KR100666449B1 - 윤활기구를 가지는 성형기 및 성형기의 윤활방법 - Google Patents

윤활기구를 가지는 성형기 및 성형기의 윤활방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 윤활기구를 가지는 성형기는, 효과적으로 볼 나사를 윤활하고, 또한 볼 나사의 수명을 늘릴 수 있다.
전동(電動) 사출성형기의 형체장치에 있어서, 형체장치의 구동원인 모터(19)의 회전축의 회전운동을, 볼 나사 기구(31)에 의해서 축방향의 직선운동으로 변환한다. 볼 나사 기구(31)의 볼 나사 너트(25)에 장착된 분사노즐(35)로부터, 볼 나사 너트(25)의 내부에 안개(霧) 상태의 윤활유를 직접 분무한다. 분사노즐(35)로부터 분사된 윤활유를 회수하여 재사용한다.

Description

윤활기구를 가지는 성형기 및 성형기의 윤활방법{Molding machine with lubrication mechanism and method for lubricating molding machine}
본 발명은 성형기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 윤활기구를 가지는 전동(電動) 사출성형기, 및 그 윤활방법에 관한 것이다.
일반적으로, 수지성형을 행하는 사출성형기는, 가열실린더 내에 있어서 가열·용융한 수지를 고압으로 금형의 캐비티에 충전하여, 냉각·고화시킴으로써 수지 부품을 성형한다. 일반적으로, 사출성형기에 장착되는 수지성형용 금형은 고정(固定)금형 및 가동(可動)금형으로 이루어지고, 가동금형을 형체(型締)장치에 의해서 고정금형에 대하여 이동함으로써 금형의 개폐가 행하여진다.
형체장치의 구동에는 다양한 기구가 이용되지만, 가동금형에 토글기구를 장착하고, 토글기구를 전동모터에 의해서 구동하여 가동금형을 이동하는 장치가 근년 많이 이용되고 있다. 또한, 토글기구를 이용하지 않고 전동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하고, 이 직선운동을 직접 가동금형의 구동원으로 하는 방식도 있다. 이와 같은 가동금형 구동용 전동모터로서는 일반적으로 서보모터가 이용된다. 서보모터의 회전축의 회전운동을 왕복직선운동으로 변환하기 위한 기구로서, 볼 나사가 이용된다. 이와 같은 볼 나사는, 서보 모터의 회전축과 맞물려 있고, 볼 나사에 복 수의 볼을 통하여 볼 나사 너트가 맞물린 기구이다. 이와 같은 기구에 있어서, 서보모터의 회전축이 회전하면, 볼 나사 너트는 회전축의 축방향으로 상대적으로 이동한다. 또한, 볼 나사 너트가 고정되어 있는 경우는, 회전축이 볼 나사 너트에 대하여 축방향으로 상대적으로 이동하는 것이 된다. 볼 나사 너트 또는 회전축의 이동거리, 이동속도 및 이동방향은, 회전축의 회전량, 회전속도 및 회전방향에 의해서 결정된다.
여기서, 볼 나사 너트를 모터의 하우징체에 고정한 경우, 모터의 회전축에 토글기구의 구동부를 접속함으로써, 토글기구를 통하여 가동금형(가동 플래튼)을 구동할 수 있다. 이 경우, 회전축의 나사부 및 볼 나사 너트의 나사부가 볼에 접촉하는 부분에는, 가동금형을 구동하기 위한 구동력(즉 토글기구를 구동하기 위한 구동력)에 따라서 큰 부하가 걸린다. 따라서, 볼 나사를 원활하게 동작시키고, 볼의 접촉부분의 마모를 억제하여 볼 나사의 수명을 연장하기 위해서, 볼이 접촉하는 부분에 윤활재가 공급된다. 즉, 종래의 사출성형기에 이용되는 볼 나사 구동기구에는, 윤활재로서 그리스가 이용되는 경우가 많았다(예컨대, 일본국 특허공개 평11-151741호 공보 참조).
상술한 바와 같이, 볼이 접촉하는 부분에 공급하는 윤활재로서 그리스를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나, 그리스는 유동성을 낮고 점도(粘度)가 높기 때문에, 볼 나사의 일부에 공급된 그리스는, 볼 나사의 전체에 균일하게 윤활막을 유지할 수 없어서, 볼 나사 전체의 윤활상태가 불균일해질 우려가 있다.
그래서, 볼 나사의 각 부(部)에 그리스가 충분히 미치도록, 다량의 그리스를 공급하지 않으면 안된다. 그러나, 이와 같은 방법으로는 비교적 고가인 그리스의 소비량이 증대되어 버려서, 결과적으로 사출성형기의 유지보수비용이 증대되어 버린다. 또한, 그리스의 공급량을 늘리면, 여분의 그리스가 성형기 및 그 주위에 비산하여, 성형기의 주위가 오염되어 열악한 환경이 되어 버린다.
또한, 볼 나사는 성형기의 가동 중에 빈번히 작동하고, 볼의 접촉부분에 고(高)하중이 걸리므로, 볼의 접촉부분에서 마찰열이 발생한다. 이로써, 볼 나사는 고온이 되고, 볼 나사의 수명이 저하하는 요인이 된다. 그래서, 볼 나사에 공급하는 윤활재가 방열을 촉진하도록 하는 효과, 혹은 냉각하는 효과가 있으면, 볼 나사의 수명을 보다 길게 할 수 있다. 그러나, 상술한 그리스는 발열부에 고여 윤활작용을 제공할 뿐이고, 방열효과 혹은 냉각효과는 기대할 수 없다.
