JP2002327826A - ボールねじ装置及び射出成形機の電動型開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重荷重の作用体を進退動させるボールねじ装
置において、片当たりや曲げ力が作用しないような部品
構成のボールねじ装置と、このボールねじ装置を用いた
射出成形機の電動型開閉装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 作用体とボールねじナットの結合構成
は、作用体に取付けられた球面体を備えた接続ブラケッ
トと、ボールねじナットに結合し前記接続ブラケットの
球面体の球面曲率と同値のマイナスの曲率を有する凹球
面を備え、接続ブラケットの球面体とで球面軸受を構成
する球面軸受筐との遊合嵌め合いとなっているので、ボ
ールねじ軸とボールねじナットの組立のときの取付け誤
差、接続ブラケットの変形等で、ボールねじナットが傾
き、ボールねじ軸のねじに片当たりしたとき、球面軸受
で角度を変えて逃げ、偏荷重を無くすことができ、ボー
ルねじ装置の信頼性、安全性が増し、寿命も伸びる効果
がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじ装置に
おける作用体とボールねじナットとの接続構造と、この
ボールねじ装置の接続構造を使用した射出成形機の型開
閉装置に関し、特に型締めは油圧シリンダで行い、型締
め前後の可動ダイプレートの開閉移動は電動で行う油圧
と電動の複合型開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機の型開閉型締装置において
は、型締めには強大な力が必要であり、金型の開閉のた
めの可動ダイプレートの移動には大きな力を持続して使
う必要はないが、可動ダイプレートの移動ストロークは
成形品の取り出しのため長くする必要がある。以前は同
一の油圧シリンダで型締と可動ダイプレートの移動を行
っていたが、この構成では油圧シリンダは大径で長スト
ロークとなり、可動ダイプレートの移動は遅くなり、油
量は多く、不経済であった。近年ではこの機能を分担
し、ダイプレートの移動には小径で長いストロークの油
圧シリンダ、又は、電動モータの回転力を直線方向の力
に換えた機械的な移動手段を使用し、型締工程では大径
で短いストロークの油圧シリンダを使用する等の経済的
な構成が用いられるようになってきた。

【０００３】特開昭６２−８７３１８号や、実用新案登
録第２５３１５２２号において公示された型締装置の従
来例は、固定金型を保持した固定ダイプレートと、可動
金型を保持した可動ダイプレートと、サーボモータの駆
動力により上記可動ダイプレートを固定ダイプレートに
向けて進退動させるボールねじ式送り機構と、上記可動
ダイプレートが固定ダイプレートに近接し固定金型と可
動金型とが型閉じする直前に可動ダイプレートと型締ピ
ストンとを関係的に結合固定させる手段とを包含する型
締装置である。

【０００４】また、電動モータの回転をスクリュに伝
え、このスクリュに螺合するナットを使用して直線移動
に置き換えてトグル機構を駆動し、トグル機構の作動端
の速い移動動作を型開閉に、トグル機構の作動端の上死
点近くの大きな力が出る部分を型締に使用するトグル式
型締装置が射出成形機に用いられている。このトグル式
型締装置は構造がシンプルであり、安価に作ることがで
きるが、強大な型締め力を出すためにはトグル機構全体
も頑丈なものにならざるを得ず、小型の射出成形機には
問題無いが、大型の射出成形機に対しては却って構造部
材が過大となり、電動モータ、ボールねじ、ボールねじ
ナット等の要素部品も標準型を外れた高価なものになる
ので不経済な設備となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の、サーボモータ
の駆動力により可動ダイプレートを固定ダイプレートに
向けて進退動させるボールねじ式送り機構は、通常、型
締装置の両側に対称の位置に一対設けられ、各ボールね
じ軸の回転数、回転位置がずれないように同期速度制御
されている。しかし、ボールねじナットが可動ダイプレ
ートに固設されていると、型締のときのダイプレートの
変形の影響を受ける可能性があり、また、ボールねじ軸
とボールねじナットの組立のときの取付け誤差や、荷重
による支持部材の変形等で、ボールねじナット取付部が
傾くようなことがあれば、ボールねじナットからボール
ねじ軸に曲げ力が作用し、ボールねじナットが片当たり
して、ボールねじ軸が損傷したり、早期に異常摩耗を生
じたりする虞がある。

