KR100545845B1 - 사출성형기에 구비된 전동 구동부의 냉각기구 및 냉각방법 - Google Patents

Abstract

사출성형기의 전동 구동부를 냉각하는 냉각기구로서, 해당 냉각기구는, 상기 전동 구동부를 냉각하는 냉각부와, 상기 냉각부와 유체전달되는 작동유체가 공급되어 작동하는 작동부를 포함한다. 상기 작동유체는, 상기 전동 구동부를 냉각하기 위한 냉각유체로서 사용된다.

사출성형기, 전동, 구동부, 냉각기구, 작동유체, 냉각유체

Description

사출성형기에 구비된 전동 구동부의 냉각기구 및 냉각방법{Cooling mechanism for cooling electric driving part of injection molding machine and cooling method for the same}

도 1은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 사출성형기의 개략구성도이다.

도 2는, 도 1에 나타낸 사출성형기(10)의 스크루(23)를 회전시키는 서보모터(27)의 냉각기구의 개념도이다.

도 3은, 도 2에 나타낸 서보모터(27)의 온도분포를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는, 도 1에 나타낸 사출성형기(10)의 형체(型締)모터(63)를 구동부로 하여 형체모터(63)의 출력축과 볼나사(59)를 직접 결합한 다이렉트 드라이브 기구에 본 발명에 관련되는 냉각기구를 적용한 경우의 개념도이다.

본 발명은, 사출성형기에 구비된 전동 구동부의 냉각기구 및 냉각방법에 관한 것으로서, 특히 모터 등의 전동 구동부와 작동유체가 공급되어서 작동하는 작동부를 구비한 하이브리드식 사출성형기의 해당 구동부의 냉각기구 및 냉각방법에 관한 것이다.

사출성형기에 있어서는, 가열실린더 내에 있어서 가열되고 용융된 수지를, 고압으로 사출하여, 금형장치 내의 캐버티공간에 충전하고, 이 캐버티공간 내에 있어서 냉각하여 고화시켜서 성형품으로 하도록 되어 있다.

이러한 사출성형기는 금형장치, 형체장치 및 사출장치를 가진다. 금형장치는 고정측 금형유닛 및 가동측 금형유닛을 구비한다. 형체장치에 의하여 가동측 금형 유닛을 진퇴시킴으로써, 금형장치의 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)가 행하여진다. 또한, 사출장치는, 가열실린더, 및 가열실린더 내에 있어서 회전가능하게, 또한 진퇴가능하게 설치된 스크루를 구비한다. 그리고, 스크루를 전진시킴으로써, 가열실린더의 전단(前端)에 장착된 사출노즐로부터 수지가 사출되어, 금형장치 내의 캐버티공간에 충전된다.

또한, 사출장치는, 사출성형기의 프레임 위에 지지된 사출장치 본체 및 가소화 이동장치를 구비한다. 가소화 이동장치를 작동시킴으로써, 사출장치 본체를 진퇴시키고, 사출노즐의 전단에 형성된 노즐구(口)를 고정측 금형유닛의 고정플래튼(stationary platen)에 대하여 붙였다 떼었다 할 수 있다. 그리고, 노즐구를 고정플래튼에 접촉시킨 상태에서 사출노즐로부터 수지가 사출된다.

그런데, 사출성형기에 있어서는, 모터 등의 전동 구동부와, 작동유체로서 기름이 공급되어서 유압으로 작동하는 작동부를 구비한 하이브리드식 사출성형기가 있다.

이러한 하이브리드식 사출성형기에 있어서는, 사출용으로는 유압작동부가 작동된다. 사출용 이외에, 즉 형체용, 계량용, 및 가소화 이동용으로는, 전동구동부 로서의 전동기(모터)가 구동되어, 금형장치의 형폐, 형체 및 형개, 계량, 석 백(suc back), 노즐터치, 성형품의 돌출 등이 행하여진다.

전동기(모터)를 구동부에 사용하는 경우, 통상 모터의 구동에 수반하는 발열에 대응하기 위하여, 모터에 설치된 팬 등을 작동시켜서 모터를 강제적으로 공냉(空冷)하고 있다(강제공냉방식).

또한, 전동기를 구비하는 사출성형기에 있어서는, 구동부로서 설치된 전동기의 냉각을 위하여, 상술한 강제적 공냉방식 이외에, 전동 구동부의 외주에 재킷(jacket)을 설치하고, 재킷의 홈에 의하여 냉각유체유로를 형성하여, 냉각유체유로에 물이나 기름 등의 냉각유체를 통과시켜서 전동 구동부를 냉각하고 있다(냉각유체 통과방식).

