成形機システム
【課題】 成形機に付設される周辺機において、直線運動部材の超急速の加速や超急速の減速の動作を実現可能として、成形機システムの成形サイクルの短縮化に貢献できるようにすること。
【解決手段】 成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムにおいて、周辺機の直線移動部材の駆動源としてリニアモータを用い、リニアモータは、巻線が巻回された固定子と、該固定子に対して直線移動する可動子とからなり、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、上記の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とされる。
【解決手段】 成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムにおいて、周辺機の直線移動部材の駆動源としてリニアモータを用い、リニアモータは、巻線が巻回された固定子と、該固定子に対して直線移動する可動子とからなり、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、上記の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とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機やダイカストマシンなどの成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムに係り、特に、周辺機における直線移動部材を高速で移動させるのに好適な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形機には、成形品取り出し機などの周辺機が付設されることが多く、例えば、成形品取り出し機は、成形機の成形動作と協働して、型開きされた空間内に取り出しアームを差し入れて、取り出しアームの先端のチャッキング部または吸着部により、金型から成形品（射出成形機では樹脂成形品、ダイカストマシンでは鋳造品）を取り外し、取り外した成形品を成形品載置箇所に持ち運んで、成形品載置箇所に成形品を載置するようになっている。したがって、成形機の１成形サイクルを短縮するためには、成形品取り出し機の動作時間を短縮することが求められ、特に、型開閉時間の短い成形品の成形では、型開き状態の時間が極めて短いので、型開きされた空間内への取り出しアームの入れ／出し動作時間と、型開きされた空間での成形品の取り外し動作時間を、可及的に短縮することが求められる。
【０００３】
ところで、上記した成形品取り出し機の取り出しアームの型開きされた空間内への入れ／出し動作では、取り出しアームを旋回させることでの入れ／出しを、タイバーが邪魔をすることで行えないことが多く、このような場合には、型開きされた空間内への取り出しアームの入れ／出しは、取り出しアームを直線運動させることで行わざるを得ない。また、金型に被着している成形品を金型から取り外すためには、取り出しアームを、上記の入れ／出し方向と直交する方向である可動ダイプレートの移動方向に沿った方向に、直線運動させる必要がある。
【０００４】
取り出しアームを上記のように直線運動させるために、従来は、エアシリンダを直線運動の駆動源とするか、あるいは、回転型サーボモータを駆動源として該サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構を用いる構成をとるのが、一般的である。ところが、エアシリンダを用いた構成をとると、精緻な位置決め精度を得ることが困難であるという問題がある。回転型サーボモータとボールネジ機構を用いた構成では、良好な位置決め精度を得られるものの、回転型サーボモータ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４Ｇ程度が限界値となっていた。このため、回転型サーボモータとボールネジ機構を用いた構成では、取り出しアームの直線運動の動作時間を可及的に短縮するのが困難であるという問題があった。
【０００５】
なお、成形品取り出し機のような周辺機の駆動源ではないが、上記の加減速の能力を上げるために、リニアモータを射出充填の駆動源とする射出成形機も知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−０５０６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１に示された技術では、スクリュの直線運動の駆動源としてリニアモータを用いているので、回転型のサーボモータモータを用いた場合のように回転イナーシャの影響がなく、６〜８Ｇ程度の加速や減速が達成でき、また、良好な位置決め精度も得られる。しかし、特許文献１で用いているリニアモータは、一般的なリニア誘導モータであるため、このような一般的なリニア誘導モータを、成形品取り出し機の取り出しアームの直線運動の駆動源としてたとえ用いたとしても、加減速の能力を数１０Ｇ程度とすることはできず、したがって、このような超高速の加減速の能力による直線運動動作によって、取り出しアームの直線運動の動作時間を可及的に短縮することは困難である。
【０００７】
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、成形機に付設される周辺機において、直線運動部材の超急速の加速や超急速の減速の動作を実現可能として、成形機システムの成形サイクルの短縮化に貢献できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した目的を達成するため、成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムにおいて、周辺機の直線移動部材の駆動源としてリニアモータを用い、リニアモータは、巻線が巻回された固定子と、該固定子に対して直線移動する可動子とからなり、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、上記の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とされる。
