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KR100376614B1 - 사출성형기 - Google Patents

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KR100376614B1
KR100376614B1 KR10-2000-7001268A KR20007001268A KR100376614B1 KR 100376614 B1 KR100376614 B1 KR 100376614B1 KR 20007001268 A KR20007001268 A KR 20007001268A KR 100376614 B1 KR100376614 B1 KR 100376614B1
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KR
South Korea
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injection
motor
shaft
rotor
stator
Prior art date
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KR10-2000-7001268A
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English (en)
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KR20010022673A (ko
Inventor
에모토아츠시
히라가노리츠구
Original Assignee
스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Publication date
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Priority claimed from JP16797798A external-priority patent/JP3245391B2/ja
Priority claimed from JP22152198A external-priority patent/JP3236823B2/ja
Priority claimed from JP24727798A external-priority patent/JP3380474B2/ja
Application filed by 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 filed Critical 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Publication of KR20010022673A publication Critical patent/KR20010022673A/ko
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Abstract

본 발명은 사출성형기의 기계효율을 높게 하고 관성을 작게 할 수 있으며 축방향치수를 작게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 실린더부재와, 그 실린더부재에서 전후진이 자유롭게 되도록 설치된 사출부재와, 사출용 모터(82)와, 상기 사출부재에 대하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 연결되고 사출용 모터(82)의 회전이 전달되는 회전전달부 및 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 구비한 전동축을 갖는다. 그리고 상기 사출용 모터(82)와 전동축은 동일축상에 설치되고 이 전동축은 사출용 모터(82)의 회전자(92) 내측에서 전후진된다. 이 경우, 사출용 모터(82)의 회전이 감속기구, 풀리 등을 통하지 않고 전동축에 적접 전달되도록 되어 있기 때문에, 기계효율을 높게 할 수 있음과 동시에 관성을 작게 할 수 있다. 또, 사출공정에서 보압공정으로의 전환에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 그리고 전동축은 사출용 모터(82)의 회전자(92) 내측에서 전후진되기 때문에 사출성형기의 축방향치수를 작게 할 수 있다.

Description

사출성형기{Injection molding machine}
종래의 사출성형기에 있어서는 가열실린더 내에서 가열되어 용융된 수지를 고압으로 사출하여 금형(金型)장치의 캐비티공간에 충전하고, 그 캐비티공간 내에서 냉각하여 고화시키는 것에 의해 성형품을 얻을 수 있도록 되어 있다.
이를 위해서 상기 사출성형기는 형체(型締)장치 및 사출장치를 구비하고, 상기 형체장치는 고정플래튼 및 가동플래튼을 구비하며, 형체용 실린더가 가동플래튼을 전후진시키는 것에 의해 형폐(型閉), 형체 및 형개(型開)를 수행할 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 사출장치는 호퍼에서 공급된 수지를 가열하여 용융시키는 가열실린더 및 용융된 수지를 사출하는 사출노즐을 구비하고, 상기 가열실린더 내에 스크루가 회전이 자유롭게 되도록, 또한 전후진이 자유롭게 되도록 설치된다. 그리고 상기 스크루를 전진시켜서 사출노즐에 의해 수지를 사출함과 동시에 스크루를 후퇴시킴으로써 수지를 계량하도록 되어 있다.
그런데, 상기 스크루를 전후진시키기 위해 전동식 사출장치가 제공되어 있다.
도 1은 종래 사출장치의 개략도이다.
도면에 있어서 2는 사출장치, 4는 사출장치 프레임이며, 상기 사출장치 프레임(4)의 전방(도면의 왼쪽)에는 가열실린더(21)가 고정되고 그 가열실린더(21)의 전단(도면의 왼쪽 끝)에 사출노즐(21a)이 설치된다. 그리고 상기 가열실린더(21)에 호퍼(21b)가 설치됨과 동시에 가열실린더(21) 내에 스크루(20)가 회전이 자유롭게, 또한 전후진(도면의 좌우방향으로 이동)이 자유롭도록 설치되고, 상기 스크루(20)의 후단(도면의 오른쪽 끝)이 지지부재(5)에 의해 회전이 자유롭게 지지된다.
상기 지지부재(5)에는 감속기구가 달린 계량용 모터(6)가 설치되고, 그 계량용 모터(6)의 회전이 타이밍벨트(7a)를 통하여 상기 스크루(20)에 전달되도록 되어 있다.
또, 스크루(20)와 평행하게 나사축(8)이 회전이 자유롭게 지지됨과 동시에 그 나사축(8)의 후단은 타이밍벨트(7b)를 통하여 감속기가 달린 사출용 모터(9)에 연결되고, 그 사출용 모터(9)에 의해 나사축(8)을 회전시킬 수 있도록 되어 있다. 그리고 상기 나사축(8)의 전단은 지지부재(5)에 고정된 너트(5a)와 나사결합되어 있다. 따라서 상기 사출용 모터(9)를 구동하고 타이밍벨트(7b)를 통하여 나사축(8)을 회전시킴으로써 너트(5a)를 축방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 구성의 사출장치(2)에 있어서, 계량공정시에 계량용 모터(6)를 구동하여 타이밍벨트(7a)를 통하여 스크루(20)를 회전시키고 그 스크루(20)를 소정양만큼 후퇴(도면의 오른쪽으로 이동)시키면 호퍼(21b)에서 수지가 공급되고, 그 수지는 가열실린더(21) 내에서 가열되고 용융되어 스크루(20)의 후퇴에 따라서 이스크루(20)의 전방에 모인다.
또, 사출공정시에 사출용 모터(9)를 구동하여 타이밍벨트(7b)를 통하여 나사축(8)을 회전시키면 상기 너트(5a) 및 지지부재(5)가 상기 나사축(8)의 회전에 따라 이동되어 상기 스크루(20)를 전진(도면의 왼쪽으로 이동)시키기 때문에, 그 스크루(20)의 전방에 모여있던 수지는 사출노즐(21a)로부터 사출된다.
그런데, 상기 사출장치(2)에 있어서는 사출 및 계량에 따라 계량용 모터(6) 및 사출용 모터(9)를 각각 구동시킬 필요가 있고, 또 계량용 모터(6) 및 사출용 모터(9)의 회전이 감속기구, 풀리(pully) 등을 통하여 스크루(20)에 전달되도록 되어 있기 때문에, 기계효율이 낮아짐과 동시에 관성(inertia)이 커지게 된다. 그 결과, 사출공정에서의 사출속도를 높이거나 변경하는 데 필요한 시간이 길어짐과 동시에 사출속도를 높이거나 변경하거나 하는 데 필요한 토크(torque)가 커지게 된다. 또, 사출공정에서 보압(保壓)공정으로의 전환에 필요한 시간도 길어지게 된다.
그래서, 스크루와 사출용 모터 및 계량용 모터를 동일축상에 설치한 빌트인(built-in)모터형 사출장치가 제공되어 있다.
도 2는 종래의 빌트인모터형 사출장치의 단면도이다.
도면에서 12는 가열실린더이고, 그 가열실린더(12)의 전단(도면의 좌단)에 사출노즐(12a)이 설치된다. 상기 가열실린더(12) 내에는 스크루(22)가 회전이 자유롭게 되도록, 또한 전후진(도면의 좌우방향으로 이동)이 자유롭게 되도록 설치된다.
상기 스크루(22)는 전단에 스크루헤드(22a)를 가짐과 동시에 상기 가열실린더(12) 내에서 뒤쪽(도면의 오른쪽)으로 연장되어 후단(도면의 우단)에서 제1스플라인축(63)과 연결된다.
따라서, 계량공정시에 상기 스크루(22)를 회전시키면서 소정양만큼 후퇴(도면의 오른쪽으로 이동)시키면 도시되지 않은 호퍼에서 펠릿(pellet)상의 수지가 공급되고, 그 수지는 가열실린더(12) 내에서 가열되고 용융되어 스크루(22)의 후퇴에 따라 스크루헤드(22a)의 전방(도면의 왼쪽)에 모인다.
또, 사출공정시에 상기 스크루(22)를 전진(도면의 왼쪽으로 이동)시키면, 상기 스크루헤드(22a)의 전방에 모여있던 수지는 사출노즐(12a)에서 사출되어 도시되지 않은 금형장치의 캐비티공간에 충전된다.
