射出装置
【課題】射出に伴う圧力を精度よく検出することができるようにする。
【解決手段】シリンダ部材と、射出部材と、シリンダ部材を支持する第１の支持体、第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び連結部材を備えた射出枠１７と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、直進運動を射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。圧力検出部は、伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設される。圧力検出部によって検出される射出に伴う圧力と、実際に伝達される射出に伴う圧力とが等しくなる。
【解決手段】シリンダ部材と、射出部材と、シリンダ部材を支持する第１の支持体、第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び連結部材を備えた射出枠１７と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、直進運動を射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。圧力検出部は、伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設される。圧力検出部によって検出される射出に伴う圧力と、実際に伝達される射出に伴う圧力とが等しくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、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、該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ことができるようになっている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は、型締装置、射出装置及び金型装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【０００４】
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動装置によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動装置によって後退させることにより樹脂の計量が行われる。
【０００５】
図２は従来の射出装置の要部を示す断面図である。
【０００６】
図において、１１は加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内に配設されたスクリューであり、前記加熱シリンダ１１の後端は、前方射出サポート１８に取り付けられ、該前方射出サポート１８と所定の距離を置いて後方射出サポート１９が配設される。そして、前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に連結ロッド２１が架設され、該連結ロッド２１によって前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９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１８、後方射出サポート１９及び連結ロッド２１によって射出枠が構成される。
【０００７】
そして、前記スクリュー１２の後端には、カプラ５９を介して円形の形状を有する連結体６４が一体的に取り付けられ、該連結体６４に筒状の支持体６５が取り付けられる。なお、前記連結体６４及び支持体６５によって、スクリュー１２と一体に回転する回転摺動部材６８が構成される。前記支持体６５は、軸方向においてスクリュー１２のストローク分の長さを有し、外周面に雄スプライン６７が形成される。
【０００８】
前記前方射出サポート１８の後端に隣接させて、前方射出サポート１８と一体に、かつ、前記回転摺動部材６８を包囲して、計量用モータ２２が配設され、該計量用モータ２２は、計量工程において第１の駆動状態に、射出工程において第２の駆動状態に置かれ、前記第１の駆動状態において前記回転摺動部材６８を回転させ、第２の駆動状態において前記回転摺動部材６８に伝達される回転を拘束する。
【０００９】
前記計量用モータ２２は、前方射出サポート１８に取り付けられたステータ２５、及び該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６を備え、該ロータ２６の後端にスプラインナット２７が取り付けられる。
【００１０】
該スプラインナット２７は、前記計量用モータ２２の第１の駆動状態において発生させられた回転を回転摺動部材６８に伝達し、該回転摺動部材６８を回転させ、前記計量用モータ２２の第２の駆動状態において発生させられた拘束力を回転摺動部材６８に伝達し、回転摺動部材６８が回転するのを拘束する。そのために、該回転摺動部材６８は、ロータ２６に対して軸方向に移動自在に配設され、前記連結体６４の前端において、該連結体６４の外周面とロータ２６の内周面とがシール３０を介して摺動自在に接触させられ、前記支持体６５の後端において、スプラインナット２７の内周面に形成された図示されない雌スプラインと前記雄スプライン６７とがスプライン係合させられる。
【００１１】
そして、前記前方射出サポート１８より後方に、互いに螺合させられたボールねじ軸８１及びボールナット８２から成るボールねじ８３が配設される。前記ボールねじ軸８１は、前端から後端にかけて順次形成された小径のシャフト部８４、大径のねじ部８５、及び射出用モータ２３とボールねじ軸８１とを連結するための図示されないスプライン部から成り、前端において、前記回転摺動部材６８に対して回転自在に、かつ、軸方向に移動不能に支持され、中央において、ボールナット８２に対して回転自在に螺合させられ、支持される。そして、該ボールナット８２は、ロードセル９６を介して後方射出サポート１９に固定される。
【００１２】
次に、前記構成の射出装置の動作について説明する。
【００１３】
まず、計量工程時に、前記計量用モータ２２を第１の駆動状態に置いて駆動すると、発生させられた回転は、スプラインナット２７及び回転摺動部材６８を介してスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２を正方向に回転させる。
【００１４】
これに伴って、前記加熱シリンダ１１に配設された図示されないホッパから落下した樹脂が溝内を前進させられ、スクリュー１２が後退させられ、前記樹脂が、図示されないスクリューヘッドの前方に溜められる。
【００１５】
また、射出工程時に、前記射出用モータ２３を駆動すると、該射出用モータ２３によって発生させられた回転は、ボールねじ軸８１に伝達され、ボールねじ８３によって回転運動が、回転を伴う直進運動、すなわち、回転直進運動に変換される。その結果、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられる。このとき、前記計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ロータ２６の回転速度が制御されて０〔ｒｐｍ〕にされ、拘束力が発生させられる。そして、該拘束力が前記スプラインナット２７を介して回転摺動部材６８に伝達され、ボールねじ軸８１を介して回転摺動部材６８に伝達される回転が拘束される。その結果、回転摺動部材６８に一体的に取り付けられたスクリュー１２は回転しない状態で前進させられる。
【００１６】
このようにして、該スクリュー１２が前進させられると、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、所定の射出力で射出ノズルから射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００１７】
ところで、前述されたように、前記射出工程時に、射出用モータ２３を駆動すると、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられ、スクリュー１２が前進させられる。これに伴って、前記スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力が高くなり、射出に伴う圧力、この場合、射出力が発生させられる。
【００１８】
このとき、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重（力）が発生するのに伴って、ボールナット８２を後退させようとする荷重が発生し、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重は、スクリュー１２に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、前記樹脂を介して前記加熱シリンダ１１に伝達され、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達される。一方、ボールナット８２を後退させようとする荷重は、ロードセル９６の内側環状部に伝達される。
