JP2004263817A

JP2004263817A - Drive unit

Info

Publication number: JP2004263817A
Application number: JP2003056541A
Authority: JP
Inventors: 洋介 ▲徳▼井; Yosuke Tokui
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the dimension of a drive unit in the axial direction thereof, thereby miniaturizing the drive unit. <P>SOLUTION: The drive unit includes first and second members, a first conversion element attached to the first member, a second conversion element attached to the second member, a third conversion element rotatably arranged and having first and second thread portions 47, 48 which are engaged with the first and the second conversion elements so as to form first and second moving direction changing sections, and a drive section attached to the second member so as to rotate the third conversion element at the time of driving. Leads of the respective threads constituting the first and the second thread portions 47, 48 are made different from each other. In this case, since the leads of the respective threads constituting the first and the second thread portions 47, 48 are made different from each other, it is possible to make a lead difference sufficiently small. Therefore, thrust force can be satisfactorily increased. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動源となるモータを駆動することによって所定の対象物を往復動させるようにした駆動装置においては、前記モータと、ボールねじ軸及びボールナットから成るボールねじとを連結し、該ボールねじにおいて形成される運動方向変換部によって、モータの駆動に伴って発生する回転による回転運動を直進運動に変換するようにしている。
【０００３】
この場合、ボールねじ軸のねじ部を構成するねじのピッチサイズ、すなわち、リードＬが決まると、それに伴って、モータの容量、すなわち、モータトルクＴＭに対して発生させることができる推力Ｆが決まる。前記ボールねじの伝達効率をηとすると、推力Ｆは、
Ｆ＝（２π・η）・ＴＭ／Ｌ
になる。
【０００４】
ところで、前記ボールねじを高負荷で作動させる必要がある場合、リードＬを小さくし、推力Ｆを大きくするようにしている。ところが、前記リードＬを小さくすると、リードＬに対応させてボールの径を小さくする必要があり、ボールねじの耐久性が低くなってしまう。そこで、ボールの数を多くし、各ボールに加わる応力を小さくすることが考えられるが、ボールの数が多くなる分だけボールナットの巻数を多くする必要が生じるので、ボールナットを長くしなければならず、ボールナットのコストが高くなってしまう。
【０００５】
そこで、一軸上に配設され、リードの異なる二つのねじ部を備えたボールねじ軸、及び各ねじ部と対応する二つのボールナットを使用することによって二つの運動方向変換部を形成し、リードの差分によって推力を発生させるようにした駆動装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２１０１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の駆動装置においては、二つの運動方向変換部を形成する必要があるので、駆動装置の軸方向の寸法がその分大きくなり、駆動装置が大型化してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来の駆動装置の問題点を解決して、軸方向の寸法を小さくすることができ、小型化することができる駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の駆動装置においては、第１、第２の部材と、前記第１の部材に取り付けられた第１の変換要素と、前記第２の部材に取り付けられた第２の変換要素と、回転自在に配設され、第１、第２のねじ部を備え、該第１、第２のねじ部においてそれぞれ前記第１、第２の変換要素と螺（ら）合させられて第１、第２の運動方向変換部を形成する第３の変換要素と、前記第２の部材に取り付けられ、駆動に伴って第３の変換要素を回転させる駆動部とを有する。
【００１０】
そして、前記第１、第２のねじ部を構成する各ねじのリードが互いに異ならせられる。
【００１１】
本発明の他の駆動装置においては、さらに、前記第１、第２の変換要素のうちの一方は軸方向に固定され、他方は軸方向に進退自在に配設される。
【００１２】
本発明の更に他の駆動装置においては、さらに、前記第１、第２の部材のうちの一方の部材に対して、第３の変換要素が回転自在に支持され、該第３の変換要素の一部が駆動部の内方において係合させられる。
【００１３】
本発明の更に他の駆動装置においては、さらに、前記第１、第２のねじ部を構成する各ねじは同じ方向に形成される。
【００１４】
本発明の更に他の駆動装置においては、さらに、前記第１のねじ部を構成するねじのリードは、第２のねじ部を構成するねじのリードより大きくされる。そして、前記駆動部は正方向に駆動される。
【００１５】
本発明の更に他の駆動装置においては、さらに、前記第１のねじ部を構成するねじのリードは、第２のねじ部を構成するねじのリードより小さくされる。そして、前記駆動部は逆方向に駆動される。
【００１６】
本発明の更に他の駆動装置においては、さらに、前記駆動部は少なくとも二つ配設される。
【００１７】
本発明の更に他の駆動装置においては、さらに、前記駆動部とは異なる軸上に他の駆動部又は該他の駆動部の駆動力伝達機構が配設される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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、射出装置に適用された駆動装置について説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態における駆動装置の概略図、図２は本発明の第１の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図、図３は本発明の第１の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【００２０】
図において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内において回転自在に、かつ、進退（図１において左右方向に移動）自在に配設された、射出部材及び回転部材としてのスクリューであり、前記加熱シリンダ１１の前端（図１において左端）に射出ノズル１３が取り付けられ、該射出ノズル１３にノズル口１４が形成される。
【００２１】
前記スクリュー１２は、スクリュー本体、及び該スクリュー本体の前端に取り付けられたスクリューヘッドを備え、スクリュー本体の外周面に図示されないフライトが螺旋状に形成され、該フライトによって螺旋状の溝が形成される。
【００２２】
前記加熱シリンダ１１の後端（図１において右端）は、フレームｆｒに固定された固定部材及び第１の部材としての前方射出サポート１６に取り付けられる。該前方射出サポート１６より後方（図１において右方）に、進退自在に配設された、加圧部材及び第２の部材としてのプレッシャプレート１７が配設される。該プレッシャプレート１７は、前記フレームｆｒ上に配設された図示されないレールに沿って進退させられる。
【００２３】
前記スクリュー１２は、前方射出サポート１６を貫通して後方に延在させられ、後端において、スクリュー回転伝達部及び計量用の駆動力伝達機構としてのカップリング１９を介して連結軸としてのスプライン軸２１と連結される。該スプライン軸２１は、スラスト荷重を受けるベアリングｂ１によってプレッシャプレート１７に対して回転自在に配設され、該プレッシャプレート１７を貫通して後方に延在させられ、後半部分の外周にスプライン２２が形成される。
【００２４】
前記プレッシャプレート１７の後端面（図１において右端面）Ｓ１における中央に、前記スプライン軸２１の後半部分を包囲するように、計量用の駆動部としての計量用モータ２４が取り付けられる。該計量用モータ２４は、プレッシャプレート１７に固定されたケース２５、該ケース２５に取り付けられたステータ２６、該ステータ２６の径方向における内方に回転自在に配設されたロータ２７、該ロータ２７を支持する中空の出力軸２８等を備える。該出力軸２８は、ロータ２７を貫通して延在させられ、両端がベアリングｂ２、ｂ３によってケース２５に対して回転自在に配設される。
【００２５】
