JP5631814B2 - 射出装置及びその芯調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクリューと駆動装置を有する射出装置及びその芯調整方法に関する。

従来、射出成形機は、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し、このキャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得る構成とされている。この射出成形機は、型締装置、射出装置等を有している。

型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、及びトグル機構等を備えている。可動プラテンはトグル機構により駆動され、この可動プラテンが固定プラテンに対して進退することにより、金型装置の型閉じ、型締め、及び型開きが行われる構成とされている。

また射出装置は、加熱シリンダ、スクリュー、射出ノズル、及び駆動装置等を有している。加熱シリンダは、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる。スクリューは、加熱シリンダ内に回転自在に、かつ、進退自在に配設される。射出ノズルは加熱シリンダの先端に設けられ、加熱シリンダ内で溶融された樹脂は、該射出ノズルを介してキャビティ空間内に射出される。

駆動装置の駆動軸は、スクリューの後端に接続されている。そして、駆動装置の駆動軸が回転及び進退移動することにより、スクリューは回転及び進退が行われる。そして、駆動装置によりスクリューを後退させることにより樹脂の計量が行われ、駆動装置により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る。

ところで、上記のように射出装置は駆動装置の駆動軸をスクリューの端部に接続することによりスクリューを駆動するため、スクリューの軸芯と駆動軸の軸芯を一致させる芯調整を行う必要がある。従来では、このスクリューの軸芯と駆動軸の軸芯を一致させる際、駆動装置に対してスクリューを移動させ、これによりスクリューの軸芯を駆動軸の軸芯に一致させる芯調整を行っていた（特許文献１参照）。

特開２００９−２５５３７２号公報

しかしながら、芯調整によってスクリューが加熱シリンダに対して変位してしまう可能性がある。この場合、駆動時にスクリューと加熱シリンダが局所的に接触し、スクリューと加熱シリンダが早期に磨耗したり、樹脂の過剰発熱が発生したりするという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、スクリューと加熱シリンダとの局所的な強い接触を防止しうる射出装置及びその芯調整方法を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
回転自在及び進退自在に加熱シリンダ内に配設されたスクリューと、
該スクリューを駆動する駆動軸を有する駆動装置とを有する射出装置であって、
前記スクリューの軸芯に対して前記駆動軸の軸芯を合わせる芯調整機構を設け、
前記駆動装置は、前記スクリューを回転させる計量モータと、前記スクリューを進退させる射出モータと、前記計量モータ及び前記射出モータを支持する射出枠とを有し、
前記芯調整機構は、前記駆動軸の前記スクリューに近い側の一端部、又は該一端部と反対側の他端部の少なくとも一方の前記射出枠に対する取り付け位置を調整可能な構成であることを特徴とする射出装置により解決することができる。

また上記の課題は、第２の観点からは、
回転自在及び進退自在に加熱シリンダ内に配設されたスクリューと、
該スクリューを駆動する駆動軸と、前記スクリューを回転させる計量モータと、前記スクリューを進退させる射出モータと、前記計量モータ及び前記射出モータを支持する射出枠とを有する駆動装置の前記駆動軸と、
の芯調整を行う射出装置の芯調整方法であって、
前記駆動軸の前記スクリューに近い側の一端部、又は該一端部と反対側の他端部の少なくとも一方の前記射出枠に対する取り付け位置を調整可能とし、
前記スクリューの軸芯に対して前記駆動軸の軸芯を合わせることを特徴とする射出装置の芯調整方法により解決することができる。

開示の射出装置及びその芯調整方法によれば、スクリューを移動することなく芯調整を行うことができるため、スクリューが加熱シリンダ等の他の構成部材に接触することを防止でき、接触音や齧りの発生を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態である射出装置を設けた射出成形機を示す図である。 図２は本発明の一実施形態である射出装置及び芯調整方法を説明するための図であり、芯調整前の状態を示す図である。 図３は本発明の一実施形態である射出装置及び芯調整方法を説明するための図であり、芯調整後の状態を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である射出装置及び芯調整方法を適用しうる射出成形機１を示している。射出成形機１は、大略すると型締装置１０と射出装置３０とにより構成されている。