그런데 상기 가열실린더(12)의 후단에는 구동부 케이스(11)가 고정되고, 그 구동부 케이스(11)의 전방부(도면의 왼쪽부)에 계량용 모터(44)가, 후방부(도면의 오른쪽부)에 사출용 모터(45)가 서로 동일축상에 설치된다. 상기 계량용 모터(44)는 고정자(stator)(46) 및 회전자(rotor)(47)로 이루어지며, 상기 사출용 모터(45)는 고정자(48) 및 회전자(49)로 이루어진다.
상기 회전자(47)는 구동부 케이스(11)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 회전자(47)에 중공(中空,hollow) 제1로터샤프트(56)가 끼워 넣어져서 고정되고, 그 제1로터샤프트(56)는 베어링(51)(52)에 의해 지지된다.
한편, 상기 회전자(49)도 구동부 케이스(11)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 회전자(49)에 중공 제2로터샤프트(57)가 끼워 넣어져서 고정되고, 그 제2로터샤프트(57)는 베어링(53)(54)에 의해 지지된다.
그런데, 상기 계량용 모터(44)를 구동함으로써 스크루(22)를 회전시키면서 후퇴시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 제1로터샤프트(56)의 전단 내주에 제1스플라인너트(62)가 고정되고, 그 제1스플라인너트(62)와 제1스플라인축(63)이 스플라인연결되며, 상기 제1스플라인축(63)의 전단에 상기 스크루(22)가 고정된다. 따라서 상기 계량용 모터(44)를 구동하여 회전자(47)를 회전시키면 그 회전자(47)의 회전이 스크루(22)에 전달되어 상기 스크루(22)를 회전시킨다. 이 때, 제1스플라인너트(62)에 대하여 제1스플라인축(63)이 상대적으로 후퇴되어 스크루(22)도 후퇴된다. 또한 상기 스크루(22)가 후퇴할 때 수지가 발생시키는 압력에 저항하여 스크루(22)에 배압(背壓)이 가해진다.
한편, 상기 사출용 모터(45)를 구동함으로써 상기 스크루(22)를 전후진시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 제2로터샤프트(57)의 후단에 고리모양의 베어링 리테이너(bearing retainer)(64)가 고정되고, 그 베어링 리테이너(64)의 내주에 볼나사축(65)이 끼워 넣어져서 고정된다. 그리고 상기 볼나사축(65)은 구동부 케이스(11)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 즉, 볼나사축(65)은 베어링 리테이너(64)를 통하여 베어링(66)에 의해, 또 그 베어링(66)보다 뒤쪽에 설치된 베어링(67)에 의해 구동부 케이스(11)에 대하여 지지된다.
그리고 상기 제2로터샤프트(57) 내에 볼너트(69)가 전후진이 자유롭게 되도록 설치되고, 상기 볼너트(69)와 볼나사축(65)이 나사결합된다. 따라서 회전자(49)의 회전은 제2로터샤프트(57) 및 베어링 리테이너(64)를 통하여 볼나사축(65)에 전달되고 상기 볼너트(69) 및 볼나사축(65)에 의해 회전운동이 직선운동으로 변환되어, 그 결과 볼너트(69)가 전후진된다.
또, 상기 볼너트(69)가 볼나사축(65)과 함께 회전하지 않도록 하기 위해 상기 볼너트(69)의 전단에 중공 제2스플라인축(71)이 고정되고, 그 제2스플라인축(71)과 상기 구동부 케이스(11)에 고정된 제2스플라인너트(76)가 스플라인연결된다.
그리고 상기 제2스플라인축(71)의 전단에 베어링박스(72)가 고정되고, 그 베어링박스(72) 내의 전방에 스러스트 베어링(thrust bearing)(73)이, 후방에 베어링(74)이 설치된다. 따라서 상기 제1스플라인축(63)은 스러스트 베어링(73) 및 베어링(74)에 의해 제2스플라인축(71) 및 볼너트(69)에 대하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 지지된다.
이 경우, 계량용 모터(44) 및 사출용 모터(45)의 회전은 감속기구, 풀리 등을 통하지 않고 스크루(22)에 전달되도록 되어 있기 때문에 그만큼 기계효율을 높게 하고 관성을 작게 할 수 있다.
또한, 상기 구동부 케이스(11)는 프런트커버(11a), 센터케이스(11b) 및 리어(rear)커버(11c)로 이루어지고, 상기 프런트커버(11a)의 전단에 가열실린더(12)가 고정된다.
그리고 상기 계량용 모터(44)는 슬리브상의 고정자 프레임(46a)에 의해, 사출용 모터(45)는 슬리브상의 고정자 프레임(48a)에 의해 각각 둘러싸여 있고, 상기 프런트커버(11a)와 센터케이스(11b)는 고정자 프레임(46a)을 사이에 두고 나사달린 로드(46b)로 연결되며, 상기 센터케이스(1b)와 리어커버(11c)는 고정자프레임(48a)을 사이에 두고 나사달린 로드(48b)로 연결된다. 상기 고정자 프레임(48a)은 로드(48b)의 고정(clamp)으로 인해 발생되는 마찰력에 의해 회전이 자유롭게 되도록 지지된다.
그러나 상기 종래의 사출장치에 있어서는 계량용 모터(44)와 사출용 모터(45)가 동일축상에 설치되므로 사출성형기의 축방향치수가 커지게 된다. 그러나 사출성형기의 축방향치수를 작게 하려고 하면 계량용 모터(44) 및 사출용 모터(45)의 외경(外徑)이 크게 되어 관성이 커지게 된다.
또, 상기 사출용 모터(45)를 구동하여 볼나사축(65)을 회전시키고 스크루(22)를 전진시켜서 가열실린더(12) 내의 수지를 사출할 경우, 사출력에 대한 반력이 가열실린더(12) 및 프런트커버(11a)를 통하여 로드(46b)에 전달됨과 동시에 리어커버(11c)를 통하여 로드(48b)에 전달되기 때문에 로드(46b)(48b)가 늘어나서 고정력이 약해지게 된다.
이 경우, 계량용 모터(44) 및 사출용 모터(45)의 구동에 따라 회전자(47)(49)가 회전되면 고정자 프레임(46a)(48a)이 회전할 가능성이 있기 때문에, 로드(46b)(48b)의 고정력을 엄밀히 관리할 필요가 생긴다. 그 결과, 사출성형기의 조립 및 보수·관리가 번거롭게 된다.
본 발명은 상기 종래의 사출장치의 문제점을 해결하여 기계효율을 좋게 하고 관성을 작게 할 수 있으며, 축방향치수를 작게 할 수 있음과 동시에, 조립 및 보수·관리를 용이하게 할 수 있는 사출성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
이를 위해서, 본 발명의 사출성형기는 실린더부재와, 그 실린더부재에서 전후진이 자유롭게 되도록 설치된 사출부재와, 사출용 모터와, 상기 사출부재에 대하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 연결되고 사출용 모터의 회전이 전달되는 회전전달부 및 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 구비한 전동축(傳動軸)을 갖는다.
그리고 상기 사출용 모터와 전동축은 동일축상에 설치되고, 상기 전동축은 사출용 모터의 회전자 내측에서 전후진된다.
이 경우, 사출용 모터의 회전이 감속기구, 풀리 등을 통하지 않고 전동축에 직접 전달되도록 되어 있기 때문에 기계효율을 높게 할 수 있음과 동시에 관성을 작게 할 수 있다. 그 결과, 사출공정에서 사출속도를 높이거나 변경하는 데 필요한 시간을 단축할 수 있음과 동시에 사출속도를 높이거나 변경하는 데 필요한 토크를 작게 할 수 있다. 또, 사출공정에서 보압공정으로의 전환에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
그리고 전동축은 사출용 모터의 회전자 내측에서 전후진되기 때문에 사출성형기의 축방향치수를 작게 할 수 있다.
본 발명의 다른 사출성형기에서는 또한, 상기 사출용 모터 및 전동축은 상기 사출부재와 동일축상에 설치된다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 상기 사출용 모터, 전동축 및 사출부재는 서로 다른 축상에 설치된다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 계량용 모터를 갖는다.
