JP5063225B2 - Molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、電動駆動タイプのダイカストマシンや射出成形機などの成形機に係り、特に、射出用部材(ダイカストマシンやプリプラ式の射出成形機では射出プランジャ、インラインスクリュ式の射出成形機ではスクリュ)の前進加速を、非常な急加速で行うようにした成形機にかかわる技術に関する。 The present invention relates to a molding machine such as an electric drive type die casting machine or an injection molding machine, and in particular, an injection member (an injection plunger in a die casting machine or a pre-plastic type injection molding machine, a screw in an inline screw type injection molding machine). The present invention relates to a technology related to a molding machine that can perform forward acceleration at a very rapid acceleration.
成形機としての例えば電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機では、スクリュを前後進させる駆動源としてのサーボモータ(射出用電動サーボモータ)は1つのみ用いる構成をとるのが、一般的である。ところで、薄肉・精密成形などでは、キャビティ内に溶融樹脂を素早く充填開始できるようにすることが良品成形のためには必須であるが、単独の射出用電動サーボモータを用いた構成では、射出の加速性能(スクリュの加速性能)の向上には自ずと一定の限界があり、たとえ、低慣性・高応答性のサーボモータを射出用電動サーボモータに用いたとしても、加速立ち上げ時間は30ms強程度の達成が、現状ではその限界である。 For example, an electric type inline screw type injection molding machine as a molding machine generally employs a configuration in which only one servomotor (electric servomotor for injection) is used as a drive source for moving the screw back and forth. . By the way, in thin-walled and precision molding, it is essential for good molding to be able to start filling the molten resin quickly in the cavity, but in the configuration using a single injection electric servo motor, injection There is a certain limit to the improvement in acceleration performance (screw acceleration performance), and even if a low-inertia and high-response servomotor is used as an electric servomotor for injection, the acceleration startup time is about 30 ms or more. This is the limit at present.
そこで、2つの射出用電動サーボモータを用いて、2つの射出用電動サーボモータにより1つのボールネジ機構の回転部を協働で同一方向に回転駆動することで、射出の加速性能を向上させるようにした射出成形機も知られている。しかしながら、このような構成をとっても、1つの電動サーボモータを用いた構成よりも、射出の加速性能の改善は、約3割程度の向上に留まるものとなる。 Therefore, by using two electric servo motors for injection, the rotation part of one ball screw mechanism is driven to rotate in the same direction by two electric servo motors for injection to improve the acceleration performance of injection. An injection molding machine is also known. However, even with such a configuration, the improvement in the acceleration performance of injection is limited to about 30% as compared with the configuration using one electric servomotor.
また、射出系メカニズムにおいて、1つのボールネジ機構に対して、ナット体を回転駆動するナット用サーボモータと、ネジ軸を回転駆動するネジ用サーボモータとを設けて、ナット用サーボモータとネジ用サーボモータとの協働で、射出動作を制御するようにした構成も、特公平4−64492号公報(特許文献1)や、特開平9−104028号公報(特許文献2)により知られている。特許文献1においては、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、モータは回転しているが、スクリュは軸方向移動しない状態をつくり、この状態からネジ用サーボモータの回転速度をナット用サーボモータよりも大きくすることで、スクリュを前進させるようにし、特に、低速域での制御精度の向上を図るようにしている。また、特許文献2においては、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、低速射出に適した状態と高速射出に適した状態とをつくり出すことで、寿命の短いクラッチを用いることなく、低速と高速の切り替えを行えるようにしている。
In addition, in the injection system mechanism, a nut servo motor for rotating the nut body and a screw servo motor for rotating the screw shaft are provided for one ball screw mechanism, and the nut servo motor and the screw servo are provided. A configuration in which the injection operation is controlled in cooperation with a motor is also known from Japanese Patent Publication No. 4-64492 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 9-104028 (Patent Document 2). In Patent Document 1, the rotation of the nut servo motor and the rotation of the screw servo motor cause the motor to rotate, but the screw does not move in the axial direction. From this state, the screw servo motor By making the rotation speed of the screw larger than that of the servo motor for nuts, the screw is advanced, and in particular, the control accuracy in the low speed range is improved. Further, in
しかしながら、特許文献1においては、上記したように、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、モータは回転しているが、スクリュは軸方向移動しない状態をつくり出してはいるが、この状態は2つのモータの加速が完了し終わるまで(2つのモータの起動が完了するまで)継続されていて、サーボモータの加速領域におけるスクリュの動作挙動については考慮されておらず、したがって、射出(1次射出)初期のスクリュの加速性能を向上させようとする技術思想は、特許文献1には見られない。 However, in Patent Document 1, as described above, the rotation of the nut servo motor and the rotation of the screw servo motor cooperate to create a state in which the motor rotates but the screw does not move in the axial direction. However, this state continues until the acceleration of the two motors is completed (until the start of the two motors is completed), and the operation behavior of the screw in the acceleration region of the servo motor is not considered. Therefore, the technical idea to improve the acceleration performance of the screw at the initial stage of injection (primary injection) is not found in Patent Document 1.