그러나, 강제공냉방식의 경우는, 전동 구동부를 팬 등에 의하여 강제적으로 공냉하고 있을 뿐이다. 따라서, 전동 구동부를 구동하는 것에 수반하여 발생한 열을 충분히 방열(放熱)할 수 없다. 그 때문에, 전동 구동부의 열정격출력을 작게 하는 것이 요구된다.

또한, 냉각유체 통과방식에서는, 대규모의 장비가 별도로 필요하게 되어 사출성형기의 대규모화 및 제조코스트의 상승을 초래하게 된다. 더 나아가서는, 예컨대 냉각유체로서 물을 사용한 경우에는, 수질에 따라 냉각유체통로의 내부에 부식을 발생시키거나, 수온이 기온보다 낮은 경우에는 결로(結露)를 발생하여, 모터의 쇼트 등의 문제를 초래할 우려가 있었다.

본 발명은, 상술한 문제점에 감안하여, 사출성형기의 전동 구동부를 충분히 냉각할 수 있는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구 및 냉각방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 사출성형기의 전동 구동부를 냉각하는 냉각기구에 있어서, 해당 냉각기구는, 상기 전동 구동부를 냉각하는 냉각부와, 상기 냉각부와 유체전달되는 작동유체가 공급되어서 작동하는 작동부를 포함하고, 상기 작동유체는, 상기 전동 구동부를 냉각하기 위한 냉각유체로서 사용되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구에 의하여 달성된다.

상기 목적은 또한, 사출성형기의 전동 구동부의 냉각방법에 있어서, 상기 사출성형기는, 전동 구동부와, 작동유체가 공급되어서 작동하는 작동부를 구비하고, 해당 냉각방법은, 상기 작동유체를, 상기 전동 구동부를 냉각하기 위한 냉각유체로서 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각방법에 의해서도 달성된다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 사출성형기의 개략구성도이다. 도 1을 참조하는데, 사출성형기(10)는, 전동 구동부와, 작동유체가 공급되어서 작동하는 작동부를 구비한 하이브리드식 사출성형기이다.

사출성형기(10)는, 사출장치(20) 및 형체장치(50)로 구성된다.

사출장치(20)는, 가열실린더(21)를 구비하고, 가열실린더(21)에는 호퍼(22) 가 설치된다. 또한, 가열실린더(21) 내에는, 스크루(23)가 진퇴가능하게 또한 회전가능하게 설치된다. 스크루(23)의 후방에는, 사출용 실린더(24)가 설치된다.

사출용 실린더(24) 내에는, 직선적으로 이동가능한 사출용 피스톤(25)이 설치되어 있다. 사출용 피스톤(25)은, 기름경로(28)로부터의 압유(壓油; pressurized oil)의 공급에 근거하여 왕복작동하고, 스크루(23)가 전후진한다. 즉, 사출용 실린더(24) 및 사출용 피스톤(25)은, 작동유체인 압유가 공급되어서 작동하는 작동부, 즉 후술하는 액츄에이터(98)(도 2 참조)로서 기능한다.

사출용 피스톤(25)의 후방에는, 전동 구동부로서, 스크루(23)를 회전시키는 서보모터(27)가, 스크루(23), 사출용 실린더(24), 및 사출용 피스톤(25)과 동일축 상에 설치된다.

형체장치(50)는, 가동측 금형(51)이 장착된 가동플래튼(52)과, 고정측 금형(53)이 장착된 고정플래튼(54)을 포함한다. 고정플래튼(54)과 후술하는 토글 서포트(toggle support; 56)는, 타이바(tie bar; 55)에 의하여 연결된다. 가동플래튼(52)은 타이바(55)를 따라서 슬라이딩가능하다. 또한, 형체장치(50)는, 한쪽 끝이 가동플래튼(52)과 연결되고, 다른쪽 끝이 토글 서포트(56)와 연결되는 토글기구(57)를 포함한다. 토글 서포트(56)의 중앙에 있어서는, 볼나사축(59)이 회전가능하게 지지되어 있다.

볼나사축(59)에는, 토글기구(57)에 설치된 크로스 헤드(cross head; 60)에 형성된 너트(61)가 나사결합되어 있다. 또한, 볼나사축(59)의 후단에는 풀리(62)가 설치되고, 서보모터 등의 형체모터(63)의 출력축(64)과 풀리(62)의 사이에는, 타이 밍 벨트(65)가 팽팽하게 설치되어 있다.