まず、型締装置１０について説明する。型締装置１０は、可動金型１１Ａが取り付けられる可動プラテン１２と、固定金型１１Bが取り付けられる固定プラテン１４とを有する。可動金型１１Ａと固定金型１１Bとで、金型装置１３が構成される。可動プラテン１２と固定プラテン１４とは、タイバー１５によって連結される。可動プラテン１２はタイバー１５に沿って摺動可能である。

また、型締装置１０は、一端が可動プラテン１２と連結し、他端がトグルサポート１６と連結するトグル機構１７を有する。トグルサポート１６の中央部には、ボールねじ軸１９が配設されている。

このボールねじ軸１９の図中矢印Ｘ２方向側の端部は、型締モータ１８の駆動軸に接続されている。また、ボールねじ軸１９の矢印Ｘ１方向側の端部は、トグル機構１７のクロスヘッド２０に接続されている。

上記構成とされた型締装置１０において、型締モータ１８が駆動すると、型締モータ１８の回転はナット２１に伝達されてナット２１が回転する。このナット２１の回転はボールねじ軸１９の直進運動に変換され、よってクロスヘッド２０は直線移動する。このクロスヘッド２０の移動によりトグル機構１７は作動し、可動プラテン１２はタイバー１５に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

なお、型締モータ１８の出力軸の後端には、位置検出器２５が接続されている。位置検出器２５は、型締モータ１８の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸１９の回転に伴って移動するクロスヘッド２０又はトグル機構１７によってクロスヘッド２０に連結された可動プラテン１２の位置を検出する。

次に、射出装置３０について説明する。射出装置３０は、スクリュー３１と駆動装置３２とを有している。スクリュー３１は、加熱シリンダ３３の内部に回転自在に、かつ進退自在（Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能）な構成で配設されている。また、加熱シリンダ３３の上部位置には、ホッパ３４が設けられている。

また、加熱シリンダ１１の後端は、前方射出サポート３８に取り付けられている。また、後方射出サポート３９は、前方射出サポート３８と所定の距離を置いて配設される。そして、前記前方射出サポート３８と後方射出サポート３９との間に連結ロッド４１が架設され、この連結ロッド４１によって前記前方射出サポート３８と後方射出サポート３９との間に所定の距離が保持される。また、前方射出サポート３８、後方射出サポート３９、及び連結ロッド４１によって射出枠が構成される。

また、スクリュー３１の後端（Ｘ１方向側の端部）は、ベアリングボックス４０に取り付けられる。ベアリングボックス４０の内部には、駆動軸となるボールねじ軸４４を回転自在に支持するベアリング等が配設されている。このベアリングボックス４０は、Ｘ１，Ｘ２方向においてスクリュー３１のストローク分の長さを有し、またその外周面にはスプラインライン５０が形成されている。

計量モータ４２は、固定ボルト４９を用いて前方射出サポート３８に取り付けられる。後に詳述するように、計量モータ４２は前方射出サポート３８に対する取り付け位置が調整可能な構成とされている。

計量モータ４２は、前方射出サポート３８に取り付けられた状態でベアリングボックス４０を包囲する構成とされている。また、計量用モータ４２は、計量工程においてはベアリングボックス４０を回転させる第１の駆動状態となり、また射出工程においてはベアリングボックス４０に伝達される回転を拘束する第２の駆動状態となる。

計量用モータ４２は、前方射出サポート３８に取り付けられたステータ、及びこのステータの径方向内方に配設された筒状のロータ（共に図示を省略）を備えている。また、ロータの後端には、スプラインナット４７が取り付けられている。

スプラインナット４７の内周面には雌スプラインが形成されており、この雌スプラインはスプラインライン５０の雌スプラインとスプライン係合している。よって、ベアリングボックス４０は、計量モータ４２に対して軸方向（Ｘ１，Ｘ２方向）に移動自在の構成となっている。

