JP3936519B2 - Ball screw abnormality detection device - Google Patents

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    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじの異常検出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、加熱シリンダ内においてスクリューを前進させ、溶融させられた樹脂を高圧で射出して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得るようにしている。
【０００３】
そのために、前記金型装置は、固定金型が取り付けられた固定プラテン、可動金型が取り付けられた可動プラテン、及び該可動プラテンを進退させるためのトグル機構を備え、該トグル機構を作動させ、前記可動プラテン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ようになっている。
【０００４】
ところで、電動式射出成形機の場合、前記加熱シリンダ内においてスクリューを進退させるために、また、前記トグル機構を作動させるために、電動機が配設される。そして、該電動機によって発生させられた回転運動は、ボールねじ軸及びボールナットによって形成されるボールねじによって直線運動に変換され、前記スクリュー、前記トグル機構に連結されたクロスヘッド等に伝達されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動式射出成形機においては、ボールねじに潤滑剤が供給されて潤滑が行われるようになっているが、潤滑不良が発生したり、ボールねじに大きな負荷が加わったりすると、ボールねじ軸、ボールナット等が摩耗し、ボールねじの寿命を短くしてしまうだけでなく、スクリュー、クロスヘッド等を円滑に進退させることができなくなり、成形不良が発生してしまう。
【０００６】
また、ボールねじが焼き付いたり、ボールナットのボールの競合いによってボールの表面が破損したりすることがあり、その場合、成形品を成形することができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、異常検出装置によって前記ボールねじの異常を検出し、異常が検出されたときに、電動式射出成形機を停止させることが考えられる。
【０００８】
この場合、例えば、ボールナットの表面に温度センサを取り付け、該温度センサによってボールナットの表面の温度を監視し、表面の温度が閾（しきい）値を超えた場合に、ボールねじの異常を検出するようにすることが考えられる。ところが、この種の異常検出装置においては、外気の温度が変化すると、ボールナットの表面の温度も変化してしまうので、ボールねじの異常を正確に検出することができない。
【０００９】
また、ボールナットの端部、ボールねじ軸の端部等に振動センサを取り付け、該振動センサによってボールナット、ボールねじ軸等に伝達される振動を監視し、振動の振幅が閾値を超えた場合に、ボールねじの異常を検出するようにすることが考えられる。ところが、この種の異常検出装置においては、ボールねじの外部からボールナット、ボールねじ軸等に伝達される振れ、振動等が前記振動センサによって検出されてしまうので、ボールねじの異常を正確に検出することができない。
【００１０】
本発明は、前記従来の異常検出装置の問題点を解決して、ボールねじの異常を正確に検出することができるボールねじの異常検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のボールねじの異常検出装置においては、ボールねじ軸と、複数のボールを備え、前記ボールねじ軸と螺合させられるボールナットと、前記ボールを循環させるためのリターンチューブと、該リターンチューブのみと当接させて取り付けられ、リターンチューブに発生した振動を検出する振動センサと、該振動センサのセンサ出力に基づいてボールねじの異常を検出する異常検出処理手段とを有する。
【００１４】
【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。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を備えた電動式射出成形機の概略図、図３は本発明の第１の実施の形態における電動式射出成形機の斜視図である。
【００１６】
図において、１１は射出装置、１２は該射出装置１１と対向させて配設された型締装置、１３は前記射出装置１１及び型締装置１２を支持する成形機フレーム、１４は該成形機フレーム１３によって支持されるとともに、射出装置１１を支持する射出装置フレーム、３１は該射出装置フレーム１４の長手方向に沿って配設されたガイド、４３は固定金型４４及び可動金型４５から成る金型装置である。
【００１７】
そして、前記射出装置フレーム１４によってボールねじ軸２１が回転自在に支持され、該ボールねじ軸２１の一端が駆動手段としての可塑化移動用モータ２２に連結される。また、前記ボールねじ軸２１及びボールナット２３によってボールねじ８４が形成され、前記ボールナット２３と射出装置１１とがスプリング２４及びブラケット２５を介して連結される。したがって、前記可塑化移動用モータ２２を駆動すると、可塑化移動用モータ２２の回転運動は、ボールねじ８４によって直線運動に変換され、該直線運動がブラケット２５に伝達される。そして、該ブラケット２５が前記ガイド３１に沿って矢印Ａ方向に移動させられ、射出装置１１が進退（図２における左右方向に移動）させられる。
【００１８】
また、前記ブラケット２５には、前方（図２における左方）に向けて加熱シリンダ１５が固定され、該加熱シリンダ１５の前端（図２における左端）に射出ノズル１６が配設される。そして、前記加熱シリンダ１５にホッパ１７が配設され、加熱シリンダ１５内にスクリュー２６が回転自在に、かつ、進退自在に配設され、スクリュー２６の後端（図２における右端）が支持部材３２によって回転自在に支持される。
【００１９】
