(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定盤と、該固定盤に対して接離可能に配置された可動盤と、一端部を前記可動盤の前記固定盤と対向する側とは反対側に取り付けられたラムと、前記可動盤を前記ラムと共に型開き位置から型閉じ位置に移動させ且つその逆に移動させる型開閉用電動モータと、前記固定盤および前記可動盤に挿通され、前記型開閉用電動モータの駆動力を前記可動盤に伝達するボールスクリュと、前記ラムが挿通され、該ラムを介して前記可動盤を型閉じ位置から型締位置に移動させ且つその逆に移動させるピストンを有する型締用油圧シリンダと、前記ピストンを前記ラムに連結して前記ピストンの力を前記ラムに伝えるキーロック手段とを備えていることを特徴とする射出圧縮成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、射出材料射出時にスクリュを前進させ、射出材料可塑化時に前記スクリュを回転させながら後退させる射出用電動モータおよびスクリュ回転用電動モータを備えていることを特徴とする射出圧縮成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は射出圧縮成形装置に関し、特に、電動機駆動式と油圧駆動式とを併用した射出圧縮成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の射出圧縮成形装置は動力の伝達方式が、油圧駆動式または交流サーボ電動機を主体する電動機駆動式のいづれかである。油圧駆動式は型締力で大きさを表現すると数千トンの大型のものがあるが、機能的に優れていると言われる電動機駆動式のものは、型締力４００トン以下のものに限られている。これは型締に使用される電動機の大型なものが製造原価と回転部分慣性のため実用的なものとならないからである。また、特殊な例として、この両駆動式を併用したものはあるが、大型電動機の実用化困難のため、やはり大きさに限度があるのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、電動機を主体とする駆動装置を大型射出圧縮成形装置に適用しようとするもので、そのために電動機駆動化が困難な型締装置に適用することを課題とした。以下具体的に述べる。
（イ）最も一般的に使用例の多い全油圧駆動式は動力の伝達媒体に油圧作動油を使用するために、機械動作速度が油圧作動油の温度影響を受けて変動しやすく成形品の品質に悪い影響があることがある。電動機駆動式の射出圧縮成形装置は、サーボ制御であるので、動作が安定していることでは定評がある。したがって大型射出圧縮成形装置において困難とされている型締装置の電動機駆動化によって大型射出圧縮成形装置を電動機駆動式を主体とすることで機能向上を図ることを課題とした。
（ロ）油圧駆動式の受圧部は、変位が少なく力のみ要求される場合は小容量のパワーユニットで間に合い、変位が大きく位置精度が求められる場合は電動機駆動式のサーボ制御が安定した性能を発揮する。これら両駆動式の組み合わせによって大型射出圧縮成形装置の製造原価対策と電動機駆動式の特長を出すことを課題とした。
（ハ）全油圧駆動式の動力供給は１系統のため、宿命的な「複合動作ができない」欠点を抱えている。このために成形サイクル時間の短縮の困難さがあり、これをあえて行うと、同時作動状態に置かれた油圧アクチュエータの動作が不安定になる問題を生ずるので、この解決も大きな課題とした。
（ニ）直圧式型締装置はトグル式型締装置と比較すると型開き力が弱く、金型に充填された材料に拘束されて型開きができないことがある。この解決も課題の一つである。
【０００４】
油圧駆動式の問題点を改良する目的で出現した電動機駆動式は、定義はないが、最近のＦＡシステムに使用例の多い交流サーボ電動機と称されているものを使用したもので、永久磁石ブラシレスサーボモータとも言われている。この駆動式は制御性に優れ、サーボ機能のために、機械動作は安定し、成形品に高品質が求められる場合の性能には定評がある。しかし、問題点としては次の２つがあげられる。
（イ）電動機の回転部の慣性力が災いして、大型化すると制御性に問題が生じ、大型の射出圧縮成形装置には使用できないという問題がある。
（ロ）電動機の部品の、永久磁石が高価なために、油圧駆動式との比較では製造原価が高いという問題がある。
【０００５】