また、特許文献1、特許文献2には、ナット用サーボモータとネジ用サーボモータとを、共にスクリュを前進させる方向に回転駆動することで、高速射出を行うようにした技術が開示されているが、このような構成・動作をとっても、前述した2つの射出用電動サーボモータにより1つのボールネジ機構の回転部を協働で同一方向に回転駆動するようにした構成と同様に、射出の加速性能の向上には限界のあるものとなる。
なおまた、特許文献1、特許文献2に示された技術では、スクリュが前進することでスクリュが樹脂から受ける大きな圧力(荷重)を、一方のサーボモータの力で支え続ける構成となっているので、この一方のサーボモータにかかる負荷が厳しいものなる構成となっている。
In addition, in the techniques shown in Patent Document 1 and
そこで、本願出願人は、射出用部材(スクリュや射出プランジャといった射出用部材)の前進加速を非常な急加速で行うことが可能な成形機を、特願2007−76868(以下、先願1と記す)によって提案した。この先願1の成形機においては、前後進可能な射出用部材の直動駆動源としての第1サーボモータと第2サーボモータとを備え、第1サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Aの直動部を、射出用部材の基端部を保持した部材に固定し、第2サーボモータの回転によってボールネジ機構Aの回転部を前後進させる構成において、射出用部材が前進開始する前に、第1サーボモータを射出用部材を前進させる方向に回転開始させて第1サーボモータの回転速度を加速すると共に、第2サーボモータを射出用部材を後退させる方向に回転開始させて第2サーボモータの回転速度を加速して、第1サーボモータと第2サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、第1サーボモータの回転速度と第2サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、第1サーボモータの回転加速を継続させつつ、第2サーボモータの回転速度を減速することで、射出用部材を急速前進させるようにしている。このような射出制御手法をとることで、射出用部材の前進加速性能を大きく高めることが可能となる。
ところで上述した先願1においては、第1サーボモータの加速が十分に達成されたタイミングとなるまで、第2サーボモータによって第1サーボモータの加速をチャージしておき、所定のタイミングで第2サーボモータを急減速させることで、第1サーボモータの十分に高められた加速を一気に解き放して、射出用部材を急速前進させるようにしているので、射出用部材の急速前進性能は、第2サーボモータの減速性能に依存することになる。しかしながら、回転型の電動サーボモータを用いた構成をとると、回転伝達系の回転イナーシャの影響があるため、加減速の能力はどうしても略3〜4G程度が限界値となる。よって、射出用部材の前進加速性能をより一層高めるには、自ずと限界があるものとなっていた。 By the way, in the prior application 1 described above, the acceleration of the first servo motor is charged by the second servo motor until the timing at which the acceleration of the first servo motor is sufficiently achieved, and the second servo is performed at a predetermined timing. By rapidly decelerating the motor, the sufficiently increased acceleration of the first servo motor is released all at once, and the injection member is rapidly advanced, so the rapid advance performance of the injection member is the second servo motor. It depends on the deceleration performance of the. However, if a configuration using a rotary electric servomotor is employed, there is an influence of rotation inertia of the rotation transmission system, so that the acceleration / deceleration capability has a limit value of about 3 to 4G. Therefore, there has been a limit to further improve the forward acceleration performance of the injection member.
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、先願1に示されたような動作原理で射出用部材の前進加速を行う成形機において、射出用部材の前進加速性能をより飛躍的に高めることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to advance the acceleration of the injection member in a molding machine that performs the acceleration of the injection member on the principle of operation as shown in the prior application 1. The goal is to dramatically improve performance.
