JP2004249485A - 電動式射出成形機の射出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プッシャープレート6にボールねじナット8を収容する保持部21が形成され、保持部21のフロント側にボールねじナット8のフロント側端面8aに面接触して射出力を受ける受けプレート22が設置される。受けプレート22はボルトによりプッシャープレート6に固定され、ボールねじナット8が受けプレート22に固定される。受けプレート22にはスクリューの軸線A側に段部が形成され、その段部においてボールねじナット8の端面8aとの間に隙間27が形成されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プッシャープレートを移動させるためのボールねじ機構を複数個備えた電動式射出成形機の射出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の射出装置の一例を、図5を参照して説明すると、加熱筒1を保持するフロントプレート2と、フロントプレート2との間をタイバー3(通常4本)で連結されたリアプレート4と、フロントプレート2とリアプレート4の間に配置されてスクリュー5(1本)の後端を保持するプッシャープレート6と、プッシャープレート6とリアプレート4の間を連結するように設置されて図示しない射出用サーボモータにより駆動されるボールねじ機構7(この例では2個)を備える。
スクリュー5はこの射出装置の中心に配置され、ボールねじ機構7はスクリュー5の軸線の周囲の対称位置(水平方向左右)に配置されている。ボールねじナット8がプッシャープレート6に固定され、ボールねじ軸9がリアプレート4に回転自在に軸支され、前記射出用サーボモータの回転力がプーリ11を介してボールねじ軸9に伝達される。なお、図5において、12は図示しない計量用サーボモータにより回転してスクリュー5を回転させるプーリである。
【0003】
この射出装置において、射出時にボールねじ軸9が回転してプッシャープレート6を前方に移動させ、スクリュー5に射出力を与えると、プッシャープレート6は両サイド(ボールねじナット8が固定された箇所)において前向きの射出力F1を受け、中心部にスクリュー5からの反力F2を受け、これにより、プッシャープレート6にはたわみが生じる。
図6示すように、ボールねじナット8はプッシャープレート6の保持部13に収容されてボルト14により固定され、該保持部13の受け面13aがボールねじナット8のフロント側の端面8aに面接触し、受け面13aが端面8aから射出力F1を受けるようになっている。なお、図6において、Aはスクリューの軸線である。
【0004】
射出時において、射出力F1及び反力F2によりプッシャープレート6にたわみが生じると、図7に示すように、プッシャープレート6の両サイドは前方に傾斜する。プッシャープレート6の傾斜によりボールねじナット8が傾斜し(スクリュー5の軸線Aに対して角度α)、一方、ボールねじ軸9は本来スクリュー5の軸線Aに対し平行に軸支されている。従って、ボールねじナット8の傾斜に伴い、ボールねじ機構7には大きい偏荷重(モーメント荷重)が掛かり、この状態でボールねじ機構7が駆動することにより、機構内部でボールのこじりが発生し、ボールねじ機構7の寿命が著しく低下する。
【0005】
図8に示す射出装置は、ボールねじナット8がフロントプレート2に固定され、ボールねじ軸9がプッシャープレート6に回転自在に軸支されているタイプのものであるが、同じく上記の問題点を有している。すなわち、射出時において、フロントプレート2に射出力F1及びその反力F2が掛かり、フロントプレート2にたわみが生じ、フロントプレート2の両サイドは後方に傾斜し、同時にボールねじナット8が傾斜する。これによって、前記と同様にボールねじ機構7に大きい偏荷重(モーメント荷重)が掛かる。なお、図5に示す射出装置では、ボールねじ機構7からの反力を受けるためリアプレート4が設置され、かつフロントプレート2とリアプレート4の間がタイバー3により連結されていたが、この射出装置の場合、リアプレート4を設置する必要がなく、従って、タイバー3も不要である。その代わり、一般に、プッシャープレート6をスクリュー5の軸線方向にガイドするガイドバーが別途設置される。
【0006】
このようにプッシャープレートを移動させるためのボールねじ機構を複数個備えた電動式射出成形機は、例えば下記特許文献1〜3に記載されている。
【0007】
【特許文献1】
実公平7−21295号公報
【特許文献2】
特開昭63−77721号公報
【特許文献3】
特開2000−248706号公報
【0008】
プッシャープレート等のたわみに基づくボールねじ機構の寿命低下に対し、従来は、プッシャープレート等の剛性を上げて(具体的にはプレートの厚みを大きくして)たわみを少なくする方法がとられていたが、射出装置が大型化することで、コスト高となり、設置スペースも大きくなるという問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、射出装置を大型化することなく、プッシャープレート等のたわみに基づくボールねじナットの傾斜を抑制してボールねじ機構の寿命低下を防止することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明(請求項1)は、加熱筒を保持するフロントプレートと、前記フロントプレートとの間をタイバーで連結されたリアプレートと、前記フロントプレートとリアプレートの間に配置されてスクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記プッシャープレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記プッシャープレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記プッシャープレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする。この場合、一般にボールねじ軸はリアプレートに軸支される。
