JP3781483B2

JP3781483B2 - 射出成形機のスクリュ支持方法及び装置

Info

Publication number: JP3781483B2
Application number: JP21239896A
Authority: JP
Inventors: 伸之中村
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2016-08-12
Also published as: JPH1052840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単一の駆動部材により平行に配した複数軸のスクリュを支持する射出成形機のスクリュ支持方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スクリュに対する成形材料の食込性及び可塑化時における樹脂の混練性を高めることを目的とした二軸のスクリュを備える成形装置は、特開昭５０−１５０７６３号公報で知られている。
【０００３】
ところで、一般的な射出成形機のように、射出シリンダの射出ピストン（駆動部材）により一軸のスクリュを支持する場合には、射出ピストンとスクリュが一体に回転可能となるが、射出ピストンにより二軸のスクリュを支持する場合には、スクリュの回転時に射出ピストンを回転させることが不可能となるため、各スクリュは射出ピストンに対して回転可能に結合する必要がある。
【０００４】
このため、上記公報に開示される従来の成形装置では、射出ピストンと各スクリュ間にベアリングを配設し、このベアリングを介して射出ピストンと各スクリュを回転可能に結合していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の成形装置におけるスクリュ支持構造は、次のような問題点があった。
【０００６】
即ち、押出成形機として用いる場合には、成形時のスクリュに付与されるスラスト荷重の大きさは、概ね３００〜３５０ｋｇ／ｃｍ²程度であるため、スクリュを支持するベアリングは当該スラスト荷重に十分耐えることができるが、射出成形機として用いる場合には、射出時（スクリュ前進時）のスラスト荷重が、通常、１５００〜２０００ｋｇ／ｃｍ²程度になるため、かなり大きな荷重がベアリングに付与されることになる。
【０００７】
このため、ベアリングを用いた従来のスクリュ支持構造では、ベアリングの変形や破損等を招く虞れがあり信頼性を確保できないとともに、成形できる成形品がスラスト荷重の大きさに制限されてしまう難点があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、駆動部材によりスクリュを支持する際における信頼性を飛躍的に高めることができるとともに、スクリュに付与されるスラスト荷重の大きさに制限されることなく射出成形を行うことができる射出成形機のスクリュ支持方法及び装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係る射出成形機のスクリュ支持方法は、単一の駆動部材２により平行に配した複数軸のスクリュ３ｘ，３ｙを支持するに際し、駆動部材２の先端の凹部２１に設けた複数のシリンダ部４ｘ，４ｙにより、各スクリュ３ｘ，３ｙの後端軸部５ｘ，５ｙを軸方向に変位自在に支持するとともに、スクリュ３ｘ，３ｙの回転駆動時に、後端軸部５ｘ，５ｙの外周面とシリンダ部４ｘ，４ｙの内周面間の隙間及び凹部２１と後端軸部５ｘ，５ｙの後端面間に圧油を供給して当該後端軸部５ｘ，５ｙを設定位置Ｐｓまで変位させることによりシリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙを非接触にし、かつスクリュ３ｘ，３ｙの前進駆動時に、圧油の供給を解除して後端軸部５ｘ，５ｙの後端面を凹部２１に当接させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る射出成形機のスクリュ支持装置１は、駆動部材２の先端の凹部２１に複数のシリンダ部４ｘ，４ｙを設け、シリンダ部４ｘ，４ｙにより各スクリュ３ｘ，３ｙの後端軸部５ｘ，５ｙを軸方向に変位自在に支持するとともに、スクリュ３ｘ，３ｙの回転駆動時に、後端軸部５ｘ，５ｙの外周面とシリンダ部４ｘ，４ｙの内周面間の隙間及び凹部２１と後端軸部５ｘ，５ｙの後端面間に圧油を供給して当該後端軸部５ｘ，５ｙを設定位置Ｐｓまで変位させることによりシリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙを非接触にし、かつスクリュ３ｘ，３ｙの前進駆動時に、圧油の供給を解除して後端軸部５ｘ，５ｙの後端面を凹部２１に当接させる油圧回路部６を備えることを特徴とする。