【０００６】本発明は、重荷重の作用体を進退動させる
ボールねじ装置において、片当たりや曲げ力が作用しな
いような部品構成のボールねじ装置と、このボールねじ
装置を用いた射出成形機の電動型開閉装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点に対して本
発明は、以下の各項に記載した特徴を有する構成手段に
より解決を図る。 （１） スラスト方向を固定部材に拘束しているボール
ねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじ
ナットの直線移動に換え、ボールねじ軸と平行に敷設さ
れたトラックレール上を移動可能な作用体とボールねじ
ナットを結合し同作用体を移動させるボールねじ装置に
おいて、作用体とボールねじナットの結合構成は、作用
体に取付ける取付台板部から突き出したアームの端部に
前記ボールねじ軸が自由に通る貫通孔が明けられている
球面体を備えた接続ブラケットと、前記ボールねじナッ
トに取付けられ前記接続ブラケットの球面体の球面曲率
と同値のマイナスの曲率を有する凹球面を備え、接続ブ
ラケットの球面体とで球面軸受を構成する２分割可能な
球面軸受筐との遊合嵌め合い構成となっているボールね
じ装置。

【０００８】（２） 固定金型を保持する固定ダイプレ
ートと可動金型を保持する可動ダイプレートと、可動ダ
イプレートを固定ダイプレートに対し進退動作させる手
段と、可動ダイプレートが固定ダイプレートに接近し固
定金型と可動金型が型閉じした後タイバーを可動ダイプ
レートと結合する可動ダイプレート固定結合手段と、射
出成形時の型締手段とを備えた射出成形機の型開閉装置
において、前記可動ダイプレートを固定ダイプレートに
対し進退動作させる手段は、可動ダイプレートの下面両
側に取付けられたスライドユニットと、本機基盤に敷設
され前記スライドユニットと係合してリニアガイドを形
成する一対のトラックレールと、前記トラックレールと
平行に設置され本機基盤に取付けられた軸受によって回
転可能に軸方向は拘束されている単数又は複数のボール
ねじ軸と、同ボールねじ軸を駆動するサーボモータと、
前記ボールねじ軸に螺合するボールねじナットと、前記
可動ダイプレートに固設された接続ブラケットとボール
ねじナットに取付けられた球面軸受筐とが上記（１）に
記載の遊合嵌め合い構成となっている射出成形機の電動
型開閉装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図に基づいて
説明する。図１は第１の実施形態に係るボールねじ装置
の側面断面図、図２は第２の実施形態に係る図１のボー
ルねじ装置を備えた射出成形機の電動型開閉装置を示す
側面図（一部断面）、図３は図２の電動型開閉装置をＡ
矢印方向から見た部分側面図である。

【００１０】

【第１の実施形態】図１において、ボールねじ軸３５は
図示しない固定部材に取付けられた軸受により両端を支
えられ、スラスト方向を拘束し、図示しない回転動力源
（電気モータ等）により回転駆動されている。ボールね
じ軸３５の回転はボールねじ軸３５のボールねじに螺合
するボールねじナット３７の直線移動に換えられ、ボー
ルねじナット３７はボールねじ軸３５の軸線と同方向に
移動可能な作用体（可動ダイプレート９）と接続ブラケ
ット２７を介して結合し、これを直線移動させる。