【００１９】
したがって、荷重によってロードセル９６において歪みが発生するのに伴って、射出成形機の図示されない制御部によって、前記ロードセル９６のセンサ出力を読み込み、前記射出力を検出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１５９７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、前記従来の射出装置においては、射出力を精度良く検出することができない。
【００２１】
すなわち、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられるのに伴って、支持体６５が前進させられるが、このとき、計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ボールねじ軸８１から回転摺動部材６８に伝達される回転を拘束するようになっている。
【００２２】
そして、スプラインナット２７の内周面に形成された雌スプラインと雄スプライン６７とがスプライン係合させられているので、前記計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれると、雄スプライン６７の回転が雌スプラインによって阻止される。したがって、雄スプライン６７は、スプラインナット２７によって回転が阻止された状態で前進させられ、回転摺動部材６８とスプラインナット２７との間、すなわち、雄スプライン６７と前記雌スプラインとの間に摩擦力Δｆａが発生する。
【００２３】
この場合、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重をｆ１としたとき、該荷重ｆ１から摩擦力Δｆａを減算した値の荷重ｆ２（＝ｆ１−Δｆａ）が、スクリュー１２に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、更に前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達され、該外側環状部を前進させようとする。
【００２４】
一方、前記荷重ｆ２が回転摺動部材６８を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールナット８２に反力が加わり、該反力はボールナット８２を後退させようとする。前記反力は荷重ｆ２で表すことができ、該荷重ｆ２がロードセル９６の内側環状部に伝達され、内側環状部を後退させようとする。
【００２５】
ところが、前記摩擦力Δｆａは、雄スプライン６７、ボールねじ軸８１及びボールナット８２を介してロードセル９６の内側環状部に伝達され、該内側環状部を後退させようとするとともに、スプラインナット２７、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達され、該外側環状部を前進させようとする。
【００２６】
すなわち、前記ロードセル９６は摩擦力Δｆａが伝達される閉鎖系の内側に配設されるので、荷重ｆ２がロードセル９６に伝達されるとともに、摩擦力Δｆａがロードセル９６に伝達され、該ロードセル９６において、荷重ｆ２と摩擦力Δｆａとを加算した値が射出力として検出されるのに対して、実際に樹脂に伝達される射出力は荷重ｆ２の値と等しくなる。したがって、射出力を精度よく検出することができない。
【００２７】
本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、射出に伴う圧力を精度よく検出することができる射出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材を支持する第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。
【００２９】
そして、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、前記第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材を支持する第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。
【００３１】
そして、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、前記第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設される。
【００３２】
この場合、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側に配設されるので、圧力検出部によって検出される射出に伴う圧力と、実際に伝達される射出に伴う圧力とが等しくなる。したがって、射出に伴う圧力を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。
【００３５】
図において、１０は射出装置であり、該射出装置１０は、図示されないフレーム上に進退自在に配設される。また、該フレームには、図示されない金型装置及び型締装置が配設される。前記金型装置は、第１の金型としての固定金型及び第２の金型としての可動金型を備え、前記型締装置は、前記固定金型が取り付けられた固定プラテン、及び可動金型が取り付けられた可動プラテンを備え、型締用の駆動部としての図示されない型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。なお、射出成形機は、射出装置１０、金型装置及び型締装置によって構成される。
【００３６】
前記射出装置１０において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１の前端に射出ノズル１１ａが取り付けられる。そして、前記加熱シリンダ１１内において、射出部材としてのスクリュー１２が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【００３７】
該スクリュー１２は、前端にヘッド部としてのスクリューヘッド１２ａを備え、前記加熱シリンダ１１内を後方に延び、後端において回転支持部材としてのベアリングボックス１３に固定される。また、前記スクリュー１２の外周面に、螺旋状のフライト１２ｂが形成され、該フライト１２ｂに沿って溝１２ｃが形成される。
【００３８】
そして、前記加熱シリンダ１１における所定の箇所に図示されない樹脂供給口が形成され、該樹脂供給口に図示されないホッパが固定される。前記樹脂供給口は、スクリュー１２を加熱シリンダ１１内における最も前方に置いた状態において、前記溝１２ｃの後端部に対応する箇所に形成される。
【００３９】
したがって、計量工程時に、前記スクリュー１２を回転させると、前記ホッパ内から成形材料としてのペレット状の図示されない樹脂が供給され、該樹脂は、加熱シリンダ１１内に進入し、溝１２ｃ内を前進させられる。それに伴って、前記スクリュー１２は後退させられる。
【００４０】
また、前記加熱シリンダ１１の周囲に加熱部材としての図示されないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダ１１を加熱し、前記溝１２ｃ内の樹脂を溶融させるようになっている。したがって、樹脂の前進に伴って、スクリュー１２が所定の量だけ後退させられると、前記スクリューヘッド１２ａの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜められる。なお、加熱シリンダ１１の後端には、冷却装置としての水冷シリンダ１９５が一体に形成され、該水冷シリンダ１９５に冷却媒体としての図示されない水が、図示されない媒体供給源（温調装置）から供給されるようになっている。したがって、前記加熱シリンダ１１の後端を冷却することができ、前記樹脂供給口の近傍の温度を安定させることができるので、樹脂供給口の近傍の樹脂が無用に加熱されるのを防止することができる。
【００４１】
また、射出工程時に、前記スクリュー１２を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル１１ａから射出され、前記金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００４２】