【発明の効果】
【０００９】
上記したような構成をとるリニアモータは、トンネルアクチュエータとも称され、固定子（電機子）と可動子の間に発生する磁気吸引力を相殺できる構造をとることによって、固定子と可動子の間の磁気吸引力をほとんど零として、十分な推力を得ることができ、可動子を軽量化することで、４０Ｇ以上の加減速を実現できる。よって、このトンネルアクチュエータ型のリニアモータによって、例えば、成形品取り出し機の取り出しアームを直線駆動することで、応答性のよい超急速の加速や減速を達成できて、取り出しアームなどの直線運動部材の直線運動動作時間を可及的に短縮することが可能となり、以って、成形機システムの成形サイクル時間の短縮化に大いに貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る成形機システムの要部構成を示す図である。なお、本発明の成形機は、インラインスクリュー式の射出成形機やプリプラ式の射出成形機、あるいはダイカストマシンの、いずれにも適用可能であるが、本実施形態の成形機は、例えば射出成形機であるとする。
【００１１】
図１において、１は成形機、２は、成形機１の周辺機としての成形品取り出し機であり、成形機１と周辺機２とで成形機システムが構築されている。なお、図１では、成形機１は型開閉系メカニズムの要部のみを描いてある。
【００１２】
成形機１において、１１は固定ダイプレート、１２は、固定ダイプレート１１に搭載された固定側金型、１３は、４本のタイバー１４に沿って前後進（図示で上下方向移動）可能な可動ダイプレート、１５は、可動ダイプレート１３に搭載された可動側金型である。
【００１３】
また、成形品取り出し機２において、２１は、回転保持部材２２によって回転可能に保持された回転体、２３は、図示せぬ適宜の支持部材によって保持された回転型サーボモータ、２４は、回転型サーボモータ２３の回転を回転体２１に伝達する回転伝達機構、２５は、回転体２１に対して図示上下方向に直線移動可能なモータ保持体、２６は、モータ保持体２５を直線移動可能に保持する直動ガイド部材、２７は、その固定子２７ａを回転体２１に固定・保持され、その可動子２７ｂをモータ保持体２５に固定されたトンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ（図示の都合上、この第１のリニアモータ２７の構成は模式化して描いてある）、２８は、その固定子２８ａをモータ保持体２５に固定・保持され、その可動子２８ｂをモータ保持体２５と一体の直動ガイド部材２９によって直線移動可能に保持されたトンネルアクチュエータ型の第２のリニアモータ（図示の都合上、この第２のリニアモータ２８の構成は模式化して描いてある）、３０は、第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂにその基端部を固定・保持された取り出しアーム、３１は、取り出しアーム３０の先端に設けられた、成形品４１を把持するためのチャッキング部材、３２は、取り出しアーム３０の先端に設けられた、チャッキング部材駆動用の例えばエアシリンダからなるチャック開閉用アクチュエータ、３３は、回転型サーボモータ２３をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ、３４は、第１のリニアモータ２７をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ、３５は、第２のリニアモータ２８をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ、３６は、あらかじめ設定された動作制御条件にしたがって、サーボドライバ３３、３４、３５に指令値を与えるシステムコントローラである。
【００１４】
なお、上記のシステムコントローラ３６は、成形機１側に設けられており、成形機１や成形品取り出し機２を含めた成形機システム全体を統轄制御するようになっている。また、システムコントローラ３６は、図示していないが、チャック開閉用アクチュエータ３２を駆動制御する電磁バルブ手段を、バルブドライバを介して制御して、チャック開閉用アクチュエータ３２の動作も制御するようになっている。
【００１５】
なおまた、図１に示した例では、取り出しアーム３０の先端に、成形品４１を把持するためのチャッキング部材３１を取り付けているが、チャッキング部材３１に代替して、取り出しアーム３０の先端に、成形品４１を真空吸着する吸着部材を取り付けた構成としてもよい。
【００１６】
図２は、本実施形態で用いるトンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ２７または第２のリニアモータ２８の構成例の概略を示す図である。図２中で、５１、５２は固定子（電機子）であり、各固定子５１、５２において、５３は磁極、５３ａは磁極５３の上部磁極歯、５３ｂは磁極５３の下部磁極歯、５４は磁極、５４ａは磁極５４の上部磁極歯、５４ｂは磁極５４の下部磁極歯、５５は鉄心、５６は鉄心５５の長手方向に巻回された巻線である。また、図２中で、５７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をもつ可動子である。
【００１７】
図２に示したトンネルアクチュエータ型のリニアモータでは、磁極５３の上部磁極歯５３ａと磁極５４の下部磁極歯５４ｂ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５３の下部磁極歯５３ｂと磁極５４の上部磁極歯５４ａ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５７が配置された構造となっている。