형체장치(50)에 있어서, 구동부인 형체모터(63)를 구동하면, 형체모터(63)의 회전이, 타이밍 벨트(65)를 통하여, 구동전달부인 볼나사축(59)에 전달된다. 그리고, 볼나사축(59) 및 너트(61)에 의하여, 운동방향이 회전운동에서 직선운동으로 변환되어, 토글기구(57)가 작동한다. 토글기구(57)가 작동하면, 가동플래튼(52)은 타이바(55)를 따라서 슬라이딩하고, 형폐, 형체 및 형개가 행하여진다.

도 2는, 도 1에 나타낸 사출성형기(10)의 스크루(23)를 회전시키는 서보모터(27)의 냉각기구의 개념도이다.

도 2를 참조하는데, 서보모터(27)는, 구동부 케이스(34), 스테이터(35), 로터(36), 및 출력축(33) 등을 구비한다. 스테이터(35)는, 구동부 케이스(34)에 장착되어 있다. 로터(36)는, 스테이터(35)의 직경방향 내측에 있어서 회전가능하게 설치되어 있다. 출력축(33)은, 로터(36)를 관통하여 뻗어 설치되고, 구동부 케이스(34)에 대하여 제1베어링(31) 및 제2베어링(32)에 의하여 회전가능하게 설치되어 있다.

구동부 케이스(34)는, 제1측판(44) 및 제2측판(45), 및 제1측판(44)과 제2측판(45)의 사이공간에 장착되어 있다. 구동부 케이스(34)는, 축방향으로 뻗는 통형상의 모터 프레임(46)으로 이루어진다.

제1베어링(31)은 제1측판(44)에 장착되고, 제2베어링(32)은 제2측판(45)에 장착되고, 스테이터(35)는 모터 프레임(46)에 장착되어 있다.

스테이터(35)는 도시되지 않은 코일을 구비한다. 코일에 소정의 전류를 공급 하면, 서보모터(27)가 구동되고, 로터(36)가 상기 전류의 크기에 대응하는 회전속도로 회전한다. 로터(36)의 회전은, 로터(36)가 장착된 출력축(33)에 전달된다.

출력축(33)의 반부하측(부하 반대측)의 단부(端部), 즉 출력축(33)의 축방향에 있어서 도시를 생략한 기구부와 연결되지 않은 측의 단부에는, 인코더(47)가 장착되어 있다. 인코더(47)는, 서보모터(27)의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출부로서 기능한다.

출력축(33)의 부하측의 단부, 즉 출력축(33)의 축방향에 있어서 도시를 생략한 기구부와 연결되는 측의 단부에는, 수(雄)스플라인(inserting spline; 42)이 형성되어 있다. 도 1에 나타낸 사출용 실린더(24)의 내부에 설치된 사출용 피스톤(25)의 단부에는, 암(雌)스플라인(receiving spline; 43)이 형성되어 있다. 수스플라인(42)과 암스플라인(43)은, 스플라인 맞물림부(41)를 구성한다.

서보모터(27)를 구동함으로써 발생한 회전력은, 스플라인 맞물림부(41)를 통하여, 사출용 피스톤(25)에 전달되고, 스크루(23)는 회전을 한다.

그런데, 서보모터(27)를 구동하면 열이 발생한다. 이러한 열을 방열하여, 서보모터(27)를 냉각하기 위하여, 구동부 케이스(34)의 외주에 냉각부로서 재킷(71)이 장착된다.

재킷(71)은, 냉각유체 공급구(72), 냉각유체 배출구(73), 및 하나의 냉각유체유로(74)를 구비한다. 냉각유체 공급구(72)에는, 냉각유체로서의 소정의 온도의 기름이 공급된다. 냉각유체 배출구(73)로부터는, 서보모터(27)를 냉각한 후의 온도가 높아진 기름이 배출된다. 냉각유체유로(74)는, 냉각유체 공급구(72)와 냉각유체 배출구(73)를 연결하고, 나선(螺線) 또는 사행(蛇行)시켜서 연장되어 설치되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 냉각유체로서 기름이 사용되고 있다. 그러나, 필요에 따라서, 물, 냉매 등을 사용하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 냉각유체유로(74)는, 나선 또는 사행시켜서 연장되어 있다. 그러나 냉각유체 공급구(72)에 입구측 매니폴드를, 냉각유체 배출구(73)측에 출구측 매니폴드를 설치하여도 좋다. 입구측 매니폴드와 출구측 매니폴드의 사이에 복수의 병렬의 냉각유체유로를 형성함으로써, 출력축(33)을 따라서 복수개의 냉각유체유로를 형성하여도 좋다.

냉각유체 공급구(72)를 통하여 냉각유체유로(74)에 화살표 A방향으로 공급된 기름은, 화살표 B로 나타낸 바와 같이 사행하면서 후방(도면에 있어서 우측)을 향하여 흐른다. 기름은, 그 사이에 서보모터(27)를 냉각하고, 최종적으로는 냉각유체 배출구(73)로부터 화살표 C방향으로 배출된다.