본 발명의 총괄적인 목적은, 상술한 문제를 해결한 개량된 유용한 윤활기구를 가지는 성형기를 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 상세한 목적은, 윤활재를 볼 나사의 나사부에 직접 분무함으로써 효과적으로 볼 나사를 윤활하고, 또한 분무에 이용되는 기체의 냉각효과에 의해서 볼 나사의 수명을 늘릴 수 있는 전동 사출성형기의 윤활기구를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일면에 의하면, 구동원인 모터의 회전축의 회전운동을 축방향의 직선운동으로 변환하는 변환기구와, 그 변환기구의 구동부품에 대하여 안개(霧) 상태의 윤활재를 분사하는 분사노즐을 가지는 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기가 제공된다.
상술한 본 발명에 의하면, 변환기구의 구성부품에 대하여 윤활재를 안개화하여 분사하므로, 액체 상태의 윤활재를 윤활이 필요한 부분의 근방에 직접 분사한다. 따라서, 윤활재가 액체 상태이더라도 충분한 윤활을 얻을 수 있다. 또한, 액체 상태의 윤활재에 의해서 변환기구에서 발생한 열을 흡수시켜서, 변환기구의 온도상승을 억제할 수 있다.
상술한 발명에 있어서, 분사노즐로부터 분사된 윤활재를 회수하는 회수수단을 더욱 가지고, 분사노즐은 액체 상태의 윤활재를 기체의 분사에 의해서 안개화하는 노즐인 것이 바람직하다. 안개화한 윤활재는 구성부품에 접촉하여 액체 상태가 되므로, 액체 상태의 윤활재를 회수할 수 있어서, 재사용할 수 있다. 더욱이, 변환기구의 구성부품의 열을 흡수한 액체 상태의 윤활재를 회수하므로, 변환기구의 온도상승을 억제할 수 있다.
또한, 분사노즐에 공급되는 기체는 압축공기이고, 압축공기가 분사노즐로부터 분사될 때의 단열팽창에 의해서 변환기구의 구성부품을 냉각하는 것이 바람직하다.
상술한 발명의 일실시예에 있어서, 회수수단은, 변환기구의 구성부품을 포위하는 커버부재와, 커버부재 내(內) 또는 상기 변환기구의 구성부품 내에 고인 액체 상태의 윤활재를 회수용기에 안내하는 회수배관과, 회수용기에 고인 윤활재를 분사노즐에 공급하기 위한 펌프를 가진다. 회수한 윤활재를 냉각하는 냉각수단을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 변환기구는 볼 나사축과 볼 나사 너트로 이루어지는 볼 나사 기구이고, 상기 분사노즐은 상기 볼 나사 너트에 장착되고, 상기 볼 나사 너트의 내부에 윤활재를 직접 분사한다. 상기 분사노즐은, 상기 볼 나사 너트의 내부의 볼이 전동(轉動; 구름운동)하는 홈의 내면에 있어서 그 볼에 의한 하중이 걸리지 않는 위치에 개구한 구멍에 연통(연결되어 통함)하는 것으로 하여도 좋다. 혹은, 상기 분사노즐은, 상기 볼 나사 너트의 내부의 볼이 전동(轉動)하는 홈과 홈 사이에 있어서 개구한 구멍에 연통(연결되어 통함)하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 변환기구는 볼 나사축과 볼 나사 너트로 이루어지는 볼 나사 기구이고, 분사노즐은 볼 나사축의 근방에 배치되고, 볼 나사축에 대하여 윤활재를 직접 분사하는 것으로 할 수도 있다.
본 발명에 의한 윤활기구를 가지는 성형기는, 볼 나사 너트의 온도를 검출하는 온도검출기를 더욱 가지는 것으로 하여도 좋다. 또한, 회수한 윤활재에 포함되는 철분(鐵粉)량을 계측하는 철분량검출기를 더욱 가지는 것으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 윤활기구를 가지는 성형기는, 전동(電動) 사출성형기인 것으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명의 다른 면에 의하면, 성형기의 윤활방법으로서, 형체장치의 구동원인 모터의 회전축의 회전운동을 축방향의 직선운동으로 변환하는 변환기구의 구성부품에 대하여 안개 상태의 윤활재를 분사하는 것을 특징으로 하는 전동 사출성형기의 윤활방법이 제공된다. 본 발명에 의한 성형기의 윤활방법에 있어서, 액체 상태의 윤활재를 기체의 분사에 의해서 안개화하여 분사하고, 분사되어 그 변환기구를 윤활한 윤활재를 회수하고, 회수한 윤활재를 재차 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 그 기체는 압축공기이고, 압축공기가 분사될 때의 단열팽창에 의해서 변환기구의 구성부품을 냉각하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기타의 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하면서 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 더욱 명료해질 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 윤활기구가 설치되는 형체장치의 일례를 나타낸 개략구성도이다.
도 2는 모터에 설치된 볼 나사 기구의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 윤활기구가 설치된 구동장치의 전체를 나타낸 구성도이다.