ところで、前記加熱シリンダ１１の後方には、前記スクリュー１２を回転させたり進退させたりするための駆動装置９１が配設される。該駆動装置９１は、射出枠１７、該射出枠１７内に配設された計量用の駆動部としてのビルトイン型の計量用モータ２２、射出枠１７より後方に配設された射出用の駆動部としてのビルトイン型の図示されない射出用モータ、前記計量用モータ２２の回転をスクリュー１２に伝達するための前記ベアリングボックス１３、該ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２と連結された伝動軸としてのボールねじ軸８１、圧力検出部としての、かつ、荷重検出部としての環状のロードセル４６等を備え、スクリュー１２、計量用モータ２２及び射出用モータは同一軸線上に配設される。
【００４３】
前記ボールねじ軸８１は、前端に回転被支持部を構成するシャフト部８４を、中央部において運動方向変換要素を構成するねじ部８５を、後端において連結部を構成するスプライン部８６を備え、前端において、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２と連結され、後端において射出用モータと連結される。前記シャフト部８４は、ベアリングボックス１３内の複数の、本実施の形態においては、２個のベアリング（スラストベアリング）ｂｒ１によって回転自在に支持され、ねじ部８５において、ボールねじ軸８１とボールナット８２とが螺合させられる。なお、前記ボールねじ軸８１及びボールナット８２によって運動方向変換装置としてのボールねじ８３が構成され、前記ボールねじ軸８１によって第１の変換要素が、ボールナット８２によって第２の変換要素が構成される。また、１８４はベアリングｂｒ１がボールねじ軸８１から抜けるのを防止するための抜止部材としてのロックナットである。
【００４４】
前記射出枠１７は、加熱シリンダ１１を支持し、射出枠１７の前壁を構成する第１の支持体としての前方射出サポート１８、該前方射出サポート１８より後方において、前方射出サポート１８と対向させて配設され、前記射出枠１７の後壁を構成する第２の支持体としての後方射出サポート１９、及び前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に架設され、かつ、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９とを連結し、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に所定の距離を置く複数の、本実施の形態においては、１対の連結部材としての連結ロッド２１を備える。
【００４５】
前記前方射出サポート１８の下端は、ベースｂｓ１に固定され、前記後方射出サポート１９の下端は、ベアリング（ころがりベアリング）ｂｒ２によって支持され、ベースｂｓ１に対して摺動自在に配設される。また、前方射出サポート１８の下端及び上端の近傍に連結ロッド２１の前端がボルトｂｔ１によって、後方射出サポート１９の下端及び上端の近傍に連結ロッド２１の後端がボルトｂｔ２によって、それぞれ固定される。そして、前記後方射出サポート１９は、射出枠１７内の前方に配設された計量用モータ２２、及び射出枠１７外の後方に配設された前記射出用モータを支持する。
【００４６】
また、前記前方射出サポート１８の中央部には貫通穴ｈ１が形成され、該貫通穴ｈ１の内周縁に沿って環状のボス部２２５が形成され、該ボス部２２５に水冷シリンダ１９５を介して加熱シリンダ１１が取り付けられる。そして、前記貫通穴ｈ１を貫通して前記スクリュー１２が後方に向けて延在させられる。
【００４７】
また、前記後方射出サポート１９の中央部には貫通穴ｈ２が形成され、該貫通穴ｈ２内に前記ロードセル４６が配設される。そして、前記貫通穴ｈ２及びロードセル４６内を貫通して前記ボールねじ軸８１が後方に向けて延在させられる。
【００４８】
前記ロードセル４６は、第１の受圧部としての外側環状部ｅ１、及び第２の受圧部としての内側環状部ｅ２を備え、後方射出サポート１９に、前記外側環状部ｅ１を介して射出用モータの筐体２３のフランジ部１２３がボルトｂｔ３によって固定され、前記内側環状部ｅ２にボールナット８２のフランジ部１８２がボルトｂｔ４によって固定され、更に、前記フランジ部１８２に環状の支持部材としてのボールねじサポート１３１がボルトｂｔ５によって固定される。
【００４９】
そして、前記計量用モータ２２は、後端において、前記ボールねじサポート１３１に固定された筒状の筐体２０、該筐体２０の内周面に取り付けられたステータ２５、該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６等を備え、計量工程において第１の駆動状態に、射出工程において第２の駆動状態に置かれ、第１の駆動状態において前記ベアリングボックス１３を回転させ、第２の駆動状態において前記ベアリングボックス１３に伝達される回転を拘束する。
【００５０】
前記ロータ２６は、筒状の回転体ｒａ、及び該回転体ｒａの外周面に取り付けられた永久磁石ｒｂを備え、後端の径方向内方において、ボールねじサポート１３１に対してベアリングｂｒ３によって回転自在に支持されるとともに、前端の径方向内方において、係合要素としての、かつ、回転伝達要素としてのスプラインナット１３３によってベアリングボックス１３に対して回転自在に支持され、前端の径方向外方において、ベアリングｂｒ４によって筐体２０に対して回転自在に配設される。
【００５１】
なお、２５１はベアリングｂｒ３を回転体ｒａに対して取り付けるための、２５２はベアリングｂｒ３をボールねじサポート１３１に対して取り付けるための、２５３はベアリングｂｒ４を回転体ｒａに対して取り付けるための、２５４はベアリングｂｒ４を筐体２０に対して取り付けるための、押え部材としてのベアリング押えであり、前記ベアリング押え２５１はボルトｂｔ５によって回転体ｒａに、ベアリング押え２５２はボルトｂｔ６によってボールねじサポート１３１に、ベアリング押え２５３はボルトｂｔ７によって回転体ｒａに、ベアリング押え２５４はボルトｂｔ８によって筐体２０に固定される。
【００５２】
そして、前記ベアリングｂｒ１〜ｂｒ４によって支持部材が、ボルトｂｔ１〜ｂｔ８によって固定部材が構成される。
【００５３】
次に、前記構成の射出装置１０の動作について説明する。
【００５４】
まず、計量工程時に、前記計量用モータ２２を第１の駆動状態に置いて駆動すると、発生させられた回転は、スプラインナット１３３及びベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２を正方向に回転させる。
【００５５】
これに伴って、前記ホッパから落下した樹脂が溝１２ｃ内を前進させられ、スクリュー１２が後退させられ、前記樹脂がスクリューヘッド１２ａの前方に溜められる。
【００５６】
また、射出工程時に、前記射出用モータを駆動すると、該射出用モータによって発生させられた回転は、ボールねじ軸８１に伝達され、ボールねじ８３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８１が回転しながら前進させられる。
【００５７】
このとき、ボールねじ軸８１の回転は、ベアリングｂｒ１を介してベアリングボックス１３に伝達され、ベアリングボックス１３を回転させようとするが、計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれることによって、回転が拘束される。その場合、回転体ｒａは、回止め部材として機能し、ベアリングボックス１３が回転するのを阻止する。そして、ベアリングボックス１３は、前記回転直進運動を直進運動に変換し、スクリュー１２を前進させる。なお、前記ベアリングボックス１３によって伝動部材が構成される。
【００５８】
ところで、前述されたように、前記射出工程時に、射出用モータを駆動すると、ボールねじ軸８１が前進させられ、それに伴ってスクリュー１２が前進させられ、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力が高くなり、射出に伴う圧力、この場合、射出力が発生させられる。
【００５９】
このとき、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重（力）が発生するのに伴って、ボールナット８２を後退させようとする荷重が発生し、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重は、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル４６の外側環状部ｅ１に伝達される。一方、ボールナット８２を後退させようとする荷重はロードセル４６の内側環状部ｅ２に伝達される。
【００６０】
したがって、荷重によってロードセル４６において歪みが発生するのに伴って、射出成形機の図示されない制御部は、前記ロードセル４６のセンサ出力を読み込み、前記射出力を検出するようにしている。また、前記制御部は、射出に伴う圧力として、保圧工程時の保圧力を検出することもできる。
【００６１】