また、前記出力軸２８の前半部分の内周にスプライン２９が形成され、スプライン２２、２９とがスプライン係合させられる。そして、スプライン２９によって駆動側要素が、スプライン２２によって従動側要素が、スプライン軸２１及び出力軸２８によって、出力軸２８の回転をスプライン軸２１に伝達する計量用の回転伝達部が構成される。したがって、前記計量用モータ２４を駆動することによって出力軸２８を回転させると、出力軸２８の回転がスプライン軸２１及びスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２の回転に伴って計量を行うことができる。なお、本実施の形態においては、組立てを容易にするために、出力軸２８とスプライン軸２１とをスプライン係合させるようにしているが、スクリュー１２はプレッシャプレート１７の進退に伴って進退させられ、スクリュー１２をプレッシャプレート１７に対して相対的に移動させる必要はないので、出力軸２８とスプライン軸２１とを直接連結することもできる。
【００２６】
ところで、スクリュー１２は、スプライン軸２１を介してベアリングｂ１によってプレッシャプレート１７に対して回転自在に支持されているので、前記スクリュー１２を前進（図１において左方向に移動）させて射出を行うに当たり、プレッシャプレート１７を進退させる必要がある。そこで、スクリュー１２より径方向外方に、複数の、本実施の形態においては二つの射出用の駆動力伝達機構としての運動方向変換ユニット４１が配設される。
【００２７】
該各運動方向変換ユニット４１は、前方射出サポート１６の前端面（図１において左端面）Ｓ２に取り付けられた第１の変換要素としてのボールナット４３、プレッシャプレート１７の前端面Ｓ３に取り付けられた第２の変換要素としてのボールナット４４、前記前方射出サポート１６及びプレッシャプレート１７を貫通して延在させられた第３の変換要素としてのボールねじ軸４５を備え、ボールナット４３、４４及びボールねじ軸４５によってボールねじが構成される。本実施の形態においては、運動方向変換ユニット４１としてボールねじを使用するようになっているが、該ボールねじに代えて台形ねじ、ローラねじ等を使用することもできる。
【００２８】
前記ボールねじ軸４５は、前方部分において前方射出サポート１６を貫通して配設され、ボールナット４３と螺合させられる第１のねじ部４７、中央部分においてプレッシャプレート１７を貫通して配設され、ボールナット４４と螺合させられる第２のねじ部４８、及び後方部分においてプレッシャプレート１７より突出させて配設されたスプライン部４９を備え、該スプライン部４９の外周にスプライン５１が形成される。この場合、第１、第２のねじ部４７、４８を構成する各ねじはいずれも同じ正方向（右巻きの方向）に形成される。
【００２９】
そして、第１のねじ部４７及びボールナット４３によって第１の運動方向変換部が、第２のねじ部４８及びボールナット４４によって第２の運動方向変換部が形成され、第１のねじ部４７を構成するねじのリードをＬ１とし、第２のねじ部４８を構成するねじのリードをＬ２としたとき、リードＬ１、Ｌ２は互いに異ならせられ、本実施の形態においては、リードＬ１はリードＬ２より大きくされる。
【００３０】
また、前記プレッシャプレート１７の後端面Ｓ１における計量用モータ２４より径方向外方に、複数の、本実施の形態においては、二つの射出用の駆動部としての射出用モータ３１が、前記第２のねじ部４８及びスプライン部４９を包囲して取り付けられる。前記各射出用モータ３１は、プレッシャプレート１７に固定されたケース３５、該ケース３５に取り付けられたステータ３６、該ステータ３６の径方向における内方に回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７を支持する中空の出力軸３８等を備える。該出力軸３８は、ロータ３７を貫通して延在させられ、両端がベアリングｂ４、ｂ５によってケース３５に対して回転自在に配設される。
【００３１】
また、前記出力軸３８の中央部分の内周にスプライン３９が形成され、前記出力軸３８と前記スプライン部４９とが摺（しゅう）動自在にスプライン係合させられる。そして、出力軸３８によって駆動側要素が、ボールねじ軸４５によって従動側要素が構成され、出力軸３８及びボールねじ軸４５によって、出力軸３８に対するボールねじ軸４５の軸方向の相対的な移動を許容し、かつ、出力軸３８の回転をボールねじ軸４５に伝達する射出用の回転伝達部が構成される。
【００３２】
したがって、前記各射出用モータ３１を駆動することによって、出力軸３８を回転させると、出力軸３８の回転がボールねじ軸４５に伝達され、該ボールねじ軸４５の回転に伴って、第１、第２の運動方向変換部においてボールねじ軸４５の回転運動がボールねじ軸４５の回転直進運動及びボールナット４４の直進運動に変換され、プレッシャプレート１７が進退させられる。その結果、スクリュー１２の前進に伴って射出を行ったり、後退に伴ってサックバックを行ったりすることができる。
【００３３】
また、複数の射出用モータ３１及び複数の運動方向変換ユニット４１の間、すなわち、駆動装置における中央側に計量用モータ２４、カップリング１９等が配設されるので、駆動装置を小型化することができる。
【００３４】
なお、前述されたように、プレッシャプレート１７はレールに沿って進退させられるようになっていて、該レールは、計量用モータ２４、射出用モータ３１等を駆動したときに発生する反力によってプレッシャプレート１７が回転するのを防止する回止めとなる。
【００３５】
本実施の形態においては、射出用モータ３１及び運動方向変換ユニット４１が複数配設され、射出力を大きくするようになっているが、小型の射出成形機等のように射出力を大きくする必要がない場合、射出用モータ３１及び運動方向変換ユニット４１を一つだけ配設することもできる。
【００３６】
次に、前記構成の射出装置の動作について説明する。
【００３７】
まず、計量工程時に、図示されない制御部の計量処理手段は、計量処理を行い、前記計量用モータ２４を正方向に駆動する。このとき、出力軸２８に発生させられた回転は、スプライン２２、２９によってスプライン軸２１に伝達され、さらに、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。
【００３８】
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成形材料としての樹脂が前記溝内を前進させられ、樹脂がスクリューヘッドの前方に蓄えられる。このとき、スクリュー１２は樹脂の圧力を受けて後退（図１において右方向に移動）させられる。なお、前記計量処理手段は、スクリュー１２が回転させられる間、各射出用モータ３１を駆動し、スクリュー１２に背圧を加える。
【００３９】
また、射出工程時に、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記各射出用モータ３１を正方向に駆動する。このとき、出力軸３８に発生させられた回転は、スプライン３９、５１によってボールねじ軸４５に伝達され、該ボールねじ軸４５が正方向に回転させられるとともに、ボールねじ軸４５の回転運動がボールねじ軸４５の回転直進運動及びボールナット４４の直進運動に変換される。また、前記射出処理手段は、前記計量用モータ２４を駆動し、出力軸２８の回転速度を制御して０〔ｒｐｍ〕にすることによって拘束力を発生させる。なお、このとき、計量用モータ２４と射出用モータ３１とは駆動方向が逆にされ、計量用モータ２４が駆動され、スクリュー１２が回転させられる際の正方向は、左ねじの方向であり、射出用モータ３１が駆動され、ボールねじ軸４５が回転させられ、スクリュー１２が前進させられる際の正方向は、右ねじの方向である。
【００４０】
この場合、本実施の形態においては、前述されたように、リードＬ１がリードＬ２より大きくされる。したがって、射出用モータ３１が正方向に駆動されたとき、ボールねじ軸４５は、正方向に１回転するのに伴って、第１の運動方向変換部においてボールナット４３及び前方射出サポート１６に対してリードＬ１分だけ前進させられ、第２の運動方向変換部においてボールナット４４及びプレッシャプレート１７に対してリードＬ２分だけ前進させられる。その結果、ボールねじ軸４５が正方向に１回転するのに伴って、プレッシャプレート１７は前方射出サポート１６に対してリード差ΔＬ
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２
だけ前進させられ、スクリュー１２も同様にリード差ΔＬだけ前進させられることになる。
【００４１】
そして、前記スクリュー１２が前進させられるのに伴って、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は、所定の射出力で射出ノズル１３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（てん）される。このとき、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が逆流しないように、スクリューヘッドの周囲に図示されない逆流防止装置が配設される。
【００４２】
ところで、成形サイクルの長い成形を行う場合、成形において要求される射出力に対して射出用モータ３１の定格（熱定格）が不足しがちであり、射出用モータ３１を駆動することによって発生させられるモータトルクに対して、十分な推力を前記射出力として発生させる必要がある。
【００４３】
すなわち、各射出用モータ３１を駆動したときのモータトルクをＴＭ１とし、第１、第２の運動方向変換部における伝達効率をη１、η２としたとき、モータトルクＴＭ１に対して発生させることができる推力Ｆ１は、
Ｆ１＝（２π・η１・η２）・ＴＭ１／ΔＬ
になる。この場合、二つのボールナット４３、４４を使用する分だけ伝達効率η１、η２の乗算値η１・η２は小さくなるが、リード差ΔＬを十分に小さくすることができるので、推力Ｆ１を十分に大きくすることができる。
【００４４】
このように、一つのボールねじ軸４５上に第１、第２の運動方向変換部が配設され、第１、第２のねじ部４７、４８を構成する各ねじのリードＬ１、Ｌ２が異ならせられ、リード差ΔＬを十分に小さくすることができる。したがって、推力Ｆ１を十分に大きくし、前記運動方向変換ユニット４１を高負荷で作動させることができるだけでなく、射出用モータ３１の容量を小さくすることができる。しかも、リード差ΔＬ分だけスクリュー１２を前進させることができるので、スクリュー１２の位置、すなわち、スクリュー位置の精度を高くすることができ、成形品の品質を向上させることができ、射出時に機械的な振動が発生するのを抑制することができる。
