JP5079429B2

JP5079429B2 - 成形機

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Publication number: JP5079429B2
Application number: JP2007229014A
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: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP2009061597A

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構を備えた射出成形機などの成形機に係り、特に、ボールネジ機構のネジ軸とナット体とが共に回転する構成をとる場合に適用して好適な、ボールネジ機構への給油にかかわる技術に関する。

例えば、従来の電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機においては、計量用モータの出力軸に固定した駆動プーリと、スクリュの基端部を固定した回転連結体に一体形成または固定された被動プーリとに、タイミングベルトを掛け回して、計量用モータの回転をプーリ・ベルトによる回転伝達機構を介して、射出用モータの駆動力で直線駆動される直動ブロックに回転可能に保持された上記の回転連結体に伝え、これによって、回転連結体と一体のスクリュを回転させる構成を採ることが多い。また、従来の電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機においては、射出用モータの出力軸に固定した駆動プーリと、ボールネジ機構の回転部としてのネジ軸の端部に固定した被動プーリとに、タイミングベルトを掛け回して、射出用モータの回転をプーリ・ベルトによる回転伝達機構を介してボールネジ機構に伝え、これによって、ボールネジ機構の直動部としてのナット体を直線駆動することで、ナット体で直線駆動される直動ブロック、上記の回転連結体を介して、スクリュを直線移動させることが多い。

このような構成をとると、計量用モータや射出用モータとして、その中心に出力軸をもつ一般的なＡＣサーボモータを採用できるが、プーリ・ベルトによる回転伝達機構によって減速機構を構築する必要があるので、部品点数が増して、マシンの省スペース化を阻害する要因となる。また、比較的に径の大きい被動プーリを回転させる必要があるので、回転イナーシャが大きくなり、回転伝達の過渡応答性の向上には自ずと限界があるものとなる。

そこで、上記の回転イナーシャを小さくして、回転伝達の過渡応答性を向上させるために、計量用モータや射出用モータして、内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（ダイレクト結合タイプのモータ）を用いるようにした射出成形機が、たとえば特開平０８−０３９６３１号公報（特許文献１）、あるいは、特許第３４３９１２７号明細書（特許文献２）によって知られている。

上記の特許文献１の従来技術には、計量用モータとしてのビルトイン型モータのロータに、スクリュと一体形成したスプライン軸を直接スプライン軸結合することで、計量用ビルトイン型モータによってスクリュを回転駆動するようにし、射出用モータとしてのビルトイン型モータのロータに、スクリュと一体形成したボールネジ（ネジ軸）を直接螺合することで、射出用ビルトイン型モータによってスクリュを直線移動するようにした構成が示されている。また、特許文献１で提案された発明では、計量用モータと射出用電動サーボモータとを兼用する単一のビルトイン型モータによって、スクリュと一体のボールネジ・スプライン軸のボールネジ（ネジ軸）又はスプライン軸部分を、クラッチによって択一選択して回転させることにより、スクリュを択一選択して、回転又は直線移動させるようにしている。

しかしながら、特許文献１の従来技術では、スクリュの後部にボールネジ（ネジ軸）が、ボールネジの後部にはスプライン軸が形成されているので、マシン全体の全長が長くなり、また、ビルトイン型モータのロータにスプライン軸をスプライン軸結合しているので、スプライン軸結合のための構成要素を必要とするので、その分だけ取り付けにも手間の掛かるものとなる。また、特許文献１で提案された発明では、単一のビルトイン型モータに計量用モータと射出用電動サーボモータとを兼用させているので、２つのクラッチやスプライン軸結合機構を必要とし、構造が複雑で組み立てが繁雑であるという問題がある上、スクリュを回転させている際には、スクリュに対しその軸方向への圧力をモータによって付与することができず、したがって、計量工程時に背圧を付与することができないという問題がある。

