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技術 電動射出成形機のモータ

出願人 株式会社日本製鋼所
発明者 中川裕池山周市米広修福田佳吾落岩崇石田祐大盛井彰越智清史
出願日 2013年5月27日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2013-110505
公開日 2014年12月8日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2014-226895
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード スライド盤 可塑化機構 軸受自身 射出材料 機械的損失 射出機構 射出モータ ダイレクトドライブモータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年12月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

エネルギーロスが小さく、潤滑油軸受劣化し難く、かつ保守も容易な電動射出成形機モータを提供する。

解決手段

射出装置(1)において、スクリュ(3)を軸方向に駆動するボールネジ機構(21)を、スクリュ(3)の軸とボールネジ(24)とが同軸になるように設ける。ボールネジ機構(21)の後方射出モータ(22)を設け、ボールネジ(24)と射出モータ(22)の回転軸(24a)を一体的に固定する。射出モータ(22)の軸受(31)は、ロータ(27)とステータ(28)を収納するケーシング(29)内には設けず、ケーシング(29)の外側に設ける。射出モータ(22)の軸受(31)は、ボールネジ(24)の軸受と兼用させる。

概要

背景

従来周知のように、射出装置加熱シリンダと、この加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから概略構成されている。モータによって各装置が駆動される電動射出成形機においては、スクリュは可塑化モータによって回転され、射出モータによって軸方向に駆動されるようになっている。ところで射出モータは、スクリュの後方の所定の駆動機構に設けられているが、多くの電動射出成形機においてスクリュの軸から見て側方に配置されている。例えばスクリュの後端部にはスクリュの軸と同軸になるようにボールネジ機構が設けられ、ボールネジとスクリュとが一体的に結合されている。しかし射出モータはボールネジ機構の側方に設けられている。つまりスクリュの軸から見て側方に配置されている。この射出モータは、プーリベルト等の動力伝達機構を介してボールナットを回転し、それによってスクリュが軸方向に駆動されるようになっている。しかしながら、このようにスクリュの軸から見て側方に射出モータを配置すると不利な点もある。射出モータの動力はスクリュに対して側方から伝達されるので、スクリュに軸と垂直な方向に偏荷重が作用するし、射出モータにも同様に回転軸と垂直な偏荷重が作用する。このような偏荷重は制御に影響を与えるし、劣化の原因にもなる。また、動力の伝達はプーリ、ベルト等の動力伝達機構を介する必要がありエネルギーロスにもつながる。スクリュを軸方向に駆動して実施する射出は大出力を要し、射出モータは比較的高出力のモータからなるので、影響は大きい。

概要

エネルギーロスが小さく、潤滑油軸受が劣化し難く、かつ保守も容易な電動射出成形機のモータを提供する。射出装置(1)において、スクリュ(3)を軸方向に駆動するボールネジ機構(21)を、スクリュ(3)の軸とボールネジ(24)とが同軸になるように設ける。ボールネジ機構(21)の後方に射出モータ(22)を設け、ボールネジ(24)と射出モータ(22)の回転軸(24a)を一体的に固定する。射出モータ(22)の軸受(31)は、ロータ(27)とステータ(28)を収納するケーシング(29)内には設けず、ケーシング(29)の外側に設ける。射出モータ(22)の軸受(31)は、ボールネジ(24)の軸受と兼用させる。

目的

本発明は、エネルギーロスが小さく、潤滑油や軸受が劣化し難く、かつ保守も容易な電動射出成形機のモータを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電動射出成形機を構成している装置を駆動するモータであって、前記モータの回転軸を回転自在に支持する軸受は、前記モータのロータステータとを収納しているケーシングの外側に設けられていることを特徴とする電動射出成形機のモータ。

請求項2

請求項1に記載のモータにおいて、前記装置にはボールネジ機構が設けられ、前記回転軸は前記ボールネジ機構のボールネジと一体的に形成されていると共に、前記軸受は前記ボールネジの軸受と兼用されていることを特徴とする電動射出成形機のモータ。

請求項3

請求項1または2に記載のモータにおいて、前記装置は射出装置であり、前記モータはスクリュを軸方向に駆動する射出モータであり、前記スクリュの軸と前記射出モータの回転軸は同軸に配置されていることを特徴とする電動射出成形機のモータ。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載のモータにおいて、前記回転軸は前記軸受によって片持ちはり状に支持されていることを特徴とする電動射出成形機のモータ。

