(57)【要約】効率を高くすることができ、小型化することができ、射出部材の耐久性を向上、させることができる射出装置を提供することを目的とする。シリンダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、駆動されて前記射出部材を前進させるリニアモータ装置（４９）と、シリンダ部材内において回転自在に配設された計量部材と、該計量部材を回転させる計量用の駆動手段とを有する。この場合、射出工程において、リニアモータ装置（４９）を駆動することによって射出部材を直接前進させ、射出を行うことができるので、エネルギー損失が発生するのを防止することができる。その結果、射出装置（４３）の効率を高くすることができる。
2003016021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シリンダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、
（ｂ）駆動されて該射出部材を前進させるリニアモータ装置と、
（ｃ）シリンダ部材内において回転自在に配設された計量部材と、
（ｄ）該計量部材を回転させる計量用の駆動手段とを有することを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記射出部材と計量部材とは異なる軸上に配設される請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記射出部材と計量部材とは同一軸上に配設される請求項１に記載の射出装置。
【請求項４】
（ａ）前記射出部材とリニアモータ装置との間に、前記射出部材の前方の成形材料の圧力を検出する検出手段が配設され、
（ｂ）前記射出部材、検出手段及びリニアモータ装置が同一軸上に配設される請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項５】
前記リニアモータ装置は、進退自在に配設された可動部材、該可動部材を包囲する駆動部フレーム、該駆動部フレームに配設されたコイル部材、前記可動部材に、前記コイル部材と対向させて配設された磁石、及び前記可動部材を支持するガイド装置を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項６】
（ａ）前記コイル部材は駆動部フレームの頂壁及び底壁に配設され、
（ｂ）前記磁石は、可動部材の上面及び下面に配設される請求項５に記載の射出装置。
【請求項７】
前記ガイド装置は、前記可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設される請求項５に記載の射出装置。
【請求項８】
前記ガイド装置は、前記可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設される請求項５に記載の射出装置。
【請求項９】
前記ガイド装置は、前記可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設される請求項５に記載の射出装置。
【請求項１０】
前記ガイド装置は、前記可動部材の長手方向に延在させて配設されたレール、及び前記駆動部フレームに取り付けられ、前記レールを把持するブロックを備える請求項５に記載の射出装置。
【請求項１１】
前記ブロックと駆動部フレームとの間に付勢手段が配設される請求項１０に記載の射出装置。
【請求項１２】
前記駆動部フレームは、外方に向けて突出させて形成された突片を備える請求項５に記載の射出装置。
【請求項１３】
（ａ）前記突片は複数配設され、
（ｂ）該各突片間に空気流路が形成される請求項１２に記載の射出装置。
【請求項１４】
（ａ）前記駆動部フレームは側壁を備え、
（ｂ）該側壁に空気を吸引するための冷却ファンが配設される請求項１２に記載の射出装置。
【請求項１５】
前記冷却ファンは空冷用カバーによって包囲される請求項１４に記載の射出装置。
【請求項１６】
前記突片は前記可動部材の移動方向に対して直角の方向に延在させて配設される請求項１２に記載の射出装置。
【請求項１７】
前記可動部材の位置を検出する位置検出装置を有する請求項５に記載の射出装置。
【請求項１８】
前記位置検出装置は前記駆動部フレーム外に配設される請求項１７に記載の射出装置。
【請求項１９】
前記位置検出装置は、前記駆動部フレームに固定された第１の検出要素、及び前記可動部材に取り付けられた第２の検出要素を備える請求項１７又は１８に記載の射出装置。
【請求項２０】
（ａ）前記駆動部フレームに貫通部が形成され、
（ｂ）前記第２の検出要素は、前記貫通部を貫通して駆動部フレーム外に突出させられ、駆動部フレームに沿って延在させられたブラケットに取り付けられる請求項１９に記載の射出装置。
【請求項２１】
（ａ）シリンダ部材内に供給された成形材料を、計量用の駆動手段によって計量部材を回転させることにより溶融させながら計量部材の前方に送り、射出部材の前方に蓄え、それに伴って射出部材を成形材料の圧力によって後退させ、
（ｂ）リニアモータ装置を駆動することによって前記射出部材を前進させ、蓄えられた成形材料を射出することを特徴とする射出方法。
【請求項２２】
（ａ）前記射出部材によって伝達された成形材料の圧力を検出手段によって検出し、
（ｂ）前記成形材料の圧力に基づいて背圧の制御を行う請求項２１に記載の射出方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、射出装置及び射出方法に関するものである。
背景技術
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させた後、成形品を取り出すようになっている。
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置から成り、前記金型装置は、固定金型及び可動金型を備え、前記型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、型締用のモータ等を備え、該型締用のモータを駆動し、固定プラテンに対して可動プラテンを進退させることによって前記金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズル等を備え、前記加熱シリンダ内に射出部材としてのスクリューが進退自在に、かつ、回転自在に配設される。そして、射出工程時に射出用のモータを駆動することによって回転力を発生させ、ボールねじ等の運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換し、スクリューを前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、計量工程時に計量用のモータを駆動することによって回転させ、それに伴って後退させることにより樹脂の計量が行われる。
ところで、運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換するようになっているので、回転運動を直進運動に変換する際にエネルギー損失が発生し、射出装置の効率が低くなってしまう。
さらに、ボールねじ等の運動方向変換手段が減速機構の役割を果たしているので、小さな回転力で大きな推力を得ることができるが、応答性が低下してしまう。
また、さらに、駆動部であるモータと被駆動部であるスクリューとの間に、ボールねじ等の運動方向変換手段が配設されるので、バックラッシュ等が生じ、被駆動部であるスクリューの停止位置精度が低下してしまう。
そこで、加熱シリンダの後端に射出用の駆動部としてのリニアモータ装置を配設し、該リニアモータ装置を駆動することによってスクリューを前進させるようにした射出装置が提供されている。この場合、スクリューと前記リニアモータ装置のリニアモータとが連結され、リニアモータ装置を駆動することによって、スクリューを直接前進させることができるようになっている。
ところが、前記構成の射出装置においては、計量工程時に計量用のモータを駆動することによって発生させられた回転をスクリューに伝達する必要があるので、計量用のモータとスクリューとの間に所定の回転伝達系を形成する必要がある。そして、リニアモータ装置の駆動に伴ってスクリューを前進させる場合、前記回転伝達系も同様に進退させることになるので、スクリューを含む可動部分の重量が大きくなり、射出装置の応答性が低下してしまう。
また、射出用の駆動部としてのリニアモータ装置を使用すると、回転形のモータと比較して応答性は向上するものの、リニアモータ装置を駆動することによって発生させられる推力が小さいので、該推力によってスクリューを前進させるときに発生させられる射出圧力も小さい。そこで、リニアモータの容量を大きくすることが考えられるが、リニアモータの容量を大きくすると、射出装置がその分大型化し、可動子の重量が大きくなり、応答性が低下してしまう。