また、特許文献２には、計量用モータとしてのビルトイン型モータのロータと一体回転する部材と、スクリュの基部と一体に直線運動する部材とをスプライン軸結合することで、計量用ビルトイン型モータによってスクリュを回転駆動するようにし、射出用モータとしてのビルトイン型モータのロータと一体回転する部材と、ボールネジ機構のボールネジ（ネジ軸）とを固定して、射出用モータビルトイン型モータによってボールネジ機構のボールネジを回転駆動することで、ボールネジに螺合されると共にスプライン軸結合機構によって回転を阻止されたボールナットを直線移動させて、ボールナット（ナット体）とヘアリングボックスなどの複数部材を介して連結されたスクリュを、射出用モータビルトイン型モータによって直線移動させるようにしている。

しかしながら、特許文献２に記載された技術では、２つのスプライン軸結合機構などを要する構成をとり、構造が複雑で組み立てが繁雑であるという問題がある。

そこで、計量用モータおよび射出用モータにビルトイン型モータを用いた射出成形機においては、計量用ビルトイン型モータの円筒形の固定子の内側で回転する円筒形の回転子に、スクリュの基端部を固定・保持した回転連結体を固定することで、計量用ビルトイン型モータの回転をダイレクトにスクリュに伝えて、スクリュを回転させるように構成し、また、計量用ビルトイン型モータに、射出用ビルトイン型モータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構の直動部を結合・固定して、射出用ビルトイン型モータの駆動力で計量用ビルトイン型モータを直線駆動することにより、スクリュを直線移動させる構成をとることが、合理的であると考えられる。このような観点から、本願出願人は、このような合理的な構成をとって、機構の簡素化が図れる射出成形機を、特願２００７−２１６００７（本願出願人よる先願）によって提案した。

ところで、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構を用いた場合には、このボールネジ機構の螺合部には、定期的に潤滑油（グリース）を補給することが必須であるが、上記の本願出願人よる先願では、この点への配慮はない。

これに対し、特許文献２においては、内部が中空のビルトイン型モータ（ダイレクト結合タイプのモータ）の内部に、ボールネジ機構の直動部であるボールナット（ナット体）を配設している都合上、回転しないボールナットからの潤滑油の供給（補給）が困難であることから、ボールネジ機構の回転部であるボールネジ（ネジ軸）の端部から潤滑油の供給を行うようにした構成が、開示されている。
特開平０８−０３９６３１号公報特許第３４３９１２７号明細書

上記したように、特許文献２に記載された技術では、ボールネジ機構の回転部であるボールネジ（ネジ軸）から潤滑油の給油を行うことを提案している。しかしながら、ボールネジ機構のネジ軸の端部から潤滑油の給油を行うようになすと、ネジ軸とナット体との螺合部までの供油路の距離が長くなって給油の効率が悪くなり、また、ネジ軸の端部構成が複雑な構造をとるものともなっている。さらに、前記した本願出願人よる先願では、射出用ビルトイン型モータでボールネジ機構のネジ部を回転させ、計量用ビルトイン型モータでボールネジ機構のナット体を回転させるようにしているが、このような構成において、ボールネジ機構への給油を簡単に行うことを実現するには、特許文献２に記載の技術の適用では困難である。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、少なくともナット体が回転する構成のボールネジ機構を用いる成形機において、ボールネジ機構への給油を簡単にかつ効率的に行えるようにすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構の前記ナット体を、モータによって回転駆動する成形機において、前記ナット体に、潤滑油をネジ軸との螺合部まで導く複数の供油路を設けると共に、前記ナット体に固定されて前記ナット体と一体に回転する給油用中継体と、該給油用中継体を回転可能に保持して自身は回転不能に保持された給油用受け体とを備え、該給油用受け体の給油口から供給された潤滑油を、前記給油用中継体に設けられた供油路を介して、前記ナット体に設けられた複数の供油路に導くようにし、かつ前記ボールネジ機構の前記ナット体および前記ネジ軸を、別個のモータによってそれぞれ回転駆動することを特徴とする。

