。
【００１４】
したがって、射出工程において、射出用モータ１５８を駆動すると、射出用モータの回転がロータシャフト１６７、係止部材１７５及びボールねじ軸１７２に順次伝達される。そして、ボールナット１７３がフレーム１５６に固定されているので、ボールねじ軸１７２は回転するとともに前進し、スクリュー１５１を前進させる。また、このとき、タイミングベルト１６４に加わる射出力は、ベアリングボックス１５３を介して荷重計１７７に伝達され、検出される。
なお、前記ボールねじ軸１７２は軸方向においてストロークＳだけ進退する(図７）。
【００１５】
このように、射出用モータ１５８の回転が減速機構、プーリ等を介することなくボールねじ軸１７２に直接伝達されるようになっているので、機械効率を高めることができるとともに、イナーシャを小さくすることができる。しかし、電動射出成形機においては、モータの駆動によってスクリューを前進させて射出を行うが、誤ってスクリューが前進しすぎた場合でもスクリューの先端が加熱シリンダの先端に衝突しないようにする必要がある。
【００１６】
この問題を解決する手段として、たとえば図８に示すごとく、スクリューを前進させるプレッシャプレート１７８にリング状のストッパ１８１と、加熱シリンダ１７９が固定されたフロントプレート１８０にバルブナット１８４を設け、一定ストローク以上のスクリュー１８３の前進を阻止するようにしたものがしられている。
【００１７】
このような構成により、コントローラの誤動作等により、プレッシャプレート１７８がスクリューと加熱シリンダが衝突するまで移動しようとしても、プレッシャプレート１７８とスクリューは、ストッパ１８１がフロントプレート１８０に固定されたバルブナット１８４で前進を阻止され、スクリューの前進がシリンダに衝突する前に停止するので安全である。
【００１８】
しかし、このようなストッパを設置した場合、リング状のストッパ１８１がスクリュー１８３の軸心から離れた場所に設けられているので、プレッシャプレート１７８が少し傾いただけでも、ストッパ１８１とバルブナット１８４が片当りして、プレッシャプレート１７８及びボールスクリュ１８２に無理な応力がかかっていた。また、ストツパ１８１及びバルブナットの少しの寸法差などでも、プレッシャプレート１７８が傾斜する。この結果、スクリュー軸やボールねじ軸にモーメント荷重がかかり、機械破損の原因となる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べた電動射出成形機において、電動射出用モータによるストローク限での干渉時にスクリュー軸やボールねじ軸にモーメントがかゝり、このモーメント負荷に起因するプレッシャプレート等の破損を防止することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
加熱シリンダと、該加熱シリンダ内において進退自在に配設されたスクリューと、スクリュー軸を進退させる射出用モータと、前記加熱シリンダ内のスクリューに対して相対回転自在に連結され、射出用モータの回転を伝達する回転伝達部及び回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部を備えた伝動軸とを有し、前記射出用モータと伝動軸が同一軸上に配設され、前記伝動軸は射出用モータを構成するロータの内側にあって軸方向に進退し、該軸方向の進退を制限する進退量制限手段を伝動軸上に設置した。
又上記構成において、前記伝動軸がボールねじ部とスプライン部とからなり、前記進退量制限手段がスプライン部の後端部に設けた前進限ストッパとスプライン部の前部に設けた後退限ストッパがスプラインナットの前端及びスプラインナットの段部とに当接する構成にした。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜図６に基いて説明する。本発明は電動式射出成形機にしたという基本的技術思想に於ては、図７にて説明した先発明に係る電動射出成形機の延長上にあるものである。しかし、これをさらに改良し、射出成形機における射出用モータの回転によって駆動される伝導軸の後退限と前進限を規制するストッパに関するものである。
【００２２】
図１は本発明に係る射出成形機の横断面図、図２は本発明に係る射出成形機の外観側面図である。図３は図１のＡ矢視断面図である。図４は同じく図１のＣ矢視断面図、図５は図１のＤ矢視断面図、図６は図１のＥ矢視断面図である。図１及び図２において、１は加熱シリンダであり、この加熱シリンダ１内には図７以下で説明した先行技術と同様、スクリュー（図７参照）が進退自在に、かつ、回転自在に配設されている。そして、加熱シリンダ１内をスクリュー及びスクリュー軸３が後方に延び、スクリュー軸３の後端はスクリュー支持プレート４（図６参照）に固定されている。