また、スクリューの径を小さくすることによって射出圧力を大きくすることが考えられるが、スクリューの径を小さくすると、スクリューの耐久性がその分低下してしまうだけでなく、可塑化能力、計量安定性等も低下する。
本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、効率を高くすることができ、小型化することができ、射出部材の耐久性を向上させることができる射出装置及び射出方法を提供することを目的とする。
発明の開示
そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部材内において進退自在に配設された射出部材と、駆動されて該射出部材を前進させるリニアモータ装置と、シリンダ部材内において回転自在に配設された計量部材と、該計量部材を回転させる計量用の駆動手段とを有する。
この場合、射出工程において、リニアモータ装置を駆動することによって射出部材を直接前進させて射出を行うことができ、射出用のモータを使用する必要がない。したがって、射出部材を前進させるために、ボールねじ等の運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換する必要がないので、エネルギー損失が発生するのを防止することができる。その結果、射出装置の効率を高くすることができる。
そして、計量工程において、計量用の駆動手段からの回転が計量部材に伝達されるが、射出部材と計量部材とは独立に配設され、計量用の駆動手段と射出部材との間に回転伝達系を形成する必要がない。したがって、射出部材とリニアモータ装置との間の構造を簡素化することができるので、射出部材、リニアモータ装置等と結合した可動部分の重量を小さくすることができ、射出装置の応答性を向上させることができる。
また、前記リニアモータ装置を駆動することによって発生させられる推力は小さいが、射出部材の径を小さくすることによって、射出圧力を大きくすることができる。しかも、射出部材にフライト、溝等を形成する必要がないので、射出部材の耐久性を向上させることができる。
さらに、射出部材と計量部材とが独立して配設されるので、可塑化能力を射出部材の耐久性に依存することなく計量部材を自由に選択することが可能になり、十分な計量安定性も確保することができる。また、ボールねじ等の運動方向変換手段を用いないので、バックラッシュが生じず、射出部材の停止位置精度を高くすることができる。そして、射出圧力を十分に大きくすることができるので、リニアモータの容量を大きくする必要がない。したがって、射出装置を小型化することができる。
本発明の他の射出装置においては、さらに、前記射出部材と計量部材とは異なる軸上に配設される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記射出部材と計量部材とは同一軸上に配設される。
この場合、射出部材と計量部材とは、同一軸上に配設されるので、射出装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。そして、射出部材と計量部材とを、共通のシリンダ部材内に収容することも可能であるので、シリンダ部材を加熱するためのヒータの数を少なくすることができる。さらに、射出装置を構成するための部品の点数を少なくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記射出部材とリニアモータ装置との間に、前記射出部材の前方の成形材料の圧力を検出する検出手段が配設される。そして、前記射出部材、検出手段及びリニアモータ装置が同一軸上に配設される。
この場合、計量工程において、射出部材が後退する際に射出部材を回転させる必要がないので、検出手段による背圧の検出精度を高くすることができる。また、射出工程において射出部材を前進させたり、保圧工程において射出部材に背圧を加えるたりするに当たり、回転運動を直進運動に変換する必要がないので、リニアモータ装置と射出部材との間に配設された検出手段に対して回転方向の力が加わるのを防止することができる。さらに、タイミングベルト等の回転伝達系に発生する張力がボールねじ軸等に伝達することがなくなるので、検出手段によって張力が検出されるのを防止することができる。そして、運動方向変換手段、回転伝達系等を配設する必要がない分だけ部品点数を少なくすることができるだけでなく、射出部材、検出手段、リニアモータ装置等が同一軸上に配設されるので、各部品における撓（たわ）み、曲げ、歪（ひず）み等が検出手段の検出に影響を与えるのを防止することができる。
したがって、検出手段による射出圧力及び保圧力の検出精度を高くすることができるので、背圧、射出圧力、保圧等の制御を良好に行うことができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記リニアモータ装置は、進退自在に配設された可動部材、該可動部材を包囲する駆動部フレーム、該駆動部フレームに配設されたコイル部材、前記可動部材に、前記コイル部材と対向させて配設された磁石、及び前記可動部材を支持するガイド装置を備える。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記コイル部材は駆動部フレームの頂壁及び底壁に配設される。そして、前記磁石は、可動部材の上面及び下面に配設される。
この場合、可動部材の上面及び下面と駆動部フレームとの間にガイド装置を配設する必要がなく、可動部材の側面と駆動部フレームとの間にガイド装置を配設するだけでよいので、可動部材を配設するための作業を簡素化することができる。また、可動部材の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の寸法を小さくすることができる。
そして、可動部材の寸法が小さくなる分だけ可動部材を軽量化することができるので、リニアモータ装置の加減速特性を向上させることができる。
また、プランジャ式の射出装置においては、リニアモータ装置の上方にスクリューシリンダを配設する必要があるが、リニアモータ装置の寸法を小さくすることができるので、リニアモータ装置をプランジャ式の射出装置の駆動手段として容易に使用することができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設される。
この場合、前記ガイド装置が可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設されるので、可動部材の幅方向及び高さ方向の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の幅方向及び高さ方向の寸法を小さくすることができる。
また、リニアモータ装置の駆動に伴って、駆動部フレームに熱膨張が発生しても、各ガイド装置において、レールはブロックによって確実に把持される。したがって、可動部材を円滑に進退させることができるだけでなく、ガイド装置に荷重が加わることがない。
また、可動部材の左右の側面に磁石を配設する必要がないので、可動部材を磁気的に中立な状態に配設しやすい。したがって、ガイド装置に加わる負荷を小さくすることができ、ガイド装置の耐久性を高くすることができる。
また、前記ガイド装置が可動部材の側面と駆動部フレームとの間に配設されるので、ブロックの位置を調整することによって、可動部材の高さ方向の位置を調整することができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設される。
この場合、前記ガイド装置は、可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設されず、可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設されるので、可動部材の高さ方向の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設される。
この場合、前記ガイド装置は、可動部材の下面と駆動部フレームとの間に配設されず、可動部材の上面と駆動部フレームとの間に配設されるので、可動部材の高さ方向の寸法を小さくすることができ、リニアモータ装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ガイド装置は、前記可動部材の長手方向に延在させて配設されたレール、及び前記駆動部フレームに取り付けられ、前記レールを把持するブロックを備える。