技術分野

0001

本発明は、電動射出成形機モータに関するものであり、限定するものではないがスクリュを軸方向に駆動する射出モータに好適な電動射出成形機のモータに関するものである。

背景技術

0002

従来周知のように、射出装置加熱シリンダと、この加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから概略構成されている。モータによって各装置が駆動される電動射出成形機においては、スクリュは可塑化モータによって回転され、射出モータによって軸方向に駆動されるようになっている。ところで射出モータは、スクリュの後方の所定の駆動機構に設けられているが、多くの電動射出成形機においてスクリュの軸から見て側方に配置されている。例えばスクリュの後端部にはスクリュの軸と同軸になるようにボールネジ機構が設けられ、ボールネジとスクリュとが一体的に結合されている。しかし射出モータはボールネジ機構の側方に設けられている。つまりスクリュの軸から見て側方に配置されている。この射出モータは、プーリベルト等の動力伝達機構を介してボールナットを回転し、それによってスクリュが軸方向に駆動されるようになっている。しかしながら、このようにスクリュの軸から見て側方に射出モータを配置すると不利な点もある。射出モータの動力はスクリュに対して側方から伝達されるので、スクリュに軸と垂直な方向に偏荷重が作用するし、射出モータにも同様に回転軸と垂直な偏荷重が作用する。このような偏荷重は制御に影響を与えるし、劣化の原因にもなる。また、動力の伝達はプーリ、ベルト等の動力伝達機構を介する必要がありエネルギーロスにもつながる。スクリュを軸方向に駆動して実施する射出は大出力を要し、射出モータは比較的高出力のモータからなるので、影響は大きい。

0003

特開2001−88180号公報
特開2012−5290号公報
特開2012−75699号公報
特開2012−178925号公報

0004

このような不利な点を解消するために、射出モータをスクリュの軸と同軸に配置するようにした電動射出成形機が周知であり、例えば特許文献1において提案されている。特許文献1に記載の電動射出成形機は、スクリュをボールネジ機構によって軸方向に駆動するようになっていて、スクリュの後端部には所定の構造を介してボールナットが固定されている。そしてボールネジはスクリュと同軸に配置されている。射出モータの回転軸は、このようなボールネジと一体的に形成されている。あるいはボールネジの後端部が射出モータの回転軸になっている。従って射出モータを回転するとボールネジが回転し、スクリュが軸方向に駆動される。特許文献1に記載の電動射出成形機においては、スクリュと射出モータが同軸に配置されているので、スクリュにも射出モータにも軸と垂直な方向の偏荷重が作用せず、動力伝達機構によるエネルギーロスも最小限で済むことになる。

先行技術

0005

射出モータも従来のモータと同様に、ステータロータとから構成されこれらは所定のケーシングに入れられている。ケーシングは防塵、安全、および磁力線遮蔽等も目的としている。このようなケーシング内には、ロータを回転自在に支持するベアリング等の軸受も設けられている。例えば、特許文献1に記載の電動射出成形機においても、射出モータの軸受がケーシング内に設けられている。特許文献2〜4は、本発明とは直接の関係はないが、これらにも色々なモータが記載されている。特許文献2には建設機械で使用されるモータが記載され、このモータはロータを回転自在に支持する軸受が2個ケーシング内に設けられている。また特許文献3にはミシン用のモータが記載され、ロータは1個の軸受によって片持ちはりのように支持されている。この軸受はケーシングに一体的に設けられ、軸受の一方の端面はケーシングの外部に、他方の端面はケーシングの内部に臨んでいる。従って実質的にケーシング内に設けられていると言える。特許文献4にはダイレクトドライブモータが記載され、このモータのロータは1個の軸受によって支持されている。この軸受もケーシング内に設けられている。

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に記載の電動射出成形機は、射出モータがスクリュと同軸に設けられているので、スクリュや射出モータの軸に、軸と垂直な偏荷重が作用することがなく、制御に影響が生じないし劣化し難い。そしてプーリ、ベルト等の動力伝達機構を格別に必要としないので、エネルギーロスも小さい。従って優れてはいる。しかしながら解決すべき課題も見受けられる。具体的には射出モータの軸受に関して問題が見受けられる。ロータは回転自在に支持される必要があるので、射出モータにとっても軸受は必須の部品ということはできるが、軸受の機械的損失、つまり摩擦によるエネルギーロスは無視できない。劣化の問題もある。射出モータは高出力のモータが採用されていて駆動時に供給される電力は大きいし、射出は所定の頻度で実施されるので、ロータあるいはステータのコイルから大量の熱が発生して高温になる。従ってケーシング内は高温にさらされることになり、軸受の潤滑油が早期に劣化し易い。あるいは軸受自体が劣化してしまう。保守の問題もある。軸受を保守する場合にはケーシングを外す必要があり作業が繁雑である。これらの問題は、高出力が要求される射出モータにおいて顕著であるが、他のモータ、例えば型締装置を駆動する型締モータ等においても生じる問題である。

