JP3653406B2

JP3653406B2 - 射出成形機の射出装置

Info

Publication number: JP3653406B2
Application number: JP35641898A
Authority: JP
Inventors: 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JP2000176978A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機の射出装置のボールネジ・ナット機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直動型射出機構を備えた射出成形機では、射出工程の計量樹脂の射出充填時には射出サーボモータにて駆動されるボールネジ・ナット機構(36)によって射出スクリュ(35)を高速前進させ、保圧工程では所定の圧力が充填樹脂に加わるように射出サーボモータを制御する。これらの圧力は全て１本のボールネジ・ナット機構(36)が支えている。
【０００３】
このボールネジ・ナット機構(36)は、ナット取付プレート(37)に取り付けられたボールナット(32)と、ボールナット(32)に螺着されたボールネジ(33)並びにボールナット(32)とボールネジ(33)とのネジ溝(39)(40)間に連続的に配置され且つボールネジ(33)の回転に合わせてネジ溝(39)(40)を循環するボール(38)とで構成されている。従って、ボール(38)とネジ溝(39)(40)とは点接触となっているため極めて小さな回転力でボールネジ(33)は回転することになる。
【０００４】
処が、ボールネジ・ナット機構(36)はこのような構造であるため、前記射出圧力や保圧時の樹脂圧は全てボールネジ・ナット機構(36)内のボール(38)のネジ溝(39)(40)との接触点に集中して加わる事になる。換言すれば、前記圧力小さいものでも一点に集中して掛かるためその点の集中荷重は莫大なものになり、従って、ボールネジ・ナット機構(36)の定格荷重は小さいものにならざるを得ないというのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の解決課題は、小さい定格荷重しか担持できないボールネジ・ナット機構を利用して、大きな圧力にも耐えられるような射出装置の開発にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」に記載の射出成形機の射出装置(A)は「射出シリンダ(4)内に回転自在且つ往復移動自在に配設されている射出スクリュ(5)を回転させる回転機構(1)と、射出スクリュ(5)及び回転機構(1)を往復移動させるボールネジ・ナット機構(2)とを有する射出成形機の射出装置(A)において、ボールネジ・ナット機構(2)が、同期して回転する複数のボールネジ(6)と、前記各ボールネジ(6)に直列に螺着されている一対のボールナット(8イ)(8ロ)を有する往復ボールナット部(7)とで構成されており、往復ボールナット部 (7) が、枠構造となっており、一対のボールナット (8 イ )(8 ロ ) が往復ボールナット部 (7) の枠部材 (7a) を介して直列に接続されている」事を特徴とする。
【０００７】
このボールネジ・ナット機構(2)には同期して回転する複数のボールネジ(6)と、各ボールネジ (6)に螺着されている一対のボールナット(8 イ )(8 ロ )とが存在するので、計量樹脂の射出充填時の射出圧や保圧時の樹脂圧は、複数のボールネジ(6)と、各ボールネジ (6)に螺着されている一対のボールナット(8 イ )(8 ロ )に分散して係ることになり、ボールネジ・ナット機構(2)は十分大きな圧力に耐えることが出来るようになる。
【０００８】
また、直列のボールナット(8イ)(8ロ)が複数列あるのでその分だけ更に圧力担持能力が増大し、ボールネジ・ナット機構(2)は更に十分大きな圧力に耐えることが出来るようになる。
【０００９】
