JP2012037004A - 射出成型機 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールねじに対する外力による負荷を低減させる支持構造を備えた射出成形機を提供すること。
【解決手段】ボールねじ機構４０と、型締用サーボモータ１７の回転をボールねじ機構４０に伝達する従動プーリ３２と、従動プーリ３２を回転可能に支持するベアリング部５０と、を有する射出成形機において、従動プーリ３２は、第一円筒部３２０と、第一円筒部３２０の側部から半径方向外側に延びる円板部３２１と、円板部３２１の外周縁から第一円筒部３２０と同軸に第一円筒部３２０を囲むように延びる第二円筒部３２２と、を有し、ベアリング部５０の少なくとも一部は、従動プーリ３２の第一円筒部３２０、円板部３２１、及び第二円筒部３２２で形成される空間Ｓ内に配置される。
【選択図】図６

Description

本発明は、ボールねじを備えた射出成形機に関し、より詳細には、ボールねじに対する外力による負荷を低減させるボールねじの支持構造を備えた射出成形機に関する。

従来、ナット回転式ボールねじを備えた電動式縦型射出成型機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この電動式縦型射出成型機は、一対のベアリングを介して支持されるボールねじナットに結合された歯付きプーリを射出モータによって回転させることでそのボールねじナットを回転させ、そのボールねじナットと螺合するボールねじ軸に結合されたスクリュを上下動させるようにする。

特開平５−８４７９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のナット回転式ボールねじは、その歯付きプーリをベースの外側（上方）に張り出させ、そのボールねじナットを回転可能に支持する一対のベアリングをその歯付きプーリから比較的離れた下方の位置に配置することとなるため、その歯付きプーリを回転させるベルト（ベルトテンション）によってその歯付きプーリ、ボールねじナット、及び一対のベアリングを介してボールねじ軸に及ぼされるモーメント荷重が大きくなり、それら一対のベアリングやボールねじ軸の負荷を増大させ、ひいてはそれらの寿命を短縮させてしまうこととなる。

上述の点に鑑み、本発明は、ボールねじに対する外力による負荷を低減させるボールねじの支持構造を備えた射出成形機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る射出成形機は、ボールねじ機構と、モータの回転を該ボールねじ機構に伝達する回転伝達部と、該回転伝達部を回転可能に支持するベアリング部と、を有する射出成形機であって、前記回転伝達部は、第一円筒部と、該第一円筒部の側部から半径方向外側に延びる円板部と、該円板部の外周縁から該第一円筒部と同軸に該第一円筒部を囲むように延びる第二円筒部と、を有し、前記ベアリング部の少なくとも一部は、前記回転伝達部の第一円筒部、円板部、及び第二円筒部で形成される空間内に配置されることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、ボールねじに対する外力による負荷を低減させるボールねじの支持構造を備えた射出成形機を提供することができる。

本発明の実施例に係るナット回転式ボールねじの支持構造を採用した、射出成型機における縦置き式の型締装置の構成例を示す概略図である。 トグル機構の動作を説明するための図（その１）である。 トグル機構の動作を説明するための図（その２）である。 図１で示される型締装置の下面斜視図である。 図１の破線領域Ｖの拡大部分断面図である。 図５で示されるベアリング部を含む領域の拡大図である。 図６で示される従動プーリ及びベアリング部の分解断面図を示す。 図６に対応する、ボールねじ機構のための別の支持構造の断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例に係るナット回転式ボールねじの支持構造を採用した、射出成型機における縦置き式の型締装置の構成例を示す概略図である。

型締装置１００は、固定プラテン１０、可動プラテン１１、トグルサポート１２、タイバー１３、エジェクタ用サーボモータ１４、上部型枠１５、下部型枠１６、型締用サーボモータ１７、トグル機構２０、減速機構３０、ボールねじ機構４０（図５参照。）、及びベアリング部５０（図５参照。）を含む。

固定プラテン１０は、下部型枠１６を支持するための部材であり、図示しない射出成型機の本体部に固定的に取り付けられ、図の上下方向に四本のタイバー１３（図では四本のうちの二本が示されている。）がスライド可能に貫通する構造を有する。

また、固定プラテン１０は、型締めのために可動プラテン１１が下降させられた場合（可動プラテン１１が固定プラテン１０に接近させられた場合）に可動プラテン１１の下面に固定的に取り付けられた上部型枠１５と接触するよう、その上面に固定的に取り付けられた下部型枠１６を有する。

