JP4769632B2 - 成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、成形機における可動部材の軽量化にかかわる技術に関する。

射出成形機やダイカストマシンなどの成形機においては、可動ダイプレートやスクリュや射出プランジャなどといった直線移動部材、あるいは、プーリやスクリュなどといった回転部材、あるいは、トグルリンク機構といった可動部材を備えており、これらの可動部材を含め、成形機のメカニズムの大部分の構成要素は、鋼材によって作製されるが一般的であった。

上記のように成形機の可動部材の大部分は鋼材で形成されているため、鋼材よりなる各可動部材の比重は、概ねＦｅ（鉄）の比重７．８６に近似するものであるので、その大きさによっては可動部材は相当に重量の嵩むものとなる。

このように、可動部材の重量が嵩むと、当然、可動部材を駆動するための駆動エネルギーも大きくなり、可動部材の駆動源であるモータなども大型でパワーのあるものを必要として、成形機の省エネルギー化や、成形機の駆動源の小型化を図る上での、隘路となっているという指摘があった。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、成形機における回転部材や直線移動部材などの可動部材の重量の低減を図り、成形機の省エネルギー化や、成形機の駆動源の小型化を達成可能とすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、回転駆動される回転部材や直線移動駆動される直線移動部材などの可動部材を有する成形機において、少なくとも一部の前記可動部材の材質をＭｇ（マグネシウム）とした、構成をとる。

本発明によれば、例えば、回転伝達系のプーリ、ボールネジ機構の回転部、スクリュと一体回転するスクリュ保持回転体といった回転部材、あるいは、スクリュと一体となって前後進する直動ブロック、可動側金型を搭載した可動ダイプレート、ボールネジ機構の直動部といった直線移動部材、あるいは、トグルリンク機構の材質を、Ｍｇ（マグネシウム）としており、Ｍｇの比重は１．７４３で、Ｆｅの比重に較べると格段に小さいので、この比重の差分だけＭｇよりなる可動部材の重量を、従来の鋼材よりなる可動部材の重量よりも、大幅に低減できる。よって、可動部材の重量の大幅な低減により、可動部材を駆動するための駆動エネルギーを低減でき、その分だけ省エネルギー化が図れ、また、可動部材の駆動源を小型化できるので、成形機の小型化に貢献でき、また、駆動源のコストダウンを図ることも可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１、図２は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機における射出系メカニズムの一部を割愛した要部切断正面図である。

図１において、１は、図示せぬ主フレーム部材上に配設された射出ユニットベース盤、２は、射出ユニットベース盤１上に固設されたヘッドストック、３は、同じく射出ユニットベース盤１上に固設された保持プレート、４は、その後端側をヘッドストック２に固定された加熱シリンダ、５は、加熱シリンダ４の先端に取り付けられたノズル、６は、加熱シリンダ４内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュ、７は、ヘッドストック２と保持プレート３との間に架け渡されたガイドバー、８は、ガイドバー７に挿通・案内されて前後進可能な直動ブロック、９は、直動ブロック８に回転可能に保持されると共に、スクリュ６の後端部が固着されたスクリュ保持回転体、１０は、スクリュ保持回転体９に固着された被動プーリ、１１は、直動ブロック８に搭載された回転型サーボモータよりなる計量用（スクリュ回転駆動用）モータ、１２は、計量用モータ１１の出力軸に固着され、図示せぬタイミングベルトを介して被動プーリ１０に回転を伝える小プーリである。

また、１３は、ネジ軸と該ネジ軸に螺合されたナット体とをもつボールネジ機構、１４は、軸受けを介して保持プレート３に回転可能に保持されたボールネジ機構１３のネジ軸（ボールネジ機構１３の回転部）、１５は、ネジ軸１４に螺合されて、ネジ軸１４の回転で直線移動するボールネジ機構１３のナット体（ボールネジ機構１３の直動部）、１６は、ナット体１５と直動ブロック８とに挟持される形で配設され、ナット体１５と直動ブロック８とを一体に連結するロードセルブロック、１７は、ネジ軸１４の端部に固着され、回転型サーボモータよりなる図示せぬ射出用（スクリュ直線駆動用）モータの回転を、射出用モータの出力軸に固着された図示せぬ小プーリ、図示せぬタイミングベルトを介して伝達される被動プーリである。