本発明では、給油用中継体を回転可能に保持して自身は回転不能に保持された給油用受け体の給油口から供給された潤滑油を、ナット体に固定された給油用中継体の供油路を介して、回転可能とされたナット体の供油路に導くようにしているので、ナット体が回転する構成であっても、ナット体に対する給油（潤滑油の補給）が簡単・確実に行え、また、ネジ軸に供油路を設ける場合に較べて、供油路全体の長さが短くなって効率的な給油を行うことが可能となる。したがって、例えば、射出用ビルトイン型モータでボールネジ機構のネジ部を回転させ、計量用ビルトイン型モータでボールネジ機構のナット体を回転させる構成をとった場合でも、ボールネジ機構への給油を、簡素な構成で効率よく行うことが実現可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図６は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す斜視図、図２は、本実施形態の射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す一部割愛かつ簡略化した要部断面図である。

図１、図２において、１は、図示せぬレール部材上に図示せぬ直動ガイドを介して配設されたヘッドストック、２は、ヘッドストック１と所定距離をおいて対向するように、同じく図示せぬレール部材上に図示せぬ直動ガイドを介して配設された保持プレート、３は、その後端部をヘッドストック１に固定された加熱シリンダ、４は、加熱シリンダ３の先端に取り付けられたノズル、５は、加熱シリンダ３内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュ、６は、ヘッドストック１と保持プレート２との間に架け渡された連結バー、７は、ヘッドストック１と保持プレート２との間で前後進可能なように、図示せぬレール部材上に図示せぬ直動ガイドを介して設けられた直動ブロックである。

また、８は、直動ブロック７に搭載された計量用の内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（以下、計量用ビルトイン型モータ８と記す）、９は、計量用ビルトイン型モータ８のケーシング、１０は、ケーシング９に固定された計量用ビルトイン型モータ８の円筒形の固定子、１１は、固定子１０の内側で回転可能な計量用ビルトイン型モータ８の円筒形の回転子、１２は、回転子１１の内周面に強嵌合などで固定されると共に、ケーシング９の内周面に軸受け１３を介して回転可能に保持された計量用ビルトイン型モータ８の円筒形のスリーブ、１４は、スクリュ５の基端部を固定し、スリーブ１２にボルト止めによって固定された回転連結体である。

本実施形態では、このようにスクリュ５を回転駆動するための計量用モータとしてビルトイン型モータ（計量用ビルトイン型モータ８）を採用し、プーリ・ベルトによる回転伝達機構を用いることなく、計量用ビルトイン型モータ８の回転部とスクリュ５とを一体化して、計量用ビルトイン型モータ８でスクリュ５をダイレクトに回転駆動するようにしているので、計量用回転伝達系の回転イナーシャを低減でき、回転伝達の過渡応答性を向上させることができる。また、計量用回転伝達系から減速機構を排することができるので、部品点数を削減することが可能となり、計量用ビルトイン型モータ８として低回転高トルクの仕様のモータを採用できることと、計量用回転伝達系の回転伝達の過渡応答性を向上させることができることとが相俟って、計量初期のスクリュ５の回転立ち上げ特性を良好なものとすることができ、粘性の高い樹脂材料であっても、早期にスクリュ５の安定回転を得ることができ、以って、良品成形に貢献することが可能となる。

また、１５は、保持プレート２に搭載された射出用の内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータ（以下、射出用ビルトイン型モータ１５と記す）、１６は、射出用ビルトイン型モータ１５のケーシング、１７は、ケーシング１６に固定された射出用ビルトイン型モータ１５の円筒形の固定子、１８は、固定子１７の内側で回転可能な射出用ビルトイン型モータ１５の円筒形の回転子、１９は、回転子１８の内周面に強嵌合などで固定されると共に、ケーシング１６の内周面に軸受け２０を介して回転可能に保持された射出用ビルトイン型モータ１５の円筒形のスリーブである。

また、２１は、射出用ビルトイン型モータ１５のケーシング１６に取り付けられた内部が中空のアブソリュート式のエンコーダ（絶対値エンコーダ）、２２は、ケーシング１６に固定・保持されたエンコーダ２１の環状の外筐部、２３は、外筐部２２に回転可能に保持されると共に、射出用ビルトイン型モータ１５のスリーブ１９に固定されたエンコーダ２１の環状の回転部である。

