JP3581088B2 - 型締駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機においては、射出装置の加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において樹脂を冷却し、固化させることによって成形品を成形するようになっている。
【０００３】
そのために、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成り、型締装置のトグル機構を作動させることによって前記可動金型を進退させ、前記固定金型に対して接離させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【０００４】
そして、前記トグル機構を作動させる手段としてモータを使用する場合、該モータを駆動することによって発生させられた回転運動をボールねじによって直線運動に変換し、該直線運動を前記トグル機構に伝達するようにしている。そのために、前記モータの出力軸と、ボールねじを構成するボールナット及びボールねじ軸のうちの一方、例えば、ボールねじ軸とを連結し、かつ、前記トグル機構を構成するクロスヘッドと前記ボールナットとを連結するとともに、出力軸の回転をボールねじ軸に伝達することによって、ボールナットを進退させ、前記クロスヘッドを進退させるようになっている。
【０００５】
そして、前記モータを駆動するために制御装置が配設され、該制御装置は、型開閉位置制御を行うことによって、可動金型の位置を制御したり、型締力を制御したりする。この場合、出力軸とボールねじ軸とをプーリ、タイミングベルト等を介して連結すると、出力軸の回転とボールねじ軸の回転とを完全に同期させることができず、可動金型の位置、型締力等を正確に制御することができない。そこで、出力軸とボールねじ軸とを直接連結し、型締装置をダイレクトドライブ方式で作動させるようにしている。なお、前記ボールねじ、クロスヘッド、モータ等によって型締駆動装置が構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の型締駆動装置においては、モータを駆動してボールナットを進退させたときに反力が発生させられるが、該反力が出力軸に伝達されるので、出力軸を回転自在に支持するベアリングの機能が低下してしまう。
【０００７】
そして、該ベアリングの機能が低下すると、出力軸の回転をボールねじ軸に正確に伝達することができなくなり、可動金型の位置、型締力等を正確に制御することができなくなってしまう。
【０００８】
そこで、前記ベアリングに、スラスト荷重を受けることが可能な構造を有するものを使用すること考えられるが、その場合、市販のモータを使用することができなくなるので、型締駆動装置のコストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来の型締駆動装置の問題点を解決して、出力軸を支持するベアリングの機能が低下することがなく、可動金型の位置、型締力等を正確に制御することができ、コストを低くすることができる型締駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の型締駆動装置においては、ベースプレートに取付部材を介して取り付けられたケーシングと、該ケーシングに取り付けられたステータと、前記ケーシング内において回転自在に配設された出力軸と、該出力軸の両端を支持する第１、第２のベアリングと、前記ステータより径方向内方において前記出力軸に取り付けられたロータと、進退自在に配設された進退部材と、前記出力軸と回転伝達手段を介して連結された第１の部材、及び前記進退部材に取り付けられた第２の部材を備え、前記第１の部材の回転運動を第２の部材の直線運動に変換する運動方向変換手段と、前記第１の部材を支持する第３のベアリングとを有する。
【００１１】
そして、前記回転伝達手段は、前記出力軸と第１の部材とが、前記第２の部材の進退に伴って軸方向において相対的に移動するのを許容し、反力が出力軸に伝達されるのを防止する。
【００１２】
本発明の他の型締駆動装置においては、さらに、前記回転伝達手段は、前記回転伝達手段は、前記出力軸に取り付けられた筒状の連結スリーブを備える。そして、前記第１の部材に形成された連結部の外周面及び前記連結スリーブの内周面は、スプライン歯によってスプライン係合させられる。
【００１３】
本発明の更に他の型締駆動装置においては、さらに、前記第１の部材はボールねじ軸である。
【００１４】
そして、前記第２の部材はボールナットである。
【００１５】
【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。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の概略図である。