該支持部材３２にはスクリュー回転用サーボモータ３３が取り付けられ、該スクリュー回転用サーボモータ３３を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト３４を介して前記スクリュー２６に伝達されるようになっている。
【００２０】
また、前記射出装置フレーム１４においては、スクリュー２６と平行にボールねじ軸３５が回転自在に支持され、該ボールねじ軸３５と駆動手段としての射出用サーボモータ３６とがタイミングベルト３７を介して連結される。そして、前記ボールねじ軸３５、及び射出プレッシャプレート３２ｂに固定されたボールナット４１によってボールねじ８５が形成される。なお、前記射出プレッシャプレート３２ｂはロードセル３２ａを介して支持部材３２に固定される。したがって、前記射出用サーボモータ３６を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト３７を介してボールねじ軸３５に伝達され、該ボールねじ軸３５が回転させられる。これにより、ボールナット４１が矢印Ｂ方向に移動させられる。
【００２１】
次に、前記構成の射出装置１１の動作について説明する。
【００２２】
まず、計量工程においては、スクリュー回転用サーボモータ３３を駆動し、タイミングベルト３４を介してスクリュー２６を回転させ、該スクリュー２６を所定の位置まで後退（図２における右方に移動）させる。このとき、ホッパ１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ１５内において加熱されて溶融させられ、スクリュー２６の後退に伴ってスクリュー２６の前方に溜（た）められる。
【００２３】
次に、射出工程においては、前記射出ノズル１６を固定金型４４に押し付け、射出用サーボモータ３６を駆動し、タイミングベルト３７を介してボールねじ軸３５を回転させる。このとき、支持部材３２は、前記ボールねじ軸３５の回転に伴って移動させられ、前記スクリュー２６を前進（図２における左方に移動）させるので、該スクリュー２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル１６から射出され、固定金型４４と可動金型４５との間に形成されたキャビティ空間４７に充填される。
【００２４】
次に、前記型締装置１２について説明する。
【００２５】
該型締装置１２は、固定プラテン５１、トグルサポート５２、前記固定プラテン５１とトグルサポート５２との間に架設されたタイバー５３、前記固定プラテン５１と対向させて配設され、前記タイバー５３に沿って進退自在に配設された可動プラテン５４、及び該可動プラテン５４と前記トグルサポート５２との間に配設されたトグル機構５６を備える。そして、前記固定プラテン５１及び可動プラテン５４に、互いに対向させて前記固定金型４４及び可動金型４５がそれぞれ取り付けられる。
【００２６】
前記トグル機構５６は、駆動手段としての図示されない型締用サーボモータによってクロスヘッド５８をトグルサポート５２側と可動プラテン５４側との間で進退させることにより、前記可動プラテン５４をタイバー５３に沿って進退させ、可動金型４５を固定金型４４に対して接離させて、型閉じ、型締め及び型開きを行うようになっている。
【００２７】
そのために、前記トグル機構５６は、前記クロスヘッド５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６１、前記トグルサポート５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６２、前記可動プラテン５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６３から成り、前記トグルレバー６１、６２間、及びトグルレバー６２とトグルアーム６３との間がそれぞれリンク結合される。
【００２８】
また、ボールねじ軸６４が前記トグルサポート５２に対して回転自在に支持され、前記ボールねじ軸６４、及び前記クロスヘッド５８に固定されたボールナット６５によってボールねじ８６が形成される。そして、前記ボールねじ軸６４を回転させるために、前記トグルサポート５２の側面に前記型締用サーボモータが取り付けられる。
【００２９】
したがって、該型締用サーボモータを駆動すると、型締用サーボモータの回転運動は、ボールねじ８６によって直線運動に変換され、該直線運動がクロスヘッド５８に伝達され、該クロスヘッド５８が矢印Ｃ方向に移動させられる。すなわち、前記クロスヘッド５８を前進 (図２における右方に移動）させると、トグル機構５６が伸展して可動プラテン５４が前進させられ、型閉じ及び型締めが行われ、前記クロスヘッド５８を後退 (図２における左方に移動）させると、トグル機構５６が屈曲して可動プラテン５４が後退させられ、型開きが行われる。
【００３０】
また、該可動プラテン５４の背面には、エジェクタ装置７１が配設され、該エジェクタ装置７１は、前記可動金型４５を貫通して延び、前端 (図２における右端）をキャビティ空間４７に臨ませる図示されないエジェクタピン、該エジェクタピンの後方 (図２における左方）に配設された図示されないエジェクタロッド、該エジェクタロッドの後方に配設され、駆動手段としての図示されない突出し用サーボモータを駆動することによって回転させられるボールねじ軸７２、及び該ボールねじ軸７２と螺合させられるボールナット７３を有し、前記ボールねじ軸７２及びボールナット７３によってボールねじ８７が形成される。
【００３１】
したがって、前記突出し用サーボモータを駆動すると、突出し用サーボモータの回転運動は、ボールねじ８７によって直線運動に変換され、該直線運動が前記エジェクタロッドに伝達され、該エジェクタロッド及びエジェクタピンが矢印Ｄ方向に移動させられる。なお、９４は表示部である。
【００３２】
ところで、前記各ボールねじ８４〜８７は、図示されない潤滑剤が供給されて潤滑が行われるようになっているが、潤滑不良が発生したり、ボールねじ８４〜８７に大きな負荷が加わったりすると、各ボールねじ軸２１、３５、６４、７２、ボールナット２３、４１、６５、７３等が摩耗し、ボールねじ８４〜８７の寿命を短くしてしまうだけでなく、スクリュー２６、クロスヘッド５８等を円滑に進退させることができなくなり、成形不良が発生してしまう。