図１に示す構成において、計量行程時には、図示せぬシステムコントローラからの指令で計量用モータ１１が回転駆動され、これにより、小プーリ１２、図示せぬタイミングベルトを介して被動プーリ１０が回転駆動され、被動プーリ１０と一体のスクリュ保持回転体９が回転し、スクリュ保持回転体９と一体のスクリュ６が所定方向に回転する。このスクリュ６の回転によって、スクリュ６の後端側に供給された樹脂材料が、混練・可塑化されつつ、スクリュ６のネジ送り作用によって前方に移送され、スクリュ６の先端側に溶融樹脂が貯まるにしたがって、スクリュ６は後退する。このとき、図示せぬシステムコントローラからの指令で図示せぬ射出用モータが圧力フィードバック制御で駆動制御されて、これにより、射出用モータの回転が被動プーリ１７からボールネジ機構１３に伝えられて直線運動に変換され、ナット体１５、ロードセルブロック１６、直動ブロック８、スクリュ保持回転体９を介して、スクリュ６に付与する圧力（背圧）が制御されつつ、スクリュ６が後退する。そして、スクリュ６の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用モータ１１によるスクリュ６の回転駆動は停止される。

一方、射出充填行程時には、計量完了後の適宜タイミングで、図示せぬシステムコントローラからの指令で図示せぬ射出用モータが回転駆動され、これにより、射出用モータの出力軸に固着された図示せぬ小プーリ、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ１７を介してボールネジ機構１３のネジ軸１４が回転駆動され、このネジ軸１４の回転でボールネジ機構１３のナット体１５が急速に前進駆動されて、ロードセルブロック１６を介して直動ブロック８が急速前進駆動されることで、直動ブロック８と一体に前後進する部材であるスクリュ６が急速前進駆動され、これにより、スクリュ６の先端側に貯えられた溶融樹脂が、図示せぬ金型のキャビティ内に急速に射出充填される。

本実施形態においては、射出系メカニズム中の回転部材である、小プーリ１２、被動プーリ１０、スクリュ保持回転体９、図示せぬ射出用モータの出力軸に固着された図示せぬ小プーリ、被動プーリ１７を、それぞれＭｇ（マグネシウム）により作製しており、また、射出系メカニズム中の直線移動部材である、直動ブロック８をＭｇにより作製している。したがって、射出系メカニズム中でその材質をＭｇとした可動部材の重量を、従来の鋼材よりなる可動部材の重量よりも、大幅に低減できる。よって、可動部材の重量の大幅な低減により、可動部材を駆動するための駆動エネルギーを低減でき、その分だけ省エネルギー化が図れる。また、射出系メカニズムの可動部材の駆動源である計量用モータ１１や図示せぬ射出用モータを小型化できるので、成形機の小型化に貢献でき、また、駆動源のコストダウンを図ることも可能となる。

なお、射出系メカニズム中のボールネジ機構１３のネジ軸１４、ナット体１５、ロードセルブロック１６の材質も、場合によっては（強度や耐久性が許容できれば）Ｍｇとすることが可能で、こうすると、より一層の軽量化による効果が期待できる。

図２は、本実施形態の本実施形態の射出成形機における型開閉系メカニズムの一部を割愛した要部切断正面図であり、同図では、上半分が型締め状態を示しており、下半分が型開き完了状態を示している。

図２において、２１は、図示せぬ主フレーム部材上に固設され、図示せぬ固定側金型を搭載した固定ダイプレート、２２は、図示せぬ主フレーム部材上の図示せぬレール部材上に配設され、成形運転時には固定位置を保持されるテールストック、２３は、固定ダイプレート２１とテールストック２２との間に架け渡された複数本のタイバー、２４は、図示せぬ可動側金型を搭載し、固定ダイプレート２１とテールストック２２との間で前後進可能な可動ダイプレート、２５は、テールストック２２と可動ダイプレート２４とを連結し、伸張／折り畳み駆動されることで可動ダイプレート２４を前後進させるトグルリンク機構、２６は、ネジ軸と該ネジ軸に螺合されたナット体とをもつボールネジ機構、２７は、テールストック２２に回転可能に保持されたボールネジ機構２６のナット体（ボールネジ機構２６の回転部）、２８は、ナット体２７に螺合されて、ナット体２７の回転で直線移動するボールネジ機構２６のネジ軸（ボールネジ機構２６の直動部）、２９は、ナット体２７に固着された被動プーリ、３０は、テールストック２２に搭載された回転型サーボモータよりなる型開閉用モータ、３１は、型開閉用モータ３０の出力軸に固着され、図示せぬタイミングベルトを介して被動プーリ２９に回転を伝える小プーリ、３２は、ネジ軸２８の端部に固着されると共に、トグルリンク機構２５に相対回転可能に連結されて、トグルリンク機構２５に力を伝達するクロスヘッドである。

