JP3632004B2 - ボールねじ装置、及び同装置を備えた射出成形機、及びボールねじ装置制御方法 - Google Patents
ボールねじ装置、及び同装置を備えた射出成形機、及びボールねじ装置制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置、又は逆に直線運動を回転運動に変換するボールねじ装置、及び同ボールねじ装置を組込んだ射出成形機（特に電動射出成形機の射出、型開閉、型締、エジェクタ等の直進駆動に使用するボールねじの片側方向の負荷を分担して支える複数のボールねじナットの支持構造）、及び同ボールねじ装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の直進移動軸の駆動源として、従来は主として油圧が用いられていたが、最近は作業環境の改善、電力エネルギー効率向上、作動部の速度、位置等の制御容易の利点を有する電気式駆動が多く用いられるようになってきている。即ち、射出スクリュの射出駆動、型締装置の型盤移動、型締、エジェクタ等の直進移動の駆動源には、電気サーボモータと、そのモータの回転を直線駆動に換える最も機械効率のよいボールねじ構造が使用されるようになっている。
【０００３】
従来の射出成形機の電動射出駆動装置は、駆動モータが１個又は２個のものがあり、駆動モータが１個の場合、回転を直進運動に変えるためのねじとナットは駆動力のバランスを取るため、射出スクリュの両側に対称に一対設けられ、動力伝動は伝動用歯付きベルト、又は歯車トレーンに依っていた。（例えば、特公平８−９１８４号公報に開示された射出成形機の射出装置参照）。
しかし、上記従来の電動射出駆動装置は、小型の射出成形機に対しては問題ないが、中型以上の射出成形機になると、射出に要する射出時の圧力が非常に大きく、大きいトルクを出力するための特別仕様のモータが必要となるので、コストが高くなるのみならず、射出成形機の搭載時の配置バランスが悪くなるという問題がある。
【０００４】
射出成形機の射出駆動において、射出スクリュの先端に貯溜した溶融樹脂を射出スクリュを前進させて急速に金型キャビティ内に押出すとき、射出スクリュは大きな押圧力を必要とするので、射出駆動にボールねじを用いるときは、ボールねじによる直線往復駆動の片側方向が高負荷になり、ボールねじの許容最大負荷力はこの射出駆動時の押圧力に対応できるように選定されている。また、ボールねじの負荷力はスクリュ溝とボールナット溝に挟まれているボールの転がり耐圧力で計算され、設計上の負荷能力はスクリュの作動螺旋上にある作動ボールに均等な圧力が作用するものとして計算される。
【０００５】
小型の射出成形機の射出駆動にボールねじが用いられる場合は、ボールねじの許容力の限界サイズを上回るサイズを選定しても、市販の標準サイズから選べるので、ボールねじ装置のコストはあまり問題にならないが、中型以上の射出成形機で射出圧力が大きくなると、ボールねじのサイズが標準から外れるため、コストが大きな問題になり、限界設計が要求される。
【０００６】
ボールねじ軸の軸方向に高い引張力が掛けられたとき、ボールねじ軸は固定側の軸受とボールナットとの間で伸び、ボールナットも軸方向の力を受けて伸縮するので、ボールねじのスクリュ側とボールナット側のねじピッチがずれて、ボールの受圧力が軸方向の位置によって変化する。
【０００７】
図１４に特開２０００−１０８１７５号で公示されている従来のボールねじ装置を示す。このボールねじ装置の構成は、ボールねじ軸０１０が図示しない左方の固定側で駆動されて回転し、ボールねじ軸０１０の軸方向は強力なスラスト軸受で拘束され、ボールねじ軸０１０のボールねじにより射出スクリュに結合している移動フレーム０６がボールねじナット０１１に押されて矢印で示す射出方向へ移動する。５９はフランジ状の圧力検出センサ（ロードセル）である。このボールねじ装置の構成では、図１５の模式図（Ｉ）及び軸方向ナット幅に対する荷重の特性グラフ（ＩＩ）に示したように、ボールナット０１１の作用端部のボールほどボールの受圧荷重が大きくなる。ボールねじ０５０の容量を増加するためボールナット０１１の長さを長くしてもナット０１１の端部の方の変形が大きいため、作用端側の荷重が益々増加する傾向は避けられない。０４は固定側部材で、ボールねじ軸０１０を軸受で回転自在に軸支している。
【０００８】
特開２０００−１８５３３９号に開示された射出成形機の射出駆動用のボールねじ装置は、図１６に示すように、電動モータにより駆動されるボールねじ軸０５１に対して嵌合するボールナット０５２、０５３を一本のボールねじ軸について複数個直列に配設し、ボールナット０５２、０５３から電動式射出成形機の可動部材０６０に推力を伝達する流体圧シリンダ０５４、０５５をそれぞれボールナットに連結し、各々の流体圧シリンダ０５４、０５５のシリンダ室を連通管０５６により連通させた構成のボールねじ装置であり、ボールねじ軸への負荷荷重を複数個のボールナットで均等に分配させることにより、ボールねじ軸寿命を延ばすようにしたことを狙いとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例で説明したように、高負荷のボールねじナットを得るためにボールナットの長さを長くしようとすれば、ナットの端部の方の変形が大きいため、作用端側の荷重が益々増加する傾向となる。また、ボールねじ軸に直列に複数のボールナットを螺合して作用体とそれぞれのボールナットとを流体圧シリンダで連結し、それぞれの流体圧シリンダのシリンダ室を連通管で連通させた構成のボールねじ装置は、ナットに加わる負荷を均等に分担させることは可能であるが、流体圧シリンダから流体が漏れることによりボールナットの位置が変動して、射出スクリュが正しい射出始め又は射出終り位置をキープできなくなる可能性がある。本発明は、作用体に対するボールナットの取付け位置が変動しないで、複数のボールナットそれぞれに均等な荷重を分担負荷されるようなボールねじ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】
上記の問題点に対し本発明は、以下の各項の構成を特徴とする手段により課題の解決を図る。
（１） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、同ボールねじナットの内の１個を作用体に取付けるセンサ担体フランジと、同センサ担体フランジに設けられた荷重検出センサと、前記１個以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記作用体に取付けられ前記ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有する片側開放の流体圧シリンダと、同流体圧シリンダに備えられ前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力を生じる流体圧に制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに負荷荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１１】
（２） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転駆動して均等に負荷し、ボールねじに螺合するボールねじナットに結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、前記各ボールねじ軸のそれぞれに複数螺合するボールねじナットと、全数のボールねじナットの内の１個を作用体に取付けるセンサ担体フランジと、同センサ担体フランジに設けられた荷重検出センサと、前記荷重検出センサを有するボールねじナットが螺合するボールねじ軸以外のボールねじ軸上の複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に取付ける取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて作用体に取付けられる複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力が生じるように前記各流体圧シリンダ毎にそれぞれ流体圧を制御する流体圧制御装置と、同流体圧制御装置で制御された流体圧を前記複数の流体圧シリンダに伝える配管とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１２】
（３） 上記（２）に記載するボールねじ装置において、前記各流体圧シリンダへ送られる流体圧は、前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力が生じるように制御し、各シリンダへの流体圧配管を連通して各流体圧シリンダに同じ流体圧が掛かるようにして、作用体に荷重が負荷されたとき前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１３】
（４） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、前記作用体又は前記固定部材に取付けられ前記作用体に対する負荷荷重を検出する荷重検出センサと、前記複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に結合する取付フランジと、同取付フランジに結合したもの以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、同ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて前記作用体に取付けられている複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの数で割った値に等しいピストン押力を生じるようにそれぞれの流体圧シリンダの流体圧を制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１４】
（５） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転して均等に負荷駆動し、ボールねじに螺合するボールねじナットと結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、前記ボールねじ軸のそれぞれに螺合する複数のボールねじナットと、前記作用体又は前記固定部材に取付けられ、作用体に対する負荷荷重を検出する荷重検出センサと、前記各ボールねじ軸の同軸上にある複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に結合する取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて前記作用体に取付けられている複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に等しいピストン押力を生じるようにそれぞれの流体圧シリンダの流体圧を制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１５】
（６） 上記（５）に記載するボールねじ装置において、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に相当する流体圧を算出し、各流体圧シリンダへの流体圧配管を連通して各流体圧シリンダに同じ流体圧が掛かるようにして、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に制御し、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじ軸及びボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１６】
（７） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、同ボールねじナットの内の１個を作用体に取付ける固定フランジと、前記１個以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記作用体に取付けられ前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有する片側開放の流体圧シリンダと、該流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記各ボールねじ軸のうちのいずれかに備えられて前記作用体に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記作用体の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に荷重が加わったと判断した場合には、前記固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始させるボールねじ装置。
【００１７】
（８） 上記（７）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられているボールねじ装置。
【００１８】
（９） 上記（７）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。
【００１９】
（１０） 上記（７）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２０】
（１１） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転駆動して均等に負荷し、ボールねじに螺合するボールねじナットに結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、前記各ボールねじ軸のそれぞれに複数螺合するボールねじナットと、全数のボールねじナットの内の１個を作用体に取付ける固定フランジと、該固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじナットが螺合するボールねじ軸以外のボールねじ軸上の複数のボールねじナットの内の１個を直接、作用体に取付ける取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、該流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて作用体に取付けられる複数の流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記各ボールねじ軸のうちのいずれかに備えられて前記作用体に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記作用体の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に荷重が加わったと判断した場合には、前記固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始させるボールねじ装置。
【００２１】
（１２） 上記（１１）に記載するボールねじ装置において、前記各流体圧シリンダは、流体圧配管を介して互いに連通しており、前記流体圧供給源からの流体圧が均等分配されるボールねじ装置。
【００２２】
（１３） 上記（１１）又は（１２）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２３】
（１４） 上記（１１）又は（１２）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２４】
（１５） 上記（１１）又は（１２）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２５】
（１６） 射出成形機の射出スクリュの直進射出駆動用に、上記（２）、（３）、（５）、（６）及び（１１）〜（１５）のいずれかに記載する流体圧均等分担式の複数のナットを備えた複数のボールねじ装置を射出スクリュ軸に平行に設け、全部のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにした射出成形機。
【００２６】
（１７） 上記（１）〜（６）のいずれかに記載のボールねじ装置の制御方法において、前記作用体に加わっている荷重がゼロである場合には、前記流体圧シリンダへの流体圧供給を停止させ、前記作用体に荷重が加わった場合には、前記センサ担体フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始するボールねじ装置の制御方法。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。本実施形態では作動流体に油類を使用し、油圧ポンプ、油圧制御弁等の油圧制御装置用機器を用いている。図１はボールねじ装置の側面断面図、図２は図１のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図、図９は図１のボールねじ装置の模式図（Ｉ）と、ボールねじナットの軸方向に対するボールが受ける荷重を示したグラフ（ＩＩ）、（ＩＩＩ）である。
