JP2004358902A

JP2004358902A - 射出成形機の射出機構

Info

Publication number: JP2004358902A
Application number: JP2003162612A
Authority: JP
Inventors: Mitsushi Yoshioka; 光志吉岡; Koji Senda; 浩司千田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24
Also published as: CN1572462A; EP1484158A1; US7074032B2; US20040265423A1

Abstract

【課題】可動プレートの移動の抵抗を少なくしスティックスリップ動作が発生しない射出機構を得る。
【解決手段】射出シリンダ２が取り付けられたフロントプレート１とリアプレート３間にはタイロッド４が連結されている。射出スクリュ５を回転自在に取付られ可動プレート６は、タイロッド４にガイドされて移動する。タイロッド４には、ボールスプライン軸３１が設けられている。可動プレート６にはボールスプライン軸３１と結合するボールスプラインナット３０ａ，３０ｂが設けられている。射出工程、計量工程において、可動プレート６が移動するとき、このボールスプライン結合によって、ガイドされ摺動するから、移動抵抗は少なく、スティックスリップ動作も発生しない。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の射出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の射出機構においては、射出スクリュの中心軸線と平行に設けられたガイドロッドに可動プレートを摺動自在に取り付け、該可動プレートを駆動機構によって移動させることによって、該可動プレートに取り付けられている射出スクリュを移動させて射出等を行っている（特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来の射出成形機における射出機構の一例で、上記特許文献１に記載されている射出機構の概略を示す部分断面側面図である。符号１は射出シリンダ２を取り付けたフロントプレート、符号３はリアプレートであり、フロントプレート１とリアプレート３は、ガイドロッドを兼ねるタイロッド４により一体的に固定されている。タイロッド４には、射出スクリュ５を回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けた可動プレート６が滑り軸受けのブッシュ７を介して摺動自在に取り付けられている。
【０００４】
可動プレート６の中央部に設けられた貫通孔にはベアリング２０を介して射出スクリュ５が取り付けられたスクリュスリーブ１０が回転自在で軸方向移動不能に取りつけられ、射出スクリュ５は可動プレート６に対して回転自在で軸方向移動不能に取り付けられている。更に、スクリュスリーブ１０の前端面には、環状のスクリュ回転用プーリ１１が一体的に固定されている。
【０００５】
スクリュスリーブ１０の内周には、ベアリング２１を介してボールネジ８の先端が回転自在で軸方向移動不能に取り付けられている。該ボールネジ８には、射出駆動用のプーリ１２が取り付けられている。
一方、リアプレート３の中央部には、ボールネジ８と螺合するボールナット９を遊嵌するための貫通孔が設けられ、リアプレート３の裏面に固定されたロードセル１９にボールナット９が固定されている。このロードセル１９はボールナット９の軸方向に作用する力の射出圧力等を検出する。
【０００６】
スクリュ回転用のモータ１３および射出駆動用のモータ（サーボモータ）１４が可動プレート６の両端に固定して取り付けられ、各モータ１３，１４は各々の駆動プーリ１５および１６に巻回したタイミングベルト１７，１８により、前記プーリ１１およびプーリ１２を回転駆動する。
【０００７】
計量混練時においてモータ１３を回転駆動し射出スクリュ５を回転させ計量混練り作業を行う。溶融樹脂によって射出スクリュ５，可動プレート６及びボールネジ８は後退方向に押圧される。ボールナット９との螺合によりボールネジ８は回転しながら後退するが、モータ１４を駆動してこのボールネジ８の後退を制御して背圧を制御する。
射出時にはモータ１４を回転駆動する。ボールネジ８はリアプレート３に固定されたボールナット９との螺合により回転しながら前進（図４中左方）し、可動プレート６を前進させて射出スクリュ５を射出シリンダ２内で前進させ射出する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１９２４４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、射出機構における可動プレートは計量時も射出時も、射出スクリュの軸方向に移動し、滑り軸受けのブッシュを介してタイロッド（タイロッドを兼ねるガイドロッド）に沿って摺動することになる。可動プレートとタイロッド（ガイドロッド）の摺動部に滑り軸受けのブッシュを使用することから、滑り軸受けのブッシュ内径とタイロッド（ガイドロッド）の外径のクリアランス、あそびが大きくなる。そのため、可動プレートが前後進する場合、スティックスリップ動作が生じたり、滑り軸受けの抵抗が大きくなるため、射出工程時の射出圧力が変動し、また計量工程時における背圧も変動し、射出動作や計量動作が不安定となる要因となっている。
【００１０】