【0011】
射出時には、ボールねじナットはプッシャープレートのたわみに従って傾斜するが、上記構成をとることにより、同時に、プッシャープレートのたわみに基づく傾斜を相殺する方向(ボールねじナットのリア側が前記スクリューの軸線に近づく方向)に、プッシャープレートに対して傾斜する。これにより、ボールねじナットの傾斜の大きさが従来に比べて抑制される。
前記ボールねじナットは、射出時にプッシャープレートに対して前記方向に傾斜する必要がある。従って、前記プッシャープレートにボールねじナットを収容する保持部が形成されている場合、前記ボールねじナットは、前記保持部内において、前記方向に弾性的に傾斜可能に収容されている必要がある。これは、例えば、前記ボールねじナットのリア側の端部からフロント側に所定距離の範囲内(例えばボールねじナットの長さの1/2以上)について、ボールねじナットの外周の少なくとも前記スクリューの軸線側の領域が保持部に収容されていないか、又は前記保持部との間に隙間が設けられているかにより、容易に達成される。射出力が解除されると、前記ボールねじナットは元の位置に弾性的に復帰する。
【0012】
本発明(請求項2)は、加熱筒を保持するフロントプレートと、スクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記フロントプレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記フロントプレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記フロントプレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする。この場合、ボールねじ軸はプッシャープレートに軸支される。
この構成の作用は前記と同様であり、また、ボールねじナットが射出時にフロントプレートに対して前記方向に傾斜する必要がある点も同じである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜4を参照して、本発明に係る射出装置について説明する。なお、これらの例では、本発明は図5のタイプの射出装置に適用されている。
図1に示す射出装置では、プッシャープレート6に円筒形内面を有する保持部21が形成され、そのフロント側が受けプレート22により閉じられている。保持部21はボールねじナット8を収容し、その外周をフロント側端部からリア側へ所定距離にわたり密着して支持し、それよりリア側においては外周との間に隙間23を置いている。
【0014】
受けプレート22は、図2にも示すように、中央部にボールねじ軸9を通す穴24が形成され、その穴24の周囲にボールねじナット8からの射出力を受ける受け部25が形成され、さらにその周囲にプッシャープレート6への取り付けを行うためのフランジ部26が形成されている。受け部25は、ボールねじナット8の外径とほぼ同じ外径を有するリング状の部分で、リア側に所定距離突出して保持部21のフロント側に嵌入している。受け部25のスクリュー側(以下、軸線A側という)には、フロント側に後退した(突出の程度が一段低い)段部25aが形成され、この段部25aにおいてボールねじナット8のフロント側の端面8aとの間に隙間27が形成され、段部25aを除いた部分のリア側に向く面が受け面25bとしてボールねじナット8の端面8aに面接触する。段部25aの部分の前後方向厚みは、段差の分だけ受け面25bの部分より薄肉である。
【0015】
受けプレート22において、段部25aの境界のライン25cは、図2に示すように、軸線Aとボールねじナット8の中心軸Bを結ぶ直線に対して垂直(上下方向)に向くように設置されているのが望ましい。
受け部25及びフランジ部26にはそれぞれボルト穴27,28が形成され、受けプレート22はボルト29によりプッシャープレート6に固定され、ボールねじナット8が受けプレート22にボルト31により固定される。なお、この例では、段部25aにボルト穴27が形成されていないが、形成してこの部分でボルト締めしても構わない。
【0016】
この射出装置において、図示しない射出用サーボモータによりボールねじ軸9を回転駆動し、プッシャープレート6を前方に移動させ、スクリューに射出力を与えると、図5で説明したと同様に、プッシャープレート6は両サイドにおいて前向きの射出力F1を受け、中央部にスクリューからの反力F2を受け、これにより、プッシャープレート6にはたわみが生じ、同時にボールねじナット8が傾斜する。
本発明の場合、受けプレート22がボールねじナット8の射出力を受けるため、図3に示すように、中心がフロント側に張り出すようなかたちで受けプレート22がたわむ。受け部25に段部25aが形成されその部分で受けプレート22の厚みが小さくなっていることも、受けプレート22のたわみに寄与する。
【0017】