【００１１】
この場合、好適な実施の形態により、油圧回路部６は後端軸部５ｘ，５ｙの軸方向における位置を検出する位置センサ７を有するとともに、シリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙ間に圧油を供給した際に、後端軸部５ｘ，５ｙが設定位置Ｐｓとなるように圧油の供給を制御する制御部８を備える。また、隙間Ｓｓｘ，Ｓｓｙには、一又は二以上の螺旋状の油通路Ｓｒ…が含まれる。
【００１２】
これにより、スクリュ３ｘ，３ｙの回転駆動時には、後端軸部５ｘ，５ｙの外周面とシリンダ部４ｘ，４ｙの内周面間の隙間及び凹部２１と後端軸部５ｘ，５ｙの後端面間に圧油が供給されるため、シリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙは非接触になり、スクリュ３ｘ，３ｙは円滑に回転するとともに、スクリュ３ｘ，３ｙの前進駆動時には、圧油の供給が解除されるため、後端軸部５ｘ，５ｙの後端面と凹部２１が接触し、スクリュ３ｘ，３ｙは駆動部材２と一体となって前進する。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
まず、本実施例に係るスクリュ支持装置１を備える射出成形機Ｍの全体的構成について、図５及び図６を参照して説明する。
【００１５】
図５中、Ｎは射出成形機Ｍにおける型締装置を除く射出装置を示す。１１は加熱筒であり、前端に射出ノズル１２を有するとともに、後部にはホッパー（材料供給口）１３を有する。
【００１６】
また、加熱筒１１の内部には図６に示す左右一対のスクリュ挿通孔１４ｘ，１４ｙを有し、各スクリュ挿通孔１４ｘ，１４ｙにはスクリュ３ｘ，３ｙをそれぞれ挿入する。これにより、スクリュ３ｘと３ｙは平行に配した二軸のスクリュ機構を構成する。この場合、スクリュ３ｘ，３ｙに設けた螺旋条３ｘｓ，３ｙｓはそれぞれ反対方向となる。
【００１７】
一方、加熱筒１１の後端にはスクリュ駆動装置１５を備え、スクリュ駆動装置１５はスクリュ３ｘ，３ｙを進退駆動するスクリュ進退駆動部１６と、スクリュ３ｘ，３ｙを回転駆動するスクリュ回転駆動部１７を備える。スクリュ進退駆動部１６は射出シリンダ１８を有し、この射出シリンダ１８には片ロッドタイプの射出ピストン２ｐ（駆動部材２）を内蔵する。なお、射出ピストン２ｐは前方に突出したピストンロッド１９を有する。そして、射出ピストン２ｐ（ピストンロッド１９）の前端にはスクリュ支持装置１を設けて各スクリュ３ｘ，３ｙの後端を支持する。
【００１８】
次に、スクリュ支持装置１及びスクリュ回転駆動部１７の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１９】
まず、ピストンロッド１９の前端面には凹部２１を形成し、この凹部２１に軸受部材２０を嵌着する。この場合、凹部２１に挿入する軸受部材２０の端面と凹部２１の底面間には油室２２を設ける。一方、軸受部材２０には一対のシリンダ部４ｘ，４ｙを設ける。各シリンダ部４ｘ，４ｙの内端は油室２２を介して相連通する。また、各シリンダ部４ｘ，４ｙの内周面にはそれぞれ螺旋溝状の油通路Ｓｒ…を設ける。図２はシリンダ部４ｘの内周面を展開した油通路Ｓｒ…を示す。なお、実施例の油通路Ｓｒ…は３本であり、各油通路Ｓｒ…はそれぞれ独立し、両端は閉じている。さらに、軸受部材２０の内部には図３に示すように、油ジャケット２３を設け、この油ジャケット２３と各油通路Ｓｒ…の一端部を連通接続するとともに、油ジャケット２３は圧油の給油ポート２４に連通接続する。
【００２０】
他方、スクリュ３ｘ，３ｙの後端には後端軸部５ｘ，５ｙを設け、この後端軸部５ｘ，５ｙをシリンダ部４ｘ，４ｙに挿入する。この場合、後端軸部５ｘ，５ｙの径は、シリンダ部４ｘ，４ｙに挿入した際に、図４に示すように、当該後端軸部５ｘ，５ｙの外周面とシリンダ部４ｘ，４ｙの内周面間に、僅かなクリアランスＬｃが生ずる大きさを選定する。このクリアランスＬｃと油通路Ｓｒ…は、圧油が侵入可能な隙間Ｓｓｘ，Ｓｓｙを構成する。一方、ピストンロッド１９には油室２２に連通する排油ポート２５を設ける。また、凹部２１の底面には後端軸部５ｘの端面に対向する位置センサ７を配設する。この位置センサ７は、後端軸部５ｘの軸方向の位置を検出する。なお、実施例は後端軸部５ｘ側にのみ位置センサ７を設けたが、後端軸部５ｘと５ｙ側の双方に設けてもよい。
【００２１】