그리고 그 계량용 모터는 상기 사출부재와 동일축상에 설치된다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 계량용 모터를 갖는다.
그리고 그 계량용 모터와 사출부재는 다른 축상에 설치되고 전동수단을 통하여 연결된다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 상기 전동축은 볼나사축부 및 스플라인축부로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 가열실린더와, 그 가열실린더 내에서 전후진이 자유롭게 되도록 설치된 스크루와, 사출용 모터와, 상기 스크루에 대하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 연결되고 사출용 모터의 회전이 전달되는 회전전달부 및 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환부를 구비한 전동축을 갖는다.
그리고 상기 사출용 모터와 전동축은 동일축상에 설치되고, 그 전동축은 사출용 모터의 회전자 내측에서 전후진된다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 고정자 및 회전자를 구비한 중공 모터와, 그 중공 모터를 둘러싸서 설치되고 고정자를 지지하는 고정자 프레임과, 그 고정자 프레임의 양단에 자유롭게 붙였다 떼었다 할 수 있도록 연결된 제1플레이트 및 제2플레이트를 갖는다.
이 경우, 고정자 프레임과 제1플레이트 및 제2플레이트를 분리시킴으로써 중공 모터를 교환할 수 있다.
또, 상기 고정자 프레임과 제1플레이트 및 제2플레이트가 연결되기 때문에, 상기 중공 모터를 구동했을 때에 고정자 프레임이 회전하는 일은 없다. 따라서 상기 고정자 프레임과 제1플레이트 및 제2플레이트를 연결하기 위한 고정력을 엄밀하게 관리할 필요가 없다.
그 결과, 사출성형기의 조립 및 보수·관리를 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 상기 고정자 프레임에는 상기 중공 모터의 구동에 따라 발생하는 장력(張力)이 전달된다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 상기 고정자 프레임은 고정자를 지지하기 위한 통상부(筒狀部) 및 그 통상부의 양단에 형성된 플런지(flange)부를 구비한다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 회전이 자유롭게 되도록 지지된 중공 회전자샤프트와, 고정자 및 그 고정자의 지름방향 안쪽에 설치되고 상기 회전자샤프트에 고정된 회전자를 구비한 모터와, 그 모터와 동일축상에 설치된 사출부재를 갖는다.
그리고 상기 사출부재의 스트로크의 후퇴한계에서의 사출부재의 후단은 상기 회전자샤프트의 전단보다 뒤쪽에 놓인다.
이 경우, 상기 사출부재를 전후진시킬때 사출부재와 모터를 오버랩시킬 수 있기 때문에 사출성형기의 축방향치수를 짧게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 사출성형기에서는 또한, 상기 회전자샤프트의 전단에 슬리브가 고정되고, 그 슬리브의 후단에 스플라인너트가 고정되며, 그 스플라인너트와 스플라인걸어맞춤된 스플라인축과 상기 사출부재가 연결된다.
이 경우, 상기 사출부재의 스트로크 후퇴한계에서의 사출부재의 후단을 회전자샤프트의 전단보다 슬리브 길이만큼 뒤쪽으로 놓을 수 있다.
본 발명은 사출성형기에 관한 것이다.
도 1은 종래 사출장치의 개략도,
도 2는 종래의 빌트인모터형 사출장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 제1실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 주요부 단면도,
도 5는 사출특성의 비교도,
도 6은 본 발명의 제2실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부 단면도,
도 7은 본 발명의 제3실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부 단면도,
도 8은 본 발명의 제4실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부케이스 설명도,
도 9는 본 발명의 제4실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부 단면도,
도 10은 본 발명의 제4실시형태의 프런트프레임의 측면도.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 단면도, 도 4는 본 발명의 제1실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 주요부 단면도, 도 5는 사출특성의 비교도이다. 또한, 도 5에서 가로축에 시간을, 세로축에 사출속도를 나타내고 있다.
도면에서 12는 실린더부재로서의 가열실린더이고, 그 가열실린더(12)의 전단(도 3의 좌단)에 사출노즐(12a)이 설치된다. 상기 가열실린더(12) 내에는 사출부재로서의 스크루(22)가 회전이 자유롭게 되도록, 또한 전후진(도 3의 좌우방향으로 이동)이 자유롭게 되도록 설치된다.
상기 스크루(22)는 전단에 스크루헤드(22a)를 가짐과 동시에, 상기 가열실린더(12) 내에서 뒤쪽(도 3의 오른쪽)으로 뻗어서 후단(도 3의 우단)에서 베어링박스(13)에 고정된다. 또, 상기 스크루(22)의 주위에는 나선상의 플라이트(flight)(23)가 형성되고, 그 플라이트(23) 사이에 홈(26)이 형성된다.
그리고 상기 가열실린더(12)의 설정된 곳에는 수지공급구(29)가 형성되고, 그 수지공급구(29)에 호퍼(30)가 고정된다. 상기 수지공급구(29)는 스크루(22)를 가열실린더(12) 내의 가장 전방(도 3의 왼쪽)에 놓은 상태에서 상기 홈(26)의 후단부(도 3의 우단부)에 대응하는 곳에 형성된다.
따라서, 계량공정시에 상기 스크루(22)를 회전시키면서 소정양만큼 후퇴(도 3의 오른쪽으로 이동)시키면 상기 호퍼(30) 내에서 펠릿상의 수지(33)가 공급되고, 그 수지는 가열실린더(12) 내로 진입하여 홈(26) 내를 전진(도 3의 왼쪽으로 이동)한다.
또, 상기 가열실린더(12)의 주위에는 도시되지 않은 가열수단으로서의 히터가 설치되어 있어서 그 히터에 의해 가열실린더(12)를 가열하고, 상기 홈(26) 내의 수지(33)를 용융시킬 수 있도록 되어 있다. 따라서 스크루(22)를 회전시키면서 소정양만큼 후퇴시키면 상기 스크루헤드(22a)의 전방에 1숏만큼의 용융된 수지가 모인다.
다음으로, 사출공정시에 상기 스크루(22)를 전진시키면, 상기 스크루헤드(22a)의 전방에 모여있던 수지는 사출노즐(12a)로부터 사출되어 도시되지 않은 금형장치의 캐비티공간에 충전된다.
그런데, 상기 가열실린더(12)의 뒤쪽에는 상기 스크루(22)를 회전시키거나 전후진시키기 위한 구동부(15)가 설치된다. 그 구동부(15)는 프레임(17)과, 그 프레임(17)에 대하여 이동이 자유롭게 설치된 제1구동수단으로서의 계량용 모터(81) 및 상기 프레임(17)에 고정된 제2구동수단으로서의 사출용 모터(82)를 구비하고, 상기 사출용 모터(82)와 스크루(22)가 동일축상에 설치된다.
상기 프레임(17)에는 상기 스크루(22)와 평행하게 뻗은 안내부재로서의 안내바(83)가 설치되고, 그 안내바(83)를 따라서 상기 계량용 모터(81)가 이동된다. 이를 위해서 지지판(84)이 상기 안내바(83)에 대하여 자유롭게 미끄러져 움직일 수 있도록 설치되고, 상기 지지판(84)에 계량용 모터(81)가 설치된다.
또, 상기 계량용 모터(81)의 출력축(85)에 구동측(驅動側) 풀리(86)가, 상기 베어링박스(13)의 박스본체(87) 외주에 종동측(從動側) 풀리(88)가 각각 고정되고, 상기 구동측 풀리(86)와 종동측 풀리(88) 사이에 타이밍벨트(89)가 팽팽하게 설치된다. 또한, 구동측 풀리(86), 종동측 풀리(88) 및 타이밍벨트(89)에 의해 베어링박스(13)와 계량용 모터(81)를 연결하는 동력전달수단이 구성된다.
한편, 상기 사출용 모터(82)는 상기 프레임(17)에 고정된 고정자(91) 및 그 고정자(91)의 내주측에 설치된 회전자(92)로 이루어지고, 상기 회전자(92)는 프레임(17)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 상기 회전자(92)에 중공 회전자샤프트(93)가 끼워넣어져서 고정되고, 그 회전자샤프트(93)의 양단이 베어링(94)(95)에 의해 프레임(17)에 각각 지지된다.