本発明は上記した目的を達成するために、前後進可能な射出用部材の直動駆動源としての第1モータと第2モータとを備え、前記射出用部材が前進開始する前に、前記第1モータを前記射出用部材を前進させる方向に駆動開始させて前記第1モータの速度を加速すると共に、前記第2モータを前記射出用部材を後退させる方向に駆動開始させて前記第2モータの速度を加速して、前記第1モータの回転による前記射出用部材の前進量と前記第2モータの直動による前記射出用部材の後退量とを等しくすることで、前記第1モータと前記第2モータの速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、前記射出用部材を射出開始位置に保持するようにし、前記第1モータと前記第2モータの速度がそれぞれ所定速度に達すると、前記第1モータの前記した加速を継続させつつ、前記第2モータの減速を行うことで、前記射出用部材を急速前進させるようにした成形機において、前記第1モータとして回転モータを用い、前記第2モータとしてリニアモータを用いる。 In order to achieve the above-described object, the present invention includes a first motor and a second motor as a linear drive source of an injection member that can move forward and backward, and before the injection member starts moving forward, The first motor is driven in the direction to advance the injection member to accelerate the speed of the first motor, and the second motor is started to move in the direction in which the injection member is moved backward to start the movement of the second motor. By accelerating the speed and making the advance amount of the injection member due to the rotation of the first motor equal to the reverse amount of the injection member due to the direct movement of the second motor, the first motor and the first motor the speed of the second motor until each reaches a predetermined speed, so as to hold the start position out morphism the injection member, the speed of the first motor and the second motor when each reaches a predetermined speed, said first The motor In a molding machine that rapidly advances the injection member by decelerating the second motor while continuing acceleration, a rotary motor is used as the first motor, and a linear motor is used as the second motor. Use.
本発明では、回転モータである第1モータの加速が十分に達成されたタイミングとなるまで、第1モータの加速をチャージして、所定のタイミングとなると急減速することで、第1モータの十分に高められた加速を一気に解き放すように働く、第2モータをリニアモータとしている。リニアモータは、一般的なリニア誘導モータであっても、6〜8G程度の加減速が達成できるので、第2モータを回転モータとした場合よりも、第2モータをリニアモータとすると、第2モータの減速性能を大幅に向上させることができ、したがって、第1モータの十分に高められた加速を一気に解き放すために急減速する第2モータの減速時間を短くすることができ、射出用部材の前進加速性能をより飛躍的に高めることが可能となる。また、第2モータとして用いるリニアモータをトンネルアクチュエータ型と称されるリニアモータとすれば、加減速を40G以上とすることができ、第1モータの十分に高められた加速を一気に解き放すために急減速する第2モータの減速時間をより短くすることができ、射出用部材の前進加速性能をより一層飛躍的に高めることが可能となる。 In the present invention, the acceleration of the first motor, which is the rotation motor, is charged until the timing at which the first motor is sufficiently achieved, and the first motor is sufficiently decelerated at the predetermined timing, thereby rapidly decelerating. The second motor, which works to release the accelerated acceleration at once, is a linear motor. Even if the linear motor is a general linear induction motor, the acceleration / deceleration of about 6 to 8G can be achieved. Therefore, when the second motor is a linear motor, the second motor is more than the second motor. The speed reduction performance of the motor can be greatly improved. Therefore, the speed reduction time of the second motor that rapidly decelerates to release the sufficiently increased acceleration of the first motor at once can be shortened. It becomes possible to dramatically improve the forward acceleration performance. Further, if the linear motor used as the second motor is a tunnel actuator type linear motor, the acceleration / deceleration can be set to 40G or more, and the first motor is suddenly released in order to release the sufficiently increased acceleration. The deceleration time of the second motor that decelerates can be shortened, and the forward acceleration performance of the injection member can be further improved dramatically.
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5は、本発明の一実施形態(以下、本実施形態と記す)によるダイカストマシンに係り、図1〜図3は、本実施形態のダイカストマトンの射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 relate to a die casting machine according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment), and FIGS. 1 to 3 illustrate a configuration of a main part of an injection system mechanism of a die cast tomato according to the present embodiment. FIG.