このため計量用モータ４２の第１の駆動状態においては、計量用モータ４２が発生する回転力は前記スプライン係合を介してベアリングボックス４０に伝達される。これにより、ベアリングボックス４０は、計量モータ４２により回転駆動される。

一方、計量用モータ４２の第２の駆動状態においては、計量モータ４２は停止している（回転が拘束されている）。このため、計量モータ４２で発生している拘束力は前記スプライン係合を介してベアリングボックス４０に伝達され、よってベアリングボックス４０の回転も拘束される。

ボールねじ４６は、ベアリングボックス４０と射出モータ４３との間に配設されている。このボールねじ４６は、互いに螺合したボールねじ軸４４及びボールナット４５から構成されている。

ボールねじ軸４４の前端部（Ｘ２方向端部）は、前記のようにベアリングボックス４０に回転自在に、かつ軸方向に移動不能な構成で支持される。また、ボールねじ軸４４の後端部（Ｘ１方向端部）は、図示しない連結器を介して射出モータ４３と接続されている。

次に、上記構成とされた射出装置３０の動作について説明する。

まず、計量工程時において計量用モータ４２を駆動する（第１の駆動状態とする）と、計量モータ４２の回転はスプラインナット４７及びベアリングボックス４０を介してスクリュー３１に伝達される。これによりスクリュー３１は正方向に回転し、これに伴い加熱ホッパ３４から落下した樹脂は加熱シリンダ３３内でスクリュー３１により前進する。また、加熱シリンダ３３内における樹脂の進行に伴い、スクリュー３１は加熱シリンダ３３内を後退する。これにより、樹脂はスクリュー３１のスクリューヘッド前方に溜められる。

また、射出工程時において射出モータ４３を駆動すると、この射出モータ４３の回転はボールねじ軸４４に伝達される。ボールねじ軸４４の回転は、ボールナット４５によって回転運動が回転直進運動に変換される。その結果、ボールねじ軸４４は、回転しながら前進する。

このとき、計量用モータ４２は第２の駆動状態に置かれ、その回転は停止されて拘束力が発生する。そして、この拘束力がスプラインナット４７及びスプラインライン５０を介してベアリングボックス４０に伝達される。これにより、ベアリングボックス４０に接続されたスクリュー３１は回転しない状態で前進（Ｘ２方向に移動）させられる。

このようにして、スクリュー３１が前進すると、加熱シリンダ３３のスクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、所定の射出圧で射出ノズルから射出され金型１３のキャビティ空間に充填される。

ところで、スクリュー３１が加熱シリンダ３３内において接触音や齧りの発生なく、円滑に回転及び進退動作するためには、スクリュー３１の軸芯とボールねじ軸４４の軸芯が一致していることが必要である。このため、スクリュー３１の軸芯（以下、スクリュー軸芯という）に対して駆動装置３２の駆動軸となるボールねじ軸４４の軸芯（以下、駆動軸芯という）を一致させる芯調整が行われる。

以下、図２及び図３を参照し、本実施形態の射出装置３０における芯調整について説明する。

図２及び図３は、射出装置３０のスクリュー３１が駆動装置３２に接続される接続部位を拡大して示す要部構成図である。図２は、スクリュー３１のスクリュー軸芯Ｓ（図中、矢印Ｓで示す一点鎖線）と、駆動装置３２の駆動軸芯Ｄ（図中、矢印Ｄで示す一点鎖線）がずれた状態の芯調整前の射出装置３０を示している。これに対し、図３は芯調整後の射出装置３０を示している。また説明の便宜上、各図において一部を断面で示している。

図２に示す例では、駆動軸芯Ｄはスクリュー軸芯Ｓに対して斜め下方に傾いた状態となっている。なお、図２では理解を容易にするため、駆動軸芯Ｄの傾き角度を誇張して示しているが、実際のスクリュー軸芯Ｓと駆動軸芯Ｄのずれ量は、図２に示されるほど大きいものではない。