【００１８】
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、固定子５１をＡ相で駆動（励磁）するときは固定子５２をＢ相で駆動（励磁）し、固定子５１をＢ相で駆動するときは固定子５２をＡ相で駆動して、固定子５１と５２とでＡ相、Ｂ相の駆動を、順次交番的に切り換えることで、可動子５７は所定方向の推力を与えられて直線移動する。
【００１９】
ここで、隣り合う前記した対向部においては、図３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２７を軽量化できることとが相俟って、４０Ｇ以上の加減速を実現できるようになっている。
【００２０】
なお、このような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、特許文献２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。
【特許文献２】特許第３３９５１５５号公報
【００２１】
次に、本実施形態の成形品取り出し機２の動作を説明する。型締めされた状態で固定側金型１２と可動側金型１５とで形作られるキャビティ内に溶融樹脂が射出・充填され、樹脂が固化した後、型開きが行われて可動ダイプレート１３が下降し、これにより、成形品４１は固定側金型１２から引き離されて、可動側金型１５に被着した状態となる。この型開き完了状態の前には、回転体２１は、リニアモータ２８の可動子２８ｂの長手方向が２本のタイバー１４の間の中間位置に向かう回転位置をとっており、モータ保持体２５は上昇位置をとっており、リニアモータ２８の可動子２８ｂは、取り出しアーム３０を型開閉系メカニズムの外側におく図示左行方向の後退位置をとっており、取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１は、開いた非把持状態をとっている。
【００２２】
成形品取り出し機２が上記した状態をとっているとき、型開きが完了すると、システムコントローラ３６は、直ちにサーボドライバ３５を介して第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂを超急加速で前進（図示右行方向の移動）駆動し、次に、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進する手前で超高速に減速させて、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進した位置で可動子２８ｂを停止させ、可動子２８ｂと一体となって前進した取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１を、成形品４１の真上に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３４を介して第１のリニアモータ２７の可動子２７ｂを超急加速で後退（図示下降方向の移動）駆動し、次に、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退する手前で超高速に減速させて、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退した位置で可動子２８ｂを停止させ、モータ保持体２５とともに下降した第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂと連結された取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１を、成形品４１の近傍（成形品４１を把持可能な位置）に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、図示せぬバルブドライバ、電磁バルブ手段を介してチャック開閉用アクチュエータ３２を駆動して、チャッキング部材３１に閉じ動作をさせて、チャッキング部材３１により成形品４１を把持させる。
【００２３】
次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３４を介して第１のリニアモータ２７の可動子２７ｂを超急加速で前進（図示上昇方向の移動）駆動し、次に、可動子２７ｂが所定ストロークだけ前進する手前で超高速に減速させて、可動子２７ｂが所定ストロークだけ前進した位置で可動子２７ｂを停止させ、これにより、モータ保持体２５とともに上昇した第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂと連結された取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、可動側金型１５から引き離して持ち上げる。次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３５を介して第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂを超急加速で後退（図示左行方向の移動）駆動し、次に、可動子２８ｂが所定ストロークだけ後退する手前で超高速に減速させて、可動子２８ｂが所定ストロークだけ後退した位置で可動子２８ｂを停止させ、これにより、可動子２８ｂと一体となって後退した取り出しアーム３０およびチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、型開閉系メカニズムの外側に位置付ける。この取り出しアーム３０の型開き空間からの「出し」動作が完了すると、システムコントローラ３６は、成形機１に直ちに型閉じ（型締め）動作を実行させる。
【００２４】