６は油圧回路部である。油圧回路部６は油圧ポンプ３１，リリーフ弁３２，方向切換弁３３，メータアウト回路を構成するリリーフ弁３４を備え、この油圧回路部６には前記給油ポート２４と排油ポート２５を接続する。また、油圧回路部６には制御部８を備える。制御部８の入力側には前記位置センサ７及び射出シリンダ１８の圧力を検出する圧力センサ３５を接続するとともに、出力側には方向切換弁３３及びドライバ３６を介してリリーフ弁３４を接続する。なお、３７は制御部８に接続した中央コントローラを示す。中央コントローラ３７ではシリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙ間に圧油を供給した際における後端軸部５ｘ，５ｙの変位量、即ち、設定位置Ｐｓを設定して制御部８に付与する。
【００２２】
一方、シリンダ部４ｘ，４ｙから露出した後端軸部５ｘ，５ｙの前部にはギア部４１ｘ，４１ｙをそれぞれ設け、各ギア部４１ｘと４１ｙは相噛合させる。また、一方のギア部４１ｙには伝達ギア部４２を噛合させ、この伝達ギア部４２に対して不図示の回転駆動部から回転が伝達されるように構成する。これにより、スクリュ回転駆動部１７が構成される。また、各ギア部４１ｘと４１ｙの前方に位置するスクリュ３ｘ，３ｙの後端は、軸受部材２０に一体に取付けた軸受プレート４３により回動自在に支持される。なお、Ｒ…はＯリングを示す。
【００２３】
次に、本実施例に係るスクリュ支持方法を含むスクリュ支持装置１の機能について、各図を参照して説明する。
【００２４】
まず、スクリュ３ｘ，３ｙの回転駆動時（計量時）には、スクリュ回転駆動部１７によりスクリュ３ｘ，３ｙが回転する。即ち、伝達ギア部４２の回転はギア部４１ｙ、さらに、ギア部４１ｘに伝達され、スクリュ３ｘ，３ｙはそれぞれ反対方向に同一速度で回転する。これにより、材料供給口１３から供給される成形材料は加熱筒１１内で可塑化混練されるとともに、溶融樹脂はスクリュ３ｘ，３ｙの前方に計量蓄積され、スクリュ３ｘ，３ｙは後退する。この場合、二軸のスクリュ機構により、一軸のスクリュに比べてスクリュ３ｘ，３ｙに対する成形材料の食込性及び可塑時における樹脂の混練性が高められる。
【００２５】
また、スクリュ３ｘ，３ｙの回転駆動時には、方向切換弁３３が切換えられ、油圧回路部６から給油ポート２４に圧油が供給されるとともに、さらに、圧油は油ジャケット２３を介して油通路Ｓｒ…を含む隙間Ｓｓｘ，Ｓｓｙに供給される。この結果、圧油はシリンダ部４ｘ，４ｙの内周面と後端軸部５ｘ，５ｙの外周面間に侵入し、後端軸部５ｘ，５ｙに対しラジアル方向に圧油が作用する。これにより、後端軸部５ｘ，５ｙは軸中心に位置し、シリンダ部４ｘ，４ｙの内周面と後端軸部５ｘ，５ｙの外周面は非接触となる。
【００２６】
さらに、隙間Ｓｓｘ，Ｓｓｙに供給された圧油は油室２２に供給され、後端軸部５ｘ，５ｙの端面に油圧が作用することにより、後端軸部５ｘ，５ｙを前方に変位させる。この際の変位量Ｌｓは位置センサ７により検出し、制御部８はリリーフ弁３４をフィードバック制御することにより、後端軸部５ｘ，５ｙを設定位置Ｐｓに維持する。なお、設定位置Ｐｓまでの変位量Ｌｓは、通常、０．１〜１．０ｍｍ程度に設定する。この結果、後端軸部５ｘ，５ｙの端面とシリンダ部４ｘ，４ｙの底面は非接触となる。
【００２７】
この場合、圧油は油通路Ｓｒ…を含む隙間Ｓｓｘ，Ｓｓｙを介して油室２２に供給されるため、後端軸部５ｘ，５ｙの外周面に作用する油圧は、隙間Ｓｓｘ，Ｓｓｙにより生ずる流体抵抗によって、後端軸部５ｘ，５ｙの端面に作用する油圧よりも高くなり、安定かつ的確な支持圧力が得られる。よって、スクリュ３ｘ，３ｙの回転時には、シリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙは非接触状態が維持され、スクリュ３ｘ，３ｙは円滑に回転する。
【００２８】
他方、スクリュ３ｘ，３ｙの前進駆動時（射出時）には、スクリュ進退駆動部１６における射出シリンダ１８により射出ピストン２ｐが前進し、スクリュ３ｘ，３ｙの前方に計量された溶融樹脂が射出ノズル１２から不図示の金型内に射出充填される。
【００２９】
また、スクリュ３ｘ，３ｙの前進駆動時には、方向切換弁３３を切換えることにより、給油ポート２４に対する圧油の供給を解除する。これにより、シリンダ部４ｘ，４ｙと後端軸部５ｘ，５ｙは接触し、スクリュ３ｘ，３ｙは駆動部材２と一体に前進する。
【００３０】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。例えば、実施例は二軸のスクリュを例示したが、三軸以上のスクリュであってもよい。また、駆動部材は射出ピストンを例示したが、サーボモータにより前進する駆動部材であってもよい。その他、細部の構成，形状，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に実施できる。