【００４５】
また、前記推力Ｆ１を大きくするに当たり、リードＬ１、Ｌ２を小さくする必要がないので、ボールの径を小さくする必要がない。したがって、運動方向変換ユニット４１の耐久性を高くすることができる。そして、ボールの数を多くする必要がないので、ボールナット４３、４４の巻数を少なくすることができ、ボールナット４３、４４を長くする必要がなくなる。
【００４６】
さらに、ボールねじ軸４５におけるスプライン部４９及び第２のねじ部４８の少なくとも一部と射出用モータ３１とが軸方向において重なるので、ボールねじ軸４５上に第１、第２の運動方向変換部を形成する必要があるにもかかわらず、駆動装置の軸方向の寸法を小さくすることができる。したがって、駆動装置を小型化することができる。
【００４７】
また、射出用モータ３１によって発生させられた回転が、射出用モータ３１より径方向内方においてボールねじ軸４５に伝達されるので、ロータ３７の径を大きくすることができ、モータトルクを大きくすることができる。
【００４８】
そして、射出用モータ３１及び運動方向変換ユニット４１の軸と異なる軸上に計量用モータ２４及びカップリング１９が配設されるので、射出装置の軸方向の寸法を小さくすることができる。
【００４９】
また、スラスト方向の荷重をボールナット４３、４４によって受けることができるので、ボールねじ軸４５を回転自在に支持するためのスラストベアリングが不要になる。したがって、給脂を容易に行うことができる。
【００５０】
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、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、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。
【００５１】
図４は本発明の第２の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図、図５は本発明の第２の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【００５２】
この場合、第３の変換要素としてのボールねじ軸４５上において、第１のねじ部４７及び第１の変換要素としてのボールナット４３によって第１の運動方向変換部が、第２のねじ部４８及び第２の変換要素としてのボールナット４４によって第２の運動方向変換部が形成され、第１のねじ部４７を構成するねじのリードをＬ１１とし、第２のねじ部４８を構成するねじのリードをＬ１２としたとき、リードＬ１１、Ｌ１２は互いに異ならせられ、本実施の形態においては、リードＬ１１はリードＬ１２より小さくされる。
【００５３】
なお、第１、第２のねじ部４７、４８を構成するねじはいずれも同じ正方向に形成される。
【００５４】
したがって、射出用の駆動部としての射出用モータ３１が逆方向に駆動されたとき、ボールねじ軸４５は、逆方向に１回転するのに伴って、第１の運動方向変換部においてボールナット４３並びに固定部材及び第１の部材としての前方射出サポート１６に対してリードＬ１１分だけ後退（図において右方向に移動）させられ、第２の運動方向変換部においてボールナット４４並びに加圧部材及び第２の部材としてのプレッシャプレート１７に対してリードＬ１２分だけ後退させられる。その結果、ボールねじ軸４５が逆方向に１回転するのに伴って、プレッシャプレート１７は前方射出サポート１６に対してリード差ΔＬ
ΔＬ＝Ｌ１２−Ｌ１１
だけ前進（図において左方向に移動）させられ、射出部材及び回転部材としてのスクリュー１２も同様にリード差ΔＬだけ前進させられることになる。
【００５５】
この場合、ボールねじ軸４５を後退させるのに伴ってスクリュー１２、プレッシャプレート１７、連結軸としてのスプライン軸２１（図１）、計量用の駆動部としての計量用モータ２４、射出用の駆動部としての射出用モータ３１等が前進させられるので、可動部の慣性を相殺することができる。したがって、駆動装置に発生する振動、衝撃等を抑制することができる。
【００５６】
次に、本発明の第３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成及び効果を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、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。
【００５７】
図６は本発明の第３の実施の形態における駆動装置の概略図、図７は本発明の第３の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図、図８は本発明の第３の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【００５８】
この場合、シリンダ部材としての加熱シリンダ１１の後端（図６において右端）は、フレームｆｒに固定された、固定部材としての前方射出サポート５６に取り付けられる。該前方射出サポート５６より後方（図６において右方）に、前方射出サポート５６と所定の距離を置いて、固定部材及び第２の部材としての後方射出サポート５７がフレームｆｒに固定され、前方射出サポート５６と後方射出サポート５７との間に４本（図６においては２本だけが示される。）のタイバー５８が架設され、該タイバー５８に沿って加圧部材及び第１の部材としてのプレッシャプレート５９が進退（図６において左右方向に移動）自在に配設される。
【００５９】
射出部材及び回転部材としてのスクリュー１２は、前方射出サポート５６を貫通して後方に延在させられ、後端においてカップリング１９を介して連結軸としてのスプライン軸２１と連結される。該スプライン軸２１は、スラスト荷重を受けるベアリングｂ６によってプレッシャプレート５９に対して回転自在に配設され、プレッシャプレート５９を貫通し、更に後方射出サポート５７を貫通して後方に延在させられ、後端部分の外周にスプライン２２が形成される。なお、本実施の形態において、後方射出サポート５７はフレームｆｒに固定されるので、スクリュー１２を後方射出サポート５７に対して相対的に移動させる必要がある。したがって、本実施の形態においては、第１、第２の実施の形態と異なり、出力軸２８とスプライン軸２１とをスプライン係合させる必要があり、直接連結することはできない。
【００６０】
前記後方射出サポート５７の後端面（図６において右端面）Ｓ１１における中央に、前記スプライン軸２１の後端部分を包囲するように、計量用の駆動部としての計量用モータ２４が取り付けられる。したがって、前記計量用モータ２４を駆動することによって、中空の出力軸２８を回転させると、該出力軸２８の回転がスプライン軸２１及びスクリュー１２に伝達され、該スクリュー１２の回転に伴って計量を行うことができる。
【００６１】
ところで、スクリュー１２は、スプライン軸２１を介してベアリングｂ６によってプレッシャプレート５９に対して回転自在に支持されているので、前記スクリュー１２を前進（図６において左方向に移動）させて射出を行うに当たり、プレッシャプレート５９を前進させる必要がある。そこで、スクリュー１２より径方向外方に、複数の、本実施の形態においては、二つの運動方向変換ユニット６１が配設される。
【００６２】
該各運動方向変換ユニット６１は、プレッシャプレート５９の前端面（図６において左端面）Ｓ１２に取り付けられた第１の変換要素としてのボールナット４３、後方射出サポート５７の前端面Ｓ１３に取り付けられた第２の変換要素としてのボールナット４４、前記プレッシャプレート５９及び後方射出サポート５７を貫通して延在させられた第３の変換要素としてのボールねじ軸４５を備え、ボールナット４３、４４及びボールねじ軸４５によってボールねじが構成される。本実施の形態においては、運動方向変換ユニット６１としてボールねじを使用するようになっているが、該ボールねじに代えて台形ねじ、ローラねじ等を使用することもできる。
【００６３】
前記ボールねじ軸４５は、前方部分においてプレッシャプレート５９を貫通して配設され、ボールナット４３と螺合させられる第１のねじ部４７、中央部分において後方射出サポート５７を貫通して配設され、ボールナット４４と螺合させられる第２のねじ部４８、及び後方部分において後方射出サポート５７より突出させて配設されたスプライン部４９を備え、該スプライン部４９の外周にスプライン５１が形成される。この場合、第１、第２のねじ部４７、４８においてねじはいずれも同じ正方向に形成される。
【００６４】
そして、第１のねじ部４７及びボールナット４３によって第１の運動方向変換部が、第２のねじ部４８及びボールナット４４によって第２の運動方向変換部が形成され、第１のねじ部４７を構成するねじのリードをＬ２１とし、第２のねじ部４８を構成するねじのリードをＬ２２としたとき、リードＬ２１、Ｌ２２は互いに異ならせられ、本実施の形態においては、リードＬ２１はリードＬ２２より大きくされる。
【００６５】
また、前記後方射出サポート５７の後端面Ｓ１１における計量用モータ２４より径方向外方に、複数の、本実施の形態においては、二つの射出用の駆動部としての射出用モータ３１が、前記第２のねじ部４８の一部及びスプライン部４９を包囲して取り付けられる。したがって、前記各射出用モータ３１を駆動することによって、出力軸３８を回転させると、該出力軸３８の回転がボールねじ軸４５に伝達され、ボールねじ軸４５の回転に伴って、第１、第２の運動方向変換部においてボールねじ軸４５の回転運動がボールねじ軸４５の回転直進運動及びボールナット４３の直進運動に変換され、プレッシャプレート５９が進退させられる。その結果、スクリュー１２の前進に伴って射出を行ったり、後退に伴ってサックバックを行ったりすることができる。
【００６６】
なお、前述されたように、プレッシャプレート５９はタイバー５８に沿って進退させられるようになっていて、該タイバー５８は、計量用モータ２４、射出用モータ３１等を駆動したときに発生する反力によってプレッシャプレート５９が回転するのを防止する回止めとなる。
【００６７】
次に、前記構成の射出装置の動作について説明する。
【００６８】
まず、計量工程時に、図示されない制御部の計量処理手段は、計量処理を行い、前記計量用モータ２４を正方向に駆動する。このとき、出力軸２８に発生させられた回転は、スプライン２２、２９によってスプライン軸２１に伝達され、さらに、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。