可動プラテン１１は、上部型枠１５を支持するための部材であり、四本のタイバー１３のそれぞれの上端に固定的に取り付けられ、タイバー１３の上下動と共に上下動する。

トグルサポート１２は、トグル機構２０を動作させるための部材であり、四本のタイバー１３のそれぞれの下端に固定的に取り付けられ、固定プラテン１０とトグルサポート１２との間にトグル機構２０を配置するよう構成される。

タイバー１３は、固定プラテン１０を貫通して可動プラテン１２とトグルサポート１２とを連結する部材であり、トグル機構２０により固定プラテン１０とトグルサポート１２との間の間隔を減少させた場合（型開けの場合）に固定プラテン１０と可動プラテン１１との間の間隔を増大させ、一方で、トグル機構２０により固定プラテン１０とトグルサポート１２との間の間隔を増大させた場合（型締めの場合）に固定プラテン１０と可動プラテン１１との間の間隔を減少させるようにする。

なお、図１は、固定プラテン１０とトグルサポート１２との間の間隔が増大させられ、上部型枠１５と下部型枠１６とが互いに接触して締め付けられた状態（型締状態）を示す。

エジェクタ用サーボモータ１４は、エジェクタロッド（図示せず。）を上下動させるための部材であり、射出成型工程が完了し型開けが行われた後に、下部型枠１６にある成型品に下方からエジェクタロッドを押し付けて下部型枠１６からその成型品を押し出すようにする。

型締用サーボモータ１７は、ボールねじ機構４０（図５参照。）のボールねじナット４２を回転させそのボールねじ軸４１を上下に移動させるための部材であり、トグルサポート１２に固定的に取り付けられ、トグルサポート１２の上下動とともに上下動する。

また、型締用サーボモータ１７は、減速機構３０を介して、発生させた回転力をボールねじ機構４０に伝えるようにする。

トグル機構２０は、固定プラテン１０とトグルサポート１２との間の間隔を増大或いは減少させて、固定プラテン１０と可動プラテン１１との間の間隔を減少或いは増大させる（すなわち型締め又は型開けを行う）ための機構であり、図２で示されるように、クロスヘッド２１、第一トグルレバー２２（左第一トグルレバー２２Ｌ、右第一トグルレバー２２Ｒ）、第二トグルレバー２３（左第二トグルレバー２３Ｌ、右第二トグルレバー２３Ｒ）、及びトグルアーム２４（左トグルアーム２４Ｌ、右トグルアーム２４Ｒ）から構成される。

図２及び図３は、トグル機構２０の動作を説明するための図であり、図２は、図１の破線領域ＩＩの拡大図であって、固定プラテン１０とトグルサポート１２との間の間隔が増大させられたときの状態（型締状態）を示し、一方で、図３は、図２に対応する図であって、固定プラテン１０とトグルサポート１２との間の間隔が減少させられたときの状態（型開状態）を示す。

クロスヘッド２１は、ボールねじ機構４０（図５参照。）によって上下にスライドさせられる部材であり、その両端のそれぞれが左第一トグルレバー２２Ｌ及び右第一トグルレバー２２Ｒのそれぞれにリンク結合される（互いに旋回可能に結合される。）。

第一トグルレバー２２（左第一トグルレバー２２Ｌ、右第一トグルレバー２２Ｒ）はそれぞれ、その一端がクロスヘッド２１にリンク結合され、その他端が左第二トグルレバー２３Ｌ及び右第二トグルレバー２３Ｒのそれぞれにリンク結合される。

第二トグルレバー２３（左第二トグルレバー２３Ｌ、右第二トグルレバー２３Ｒ）はそれぞれ、その一端がトグルサポート１２にリンク結合され、その他端が左トルクアーム２４Ｌ及び右トルクアーム２４Ｒのそれぞれにリンク結合され、且つ、その中央部が左第一トグルレバー２２Ｌ及び右第一トグルレバー２２Ｒのそれぞれにリンク結合される。

トグルアーム２４（左トグルアーム２４Ｌ、右トグルアーム２４Ｒ）はそれぞれ、その一端が左第二トグルレバー２３Ｌ及び右第二トグルレバー２３Ｒのそれぞれにリンク結合され、その他端が固定プラテン１０にリンク結合される。

図２の型締状態においてクロスヘッド２１がボールねじ機構４０（図５参照。）によって、見かけ上、図の下方にスライドさせられると、トグル機構２０は、第一トグルレバー２２（左第一トグルレバー２２Ｌ、右第一トグルレバー２２Ｒ）を介して、第二トグルレバー２３（左第二トグルレバー２３Ｌ、右第二トグルレバー２３Ｒ）を、見かけ上、図の内方且つ下方に引っ張り、更に、トグルアーム２４（左トグルアーム２４Ｌ、右トグルアーム２４Ｒ）を、見かけ上、図の内方且つ下方に引っ張ることにより、図３で示される状態（型開状態）をもたらすこととなる。