【００３３】
また、ボールねじ８４〜８７が焼き付いたり、前記各ボールナット２３、４１、６５、７３が備える図示されないボールの競合いによってボールの表面が破損したりすることがあり、その場合、成形品を成形することができなくなってしまう。
【００３４】
そこで、異常検出装置が配設され、該異常検出装置によってボールねじ８４〜８７の異常を検出するようにしている。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの縦断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの横断面図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を示す図である。なお、この場合、ボールねじ８４〜８７（図２）のうちのボールねじ８４の異常検出装置について説明する。
【００３６】
図において、８４はボールねじ軸２１、ボールナット２３、リターンチューブ９２等から成るボールねじであり、前記ボールナット２３はボール９１を備える。前記ボールナット２３は、ナット本体９３、及び該ナット本体９３の上部に形成された切欠９３ａにボルトｂ１、ｂ２によって固定され、前記リターンチューブ９２を保持するブロック９４を備え、前記ナット本体９３は、筒状部９５、及び該筒状部９５の前端（図１における左端）に形成されたフランジ部９６から成る。
【００３７】
前記ボールねじ軸２１とボールナット２３とが螺合させられ、ボールねじ軸２１が図４の矢印Ｅ方向に回転させられるのに伴って、ボールねじ軸２１の溝２１ａ、及びボールナット２３の溝２３ａによって形成されたほぼ円形のボール通路内を、ボール９１が回転しながら矢印Ｆ方向に移動させられる。そして、ボールねじ軸２１とボールナット２３とを常に螺合させるために、前記ボール９１をボールナット２３内において循環させるようにしている。
【００３８】
そのために、ボールナット２３内におけるボールねじ軸２１のねじ面の前端部（図１における左端部）に、ボール９１をすくい揚げ、ねじ面から分離させるための分離点Ｐ１が、前記ねじ面の後端部（図１における右端部）に、ボール９１をねじ面に戻すための戻し点Ｐ２が形成され、前記分離点Ｐ１と戻し点Ｐ２との間をリターンチューブ９２が連結する。該リターンチューブ９２は、前記ブロック９４を貫通して延在させられ、前記分離点Ｐ１においてねじ面から分離させたボール９１を、偏向させて後方（図１における右方）に搬送し、戻し点Ｐ２においてねじ面に戻し、循環させる。そのために、リターンチューブ９２は、ボール９１をねじ面から分離させる分離部９２ａ、分離させたボール９１を搬送する搬送部９２ｂ、及び搬送されたボール９１をねじ面に戻す戻し部９２ｃから成る。
【００３９】
ところで、前記ボール９１は、分離点Ｐ１においてねじ面から分離させられ、分離部９２ａ内を移動した後、搬送部９２ｂ内を後方に送られるが、このとき、ボール通路内を前方（図１における左方）に向けて移動させられてきたボール９１が、分離部９２ａから搬送部９２ｂにかけて移動方向が変えられ、偏向させられ、後方に向けて移動させられることになる。したがって、分離部９２ａから搬送部９２ｂにかけて、特に、分離部９２ａと搬送部９２ｂとの間において、各ボール９１が強くぶつかり合い、競り合う。
【００４０】
そこで、ボール９１の搬送方向におけるブロック９４より上流側、すなわち、リターンチューブ９２の外周面における分離部９２ａと搬送部９２ｂとの間で、しかも、ナット本体９３及びブロック９４から露出した部分に、上方に突出させて振動センサ９７が取り付けられ、該振動センサ９７によって前記リターンチューブ９２に発生した振動を検出するようにしている。なお、前記振動センサ９７として加速度計を使用することができる。
【００４１】
そして、振動センサ９７によって振動が検出されると、振動センサ９７のセンサ出力が制御部１０１に送られ、該制御部１０１の図示されない異常検出処理手段は、センサ出力の振幅に基づいてボールねじ８４の異常を検出する。すなわち、前記異常検出処理手段は、振動の振幅と閾値とを比較し、振幅が閾値を超えたかどうかを判断する。そして、振幅が閾値を超えた場合、前記異常検出処理手段はボールねじ８４の異常を検出し、制御部１０１の図示されない表示処理手段は、ボールねじ８４の異常が検出されたことを表示部１０２に表示する。したがって、ボールねじ８４の異常が検出されたことが表示部１０２に表示されると、オペレータは、表示部１０２の表示に従って電動式射出成形機を停止させる。なお、異常検出処理手段によってボールねじ８４の異常が検出されたときに、制御部１０１の図示されない停止処理手段が電動式射出成形機を停止させるようにすることもできる。
【００４２】
このように、リターンチューブ９２の外周面における分離部９２ａと搬送部９２ｂとの間のボール通路がほぼ直角に曲がる部分で、しかも、ナット本体９３及びブロック９４から露出した部分に、上方に突出させて振動センサ９７が取り付けられ、該振動センサ９７によって前記リターンチューブ９２に発生した振動を検出するようになっているので、ボールねじ軸２１、ボールナット２３等が摩耗するのに伴って発生するボールねじ８４の異常を検出することができる。また、ボールねじ８４の異常が検出されたときに、電動式射出成形機を停止させることによって、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００４３】
さらに、電動式射出成形機を停止させることによって、ボールねじ８４が焼き付いたり、ボール９１の競合いによってボール９１の表面が破損したりするのを防止することもできる。
【００４４】
しかも、振動センサ９７は、リターンチューブ９２におけるナット本体９３及びブロック９４から露出した部分に取り付けられ、ナット本体９３及びブロック９４と接触しないので、ボールねじ８４の外部、例えば、ブラケット２５（図２）を介して加熱シリンダ１５からボールナット２３に伝達される振れ、振動等、又は可塑化移動用モータ２２からボールねじ軸２１に伝達される振れ、振動等が前記振動センサ９７によって検出されることが少なくなる。したがって、ボールねじ８４の異常を正確に検出することができる。