以上の問題点の解決が課題となり、さらに積極的に従来装置に優る性能向上を意図したもので、終局の課題は、機能的に優る電動機駆動式の、大型化が求められる射出圧縮成形装置への適用と、複合動作による成形サイクルの高速化と、省電力および大型に必然的に求められるコンパクト化構造を意図したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定盤と、該固定盤に対して接離可能に配置された可動盤と、一端部を前記可動盤の前記固定盤と対向する側とは反対側に取り付けられたラムと、前記可動盤を前記ラムと共に型開き位置から型閉じ位置に移動させ且つその逆に移動させる型開閉用電動モータと、前記固定盤および前記可動盤に挿通され、前記型開閉用電動モータの駆動力を前記可動盤に伝達するボールスクリュと、前記ラムが挿通され、該ラムを介して前記可動盤を型閉じ位置から型締位置に移動させ且つその逆に移動させるピストンを有する型締用油圧シリンダと、前記ピストンを前記ラムに連結して前記ピストンの力を前記ラムに伝えるキーロック手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、型開閉用電動モータの駆動およびその駆動力を可動盤に伝達するボールスクリュにより、可動盤を型開き位置から型閉じ位置に高速で移動させ且つその逆に高速で移動させることができるので、複合動作による成形サイクルの高速化を図ることができ、また型締用油圧シリンダにより、射出力の数倍の力を必要とする型締を僅かなストロークで行なうことができ、ひいては省電力および大型に必然的に求められるコンパクト化構造を図ることができる。
【０００８】
【実施例】
本発明の一実施例としての射出圧縮成形装置について図１〜図７を参照して説明する。本発明によるものは射出装置が交流サーボ電動機などのサーボ制御可能な電動機（以下、単に電動機またはモータと言う場合がある。）駆動となっていることが前提で特長が発揮できるので、実施例として、射出装置も含めて説明する。射出アーム２３にスクリュ５とスクリュ回転中のスラスト力を受けるスラストベアリング１８およびスクリュを回転させるスクリュ回転用モータ１と射出力測定用ロードセル１９が取り付けられ、軸方向に装置が一体となって動き得る構造である。射出とスクリュ回転する可塑化時には、射出用モータ２と、射出用ボールスクリュ３ならびにベルト４などの動力伝達装置により、射出時にはスクリュが前進し、可塑化時にはスクリュは回転しながら後退し、射出用モータは背圧発生トルク制御機となる。スクリュ回転時に発生するスラスト力は、スラストベアリングが支持して推力のみ伝達するがトルクはアームに伝達しない。ノズルが金型にタッチしたり、離れたりする役目は、射出装置全体を案内ロッド２８に添って摺動できる射出ユニット移動装置１６が受け持つ。電動機駆動射出装置は、このような構造が一般的で、スクリュ回転、射出、射出ユニット移動などは別々の独立したモータの駆動により、図７に示すように本発明による型締装置と共に複合動作可能となる。型締装置は、固定盤８に取り付けられた高速型開閉用モータ６と高速型開閉用ボールスクリュ１０により、ストロークＳ５範囲内で金型開閉が可能な構造となっている。金型は閉じられてから次の工程である型締に入るが、型締は、型締用油圧シリンダ、ピストン１１による。しかし型締工程に先立って油圧の強力な型締力を可動盤９に伝えるためキーロック装置１４により型締用油圧シリンダ、ピストンがラム２６に連結され、型締力が金型に伝達できる構造となっている。金型厚みによってこのキーロックの位置が変化するので、型厚調整のため、４カ所のタイバーナット１２の回転によって型締用シリンダ、ピストン１１はマシンベット２０上を摺動して調整される。タイバーナット１２は、リングギァ２１により４箇所のタイバーナットを平均に回転する。リングギァは、型厚調整装置駆動用モータに取り付けられた型厚調整装置駆動用ピニオンギァ２４により駆動され、型厚調整装置はストロークＳ７範囲内を摺動する。金型１３によって成形品１５が冷却固化すると型開き動作に入るが、型開き初期に型緩めが型締用油圧シリンダ、ピストン１１の僅かな動きでＳ６ストロークだけ行われる。型開き終点附近の成形品エジェクタはＳ２ストローク、および射出ユニット移動装置は、Ｓ４ストローク範囲を油圧シリンダによって移動する。
【０００９】
この射出圧縮成形装置では、交流サーボ電動機などのサーボ制御可能な電動機による射出機構とスクリュを回転するスクリュ回転用モータによる電動機駆動可塑化装置を持つ射出圧縮成形装置において、型締装置は、型厚調整装置駆動モータ２５を動力源とし、タイバーナット１２を回転し、型閉じ終了点で、キーロック装置１４によって型締力を稼動盤９に伝達しうる位置に移動できる型厚調整装置を持ち、高速型開閉モータ６と高速型開閉用ボールスクリュ１０による電動機駆動型開閉装置と、油圧による型締を行うシリンダ、ピストン１１を装備する。
