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技術 射出装置

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 松竹由賢
出願日 2016年3月24日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-060668
公開日 2017年9月28日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2017-170800
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 設定速 水冷シリンダ 設定背圧 後側フランジ 微速前進 冷却収縮 前側フランジ 延長軸
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(2017年9月28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 (5)

課題

前後方向寸法を短縮できる、射出装置の提供。

解決手段

内部に成形材料が供給されるシリンダと、前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、前記シリンダの内部において回転自在且つ進退自在とされる射出部材と、前記射出部材を回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部および前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、前記回転駆動部の前方で前記後方サポートに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器とを有する、射出成形機

概要

背景

特許文献1に記載の射出装置は、スクリュが固定される第1支持体と、シリンダが固定される第2支持体と、スクリュを前後に駆動するための駆動源であるモータと、モータによる回転運動直線運動に変換し第1支持体を前後に移動させるボールねじとを備える。ボールねじは、第1支持体を貫くねじ軸、ねじ軸に設けられると共に第1支持体の後部に固定されるナットを有する。

概要

前後方向寸法を短縮できる、射出装置の提供。内部に成形材料が供給されるシリンダと、前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、前記シリンダの内部において回転自在且つ進退自在とされる射出部材と、前記射出部材を回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部および前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、前記回転駆動部の前方で前記後方サポートに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器とを有する、射出成形機

目的

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、前後方向寸法を短縮できる、射出装置の提供を主な目的とする

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

内部に成形材料が供給されるシリンダと、前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、前記シリンダの内部において回転自在且つ進退自在とされる射出部材と、前記射出部材を回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部および前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、前記回転駆動部の前方で前記後方サポートに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器とを有する、射出成形機

請求項2

内部に成形材料が供給されるシリンダと、前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、前記シリンダの内部において進退自在とされる射出部材と、前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、前記前方サポートおよび前記後方サポートの一方に取付けられ、前記前方サポートに対し前記後方サポートを進退させることで、前記射出部材を進退させる進退駆動部と、前記前方サポートおよび前記後方サポートの前記一方と前記進退駆動部とに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器とを有する、射出成形機。

技術分野

0001

本発明は、射出装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1に記載の射出装置は、スクリュが固定される第1支持体と、シリンダが固定される第2支持体と、スクリュを前後に駆動するための駆動源であるモータと、モータによる回転運動直線運動に変換し第1支持体を前後に移動させるボールねじとを備える。ボールねじは、第1支持体を貫くねじ軸、ねじ軸に設けられると共に第1支持体の後部に固定されるナットを有する。

先行技術

0003

特開2014−100864号公報

発明が解決しようとする課題

0004

射出装置は、各種制御のため、スクリュなどの射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器を有する。荷重検出器は、射出部材とその駆動源との間の力の伝達経路に設けられる。荷重検出器が射出装置に組み込まれるため、射出装置の前後方向寸法が長かった。

0005

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、前後方向寸法を短縮できる、射出装置の提供を主な目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様によれば、
内部に成形材料が供給されるシリンダと、
前記シリンダの後端部が取付けられる前方サポートと、
前記シリンダの内部において回転自在且つ進退自在とされる射出部材と、
前記射出部材を回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部および前記射出部材を支持すると共に、前記前方サポートの後方において前記前方サポートに対し進退する後方サポートと、
前記回転駆動部の前方で前記後方サポートに取付けられ、前記射出部材に作用する荷重を検出する荷重検出器とを有する、射出成形機が提供される。

発明の効果

0007

本発明の一態様によれば、前後方向寸法を短縮できる、射出装置が提供される。

図面の簡単な説明

0008

第1実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の内部構造の側面図である。
第1実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の側面図である。
第1実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の上面図である。
第2実施形態による射出装置の一部を破断して示す側面図である。

実施例

0009

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

0010

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の内部構造の側面図である。図2は、第1実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の側面図である。図3は、第1実施形態による射出装置が搭載される射出成形機の上面図である。各図面において、X方向、Y方向およびZ方向は互いに垂直な方向であり、X方向はシリンダ41の軸方向、Y方向はフレームFrにおけるガイドGdの固定面に対し平行な方向、Z方向はフレームFrにおけるガイドGdの固定面に対し垂直な方向である。