그런데, 도 3은, 도 2에 나타낸 서보모터(27)의 온도분포를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하는데, 서보모터(27)의 축방향에 있어서 도시를 생략한 기구부와 연결되는 측(부하측)에 전달되는 열량은, 해당 기구부와 연결되지 않은 측(반부하측)에 전달되는 열량보다 많다. 즉, 부하측의 제2베어링(32)에 있어서 부하하중을 받음으로써 발생하여 모터 프레임(46)에 전달되는 열량은, 반부하측의 제1베어링(31)에 있어서 발생하여 모터 프레임(46)에 전달되는 열량보다 많다. 또한, 스플 라인 맞물림부(41)에 있어서 운동방향이 변환되는 것에 수반하여 발생한 열은 스플라인 맞물림부(41)를 통하여 서보모터(27)의 출력축(33)에 전달된다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 전달되는 열량이 적은 반부하측, 즉 출력축(33)의 후단(도면에 있어서 우단)에, 열에 약한 부재로 이루어지고 서보모터(27)의 회전속도를 검출하는 인코더(47)를 설치하고 있다. 이러한 구조에 의하여, 인코더(47)가 과열되지 않아, 인코더(47)에 주어지는 열의 영향을 작게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 온도가 비교적 낮은 기름이 공급되는 냉각유체 공급구(72)가 부하측에 설치되고, 온도가 높은 기름을 배출하기 위한 냉각유체 배출구(73)가 반부하측에 설치되어 있다.

따라서, 부하측에 있어서는 기름과 서보모터(27)의 온도차를 크게, 반부하측에 있어서는 기름과 서보모터(27)의 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 재킷(71)의 냉각효율을 향상시킬 수 있고, 서보모터(27)를 충분히 냉각할 수 있다. 따라서, 서보모터(27)의 열정격출력을 그만큼 크게 할 수 있다.

그런데, 본 실시형태에서는, 구동부 온도 검출부로서 서보모터(27)의 온도를 검출하기 위하여, 부하측 서미스터(thermistor) 등의 부하측 온도센서(79-1)가, 반부하측에 서미스터 등의 반부하측 온도센서(79-2)가 설치되어 있다.

부하측 온도센서(79-1)는, 구체적으로는, 스테이터(35)의 제2측판(45)측 단부에 장착되어 있다.

서보모터(27)의 축방향에 있어서의 기구부와 연결되는 측(부하측)에 전달되는 열량은, 기구부와 연결되지 않은 측(반부하측)에 전달되는 열량보다 많다. 즉, 부하측은 반부하측에 비하여 온도가 높다. 따라서, 부하측 온도센서(79-1)에 의하여, 부하측 온도를 직접 검출할 수 있다.

반부하측 온도센서(79-2)는, 구체적으로는, 스테이터(35)의 제1측판(44)측 단부에 장착되어 있다.

반부하측 온도센서(79-2)에 의하여 검출된 온도가 역치(threshold value)를 넘으면, 도시를 생략한 제어부에 의하여, 스테이터(35)로의 전류 공급이 정지되고, 서보모터(27)의 회전은 정지한다. 여기서, 상기 역치는, 부하측과 반부하측의 온도차를 고려하여 결정된다. 구체적으로는, 반부하측 역치는, 부하측에 비하여 낮게 설정된다. 이상동작이 발생하여, 서보모터(27)의 냉각매체인 기름이 재킷(71)을 흐르지 않게 되면 반부하측의 쪽이 부하측보다도 온도상승하기 쉽게 되지만, 반부하측 역치는, 부하측 역치에 비하여 낮게 설정되어 있기 때문에, 이상동작의 발생을 빨리 검출할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 서보모터(27)의 반부하측 온도는, 서보모터(27)의 축방향에 있어서의 온도분포가 균일화되는 분량만큼 높아진다. 따라서, 서보모터(27)의 온도가 높게 되었을 때에, 확실하게 온도를 검출할 수 있다. 그 결과, 서보모터(27)가 오버히트(overheat)하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 서보모터(27)의 축방향에 있어서의 온도분포를 균일화할 수 있으므로, 제2베어링(32)이 과열되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제2베어링(32)으로서 윤활제를 봉입(封入)한 베어링을 사용한 경우에, 윤활제의 열화를 회피할 수 있다.