【００１１】作用体（可動ダイプレート）９には接続ブ
ラケット２７が固設されている。作用体（可動ダイプレ
ート）９に取付けられた接続ブラケット２７の取付台板
から突き出されたアームの端部に一体に凸球面２７ａを
有する球面体が設けられ、その球面体の中心部にボール
ねじ軸３５が自由に通る貫通孔２７ｂが明けられてい
る。接続ブラケット２７に、球面軸受筐５３と取付側球
面軸受筐５５が組合わされて遊合外嵌し、取付側球面軸
受筐５５はボールねじ軸３５に螺合するボールねじナッ
ト３７と結合している。球面軸受筐５３と取付側球面軸
受筐５５の内側は、接続ブラケット２７の凸球面２７ａ
の球面曲率と同値のマイナスの曲率を有する凹球面５３
ａ、５５ａが形成され、接続ブラケット２７の凸球面２
７ａとで球面軸受を構成している。従って、このボール
ねじ装置が固定側と作用体に設置されるときは、接続ブ
ラケット２７の球面体の中心はボールねじ軸３５の軸中
心線と一致するように設置されなければならない。接続
ブラケット２７の凸球面２７ａと球面軸受筐５３と取付
側球面軸受筐５５の接触面には適当な潤滑油、又は、潤
滑剤が添加されている。球面軸受筐５３の孔５３ｂに固
定された回り止めピン５７は、接続ブラケット２７に設
けられた孔２７ｃに隙間を持って挿入されている。

【００１２】作用体（可動ダイプレート）９に取付けた
接続ブラケット２７の球面体と、球面軸受筐５３、５５
による球面軸受を用いたボールねじ装置の作用について
説明する。作用体（可動ダイプレート）９は剛性の高い
ガイドでガイドされるが、ボールねじ軸３５とボールね
じナット３７の組立のときの取付け誤差、接続ブラケッ
ト２７の変形等で、ボールねじナット３７の取付部が傾
き、ボールねじナット３７に片当たりしたとき、球面軸
受の働きで相対的に角度を変化し、偏荷重を無くすこと
ができるので、ボールねじナット３７からボールねじ軸
３５に曲げ力が作用することを避けることができる。

【００１３】また、長いボールねじ軸３５を使用し、ボ
ールねじナット３７が長いスパンを直線移動するような
構成のとき、ボールねじ軸３５が自重で下方に撓むこと
は避けられないが、剛性の高いガイドでガイドされて真
っすぐ進む接続ブラケット２７に支えられたボールねじ
ナット３７がボールねじ軸３５を持ち上げ、ボールねじ
軸３５の撓みを無くすことができる。

【００１４】

【第２の実施形態】次に、第２の実施形態としてこのボ
ールねじ装置を備えた射出成形機の電動型開閉装置につ
いて説明する。図２に示すように、基盤１上に固定金型
３を取付けた固定ダイプレート５が固設されている。ま
た、基盤１にはトラックレール２３が敷設され、可動ダ
イプレート９の下面にはスライドユニット２１が取付け
られ、可動ダイプレート９はトラックレール２３とスラ
イドユニット２１によってガイドされる。可動金型７を
取付けた可動ダイプレート９は、固定ダイプレート５に
対向して進退移動が可能である。

【００１５】固定ダイプレート５にはストロークが短く
大径の油圧型締シリンダ１１が複数（本例では４基）設
けられ、この型締シリンダ１１の中を大径のラム１３が
摺動する。ラム１１にタイバー１５が直結され、このタ
イバー１５は対向する可動ダイプレート９が型閉のため
近づいてきたとき、可動ダイプレート９の複数の孔に挿
通する。タイバー１５の先端部は、それぞれ等ピッチの
複数のリング溝部１５ａを形成している。

【００１６】可動ダイプレート９の金型取付面と反対側
側面には、タイバー１５のリング溝部１５ａと噛合する
対になったハーフナット２９が、タイバー１５を挟むよ
うに、直角方向に油圧シリンダ等で作動するように設け
られている。１９は射出シリンダを示す。図２の２点鎖
線は、金型閉の時の可動ダイプレート９の位置を示した
ものである。

【００１７】図３に示すように、この実施形態では、ボ
ールねじ軸３５は射出成形機の長手方向の中心線の両側
に２組設置されている。ボールねじ装置が可動ダイプレ
ート９の型開閉に要する十分の駆動力を備えていれば、
ボールねじ装置は１組でもよい。基盤１に取付けられ
た、軸受を備えた支え台４１と支え台４３により、ボー
ルねじ軸３５は回転自由に、軸方向を拘束して軸支され
ている。