【００２８】
図１に示すボールねじ装置２０は、ボールねじ軸２１と、移動フレーム６（作用体）の両側のボールねじナット取付部６ａ、６ｂにはこのボールねじ軸２１に螺合する２組のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂとが取付けられ、ボールねじナット２２Ａを取付けるときに移動フレーム６との間に介在する荷重センサ担体フランジ３１と、ボールねじナット２２Ｂを取付けるときに移動フレーム６との間に介在する油圧シリンダ３５と油圧ピストン３６とで構成されている。荷重センサ担体フランジ３１の適当な位置に、ボールねじナット２２Ａの負荷荷重を検出することができる荷重センサ（ロードセル）３２が取付けてある。荷重センサ３２が検出した荷重は制御装置３４へ送られ、制御装置３４で油圧に換算されて油圧制御弁４３に伝えられる。このとき換算された油圧が油圧シリンダ３５に加わったとき、油圧ピストン３６の受ける力がセンサ３２が検出した荷重と常に同じ値になるように制御されている。
【００２９】
図２の模式図に示すように、サーボモータ１１がボールねじ軸２１を駆動し、ボールねじ軸２１が回転してボールねじナット２２Ａとボールねじナット２２Ｂを介して移動フレーム６を矢印で示した方向に引き寄せるとき、ボールねじナット２２Ａが取付けられている荷重センサ担体フランジ３１の荷重センサ３２が検出した荷重は、信号線５１を介して制御装置３４の油圧変換回路４１により油圧信号に換えられ、ＰＩＤ制御回路４２により油圧制御弁４３を介して、油圧シリンダ３５の作動油をこの油圧値（又はこの油圧値に比例した値とすることも可能）に制御し、配管５２により油圧シリンダ３５に送られる。従って、ボールねじナット２２Ａとボールねじナット２２Ｂは均等に負荷荷重（又は一定比率の負荷荷重）を分担する。
【００３０】
荷重センサ担体フランジ３１は剛性が大きく軸方向に荷重が掛かっても殆ど変形しないので、このフランジ３１に取付けられたボールねじナット２２Ａはボールねじ軸２１との設定位置を維持することができる。また、ボールねじナット２２Ｂが取付けられた油圧シリンダ３５の油室はボールねじ軸２１とボールねじナット２２Ｂとのピッチのずれをカバーすることができる。
【００３１】
図９−（Ｉ）に示したように、ボールねじ軸２１にボールねじナット２２Ａと油圧シリンダ機能を介在したボールねじナット２２Ｂを直列に配置し、移動フレーム６に取付けたときは、ボールねじナット２２Ａ、２２Ｂの軸方向に対するボールの受ける荷重の計算値は図９−（ＩＩ）、図９−（ＩＩＩ）に示したようになり、ボールの受ける荷重を軸方向に積分した面積ｍとｎは等しくなる。このボールの受ける荷重を示す図９−（ＩＩ）、図９−（ＩＩＩ）を、従来の図１０に示すボールねじナット０１１の軸方向に対するボールの受ける荷重の計算値図１１−（ＩＩ）に比較すると、明らかにボールが受ける荷重の最大値が小さいことが分かる。
【００３２】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を図に基づいて説明する。図３は図１のボールねじ装置を使用した電動射出駆動装置を備えた射出成形機の全体側面図、図４は図３の射出成形機のＡ−Ａ断面によるボールねじ部の拡大図、図５は図４のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図である。図１のボールねじ装置２０を２組、電動射出駆動に用いた射出成形機１の概略と、ボールねじ装置３０（２組のボールねじ装置とその周辺を構成する部品を合わせてボールねじ装置３０とする）の構成を説明する。この電動射出駆動装置は、射出スクリュ７の樹脂送り、可塑化を電動モータ８の駆動で行うと同時に、これと別に設けた２台の電動モータ１１の回転を同期制御しつつ直進動作に変換し、この２つ直進動作を同時に射出スクリュ７に加えて射出前進及び後退するように構成した射出成形機の射出駆動装置である。
【００３３】
図において、駆動装置台３に固設された固定側フレーム４の側面には射出シリンダ５の基部が取付けられている。移動フレーム６は、駆動装置台３の上面に敷設されたレール１７上を、リニアベアリング１８を介して水平に射出方向に移動可能である。移動フレーム６の後方には射出スクリュ回転駆動用（樹脂送り、可塑化用）減速機付のモータ８が取付けられている。
【００３４】
固定側フレーム４の上部に、１対の射出駆動用モータ１１、１１が取付けられ、各モータ１１の出力軸には小プーリー１２が、キーにより回転方向を制止して取付けられている。射出駆動用モータ１１は減速機付モータである。ボールねじ装置３０のボールねじ軸２１、２１は回転可能に、また、大きなスラストを受け持ち可能なように、大容量のアンギュラコンタクトベアリング１９を介して固定側フレーム４に取付けられている。また、この１対のボールねじ軸２１、２１の先端には、大プーリー１３がキーで回転方向を制止して取付けられている。
【００３５】
射出駆動用モータ１１、１１の回転は、それぞれ、小プーリー１２と歯付ベルト１４と大プーリー１３を介して、ボールねじ軸２１、２１に伝達される。図示略の同期制御装置により、ボールねじ軸２１、２１は同期回転する。ボールねじ軸２１、２１と射出シリンダ５との軸距離は等しくしてあり、２本のボールねじ軸の駆動トルクも等しくなるように制御される。
【００３６】
移動フレーム６の両側のボールねじナット取付部６ａ、６ｂには、それぞれ、ボールねじ軸２１に螺合する一対のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂが取付けられ、ボールねじ装置２０の場合と同じように、ボールねじナット２２Ａは荷重センサ担体フランジ３１を介してボールねじナット取付部６ａに取付けられ、ボールねじナット２２Ｂは油圧シリンダ３５Ａと油圧ピストン３６Ａとを介在して取付部６ｂに取付けられている。図５の模式図と油圧制御装置４６の制御回路が示すように、荷重センサ担体フランジ３１に取付けられた荷重センサ３２はボールねじナット２２Ａの負荷荷重を検出し、その検出値は油圧変換分配回路４５により油圧信号に換えられ、ＰＩＤ制御回路４２Ａにより油圧制御弁４３Ａを介して、油圧シリンダ３５Ａの作動油をこの油圧値に制御し、配管５２Ａにより油圧シリンダ３５Ａに送られる。従って、ボールねじナット２２Ａとボールねじナット２２Ｂは同じ負荷荷重を分担する。配管５２Ａには管内圧力を検出する油圧計３８Ａが設けられている。
【００３７】
ボールねじナット取付部６ｃには、ボールねじナット２２Ｃが荷重センサ担体フランジ３１と同じ形状のフランジ３３を介して取付けられ、ボールねじナット取付部６ｄには、ボールねじナット２２Ｄが油圧シリンダ３５Ｂと油圧ピストン３６Ｂと介在して取付けられ、荷重センサ３２の検出値から油圧変換分配回路４５により変換し分配された油圧の信号に基づいて、ＰＩＤ制御回路４２Ｂにより油圧制御弁４３Ｂを介して、油圧シリンダ３５Ｂの作動油をこの油圧値に制御し、配管５２Ｂにより油圧シリンダ３５Ｂに送られる。即ち、油圧シリンダ３５Ｂに支えられたボールねじナット２２Ｄが受け持つ荷重は、ボールねじナット２２Ａ、ボールねじナット２２Ｂと同等である。配管５２Ｂには管内圧力を検出する油圧計３８Ｂが設けられている。
【００３８】
片側のボールねじ軸２１の駆動トルクと他の側のボールねじ軸２１の駆動トルクは同じ値に制御されているので、ボールねじナット２２Ｃの負荷荷重も上記３個のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｄと同等になり、射出駆動の押力を分担することができる。
【００３９】
また、荷重センサ担体フランジ３１は剛性が大きく軸方向に荷重が掛かっても殆ど変形しないので、このフランジ３１に取付けられたボールねじナット２２Ａはボールねじ軸２１との設定位置を維持することができる。また、ボールねじナット２２Ｂが取付けられた油圧シリンダ３５Ａの油室はボールねじ軸２１とボールねじナット２２Ｂとのピッチのずれをカバーすることができる。
同様に、フランジ３３も剛性が大きく負荷荷重に対して殆ど変形しないので、フランジ３３に取付けられたボールねじナット２２Ｃはボールねじ軸２１との設定位置を維持することができる。また、ボールねじナット２２Ｄが取付けられた油圧シリンダ３５Ｂの油室はボールねじ軸２１とボールねじナット２２Ｄとのピッチのずれをカバーすることができる。
【００４０】
ボールねじナット２２が全て油圧シリンダ３５とピストン３６による油圧力で支えられているとすれば、ボールねじ軸２１を逆回転し、ボールねじナット２２Ａ、２２Ｂが図４の矢印に示す方向と反対方向に移動するとき、油圧が負圧となり、引き力が真空吸引力より大きくなれば、油圧ピストン３６が抜け出すことを抑えることができなくなる。このボールねじ装置３０の構成は２組のボールねじ軸２１の各々に螺合する２個（複数）のボールねじナット２２の内の１個は剛性の高い荷重センサ担体フランジ３１、又は同フランジ３１と同じ形状、従って、同等の剛性を有するフランジ３３を介して移動フレーム６に取付けられているので、図４の矢印と反対方向に移動するとき、多少の負荷荷重があっても十分にその負荷に対応することができる。
【００４１】
以上に述べた構成の射出成形機１の電動射出駆動とボールねじ装置３０の作用を説明する。
樹脂送り、可塑化の工程においては（図４の実線の位置において）、モータ８を回転して射出スクリュ７を回し、ホッパ９から樹脂のペレットを導入して送りながら加熱し、樹脂を溶融可塑化する。同時に、２台の射出駆動用モータ１１をゆっくり同期運転して移動フレーム６を後進し、射出スクリュ７をゆっくり後退させ、溶融樹脂を射出スクリュ７先端に溜める。
金型に対して１ショット分の樹脂が溜め終わったとき（移動フレーム６は、図４の２点鎖線で示した位置まで移動する）、射出スクリュ回転用モータ８を停止し、２台の射出駆動用モータ１１を同期運転で高速回転し、射出スクリュ７を高速に移動させて樹脂を金型のキャビティ内に射出する（図４の実線の位置に戻る）。次のサイクルのための樹脂送り、可塑化の工程に移行し、同じ工程を繰り返す。
【００４２】
大きな力が必要な射出工程のとき、ボールねじ軸２１が引張り側となるように構成されているので、ボールねじ軸２１は撓む恐れがない（ボールねじ軸２１が圧縮側になっていると不安定な曲げ−バックリング（座屈変形）−が起こり易い）。また、移動フレーム６の戻り方向の作動力は、射出時の作動力に比べて遥かに小さいので、ボールねじ軸２１の後端部に軸受の支持が無くても、安定に作動できる。
【００４３】
このように、２組のボールねじ軸２１に直列に配置したそれぞれ２組のボールねじナットの内の各１個のボールねじナット２２Ｃ、２２Ｄを油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたとき、作動油の油圧を固定している荷重センサ担体フランジ３１の負荷荷重と同じ荷重値に制御しているので、全部のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを同負荷にすることができる。
【００４４】
本実施形態では、１本のボールねじ軸２１に２組のボールねじナット２２を直列に配置したものを説明したが、１本のボールねじ軸２１に３組以上のボールねじナット２２を直列に配置し、増加分のボールねじナットに油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたものでも、上記と同様の作用が得られ、ボールねじナット２２にはボールねじナット２２の数で等分された負荷が掛かる。また、射出駆動用に、ボールねじ軸２１を３組以上を組み合わせ、その内の１つのボールねじ軸のボールねじナットの１つを荷重センサ担体フランジ３１を介して移動フレーム６に取付け、その他のボールねじ軸のボールねじナットの１つをフランジ３３を介して移動フレーム６に取付け、その他のボールねじナットを全て、油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたものでも、上記と同様の作用が得られ、各ボールねじナット２２にはボールねじナット２２の合計数で等分された負荷が掛かる。各ボールねじナット２２にはそれぞれを単独に油圧を制御するＰＩＤ制御回路４２が設けてあるので、必要に応じて油圧変換分配回路４５において、荷重検出センサ３２の検出値の換算率を換え、油圧シリンダ３５Ａと油圧シリンダ３５Ｂと別の油圧を指定し、制御することも可能である。
【００４５】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態を図６によって説明する。この実施形態は、第２の実施形態における油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたボールねじナットの油圧制御回路と制御方法が異なっているものであり、その他の構成は全て第２の実施形態と同様であり、共通な構成は説明を省略する。
図６において、油圧変換回路４１に続くＰＩＤ制御回路４２は１つだけ設けられ、油圧制御弁４３、油圧計３８も１つづつ設けられ、油圧配管５３は油圧シリンダ３５Ａと油圧シリンダ３５Ｂとに共通配管となっているので、油圧シリンダ３５Ａ、３５Ｂには同じ油圧が送られる。
【００４６】
第２の実施形態で説明したように、対称に置かれた一対のボールねじ軸には同じ負荷荷重が掛かるので、油圧変換回路４１において、荷重検出センサ３２の検出値を換算した油圧がボールねじナット２２Ａの負荷荷重とボールねじナット２２Ｂの負荷荷重が等しくなるようにすれば、全てのボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの負荷荷重を均等にすることができる。この構成は油圧制御回路の構成が簡単になる。
【００４７】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態を図７によって説明する。この実施形態は、第２の実施形態における荷重検出センサ３２を備えた荷重検出センサ担体フランジ３１を取り外してフランジ３３で置き換え、固定フレーム４の射出シリンダ５を取付ける部分に、圧縮荷重を検出する荷重検出センサ（ロードセル）２５を設けた構成としたものである。この荷重検出センサ２５は射出シリンダ５を介して、射出スクリュ７の射出押出力を検出することができるので、各ボールねじナットが荷重検出センサ２５の検出した押出力をボールねじナットの総数で割った負荷荷重がかかるように油圧を制御すればよい。この実施形態の油圧制御回路の構成は、第２の実施形態の制御回路と殆ど同じであり、共通な構成は説明を省略する。
【００４８】
図７において、油圧変換分配回路４５は、荷重検出センサ２５で検出した射出押出力を、ボールねじナットの総数で割った負荷荷重がかかるような油圧に換算し、その油圧換算値（同じ値）をＰＩＤ制御回路４２Ａ、ＰＩＤ制御回路４２Ｂに送り、ＰＩＤ制御回路４２Ａは油圧制御弁４３Ａを介して油圧ポンプ３９の油圧を制御して配管５２Ａを経て油圧シリンダ３５Ａへ伝える。油圧計３８Ａは配管５２Ａの油圧をＰＩＤ制御回路４２Ａへフィードバックする。同様に、ＰＩＤ制御回路４２Ｂは油圧制御弁４３Ｂを介して油圧ポンプ３９の油圧を制御して配管５２Ｂを経て油圧シリンダ３５Ｂへ伝える。油圧計３８Ｂは配管５２Ｂの油圧をＰＩＤ制御回路４２Ｂへフィードバックする。
【００４９】
第２の実施形態で説明したように、対称に置かれた一対のボールねじ軸には同じ負荷荷重が掛かるので、油圧変換分配回路４５において、荷重検出センサ２５の荷重検出値をボールねじナット２２の総数（図７では４）で割り、その値を換算した油圧を油圧シリンダ３５Ａ、油圧シリンダ３５Ｂへ伝えれば、全てのボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの負荷荷重を均等にすることができる。
【００５０】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態を図８によって説明する。この実施形態は、第４の実施形態における油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたボールねじナットの油圧制御回路と制御方法が異なっているものであり、その他の構成は全て第４の実施形態と同様であり、共通な構成は説明を省略する。
図８において、油圧変換回路４１に続くＰＩＤ制御回路４２は１つだけ設けられ、油圧制御弁４３、油圧計３８も１つづつ設けられ、油圧配管５５は油圧シリンダ３５Ａと油圧シリンダ３５Ｂと共通配管となっているので、油圧シリンダ３５Ａ、３５Ｂには同じ油圧が送られる。