도 4는 볼 나사 너트 내의 볼에 대하여 윤활유를 분무하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 볼 나사 너트 내의 볼 나사 축에 대하여 윤활유를 분무하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 윤활기구가 설치된 구동장치의 전체를 나타낸 구성도이다.
도 7은 사출장치의 일례인 빌트인 모터형 사출장치의 단면도이다.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면과 함께 설명한다.
우선, 본 발명에 의한 윤활기구가 설치되는 사출성형기의 형체장치의 일례에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 윤활기구가 설치되는 형체장치의 일례를 나타낸 개략구성도이다.
도 1에 나타낸 형체장치는, 프레임(10)에 고정된 고정 플래튼(11)과, 고정 플래튼(11)에 대하여 이동가능한 가동 플래튼(12)을 가진다. 베이스 서포트로서의 토글 서포트(13)는, 고정 플래튼(11)과의 사이에 소정 거리에 있어서 프레임(10)에 대하여 이동 가능하게 설치된다. 타이바(14)는 고정 플래튼(11)과 토글 서포트(13)의 사이에 설치된다. 가동 플래튼(12)은, 고정 플래튼(11)에 대향한 상태로 배치되고, 타이바(14)를 따라서 이동 가능하다.
고정 플래튼(11)의 가동 플래튼(12)에 대향하는 면에 고정금형(미도시)이 장착되고, 가동 플래튼(12)의 고정 플래튼(11)에 대향하는 면에 가동금형(미도시)이 장착된다.
가동 플래튼(12)의 후측에는 이젝터용 구동장치가 장착된다. 이젝터용 구동장치는 구동원으로서의 모터(15)를 가지고, 이젝터 로드(16)를 전진 또는 후퇴시킨다. 이젝터 로드(16)를 구동함으로써, 이젝터 핀(미도시)을 구동하여 가동금형의 캐비티로부터 성형품을 밀어낼 수 있다.
가동 플래튼(12)과 토글 서포트(13)의 사이에는, 토글기구(17)가 설치된다. 또한, 토글 서포트(13)의 후단(도 1에 있어서의 좌단)에는 형체용 구동수단으로서 구동장치(18)가 설치된다. 구동장치(18)는 모터(19)를 가지고, 피구동부재로서의 크로스 헤드(20)를 전진 또는 후퇴시킴으로써, 토글기구(17)를 작동시킨다.
토글기구(17)의 작동에 의해서, 가동 플래튼(12)을 고정 플래튼(11)을 향하여 이동시켜서, 형폐가 행하여지고, 모터(19)에 의한 추진력에 토글배율을 곱한 형체력이 가동 플래튼(12)에 작용한다. 이로써, 가동 플래튼(12)에 장착된 가동금형을, 고정 플래튼(11)에 장착된 고정금형에 밀어붙여 형체(型締)가 행하여진다. 다만, 도 1에 나타낸 형체장치는 토글기구(17)를 통하여 가동 플래튼(12)을 이동하여, 형체력을 발생시키고 있지만, 토글기구(17)를 이용하지 않고, 모터(19)에 의해서 발생한 추력을 그대로 형체력으로서 가동 플래튼(12)에 인가하는 것으로 하여도 좋다. 모터(19)는 회전속도나 회전방향을 제어할 수 있는 전동(電動) 서보모터인 것이 바람직하다.
상술한 토글기구(17)는, 크로스 헤드(20)에 대하여 요동가능하게 지지된 토글 레버(21), 토글 서포트(13)에 대하여 요동가능하게 지지된 토글 레버(22), 및 가동 플래튼(12)에 대하여 요동가능하게 지지된 토글 아암(23)으로 구성된다. 토글 레버(21)와 토글 레버(22)의 사이, 및 토글 레버(22)와 토글 아암(23)의 사이는, 링크결합에 의해서 접속된다.
상술한 형체장치는, 가동 플래튼(12)을 구동하는 링크기구(17)의 구동원으로서 모터(20)를 이용하고 있고, 모터(19)는 볼 나사 기구가 설치되어 있다. 즉, 모터(19)의 회전축이 회전하면, 볼 나사 기구의 볼 나사축 혹은 볼 나사 너트 중의 한쪽이 축방향으로 이동하도록 구성되고, 그에 수반하여 토글기구도 작동시켜진다.
다음으로, 형체장치와 대향하여 배치되는 사출장치에 관하여, 도 7을 참조하 면서 설명한다. 도 7은 사출장치의 일례로서 빌트인 모터형 사출장치(100)의 단면도이다.
도 7에 나타낸 사출장치(100)에 있어서, 실린더부재로서의 가열실린더(112)의 전단에 사출노즐(112a)이 마련된다. 가열실린더(112) 내에는, 스크루(122)가 전후로 이동가능(도 7에 있어서의 좌우방향) 또한 회전가능하게 설치된다. 스크루(122)는, 전단에 스크루 헤드(122a)를 가짐과 함께, 가열실린더(112) 내를 후방으로 뻗어서, 후단에 있어서 베어링 박스(113)에 고정된다. 또한, 스크루(122)의 주위에는, 나선 형상의 플라이트(123)가 형성되고, 플라이트(123) 사이에 홈(126)이 형성된다.