또한, 반부하측 온도센서(79-2)는, 인코더(47)의 근방에 설치되어 있으므로, 인코더(47) 근방의 온도를 검출할 수도 있다. 따라서, 반부하측 온도센서(79-2)는, 인코더(47)의 보호검지(保護檢知)에 활용할 수도 있다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 부하측과 반부하측의 쌍방에 온도센서(79-1) 및 온도센서(79-2)를 설치하고 있으므로, 예컨대 통상동작시의 검출로서 부하측에 설치된 부하측 온도센서(79-1)를, 이상동작의 발생 검출을 위하여 반부하측 온도센서(79-2)를 이용할 수 있다.

다음으로, 도 2를 재차 참조하여, 서보모터(27)의 재킷(71)에 기름을 공급하기 위한 기름공급장치로서 기능하는 유압회로(90)에 대하여 설명한다.

유압회로(90)는, 리저버 탱크(reservoir tank; 91), 제1펌프(95), 제2펌프(97), 열교환기(96), 유압 액츄에이터(98) 및 유로(L-1 내지 L-3)를 포함한다. 유압회로(90) 및 재킷(71)에 의하여, 서보모터(27)의 냉각장치가 구성된다.

기름탱크로서 기능하는 리저버 탱크(91)는, 제1탱크(93) 및 제2탱크(94)를 포함한다. 제1탱크(93)에는 기름이 수용되고, 제2탱크(94)에는 제1탱크(93)에 수용된 기름보다도 온도가 낮은 기름이 수용된다.

리저버 탱크(91)에 있어서, 칸막이판(partiton board; 92)에 의하여 제1탱크(93)와 제2탱크(94)로 구획된다. 칸막이판(92)의 바닥면 근방에는, 제1탱크(93)와 제2탱크(94)를 연통시키기 위한 연통구멍(99)이 형성되어 있다.

제1펌프(95)는, 제1탱크(93) 내의 기름을 흡인하여 재킷(71)에 공급한다. 즉, 제1펌프(95)는, 제1기름공급원으로서의 순환용 펌프로서 기능한다. 제1펌프(95)는, 제1탱크(93)와 냉각유체 공급구(72)를 접속하는 유로(L-1)에 설치 된다.

열교환기(96)는, 재킷(71)으로부터 배출된 기름을 냉각한다. 열교환기(96)는, 냉각유체 배출구(73)와 제2탱크(94)를 접속하는 유로(L-2)에 설치된다.

제2펌프(97)는, 제2탱크(94) 내의 기름을 흡인하여 유압 액츄에이터(98)에 공급한다. 즉, 제2펌프(97)는, 제2기름공급원으로서 기능한다.

제2펌프(97) 및 유압 액츄에이터(98)는, 제2탱크(94)와 제1탱크(93)를 접속하는 유로(L-3)에 설치된다.

본 실시형태에 있어서의 유압 액츄에이터(98)는, 도 1에 나타낸 스크루(23)를 진퇴시키기 위한 사출용 실린더(24) 및 사출용 피스톤(25)이다. 사출용 실린더(24) 및 사출용 피스톤(25)은, 고속 및 고압의 동작이 요구되어, 유압으로 구동하는 것에 적합하다.

유압 액츄에이터(98)는, 제2펌프(97)로부터 공급된 기름에 의하여 작동된다. 유압 액츄에이터(98)에 의하여 사용되어 고온이 된 기름은 제1탱크(93)에 되돌려보내진다.

제1펌프(95)는, 서보모터(27)를 냉각하기 위하여 사용된다. 제2펌프(97)는, 유압 액츄에이터(98)를 동작시키기 위하여 사용된다. 제1펌프(95)의 용량은, 제2펌프(97)의 용량보다도 작다. 제2펌프(97)는, 유압 액츄에이터(98)를 항상 동작시키고 있지 않으면 안되므로, 대용량을 구비하는 것이 요구된다. 한편, 제1펌프(95)는, 서보모터(27)의 구동에 수반하는 발열에 대응할 수 있으면 충분하고, 제2펌프(97)에 비하여 작은 용량으로 충분하다.

또한, 제1펌프(95) 및 제2펌프(97) 등의 구동원으로서, 서보모터 등의 모터를 사용할 수 있다. 제1펌프(95)로서, 일정한 토출유량으로 기름을 토출하는 고정토출펌프가 사용된다. 제2펌프(97)로서, 유압 액츄에이터(98)의 작동방식에 따라서 상기 고정토출펌프 이외에 가변의 토출유량으로 기름을 토출하는 가변토출펌프가 사용된다.

제2펌프(97)를 구동하면, 제2탱크(94) 내에 수용되어 있는 기름이 제2펌프(97)에 의하여 흡인되고, 유로(L-3)를 통하여 유압 액츄에이터(98)에 공급된다. 이로써, 사출용 실린더(24) 내의 사출용 피스톤(25)이 전후로 구동되어, 스크루(23)가 전후진된다.

