JP3568160B2

JP3568160B2 - 電動式射出成形装置のボールねじの潤滑構造

Info

Publication number: JP3568160B2
Application number: JP2001202563A
Authority: JP
Inventors: 善昭工藤; 正芳石井
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP2003011196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動式射出成形装置に好適なボールねじの潤滑構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型のキャビティへ溶融樹脂を射出する機構は、油圧式射出成形装置と電動式射出成形装置の２種が実用に供されており、後者の電動式射出成形装置では一般に駆動系にボールねじを使用する。
例えば、特開２００１−４９２７４公報「電動射出成形機の駆動装置におけるボールねじ用グリース」の請求項１に明示されている通りに、従来、射出機のボールねじの潤滑はグリース潤滑が採用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のグリースを用いて射出成形装置を運転したところ、負荷条件によっては６ヵ月程度でボールねじの作動不良が認められた。分解し点検したところ、グリースに微細な金属粉が混ざっていることが判明した。この金属粉が研磨材の作用を果たして、ボールやねじ溝を摩耗させたとみなすことができる。この金属粉は主にボール同士の接触によって発生したと推定できる。
【０００４】
年に数度の割合でボールねじを交換することは補修費用が嵩むと共に生産性の低下を招き、好ましくない。
そこで、本発明の目的は、ボールねじの潤滑を見直し、ボールねじの寿命を大幅に延ばすことのできる技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、駆動系にボールねじを用いた電動式射出成形装置において、ボールねじの潤滑を、オイル潤滑にしたことを特徴とする。
【０００６】
オイルで潤滑すれば、金属粉が発生したとしても、この金属粉はオイルの底に溜って循環せず、ボールやねじ溝に悪影響を及ぼすことはない。
【０００９】
加えて、請求項１は、ボールねじを構成するナットの両端に、シール材を設けることで、ナットからのオイルの洩れを抑えるようにし、ボールねじを構成するナットにオイルの供給路を開けると共にこの供給路にオイル供給管を接続し、ナットにオイルの排出路を開けると共にこの排出路の下方にオイルパンを配置し、オイルパンから回収したオイルをポンプによりオイル供給管へ戻すことで、ボールねじの潤滑をなすことを特徴とする。
【００１０】
油循環式潤滑に相当し、ナット内のボール及びねじ溝へオイルを強制的に供給する。金属粉はオイルの循環系に溜まるため、ボールやねじ溝に悪影響を及ぼすことはない。
【００１１】
請求項２は、ボールねじを構成するねじ軸に、オイルの飛散を防止するカバーを被せたことを特徴とする。
【００１２】
非回転体であるナットに回転体であるねじ軸が往復移動する。ナットの両端にシール材を設けても、ナット内のオイルの一部はシール材を通過してねじ軸に伝わる。この状態でねじ軸を高速で回すと、遠心作用でオイルが飛び散る。そこで、ねじ軸にオイルの飛散を防止するカバーを被せてその対策とした。
【００１３】
請求項３は、ボールねじを構成するボールとボールとの間にセパレータリングを介在させたことを特徴とする。
【００１４】