【００５１】
上記の実施形態で説明したように、対称に置かれた一対のボールねじ軸には同じ負荷荷重が掛かるので、油圧変換回路４１において、荷重検出センサ２５の検出値をボールねじナット２２の総数（図８では４）で割り、その値を換算した油圧をボールねじナット２２Ｂの油圧シリンダ３５Ａ、ボールねじナット２２Ｄの油圧シリンダ３５Ｂに伝えるようにすれば、全てのボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの負荷荷重を均等にすることができる。この構成は油圧制御回路の構成が簡単になる。
【００５２】
［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態を図１０によって説明する。本実施形態も、本発明のボールねじ装置を、射出成形機の電動射出駆動装置に適用した場合を例として説明するものとする。なお、同図は、同電動射出駆動装置の概略構成を模式的に示す説明図であり、上記各実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
同図に示すように、本実施形態の電動射出駆動装置は、スラスト方向を前記固定側フレーム４（固定部材。図示せず）に拘束している２本のボールねじ軸２１，２１を互いに平行に設け、これらボールねじ軸２１，２１を同期回転駆動して均等に負荷し、これらボールねじ２１，２１に螺合する各ボールねじナット２２Ａ，２２Ｂに結合している移動フレーム６（作用体）を直線移動させる複列ボールねじ装置として構成されている。
【００５３】
この複列ボールねじ装置は、一対のボールねじ軸２１，２１と、これらボールねじ軸２１，２１それぞれに螺合する２個のボールねじナット２２Ａ，２２Ｂと、これら４個（全数）のボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂの内の１個であるボールねじナット２２Ａを移動フレーム６に対して相対移動不可に固定する固定フランジ２２Ａ１と、該固定フランジ２２Ａ１で移動フレーム６に固定されたボールねじナット２２Ａが螺合するボールねじ軸２１とは別のボールねじ軸２１（紙面上側の方のもの）上の２個のボールねじナット２２Ａ，２２Ｂの内の１個であるボールねじナット２２Ａを直接、移動フレーム６に対して相対移動不可に固定する取付フランジ２２Ａ２と、ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ以外のボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに取付けられた環状の流体圧ピストン３６，３６と、これら流体圧ピストン３６，３６が液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて移動フレーム６に取付けられる２個の流体圧シリンダ３５，３５と、これら流体圧シリンダ３５，３５に流体圧を供給する流体圧供給源１００と、各ボールねじ軸２１，２１のうちの一方に備えられて移動体６に加わる荷重を検出する荷重検出センサ１０１と、移動フレーム６の変位を検出する変位検出センサ１０２ｚと、これら荷重検出センサ１０１及び変位検出センサ１０２ｚからの検出の結果を取り込んで、流体圧供給源１００から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う制御装置１０２（流体圧制御装置とを備えて構成されている。
【００５４】
前記流体圧供給源１００は、流体圧を発生させるポンプ１００ａと、該ポンプ１００ａから各流体圧シリンダ３５，３５に向かう流体圧を、前記制御装置１０２の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁１００ｂと、制御装置１０２の指示に基づいて流体圧を減圧する減圧弁１００ｃとを備えて構成されている。そして、ポンプ１００ａと電磁弁１００ｂとの間が配管１０３ａで接続されており、また、減圧弁１００ｃと流体圧シリンダ３５との間が配管１０３ｂで接続されている。さらに、各流体圧シリンダ３５，３５間は、流体圧配管１０３ｃを介して互いに連通しており、ポンプ１００ａからの流体圧が均等分配されるようになっている。
【００５５】
前記制御装置１０２は、前記荷重検出センサ１０１の検出結果に基づいて、移動フレーム６に加わっている荷重がゼロであると判断した場合に、流体圧供給源１００から各流体圧シリンダ３５，３５への流体圧供給を停止させるようになっている。
また、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出結果に基づいて、移動フレーム６に荷重が加わったと判断した場合に、前記固定フランジ２２Ａ１で移動フレーム６に固定された一方のボールねじ軸２１に加わる負荷Ｆ１が、同ボールねじ軸２１に加わる全荷重Ｆ０を、同ボールねじ軸２１における全ボールねじナット２２Ａ，２２Ｂの数（すなわち２個）で割った分担荷重Ｆ２に達する前に、流体圧シリンダ３５が分担荷重Ｆ２を生じるための流体圧を供給開始させるようになっている。
この時、他方のボールねじ軸２１にも、前記一方のボールねじ軸２１と同じ負荷Ｆ１が加わり、なおかつ、流体圧シリンダ３５，３５間が流体圧配管１０３ｃを介して流体圧が均等分配されるようになっているため、ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ間の負荷も等しくなる。したがって、全てのボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂに等しい分担荷重Ｆ２が均等に加わるものとなっている。
【００５６】
このようにして、移動フレーム６に加わる全荷重を各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂで支持するに際し、各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給タイミングを適切に行わないと、負荷荷重を支持開始する際に、瞬間的に負荷荷重の均等分配が適切になされない恐れがある。このような負荷荷重のばらつきが繰り返し生じると、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮める問題を生じることになる。
【００５７】
各流体圧シリンダ３５，３５への適切な油圧供給タイミングについて、図１１を参照しながら以下に説明する。なお、同図において、（ａ）は、移動フレーム６に負荷が生じ始めた際に、片方のボールねじ軸２１に螺着しているボールねじナット２２Ａ，２２Ｂに加わる負荷の総和（すなわち、一方のボールねじ軸２１に加わる負荷）の時間変化を示すものであり、横軸が時間、縦軸が負荷の総和を示している。また、（ｂ）及び（ｃ）は、同時刻におけるボールねじナット２２Ａ，２２Ｂの負荷荷重の時間変化を示すものであり、横軸が時間、縦軸が負荷荷重を示している。
【００５８】
移動フレーム６に作用する負荷荷重を２×Ｆとした場合、片方のボールねじ軸２１が支持する負荷荷重は半分のＦとなる（すなわち、前記負荷Ｆ１＝Ｆ）。このＦ１＝Ｆとなるまでの時間をｔ２とし、またその１／２であるＦ１＝１／２・Ｆになるまでの時間をｔ１とした場合に、本実施形態では、前記制御装置１０２が、時間ｔ１に達する前のタイミングで、ボールねじナット２２Ｂの流体圧シリンダ３５への油圧供給を開始する制御方法を採用している（図１１（ｂ）の実線参照）。このタイミングで油圧供給を行うと、図１１（ｃ）に示すように、時間ｔ２に達した時点のボールねじナット２２Ａの負荷が、分担荷重であるＦ２＝１／２・Ｆを越えることがないようになる。
【００５９】
因みに、ボールねじナット２２Ｂへの油圧供給タイミングが、時間ｔ１になってから供給開始した場合が２点鎖線に示すものであり、ボールねじナット２２Ａにおける負荷が分担荷重であるＦ２＝１／２・Ｆを瞬間的に越えてしまい、時間ｔ２における負荷分担が均等にならなくなっている。また、時間ｔ１を越えてから供給開始した場合が１点鎖線に示すものであり、同様に、時間ｔ２における負荷分担が均等にならなくなっている。このような理由より、最適な油圧供給タイミングとして、時間ｔ１よりも前に供給するタイミングが採用されている。
【００６０】
この油圧供給タイミング及び供給圧の制御は、図１０で示した前記制御装置１０２により行われる。すなわち、移動フレーム６に負荷が働いていない場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１のいずれにも検出値の変動が生じないため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働いていないと判断することができ、電磁弁１００ｂを閉じさせる。これにより、流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給が遮断されるため、ボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに対して無駄な負荷が加わるのを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっている。
【００６１】
移動フレーム６に負荷が働いた場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方に検出値の変動が生じるため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働き始めた（図１１（ａ）〜（ｃ）における時間０の時点）と判断することができ、時間ｔ１に達する前のタイミングで、電磁弁１００ｂを開かせる。これにより、各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給を開始する。すなわち、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出値をモニタリングし、その圧がＦ１＝１／２・Ｆ近傍に近づいたことで、時間ｔ１に至る直前であると感知し、電磁弁１００ｂを開く。また、この時の油圧値調整は、配管１０３ｂ内の圧力をモニタリングする圧力計１０５の検出結果を制御装置１０２が取り込み、これに基づいて減圧弁１００ｃの開度を調整することによってなされる。
【００６２】
以上説明の本実施形態の複列ボールねじ装置及びその制御方法によれば、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂそれぞれへの荷重分配を均等にすることが可能となる。
また、移動フレーム６に負荷が働いていないのに油圧供給してボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮めたり、または、油圧供給初期のボールねじナット２２Ａ，２２Ａに対して分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加えてしまうことによる寿命低下を、防止することも可能となる。
【００６３】
［第７の実施形態］
本発明の第７の実施形態を図１２によって説明する。本実施形態も、本発明のボールねじ装置を、射出成形機の電動射出駆動装置に適用した場合を例として説明するものとする。なお、本実施形態は、上記第６の実施形態の変形例に相当するので、上記第６の実施形態との相違点を中心に説明を行い、その他は同様であるとして説明を省略する。
【００６４】
同図に示すように、本実施形態の電動射出駆動装置（複列ボールねじ装置）は、その流体圧供給源１００が、前記電磁弁１００ｂ及び減圧弁１００ｃの代わりに、ポンプ１００ａから各流体圧シリンダ３５，３５に向かう流体圧を流体圧制御装置１０２からの指示に基づいて調整するサーボ弁１１０ａ及びリリーフ弁１１０ｂを設けた点が特徴的となっている。
【００６５】
本実施形態の複列ボールねじ装置によれば、移動フレーム６に負荷が働いていない場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１のいずれにも検出値の変動が生じないため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働いていないと判断することができ、サーボ弁１１０ａを閉じさせる。これにより、流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給が遮断されるため、ボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに対して無駄な負荷が加わるのを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっている。
【００６６】
移動フレーム６に負荷が働いた場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方に検出値の変動が生じるため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働き始めた（図１１（ａ）〜（ｃ）における時間０の時点）と判断することができ、時間ｔ１に達する前のタイミングで、サーボ弁１１０ａを開かせる。これにより、各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給を開始する。すなわち、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出値をモニタリングし、その圧がＦ１＝１／２・Ｆ近傍に近づいたことで、時間ｔ１に至る直前であると感知し、サーボ弁１１０ａを開く。また、この時の油圧値調整は、前記圧力計１０５の検出結果を制御装置１０２が取り込み、これに基づいてサーボ弁１１０ａの開度を調整することによってなされる。
【００６７】
本実施形態の複列ボールねじ装置及びその制御方法においても、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂそれぞれへの荷重分配を均等にすることが可能となる。
また、移動フレーム６に負荷が働いていないのに油圧供給してボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮めたり、または、油圧供給初期のボールねじナット２２Ａ，２２Ａに対して分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加えてしまうことによる寿命低下を、防止することも可能となる。
【００６８】
［第８の実施形態］
本発明の第８の実施形態を図１３によって説明する。本実施形態も、本発明のボールねじ装置を、射出成形機の電動射出駆動装置に適用した場合を例として説明するものとする。なお、本実施形態は、上記第６の実施形態の変形例に相当するので、上記第６の実施形態との相違点を中心に説明を行い、その他は同様であるとして説明を省略する。
【００６９】
同図に示すように、本実施形態の電動射出駆動装置（複列ボールねじ装置）は、その流体圧供給源１００が、前記ポンプ１００ａ及び電磁弁１００ｂ及び減圧弁１００ｃの代わりに、流体圧を発生させるポンプ１２０ａと、該ポンプ１２０ａを、制御装置１０２からの指示に基づいて駆動するモータ１２０ｂと、各流体圧シリンダ３５，３５が前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないようにポンプ１２０ａからの流体圧を制限するリリーフ弁１２０ｃとを設けた点が特徴的となっている。
【００７０】
本実施形態の複列ボールねじ装置によれば、移動フレーム６に負荷が働いていない場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１のいずれにも検出値の変動が生じないため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働いていないと判断することができ、モータ１２０ｂを停止させる。これにより、ポンプ１２０ａから流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給が遮断されるため、ボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに対して無駄な負荷が加わるのを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっている。
【００７１】