図1〜図3において、1は、固定側金型2を搭載した固定ダイプレート、3は、可動側金型4を搭載し、図示せぬ型開閉駆動源および型開閉機構によって固定ダイプレート1に対して前後進駆動される可動ダイプレート、5は、型締め状態にある両金型2、4で形づくられるキャビティ(成形品形成用空間)、6は、その端部を固定側金型2に固定され、その内部が金型内湯道部を介してキャビティ5と連通する射出スリーブ、7は、射出スリーブ6の上面に形成された給湯口である。
1 to 3, reference numeral 1 denotes a fixed die plate on which a
8は、固定ダイプレート1と所定距離をおいて対向配置された保持プレート、9は、固定ダイプレート1と保持プレート8とを連結した複数本の連結・ガイドバー、10は、連結・ガイドバー9に挿通・案内されて、固定ダイプレート1と保持プレート8との間を前後進可能な第1直動ブロック、11は、その基端部を第1直動ブロック10に固定されて、射出スリーブ6内を前後進可能な射出プランジャ(射出用部材)、12は、連結・ガイドバー9に挿通・案内されて、固定ダイプレート1と保持プレート8との間を前後進可能な第2直動ブロックである。
8 is a holding plate that is arranged to face the fixed die plate 1 at a predetermined distance, 9 is a plurality of connection / guide bars that connect the fixed die plate 1 and the
13は、第2直動ブロック12に搭載された射出プランジャ11の直動駆動源としての回転モータ(回転型電動サーボモータであり、請求項でいう第1モータに相当)、14は、回転モータ13の出力軸に固定された駆動プーリ、15は、回転モータ13の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、16は、第2直動ブロック12に回転可能に保持されたボールネジ機構15のネジ軸(ボールネジ機構15の回転部)、17は、ネジ軸16に螺合されると共に、その端部を第1直動ブロック10に固定されて、ネジ軸16の回転で第1直動ブロック10と一体となって前後進する、ボールネジ機構15のナット体(第1ボールネジ機構15の直動部)、18は、ネジ軸16に固定されて、回転モータ13の回転を、駆動プーリ14、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。
19は、射出プランジャ11の直動駆動源としてのリニアモータ(請求項でいう第2モータに相当)、20は、保持プレート8に固設されたリニアモータ19の固定子、21は、固定子20に対して前後進可能であると共に、その端部に第2直動ブロック12が固定されたリニアモータ19の可動子である。なお、リニアモータ19として、ここではリニア誘導モータを用いているが、後述するようなトンネルアクチュエータ型リニアモータを用いるようにしてもよい。
19 is a linear motor (corresponding to the second motor in the claims) as a linear drive source of the
なお、図1〜図3において、22は、金属溶湯(溶融金属)または固化し始めた金属または固化した金属を示している。
1 to 3,
図1〜図3に示す構成において、回転モータ13の回転は、駆動プーリ14、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ18を介して、ボールネジ機構15のネジ軸16に伝達され、ネジ軸16が回転することで、ナット体17がネジ軸16に沿って軸方向移動し、ナット体17と一体となって第1直動ブロック10および射出プランジャ11が、軸方向に前後進可能なようになっている。また、リニアモータ19の可動子21の直線移動は、第2直動ブロック12に伝達され、第2直動ブロック12と共にボールネジ機構15のネジ軸16やボールネジ機構15の直動で移送される部材(第1直動ブロック10、射出プランジャ11)が、軸方向に前後進可能なようになっている。
1 to 3, the rotation of the
このように、本実施形態では、射出プランジャ11が、回転モータ13の駆動力でも、リニアモータ19の駆動力でも、軸方向に移送可能となっているので、回転モータ13とリニアモータ19を同期させて駆動し、回転モータ13の回転による射出プランジャ11の前進量と、リニアモータ19の直動による射出プランジャ11の後退量とを等しくすることで、2つのモータ13、19は回転ないし直動しているが、射出プランジャ11は軸方向に移動していない状態をつくり出すことができる。
Thus, in this embodiment, since the
図4は、本発明の射出用部材(ここでは射出プランジャ11)の加速原理を示す図である。図4において、横軸は時間を表し、縦軸は速度(相対速度)を表している。図4に示すように、実際の射出に先立って(射出プランジャ11の前進に先立って)、回転モータ13を射出プランジャ11を前進させる第1回転方向Ra1に回転開始させて回転モータ13の回転速度を加速すると共に、リニアモータ19を射出プランジャ11を後退させる第2直動方向La2方向に直動(直線移動)開始させてリニアモータ19の直動速度を加速して、射出プランジャ11が射出開始位置に留まった状態となるように、回転モータ13とリニアモータ19を、図示せぬコントローラの制御の下に、同期して加速制御すると、回転モータ13の回転速度とリニア19の直動速度は高まってゆき、回転系の回転慣性力も増してゆく。ここで、回転モータ13の第1回転方向Ra1の回転速度が設定された所定最高速度Vm(モータが出力可能な最高速度とは限らない)まで加速されたタイミングtm、すなわち、リニアモータ19の第2直動方向La2方向の直動速度が所定速度−Vmまで加速されたタイミングtmで、リニアモータ19により直線駆動される第2直動ブロック12の後退が強制的に阻止されると、静止慣性などを無視すると、射出プランジャ11は一気に前進して垂直な加速特性で、速度Vmまで加速される。このように、回転モータ13の第1回転方向Ra1の十分に高められた加速を一気に解き放して、射出プランジャ11を前進させるように制御するのが、本発明の射出プランジャ11(射出用部材)の加速原理である。