取り出しアーム３０の型開き空間からの「出し」動作の完了後は、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３３を介して回転型サーボモータ２３を所定方向に所定量だけ回転させて、回転体２１を所定角度だけ回転させるとともに、サーボドライバ３５を介して第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂを超急加速で前進駆動し、次に、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進する手前で超高速に減速させて、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進した位置で可動子２８ｂを停止させ、これにより、可動子２８ｂと一体となって前進した取り出しアーム３０のチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、図示せぬ成形品載置箇所（例えば、ベルトコンベア）の真上に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３４を介して第１のリニアモータ２７の可動子２７ｂを超急加速で後退（図示下降方向の移動）駆動し、次に、、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退する手前で超高速に減速させて、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退した位置で可動子２８ｂを停止させ、モータ保持体２５とともに下降した第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂと連結された取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、成形品載置箇所のごく近傍（例えば、成形品載置箇所の数ｍｍ上方）に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、図示せぬバルブドライバ、電磁バルブ手段を介してチャック開閉用アクチュエータ３２を駆動して、チャッキング部材３１に開き動作をさせて、これにより、チャッキング部材３１から成形品４１を離して、成形品４１を成形品載置箇所上にソフトに載置する。
【００２５】
成形品４１の成形品載置箇所への載置が完了すると、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３３、３４、３５を介して、回転型サーボモータ２３、第１のリニアモータ２７、第２のリニアモータ２８を駆動して、成形品取り出し機２を、先に述べた型開き完了の前の状態に移行させる。
【００２６】
本実施形態では、取り出しアーム３０の前後進の駆動源としてトンネルアクチュエータ型の第２のリニアモータ２８を用い、取り出しアーム３０の上下動の駆動源としてトンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ２７を用いているので、極めて応答性のよい加速や減速を行うことが可能となり、数１０Ｇ程度の加速度や減速度による超急速の加速、減速の制御が可能となる。したがって、型開きされた空間内への取り出しアーム３０の入れ／出し動作時間と、型開きされた空間での成形品の取り外し動作時間を、可及的に短縮することが可能となり、これにより、型開き状態の時間を短くすることができて、以って、成形サイクル時間の短縮化に大いに貢献する。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、縦型の射出成形機の成形品取り出し機を例にとったが、横型の射出成形機やダイカストマシンの成形品取り出し機においても、同様の構成・動作が採用可能であることは言うまでもない。
【００２８】
また、上述した実施形態では、成形機に付設される周辺機として成形品取り出し機を例にとったが、成形品取り出し機以外の、例えば、ダイカストマシンに付設される離型剤噴霧機などの周辺機の直線移動部材の駆動源として、トンネルアクチュエータ型のリニアモータを用いることで、成形サイクルの短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形機システムの要部構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形機システムの周辺機で用いる、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る。
【図３】図２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。
【符号の説明】
【００３０】
１ 成形機
２ 周辺機
１１ 固定ダイプレート
１２ 固定側金型
１３ 可動ダイプレート
１４ タイバー
１５ 可動側金型
２１ 回転体
２２ 回転保持部材
２３ 回転型サーボモータ
２４ 回転伝達機構
２５ モータ保持体
２６ 直動ガイド部材
２７ トンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ
２７ａ 固定子
２７ｂ 可動子
２８ トンネルアクチュエータ型の第２のリニアモータ
２８ａ 固定子
２８ｂ 可動子
２９ 直動ガイド部材
３０ 取り出しアーム
３１ チャッキング部材
３２ チャック開閉用アクチュエータ
３３、３４、３５ サーボドライバ
３６ システムコントローラ
４１ 成形品
５１、５２ 固定子
５３ 磁極
５３ａ 上部磁極歯
５３ｂ 下部磁極歯
５４ 磁極
５４ａ 上部磁極歯
５４ｂ 下部磁極歯
５５ 鉄心
５６ 巻線