本実施形態では、このように、射出用ビルトイン型モータ１５の回転を検出するアブソリュート式のエンコーダとして、内部が中空のエンコーダ２１を用いているので、エンコーダ２１の内部を通じて、中空の射出用ビルトイン型モータ１５の内部で作業を行うことが可能となっており、これにより、後述するように射出用ビルトイン型モータ１５の内部に配設される後記する連結具２８の操作を外部から容易に行えて、作業性に優れたものとすることができるようになっている。

また、２４は、射出用ビルトイン型モータ１５の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、２５は、保持プレート２に軸受け２７を介して回転可能に保持されたボールネジ機構２４のネジ軸（ボールネジ機構２４の回転部）、２６は、ネジ軸２５に螺合されて、ネジ軸２５の回転でネジ軸２５に沿って直線移動すると共に、その端部を、計量用ビルトイン型モータ８のスリーブ１２に固定されたボールネジ機構２４のナット体（ボールネジ機構２４の直動部）、２８は、射出用ビルトイン型モータ１５のスリーブ１９とネジ軸２５の端部とを連結・固定する連結具である。

なお、本実施形態においては、射出用ビルトイン型モータ１５の回転部によってダイレクトに回転駆動されるボールネジ機構２４のネジ軸２５のネジリードは、スクリュ５の直径以上、望ましくはスクリュ５の直径の１．５倍以上に設定してあって、これにより、射出用のボールネジ機構２４の回転部（ネジ軸２５）を射出用ビルトイン型モータ１５でダイレクトドライブする構成とし、かつ、射出工程時のネジ軸２５の回転量が比較的に少ないものであっても、射出性能を十分に保証できるようしてある。

本実施形態では、上記のようにボールネジ機構２４のネジ軸２５を回転駆動するための射出用モータとしてビルトイン型モータ（射出用ビルトイン型モータ１５）を採用し、プーリ・ベルトによる回転伝達機構を用いることなく、射出用ビルトイン型モータ１５の回転部とネジ軸２５とを一体化して、射出用ビルトイン型モータ１５でボールネジ機構２４のネジ軸２５をダイレクトに回転駆動するようにしているので、射出用回転伝達系の回転イナーシャを低減でき、回転伝達の過渡応答性を向上させることができる。また、射出用回転伝達系から減速機構を排することができるので、部品点数を削減することが可能となり、射出用ビルトイン型モータ１５として低回転高トルクの仕様のモータを採用できることと、射出用回転伝達系の回転伝達の過渡応答性を向上させることができることとが相俟って、射出工程（１次射出工程）初期のスクリュ５の前進立ち上げ特性を良好なものとすることができる。

さらに、本実施形態では、先にも述べたように、スクリュ５の基端部を固定・保持した回転連結体１４は、計量用ビルトイン型モータ８のスリーブ１２に取り付けボルトによって固定されていて、また、射出用ビルトイン型モータ１５の回転を直線運動に変換するボールネジ機構２４の直動部であるナット体２６をスリーブ１２に連結・固定するようにしているので、計量用ビルトイン型モータ８を搭載する直動ブロック７を小型化することができ、また、スリーブ１２の内部（計量用ビルトイン型モータ８の中空部）を、ナット体２６と螺合したネジ軸２５の進入空間として有効利用することが可能となり、これによって、マシン（射出成形機）の全長を短くすることに貢献できるようになっている。

また、２９は、直動ブロック７に固定または計量用ビルトイン型モータ８のケーシング９に固定された保持ブラケット、３０は、保持ブラケット２９の端部に固定された概略環状の給油用受け体、３１は、給油用受け体３０に軸受け３２を介して回転可能に保持されると共に、ボールネジ機構２４のナット体２６の端部に固定された概略環状の給油用中継体である。なお、給油用受け体３０および給油用中継体３１の詳細については、後述する。