【００２３】
加熱シリンダ１における設定された箇所には図７以下の場合と同様、樹脂供給口５が形成され、該樹脂供給口５上にホッパ（図２）が固定されている。樹脂供給口５は、スクリューを加熱シリンダ１内における最も前方に置いた状態において、スクリューのフライトで構成される溝の最後端に対応する箇所に形成されている。したがって、計量工程時に、スクリュー軸３を回転させながら後退させると、樹脂供給口５からペレット状の樹脂が供給される。
【００２４】
また、加熱シリンダ１の周囲には図示しないヒータが配設され、これにより加熱シリンダ１を加熱し、スクリュー２の溝内の樹脂を溶融させる。したがって、スクリュー２を回転させると、樹脂圧によりスクリュー２が後退してスクリューヘッドの前方に１ショット分の溶融樹脂が溜まる。
【００２５】
次に、射出工程時に、スクリュー軸３を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッドの前方に溜まった溶融樹脂は、射出ノズルから射出され、金型内のキャビティ空間に充填される。
【００２６】
ところで、加熱シリンダ１の後方には、前記スクリュー２を回転及び進退させるための駆動部６がある。駆動部６には、機械フレーム７に対して移動自在に配設された計量用モータ８及び機械フレーム７に固定された射出用モータ９を備え、射出用モータ９とスクリュー軸３とが同一軸線上に配設されている。
【００２７】
機械フレーム７には、スクリュー２と平行に延びる複数本のガイドロッド１０が配設され（図４）、このガイドロッド１０に沿って計量用モータ８を支持するプレッシャープレート１１が移動する。図１及び図２に示す如く、機械フレーム７は加熱シリンダ１の部分を覆う前部フレーム７ａと後述するボールナット３６及びガイドロッド１０を支持する後部フレーム７ｂとからなり、これら前後部のフレーム７ａと７ｂとは図３に示す如く４本の連結ロッド１２で一体に連結されている。
【００２８】
プレッシャープレート１１の側部にはモータ取付用のブラケット１３（図１，図３）が取付けられ、このブラケット１３にモータフランジ１４を介し計量用モータ８が取付けられている。プレッシャープレート１１内にはベアリング１５ａ，１５ｂを介し、ベアリングボックス１６が回転自在に取付けられている。１７はベアリングホルダで、一方のベアリング１５ｂをこれで保持している。ベアリングボックス１６は、前記スクリュー支持プレート４の後方に固着された環状をなした中空軸１８とベアリング抑え１９とからなっている。そしてベアリング２０及び２１を介しボールねじ軸３０の前端を回転自在に支持している。２２はベアリング抑えで、これによりベアリング２０を前記ベアリング抑え１９との間に保持している。
【００２９】
さて、図１で計量用モータ８の出力軸８ａには歯車２３が固着され、この歯車２３は中間歯車２４を介して環状歯車２５と噛み合っている。環状歯車２５は中空軸１８の外周に固着され、この中空軸１８は一端が前記スクリュー支持プレート４の後端にボルト結合されている。３８は空洞部で、中空軸１８、ベアリングホルダ１７、プレッシャープレート１１とブラケット１３、モータフランジ１４とで形成され、該空洞部内に歯車２３、２４、２５が収納される。
【００３０】
射出用モータ９はステータ及びロータを備えている。ロータに中空のロータ軸２６が嵌入固定されている。中空のロータ軸２６の両端はベアリング２７，２８でモータフレーム内で回転可能に支持され、中空のロータ軸２６内にはスプラインナット２９が固定され、該スプラインナット２９にボールねじ軸３０の後端に固定されたスプライン軸３１が摺動可能に係合している。３２はスプライン軸３１の前部に設けられた進退量制限装置を構成する環状の後退限ストッパ、３３はスプライン軸３１の後端に設けた前進限ストッパである。これら前後のストッパ３２と３３を設けたので、前後のストローク限においてスプライン軸３１がこれらストッパに当接し、それ以上のストロークするのを防止することができる。なお前進限ストッパ３３は、スプラインナット２９に設けた段部２９ａと係合し停止される構成になっている。
【００３１】