0007

したがって、本発明は、エネルギーロスが小さく、潤滑油や軸受が劣化し難く、かつ保守も容易な電動射出成形機のモータを提供することを目的とし、特に射出モータに好適な電動射出成形機のモータを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、電動射出成形機のモータを、軸受がケーシングの外側に配置されるように構成する。つまりモータの回転軸を回転自在に支持する軸受は、ロータとステータとを収納しているケーシングの外側に配置するようにする。

0009

すなわち、請求項1に記載の発明は、前記目的を達成するために、電動射出成形機を構成している装置を駆動するモータであって、前記モータの回転軸を回転自在に支持する軸受は、前記モータのロータとステータとを収納しているケーシングの外側に設けられていることを特徴とする電動射出成形機のモータとして構成される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータにおいて、前記装置にはボールネジ機構が設けられ、前記回転軸は前記ボールネジ機構のボールネジと一体的に形成されていると共に、前記軸受は前記ボールネジの軸受と兼用されていることを特徴とする電動射出成形機のモータとして構成される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のモータにおいて、前記装置は射出装置であり、前記モータはスクリュを軸方向に駆動する射出モータであり、前記スクリュの軸と前記射出モータの回転軸は同軸に配置されていることを特徴とする電動射出成形機のモータとして構成される。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のモータにおいて、前記回転軸は前記軸受によって片持ちはり状に支持されていることを特徴とする電動射出成形機のモータとして構成される。

発明の効果

0010

以上のように本発明は、電動射出成形機を構成している装置を駆動するモータであって、モータの回転軸を回転自在に支持する軸受は、モータのロータとステータとを収納しているケーシングの外側に設けられている。従って、軸受はケーシング内の高温に晒されることがなく潤滑油が劣化し難いし軸受自身も劣化し難い。そしてケーシングの外側に設けられているので軸受の保守も容易である。また他の発明によると、回転軸はボールネジ機構のボールネジと一体的に形成されていると共に、軸受はボールネジの軸受と兼用されている。従って軸受の個数を少なくすることができる。これによって軸受の摩擦によるエネルギーロスを少なくすることができ、効率が高くなる。そして他の発明によると、モータはスクリュを軸方向に駆動する射出モータであり、スクリュの軸と射出モータの回転軸は同軸に配置されている。射出モータは特に高出力が要求されて高温になるモータであり、潤滑油の劣化や軸受の劣化が生じやすいが、この発明によって軸受がケーシングの外側に設けられているので潤滑油の劣化や軸受の劣化を確実に防止できることになる。そしてスクリュの軸とモータの回転軸が同軸に配置されているので、スクリュにも回転軸にも軸方向と垂直な偏荷重が作用しない。従って制御が安定するし、劣化を抑制できる。また他の発明によると、モータの回転軸は軸受によって片持ちはり状に支持されているので、軸受の個数は1個で済む。軸受の摩擦によるエネルギーロスを最小限にすることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態に係るモータを備えた電動射出成形機の、射出装置を一部断面で示す正面図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る射出装置1は、図1に示されているように、加熱シリンダ2、この加熱シリンダ2内に設けられている回転方向と軸方向とに駆動可能なスクリュ3、スクリュ3を駆動する駆動機構4等から構成されている。加熱シリンダ2の先端には射出ノズルが、後端には射出材料を供給するホッパ6が設けられ、外周面にはヒータが巻かれているが、図1には射出ノズル、ヒータは示されていない。

