WO2024127855A1 - 射出成形機 - Google Patents

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WO2024127855A1
WO2024127855A1 PCT/JP2023/040165 JP2023040165W WO2024127855A1 WO 2024127855 A1 WO2024127855 A1 WO 2024127855A1 JP 2023040165 W JP2023040165 W JP 2023040165W WO 2024127855 A1 WO2024127855 A1 WO 2024127855A1
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WO
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grease
greasing
nut
molding machine
injection molding
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/040165
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English (en)
French (fr)
Inventor
将吾 小末
Original Assignee
株式会社日本製鋼所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2022199385A external-priority patent/JP2024085060A/ja
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Definitions

  • This disclosure relates to an injection molding machine.
  • An injection molding machine is equipped with an injection device that melts and injects molding material, and a mold clamping device.
  • the injection device is equipped with a heating cylinder with a nozzle at the tip, and a screw that is arranged within the heating cylinder so that it can rotate circumferentially and axially.
  • the screw is driven in the rotational and axial directions by a drive mechanism.
  • the screw drive mechanism is equipped with a ball screw that converts the rotational drive force of the injection servo motor into axial drive force for the screw and transmits it.
  • JP 2021-74917 A discloses an injection molding machine equipped with a ball screw.
  • the typical wear model for ball screws is that a foreign object gets caught in the ball screw, causing a tiny scratch on the ball rolling surface of the screw shaft or nut, and as the ball passes over this scratch, the rolling surface peels off at that point, and when the ball runs over this scratch, new scratches are created, and wear progresses at an accelerating rate.
  • the present disclosure has been made to solve these problems, and its purpose is to provide an injection molding machine that can extend the life of the ball screw while reducing the workload of maintenance personnel.
  • An injection molding machine includes a ball screw including a screw shaft, balls, and a nut, a grease supply mechanism that supplies grease to the ball screw, and a control device that controls the grease supply mechanism.
  • the control device is configured to cause the grease supply mechanism to perform normal greasing, which supplies a first amount of grease to the nut, and cleaning greasing, which supplies a second amount of grease, which is greater than the first amount, to the nut.
  • the injection molding machine disclosed herein can extend the life of the ball screw contained in the injection molding machine without increasing the workload of maintenance personnel.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an injection molding machine 100.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of an actuator 124 in FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a ball screw and a grease supply mechanism.
  • 10 is a first explanatory diagram showing an FFT signal strength indicating the state of a ball screw 37 and a method for determining a normal state.
  • FIG. 13 is a second explanatory diagram showing the FFT signal strength indicating the state of the ball screw 37 and a method for determining the normal state.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a deterioration model and a life prediction method for a ball screw 37.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining grease supply control during normal greasing.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining grease supply control during cleaning and greasing.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of a grease supply mechanism used in the second embodiment.
  • 10 is a flowchart for explaining grease supply control during cleaning and greasing in the second embodiment.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of a grease supply mechanism used in the third embodiment.
  • Fig. 1 is a diagram for explaining the configuration of an injection molding machine 100.
  • the floor surface on which the injection molding machine 100 is placed is defined as an XY plane, and the direction perpendicular to the floor surface is defined as a Z-axis direction.
  • the positive direction of the Z-axis may be referred to as the upper side or upward, and the negative direction as the lower side or downward.
  • the injection molding machine 100 is shown as a horizontal injection molding machine, it is not limited to the horizontal type and may be a vertical injection molding machine.
  • the injection molding machine 100 includes a clamping device 110 for clamping the mold, an injection device 120 for melting and injecting the injection material, an operation panel 130, and a control device 140.
  • the clamping device 110 includes a bed 111, a fixed platen 112, a clamping housing 113, a movable platen 114, tie bars 115, a clamping mechanism 116, molds 117 and 118, and a ball screw 119.
  • the clamping housing 113 and the movable platen 114 are connected by a clamping mechanism 116.
  • the clamping mechanism 116 has a toggle mechanism.
  • a ball screw 119 is connected to the toggle mechanism, and the movable platen 114 can be moved relative to the clamping housing 113 in the X-axis direction by driving a servo motor 151 arranged in the clamping housing 113 to rotate the ball screw 119.
  • the mold 117 and the mold 118 are disposed facing each other between the movable platen 114 and the fixed platen 112. By moving the mold 117 in the X-axis direction using the mold clamping mechanism 116, the mold 117 and the mold 118 can be brought into close contact with each other or the mold 117 can be moved away from the mold 118.
  • the inside of the mold is filled with molten material (resin), which is then cooled and solidified, allowing a product (molded item) of the desired shape to be molded.
  • the molded product can be removed from the mold 117 by operating an ejection mechanism (not shown) arranged on the movable platen 114.
  • the ejection mechanism is driven by a servo motor 152 arranged on the movable platen 114.
  • the injection device 120 includes a base 121, a heating cylinder 122, an actuator 124, a hopper 125, and a temperature sensor 128.
  • the operating device 124 is provided with a heating cylinder 122 extending in the X-axis direction.
  • the heating cylinder 122 includes a heater (not shown) for heating the inside, a screw 123, and an injection nozzle 126.
  • the screw 123 is configured to be rotatable around the X-axis direction as the rotation axis by a plasticizing motor 154 in the operating device 124.
  • the screw 123 is also configured to be movable in the X-axis direction by an injection motor 153.
  • Bead-shaped resin material ⁇ is fed into the hopper 125.
  • the heating cylinder 122 heats and melts the resin material ⁇ , and kneads it using the screw 123 to generate a molten material.
  • the injection molding machine 100 brings the injection nozzle 126 into contact with the sprue bush of the mold 118 in the mold clamping device 110.
  • the injection molding machine 100 then injects the molten material from the injection nozzle 126, filling the cavities of the molds 117, 118 with the molten material.
  • the plasticizing motor 154 applies pressure to the molten material by moving the screw 123 in the heating cylinder 122 in the negative direction of the X-axis, injecting the molten material into the molds 117, 118 and maintaining a constant pressure for the molten material after injection.