５７ 可動子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機やダイカストマシンなどの成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムに係り、特に、周辺機における直線移動部材を高速で移動させるのに好適な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形機には、成形品取り出し機などの周辺機が付設されることが多く、例えば、成形品取り出し機は、成形機の成形動作と協働して、型開きされた空間内に取り出しアームを差し入れて、取り出しアームの先端のチャッキング部または吸着部により、金型から成形品（射出成形機では樹脂成形品、ダイカストマシンでは鋳造品）を取り外し、取り外した成形品を成形品載置箇所に持ち運んで、成形品載置箇所に成形品を載置するようになっている。したがって、成形機の１成形サイクルを短縮するためには、成形品取り出し機の動作時間を短縮することが求められ、特に、型開閉時間の短い成形品の成形では、型開き状態の時間が極めて短いので、型開きされた空間内への取り出しアームの入れ／出し動作時間と、型開きされた空間での成形品の取り外し動作時間を、可及的に短縮することが求められる。
【０００３】
ところで、上記した成形品取り出し機の取り出しアームの型開きされた空間内への入れ／出し動作では、取り出しアームを旋回させることでの入れ／出しを、タイバーが邪魔をすることで行えないことが多く、このような場合には、型開きされた空間内への取り出しアームの入れ／出しは、取り出しアームを直線運動させることで行わざるを得ない。また、金型に被着している成形品を金型から取り外すためには、取り出しアームを、上記の入れ／出し方向と直交する方向である可動ダイプレートの移動方向に沿った方向に、直線運動させる必要がある。
【０００４】
取り出しアームを上記のように直線運動させるために、従来は、エアシリンダを直線運動の駆動源とするか、あるいは、回転型サーボモータを駆動源として該サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構を用いる構成をとるのが、一般的である。ところが、エアシリンダを用いた構成をとると、精緻な位置決め精度を得ることが困難であるという問題がある。回転型サーボモータとボールネジ機構を用いた構成では、良好な位置決め精度を得られるものの、回転型サーボモータ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４Ｇ程度が限界値となっていた。このため、回転型サーボモータとボールネジ機構を用いた構成では、取り出しアームの直線運動の動作時間を可及的に短縮するのが困難であるという問題があった。
【０００５】
なお、成形品取り出し機のような周辺機の駆動源ではないが、上記の加減速の能力を上げるために、リニアモータを射出充填の駆動源とする射出成形機も知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−０５０６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１に示された技術では、スクリュの直線運動の駆動源としてリニアモータを用いているので、回転型のサーボモータモータを用いた場合のように回転イナーシャの影響がなく、６〜８Ｇ程度の加速や減速が達成でき、また、良好な位置決め精度も得られる。しかし、特許文献１で用いているリニアモータは、一般的なリニア誘導モータであるため、このような一般的なリニア誘導モータを、成形品取り出し機の取り出しアームの直線運動の駆動源としてたとえ用いたとしても、加減速の能力を数１０Ｇ程度とすることはできず、したがって、このような超高速の加減速の能力による直線運動動作によって、取り出しアームの直線運動の動作時間を可及的に短縮することは困難である。
【０００７】
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、成形機に付設される周辺機において、直線運動部材の超急速の加速や超急速の減速の動作を実現可能として、成形機システムの成形サイクルの短縮化に貢献できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した目的を達成するため、成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムにおいて、周辺機の直線移動部材の駆動源としてリニアモータを用い、リニアモータは、巻線が巻回された固定子と、該固定子に対して直線移動する可動子とからなり、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、上記の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とされる。
【発明の効果】
【０００９】
上記したような構成をとるリニアモータは、トンネルアクチュエータとも称され、固定子（電機子）と可動子の間に発生する磁気吸引力を相殺できる構造をとることによって、固定子と可動子の間の磁気吸引力をほとんど零として、十分な推力を得ることができ、可動子を軽量化することで、４０Ｇ以上の加減速を実現できる。よって、このトンネルアクチュエータ型のリニアモータによって、例えば、成形品取り出し機の取り出しアームを直線駆動することで、応答性のよい超急速の加速や減速を達成できて、取り出しアームなどの直線運動部材の直線運動動作時間を可及的に短縮することが可能となり、以って、成形機システムの成形サイクル時間の短縮化に大いに貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る成形機システムの要部構成を示す図である。なお、本発明の成形機は、インラインスクリュー式の射出成形機やプリプラ式の射出成形機、あるいはダイカストマシンの、いずれにも適用可能であるが、本実施形態の成形機は、例えば射出成形機であるとする。
【００１１】
図１において、１は成形機、２は、成形機１の周辺機としての成形品取り出し機であり、成形機１と周辺機２とで成形機システムが構築されている。なお、図１では、成形機１は型開閉系メカニズムの要部のみを描いてある。
【００１２】
成形機１において、１１は固定ダイプレート、１２は、固定ダイプレート１１に搭載された固定側金型、１３は、４本のタイバー１４に沿って前後進（図示で上下方向移動）可能な可動ダイプレート、１５は、可動ダイプレート１３に搭載された可動側金型である。