0011

射出成形機は、フレームFrと、射出装置40と、制御装置90とを有する。以下、充填時のスクリュ43の移動方向(図1および図2中左方向)を前方とし、計量時のスクリュ43の移動方向(図1および図2右方向)を後方として説明する。

0012

射出装置40は、フレームFrに対し進退自在とされ、金型装置に対し進退自在とされる。射出装置40は、金型装置にタッチされ、金型装置内のキャビティ空間に成形材料を充填する。キャビティ空間に充填された成形材料を冷却固化させることで、成形品が得られる。射出装置40は、例えば、シリンダ41、ノズル42、スクリュ43、冷却器44、計量モータ45、射出モータ46、荷重検出器47、加熱器48、および温度検出器49などを有する。

0013

シリンダ41は、供給口41aから内部に供給された成形材料を加熱する。供給口41aはシリンダ41の後部に形成される。シリンダ41の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器44が設けられる。冷却器44よりも前方において、シリンダ41の外周には、バンドヒータなどの加熱器48と温度検出器49とが設けられる。

0014

シリンダ41は、シリンダ41の軸方向(図1および図2中左右方向)に複数のゾーン区分される。各ゾーンに加熱器48と温度検出器49とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器49の実測温度設定温度になるように、制御装置90が加熱器48を制御する。シリンダ41の後端部が、前方サポート51に取付けられる。前方サポート51が取付けられる前方スライダ52は、フレームFrに固定されるガイドGdに沿って滑動する。

0015

ノズル42は、シリンダ41の前端部に設けられ、金型装置に対し押し付けられる。ノズル42の外周には、加熱器48と温度検出器49とが設けられる。ノズル42の実測温度が設定温度になるように、制御装置90が加熱器48を制御する。

0016

スクリュ43は、シリンダ41内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ43を回転させると、スクリュ43の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ41からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ43の前方に送られシリンダ41の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ43が後退させられる。その後、スクリュ43を前進させると、スクリュ43前方の成形材料がノズル42から射出され、金型装置内に充填される。スクリュ43が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

0017

計量モータ45は、スクリュ43を回転させる。計量モータ45は、図1に示すように、計量モータ45の出力軸61を回転自在に支持する軸受62を保持する軸受ホルダ63と共に、後方サポート53に取付けられる。後方サポート53が取付けられる後方スライダ54は、前方スライダ52よりも後方において、ガイドGdに沿って滑動する。計量モータ45が特許請求の範囲に記載の回転駆動部に対応する。

0018

計量モータ45の出力軸61は、スクリュ43の延長軸同一直線上に配される。計量モータ45の出力軸61は、軸受62の前方に、スクリュ43の延長軸を嵌合する嵌合部61aを有する。嵌合部61aは、スクリュ43の延長軸が挿入される挿入穴を有し、スクリュ43の延長軸よりも大きい直径を有する。

0019

射出モータ46は、スクリュ43を進退させる。射出モータ46は、図2に示すように前方サポート51に取付けられる。射出モータ46の回転運動は、運動変換機構55によって前方サポート51に対する後方サポート53の直線運動に変換される。射出モータ46が特許請求の範囲に記載の進退駆動部に対応する。

0020

運動変換機構55は、ねじ軸56と、ねじ軸56に螺合するねじナット57とを有する。ねじ軸56と、ねじナット57との間には、ボールまたはローラが介在してよい。

0021

図2では、ねじ軸56が射出モータ46の出力軸に連結され、ねじナット57が後方サポート53に固定されている。射出モータ46を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸56が回転し、ねじナット57が進退することで、後方サポート53やスクリュ43が進退する。

0022

尚、ねじ軸56とねじナット57の配置は、図2の配置に限定されない。ねじ軸56とねじナット57の配置としては、図2の配置の他に、例えば、下記(1)の配置や下記(2)の配置が挙げられる。後述の図4において同様である。

0023

(1)前方サポート51に固定される射出モータ46の出力軸にねじナット57が固定され、ねじ軸56が後方サポート53に固定されていてもよい。この場合、射出モータ46を駆動してその出力軸を回転させると、ねじナット57が回転し、ねじ軸56が進退することで、後方サポート53やスクリュ43が進退する。