【００３１】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機のスクリュ支持方法は、単一の駆動部材により平行に配した複数軸のスクリュを支持するに際し、駆動部材の先端の凹部に設けた複数のシリンダ部により、各スクリュの後端軸部を軸方向に変位自在に支持するとともに、スクリュの回転駆動時に、後端軸部の外周面とシリンダ部の内周面間の隙間及び凹部と後端軸部の後端面間に圧油を供給して後端軸部を設定位置まで変位させることによりシリンダ部と後端軸部を非接触にし、かつスクリュの前進駆動時に、圧油の供給を解除して後端軸部の後端面を凹部に当接させ、また、本発明に係る射出成形機のスクリュ支持装置は、駆動部材の先端の凹部に複数のシリンダ部を設け、シリンダ部により各スクリュの後端軸部を軸方向に変位自在に支持するとともに、スクリュの回転駆動時に、後端軸部の外周面とシリンダ部の内周面間の隙間及び凹部と後端軸部の後端面間に圧油を供給して後端軸部を設定位置まで変位させることによりシリンダ部と後端軸部を非接触にし、かつスクリュの前進駆動時に、圧油の供給を解除して後端軸部の後端面を凹部に当接させる油圧回路部を備えるため、駆動部材によりスクリュを支持する際における信頼性を飛躍的に高めることができるとともに、スクリュに付与されるスラスト荷重の大きさに制限されることなく射出成形を行うことができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリュ支持装置の油圧回路部を含む断面側面図、
【図２】同スクリュ支持装置を構成するシリンダ部における内周面の展開図、
【図３】同スクリュ支持装置におけるシリンダ部と後端軸部の断面正面図、
【図４】本発明に係る射出成形機のスクリュ支持装置の要部を示す拡大断面側面図、
【図５】同スクリュ支持装置を備える射出成形機の全体的断面側面図、
【図６】同射出成形機の加熱筒における断面正面図、
【符号の説明】
１スクリュ支持装置
２駆動部材
３ｘ… スクリュ
４ｘ… シリンダ部
５ｘ… 後端軸部
６油圧回路部
７位置センサ
８制御部
２１凹部
Ｐｓ設定位置
Ｓｓｘ隙間
Ｓｒ… 油通路

Claims

単一の駆動部材により平行に配した複数軸のスクリュを支持する射出成形機のスクリュ支持方法において、前記駆動部材の先端の凹部に設けた複数のシリンダ部により、各スクリュの後端軸部を軸方向に変位自在に支持するとともに、前記スクリュの回転駆動時に、前記後端軸部の外周面と前記シリンダ部の内周面間の隙間及び前記凹部と前記後端軸部の後端面間に圧油を供給して当該後端軸部を設定位置まで変位させることにより前記シリンダ部と前記後端軸部を非接触にし、かつ前記スクリュの前進駆動時に、前記圧油の供給を解除して前記後端軸部の後端面を前記凹部に当接させることを特徴とする射出成形機のスクリュ支持方法。
前記シリンダ部と前記後端軸部間に圧油を供給した際に、前記後端軸部の軸方向における位置を検出し、前記後端軸部が前記設定位置となるように前記圧油の供給を制御することを特徴とする請求項１記載の射出成形機のスクリュ支持方法。
前記隙間には一又は二以上の螺旋状の油通路を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のスクリュ支持方法。
単一の駆動部材により平行に配した複数軸のスクリュを支持する射出成形機のスクリュ支持装置において、前記駆動部材の先端の凹部に複数のシリンダ部を設け、前記シリンダ部により各スクリュの後端軸部を軸方向に変位自在に支持するとともに、前記スクリュの回転駆動時に、前記後端軸部の外周面と前記シリンダ部の内周面間の隙間及び前記凹部と前記後端軸部の後端面間に圧油を供給して当該後端軸部を設定位置まで変位させることにより前記シリンダ部と前記後端軸部を非接触にし、かつ前記スクリュの前進駆動時に、前記圧油の供給を解除して前記後端軸部の後端面を前記凹部に当接させる油圧回路部を備えることを特徴とする射出成形機のスクリュ支持装置。
前記駆動部材は射出シリンダの射出ピストンであることを特徴とする請求項４記載の射出成形機のスクリュ支持装置。
前記油圧回路部は前記後端軸部の軸方向における位置を検出する位置センサを有するとともに、前記シリンダ部と前記後端軸部間に圧油を供給した際に、前記後端軸部が前記設定位置となるように前記圧油の供給を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項４記載の射出成形機のスクリュ支持装置。
前記隙間には一又は二以上の螺旋状の油通路を含むことを特徴とする請求項４記載の射出成形機のスクリュ支持装置。