  • the control device 140 controls the heater based on the detection value of the temperature sensor 128 to adjust the temperature of the molten material to the desired temperature.
  • the injection molding machine 100 can continuously form products by cyclically repeating the clamping process, injection process, pressure holding process, plasticization process, mold opening process, and ejection process.
  • the control device 140 is stored inside the base 121.
  • the control device 140 includes a CPU 141, a memory 142, and a servo amplifier 143 for driving each motor.
  • the control device 140 acquires detection values from various sensors arranged in the injection molding machine 100, and controls the injection molding machine 100 in an integrated manner.
  • the operation panel 130 includes a display 132 that displays various images, and an input device such as a keyboard.
  • the operation panel 130 is connected to the control device 140, and can acquire and display the status of the injection molding machine 100, and output user operation signals from the input device to the control device 140.
  • Fig. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the actuator 124 in Fig. 1.
  • Fig. 2 will be mainly referred to, but Fig. 1 will also be referred to as appropriate.
  • Fig. 2 shows a part of the heating cylinder 122 and a part of the screw 123.
  • the actuator 124 includes a fixed plate 27, an end plate 28, a linear guide 43, and a movable plate 30.
  • the plasticizing motor 154 is disposed on the movable plate 30.
  • the injection motor 153 is disposed on the end plate 28.
  • the fixed plate 27 and the end plate 28 are connected by a guide bar 31.
  • the linear guide 43 guides the movable plate 30 in the X-axis direction.
  • the movable plate 30 moves in the X-axis direction while being guided by the guide bar 31.
  • a hole 33 is formed in the fixed plate 27, and the rear end of the heating cylinder 122 is fixed so that this hole 33 and the hole in the heating cylinder 122 are aligned.
  • the rear end of the screw 123 passes through the hole 33 and is fixed to the rotary drive shaft 35.
  • the rotary drive shaft 35 is also connected to the output shaft 47B of the reducer 47.
  • the actuator 124 further includes a ball screw 37 including a ball screw shaft 39, a ball screw nut 38, and balls, a first bearing 51, a first timing belt 61, a linear guide 43, and a vibration sensor 50.
  • the first bearing 51 is housed in the end plate 28.
  • the first bearing 51 rotatably supports a portion of the ball screw shaft 39.
  • the ball screw nut 38 is fixed to the movable plate 30 via a reducer 47.
  • the ball screw nut 38 is attached to a ball screw shaft 39.
  • the ball screw shaft 39 of the ball screw 37 passes through the end plate 28, with the tip of the ball screw shaft 39 protruding from the end plate 28.
  • a first pulley 41 is provided at this protruding point.
  • a second pulley 42 is provided on the rotating shaft of the injection motor 153, and a first timing belt 61 is wound around the first pulley 41 and the second pulley 42.
  • the injection motor 153 when the injection motor 153 is driven under the control of the control device 140, the power of the injection motor 153 is transmitted to the ball screw shaft 39 by the first timing belt 61.
  • the ball screw shaft 39 rotates due to this power, the ball screw nut 38 moves in the X-axis direction, and the movable plate 30 and the screw 123 also move in the X-axis direction.
  • the screw 123 moves in the X-axis direction.
  • the operating device 124 further includes a reducer 47 and a second timing belt 62.
  • the reducer 47 reduces the rotation of the rotating shaft of the plasticizing motor 154.
  • a third pulley 48 is provided on the input shaft 47A of the reducer 47.
  • a fourth pulley 49 is provided on the rotating shaft of the plasticizing motor 154.
  • a second timing belt 62 is wound around the third pulley 48 and the fourth pulley 49. Therefore, when the plasticizing motor 154 is driven under the control of the control device 140, the screw 123 rotates.
  • the vibration sensor 50 is installed on the ball screw nut 38.
  • an acceleration sensor is used as the vibration sensor 50.
  • ⁇ Ball screw and grease supply mechanism configuration> 3 is a block diagram showing the configuration of the ball screw and the grease supply mechanism.
  • the injection molding machine includes a ball screw 37 including a screw shaft 39, balls 40, and a nut 38, a grease supply mechanism 200 that supplies grease to the ball screw 37, and a control device 140 that controls the grease supply mechanism 200.
  • the ball screw nut 38 includes injection ports P1 to P3 for injecting grease.
  • the grease supply mechanism 200 includes a grease tank 202 for storing grease, a feed pump 201 for feeding the grease, an on-off valve V1 provided in the pipe connecting the injection port P1 and the feed pump 201, an on-off valve V2 provided in the pipe connecting the injection port P2 and the feed pump 201, and an on-off valve V3 provided in the pipe connecting the injection port P3 and the feed pump 201.
  • the injection molding machine further includes a sensor 160 that detects a physical value indicating the state of the ball screw 37.
  • the control device 140 is configured to determine the timing of cleaning and greasing based on the output of the sensor 160.
  • the sensor 160 detects at least one of the following physical values: the vibration of the screw shaft 39, the torque of the servo motor that rotates the screw shaft 39, the injection pressure of the injection molding machine, and the iron powder concentration of the grease discharged from the nut 38.
  • the nut 38 of the injection molding machine includes a first injection port P1, a second injection port P2, and a third injection port P3 for injecting grease.
  • the control device 140 is configured to control the grease supply mechanism 200 so that during normal greasing, grease is injected from both the first injection port P1 and the second injection port P2 and the third injection port, and during cleaning greasing, grease is injected only from the first injection port P1.
  • the control device 140 is configured to cause the grease supply mechanism 200 to perform normal lubrication, which supplies a first amount of grease to the nut 38, and cleaning lubrication, which supplies a second amount of grease, which is greater than the first amount, to the nut 38.
  • control device 140 detects that the detection value of the sensor 160 is outside the normal range, it performs cleaning and greasing, supplying a larger amount of grease than normal greasing to wash away iron powder and foreign matter inside the ball screw nut 38. In this way, it detects when the ball screw has actually started to wear out and performs cleaning and greasing automatically at the appropriate time, reducing the workload of the maintenance staff.