그리고, 가열실린더(112)의 소정 부위에 형성된 수지공급구에 호퍼(미도시)가 접속된다. 수지공급구는 스크루(122)가 가열실린더(112) 내에 있어서의 가장 전방(도 7에 있어서의 좌방)에 위치한 상태에 있어서 홈(126)의 후단부에 대응하는 부위에 형성된다.
따라서, 계량(計量)공정시에, 스크루(122)를 회전시키면서 소정 거리만큼 후퇴시키면, 호퍼 내로부터 펠릿 형상 수지가 가열실린더(112)에 공급되고, 수지는 홈(126) 내에서 스크루 헤드(122a)의 방향으로 이동된다.
또한, 가열실린더(112)의 주위에는 가열수단으로서 히터(미도시)가 설치되어, 히터에 의해서 가열실린더(112)를 가열하고, 스크루(122)를 회전시킴으로써, 홈(126) 내의 수지를 용융한다. 따라서, 스크루(122)를 회전시키면서 소정 거리 후퇴시키면, 스크루 헤드(122a)의 전방에 1숏(shot)분의 용융한 수지를 고이도록 할 수 있다.
다음으로, 사출(射出)공정시에 스크루(122)를 회전하지 않고 전진시키면, 스크루 헤드(122a)의 전방에 고인 수지는, 사출노즐(112a)로부터 사출되어, 금형장치의 캐비티에 충전된다.
가열실린더(112)의 후방에는, 스크루(122)를 왕복동 및 회전시키기 위한 구동부(115)가 설치된다. 구동부(115)는, 프레임(117), 이 프레임(117)에 대하여 이동가능하게 설치된 계량모터(181), 및 프레임(117)에 고정된 사출용 모터를 구비한다. 사출용 모터(182)와 스크루(122)는 동일축 상에 배치된다.
프레임(117)에는, 스크루(122)와 평행하게 뻗는 안내 바(183)가 설치되고, 안내 바(183)를 따라서 계량모터(181)가 이동된다. 이를 위하여, 지지판(184)이 안내 바(183)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치되고, 지지판(184)에 계량모터(181)가 장착된다.
또한, 계량모터(181)의 출력축(185)에 구동측 풀리(186)가 고정되고, 베어링 박스(113)의 박스 본체(187) 외주에 종동측 풀리(188)가 고정된다. 구동측 풀리(186)와 종동축 풀리(188) 사이에 타이밍벨트(189)가 팽팽하게 설치된다. 다만, 구동측 풀리(186), 종동축 풀리(188) 및 타이밍벨트(189)에 의해서, 베어링 박스(113)와 계량용 모터(181)를 연결하는 전동(傳動)수단이 구성된다.
한편, 사출용 모터(182)는, 프레임(117)에 고정된 스테이터(191) 및 스테이터(191)의 내주측에 설치된 로터(192)로 이루어지고, 로터(192)는 프레임(117)에 대하여 회전가능하게 지지된다. 이를 위하여, 로터(192)에 중공(中空)의 로터 샤프 트(193)가 끼워 넣어져 고정되고, 로터 샤프트(193)의 양단이 베어링(194, 195)에 의해서 프레임(117)에 각각 지지된다.
또한, 베어링 박스(113) 내에 베어링(196, 197)이 설치되고, 베어링(196, 197)에 의해서 스크루(122)와 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)이 상대적으로 회전가능하게 연결된다. 프레임(117)에 하중검출수단으로서의 하중계(205)를 끼우고 고정된 볼 너트(199)는, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)의 전반부에 형성된 운동방향 변환부로서의 볼 나사축부(198a)에 맞물린다.
여기서, 베어링 박스(113)에 의해서, 스크루(122)와 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)의 사이에 있어서, 축방향에 있어서의 상대적인 운동을 구속하고, 회전방향에 있어서의 상대적인 운동을 허용하는 구동전달수단이 구성된다. 또한, 볼 너트(199) 및 볼 나사축부(198a)에 의해서, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 수단이 구성된다.
따라서, 계량공정에 있어서, 계량모터(181)를 구동하면, 계량모터(181)의 회전이 구동측 풀리(186), 타이밍벨트(189), 박스 본체(187) 및 스크루(122)에 차례로 전달되어, 스크루(122)가 회전된다. 이 경우, 스크루(122)와 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)은 베어링 박스(113)를 통하여 상대적으로 회전가능하게 연결되어 있으므로, 박스 본체(187)에 전달된 회전은, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)에는 전달되지 않는다. 한편, 가열실린더(112) 내의 수지의 압력은, 베어링 박스(113)를 통하여 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)에 전달된다. 따라서, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)은 회전하면서 후퇴하고, 이에 수반하여 스크루(122)를 회전시키고 또한 후퇴시킨다. 다만, 스크루(122)를 후퇴시킬 때에, 수지의 압력에 저항하여 스크루(122)에 배압(背壓)이 가해진다.
한편, 사출용 모터(182)에 있어서, 스테이터(191)에 소정 주파수의 전류를 공급함으로써, 스크루(122)를 회전시키지 않고 전진시킬 수 있다. 이를 위하여, 로터 샤프트(193) 내측의 거의 중앙에 고리 형상의 계지(係止)부재(201)가 고정된다. 또한, 계지부재(201)의 내주에 형성된 스플라인(202)은, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)의 후반부의 외주에 형성된 회전전달부로서의 스플라인축부(198b)에 맞물려진다. 여기서, 스플라인(102) 및 스플라인축부(198b)에 의해서, 사출용 모터(182)의 회전이 전달되는 회전전달수단이 구성된다.