移動フレーム６に負荷が働いた場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方に検出値の変動が生じるため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働き始めた（図１１（ａ）〜（ｃ）における時間０の時点）と判断することができ、時間ｔ１に達する前のタイミングで、モータ１２０ｂを回転開始させる。これにより、ポンプ１２０ａから各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給を開始する。すなわち、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出値をモニタリングし、その圧がＦ１＝１／２・Ｆ近傍に近づいたことで、時間ｔ１に至る直前であると感知し、モータ１２０ｂを回転開始させる。また、この時の油圧値調整は、前記圧力計１０５の検出結果を制御装置１０２が取り込み、これに基づいてモータ１２０ｂの回転速度を調整することによってなされる。
【００７２】
本実施形態の複列ボールねじ装置及びその制御方法においても、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂそれぞれへの荷重分配を均等にすることが可能となる。
また、移動フレーム６に負荷が働いていないのに油圧供給してボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮めたり、または、油圧供給初期のボールねじナット２２Ａ，２２Ａに対して分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加えてしまうことによる寿命低下を、防止することも可能となる。
【００７３】
なお、上記第６実施形態〜第８実施形態と同様の制御方法を、上記第１実施形態〜第５実施形態に適用しても良いことは勿論である。
また、上記第１実施形態〜第８実施形態における各ボールねじ軸の本数ならびにボールねじナットの個数は、一例であり、その他の数の組み合わせを適用しても良いことも勿論である。
また、上記第６実施形態〜第８実施形態においては、移動フレーム６への負荷をモニタリングする手段として、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方を装備する装備するものとしたが、これに限らず、荷重検出センサ１０１のみを装備するものとしても良い。しかしながら、上記第６実施形態〜第８実施形態のように両方を装備した方が、ダブルチェック機能を働かすことができるので、より好ましいと言える。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、単数又は複数のボールねじ軸とボールねじナットにより作用体を移動させる直線移動用のボールねじ装置において、同じボールねじ軸に複数のボールねじナットを螺合し、各ボールねじ軸の複数のボールねじナットの内の１個はセンサ担体フランジを介して作用体に取付け、単数又は複数個のセンサ担体フランジの１つに荷重検出センサを設け、その他のボールねじナットはシリンダ、ピストンによるボールねじナット流体圧支持機構として、その流体圧支持機構の支持力が前記荷重検出センサの検出押し力と等しくなるように流体圧を制御したものは、大きな負荷荷重に対して、これを各ボールねじナットに均等に分担させることができるので、小さく短い標準サイズのボールねじナットを使用することができ、コストを下げることができる。また、このボールねじナットの流体圧支持機構は、ボールねじとボールねじナットとのピッチのずれをカバーすることができ、ボールねじナットの信頼性、耐久性が向上する効果がある。また各ボールねじ軸の複数のボールねじナットの内の１個はセンサ担体フランジを介して作用体に取付けてあるので、作用体が戻ったときに、ボールねじ軸に対するボールねじナットの元の位置の再現性を確保できる効果がある（請求項１、２）。
【００７５】
上記のボールねじナットの流体圧支持機構の作動流体配管を共通化したものは、流体圧制御回路が簡単になり、コスト低減効果がある（請求項３）。
【００７６】
単数又は複数のボールねじ軸とボールねじナットにより作用体を移動させる直線移動用のボールねじ装置において、作用体又は作用体の駆動力を支える固定部材に全駆動力を検出する検出センサを設け、同じボールねじ軸に複数のボールねじナットを螺合し、各ボールねじ軸の複数のボールねじナットの内の１個は取付フランジを介して作用体に取付け、その他のボールねじナットはシリンダ、ピストンによるボールねじナット流体圧支持機構として、その流体圧支持機構の支持力が、前記駆動力検出センサの検出押し力をボールねじナットの全数で割った値と等しくなるように流体圧を制御したものは、大きな負荷荷重に対して、これを各ボールねじナットに均等に分担させることができるので、上記と同様の効果を奏する（請求項４、５）。
【００７７】
前記のボールねじナットの流体圧支持機構の作動流体配管を共通化したものは、流体圧制御回路が簡単になり、コスト低減効果がある（請求項６）。
【００７８】
前記ボールねじ装置の制御方法として、作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給を停止させ、また、作用体に荷重が加わったと判断した場合には、固定フランジで作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が分担荷重に達する前のタイミングで流体圧を供給開始させるようにしたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ効果を奏することが可能となる（請求項１７）。
【００７９】
単数又は複数のボールねじ軸とボールねじナットにより作用体を移動させる直線移動用のボールねじ装置において、各ボールねじナットのうちの１個を固定フランジを介して作用体に取り付け、その他のボールねじナットはシリンダ、ピストンによるボールねじナット流体圧支持機構とし、作用体に加わる荷重または変位のいずれか一方もしくは両方を検出し、この検出の結果に基づいて、作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給を停止させ、また、作用体に荷重が加わったと判断した場合には、固定フランジで作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が分担荷重に達する前のタイミングで流体圧を供給開始させるようにしたものは、大きな負荷荷重に対して、これを各ボールねじナットに均等に分担させることができるので、上記と同様の効果を奏する。また、上記タイミングで油圧供給を行うことにより、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ効果を奏することも可能となる（請求項７、１１）。
【００８０】
前記ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給源として、流体圧を発生させるポンプと、各流体圧シリンダに向かう流体圧を、流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、流体圧を減圧する減圧弁とを備えたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる（請求項８、１３）。
【００８１】
前記ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給源として、流体圧を発生させるポンプと、各流体圧シリンダに向かう流体圧を、流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とを備えたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる（請求項９、１４）。
【００８２】
前記ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給源として、流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、各流体圧シリンダが分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないようにポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とを備えたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる（請求項１０、１５）。
【００８３】
上記のボールねじナットの流体圧支持機構の作動流体配管を共通化したものは、流体圧制御回路が簡単になり、コスト低減効果がある（請求項１２）。
【００８４】
本発明のボールねじ装置は、射出駆動のような、往復移動の片側方向だけに大きな押圧力を必要とする電動力駆動に採用して好適である（請求項１６）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の側面断面図である。
【図２】図１のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電動射出駆動装置を備えた射出成形機の全体側面図である。
【図４】図３の射出成形機のＡ−Ａ断面によるボールねじ部の拡大図である。
【図５】図４のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図９】図１のボールねじ装置の模式図（Ｉ）と、ボールねじナットの軸方向に対するボールが受ける荷重を示したグラフ（ＩＩ）、（ＩＩＩ）である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図１１】同油圧制御装置における油圧供給タイミングを説明するグラフであり、（ａ）は、全ボールねじナットに加わる負荷総和の時間変化を示し、（ｂ）は油圧機構を備えたボールねじナットにおける負荷の時間変化を示し、（ｃ）は固定式のボールねじナットにおける負荷の時間変化を示している。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図１４】従来のボールねじ装置を示す断面側面図である。
【図１５】図１４の従来のボールねじ装置の模式図（Ｉ）と、ボールねじナットの軸方向に対するボールが受ける荷重を示したグラフ（ＩＩ）である。
【図１６】他の従来のボールねじ装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 射出成形機
４ 固定フレーム（固定部材）
５ 射出シリンダ
６ 移動フレーム（作用体）
７ 射出スクリュ
２０、３０ ボールねじ装置
２１ ボールねじ軸
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ ボールねじナット
２２Ａ１ 固定フランジ
２５、３２ 荷重検出センサ
３４、４６ 制御装置
３５ 油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
３６ 油圧ピストン（流体圧ピストン）
３１ センサ坦体フランジ
１００ 流体圧供給源
１００ａ ポンプと
１００ｂ 電磁弁
１００ｃ 減圧弁
１０１ 荷重検出センサ
１０２ｚ 変位検出センサ
１０２ 流体圧制御装置（制御装置）
１１０ａ サーボ弁
１２０ａ ポンプ
１２０ｂ モータ
１２０ｃ リリーフ弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置、又は逆に直線運動を回転運動に変換するボールねじ装置、及び同ボールねじ装置を組込んだ射出成形機（特に電動射出成形機の射出、型開閉、型締、エジェクタ等の直進駆動に使用するボールねじの片側方向の負荷を分担して支える複数のボールねじナットの支持構造）、及び同ボールねじ装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の直進移動軸の駆動源として、従来は主として油圧が用いられていたが、最近は作業環境の改善、電力エネルギー効率向上、作動部の速度、位置等の制御容易の利点を有する電気式駆動が多く用いられるようになってきている。即ち、射出スクリュの射出駆動、型締装置の型盤移動、型締、エジェクタ等の直進移動の駆動源には、電気サーボモータと、そのモータの回転を直線駆動に換える最も機械効率のよいボールねじ構造が使用されるようになっている。
【０００３】
従来の射出成形機の電動射出駆動装置は、駆動モータが１個又は２個のものがあり、駆動モータが１個の場合、回転を直進運動に変えるためのねじとナットは駆動力のバランスを取るため、射出スクリュの両側に対称に一対設けられ、動力伝動は伝動用歯付きベルト、又は歯車トレーンに依っていた。（例えば、特公平８−９１８４号公報に開示された射出成形機の射出装置参照）。
しかし、上記従来の電動射出駆動装置は、小型の射出成形機に対しては問題ないが、中型以上の射出成形機になると、射出に要する射出時の圧力が非常に大きく、大きいトルクを出力するための特別仕様のモータが必要となるので、コストが高くなるのみならず、射出成形機の搭載時の配置バランスが悪くなるという問題がある。
【０００４】
射出成形機の射出駆動において、射出スクリュの先端に貯溜した溶融樹脂を射出スクリュを前進させて急速に金型キャビティ内に押出すとき、射出スクリュは大きな押圧力を必要とするので、射出駆動にボールねじを用いるときは、ボールねじによる直線往復駆動の片側方向が高負荷になり、ボールねじの許容最大負荷力はこの射出駆動時の押圧力に対応できるように選定されている。また、ボールねじの負荷力はスクリュ溝とボールナット溝に挟まれているボールの転がり耐圧力で計算され、設計上の負荷能力はスクリュの作動螺旋上にある作動ボールに均等な圧力が作用するものとして計算される。
【０００５】
小型の射出成形機の射出駆動にボールねじが用いられる場合は、ボールねじの許容力の限界サイズを上回るサイズを選定しても、市販の標準サイズから選べるので、ボールねじ装置のコストはあまり問題にならないが、中型以上の射出成形機で射出圧力が大きくなると、ボールねじのサイズが標準から外れるため、コストが大きな問題になり、限界設計が要求される。
【０００６】
ボールねじ軸の軸方向に高い引張力が掛けられたとき、ボールねじ軸は固定側の軸受とボールナットとの間で伸び、ボールナットも軸方向の力を受けて伸縮するので、ボールねじのスクリュ側とボールナット側のねじピッチがずれて、ボールの受圧力が軸方向の位置によって変化する。
【０００７】
図１４に特開２０００−１０８１７５号で公示されている従来のボールねじ装置を示す。このボールねじ装置の構成は、ボールねじ軸０１０が図示しない左方の固定側で駆動されて回転し、ボールねじ軸０１０の軸方向は強力なスラスト軸受で拘束され、ボールねじ軸０１０のボールねじにより射出スクリュに結合している移動フレーム０６がボールねじナット０１１に押されて矢印で示す射出方向へ移動する。５９はフランジ状の圧力検出センサ（ロードセル）である。このボールねじ装置の構成では、図１５の模式図（Ｉ）及び軸方向ナット幅に対する荷重の特性グラフ（ＩＩ）に示したように、ボールナット０１１の作用端部のボールほどボールの受圧荷重が大きくなる。ボールねじ０５０の容量を増加するためボールナット０１１の長さを長くしてもナット０１１の端部の方の変形が大きいため、作用端側の荷重が益々増加する傾向は避けられない。０４は固定側部材で、ボールねじ軸０１０を軸受で回転自在に軸支している。
【０００８】
特開２０００−１８５３３９号に開示された射出成形機の射出駆動用のボールねじ装置は、図１６に示すように、電動モータにより駆動されるボールねじ軸０５１に対して嵌合するボールナット０５２、０５３を一本のボールねじ軸について複数個直列に配設し、ボールナット０５２、０５３から電動式射出成形機の可動部材０６０に推力を伝達する流体圧シリンダ０５４、０５５をそれぞれボールナットに連結し、各々の流体圧シリンダ０５４、０５５のシリンダ室を連通管０５６により連通させた構成のボールねじ装置であり、ボールねじ軸への負荷荷重を複数個のボールナットで均等に分配させることにより、ボールねじ軸寿命を延ばすようにしたことを狙いとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例で説明したように、高負荷のボールねじナットを得るためにボールナットの長さを長くしようとすれば、ナットの端部の方の変形が大きいため、作用端側の荷重が益々増加する傾向となる。また、ボールねじ軸に直列に複数のボールナットを螺合して作用体とそれぞれのボールナットとを流体圧シリンダで連結し、それぞれの流体圧シリンダのシリンダ室を連通管で連通させた構成のボールねじ装置は、ナットに加わる負荷を均等に分担させることは可能であるが、流体圧シリンダから流体が漏れることによりボールナットの位置が変動して、射出スクリュが正しい射出始め又は射出終り位置をキープできなくなる可能性がある。本発明は、作用体に対するボールナットの取付け位置が変動しないで、複数のボールナットそれぞれに均等な荷重を分担負荷されるようなボールねじ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】