  • the distance D1 between the center position C0 of the nut 38 and the first injection port P1 in the direction along the rotation axis of the screw shaft 39 is shorter than the distance D2 between the center position C0 and the second injection port P2 and the distance D3 between the center position C0 and the third injection port P3.
  • the control device 140 monitors the vibration acceleration occurring in the ball screw 37 by the vibration sensor 50.
  • the control device 140 stores the acquired vibration acceleration data in the memory 142 in association with time data indicating the time when the vibration acceleration data was acquired.
  • the control device 140 performs a fast Fourier transform on the vibration acceleration data and the time data stored in the memory 142.
  • the frequency components of the vibration acceleration data are obtained by the fast Fourier transform.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • FIG. 4 is a first explanatory diagram showing the FFT signal strength indicating the state of the ball screw 37 and a method for determining whether the ball screw 37 is in a normal state.
  • FIG. 5 is a second explanatory diagram showing the FFT signal strength indicating the state of the ball screw 37 and a method for determining whether the ball screw 37 is in a normal state.
  • the horizontal axis of the graphs shown in FIG. 4 and FIG. 5 indicates frequency, and the vertical axis indicates FFT signal strength.
  • FIG. 4 shows the FFT signal strength obtained from a normal ball screw 37.
  • FIG. 5 shows the FFT signal strength obtained from an abnormal ball screw 37. In other words, FIG. 5 shows the FFT signal strength obtained when an event occurs that causes wear on the ball screw 37 to progress at an accelerated rate.
  • the value of the FFT signal strength in a specific frequency band indicated by a rectangular frame in Figures 4 and 5 increases overall.
  • the dashed lines indicate the threshold value for determining whether the ball screw 37 is normal or abnormal.
  • the specific frequency band and threshold value can be obtained experimentally using a normal ball screw 37.
  • the memory 142 stores the specific frequency band and threshold value.
  • the control device 140 determines whether the ball screw 37 is normal by comparing the FFT signal strength in a specific frequency band with a threshold value. If the average value of the FFT signal strength in a specific frequency band is less than the threshold value, the control device 140 determines that the ball screw 37 is normal. If the average value of the FFT signal strength in a specific frequency band is equal to or greater than the threshold value, the control device 140 determines that the ball screw 37 is not normal.
  • the vibration acceleration data used in the secondary judgment is the vibration acceleration data accumulated after the point in time when the primary judgment determined that the condition was not normal.
  • the control device 140 calculates a deterioration model for estimating the time-dependent change in the condition indicator, which is correlated with the life of the ball screw 37, based on the condition indicator, which is based on the vibration acceleration data stored in the memory 142, and the time data.
  • the deterioration model is a function that indicates the relationship between the usage time and the condition indicator.
  • the deterioration model can be obtained by the maximum likelihood estimation method.
  • the control device 140 finds the degradation model by calculating the coefficients a, b, and c that minimize the mean squared error.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a degradation model and a life prediction method for the ball screw 37.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 indicates the usage time of the ball screw 37, and the vertical axis indicates the status indicator of the ball screw 37.
  • the irregularly increasing line indicates the change in the status indicator over time.
  • the smooth curve is the degradation model of the ball screw 37, and the dashed line indicates the confidence interval of the degradation model.
  • the thick line is the failure determination threshold.
  • the failure determination threshold is the value of the status indicator when the ball screw 37 fails.
  • the lifespan of the ball screw 37 can be predicted by using the degradation model to determine the usage time when the status indicator exceeds the failure judgment threshold.
  • the failure judgment threshold can be experimentally obtained by using a damaged ball screw 37.
  • the memory 142 stores the failure judgment threshold.
  • the control device 140 uses the deterioration model to predict the life span of the ball screw 37. For example, the control device 140 can estimate the time when the condition indicator calculated using the deterioration model reaches a failure determination threshold as the time of failure. The control device 140 is configured to determine the timing of cleaning and greasing at an appropriate time before the estimated time of failure.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining grease supply control during normal greasing.
  • the control device 140 judges whether or not a normal lubrication condition is satisfied.
  • the normal lubrication condition is, for example, that a certain amount of time has passed since the previous normal lubrication, that the total operation time of the ball screw has increased by a certain amount, etc. If the normal lubrication condition is not satisfied (NO in S1), the process of this flowchart is terminated.
  • step S2 the control device 140 checks the state of the ball screw. If the ball screw is running, in step S3, the control device 140 opens the on-off valves V1 to V3 (see FIG. 3) shown in FIG. 3 and drives the pump 201 to supply grease from the three injection ports. On the other hand, if the ball screw is stopped, in step S4, the control device 140 stops the pump 201 and temporarily suspends the supply of grease.
  • step S5 the control device 140 determines whether the amount of grease supplied has reached a specified amount (A). If the amount of grease supplied has not reached the specified amount (NO in S5), the process returns to step S2, and the supply of grease continues. On the other hand, if the amount of grease supplied has reached the specified amount (A) (YES in S5), the process of this flowchart is exited.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining grease supply control during cleaning and greasing.
  • the control device 140 acquires a sensor value that is a reference for the operation timing. For example, if the sensor 160 shown in FIG. 3 is the vibration sensor 50 shown in FIG. 2, the two-stage judgment described in FIG. 4 to FIG. 6 may be performed to estimate the lifespan, and it may be determined to perform cleaning and lubrication based on the arrival of the appropriate time in terms of the lifespan.
  • the sensor 160 shown in FIG. 3 may detect other physical values as long as they indicate the state of the ball screw 37.
  • the control device 140 is configured to determine the timing to perform cleaning and lubrication based on the output of the sensor 160.
  • the sensor 160 detects at least one of the following physical values: the vibration of the screw shaft 39, the torque of the servo motor that rotates the screw shaft 39, the injection pressure of the injection molding machine, and the iron powder concentration of the grease discharged from the nut 38.
  • step S12 the control device 140 determines whether the acquired sensor value is outside the normal range. If the sensor value is within the normal range (NO in S12), the process exits from this flowchart.
  • step S13 the control device 140 checks the state of the ball screw. If the ball screw is running, in step S14, the control device 140 opens only the on-off valve V1 and drives the pump 201 to supply grease from one inlet. On the other hand, if the ball screw is stopped, in step S15, the control device 140 stops the pump 201 and temporarily suspends the supply of grease.