또, 상기 베어링박스(13) 내에 베어링(96)(97)이 설치되고, 그 베어링(96)(97)에 의해 스크루(22)와 전동축으로서의 볼나사축·스플라인축 유니트(98)가 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 연결되며, 상기 프레임(17)에 하중검출수단으로서의 하중계(105)를 통하여 고정된 볼너트(99)와 상기 볼나사축·스플라인축 유니트(98)의 전반부에 형성된 운동방향 변환부로서의 볼나사축부(98a)가 나사결합된다. 또한, 베어링박스(13)에 의해 스크루(22)와 볼나사축·스플라인축 유니트(98) 사이에서 축방향에서의 상대적인 운동을 구속하고 회전방향에서의 상대적인 운동을 허용하는 구동력 전달수단이 구성된다. 또, 상기 볼너트(99) 및 볼나사축부(98a)에 의해 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환수단이 구성된다.
따라서, 계량공정에서 상기 계량용 모터(81)를 구동하면 그 계량용 모터(81)의 회전이 구동측 풀리(86), 타이밍벨트(89), 박스본체(87) 및 스크루(22)에 차례대로 전달되어 스크루(22)가 회전된다. 이 경우, 스크루(22)와 볼나사축·스플라인축 유니트(98)와는 베어링박스(13)를 통하여 상대적으로 회전이 자유롭도록 연결되어 있으므로, 박스본체(87)에 전달된 회전은 볼나사축·스플라인축 유니트(98)에는 전달되지 않으나 가열실린더(12) 내의 수지압력이 베어링박스(13)를 통하여 볼나사축·스플라인축 유니트(98)에 전달된다. 따라서, 볼나사축·스플라인축 유니트(98)는 회전하면서 후퇴하고, 이에 따라서 스크루(22)도 회전하면서 후퇴한다. 또한, 상기 스크루(22)가 후퇴할 때 수지의 압력에 저항하여 스크루(22)에 배압이 가해진다.
한편, 상기 사출용 모터(82)의 고정자(91)에 소정주파수의 전류를 공급함으로써 상기 스크루(22)를 전진시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 회전자샤프트(93) 내측의 거의 중앙에 고리모양의 걸림부재(101)가 고정되고, 그 걸림부재(101)의 내주에 형성된 스플라인(102)과, 상기 볼나사축·스플라인축 유니트(98)의 후반부 외주에 형성된 회전전달부로서의 스플라인축부(98b)가 걸어맞추어진다. 또한 상기 스플라인(102) 및 스플라인축부(98b)에 의해 사출용 모터(82)의 회전이 전달되는 회전전달수단이 구성된다.
따라서, 사출공정에서 상기 사출용 모터(82)를 구동하면 그 사출용 모터(82)의 회전이 회전자샤프트(93), 걸림부재(101) 및 볼나사축·스플라인축 유니트(98)에 차례대로 전달된다. 그리고 상기 볼너트(99)가 프레임(17)에 고정되어 있기 때문에, 볼나사축·스플라인축 유니트(98)는 회전됨과 동시에 전진되어 스크루(22)를 전진시킨다. 또 이 때, 볼나사축·스플라인축 유니트(98)에 가해지는 사출력은 볼너트(99)를 통하여 하중계(105)에 전달되어 그 하중계(105)에 의해 검출된다.
또한, 상기 볼나사축·스플라인축 유니트(98)는 축방향으로 스트로크(S)만큼 전후진된다.
이와 같이 사출용 모터(82)의 회전이 감속기구, 풀리 등을 통하지 않고 볼나사축·스플라인축 유니트(98)에 직접 전달되도록 되어 있으므로, 기계효율을 높게할 수 있음과 동시에 관성을 작게 할 수 있다. 그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이 사출공정에서 사출속도를 높이거나 변경하는 데 필요한 시간을 단축할 수 있음과 동시에 사출속도를 높이거나 변경하는 데 필요한 토크를 작게 할 수 있다. 또, 사출공정에서 보압공정으로의 전환에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 도 5에서 L1은 도 1에 나타낸 종래 사출장치의 사출특성을 나타낸 라인, L2는 도 2에 나타낸 종래 빌트인모터형 사출장치의 사출특성을 나타낸 라인, L3은 도 3에 나타낸 빌트인모터형 사출장치의 사출특성을 나타낸 라인이다.
그리고 상기 걸림부재(101)가 회전자샤프트(93)의 거의 중앙에 설치되므로, 회전자(92)의 내측에서 스플라인축부(98b)를 전후진시킬 수 있다. 또, 계량용 모터(81)의 회전을 스크루(22)에 전달하기 위한 구동측 풀리(86), 종동측 풀리(88) 및 타이밍벨트(89)를 축방향에서 베어링박스(13)와 겹쳐서 설치할 수 있다. 따라서 사출성형기의 축방향치수를 작게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 계량용 모터(81)와 볼나사축·스플라인축 유니트(98)를 다른 축상에 설치하도록 되어 있으나, 사출용 모터, 볼나사축·스플라인축 유니트 및 스크루를 서로 다른 축상에 설치할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제2실시형태에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부의 단면도이다.
도면에서 111은 구동부케이스이고, 그 구동부케이스(111)의 전방부(도면의 왼쪽부분)에 제1구동수단으로서의 계량용 모터(144)가, 후방부(도면의 오른쪽부분)에 제2구동수단으로서의 사출용 모터(145)가 서로 동일축상에 설치된다. 상기 계량용 모터(144)는 고정자(146) 및 회전자(147)로 이루어지고, 상기 사출용 모터(145)는 고정자(148) 및 회전자(149)로 이루어진다.
상기 회전자(147)는 구동부케이스(111)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 회전자(147)에 중공 제1회전자샤프트(156)가 끼워넣어져 고정되고, 그 제1회전자샤프트(156)는 베어링(151)(152)에 의해 구동부케이스(111)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다.
한편, 상기 회전자(149)도 구동부케이스(111)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 회전자(149)에 중공 제2회전자샤프트(157)가 끼워넣어져 고정되고, 그 제2회전자샤프트(157)는 베어링(153)(154)에 의해 구동부케이스(111)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다.
그런데, 계량공정에서 상기 계량용 모터(144)를 구동함으로써 사출부재로서의 스크루(22)(도 4)를 회전시키면서 후퇴시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 제1회전자샤프트(156)의 전단에 통상(筒狀)의 스플라인 슬리브(162) 및 통상 가이드(112)가 설치되고, 그 가이드(112) 내에 베어링박스(113)가 자유롭게 미끄러져 움직일 수 있도록 설치되며, 그 베어링박스(113)와 스크루(22)가 로드(114)를 통하여 연결된다. 그리고 상기 스플라인 슬리브(162)는 상기 제1회전자샤프트(156)의 전단부(도면의 좌단부)로부터 거의 중앙에 걸쳐서 뻗으며, 상기 스플라인 슬리브(162)와 상기 베어링박스(113)의 후단(도면의 우단)에 형성된 스플라인축부(163)가 스플라인연결된다. 따라서, 상기 계량용 모터(144)를 구동시켜 회전자(147)를 회전시키면그 회전자(147)의 회전이 스크루(22)에 전달되어 상기 스크루(22)를 회전시킨다. 이 때, 스플라인 슬리브(162)에 대하여 스플라인축부(163)가 상대적으로 후퇴(도면의 오른쪽으로 이동)되어 스크루(22)도 후퇴된다. 이와 같이 하여 계량을 할 수 있다. 또한, 스크루(22)가 후퇴할 때 수지가 발생시키는 압력에 저항하여 스크루(22)에 배압이 가해진다.