結果として、トグル機構２０が図２の状態から図３の状態に移行すると、トグルサポート１２は、固定プラテン１０が不動であるために固定プラテン１０側に引き寄せられ、可動プラテン１１は、固定プラテン１０から遠ざけられることとなり、可動プラテン１１の下面に取り付けられた上部型枠１５は、固定プラテン１０の上面に取り付けられた下部型枠１６から引き離され、型締装置１００は、型締状態から型開状態に移行することとなる。

反対に、図３の型開状態においてクロスヘッド２１がボールねじ機構４０（図５参照。）によって、見かけ上、図の上方にスライドさせられると、トグル機構２０は、第一トグルレバー２２（左第一トグルレバー２２Ｌ、右第一トグルレバー２２Ｒ）を介して、第二トグルレバー２３（左第二トグルレバー２３Ｌ、右第二トグルレバー２３Ｒ）を、見かけ上、図の外方且つ上方に押し出し、更に、トグルアーム２４（左トグルアーム２４Ｌ、右トグルアーム２４Ｒ）を、見かけ上、図の外方且つ上方に押し出すことにより、図２で示される状態をもたらすこととなる。

結果として、トグル機構２０が図３の状態から図２の状態に移行すると、トグルサポート１２は、固定プラテン１０が不動であるために固定プラテン１０側から遠ざけられ、可動プラテン１１は、固定プラテン１０に引き寄せられることとなり、可動プラテン１１の下面に取り付けられた上部型枠１５は、固定プラテン１０の上面に取り付けられた下部型枠１６に押し付けられ、型締装置１００は、型開状態から型締状態に移行することとなる。

減速機構３０は、型締用サーボモータ１７が発生させた回転力をボールねじ機構４０（図５参照。）に伝えるための部材である。

図４は、図１で示される型締装置１００の下面斜視図であり、本実施例において、減速機構３０は、型締用サーボモータ１７の駆動軸１７ａに取り付けられた駆動プーリ３１、ボールねじ機構４０（図５参照。）のボールねじナット４２にボルト３４を介して取り付けられた従動プーリ３２、及び、駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間に掛け渡される無端ベルト３３から構成される。

なお、減速機構３０は、スプロケットとチェーンとで構成されてもよく、或いは、複数の歯車で構成されていてもよく、或いは、回転力伝達用の他の機械要素を用いて構成されていてもよい。

ボールねじ機構４０は、回転力を直線運動に変換するための部材である。

図５は、図１の破線領域Ｖの拡大部分断面図であり、回転する部材群の断面を目の細かい斜線のハッチングで示し、回転しない部材群の断面を目の粗い斜線のハッチングで示すものとする。図６〜図８においても同様である。

本実施例において、ボールねじ機構４０は、トグル機構２０のクロスヘッド２１に固定的に結合されるボールねじ軸４１、及びボールねじ軸４１に螺合されるボールねじナット４２から構成され、型締用サーボモータ１７が発生させた回転力（矢印ＡＲ１参照。）であり、減速機構３０によって伝達される、ボールねじナット４２を回転させる回転力（矢印ＡＲ２参照。）を、ボールねじ軸４１の直線運動（矢印ＡＲ３参照。）に変換して、クロスヘッド２１を図の上下方向にスライドさせる。

ベアリング部５０は、従動プーリ３２、及びその従動プーリ３２に結合されるボールねじナット４２を回転可能に支持するための部材であり、本実施例では、半径方向荷重を受けるための玉軸受５１、及び、主に軸方向加重を受けるための複列円錐ころ軸受５２から構成される。

次に、図６及び図７を参照しながら、減速機構３０、ボールねじ機構４０、及びベアリング部５０の位置関係について説明する。

図６は、図５で示されるベアリング部５０を含む領域の拡大断面図であり、図７は、図６で示される従動プーリ３２及びベアリング部５０の分解断面図を示す。

図７を参照すると、従動プーリ３２は、第一円筒部３２０、円板部３２１、及び第二円筒部３２２から構成され、本実施例では、円板部３２１及び第二円筒部３２２が一体部品として形成されているが、円板部３２１及び第二円筒部３２２は、それぞれ別の部品として形成されていてもよい。