FIG. 4 is a diagram showing the acceleration principle of the injection member (here, injection plunger 11) of the present invention. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents speed (relative speed). As shown in FIG. 4, prior to actual injection (prior to advancement of the injection plunger 11), the
ただし、高速度が出ている第2直動ブロック12の後退を強制的に停止させるということは、高後退速度が出ている第2直動ブロック12を保持プレート8に衝合させることを意味するので、メカ耐久性や騒音から見て実用的ではない。そこで、本実施形態では、以下に述べるような射出プランジャ11の前進制御を行うようにしている。
However, forcibly stopping the backward movement of the second
なお、図4においては、図示の都合上、回転モータ13の回転速度は、ボールネジ機構15の直動速度に対応する速度として描いてある(これは、以下の図5においても同様である)。
In FIG. 4, for the sake of illustration, the rotational speed of the
本実施形態の射出プランジャ11の前進制御の1例について、図1〜図3、図5を用いて説明する。図5は、本実施形態のスクリュ前進制御の1例の様子を示す説明図であり、同図において、横軸は時間を表し、縦軸は速度(相対速度)を表しており、時間軸に沿った、回転モータ13の回転速度、リニアモータ19の直動速度、射出プランジャ11の前進速度の変化をそれぞれ示している。
One example of forward control of the
図1は、射出スリーブ6内に1ショット分の金属溶湯22を給湯した直後の状態を示しており、このとき、射出プランジャ11は射出開始位置にある。射出スリーブ6内への給湯が完了したことがタイミングt1において確認されると、ダイカストマシン全体の制御を司る図示せぬコントローラの制御の下に、回転モータ13が射出プランジャ11を前進させる第1回転方向Ra1に回転開始されて回転モータ13の回転速度が加速されると共に、リニアモータ19が射出プランジャ11を後退させる第2直動方向La2に直動(直線移動)開始されてリニアモータ19の直動速度が加速され、回転モータ13の回転速度が所定速度V1に達し(加速され)、リニアモータ19の直動速度が所定速度−V1に達する(加速される)タイミングt2までは、射出プランジャ11は射出開始位置を保持される。このとき、射出プランジャ11は射出開始位置を保持されているも、ボールネジ機構15のナット体16はネジ軸15に対して前進しており、また、リニアモータ19の可動子21は固定子20に対して後退しており、したがって、第2直動ブロック12は後退している。
FIG. 1 shows a state immediately after the
回転モータ13の第1回転方向Ra1の回転速度がV1まで加速されると共に、リニアモータ19の第2直動方向La2の直動速度が−V1まで加速されたタイミングt2に至ると、図示せぬコントローラは、回転モータ13の第1回転方向Ra1の回転加速を継続させつつ、リニアモータ19の第2直動方向La2の直動速度を速度0(零)に向かって急減速させ、これによって、回転モータ13の第1回転方向Ra1の十分に高められた加速を一気に解き放すことで、射出プランジャ11は、急速な加速度で前進駆動を開始する。すなわち、射出プランジャ11は、タイミングt2から、リニアモータ19の直動速度が0(零)となるタイミングt3までの間に、前進速度0(零)から前進速度V2まで一気に急加速されて前進する。また、タイミングt3となった時点で、図示せぬコントローラは、回転モータ13の回転加速を終了させて、タイミングt3以降は、回転モータ13の制御を第1回転方向Ra1の定速回転制御に切り替え、これによって、回転モータ13の第1回転方向Ra1の回転速度は、設定された所定最高速度V2(モータが出力可能な最高速度とは限らない)となり、タイミングt3以降は、射出プランジャ11は所定最高速度V2で定速前進駆動される。そして、射出プランジャ11の前進によって、射出スリーブ11内の金属溶湯22はキャビティ5内へと急速に射出・充填される。
When the rotation speed of the
上記のような制御によって、タイミングt2で前進加速を開始した射出プランジャ11は、タイミングt2からタイミングt3までの間に、速度0(零)から速度V2まで急速に加速されることとなる。例えば、射出プランジャ11は、2桁オーダーのGの加速度で加速されて、タイミングt2からタイミングt3までの射出プランジャ11の前進加速時間は、数ms(数ミリ秒)以下が容易に達成される。
By the control as described above, the
図2は、タイミングt2における様子を示しており、このとき、第2直動ブロック12は保持プレート8に対して僅かに離間している。リニアモータ19の第2直動方向La2の直動は、第2直動ブロック12を後退させる直動方向であり、タイミングt2以降に、リニアモータ19の直動速度が0(零)となったタイミングt3となると、第2直動ブロック12は保持プレート8に当接した状態となるようになっている。すなわち、タイミングt3以降は、第2直動ブロック12は保持プレート8とのメカ当接によって担持され、したがって、タイミングt3以降においては、射出プランジャ11が前進することで射出プランジャ11が金属22から受ける大きな圧力(荷重)を、リニアモータ19が支承する必要がないようにしてある。なお、図3は、射出・充填の完了状態を示している。
FIG. 2 shows a state at the timing t <b> 2. At this time, the second