上記の問題点に対し本発明は、以下の各項の構成を特徴とする手段により課題の解決を図る。
（１） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、同ボールねじナットの内の１個を作用体に取付けるセンサ担体フランジと、同センサ担体フランジに設けられた荷重検出センサと、前記１個以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記作用体に取付けられ前記ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有する片側開放の流体圧シリンダと、同流体圧シリンダに備えられ前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力を生じる流体圧に制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに負荷荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１１】
（２） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転駆動して均等に負荷し、ボールねじに螺合するボールねじナットに結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、前記各ボールねじ軸のそれぞれに複数螺合するボールねじナットと、全数のボールねじナットの内の１個を作用体に取付けるセンサ担体フランジと、同センサ担体フランジに設けられた荷重検出センサと、前記荷重検出センサを有するボールねじナットが螺合するボールねじ軸以外のボールねじ軸上の複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に取付ける取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて作用体に取付けられる複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力が生じるように前記各流体圧シリンダ毎にそれぞれ流体圧を制御する流体圧制御装置と、同流体圧制御装置で制御された流体圧を前記複数の流体圧シリンダに伝える配管とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１２】
（３） 上記（２）に記載するボールねじ装置において、前記各流体圧シリンダへ送られる流体圧は、前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力が生じるように制御し、各シリンダへの流体圧配管を連通して各流体圧シリンダに同じ流体圧が掛かるようにして、作用体に荷重が負荷されたとき前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１３】
（４） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、前記作用体又は前記固定部材に取付けられ前記作用体に対する負荷荷重を検出する荷重検出センサと、前記複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に結合する取付フランジと、同取付フランジに結合したもの以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、同ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて前記作用体に取付けられている複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの数で割った値に等しいピストン押力を生じるようにそれぞれの流体圧シリンダの流体圧を制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１４】
（５） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転して均等に負荷駆動し、ボールねじに螺合するボールねじナットと結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、前記ボールねじ軸のそれぞれに螺合する複数のボールねじナットと、前記作用体又は前記固定部材に取付けられ、作用体に対する負荷荷重を検出する荷重検出センサと、前記各ボールねじ軸の同軸上にある複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に結合する取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて前記作用体に取付けられている複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に等しいピストン押力を生じるようにそれぞれの流体圧シリンダの流体圧を制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１５】
（６） 上記（５）に記載するボールねじ装置において、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に相当する流体圧を算出し、各流体圧シリンダへの流体圧配管を連通して各流体圧シリンダに同じ流体圧が掛かるようにして、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に制御し、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじ軸及びボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたボールねじ装置。
【００１６】
（７） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、同ボールねじナットの内の１個を作用体に取付ける固定フランジと、前記１個以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記作用体に取付けられ前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有する片側開放の流体圧シリンダと、該流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記各ボールねじ軸のうちのいずれかに備えられて前記作用体に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記作用体の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に荷重が加わったと判断した場合には、前記固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始させるボールねじ装置。
【００１７】
（８） 上記（７）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられているボールねじ装置。
【００１８】
（９） 上記（７）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。
【００１９】
（１０） 上記（７）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２０】
（１１） スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転駆動して均等に負荷し、ボールねじに螺合するボールねじナットに結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、前記各ボールねじ軸のそれぞれに複数螺合するボールねじナットと、全数のボールねじナットの内の１個を作用体に取付ける固定フランジと、該固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじナットが螺合するボールねじ軸以外のボールねじ軸上の複数のボールねじナットの内の１個を直接、作用体に取付ける取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、該流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて作用体に取付けられる複数の流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記各ボールねじ軸のうちのいずれかに備えられて前記作用体に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記作用体の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に荷重が加わったと判断した場合には、前記固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始させるボールねじ装置。
【００２１】
（１２） 上記（１１）に記載するボールねじ装置において、前記各流体圧シリンダは、流体圧配管を介して互いに連通しており、前記流体圧供給源からの流体圧が均等分配されるボールねじ装置。
【００２２】
（１３） 上記（１１）又は（１２）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２３】
（１４） 上記（１１）又は（１２）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２４】
（１５） 上記（１１）又は（１２）に記載するボールねじ装置において、前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが備えられているボールねじ装置。
【００２５】
（１６） 射出成形機の射出スクリュの直進射出駆動用に、上記（２）、（３）、（５）、（６）及び（１１）〜（１５）のいずれかに記載する流体圧均等分担式の複数のナットを備えた複数のボールねじ装置を射出スクリュ軸に平行に設け、全部のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにした射出成形機。
【００２６】
（１７） 上記（１）〜（６）のいずれかに記載のボールねじ装置の制御方法において、前記作用体に加わっている荷重がゼロである場合には、前記流体圧シリンダへの流体圧供給を停止させ、前記作用体に荷重が加わった場合には、前記センサ担体フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始するボールねじ装置の制御方法。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。本実施形態では作動流体に油類を使用し、油圧ポンプ、油圧制御弁等の油圧制御装置用機器を用いている。図１はボールねじ装置の側面断面図、図２は図１のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図、図９は図１のボールねじ装置の模式図（Ｉ）と、ボールねじナットの軸方向に対するボールが受ける荷重を示したグラフ（ＩＩ）、（ＩＩＩ）である。
【００２８】
図１に示すボールねじ装置２０は、ボールねじ軸２１と、移動フレーム６（作用体）の両側のボールねじナット取付部６ａ、６ｂにはこのボールねじ軸２１に螺合する２組のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂとが取付けられ、ボールねじナット２２Ａを取付けるときに移動フレーム６との間に介在する荷重センサ担体フランジ３１と、ボールねじナット２２Ｂを取付けるときに移動フレーム６との間に介在する油圧シリンダ３５と油圧ピストン３６とで構成されている。荷重センサ担体フランジ３１の適当な位置に、ボールねじナット２２Ａの負荷荷重を検出することができる荷重センサ（ロードセル）３２が取付けてある。荷重センサ３２が検出した荷重は制御装置３４へ送られ、制御装置３４で油圧に換算されて油圧制御弁４３に伝えられる。このとき換算された油圧が油圧シリンダ３５に加わったとき、油圧ピストン３６の受ける力がセンサ３２が検出した荷重と常に同じ値になるように制御されている。
【００２９】
図２の模式図に示すように、サーボモータ１１がボールねじ軸２１を駆動し、ボールねじ軸２１が回転してボールねじナット２２Ａとボールねじナット２２Ｂを介して移動フレーム６を矢印で示した方向に引き寄せるとき、ボールねじナット２２Ａが取付けられている荷重センサ担体フランジ３１の荷重センサ３２が検出した荷重は、信号線５１を介して制御装置３４の油圧変換回路４１により油圧信号に換えられ、ＰＩＤ制御回路４２により油圧制御弁４３を介して、油圧シリンダ３５の作動油をこの油圧値（又はこの油圧値に比例した値とすることも可能）に制御し、配管５２により油圧シリンダ３５に送られる。従って、ボールねじナット２２Ａとボールねじナット２２Ｂは均等に負荷荷重（又は一定比率の負荷荷重）を分担する。
【００３０】
荷重センサ担体フランジ３１は剛性が大きく軸方向に荷重が掛かっても殆ど変形しないので、このフランジ３１に取付けられたボールねじナット２２Ａはボールねじ軸２１との設定位置を維持することができる。また、ボールねじナット２２Ｂが取付けられた油圧シリンダ３５の油室はボールねじ軸２１とボールねじナット２２Ｂとのピッチのずれをカバーすることができる。
【００３１】
図９−（Ｉ）に示したように、ボールねじ軸２１にボールねじナット２２Ａと油圧シリンダ機能を介在したボールねじナット２２Ｂを直列に配置し、移動フレーム６に取付けたときは、ボールねじナット２２Ａ、２２Ｂの軸方向に対するボールの受ける荷重の計算値は図９−（ＩＩ）、図９−（ＩＩＩ）に示したようになり、ボールの受ける荷重を軸方向に積分した面積ｍとｎは等しくなる。このボールの受ける荷重を示す図９−（ＩＩ）、図９−（ＩＩＩ）を、従来の図１０に示すボールねじナット０１１の軸方向に対するボールの受ける荷重の計算値図１１−（ＩＩ）に比較すると、明らかにボールが受ける荷重の最大値が小さいことが分かる。
【００３２】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を図に基づいて説明する。図３は図１のボールねじ装置を使用した電動射出駆動装置を備えた射出成形機の全体側面図、図４は図３の射出成形機のＡ−Ａ断面によるボールねじ部の拡大図、図５は図４のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図である。図１のボールねじ装置２０を２組、電動射出駆動に用いた射出成形機１の概略と、ボールねじ装置３０（２組のボールねじ装置とその周辺を構成する部品を合わせてボールねじ装置３０とする）の構成を説明する。この電動射出駆動装置は、射出スクリュ７の樹脂送り、可塑化を電動モータ８の駆動で行うと同時に、これと別に設けた２台の電動モータ１１の回転を同期制御しつつ直進動作に変換し、この２つ直進動作を同時に射出スクリュ７に加えて射出前進及び後退するように構成した射出成形機の射出駆動装置である。
【００３３】
図において、駆動装置台３に固設された固定側フレーム４の側面には射出シリンダ５の基部が取付けられている。移動フレーム６は、駆動装置台３の上面に敷設されたレール１７上を、リニアベアリング１８を介して水平に射出方向に移動可能である。移動フレーム６の後方には射出スクリュ回転駆動用（樹脂送り、可塑化用）減速機付のモータ８が取付けられている。
【００３４】
固定側フレーム４の上部に、１対の射出駆動用モータ１１、１１が取付けられ、各モータ１１の出力軸には小プーリー１２が、キーにより回転方向を制止して取付けられている。射出駆動用モータ１１は減速機付モータである。ボールねじ装置３０のボールねじ軸２１、２１は回転可能に、また、大きなスラストを受け持ち可能なように、大容量のアンギュラコンタクトベアリング１９を介して固定側フレーム４に取付けられている。また、この１対のボールねじ軸２１、２１の先端には、大プーリー１３がキーで回転方向を制止して取付けられている。
【００３５】
射出駆動用モータ１１、１１の回転は、それぞれ、小プーリー１２と歯付ベルト１４と大プーリー１３を介して、ボールねじ軸２１、２１に伝達される。図示略の同期制御装置により、ボールねじ軸２１、２１は同期回転する。ボールねじ軸２１、２１と射出シリンダ５との軸距離は等しくしてあり、２本のボールねじ軸の駆動トルクも等しくなるように制御される。
【００３６】