金属粉の主たる発生要因はボール同士の衝突によるボール表面の剥離にある。ボールとボールとの間にセパレータリングを介在させれば、金属粉の発生を十分に抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、射出成形装置は、型締機と射出機と駆動機構とからなり、これらの機構に広くボールねじを採用するが、以下の実施の形態では射出機を例に発明を説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る電動式射出機の側面図であり、電動式射出機１０は、加熱筒１１と、この加熱筒１１の基部に設けたフランジ部１２と、このフランジ部１２に対向して配置した基盤１３と、これらのフランジ部１２と基盤１３とに渡したガイドバー１４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ）と、これらのガイドバー１４・・・に移動可能に取付けたスライド板１５と、このスライド板１５にベアリング１６を介して取付けた保持板１７と、この保持板１７に一体的に取付けたプーリ１８並びにスクリュー２０と、前記プーリ１８を介してスクリュー２０を回すためにスライド板１５に取付けたスクリュー回転モータ２１と、スライド板１５の図右に取付けたナット２２と、このナット２２に捩じ込んだねじ軸２３と、このねじ軸２３を前記基盤１３に回転可能に支えるベアリング２４と、ねじ軸２３を回すために基盤１３に取付けたスクリュー移動モータ２５と、からなる。
【００１７】
図は可塑化・計量工程末期、すなわち射出工程直前を示す。待機が済み、射出を実施するには、スクリュー移動モータ２５を始動し、プーリ２６、ベルト２７及びプーリ２８を介してねじ軸２３を高速で回す。すると、ナット２２とともに、スライド板１５、保持板１７、プーリ１８、スクリュー回転モータ２１及びスクリュー２０が高速で移動する。
【００１８】
図２は図１の作用説明図であり、射出工程完了状態を示す。すなわち、スクリュー２０が高速で加熱筒１１内を前進したことにより、加熱筒１１内の溶融樹脂をノズル２９から射出することができたことを示す。
【００１９】
図３は本発明に係るオイル潤滑構造（第１実施例）の断面図であり、ボールねじ３０は、ねじ軸２３とボール３１・・・とナット２２との３要素からなる。そして、オイル潤滑構造は、両端に鍔３２，３２を残した状態でナット２２の外周を削り、鍔３２，３２にＯ−リングなどのシール材３３，３３を取付け、円筒状のオイルケース３５を被せたごく単純な構造物である。
【００２０】
図４は図３の４−４線断面図であり、ナット２２にラジアル孔３６，３７を開けると共に、オイルケース３５の底にドレーン管３８を取付け、このドレーン管３８の途中から導圧管３９を分岐し、この導圧管３９にレベル計４１を取付け、このレベル計４１に上部センサ４２及び下部センサ４３を取付けてフロート４４の高さを監視させ、センサ４１，４２の信号を受けた制御部４５で、オイル供給弁４６を制御させる。
【００２１】
図３において、ナット２２の両端に特殊なシール材４７，４７を設け、このシール材４７，４７でオイルの洩れを抑えるようにしているが、ねじ軸２３のねじ溝４８が螺旋であるためシール材４７，４７には不可避的な隙間が発生する。そのため、オイルは洩れる。
【００２２】
そこで、図４においてオイルが洩れるに連れてフロート４４が下がる。このフロート４４が下部センサ４３に達したら、その検知信号に基づいて制御部４５にてオイル供給弁４６を開けさせる。すると、オイル供給源４９から供給管５１を通じてオイル５２がオイルケース３５へ補充できる。この補充に連れてフロート４４は上がる。このフロート４４が上部センサ４２に達したら、その検知信号に基づいて制御部４５にてオイル供給弁４６を閉じる。
【００２３】
オイルケース３５には所定のオイル５２が溜まっており、このオイル５２がラジアル孔３７を通じて、ナット２２内に至り、ボール３１・・・などを潤滑する。なお、他方のラジアル孔３６はエア抜き孔の作用をなす。
【００２４】
仮に、ボール３１，３１同士が衝突してボール３１表面が剥離する又はボール３１がねじ溝４８（図３参照）との摩擦で剥離するなどして金属粉５３が発生しても、この金属粉５３（図４）はオイルケース３５の底に溜まるため、金属粉５３がボール３１・・・に接触する虞れはない。金属粉５３は時々ドレーン弁５４を開けて、排出すればよい。
【００２５】
以上の図３，４で述べた第１実施例はナット２２にオイルケース３５を被せることで達成できるため、構造が単純であり、諸費用を下げることができる。
ただし、負荷がより大きく、使用頻度がより大きい場合には次の発明が有効となる。
【００２６】