以上のように、本実施形態では、回転モータ13(第1モータ)の加速が十分に達成されたタイミングとなるまで、回転モータ13の加速をチャージして、所定のタイミング(ここではタイミングt2)に至ると急減速することで、回転モータ13の十分に高められた加速を一気に解き放すように働く、第2モータをリニアモータ19としている。本実施形態でのリニアモータ19は一般的なリニア誘導モータであるが、6〜8G程度の加減速が容易に達成できるので、回転モータ13(第1モータ)の十分に高められた加速を一気に解き放すために急減速する第2モータの減速時間を短くすることができ、したがって、射出プランジャ11(射出用部材)の前進加速性能をより飛躍的に高めることが可能となる。また、回転モータ13はリニアモータ19に較べると加減速性能は劣るものの、リニアモータ19に較べると高圧が出力可能であり、リニアモータ19は回転モータ13に較べると加減速性能は優れているものの、高圧の出力には一定の限界(例えば、推力10kN程度が限界)があるものであるが、その前進によって金属22から大きな圧力(荷重)を受ける射出プランジャ11の前進動作は、回転モータ13が担うものとなっており、しかも、タイミングt3以降においては、射出プランジャ11が前進することで射出プランジャ11が金属22から受ける大きな圧力(荷重)を、リニアモータ19が支承する必要がないようにしているので、射出プランジャ11(射出用部材)の前進加速性能をより飛躍的に高めることを、他の動作信頼性を損なうことなく実現できる。
As described above, in the present embodiment, the acceleration of the
次に、本実施形態の変形例について、図6、図7を用いて説明する。この変形例は、リニアモータ19として、リニア誘導モータではなく、トンネルアクチュエータ型のリニアモータを用いたものであり、図6は、トンネルアクチュエータ型のリニアモータの構成例の概略を示す説明図であり、図7は、図6のトンネルアクチュエータ型のリニアモータにおける吸引力相殺を示す説明図である。
Next, a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. This modified example uses a tunnel actuator type linear motor instead of a linear induction motor as the
図6において、20A、20B、20Cはそれぞれ異なる位相で励磁駆動される固定子であり、各固定子20A、20B、20Cにおいて、23は磁極、23aは磁極23の上部磁極歯、23bは磁極23の下部磁極歯、24は磁極、24aは磁極24の上部磁極歯、24bは磁極24の下部磁極歯、25は鉄心、26は鉄心25の長手方向に巻回された巻線である。また、図6中で、21は、N極とS極が長手方向に沿って交番的に配置された永久磁石28をもつ可動子である。
In FIG. 6, 20A, 20B, and 20C are stators that are excited and driven at different phases. In each of the
図6に示すトンネルアクチュエータ型のリニアモータでは、磁極23の上部磁極歯23aと磁極24の下部磁極歯24bが、所定ギャップGをもって対向して対向部を形成し、磁極23の下部磁極歯23bと磁極24の上部磁極歯24aが、同じく所定ギャップGをもって対向して対向部を形成して、隣接する対向部同士で磁極歯が互い違い構造をとるようになっている。そして、各対向部を構成する磁極歯の間に、可動子21が配置された構造となっている。
In the tunnel actuator type linear motor shown in FIG. 6, the upper
このような構成をとるトンネルアクチュエータ型のリニアモータでは、隣り合う磁極歯中心間の極ピッチPを所定値に設定して、可動子21を一方方向に直線駆動するときには、固定子20AをA相で励磁駆動し、固定子20BをB相で励磁駆動し、固定子20CをC相で励磁駆動することで、可動子21は所定方向の推力を与えられて一方方向に直線移動し、また、可動子21を上記とは逆方向の他方方向に直線駆動するときには、固定子20AをA相で励磁駆動し、固定子20BをC相で励磁駆動し、固定子20CをB相で励磁駆動することで、可動子21は上記とは逆方向の推力を与えられて他方方向に直線移動する。
In the tunnel actuator type linear motor having such a configuration, when the pole pitch P between adjacent magnetic pole tooth centers is set to a predetermined value and the
ここで、隣り合う前記した対向部においては、図7に示すように、吸引力が働く方向が互いに逆向きとなるので、全体として見れば吸引力を略零に相殺できるようになっており、これによって十分な推力を得ることができる構成となっていることと、可動子21を後記するように従来よりも軽量化できることとが相俟って、40G以上の加減速を容易に実現できるようになっている。したがって、リニアモータ19としてトンネルアクチュエータ型のリニアモータを用いた本実施形態の変形例においては、リニアモータ19としてリニア誘導モータを用いた場合よりも、射出プランジャ11(射出用部材)の前進加速性能をより一層高めることが可能となる。
Here, as shown in FIG. 7, in the adjacent facing portions, the directions in which the suction force acts are opposite to each other, so that the suction force can be offset to substantially zero as a whole, With this configuration, sufficient thrust can be obtained, and the
なお、トンネルアクチュエータ型のリニアモータの構成については、特許第3395155号公報などにおいて公知であるので、これ以上の詳細説明については割愛する。なおまた、図6では3相励磁の例を示したが、2相励磁で駆動する構成や、4相励磁以上の多相励磁で駆動する構成をとることも可能である。 The configuration of the tunnel actuator type linear motor is known in Japanese Patent No. 3395155 and the like, and therefore, detailed description thereof will be omitted. Although FIG. 6 shows an example of three-phase excitation, it is possible to adopt a configuration driven by two-phase excitation or a configuration driven by multi-phase excitation higher than four-phase excitation.