この場合、前記可動部材にレールが、駆動部フレームにブロックが配設されるので、可動部材の高さ方向の寸法を小さくすることができ、その結果、リニアモータ装置の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記ブロックと駆動部フレームとの間に付勢手段が配設される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部フレームは、外方に向けて突出させて形成された突片を備える。
この場合、前記駆動部フレームは外方に向けて突出させて形成された突片を備えるので、該突片が補強部材として機能し、駆動部フレームが変形することがなくなる。したがって、前記可動部材の推力に変動が発生するのを防止することができるので、射出部材を安定して前進させることができる。その結果、成形品の品質を向上させることができる。
また、前記突片が冷却部材として機能し、駆動部フレームを冷却するので、リニアモータ装置の駆動に伴って発生した熱が駆動部フレームを介して加熱シリンダに伝達されることがない。したがって、加熱シリンダ内の成形材料の温度を安定させることができ、成形品の品質を向上させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記突片は複数配設される。そして、該各突片間に空気流路が形成される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部フレームは側壁を備える。そして、該側壁に空気を吸引するための冷却ファンが配設される。
この場合、リニアモータ装置の駆動に伴って発生した熱が駆動部フレームを介して加熱シリンダに伝達されることがない。したがって、加熱シリンダ内の成形材料の温度を安定させることができ、成形品の品質を向上させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記冷却ファンは空冷用カバーによって包囲される。
この場合、冷却ファンを安定して作動させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記突片は前記可動部材の移動方向に対して直角の方向に延在させて配設される。
この場合、前記突片は前記可動部材の移動方向に対して直角の方向に延在させて配設されるので、駆動部フレームを冷却した後の、温度が上昇した空気が前方の加熱シリンダの周囲に送られることがない。したがって、加熱シリンダ内の成形材料の温度を一層安定させることができ、成形品の品質を一層向上させることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記可動部材の位置を検出する位置検出装置を有する。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記位置検出装置は前記駆動部フレーム外に配設される。
この場合、位置検出装置が前記駆動部フレーム外に配設されるので、リニアモータ装置を駆動することによって発生させられる熱及び加熱ヒータの熱の影響を受けて位置検出装置が膨張したり収縮したりすることがないので、位置検出装置の検出精度を高くすることができるだけでなく、位置検出装置の保守・管理を容易に行うことができる。また、駆動部フレーム内にスペースを確保する必要がなくなり、リニアモータ装置の寸法を小さくすることができる。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記位置検出装置は、前記駆動部フレームに固定された第１の検出要素、及び前記可動部材に取り付けられた第２の検出要素を備える。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部フレームに貫通部が形成される。そして、前記第２の検出要素は、前記貫通部を貫通して駆動部フレーム外に突出させられ、駆動部フレームに沿って延在させられたブラケットに取り付けられる。
本発明の射出方法においては、シリンダ部材内に供給された成形材料を、計量用の駆動手段によって計量部材を回転させることにより溶融させながら計量部材の前方に送り、射出部材の前方に蓄え、それに伴って射出部材を成形材料の圧力によって後退させる。そして、リニアモータ装置を駆動することによって前記射出部材を前進させ、蓄えられた成形材料を射出する。
本発明の他の射出方法においては、さらに、前記射出部材によって伝達された成形材量の圧力を検出手段によって検出する。そして、前記成形材料の圧力に基づいて背圧の制御を行う。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の実施の形態における射出装置の正面図、第２図は本発明の第１の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図である。
図において、４１は成形機台としての射出成形機フレームであり、該射出成形機フレーム４１の上に射出装置４３、図示されない金型装置及び図示されない型締装置が配設される。前記金型装置は、固定金型及び可動金型から成り、前記型締装置は、前記射出成形機フレーム４１に固定された固定プラテン、可動プラテン、トグル機構、及び該トグル機構を作動させる型締用の駆動手段としての型締用のモータを備え、該型締用のモータを駆動してトグル機構を作動させることによって固定プラテンに対して可動プラテンを進退させ、前記金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行う。なお、型締めが行われると、可動金型と固定金型との間にキャビティ空間が形成される。本実施の形態においては、型締用の駆動手段として型締用のモータが使用されるようになっているが、型締用のシリンダを使用することもできる。
前記射出装置４３は、第１のシリンダ部材としての加熱シリンダ４７、該加熱シリンダ４７の前端（第１図において左端）に配設された射出ノズル４８、前記加熱シリンダ４７内において進退自在に配設された射出部材としてのプランジャ４４、該プランジャ４４を進退させる射出用の駆動部としてのリニアモータ装置４９、前記加熱シリンダ４７の所定の箇所に連結され、成形材料としての樹脂を溶融させて加熱シリンダ４７に供給する可塑化装置としてのスクリューシリンダ５１等を有し、射出装置移動機構５２によって固定プラテンに対して進退（第１図において左右方向に移動）させられ、前進（第１図において左方に移動）時にノズルタッチを行うことができるようになっている。そのために、前記射出装置移動機構５２は、射出成形機フレーム４１に取り付けられた２本の案内バー７１（第１図においては、そのうちの一本だけを示す。）、該案内バー７１に沿って移動自在に配設され、前記リニアモータ装置４９を支持するスライドベース７２、射出装置移動用の駆動手段としてのモータ７３、該モータ７３を駆動することによって回転させられる第１の変換要素としての図示されないボールねじ軸、前記スライドベース７２に取り付けられ、前記ボールねじ軸と螺（ら）合させられた第２の変換要素としての図示されないボールナット等を有する。したがって、前記モータ７３を駆動してボールねじ軸を回転させると、スライドベース７２を介して射出装置４３を進退させることができる。なお、前記ボールねじ軸及びボールナットによって、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換手段が構成される。本実施の形態においては、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換手段としてボールねじ軸及びボールナットから成るボールねじが使用されるが、ボールねじに代えてローラねじを使用することもでき、該ローラねじは、第１の変換要素としてのローラねじ軸、及び該ローラねじ軸と螺合させられた第２の変換要素としてのローラナットを備える。
前記固定プラテンと支持プレート５５とが、対角線上に配設された図示されない伸縮自在の連結ロッドによって連結され、前記加熱シリンダ４７は、後端（第１図において右端）において支持プレート５５によって支持される。そして、前記スクリューシリンダ５１は、第２のシリンダ部材としてのシリンダ部５７、該シリンダ部５７の前端と前記加熱シリンダ４７とを連結する連結部材５８、前記シリンダ部５７内において回転自在に配設された計量部材及び可塑化部材としてのスクリュー４５、該スクリュー４５を回転させる材料供給用及び計量用の駆動手段としてのモータ５９等を備え、前記加熱シリンダ４７への取付位置から斜め上方に向けて延在させられる。前記スクリュー４５の外周面には、螺旋状のフライトが形成され、該フライトに沿って溝が形成される。なお、材料供給用及び計量用の駆動手段としてモータ５９に代えて油圧モータを使用することができる。また、前記プランジャ４４とスクリュー４５とは、互いに、軸方向において少なくとも一部を重ね（オーバラップさせ）て、かつ、異なる軸上に配設される。