한편, 사출공정에서 상기 사출용 모터(145)를 구동함으로써 상기 스크루(22)를 회전시키지 않고 전진시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 베어링박스(113) 내에 베어링(166)(167) 및 스러스트 베어링(168)이 설치되고, 상기 베어링(166)(167)에 의해 전동축으로서의 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 전단이 회전이 자유롭게 되도록 지지되며, 상기 스러스트 베어링(168)에 의해 스러스트하중을 받는다. 또, 제1회전자샤프트(156)의 후단과 상기 제2회전자샤프트(157)의 전단 사이에서 볼너트(169)가 구동부케이스(111)에 고정되고, 볼너트(169)와 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 전반부에 형성된 운동방향 변환부로서의 볼나사축부(123)가 나사결합된다. 또한, 상기 제2회전자샤프트(157)의 후단에 통상의 걸림부재(121)가 설치되고, 그 걸림부재(121)는 상기 제2회전자샤프트(157)의 후단부(도면의 우단부)에서 거의 중앙에 걸쳐서 뻗으며, 내주의 전단에 스플라인(122)이 형성된다. 그리고 그 스플라인(122)을 통하여 상기 걸림부재(121)와 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 후반부에 형성된 회전전달부로서의 스플라인축부(124)가 스플라인연결된다. 즉, 볼나사축·스플라인축 유니트(165)는 전단에서, 베어링박스(113) 및 제1회전자샤프트(156)를 통하여 베어링(151)에 의해, 후단에서 걸림부재(121) 및 제2회전자샤프트(157)를 통하여 베어링(154)에 의해 구동부케이스(111)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 또한, 베어링박스(113)에 의해 스크루(22)와 볼나사축·스플라인축 유니트(165) 사이에서 축방향에서의 상대적인 운동을 구속하고 회전방향에서의 상대적인 운동을 허용하는 구동력 전달수단이 구성된다. 또, 상기 걸림부재(121) 및 스플라인축부(124)에 의해 사출용 모터(145)의 회전이 전달되는 회전전달수단이 구성된다. 그리고 볼너트(169) 및 볼나사축부(123)에 의해 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환수단이 구성된다.
상기 제2회전자샤프트(157)의 후단에는 엔드캡(end cap)(131)이 고정되고, 그 엔드캡(131)은 상기 제2회전자샤프트(157) 내를 밀폐하여 제2회전자샤프트(157) 내에 이물질 등이 진입하는 것을 방지한다. 또한, 상기 엔드캡(131)에 인코더(132)가 설치되고, 그 인코더(132)에 의해 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 회전수가 직접 검출된다. 따라서, 도시되지 않은 제어부에서 상기 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 회전수에 기초하여 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 위치를 산출할 수 있다.
이 경우, 회전자(149)의 회전은 제2회전자샤프트(157), 걸림부재(121)를 통하여 볼나사축·스플라인축 유니트(165)에 전달되고, 상기 볼너트(169) 및 볼나사축부(123)에 의해 회전운동이 직선운동으로 변환되어 볼나사축·스플라인축 유니트(165)가 전후진(도면의 좌우방향으로 이동)된다. 따라서, 상기 사출용 모터(145)를 구동하여 회전자(149)를 회전시키는 것에 의해 볼나사축·스플라인축 유니트(165)를 전진시켜서 스크루(22)를 회전시키지 않고 전진시킬 수 있다. 이와같이 하여 사출을 수행할 수 있다.
이 경우, 계량용 모터(144) 및 사출용 모터(145)의 회전은 감속기구, 풀리 등을 통하지 않고 스크루(22)에 전달되므로, 기계효율을 높게 하고 관성을 작게 할 수 있다.
그리고 상기 스플라인(122)이 회전자(149)의 거의 중앙에 설치되므로 회전자(149)의 내측에서 스플라인축부(124)를 전후진시킬 수 있다. 또, 계량용 모터(144)의 회전을 스크루(22)에 전달하기 위한 스플라인 슬리브(162) 및 스플라인축부(163)를 축방향에서 볼나사축부(123)와 겹쳐서 설치할 수 있으므로, 사출성형기의 축방향치수를 작게 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 제2실시형태와 같은 구조를 갖는 것에 대해서는 같은 부호를 붙임으로써 그 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명 제3실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부 단면도이다.
도면에서 210은 구동부케이스이고, 그 구동부케이스(210)는 프런트케이스(221), 센터케이스(222) 및 리어케이스(223)로 이루어지며, 그 리어케이스(223)는 통상부(226) 및 그 통상부(226)의 양단을 덮는 엔드플레이트(224)(225)로 이루어진다. 그리고 상기 센터케이스(222)의 전단(도면의 좌단)에 제1구동수단으로서의 계량용 모터(201)가, 상기 리어케이스(223) 내에 제2구동수단으로서의 사출용 모터(145)가 설치된다. 또한, 상기 계량용 모터(201)와 사출부재로서의 스크루(22)(도 4)와는 다른 평행한 축상에 설치되고, 상기 사출용 모터(145)와 상기 스크루(22)와는 동일축상에 설치된다. 또, 상기센터케이스(222)의 전단에는 스플라인너트(211)가 베어링(213)(214)에 의해 회전이 자유롭게 되도록 지지되고, 상기 스플라인너트(211)의 후단(도면의 우단)의 내주면에 스플라인(212)이 형성된다. 그리고 상기 계량용 모터(201)의 출력축(202)에 구동측 기어(203)가 설치되고, 그 구동측 기어(203)와 상기 프런트케이스(221)에 회전이 자유롭게 되도록 지지된 아이들기어(idle gear)(204)가 서로 맞물려 있다. 또, 상기 스플라인너트(211)의 전단에 종동측 기어(205)가 설치되고, 이 종동측 기어(205)와 상기 아이들기어(204)가 서로 맞물려 있다. 따라서 상기 계량용 모터(201)를 구동함으로써 발생된 회전은 구동측 기어(203), 아이들기어(204) 및 종동측 기어(205)를 통하여 스플라인너트(211)에 전달된다.
또, 상기 종동측 기어(205) 및 스플라인너트(211)보다 내측에 베어링박스(231)가 설치되고, 그 베어링박스(231)의 외주면에 스플라인(232)이 형성되어 상기 베어링박스(231)와 상기 스플라인너트(211)가 연결된다.
또한, 상기 구동측 기어(203), 아이들기어(204) 및 종동측 기어(205)에 의해 베어링박스(231)와 계량용 모터(201)를 연결하는 전동수단이 구성된다.
한편, 상기 사출용 모터(145)를 구동함으로써 상기 스크루(22)를 회전시키지 않고 전진(도면의 왼쪽으로 이동)시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 베어링박스(231) 내에 베어링(166)(167) 및 스러스트 베어링(168)이 설치되고, 상기 베어링(166)(167)에 의해 전동축으로서의 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 전단이 회전이 자유롭게 되도록 지지되며, 상기 스러스트 베어링(168)에 의해 스러스트하중을 받는다. 또, 상기 센터케이스(222)의 후단과 제2회전자샤프트(157)의 전단 사이에서 볼너트(169)가 센터케이스(222)에 고정되고, 볼너트(169)와 볼나사축·스플라인축 유니트(165)의 전반부에 형성된 운동방향 변환부로서의 볼나사축부(123)가 나사결합된다. 또한, 볼너트(169) 및 볼나사축·스플라인축 유니트(165)에 의해 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환수단이 구성된다.
따라서, 계량공정에서 상기 계량용 모터(201)를 구동하면 그 계량용 모터(201)의 회전이 구동측 기어(203), 아이들기어(204), 스플라인너트(211), 베어링박스(231) 및 로드(114)를 통하여 스크루(22)에 차례대로 전달되어 스크루(22)가 회전된다. 이 경우, 스크루(22)와 볼나사축·스플라인축 유니트(165)는 베어링박스(231)를 통하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 연결되어 있으므로, 베어링박스(231)에 전달된 회전은 볼나사축·스플라인축 유니트(165)에는 전달되지 않으나, 가열실린더(12) 내의 수지압력이 베어링박스(231)를 통하여 볼나사축·스플라인축 유니트(165)에 전달된다. 따라서 볼나사축·스플라인축 유니트(165)는 회전하면서 후퇴(도면의 오른쪽으로 이동)하고, 이에 따라서 스크루(22)가 후퇴된다. 또한, 상기 스크루(22)가 후퇴할 때 수지의 압력에 저항하여 스크루(22)에 배압이 가해진다.