図５は図２の別実施例に係る電動式射出機の断面図であり、図２と同一構成については符号を流用して構成及び作用の説明を省略する。すなわち、この電動式射出機１０は、ナット２２の下方にオイルパン５５を配置し、ねじ軸２３の露出部分にカバー５６を被せ、ナット２２にオイル供給管５７を接続したことを特徴とする。
なお、本発明は１本のスクリュー２１当り２本のねじ軸２３を備えた２軸ボール型電動式射出機に適用することもできる。
【００２７】
図６は図５の６−６線断面図であり、ナット２２の上部にオイルの入口５８、下部にオイルの出口５９があり、この様なナット２２を含むねじ軸２３を逆Ｕ字断面のカバー５６で覆い、このカバー５６の内面を伝わって落ちるオイルを含め、オイルの出口５９から落下するオイルをオイルパン５５で受けるようにしたことを示す。オイルパン５５にはドレーンプラブ６１及びオイル回収管６２を備える。オイルパン５５の底に溜まった金属粉５３はドレーンプラグ６１を開けることにより、排出可能である。
また、タンク６７内にマグネットを設置すれば、より確実に金属粉を除去することができる。
【００２８】
図７は本発明に係るオイル潤滑構造（第２実施例）の断面図兼作用図であり、このオイル潤滑構造は、ナット２２上部にオイルの供給路６３を開けると共にこの供給路６３にオイル供給管５７を接続し、ナット２２下部にオイルの排出路６４を開けると共にこの排出路６４の下方にオイルパン５５を配置し、オイルパン５５から回収したオイルをポンプ６５によりオイル供給管５７へ戻すことで、ボールねじ３０の潤滑をなすことを特徴とする。６６・・・は盲栓であり、通孔に圧入して、通孔の一部を塞ぐことで、オイルの吹出しを防止する。オイルの供給路６３の形状を工夫することにより盲栓６６・・・を省くことはできる。オイルの排出路６４も同様である。
【００２９】
オイルパン５５に溜まったオイル５２は、オイル回収管６２を通じてタンク６７に溜め、このタンク６７に溜めたオイルをフィルター６８を介してポンプ６５で汲み上げ、オイル供給管５７を通じてオイルの供給路６３に圧送する。すると、オイルはボール３１・・・及びねじ溝４８に至る。潤滑後に、オイルはオイルの排出路６４を通じてオイルの出口５９から流れ出て、オイルパン５５へ落下する。
【００３０】
また射出工程では、ねじ軸２３を高速で回すため、露出部分のねじ軸２３に付着しているオイルがラジアル方向へ飛散する。しかし、カバー５６があるため、実害はない。加えて、オイルと共にタンク６７に至った金属粉５３はタンク６７の底に沈むため、容易に回収できる。
【００３１】
以上に述べた第１・第２実施例によれば、ボールねじの潤滑をオイルで実施するため、仮に金属粉が発生しても、この金属粉がオイルケース、オイルパン若しくはタンクの底に溜まる。その結果、金属粉がボールやねじ溝に至ってボールやねじ溝を摩耗するという不具合の発生を抑えることができる。しかし、金属粉の発生は少ないに越したことはない。
【００３２】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係るセパレータリングの説明図である。
（ａ）は比較例図であり、ねじ軸２３とナット２２との間にボール３１，３１が介在する。ねじ軸２３が高速で回るとボール３１，３１同士が衝突したり擦れあうことから、ボール３１の表面が剥離したり摩耗する虞れがある。
（ｂ）は実施例であり、ボール３１の外径より僅かに小さな外径のリング（セパレータリング）６９をボール３１，３１間に介在させることで、ボール同士３１，３１が接触しないようにする。これにより、金属粉の発生を大いに抑えることができる。
【００３３】
セパレータリング６９の採用により金属粉の発生量を抑え、且つ潤滑材をオイルにすれば、僅かに発生した金属粉を確実にオイルの底に溜めることができ、セパレータリング６９とオイル潤滑との相乗効果により、ボールねじの寿命を５年以上、使用条件によっては１０年に延ばすことができる。
【００３４】
尚、図１にオイルパンやオイル飛散防止カバーを付設することは望ましい。
また、本発明は実施の形態で説明した成形機に好適であるが、その他の型締機や駆動機構のボールねじにも適用できる。すなわち、本発明は電気式射出成形装置に広く採用できる。そして電気式射出成形装置は縦型であっても差支えない。