「請求項２」は「請求項１」を限定したもので、「請求項１に記載の射出成形機の射出装置において、往復ボールナット部(7)と回転機構(1)との間に圧力センサ(3)が配設されており、複数のボールネジ(6)が、圧力センサ(3)を中心にして対称に配設されており、且つ同期回転の回転方向が互いに逆方向である」事を特徴とするもので、これにより、ボールネジ(6)の回転に伴って発生する振動は互いに相殺され、装置駆動時の騒音が緩和される。
【００１０】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１、２は基台(30)に搭載され、金型(9)に向かって往復運動し、ノズルタッチ・オフを繰り返す本発明に掛かる射出成形機の射出装置(A)の第１実施例で、射出装置(A)は射出シリンダ(4)内に回転自在且つ往復移動自在に配設されている射出スクリュ(5)を回転させる回転機構(1)、射出スクリュ(5)及び回転機構(1)を往復移動させるボールネジ・ナット機構(2)、前記ボールネジ・ナット機構(2)と回転機構(1)との間に配設されている圧力センサ(3)、内部に射出スクリュ(5)が往復移動自在且つ回転自在に収納されている射出シリンダ(4)、射出シリンダ(4)が装着されている射出側前端固定ブロック(25)、射出用サーボモータ(20)及び関連の回転力伝達機構及びボールネジ(6)が取り付けられている射出側後端固定ブロック(19)並びに射出側前端固定ブロック(25)と射出側後端固定ブロック(19)との間に架設されたガイドバー(27)とで構成されている。
【００１１】
回転機構(1)は、ベアリング類を介して回転自在にハウジング(10)内に配設されているスクリュ取付軸(11)、スクリュ取付軸(11)に取り付けられた計量用従動プーリ(12)、ハウジング(10)に取着された計量用サーボモータ(13)、計量用サーボモータ(13)に取り付けられたエンコーダのようなパルス発生装置(13a)、計量用サーボモータ(13)に取り付けられた計量用駆動プーリ(14)、計量用駆動プーリ(14)と計量用従動プーリ(12)とを接続するタイミングベルト(15)とで構成されており、スクリュ取付軸(11)に穿設されたスプライン軸孔(16)に射出スクリュ(5)の後端に形成されているスプライン軸部(17)が挿入固定されている。前記射出スクリュ(5)は、必要に応じてスプライン軸孔(16)から抜き出して別の射出スクリュ(5)と交換できるようになっている。
【００１２】
ボールネジ・ナット機構(2)は、複数のボールナット(8)を有する往復ボールナット部(7)、ボールナット(8)にそれぞれ螺入された複数のボールネジ(6)、ボールネジ(6)の後端に直接或いは間接的に取り付けられた射出用従動プーリ(18)、ボールネジ(6)の後端が片持ちにて回転自在に支持されている射出側後端固定ブロック(19)、射出側後端固定ブロック(19)に取着されている射出用サーボモータ(20)、射出用サーボモータ(20)に取り付けられたエンコーダ等のパルス発生装置(20a)、射出用サーボモータ(20)に取着された射出用駆動プーリ(21)、射出用駆動プーリ(21)並びに複数の射出用従動プーリ(18)に掛け渡されたタイミングベルト(22)とで構成されている。
【００１３】
図１、２のボールネジ・ナット機構(2)では、ナット装着プレート(23)に２つのボールナット(8)が後述する圧力センサ(3)を中心に左右対称に固着されており、ボールナット(8)のネジ孔に合わせて通孔(24)が穿設されており、ボールネジ(6)が出入するようになっている。そして、ボールネジ・ナット機構(2)のナット装着プレート(23)に圧力センサ(3)が取り付けられており、更にこの圧力センサ(3)にハウジング(10)の後端が固定されており、圧力センサ(3)を介してハウジング(10)とナット装着プレート(23)とが接続される構造となっている。
【００１４】
前記実施例では、ボールナット(8)は２つの場合が挙げられたが勿論、これに限られず、３以上のボールナット(8)をナット装着プレート(23)に取り付けてもよい。また、ボールナット(8)の設置位置は圧力センサ(3)を中心に左右対称に固着されている場合を説明したが、勿論これに限られず非対称であってもよい。また、ボールネジ(6)の回転方向はタイミングベルト(22)により同一方向となるようにしてもよいが、図示しない射出用従動プーリ(18)の代わりに従動ギアを用い、従動ギア同士を直接噛合させて回転方向が互いに逆になるようにしてもよい。