前記プランジャ４４は、アダプタ６１、前記リニアモータ装置４９によって発生させられる射出圧力、保圧力及び背圧を検出する検出手段としてのロードセル６２、及び可動支持材としての可動プレート６４を介して前記リニアモータ装置４９の出力軸６３に連結される。また、前記プランジャ４４、アダプタ６１、ロードセル６２、出力軸６３、可動部材１３等は同一軸上に配設される。なお、前記検出手段としてロードセル６２に代えて他の力計を使用することができる。また、前記ロードセル６２によって検出された射出圧力、保圧力及び背圧は、図示されない制御部に送られる。なお、射出圧力、保圧力及び背圧はプランジャ４４の前方（第１図において左方）の樹脂の圧力によって表すこともできる。
そして、前記プランジャ４４を加熱シリンダ４７の軸心に沿って進退させるために、前記支持プレート５５とリニアモータ装置４９に取り付けられたプレート６５との間に４本の案内ロッド６６（第１図においては、そのうちの２本だけを示す。）が架設され、該案内ロッド６６に沿って前記可動プレート６４が案内される。
８１は駆動部フレームであり、該駆動部フレーム８１は、頂壁９１、底壁９２、側壁９３、９４、前壁９５及び後壁９６を備える。前記頂壁９１には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数の突出片としてのリブ１０１が互いに平行に、かつ、駆動部フレーム８１内において進退（第２図の紙面に対して手前方向及び奥行方向に移動）自在に配設された可動部材１３の移動方向に対して直角の方向に形成される。同様に、前記底壁９２には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数の突出片としてのリブ１０３が互いに平行に、かつ、前記可動部材１３の移動方向に対して直角の方向に形成される。また、１３１は前記側壁９４を包囲して配設され、リニアモータ装置４９を冷却するための空冷用カバーであり、該空冷用カバー１３１に空気吸引口１３３が形成される。そして、前記側壁９３を包囲して図示されない空冷用カバーが配設され、該空冷用カバーに空気排出口が形成される。前記空気吸引口１３３にメッシュが配設され、前記側壁９４のリニアモータ装置４９の軸方向における２箇所に、吸引式の冷却ファン１４２が取り付けられる。また、前記側壁９３、９４に、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブ１０２が互いに平行に、かつ、前記可動部材１３の移動方向に対して直角の方向に形成される。なお、リブ１０１〜１０３は、外方に向けて突出させて形成された突片を構成し、補強部材及び冷却部材として機能する。
次に、前記リニアモータ装置４９について説明する。
前記リニアモータ装置４９は、前記駆動部フレーム８１、可動部材１３、該可動部材１３を摺（しゅう）動自在に支持するとともに案内する四つの案内部材としてのガイド装置１５、前記駆動部フレーム８１に配設され、可動部材１３を移動させるための四つの一次要素としてのコイル部材１６、及び各コイル部材１６と対向させて前記可動部材１３の上面、及び左右の側面に配設された二次要素としての磁石１７を有する。なお、前記可動部材１３の前端には出力軸６３が形成され、該出力軸６３は可動プレート６４、樹脂圧検出手段としてのロードセル６２及びアダプタ６１を介して前記プランジャ４４と連結される。また、前記可動部材１３及びコイル部材１６によってリニアモータが構成される。
そして、前記各ガイド装置１５は、可動部材１３の上面及び下面において長手方向に延在させて配設されたレール３３、並びに前記頂壁９１の下面及び底壁９２の上面において、前記各レール３３と対応させて、かつ、可動部材１３の長手方向における複数箇所、本実施の形態においては、２箇所に配設され、前記レール３３を把持するブロック３４を備え、前記レール３３とブロック３４との間に形成された転動面を図示されないボールが転動させられる。
また、前記コイル部材１６は、前記頂壁９１、底壁９２及び側壁９３、９４にそれぞれ取り付けられたコア３６、並びに該コア３６に巻装されたコイル３７を備える。例えば、図示されないインバータによって各相の相電流を発生させ、各相電流をコイル３７に供給すると、コイル部材１６によって磁束が発生させられ、該磁束が磁石１７と鎖交する。その結果、コイル部材１６と磁石１７との間に磁気的な吸引力及び反発力が発生させられ、該吸引力及び反発力によって前記磁石１７に駆動力が発生させられ、該駆動力が可動部材１３の推力になり、可動部材１３を進退させる。
前記構成の射出成形機において、計量工程時に、前記制御部の計量処理手段は、計算処理を行い、前記モータ５９を駆動して前記スクリュー４５を回転させると、材料供給口４６からシリンダ部５７内に供給された樹脂が溶融させられ、スクリュー４５の溝に沿って前進させられ、連結部材５８を介して加熱シリンダ４７内に供給される。その結果、樹脂の圧力で前記プランジャ４４が後退（第１図において右方に移動）させられ、加熱シリンダ４７内におけるプランジャ４４の前方に樹脂が蓄えられる。このとき、計量処理手段は、前記ロードセル６２によって検出された背圧を受け、リニアモータ装置４９を駆動して、プランジャ４４に加わる背圧を制御する。なお、前記連結部材５８内に加熱シリンダ４７内とシリンダ部５７内とを選択的に連通させるための切換弁を配設し、切換弁の開度を小さくすることによって、スクリュー４５に加わる背圧を調整することもできる。
そして、射出工程において、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記リニアモータ装置４９を駆動してプランジャ４４を前進させると、樹脂が射出ノズル４８から射出され、前記キャビティ空間に充填される。このとき、射出処理手段は、前記リニアモータ装置４９による速度制御を行い、プランジャ４４によって発生させられた射出圧力を前記ロードセル６２によって検出する。
また、射出工程が完了すると、保圧工程が開始されるが、該保圧工程において、前記制御部の保圧処理手段は、保圧処理を行い、前記リニアモータ装置４９を駆動して保圧力を制御する。このとき、保圧処理手段は、前記ロードセル６２によって検出された保圧力を受け、リニアモータ装置４９を駆動して、プランジャ４４によって発生させられる保圧力を制御する。
このように、本実施の形態においては、加熱シリンダ４７とシリンダ部５７とが、連結部材５８を介して接続され、かつ、後方（第１図において右方）に向けて並列に延在させられ、プランジャ４４とスクリュー４５とが軸方向において少なくとも一部を重ねて配設されるので、射出装置４３の軸方向の寸法を小さくすることができる。そして、プランジャ４４の後退限から前進限までのストロークをその分長く採ることができる。
また、射出工程において、リニアモータ装置４９を駆動することによってプランジャ４４を直接前進させ、射出を行うことができ、その結果、プランジャ４４を前進させるために、ボールねじ等の運動方向変換手段によって回転運動を直進運動に変換する必要がないので、エネルギー損失が発生するのを防止することができる。したがって、射出装置４３の効率を高くすることができる。
さらに、プランジャ４４とスクリュー４５とが独立して配設されるので、可塑化能力をプランジャ４４の耐久性に依存することなくスクリュー４５を自由に選択することが可能になり、十分な計量安定性も確保することができる。さらに、ボールねじ等の運動方向変換手段を用いないので、バックラッシュが生じず、プランジャ４４の停止位置精度を高くすることができる。
しかも、計量工程において、プランジャ４４が後退する際にプランジャ４４を回転させる必要がないので、ロードセル６２による背圧の検出精度を高くすることができる。また、射出工程においてプランジャ４４を前進させたり、保圧工程においてプランジャ４４に背圧を加えたりするに当たり、回転運動を直進運動に変換する必要がないので、リニアモータ装置４９とプランジャ４４との間に配設されたロードセル６２に対して回転方向の力が加わるのを確実に防止することができる。さらに、タイミングベルト等の回転伝達系に発生する張力がボールねじ軸等に伝達することがなくなるので、ロードセル６２によって張力が検出されるのを防止することができる。そして、運動方向変換手段、回転伝達系等を配設する必要がない分だけ部品点数を少なくすることができるだけでなく、プランジャ４４、アダプタ６１、ロードセル６２、出力軸６３、可動部材１３等が同一軸上に配設されるので、各部品における撓み、曲げ、歪み等がロードセル６２の検出に影響を与えるのを防止することができる。