  • step S16 the control device 140 determines whether the amount of grease supplied has reached a specified amount (B).
  • the specified amount B for cleaning and lubrication is greater than the specified amount A for normal lubrication. If the amount of lubrication has not reached the specified amount (B) (NO in S16), the process returns to step S13, and the supply of grease continues. On the other hand, if the amount of lubrication has reached the specified amount (B) (YES in S16), the process of this flowchart is exited.
  • the grease is switched to the grease used in normal operation before the cleaning operation is completed, replacing the grease inside the ball screw nut and ensuring that normal machine operation is not impeded.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the grease supply mechanism used in the second embodiment.
  • the grease supply mechanism 210 shown in FIG. 9 includes grease tanks 202A, 202B for storing grease, feed pumps 201A, 201B for feeding the grease, an on-off valve V1 provided in the pipe connecting the injection port P1 and the feed pumps 201A, 201B, an on-off valve V2 provided in the pipe connecting the injection port P2 and the feed pumps 201A, 201B, and an on-off valve V3 provided in the pipe connecting the injection port P3 and the feed pumps 201A, 201B.
  • Grease tank 202A stores grease that is used during normal greasing.
  • grease tank 202B stores grease that is used during cleaning and greasing.
  • the grease in grease tank 202B has a higher viscosity than the grease in grease tank 202A.
  • the hardness of grease is expressed in terms of "consistency.”
  • the grease used during normal greasing of grease tank 202A may be, for example, grease with consistency number 1 (mixed consistency 310-340).
  • the grease used during cleaning and greasing of grease tank 202B may be harder, for example, grease with consistency number 2 or 3 (mixed consistency 265-250).
  • the method for measuring consistency is stipulated, for example, in JIS-K2220.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining grease supply control during cleaning and greasing in embodiment 2.
  • step S21 the control device 140 acquires the sensor value that is the reference for operation timing.
  • step S22 the control device 140 determines whether the acquired sensor value is outside the normal range.
  • the processing of steps S21 and S22 is similar to the processing of steps S11 and S12 in FIG. 8, respectively, and therefore will not be described repeatedly.
  • step S23 the control device 140 stops normal operation of the ball screw.
  • step S24 cleaning grease (high viscosity) is supplied while the ball screw is continuously moved back and forth.
  • valves V1 to V3 may be opened, but preferably, as in embodiment 1, control device 140 opens only valve V1 and drives pump 201B in order to supply grease from a single inlet.
  • step S25 the control device 140 determines whether the amount of grease supplied has reached a specified amount (B).
  • the specified amount B for cleaning and lubrication is greater than the specified amount A for normal lubrication. If the amount of lubrication has not reached the specified amount (B) (NO in S25), the process returns to step S24, and the supply of grease continues. On the other hand, if the amount of lubrication has reached the specified amount (B) (YES in S25), the process from step S26 onwards is executed, and normal grease is refilled.
  • step S26 normal operation grease (low viscosity) is supplied while the ball screw is continuously moved back and forth.
  • valves V1 to V3 may be opened, but preferably, as in embodiment 1, the control device 140 opens only valve V1 and drives pump 201A to supply grease from a single inlet. This allows for rapid replacement of the grease.
  • step S27 the control device 140 determines whether the amount of grease supplied has reached a specified amount (A). If the amount of grease supplied has not reached the specified amount (A) (NO in S27), the process returns to step S26, and the supply of grease continues. On the other hand, if the amount of grease supplied has reached the specified amount (A) (YES in S27), normal operation is resumed in step S28.
  • the high viscosity grease easily washes away iron powder and foreign matter, so the ball screw can be kept cleaner than in the first embodiment.
  • the grease for normal operation is refilled, so normal operation can be resumed.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the grease supply mechanism used in the third embodiment.
  • the grease supply mechanism 220 includes a grease tank 202A, a pump 201A, a grease tank 202B, a pump 201B, and on-off valves V1 to V3.
  • the grease tank 202A stores grease to be supplied during normal greasing.
  • the pump 201A supplies grease from the grease tank 202A.
  • the grease tank 202B stores grease to be supplied during cleaning and greasing.
  • the pump 201B supplies grease from the grease tank 202B.
  • the on-off valves V1 to V3 selectively supply grease to three injection ports provided in the nut 38.
  • the grease supply mechanism 220 further includes an oil pan 203, a pump 204, a filter 205, and a pump 206.
  • the oil pan 203 stores the grease discharged from the nut 38.
  • the pump 204 sends the grease from the oil pan 203 to the filter 205.
  • the filter 205 removes foreign matter from the grease discharged from the nut 38.
  • the pump 206 sends the grease that has passed through the filter 205 to the grease tank 202B.
  • the grease that passes through the filter 205 is reused to lubricate the nuts 38. It is preferable to use new grease during normal lubrication as in the configuration of FIG. 11, but it is also possible to eliminate the grease tank 202A and pump 201A and use reused grease during normal lubrication.
  • the grease can be reused, so the amount of grease that needs to be replenished is small.
  • the injection molding machine disclosed herein includes a ball screw 37 including a screw shaft 39, balls, and a nut 38, a grease supply mechanism 200 that supplies grease to the ball screw 37, and a control device 140 that controls the grease supply mechanism 200.
  • the control device 140 is configured to cause the grease supply mechanism 200 to perform normal greasing, which supplies a first amount of grease to the nut 38, and cleaning greasing, which supplies a second amount of grease, which is greater than the first amount, to the nut 38.
  • the nut 38 of the injection molding machine described in 1 includes at least a first injection port P1 and a second injection port P2 for injecting grease.
  • the control device 140 is configured to control the grease supply mechanism 200 so that grease is injected from both the first injection port P1 and the second injection port P2 during normal greasing, and is injected only from the first injection port P1 during cleaning greasing.
  • the distance D1 between the center position C0 of the nut 38 in the direction along the rotation axis of the screw shaft 39 and the first injection port P1 is shorter than the distance D2 between the center position C0 and the second injection port P2.