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図8は、本発明の他の実施形態に係る射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。 Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a view showing a main configuration of an injection system mechanism of an injection molding machine according to another embodiment of the present invention.
図8において、31はヘッドストック、32は、ヘッドストック31と所定距離をおいて対向配置された支持盤、33は、その両端をヘッドストック31と支持盤32に固定されて、ヘッドストック31と支持盤32とを連結した複数本の連結・ガイドバー、34は、連結・ガイドバー33に挿通・案内されて、ヘッドストック31と支持盤32との間を前後進可能な第1直動ブロック、35は、同じく連結・ガイドバー33に挿通・案内されて、ヘッドストック31と支持盤32との間を前後進可能な第2直動ブロック、36は、その基端部をヘッドストック31に固定された加熱シリンダ、37は、加熱シリンダ36の先端に設けられたノズル、38は、少なくとも射出時にはその樹脂注入口の周辺にノズル37が押し付けられる固定側金型、39は、固定側金型38に対して前後進可能な可動側金型、40は、型締め状態にある両金型38、39で形づくられるキャビティ(成形品形成用空間)、41は、加熱シリンダ36内に回転並びに前後進可能であるように配設され、その基端部を第1直動ブロック34に回転可能に保持されたスクリュ(射出用部材)で、該スクリュ41は、第1直動ブロック34に搭載された図示せぬ計量用電動サーボモータの駆動力で回転駆動されると共に、第1直動ブロック34と一体となって前後進するようになっている。
In FIG. 8, reference numeral 31 denotes a head stock, 32 denotes a support plate arranged to face the head stock 31 at a predetermined distance, and 33 is fixed to the head stock 31 and the
42は、第2直動ブロック35に搭載されたスクリュ41の直動駆動源としての回転モータ(回転型電動サーボモータであり、請求項でいう第1モータに相当)、43は、回転モータ42の出力軸に固定された駆動プーリ、44は、回転モータ42の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、45は、第2直動ブロック35に回転可能に保持されたボールネジ機構44のネジ軸(ボールネジ機構44の回転部)、46は、ネジ軸45に螺合されると共に、その端部を第1直動ブロック34に固定されて、ネジ軸45の回転で第1直動ブロック34と一体となって前後進する、ボールネジ機構34のナット体(ボールネジ機構34の直動部)、47は、ネジ軸45に固定されて、回転モータ42の回転を、駆動プーリ43、図示せぬ第1タイミングベルトを介して伝達される被動プーリ、48は、スクリュ41の直動駆動源としてのリニアモータ(請求項でいう第2モータに相当)、49は、支持盤32に固設されたリニアモータ48の固定子、50は、固定子49に対して前後進可能であると共に、その端部に第2直動ブロック35が固定されたリニアモータ48の可動子である。なお、リニアモータ48として、ここではリニア誘導モータを用いているが、図6、図7を用いて説明したようなトンネルアクチュエータ型リニアモータを用いるようにしてもよい。
図8に示した構成をとる本他の実施形態の射出成形機においては、スクリュ41(射出用部材)が、回転モータ42の駆動力でも、リニアモータ48の駆動力でも、軸方向に移送可能となっているので、回転モータ42とリニアモータ48を同期させて駆動し、回転モータ42の回転によるスクリュ41の前進量と、リニアモータ48の直動によるスクリュ41の後退量とを等しくすることで、2つのモータ42、48は回転ないし直動しているが、スクリュ41は軸方向に移動していない状態をつくり出すことができる。よって、本他の実施形態の射出成形機においても、図5を用いて説明したような射出プランジャ11の前進制御手法を、スクリュ41の前進制御に適用することで、スクリュ41(射出用部材)の前進加速性能をより飛躍的に高めることが可能となる。また、このことを、他の動作信頼性を損なうことなく実現できる。
In the injection molding machine according to another embodiment having the configuration shown in FIG. 8, the screw 41 (injection member) can be transferred in the axial direction by the driving force of the
1 固定ダイプレート
2 固定側金型
3 可動ダイプレート
4 可動側金型
5 キャビティ
6 射出スリーブ
7 給湯口
8 保持プレート
9 連結・ガイドバー
10 第1直動ブロック
11 射出プランジャ
12 第2直動ブロック
13 回転モータ(第1モータ)
14 駆動プーリ
15 ボールネジ機構
16 ネジ軸
17 ナット体
18 被動プーリ
19 リニアモータ(第2モータ)
20、20A、20B、20C 固定子
21 可動子
22 金属溶湯(溶融金属)または固化し始めた金属または固化した金属
23 磁極
23a 上部磁極歯
23b 下部磁極歯
24 磁極
24a 上部磁極歯
24b 下部磁極歯
25 鉄心
26 巻線
28 永久磁石
31 ヘッドストック
32 支持盤
33 連結・ガイドバー
34 第1直動ブロック