따라서, 사출공정에 있어서, 사출용 모터(182)를 구동하면, 사출용 모터(182)의 회전이 로터 샤프트(193), 계지부재(201) 및 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)의 순서로 전달된다. 그리고, 볼 너트(199)가 프레임(117)에 고정되어 있으므로, 볼 나사ㆍ스플라인축 유닛(198)은 회전됨과 함께 전진되어, 스크루(122)를 회전하지 않고 전진시킨다. 또한, 이때, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)에 가해지는 사출력은, 볼 너트(199)를 통하여 하중계(205)에 전달되어, 하중계(205)에 의해서 검출된다. 여기서, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)은 축방향에 있어서 스트로크(S)만큼 진퇴된다.
상술한 예에서는, 계량용 모터(181)와 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛(198)을 다른 축 상에 설치하고 있지만, 사출용 모터, 볼 나사축ㆍ스플라인축 유닛, 및 스크루를 서로 다른 축 상에 설치할 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 윤활기구가 설치되는 볼 나사 기구에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 2는 도 1에 나타낸 모터(19)에 설치된 볼 나사 기구의 단면도이다. 도 2에 나타낸 볼 나사 기구는, 볼 나사 너트(25)와, 볼 나사축(26)을 가진다. 볼 나사 너트(25) 및 볼 나사축(26)은 동일 피치의 나선 형상의 홈을 구비하고, 볼 나사 너트(25)의 홈과 볼 나사축(26)의 홈 사이에는, 동력전달부재로서의 볼(27)이 복수개 배치되어 있다. 또한, 볼 나사 너트(25)에는, 리턴 튜브(25a)가, 리턴 튜브 장착부재(25b)에 의해서 장착된다. 이로써, 볼(27)은, 볼 나사축(26)의 나선 형상의 홈과 볼 나사 너트(25)의 나선 형상의 홈의 사이, 및 리턴 튜브(25a)의 내부를 전동(轉動)하면서 순환한다.
이상과 같이, 복수의 볼(27)이 전동(轉動)하면서, 볼 나사축(26)과 볼 나사 너트(25)의 사이에서 동력을 전달하므로, 볼 나사축(26)과 볼 나사 너트(25)의 사이에서의 미끄러짐 마찰이 거의 없이, 매끄럽게 동력이 전달된다. 따라서, 볼 나사 너트(25)가 고정되어 있는 경우, 볼 나사축(26)의 회전운동은, 볼 나사축(26)의 축방향의 직선운동으로 효율좋게 변환된다.
상술한 볼 나사 기구의 동력전달부재는 복수의 볼이지만, 동력전달부재로서 볼과 같은 정도의 크기의 복수 롤러를 이용할 수도 있다. 또한, 동력전달부재로서, 유성롤러를 이용할 수도 있다. 여기서, 복수의 롤러를 이용한 회전ㆍ직선운동 변환기구 혹은, 유성롤러를 이용한 회전ㆍ직선운동 변환기구는 주지이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 발명의 제1실시예에 의한 윤활기구에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 윤활기구가 마련된 구동장치의 전체를 나타내 구성도이다.
도 3에 나타낸 구동장치(30)는 도 1에 나타낸 구동장치(18)에 상당하는 부분으로서, 형체장치의 토글기구를 구동하는 구동원으로서 기능한다. 다만, 도 3에 나타낸 구동장치(30)는 도 1에 나타낸 구동장치(18)와는 좌우가 반대로 나타나고, 도 7에 나타내어진 사출장치의 구동부(115)와는 동일 방향으로 나타내어져 있다.
구동장치(30)는, 동력원으로서의 모터(19)와, 모터(19)에 의해서 구동되는 볼 나사 기구(31)를 가진다. 모터(19)는 회전방향과 회전속도를 제어할 수 있는 전동 서보모터이다. 볼 나사 기구(31)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 볼 나사 너트(25)와 볼 나사축(26)을 가진다. 볼 나사 너트(25)는 모터(19)의 하우징체에 대하여 고정된다. 볼 나사축(26)은 모터(19)의 회전축(로터)과 일체적으로 회전하면서 회전축방향으로 이동가능하다.
볼 나사축(26)의 선단에는, 베어링을 통하여 이동부재(32)가 장착된다. 이동부재(32)는 토글기구(17)의 크로스 헤드(20)에 접속되고, 이동부재의 왕복운동에 의해서 토글기구(17)가 작동한다. 또한, 구동장치(30)가 사출장치에 설치되는 경우에는, 이동부재(32)가 베어링 박스(113)의 박스 본체(187)에 상당한다.
본 실시예에서는, 볼 나사 기구(31)와 이동부재(32)를 덮도록 대략 원통 형상의 커버부재(33)가 설치된다. 이동부재(32)는 커버부재(33)의 내부에서 이동하도록 구성되고, 이동부재(32)와 커버부재(33) 사이에는 시일(seal)부재(34)가 설치되 어, 밀폐된 공간(45)을 형성한다.