  • the grease supply mechanism 210 includes a grease tank 202A that stores a first type of grease to be supplied during normal greasing, and a grease tank 202B that stores a second type of grease to be supplied during cleaning greasing, and the second type of grease has a higher viscosity than the first type of grease.
  • control device 140 is configured to control the grease supply mechanism 210 to supply the second amount of the second type of grease during cleaning and greasing, and then fill the nut 38 with the first type of grease.
  • the grease supply mechanism 220 includes a filter 205 that removes foreign matter from the grease discharged from the nut 38. The grease that passes through the filter 205 is reused to lubricate the nut 38.
  • the grease supply mechanism 220 further includes a grease tank 202A that stores grease to be supplied during normal greasing, and a grease tank 202B that stores grease to be supplied during cleaning and greasing.
  • the grease that passes through the filter 205 is sent to the grease tank 202B and is reused during cleaning and greasing.
  • the injection molding machine described in any one of Items 1 to 7 further includes a sensor 160 that detects a physical value indicating the state of the ball screw 37, as shown in FIG. 3.
  • the control device 140 is configured to determine the timing of cleaning and greasing based on the output of the sensor 160.
  • the sensor 160 detects at least one of the physical values: the vibration of the screw shaft 39, the torque of the servo motor that rotates the screw shaft 39, the injection pressure of the injection molding machine, and the iron powder concentration of the grease discharged from the nut 38.
  • control device 140 is configured to determine the timing of cleaning and greasing based on the total distance that the screw shaft 39 held by the nut 38 slides relative to the nut 38.

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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

射出成形機は、ねじ軸（３９）、ボール、ナット（３８）を含むボールねじ（３７）と、ボールねじ（３７）にグリスの供給を行なうグリス供給機構（２００）と、グリス供給機構（２００）を制御する制御装置（１４０）とを備える。制御装置（１４０）は、第１の量のグリスをナット（３８）に供給する通常給脂と、第１の量よりも多い第２の量のグリスをナット（３８）に供給する洗浄給脂とをグリス供給機構（２００）に行なわせるように構成される。これにより、保守担当者の労力を軽減しつつ、ボールねじの寿命を延命することができる射出成形機を提供する。

Description

射出成形機
　本開示は、射出成形機に関する。
　射出成形機は、成形材料を溶融して射出する射出装置および型締装置を備える。射出装置は、先端部にノズルを有する加熱シリンダと、当該加熱シリンダ内に周方向と軸方向とに回転可能に配されたスクリュとを備える。スクリュは駆動機構によって回転方向と軸方向とに駆動する。スクリュ駆動機構は、射出用サーボモータの回転駆動力をスクリュの軸方向への駆動力に変換して伝達するボールねじを備える。
　たとえば、特開２０２１－７４９１７号公報（特許文献１）には、ボールねじを備える射出成形機が開示されている。
特開２０２１－７４９１７号公報
　ボールねじの典型的な摩耗モデルは、ボールねじに異物が噛み込み、ねじ軸またはナットのボール転走面に微小な傷がつき、そこをボールが通過することで、そこから転走面が剥離し、さらにそれをボールが踏むことで新たな傷ができ、加速度的に磨耗が進むというものである。
　摩耗の目安となるグリス中の鉄粉濃度が上昇してきた場合に、手動でグリスを供給し鉄粉などの異物を押し出すことで、ボールねじの寿命を延ばそうとすることがある。
　しかし、従来は保守担当者が定期的に鉄粉濃度を測定し、必要に応じてグリスを供給しなければならなかった。
　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、保守担当者の労力を軽減しつつ、ボールねじの寿命を延ばすことができる射出成形機を提供することである。