한편, 사출공정에서는 상기 사출용 모터(145)를 구동하면 그 사출용 모터(145)의 회전이 제2회전자샤프트(157), 걸림부재(121) 및 볼나사축·스플라인축 유니트(165)에 차례대로 전달된다. 그리고 상기 볼너트(169)가 센터케이스(222)에 고정되어 있으므로 볼나사축·스플라인축 유니트(165)는 회전됨과 동시에 전진되어, 스크루(22)를 회전시키지 않고 전진시킨다.
이 경우, 스플라인(122)이 제2회전자샤프트(157)의 거의 중앙에 설치되므로, 회전자(149)의 내측에서 회전전달부로서의 스플라인축부(124)를 전후진(도면의 좌우방향으로 이동)시킬 수 있다. 또, 계량용 모터(201)의 회전을 스크루(22)에 전달하기 위한 구동측 기어(203), 아이들기어(204), 종동측 기어(205) 및 스플라인너트(211)를 축방향에서 베어링박스(231)와 겹쳐서 설치할 수 있으므로 사출성형기의 축방향치수를 작게할 수 있다. 또한, 상기 걸림부재(121) 및 볼나사축·스플라인축 유니트(165)에 의해 회전전달수단이 구성된다.
상기 각 실시형태에서는 사출부재로서 스크루(22)를 사용하고 있으나, 스크루(22) 대신에 플런저(plunger)를 사용할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제4실시형태에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부케이스 설명도, 도 9는 본 발명의 제4실시형태의 빌트인모터형 사출장치의 구동부 단면도, 도 10은 본 발명의 제4실시형태의 프런트프레임의 측면도이다. 또한, 도 8은 도 10의 X-X 단면도이다.
도면에서, 311은 구동부를 둘러싸는 케이스로서의 구동부케이스이고, 그 구동부케이스(311)는 실린더부재로서의 가열실린더(12)(도 4)의 후단에 고정된다. 상기 구동부케이스(311)는 프런트커버(313), 센터프레임(315), 리어커버(317), 상기 프런트커버(313)와 센터프레임(315)을 연결하는 프런트프레임(341) 및 상기 센터프레임(315)과 리어커버(317)를 연결하는 리어프레임(342)으로 이루어진다. 이 경우,상기 프런트프레임(341) 및 리어프레임(342)에 의해 고정자 프레임이 구성되고, 상기 프런트커버(313), 센터프레임(315) 및 리어커버(317)에 의해 장치프레임이 구성됨과 동시에, 상기 프런트프레임(341) 및 리어프레임(342)은 장치프레임을 겸한다. 그리고 상기 프런트커버(313)와 프런트프레임(341)이 볼트 b1에 의해, 프런트프레임(341)과 센터프레임(315)이 볼트 b2에 의해, 센터프레임(315)과 리어프레임(342)이 볼트 b3에 의해, 리어프레임(342)과 리어커버(317)가 볼트 b4에 의해 각각 자유롭게 붙였다 떼었다 할 수 있도록 연결된다. 또한, 프런트프레임(341)에 대하여 프런트커버(313)는 제1플레이트를, 센터프레임(315)은 제2플레이트를 구성하고, 리어프레임(342)에 대하여 센터프레임(315)은 제1플레이트를, 리어커버(317)는 제2플레이트를 구성한다.
따라서 상기 볼트 b1을 제거함으로써 상기 프런트커버(313)와 프런트프레임(341)을, 볼트 b2를 제거함으로써 프런트프레임(341)과 센터프레임(315)을, 볼트 b3를 제거함으로써 센터프레임(315)과 리어프레임(342)을, 볼트 b4를 제거함으로써 리어프레임(342)과 리어커버(317)를 분리시켜서 제1구동수단으로서의 계량용 모터(344) 및 제2구동수단으로서의 사출용 모터(345)를 교환할 수 있다. 그 결과, 사출성형기의 조립 및 보수·관리를 용이하게 수행할 수 있다. 또한 상기 계량용 모터(344) 및 사출용 모터(345)는 모두 중공 모터를 구성한다.
상기 계량용 모터(344)는 상기 구동부케이스(311)의 전방부(도 9의 왼쪽부분)에, 상기 사출용 모터(345)는 후방부(도 9의 오른쪽부분)에 서로 동일축상에 설치된다. 그리고 상기 계량용 모터(344)는 상기 프런트프레임(341)에 의해 지지된 고정자(346) 및 그 고정자(346)의 내주측에 설치된 고리모양의 회전자(347)로 이루어지고, 사출용 모터(345)는 상기 리어프레임(342)에 의해 지지된 고정자(348) 및 그 고정자(348)의 내주측에 설치된 고리모양의 회전자(349)로 이루어진다.
상기 회전자(347)는 구동부케이스(311)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 회전자(347)에 중공 제1회전자샤프트(356)가 끼워넣어져서 고정되고, 상기 제1회전자샤프트(356)의 전단(도 9의 좌단)이 베어링(351)에 의해 프런트프레임(341)에, 후단(도 9의 우단)이 베어링(352)에 의해 센터프레임(315)에 지지된다.
한편, 상기 회전자(349)도 구동부케이스(311)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 이를 위해서 회전자(349)에 중공 제2회전자샤프트(357)가 끼워넣어져 고정되고, 그 제2회전자샤프트(357)의 전단이 베어링(353)에 의해 센터프레임(315)에, 후단이 베어링(354)에 의해 리어프레임(342)에 지지된다.
그런데, 상기 계량용 모터(344)의 고정자(346)에 소정주파수의 전류를 공급함으로써 사출부재로서의 스크루(22)를 회전시키면서 후퇴(도 9의 오른쪽으로 이동)시킬 수 있다. 이를 위해서 상기 제1회전자샤프트(356)의 전방부 내주에 슬리브(318)가 설치되고, 그 슬리브(318)의 전단과 상기 제1회전자샤프트(356)의 전단이 볼트(b5)에 의해 고정된다. 또, 상기 제1회전자샤프트(356)의 전단에서 뒤쪽(도 9의 오른쪽)의 소정위치, 즉 상기 슬리브(318)의 후단에는 제1스플라인너트(362)가 볼트(b12)에 의해 고정되고, 상기 제1스플라인너트(362)와제1스플라인축(363)이 스플라인연결되며, 상기 제1스플라인축(363)의 전단에 상기 스크루(22)가 고정된다. 이 경우, 상기 제1스플라인너트(362) 및 제1스플라인축(363)에 의해 제1구동력 전달수단이 구성되어 슬리브(318) 및 제1컵링(381)의 회전방향에서의 상대적인 운동이 구속되고, 축방향에서의 상대적인 운동이 허용된다. 또한 상기 제1스플라인축(363)은 스크루(22)의 스트로크에 대응하는 길이를 갖는다.
따라서 상기 계량용 모터(344)를 구동하여 회전자(347)를 회전시키면 회전자(347)의 회전은 제1회전자샤프트(356), 슬리브(318), 제1스플라인너트(362) 및 제1스플라인축(363)을 통하여 스크루(22)에 전달되어 이 스크루(22)를 회전시킨다. 그리고 상기 홈(26) 내를 수지가 용융되면서 전진(도 9의 왼쪽으로 이동)하고, 수지가 전진함에 따라 발생하는 배압에 의해 상기 스크루(22)가 후퇴된다.
이 때, 제1스플라인너트(362)와 제1스플라인축(363)이 스플라인연결되어 있기 때문에, 제1스플라인너트(362)에 대하여 제1스플라인축(363)은 상대적으로 후퇴한다.
한편, 상기 사출용 모터(345)의 고정자(348)에 소정주파수의 전류를 공급함으로써 상기 스크루(22)를 회전시키지 않고 전진시킬 수 있다. 이를 위해서 제2회전자샤프트(357)의 후단에 고리모양의 베어링 리테이너(364)가 고정되고, 그 베어링 리테이너(364)의 내주에 볼나사축(365)의 제1축부(365a)가 끼워넣어져서 고정된다. 그리고 상기 볼나사축(365)은 구동부케이스(311)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지된다. 즉, 볼나사축(365)은 베어링 리테이너(364)를 통하여 베어링(366)및 스러스트 베어링(368)에 의해 리어커버(317)에 대하여 지지된다. 그리고 리어커버(317)에는 하중검출수단으로서의 고리모양의 하중계(375)를 통하여 리어캡(377)이 볼트(b6)로 고정되고, 상기 볼나사축(365)의 제2축부(365b)가 베어링(367)에 의해 리어캡(377)에 대하여 지지된다. 상기 리어캡(377)에는 브래킷(386)을 통하여 절대치 펄스인코더(385)가 설치된다. 그 절대치 펄스인코더(385)는 상기 제2축부(365b)와 연결되어 제1회전수 검출수단으로서 기능하고, 볼나사축(365)의 회전수, 즉 상기 사출용 모터(345)의 회전수에 기초하여 스크루(22)의 위치를 검출한다.