また、前述したように、可動プレートをボールネジナット機構により駆動する場合には、ボールネジナット機構の回転運動が、可動プレートにも伝達されて、タイロッド（ガイドロッド）と滑り軸受けのブッシュが片当たりしてさらに射出動作や計量動作を不安定にする。例えば、図４に示したタイプの射出機構では、モータ１４等によってボールネジ８を回転させ、リアプレート３に固定されているボールナット９によって、可動プレート６を前進又は後進させるものであるが、ボールネジ８は可動プレート６に対してベアリングで回転自在に保持されているとしても、このボールネジ８の回転に伴う回転トルクが可動プレート６に伝達され、可動プレート６に設けられた滑り軸受けのブッシュ７とタイロッド（ガイドロッド）４が片当たりすることになる。
【００１１】
図５は、この状態の説明図である。滑り軸受けのブッシュ７とタイロッド（ガイドロッド）４間には、図５（ａ）に示すように、クリアランスεがある。可動プレート６（ブッシュ７）に図５（ｂ）に示すように反時計方向の回転トルクが加わると、タイロッド（ガイドロッド）４とブッシュ７は、図５（ｂ）において、左下側で当接する。逆に時計方向のトルクが加わると図５（ｃ）に示すように右上側で当接し、可動プレート６にあそびの動きが発生する。また、摩擦も増大しスティックスリップ動作も増大することになる。
そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解決し、可動プレートの移動の抵抗を少なくしスティックスリップ動作が発生しない射出機構を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、射出スクリュを回転自在に取り付けた可動プレートをフロントプレートとリアプレート間に配置し、該可動プレートを射出スクリュの軸方向に移動させることによって射出を行う射出成形機の射出機構において、フロントプレートとリアプレート間には少なくとも可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸を１以上設け、可動プレートにはボールスプラインと係合するボールスプラインナットを設けて、スプライン結合によって、可動プレートをガイドして移動させるようにした。フロントプレートとリアプレートを連結する複数のタイロッドを設け、該複数のタイロッドの内１以上のタイロッドを少なくとも可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸で構成した。また、フロントプレートとリアプレートを連結する複数のタイロッドを設けると共に、可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸を１以上設けるようにもした。
【００１３】
また、可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸を、前記射出スクリュの中心軸を中心に所定半径円周上に等間隔に２以上配置するようにした。そして、可動プレートは、ボールスプライン軸を備えないタイロッドと滑り軸受けを介して係合し、可動プレートの移動をガイドするようにした。さらに、可動プレートは、ボールスプライン軸を備えた軸１本に対して複数のボールスプラインナットを備えるものとした。そして、可動プレートは、モータによってボールネジナット機構を介して、前記射出スクリュの軸方向に駆動されるものとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態における射出機構の概略を示す部分断面側面図である。
図４に示した従来の射出機構と相違する点は、タイロッド（ガイドロッド）４に対して可動プレートが摺動する摺動部には、従来の射出機構に用いられた滑り軸受けのブッシュの代わりに、ボールスプライン結合が用いられている点である。他は図４に示した従来例と同一である。なお、図４に示す従来例と同一の要素に対しては同一符号を付している。
【００１５】
射出シリンダ２を取り付けたフロントプレート１とリアプレート３間には、可動プレート６の移動をガイドするガイドロッドを兼ねる複数のタイロッド４が一体的に固定されている。この実施形態では４本のタイロッドが設けられている。各タイロッド４は少なくとも可動プレート６の摺動範囲をボールスプライン軸３１として構成されている。また、可動プレート６には、この各ボールスプライン軸３１と係合するボールスプラインナットが１以上設けられ、ボールスプラインナット体３０を構成している。この図１に示す実施形態では、２つのボールスプラインナット３０ａ，３０ｂが設けられボールスプラインナット体３０を構成している。可動プレート６は、このボールスプライン結合によって、タイロッド４に沿って摺動して移動することになる。
【００１６】
可動プレート６にはベアリング２０を介して射出スクリュ５が取り付けられたスクリュスリーブ１０が回転自在で軸方向移動不能にとりつけられ、射出スクリュ５は可動プレート６に対して回転自在で軸方向移動不能に取り付けられている。更に、スクリュスリーブ１０の前端面には、環状のスクリュ回転用プーリ１１が一体的に固定されている。スクリュスリーブ１０の内周には、ベアリング２１を介してボールネジ８の先端が回転自在で軸方向移動不能に取り付けられている。該ボールネジ８には、射出駆動用のプーリ１２が取り付けられている。
【００１７】
一方、リアプレート３には、ボールネジ８と螺合するボールナット９がリアプレート３の裏面に固定されたロードセル１９を介して固定されている。このロードセル１９はボールナット９の軸方向に作用する力の射出圧力等を検出する。スクリュ回転用のモータ１３および射出駆動用のモータ（サーボモータ）１４が可動プレート６の両端に固定して取り付けられ、各モータ１３，１４は各々の駆動プーリ１５および１６に巻回したタイミングベルト１７，１８により、前記プーリ１１およびプーリ１２を回転駆動する。
【００１８】