【００１５】
射出シリンダ(4)は、射出装置(A)の前端部分に設けられた射出側前端固定ブロック(25)に取り付けられており、内部に射出スクリュ(5)が往復移動自在且つ回転自在に配設されている。そして、射出シリンダ(4)の後端上面には、原料樹脂供給用のホッパ(26)が取り付けられており、原料ペレットが射出シリンダ(4)内に供給されるようになっている。
【００１６】
また、射出側前端固定ブロック(25)及び射出側後端固定ブロック(19)間にはそれらの四隅に４本のガイドバー(27)が架設されており、前記ナット装着プレート(23)に穿設されたガイド孔(28)がスライド軸受けを介してスライド自在に挿通されている。
【００１７】
次に本発明装置(A)の作用に付いて説明する。ホッパ(26)に原料樹脂ペレットを供給した後、計量用サーボモータ(13)を作動させるとタイミングベルト(15)を介して計量用従動プーリ(12)が回転し、スクリュ取付軸(11)が一体となって回転する。射出スクリュ(5)とスクリュ取付軸(11)とはスプラインで噛合しているので、スクリュ取付軸(11)の回転と共に射出スクリュ(5)も回転し、射出シリンダ(4)内の樹脂を混練する。
【００１８】
この時、射出シリンダ(4)にはヒータ(29)が巻着されているので、内部の樹脂は加熱溶融され、射出スクリュ(5)の回転と共に混練されつつ前方に送り出され、射出シリンダ(4)の先端部分に貯留される。そして、その反作用として射出スクリュ(5)が後退するのであるが、射出スクリュ(5)と共にスクリュ取付軸(11)並びにスクリュ取付軸(11)が収納されているハウジング(10)、圧力センサ(3)及びナット装着プレート(23)並びにボールナット(8)が一体となって後退していく。
【００１９】
これに対して、ボールネジ(6)は射出側後端固定ブロック(19)に回転自在に取り付けられているが後退しないので、ボールナット(8)の後退に合わせてボールネジ(6)が回転する。この時、射出用サーボモータ(20)によりボールネジ(6)の回転に抵抗を与え、背圧を掛けながら射出スクリュ(5)が後退するようにする。
【００２０】
所定量の計量が終了した処で、計量用サーボモータ(13)の回転を停止させる。然る後、射出用サーボモータ(20)を作動させてボールネジ(6)を更に逆転させてボールナット(8)を後退させ、これに間接的に繋がっている射出スクリュ(5)を後退させてサックバックを行わせる。
【００２１】
次に、射出装置(A)全体を前進させて金型(9)にノズルタッチさせ、射出用サーボモータ(20)を作動してボールネジ(6)を正転させボールナット(8)を前進させる。これにより射出スクリュ(5)も前進して射出シリンダ(4)の先端に貯留している計量樹脂が金型(9)内に射出充填される。射出充填後は、図５に示すように保圧が行われ、保圧工程終了と共に型開がなされて成形品が金型(9)から取り出される。
【００２２】
図５を更に詳しく説明すると、計量樹脂の射出充填開始(O)から金型(9)のキャビティにほぼ充填される点(P1)まで速度制御により射出充填が行われる。この期間、射出用サーボモータ(20)は点(P1)に至るまで、所定の速度で計量樹脂をキャビティに充填するように制御される。
【００２３】
点(P1)を越えると圧力制御に切り替わり、点(P2)に至るまで圧力センサ(3)の出力データに基づいて所定の圧力がキャビティ内の樹脂に加わるように射出用サーボモータ(20)のフィードバック制御が行われ、点(P2)に達した処で保圧工程が終了し型開に至る。
【００２４】
この射出充填工程において、射出速度及び射出圧が精密にフィードバック制御され、保圧工程では樹脂圧がフィードバック制御されるようになっているが、その圧力は全てボールネジ・ナット機構(2)に係る。ボールネジ・ナット機構(2)は従来例で説明したように、ボールナット(8)とボールネジ(6)のネジ溝(6a)(8a)間に連続的に配置され且つボールネジ(6)の回転に合わせてネジ溝(6a)(8a)を循環するボール(31)とで構成されており、ボール(31)とネジ溝(6a)(8a)とは点接触となっているため極めて小さな回転力でボールネジ(6)は回転することになるが、１本の荷重担持能力は小さい。しかしながら、本発明の場合、ボールネジ(6)とボールナット(8)とは複数個並列に設置されているので、前記圧力は分散して加わることになり、ボールネジ・ナット機構(2)の耐圧が倍増することになる。