그리고 상기 제2회전자샤프트(357) 내에 볼너트(369)가 전후진(도 9의 좌우방향으로 이동)이 자유롭게 되도록 설치되고, 상기 볼너트(369)와 볼나사축(365)이 나사결합되어 운동방향 변환부가 구성된다. 따라서, 사출용 모터(345)를 구동하여 회전자(349)를 회전시키면 회전자(349)의 회전은 제2회전자샤프트(357) 및 베어링 리테이너(364)를 통하여 볼나사축(365)에 전달되고, 회전운동이 직선운동으로 변환되어 볼너트(369)를 전후진 시킨다. 또한, 상기 볼나사축(365)이 볼너트(369)에서 빠지는 일이 없도록 상기 볼나사축(365)의 전단에 스톱퍼(stopper)(319)가 볼트(b13)로 고정된다.
또, 상기 볼너트(369)가 볼나사축(365)과 함께 회전하는 일이 없도록 상기 볼너트(369)의 전단에 슬리브상의 제2스플라인축(371)이 볼트(b11)로 고정되고, 상기 센터프레임(315)에 고정된 제2스플라인너트(376)와 제2스플라인축(371)이 스플라인연결된다. 이 경우, 제2스플라인너트(376) 및 제2스플라인축(371)에 의해 제2구동력 전달수단이 구성되어, 상기 센터프레임(315) 및 후술되는 제3구동력 전달수단으로서의 베어링박스(372)의 회전방향에서의 상대적인 운동이 구속되고, 축방향에서의 상대적인 운동이 허용된다. 또한 상기 제2스플라인축(371)은 스크루(22)의 스트로크에 대응하는 길이를 갖는다.
그리고 상기 제2스플라인축(371)의 전단에 베어링박스(372)가 볼트(b7)로 고정되고, 상기 베어링박스(372) 내의 전방(도 9의 왼쪽)에 스러스트 베어링(373)이, 후방에 베어링(374)이 설치된다. 이 경우, 베어링박스(372)는 제1스플라인축(363) 및 제2스플라인축(371)의 축방향에서의 상대적인 운동을 구속하고, 회전방향에서의 상대적인 운동을 허용한다. 따라서 상기 제1스플라인축(363)은 스러스트 베어링(373) 및 베어링(374)에 의해 제2스플라인축(371) 및 볼너트(369)에 대하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 지지된다.
또, 상기 제1스플라인축(363)의 전단에는 제1컵링(381) 및 제2컵링(382)을 통하여 스크루(22)의 후단샤프트(22b)가 볼트(b8)(b9)에 의해 고정된다. 상기 제1컵링(381)은 스크루(22)의 전후진에 따라서 상기 슬리브(318) 내를 미끄러져 움직인다. 또, 상기 제1스플라인축(363)의 후단에는 제1스플라인축(363)의 후퇴한계위치에서 상기 볼트(b13)의 헤드와 간섭하지 않도록 오목부(363a)가 형성된다. 따라서 사출성형기의 축방향치수를 작게 할 수 있다.
또한, 384는 기어열(387)을 통하여 슬리브(318)와 연결된 인코더이고, 그 인코더(384)는 제2회전수 검출수단으로서 기능하여 슬리브(318)의 회전수, 즉 계량용 모터 회전수를 검출한다. 또, 389는 수냉(water cooling)재킷(jacket)이고, 그 수냉재킷은 볼트(b10)로 프런트커버(313)에 고정되어 가열실린더(12)의 후단으로부터 프런트커버(313)에 열이 전달되는 것을 방지한다.
다음으로, 상기 구성의 구동부의 동작에 대하여 설명한다.
우선 사출공정에서 사출용 모터(345)의 고정자(348)에 전류를 공급하면 회전자(349)가 회전되고, 그 회전자(349)의 회전이 제2회전자샤프트(357) 및 베어링 리테이너(364)를 통하여 볼나사축(365)에 전달되어 그 볼나사축(365)이 회전된다. 이 때, 상기 센터프레임(315)에 고정된 제2스플라인너트(376)와 제2스플라인축(371)이 스플라인연결되므로, 상기 볼너트(369)는 회전하지 않는다. 따라서 볼너트(369)에 스러스트(推力)가 발생되고, 볼너트(369)는 전진한다.
또, 이 사이에 계량용 모터(344)는 구동되지 않고 회전자(347)는 정지상태에 있다. 따라서 볼너트(369)의 전방에 설치된 제1스플라인축(363)은 전진되어 상기 스크루(22)를 전진시킨다.
이와 같이 상기 사출용 모터(345)에 의해 발생된 회전운동이 볼나사축(365) 및 볼너트(369)에 의해 직선운동으로 변환된다. 그 결과, 상기 스크루(22) 전방에 모여있던 수지를 사출노즐(12a)로부터 사출할 수 있다.
다음으로, 사출공정에서 계량용 모터(344)의 고정자(346)에 전류를 공급하면 회전자(347)가 회전되고, 그 회전자(347)의 회전이 제1회전자샤프트(356), 슬리브(318) 및 제1스플라인너트(362)를 통하여 제1스플라인축(363)에 전달되어 그 제1스플라인축(363)이 회전된다. 그리고 상기 제1스플라인축(363)의 회전은 상기 스크루(22)에 전달되어 스크루(22)는 회전된다. 이에 따라서 상기 홈(26) 내를 수지가 용융되면서 전진하고, 수지의 전진에 따라서 발생하는 배압에 의해 상기 스크루(22)는 후퇴된다.
이 때, 제1스플라인너트(362)와 제1스플라인축(363)이 스플라인연결되어있기 때문에 제1스플라인너트(362)에 대하여 제1스플라인축(363)은 상대적으로 후퇴된다.
그리고 상기 사출용 모터(345)는 계량되는 수지의 배압을 제어하면서 구동되고 회전자(349)는 스크루(22)를 후퇴시키는 방향으로 회전된다. 이 때, 상기 하중계(375)에 의해 스크루(22) 등의 축방향에 가해지는 하중이 검출되며, 그 하중계에 기초하여 상기 배압을 산출할 수 있다. 또, 상기 가열실린더(12) 내에 도시되지 않은 압력센서를 설치하여 그 압력센서에 의해 가열실린더(12) 내의 수지압력을 검출하고 그 압력에 기초하여 상기 배압을 산출할 수 있다.
그런데 상기 프런트프레임(341)은 고정자(346)를 지지하는 통상부(408) 및 그 통상부(408)의 양단에 일체로 형성된 사각형의 형상을 갖는 플런지부(421)로 이루어지고, 그 플런지부(421)는 4개의 코너부(410)를 갖는다. 그리고 그 코너부(410)에는 볼트(b1)(b2)를 관통시키기 위한 구멍(409)이 형성된다.
또, 상기 프런트커버(313)에 대하여 프런트프레임(341)을 위치결정하기 위해서 프런트커버(313)에 원형의 단차(f1)가 형성되고, 상기 센터프레임(315)에 대하여 프런트프레임(341)을 위치결정하기 위해서 센터프레임(315)에 원형의 단차(f2)가 형성된다.
그리고 상기 리어프레임(342)은 고정자(348)를 지지하는 통상부(418) 및 그통상부(418)의 양단에 일체로 형성된 사각형의 형상을 갖는 플런지부(422)로 구성되며, 그 플런지부(422)는 4개의 코너부(420)를 갖는다. 그 코너부(420)에는 볼트(b3)(b4)를 관통시키기 위한 구멍(419)이 형성된다.