ところで、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられるのに伴って、ベアリングボックス１３が前進させられるが、このとき、計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ボールねじ軸８１からベアリングボックス１３に伝達される回転が拘束されるようになっている。
【００６２】
そして、回転体ｒａの内周面に形成された雌スプラインとスプラインナット１３３の外周面に形成された雄スプラインとがスプライン係合させられているので、前記計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれると、ベアリングボックス１３の回転が雌スプラインによって阻止される。したがって、ベアリングボックス１３は、回転体ｒａによって回転が阻止された状態で前進させられ、前記雌スプラインと雄スプラインとの間の摩擦力発生部に摩擦力Δｆｂが発生する。
【００６３】
ここで、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重をｆ１１としたとき、該荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値の荷重ｆ１２（＝ｆ１１−Δｆｂ）が、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、更に、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル４６の外側環状部ｅ１に伝達され、該外側環状部ｅ１を前進させようとする。
【００６４】
一方、前記荷重ｆ１２がベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールナット８２に反力が加わり、該反力はボールナット８２を後退させようとする。前記反力は荷重ｆ１２で表すことができ、該荷重ｆ１２がロードセル４６の内側環状部ｅ２に伝達され、該内側環状部ｅ２を後退させようとする。
【００６５】
この場合、前記ベアリングボックス１３が前進するのに伴って、前記摩擦力Δｆｂは、回転体ｒａを前進させようとし、前記ベアリングボックス１３が前進するのを阻止しようとする。
【００６６】
ところで、前記回転体ｒａは、ベアリングｂｒ３及びボールねじサポート１３１を介してボールナット８２に連結され、前記ベアリングボックス１３は、ベアリングｂｒ１及びボールねじ軸８１を介して前記ボールナット８２に連結されるので、ロータ２６、ベアリングボックス１３及びボールねじ８３から成る系によって、摩擦力Δｆｂの閉鎖系が形成される。すなわち、前記摩擦力Δｆｂは、前記回転体ｒａを介してベアリング押え２５１に伝達され、該ベアリング押え２５１を介してベアリングｂｒ３に伝達され、更にベアリング押え２５２及びボールねじサポート１３１を介してボールナット８２に伝達される。
【００６７】
したがって、前記ロードセル４６は、摩擦力Δｆｂの閉鎖系の外側に配設されるので、前記ロードセル４６において、荷重ｆ１１及び摩擦力Δｆｂに基づいて算出される値である荷重ｆ１２が、射出力として検出されるが、実際に樹脂に伝達される射出力も、荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値になるので、射出力を精度よく検出することができる。
【００６８】
なお、前記後方射出サポート１９は、下端がベアリングｂｒ２によって支持され、ベースｂｓ１に対して摺動自在に配設されるので、後方射出サポート１９を後退させようとする荷重が発生したときに、後方射出サポート１９とベースｂｓ１との間に摩擦力が発生するのを抑制することができる。したがって、ロードセル４６に伝達される荷重に摩擦力がノイズとなって加わることがないので、更に射出力を精度よく検出することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、摩擦力発生部で発生させられた摩擦力Δｆｂがロードセル４６を介することなく相殺されるので、該ロードセル４６によって検出される射出力と実際に樹脂に伝達される射出力とが等しくなる。したがって、射出力を精度よく検出することができる。また、保圧力も精度よく検出することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態においては、ステータ２５がボールねじサポート１３１に固定されているので、摩擦力Δｆｂをベアリング押え２５３、２５４を介してステータ２５に伝達することもできる。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７２】
図３は本発明の第２の実施の形態における射出成形機の要部を示す概念図である。
【００７３】
この場合、計量用の駆動部としての計量用モータ２２は、筒状の筐体２０、該筐体２０の内周面に取り付けられたステータ２５、該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６等を備え、前記筐体２０は、後端において、ボルトｂｔ３によって第２の支持体としての後方射出サポート１９に固定される。
【００７４】
そして、前記ロータ２６は、筒状の回転体ｒａ、及び該回転体ｒａの外周面に取り付けられた永久磁石ｒｂを備え、後端の径方向内方において、支持部材としてのボールねじサポート１３１に対してベアリングｂｒ３によって回転自在に支持されるとともに、前端の径方向内方において、係合要素としての、かつ、回転伝達要素としてのスプラインナット１３３（図１）によって回転支持部材としてのベアリングボックス１３に対して回転自在に支持され、前端の径方向外方において、ベアリングｂｒ４によって筐体２０に対して回転自在に配設される。
【００７５】
本実施の形態においては、前記筐体２０が後方射出サポート１９に固定されるので、ベアリングｂｒ４を筐体２０に対して取り付けるためのベアリング押え、ボルト等は不要になる。
【００７６】
ところで、第１の実施の形態と同様に、前記回転体ｒａは、ベアリングｂｒ３及びボールねじサポート１３１を介して、第２の変換要素を構成するボールナット８２に連結され、前記ベアリングボックス１３は、ベアリングｂｒ１及び伝動軸としてのボールねじ軸８１を介して前記ボールナット８２に連結されるので、ロータ２６、ベアリングボックス１３及び運動方向変換装置としてのボールねじ８３から成る系によって、摩擦力Δｆｂの閉鎖系が形成される。すなわち、前記摩擦力Δｆｂは、前記回転体ｒａを介してベアリング押え２５１に伝達され、該ベアリング押え２５１を介してベアリングｂｒ３に伝達され、更にベアリング押え２５２及びボールねじサポート１３１を介してボールナット８２に伝達される。
【００７７】
したがって、圧力検出部としての、かつ、荷重検出部としてのロードセル４６は、摩擦力Δｆｂの閉鎖系の外側に配設されるので、前記ロードセル４６において、荷重ｆ１１及び摩擦力Δｆｂに基づいて算出される値である荷重ｆ１２が、射出力として検出されるが、実際に樹脂に伝達される射出力も、荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値になるので、射出力を精度よく検出することができる。
【００７８】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。
【図２】従来の射出装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における射出成形機の要部を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 射出装置
１１ 加熱シリンダ
１２ スクリュー
１３ ベアリングボックス
１７ 射出枠
１８ 前方射出サポート
１９ 後方射出サポート
２１ 連結ロッド
２６ ロータ
４６ ロードセル
８１ ボールねじ軸
８２ ボールナット
８３ ボールねじ
ｒａ 回転体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、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、該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ことができるようになっている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は、型締装置、射出装置及び金型装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【０００４】
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動装置によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動装置によって後退させることにより樹脂の計量が行われる。