３４はガイドロッド１０の後端を支持するガイドロッド支持部材で、これに射出用モータ９が固着されている。３５は後部フレーム７ｂとボールナット３６の後端に設けられたフランジ３６ａとに固着されたロードセル、該ロードセル３５の上部に給油口を備えた給油プレート３７が固着されている。結局前記ガイドロッド１０は後部フレーム７ｂを貫通し、ガイドロッド支持部材３４にねじ１０ａで締付けられて支持されている。
【００３２】
以上の構成であって、計量工程において、計量用モータ８を駆動すると、その回転が出力軸８ａから歯車２３，２４，２５と伝へられ、環状歯車２５の回転によってベアリングボックス１６を回す。ベアリングボックス１６はベアリング２０，２１でボールねじ軸３０に対し回転自在であるから、この回転がスクリュー支持プレート４を介し、スクリュー軸３に伝へられる。
【００３３】
又射出工程に於ては、射出用モータ９の回転により中空のロータ軸２６が回転し、スプライン軸３１を回し、さらにスプライン軸３１の前端に一体に固着されたボールねじ軸３０を回転させる。するとボールナット３６によりボールねじ軸３０を前進させ、スクリュー軸３を前進させて射出が行われる。このとき、前記後退限ストッパ３２がスプラインナット２９の前端に当接して後進ストロークを限定し、又前進限ストッパ３３がスプラインナット２９の段部２９ａに当接して前進ストロークが限定される。
【００３４】
【発明の効果】
（１）このように伝導軸と同軸上に進退量制御装置を設けたので、伝導軸の軸芯から進退量制御装置の距離が短かくなる。従って、モーメント負荷の発生を極力小さくすることができ、関連部材の破損を防止できる。
（２）又、射出用モータのロータ内側にスプラインナットを設け、この段部２９ａが前進限ストッパ、又ボールねじ軸の後端に後退限ストッパを設けたので、スプライン軸芯からストッパまでの距離が短かくなり、ストローク限の干渉時にスクリュー軸やボールねじ軸にモーメント負荷が発生するのを防止する。
（３）特に進退量防止手段がスプライン軸の前後端に設けたストッパとスプラインナットの前後端との当接構造にしたので構成が極めて簡潔であるが、その安全性と、成形機のコンパクト化に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した射出成形機の横断面図。
【図２】同じく外観側面図。
【図３】図１のＡ断面図。
【図４】図１のＣ断面図。
【図５】図１のＤ断面図。
【図６】図１のＥ断面図。
【図７】電動式射出成形機で本出願人による「先発明」を示す。
【図８】進退を制限するストッパを設けた公知成形機を示す。
【符号の説明】
１  加熱シリンダ                ２  スクリュー
３  スクリュー軸                ４  スクリュー支持プレート
５  樹脂供給口                  ６  駆動部
７  機械フレーム                7a  前部フレーム
7b  後部フレーム                ８  計量用モータ
９  射出用モータ                10  ガイドロッド
11  プレッシャープレート        12  連結ロッド
13  モータ取付用ブラケット      14  モータフランジ
15a，15b  ベアリング            16  ベアリングボックス
17  ベアリングホルダ            18  中空軸
19  ベアリング抑え              20  ベアリング
21  ベアリング                  22  ベアリング抑え
23  歯車                        24  中間歯車
25  環状歯車                    26  ロータ軸
27  ベアリング                  28  ベアリング
29  スプラインナット            29a  段部
30  ボールねじ軸                31  スプライン軸
32  後退限ストッパ              33  前進限ストッパ
34  ガイドロッド支持部材        35  ロードセル
36  ボールナット                37  給油プレート
38  空洞部
【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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【図８】
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