計量混練時においてモータ１３を回転駆動し射出スクリュ５を回転させ計量混練を行い、これにより溶融された樹脂によって射出スクリュ５，可動プレート６及びボールネジ８は後退方向に押圧される。ボールナット９との螺合によりボールネジ８は回転しながら後退するが、モータ１４を駆動してこのボールネジ８の後退を制御して背圧を制御する。射出時には、モータ１４の回転駆動によりボールネジ８は回転しリアプレート３に固定されたボールナット９との螺合により前進（図４中左方）し、可動プレート６を前進させて射出スクリュ５を射出シリンダ２内で前進させ射出する。
【００１９】
このように、計量工程、射出工程において可動プレート６はタイロッド４にガイドされて前後進する。タイロッド４の可動プレート６の摺動範囲はボールスプライン軸３１で構成され、可動プレート６に設けられたボールスプラインナット体３０のボールスプラインナット３０ａ，３０ｂとボールスプライン結合して可動プレート６はタイロッド４のボールスプライン軸上を摺動する。そのため、この摺動部においては、ギャップは無く、片当たりやスティックスリップ動作の発生が防止される。
【００２０】
図３は、この実施形態におけるボールスプラインナット３０ａ（又は３０ｂ）とタイロッド４に設けられたボールスプライン軸３１とのボールスプライン結合関係を説明する断面図である。
タイロッド４のボールスプライン軸３１に設けられたスプライン溝及びボールスプラインナット３０ａに設けられたスプライン溝間には、剛球３２が係合し、ボールスプライン軸３１とボールスプラインナット３０ａ間でのあそびはなくなり、所定位置関係に保持される。そして、該剛球３２を介してボールスプラインナット３０ａ（３０ｂ）、及び、該ボールスプラインナット３０ａ（３０ｂ）が固定された可動プレート６は、ボールスプライン軸３１に沿って摺動することになる。そのため、ボールネジ８の回転によるトルクが可動プレート６に伝達されても、その回転は、ボールスプライン結合の剛球３２とスプライン溝の係合によって阻止され、図５に示した従来の摺動部をブッシュ７で構成したとき生じていた片当たりや、それに伴うスティックスリップ動作等の発生がなく、安定した射出工程、計量工程の動作を実行できる。
【００２１】
上述した実施形態では、タイロッド４にボールスプライン軸３１を形成して、このボールスプライン軸３１で可動プレート６の移動をガイドするようにしたが、タイロッド４とは別にフロントプレート１とリアプレート３間にボールスプライン軸を設けて、このボールスプライン軸とボールスプライン結合するボールスプラインナットを可動プレート６に設けて、このボールスプライン結合によって可動プレート６の移動をガイドするようにしてもよい。
【００２２】
例えば、図２は、ボールスプライン軸とタイロッドを別にして設けた実施形態のリアプレートの正面図（図１において右方向から見たときのような図）である。フロントプレートとリアプレート間にボールスプライン軸４０が四隅に設けられている。さらに、このボールスプライン軸４０と平行にタイロッド４１が４本フロントプレートとリアプレート間に設けられているものである。
【００２３】
以上のように、ボールスプライン軸はタイロッドとは別に設けても、タイロッドと兼ねて設けてもよいものである。また、ボールスプライン軸を１本設け、可動プレートには、このボールスプライン軸と係合するボールスプラインナットを設け、かつ、フロントプレートとリアプレート間を連結するタイロッド又はガイドロッドとは、滑り軸受けのブッシュによって、可動プレートの移動をガイドするようにしてもよい。この場合、可動プレートの傾きは、ボールスプライン結合によって阻止されるので、スティックスリップ動作は発生しない。
【００２４】
望ましくは、ボールスプライン軸（ボールスプライン結合）は、２つ以上とし、射出スクリュの中心軸を中心に同一半径円周上に等間隔に配置するようにした方がバランス上望ましい。図１に示した実施形態のように、全てのタイロッドにボールスプライン軸を形成しても、射出スクリュの中心軸に対して対称の位置にある２つのタイロッド上にボールスプライン軸を形成し、可動プレートに設けたボールスプラインナットとボールスプライン結合するようにしてもよい。この場合他のタイロッドと可動プレートは、従来と同様にブッシュ等の滑り軸受けで構成してもよい。又は、他のタイロッドと可動プレートは係合せず、可動プレートはボールスプライン軸だけでガイドされるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
可動プレートの移動は、ボールスプライン結合によってガイドされ摺動することから、可動プレートと該可動プレートをガイドする部材間にはあそびが無く、片当たり等が発生せず、移動の滑り抵抗が少なく、スティックスリップ動作も発生しない。そのため、安定した射出工程、計量工程の動作をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における射出機構の概略を示す部分断面側面図である。
【図２】本発明の別の実施形態におけるリアプレートの正面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるボールスプライン結合の説明図である。
【図４】従来の射出機構の概略を示す部分断面側面図である。
【図５】従来の射出機構におけるタイロッドと可動プレートの摺動部の説明図である。
【符号の説明】
１フロントプレート
２射出シリンダ
３リアプレート
４タイロッド
５射出スクリュ
６可動プレート
７ブッシュ
８ボールネジ
９ボールナット
１３スクリュ回転用のモータ
１４射出駆動用モータ
３０ボールスプラインナット体
３０ａ，３０ｂボールスプラインナット
３１ボールスプライン軸
３２剛球

