JP4119135B2 - 射出成形機の駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の駆動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動式の射出成形機、すなわち、電動成形機においては、駆動装置としての射出装置の加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設され、計量用モータを駆動することによって前記スクリューを回転させたり、射出用モータを駆動することによって前記スクリューを進退させたりすることができるようになっている。そして、計量工程時に、スクリューを回転させると、ホッパから加熱シリンダ内に供給された樹脂が、加熱され、溶融させられて前進させられ、スクリューの前端に形成されたスクリューヘッドの前方に蓄えられ、これに伴って、スクリューは後退させられる。また、射出工程時に、スクリューを前進させると、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズルから射出され、金型装置のキャビティ空間に充填（てん）される。続いて、該キャビティ空間に充填された樹脂が冷却され固化させられることによって成形品が成形される。
【０００３】
図２は従来の射出装置の概念図である。
【０００４】
図において、１１は加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内において回転自在に、かつ、進退（図において左右方向に移動）自在に配設されたスクリュー、１３は前記加熱シリンダ１１の前端（図において左端）に形成された射出ノズルである。
【０００５】
前記加熱シリンダ１１の後端（図において右端）は前方射出サポート３１に取り付けられ、該前方射出サポート３１と所定の距離を置いて後方射出サポート３２が配設される。そして、前記前方射出サポート３１と後方射出サポート３２との間にガイドバー３３が架設され、該ガイドバー３３に沿ってプレッシャプレート３４が進退自在に配設される。なお、前記前方射出サポート３１及び後方射出サポート３２は、図示されないボルトによって図示されないスライドベースに固定される。
【０００６】
また、前記スクリュー１２の後端にドライブシャフト３５が連結され、該ドライブシャフト３５は、ベアリング３６、３７によってプレッシャプレート３４に対して回転自在に支持される。そして、スクリュー１２を回転させるために電動の計量用モータ４１が配設され、該計量用モータ４１とドライブシャフト３５との間に、プーリ４２、４３及びタイミングベルト４４が配設される。したがって、前記計量用モータ４１を駆動することによって、スクリュー１２を正方向又は逆方向に回転させることができる。
【０００７】
また、前記プレッシャプレート３４より後方（図において右方）に、互いに螺（ら）合させられたボールねじ軸４５及びボールナット４６から成るボールねじ４７が配設され、該ボールねじ４７によって回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部及びねじ部が構成される。そして、前記ボールねじ軸４５はベアリング４８によって後方射出サポート３２に対して回転自在に支持され、前記ボールナット４６はプレート５１及びロードセル５２を介してプレッシャプレート３４に固定される。さらに、スクリュー１２を進退させるために電動の射出用モータ５３が配設され、該射出用モータ５３とボールねじ軸４５との間に、プーリ５４、５５及びタイミングベルト５６が配設される。したがって、前記射出用モータ５３を駆動し、ボールねじ軸４５を回転させることによってボールナット４６及びプレッシャプレート３４を進退させ、スクリュー１２を前進（図において左方に移動）又は後退（図において右方に移動）させることができる。
【０００８】
前記構成の射出装置において、計量工程時に、前記計量用モータ４１を駆動してスクリュー１２を正方向に回転させると、ホッパから落下した樹脂が加熱シリンダ１１内に供給され、スクリュー１２の外周面に形成された溝内を前進させられ、これに伴って、スクリュー１２が後退させられ、樹脂がスクリューヘッド２７の前方（図において左方）に蓄えられる。
【０００９】
また、射出工程時に、前記射出用モータ５３を駆動してスクリュー１２を前進させると、スクリューヘッド２７の前方に蓄えられた樹脂は、射出ノズル１３から射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。このとき、スクリューヘッド２７の前方に蓄えられた樹脂が逆流しないように、スクリューヘッド２７の周囲に逆流防止装置が配設される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動成形機においては、前記ボールねじ４７において、運動方向を変換する容量を大きくしようとする場合、原理上は、前記ボールナット４６内に収容されるボールの巻数を多くすればよいが、例えば、二つのボールナットを間座を介して連結し、ボールの巻数を２倍にしても、ボールに加わる荷重分布が不均一になるので、ボールねじ４７の容量を２倍にすることができない。すなわち、ボールの巻数を多くした分だけボールねじ４７の容量を大きくすることはできない。
【００１１】