【００４５】
また、例えば、温度センサによって検出されたボールナット２３の表面の温度に基づいてボールねじ８４の異常を検出する必要がないので、外気の温度が変化して、ボールナット２３の表面の温度が変化しても、ボールねじ８４の異常を正確に検出することができる。
【００４６】
次に、２個のボールナットを連結した連結式ボールナットにおいて異常を検出することができるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００４７】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置の要部を示す斜視図である。
【００４８】
図において、１８４は連結式ボールナット、１８５、１８６はボールナットであり、各ボールナット１８５、１８６は連接部材１８７によって連結され、ボール９１はそれぞれボールナット１８５、１８６内において循環させられる。また、この場合、各ボールナット１８５、１８６について、それぞれ２本のリターンチューブ１９２、１９３が配設され、各リターンチューブ１９２、１９３の外周面における分離部と搬送部との間のボール通路がほぼ直角に曲がる部分で、しかも、ナット本体１５１、１５２及びブロック１５３から露出した部分に、上方に突出させて振動センサ１９７、１９８が取り付けられ、該振動センサ１９７、１９８によって前記リターンチューブ１９２、１９３に発生した振動が検出される。
【００４９】
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。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ボールねじの異常検出装置においては、ボールねじ軸と、複数のボールを備え、前記ボールねじ軸と螺合させられるボールナットと、前記ボールを循環させるためのリターンチューブと、該リターンチューブのみと当接させて取り付けられ、リターンチューブに発生した振動を検出する振動センサと、該振動センサのセンサ出力に基づいてボールねじの異常を検出する異常検出処理手段とを有する。
【００５１】
この場合、リターンチューブに振動センサが取り付けられ、該振動センサによってリターンチューブに発生した振動が検出されるので、ボールねじ軸、ボールナット等が摩耗するのに伴って発生するボールねじの異常を検出することができる。そして、ボールねじの異常が検出されたときに、電動式射出成形機を停止させることによって、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００５２】
さらに、電動式射出成形機を停止させることによって、ボールねじが焼き付いたり、ボールの競合いによってボールの表面が破損したりするのを防止することもできる。
【００５３】
しかも、前記振動センサは、リターンチューブに取り付けられているので、ボールねじの外部からボールねじ軸、ボールナット等に伝達された振れ、振動等が前記振動センサによって検出されることが少なくなる。したがって、ボールねじの異常を正確に検出することができる。
【００５４】
また、例えば、温度センサによって検出されたボールナットの表面の温度に基づいてボールねじの異常を検出する必要がないので、外気の温度が変化して、ボールナットの表面の温度が変化しても、ボールねじの異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を備えた電動式射出成形機の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における電動式射出成形機の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの横断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
２１、３５、６４、７２ ボールねじ軸
２３、４１、６５、７３、１８５、１８６ ボールナット
８４〜８７ ボールねじ
９１ ボール
９２、１９２、１９３ リターンチューブ
９３、１５１、１５２ ナット本体
９４、１５３ ブロック
９７、１９７、１９８ 振動センサ
１０１ 制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball screw abnormality detection device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an injection molding machine, a screw is advanced in a heating cylinder, molten resin is injected at a high pressure to fill the cavity space of the mold apparatus, and the resin is cooled in the cavity space. The molded product is obtained by solidifying.
[0003]
Therefore, the mold apparatus includes a fixed platen to which a fixed mold is attached, a movable platen to which a movable mold is attached, and a toggle mechanism for moving the movable platen forward and backward, and activates the toggle mechanism. By moving the movable platen back and forth, mold closing, mold clamping and mold opening of the mold apparatus can be performed.