【００６９】
これに伴って、樹脂がスクリューヘッドの前方に蓄えられ、スクリュー１２は樹脂の圧力を受けて後退（図６において右方向に移動）させられる。なお、スクリュー１２の後退に伴ってプレッシャプレート５９、ボールナット４３、ボールねじ軸４５等も後退させられる。
【００７０】
また、射出工程時に、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記各射出用モータ３１を正方向に駆動する。このとき、出力軸３８に発生させられた回転は、スプライン３９、５１によってボールねじ軸４５に伝達され、該ボールねじ軸４５が正方向に回転させられるとともに、ボールねじ軸４５の回転運動がボールねじ軸４５の回転直進運動及びボールナット４３の直進運動に変換される。
【００７１】
この場合、本実施の形態においては、前述されたように、リードＬ２１がリードＬ２２より大きくされる。したがって、射出用モータ３１が正方向に駆動されたとき、ボールねじ軸４５は、正方向に１回転するのに伴って、第１の運動方向変換部においてボールナット４３及びプレッシャプレート５９に対してリードＬ２１分だけ前進させられ、第２の運動方向変換部においてボールナット４４及びプレッシャプレート１７に対してリードＬ２２分だけ前進させられる。その結果、ボールねじ軸４５が正方向に１回転するのに伴って、プレッシャプレート５９は後方射出サポート５７に対してリード差ΔＬ
ΔＬ＝Ｌ２１−Ｌ２２
だけ前進させられ、スクリュー１２も同様にリード差ΔＬだけ前進させられることになる。
【００７２】
そして、前記スクリュー１２が前進させられるのに伴って、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は、所定の射出力で射出ノズル１３（図１）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。
【００７３】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構成及び効果を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、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。
【００７４】
図９は本発明の第４の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図、図１０は本発明の第４の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【００７５】
この場合、第３の変換要素としてのボールねじ軸４５上において、第１のねじ部４７及び第１の変換要素としてのボールナット４３によって第１の運動方向変換部が、第２のねじ部４８及び第２の変換要素としてのボールナット４４によって第２の運動方向変換部が形成され、第１の運動方向変換部のねじのリードをＬ３１とし、第２の運動方向変換部のねじのリードをＬ３２としたとき、リードＬ３１、Ｌ３２は互いに異ならせられ、本実施の形態においては、リードＬ３１はリードＬ３２より小さくされる。
【００７６】
なお、第１、第２のねじ部４７、４８を構成するねじはいずれも同じ正方向に形成される。
【００７７】
したがって、射出用の駆動部としての射出用モータ３１が逆方向に駆動されたとき、ボールねじ軸４５は、逆方向に１回転するのに伴って、第１の運動方向変換部においてボールナット４３、並びに加圧部材及び第１の部材としてのプレッシャプレート５９に対してリードＬ３１分だけ後退（図において右方向に移動）させられ、第２の運動方向変換部においてボールナット４４、並びに固定部材及び第２の部材としての後方射出サポート５７に対してリードＬ３２分だけ後退させられる。その結果、ボールねじ軸４５が逆方向に１回転するのに伴って、後方射出サポート５７はプレッシャプレート５９に対してリード差ΔＬ
ΔＬ＝Ｌ３２−Ｌ３１
だけ前進（図において左方向に移動）させられ、射出部材及び回転部材としてのスクリュー１２（図６）も同様にリード差ΔＬだけ前進させられることになる。
【００７８】
この場合、ボールねじ軸４５を後退させるのに伴ってスクリュー１２、スプライン軸２１、プレッシャプレート５９等が前進させられるので、可動部の慣性を相殺することができる。したがって、駆動装置に発生する振動、衝撃等を抑制することができる。
【００７９】
前記各実施の形態においては、ボールナット４３、４４が固定され、ボールねじ軸４５が回転させられるようになっているが、ボールねじ軸４５を固定し、ボールナット４３、４４を回転させるようにすることもできる。
【００８０】
また、前記各実施の形態においては、第１、第２のねじ部４７、４８を構成するねじをいずれも同じ正方向に形成するようになっているが、第１の実施の形態において第２のねじ部４８のねじを逆方向（左巻きの方向）に形成すると、ボールねじ軸４５を１回転させるのに伴って、リードＬ１、Ｌ２を加えた値ΣＬ
ΣＬ＝Ｌ１＋Ｌ２
だけプレッシャプレート１７を移動させることができ、第３の実施の形態においては第１のねじ部４７のねじを、逆方向に形成すると、ボールねじ軸４５を１回転させるのに伴って、リードＬ２１、Ｌ２２を加えた値ΣＬ
ΣＬ＝Ｌ２１＋Ｌ２２
だけプレッシャプレート５９を移動させることができる。この場合、推力Ｆ１は小さくなるので、射出用モータ３１の容量を小さくすることはできないが、スクリュー１２を高速で移動させることができ、射出用モータ３１の応答性を高くすることができる。また、本実施の形態における推力Ｆ１を、駆動部を複数配設したり、ボールねじ軸４５上に複数の射出用モータを配設したりすることによって大きくすることもできる。
【００８１】
各実施の形態においては、射出成形機における射出装置について説明しているが、本発明を型締装置、エジェクタ装置、可塑化移動装置等に適用することもできる。また、本発明を型締装置に適用した場合には、型締用の駆動部の中央側にエジェクタ用の駆動部、エジェクタ用の駆動力伝達機構等を配設することもできる。
【００８２】
なお、本発明は前記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。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、駆動装置においては、第１、第２の部材と、前記第１の部材に取り付けられた第１の変換要素と、前記第２の部材に取り付けられた第２の変換要素と、回転自在に配設され、第１、第２のねじ部を備え、該第１、第２のねじ部においてそれぞれ前記第１、第２の変換要素と螺合させられて第１、第２の運動方向変換部を形成する第３の変換要素と、前記第２の部材に取り付けられ、駆動に伴って第３の変換要素を回転させる駆動部とを有する。
【００８４】
そして、前記第１、第２のねじ部を構成する各ねじのリードが互いに異ならせられる。
【００８５】
この場合、第１、第２のねじ部を構成する各ねじのリードが異ならせられるので、リード差を十分に小さくすることができる。したがって、推力を十分に大きくし、前記第１、第２の運動方向変換部を高負荷で作動させることができるだけでなく、駆動部の容量を小さくすることができる。
【００８６】
また、前記推力を大きくするに当たり、リードを小さくする必要がないので、ボールの径を小さくする必要がない。したがって、駆動装置の耐久性を高くすることができる。
【００８７】
さらに、第３の変換要素と駆動部とが軸方向において重なるので、第３の変換要素上に第１、第２の運動方向変換部を形成する必要があるにもかかわらず、駆動装置の軸方向の寸法を小さくすることができる。したがって、駆動装置を小型化することができる。
【００８８】
また、スラスト方向の荷重を第１、第２の変換要素によって受けることができるので、第３の変換要素を回転自在に支持するためのスラストベアリングが不要になる。したがって、給脂を容易に行うことができる。
【００８９】
本発明の他の駆動装置においては、さらに、前記第１のねじ部を構成するねじのリードは、第２のねじ部を構成するねじのリードより小さくされる。そして、前記駆動部は逆方向に駆動される。
【００９０】
この場合、前記第１のねじ部を構成するねじのリードは、第２のねじ部を構成するねじのリードより小さくされるので、前記駆動部が逆方向に駆動されるのに伴って、第３の変換要素が後退させられるのに対して、第１、第２の変換要素等が前進させられる。
【００９１】
したがって、可動部の慣性を相殺することができるので、駆動装置に発生する振動、衝撃等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における駆動装置の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における駆動装置の概略図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における駆動装置の動作を示す第１の図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における駆動装置の動作を示す第２の図である。
【符号の説明】
１２スクリュー
１６前方射出サポート
１７、５９プレッシャプレート
１９カップリング
２４計量用モータ
３１射出用モータ
４３、４４ボールナット
４５ボールねじ軸
４７、４８第１、第２のねじ部
５７後方射出サポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a driving device in which a predetermined object is reciprocated by driving a motor serving as a driving source, the motor is connected to a ball screw including a ball screw shaft and a ball nut. Is converted into a linear motion by rotation generated by rotation of the motor.