0024

(2)前方サポート51に固定される射出モータ46の出力軸にねじ軸56の前端部がスプライン結合され、ねじ軸56の後端部が後方サポート53に回転自在に支持され、ねじナット57が前方サポート51に固定されていてもよい。この場合、射出モータ46を駆動してその出力軸を回転させると、ねじ軸56が回転しながら進退することで、後方サポート53やスクリュが進退する。

0025

尚、本実施形態の射出モータ46は、前方サポート51に取付けられるが、後方サポート53に取付けられてもよい。射出モータ46の配置に応じて、ねじ軸56とねじナット57の配置が適宜変更されてよい。

0026

尚、本実施形態の射出モータ46の出力軸は、ねじ軸56やねじナット57と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。この場合、射出モータ46の回転運動は、ベルトプーリなどの回転伝達部材を介して運動変換機構55に伝達される。

0027

射出モータ46や運動変換機構55は、図3に示すように、複数組で用いられてよく、シリンダ41を挟む両側に設けられてよい。尚、射出モータ46や運動変換機構55の組の数は、特に限定されず、例えば1つでもよい。

0028

荷重検出器47は、射出モータ46とスクリュ43との間の力の伝達経路に設けられ、スクリュ43に作用する荷重を検出する。例えば成形材料からスクリュ43に作用する荷重は、スクリュ43の延長軸や計量モータ45の出力軸61、軸受62、軸受ホルダ63などを介して荷重検出器47に伝達される。一方、スクリュ43を進退させる射出モータ46の駆動力は、運動変換機構55や後方サポート53などを介して荷重検出器47に伝達される。

0029

荷重検出器47は、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。荷重検出器47の検出結果は、スクリュ43が成形材料から受ける圧力、スクリュ43に対する背圧、スクリュ43から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

0030

制御装置90は、図1図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)91と、メモリなどの記憶媒体92と、入力インターフェイス93と、出力インターフェイス94とを有する。制御装置90は、記憶媒体92に記憶されたプログラムをCPU91に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置90は、入力インターフェイス93で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス94で外部に信号を送信する。制御装置90は、充填工程、保圧工程、計量工程などを制御する。

0031

充填工程では、射出モータ46を駆動してスクリュ43を設定速度で前進させ、スクリュ43の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置内のキャビティ空間に充填させる。スクリュ43の位置や速度は、例えば射出モータ46のエンコーダ46aを用いて検出する。エンコーダ46aは、射出モータ46の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。スクリュ43の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替(所謂、V/P切替)が行われる。スクリュ43の設定速度は、スクリュ43の位置や時間などに応じて変更されてよい。

0032

尚、充填工程においてスクリュ43の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ43を一時停止させ、その後にV/P切替が行われてもよい。V/P切替の直前において、スクリュ43の停止の代わりに、スクリュ43の微速前進または微速後退が行われてもよい。

0033

保圧工程では、射出モータ46を駆動してスクリュ43を設定圧力で前方に押し、金型装置内のキャビティ空間に充填された成形材料に圧力をかける。冷却収縮による不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力は、例えば荷重検出器47を用いて検出する。

0034

保圧工程ではキャビティ空間の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

0035

計量工程では、計量モータ45を駆動してスクリュ43を設定回転数で回転させ、スクリュ43の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ43の前方に送られシリンダ41の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ43が後退させられる。スクリュ43の回転数は、例えば計量モータ45のエンコーダ45aを用いて検出する。エンコーダ45aは、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。

0036

計量工程では、スクリュ43の急激な後退を制限すべく、射出モータ46を駆動してスクリュ43に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ43に対する背圧は、例えば荷重検出器47を用いて検出する。スクリュ43が設定位置まで後退し、スクリュ43の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。

0037

ところで、図1に示すように、本実施形態の荷重検出器47は、計量モータ45の前方で後方サポート53に取付けられる。例えば、荷重検出器47は、後方サポート53の貫通穴の壁面に形成される段差部と、軸受ホルダ63の前面との両方に取付けられる。よって、荷重検出器47の前後方向位置と、出力軸61の嵌合部61aの前後方向位置とをオーバラップさせることができ、射出装置40の前後方向寸法を短縮できる。