【００１７】
図において、１０は型締装置、１１は固定プラテン、１２はベースプレートとしてのトグルサポートであり、前記固定プラテン１１とトグルサポート１２との間に図示されないタイバーが架設される。また、１４は前記固定プラテン１１と対向させて配設され、前記タイバーに沿って進退（図における左右方向に移動）自在に配設された可動プラテンであり、前記固定プラテン１１における可動プラテン１４と対向する面に固定金型１５が、前記可動プラテン１４における前記固定プラテン１１と対向する面に可動金型１６がそれぞれ取り付けられる。なお、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置が構成される。また、前記可動プラテン１４の後端 （図における左端） には、図示されないエジェクタ装置が配設され、トグルサポート１２の後端には、駆動手段としてのモータ、例えば、サーボモータ４８が配設される。
【００１８】
そして、前記トグルサポート１２と可動プラテン１４との間には、トグル機構４３、及び該トグル機構４３を作動させるために進退自在に配設された進退部材としてのクロスヘッド４１が配設される。前記トグル機構４３は、前記トグルサポート１２に対してピンｐ１を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４４、前記可動プラテン１４の後端面（図における左端面）に形成されたブラケット１４ａに対してピンｐ２を介して、かつ、前記トグルレバー４４に対してピンｐ３を介して揺動自在に配設されたトグルアーム４５、及び前記トグルレバー４４に対してピンｐ４を介して揺動自在に配設され、かつ、クロスヘッド４１に対してピンｐ５を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４６を備える。
【００１９】
また、サーボモータ４８を駆動することによって発生させられた回転運動を直線運動に変換し、該直線運動を前記クロスヘッド４１に伝達するために運動方向変換手段としてのボールねじ２１が配設される。該ボールねじ２１は、サーボモータ４８の出力軸３５と連結された第１の部材としてのボールねじ軸５１、及びボールねじ軸５１と螺（ら）合させて配設され、クロスヘッド４１に取り付けられた第２の部材としてのボールナット２３を備える。なお、前記ボールねじ２１、クロスヘッド４１、サーボモータ４８等によって型締駆動装置が構成される。
【００２０】
したがって、サーボモータ４８を駆動し、クロスヘッド４１を進退させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる。すなわち、型閉じ時に、サーボモータ４８を正方向に駆動し、クロスヘッド４１を前進（図における右方に移動）させることによって、可動プラテン１４を前進させ、可動金型１６を固定金型１５に当接させることができる。このようにして型閉じが行われる。これに伴って、可動金型１６と固定金型１５との間に図示されないキャビティ空間が形成される。
【００２１】
続いて、型締め時に、前記サーボモータ４８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によってトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、該型締力で可動金型１６を固定金型１５に押し付けることができる。このようにして型締めが行われる。このとき、図示されない射出装置の射出ノズルから射出された成形材料としての樹脂が前記キャビティ空間に充填される。
【００２２】
また、型開き時に、サーボモータ４８を逆方向に駆動し、クロスヘッド４１を後退（図における左方に移動）させることによって、可動プラテン１４を後退させ、可動金型１６を固定金型１５から離すことができる。このようにして型開きが行われる。
【００２３】
次に、型締駆動装置について説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態における型締駆動装置の概略図、図３は本発明の実施の形態における型締駆動装置の要部を示す概略図である。
【００２５】