【０００５】
図２は従来の射出装置の要部を示す断面図である。
【０００６】
図において、１１は加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内に配設されたスクリューであり、前記加熱シリンダ１１の後端は、前方射出サポート１８に取り付けられ、該前方射出サポート１８と所定の距離を置いて後方射出サポート１９が配設される。そして、前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に連結ロッド２１が架設され、該連結ロッド２１によって前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９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１８、後方射出サポート１９及び連結ロッド２１によって射出枠が構成される。
【０００７】
そして、前記スクリュー１２の後端には、カプラ５９を介して円形の形状を有する連結体６４が一体的に取り付けられ、該連結体６４に筒状の支持体６５が取り付けられる。なお、前記連結体６４及び支持体６５によって、スクリュー１２と一体に回転する回転摺動部材６８が構成される。前記支持体６５は、軸方向においてスクリュー１２のストローク分の長さを有し、外周面に雄スプライン６７が形成される。
【０００８】
前記前方射出サポート１８の後端に隣接させて、前方射出サポート１８と一体に、かつ、前記回転摺動部材６８を包囲して、計量用モータ２２が配設され、該計量用モータ２２は、計量工程において第１の駆動状態に、射出工程において第２の駆動状態に置かれ、前記第１の駆動状態において前記回転摺動部材６８を回転させ、第２の駆動状態において前記回転摺動部材６８に伝達される回転を拘束する。
【０００９】
前記計量用モータ２２は、前方射出サポート１８に取り付けられたステータ２５、及び該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６を備え、該ロータ２６の後端にスプラインナット２７が取り付けられる。
【００１０】
該スプラインナット２７は、前記計量用モータ２２の第１の駆動状態において発生させられた回転を回転摺動部材６８に伝達し、該回転摺動部材６８を回転させ、前記計量用モータ２２の第２の駆動状態において発生させられた拘束力を回転摺動部材６８に伝達し、回転摺動部材６８が回転するのを拘束する。そのために、該回転摺動部材６８は、ロータ２６に対して軸方向に移動自在に配設され、前記連結体６４の前端において、該連結体６４の外周面とロータ２６の内周面とがシール３０を介して摺動自在に接触させられ、前記支持体６５の後端において、スプラインナット２７の内周面に形成された図示されない雌スプラインと前記雄スプライン６７とがスプライン係合させられる。
【００１１】
そして、前記前方射出サポート１８より後方に、互いに螺合させられたボールねじ軸８１及びボールナット８２から成るボールねじ８３が配設される。前記ボールねじ軸８１は、前端から後端にかけて順次形成された小径のシャフト部８４、大径のねじ部８５、及び射出用モータ２３とボールねじ軸８１とを連結するための図示されないスプライン部から成り、前端において、前記回転摺動部材６８に対して回転自在に、かつ、軸方向に移動不能に支持され、中央において、ボールナット８２に対して回転自在に螺合させられ、支持される。そして、該ボールナット８２は、ロードセル９６を介して後方射出サポート１９に固定される。
【００１２】
次に、前記構成の射出装置の動作について説明する。
【００１３】
まず、計量工程時に、前記計量用モータ２２を第１の駆動状態に置いて駆動すると、発生させられた回転は、スプラインナット２７及び回転摺動部材６８を介してスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２を正方向に回転させる。
【００１４】
これに伴って、前記加熱シリンダ１１に配設された図示されないホッパから落下した樹脂が溝内を前進させられ、スクリュー１２が後退させられ、前記樹脂が、図示されないスクリューヘッドの前方に溜められる。
【００１５】
また、射出工程時に、前記射出用モータ２３を駆動すると、該射出用モータ２３によって発生させられた回転は、ボールねじ軸８１に伝達され、ボールねじ８３によって回転運動が、回転を伴う直進運動、すなわち、回転直進運動に変換される。その結果、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられる。このとき、前記計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ロータ２６の回転速度が制御されて０〔ｒｐｍ〕にされ、拘束力が発生させられる。そして、該拘束力が前記スプラインナット２７を介して回転摺動部材６８に伝達され、ボールねじ軸８１を介して回転摺動部材６８に伝達される回転が拘束される。その結果、回転摺動部材６８に一体的に取り付けられたスクリュー１２は回転しない状態で前進させられる。
【００１６】
このようにして、該スクリュー１２が前進させられると、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、所定の射出力で射出ノズルから射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００１７】
ところで、前述されたように、前記射出工程時に、射出用モータ２３を駆動すると、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられ、スクリュー１２が前進させられる。これに伴って、前記スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力が高くなり、射出に伴う圧力、この場合、射出力が発生させられる。
【００１８】
このとき、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重（力）が発生するのに伴って、ボールナット８２を後退させようとする荷重が発生し、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重は、スクリュー１２に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、前記樹脂を介して前記加熱シリンダ１１に伝達され、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達される。一方、ボールナット８２を後退させようとする荷重は、ロードセル９６の内側環状部に伝達される。
【００１９】
したがって、荷重によってロードセル９６において歪みが発生するのに伴って、射出成形機の図示されない制御部によって、前記ロードセル９６のセンサ出力を読み込み、前記射出力を検出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１５９７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、前記従来の射出装置においては、射出力を精度良く検出することができない。
【００２１】
すなわち、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられるのに伴って、支持体６５が前進させられるが、このとき、計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ボールねじ軸８１から回転摺動部材６８に伝達される回転を拘束するようになっている。
【００２２】
そして、スプラインナット２７の内周面に形成された雌スプラインと雄スプライン６７とがスプライン係合させられているので、前記計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれると、雄スプライン６７の回転が雌スプラインによって阻止される。したがって、雄スプライン６７は、スプラインナット２７によって回転が阻止された状態で前進させられ、回転摺動部材６８とスプラインナット２７との間、すなわち、雄スプライン６７と前記雌スプラインとの間に摩擦力Δｆａが発生する。
【００２３】
この場合、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重をｆ１としたとき、該荷重ｆ１から摩擦力Δｆａを減算した値の荷重ｆ２（＝ｆ１−Δｆａ）が、スクリュー１２に伝達され、スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、更に前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達され、該外側環状部を前進させようとする。
【００２４】