したがって、ロードセル６２による射出圧力及び保圧力の検出精度を高くすることができるので、背圧、射出圧力、保圧等の制御を良好に行うことができる。
また、計量工程において、モータ５９を駆動することによって発生させられた回転はスクリュー４５に伝達されるが、プランジャ４４とスクリュー４５とは独立に配設され、モータ５９とプランジャ４４との間に回転伝達系を形成する必要がない。したがって、プランジャ４４と可動部材１３との間の構造を簡素化することができるので、プランジャ４４、可動部材１３等の可動部分の重量を小さくすることができ、射出装置４３の応答性を向上させることができる。
また、前記リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる推力は小さいが、プランジャ４４の径を小さくすることによって、射出圧力を大きくすることができる。しかも、プランジャ４４にフライト、溝等を形成する必要がないので、プランジャ４４の耐久性を向上させることができる。
そして、射出圧力を十分に大きくすることができるので、リニアモータの容量を大きくする必要がない。したがって、射出装置４３を小型化することができる。
また、プランジャ４４とスクリュー４５とを平行に配置しても、同様な効果を得ることができる。
ところで、前記構成のリニアモータ装置４９においては、可動部材１３の上面、下面及び左右の側面に磁石１７が配設されるので、可動部材１３を配設するための作業が複雑になってしまう。
また、前記リニアモータ装置４９の上方にスクリューシリンダ５１を配設する必要があるが、リニアモータ装置４９において、可動部材１３と頂壁９１及び底壁９２との間にガイド装置１５が配設されるので、高さ方向の寸法が大きくなってしまう。
そこで、可動部材１３を配設するための作業を簡素化することができ、リニアモータ装置４９の寸法を小さくすることができるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第３図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す縦断面図、第４図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第１の横断面図、第５図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図、第６図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の平面図、第７図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第２の横断面図である。
図において、４９は射出部材としてのプランジャ４４を進退させるリニアモータ装置であり、該リニアモータ装置４９は、駆動部フレーム８１、該駆動部フレーム８１によって包囲され、駆動部フレーム８１内において進退（第３図において左右方向に移動）自在に配設された可動部材８３、該可動部材８３の左右の側面と駆動部フレーム８１との間に配設され、前記可動部材８３を摺動自在に支持するとともに案内する案内装置としてのガイド装置８５、前記可動部材８３を移動させるために、前記駆動部フレーム８１の頂壁９１及び底壁９２に配設された一次要素としてのコイル部材８６、並びに各コイル部材８６と対向させて前記可動部材８３の上面及び下面に配設された二次要素としての磁石８７を有する。なお、前記可動部材８３の前端（第３図及び第６図において左端）には出力軸６３が形成され、該出力軸６３は、前記プランジャ４４と連結される。
そして、前記各ガイド装置８５は、可動部材８３の左右の側面において長手方向に延在させて配設されたレール１１３、及び前記駆動部フレーム８１に取り付けられ、側壁９３、９４の内面において、前記各レール１１３と対応させて、かつ、可動部材８３の長手方向における複数箇所、本実施の形態においては、２箇所に配設され、前記レール１１３を把持するブロック１１４を備え、前記レール１１３とブロック１１４との間に形成された転動面を図示されないボールが転動させられる。
また、前記コイル部材８６は、駆動部フレーム８１の頂壁９１及び底壁９２に取り付けられたコア１３６、及び該コア１３６に巻装されたコイル１３７を備える。例えば、図示されないインバータによって各相の相電流を発生させ、各相電流をコイル１３７に供給すると、コイル部材８６によって磁束が発生させられ、該磁束が磁石８７と鎖交する。その結果、コイル部材８６と磁石８７との間に、磁気的な吸引力及び反発力が発生させられ、該吸引力及び反発力によって前記磁石８７に駆動力が発生させられる。そして、該駆動力が可動部材８３の推力になり、可動部材８３を直線的に移動させる。
このように、可動部材８３の上面と頂壁９１との間、及び可動部材８３の下面と底壁９２との間にガイド装置を配設する必要がなく、可動部材８３の左右の側面と側壁９３、９４との間にガイド装置８５を配設するだけでよいので、可動部材８３を配設するための作業を簡素化することができ、可動部材８３の高さ方向の寸法を小さくすることができる。その結果、リニアモータ装置４９の高さ方向の寸法を小さくすることができる。また、可動部材８３の左右の側面に磁石を配設する必要がなく、側壁９３、９４にコイル部材を配設する必要がないので、リニアモータ装置４９の幅方向の寸法を一層小さくすることができる。
しかも、可動部材８３の左右の側面にレール１１３が、側壁９３、９４にブロック１１４が配設されるので、可動部材８３の高さ方向の寸法を小さくすることができ、その結果、リニアモータ装置４９の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
また、可動部材８３の幅方向の寸法及び高さ方向の寸法が小さくなる分だけ可動部材８３を軽量化することができるので、リニアモータ装置４９の加減速特性を向上させることができる。
そして、プランジャ式の射出装置４３（第１図）においては、前記リニアモータ装置４９の上方にスクリューシリンダ５１を配設する必要があるが、リニアモータ装置４９の高さ方向の寸法を小さくすることができるので、リニアモータ装置４９をプランジャ式の射出装置４３の駆動手段として容易に使用することができる。
ところで、前記リニアモータ装置４９を駆動するのに伴って、コイル１３７に相電流が供給されるので、コイル１３７に熱が発生し、それに伴って頂壁９１及び底壁９２に熱膨張が発生する。そこで、頂壁９１及び底壁９２に発生した熱膨張を吸収することができるように、側壁９３、９４のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、側壁９３とガイド装置８５との間に、熱膨張吸収手段１４５が配設される。該熱膨張吸収手段１４５は、側壁９３を貫通させて、かつ、レール１１３に対して直角の方向に延在させて配設され、ブロック１１４と螺合させられたボルトｂ１、及び側壁９３とブロック１１４との間の隙（すき）間において前記ボルトｂ１を包囲して、かつ、予圧を与えた状態で配設された付勢手段としてのスプリングｓｐを備え、前記側壁９３には前記ボルトｂ１を摺動自在に支持するための挿入孔１６１が形成される。なお、ｂ２は側壁９４とブロック１１４とを連結するための固定手段としてのボルトである。本実施の形態においては、側壁９３とガイド装置８５との間に熱膨張吸収手段１４５が配設されるが、側壁９４とガイド装置８５との間にも同様の熱膨張吸収手段を配設することができる。
したがって、リニアモータ装置４９の駆動に伴って、頂壁９１及び底壁９２に熱膨張が発生すると、前記ブロック１１４はスプリングｓｐの付勢力によって可動部材８３に向けて押され、レール１１３を十分に保持する。これに伴って、側壁９３とブロック１１４との間の隙間は大きくなる。また、リニアモータ装置４９の駆動が停止させられて、コイル１３７による熱の発生がなくなると、頂壁９１及び底壁９２が冷却されて収縮するが、レール１１３を保持したまま前記ブロック１１４はスプリングｓｐの付勢力に抗して側壁９３に向けて押される。これに伴って、側壁９３とブロック１１４との間の隙間は小さくなる。その結果、各ガイド装置８５において、レール１１３はブロック１１４によって確実に把持されるので、可動部材８３を円滑に進退させることができる。
なお、高さ方向における前記可動部材８３の位置を調整するために、ブロック１１４と底壁９２との間に支持ブロック１４７が配設され、該支持ブロック１４７によってブロック１１４が支持される。また、ブロック１１４と頂壁９１との間に調整ブロック１４８が配設され、該調整ブロック１４８を貫通して調整用ボルトｂ３が配設される。したがって、前記支持ブロック１４７の高さ方向の寸法を変化させ、前記調整用ボルトｂ３を回転させて、調整用ボルトｂ３の下端の位置を変化させることによって、ブロック１１４の高さ方向の位置を調整し、可動部材８３の高さ方向の位置を調整することができる。