Claims

射出スクリュを回転自在に取り付けた可動プレートをフロントプレートとリアプレート間に配置し、該可動プレートを前記射出スクリュの軸方向に移動させることによって射出を行う射出成形機の射出機構において、
前記フロントプレートとリアプレート間には少なくとも前記可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸が１以上設けられ、前記可動プレートには前記ボールスプラインと係合するボールスプラインナットが設けられていることを特徴とする射出成形機の射出機構。
前記フロントプレートとリアプレート間には該フロントプレートとリアプレートを連結する複数のタイロッドが設けられ、該複数のタイロッドの内１以上のタイロッドが前記ボールスプライン軸とした軸で構成されている請求項１に記載の射出成形機の射出機構。
前記フロントプレートとリアプレート間には該フロントプレートとリアプレートを連結する複数のタイロッドが設けられると共に、前記可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸が１以上設けられている請求項１に記載の射出成形機の射出機構。
前記可動プレートの移動範囲をボールスプライン軸とした軸は、前記射出スクリュの中心軸を中心に所定半径円周上に等間隔に２以上配置されている請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出機構。
前記可動プレートは、ボールスプライン軸を備えないタイロッドと滑り軸受けを介して係合し、可動プレートの移動がガイドされている請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出機構。
前記可動プレートは、ボールスプライン軸を備えた軸１本に対して複数のボールスプラインナットを備えている請求項１乃至５の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出機構。
前記可動プレートは、モータによってボールネジナット機構を介して、前記射出スクリュの軸方向に駆動される請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の射出成形機の射出機構。