이와 같이, 이 기름은, 유압 액츄에이터(98)를 작동시키기 위하여 사용되고, 이 기름의 온도는, 이 기름이 제2탱크(94) 내에 수용되어 있을 때보다도, 제1탱크(93)로 수용되어 있을 때가 비교적 높다. 그러나, 제1탱크(93)로 수용된 기름은, 높은 듀티로 구동하고 있는 서보모터(27)로부터 발생한 열에 대해서는 충분한 허용열용량을 구비하고 있으므로, 서보모터(27)를 냉각하기 위하여 이용할 수 있다.

그래서, 기름은, 유압 액츄에이터(98)를 작동시킨 후, 고온의 기름으로서 제1탱크(93)에 드레인된다.

제1펌프(95)를 구동하면, 제1탱크(93) 내에 수용되어 있는 고온의 기름은, 제1펌프(95)에 의하여 흡인되고, 유로(L-1)를 통하여, 서보모터(27)의 재킷(71)에 공급된다.

서보모터(27)의 재킷(71)에 공급된 기름은, 재킷(71)에 있어서 서보모터(27)와 열교환을 행하여, 서보모터(27)를 냉각한다. 그 결과, 이 기름은 더욱 온도가 높아져서 재킷(71)으로부터 배출되고, 유로(L-2)를 통하여 열교환기(96)에 공급된다.

열교환기(96)에 공급된 기름은, 열교환기(96)에 있어서 냉각수 등의 열교환매체에 의하여 냉각되어서 온도가 낮아지고, 제2탱크(94)에 드레인된다.

즉, 본 실시형태에서는, 유압 액츄에이터(98)를 작동시킨 고온의 기름을, 서보모터(27)를 냉각하기 위하여, 서보모터(27)에 정상적으로 흐르게 하고 있다. 따라서, 높은 열효율 하에서, 서보모터(27)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 서보모터(27)의 냉각을 위하여, 전용(專用)의 큰 장비를 별도로 설치할 필요는 없고, 간이한 구조로, 효율좋게 서보모터(27)를 냉각할 수 있다.

이와 같이, 제2탱크(94) 내에 수용되어 있는 기름이, 유압 액츄에이터(98)에 공급되어, 유압 액츄에이터(98)를 작동시킨 후에 제1탱크(93)에 드레인된다. 또한, 제1탱크(93) 내의 기름이 재킷(71)에 공급되어, 서보모터(27)를 냉각한 후, 열교환기(96)에 공급되어 냉각되고, 제2탱크(94)에 드레인된다. 그 결과, 리저버 탱크(91) 내에 있어서 고온의 되돌려보내진 기름과 냉각된 기름이 분리되어, 제1탱크(93) 및 제2탱크(94)에 수용되고 있다.

이 경우, 제2펌프(97)로서 가변토출펌프가 사용된다. 따라서, 제1펌프(95)와 제2펌프(97)에서 토출량이 다른 경우가 있다. 제1펌프(95)의 토출량이 제2펌프(97)의 토출량보다 적게 되면, 제1탱크(93)로부터 유로(L-1)를 통하여 흡인되어 제2탱 크(94)에 드레인되는 기름의 양이, 제2탱크(94)로부터 유로(L-3)를 통하여 흡인되고, 제1탱크(93)에 드레인되는 기름의 양보다 적게 된다.

그러나, 리저버 탱크(91)를 제1탱크(93)와 제2탱크(94)로 구획하는 칸막이판(92)에 형성된 연통구멍(99)에 의하여, 제1탱크(93)와 제2탱크(94)가 연통하고 있으므로, 제1탱크(93) 및 제2탱크(94) 내의 기름의 레벨은 같게 된다.

상술한 바와 같이, 연통구멍(99)은 칸막이판(92)에 있어서의 리저버 탱크(91)의 바닥면 근방에 형성되어 있다. 따라서, 연통구멍(99)의 주변에 있어서는, 제1탱크(93) 내의 기름과 제2탱크(94) 내의 기름의 온도차는 작다. 따라서, 연통구멍(99)을 통과하는 기름에 의하여, 제2탱크(94) 내의 냉각된 기름의 온도가 상승하거나, 제1탱크(93) 내의 고온의 되돌려보내진 기름의 온도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 제1펌프(95)로서 고정토출펌프가 사용되어, 제1펌프(95)의 토출유량은 일정하다. 따라서, 서보모터(27)를 적정한 온도로 유지할 수 있다.