図３は、射出用ビルトイン型モータ１５のスリーブ１９とボールネジ機構２４のネジ軸２５の端部との連結・固定部や、エンコーダ２１を示す要部拡大断面図である。

図３に示すように、エンコーダ２１の環状の外筐部２２には、環状の回転部２３の回転を大きく減速する減速回転伝達系２２ａが設けられていて、この減速回転伝達系２２ａが回転部２３の回転を大減速することで、回転部２３が何回転したかを検出できるようになっていて、これにより、内部が中空の構造のアブソリュート式のエンコーダ（絶対値エンコーダ）を実現するようになっている。減速回転伝達系２２ａとしては、例えば、自転および公転する遊星歯車を用いた減速歯車列、あるいは、ハーモニックドライブ機構による減速歯車列（調和歯車列）などが用いられる。

また、図３に示すように、スリーブ１９の内周面とネジ軸２５の端部の外周面との間に連結具２８が介装されており、この連結具２８の第１リング部３３がスリーブ１９の内周面に圧接され、連結具２８の第２リング部３４がネジ軸２５の端部の外周面に圧接されることで、スリーブ１９とネジ軸２５とが連結具２８とにより、強固に固定・一体化されるようになっている。連結具２８の圧接の調整操作は、エンコーダ２１の中空部の開放端側から射出用ビルトイン型モータ１５の中空部に挿入した操作具を用いて、連結具２８の締め付けボルト３５を回動操作することで、容易にかつ確実に行えるようになっており、射出用ビルトイン型モータ１５の中空部を有効利用してスペースファクターの向上を図りつつ、射出用ビルトイン型モータ１５の回転部とそれにより回転駆動される部材（ここではボールネジ機構２４のネジ軸２５）との連結・固定を、操作性よく、容易・確実に行えるようになっている。また、このことを、射出用ビルトイン型モータ１５の端部にエンコーダ２１を取り付けたままの状態で行えるようになっている。

なお、連結具２８は摩擦式締結具の一種であり、軸外周と円筒内周とを固定・一体化するためのツールであり、軸外周と円筒内周に何等加工を施すことなく、軸外周と円筒内周とを強固に結合可能なツールであって、結合・固定のための構造が簡素化できるものとなっている。この連結具２８は、第１リング部３３と第２リング部３４にそれぞれテーパ部分をもち、このテーパ部分を相対摺動させることで圧接／非圧接の状態をとらせることができるようになっていて、ここでは、締め付けボルト３５に螺合された第１リング部３３を、締め付けボルト３５を回転させることで、第２リング部３４に対して相対移動するようになっている。

図４は、本実施形態における、ボールネジ機構２４の螺合部への潤滑油供給経路を示す要部拡大断面図である。

図４に示すように、ナット体２６の内部には、ナット体２６の端面から軸方向に延びた軸方向供油路４１ａと、該軸方向供油路４１ａと連通してボールネジ機構２４の螺合部（ネジ軸２５とナット体２６との螺合部）まで半径方向に延びた半径方向供油路４１ｂとからなる供油路４１と、ナット体２６の端面から軸方向に延びた軸方向供油路４２ａと、該軸方向供油路４２ａと連通してボールネジ機構２４の螺合部（ネジ軸２５とナット体２６との螺合部）まで半径方向に延びた半径方向供油路４２ｂとからなる供油路４２とが設けられている。本実施形態のボールネジ機構２４のネジ軸２５は２条ネジとなっていて、各条の螺合部に対応して供油路４１、４２が設けられている。また、ナット体２６の端面に固定されてナット体２６と一体となって回転する給油用中継体３１には、ナット体２６の供油路４１と対応する供油路４３と、ナット体２６の供油路４１と対応する供油路４４とが設けられており、供油路４３および供油路４４は、それぞれ半径方向供油路と軸方向供油路とを含んで構成され、供油路４３の入り口は後記油溜め４５と連通し、供油路４３の出口は供油路４１と連通しており、また、供油路４４の入り口は後記油溜め４５と連通し、供油路４４の出口は供油路４２と連通している。給油用受け体３０に軸受け３２を介して回転可能に保持された給油用中継体３１と、前記した保持ブラケット２９の端部に固定された給油用受け体３０との間には、環状の油溜め４５が設けられていて、この油溜め４５には、給油用受け体３０において半径方向に延びた給油口（供油路）４６が連通している。