커버부재(33)에는, 볼 나사 기구(31)를 윤활하기 위한 윤활재인 윤활유를 분사하기 위한 분사노즐(35)이 장착된다. 본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이 분사노즐(35)의 선단부는, 볼 나사 너트(25)의 내부까지 뻗어 있어, 안개 상태의 윤활유를 볼 나사 너트(25)의 내부에 직접 분사한다.
분사노즐(35)에는 윤활유와 압축공기가 공급되고, 압축공기를 노즐선단으로부터 힘차게 분사함으로써 윤활유를 적절한 입자로 안개화한다. 안개화한 윤활유는 볼 나사 기구의 구성부품인 볼 나사축(26)의 볼 홈 및 볼 나사 너트(25)의 볼 홈 및 볼(27)의 표면에 부착하여, 볼 나사축(26)의 볼 홈 및 볼 나사 너트(25)의 볼 홈의 각각과 볼(27)과의 접촉부분에 있어서 윤활유막을 형성한다.
이때, 볼 나사 너트(25) 내에 분사된 압축공기는 단열팽창하여, 주위의 열을 흡수한다. 즉, 볼 나사 너트(25) 내의 볼(27)의 이동에 의해서 발생하는 마찰열에 의해서 온도상승한 볼(27), 볼 나사 너트(25) 및 볼 나사축(26)은, 단열팽창한 분사냉기에 의해서 냉각된다.
또한, 볼(27), 볼 나사 너트(25) 및 볼 나사축(26)에 부착하여 액체 상태로 된 윤활유는, 볼 나사 너트(25) 내로부터 배출된다. 이때에, 윤활유도 주위로부터 열을 흡수하여, 볼 나사 너트(25) 내로부터 배출되므로, 윤활유 자체에 의한 냉각효과도 있다.
그리고, 본 실시예에서는 압축공기를 이용하여 윤활유를 안개화하고 있지만, 안개화용 기체(가스)는 압축공기에 한정되지 않는다. 예컨대, 질소(N2)와 같은 불활성가스나 이산화탄소(CO2)와 같은 무독의 압축성가스를 안개화용 기체로서 이용할 수 있다.
볼 나사 너트(25)의 하측부분에는, 윤활유를 회수하기 위한 구멍(개구(開口))이 설치되어, 윤활유 회수 배관(36)이 접속된다. 윤활유 회수 배관(36)은 커버부재(33)를 관통하여 뻗어나와, 윤활유 회수 탱크(37)에 접속된다. 따라서, 볼 나사 너트(25)의 내부에서 액체 상태가 된 윤활유는 윤활유 회수 배관(36)에 유입되어, 윤활유 회수 탱크(37)로 안내된다. 윤활유 회수 배관(36)의 도중에는, 철분(鐵粉)량 검출기(39)와 냉각기(40)가 설치된다.
철분량 검출기(39)는 회수한 윤활유에 포함되는 철분(鐵粉)의 양을 검출한다. 윤활유에 포함되는 철분은, 볼 나사 기구(31)의 구성부품의 마모에 기인하는 것으로서, 이 철분의 양을 검출함으로써, 볼 나사 기구(31)의 마모량을 추정할 수 있다. 따라서, 철분량 검출기(39)의 검출결과를 표시기에 표시시킴으로써, 조작자 혹은 유지보수자는 볼 나사 기구의 수명을 추정할 수 있다. 또한, 철분량 검출기(39)의 검출결과를 제어기에 공급하여 수명을 계산하여 표시기에 표시시키거나, 철분량이 소정 값을 넘었을 때에, 볼 나사 기구의 수명이 다했음을 조작자에게 통지하는 것으로 하여도 좋다.
냉각기(40)는, 회수한 윤활유를 냉각하기 위한 것이다. 상술한 바와 같이, 볼 나사 너트(25)로부터 회수한 윤활유는, 볼 나사 너트(25)나 볼 나사축(26)으로 부터 열을 흡수하여 온도가 높아져 있어서, 이것을 냉각하여 재차 사용하기 위함이다.
다만, 볼 나사 너트(25) 내의 윤활유의 일부는, 볼 나사 너트(25)의 단부로부터 외부로 누출되어, 커버부재(33) 내에 고인다. 커버부재(33)의 하부에는 윤활유를 배출하기 위한 구멍(개구)(33a)이 설치되어 있어서, 윤활유 회수 배관(38)이 접속된다. 윤활유 회수 배관(38)은 윤활유 회수 탱크(37)에 접속되어 있어서, 커버부재(33)의 바닥부에 고인 윤활유도, 윤활유 회수 배관(38)을 흘러 윤활유 회수 탱크(37)로 안내된다.
윤활유 회수 탱크(37)는, 중앙의 바닥부에 오목부(37a)가 마련되어 있어서, 유입한 윤활유에 포함되는 금속가루(철분(鐵粉)) 등의 혼입물이 오목부(37a)에 고이도록 구성되어 있다. 오목부(37a)에 고인 혼입물은, 정기적으로 혹은 어느 정도 고인 시점에서 드레인밸브(46)를 열어 배출된다.