[0004]
By the way, in the case of an electric injection molding machine, an electric motor is disposed to advance and retract the screw in the heating cylinder and to operate the toggle mechanism. Then, the rotational motion generated by the electric motor is converted into a linear motion by a ball screw formed by a ball screw shaft and a ball nut, and transmitted to the screw, a crosshead connected to the toggle mechanism, and the like. It has become.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric injection molding machine, lubrication is performed by supplying a lubricant to the ball screw, but if a lubrication failure occurs or a large load is applied to the ball screw, The ball screw shaft, ball nut, and the like are worn, and not only the life of the ball screw is shortened, but also the screw, the crosshead, etc. cannot be smoothly advanced and retracted, resulting in defective molding.
[0006]
Further, the ball screw may be burned out, or the surface of the ball may be damaged due to the competition between the balls of the ball nut. In this case, the molded product cannot be molded.
[0007]
Therefore, it is conceivable to detect an abnormality of the ball screw with an abnormality detection device and stop the electric injection molding machine when the abnormality is detected.
[0008]
In this case, for example, a temperature sensor is attached to the surface of the ball nut, and the temperature of the surface of the ball nut is monitored by the temperature sensor. If the surface temperature exceeds a threshold (threshold) value, an abnormality of the ball screw is detected. It is conceivable to detect. However, in this type of abnormality detection device, when the temperature of the outside air changes, the temperature of the surface of the ball nut also changes, so that the abnormality of the ball screw cannot be accurately detected.
[0009]
When a vibration sensor is attached to the end of the ball nut, the end of the ball screw shaft, etc., and the vibration transmitted by the vibration sensor to the ball nut, ball screw shaft, etc. is monitored, and the amplitude of vibration exceeds the threshold In addition, it is conceivable to detect an abnormality of the ball screw. However, in this type of abnormality detection device, vibrations and vibrations transmitted from the outside of the ball screw to the ball nut, ball screw shaft, etc. are detected by the vibration sensor, so the ball screw abnormality is accurately detected. Can not do it.
[0010]
An object of the present invention is to provide a ball screw abnormality detection device that can solve the problems of the conventional abnormality detection device and can accurately detect a ball screw abnormality.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the abnormality detection device for a ball screw of the present invention, a ball screw shaft, a ball nut provided with a plurality of balls, screwed with the ball screw shaft, a return tube for circulating the ball, A vibration sensor that is attached in contact with only the return tube and detects vibration generated in the return tube, and an abnormality detection processing unit that detects an abnormality of the ball screw based on the sensor output of the vibration sensor.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 2 is a schematic diagram of an electric injection molding machine provided with the ball screw abnormality detection device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an electric injection molding machine according to the first embodiment of the present invention. It is a perspective view.
[0016]
In the figure, 11 is an injection device, 12 is a mold clamping device arranged to face the injection device 11, 13 is a molding machine frame that supports the injection device 11 and the mold clamping device 12, and 14 is the molding machine frame. 13 is an injection device frame that supports the injection device 11, 31 is a guide disposed along the longitudinal direction of the injection device frame 14, and 43 is a metal mold composed of a fixed die 44 and a movable die 45. Type device.
[0017]
A ball screw shaft 21 is rotatably supported by the injection device frame 14, and one end of the ball screw shaft 21 is connected to a plasticizing movement motor 22 as a driving means. A ball screw 84 is formed by the ball screw shaft 21 and the ball nut 23, and the ball nut 23 and the injection device 11 are connected to each other via a spring 24 and a bracket 25. Therefore, when the plasticizing movement motor 22 is driven, the rotational movement of the plasticizing movement motor 22 is converted into a linear movement by the ball screw 84, and the linear movement is transmitted to the bracket 25. Then, the bracket 25 is moved along the guide 31 in the direction of arrow A, and the injection device 11 is moved back and forth (moved in the left-right direction in FIG. 2).
[0018]
A heating cylinder 15 is fixed to the bracket 25 toward the front (left side in FIG. 2), and an injection nozzle 16 is disposed at the front end (left end in FIG. 2) of the heating cylinder 15. A hopper 17 is disposed in the heating cylinder 15, a screw 26 is rotatably and reciprocally disposed in the heating cylinder 15, and the rear end (right end in FIG. 2) of the screw 26 is a support member 32. Is rotatably supported by.
[0019]
A screw rotation servomotor 33 is attached to the support member 32, and the rotation generated by driving the screw rotation servomotor 33 is transmitted to the screw 26 via the timing belt 34. ing.
[0020]
In the injection device frame 14, a ball screw shaft 35 is rotatably supported in parallel with the screw 26, and the ball screw shaft 35 and an injection servo motor 36 as a driving means are connected via a timing belt 37. Is done. A ball screw 85 is formed by the ball screw shaft 35 and the ball nut 41 fixed to the injection pressure plate 32b. The injection pressure plate 32b is fixed to the support member 32 via a load cell 32a. Therefore, the rotation generated by driving the injection servo motor 36 is transmitted to the ball screw shaft 35 via the timing belt 37, and the ball screw shaft 35 is rotated. Thereby, the ball nut 41 is moved in the arrow B direction.