【００１０】
また、電動機駆動式射出装置を持つ射出圧縮成形装置の直圧式型締装置において、
（イ）型閉じ工程終了位置でラム２６に構成されたキーロック溝３１に、型締用シリンダ、ピストン１１で構成された型締装置に取り付けられたキーロック装置１４のＡブロック２９がはめこまれ、金型厚みに合せて型締用油圧シリンダ、ピストン１１の位置を調整できる型厚調整装置を持つ。型厚調整装置の駆動モータ２５は、交流サーボ電動機、または３相交流誘導電動機などの電動式とする。この型厚調整装置は、タイバー７の型締装置側端末に取り付けられたタイバーナット１２の回転によって型締用シリンダ、ピストン１１をマシンベット上を型厚調整ストロークＳ７範囲で摺動させる機構とする。
（ロ）型開閉は固定盤８に取り付けられた高速型開閉用モータ６と高速型開閉用ボールスクリュ１０による電動機駆動機構によるものとする。
（ハ）型閉じ後の型締および型開き初期の型緩めは型締用シリンダ、ピストン１１によって行われる構造とする。型締はキーロック装置１４とＡブロック２９を経由し、型緩めはＢブロック３０を経由して金型に型締と型緩め力として働く。
（ニ）高速型開閉用モータ６は交流サーボ電動機または永久磁石ブラシレス同期式サーボ電動機、あるいは慣用的にＡＣサーボモータと称さるものを使用する構造とする。
【００１１】
さらに、（イ）型締力４００トン以上の大型射出圧縮成形装置では、負荷が小さくストロークの長い型閉じ工程は電動式とし、次に型閉じ工程の次の工程である型締は油圧式とする。型締は極くわずかな範囲しかストロークしないので、油圧ポンプは極めて小型のもので大きな型締力が得られる。
（ロ）射出装置は、本発明との関連があり、電動式であることを前提としていることで、型締装置の特長が発揮できる。型締装置の型閉じ電動機駆動は、大型射出圧縮成形装置の電動機主体の駆動を可能とする。
（ハ）射出圧縮成形装置の機構を複合動作可能構造とするため図７に示すように型締装置の電動機使用と油圧装置を併用する。また射出装置も電動機駆動の前提でスクリュ回転と型緩め型開きなど、射出装置を含めて成形の複合動作を可能とする。
（ニ）課題として取上げた大型射出圧縮成形装置の型締装置のコンパクト化については本出願人による先の出願の特願平８−６１５９２号の明細書に記載の射出圧縮成形装置の型締装置の一部である型厚調整装置とキーロックを使用してコンパクト化を図っている。
【００１２】
本実施例によれば、射出圧縮成形装置が大型になるにしたがって、他の全油圧駆動式より優れた機能を発揮する特長を持っている。
（イ）本実施例によれば、型閉じ工程のみ電動機駆動式としている。型閉じ工程は金型が抵抗を受けずに金型が閉じる迄の工程であるから低負荷であり、位置制御に優れた電動機駆動式が特長を発揮する。即ちこの電動機は交流サーボ電動機であり、標準的な射出成形では、特別なメリットはないが、射出圧縮成形法による成形では、型閉じ位置の制御が重要である。この成形法は低圧で型閉じを行い、成形材料の収縮分を加味した溶融された計量材料を金型内に射出する。この射出工程では金型は僅かに開かれた状態で停止しているので、この停止位置は金型内の空気を射出した溶融材料の圧力で金型のパーティング面から外部に排出し、しかも射出された材料の金型からの漏れのないように極めて厳しい繰り返し停止位置の精度が求められる。型閉後に、型締力で金型を締めつけて成形品全面をプレスし、製品の精度を向上させる方法で、光学レンズ、記憶媒体用のディスク成形に盛んに使用されており、ハウジングなどの大型成形品への適用要望も高まっている。この成形法は標準的な金型を用いる方法と、パーティングにインローを設ける方法があり、閉ざされた金型内空間の容積が、型閉じではやや大きめになり、型締で目標容積となるように型閉じ位置の精度が求められるが、この点では、両方法共に精度要求は同じである。型締工程では、基本的に型閉じ工程で金型は既にほとんど閉じられた状態であるため、圧力は必要であるが、ストロークは極く僅かあればよいので、小容量の油圧装置で間に合う。したがって、シリンダ受圧面積を拡大すれば大きな型締力に対応が可能であり、型厚調整装置を使用しない従来の全油圧式大型射出圧縮成形装置の型締装置のように重量のある部分の運動がない。本実施例の特長は、この型厚調整装置とキーロック装置に作用の特長がある。従来装置にもこのような目的のキーロック装置はあるが、型厚調整装置を持たずに金型厚みによるキーロック位置の変化に応じて、数箇所のロック位置を設定して目標位置に最も近い位置にロックされるものが多く、型閉じストローク終了点を目標位置に正確に合致させる装置にはなっていない。本実施例のものはキーロック位置を、正確に調整可能である。また、キーロック位置は一箇所でよく、Ｓ１型締とＳ６型緩めストロークはこの型厚調整装置によって極めて小さくすることができる。