移動フレーム６の両側のボールねじナット取付部６ａ、６ｂには、それぞれ、ボールねじ軸２１に螺合する一対のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂが取付けられ、ボールねじ装置２０の場合と同じように、ボールねじナット２２Ａは荷重センサ担体フランジ３１を介してボールねじナット取付部６ａに取付けられ、ボールねじナット２２Ｂは油圧シリンダ３５Ａと油圧ピストン３６Ａとを介在して取付部６ｂに取付けられている。図５の模式図と油圧制御装置４６の制御回路が示すように、荷重センサ担体フランジ３１に取付けられた荷重センサ３２はボールねじナット２２Ａの負荷荷重を検出し、その検出値は油圧変換分配回路４５により油圧信号に換えられ、ＰＩＤ制御回路４２Ａにより油圧制御弁４３Ａを介して、油圧シリンダ３５Ａの作動油をこの油圧値に制御し、配管５２Ａにより油圧シリンダ３５Ａに送られる。従って、ボールねじナット２２Ａとボールねじナット２２Ｂは同じ負荷荷重を分担する。配管５２Ａには管内圧力を検出する油圧計３８Ａが設けられている。
【００３７】
ボールねじナット取付部６ｃには、ボールねじナット２２Ｃが荷重センサ担体フランジ３１と同じ形状のフランジ３３を介して取付けられ、ボールねじナット取付部６ｄには、ボールねじナット２２Ｄが油圧シリンダ３５Ｂと油圧ピストン３６Ｂと介在して取付けられ、荷重センサ３２の検出値から油圧変換分配回路４５により変換し分配された油圧の信号に基づいて、ＰＩＤ制御回路４２Ｂにより油圧制御弁４３Ｂを介して、油圧シリンダ３５Ｂの作動油をこの油圧値に制御し、配管５２Ｂにより油圧シリンダ３５Ｂに送られる。即ち、油圧シリンダ３５Ｂに支えられたボールねじナット２２Ｄが受け持つ荷重は、ボールねじナット２２Ａ、ボールねじナット２２Ｂと同等である。配管５２Ｂには管内圧力を検出する油圧計３８Ｂが設けられている。
【００３８】
片側のボールねじ軸２１の駆動トルクと他の側のボールねじ軸２１の駆動トルクは同じ値に制御されているので、ボールねじナット２２Ｃの負荷荷重も上記３個のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｄと同等になり、射出駆動の押力を分担することができる。
【００３９】
また、荷重センサ担体フランジ３１は剛性が大きく軸方向に荷重が掛かっても殆ど変形しないので、このフランジ３１に取付けられたボールねじナット２２Ａはボールねじ軸２１との設定位置を維持することができる。また、ボールねじナット２２Ｂが取付けられた油圧シリンダ３５Ａの油室はボールねじ軸２１とボールねじナット２２Ｂとのピッチのずれをカバーすることができる。
同様に、フランジ３３も剛性が大きく負荷荷重に対して殆ど変形しないので、フランジ３３に取付けられたボールねじナット２２Ｃはボールねじ軸２１との設定位置を維持することができる。また、ボールねじナット２２Ｄが取付けられた油圧シリンダ３５Ｂの油室はボールねじ軸２１とボールねじナット２２Ｄとのピッチのずれをカバーすることができる。
【００４０】
ボールねじナット２２が全て油圧シリンダ３５とピストン３６による油圧力で支えられているとすれば、ボールねじ軸２１を逆回転し、ボールねじナット２２Ａ、２２Ｂが図４の矢印に示す方向と反対方向に移動するとき、油圧が負圧となり、引き力が真空吸引力より大きくなれば、油圧ピストン３６が抜け出すことを抑えることができなくなる。このボールねじ装置３０の構成は２組のボールねじ軸２１の各々に螺合する２個（複数）のボールねじナット２２の内の１個は剛性の高い荷重センサ担体フランジ３１、又は同フランジ３１と同じ形状、従って、同等の剛性を有するフランジ３３を介して移動フレーム６に取付けられているので、図４の矢印と反対方向に移動するとき、多少の負荷荷重があっても十分にその負荷に対応することができる。
【００４１】
以上に述べた構成の射出成形機１の電動射出駆動とボールねじ装置３０の作用を説明する。
樹脂送り、可塑化の工程においては（図４の実線の位置において）、モータ８を回転して射出スクリュ７を回し、ホッパ９から樹脂のペレットを導入して送りながら加熱し、樹脂を溶融可塑化する。同時に、２台の射出駆動用モータ１１をゆっくり同期運転して移動フレーム６を後進し、射出スクリュ７をゆっくり後退させ、溶融樹脂を射出スクリュ７先端に溜める。
金型に対して１ショット分の樹脂が溜め終わったとき（移動フレーム６は、図４の２点鎖線で示した位置まで移動する）、射出スクリュ回転用モータ８を停止し、２台の射出駆動用モータ１１を同期運転で高速回転し、射出スクリュ７を高速に移動させて樹脂を金型のキャビティ内に射出する（図４の実線の位置に戻る）。次のサイクルのための樹脂送り、可塑化の工程に移行し、同じ工程を繰り返す。
【００４２】
大きな力が必要な射出工程のとき、ボールねじ軸２１が引張り側となるように構成されているので、ボールねじ軸２１は撓む恐れがない（ボールねじ軸２１が圧縮側になっていると不安定な曲げ−バックリング（座屈変形）−が起こり易い）。また、移動フレーム６の戻り方向の作動力は、射出時の作動力に比べて遥かに小さいので、ボールねじ軸２１の後端部に軸受の支持が無くても、安定に作動できる。
【００４３】
このように、２組のボールねじ軸２１に直列に配置したそれぞれ２組のボールねじナットの内の各１個のボールねじナット２２Ｃ、２２Ｄを油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたとき、作動油の油圧を固定している荷重センサ担体フランジ３１の負荷荷重と同じ荷重値に制御しているので、全部のボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを同負荷にすることができる。
【００４４】
本実施形態では、１本のボールねじ軸２１に２組のボールねじナット２２を直列に配置したものを説明したが、１本のボールねじ軸２１に３組以上のボールねじナット２２を直列に配置し、増加分のボールねじナットに油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたものでも、上記と同様の作用が得られ、ボールねじナット２２にはボールねじナット２２の数で等分された負荷が掛かる。また、射出駆動用に、ボールねじ軸２１を３組以上を組み合わせ、その内の１つのボールねじ軸のボールねじナットの１つを荷重センサ担体フランジ３１を介して移動フレーム６に取付け、その他のボールねじ軸のボールねじナットの１つをフランジ３３を介して移動フレーム６に取付け、その他のボールねじナットを全て、油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたものでも、上記と同様の作用が得られ、各ボールねじナット２２にはボールねじナット２２の合計数で等分された負荷が掛かる。各ボールねじナット２２にはそれぞれを単独に油圧を制御するＰＩＤ制御回路４２が設けてあるので、必要に応じて油圧変換分配回路４５において、荷重検出センサ３２の検出値の換算率を換え、油圧シリンダ３５Ａと油圧シリンダ３５Ｂと別の油圧を指定し、制御することも可能である。
【００４５】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態を図６によって説明する。この実施形態は、第２の実施形態における油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたボールねじナットの油圧制御回路と制御方法が異なっているものであり、その他の構成は全て第２の実施形態と同様であり、共通な構成は説明を省略する。
図６において、油圧変換回路４１に続くＰＩＤ制御回路４２は１つだけ設けられ、油圧制御弁４３、油圧計３８も１つづつ設けられ、油圧配管５３は油圧シリンダ３５Ａと油圧シリンダ３５Ｂとに共通配管となっているので、油圧シリンダ３５Ａ、３５Ｂには同じ油圧が送られる。
【００４６】
第２の実施形態で説明したように、対称に置かれた一対のボールねじ軸には同じ負荷荷重が掛かるので、油圧変換回路４１において、荷重検出センサ３２の検出値を換算した油圧がボールねじナット２２Ａの負荷荷重とボールねじナット２２Ｂの負荷荷重が等しくなるようにすれば、全てのボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの負荷荷重を均等にすることができる。この構成は油圧制御回路の構成が簡単になる。
【００４７】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態を図７によって説明する。この実施形態は、第２の実施形態における荷重検出センサ３２を備えた荷重検出センサ担体フランジ３１を取り外してフランジ３３で置き換え、固定フレーム４の射出シリンダ５を取付ける部分に、圧縮荷重を検出する荷重検出センサ（ロードセル）２５を設けた構成としたものである。この荷重検出センサ２５は射出シリンダ５を介して、射出スクリュ７の射出押出力を検出することができるので、各ボールねじナットが荷重検出センサ２５の検出した押出力をボールねじナットの総数で割った負荷荷重がかかるように油圧を制御すればよい。この実施形態の油圧制御回路の構成は、第２の実施形態の制御回路と殆ど同じであり、共通な構成は説明を省略する。
【００４８】
図７において、油圧変換分配回路４５は、荷重検出センサ２５で検出した射出押出力を、ボールねじナットの総数で割った負荷荷重がかかるような油圧に換算し、その油圧換算値（同じ値）をＰＩＤ制御回路４２Ａ、ＰＩＤ制御回路４２Ｂに送り、ＰＩＤ制御回路４２Ａは油圧制御弁４３Ａを介して油圧ポンプ３９の油圧を制御して配管５２Ａを経て油圧シリンダ３５Ａへ伝える。油圧計３８Ａは配管５２Ａの油圧をＰＩＤ制御回路４２Ａへフィードバックする。同様に、ＰＩＤ制御回路４２Ｂは油圧制御弁４３Ｂを介して油圧ポンプ３９の油圧を制御して配管５２Ｂを経て油圧シリンダ３５Ｂへ伝える。油圧計３８Ｂは配管５２Ｂの油圧をＰＩＤ制御回路４２Ｂへフィードバックする。
【００４９】
第２の実施形態で説明したように、対称に置かれた一対のボールねじ軸には同じ負荷荷重が掛かるので、油圧変換分配回路４５において、荷重検出センサ２５の荷重検出値をボールねじナット２２の総数（図７では４）で割り、その値を換算した油圧を油圧シリンダ３５Ａ、油圧シリンダ３５Ｂへ伝えれば、全てのボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの負荷荷重を均等にすることができる。
【００５０】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態を図８によって説明する。この実施形態は、第４の実施形態における油圧シリンダ機能を介在して移動フレーム６に取付けたボールねじナットの油圧制御回路と制御方法が異なっているものであり、その他の構成は全て第４の実施形態と同様であり、共通な構成は説明を省略する。
図８において、油圧変換回路４１に続くＰＩＤ制御回路４２は１つだけ設けられ、油圧制御弁４３、油圧計３８も１つづつ設けられ、油圧配管５５は油圧シリンダ３５Ａと油圧シリンダ３５Ｂと共通配管となっているので、油圧シリンダ３５Ａ、３５Ｂには同じ油圧が送られる。
【００５１】
上記の実施形態で説明したように、対称に置かれた一対のボールねじ軸には同じ負荷荷重が掛かるので、油圧変換回路４１において、荷重検出センサ２５の検出値をボールねじナット２２の総数（図８では４）で割り、その値を換算した油圧をボールねじナット２２Ｂの油圧シリンダ３５Ａ、ボールねじナット２２Ｄの油圧シリンダ３５Ｂに伝えるようにすれば、全てのボールねじナット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの負荷荷重を均等にすることができる。この構成は油圧制御回路の構成が簡単になる。
【００５２】
［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態を図１０によって説明する。本実施形態も、本発明のボールねじ装置を、射出成形機の電動射出駆動装置に適用した場合を例として説明するものとする。なお、同図は、同電動射出駆動装置の概略構成を模式的に示す説明図であり、上記各実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
同図に示すように、本実施形態の電動射出駆動装置は、スラスト方向を前記固定側フレーム４（固定部材。図示せず）に拘束している２本のボールねじ軸２１，２１を互いに平行に設け、これらボールねじ軸２１，２１を同期回転駆動して均等に負荷し、これらボールねじ２１，２１に螺合する各ボールねじナット２２Ａ，２２Ｂに結合している移動フレーム６（作用体）を直線移動させる複列ボールねじ装置として構成されている。
【００５３】
この複列ボールねじ装置は、一対のボールねじ軸２１，２１と、これらボールねじ軸２１，２１それぞれに螺合する２個のボールねじナット２２Ａ，２２Ｂと、これら４個（全数）のボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂの内の１個であるボールねじナット２２Ａを移動フレーム６に対して相対移動不可に固定する固定フランジ２２Ａ１と、該固定フランジ２２Ａ１で移動フレーム６に固定されたボールねじナット２２Ａが螺合するボールねじ軸２１とは別のボールねじ軸２１（紙面上側の方のもの）上の２個のボールねじナット２２Ａ，２２Ｂの内の１個であるボールねじナット２２Ａを直接、移動フレーム６に対して相対移動不可に固定する取付フランジ２２Ａ２と、ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ以外のボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに取付けられた環状の流体圧ピストン３６，３６と、これら流体圧ピストン３６，３６が液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて移動フレーム６に取付けられる２個の流体圧シリンダ３５，３５と、これら流体圧シリンダ３５，３５に流体圧を供給する流体圧供給源１００と、各ボールねじ軸２１，２１のうちの一方に備えられて移動体６に加わる荷重を検出する荷重検出センサ１０１と、移動フレーム６の変位を検出する変位検出センサ１０２ｚと、これら荷重検出センサ１０１及び変位検出センサ１０２ｚからの検出の結果を取り込んで、流体圧供給源１００から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う制御装置１０２（流体圧制御装置とを備えて構成されている。
【００５４】
前記流体圧供給源１００は、流体圧を発生させるポンプ１００ａと、該ポンプ１００ａから各流体圧シリンダ３５，３５に向かう流体圧を、前記制御装置１０２の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁１００ｂと、制御装置１０２の指示に基づいて流体圧を減圧する減圧弁１００ｃとを備えて構成されている。そして、ポンプ１００ａと電磁弁１００ｂとの間が配管１０３ａで接続されており、また、減圧弁１００ｃと流体圧シリンダ３５との間が配管１０３ｂで接続されている。さらに、各流体圧シリンダ３５，３５間は、流体圧配管１０３ｃを介して互いに連通しており、ポンプ１００ａからの流体圧が均等分配されるようになっている。
【００５５】
前記制御装置１０２は、前記荷重検出センサ１０１の検出結果に基づいて、移動フレーム６に加わっている荷重がゼロであると判断した場合に、流体圧供給源１００から各流体圧シリンダ３５，３５への流体圧供給を停止させるようになっている。
また、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出結果に基づいて、移動フレーム６に荷重が加わったと判断した場合に、前記固定フランジ２２Ａ１で移動フレーム６に固定された一方のボールねじ軸２１に加わる負荷Ｆ１が、同ボールねじ軸２１に加わる全荷重Ｆ０を、同ボールねじ軸２１における全ボールねじナット２２Ａ，２２Ｂの数（すなわち２個）で割った分担荷重Ｆ２に達する前に、流体圧シリンダ３５が分担荷重Ｆ２を生じるための流体圧を供給開始させるようになっている。
この時、他方のボールねじ軸２１にも、前記一方のボールねじ軸２１と同じ負荷Ｆ１が加わり、なおかつ、流体圧シリンダ３５，３５間が流体圧配管１０３ｃを介して流体圧が均等分配されるようになっているため、ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ間の負荷も等しくなる。したがって、全てのボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂに等しい分担荷重Ｆ２が均等に加わるものとなっている。
【００５６】