【００１３】
また、成形品取り出し機２において、２１は、回転保持部材２２によって回転可能に保持された回転体、２３は、図示せぬ適宜の支持部材によって保持された回転型サーボモータ、２４は、回転型サーボモータ２３の回転を回転体２１に伝達する回転伝達機構、２５は、回転体２１に対して図示上下方向に直線移動可能なモータ保持体、２６は、モータ保持体２５を直線移動可能に保持する直動ガイド部材、２７は、その固定子２７ａを回転体２１に固定・保持され、その可動子２７ｂをモータ保持体２５に固定されたトンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ（図示の都合上、この第１のリニアモータ２７の構成は模式化して描いてある）、２８は、その固定子２８ａをモータ保持体２５に固定・保持され、その可動子２８ｂをモータ保持体２５と一体の直動ガイド部材２９によって直線移動可能に保持されたトンネルアクチュエータ型の第２のリニアモータ（図示の都合上、この第２のリニアモータ２８の構成は模式化して描いてある）、３０は、第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂにその基端部を固定・保持された取り出しアーム、３１は、取り出しアーム３０の先端に設けられた、成形品４１を把持するためのチャッキング部材、３２は、取り出しアーム３０の先端に設けられた、チャッキング部材駆動用の例えばエアシリンダからなるチャック開閉用アクチュエータ、３３は、回転型サーボモータ２３をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ、３４は、第１のリニアモータ２７をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ、３５は、第２のリニアモータ２８をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ、３６は、あらかじめ設定された動作制御条件にしたがって、サーボドライバ３３、３４、３５に指令値を与えるシステムコントローラである。
【００１４】
なお、上記のシステムコントローラ３６は、成形機１側に設けられており、成形機１や成形品取り出し機２を含めた成形機システム全体を統轄制御するようになっている。また、システムコントローラ３６は、図示していないが、チャック開閉用アクチュエータ３２を駆動制御する電磁バルブ手段を、バルブドライバを介して制御して、チャック開閉用アクチュエータ３２の動作も制御するようになっている。
【００１５】
なおまた、図１に示した例では、取り出しアーム３０の先端に、成形品４１を把持するためのチャッキング部材３１を取り付けているが、チャッキング部材３１に代替して、取り出しアーム３０の先端に、成形品４１を真空吸着する吸着部材を取り付けた構成としてもよい。
【００１６】
図２は、本実施形態で用いるトンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ２７または第２のリニアモータ２８の構成例の概略を示す図である。図２中で、５１、５２は固定子（電機子）であり、各固定子５１、５２において、５３は磁極、５３ａは磁極５３の上部磁極歯、５３ｂは磁極５３の下部磁極歯、５４は磁極、５４ａは磁極５４の上部磁極歯、５４ｂは磁極５４の下部磁極歯、５５は鉄心、５６は鉄心５５の長手方向に巻回された巻線である。また、図２中で、５７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をもつ可動子である。
【００１７】
図２に示したトンネルアクチュエータ型のリニアモータでは、磁極５３の上部磁極歯５３ａと磁極５４の下部磁極歯５４ｂ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５３の下部磁極歯５３ｂと磁極５４の上部磁極歯５４ａ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５７が配置された構造となっている。
【００１８】
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、固定子５１をＡ相で駆動（励磁）するときは固定子５２をＢ相で駆動（励磁）し、固定子５１をＢ相で駆動するときは固定子５２をＡ相で駆動して、固定子５１と５２とでＡ相、Ｂ相の駆動を、順次交番的に切り換えることで、可動子５７は所定方向の推力を与えられて直線移動する。
【００１９】
ここで、隣り合う前記した対向部においては、図３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２７を軽量化できることとが相俟って、４０Ｇ以上の加減速を実現できるようになっている。
【００２０】
なお、このような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、特許文献２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。
【特許文献２】特許第３３９５１５５号公報
【００２１】
次に、本実施形態の成形品取り出し機２の動作を説明する。型締めされた状態で固定側金型１２と可動側金型１５とで形作られるキャビティ内に溶融樹脂が射出・充填され、樹脂が固化した後、型開きが行われて可動ダイプレート１３が下降し、これにより、成形品４１は固定側金型１２から引き離されて、可動側金型１５に被着した状態となる。この型開き完了状態の前には、回転体２１は、リニアモータ２８の可動子２８ｂの長手方向が２本のタイバー１４の間の中間位置に向かう回転位置をとっており、モータ保持体２５は上昇位置をとっており、リニアモータ２８の可動子２８ｂは、取り出しアーム３０を型開閉系メカニズムの外側におく図示左行方向の後退位置をとっており、取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１は、開いた非把持状態をとっている。