[0003]
In this case, when the pitch size of the screw constituting the thread portion of the ball screw shaft, that is, the lead L is determined, the thrust F that can be generated with respect to the motor capacity, that is, the motor torque TM is determined accordingly. . Assuming that the transmission efficiency of the ball screw is η, the thrust F is
F = (2π · η) · TM / L
become.
[0004]
By the way, when it is necessary to operate the ball screw under a high load, the lead L is reduced and the thrust F is increased. However, when the size of the lead L is reduced, it is necessary to reduce the diameter of the ball corresponding to the lead L, and the durability of the ball screw is reduced. Therefore, it is conceivable to increase the number of balls and reduce the stress applied to each ball.However, it is necessary to increase the number of turns of the ball nut as much as the number of balls. Instead, the cost of the ball nut increases.
[0005]
Therefore, two movement direction conversion parts are formed by using a ball screw shaft provided with two screw parts with different leads and two ball nuts corresponding to each screw part, which are arranged on one axis, and the lead is formed. (See, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-21019 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional driving device, it is necessary to form two movement direction conversion parts, so that the dimension of the driving device in the axial direction is correspondingly increased, and the driving device is enlarged.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the above-mentioned conventional driving device and to provide a driving device capable of reducing the size in the axial direction and reducing the size.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the drive device of the present invention, the first and second members, the first conversion element attached to the first member, and the second conversion element attached to the second member And first and second screw portions, which are rotatably disposed and are screwed to the first and second conversion elements at the first and second screw portions, respectively. 1. It has a third conversion element that forms a second movement direction conversion unit, and a drive unit that is attached to the second member and that rotates the third conversion element with driving.
[0010]
Then, the leads of the screws constituting the first and second screw portions are different from each other.
[0011]
In another drive device of the present invention, one of the first and second conversion elements is fixed in the axial direction, and the other is disposed so as to be able to advance and retreat in the axial direction.
[0012]
In still another driving device of the present invention, a third conversion element is rotatably supported by one of the first and second members, and A portion is engaged inside the drive.
[0013]
In still another driving device of the present invention, each of the screws forming the first and second screw portions is formed in the same direction.
[0014]
In still another drive device of the present invention, the lead of the screw forming the first screw portion is larger than the lead of the screw forming the second screw portion. Then, the driving unit is driven in the forward direction.
[0015]
In still another driving device of the present invention, the lead of the screw forming the first screw portion is smaller than the lead of the screw forming the second screw portion. Then, the driving unit is driven in the opposite direction.
[0016]
In still another driving device according to the present invention, at least two driving units are provided.
[0017]
In still another driving device of the present invention, another driving unit or a driving force transmission mechanism of the other driving unit is disposed on a shaft different from the driving unit.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, a driving device applied to the injection device will be described.
[0019]
FIG. 1 is a schematic diagram of a driving device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a first diagram showing an operation of the driving device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the first embodiment.
[0020]
In the figure, reference numeral 11 denotes a heating cylinder as a cylinder member, and 12 denotes a heating member 11 rotatably and advancing and retreating (moving in the left and right direction in FIG. 1). An injection nozzle 13 is attached to a front end (left end in FIG. 1) of the heating cylinder 11, and a nozzle port 14 is formed in the injection nozzle 13.
[0021]
The screw 12 includes a screw body, and a screw head attached to a front end of the screw body. A flight (not shown) is formed in a spiral shape on an outer peripheral surface of the screw body, and a spiral groove is formed by the flight. .
[0022]
The rear end (the right end in FIG. 1) of the heating cylinder 11 is attached to a fixing member fixed to the frame fr and a front injection support 16 as a first member. Behind the front injection support 16 (to the right in FIG. 1), a pressure plate 17 as a pressing member and a second member, which is provided to be able to move forward and backward, is provided. The pressure plate 17 is advanced and retracted along a rail (not shown) provided on the frame fr.
[0023]
The screw 12 extends rearward through the front injection support 16, and has a spline shaft as a connection shaft at a rear end thereof via a screw rotation transmitting unit and a coupling 19 as a driving force transmitting mechanism for measurement. 21. The spline shaft 21 is rotatably disposed with respect to the pressure plate 17 by a bearing b1 that receives a thrust load, extends rearward through the pressure plate 17, and forms a spline 22 on the outer periphery of the rear half portion. Is done.
[0024]
At the center of the rear end surface (right end surface in FIG. 1) S <b> 1 of the pressure plate 17, a weighing motor 24 as a weighing drive unit is attached so as to surround the rear half of the spline shaft 21. The metering motor 24 includes a case 25 fixed to the pressure plate 17, a stator 26 attached to the case 25, a rotor 27 rotatably disposed radially inward of the stator 26, and a rotor 27. And a hollow output shaft 28 for supporting the same. The output shaft 28 extends through the rotor 27, and both ends are rotatably disposed with respect to the case 25 by bearings b2 and b3.
[0025]
A spline 29 is formed on the inner periphery of the first half of the output shaft 28, and the splines 22, 29 are engaged with the spline. The spline 29 constitutes a drive-side element, the spline 22 constitutes a driven-side element, and the spline shaft 21 and the output shaft 28 constitute a measurement rotation transmission unit for transmitting the rotation of the output shaft 28 to the spline shaft 21. Therefore, when the output shaft 28 is rotated by driving the weighing motor 24, the rotation of the output shaft 28 is transmitted to the spline shaft 21 and the screw 12, and weighing can be performed with the rotation of the screw 12. . In this embodiment, the output shaft 28 and the spline shaft 21 are spline-engaged to facilitate assembly. However, the screw 12 is advanced and retracted with the advance and retreat of the pressure plate 17. Since the screw 12 does not need to be moved relatively to the pressure plate 17, the output shaft 28 and the spline shaft 21 can be directly connected.
[0026]
By the way, since the screw 12 is rotatably supported by the bearing b1 via the spline shaft 21 with respect to the pressure plate 17, when the screw 12 is advanced (moved to the left in FIG. 1) to perform injection. , It is necessary to move the pressure plate 17 forward and backward. In view of this, a plurality of, in this embodiment, two movement direction conversion units 41 as a driving force transmission mechanism for injection are disposed radially outward from the screw 12.
[0027]
Each of the motion direction conversion units 41 is mounted on a ball nut 43 as a first conversion element mounted on a front end surface (left end surface in FIG. 1) S2 of the front injection support 16 and on a front end surface S3 of the pressure plate 17. A ball nut 44 as a second conversion element, a ball screw shaft 45 as a third conversion element extending through the front injection support 16 and the pressure plate 17, and ball nuts 43 and 44 and a ball The screw shaft 45 forms a ball screw. In the present embodiment, a ball screw is used as the movement direction conversion unit 41, but a trapezoidal screw, a roller screw, or the like may be used instead of the ball screw.