仮に受けプレート22の受け部25に段部25aが形成されておらず、受け部25のリア側に向く面が全て受け面としてボールねじナット8の端面8aに面接触するのであれば、ボールねじナット8は従来装置と同様の傾斜になるが、受け部25に段部25aが形成され、軸線A側においてボールねじナット8の端面8aと受け部25との間に隙間27が形成されているため、受け部25に押し付けられるボールねじナット8の端面8aが隙間27に入り込む。その結果、ボールねじナット8は、そのリア側が前記軸線Aに近づく方向、すなわちプッシャープレート6のたわみに基づく傾斜を相殺する方向に、プッシャープレート6に対して傾斜する。そのため、ボールねじナット8の傾斜角度βが従来の傾斜角度αに比べて小さくなる。
出願人が行った試験では、片側75トンの射出力で、従来装置ではボールねじナットの傾斜角度αは0.025度であったものが、本発明を適用した場合、傾斜角度βは0.01度に改善した。
【0018】
受けプレート22において、段部25a(又は隙間27)はスクリューの軸線A側に形成されるが、軸線A側とは、これまで説明したように、ボールねじナット8の中心軸Bからみて軸線A側に寄った箇所という意味である。隙間27の幅W(図2参照)が大きい場合は、ボールねじナット8の端面8aSの隙間27へに入り込み量が大きく、ボールねじナット8のプッシャープレート6に対する傾斜が大きくなるが、受けプレート22による射出力の受けが片方に偏るためボールねじナット8及び受けプレート22の破損の原因となり、隙間27の幅Wが小さい場合は傾斜が小さくなる。これらの点を勘案して、隙間27の幅Wを適宜設定すればよい。
また、受けプレート22はボールねじナット8から射出力を受けてたわむ必要がある。通常使用可能な構造用鋼又は合金鋼であれば必ずたわむし、極度に肉厚のあるものを使用することは常識的にあり得ないが、ある程度のたわみを確保するため、少なくともプッシャープレート6より低剛性とする。
【0019】
図4に示す射出装置では、プッシャープレート6に保持部21が形成されず、プッシャープレート6のリア面に受けプレート22が固定されている。受けプレート22の外周部がプッシャープレート6に形成された穴32の周囲にボルト29により固定され、ボールねじナット8が受けプレート22にナット31により固定されている。この例でも、受けプレート22の受け部25の段部25aは軸線A側に形成され、この段部25aにおいてボールねじナット8のフロント側の端面8aとの間に隙間27が形成され、受け部25の段部25aを除いた部分のリア側に向く面が受け面25bとしてボールねじナット8の端面8aに面接触する。
穴32はボールねじ軸9を通過させるとともに、射出時の受けプレート22のたわみ(中心がフロント側に張り出すようなかたちでたわむ)を許容する。そのためには、穴32の径を受けプレート22の中心から段部25aまでの距離R以上とする必要がある。この射出装置における受けプレート22の作用効果は、図1の例と同じである。
【0020】
なお、上記の例では2個のボールねじ機構によりプッシャープレートを押し出すタイプの押出装置について説明したが、本発明は、それ以上の個数(例えば4個)のボールねじ機構を用いる押出装置にも同様に適用できる。また、図8のタイプの押出装置に対しても同様に適用できる。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、射出装置を大型化することなく、プッシャープレート等のたわみに基づくボールねじナットの傾斜を抑制し、ボールねじ機構の寿命低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る射出装置の要部平面断面図である。
【図2】その受けプレートの側面図である。
【図3】射出時のボールねじナットの傾斜状態を説明する平面断面図である。
【図4】本発明に係る他の射出装置の要部平面断面図である。
【図5】従来の射出装置の平面断面図である。
【図6】その要部平面断面図である。
【図7】従来の射出装置において射出時のボールねじナットの傾斜状態を説明する平面断面図である。
【図8】従来の別の射出装置の平面断面図である。
【符号の説明】
1 加熱筒
2 フロントプレート
3 タイバー
4 リアプレート
5 スクリュー
6 プッシャープレート
7 ボールねじ機構
8 ボールねじナット
8a ボールねじナットのフロント側の端面
9 ボールねじ軸
21 保持部
22 受けプレート
25 受け部
25a 段部
25b 受け面
26 フランジ部
27 隙間
Claims (2)
- 加熱筒を保持するフロントプレートと、前記フロントプレートとの間をタイバーで連結されたリアプレートと、前記フロントプレートとリアプレートの間に配置されてスクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記プッシャープレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記プッシャープレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記プッシャープレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする電動式射出成形機の射出装置。
- 加熱筒を保持するフロントプレートと、スクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記フロントプレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記フロントプレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記フロントプレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする電動式射出成形機の射出装置。
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