　一実施形態による射出成形機は、ねじ軸、ボール、ナットを含むボールねじと、ボールねじにグリスの供給を行なうグリス供給機構と、グリス供給機構を制御する制御装置とを備える。制御装置は、第１の量のグリスをナットに供給する通常給脂と、第１の量よりも多い第２の量のグリスをナットに供給する洗浄給脂とをグリス供給機構に行なわせるように構成される。
　本開示に係る射出成形機によれば、保守担当者の手間を増加させずに射出成形機に含まれるボールねじの寿命を延ばすことができる。
射出成形機１００の構成を説明するための図である。 図１における作動装置１２４の詳細構成を示す図である。 ボールねじとグリス供給機構の構成を示すブロック図である。 ボールねじ３７の状態を示すＦＦＴ信号強度および正常状態判定方法を示す第１の説明図である。 ボールねじ３７の状態を示すＦＦＴ信号強度および正常状態判定方法を示す第２の説明図である。 ボールねじ３７の劣化モデルおよび寿命予測方法を示す説明図である。 通常給脂時のグリスの供給制御を説明するためのフローチャートである。 洗浄給脂時のグリスの供給制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２で用いられるグリス供給機構の構成を示す図である。 実施の形態２における洗浄給脂時のグリスの供給制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３で用いられるグリス供給機構の構成を示す図である。
　以下、本開示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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［実施の形態１］
　＜射出成形機の構成＞
　図１は、射出成形機１００の構成を説明するための図である。なお、説明の便宜上、図１において射出成形機１００が配置される床面をＸＹ平面とし、当該床面に垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸の正方向を上面側または上方、負方向を下面側または下方と称する場合がある。なお、射出成形機１００は、横型の射出成形機として示されているが、横型に限られず、竪型の射出成形機であってもよい。
　射出成形機１００は、金型を型締めするための型締装置１１０、射出材料を溶融して射出するための射出装置１２０、操作盤１３０、および、制御装置１４０を含む。
　型締装置１１０は、ベッド１１１と、固定盤１１２と、型締ハウジング１１３と、可動盤１１４と、タイバー１１５と、型締機構１１６と、金型１１７，１１８と、ボールねじ１１９とを含む。
　型締ハウジング１１３と可動盤１１４とは、型締機構１１６によって連結されている。型締機構１１６はトグル機構を有している。トグル機構には、ボールねじ１１９が連結されており、型締ハウジング１１３に配置されるサーボモータ１５１を駆動してボールねじ１１９を回転させることによって、型締ハウジング１１３に対して可動盤１１４をＸ軸方向に相対移動させることができる。
　金型１１７および金型１１８は、可動盤１１４と固定盤１１２との間において互いに対向して配置されている。型締機構１１６を用いて金型１１７をＸ軸方向に移動させることによって、金型１１７と、金型１１８とを密着させたり、金型１１７を金型１１８から離間させたりすることができる。
　金型１１７と金型１１８とを密着させた状態で、金型内部に溶融材料（樹脂）を充填し、冷却して固化させることによって、所望の形状の製品（成形品）を成形することができる。製品の成形後、金型１１７を金型１１８から離間させた状態で、可動盤１１４に配置された突出機構（図示せず）を動作させることによって、成形された製品を金型１１７から取り出すことができる。突出機構は、可動盤１１４に配置されたサーボモータ１５２によって駆動される。
　射出装置１２０は、基台１２１と、加熱シリンダ１２２と、作動装置１２４と、ホッパ１２５と、温度センサ１２８とを含む。
　作動装置１２４には、Ｘ軸方向に延在する加熱シリンダ１２２が配置されている。加熱シリンダ１２２は、内部を加熱するためのヒータ（図示せず）と、スクリュ１２３と、射出ノズル１２６とを含む。スクリュ１２３は、作動装置１２４内の可塑化モータ１５４によってＸ軸方向を回転軸として回転可能に構成される。また、スクリュ１２３は、射出モータ１５３によってＸ軸方向に移動可能に構成されている。ホッパ１２５には、ビーズ状の樹脂材料αが投入される。加熱シリンダ１２２は、樹脂材料αを加熱溶融し、スクリュ１２３を用いて混練することによって溶融材料を生成する。
　また、作動装置１２４によってスクリュ１２３がＸ軸方向に移動されることにより、射出成形機１００は、射出ノズル１２６を型締装置１１０における金型１１８のスプルーブッシュに接触させる。そして、射出成形機１００は、射出ノズル１２６から溶融材料を射出することによって、金型１１７，１１８のキャビティ内に溶融材料が充填される。可塑化モータ１５４は、加熱シリンダ１２２内のスクリュ１２３をＸ軸の負方向に移動させることによって溶融材料に圧力を付与し、金型１１７，１１８内への溶融材料の注入、および、注入後の溶融材料の圧力を一定に保持する。
　制御装置１４０は、温度センサ１２８の検出値に基づいてヒータを制御して、溶融材料の温度を所望の温度に調整する。
　射出成形機１００は、型締工程、射出工程、保圧工程、可塑化工程、型開工程および突出工程をサイクリックに繰り返し実行することによって、製品を連続的に形成することができる。
　制御装置１４０は、基台１２１の内部に格納されている。制御装置１４０は、ＣＰＵ１４１と、メモリ１４２と、各モータを駆動するためのサーボアンプ１４３とを含む。制御装置１４０は、射出成形機１００に配置された各種センサの検出値を取得し、射出成形機１００を統括的に制御する。
　操作盤１３０は、様々な画像を表示するディスプレイ１３２、および、キーボードなどの入力装置を含む。操作盤１３０は制御装置１４０に接続されており、射出成形機１００の状態を取得して表示したり、入力装置からのユーザ操作信号を制御装置１４０に出力したりすることができる。
　＜作動装置の構成＞
　図２は、図１における作動装置１２４の詳細構成を示す図である。以下の作動装置１２４の説明では、主に図２を参照するが、図１についても適宜参照する。なお、図２においては、加熱シリンダ１２２の一部およびスクリュ１２３の一部が示されている。
　作動装置１２４は、固定プレート２７、エンドプレート２８、リニアガイド４３、および可動プレート３０を備える。可塑化モータ１５４は、可動プレート３０に配置されている。射出モータ１５３は、エンドプレート２８に配置されている。固定プレート２７とエンドプレート２８とはガイドバー３１によって連結されている。リニアガイド４３は、可動プレート３０をＸ軸方向に案内する。また、可動プレート３０はガイドバー３１にガイドされてＸ軸方向に移動する。