前記レール１１３は、ブロック１１４に対して長手方向において摺動自在である。そして、可動部材８３の左右の側面に磁石を配設する必要がないので、可動部材８３を磁気的に中立な状態で配設することができる。したがって、ガイド装置８５に加わる負荷を小さくすることができ、ガイド装置８５の耐久性を高くすることができる。
ところで、前記頂壁９１には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブ１０１が互いに平行に、かつ、可動部材８３の移動方向に対して直角の方向に所定のピッチで形成される。同様に、前記底壁９２には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブ１０３が互いに平行に、かつ、前記可動部材８３の移動方向に対して直角の方向に所定のピッチで形成される。なお、前記側壁９３、９４には、構造上の強度を高くするとともに、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱を放散させるための複数のリブを互いに平行に、かつ、前記可動部材８３の移動方向に対して直角の方向に形成することもできる。また、リニアモータ装置４９の上側においては計量用のモータ５９との間に、リニアモータ装置４９の下側においては成形機フレーム４１との間にリニアモータ装置４９を冷却するための通風路を形成することもできる。そして、１３１は前記側壁９４を包囲して配設され、リニアモータ装置４９を冷却するための空冷用カバーであり、該空冷用カバー１３１に空気吸引口１３３（第１図）が形成され、該空気吸引口１３３にメッシュが配設される。また、前記側壁９４に取付部１４１が形成され、該取付部１４１に、リニアモータ装置４９の軸方向における２箇所に、吸引式の冷却ファン１４２が取り付けられ、該冷却ファン１４２は冷却用の駆動手段としての図示されない吸引用のモータを駆動することによって回転させられ、回転に伴って、前記空気吸引口１３３から空気を吸引する。吸引された空気は、側壁９４を冷却した後、前記リブ１０１、１０３によって案内され、各リブ１０１間に形成された空気流路、及び各リブ１０３間に形成された空気流路を第６図及び第７図の矢印方向に流れる。なお、リブ１０１、１０３は、外方に向けて突出させて形成された突片を構成し、補強部材及び冷却部材として機能する。
この場合、可動部材８３が移動させられるのに伴って、駆動部フレーム８１に応力が加わるが、駆動部フレーム８１には、リブ１０１、１０３が形成されているので、駆動部フレーム８１が変形することがない。したがって、前記可動部材８３の推力に変動が発生するのを防止することができるので、プランジャ４４を安定して前進（第３図及び第６図において左方に移動）させることができる。その結果、成形品の品質を向上させることができるだけでなく、駆動部フレーム８１の板厚を小さくすることができるので、リニアモータ装置４９の重量を小さくすることができ、リニアモータ装置４９を駆動するのに伴って生じる振動を小さくすることができる。
ところで、リニアモータ装置４９を駆動することによって熱が発生させられるが、該熱が駆動部フレーム８１を介して第１のシリンダ部材としての加熱シリンダ４７に伝達されると、加熱シリンダ４７内の成形材料としての樹脂の温度が変動し、成形品の品質が低下してしまう。ところが、リブ１０１、１０３が冷却部材として機能するので、冷却ファン１４２によって強制的に吸引された空気が各空気流路に送られ、頂壁９１及び底壁９２を冷却するので、リニアモータ装置４９の駆動に伴って発生した熱が駆動部フレーム８１を介して加熱シリンダ４７に伝達されることがない。したがって、加熱シリンダ４７内の樹脂の温度が変動することがなく、成形品の品質を向上させることができる。
しかも、前記リブ１０１、１０３は、いずれも可動部材８３の移動方向に対して直角の方向に形成されるので、頂壁９１及び底壁９２を冷却した後の、温度が上昇した空気が前方の加熱シリンダ４７の周囲に送られることがない。したがって、加熱シリンダ４７内の樹脂の温度を一層安定させることができ、成形品の品質を一層向上させることができる。
また、前記取付部１４１が側壁９４に配設されるので、熱輸送部材としての冷却ファン１４２を複数配設することができ、冷却性能を向上させることができる。そして、冷却ファン１４２が空冷用カバー１３１によって包囲され、かつ、空気吸引口１３３にメッシュが配設されるので、空冷用カバー１３１内に埃（ほこり）、ゴミ等が進入するのを防止することができる。したがって、冷却ファン１４２を安定して作動させることができる。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第８図は本発明の第３の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図、第９図は本発明の第３の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図である。
この場合、リニアモータ装置４９は、駆動部フレーム８１、該駆動部フレーム８１内において進退（紙面に対して手前方向及び奥行方向に移動）自在に配設された可動部材８３、該可動部材８３の下面と駆動部フレーム８１との間に配設され、可動部材８３を摺動自在に支持するとともに案内する二つの案内装置としてのガイド装置８５、前記可動部材８３を移動させるために駆動部フレーム８１の頂壁９１及び底壁９２に配設された二つの一次要素としてのコイル部材８６、及び各コイル部材８６と対向させて前記可動部材８３の上面及び下面に配設された二次要素としての磁石８７を有する。なお、前記可動部材８３の前端（第８図において左端）には出力軸６３が形成される。
前記駆動部フレーム８１は、頂壁９１、底壁９２、側壁９３、９４、並びに図示されない前壁及び後壁を備える。
そして、前記各ガイド装置８５は、可動部材８３の下面において長手方向に延在させて配設されたレール１１３、及び底壁９２の上面において、前記各レール１１３と対応させて、かつ、可動部材８３の長手方向における複数箇所、本実施の形態においては、２箇所に配設され、前記レール１１３を把持するブロック１１４を備える。
前記底壁９２に発生した熱膨張を吸収することができるように、側壁９３、９４のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、側壁９３とガイド装置８５との間に熱膨張吸収手段１４５が配設される。該熱膨張吸収手段１４５は、側壁９３を貫通させて、かつ、レール１１３に対して直角の方向に延在させて配設され、ブロック１１４と螺合させられたボルトｂ１１、及び側壁９３とブロック１１４との間の隙間において前記ボルトｂ１１を包囲して、かつ、予圧を与えた状態で配設された付勢手段としてのスプリングｓｐ１１を備える。
この場合、可動部材８３の上面と頂壁９１との間にガイド装置を配設する必要がなく、可動部材８３の下面と底壁９２との間にガイド装置８５を配設するだけでよいので、可動部材８３を配設するための作業を簡素化することができる。また、可動部材８３の上面と頂壁９１との間にガイド装置を配設する必要がないので、可動部材８３の高さ方向の寸法を小さくすることができ、その結果、リニアモータ装置４９の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
本実施の形態においては、前記各ガイド装置８５は、可動部材８３の下面と駆動部フレーム８１との間に配設されるが、可動部材８３の上面と駆動部フレーム８１との間に配設することもできる。
ところで、前記各実施の形態においては、射出工程時に、射出部材としてのプランジャ４４（第１図）の位置に基づいてプランジャ４４を前進させる速度、すなわち、プランジャ速度を制御する必要がある。そこで、前記プランジャ４４の位置を検出するために位置検出装置としての位置センサを配設するようにした第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第１０図は本発明の第４の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図である。
この場合、射出部材としてのプランジャ４４の位置を検出するために位置検出装置としての位置センサ１０５が駆動部フレーム８１内に配設される。前記位置センサ１０５は、前記側壁９３の内周面に取り付けられた第１の固定要素としての固定子１０６、及び該固定子１０６と対応させてレール１１３の所定の箇所に取り付けられた第２の固定要素としての可動子１０７を備える。前記固定子１０６は、長手方向における各ブロック１１４間において、可動部材８３のストローク分だけの長さを有し、レール１１３と平行に延在させられる。そして、前記可動部材８３が移動するのに伴って可動子１０７が固定子１０６に沿って移動させられ、固定子１０６に対する可動子１０７の相対的な移動量に基づいて可動部材８３の位置が検出され、プランジャ４４の位置が検出される。