図において、１２はトグルサポート、３６は図示されないボルトによってトグルサポート１２に取り付けられた取付部材としての取付板であり、サーボモータ４８は前記取付板３６を介してトグルサポート１２に取り付けられる。前記サーボモータ４８は、環状の端部プレート２７、２８及び筒状のフレーム２９から成るケーシングＭＣ、該ケーシングＭＣに取り付けられ、ステータコア３２及びステータコイル３３から成るステータ３１、前記ケーシングＭＣ内において回転自在に配設された中空の出力軸３５、並びに前記ステータ３１の径方向内方において回転自在に配設され、かつ、前記出力軸３５に取り付けられたロータ３４を備える。前記フレーム２９と端部プレート２７、２８とは、ボルトβ１、β２によって連結される。また、端部プレート２７と取付板３６とはボルトβ３によって連結される。そして、前記端部プレート２７に環状の段部２７ａが、取付板３６に環状の段部３６ａが形成され、前記段部２７ａ、３６ａによって端部プレート２７と取付板３６とがいんろう接合される。
【００２６】
前記出力軸３５は、ケーシングＭＣに対して回転自在に配設され、両端が第１の支持機構及び第１のベアリングとしてのベアリングｂ１、並びに第２の支持機構及び第２のベアリングとしてのベアリングｂ２によってそれぞれ支持される。そのために、出力軸３５の前端（図における右端）がベアリングｂ１を介して端部プレート２７に、出力軸３５の後端（図１における左端）がベアリングｂ２を介して端部プレート２８に取り付けられる。
【００２７】
また、前記ボールねじ軸５１は、その後端が取付板３６を介して第３の支持機構及び第３のベアリングとしてのベアリングｂ３〜ｂ５によって片持ち梁（はり）式に、かつ、回転自在に支持される。そのために、前記ボールねじ軸５１は、ねじ部５３、該ねじ部５３の後端に隣接させて形成され、ねじ部５３よりわずかに径が小さい支持部３７、該支持部３７の後端に隣接させて形成され、支持部３７よりわずかに径が小さい螺合部６１、及び該螺合部６１の後端に取り付けられ、前記出力軸３５との間で回転を伝達する連結部５４から成り、支持部３７が筒状のスリーブ軸３８に嵌（かん）入されるとともに、該スリーブ軸３８がベアリングｂ３〜ｂ５によって取付板３６対して回転自在に支持される。
【００２８】
そのために、前記取付板３６に嵌入穴３６ｃが形成され、該嵌入穴３６ｃにベアリングｂ３〜ｂ５が嵌入され、前記スリーブ軸３８が前記べアリングｂ３〜ｂ５内に嵌入される。該スリーブ軸３８は、筒状の本体部５７、及び本体部５７の前端に径方向外方に向けて突出させて一体に形成されたフランジ部５８から成る。
【００２９】
また、前記ロータ３４の回転を前記ボールねじ軸５１に伝達するために、出力軸３５と連結部５４とが連結部材としての連結スリーブ３９を介して連結される。そのために、該連結スリーブ３９は、筒状の本体部５５、及び本体部５５の前端に径方向外方に向けて突出させて一体に形成されたフランジ部５６から成り、該フランジ部５６を介してボルトβ５によって前記出力軸３５の前端に取り付けられる。そして、連結部５４が連結スリーブ３９内に挿入され、連結スリーブ３９の内周面及び連結部５４の外周面に形成されたスプライン歯によって前記連結スリーブ３９と連結部５４とがスプライン係合させられる。
【００３０】
したがって、サーボモータ４８を駆動することによってロータ３４を回転させると、ロータ３４の回転が出力軸３５及び連結スリーブ３９を介してボールねじ軸５１に伝達され、それに伴ってボールナット２３及びクロスヘッド４１が進退（図における左右方向に移動）させられる。この場合、前記スプライン歯によって、出力軸３５の回転をボールねじ軸５１に伝達するとともに、出力軸３５及びボールねじ軸５１が軸方向において相対的に移動するのを許容する回転伝達手段が構成される。なお、回転伝達手段としてキーを使用することもできる。
【００３１】
その結果、前記サーボモータ４８を駆動することによって発生させられた回転運動をボールねじ２１によって直線運動に変換し、該直線運動を前記トグル機構４３（図２）に伝達することができる。すなわち、サーボモータ４８を正方向に駆動することによってボールねじ軸５１を正方向に回転させると、ボールナット２３が前進（図における右方に移動）させられ、それに伴ってクロスヘッド４１が前進させられる。また、サーボモータ４８を逆方向に駆動することによってボールねじ軸５１を逆方向に回転させると、ボールナット２３が後退（図における左方に移動）させられ、それに伴ってクロスヘッド４１が後退させられる。
【００３２】
この場合、クロスヘッド４１を進退させるためにボールねじ軸５１を回転させるようになっていて、ボールナット２３を回転させる必要がない。そして、ボールねじ軸５１の外径がボールナット２３の外径より小さいので、ボールナット２３を回転させる場合より、回転モーメントを小さくすることができる。
【００３３】
そして、前記サーボモータ４８を駆動するために図示されない制御装置が配設され、該制御装置は、型開閉位置制御を行うことによって、可動金型１６の位置を制御したり、型締力を制御したりする。この場合、出力軸３５とボールねじ軸５１とがプーリ、タイミングベルト等を介することなく連結スリーブ３９を介して連結され、型締装置がダイレクトドライブ方式で作動させられるので、出力軸３５の回転とボールねじ軸５１の回転とを完全に同期させることができ、可動金型１６の位置、型締力等を正確に制御することができる。