また、二つのボールナットを間座を介して連結した場合、ねじ部によって発生させられる出力を検出しようとすると、大きなロードセルが必要になり、射出装置が大型化するだけでなく、射出装置のコストが高くなってしまう。
【００１２】
本発明は、前記従来の電動成形機の問題点を解決して、運動方向変換部の容量を大きくすることができ、駆動装置を小型化することができ、駆動装置のコストを低くすることができる射出成形機の駆動力伝達装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の射出成形機の駆動力伝達装置においては、駆動部と、該駆動部を駆動することによって回転させられるねじ軸、及び該ねじ軸と螺合させられ、それぞれねじ部を形成する二つ以上のナットを備え、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部と、進退自在に配設され、各ねじ部によって発生させられる各出力を伝達するための移動加圧部材と、該移動加圧部材と前記各ナットとをそれぞれ連結する出力部材と、前記移動加圧部材と各出力部材との間に配設され、各ねじ部によって発生させられる各出力を検出する荷重検出部とを有する。
【００１８】
【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。この場合、本発明を駆動装置としての射出装置に適用した例について説明するが、本発明を型締装置及びエジェクタ装置に適用することもできる。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出装置の概念図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじユニットの断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじユニットの側面図である。
【００２０】
図において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１内に、射出部材としての図示されないスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。前記加熱シリンダ１１の後端（図１において右端）は前方射出サポート３１に取り付けられ、該前方射出サポート３１と所定の距離を置いて中央射出サポート３８が、該中央射出サポート３８と更に所定の距離を置いて後方射出サポート６１が配設される。そして、前記前方射出サポート３１と中央射出サポート３８との間にガイドバー３３が架設され、該ガイドバー３３に沿って移動加圧部材としてのプレッシャプレート３４が進退（図１において左右方向に移動）自在に配設される。なお、前記前方射出サポート３１、中央射出サポート３８及び後方射出サポート６１は、一体的に連結され、図示されないボルトによってスライドベース６２に固定される。
【００２１】
また、前記スクリューの後端にドライブシャフト３５が連結され、該ドライブシャフト３５は、図示されないベアリングによってプレッシャプレート３４に対して回転自在に支持される。そして、スクリューを回転させるために、第１の駆動部としての図示されない電動の計量用モータが配設され、該計量用モータとドライブシャフト３５との間に、図示されないプーリ及びタイミングベルトから成る第１の回転伝動部が配設される。したがって、前記計量用モータを駆動することによって、スクリューを正方向又は逆方向に回転させることができる。なお、本実施の形態においては、前記第１の駆動部として電動の計量用モータを使用しているが、電動の計量用モータに代えて油圧のモータを使用することもできる。
【００２２】
また、前記プレッシャプレート３４と後方射出サポート６１との間にボールねじユニット６３が配設される。該ボールねじユニット６３は、回転自在に配設された共通のボールねじ軸６４、該ボールねじ軸６４と螺合させて、かつ、軸方向において所定の距離を置いて配設された第１、第２のボールナット６５、６６、第１のボールナット６５とプレッシャプレート３４との間に配設された第１の出力部材７１、第２のボールナット６６とプレッシャプレート３４との間に配設された第２の出力部材７２及び調整機構部８１を備える。そして、前記第１の出力部材７１は、後端（図３において右端）がボルトｂ１によって前記第１のボールナット６５のフランジ部６８に取り付けられ、前端（図１及び３において左端）が第１の荷重検出部としてのロードセル８２を介してプレッシャプレート３４に取り付けられ、前記第２の出力部材７２は、後端が前記調整機構部８１を介して前記第２のボールナット６６のフランジ部６９に取り付けられ、前端が第２の荷重検出部としてのロードセル８３を介してプレッシャプレート３４に取り付けられる。
【００２３】
前記ボールねじ軸６４は、軸方向における前方（図１及び３において左方）の主たる部分に形成されたねじ部７３、及び後端の近傍に形成された軸部７４から成り、前方において前記第１のボールナット６５によってプレッシャプレート３４に対して、後端においてベアリング７５によって後方射出サポート６１に対して回転自在に支持される。そして、ボールねじ軸６４及び第１のボールナット６５によって回転運動を直進運動に変換する第１の運動方向変換部及び第１のねじ部としての第１のボールねじ部が、ボールねじ軸６４及び第２のボールナット６６によって回転運動を直進運動に変換する第２の運動方向変換部及び第２のねじ部としての第２のボールねじ部が構成され、ボールねじ軸６４によってねじ軸及び第１の変換要素が、第１、第２のボールナット６５、６６によって第１、第２のナット及び第２の変換要素が構成される。