給油用受け体３０の給油口（供油路）４６には例えば図示せぬグリースニップルが接続され、このグリースニップルに図示せぬホースを介して接続された図示せぬ自動潤滑油供給装置から、メンテナンスタイミングにおいて自動的に、潤滑油（グリース）が給油口４６に供給、または、グリースニップルに図示せぬホースを介して接続された図示せぬグリースガンから、メンテナンスタイミングにおいて作業者の操作によって、潤滑油が給油口４６に供給される。給油口（供油路）４６から供給された潤滑油（グリース）は、油溜め４５から給油用中継体３１の供油路４３を通じて、ナット体２６の供油路４１に送り込まれて、ボールネジ機構２４の螺合部に供給され、また、油溜め４５から給油用中継体３１の供油路４４を通じて、ナット体２６の供油路４２に送り込まれて、ボールネジ機構２４の螺合部に供給される。

図５は、本実施形態における、ボールネジ機構２４の螺合部への潤滑油供給経路の変形例を示す要部拡大断面図である。

図５の構成が図４の構成と相違するのは、給油用中継体３１の供油路４３’から外部供油路４７を通じて、ナット体２６の半径方向供油路のみで構成される供油路４１’から、ボールネジ機構２４の螺合部へと潤滑油を供給し、給油用中継体３１の供油路４４’から外部供油路４８を通じて、ナット体２６の半径方向供油路のみで構成される供油路４２’から、ボールネジ機構２４の螺合部へと潤滑油を供給するようにした点にある。この図５の構成は、図４の構成に較べてナット体２６の穿設加工が簡素化できる。

このように本実施形態では、給油用中継体３１を回転可能に保持して自身は回転不能に保持された給油用受け体３０の給油口４６から供給された潤滑油を、油溜め４５、給油用中継体３１の供油路４３、４４（または、給油用中継体３１の４３’、４４’と外部供油路４７、４８）を介して、ナット体２６の供油路４１、４２（または、４１’、４２’）にそれぞれ導くようにしているので、ナット体２６が回転する構成であっても、ナット体２６に対する給油（潤滑油の補給）が簡単・確実に行え、また、ネジ軸２５の供油路を設ける場合に較べて、供油路全体の長さが短くなって効率的な給油を行うことが可能となる。したがって、射出用ビルトイン型モータ１５でボールネジ機構２４のネジ部２５を回転させ、計量用ビルトイン型モータ８でボールネジ機構２４のナット体２６を回転させる構成をとった場合でも、ボールネジ機構２４への給油を、簡素な構成で効率よく行うことが実現可能となる。

次に、本実施形態の計量工程の動作、射出工程の動作を説明する。計量工程時には、マシン（射出成形機）全体の制御を司る後記するシステムコントローラ５１からの指令で、後記するサーボドライバ５５−１を介して、計量用ビルトイン型モータ８が回転速度（回転数）フィードバック制御で駆動制御され、これにより、回転連結体１４と一体となってスクリュ５が所定方向に回転する。このスクリュ５の回転によって、スクリュ５の後端側に供給された原料樹脂を、混練・可塑化しつつスクリュ５のネジ送り作用によって前方に移送するのが、一般的な計量動作であるが、本実施形態では、スクリュ５が所定方向に回転すると、計量用ビルトイン型モータ８のスリーブ１２に固定されたナット体２６も回転することになり、このスクリュ５の回転駆動に伴うナット体２６の回転で、ナット体２６がネジ軸２５に沿って直線移動する。そこで、このスクリュ５の回転駆動に伴うナット体２６の回転によるナット体２６の直線移動（直動ブロック７や計量用ビルトイン型モータ８やスクリュ５の直線移動）を打ち消すように、システムコントローラ５１は、後記するサーボドライバ５５−２を介して、射出用ビルトイン型モータ１５を設定背圧を目標値とする圧力フィードバック制御によって駆動制御し、これによって、スクリュ５に付与する背圧を所定の圧力に保ちつつ、スクリュ５の先端側に溶融樹脂が送り込まれるのにしたがって、スクリュ５を適正制御で後退させる。つまり例えば、計量用ビルトイン型モータ８を単位時間当たり１０回転させるとすると、射出用ビルトイン型モータ１５を単位時間当たり９．９回転させることで、スクリュ５の回転駆動に伴うナット体２６の回転によるナット体２６の直線移動をキャンセルしつつ、スクリュ５に所定の背圧が付与されるように制御するようになっている。そして、スクリュ５の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用ビルトイン型モータ８によるスクリュ５の回転駆動は停止される。