なお、前記ブロック１１４は、ボルトｂ２１を介して側壁９３に、ボルトｂ２２を介して側壁９４に取り付けられる。
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第１１図は本発明の第５の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図である。
図において、２１６は前壁９５に取り付けられた筒状の連結部であり、該連結部２１６を介して第１のシリンダ部材としての加熱シリンダ４７が前壁９５に固定される。そして、前記連結部２１６の所定の箇所に切欠２１７が形成され、該切欠２１７に位置検出装置としての位置センサ２３５が配設される。該位置センサ２３５は、前記連結部２１６の外周面の所定の箇所に取り付けられた第１の固定要素としての固定子２３６、及び該固定子２３６と対応させて出力軸６３の所定の箇所に取り付けられた第２の固定要素としての可動子２３７を備える。前記固定子２３６は、可動部材８３のストローク分だけの長さを有し、連結部２１６に沿って、かつ、出力軸６３の軸方向に延在させられる。
ところで、前記第４の実施の形態においては、位置センサ１０５（第１０図）が駆動部フレーム８１内に配設されるので、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱の影響を受けて固定子１０６、可動子１０７等が膨張したり収縮したりするだけでなく、前記転動面に塗布又は供給された潤滑油が固定子１０６、可動子１０７等に付着するので、位置センサ１０５の検出精度が低くなってしまう。
また、位置センサ１０５が駆動部フレーム８１内に配設されるので、位置センサ１０５の保守・管理を行うのが困難になってしまう。さらに、駆動部フレーム８１内に位置センサ１０５を配設する分だけ駆動部フレーム８１内のスペースを確保する必要があり、リニアモータ装置４９の寸法が大きくなる。
そして、前記第５の実施の形態においては、連結部２１６が加熱シリンダ４７と隣接させて形成されるので、加熱シリンダ４７に配設された図示されない加熱ヒータの熱の影響を受けて固定子２３６、可動子２３７等が膨張したり収縮したりするので、位置センサ２３５の検出精度が低くなってしまう。
そこで、位置検出装置の検出精度を高くすることができ、保守・管理を容易に行うことができ、リニアモータ装置４９の寸法を小さくすることができるようにした本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第１、第４、第５の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第１２図は本発明の第６の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第１３図は本発明の第６の実施の形態におけるリニアモータ装置の横断面図である。
図において、４９はリニアモータ装置であり、該リニアモータ装置４９は、進退（第１２図において左右方向に移動）自在に配設された可動部材８３、該可動部材８３を包囲する駆動部フレーム８１、前記可動部材８３の左右の側面と駆動部フレーム８１との間に配設され、前記可動部材８３を摺動自在に支持するとともに案内する案内装置としてのガイド装置８５、前記可動部材８３を進退させるために、前記駆動部フレーム８１の頂壁９１及び底壁９２に配設された一次要素としてのコイル部材８６、並びに各コイル部材８６と対向させて前記可動部材８３の上面及び下面に配設された二次要素としての磁石１７を有する。
そして、前記ガイド装置８５は、可動部材８３の左右の側面において長手方向に延在させて配設されたレール１１３、及び前記駆動部フレーム８１の側壁９３、９４において、前記各レール１１３と対応させて、かつ、可動部材８３の長手方向における複数の箇所、本実施の形態においては、２箇所に配設され、前記レール１１３を把持するブロック１１４を備え、前記レール１１３とブロック１１４との間に形成された転動面を図示されないボールが転動させられる。なお、前記ブロック１１４は、ボルトｂ２３を介して側壁９３に、ボルトｂ２４を介して側壁９４に取り付けられる。
ところで、前記リニアモータ装置４９を駆動するのに伴って、コイル１３７に相電流が供給され、コイル１３７に熱が発生し、該熱の影響を受けて頂壁９１及び底壁９２が膨張する。そこで、頂壁９１及び底壁９２の膨張を吸収することができるように、側壁９３、９４のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、側壁９３とガイド装置８５との間、すなわち、側壁９３と各ブロック１１４との間に、前記ボルトｂ２３を包囲して、かつ、予圧を与えた状態で配設された付勢手段としてのスプリングｓｐ２１が配設される。
したがって、リニアモータ装置４９の駆動に伴って、頂壁９１及び底壁９２が膨張すると、側壁９３、９４はそれぞれ外方に偏位するが、前記ブロック１１４はスプリングｓｐ２１の付勢力によって可動部材８３に向けて押され、レール１１３を十分に保持する。また、リニアモータ装置４９の駆動が停止させられて、コイル１３７による熱の発生がなくなると、頂壁９１及び底壁９２が冷却されて収縮し、側壁９３、９４はそれぞれ内方に偏位するが、レール１１３を保持したまま前記ブロック１１４はスプリングｓｐ２１の付勢力に抗して側壁９３に向けて押される。
なお、高さ方向における前記可動部材８３の位置を調整するために、ブロック１１４と底壁９２との間に支持ブロック１４７が配設され、該支持ブロック１４７によってブロック１１４が支持される。また、ブロック１１４と頂壁９１との間に調整ブロック１４８が配設され、該調整ブロック１４８を貫通して調整用ボルトｂ２５が配設される。したがって、前記支持ブロック１４７の高さ方向の寸法を変化させ、前記調整用ボルトｂ２５を回転させて、調整用ボルトｂ２５の下端の位置を変化させることによって、ブロック１１４の高さ方向の位置を調整し、可動部材８３の高さ方向の位置を調整することができる。
ところで、例えば、射出工程時に、射出部材としてのプランジャ４４の位置に基づいてプランジャ速度を制御する必要がある。そこで、前記可動部材８３の位置を検出するために位置検出装置としての位置センサ２０５が駆動部フレーム８１外に突出させて配設される。そのために、駆動部フレーム８１における前記側壁９３の前記可動部材８３と同じ高さの部分に、プランジャ４４及び可動部材８３のストロークに所定のマージンを加えた長さを有する、貫通部としてのスリット２０４が形成され、該スリット２０４を、前記レール１１３に取り付けられた、「Ｌ」字状の形状を有するブラケット２０８が貫通させられる。該ブラケット２０８は、前記レール１１３に固定され、前記スリット２０４を貫通して駆動部フレーム８１外に突出する突出部ｐ１、及び該突出部ｐ１の先端から垂直の方向に、前記駆動部フレーム８１に沿って、かつ、側壁９３と平行に延在させられる可動子取付部ｐ２から成る。
そして、前記位置センサ２０５は、駆動部フレーム８１に固定され、前記側壁９３の外周面に取り付けられたブロック状の形状を有する第１の検出要素としての固定子２０６、及び該固定子２０６と対応させて前記ブラケット２０８の所定の箇所に取り付けられたロッド状の形状を有する第２の検出要素としての可動子２０７を備える。該可動子２０７は、プランジャ４４及び可動部材８３のストローク分だけの長さを有し、駆動部フレーム８１に沿って、かつ、側壁９３と平行に延在させられる。そして、前記可動部材８３が移動するのに伴って可動子２０７が固定子２０６に対して移動させられ、固定子２０６に対する可動子２０７の相対的な移動量に基づいて可動部材８３の位置が検出され、プランジャ４４の位置が検出される。なお、本実施の形態において、前記可動子２０７はブラケット２０８及びレール１１３を介して可動部材８３に取り付けられるようになっているが、可動部材８３に所定の形状の突起を形成し、該突起に可動子２０７を取り付けることもできる。
本実施の形態において、位置センサ２０５は、ブロック状の形状を有する固定子２０６、及びロッド状の形状を有する可動子２０７を備えるようになっているが、ブロック状の形状を有する可動子、及びロッド状の形状を有する固定子２０７によって位置センサを構成することができる。