【００３４】
ところで、サーボモータ４８を駆動してボールナット２３を進退させたときに反力が発生させられ、該反力が出力軸３５に伝達されると、ベアリングｂ１、ｂ２の機能が低下し、出力軸３５の回転をボールねじ軸５１に正確に伝達することができなくなるだけでなく、可動金型１６の位置、型締力等を正確に制御することができなくなってしまう。
【００３５】
ところが、本実施の形態においては、連結スリーブ３９と連結部５４とがスプライン係合させられ、連結スリーブ３９及び連結部５４は軸方向において相対的に移動自在に配設されるので、反力が出力軸３５に伝達されることはない。したがって、ベアリングｂ１、ｂ２の機能が低下することなく、出力軸３５の回転をボールねじ軸５１に正確に伝達することができ、可動金型１６の位置、型締力等を正確に制御することができる。また、サーボモータ４８として市販のモータを使用することができるので、型締駆動装置のコストを低くすることができる。なお、サーボモータ４８に使用されるベアリングｂ１、ｂ２として通常のボールベアリングが使用される。
【００３６】
そして、前記ベアリングｂ３〜ｂ５として、いずれもスラスト荷重を受けることが可能なアンギュラベアリングが使用される。すなわち、ベアリングｂ３、ｂ４として、出力軸３５が正方向に回転させられ、ボールナット２３が前進させられるときにスラスト荷重を受けることが可能なアンギュラベアリングが、ベアリングｂ５として、出力軸３５が逆方向に回転させられ、ボールナット２３が後退させられるときにスラスト荷重を受けることが可能なアンギュラベアリングが使用される。なお、ベアリングｂ３、ｂ４として、出力軸３５が逆方向に回転させられ、ボールナット２３が後退させられるときにスラスト荷重を受けることが可能なアンギュラベアリングを、ベアリングｂ５として、出力軸３５が正方向に回転させられ、ボールナット２３が前進させられるときにスラスト荷重を受けることが可能なアンギュラベアリングを使用することもできる。
【００３７】
そして、前記取付板３６に対してベアリングｂ３〜ｂ５を位置決めするとともに、安定させて取り付けるために、取付板３６の前端面（図における右端面）にベアリングｂ３と当接させて環状の第１のベアリング押え６２が配設され、ボルトβ６によって取付板３６に取り付けられる。なお、前記第１のベアリング押え６２の内周縁はベアリングｂ３〜ｂ５の外周縁より大きくされる。また、前記フランジ部５８と前記ベアリングｂ３とが当接させられる。そして、前記本体部５７の後端に、ベアリングｂ５と当接させて環状の第２のベアリング押え６３が配設され、該第２のベアリング押え６３は、後端面（図における左端面）に隣接させて配設されたベアリングナット６４によって支持部３７の軸方向における所定の位置に置かれる。また、前記取付板３６には、ベアリングｂ５の後端に隣接させて、径方向内方に向けて突出させて環状の突起３６ｂが形成され、該突起３６ｂによって段部が形成される。なお、前記フランジ部５８は第３のベアリング押えとして機能する。
【００３８】
そして、前記ベアリングナット６４の内周面に形成された雌ねじと螺合部６１の外周面に形成された雄ねじとが螺合させられる。したがって、ベアリングナット６４を所定の工具によって挟み、ボールねじ軸５１に対して相対的に回動させると、ベアリングナット６４が回動させられた分だけ第２のベアリング押え６３をボールねじ軸５１に対して軸方向に移動させることができる。
【００３９】
その結果、ねじ部５３と支持部３７との間の段部がフランジ部５８に当たり、フランジ部５８が所定の押付力でベアリングｂ３に押し付けられるとともに、第２のベアリング押え６３が前記押付力でベアリングｂ５に押し付けられる。また、ベアリングｂ３が前記第１のベアリング押え６２に、ベアリングｂ５が前記突起３６ｂにそれぞれ押し付けられるので、前記ベアリングｂ３〜ｂ５を取付板３６の所定の部分、本実施の形態においては突起３６ｂに押し付け、取付板３６に対して位置決めすることができる。また、ベアリングｂ３〜ｂ５に所定の予圧を加えることができるので、ベアリングｂ３〜ｂ５をケーシングＭＣに安定して取り付けることができる。そして、前記ベアリングナット６４をボールねじ軸５１に対して相対的に回動させることによって、前記ベアリングナット６４と螺合部６１との螺合量を変化させると、予圧が調整される。
【００４０】
したがって、サーボモータ４８を駆動してボールナット２３を進退させたときに反力が発生させられ、該反力がスリーブ軸３８に伝達されても、ベアリングｂ３〜ｂ５の機能が低下することがない。
【００４１】