このようにして、移動フレーム６に加わる全荷重を各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂで支持するに際し、各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給タイミングを適切に行わないと、負荷荷重を支持開始する際に、瞬間的に負荷荷重の均等分配が適切になされない恐れがある。このような負荷荷重のばらつきが繰り返し生じると、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮める問題を生じることになる。
【００５７】
各流体圧シリンダ３５，３５への適切な油圧供給タイミングについて、図１１を参照しながら以下に説明する。なお、同図において、（ａ）は、移動フレーム６に負荷が生じ始めた際に、片方のボールねじ軸２１に螺着しているボールねじナット２２Ａ，２２Ｂに加わる負荷の総和（すなわち、一方のボールねじ軸２１に加わる負荷）の時間変化を示すものであり、横軸が時間、縦軸が負荷の総和を示している。また、（ｂ）及び（ｃ）は、同時刻におけるボールねじナット２２Ａ，２２Ｂの負荷荷重の時間変化を示すものであり、横軸が時間、縦軸が負荷荷重を示している。
【００５８】
移動フレーム６に作用する負荷荷重を２×Ｆとした場合、片方のボールねじ軸２１が支持する負荷荷重は半分のＦとなる（すなわち、前記負荷Ｆ１＝Ｆ）。このＦ１＝Ｆとなるまでの時間をｔ２とし、またその１／２であるＦ１＝１／２・Ｆになるまでの時間をｔ１とした場合に、本実施形態では、前記制御装置１０２が、時間ｔ１に達する前のタイミングで、ボールねじナット２２Ｂの流体圧シリンダ３５への油圧供給を開始する制御方法を採用している（図１１（ｂ）の実線参照）。このタイミングで油圧供給を行うと、図１１（ｃ）に示すように、時間ｔ２に達した時点のボールねじナット２２Ａの負荷が、分担荷重であるＦ２＝１／２・Ｆを越えることがないようになる。
【００５９】
因みに、ボールねじナット２２Ｂへの油圧供給タイミングが、時間ｔ１になってから供給開始した場合が２点鎖線に示すものであり、ボールねじナット２２Ａにおける負荷が分担荷重であるＦ２＝１／２・Ｆを瞬間的に越えてしまい、時間ｔ２における負荷分担が均等にならなくなっている。また、時間ｔ１を越えてから供給開始した場合が１点鎖線に示すものであり、同様に、時間ｔ２における負荷分担が均等にならなくなっている。このような理由より、最適な油圧供給タイミングとして、時間ｔ１よりも前に供給するタイミングが採用されている。
【００６０】
この油圧供給タイミング及び供給圧の制御は、図１０で示した前記制御装置１０２により行われる。すなわち、移動フレーム６に負荷が働いていない場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１のいずれにも検出値の変動が生じないため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働いていないと判断することができ、電磁弁１００ｂを閉じさせる。これにより、流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給が遮断されるため、ボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに対して無駄な負荷が加わるのを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっている。
【００６１】
移動フレーム６に負荷が働いた場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方に検出値の変動が生じるため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働き始めた（図１１（ａ）〜（ｃ）における時間０の時点）と判断することができ、時間ｔ１に達する前のタイミングで、電磁弁１００ｂを開かせる。これにより、各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給を開始する。すなわち、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出値をモニタリングし、その圧がＦ１＝１／２・Ｆ近傍に近づいたことで、時間ｔ１に至る直前であると感知し、電磁弁１００ｂを開く。また、この時の油圧値調整は、配管１０３ｂ内の圧力をモニタリングする圧力計１０５の検出結果を制御装置１０２が取り込み、これに基づいて減圧弁１００ｃの開度を調整することによってなされる。
【００６２】
以上説明の本実施形態の複列ボールねじ装置及びその制御方法によれば、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂそれぞれへの荷重分配を均等にすることが可能となる。
また、移動フレーム６に負荷が働いていないのに油圧供給してボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮めたり、または、油圧供給初期のボールねじナット２２Ａ，２２Ａに対して分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加えてしまうことによる寿命低下を、防止することも可能となる。
【００６３】
［第７の実施形態］
本発明の第７の実施形態を図１２によって説明する。本実施形態も、本発明のボールねじ装置を、射出成形機の電動射出駆動装置に適用した場合を例として説明するものとする。なお、本実施形態は、上記第６の実施形態の変形例に相当するので、上記第６の実施形態との相違点を中心に説明を行い、その他は同様であるとして説明を省略する。
【００６４】
同図に示すように、本実施形態の電動射出駆動装置（複列ボールねじ装置）は、その流体圧供給源１００が、前記電磁弁１００ｂ及び減圧弁１００ｃの代わりに、ポンプ１００ａから各流体圧シリンダ３５，３５に向かう流体圧を流体圧制御装置１０２からの指示に基づいて調整するサーボ弁１１０ａ及びリリーフ弁１１０ｂを設けた点が特徴的となっている。
【００６５】
本実施形態の複列ボールねじ装置によれば、移動フレーム６に負荷が働いていない場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１のいずれにも検出値の変動が生じないため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働いていないと判断することができ、サーボ弁１１０ａを閉じさせる。これにより、流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給が遮断されるため、ボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに対して無駄な負荷が加わるのを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっている。
【００６６】
移動フレーム６に負荷が働いた場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方に検出値の変動が生じるため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働き始めた（図１１（ａ）〜（ｃ）における時間０の時点）と判断することができ、時間ｔ１に達する前のタイミングで、サーボ弁１１０ａを開かせる。これにより、各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給を開始する。すなわち、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出値をモニタリングし、その圧がＦ１＝１／２・Ｆ近傍に近づいたことで、時間ｔ１に至る直前であると感知し、サーボ弁１１０ａを開く。また、この時の油圧値調整は、前記圧力計１０５の検出結果を制御装置１０２が取り込み、これに基づいてサーボ弁１１０ａの開度を調整することによってなされる。
【００６７】
本実施形態の複列ボールねじ装置及びその制御方法においても、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂそれぞれへの荷重分配を均等にすることが可能となる。
また、移動フレーム６に負荷が働いていないのに油圧供給してボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮めたり、または、油圧供給初期のボールねじナット２２Ａ，２２Ａに対して分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加えてしまうことによる寿命低下を、防止することも可能となる。
【００６８】
［第８の実施形態］
本発明の第８の実施形態を図１３によって説明する。本実施形態も、本発明のボールねじ装置を、射出成形機の電動射出駆動装置に適用した場合を例として説明するものとする。なお、本実施形態は、上記第６の実施形態の変形例に相当するので、上記第６の実施形態との相違点を中心に説明を行い、その他は同様であるとして説明を省略する。
【００６９】
同図に示すように、本実施形態の電動射出駆動装置（複列ボールねじ装置）は、その流体圧供給源１００が、前記ポンプ１００ａ及び電磁弁１００ｂ及び減圧弁１００ｃの代わりに、流体圧を発生させるポンプ１２０ａと、該ポンプ１２０ａを、制御装置１０２からの指示に基づいて駆動するモータ１２０ｂと、各流体圧シリンダ３５，３５が前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないようにポンプ１２０ａからの流体圧を制限するリリーフ弁１２０ｃとを設けた点が特徴的となっている。
【００７０】
本実施形態の複列ボールねじ装置によれば、移動フレーム６に負荷が働いていない場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１のいずれにも検出値の変動が生じないため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働いていないと判断することができ、モータ１２０ｂを停止させる。これにより、ポンプ１２０ａから流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給が遮断されるため、ボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂに対して無駄な負荷が加わるのを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっている。
【００７１】
移動フレーム６に負荷が働いた場合には、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方に検出値の変動が生じるため、制御装置１０２は、移動フレーム６に負荷が働き始めた（図１１（ａ）〜（ｃ）における時間０の時点）と判断することができ、時間ｔ１に達する前のタイミングで、モータ１２０ｂを回転開始させる。これにより、ポンプ１２０ａから各流体圧シリンダ３５，３５への油圧供給を開始する。すなわち、制御装置１０２は、荷重検出センサ１０１の検出値をモニタリングし、その圧がＦ１＝１／２・Ｆ近傍に近づいたことで、時間ｔ１に至る直前であると感知し、モータ１２０ｂを回転開始させる。また、この時の油圧値調整は、前記圧力計１０５の検出結果を制御装置１０２が取り込み、これに基づいてモータ１２０ｂの回転速度を調整することによってなされる。
【００７２】
本実施形態の複列ボールねじ装置及びその制御方法においても、各ボールねじナット２２Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｂそれぞれへの荷重分配を均等にすることが可能となる。
また、移動フレーム６に負荷が働いていないのに油圧供給してボールねじナット２２Ｂ，２２Ｂの寿命を縮めたり、または、油圧供給初期のボールねじナット２２Ａ，２２Ａに対して分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加えてしまうことによる寿命低下を、防止することも可能となる。
【００７３】
なお、上記第６実施形態〜第８実施形態と同様の制御方法を、上記第１実施形態〜第５実施形態に適用しても良いことは勿論である。
また、上記第１実施形態〜第８実施形態における各ボールねじ軸の本数ならびにボールねじナットの個数は、一例であり、その他の数の組み合わせを適用しても良いことも勿論である。
また、上記第６実施形態〜第８実施形態においては、移動フレーム６への負荷をモニタリングする手段として、変位検出センサ１０２ｚ及び荷重検出センサ１０１の両方を装備する装備するものとしたが、これに限らず、荷重検出センサ１０１のみを装備するものとしても良い。しかしながら、上記第６実施形態〜第８実施形態のように両方を装備した方が、ダブルチェック機能を働かすことができるので、より好ましいと言える。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、単数又は複数のボールねじ軸とボールねじナットにより作用体を移動させる直線移動用のボールねじ装置において、同じボールねじ軸に複数のボールねじナットを螺合し、各ボールねじ軸の複数のボールねじナットの内の１個はセンサ担体フランジを介して作用体に取付け、単数又は複数個のセンサ担体フランジの１つに荷重検出センサを設け、その他のボールねじナットはシリンダ、ピストンによるボールねじナット流体圧支持機構として、その流体圧支持機構の支持力が前記荷重検出センサの検出押し力と等しくなるように流体圧を制御したものは、大きな負荷荷重に対して、これを各ボールねじナットに均等に分担させることができるので、小さく短い標準サイズのボールねじナットを使用することができ、コストを下げることができる。また、このボールねじナットの流体圧支持機構は、ボールねじとボールねじナットとのピッチのずれをカバーすることができ、ボールねじナットの信頼性、耐久性が向上する効果がある。また各ボールねじ軸の複数のボールねじナットの内の１個はセンサ担体フランジを介して作用体に取付けてあるので、作用体が戻ったときに、ボールねじ軸に対するボールねじナットの元の位置の再現性を確保できる効果がある（請求項１、２）。
【００７５】
上記のボールねじナットの流体圧支持機構の作動流体配管を共通化したものは、流体圧制御回路が簡単になり、コスト低減効果がある（請求項３）。
【００７６】
単数又は複数のボールねじ軸とボールねじナットにより作用体を移動させる直線移動用のボールねじ装置において、作用体又は作用体の駆動力を支える固定部材に全駆動力を検出する検出センサを設け、同じボールねじ軸に複数のボールねじナットを螺合し、各ボールねじ軸の複数のボールねじナットの内の１個は取付フランジを介して作用体に取付け、その他のボールねじナットはシリンダ、ピストンによるボールねじナット流体圧支持機構として、その流体圧支持機構の支持力が、前記駆動力検出センサの検出押し力をボールねじナットの全数で割った値と等しくなるように流体圧を制御したものは、大きな負荷荷重に対して、これを各ボールねじナットに均等に分担させることができるので、上記と同様の効果を奏する（請求項４、５）。
【００７７】
前記のボールねじナットの流体圧支持機構の作動流体配管を共通化したものは、流体圧制御回路が簡単になり、コスト低減効果がある（請求項６）。
【００７８】
前記ボールねじ装置の制御方法として、作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給を停止させ、また、作用体に荷重が加わったと判断した場合には、固定フランジで作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が分担荷重に達する前のタイミングで流体圧を供給開始させるようにしたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ効果を奏することが可能となる（請求項１７）。
【００７９】
単数又は複数のボールねじ軸とボールねじナットにより作用体を移動させる直線移動用のボールねじ装置において、各ボールねじナットのうちの１個を固定フランジを介して作用体に取り付け、その他のボールねじナットはシリンダ、ピストンによるボールねじナット流体圧支持機構とし、作用体に加わる荷重または変位のいずれか一方もしくは両方を検出し、この検出の結果に基づいて、作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給を停止させ、また、作用体に荷重が加わったと判断した場合には、固定フランジで作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が分担荷重に達する前のタイミングで流体圧を供給開始させるようにしたものは、大きな負荷荷重に対して、これを各ボールねじナットに均等に分担させることができるので、上記と同様の効果を奏する。また、上記タイミングで油圧供給を行うことにより、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ効果を奏することも可能となる（請求項７、１１）。