【００２４】
また、スクリューを進退させるために、第２の駆動部としての電動の射出用モータ５３が配設され、該射出用モータ５３と軸部７４との間に、駆動プーリ５４、従動プーリ５５、及び駆動プーリ５４と従動プーリ５５との間に張設されたタイミングベルト５６から成る第２の回転伝動部が配設される。したがって、前記射出用モータ５３を駆動し、ボールねじ軸６４を回転させることによって第１、第２のボールナット６５、６６及びプレッシャプレート３４を移動させ、スクリューを進退させることができる。このとき、第１、第２のボールねじ部によって発生させられる出力は、ロードセル８２、８３によって射出力として検出され、ロードセル８２、８３のセンサ出力は図示されない制御部に送られる。該制御部の図示されない射出力制御処理手段は、射出力制御処理を行い、前記センサ出力に基づいて射出力を制御する。なお、前記ボールねじユニット６３及び射出用モータ５３によって駆動力伝達装置が構成される。また、本実施の形態においては、前記第２の駆動部として電動の射出用モータ５３を使用しているが、電動の射出用モータ５３に代えて油圧のモータを使用することもできる。
【００２５】
そして、前記第１、第２のボールナット６５、６６の軸方向における相対的な位置を調整するために前記調整機構部８１が配設される。該調整機構部８１は、第２の出力部材７２の後端に形成されたフランジ８５と対向させて配設された環状の調整板８６を備え、該調整板８６の内周縁の近傍と前記フランジ部６９とがボルトｂ２によって固定される。また、前記調整板８６の円周方向における複数箇所に、調整板８６を貫通してねじ穴８７が形成され、該各ねじ穴８７と調整部材としての筒状の調整ボルトｂ３とが螺合させられる。該調整ボルトｂ３のねじ部の先端（図３において左端）は平坦（たん）にされ、フランジ８５と当接させられる。そして、固定部材としての固定ボルトｂ４が前記各調整ボルトｂ３を貫通して配設され、フランジ８５に取り付けられる。
【００２６】
したがって、前記調整ボルトｂ３を回転させ、調整板８６に対して進退（図３において左右方向に移動）させ、ロードセル８２、８３のセンサ出力が等しくなった状態で、前記固定ボルトｂ４を締め付けることによって、第１、第２のボールナット６５、６６の軸方向における相対的な位置を調整することができる。その結果、ボールねじ軸６４から第１、第２のボールナット６５、６６に伝達される力の配分を調整することができる。なお、本実施の形態においては、第２の出力部材７２と第２のボールナット６６との間に調整機構部８１が配設されるようになっているが、第１の出力部材７１と第１のボールナット６５との間に調整機構部を配設することもできる。
【００２７】
このように、前記ボールねじユニット６３においては、共通のボールねじ軸６４と第１、第２のボールナット６５、６６とが螺合させられ、かつ、第１、第２のボールナット６５、６６が第１、第２の出力部材７１、７２及びロードセル８２、８３を介してプレッシャプレート３４に固定されるので、第１、第２のボールねじ部が直列に連結されることになる。したがって、ボールの巻数が多くなり、第１、第２のボールねじ部の運動方向を変換する容量を大きくすることができる。
【００２８】
また、調整機構部８１によって、第１、第２のボールナット６５、６６の軸方向における相対的な位置を調整することができるようになっているので、第１、第２のボールねじ部においてボールに加わる荷重分布を均一にすることができる。
【００２９】
そして、第１、第２のボールねじ部の各出力をそれぞれロードセル８２、８３によって検出することができるので、大きなロードセルを配設する必要がなく、射出装置を小型化することができるだけでなく、射出装置のコストを低くすることができる。
【００３０】
次に、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。
【００３１】
図５は本発明の第２の実施の形態におけるボールねじユニットの断面図である。
【００３２】
図において、１８１は調整機構部であり、該調整機構部１８１は、第２の出力部材７２の後端（図において右端）に形成された雄ねじ部１８５、該雄ねじ部１８５の後端と対向させて配設された調整板８６、及び該調整板８６に対して相対的に回転自在に取り付けられ、内周面に雌ねじ部１８９が形成された筒状体１８８を備え、前記雄ねじ部１８５と雌ねじ部１８９が螺合させられる。
【００３３】
そして、前記調整板８６と筒状体１８８との相対的な回転を選択的に阻止するために留ねじｂ６が、第２の出力部材７２に対する筒状体１８８の回転を選択的に阻止するために留ねじｂ７が、それぞれ固定部材として配設される。
【００３４】
したがって、前記留ねじｂ６、ｂ７を緩め、筒状体１８８を回転させて、調整板８６を進退（図において左右方向に移動）させ、第１、第２の荷重検出部としてのロードセル８２、８３のセンサ出力が等しくなった状態で、前記留ねじｂ６、ｂ７を締め付けることによって、第１、第２のナット及び第２の変換要素としての第１、第２のボールナット６５、６６の軸方向における相対的な位置を調整することができる。
【００３５】
次に、本発明の第３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。
【００３６】