図２に示す構成において、型閉じ（型締め）時には、図示せぬシステムコントローラからの指令で型開閉用モータ３０が所定方向に回転駆動され、これにより、小プーリ３１、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ２９を介してボールネジ機構２６のナット体２７が回転駆動され、このナット体２７の回転でボールネジ機構２６のネジ軸２８が前進駆動されて、ネジ軸２８の端部のクロスヘッド３２から、前進力がトグルリンク機構２５に伝えられ、これにより、トグルリンク機構２５が伸張駆動されることで可動ダイプレート２４が前進して、型閉じ（型締め）が行われる。また、型開き時には、図示せぬシステムコントローラからの指令で型開閉用モータ３０が先とは逆方向に回転駆動され、これにより、小プーリ３１、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ２９を介してボールネジ機構２６のナット体２７が回転駆動され、このナット体２７の回転でボールネジ機構２６のネジ軸２８が後退駆動されて、ネジ軸２８の端部のクロスヘッド３２から、後退力がトグルリンク機構２５に伝えられ、これにより、トグルリンク機構２５が折り畳み駆動されることで可動ダイプレート２４が後退して、型開きが行われる。

本実施形態においては、型開閉系メカニズム中の回転部材である、小プーリ３１、被動プーリ２９を、それぞれＭｇにより作製しており、また、トグルリンク機構２５の各リンク、および、トグルリンク機構２５への力の入力部材であるクロスヘッド３２を、それぞれＭｇにより作製している。したがって、型開閉系メカニズム中でその材質をＭｇとした可動部材の重量を、従来の鋼材よりなる可動部材の重量よりも、大幅に低減できる。よって、可動部材の重量の大幅な低減により、可動部材を駆動するための駆動エネルギーを低減でき、その分だけ省エネルギー化が図れる。また、型開閉系メカニズムの可動部材の駆動源である型開閉用モータ３０を小型化できるので、成形機の小型化に貢献でき、また、駆動源のコストダウンを図ることも可能となる。

なお、型開閉メカニズム中のボールネジ機構２６のナット体２７、ネジ軸２８、可動ダイプレート２４の材質も、場合によっては（強度や耐久性が許容できれば）Ｍｇとすることが可能で、こうすると、より一層の軽量化による効果が期待できる（可動ダイプレート２４の材質をＭｇとするのは、卓上型の超小型のマシンへの適用などが考えられる）。

以上の実施形態では、インラインスクリュー式の射出成形機への適用を示したが、本発明は、プリプラ式の射出成形機や、ダイカストマシンへの適用が可能であることは言うまでもない。また、以上の実施形態では、回転型サーボモータの回転をボールネジ機構により直線運動に変換して、直線移動部材を駆動するようにしていたが、直線移動部材をリニアモータにより駆動する構成の成形機にも、本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係る射出成形機における、射出系メカニズムの一部を割愛した要部切断正面図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、型開閉系メカニズムの一部を割愛した要部切断正面図である。

符号の説明

１ 射出ユニットベース盤
２ ヘッドストック
３ 保持プレート
４ 加熱シリンダ
５ ノズル
６ スクリュ
７ ガイドバー
８ 直動ブロック
９ スクリュ保持回転体
１０ 被動プーリ
１１ 計量用モータ
１２ 小プーリ
１３ ボールネジ機構
１４ ネジ軸
１５ ナット体
１６ ロードセルブロック
１７ 被動プーリ
２１ 固定ダイプレート
２２ テールストック
２３ タイバー
２４ 可動ダイプレート
２５ トグルリンク機構
２６ ボールネジ機構
２７ ナット体
２８ ネジ軸
２９ 被動プーリ
３０ 型開閉用モータ
３１ 小プーリ
３２ クロスヘッド

Claims (4)

1. 回転駆動される回転部材や直線移動駆動される直線移動部材などの可動部材を有する成形機において、
   少なくとも一部の前記可動部材の材質をＭｇ（マグネシウム）としたことを特徴とする成形機。
2. 請求項１に記載の成形機において、
   前記可動部材として型開閉用のトグルリンク機構を備え、このトグルリンク機構のリンクの材質をＭｇとしたことを特徴とする成形機。
3. 請求項１または２に記載の成形機において、
   前記回転部材の回転駆動源および前記直線移動部材の直線移動駆動は、回転型サーボモータであることを特徴とする成形機。
4. 請求項１または２に記載の成形機において、
   前記回転部材の回転駆動源は回転型サーボモータであり、前記直線移動部材の直線移動駆動はリニアモータであることを特徴とする成形機。

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