0013

射出装置1は、所定の支持構造、つまり加熱シリンダ2の後方に設けられている前方支持台8と、その前方支持台8の後方に設けられている後方支持台9と、前方支持台8と後方支持台9とを結合しているガイドバー11、11、…とからなる支持機構によって支持されている。この支持機構は駆動機構4の一部と言うこともできる。つまり駆動機構4は、前方支持台8と、後方支持台9と、ガイドバー11、11、…と、これらのガイドバー11に案内されてスライドするスライド盤12と、可塑化機構13と、射出機構14とから構成されている。スクリュ3は、その軸が後方寄りにおいて前方支持台8を貫通し、そして後端部がスライド盤12に回転可能に軸支されている。可塑化機構13はスライド盤12に設けられている可塑化モータ16と、可塑化モータ16の回転軸に設けられている駆動プーリ17と、スクリュ3の軸の後方において軸に固定されている従動プーリ18と、これらの駆動プーリ17と従動プーリ18とを掛け回しているタイミングベルト20とから構成されている。従って、可塑化モータ16を駆動すると駆動プーリ17、タイミングベルト20、従動プーリ18と順に動力が伝達されてスクリュ3が回転し、従来周知のように射出装置1において可塑化工程を実施することができる。

0014

射出機構14は、ボールネジ機構21と、このボールネジ機構21を駆動する射出モータ22とから構成されている。ボールネジ機構21のボールナット23はスペーサ25を介してスライド盤12の裏面側に設けられ、ボールネジ24はスクリュ3の軸と同軸になるように配置されている。ボールネジ24はボールナット23に螺合しているので回転してボールナット23を軸方向に超えて突き出るが、スペーサ25が設けられているので、スライド盤12にぶつかることはない。ボールネジ24は後方支持台9を貫通しており、貫通している後方の部分にはネジ山は切られていない。このネジ山が切られていない後方の部分が次に説明する射出モータ22の回転軸24aになっている。

0015

射出モータ22は、回転軸24aに設けられているロータ27と、ロータ27の周りに配置されているステータ28と、これらを収納しているケーシング29とから構成されている。ステータ28はこのケーシング29内に固定され、ケーシング29は後方支持台9に固定されている。この射出モータ22を駆動するとボールネジ24が回転してボールナット23が軸方向に駆動される。これによってスクリュ3が軸方向に駆動され、従来周知のように射出装置1において射出工程を実施することができる。

0016

本実施の形態においては、この射出モータ22の回転軸24aを回転可能に支持する軸受に特徴がある。本実施の形態においても射出モータ22の軸受31はベアリングからなるが、軸受31は後方支持台9近傍に、すなわちケーシング29の外側に設けられている。つまりケーシング29内には軸受は存在しない。このような位置に設けられているので軸受31はケーシング29内の高温に晒されることがない。従って軸受31や潤滑油は劣化し難い。また軸受31がケーシング29の外部に設けられているので軸受31のメンテナンスが容易になっている。なおこの軸受31は、ボールネジ24の軸受も兼用しているし、射出モータ22の回転軸24aを片持ちはり状に支持している。従って、本実施の形態においては軸受が最小の個数で済んでいる。これによって軸受31における摩擦によるエネルギーロスを最小にすることができる。なお、射出モータ22の回転軸24aの後端部には、回転角を検出するエンコーダ33が設けられている。

0017

本実施の形態は色々な変形が可能である。例えば上記の説明においては、回転軸24aは片持ちはり状に1個の軸受31によって回転可能に支持されるように説明したが、回転軸24aの他方の端部側にも軸受を設けて、両方から支持するようにしてもよい。このような他方の軸受もケーシング29の外側に設けることが好ましい。また、本実施の形態においては、ボールネジ機構21と射出モータ22は1個ずつ設けられているが、これらを2個ずつ、あるいはそれ以上の個数設けるようにしてもよい。より詳しく説明すると、2個のボールネジ機構21、21をスライド盤12に並列に設け、これらのボールネジ24、24のそれぞれに射出モータ22、22の回転軸24a、24aを固着するようにする。そして、スクリュ3は、2本のボールネジ24、24の中間に配置されるようにする。2個の射出モータ22を同期して駆動すると、スクリュ3を軸方向に駆動できる。本実施の形態に係る射出モータ22は、他の装置、例えば型締装置に適用可能である。トグル機構からなる型締装置の場合、ボールネジ機構によってクロスヘッドを軸方向に駆動する必要がある。このボールネジ機構のボールネジに設けられている型締モータに、本実施の形態に係る射出モータ22と類似した構造のモータを適用することができる。

0018

1射出装置2加熱シリンダ
3スクリュ4駆動機構
8前方支持台9後方支持台
11ガイドバー12スライド盤
16可塑化モータ21ボールネジ機構
22射出モータ23ボールナット
24ボールネジ24a回転軸
27ロータ28ステータ
29ケーシング31 軸受

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