[0028]
The ball screw shaft 45 is disposed through the front injection support 16 at the front portion, is provided with a first screw portion 47 screwed with the ball nut 43, and is disposed through the pressure plate 17 at the center portion. , A second screw portion 48 to be screwed with the ball nut 44, and a spline portion 49 disposed at the rear portion so as to protrude from the pressure plate 17, and a spline 51 is formed on the outer periphery of the spline portion 49. . In this case, each of the screws constituting the first and second screw portions 47 and 48 is formed in the same forward direction (right-handed direction).
[0029]
The first screw portion 47 and the ball nut 43 form a first motion direction conversion portion, and the second screw portion 48 and the ball nut 44 form a second motion direction conversion portion. When the lead of the screw constituting the second screw portion 48 is L1 and the lead of the screw constituting the second screw portion 48 is L2, the leads L1 and L2 are different from each other. In this embodiment, the lead L1 is the lead L2. Be made larger.
[0030]
Further, a plurality of injection motors 31 as two injection drive units in the present embodiment are arranged radially outward of the measurement motor 24 on the rear end surface S1 of the pressure plate 17, and are arranged in the second direction. And is attached so as to surround the screw portion 48 and the spline portion 49 of the main body. Each of the injection motors 31 includes a case 35 fixed to the pressure plate 17, a stator 36 attached to the case 35, a rotor 37 rotatably disposed radially inward of the stator 36, and a rotor 37. A hollow output shaft 38 supporting the 37 is provided. The output shaft 38 is extended through the rotor 37, and both ends are rotatably disposed with respect to the case 35 by bearings b4 and b5.
[0031]
Further, a spline 39 is formed on the inner periphery of the central portion of the output shaft 38, and the output shaft 38 and the spline portion 49 are spline-engaged so as to be slidable. A drive-side element is constituted by the output shaft 38, and a driven-side element is constituted by the ball screw shaft 45. The output shaft 38 and the ball screw shaft 45 move the ball screw shaft 45 relative to the output shaft 38 in the axial direction. A rotation transmitting unit for injection that allows the rotation of the output shaft 38 and transmits the rotation of the output shaft 38 to the ball screw shaft 45 is configured.
[0032]
Accordingly, when the output shaft 38 is rotated by driving each of the injection motors 31, the rotation of the output shaft 38 is transmitted to the ball screw shaft 45, and the first, The rotation of the ball screw shaft 45 is converted into the rotational linear motion of the ball screw shaft 45 and the linear motion of the ball nut 44 in the second motion direction converter, and the pressure plate 17 is moved forward and backward. As a result, injection can be performed as the screw 12 advances, and suckback can be performed as the screw 12 retreats.
[0033]
Further, since the metering motor 24, the coupling 19, and the like are disposed between the plurality of injection motors 31 and the plurality of movement direction conversion units 41, that is, at the center side of the drive device, the drive device can be downsized. Can be.
[0034]
As described above, the pressure plate 17 is configured to advance and retreat along the rail, and the rail is pressed by a reaction force generated when the measuring motor 24, the injection motor 31, and the like are driven. It serves as a stop to prevent the plate 17 from rotating.
[0035]
In the present embodiment, a plurality of injection motors 31 and a plurality of motion direction conversion units 41 are provided to increase the injection power. However, it is necessary to increase the injection power as in a small injection molding machine. When there is no such motor, only one injection motor 31 and one movement direction conversion unit 41 can be provided.
[0036]
Next, the operation of the injection device having the above configuration will be described.
[0037]
First, at the time of the weighing process, the weighing processing means of the control unit (not shown) performs the weighing process and drives the weighing motor 24 in the forward direction. At this time, the rotation generated on the output shaft 28 is transmitted to the spline shaft 21 by the splines 22 and 29 and further transmitted to the screw 12 to rotate the screw 12 in the forward direction.
[0038]
Along with this, the resin as a molding material dropped from a hopper (not shown) provided in the heating cylinder 11 is advanced in the groove, and the resin is stored in front of the screw head. At this time, the screw 12 is moved backward (moves rightward in FIG. 1) by receiving the pressure of the resin. The metering means drives each injection motor 31 while the screw 12 is being rotated, and applies a back pressure to the screw 12.
[0039]
Further, during the injection step, the injection processing means of the control unit performs an injection process and drives each of the injection motors 31 in the forward direction. At this time, the rotation generated on the output shaft 38 is transmitted to the ball screw shaft 45 by the splines 39 and 51, and the ball screw shaft 45 is rotated in the forward direction. This is converted into a rotational linear motion of the screw shaft 45 and a linear motion of the ball nut 44. Further, the injection processing means drives the measuring motor 24 to control the rotation speed of the output shaft 28 to 0 [rpm], thereby generating a restraining force. At this time, the drive directions of the metering motor 24 and the injection motor 31 are reversed, and the forward direction when the metering motor 24 is driven and the screw 12 is rotated is the direction of the left-handed screw, The forward direction when the injection motor 31 is driven, the ball screw shaft 45 is rotated, and the screw 12 is advanced is a right-handed screw direction.
[0040]
In this case, in the present embodiment, as described above, the lead L1 is made larger than the lead L2. Therefore, when the injection motor 31 is driven in the forward direction, the ball screw shaft 45 makes one rotation in the forward direction, so that the ball nut 43 and the front injection support 16 are moved in the first movement direction conversion unit. The ball nut 44 and the pressure plate 17 by the lead L2 in the second movement direction changing portion. As a result, as the ball screw shaft 45 makes one rotation in the forward direction, the pressure plate 17 moves the lead difference ΔL with respect to the front injection support 16.
ΔL = L1-L2
And the screw 12 is similarly advanced by the lead difference ΔL.
[0041]
Then, as the screw 12 is advanced, the resin stored in front of the screw head is injected from the injection nozzle 13 with a predetermined ejection power, and is filled in a cavity space of a mold device (not shown). Is done. At this time, a backflow prevention device (not shown) is provided around the screw head so that the resin stored in front of the screw head does not flow backward.
[0042]
By the way, when performing molding with a long molding cycle, the rating (thermal rating) of the injection motor 31 tends to be insufficient with respect to the injection power required in molding, and is generated by driving the injection motor 31. It is necessary to generate a sufficient thrust as the above-mentioned output power with respect to the motor torque.
[0043]
That is, when the motor torque when each of the injection motors 31 is driven is TM1, and the transmission efficiencies in the first and second motion direction converters are η1 and η2, the motor torque TM1 can be generated. Thrust F1 is
F1 = (2π · η1 · η2) · TM1 / ΔL
become. In this case, the multiplication value η1 · η2 of the transmission efficiencies η1 and η2 is reduced by the use of the two ball nuts 43 and 44, but the lead difference ΔL can be made sufficiently small, so that the thrust F1 is made sufficiently large. can do.
[0044]
As described above, the first and second motion direction conversion units are disposed on one ball screw shaft 45, and the leads L1 and L2 of the screws forming the first and second screw units 47 and 48 are different. As a result, the lead difference ΔL can be made sufficiently small. Therefore, not only can the thrust F1 be made sufficiently large to operate the movement direction conversion unit 41 with a high load, but also the capacity of the injection motor 31 can be reduced. Moreover, since the screw 12 can be advanced by the lead difference ΔL, the accuracy of the position of the screw 12, that is, the screw position can be increased, and the quality of the molded product can be improved. It is possible to suppress the occurrence of excessive vibration.
[0045]
Further, when increasing the thrust F1, it is not necessary to reduce the leads L1 and L2, so that it is not necessary to reduce the diameter of the ball. Therefore, the durability of the movement direction conversion unit 41 can be increased. Since it is not necessary to increase the number of balls, the number of turns of the ball nuts 43 and 44 can be reduced, and it is not necessary to lengthen the ball nuts 43 and 44.
[0046]
Further, since at least a part of the spline portion 49 and the second screw portion 48 of the ball screw shaft 45 and the injection motor 31 overlap in the axial direction, the first and second motion direction converting portions are provided on the ball screw shaft 45. , The axial dimension of the drive device can be reduced. Therefore, the drive device can be downsized.
[0047]
In addition, since the rotation generated by the injection motor 31 is transmitted to the ball screw shaft 45 radially inward of the injection motor 31, the diameter of the rotor 37 can be increased, and the motor torque is increased. be able to.