図６は本発明の第３の実施の形態におけるボールねじユニットの断面図、図７は本発明の第３の実施の形態におけるボールねじユニットの側面図である。
【００３７】
図において、２８１は調整機構部であり、該調整機構部２８１は、第２の出力部材７２の後端に形成されたフランジ８５に対して摺（しゅう）動自在に配設された調整板１８６を備え、該調整板１８６の円周方向における複数箇所に、扇状の形状を有する長溝１９１を貫通して留ねじｂ８がフランジ８５に配設される。
【００３８】
したがって、前記各留ねじｂ８を緩め、第２のボールナット６６を回転させ、第１、第２の荷重検出部としてのロードセル８２、８３のセンサ出力が等しくなった状態で、前記留ねじｂ８を締め付けることによって、第１、第２のナット及び第２の変換要素としての第１、第２のボールナット６５、６６の軸方向における相対的な位置を調整することができる。
【００３９】
前記各実施の形態においては、前記駆動部としての射出用モータ５３（図１）を駆動することによって発生させられた回転がねじ軸及び第１の変換要素としてのボールねじ軸６４に伝達され、該ボールねじ軸６４の回転運動が、第１、第２のボールナット６５、６６の直進運動に変換されるようになっているが、ボールねじ軸の回転運動を、ボールねじ軸の回転を伴う直進運動、すなわち、回転直進運動に変換することもできる。また、前記射出用モータ５３を駆動することによって発生させられた回転をボールナットに伝達し、該ボールナットの回転運動を、ボールナットの回転直進運動に変換したり、ボールねじ軸の直進運動に変換したりすることもできる。
【００４０】
そして、前記各実施の形態においては、ボールねじユニット６３において、ボールねじ軸６４と第１、第２のボールナット６５、６６とが螺合させられるようになっているが、ボールねじ軸６４と３個以上のボールナットとを螺合させることもできる。
【００４１】
さらに、前記実施の形態においては、ボールねじユニット６３が使用されるようになっているが、ねじ軸としてローラねじ軸を、ナットとしてローラナットを備えたローラねじユニットを使用することもできる。
【００４２】
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。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出成形機の駆動力伝達装置においては、駆動部と、該駆動部を駆動することによって回転させられるねじ軸、及び該ねじ軸と螺合させられ、それぞれねじ部を形成する二つ以上のナットを備え、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部と、進退自在に配設され、各ねじ部によって発生させられる各出力を伝達するための移動加圧部材と、該移動加圧部材と前記各ナットとをそれぞれ連結する出力部材と、前記移動加圧部材と各出力部材との間に配設され、各ねじ部によって発生させられる各出力を検出する荷重検出部とを有する。
【００４６】
この場合、ねじ軸と二つ以上のナットとが螺合させられて、それぞれねじ部が形成されるので、ボールの巻数が多くなり、運動方向変換部の容量を大きくすることができる。
また、各ねじ部の各出力をそれぞれ荷重検出部によって検出することができるので、大きな荷重検出部を配設する必要がなく、駆動装置を小型化することができるだけでなく、駆動装置のコストを低くすることができる。
【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射出装置の概念図である。
【図２】従来の射出装置の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじユニットの断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじユニットの側面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるボールねじユニットの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるボールねじユニットの断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるボールねじユニットの側面図である。
【符号の説明】
３４ プレッシャプレート
５３ 射出用モータ
６４ ボールねじ軸
６５、６６ 第１、第２のボールナット
７１、７２ 第１、第２の出力部材
８１、１８１、２８１ 調整機構部
８２、８３ ロードセル

Claims (1)

1. （ａ）駆動部と、
   （ｂ）該駆動部を駆動することによって回転させられるねじ軸、及び該ねじ軸と螺合させられ、それぞれねじ部を形成する二つ以上のナットを備え、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部と、
   （ｃ）進退自在に配設され、各ねじ部によって発生させられる各出力を伝達するための移動加圧部材と、
   （ｄ）該移動加圧部材と前記各ナットとをそれぞれ連結する出力部材と、
   （ｅ）前記移動加圧部材と各出力部材との間に配設され、各ねじ部によって発生させられる各出力を検出する荷重検出部とを有することを特徴とする射出成形機の駆動力伝達装置。

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