なお、７１はフランジ部５８と第１のベアリング押え６２との間に配設されたメカニカルシール、７２は第２のベアリング押え６３と突起３６ｂとの間に配設されたメカニカルシール、７３はボルトβ７によって取付板３６の後端面に取り付けられ、前記メカニカルシール７２を保持するシール押えである。そして、前記第１のベアリング押え６２はメカニカルシール７１を保持するシール押えを兼ねる。
【００４２】
本実施の形態においては、連結スリーブ３９の内周面及び連結部５４の外周面にスプライン歯が形成されるようになっているが、連結スリーブの外周面及び出力軸の内周面にスプライン歯を形成することもできる。
【００４３】
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。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、型締駆動装置においては、ベースプレートに取付部材を介して取り付けられたケーシングと、該ケーシングに取り付けられたステータと、前記ケーシング内において回転自在に配設された出力軸と、該出力軸の両端を支持する第１、第２のベアリングと、前記ステータより径方向内方において前記出力軸に取り付けられたロータと、進退自在に配設された進退部材と、前記出力軸と回転伝達手段を介して連結された第１の部材、及び前記進退部材に取り付けられた第２の部材を備え、前記第１の部材の回転運動を第２の部材の直線運動に変換する運動方向変換手段と、前記第１の部材を支持する第３のベアリングとを有する。
【００４５】
そして、前記回転伝達手段は、前記出力軸と第１の部材とが、前記第２の部材の進退に伴って軸方向において相対的に移動するのを許容し、反力が出力軸に伝達されるのを防止する。
【００４６】
この場合、前記回転伝達手段は、前記出力軸及び第１の部材が軸方向において相対的に移動するのを許容するので、第２の部材が進退させられるのに伴って、反力が出力軸に伝達されることはない。したがって、第１、第２のベアリングの機能が低下することなく、出力軸の回転を第１の部材に正確に伝達することができ、可動金型の位置、型締力等を正確に制御することができる。そして、駆動手段として市販のモータを使用することができるので、型締駆動装置のコストを低くすることができる。
【００４７】
また、出力軸と第１の部材とがプーリ、タイミングベルト等を介することなく連結され、型締装置がダイレクトドライブ方式で作動させられるので、出力軸の回転と第１の部材の回転とを完全に同期させることができ、可動金型の位置、型締力等を正確に制御することができる。
【００４８】
そして、駆動手段を駆動して第２の部材を進退させたときに反力が発生させられても、第３のベアリングの機能が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における型締駆動装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における型締駆動装置の要部を示す概略図である。
【符号の説明】
１２ トグルサポート
２１ ボールねじ
２３ ボールナット
３１ ステータ
３４ ロータ
３５ 出力軸
３６ 取付板
３６ｂ 突起
４１ クロスヘッド
４８ サーボモータ
５１ ボールねじ軸
６２ 第１のベアリング押え
６３ 第２のベアリング押え
ｂ１〜ｂ５ 第１〜第３のベアリング
ＭＣ ケーシング

Claims (3)

1. （ａ）ベースプレートに取付部材を介して取り付けられたケーシングと、
   （ｂ）該ケーシングに取り付けられたステータと、
   （ｃ）前記ケーシング内において回転自在に配設された出力軸と、
   （ｄ）該出力軸の両端を支持する第１、第２のベアリングと、
   （ｅ）前記ステータより径方向内方において前記出力軸に取り付けられたロータと、
   （ｆ）進退自在に配設された進退部材と、
   （ｇ）前記出力軸と回転伝達手段を介して連結された第１の部材、及び前記進退部材に取り付けられた第２の部材を備え、前記第１の部材の回転運動を第２の部材の直線運動に変換する運動方向変換手段と、
   （ｈ）前記第１の部材を支持する第３のベアリングとを有するとともに、
   （ｉ）前記回転伝達手段は、前記出力軸と第１の部材とが、前記第２の部材の進退に伴って軸方向において相対的に移動するのを許容し、反力が出力軸に伝達されるのを防止することを特徴とする型締駆動装置。
2. （ａ）前記回転伝達手段は、前記出力軸に取り付けられた筒状の連結スリーブを備え、
   （ｂ）前記第１の部材に形成された連結部の外周面及び前記連結スリーブの内周面は、スプライン歯によってスプライン係合させられる請求項１に記載の型締駆動装置。
3. （ａ）前記第１の部材はボールねじ軸であり、
   （ｂ）前記第２の部材はボールナットである請求項１に記載の型締駆動装置。

Images