[0048]
Since the measuring motor 24 and the coupling 19 are provided on a shaft different from the shafts of the injection motor 31 and the movement direction conversion unit 41, the size of the injection device in the axial direction can be reduced.
[0049]
Further, since a load in the thrust direction can be received by the ball nuts 43 and 44, a thrust bearing for rotatably supporting the ball screw shaft 45 is not required. Therefore, lubrication can be easily performed.
[0050]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol, The effect of the invention by having the same structure uses the effect of the same embodiment. .
[0051]
FIG. 4 is a first diagram illustrating the operation of the driving device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the second embodiment of the present invention.
[0052]
In this case, on the ball screw shaft 45 as the third conversion element, the first movement direction conversion part is formed by the first screw part 47 and the ball nut 43 as the first conversion element into the second screw part 48. A second movement direction conversion unit is formed by the ball nut 44 serving as the second conversion element, and the lead of the screw forming the first screw unit 47 is set to L11. When the lead is L12, the leads L11 and L12 are different from each other, and in the present embodiment, the lead L11 is smaller than the lead L12.
[0053]
The screws forming the first and second screw portions 47 and 48 are formed in the same positive direction.
[0054]
Therefore, when the injection motor 31 as an injection drive unit is driven in the reverse direction, the ball screw shaft 45 makes one rotation in the reverse direction, and the ball nut 43 in the first movement direction conversion unit. Further, it is retracted (moves rightward in the figure) by the lead L11 with respect to the fixing member and the front injection support 16 as the first member, and the ball nut 44, the pressing member and the The pressure plate 17 as the second member is retracted by the lead L12. As a result, as the ball screw shaft 45 makes one rotation in the reverse direction, the pressure plate 17 moves the lead difference ΔL with respect to the front injection support 16.
ΔL = L12−L11
, And the screw 12 as the injection member and the rotating member is similarly advanced by the lead difference ΔL.
[0055]
In this case, as the ball screw shaft 45 is retracted, the screw 12, the pressure plate 17, the spline shaft 21 (FIG. 1) as a connecting shaft, the measuring motor 24 as a measuring driving unit, and the injection driving unit Since the injection motor 31 and the like are moved forward, the inertia of the movable portion can be offset. Therefore, vibration, impact, and the like generated in the driving device can be suppressed.
[0056]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure and effect as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol, and about the effect of this invention by having the same structure, the effect of the same embodiment is used. Invite.
[0057]
FIG. 6 is a schematic diagram of a driving device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a first diagram showing the operation of the driving device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 14 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the third embodiment.
[0058]
In this case, the rear end (right end in FIG. 6) of the heating cylinder 11 as a cylinder member is attached to a front injection support 56 as a fixed member fixed to the frame fr. A fixed member and a rear injection support 57 as a second member are fixed to the frame fr behind the front injection support 56 (rightward in FIG. 6) at a predetermined distance from the front injection support 56, and the front injection is performed. Four (only two tie bars are shown in FIG. 6) tie bars 58 are provided between the support 56 and the rear injection support 57, and a pressure member and a pressure as a first member are provided along the tie bars 58. The plate 59 is disposed so as to be able to advance and retreat (move in the left-right direction in FIG. 6).
[0059]
The screw 12 as the injection member and the rotating member extends rearward through the front injection support 56 and is connected to the spline shaft 21 as a connection shaft via the coupling 19 at the rear end. The spline shaft 21 is rotatably disposed with respect to the pressure plate 59 by a bearing b6 which receives a thrust load, penetrates the pressure plate 59, further extends through the rear injection support 57, and extends rearward. A spline 22 is formed on the outer periphery of the end portion. In this embodiment, since the rear injection support 57 is fixed to the frame fr, it is necessary to move the screw 12 relatively to the rear injection support 57. Therefore, in the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the output shaft 28 and the spline shaft 21 need to be spline-engaged, and cannot be directly connected.
[0060]
At the center of the rear end surface (right end surface in FIG. 6) S11 of the rear injection support 57, a measuring motor 24 as a measuring drive unit is attached so as to surround the rear end portion of the spline shaft 21. Therefore, when the hollow output shaft 28 is rotated by driving the weighing motor 24, the rotation of the output shaft 28 is transmitted to the spline shaft 21 and the screw 12, and the weighing is performed with the rotation of the screw 12. It can be carried out.
[0061]
Since the screw 12 is rotatably supported by the bearing b6 via the spline shaft 21 with respect to the pressure plate 59, the screw 12 is moved forward (moved leftward in FIG. 6) to perform injection. , The pressure plate 59 needs to be advanced. Therefore, a plurality of, in this embodiment, two movement direction conversion units 61 are disposed radially outward from the screw 12.
[0062]
Each movement direction conversion unit 61 is mounted on a ball nut 43 as a first conversion element mounted on a front end surface (left end surface in FIG. 6) S12 of a pressure plate 59, and on a front end surface S13 of a rear injection support 57. A ball nut 44 as a second conversion element, a ball screw shaft 45 as a third conversion element extending through the pressure plate 59 and the rear injection support 57, and the ball nuts 43 and 44 and a ball The screw shaft 45 forms a ball screw. In the present embodiment, a ball screw is used as the movement direction conversion unit 61, but a trapezoidal screw, a roller screw, or the like may be used instead of the ball screw.
[0063]
The ball screw shaft 45 is disposed through the pressure plate 59 at the front portion, and is disposed through the first screw portion 47 screwed with the ball nut 43 and the rear injection support 57 at the center portion. , A second screw portion 48 screwed with the ball nut 44, and a spline portion 49 provided at a rear portion thereof so as to protrude from the rear injection support 57, and a spline 51 is formed on the outer periphery of the spline portion 49. You. In this case, the screws in the first and second screw portions 47 and 48 are both formed in the same positive direction.
[0064]
The first screw portion 47 and the ball nut 43 form a first motion direction conversion portion, and the second screw portion 48 and the ball nut 44 form a second motion direction conversion portion. When the lead of the screw forming the second screw portion 48 is set to L21 and the lead of the screw forming the second screw portion 48 is set to L22, the leads L21 and L22 are made different from each other. Be made larger.
[0065]
Further, a plurality of injection motors 31 as two injection drive units in the present embodiment are disposed radially outward of the measuring motor 24 on the rear end surface S11 of the rear injection support 57, and It is attached so as to surround a part of the second screw portion 48 and the spline portion 49. Therefore, when the output shaft 38 is rotated by driving each of the injection motors 31, the rotation of the output shaft 38 is transmitted to the ball screw shaft 45, and the first, The rotation of the ball screw shaft 45 is converted into the rotational linear motion of the ball screw shaft 45 and the linear motion of the ball nut 43 in the second motion direction converter, and the pressure plate 59 is moved forward and backward. As a result, injection can be performed as the screw 12 advances, and suckback can be performed as the screw 12 retreats.
[0066]
As described above, the pressure plate 59 is configured to move forward and backward along the tie bar 58, and the tie bar 58 generates a reaction force generated when the measuring motor 24, the injection motor 31, and the like are driven. As a result, a rotation stop for preventing the rotation of the pressure plate 59 is provided.
[0067]
Next, the operation of the injection device having the above configuration will be described.
[0068]
First, at the time of the weighing process, the weighing processing means of the control unit (not shown) performs the weighing process and drives the weighing motor 24 in the forward direction. At this time, the rotation generated on the output shaft 28 is transmitted to the spline shaft 21 by the splines 22 and 29 and further transmitted to the screw 12 to rotate the screw 12 in the forward direction.
[0069]
Along with this, the resin is stored in front of the screw head, and the screw 12 is moved backward (moves rightward in FIG. 6) under the pressure of the resin. The pressure plate 59, the ball nut 43, the ball screw shaft 45, etc. are also retracted with the retraction of the screw 12.
[0070]
Further, during the injection step, the injection processing means of the control unit performs an injection process and drives each of the injection motors 31 in the forward direction. At this time, the rotation generated on the output shaft 38 is transmitted to the ball screw shaft 45 by the splines 39 and 51, and the ball screw shaft 45 is rotated in the forward direction. This is converted into a rotational linear motion of the screw shaft 45 and a linear motion of the ball nut 43.