[0021]
Next, the operation of the injection apparatus 11 having the above configuration will be described.
[0022]
First, in the metering step, the screw rotation servomotor 33 is driven, the screw 26 is rotated via the timing belt 34, and the screw 26 is moved back to a predetermined position (moved to the right in FIG. 2). At this time, the resin supplied from the hopper 17 is heated and melted in the heating cylinder 15, and is accumulated in the front of the screw 26 as the screw 26 moves backward.
[0023]
Next, in the injection process, the injection nozzle 16 is pressed against the fixed mold 44, the injection servo motor 36 is driven, and the ball screw shaft 35 is rotated via the timing belt 37. At this time, the support member 32 is moved in accordance with the rotation of the ball screw shaft 35 and moves the screw 26 forward (moves to the left in FIG. 2). Therefore, the resin accumulated in front of the screw 26 is It is injected from the injection nozzle 16 and filled into a cavity space 47 formed between the fixed mold 44 and the movable mold 45.
[0024]
Next, the mold clamping device 12 will be described.
[0025]
The mold clamping device 12 is disposed so as to face the fixed platen 51, the toggle support 52, the tie bar 53 laid between the fixed platen 51 and the toggle support 52, and the fixed platen 51. The movable platen 54 is disposed so as to be movable forward and backward, and the toggle mechanism 56 is disposed between the movable platen 54 and the toggle support 52. The fixed mold 44 and the movable mold 45 are attached to the fixed platen 51 and the movable platen 54 so as to face each other.
[0026]
The toggle mechanism 56 moves the movable platen 54 along the tie bar 53 by advancing and retracting the cross head 58 between the toggle support 52 side and the movable platen 54 side by a mold clamping servo motor (not shown) as a driving means. The movable die 45 is moved back and forth, and the movable die 45 is brought into contact with and separated from the fixed die 44 to perform mold closing, mold clamping and mold opening.
[0027]
For this purpose, the toggle mechanism 56 is attached to a toggle lever 61 that is swingably supported with respect to the cross head 58, a toggle lever 62 that is swingably supported with respect to the toggle support 52, and the movable platen 54. The toggle arm 63 is swingably supported. The toggle levers 61 and 62 and the toggle lever 62 and the toggle arm 63 are linked to each other.
[0028]
A ball screw shaft 64 is rotatably supported with respect to the toggle support 52, and a ball screw 86 is formed by the ball screw shaft 64 and a ball nut 65 fixed to the cross head 58. Then, in order to rotate the ball screw shaft 64, the mold clamping servomotor is attached to the side surface of the toggle support 52.
[0029]
Therefore, when the mold clamping servomotor is driven, the rotational motion of the mold clamping servomotor is converted into a linear motion by the ball screw 86, and the linear motion is transmitted to the crosshead 58. Moved in the direction. That is, when the cross head 58 is moved forward (moved to the right in FIG. 2), the toggle mechanism 56 extends to move the movable platen 54 forward, mold closing and clamping are performed, and the cross head 58 is moved backward. When it is moved (to the left in FIG. 2), the toggle mechanism 56 is bent, the movable platen 54 is retracted, and the mold is opened.
[0030]
In addition, an ejector device 71 is disposed on the back surface of the movable platen 54. The ejector device 71 extends through the movable mold 45 so that the front end (the right end in FIG. 2) faces the cavity space 47. An ejector pin (not shown), an ejector rod (not shown) disposed behind the ejector pin (leftward in FIG. 2), and a projecting servo motor (not shown) serving as a driving means are driven behind the ejector rod. The ball screw shaft 72 is rotated by this, and the ball nut 73 is screwed with the ball screw shaft 72, and the ball screw 87 is formed by the ball screw shaft 72 and the ball nut 73.
[0031]
Therefore, when the protruding servo motor is driven, the rotational motion of the protruding servo motor is converted into a linear motion by the ball screw 87, the linear motion is transmitted to the ejector rod, and the ejector rod and ejector pin are moved to the arrow D. Moved in the direction. Reference numeral 94 denotes a display unit.
[0032]
By the way, the ball screws 84 to 87 are lubricated by supplying a lubricant (not shown). However, when a poor lubrication occurs or a large load is applied to the ball screws 84 to 87, Each of the ball screw shafts 21, 35, 64, 72, ball nuts 23, 41, 65, 73 and the like are worn and the life of the ball screws 84 to 87 is shortened. It becomes impossible to advance and retreat smoothly, and defective molding occurs.
[0033]
Further, the ball screws 84 to 87 may be burned out, or the surface of the ball may be damaged due to the competition of the balls (not shown) provided in each of the ball nuts 23, 41, 65, 73. You will not be able to.
[0034]
Therefore, an abnormality detection device is provided, and the abnormality detection device detects an abnormality of the ball screws 84 to 87.
[0035]
1 is a longitudinal sectional view of a ball screw according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a transverse sectional view of the ball screw according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the abnormality detection apparatus of the ball screw in the form of. In this case, an abnormality detection device for the ball screw 84 among the ball screws 84 to 87 (FIG. 2) will be described.