従来の芯調整方法では、駆動時にスクリューと加熱シリンダが局所的に接触し、スクリューと加熱シリンダが早期に磨耗したり、樹脂の過剰発熱が発生したりするという問題点があったことは前述した通りである。

本実施形態に係る射出装置３０では、スクリュー３１のスクリュー軸芯Ｓに対してボールねじ軸４４の駆動軸芯Ｄを合わせる芯調整機構を設けている。芯調整機構は、前方射出サポート３８に形成された調整用凹部３８Ａと、計量モータ４２に形成された調整凸部４２Ａとを有している。

調整用凹部３８Ａは、前方射出サポート３８の計量モータ４２と対向する側の面（Ｘ１方向側の面）に形成されている。本実施形態に係る調整用凹部３８Ａは、矢印Ｘ２方向に見た場合に円形状とされた溝である。この調整用凹部３８Ａは、図中矢印Ｌ１で示す直径とされている。なお、調整用凹部３８Ａの形状はこれに限定されるものではなく、後述するようにその内部で調整凸部４２Ａが移動可能であれば、他の形状としてもよい。

調整凸部４２Ａは、計量モータ４２の前方射出サポート３８と対向する側の面（Ｘ２方向側の面）に形成されている。本実施形態に係る調整凸部４２Ａは、矢印Ｘ１方向に見た場合に円形状とされた突起である。この調整凸部４２Ａは、図中矢印Ｌ２で示す直径とされている。なお、調整凸部４２Ａの形状もこれに限定されるものではなく、調整用凹部３８Ａの内部で移動可能であれば、他の形状としてもよい。

調整用凹部３８Ａの直径Ｌ１は、調整凸部４２Ａの直径Ｌ２よりも大きく設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。また、調整用凹部３８Ａのくぼみ量（Ｘ１，Ｘ２方向の高さ）は、調整凸部４２Ａの突出量（Ｘ１，Ｘ２方向の高さ）と等しいか、若干大きく設定されている。更に、前方射出サポート３８の固定ボルト４９が挿通されるボルト穴３８Ｂの径は、固定ボルト４９のボルト径に対して大きく、よって遊びを有した構成とされている。なお、本実施形態では、ボルト穴の遊びを前方射出サポート３８に設けているが、計量モータ４２側に設ける構成とすることも可能である。

従って、調整凸部４２Ａは調整用凹部３８Ａ内で相対的に移動可能な構成となっている。換言すると、調整凸部４２Ａを有する計量モータ４２は、調整用凹部３８Ａを有する前方射出サポート３８に対して取り付け位置が調整可能な構成となっている。

よって、計量モータ４２を前方射出サポート３８に対して移動させることにより、駆動軸芯Ｄの傾き及び位置を調整することが可能となる。本実施形態の場合には、図２に示す芯調整前状態より、計量モータ４２を前方射出サポート３８に対して図中矢印Ｚ１方向に移動させることにより、スクリュー軸芯Ｓに対して駆動軸芯Ｄを一致させている。

図３は、スクリュー軸芯Ｓと駆動軸芯Ｄとが一致した芯調整後の射出装置３０を示している。この状態において、固定ボルト４９を用いて前方射出サポート３８と計量モータ４２を固定する。この際、前方射出サポート３８に形成された固定ボルト４９を挿通する孔の大きさは、前方射出サポート３８に対する計量モータ４２の移動範囲に対応して、固定ボルト４９の径よりも大きく設定されている。

上記のように本実施形態では、スクリュー３１のスクリュー軸芯Ｓに対してボールねじ軸４４の駆動軸芯Ｄを芯合わせしているため、スクリュー３１と加熱シリンダ３３の位置関係は変わらず、スクリュー３１が加熱シリンダ３３に対して変位してしまうことはない。このため、駆動時にスクリュー３１と加熱シリンダ３３が局所的に接触することを防止でき、スクリュー３１及び加熱シリンダ３３の早期磨耗を抑制できると共に、樹脂の過剰発熱の発生を防止することができる。