一方、射出工程時には、計量が完了した後の適宜タイミングにおいて、後記するシステムコントローラ５１からの指令で、後記するサーボドライバ５５−２を介して、射出用ビルトイン型モータ１５が速度フィードバック制御で駆動制御され、これにより、射出用ビルトイン型モータ１５の回転がボールネジ機構２４によって直線運動に変換されて、この直線運動が前記した直線運動伝達系を介してスクリュ５に伝達されて、スクリュ５が急速に前進駆動されることで、スクリュ５の先端側に貯えられた溶融樹脂が、型締め状態にある図示せぬ金型のキャビティ内に射出充填され、１次射出工程が実行される。１次射出工程に引き続く保圧工程では、システムコントローラ５１からの指令でサーボドライバ５５−２を介して、射出用ビルトイン型モータ１５が、圧力フィードバック制御で駆動制御され、これにより、設定された保圧力がスクリュ５から図示せぬ金型内の樹脂に付加される。

本実施形態では、上述したように、計量工程時には、計量用ビルトイン型モータ８がスクリュ５以外にもナット体２６を回転駆動するので、このナット体２６の回転で、ナット体２６がネジ軸２５に沿って直線移動することをを打ち消すように、射出用ビルトイン型モータ１５によってネジ軸２５を回転駆動するようにしており、したがって、計量工程時においては、ボールネジ機構２４のネジ軸２５の回転量は、射出工程時に較べて格段に多くなる。そして、このようにボールネジ機構２４のネジ軸２５の回転量が多くなると、この多回転によって潤滑油が、ボールネジ機構２４の螺合部の隅々まで満遍なく行き渡って、このことによりボールネジ機構２４の回転の信頼性や耐久性が高まり、比較的に強度の低いボールネジ機構２４であっても、動作信頼性を保証することが可能となる。

図６は、本実施形態の射出成形機の制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。図６において、５１は、マシン（射出成形機）全体の制御を司るシステムコントローラ、５２は、作業者が各種の入力操作を行うための入力装置、５３は、作業者に各種の表示モードの画像を表示するための表示装置、５４は、マシンの各部に配設された多数のセンサ（位置センサ、速度センサ、圧力センサ、回転量検出センサ、温度センサなど）よりなるセンサ群、５５は、マシンの各部に配置されたアクチュエータ（前記したモータ８、１５などのモータ）やヒータ等を駆動制御するための多数のドライバ（モータドライバ、ヒータドライバなど）からなるドライバ群であり、ドライバ群５５には、計量用ビルトイン型モータ８をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ５５−１や、射出用ビルトイン型モータ１５をフィードバック制御で駆動するサーボドライバ５５−２が含まれている。