[0036]
In the figure, 84 is a ball screw including a ball screw shaft 21, a ball nut 23, a return tube 92, and the like, and the ball nut 23 includes a ball 91. The ball nut 23 includes a nut main body 93 and a block 94 that is fixed to a notch 93a formed in an upper portion of the nut main body 93 by bolts b1 and b2 and holds the return tube 92. The nut main body 93 includes: It consists of a cylindrical portion 95 and a flange portion 96 formed at the front end (left end in FIG. 1) of the cylindrical portion 95.
[0037]
The ball screw shaft 21 and the ball nut 23 are screwed together, and the ball screw shaft 21 is rotated in the direction of arrow E in FIG. The ball 91 is moved in the direction of arrow F while rotating in the substantially circular ball passage formed by 23a. The ball 91 is circulated in the ball nut 23 so that the ball screw shaft 21 and the ball nut 23 are always screwed together.
[0038]
Therefore, a separation point P1 for scooping the ball 91 to the front end portion (left end portion in FIG. 1) of the ball screw shaft 21 in the ball nut 23 and separating the ball 91 from the screw surface is provided behind the screw surface. A return point P2 for returning the ball 91 to the thread surface is formed at the end (the right end in FIG. 1), and a return tube 92 connects between the separation point P1 and the return point P2. The return tube 92 extends through the block 94, deflects the ball 91 separated from the thread surface at the separation point P1, and conveys the ball 91 rearward (to the right in FIG. 1) and returns it to the return point. Return to the threaded surface at P2 and circulate. For this purpose, the return tube 92 includes a separation unit 92a that separates the ball 91 from the screw surface, a conveyance unit 92b that conveys the separated ball 91, and a return unit 92c that returns the conveyed ball 91 to the screw surface.
[0039]
By the way, the ball 91 is separated from the screw surface at the separation point P1, moved in the separation portion 92a, and then sent backward in the conveyance portion 92b. At this time, the ball 91 moves forward (in FIG. 1). The ball 91 that has been moved toward the left side is changed in direction of movement from the separating unit 92a to the conveying unit 92b, deflected, and moved rearward. Accordingly, the balls 91 strongly collide and compete from the separating unit 92a to the transporting unit 92b, particularly between the separating unit 92a and the transporting unit 92b.
[0040]
Therefore, upstream of the block 94 in the conveying direction of the ball 91, that is, between the separation portion 92 a and the conveying portion 92 b on the outer peripheral surface of the return tube 92, and on the portion exposed from the nut main body 93 and the block 94, The vibration sensor 97 is attached so as to project to the vibration tube 97, and the vibration sensor 97 detects vibration generated in the return tube 92. Note that an accelerometer can be used as the vibration sensor 97.
[0041]
When vibration is detected by the vibration sensor 97, the sensor output of the vibration sensor 97 is sent to the control unit 101, and an abnormality detection processing unit (not shown) of the control unit 101 performs ball screw 84 based on the amplitude of the sensor output. Detect abnormalities. That is, the abnormality detection processing means compares the amplitude of vibration with a threshold value, and determines whether or not the amplitude exceeds the threshold value. When the amplitude exceeds a threshold value, the abnormality detection processing means detects an abnormality of the ball screw 84, and a display processing means (not shown) of the control unit 101 displays that the abnormality of the ball screw 84 is detected. To display. Therefore, when the display unit 102 displays that the abnormality of the ball screw 84 has been detected, the operator stops the electric injection molding machine according to the display on the display unit 102. It should be noted that when an abnormality of the ball screw 84 is detected by the abnormality detection processing means, a stop processing means (not shown) of the control unit 101 may stop the electric injection molding machine.
[0042]
As described above, the ball passage between the separation portion 92a and the conveyance portion 92b on the outer peripheral surface of the return tube 92 is bent at a substantially right angle, and further protrudes upward from the nut body 93 and the portion exposed from the block 94. Since the vibration sensor 97 is attached to detect vibration generated in the return tube 92 by the vibration sensor 97, a ball generated as the ball screw shaft 21, the ball nut 23, etc. wear out. An abnormality of the screw 84 can be detected. Moreover, when the abnormality of the ball screw 84 is detected, it is possible to prevent the molding failure from occurring by stopping the electric injection molding machine.
[0043]
Furthermore, by stopping the electric injection molding machine, it is possible to prevent the ball screw 84 from being burned out or the surface of the ball 91 from being damaged by the competition of the ball 91.
[0044]
Moreover, the vibration sensor 97 is attached to a portion of the return tube 92 exposed from the nut main body 93 and the block 94, and does not contact the nut main body 93 and the block 94. Therefore, for example, the bracket 25 (FIG. 2) The vibration sensor 97 detects vibration, vibration, etc. transmitted from the heating cylinder 15 to the ball nut 23 through the motor, or vibration, vibration, etc. transmitted from the plasticizing movement motor 22 to the ball screw shaft 21. Less. Therefore, the abnormality of the ball screw 84 can be accurately detected.