【００２２】
成形品取り出し機２が上記した状態をとっているとき、型開きが完了すると、システムコントローラ３６は、直ちにサーボドライバ３５を介して第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂを超急加速で前進（図示右行方向の移動）駆動し、次に、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進する手前で超高速に減速させて、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進した位置で可動子２８ｂを停止させ、可動子２８ｂと一体となって前進した取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１を、成形品４１の真上に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３４を介して第１のリニアモータ２７の可動子２７ｂを超急加速で後退（図示下降方向の移動）駆動し、次に、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退する手前で超高速に減速させて、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退した位置で可動子２８ｂを停止させ、モータ保持体２５とともに下降した第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂと連結された取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１を、成形品４１の近傍（成形品４１を把持可能な位置）に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、図示せぬバルブドライバ、電磁バルブ手段を介してチャック開閉用アクチュエータ３２を駆動して、チャッキング部材３１に閉じ動作をさせて、チャッキング部材３１により成形品４１を把持させる。
【００２３】
次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３４を介して第１のリニアモータ２７の可動子２７ｂを超急加速で前進（図示上昇方向の移動）駆動し、次に、可動子２７ｂが所定ストロークだけ前進する手前で超高速に減速させて、可動子２７ｂが所定ストロークだけ前進した位置で可動子２７ｂを停止させ、これにより、モータ保持体２５とともに上昇した第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂと連結された取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、可動側金型１５から引き離して持ち上げる。次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３５を介して第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂを超急加速で後退（図示左行方向の移動）駆動し、次に、可動子２８ｂが所定ストロークだけ後退する手前で超高速に減速させて、可動子２８ｂが所定ストロークだけ後退した位置で可動子２８ｂを停止させ、これにより、可動子２８ｂと一体となって後退した取り出しアーム３０およびチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、型開閉系メカニズムの外側に位置付ける。この取り出しアーム３０の型開き空間からの「出し」動作が完了すると、システムコントローラ３６は、成形機１に直ちに型閉じ（型締め）動作を実行させる。
【００２４】
取り出しアーム３０の型開き空間からの「出し」動作の完了後は、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３３を介して回転型サーボモータ２３を所定方向に所定量だけ回転させて、回転体２１を所定角度だけ回転させるとともに、サーボドライバ３５を介して第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂを超急加速で前進駆動し、次に、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進する手前で超高速に減速させて、可動子２８ｂが所定ストロークだけ前進した位置で可動子２８ｂを停止させ、これにより、可動子２８ｂと一体となって前進した取り出しアーム３０のチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、図示せぬ成形品載置箇所（例えば、ベルトコンベア）の真上に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３４を介して第１のリニアモータ２７の可動子２７ｂを超急加速で後退（図示下降方向の移動）駆動し、次に、、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退する手前で超高速に減速させて、可動子２７ｂが所定ストロークだけ後退した位置で可動子２８ｂを停止させ、モータ保持体２５とともに下降した第２のリニアモータ２８の可動子２８ｂと連結された取り出しアーム３０の先端のチャッキング部材３１に把持された成形品４１を、成形品載置箇所のごく近傍（例えば、成形品載置箇所の数ｍｍ上方）に位置付ける。次に、システムコントローラ３６は、図示せぬバルブドライバ、電磁バルブ手段を介してチャック開閉用アクチュエータ３２を駆動して、チャッキング部材３１に開き動作をさせて、これにより、チャッキング部材３１から成形品４１を離して、成形品４１を成形品載置箇所上にソフトに載置する。
【００２５】