一方、前記荷重ｆ２が回転摺動部材６８を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールナット８２に反力が加わり、該反力はボールナット８２を後退させようとする。前記反力は荷重ｆ２で表すことができ、該荷重ｆ２がロードセル９６の内側環状部に伝達され、内側環状部を後退させようとする。
【００２５】
ところが、前記摩擦力Δｆａは、雄スプライン６７、ボールねじ軸８１及びボールナット８２を介してロードセル９６の内側環状部に伝達され、該内側環状部を後退させようとするとともに、スプラインナット２７、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル９６の外側環状部に伝達され、該外側環状部を前進させようとする。
【００２６】
すなわち、前記ロードセル９６は摩擦力Δｆａが伝達される閉鎖系の内側に配設されるので、荷重ｆ２がロードセル９６に伝達されるとともに、摩擦力Δｆａがロードセル９６に伝達され、該ロードセル９６において、荷重ｆ２と摩擦力Δｆａとを加算した値が射出力として検出されるのに対して、実際に樹脂に伝達される射出力は荷重ｆ２の値と等しくなる。したがって、射出力を精度よく検出することができない。
【００２７】
本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、射出に伴う圧力を精度よく検出することができる射出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材を支持する第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。
【００２９】
そして、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、前記第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材を支持する第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有する。
【００３１】
そして、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、前記第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設される。
【００３２】
この場合、前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側に配設されるので、圧力検出部によって検出される射出に伴う圧力と、実際に伝達される射出に伴う圧力とが等しくなる。したがって、射出に伴う圧力を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。
【００３５】
図において、１０は射出装置であり、該射出装置１０は、図示されないフレーム上に進退自在に配設される。また、該フレームには、図示されない金型装置及び型締装置が配設される。前記金型装置は、第１の金型としての固定金型及び第２の金型としての可動金型を備え、前記型締装置は、前記固定金型が取り付けられた固定プラテン、及び可動金型が取り付けられた可動プラテンを備え、型締用の駆動部としての図示されない型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。なお、射出成形機は、射出装置１０、金型装置及び型締装置によって構成される。
【００３６】
前記射出装置１０において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１の前端に射出ノズル１１ａが取り付けられる。そして、前記加熱シリンダ１１内において、射出部材としてのスクリュー１２が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【００３７】
該スクリュー１２は、前端にヘッド部としてのスクリューヘッド１２ａを備え、前記加熱シリンダ１１内を後方に延び、後端において回転支持部材としてのベアリングボックス１３に固定される。また、前記スクリュー１２の外周面に、螺旋状のフライト１２ｂが形成され、該フライト１２ｂに沿って溝１２ｃが形成される。
【００３８】
そして、前記加熱シリンダ１１における所定の箇所に図示されない樹脂供給口が形成され、該樹脂供給口に図示されないホッパが固定される。前記樹脂供給口は、スクリュー１２を加熱シリンダ１１内における最も前方に置いた状態において、前記溝１２ｃの後端部に対応する箇所に形成される。
【００３９】
したがって、計量工程時に、前記スクリュー１２を回転させると、前記ホッパ内から成形材料としてのペレット状の図示されない樹脂が供給され、該樹脂は、加熱シリンダ１１内に進入し、溝１２ｃ内を前進させられる。それに伴って、前記スクリュー１２は後退させられる。
【００４０】
また、前記加熱シリンダ１１の周囲に加熱部材としての図示されないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダ１１を加熱し、前記溝１２ｃ内の樹脂を溶融させるようになっている。したがって、樹脂の前進に伴って、スクリュー１２が所定の量だけ後退させられると、前記スクリューヘッド１２ａの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜められる。なお、加熱シリンダ１１の後端には、冷却装置としての水冷シリンダ１９５が一体に形成され、該水冷シリンダ１９５に冷却媒体としての図示されない水が、図示されない媒体供給源（温調装置）から供給されるようになっている。したがって、前記加熱シリンダ１１の後端を冷却することができ、前記樹脂供給口の近傍の温度を安定させることができるので、樹脂供給口の近傍の樹脂が無用に加熱されるのを防止することができる。
【００４１】
また、射出工程時に、前記スクリュー１２を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル１１ａから射出され、前記金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００４２】
ところで、前記加熱シリンダ１１の後方には、前記スクリュー１２を回転させたり進退させたりするための駆動装置９１が配設される。該駆動装置９１は、射出枠１７、該射出枠１７内に配設された計量用の駆動部としてのビルトイン型の計量用モータ２２、射出枠１７より後方に配設された射出用の駆動部としてのビルトイン型の図示されない射出用モータ、前記計量用モータ２２の回転をスクリュー１２に伝達するための前記ベアリングボックス１３、該ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２と連結された伝動軸としてのボールねじ軸８１、圧力検出部としての、かつ、荷重検出部としての環状のロードセル４６等を備え、スクリュー１２、計量用モータ２２及び射出用モータは同一軸線上に配設される。
【００４３】
前記ボールねじ軸８１は、前端に回転被支持部を構成するシャフト部８４を、中央部において運動方向変換要素を構成するねじ部８５を、後端において連結部を構成するスプライン部８６を備え、前端において、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２と連結され、後端において射出用モータと連結される。前記シャフト部８４は、ベアリングボックス１３内の複数の、本実施の形態においては、２個のベアリング（スラストベアリング）ｂｒ１によって回転自在に支持され、ねじ部８５において、ボールねじ軸８１とボールナット８２とが螺合させられる。なお、前記ボールねじ軸８１及びボールナット８２によって運動方向変換装置としてのボールねじ８３が構成され、前記ボールねじ軸８１によって第１の変換要素が、ボールナット８２によって第２の変換要素が構成される。また、１８４はベアリングｂｒ１がボールねじ軸８１から抜けるのを防止するための抜止部材としてのロックナットである。
【００４４】
前記射出枠１７は、加熱シリンダ１１を支持し、射出枠１７の前壁を構成する第１の支持体としての前方射出サポート１８、該前方射出サポート１８より後方において、前方射出サポート１８と対向させて配設され、前記射出枠１７の後壁を構成する第２の支持体としての後方射出サポート１９、及び前記前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に架設され、かつ、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９とを連結し、前方射出サポート１８と後方射出サポート１９との間に所定の距離を置く複数の、本実施の形態においては、１対の連結部材としての連結ロッド２１を備える。
【００４５】