또, 상기 센터프레임(315)에 대하여 리어프레임(342)을 위치결정하기 위해 센터프레임(315)에 원형의 단차(f3)가 형성되고, 상기 리어커버(317)에 대하여 리어프레임(342)을 위치결정하기 위하여 리어커버(317)에 원형의 단차(f4)가 형성된다.
이와 같이 프런트프레임(341)에 의해 프런트커버(313)와 센터프레임(315)이, 리어프레임(341)에 의해 센터프레임(315)과 리어커버(317)가 연결되고, 또한 프런트프레임(341) 및 리어프레임(342)은 통상부(408)(418) 및 플런지부(421)(422)로 이루어지기 때문에, 상기 사출용 모터(345)를 구동하여 볼나사축(365)을 회전시키고, 스크루(22)를 전진시켜서 가열실린더(12) 내의 수지를 사출할 때 사출력에 대한 반력이 가열실린더(12) 및 프런트커버(313)를 통하여 프런트프레임(341)에, 또 리어커버(317)를 통하여 리어프레임(342)에 장력이 되어 전달되어도 프런트프레임(341) 및 리어프레임(342)이 늘어나는 경우는 없다. 따라서 볼트(b1∼b4)의 고정력이 약해질 일은 없다.
또, 프런트커버(313)와 프런트프레임(341)이 볼트 b1에 의해, 프런트프레임(341)과 센터프레임(315)이 볼트 b2에 의해, 센터프레임(315)과 리어프레임(342)이 볼트 b3에 의해, 리어프레임(342)과 리어커버(317)가 볼트 b4에 의해 각각 고정되어 있으므로, 만약 볼트(b1∼b4)의 형체력이 약해진다고 해도 계량용 모터(344) 및 사출용 모터(345)의 구동에 따라 프런트프레임(341) 및 리어프레임(342)이 회전하는 일은 없다.
따라서, 볼트(b1∼b4)의 형체력을 엄밀하게 관리할 필요가 없기 때문에 사출성형기의 조립 및 보수·관리를 용이하게 할 수 있다.
그런데, 상기 제1회전자샤프트(356)의 전방부 내주에 슬리브(318)가 설치되어 그 슬리브(318)의 전단과 상기 제1회전자샤프트(356)의 전단이 고정된다. 또, 상기 슬리브(318)의 후단에는 제1스플라인너트(362)가 고정되고, 그 제1스플라인너트(362)와 제1스플라인축(363)이 상기 제1회전자샤프트(356)의 거의 중앙에서 스플라인연결되며, 상기 제1스플라인축(363)의 전단에 상기 스크루(22)가 고정된다.
따라서 상기 스크루(22)의 스트로크의 후퇴한계에서의 스크루(22)의 후단을 제1회전자샤프트(356)의 거의 중앙에서 약간 앞쪽으로 치우치게, 즉 제1회전자샤프트(356)의 전단에서 슬리브(318)의 길이만큼 뒤쪽에 놓을 수 있다.
이 경우, 상기 스크루(22)를 전후진시킬 때 스크루(22)와 계량용 모터(344)를 오버랩시킬 수 있으므로 사출성형기의 축방향치수를 짧게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 취지를 기초로 하여 여러가지로 변형시킬 수 있으며, 그들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.
본 발명은 전동식 사출성형기에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. ⒜ 실린더부재(12)와,
    ⒝ 상기 실린더부재(12) 내에서 전후진이 자유롭게 되도록 설치된 사출부재(22)와,
    ⒞ 사출용 모터(82, 145)와,
    ⒟ 상기 사출부재(22)에 대하여 상대적으로 회전이 자유롭게 되도록 연결되고 사출용 모터(82, 145)의 회전이 전달되는 회전전달부(98b, 124) 및 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환부(98a, 123)를 구비한 전동축(98, 165)을 가짐과 동시에,
    ⒠ 상기 사출용 모터(82, 145)와 전동축(98, 165)은 동일축상에 설치되고,
    ⒡ 상기 전동축(98, 165)은 사출용 모터(82, 145)의 회전자(92, 149) 내측에서 전후진되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사출용 모터(82, 145) 및 전동축(98, 165)은 상기 사출부재(22)와 동일축상에 설치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  3. 제1항에 있어서,
    ⒜ 계량용 모터(144)를 가짐과 동시에,
    ⒝ 상기 계량용 모터(144)는 상기 사출부재(22)와 동일축상에 설치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  4. 제1항에 있어서,
    ⒜ 계량용 모터(81, 201)를 가짐과 동시에,
    ⒝ 상기 계량용 모터(81, 201)와 사출부재(22)는 서로 다른 축상에 설치되어 전동수단(86, 88, 89, 203, 204, 205)을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전동축(98, 165)은 볼나사축부(98a, 123) 및 스플라인축부(98b, 124)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  6. 제1항에 있어서,
    ⒜ 사출용 모터(345)는, 고정자(348) 및 회전자(349)를 구비한 중공 모터로 이루어짐과 동시에,
    ⒝ 상기 사출용 모터(345)를 둘러싸서 설치되고 고정자(348)를 지지하는 고정자 프레임(342)과,
    ⒞ 그 고정자 프레임(342)의 양단에 자유롭게 붙였다 떼었다 할 수 있도록 연결되고, 상기 고정자 프레임(342)을 지지함과 동시에, 사출력에 대한 반력을 상기 고정자 프레임(342)에 전달하는 제1플레이트 및 제2플레이트(315, 317)를 갖는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  7. 제1항에 있어서,
    ⒜ 상기 계량용 모터(344)는, 고정자(346) 및 회전자(345)를 구비한 중공 모터로 이루어짐과 동시에,
    ⒝ 상기 계량용 모터(344)를 둘러싸서 설치되고 고정자(346)를 지지하는 고정자 프레임(341)과,
    ⒞ 그 고정자 프레임(341)의 양단에 자유롭게 붙였다 떼었다 할 수 있도록 연결되고, 상기 고정자 프레임(341)을 지지함과 동시에, 사출력에 대한 반력을 상기 고정자 프레임(341)에 전달하는 제1플레이트 및 제2플레이트(313, 315)를 갖는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 고정자 프레임(341, 342)에는, 상기 중공 모터(344, 345)의 구동에 따라 발생하는 장력이 전달되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 고정자 프레임(341, 342)은 고정자(346, 348)를 지지하기 위한 통상부(筒狀部)(408, 418) 및 그 통상부(408, 418)의 양단에 형성된 플런지(flange)부(421, 422)를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  10. 제1항에 있어서,
    ⒜ 회전이 자유롭게 되도록 지지된 중공 회전자샤프트(156, 356)를 가짐과 동시에,
    ⒝ 고정자(146, 346),
    ⒞ 및 그 고정자(146, 346)의 지름방향 안쪽에 설치되고 상기 중공 회전자샤프트(156, 356)에 고정된 회전자(147, 347)를 구비하고,
    ⒟ 상기 사출부재(22)는 회전자(147, 347)와 동일축상에 설치되고,
    ⒠ 상기 사출부재(22)의 스트로크 후퇴한계에서의 사출부재(22)의 후단은 상기 회전자샤프트(156, 356)의 전단보다 뒤쪽에 놓이는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  11. 제1항에 있어서,
    ⒜ 회전이 자유롭게 되도록 지지된 중공 회전자샤프트(156, 356)를 가짐과 동시에,
    ⒝ 상기 계량용 모터(144, 344)는 고정자(146, 346), 및 그 고정자(146, 346)의 지름방향 안쪽에 설치되고 상기 회전자샤프트(156, 356)에 고정된 회전자(147, 347)를 구비하고,
    ⒞ 상기 사출부재(22)는 계량용 모터(144, 344)와 동일축상에 설치되고,
    ⒟ 상기 사출부재(22)의 스트로크 후퇴한계에서의 사출부재(22)의 후단은 상기 회전자샤프트(156, 356)의 전단보다 뒤쪽에 놓이는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회전자샤프트(156, 356)의 전단에 슬리브(112, 318)가 고정되고, 그 슬리브(112, 318)의 후단에 스플라인너트(162, 362)가 고정되며, 그 스플라인너트(162, 362)와 스플라인 걸어맞춤된 스플라인축(163, 363)과 상기 사출부재(22)가 연결되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
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