【００８０】
前記ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給源として、流体圧を発生させるポンプと、各流体圧シリンダに向かう流体圧を、流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、流体圧を減圧する減圧弁とを備えたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる（請求項８、１３）。
【００８１】
前記ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給源として、流体圧を発生させるポンプと、各流体圧シリンダに向かう流体圧を、流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とを備えたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる（請求項９、１４）。
【００８２】
前記ボールねじナット流体圧支持機構への流体圧供給源として、流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、各流体圧シリンダが分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないようにポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とを備えたものは、ボールねじナット流体圧支持機構を介さずに作用体に固定されたボルトねじナットに対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる（請求項１０、１５）。
【００８３】
上記のボールねじナットの流体圧支持機構の作動流体配管を共通化したものは、流体圧制御回路が簡単になり、コスト低減効果がある（請求項１２）。
【００８４】
本発明のボールねじ装置は、射出駆動のような、往復移動の片側方向だけに大きな押圧力を必要とする電動力駆動に採用して好適である（請求項１６）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の側面断面図である。
【図２】図１のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電動射出駆動装置を備えた射出成形機の全体側面図である。
【図４】図３の射出成形機のＡ−Ａ断面によるボールねじ部の拡大図である。
【図５】図４のボールねじ装置の油圧制御装置の模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図９】図１のボールねじ装置の模式図（Ｉ）と、ボールねじナットの軸方向に対するボールが受ける荷重を示したグラフ（ＩＩ）、（ＩＩＩ）である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図１１】同油圧制御装置における油圧供給タイミングを説明するグラフであり、（ａ）は、全ボールねじナットに加わる負荷総和の時間変化を示し、（ｂ）は油圧機構を備えたボールねじナットにおける負荷の時間変化を示し、（ｃ）は固定式のボールねじナットにおける負荷の時間変化を示している。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る油圧制御装置の模式図である。
【図１４】従来のボールねじ装置を示す断面側面図である。
【図１５】図１４の従来のボールねじ装置の模式図（Ｉ）と、ボールねじナットの軸方向に対するボールが受ける荷重を示したグラフ（ＩＩ）である。
【図１６】他の従来のボールねじ装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 射出成形機
４ 固定フレーム（固定部材）
５ 射出シリンダ
６ 移動フレーム（作用体）
７ 射出スクリュ
２０、３０ ボールねじ装置
２１ ボールねじ軸
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ ボールねじナット
２２Ａ１ 固定フランジ
２５、３２ 荷重検出センサ
３４、４６ 制御装置
３５ 油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
３６ 油圧ピストン（流体圧ピストン）
３１ センサ坦体フランジ
１００ 流体圧供給源
１００ａ ポンプと
１００ｂ 電磁弁
１００ｃ 減圧弁
１０１ 荷重検出センサ
１０２ｚ 変位検出センサ
１０２ 流体圧制御装置（制御装置）
１１０ａ サーボ弁
１２０ａ ポンプ
１２０ｂ モータ
１２０ｃ リリーフ弁
Claims (17)
- スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、
前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、同ボールねじナットの内の１個を作用体に取付けるセンサ担体フランジと、同センサ担体フランジに設けられた荷重検出センサと、前記１個以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記作用体に取付けられ前記ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有する片側開放の流体圧シリンダと、同流体圧シリンダに備えられ前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力を生じる流体圧に制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに負荷荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とするボールねじ装置。 - スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転駆動して均等に負荷し、ボールねじに螺合するボールねじナットに結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、
前記各ボールねじ軸のそれぞれに複数螺合するボールねじナットと、全数のボールねじナットの内の１個を作用体に取付けるセンサ担体フランジと、同センサ担体フランジに設けられた荷重検出センサと、前記荷重検出センサを有するボールねじナットが螺合するボールねじ軸以外のボールねじ軸上の複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に取付ける取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて作用体に取付けられる複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力が生じるように前記各流体圧シリンダ毎にそれぞれ流体圧を制御する流体圧制御装置と、同流体圧制御装置で制御された流体圧を前記複数の流体圧シリンダに伝える配管とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項２に記載するボールねじ装置において、前記各流体圧シリンダへ送られる流体圧は、前記荷重検出センサの検出荷重に等しいピストン押力が生じるように制御し、各シリンダへの流体圧配管を連通して各流体圧シリンダに同じ流体圧が掛かるようにして、作用体に荷重が負荷されたとき前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とするボールねじ装置。
- スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、
前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、前記作用体又は前記固定部材に取付けられ前記作用体に対する負荷荷重を検出する荷重検出センサと、前記複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に結合する取付フランジと、同取付フランジに結合したもの以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、同ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて前記作用体に取付けられている複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの数で割った値に等しいピストン押力を生じるようにそれぞれの流体圧シリンダの流体圧を制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とするボールねじ装置。 - スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転して均等に負荷駆動し、ボールねじに螺合するボールねじナットと結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、
前記ボールねじ軸のそれぞれに螺合する複数のボールねじナットと、前記作用体又は前記固定部材に取付けられ、作用体に対する負荷荷重を検出する荷重検出センサと、前記各ボールねじ軸の同軸上にある複数のボールねじナットの内の１個を直接作用体に結合する取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて前記作用体に取付けられている複数の流体圧シリンダと、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に等しいピストン押力を生じるようにそれぞれの流体圧シリンダの流体圧を制御する流体圧制御装置とで構成され、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項５に記載するボールねじ装置において、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に相当する流体圧を算出し、各流体圧シリンダへの流体圧配管を連通して各流体圧シリンダに同じ流体圧が掛かるようにして、前記荷重検出センサの検出荷重をボールねじナットの全数で割った値に制御し、作用体に荷重が負荷されたとき、前記複数のボールねじ軸及びボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とするボールねじ装置。
- スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を回転駆動してボールねじに螺合するボールねじナットの直線移動に換え、ボールねじナットと結合している作用体を移動させるボールねじ装置において、
前記ボールねじ軸に螺合する複数のボールねじナットと、同ボールねじナットの内の１個を作用体に取付ける固定フランジと、前記１個以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、前記作用体に取付けられ前記流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有する片側開放の流体圧シリンダと、該流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記各ボールねじ軸のうちのいずれかに備えられて前記作用体に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記作用体の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、
前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、
前記検出の結果に基づいて、前記作用体に荷重が加わったと判断した場合には、前記固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始させることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項７に記載するボールねじ装置において、
前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項７に記載するボールねじ装置において、
前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項７に記載するボールねじ装置において、
前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。 - スラスト方向を固定部材に拘束しているボールねじ軸を平行に複数組設け、前記複数のボールねじ軸を同期回転駆動して均等に負荷し、ボールねじに螺合するボールねじナットに結合している作用体を直線移動させる複列ボールねじ装置において、
前記各ボールねじ軸のそれぞれに複数螺合するボールねじナットと、全数のボールねじナットの内の１個を作用体に取付ける固定フランジと、該固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじナットが螺合するボールねじ軸以外のボールねじ軸上の複数のボールねじナットの内の１個を直接、作用体に取付ける取付フランジと、前記以外のボールねじナットに取付けられた環状の流体圧ピストンと、該流体圧ピストンが液密に嵌合して流体圧アクチュエータを形成するような環状の溝部を有していて作用体に取付けられる複数の流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記各ボールねじ軸のうちのいずれかに備えられて前記作用体に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記作用体の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、
前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前記作用体に加わっている荷重がゼロであると判断した場合には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、
前記検出の結果に基づいて、前記作用体に荷重が加わったと判断した場合には、前記固定フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始させることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項１１に記載するボールねじ装置において、
前記各流体圧シリンダは、流体圧配管を介して互いに連通しており、前記流体圧供給源からの流体圧が均等分配されることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項１１又は１２に記載するボールねじ装置において、
前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項１１又は１２に記載するボールねじ装置において、
前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項１１又は１２に記載するボールねじ装置において、
前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが備えられていることを特徴とするボールねじ装置。 - 射出成形機の射出スクリュの直進射出駆動用に、請求項２、３、５、６及び１１〜１５のいずれかに記載する流体圧均等分担式の複数のナットを備えた複数のボールねじ装置を射出スクリュ軸に平行に設け、全部のボールねじナットに荷重が均等に分担されるようにしたことを特徴とする射出成形機。
- 請求項１〜６のいずれかに記載のボールねじ装置の制御方法において、
前記作用体に加わっている荷重がゼロである場合には、前記流体圧シリンダへの流体圧供給を停止させ、
前記作用体に荷重が加わった場合には、前記センサ担体フランジで前記作用体に固定されたボールねじ軸に加わる負荷が、前記荷重の値を全ボールねじナットの数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シリンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始することを特徴とするボールねじ装置の制御方法。
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