　固定プレート２７には孔３３が形成されており、この孔３３と加熱シリンダ１２２の孔が整合するように加熱シリンダ１２２の後端部が固定されている。スクリュ１２３の後端部は、孔３３を貫通して回転駆動軸３５に固定されている。また、回転駆動軸３５は、減速機４７の出力軸４７Ｂに連結されている。
　作動装置１２４は、さらに、ボールねじ軸３９とボールねじナット３８とボールとを含むボールねじ３７と、第１ベアリング５１と、第１タイミングベルト６１と、リニアガイド４３と、振動センサ５０とを備える。第１ベアリング５１は、エンドプレート２８に収容されている。第１ベアリング５１は、ボールねじ軸３９の一部を回転可能に支持する。
　ボールねじナット３８は、減速機４７を介して可動プレート３０に固定されている。ボールねじナット３８は、ボールねじ軸３９に装着される。ボールねじ３７のボールねじ軸３９は、エンドプレート２８を貫通して、ボールねじ軸３９の先端がエンドプレート２８から突出している。この突出箇所に第１プーリ４１が設けられている。射出モータ１５３の回転軸には第２プーリ４２が設けられ、第１プーリ４１と第２プーリ４２とに第１タイミングベルト６１が掛け回されている。
　従って、制御装置１４０の制御により射出モータ１５３が駆動すると、射出モータ１５３の動力は第１タイミングベルト６１によりボールねじ軸３９に伝達される。また、ボールねじ軸３９が該動力により回転することにより、ボールねじナット３８がＸ軸方向に移動し、可動プレート３０およびスクリュ１２３もＸ軸方向に移動する。以上により、制御装置１４０の制御により射出モータ１５３が駆動すると、スクリュ１２３は、Ｘ軸方向に移動する。
　作動装置１２４は、さらに、減速機４７と、第２タイミングベルト６２とを備える。減速機４７は、可塑化モータ１５４の回転軸の回転を減速させる。また、減速機４７の入力軸４７Ａに第３プーリ４８が設けられている。また、可塑化モータ１５４の回転軸に第４プーリ４９が設けられている。また、第３プーリ４８と第４プーリ４９とに第２タイミングベルト６２が掛け回されている。従って、制御装置１４０の制御により可塑化モータ１５４が駆動すると、スクリュ１２３が回転する。
　振動センサ５０は、ボールねじナット３８に設置される。振動センサ５０として、たとえば、加速度センサが用いられる。
　＜ボールねじとグリス供給機構の構成＞
　図３は、ボールねじとグリス供給機構の構成を示すブロック図である。射出成形機は、ねじ軸３９、ボール４０、ナット３８を含むボールねじ３７と、ボールねじ３７にグリスの供給を行なうグリス供給機構２００と、グリス供給機構２００を制御する制御装置１４０とを備える。
　ボールねじナット３８は、グリスを注入する注入口Ｐ１～Ｐ３を含む。グリス供給機構２００は、グリスを貯留するグリスタンク２０２と、グリスを送給する送給ポンプ２０１と、注入口Ｐ１と送給ポンプ２０１とを接続する配管に設けられた開閉弁Ｖ１と、注入口Ｐ２と送給ポンプ２０１とを接続する配管に設けられた開閉弁Ｖ２と、注入口Ｐ３と送給ポンプ２０１とを接続する配管に設けられた開閉弁Ｖ３とを含む。
　射出成形機は、図３に示すように、ボールねじ３７の状態を示す物理値を検出するセンサ１６０をさらに備える。制御装置１４０は、センサ１６０の出力に基づいて洗浄給脂を行なうタイミングを決定するように構成される。センサ１６０は、物理値として、ねじ軸３９の振動、ねじ軸３９を回転させるサーボモータのトルク、射出成形機の射出圧力、ナット３８から排出されたグリスの鉄粉濃度の少なくともいずれか１つを検出する。
　射出成形機のナット３８は、グリスを注入する第１注入口Ｐ１と第２注入口Ｐ２と第３注入口Ｐ３を含む。制御装置１４０は、通常給脂時は、第１注入口Ｐ１と第２注入口Ｐ２の両方および第３注入口からグリスを注入し、洗浄給脂時は、第１注入口Ｐ１のみからグリスを注入するように、グリス供給機構２００を制御するように構成される。
　制御装置１４０は、第１の量のグリスをナット３８に供給する通常給脂と、第１の量よりも多い第２の量のグリスをナット３８に供給する洗浄給脂とをグリス供給機構２００に行なわせるように構成される。
　本実施の形態では、センサ１６０の検出値が正常範囲を外れたと認識したら、制御装置１４０は、通常給脂よりも大量にグリスを供給してボールねじナット３８の内部の鉄粉、異物を洗い流す洗浄給脂を行なう。このようにすれば、実際にボールねじが磨耗し始めたことを検出し、適切なタイミングで自動的に行なわれるので、保守担当者の労力を軽減することができる。
　射出成形機が成形動作しているときに、ボールねじ軸３９が動いている間のみ給脂するようにすれば、生産を妨げず、かつ効果的に異物を洗い流すことができる。供給するグリスの量は、あらかじめ実験によって決めておくとよい。
　グリス注入口は複数あり、通常給脂時には複数の注入口Ｐ１～Ｐ３から給脂が行なわれる。一方、洗浄給脂動作においては、グリスが外に向かって流れやすいように、そのうち最もナット本体の中心Ｃ０に近い注入口Ｐ１のみから給脂する。
　ねじ軸３９の回転軸に沿う方向のナット３８の中心位置Ｃ０と第１注入口Ｐ１との距離Ｄ１は、中心位置Ｃ０と第２注入口Ｐ２との距離Ｄ２および中心位置Ｃ０と第３注入口Ｐ３との距離Ｄ３よりも短い。
　複数の注入口からグリスを注入すると、グリスの流れが衝突し、鉄粉の排出が妨げられるが、中央付近の注入口１つのみ使用することにより、効率よく鉄粉、異物を洗い流すことができる。なお、注入口の数を減らし、ナット本体の中心Ｃ０付近にグリス注入口を一つ設け、そこからグリスを注入するようにしても良い。
　＜洗浄給脂を行なうタイミングの決定＞
　続いて、洗浄給脂を行なうタイミングの決定について一例を説明する。なお、以下の洗浄給脂を行なうタイミングの決定についての説明では図１についても適宜参照する。一例では、制御装置１４０は、振動センサ５０によってボールねじ３７に生じる振動加速度を監視する。制御装置１４０は、取得した振動加速度データと、当該振動加速度データを取得した時間を示す時間データとを対応付けてメモリ１４２に記憶する。次いで、制御装置１４０は、メモリ１４２が記憶する振動加速度データおよび時間データを高速フーリエ変換する。高速フーリエ変換により、振動加速度データの周波数成分が得られる。以下、周波数成分の大きさをＦＦＴ（Fast　Fourier　Transform）信号強度と呼ぶ。
　図４は、ボールねじ３７の状態を示すＦＦＴ信号強度および正常状態判定方法を示す第１の説明図である。図５は、ボールねじ３７の状態を示すＦＦＴ信号強度および正常状態判定方法を示す第２の説明図である。図４および図５に示すグラフの横軸は周波数、縦軸はＦＦＴ信号強度を示している。図４は、正常なボールねじ３７から得られるＦＦＴ信号強度を示している。図５は、正常でないボールねじ３７から得られるＦＦＴ信号強度を示している。つまり、図５は、ボールねじ３７の摩耗が加速度的に進行する原因となる事象の発生したときに得られるＦＦＴ信号強度を示している。