회수되어 윤활유 회수 탱크(37)에 고인 윤활유는, 윤활유 펌프(41)에 의해서 빨아 올려져서, 윤활유 공급 배관(42)을 통하여 분사노즐(35)에 공급된다. 분사노즐(35)에 공급된 윤활유는, 압축공기 공급배관(43)을 통하여 공급된 압축공기의 분사에 의해서 안개화되고, 재차 볼 나사 너트(25)의 내부에 분사된다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 윤활유를 순환시켜서 재사용하므로, 윤활에 소비되는 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 회수한 윤활유를 이용하여 상술한 바와 같이 철분의 검출 등을 행하여 수명을 추정하거나. 회수한 윤활유를 냉각하여 재차 사용하거나 할 수 있다. 또한, 커버(33) 내는 밀폐된 공간(45)을 형성하고 있기 때 문에, 볼 나사로부터 발생한 열이 구동장치 주변으로 새어나가지 않고, 따라서 구동장치 주위의 온도가 상승하는 것도 막을 수 있다.
다만, 온도센서(44)를 볼 나사 너트(25)에 설치함으로써, 볼 나사 너트(25)의 온도를 검출하여, 냉각효과를 확인하거나, 윤활유의 공급량이나 온도를 조절하여 효율적으로 볼 나사 기구(31)를 냉각할 수도 있다.
또한, 도 3에 나타낸 예에서는, 철분량 검출기(39) 및 냉각기(40)를 윤활유 회수 배관(36)의 도중에 설치하였지만, 윤활유 회수 탱크(37) 혹은 윤활유 공급 배관(42)의 도중에 설치하는 것으로 하여도 좋다.
다음으로, 볼 나사 너트(25) 내에 있어서, 윤활유를 분사하는 위치에 대하여 설명한다. 도 4는 볼 나사 너트(25) 내의 볼(27)에 대하여 윤활유를 분무하는 예를 나타낸 단면도이고, 도 5는 볼 나사 너트(25) 내의 볼 나사축(26)에 대하여 윤활유를 분무하는 예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는, 윤활을 필요로 하는 부분이 될 가까운 부분에 윤활유를 분사하여, 효율적으로 윤활을 행한다.
도 4에 나타낸 예에서는, 볼 나사 너트(25)에 윤활유 공급 구멍(25a)을 마련하여, 분사노즐(35)의 선단부를 장착하고 있다. 윤활유 공급 구멍(25a)은 볼 나사 너트(25) 내에 형성된 볼 나사 홈의 거의 중앙에 개구하고 있어서, 분사노즐(35)에 의해서 안개화된 윤활유는, 볼(27)에 직접 분무된다.
또한, 사출성형기에 설치된 볼 나사는, 주로 일방향으로밖에 하중을 받지 않으므로, 볼 나사 홈의 한쪽에밖에 하중이 걸리지 않는다. 따라서, 볼 나사 홈의 하중을 받지 않는 방향으로 치우친 위치에 개구부를 마련하여도 좋다.
볼 나사 기구(31)에 있어서 볼 나사축(26)이 이동할 때에는, 볼 나사 너트(25)의 볼 나사홈의 내면에 있어서 측면부분에 볼(27)이 접촉하여 하중이 가해진다. 즉, 볼 나사 홈의 거의 중앙부분에는 거의 하중이 걸리지 않는다. 도 4에 나타낸 예에서는, 이 하중이 걸리지 않는 부분에 윤활유 공급 구멍(25a)의 개구를 마련함으로써, 볼(27)과 볼 나사 홈의 접촉부분을 확보하면서, 볼(27)에 대하여 윤활유를 직접 분무하고 있다.
다만, 윤활유 공급 구멍(25a)의 반대측 하부에는, 윤활유 회수 구멍(25b)이 마련되어, 도 3에 나타낸 윤활유 회수 배관(36)이 접속된다. 분사노즐(35)로부터 분사된 안개 상태의 윤활유는, 윤활유 공급 구멍(25a)을 통하여 볼(27)에 부딪혀, 볼(27)의 표면에 부착하여, 윤활유막을 형성한다. 볼(27)을 윤활한 윤활유는 볼 나사 너트(25) 내의 하방에 고여서, 윤활유 회수 구멍(25b) 및 윤활유 회수 배관(36)을 통하여 볼 나사 너트(25)의 외부에 배출된다.
도 5에 나타낸 예에서는, 윤활유 공급 구멍(25a)은 볼 나사 너트(25) 내에 나선 형상으로 형성된 볼 나사 홈과 볼 나사 홈의 사이에 개구하고 있어서, 분사노즐(35)에 의해서 안개화된 윤활유는, 볼 나사축(26)의 표면에 직접 분무된다. 즉, 윤활유를 필요로 하는 부분은 볼 나사 홈의 부분으로서, 이 부위에 윤활유가 공급되어, 효율적인 윤활유의 공급이 행하여진다.
다만, 도 4 및 도 5에 나타낸 예에서는, 분사노즐(35)은 하나만 설치되어 있지만, 복수의 분사노즐을 설치함으로써, 복수 개소에 윤활유를 분무하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 일반적으로, 볼 나사 너트(25)의 양단에는, 윤활유를 볼 나사 너트(25) 내에 고이게 하기 위해서 시일(seal)재가 마련된다. 단, 본 실시예에서는 시일재를 마련하지 않고, 윤활유 및 압축공기를 볼 나사 너트(25)의 양단으로부터 배출하기 쉽도록 구성하고 있다. 따라서, 분사노즐(35)로부터 분사된 압축공기는, 신속하게 볼 나사 너트(25)로부터 배출된다. 이로써, 볼 나사 너트(25) 내에 효율적으로 윤활유의 분무를 행할 수 있어서, 안개화한 윤활유를 볼 나사 너트(25)의 내부 전체에 효율적으로 확산시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 의한 윤활기구가 마련된 구동장치에 대하여, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 윤활기구가 마련된 구동장치의 전체를 나타낸 구성도이다. 도 6에 있어서, 도 3에 나타낸 구성부품과 동등한 부품에는 동일 부호를 부가하고, 그 설명은 생략한다.