第一円筒部３２０は、ボルト３４を用いて、円板部３２１（及び第二円筒部３２２）並びにボールねじナット４２と一体化される円筒状の部材である。

また、第一円筒部３２０は、段部３２０ａとボールねじナット４２のフランジ部４２０との間にある第一座部３２０ｂに配置される複列円錐ころ軸受５２、及び、段部３２０ａと円板部３２１との間にある第二座部３２０ｃに配置される玉軸受５１によって回転可能に支持され且つ軸方向に移動できないように支持される。

また、第一円筒部３２０の内側の円柱空間ＣＰは、軸方向にスライドするボールねじ軸４１を受け入れられるように形成されている。

円板部３２１は、ボールねじ軸４１の半径方向に延びる円板状の部材であり、その中央には軸方向にスライドするボールねじ軸４１を受け入れられるように円形の開口ＡＰを有する。

第二円筒部３２２は、円板部３２１の外周縁から延びる円筒状の部材であり、第一円筒部３２０と同軸で且つ第一円筒部３２０を半径方向外側で囲むようにボールねじ軸４１の軸方向に延び、第一円筒部３２０の外周面と円板部３２１の一表面と第二円筒部３２２の内周面との間に環状空間ＳＰを形成する。

また、第二円筒部３２２は、その外周面に無端ベルト３３を受け入れてガイドするためのベルト溝を有する。

第一円筒部３２０、円板部３２１、及び第二円筒部３２２は協働して環状空間ＳＰを形成し、トグルサポート１２の円筒状突出部１２ａを受け入れ、その円筒状突出部１２ａと第一円筒部３２０の第二座部３２０ｃとの間に配置される玉軸受５１が環状空間ＳＰ内に配置されるようにする。

また、第一円筒部３２０、円板部３２１、及び第二円筒部３２２は、好適には、無端ベルト３３の幅方向の中心線が位置する仮想面ＣＳが玉軸受５１の仮想中心面と一致するように、或いは、ボールねじ軸４１の軸線上にある玉軸受５１の荷重作用点ＯＰを通過するように、それぞれ寸法取りされ且つ配置される。

以上の構成により、トグルサポート１２、従動プーリ３２、及びベアリング部５０によって形成されるボールねじ機構４０の支持構造は、その空間ＳＰ内にベアリング部５０の一部である玉軸受５１を収容することによって、従来型の従動プーリを含む支持構造（無端ベルトによって囲まれる無端ベルト内側の空間内にベアリング部５０を収容しない支持構造）に比べ、従動プーリ３２のトグルサポート１２からの張り出し量を抑えることができ、型締装置１００のコンパクト化を実現させることができる。

また、この支持構造は、無端ベルト３３のベルトテンションによる荷重（ボールねじ軸４１の半径方向のうち駆動プーリ３１を向く力）が作用する点と玉軸受５１の仮想中心面又は荷重作用点ＯＰとの間の距離を低減させ或いは無くすことによって、ボールねじ機構４０及びベアリング部５０に掛かるモーメント荷重を低減させ或いは無くすことができ、ボールねじ機構４０及びベアリング部５０の長寿命化を実現させることができる。

また、この支持構造は、無端ベルト３３の幅方向の中心線が位置する仮想面ＣＳと玉軸受５１の仮想中心面とを一致させることによって、ボールねじ軸４１に作用する半径方向荷重のほぼ全て（すなわち、無端ベルト３３のベルトテンションによる荷重である。）を玉軸受５１に負担させることができ、複列円錐ころ軸受５２に半径方向荷重が掛からないようにすることができる。従って、複列円錐ころ軸受５２は、軸方向荷重のみを受ける軸受で構成されてもよい。

また、この支持構造は、従来の支持構造（軸方向荷重及び半径方向荷重の双方を受ける複列円錐ころ軸受のみを備えた構造）に比べ、型締装置の長さ（ボールねじ軸の軸方向における長さ）を増大させることなく、軸方向荷重及び半径方向荷重の双方を受ける複列円錐ころ軸受とは別に、半径方向荷重のみを受ける軸受を備えることを可能にするため、型締装置１００のコンパクトさを維持しながらも、外力による半径方向荷重をより確実に受けることができる。

次に、図８を参照しながら、ボールねじ機構４０のための支持構造の別の実施例について説明する。なお、図８は、図６に対応する、ボールねじ機構４０のための別の支持構造の断面図である。

図８の支持構造は、ベアリング部５０が複列円錐ころ軸受５２のみで構成され玉軸受５１を含まない点、並びに、その複列円錐ころ軸受５２が従動プーリ３２の第一円筒部３２０、円板部３２１、及び第二円筒部３２２によって形成される環状空間内に収容される点において、図６で示される支持構造と異なるが、その他の点において共通する。