【００１８】一対のボールねじ軸３５、３５は、サーボ
モータ４５によりプーリー４７、４７、歯付きベルト４
９、５１及びプーリー３９、３９を介して駆動される。
２組のプーリーの歯車比は同一であるので、一対のボー
ルねじ軸３５、３５は完全に同期回転する。ボールねじ
軸３５にはボールねじナット３７が螺合し、ボールねじ
ナット３７は球面軸受筐５３、５５と結合し、球面軸受
筐５３、５５と接続ブラケット２７の凸球面２７ａとは
球面軸受を形成し、接続ブラケット２７は可動ダイプレ
ート９に取付けられている。図示しない制御装置によ
り、可動ダイプレート９の移動速度と停止位置が制御さ
れる。

【００１９】電動型開閉装置の作用について説明する。
図２の金型が開いた状態、即ち、可動ダイプレート９
が、実線で示すように、充分に固定ダイプレート５から
離れた状態から金型３と金型７が閉となるまで、可動ダ
イプレート９はサーボモータ４５で駆動されるボールね
じ軸３５、３５の回転によって移動する。図示しない制
御装置は、可動ダイプレート９をゆっくり加速し、一定
速度で移動した後、減速して金型７が金型３に接触する
寸前に停止させる。

【００２０】この可動ダイプレート９の停止位置でハー
フナット２９が作動してハーフナット２９の内側リング
溝がタイバー１５のリング溝１５ａと係合してタイバー
１５と結合する。次に、型締シリンダ１１に圧油が送り
込まれ、金型の型締が行われ、溶融樹脂が金型のキャビ
ティに射出され、キャビティ内の溶融樹脂は冷却固化し
て成形品となり、冷却固化後、型締シリンダ１１の逆作
動側に圧油が送り込まれ、ラム１３が押し出されて金型
が小寸法だけ離型する。この型締力を開放した段階で、
ハーフナット２９が逆作動してハーフナット２９がタイ
バー１５との結合を外し、ボールねじ軸３５が上述と逆
回転して金型と可動ダイプレート９を移動し、元の位置
に停止する。成形品が取り出された後、次の型閉が始ま
る。

【００２１】可動ダイプレート９は可動ダイプレート９
に取付けられたスライドユニット２１を介して、基盤１
に取付けられたトラックレール２３上をガイドされるの
で、この構成は十分に高い剛性を有しているが、ボール
ねじ軸３５とボールねじナット３７の組立のときの取付
け誤差、接続ブラケット２７の変形等で、ボールねじナ
ット３７の取付部が傾いて、ボールねじ軸３５に対して
ボールねじナット３７に片当たりしたとき、接続ブラケ
ット２７の凸球面２７ａと、凹球面を有する球面軸受筐
５３、５５が相対的に滑り、偏荷重を無くすことができ
る。また、ボールねじナット３７が可動ダイプレート９
に固設されていると、型締のときのダイプレート９の変
形の影響を受ける可能性があるが、この接続ブラケット
２７とボールねじナット３７は球面軸受を介して結合さ
れているので変形によるこじれを避けることができる。

【００２２】また、この例のように、ボールねじナット
３７が長いスパンを直線移動しスパンの中間部では軽負
荷となるような構成のとき、ボールねじ軸３５は自重で
下方に撓むが、剛性の高いガイドでガイドされて真っす
ぐ進む接続ブラケット２７の凸球面２７ａと球面軸受筐
５３、５５の凹球面５３ａ、５５ａとが自動的にセンタ
リング（芯合わせ）をして、球面軸受筐５３、５５に固
設したボールねじナット３７がボールねじ軸３５を持ち
上げ、ボールねじ軸３５を真っすぐに戻してくれる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のボールねじ装置において、作用
体とボールねじナットの結合構成は、作用体に取付けら
れた球面体を備えた接続ブラケットと、ボールねじナッ
トに結合し前記接続ブラケットの球面体の球面曲率と同
値のマイナスの曲率を有する凹球面を備え、接続ブラケ
ットの球面体とで球面軸受を構成する球面軸受筐との遊
合嵌め合いとなっているので、ボールねじ軸とボールね
じナットの組立のときの取付け誤差、接続ブラケットの
変形等で、ボールねじナットが傾き、ボールねじ軸のね
じに片当たりしたとき、球面軸受で角度を変えて逃げ、
偏荷重を無くすことができ、ボールねじ装置の信頼性、
安全性が増し、寿命も伸びる効果がある。