【００２５】
なお、ボールネジ(6)は、同期回転すればその回転方向は同一方向でも良いし、互いに逆方向でもよい。回転方向が互いに逆の場合ボールネジ(6)の回転に伴って発生する振動が互いに相殺されることになるので、振動が小さくなりより好ましい。
【００２６】
図４は、本発明ボールネジ・ナット機構(2)の第２実施例であるが、第１実施例と一致する部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。この場合、往復ボールナット部(7)が、枠構造となっており、一対のボールナット(8イ)(8ロ)が往復ボールナット部(7)の枠部材(7a)を介して直列に接続されており、前記直列のボールナット(8イ)(8ロ)にボールネジ(6)が螺入されている。従って、圧力センサ(3)を中心に対称に（勿論、非対称でも良い。）直列のボールナット(8イ)(8ロ)が複数列存在することになる。
【００２７】
この場合、枠部材(7a)を間に直列のボールナット(8イ)(8ロ)を互いに締め込んで、ボール(31)がボールナット(8イ)(8ロ)及びボールネジ(6)のネジ溝(6a)(8a)の反対側の壁に点接触するようにしても良いし、逆に締め込まず、同じ側の壁に点接触するようにしても良い。
【００２８】
前者のようにすれば、ボール(31)とネジ溝(6a)(8a)との間の遊びが完全に締め殺されるので、ボールナット(8イ)(8ロ)の前進後退往復運動におけるバックラッシュがなくなると同時に往復運動時に２列のボールナット(8イ)(8ロ)のいずれかが荷重を担持することになり荷重担持能力は図１の場合と同じになる。
【００２９】
後者のようにすれば、バックラッシュを殺すことは出来ないが、前進時及び後退時に２列４個のボールナット(8イ)(8ロ)が荷重を担持することになるので更に大きな荷重担持能力を発揮する事になる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明装置では、同期して回転する複数のボールネジと、これに螺着されている複数のボールナットによりボールネジ・ナット機構に加わる圧力が分散され、ボールネジ・ナット機構の耐圧がそれだけ向上して破損する確立が減少する。
【００３１】
また、圧力センサを中心に対称に配設されたボールネジを互いに逆方向に回転させた場合、ボールネジの回転に伴って発生する振動が相殺され、駆動時の騒音が緩和されるという利点がある。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出装置の第１実施例の平面図
【図２】図１の正面図
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図
【図４】本発明に係る射出装置の第２実施例の平面図
【図５】射出工程に於ける圧力変化グラフ
【図６】従来例の射出装置の平面図
【符号の説明】
(A) 射出装置
(1) 回転機構
(2) ボールネジ・ナット機構
(3) 圧力センサ
(4) 射出シリンダ
(5) 射出スクリュ
(6) ボールネジ
(7) 往復ボールナット部

Claims

射出シリンダ内に回転自在且つ往復移動自在に配設されている射出スクリュを回転させる回転機構と、射出スクリュ及び回転機構を往復移動させるボールネジ・ナット機構とを有する射出成形機における射出装置において、
ボールネジ・ナット機構が、同期して回転する複数のボールネジと、前記各ボールネジに直列に螺着されている一対のボールナットを有する往復ボールナット部とで構成されており、
前記往復ボールナット部が、枠構造となっており、前記一対のボールナットが往復ボールナット部の枠部材を介して直列に接続されている事を特徴とする射出成形機の射出装置。
請求項１に記載の射出成形機の射出装置において、往復ボールナット部と回転機構との間に圧力センサが配設されており、複数のボールネジが、圧力センサを中心にして対称に配設されており、且つ同期回転の回転方向が互いに逆方向である事を特徴とする射出成形機の射出装置。