なお本実施形態では、計量モータ４２を移動させることにより、駆動軸となるボールねじ軸４４のスクリュー３１に近い側の端部（Ｘ２方向側の端部）を移動させ、これによりスクリュー軸芯Ｓに対して駆動軸芯Ｄを芯調整する方法を用いた。しかしながら、芯調整機構及び芯調整方法は、これに限定されるものではなく、スクリュー３１に対して遠い反対側の端部（Ｘ１方向側の端部）を移動させることにより芯調整を行う構成としてもよい。

この場合、ボールナット４５と後方射出サポート３９との取り付け位置に、上記したと同様の調整機構を設けることが考えられる。具体的には、後方射出サポート３９に調整用凹部及び遊びを有するボルト穴を設けると共にボールナット４５に調整凸部を設け、調整用凹部内で調整凸部が移動可能な構成とすることにより、スクリュー軸芯Ｓに対して駆動軸芯Ｄを芯調整することが可能となる。

また、前方射出サポート３８と計量モータ４２との間に調整機構を設けると共に、後方射出サポート３９とボールナット４５との間にも調整機構を設け、ボールねじ軸４４の両端において駆動軸芯Ｄの位置及び角度を調整可能とする構成としてもよい。また、遊びを有するボルト穴は、ボールナット４５又は後方射出サポート３９のいずれかに設けられる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態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・変更が可能なものである。

例えば、本実施形態では、計量モータ４２と射出モータ４３とが同軸的に配置された構成の射出装置３０に対して本発明を適用した例を示した。しかしながら、本発明の適用はこのタイプの射出装置に限定されるものではなく、計量モータと射出モータとが同軸的ではなく、ボールねじ軸を駆動するのに各モータとボールねじ軸をベルト等を用いて接続した構成の射出装置に対しても適用が可能なものである。

１ 射出成形機
１０ 型締装置
１２ 可動プラテン
１３ 金型
１４ 固定プラテン
１６ トグルサポート
１７ トグル機構
１８ 型締モータ
１９ ボールねじ軸
２０ クロスヘッド
３０ 射出装置
３１ スクリュー
３２ 駆動装置
３３ 加熱シリンダ
３８ 前方射出サポート
３８Ａ 調整用凹部
３９ 後方射出サポート
４０ ベアリングボックス
４１ 連結ロッド
４２ 計量モータ
４２Ａ 調整凸部
４３ 射出モータ
４４ ボールねじ部
４５ ボールナット
４６ ボールねじ
４７ スプラインナット
４９ 固定ボルト
５０ スプラインライン

Claims (3)

1. 回転自在及び進退自在に加熱シリンダ内に配設されたスクリューと、
   該スクリューを駆動する駆動軸を有する駆動装置とを有する射出装置であって、
   前記スクリューの軸芯に対して前記駆動軸の軸芯を合わせる芯調整機構を設け、
   前記駆動装置は、前記スクリューを回転させる計量モータと、前記スクリューを進退させる射出モータと、前記計量モータ及び前記射出モータを支持する射出枠とを有し、
   前記芯調整機構は、前記駆動軸の前記スクリューに近い側の一端部、又は該一端部と反対側の他端部の少なくとも一方の前記射出枠に対する取り付け位置を調整可能な構成であることを特徴とする射出装置。
2. 前記芯調整機構は、前記スクリューの軸芯に対する前記駆動軸の軸芯の位置と傾きを調整可能な構成であることを特徴とする請求項１記載の射出装置。
3. 回転自在及び進退自在に加熱シリンダ内に配設されたスクリューと、
   該スクリューを駆動する駆動軸と、前記スクリューを回転させる計量モータと、前記スクリューを進退させる射出モータと、前記計量モータ及び前記射出モータを支持する射出枠とを有する駆動装置の前記駆動軸と、
   の芯調整を行う射出装置の芯調整方法であって、
   前記駆動軸の前記スクリューに近い側の一端部、又は該一端部と反対側の他端部の少なくとも一方の前記射出枠に対する取り付け位置を調整可能とし、
   前記スクリューの軸芯に対して前記駆動軸の軸芯を合わせることを特徴とする射出装置の芯調整方法。

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