前記前方射出サポート１８の下端は、ベースｂｓ１に固定され、前記後方射出サポート１９の下端は、ベアリング（ころがりベアリング）ｂｒ２によって支持され、ベースｂｓ１に対して摺動自在に配設される。また、前方射出サポート１８の下端及び上端の近傍に連結ロッド２１の前端がボルトｂｔ１によって、後方射出サポート１９の下端及び上端の近傍に連結ロッド２１の後端がボルトｂｔ２によって、それぞれ固定される。そして、前記後方射出サポート１９は、射出枠１７内の前方に配設された計量用モータ２２、及び射出枠１７外の後方に配設された前記射出用モータを支持する。
【００４６】
また、前記前方射出サポート１８の中央部には貫通穴ｈ１が形成され、該貫通穴ｈ１の内周縁に沿って環状のボス部２２５が形成され、該ボス部２２５に水冷シリンダ１９５を介して加熱シリンダ１１が取り付けられる。そして、前記貫通穴ｈ１を貫通して前記スクリュー１２が後方に向けて延在させられる。
【００４７】
また、前記後方射出サポート１９の中央部には貫通穴ｈ２が形成され、該貫通穴ｈ２内に前記ロードセル４６が配設される。そして、前記貫通穴ｈ２及びロードセル４６内を貫通して前記ボールねじ軸８１が後方に向けて延在させられる。
【００４８】
前記ロードセル４６は、第１の受圧部としての外側環状部ｅ１、及び第２の受圧部としての内側環状部ｅ２を備え、後方射出サポート１９に、前記外側環状部ｅ１を介して射出用モータの筐体２３のフランジ部１２３がボルトｂｔ３によって固定され、前記内側環状部ｅ２にボールナット８２のフランジ部１８２がボルトｂｔ４によって固定され、更に、前記フランジ部１８２に環状の支持部材としてのボールねじサポート１３１がボルトｂｔ５によって固定される。
【００４９】
そして、前記計量用モータ２２は、後端において、前記ボールねじサポート１３１に固定された筒状の筐体２０、該筐体２０の内周面に取り付けられたステータ２５、該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６等を備え、計量工程において第１の駆動状態に、射出工程において第２の駆動状態に置かれ、第１の駆動状態において前記ベアリングボックス１３を回転させ、第２の駆動状態において前記ベアリングボックス１３に伝達される回転を拘束する。
【００５０】
前記ロータ２６は、筒状の回転体ｒａ、及び該回転体ｒａの外周面に取り付けられた永久磁石ｒｂを備え、後端の径方向内方において、ボールねじサポート１３１に対してベアリングｂｒ３によって回転自在に支持されるとともに、前端の径方向内方において、係合要素としての、かつ、回転伝達要素としてのスプラインナット１３３によってベアリングボックス１３に対して回転自在に支持され、前端の径方向外方において、ベアリングｂｒ４によって筐体２０に対して回転自在に配設される。
【００５１】
なお、２５１はベアリングｂｒ３を回転体ｒａに対して取り付けるための、２５２はベアリングｂｒ３をボールねじサポート１３１に対して取り付けるための、２５３はベアリングｂｒ４を回転体ｒａに対して取り付けるための、２５４はベアリングｂｒ４を筐体２０に対して取り付けるための、押え部材としてのベアリング押えであり、前記ベアリング押え２５１はボルトｂｔ５によって回転体ｒａに、ベアリング押え２５２はボルトｂｔ６によってボールねじサポート１３１に、ベアリング押え２５３はボルトｂｔ７によって回転体ｒａに、ベアリング押え２５４はボルトｂｔ８によって筐体２０に固定される。
【００５２】
そして、前記ベアリングｂｒ１〜ｂｒ４によって支持部材が、ボルトｂｔ１〜ｂｔ８によって固定部材が構成される。
【００５３】
次に、前記構成の射出装置１０の動作について説明する。
【００５４】
まず、計量工程時に、前記計量用モータ２２を第１の駆動状態に置いて駆動すると、発生させられた回転は、スプラインナット１３３及びベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２を正方向に回転させる。
【００５５】
これに伴って、前記ホッパから落下した樹脂が溝１２ｃ内を前進させられ、スクリュー１２が後退させられ、前記樹脂がスクリューヘッド１２ａの前方に溜められる。
【００５６】
また、射出工程時に、前記射出用モータを駆動すると、該射出用モータによって発生させられた回転は、ボールねじ軸８１に伝達され、ボールねじ８３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８１が回転しながら前進させられる。
【００５７】
このとき、ボールねじ軸８１の回転は、ベアリングｂｒ１を介してベアリングボックス１３に伝達され、ベアリングボックス１３を回転させようとするが、計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれることによって、回転が拘束される。その場合、回転体ｒａは、回止め部材として機能し、ベアリングボックス１３が回転するのを阻止する。そして、ベアリングボックス１３は、前記回転直進運動を直進運動に変換し、スクリュー１２を前進させる。なお、前記ベアリングボックス１３によって伝動部材が構成される。
【００５８】
ところで、前述されたように、前記射出工程時に、射出用モータを駆動すると、ボールねじ軸８１が前進させられ、それに伴ってスクリュー１２が前進させられ、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力が高くなり、射出に伴う圧力、この場合、射出力が発生させられる。
【００５９】
このとき、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重（力）が発生するのに伴って、ボールナット８２を後退させようとする荷重が発生し、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重は、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル４６の外側環状部ｅ１に伝達される。一方、ボールナット８２を後退させようとする荷重はロードセル４６の内側環状部ｅ２に伝達される。
【００６０】
したがって、荷重によってロードセル４６において歪みが発生するのに伴って、射出成形機の図示されない制御部は、前記ロードセル４６のセンサ出力を読み込み、前記射出力を検出するようにしている。また、前記制御部は、射出に伴う圧力として、保圧工程時の保圧力を検出することもできる。
【００６１】
ところで、前記射出工程時に、ボールねじ軸８１が回転しながら前進させられるのに伴って、ベアリングボックス１３が前進させられるが、このとき、計量用モータ２２は第２の駆動状態に置かれ、ボールねじ軸８１からベアリングボックス１３に伝達される回転が拘束されるようになっている。
【００６２】
そして、回転体ｒａの内周面に形成された雌スプラインとスプラインナット１３３の外周面に形成された雄スプラインとがスプライン係合させられているので、前記計量用モータ２２が第２の駆動状態に置かれると、ベアリングボックス１３の回転が雌スプラインによって阻止される。したがって、ベアリングボックス１３は、回転体ｒａによって回転が阻止された状態で前進させられ、前記雌スプラインと雄スプラインとの間の摩擦力発生部に摩擦力Δｆｂが発生する。
【００６３】
ここで、ボールねじ軸８１を前進させようとする荷重をｆ１１としたとき、該荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値の荷重ｆ１２（＝ｆ１１−Δｆｂ）が、ベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達され、スクリューヘッド１２ａの前方に溜められた樹脂の圧力を高くし、樹脂を介して加熱シリンダ１１に伝達され、更に、前方射出サポート１８、連結ロッド２１及び後方射出サポート１９を介してロードセル４６の外側環状部ｅ１に伝達され、該外側環状部ｅ１を前進させようとする。
【００６４】
一方、前記荷重ｆ１２がベアリングボックス１３を介してスクリュー１２に伝達されるときに、ボールナット８２に反力が加わり、該反力はボールナット８２を後退させようとする。前記反力は荷重ｆ１２で表すことができ、該荷重ｆ１２がロードセル４６の内側環状部ｅ２に伝達され、該内側環状部ｅ２を後退させようとする。
【００６５】
この場合、前記ベアリングボックス１３が前進するのに伴って、前記摩擦力Δｆｂは、回転体ｒａを前進させようとし、前記ベアリングボックス１３が前進するのを阻止しようとする。
【００６６】
ところで、前記回転体ｒａは、ベアリングｂｒ３及びボールねじサポート１３１を介してボールナット８２に連結され、前記ベアリングボックス１３は、ベアリングｂｒ１及びボールねじ軸８１を介して前記ボールナット８２に連結されるので、ロータ２６、ベアリングボックス１３及びボールねじ８３から成る系によって、摩擦力Δｆｂの閉鎖系が形成される。すなわち、前記摩擦力Δｆｂは、前記回転体ｒａを介してベアリング押え２５１に伝達され、該ベアリング押え２５１を介してベアリングｂｒ３に伝達され、更にベアリング押え２５２及びボールねじサポート１３１を介してボールナット８２に伝達される。