또한, 서보모터(27)를 냉각함으로써 온도가 높아진 기름이 열교환기(96)에 공급된다. 따라서, 열교환기(96)에 있어서 기름의 온도와 열교환매체와의 온도차를 크게 할 수 있다. 이와 같이, 열교환기(96)에 있어서의 열교환효율을 높게 할 수 있으므로, 기름에 의한 냉각능력을 충분히 이용할 수 있어, 서보모터(27)를 충분히 냉각할 수 있다. 그 결과, 서보모터(27)에 충분한 양의 전류를 공급할 수 있고, 서보모터(27)의 듀티를 충분히 높게 할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지 에 근거하여 다양하게 변형시키는 것이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.

예컨대, 상술한 실시형태에 있어서는, 전동 구동부로서, 스크루(23)를 회전시키는 서보모터(27)가 사용되고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 계량용, 형체용, 가소화 이동용 서보모터를, 본 발명의 전동 구동부로서 채용할 수 있다. 서보모터는, 유압구동장치보다도 에너지 절약에 공헌할 수 있어, 높은 정격토크를 얻을 수 있다.

예컨대, 도 1에 나타낸 형체장치(50)의 구동부인 형체모터(63)를 구동부로 하여, 본 발명을 적용하는 경우에는, 형체모터(63)의 출력축의 부하측에는, 형체모터(63)의 회전운동을 볼나사축(59)으로 전달하기 위하여, 타이밍 벨트(65)가 이용된다(도 1 참조).

또한, 형체모터(63)에 있어서는, 상술한 타이밍 벨트(65)를 이용하지 않고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 형체모터(63)의 출력축과 볼나사축(59)을 직접 결합한 다이렉트 드라이브 기구를 적용하여도 좋다.

여기서, 도 4는, 도 1에 나타낸 사출성형기(10)의 형체모터(63)를 구동부로 하여 형체모터(63)의 출력축과 볼나사축(59)을 직접 결합한 다이렉트 드라이브 기구에 본 발명에 관련되는 냉각기구를 적용한 경우의 개념도이다. 그리고, 도 4에 있어서, 도 2를 참조하여 설명한 부분과 동일 부분에 대해서는 동일 번호를 부가하여, 그 설명을 생략한다.

출력축(133)의 부하측 단부에는 볼나사(141)가 장착되어 있다. 볼나사(141) 는, 형체모터(63)를 구동함으로써 발생된 회전을 받아, 운동방향을 회전운동에서 직진운동으로 변환하는 운동방향 변환부로서 기능한다. 볼나사(141)에 장착된 기구부(도시를 생략한다)는, 볼나사(141)에 의하여 발생된 직진운동을 받아서 소정의 작동을 한다. 이 기구부는, 기구부의 작동에 수반하여 형체모터(63)에, 볼나사(141) 및 출력축(133)을 통하여 부하를 가하는 부하장치로서 기능한다.

볼나사(141)는, 형체모터(63)의 출력축(133) 전방(도면에 있어서 좌측)에, 일체로 형성된 제1변환요소로서의 볼나사축(59)과, 제2변환요소로서의 볼너트(143)를 구비한다. 볼너트(143)는, 볼나사축(59)과 나사결합되고, 도 4에 있어서 좌우방향으로 진퇴가능하게 설치되어 있다. 볼나사축(59)이 출력축(133)과 일체로 회전되는 것에 수반하여, 볼너트(143)가 진퇴되어, 상술한 기구부가 작동한다.

운동방향 변환부로서, 볼나사(141)를 대신하여 롤러나사를 사용하여도 좋다. 이 경우, 롤러나사는, 롤러너트 및 롤러나사축을 구비하고, 롤러나사축을 회전시킴으로써 롤러너트가 진퇴한다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 출력축(133)과 일체로 볼나사축(59)을 형성하고 있다. 그러나, 출력축(133)을 중공구조의 축으로 하고, 출력축(133)에 볼너트(143)를 고정하여, 출력축(133)을 회전시킴으로써 볼너트(143)를 회전시켜서, 볼나사축(59)을 진퇴시켜도 좋다.

또한, 작동유체가 공급되어서 작동하는 작동부인 유압회로(90)에 설치된 유압 액츄에이터(98)로서, 도 1에 나타낸 사출용 실린더(24) 및 사출용 피스톤(25)이 사용되고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 고속ㆍ고압의 동작이 요구 되는 토글기구(57)를 작동시키기 위한 형체 실린더 등을, 본 발명의 작동부로서 채용할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 서보모터(27)를 사출용 구동부로서 적용하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 사출성형기의 전동 구동부를 충분히 냉각할 수 있는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구 및 냉각방법을 제공할 수 있다.