0038

尚、荷重検出器47の前後方向位置と、出力軸61の嵌合部61aの前後方向位置とをオーバラップさせることができればよく、後方サポート53の形状や軸受ホルダ63の形状は特に限定されず、荷重検出器47の取付位置も特に限定されない。

0039

例えば、図1では、後方サポート53の貫通穴の壁面に形成される段差部が前向きであって、前向きの段差部に荷重検出器47の後面が取付けられるが、上記段差部は後ろ向きであってもよく、後ろ向きの段差部に荷重検出器47の前面が取付けられてもよい。

0040

また、図1では、軸受ホルダ63の前端部に設けられる前側フランジ部63aが荷重検出器47の後に配され、荷重検出器47の後面が前側フランジ部63aの前面に取付けられるが、前側フランジ部63aが荷重検出器47の前に配され、荷重検出器47の前面が前側フランジ部63aの後面に取付けられてもよい。

0041

[第2実施形態]
図4は、第2実施形態による射出装置の一部を破断して示す側面図である。本実施形態の射出装置40Aでは、上記第1実施形態の射出装置40とは異なり、射出モータ46が荷重検出器47を介して前方サポート51に取付けられる。以下、相違点について主に説明する。

0042

荷重検出器47は、射出モータ46とスクリュ43との間の力の伝達経路に設けられ、スクリュ43に作用する荷重を検出する。例えば成形材料からスクリュ43に作用する荷重は、スクリュ43の延長軸や計量モータ45の出力軸61、軸受62、軸受ホルダ63、後方サポート53、運動変換機構55、射出モータ46などを介して荷重検出器47に伝達される。

0043

荷重検出器47は、前方サポート51と射出モータ46の両方に取付けられている。例えば、荷重検出器47は、前方サポート51と射出モータ46とに挟まれ、前方サポート51の前面と射出モータ46の後面に取付けられている。よって、荷重検出器47の前後方向位置と、シリンダ41や冷却器44の前後方向位置とをオーバラップさせることができ、射出装置40Aの前後方向寸法を短縮できる。

0044

尚、荷重検出器47の前後方向位置と、シリンダ41や冷却器44の前後方向位置とをオーバラップさせることができればよく、前方サポート51の形状や射出モータ46の形状は特に限定されず、荷重検出器47の取付位置も特に限定されない。

0045

例えば、図4では、荷重検出器47が前方サポート51と射出モータ46とに挟まれているが、挟まれていなくてもよい。例えば、射出モータ46の後端部に後側フランジ部を設け、その後側フランジ部の前面と、前方サポート51の前面とに荷重検出器47を取付けてもよい。あるいは、射出モータ46が前方サポート51の貫通穴に挿入されており、射出モータ46の前面と前方サポート51の前面とに荷重検出器47が取付けられてもよい。

0046

尚、本実施形態の射出モータ46は、前方サポート51に取付けられるが、後方サポート53に取付けられてもよい。この場合、荷重検出器47は、後方サポート53と射出モータ46との両方に取付けられてよい。

0047

尚、本実施形態の計量モータ45は、後方サポート53に支持されフレームFrに対し進退自在とされるが、後方サポート53よりもさらに後方においてフレームFrに対し固定されてもよい。後者の場合、計量モータ45の出力軸は、スクリュ43の延長軸とスプライン結合される。

0048

尚、本実施形態の計量モータ45の出力軸は、スクリュ43の延長軸と同一直線上に配されるが、ずらして配されてもよい。後者の場合、計量モータ45の回転運動は、ベルトやプーリなどの回転伝達部材を介してスクリュ43に伝達される。

0049

以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

0050

例えば上記実施形態の射出装置40は、シリンダ41の軸方向が水平方向の横型であるが、シリンダ41の軸方向が上下方向の竪型でもよい。

0051

上記実施形態の射出装置40はインライン・スクリュ方式であり、スクリュが特許請求の範囲に記載の射出部材に対応するが、本発明はこれに限定されない。例えば、射出装置40は、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。スクリュおよびプランジャの少なくとも一方が特許請求の範囲に記載の射出部材に対応する。

0052

40射出装置
41シリンダ
42ノズル
43スクリュ
45計量モータ
46射出モータ
47荷重検出器
51 前方サポート
53後方サポート
61出力軸
62軸受
63軸受ホルダ
90 制御装置

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