35 第2直動ブロック
36 加熱シリンダ
37 ノズル
38 固定側金型
39 可動側金型
40 キャビティ
41 スクリュ
42 回転モータ(第1モータ)
43 駆動プーリ
44 ボールネジ機構
45 ネジ軸
46 ナット体
47 被動プーリ
48 リニアモータ(第2モータ)
49 固定子
50 可動子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14
20, 20A, 20B,
43
49
Claims (3)
前記第1モータとして回転モータを用い、前記第2モータとしてリニアモータを用いたことを特徴とする成形機。 A first motor and a second motor are provided as linear drive sources for the injection member capable of moving forward and backward, and the first motor is moved in a direction to advance the injection member before the injection member starts to advance. Rotation of the first motor is started by accelerating the speed of the first motor by starting driving, and starting the driving of the second motor in the direction of retracting the injection member to accelerate the speed of the second motor. Until the speeds of the first motor and the second motor reach predetermined speeds by equalizing the amount of advancement of the injection member by the same amount as the amount of retraction of the injection member by direct movement of the second motor. the so held in the starting position out shot an injection member, when the speed of the second motor and the first motor respectively reaches a predetermined speed, while continuing the aforementioned acceleration of the first motor, the second 2 motors By performing the fast, in a molding machine so as to rapidly advance the injection member,
A molding machine using a rotary motor as the first motor and a linear motor as the second motor.
前記第1モータによりその回転部が回転駆動されるボールネジ機構の直動部を、前記射出用部材の基端部を保持した部材に固定し、前記第2モータにより前記ボールネジ機構の回転部を前後進させるようにしたことを特徴とする成形機。 The molding machine according to claim 1,
The linear motion part of the ball screw mechanism whose rotational part is driven to rotate by the first motor is fixed to the member holding the base end part of the injection member, and the rotational part of the ball screw mechanism is moved forward and backward by the second motor. A molding machine characterized by being advanced.
前記第2モータとしての前記リニアモータは、巻線が巻回された駆動位相の異なる複数の固定子と、該固定子に対して直線移動する可動子とからなり、前記固定子は、磁極歯同士が対向する複数の対向部を有すると共に、複数の対向部は、隣り合う対向部の磁極歯が互い違い構造をとり、前記対向部を構成する磁極歯の間に、永久磁石を有する直線状の前記可動子が配置されたものであることを特徴とする成形機。 The molding machine according to claim 1 or 2,
The linear motor as the second motor includes a plurality of stators having different driving phases wound with windings and a mover that linearly moves with respect to the stator, and the stator includes magnetic pole teeth. While having a plurality of facing portions facing each other, the plurality of facing portions have a linear structure in which the magnetic pole teeth of the adjacent facing portions take a staggered structure and have permanent magnets between the magnetic pole teeth constituting the facing portion. A molding machine, wherein the mover is arranged.
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