Claims (18)

1. 사출성형기의 전동(電動) 구동부를 냉각하는 냉각기구로서, 이 냉각기구는,

   상기 전동 구동부를 냉각하는 냉각부와,

   상기 냉각부와 유체(流體)전달되는 작동유체가 공급되어서 작동하는 작동부를 포함하고,

   상기 작동유체는, 상기 전동 구동부를 냉각하기 위한 냉각유체로서 사용되고,

   상기 작동부에 있어서 사용되어 배출된 상기 작동유체를, 상기 냉각유체로서 사용하고,

   이 냉각기구는, 열교환기를 더욱 구비하여,

   상기 구동부를 냉각하여 온도가 상승한 상기 작동유체를, 상기 열교환기에 의하여 냉각하여 상기 작동부에 공급하는,

   것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 작동유체는 기름이고,

   상기 작동부는 유압으로 작동하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
5. 제1항에 있어서,

   상기 작동부에 있어서 사용된 상기 작동유체를 흡인하여 상기 냉각유체로서 상기 구동부에 공급하는 제1펌프를, 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
6. 제1항에 있어서,

   상기 작동유체를 흡인하여 상기 작동부에 공급하는 제2펌프를, 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1펌프의 용량은, 상기 제2펌프의 용량보다도 작은 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
8. 제1항에 있어서,

   제1탱크와, 상기 제1탱크와 연통하는 제2탱크를 더욱 구비하고,

   상기 제1탱크에는, 상기 작동부에 있어서 사용되고 상기 구동부에 상기 냉각유체로서 공급되는 상기 작동유체가 수용되고,

   상기 제2탱크에는, 상기 작동부에 공급되는 상기 작동유체가 수용되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
9. 제1항에 있어서,

   상기 작동부는, 상기 사출성형기의 사출용 실린더 및 사출용 피스톤이고,

   해당 냉각기구는, 상기 사출성형기의 스크루의 회전용 전동기인 전동 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
10. 제1항에 있어서,

    상기 전동 구동부에 연결되고, 상기 전동 구동부를 구동함으로써 작동하는 부하장치를 더욱 구비하고,

    상기 냉각부는,

    상기 구동부에 있어서 상기 부하장치와 연결되는 측인 부하측에 설치되고, 상기 작동유체가 상기 냉각유체로서 공급되는 냉각유체 공급구와,

    상기 구동부에 있어서 상기 부하장치와 연결되지 않는 측인 반부하측에 설치되고, 상기 작동유체가 상기 냉각유체로서 배출되는 냉각유체 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
11. 제1항에 있어서,

    상기 전동 구동부에 연결되어, 상기 전동 구동부를 구동함으로써 작동하는 부하장치를 더욱 구비하고,

    상기 전동 구동부에 있어서 상기 부하장치와 연결되지 않는 측인 비부하측에는, 상기 전동 구동부의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출부가 설치된 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
12. 제1항에 있어서,

    상기 전동 구동부에 연결되어, 상기 전동 구동부를 구동함으로써 작동하는 부하장치를 더욱 구비하고,

    상기 전동 구동부에 있어서 상기 부하장치와 연결되는 측인 부하측에는, 상기 전동 구동부의 상기 부하측의 온도를 검출하는 온도검출부가 설치된 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
13. 제1항에 있어서,

    상기 전동 구동부에 연결되어, 상기 전동 구동부를 구동함으로써 작동하는 부하장치를 더욱 구비하고,

    상기 전동 구동부에 있어서 상기 부하장치와 연결되지 않는 측인 반부하측에는, 상기 전동 구동부의 상기 반부하측의 온도를 검출하는 온도검출부가 설치된 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각기구.
14. 사출성형기의 전동(電動) 구동부의 냉각방법으로서,

    상기 사출성형기는, 전동 구동부와, 작동유체(流體)가 공급되어서 작동하는 작동부를 구비하고,

    이 냉각방법은, 상기 작동유체를, 상기 전동 구동부를 냉각하기 위한 냉각유체로서 사용하고,

    상기 작동부에 있어서 사용되어 배출된 상기 작동유체를, 상기 냉각유체로서 사용하고,

    상기 전동 구동부를 냉각하기 위한 상기 냉각유체로서 사용된 상기 작동유체를 냉각하고, 이어서, 상기 작동부에 공급하는,

    것을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각방법.
15. 삭제
16. 삭제
17. 제14항에 있어서,

    상기 작동유체는 기름이고, 상기 작동부는 유압으로 작동하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 전동 구동부에 있어서 부하장치가 연결되는 측인 부하측의 온도를 검출하고,

    검출된 온도에 근거하여 상기 전동 구동부는 제어되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 전동 구동부의 냉각방법.

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