[0071]
In this case, in the present embodiment, as described above, the lead L21 is made larger than the lead L22. Accordingly, when the injection motor 31 is driven in the forward direction, the ball screw shaft 45 makes one rotation in the forward direction, and the ball screw shaft 45 moves with respect to the ball nut 43 and the pressure plate 59 in the first movement direction conversion unit. It is advanced by the lead L21, and is advanced by the lead L22 with respect to the ball nut 44 and the pressure plate 17 in the second movement direction converter. As a result, as the ball screw shaft 45 makes one rotation in the forward direction, the pressure plate 59 moves the lead difference ΔL with respect to the rear injection support 57.
ΔL = L21−L22
And the screw 12 is similarly advanced by the lead difference ΔL.
[0072]
Then, as the screw 12 is advanced, the resin stored in front of the screw head is injected from the injection nozzle 13 (FIG. 1) with a predetermined ejection power, and is injected into a cavity space of a mold device (not shown). Will be filled.
[0073]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure and effect as 3rd Embodiment, the description is abbreviate | omitted by giving the same code | symbol and about the effect of this invention by having the same structure, the effect of the same embodiment is used. Invite.
[0074]
FIG. 9 is a first diagram illustrating the operation of the driving device according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the fourth embodiment of the present invention.
[0075]
In this case, on the ball screw shaft 45 as the third conversion element, the first movement direction conversion part is formed by the first screw part 47 and the ball nut 43 as the first conversion element into the second screw part 48. And a ball nut 44 as a second conversion element, a second movement direction conversion unit is formed, and the lead of the screw of the first movement direction conversion unit is L31, and the lead of the screw of the second movement direction conversion unit is L31. When L32, the leads L31 and L32 are different from each other, and in the present embodiment, the lead L31 is smaller than the lead L32.
[0076]
The screws forming the first and second screw portions 47 and 48 are formed in the same positive direction.
[0077]
Therefore, when the injection motor 31 as an injection drive unit is driven in the reverse direction, the ball screw shaft 45 makes one rotation in the reverse direction, and the ball nut 43 in the first movement direction conversion unit. And the pressure member 59 and the pressure plate 59 as the first member are retracted (moved to the right in the drawing) by the lead L31, and the ball nut 44, the fixing member, It is retracted by the lead L32 with respect to the rear injection support 57 as the second member. As a result, as the ball screw shaft 45 makes one rotation in the reverse direction, the rear injection support 57 moves the lead difference ΔL with respect to the pressure plate 59.
ΔL = L32−L31
And the screw 12 (FIG. 6) as the injection member and the rotating member is similarly advanced by the lead difference ΔL.
[0078]
In this case, the screw 12, the spline shaft 21, the pressure plate 59, and the like are advanced as the ball screw shaft 45 is retracted, so that the inertia of the movable portion can be offset. Therefore, vibration, impact, and the like generated in the driving device can be suppressed.
[0079]
In the above embodiments, the ball nuts 43 and 44 are fixed and the ball screw shaft 45 is rotated. However, the ball screw shaft 45 is fixed and the ball nuts 43 and 44 are rotated. You can also.
[0080]
In each of the above embodiments, the screws forming the first and second screw portions 47 and 48 are formed in the same positive direction. Is formed in the opposite direction (left-handed direction), the value ΔL obtained by adding the leads L1 and L2 with the rotation of the ball screw shaft 45 by one rotation.
ΣL = L1 + L2
In the third embodiment, if the screw of the first screw portion 47 is formed in the opposite direction, the lead L21 is rotated by one rotation of the ball screw shaft 45 in the third embodiment. , L22 plus the value ΣL
ΣL = L21 + L22
Only the pressure plate 59 can be moved. In this case, since the thrust F1 becomes small, the capacity of the injection motor 31 cannot be reduced, but the screw 12 can be moved at high speed, and the responsiveness of the injection motor 31 can be increased. Further, the thrust F1 in the present embodiment can be increased by disposing a plurality of driving units or disposing a plurality of injection motors on the ball screw shaft 45.
[0081]
In each embodiment, the injection device in the injection molding machine is described. However, the present invention can be applied to a mold clamping device, an ejector device, a plasticizing moving device, and the like. When the present invention is applied to a mold clamping device, a drive unit for an ejector, a drive force transmission mechanism for an ejector, and the like may be provided at the center of the drive unit for mold clamping.
[0082]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
[0083]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the driving device, the first and second members, the first conversion element attached to the first member, and the second member A second conversion element mounted on the first conversion element, the first conversion element being rotatably disposed, and a first and second threaded portion, wherein the first and second conversion elements are respectively screwed with the first and second threaded portions. A third conversion element combined to form first and second motion direction conversion sections; and a drive section attached to the second member and configured to rotate the third conversion element with driving. .
[0084]
Then, the leads of the screws constituting the first and second screw portions are different from each other.
[0085]
In this case, since the leads of the respective screws constituting the first and second screw portions are made different, the difference between the leads can be sufficiently reduced. Therefore, not only can the thrust be sufficiently increased to operate the first and second motion direction conversion units with a high load, but also the capacity of the drive unit can be reduced.
[0086]
Also, when increasing the thrust, it is not necessary to reduce the size of the lead, so that it is not necessary to reduce the diameter of the ball. Therefore, the durability of the driving device can be increased.
[0087]
Furthermore, since the third conversion element and the drive unit overlap in the axial direction, the first and second motion direction conversion units need to be formed on the third conversion element. The dimension in the direction can be reduced. Therefore, the drive device can be downsized.
[0088]
Further, since the load in the thrust direction can be received by the first and second conversion elements, a thrust bearing for rotatably supporting the third conversion element is not required. Therefore, lubrication can be easily performed.
[0089]
In another drive device of the present invention, the lead of the screw forming the first screw portion is smaller than the lead of the screw forming the second screw portion. Then, the driving unit is driven in the opposite direction.
[0090]
In this case, the lead of the screw forming the first screw portion is smaller than that of the screw forming the second screw portion. While the third transform element is retracted, the first, second transform element, etc. are advanced.
[0091]
Therefore, the inertia of the movable portion can be offset, so that vibration, impact, and the like generated in the driving device can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a driving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a first diagram illustrating an operation of the driving device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a first diagram illustrating an operation of a driving device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a second diagram showing the operation of the driving device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram of a driving device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a first diagram illustrating an operation of a driving device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a first diagram illustrating an operation of a driving device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a second diagram illustrating the operation of the driving device according to the fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
12 screws
16 Front injection support
17, 59 Pressure plate
19 Coupling
24 Weighing motor
31 Injection motor
43, 44 Ball nut
45 Ball screw shaft
47, 48 First and second screw portions
57 Back injection support

Claims

(A) first and second members;
(B) a first conversion element attached to the first member;
(C) a second conversion element attached to the second member;
(D) first and second screw portions, which are rotatably disposed, and are respectively screwed with the first and second conversion elements at the first and second screw portions, respectively; A third conversion element forming a second movement direction conversion unit;
(E) a drive unit attached to the second member and configured to rotate a third conversion element with driving;
(F) A drive device wherein the leads of each screw constituting the first and second screw portions are different from each other.

The drive device according to claim 1, wherein one of the first and second conversion elements is fixed in the axial direction, and the other is disposed so as to be able to advance and retreat in the axial direction.

A third conversion element is rotatably supported on one of the first and second members, and a part of the third conversion element is engaged inside the drive unit. The drive device according to claim 1.

The drive device according to claim 1, wherein each of the screws forming the first and second screw portions is formed in the same direction.

(A) the lead of the screw forming the first screw portion is made larger than the lead of the screw forming the second screw portion;
(B) The driving device according to claim 1, wherein the driving unit is driven in a forward direction.

(A) the lead of the screw forming the first screw portion is smaller than the lead of the screw forming the second screw portion;
(B) The driving device according to claim 1, wherein the driving unit is driven in a reverse direction.

The driving device according to claim 1, wherein at least two driving units are provided.

The drive device according to claim 1, wherein another drive unit or a driving force transmission mechanism of the other drive unit is disposed on a shaft different from the drive unit.