（ロ）射出装置の射出材料の計量は、インライン式射出圧縮成形装置においてはスクリュの後退ストロークで実施される。したがって電動機駆動式では計量精度についてもスクリュ位置が極めて精度よく制御できるメリットがあり、射出圧縮成形時には、型閉電動機駆動の精度のよい型閉位置制御が関連して、正確な材料計量と精度のよい型閉位置で射出されるので、本発明は射出装置の電動機駆動式が前提となり効果が発揮される。
（ハ）複合動作は成形サイクル時間の短縮に貢献する。型閉終了直前の型締、スクリュ回転中の型緩め型開き、型緩め型開き中の射出ユニット後退とエジェクタである。
（ニ）型締用油圧シリンダ、ピストンの動作によって型開き初期に強力な型緩め力を発揮する。
【００１３】
また、（イ）射出装置は複数の電動機使用で電動化可能であるが、本実施例では、射出力の数倍の力を必要とする型締装置に電動機駆動式と油圧駆動式を取入れることで、大型射出圧縮成形装置の全動作がサーボ制御となるので機能向上に役立つ。
（ロ）採用した型厚調整装置の機能により型締装置本体が殆ど動かない省電力設計となる。また、型閉じを別に電動機駆動式としたために、型締装置の油圧機構が簡素化され、射出圧縮成形装置の製造原価に貢献する。
（ハ）アクチュエータの複合動作が可能となり、成形サイクル時間が短縮される。
（ニ）実施例に示すように電動機駆動射出装置と型締装置の併用で機械の大きさが、従来の射出圧縮成形装置より小型化される。
（ホ）実施例の油圧構造によって型開き初期に非常に大きな型締力が得られるので、従来の直圧式型締装置の弱点である型開き力を強化できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、型開閉用電動モータの駆動およびその駆動力を可動盤に伝達するボールスクリュにより、可動盤を型開き位置から型閉じ位置に高速で移動させ且つその逆に高速で移動させることができるので、複合動作による成形サイクルの高速化を図ることができ、また型締用油圧シリンダにより、射出力の数倍の力を必要とする型締を僅かなストロークで行なうことができ、ひいては省電力および大型に必然的に求められるコンパクト化構造を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての射出圧縮成形装置の型締じ状態を示す断面図。
【図２】図１に示す射出圧縮成形装置の型開き状態を示す断面図。
【図３】図１に示す射出圧縮成形装置の射出ユニット後退状態を示す断面図。
【図４】図１に示す射出圧縮成形装置の右側面図。
【図５】図１に示す射出圧縮成形装置の左側面図。
【図６】図１に示す射出圧縮成形装置の型厚調整を説明するために示す断面図。
【図７】図１に示す射出圧縮成形装置の複合動作を説明するために示す図。
【符号の説明】
１  スクリュ回転用モータ
２  射出用モータ
３  射出用ボールスクリュ
４  ベルト
５  スクリュ
６  高速型開閉用モータ
７  タイバー
８  固定盤
９  可動盤
１０  高速型開閉用ボールスクリュ
１１  型締用シリンダおよびそのピストン
１２  タイバーナット
１３  金型
１４  キーロック装置
１５  成形品
１６  射出ユニット移動装置
１７  エジェクタ
１８  スラストベアリング
１９  ロードセル
２０  マシンベッド
２１  リングギァ
２２  材料ホッパー
２３  射出アーム
２４  型厚調整装置駆動用ピニオンギァ
２５  型厚調整装置駆動用モータ
２６  ラム
２７  リングギァ支持転輪
２８  射出ユニット案内ロッド
２９  Ａブロック
３０  Ｂブロック
３１  キーロック溝
Ｓ１  型締型緩ストローク
Ｓ２  エジェクタストローク
Ｓ３  射出計量ストローク
Ｓ４  射出ユニット移動ストローク
Ｓ５  型開閉ストローク
Ｓ６  型緩めストローク
Ｓ７  型厚調整ストローク
【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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