【００６７】
したがって、前記ロードセル４６は、摩擦力Δｆｂの閉鎖系の外側に配設されるので、前記ロードセル４６において、荷重ｆ１１及び摩擦力Δｆｂに基づいて算出される値である荷重ｆ１２が、射出力として検出されるが、実際に樹脂に伝達される射出力も、荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値になるので、射出力を精度よく検出することができる。
【００６８】
なお、前記後方射出サポート１９は、下端がベアリングｂｒ２によって支持され、ベースｂｓ１に対して摺動自在に配設されるので、後方射出サポート１９を後退させようとする荷重が発生したときに、後方射出サポート１９とベースｂｓ１との間に摩擦力が発生するのを抑制することができる。したがって、ロードセル４６に伝達される荷重に摩擦力がノイズとなって加わることがないので、更に射出力を精度よく検出することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、摩擦力発生部で発生させられた摩擦力Δｆｂがロードセル４６を介することなく相殺されるので、該ロードセル４６によって検出される射出力と実際に樹脂に伝達される射出力とが等しくなる。したがって、射出力を精度よく検出することができる。また、保圧力も精度よく検出することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態においては、ステータ２５がボールねじサポート１３１に固定されているので、摩擦力Δｆｂをベアリング押え２５３、２５４を介してステータ２５に伝達することもできる。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７２】
図３は本発明の第２の実施の形態における射出成形機の要部を示す概念図である。
【００７３】
この場合、計量用の駆動部としての計量用モータ２２は、筒状の筐体２０、該筐体２０の内周面に取り付けられたステータ２５、該ステータ２５の径方向内方に配設された筒状のロータ２６等を備え、前記筐体２０は、後端において、ボルトｂｔ３によって第２の支持体としての後方射出サポート１９に固定される。
【００７４】
そして、前記ロータ２６は、筒状の回転体ｒａ、及び該回転体ｒａの外周面に取り付けられた永久磁石ｒｂを備え、後端の径方向内方において、支持部材としてのボールねじサポート１３１に対してベアリングｂｒ３によって回転自在に支持されるとともに、前端の径方向内方において、係合要素としての、かつ、回転伝達要素としてのスプラインナット１３３（図１）によって回転支持部材としてのベアリングボックス１３に対して回転自在に支持され、前端の径方向外方において、ベアリングｂｒ４によって筐体２０に対して回転自在に配設される。
【００７５】
本実施の形態においては、前記筐体２０が後方射出サポート１９に固定されるので、ベアリングｂｒ４を筐体２０に対して取り付けるためのベアリング押え、ボルト等は不要になる。
【００７６】
ところで、第１の実施の形態と同様に、前記回転体ｒａは、ベアリングｂｒ３及びボールねじサポート１３１を介して、第２の変換要素を構成するボールナット８２に連結され、前記ベアリングボックス１３は、ベアリングｂｒ１及び伝動軸としてのボールねじ軸８１を介して前記ボールナット８２に連結されるので、ロータ２６、ベアリングボックス１３及び運動方向変換装置としてのボールねじ８３から成る系によって、摩擦力Δｆｂの閉鎖系が形成される。すなわち、前記摩擦力Δｆｂは、前記回転体ｒａを介してベアリング押え２５１に伝達され、該ベアリング押え２５１を介してベアリングｂｒ３に伝達され、更にベアリング押え２５２及びボールねじサポート１３１を介してボールナット８２に伝達される。
【００７７】
したがって、圧力検出部としての、かつ、荷重検出部としてのロードセル４６は、摩擦力Δｆｂの閉鎖系の外側に配設されるので、前記ロードセル４６において、荷重ｆ１１及び摩擦力Δｆｂに基づいて算出される値である荷重ｆ１２が、射出力として検出されるが、実際に樹脂に伝達される射出力も、荷重ｆ１１から摩擦力Δｆｂを減算した値になるので、射出力を精度よく検出することができる。
【００７８】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。
【図２】従来の射出装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における射出成形機の要部を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 射出装置
１１ 加熱シリンダ
１２ スクリュー
１３ ベアリングボックス
１７ 射出枠
１８ 前方射出サポート
１９ 後方射出サポート
２１ 連結ロッド
２６ ロータ
４６ ロードセル
８１ ボールねじ軸
８２ ボールナット
８３ ボールねじ
ｒａ 回転体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シリンダ部材と、
（ｂ）該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、
（ｃ）前記シリンダ部材を支持する第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、
（ｄ）射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、
（ｅ）該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、
（ｆ）射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、
（ｇ）前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有するとともに、
（ｈ）前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、前記第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設されることを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記閉鎖系は、計量用の駆動部のロータ、伝動部材及び運動方向変換装置によって形成される請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記運動方向変換装置は、前記射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転が伝達される伝動軸に形成されたボールねじ軸、及び前記圧力検出部に連結されたボールナットを備える請求項１に記載の射出装置。
【請求項１】
（ａ）シリンダ部材と、
（ｂ）該シリンダ部材内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、
（ｃ）前記シリンダ部材を支持する第１の支持体、該第１の支持体より後方に配設された第２の支持体、及び前記第１、第２の支持体間を連結する連結部材を備えた射出枠と、
（ｄ）射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転の回転運動を直進運動に変換する運動方向変換装置と、
（ｅ）該運動方向変換装置によって得られた直進運動を前記射出部材に伝達する伝動部材と、
（ｆ）射出工程時に、射出に伴う圧力を検出する圧力検出部と、
（ｇ）前記伝動部材の回転を阻止する回止め部材とを有するとともに、
（ｈ）前記圧力検出部は、前記伝動部材と回止め部材との間に発生する摩擦力の閉鎖系の外側において、前記第２の支持体と運動方向変換装置とを連結して配設されることを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記閉鎖系は、計量用の駆動部のロータ、伝動部材及び運動方向変換装置によって形成される請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記運動方向変換装置は、前記射出用の駆動部を駆動することによって発生させられた回転が伝達される伝動軸に形成されたボールねじ軸、及び前記圧力検出部に連結されたボールナットを備える請求項１に記載の射出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１１９６６２（Ｐ２００９−１１９６６２Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４５７４（Ｐ２００７−２９４５７４）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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