【００３５】
さらには、図３，４に示したオイルケース３５は、上部を開口した半円断面若しくはＵ断面のオイルパン状のケースであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、電動式射出成形装置のボールねじの潤滑を、オイル潤滑にしたことを特徴とする。オイルで潤滑すれば、金属粉が発生したとしても、この金属粉はオイルの底に溜って循環せず、ボールやねじ溝に悪影響を及ぼすことはなく、ボールねじの寿命を大幅に延ばすことができる。
【００３８】
加えて、請求項１は、ボールねじを構成するナットの両端に、シール材を設けることで、ナットからのオイルの洩れを抑えるようにし、ボールねじを構成するナットにオイルの供給路を開けると共にこの供給路にオイル供給管を接続し、ナットにオイルの排出路を開けると共にこの排出路の下方にオイルパンを配置し、オイルパンから回収したオイルをポンプによりオイル供給管へ戻すことで、ボールねじの潤滑をなすことを特徴とし、ナット内のボール及びねじ溝へオイルを強制的に供給する。金属粉はオイルの循環系に溜まるため、ボールやねじ溝に悪影響を及ぼすことはない。
そして、オイルが温度上昇するときには、循環系から大気へ熱を放出させることでオイルの温度上昇を抑えることができ、この結果、高速運転に伴なうボールねじの温度上昇を抑えることができる。
【００３９】
請求項２は、ボールねじを構成するねじ軸にカバーを被せたことを特徴とし、高速回転するねじ軸からオイルが飛散することを防止し、射出機回りのクリーンさを保つことができる。
【００４０】
請求項３は、ボールねじを構成するボールとボールとの間にセパレータリングを介在させたことを特徴とする。金属粉の主たる発生要因はボール同士の衝突によるボール表面の剥離にある。ボールとボールとの間にセパレータリングを介在させれば、ボール同士の衝突を回避することができ、金属粉の発生を十分に抑制することができる。この結果、ボールねじの寿命を一層延ばすことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式射出機の側面図
【図２】図１の作用説明図
【図３】本発明に係るオイル潤滑構造（第１実施例）の断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図２の別実施例に係る電動式射出機の断面図
【図６】図５の６−６線断面図
【図７】本発明に係るオイル潤滑構造（第２実施例）の断面図兼作用図
【図８】本発明に係るセパレータリングの説明図
【符号の説明】
１０…電動式射出機、２２…ナット、２３…ねじ軸、３０…ボールねじ、３１…ボール、３５…オイルケース、５２…オイル、５６…カバー、５７…オイル供給管、６３…オイルの供給路、６４…オイルの排出路、６５…ポンプ、６９…セパレータリング。

Claims

駆動系にボールねじ（３０）を用いるとともに、このボールねじ（３０）の潤滑を、オイル潤滑にした電動式射出成形装置において、
前記ボールねじ（３０）を構成するナット（２２）の両端に、シール材（４７，４７）を設けることで、ナット（２２）からのオイルの洩れを抑えるようにし、
前記ボールねじ（３０）を構成するナット（２２）にオイルの供給路（６３）を開けると共にこの供給路（６３）にオイル供給管（５７）を接続し、前記ナット（２２）にオイルの排出路（６４）を開けると共にこの排出路（６４）の下方にオイルパン（５５）を配置し、オイルパン（５５）から回収したオイルをポンプ（６５）により前記オイル供給管（５７）へ戻すことで、ボールねじ（３０）の潤滑をなすことを特徴とする電動式射出成形装置のボールねじの潤滑構造。
前記ボールねじ（３０）を構成するねじ軸（２３）に、オイルの飛散を防止するカバー（５６）を被せたことを特徴とする請求項１記載の電動式射出成形装置のボールねじの潤滑構造。
前記ボールねじ（３０）を構成するボール（３１）とボール（３１）との間にセパレータリング（６９）を介在させたことを特徴とする請求項１記載の電動式射出成形装置のボールねじの潤滑構造。