[0045]
Further, for example, since it is not necessary to detect abnormality of the ball screw 84 based on the temperature of the surface of the ball nut 23 detected by the temperature sensor, the temperature of the outside air changes and the temperature of the surface of the ball nut 23 changes. Even so, the abnormality of the ball screw 84 can be accurately detected.
[0046]
Next, a description will be given of a second embodiment of the present invention in which an abnormality can be detected in a connected ball nut in which two ball nuts are connected. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol.
[0047]
FIG. 6 is a perspective view showing a main part of a ball screw abnormality detecting device according to a second embodiment of the present invention.
[0048]
In the figure, reference numeral 184 denotes a connection type ball nut, reference numerals 185 and 186 denote ball nuts, the ball nuts 185 and 186 are connected by a connecting member 187, and the balls 91 are circulated in the ball nuts 185 and 186, respectively. Further, in this case, two return tubes 192 and 193 are provided for each of the ball nuts 185 and 186, respectively, and the ball path between the separation portion and the transport portion on the outer peripheral surface of each return tube 192 and 193 is almost the same. The vibration sensors 197 and 198 are attached to the portions bent at a right angle and exposed from the nut bodies 151 and 152 and the block 153 so as to protrude upward. The vibration sensors 197 and 198 attach the vibration sensors to the return tubes 192 and 193. The generated vibration is detected.
[0049]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the ball screw abnormality detection device, a ball screw shaft, a ball nut provided with a plurality of balls and screwed to the ball screw shaft, and the ball are provided. A return tube for circulation, a vibration sensor that is attached in contact with only the return tube and detects vibration generated in the return tube, and an abnormality that detects an abnormality of the ball screw based on the sensor output of the vibration sensor Detection processing means.
[0051]
In this case, a vibration sensor is attached to the return tube, and the vibration sensor detects the vibration generated in the return tube. Therefore, it detects the abnormality of the ball screw that occurs as the ball screw shaft, ball nut, etc. wear. can do. And when abnormality of a ball screw is detected, it can prevent that a molding defect generate | occur | produces by stopping an electric injection molding machine.
[0052]
Further, by stopping the electric injection molding machine, it is possible to prevent the ball screw from being burned out or the ball surface from being damaged by the competition of the balls.
[0053]
In addition, since the vibration sensor is attached to the return tube, vibration, vibration, and the like transmitted from the outside of the ball screw to the ball screw shaft, ball nut, and the like are less likely to be detected by the vibration sensor. Therefore, it is possible to accurately detect abnormality of the ball screw.
[0054]
Further, for example, since it is not necessary to detect the abnormality of the ball screw based on the temperature of the ball nut surface detected by the temperature sensor, even if the temperature of the outside air changes and the temperature of the ball nut changes. The abnormality of the ball screw can be accurately detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a ball screw according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an electric injection molding machine provided with the ball screw abnormality detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of the electric injection molding machine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the ball screw according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an abnormality detection device for a ball screw according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a main part of a ball screw abnormality detecting device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
21, 35, 64, 72 Ball screw shaft 23, 41, 65, 73, 185, 186 Ball nut 84-87 Ball screw 91 Ball 92, 192, 193 Return tube 93, 151, 152 Nut body 94, 153 Block 97, 197, 198 Vibration sensor 101 control unit

Claims (3)

（ａ）ボールねじ軸と、
（ｂ）複数のボールを備え、前記ボールねじ軸と螺合させられるボールナットと、
（ｃ）前記ボールを循環させるためのリターンチューブと、
（ｄ）該リターンチューブのみと当接させて取り付けられ、リターンチューブに発生した振動を検出する振動センサと、
（ｅ）該振動センサのセンサ出力に基づいてボールねじの異常を検出する異常検出処理手段とを有することを特徴とするボールねじの異常検出装置。(A) a ball screw shaft;
(B) a ball nut comprising a plurality of balls and screwed with the ball screw shaft;
(C) a return tube for circulating the ball;
(D) a vibration sensor that is attached in contact with only the return tube and detects vibration generated in the return tube;
(E) A ball screw abnormality detection device comprising abnormality detection processing means for detecting an abnormality of the ball screw based on a sensor output of the vibration sensor. （ａ）前記ボールナットは、ナット本体、及び前記リターンチューブが貫通させられ、リターンチューブを保持するブロックを備え、
（ｂ）前記振動センサは、ボールの搬送方向におけるブロックより上流側に取り付けられる請求項１に記載のボールねじの異常検出装置。(A) The ball nut includes a nut body and a block through which the return tube is passed and holding the return tube,
(B) The abnormality detection device for a ball screw according to claim 1, wherein the vibration sensor is attached upstream of the block in the ball conveyance direction. 前記振動センサは、前記リターンチューブにおけるナット本体及びブロックから露出した部分に取り付けられる請求項１に記載のボールねじの異常検出装置。  2. The ball screw abnormality detection device according to claim 1, wherein the vibration sensor is attached to a portion of the return tube exposed from a nut body and a block.
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