成形品４１の成形品載置箇所への載置が完了すると、システムコントローラ３６は、サーボドライバ３３、３４、３５を介して、回転型サーボモータ２３、第１のリニアモータ２７、第２のリニアモータ２８を駆動して、成形品取り出し機２を、先に述べた型開き完了の前の状態に移行させる。
【００２６】
本実施形態では、取り出しアーム３０の前後進の駆動源としてトンネルアクチュエータ型の第２のリニアモータ２８を用い、取り出しアーム３０の上下動の駆動源としてトンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ２７を用いているので、極めて応答性のよい加速や減速を行うことが可能となり、数１０Ｇ程度の加速度や減速度による超急速の加速、減速の制御が可能となる。したがって、型開きされた空間内への取り出しアーム３０の入れ／出し動作時間と、型開きされた空間での成形品の取り外し動作時間を、可及的に短縮することが可能となり、これにより、型開き状態の時間を短くすることができて、以って、成形サイクル時間の短縮化に大いに貢献する。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、縦型の射出成形機の成形品取り出し機を例にとったが、横型の射出成形機やダイカストマシンの成形品取り出し機においても、同様の構成・動作が採用可能であることは言うまでもない。
【００２８】
また、上述した実施形態では、成形機に付設される周辺機として成形品取り出し機を例にとったが、成形品取り出し機以外の、例えば、ダイカストマシンに付設される離型剤噴霧機などの周辺機の直線移動部材の駆動源として、トンネルアクチュエータ型のリニアモータを用いることで、成形サイクルの短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形機システムの要部構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形機システムの周辺機で用いる、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る。
【図３】図２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。
【符号の説明】
【００３０】
１ 成形機
２ 周辺機
１１ 固定ダイプレート
１２ 固定側金型
１３ 可動ダイプレート
１４ タイバー
１５ 可動側金型
２１ 回転体
２２ 回転保持部材
２３ 回転型サーボモータ
２４ 回転伝達機構
２５ モータ保持体
２６ 直動ガイド部材
２７ トンネルアクチュエータ型の第１のリニアモータ
２７ａ 固定子
２７ｂ 可動子
２８ トンネルアクチュエータ型の第２のリニアモータ
２８ａ 固定子
２８ｂ 可動子
２９ 直動ガイド部材
３０ 取り出しアーム
３１ チャッキング部材
３２ チャック開閉用アクチュエータ
３３、３４、３５ サーボドライバ
３６ システムコントローラ
４１ 成形品
５１、５２ 固定子
５３ 磁極
５３ａ 上部磁極歯
５３ｂ 下部磁極歯
５４ 磁極
５４ａ 上部磁極歯
５４ｂ 下部磁極歯
５５ 鉄心
５６ 巻線
５７ 可動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムであって、
前記周辺機の直線移動部材の駆動源としてリニアモータを用い、
前記リニアモータは、巻線が巻回された固定子と、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システム。
【請求項２】
請求項１に記載の成形機システムにおいて、
前記周辺機は成形品取り出し機であり、前記直線移動部材は先端にチャッキング部または吸着部を設けた成形品取り出し用部材であり、この成形品取り出し用部材を前記リニアモータによって前後進駆動することを特徴とする成形機システム。
【請求項３】
請求項２に記載の成形機システムにおいて、
前記成形品取り出し用部材を、前記成形品取り出し用部材の前後進方向を含む平面と直交する方向に駆動する駆動源をもち、この駆動源にも前記した構成のリニアモータを用いることを特徴とする成形機。
【請求項４】
請求項２または３に記載の成形機システムにおいて、
前記リニアモータの加減速時の加速度、減速度を１０Ｇ以上とすることを特徴とする成形機。
【請求項１】
成形機とこれに付設される周辺機とを含んで構成される成形機システムであって、
前記周辺機の直線移動部材の駆動源としてリニアモータを用い、
前記リニアモータは、巻線が巻回された固定子と、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システム。
【請求項２】
請求項１に記載の成形機システムにおいて、
前記周辺機は成形品取り出し機であり、前記直線移動部材は先端にチャッキング部または吸着部を設けた成形品取り出し用部材であり、この成形品取り出し用部材を前記リニアモータによって前後進駆動することを特徴とする成形機システム。
【請求項３】
請求項２に記載の成形機システムにおいて、
前記成形品取り出し用部材を、前記成形品取り出し用部材の前後進方向を含む平面と直交する方向に駆動する駆動源をもち、この駆動源にも前記した構成のリニアモータを用いることを特徴とする成形機。
【請求項４】
請求項２または３に記載の成形機システムにおいて、
前記リニアモータの加減速時の加速度、減速度を１０Ｇ以上とすることを特徴とする成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１２０３（Ｐ２００６−１２０３Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８１６０３（Ｐ２００４−１８１６０３）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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