また、システムコントローラ５１内において、５６は運転条件設定格納部、５７は測定値格納部、５８は運転プロセス制御部、５９は表示処理部である。

運転条件設定格納部５６には、あらかじめ入力された成形サイクルの各工程（型閉じ（型締め）、射出、計量、型開き、エジェクト前進、エジェクト後退の各工程）の運転制御条件が書き換え可能に格納され、測定値格納部５７には、センサ群５４などによりマシンの各部の計測情報（位置情報、速度情報、圧力情報、回転角情報、回転速度（単位時間当たりの回転数）情報、温度情報など）がリアルタイムで取り込まれて格納される。運転プロセス制御部５８は、あらかじめ用意された各工程の運転制御プログラムと、運転条件設定格納部５６に格納された各工程の運転条件の設定値とに基づき、測定値格納部５７中の計測情報や各部からの状態確認情報や自身の計時情報を参照しつつ、ドライバ群５５を駆動制御して、各工程の運転を実行させる。表示処理部５９は、あらかじめ用意された各種の表示処理プログラムと、表示用固定データに基づき、必要に応じて、運転条件設定格納部５６や測定値格納部５７の内容を参照して、各種の表示モードの画像を生成し、これを表示装置５３に表示させる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機の射出系メカニズムの概要を示す一部割愛かつ簡略化した要部断面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、射出用ビルトイン型モータのスリーブとボールネジ機構のネジ軸の端部との連結・固定部や、エンコーダを示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、ボールネジ機構の螺合部への潤滑油供給経路を示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、ボールネジ機構の螺合部への潤滑油供給経路の変形例を示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機の制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。

符号の説明

１ヘッドストック
２保持プレート
３加熱シリンダ
４ノズル
５スクリュ
６連結バー
７直動ブロック
８計量用ビルトイン型モータ
９ケーシング
１０固定子
１１回転子
１２スリーブ
１３軸受け
１４回転連結体
１５射出用ビルトイン型モータ
１６ケーシング
１７固定子
１８回転子
１９スリーブ
２０軸受け
２１エンコーダ
２２外筐部
２２ａ減速回転伝達系
２３回転部
２４ボールネジ機構
２５ネジ軸
２６ナット体
２７軸受け
２８連結具
２９保持ブラケット
３０給油用受け体
３１給油用中継体
３２軸受け
３３第１リング部
３４第２リング部
３５締め付けボルト
４１、４２、４１’、４２’ ナット体の供油路
４１ａ、４２ａ軸方向供油路
４１ｂ、４２ｂ半径方向供油路
４３、４４、４３’、４４’ 給油用中継体の供油路
４５油溜め
４６給油用受け体の給油口（供油路）
４７、４８外部供油路
５１システムコントローラ
５２入力装置
５３表示装置
５４センサ群
５５ドライバ群
５５−１、５５−２サーボドライバ
５６運転条件設定格納部
５７測定値格納部
５８運転プロセス制御部
５９表示処理部

Claims

ネジ軸と該ネジ軸に螺合したナット体とをもち、回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構の前記ナット体を、モータによって回転駆動する成形機において、
前記ナット体に、潤滑油をネジ軸との螺合部まで導く複数の供油路を設けると共に、
前記ナット体に固定されて前記ナット体と一体に回転する給油用中継体と、該給油用中継体を回転可能に保持して自身は回転不能に保持された給油用受け体とを備え、該給油用受け体の給油口から供給された潤滑油を、前記給油用中継体に設けられた供油路を介して、前記ナット体に設けられた複数の供油路に導くようにし、かつ
前記ボールネジ機構の前記ナット体および前記ネジ軸を、別個のモータによってそれぞれ回転駆動することを特徴とする成形機。
請求項１に記載の成形機において、
前記成形機はインラインスクリュ式の射出成形機であり、
計量用モータとして、円筒形の固定子と、該固定子の内部に位置する円筒形の回転子とをもつ、内部が中空のビルトイン（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ）型モータを用いて、この計量用ビルトイン型モータの回転子とスクリュの後端部を固定した部材とを連結・固定すると共に、この計量用ビルトイン型モータの回転子と前記ボールネジ機構の前記ナット体とを連結・固定し、
射出用モータとして、円筒形の固定子と、該固定子の内部に位置する円筒形の回転子とをもつ、内部が中空のビルトイン型モータを用いて、この射出用ビルトイン型モータによって前記ボールネジ機構の前記ネジ軸を回転駆動するようにし、
計量工程においては、前記計量用ビルトイン型モータの回転制御を行うと同時に、この計量用ビルトイン型モータの回転で前記スクリュを回転駆動することに伴う前記ナット体の回転による前記ナット体の直線移動を打ち消すように、前記射出用ビルトイン型モータの回転制御を行うことを特徴とする射出成形機。