【００２４】また、長いボールねじ軸を使用し、ボール
ねじナットが長いスパンを直線移動するような構成のと
き、ボールねじ軸は自重で下方に撓むが、剛性の高いガ
イドでガイドされて真っすぐ進む接続ブラケットの球面
体と球面軸受筐とのセルフアライメント効果によりボー
ルねじナットを持上げてボールねじ軸の撓みを無くし、
ボールねじナットとボールねじを保護する効果もある
（請求項１）。

【００２５】射出成形機の電動型開閉装置に本発明のボ
ールねじ装置を用いた場合は、可動ダイプレートは、可
動ダイプレートに取付けられたスライドユニットと基盤
に取付けられたトラックレールとでガイドされ、この構
成は十分に高い剛性を有しているが、型締のときの可動
ダイプレートの変形、可動ダイプレートの傾き、ボール
ねじ軸を基盤に取付けるときや、ボールねじナットを取
付けるときの取付け誤差、接続ブラケットの変形等での
ボールねじ軸に対するボールねじナットの片当たりに対
して上記の効果があり、また、この電動型開閉装置はボ
ールねじナットが長いスパンを直線移動をし、スパンの
中間部では軽負荷となるような構成であるので、上記の
ボールねじ軸の撓みを無くし、ボールねじナットとボー
ルねじを保護する効果を有している（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置
の側面断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係るもので、図１の
ボールねじ装置を備えた射出成形機の電動型開閉装置を
示す側面図（一部断面）である。

【図３】図２の電動型開閉装置をＡ矢印方向から見た部
分側面図である。

【符号の説明】

１ 基盤 ５ 固定ダイプレート ９ 可動ダイプレート １１ 型締シリンダ １５ タイバー ２１ スライドユニット ２３ トラックレール ２７ 接続ブラケット ３５ ボールねじ軸 ３７ ボールねじナット ４５ サーボモータ ５３ 球面軸受筐 ５５ 取付側球面軸受筐

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラスト方向を固定部材に拘束している
   ボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボー
   ルねじナットの直線移動に換え、ボールねじ軸と平行に
   敷設されたトラックレール上を移動可能な作用体とボー
   ルねじナットを結合し同作用体を移動させるボールねじ
   装置において、 作用体とボールねじナットの結合構成は、作用体に取付
   ける取付台板部から突き出したアームの端部に前記ボー
   ルねじ軸が自由に通る貫通孔が明けられている球面体を
   備えた接続ブラケットと、前記ボールねじナットに取付
   けられ前記接続ブラケットの球面体の球面曲率と同値の
   マイナスの曲率を有する凹球面を備え、接続ブラケット
   の球面体とで球面軸受を構成する２分割可能な球面軸受
   筐との遊合嵌め合い構成となっていることを特徴とする
   ボールねじ装置。
2. 【請求項２】 固定金型を保持する固定ダイプレートと
   可動金型を保持する可動ダイプレートと、可動ダイプレ
   ートを固定ダイプレートに対し進退動作させる手段と、
   可動ダイプレートが固定ダイプレートに接近し固定金型
   と可動金型が型閉じした後タイバーを可動ダイプレート
   と結合する可動ダイプレート固定結合手段と、射出成形
   時の型締手段とを備えた射出成形機の型開閉装置におい
   て、 前記可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退動
   作させる手段は、可動ダイプレートの下面両側に取付け
   られたスライドユニットと、本機基盤に敷設され前記ス
   ライドユニットと係合してリニアガイドを形成する一対
   のトラックレールと、前記トラックレールと平行に設置
   され本機基盤に取付けられた軸受によって回転可能に軸
   方向は拘束されている単数又は複数のボールねじ軸と、
   同ボールねじ軸を駆動するサーボモータと、前記ボール
   ねじ軸に螺合するボールねじナットと、前記可動ダイプ
   レートに固設された接続ブラケットとボールねじナット
   に取付けられた球面軸受筐とが請求項１に記載の遊合嵌
   め合い構成となっていることを特徴とする射出成形機の
   電動型開閉装置。