このように、位置センサ２０５が駆動部フレーム１１外に突出させて配設されるので、リニアモータ装置４９を駆動することによって発生させられる熱及び加熱ヒータの熱の影響を受けて固定子２０６、可動子２０７等が膨張したり収縮したりすることがないだけでなく、前記転動面に塗布又は供給された潤滑油が固定子２０６、可動子２０７等に付着することがなくなるので、位置センサ２０５の検出精度を高くすることができる。
また、位置センサ２０５が駆動部フレーム８１外に突出させて配設されるので、位置センサ２０５の保守・管理を行うのが容易になるだけでなく、駆動部フレーム８１内にスペースを確保する必要がなくなり、リニアモータ装置４９の寸法を小さくすることができる。
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
第１４図は本発明の第７の実施の形態における射出装置の正面図である。
射出装置４３は、シリンダ部材としての加熱シリンダ３４７、該加熱シリンダ３４７の前端（図において左端）に配設された射出ノズル３４８、前記加熱シリンダ３４７内において進退（図において左右方向に移動）自在に配設された射出部材としてのプランジャ４４、該プランジャ４４を進退させる射出用の駆動手段としてのリニアモータ装置４９、前記加熱シリンダ３４７内において、前記プランジャ４４を包囲して回転自在に、かつ、進退自在に配設された計量部材及び可塑化部材としてのスクリュー３４５、該スクリュー３４５を回転させる計量用の駆動手段としてのモータ３５９等を有し、射出装置移動機構５２によって図示されない固定プラテンに対して進退させられ、前進（図において左方に移動）時にノズルタッチを行うことができるようになっている。前記加熱シリンダ３４７は、本体部３６１及び該本体部３６１の前方（図において左方）に配設された封止部３６２を備え、前記本体部３６１の軸方向における所定の位置に樹脂供給口３６３が形成され、該樹脂供給口３６３にホッパ３６４が取り付けられる。また、前記スクリュー３４５は、プランジャ４４を貫通させることができるように、筒状の形状を有し、スクリュー３４５の外周面には、螺旋状のフライトが形成され、該フライトに沿って溝が形成される。なお、前記スクリュー３４５は、図示されない射出・計量切換用の駆動手段としての図示されない切換用モータ等を備え、該切換用モータを駆動することによって、スクリュー３４５の前端が封止部３６２の内周面に当接させられる射出位置、及びスクリュー３４５の前端が封止部３６２の内周面から所定の距離だけ離れる計量位置に選択的に置くことができる。また、前記プランジャ４４とスクリュー３４５とは、互いに、軸方向において少なくとも一部を重ねて、かつ、同一軸上に配設される。
前記モータ３５９は、前支持プレート３６６と後支持プレート３６７との間に配設され、図示されないステータ、ロータ等を備え、前記モータ３５９の出力軸の前端と前記スクリュー３４５の後端（図において右端）とが回転連結部材３７１を介して連結される。前記モータ３５９を駆動することによって発生させられた回転が、回転連結部材３７１に伝達される。
前記プランジャ４４は、スクリュー３４５及び回転連結部材３７１を貫通して後方（図において右方）に延び、アダプタ６１、前記リニアモータ装置４９によって発生させられる射出圧力、保圧力及び背圧を検出する検出手段としてのロードセル６２、及び可動支持材としての可動プレート６４を介して前記リニアモータ装置４９の出力軸６３に連結される。また、前記スクリュー３４５、プランジャ４４、アダプタ６１、ロードセル６２、出力軸６３、可動部材１３（第２図）等は同一軸上に配設される。
前記構成の射出成形機において、計量工程時に、図示されない制御部の計量処理手段は、計量処理を行い、前記切換用モータを駆動してスクリュー３４５を計量位置に置き、続いて、モータ３５９を駆動してスクリュー３４５を回転させると、ホッパ３６４から樹脂供給口３６３を介して加熱シリンダ３４７内に供給された成形材料としての樹脂が溶融させられ、スクリュー３４５の溝に沿って前進させられ、封止部３６２の内周面とスクリュー３４５の前端との間隙（げき）を通り、スクリュー３４５内に供給される。その結果、樹脂の圧力で前記プランジャ４４が後退（図において右方に移動）させられ、スクリュー３４５内におけるプランジャ４４の前方に樹脂が蓄えられる。このとき、計量処理手段は、前記ロードセル６２によって検出された背圧を受け、リニアモータ装置４９を駆動して、プランジャ４４に加わる背圧を制御する。
そして、射出工程において、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記切換用モータを駆動して、スクリュー３４５を射出位置に置き、続いて、前記リニアモータ装置４９を駆動してプランジャ４４を前進させると、樹脂が射出ノズル３４８から射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。このとき、射出処理手段は、前記リニアモータ装置４９による速度制御を行い、プランジャ４４によって発生させられた射出圧力を前記ロードセル６２によって検出する。
また、射出工程が完了すると、保圧工程が開始されるが、該保圧工程において、前記制御部の保圧処理手段は、保圧処理を行い、前記リニアモータ装置４９を駆動して保圧力を制御する。このとき、保圧処理手段は、前記ロードセル６２によって検出された保圧力を受け、リニアモータ装置４９を駆動して、プランジャ４４によって発生させられる保圧力を制御する。
この場合、前記プランジャ４４とスクリュー３４５とは、同一軸上に配設されるので、射出装置４３の高さ方向の寸法を小さくすることができる。そして、プランジャ４４とスクリュー３４５とを、共通の加熱シリンダ３４７内に収容することも可能であるので、加熱シリンダ３４７を加熱するためのヒータの数を少なくすることができる。さらに、射出装置４３を構成するための部品の点数を少なくすることができる。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
産業上の利用可能性
この発明は、射出成形機等の成形機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施の形態における射出装置の正面図、第２図は本発明の第１の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図、第３図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す縦断面図、第４図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第１の横断面図、第５図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図、第６図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の平面図、第７図は本発明の第２の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す第２の横断面図、第８図は本発明の第３の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す横断面図、第９図は本発明の第３の実施の形態におけるリニアモータ装置の要部を示す拡大図、第１０図は本発明の第４の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第１１図は本発明の第５の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第１２図は本発明の第６の実施の形態におけるリニアモータ装置の縦断面図、第１３図は本発明の第６の実施の形態におけるリニアモータ装置の横断面図、第１４図は本発明の第７の実施の形態における射出装置の正面図である。
【図１】
2003016021.tif 000003
【図２】
2003016021.tif 000004
【図３】
2003016021.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2003016021.tif 000009
【図８】
2003016021.tif 000010
【図９】
2003016021.tif 000011
【図１０】
2003016021.tif 000012
【図１１】
2003016021.tif 000013
【図１２】
2003016021.tif 000014
【図１３】
2003016021.tif 000015
【図１４】
2003016021.tif 000016
【国際調査報告】
2003016021.tif 000017
2003016021.tif 000018
2003016021.tif 000019
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