도 3에 나타낸 윤활기구는, 도 6에 나타낸 윤활기구와 동일 구성부품을 가지고 있지만, 분사노즐(35)의 장착위치가 다르다. 즉, 도 6에 나타낸 윤활기구에서는, 분사노즐(35)은 볼 나사 너트(25) 내에 윤활유를 분사하는 것이 아니고, 볼 나사 너트(25)로부터 뻗어나온 볼 나사축(26)의 표면에 대하여 안개화한 윤활유를 분사한다. 볼 나사축(26)은, 볼 나사 기구(31)의 작동 중에는 항상 축방향으로 왕복이동하고 있고, 볼 나사축(26)의 표면에 부착한 윤활유는, 볼 나사축(26)의 이동에 수반하여 볼 나사 너트(25) 내에 공급된다.
다만, 상술한 제1 및 제2실시예에서는, 윤활재로서 윤활유를 이용하였지만, 액체 상태이고 분사노즐(35)에 의해서 안개화할 수 있는 것이면, 어떠한 윤활재이 어도 이용할 수 있다.
또한, 상술한 제1 및 제2실시예에서는, 볼 나사 기구를 예로 들어 설명하였지만, 롤러 나사 기구 혹은 유성기어에 의한 회전ㆍ직선운동 변환기구 등에도 적용할 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 형체구동부 및 사출구동부에 적용한 예를 중심으로 설명하였다. 형체장치에 설치된 볼 나사와 같이, 최대 하중이 발생하는 구간이 전체 형개폐 스트로크 중의 일부인 볼 나사에 대하여 사용하는 경우보다, 최대 하중이 전체 사출 스트로크에 있어서 발생하는 사출장치에 적용한 경우가, 본 발명을 보다 효과적으로 적용할 수 있다. 또한, 본 발명을 이젝터장치, 가소(可塑)이동장치 등에 적용하여도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 구체적으로 개시된 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 다양한 변형예 및 개량예가 이루어질 수 있는 것이다.

Claims (10)

  1. 구동원인 모터의 회전축의 회전운동을 축방향의 직선운동으로 변환하는 변환기구와,
    그 변환기구의 구성부품에 대하여 액체 상태의 윤활재를 기체의 분사에 의해서 안개화(霧化)한 안개(霧) 상태의 윤활재를 분사하는 분사노즐과,
    상기 분사노즐로부터 분사된 윤활재를 회수하는 회수수단과,
    그 회수수단에 의해 회수된 윤활재를 고이게 하는 탱크와,
    그 탱크로부터 윤활재를 상기 변환기구에 재공급하는 윤활유펌프를 가지는 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사노즐에 공급되는 기체는 압축공기이고, 그 압축공기가 상기 분사노즐로부터 분사될 때의 단열팽창에 의해서 상기 변환기구의 구성부품을 냉각하는 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 변환기구는 볼 나사축과 볼 나사 너트로 이루어지는 볼 나사 기구이고, 상기 분사노즐은, 그 볼 나사 너트의 내부의 볼이 전동(轉動; 구름운동)하는 홈의 내면에 있어서 그 볼에 의한 하중이 걸리지 않는 위치에 개구한 구멍에 연통(연결되어 통함)하는 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 변환기구는 볼 나사축과 볼 나사 너트로 이루어지는 볼 나사 기구이고, 상기 분사노즐은, 상기 볼 나사 너트의 내부의 볼이 전동(轉動)하는 홈과 홈 사이에 있어서 개구한 구멍에 연통(연결되어 통함)하는 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 변환기구는 볼 나사축과 볼 나사 너트로 이루어지는 볼 나사 기구이고, 상기 분사노즐은 상기 볼 나사축의 근방에 배치되고, 상기 볼 나사축에 대하여 윤활재를 직접 분사하는 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형기는 전동(電動) 사출성형기인 것을 특징으로 하는 윤활기구를 가지는 성형기.
  8. 성형기의 윤활방법으로서,
    형체장치의 구동원인 모터의 회전축의 회전운동을 축방향의 직선운동으로 변환하는 변환기구의 구성부품에 대하여 액체 상태의 윤활재를 기체의 분무에 의해서 안개화(霧化)한 안개(霧) 상태의 윤활재를 분사하고,
    분사되어 그 변환기구를 윤활한 윤활재를 회수하고,
    회수한 윤활재를 재차 사용하는 것을 특징으로 하는 성형기의 윤활방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    그 기체는 압축공기이고, 그 압축공기가 분사될 때의 단열팽창에 의해서 상기 변환기구의 구성부품을 냉각하는 것을 특징으로 하는 성형기의 윤활방법.
KR1020057013746A 2003-01-27 2004-01-23 윤활기구를 가지는 성형기 및 성형기의 윤활방법 KR100666449B1 (ko)

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JP2003017556 2003-01-27

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