また、無端ベルト３３の幅方向の中心線が位置する仮想面ＣＳは、好適には、ボールねじ軸４１の軸線上にある、複列円錐ころ軸受５２のそれぞれの荷重作用点ＯＰ１、ＯＰ２の間を通るように配置される。

この構成により、図８の支持構造は、図６の支持構造に比べ、従動プーリ３２のトグルサポート１２からの張り出し量を更に抑えることができ、型締装置１００の更なるコンパクト化を実現させることができる。

また、図８の支持構造は、図６の支持構造と同様、従来の支持構造（従動プーリがトグルサポートから外側に大きく張り出した構造）に比べ、無端ベルト３３のベルトテンションによる荷重が作用する点と複列円錐ころ軸受５２の仮想中心面又は荷重作用点ＯＰ１、ＯＰ２との間の距離を低減させ或いは無くすことによって、ボールねじ機構４０及びベアリング部５０に作用するモーメント荷重を低減させ或いは無くすことができ、ボールねじ機構４０及びベアリング部５０の長寿命化を実現させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、ベアリング部５０は、単列の玉軸受５１を採用するが、その代わりに、ボールねじ軸４１の軸方向に間隔を空けて配置される二つの玉軸受を採用し、無端ベルト３３の幅方向の中心線が位置する仮想面ＣＳが二つの玉軸受のそれぞれの仮想中心面の間を通るように配置されるようにしてもよい。ボールねじ機構４０及びベアリング部５０に作用するモーメント荷重の低減又は除去をより容易にし、また、ボールねじ軸４１に作用する半径方向荷重をそれら二つの玉軸受で確実に負担できるようにするためである（すなわち、複列円錐ころ軸受け５２に半径方向荷重が作用しないようにするためである。）。

また、上述の実施例において、ボールねじ機構４０は、ナット回転式を採用するが、軸回転式を採用するようにしてもよい。

また、上述の実施例において、ボールねじ機構４０の支持構造は、縦置き式の型締装置に適用されているが、横置き式の型締装置に適用されてもよい。

なお、特許請求の範囲における記載「回転伝達部」は、例えば、上述の実施例における「従動プーリ３２」に対応するものとする。

１０・・・固定プラテン １１・・・可動プラテン １２・・・トグルサポート １２ａ・・・円筒状突出部 １３・・・タイバー １４・・・エジェクタ用サーボモータ １５・・・上部型枠 １６・・・下部型枠 １７・・・型締用サーボモータ １７ａ・・・駆動軸 ２０・・・トグル機構 ２１・・・クロスヘッド ２２・・・第一トグルレバー ２３・・・第二トグルレバー ２４・・・トグルアーム ３０・・・減速機構 ３１・・・駆動プーリ ３２・・・従動プーリ ３３・・・無端ベルト ３４・・・ボルト ４０・・・ボールねじ機構 ４１・・・ボールねじ軸 ４２・・・ボールねじナット ５０・・・ベアリング部 ５１・・・玉軸受 ５２・・・複列円錐ころ軸受 １００・・・型締装置 ３２０・・・第一円筒部 ３２０ａ・・・段部 ３２０ｂ・・・第一座部 ３２０ｃ・・・第二座部 ３２１・・・円板部 ３２２・・・第二円筒部 ４２０・・・フランジ部

Claims (2)

1. ボールねじ機構と、モータの回転を該ボールねじ機構に伝達する回転伝達部と、該回転伝達部を回転可能に支持するベアリング部と、を有する射出成形機であって、
   前記回転伝達部は、第一円筒部と、該第一円筒部の側部から半径方向外側に延びる円板部と、該円板部の外周縁から該第一円筒部と同軸に該第一円筒部を囲むように延びる第二円筒部と、を有し、
   前記ベアリング部の少なくとも一部は、前記回転伝達部の第一円筒部、円板部、及び第二円筒部で形成される空間内に配置される、
   ことを特徴とする射出成形機。
2. 前記回転伝達部は、ベルトによって駆動される従動プーリであり、
   前記空間内に配置される前記ベアリング部の少なくとも一部は、軸方向荷重及び半径方向荷重の少なくとも一方を受ける一又は複数の軸受であり、
   前記ベルトの幅の中心線が形成する仮想面は、前記一の軸受の仮想中心面と一致し、或いは、前記複数の軸受の仮想中心面群若しくは荷重作用点群の間に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。

Images