　ナット３８に傷が付くと、図４および図５中、矩形枠で示す特定の周波数帯域のＦＦＴ信号強度の値が全体的に大きくなる。図４および図５中、破線は、ボールねじ３７が正常か異常かを判別するための閾値を示している。特定の周波数帯域と、閾値は、正常なボールねじ３７を用いて実験的に得ることができる。メモリ１４２は、特定の周波数帯域および閾値を記憶している。
　制御装置１４０は、特定の周波数帯域のＦＦＴ信号強度と、閾値とを比較することにより、ボールねじ３７が正常であるか否かを判定する。制御装置１４０は、特定の周波数帯域におけるＦＦＴ信号強度の平均値が閾値未満である場合、ボールねじ３７が正常であると判定する。制御装置１４０は、特定の周波数帯域におけるＦＦＴ信号強度の平均値が閾値以上である場合、ボールねじ３７が正常でないと判定する。
　以上の１次判定で正常でないと判定された場合は、制御装置１４０は２次判定を行なう。２次判定に使用する振動加速度データは、１次判定で正常で無いと判定された時点以後に蓄積された振動加速度データである。
　制御装置１４０は、メモリ１４２が記憶する振動加速度データに基づく状態インジケータおよび時間データに基づいて、ボールねじ３７の寿命と相関のある状態インジケータの計時変化を推定するための劣化モデルを算出する。劣化モデルは、使用時間と状態インジケータとの関係を示す関数である。劣化モデルは、最尤推定法によって求めることができる。
　劣化モデルに係る関数は、たとえば下記式（１）で表される。
　Ｐ＝ａ×ｅｂｔ＋ｃ…（１）
但し、Ｐは状態インジケータを表わし、ｔは使用時間を表わし、ａ，ｂ，ｃは係数を表わす。
　制御装置１４０は、平均二乗誤差が最小となる係数ａ，ｂ，ｃを算出することによって、劣化モデルを求める。
　図６は、ボールねじ３７の劣化モデルおよび寿命予測方法を示す説明図である。図６に示すグラフの横軸は、ボールねじ３７の使用時間を示し、縦軸はボールねじ３７の状態インジケータを示す。不規則に漸増している線は状態インジケータの経時変化を示している。滑らかな曲線はボールねじ３７の劣化モデルであり、破線は劣化モデルの信頼区間を示している。太線は、故障判定閾値である。故障判定閾値はボールねじ３７が故障するときの状態インジケータの値である。
　劣化モデルを用いて状態インジケータが故障判定閾値を超えるときの使用時間を求めることによりボールねじ３７の寿命を予測することができる。なお、故障判定閾値は、傷をつけたボールねじ３７を用いて実験的に得ることができる。メモリ１４２は故障判定閾値を記憶している。
　次いで、制御装置１４０は、劣化モデルを用いてボールねじ３７の寿命予測を行なう。たとえば、制御装置１４０は、劣化モデルを用いて算出される状態インジケータが故障判定閾値に達する時点を、故障時期として推定することができる。制御装置１４０は、推定した故障時期より手前の適時に洗浄給脂を行なうタイミングの決定を行なうように構成される。
　＜グリスの供給制御＞
　次に、グリスの供給制御について説明する。なお、以下のグリスの供給制御についての説明では図１についても適宜参照する。制御装置１４０は、通常給脂と洗浄給脂の２つの態様で、ボールねじ３７に対するグリスの供給を行なう。
　図７は、通常給脂時のグリスの供給制御を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１において、制御装置１４０は、通常給脂条件が成立したか否かを判断する。通常給脂条件は、たとえば、前回の通常給脂時から一定時間が経過したこと、ボールねじの稼働延べ時間が一定時間増加したこと、等である。通常給脂条件が成立しなければ（Ｓ１でＮＯ）、このフローチャートの処理を抜ける。
　通常給脂条件が成立した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ２において、制御装置１４０は、ボールねじの状態を確認する。ボールねじが走行中の場合には、ステップＳ３において、制御装置１４０は、グリスを３つの注入口から供給するために、図３に示す開閉弁Ｖ１～Ｖ３（図３参照）を開き、ポンプ２０１を駆動させる。一方、ボールねじが停止中の場合には、ステップＳ４において、制御装置１４０は、ポンプ２０１を停止させグリスの供給を一時停止する。
　そして、ステップＳ５において、制御装置１４０は、供給されたグリスの量が規定の量（Ａ）に到達したか否かを判断する。給脂量が規定の量に到達していなければ（Ｓ５でＮＯ）、ステップＳ２に処理が戻り、グリスの供給が継続される。一方、給脂量が規定の量（Ａ）に到達していれば（Ｓ５でＹＥＳ）、このフローチャートの処理を抜ける。
　図８は、洗浄給脂時のグリスの供給制御を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１１において、制御装置１４０は、動作タイミングの基準となるセンサの値を取得する。たとえば、図３に示すセンサ１６０が図２の振動センサ５０である場合には、図４～図６で説明した２段階判定を行なって寿命を推定し、寿命からみて適時に到来したことに基づいて洗浄給脂を行なうことを決定しても良い。これに限らず、図３に示すセンサ１６０は、ボールねじ３７の状態を示す物理値であれば他の物理値を検出するものであっても良い。制御装置１４０は、センサ１６０の出力に基づいて洗浄給脂を行なうタイミングを決定するように構成される。センサ１６０は、物理値として、ねじ軸３９の振動、ねじ軸３９を回転させるサーボモータのトルク、射出成形機の射出圧力、ナット３８から排出されたグリスの鉄粉濃度の少なくともいずれか１つを検出する。
　続いて、ステップＳ１２において、制御装置１４０は、取得したセンサの値が正常の範囲を外れているか否かを判断する。センサの値が正常範囲であれば（Ｓ１２でＮＯ）、このフローチャートの処理を抜ける。
　一方、センサの値が正常範囲を外れていれば（Ｓ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３において、制御装置１４０は、ボールねじの状態を確認する。ボールねじが走行中の場合には、ステップＳ１４において、制御装置１４０は、グリスを１つの注入口から供給するために、開閉弁Ｖ１のみを開き、ポンプ２０１を駆動させる。一方、ボールねじが停止中の場合には、ステップＳ１５において、制御装置１４０は、ポンプ２０１を停止させグリスの供給を一時停止する。
　そして、ステップＳ１６において、制御装置１４０は、供給されたグリスの量が規定の量（Ｂ）に到達したか否かを判断する。ここで洗浄給脂における規定量Ｂは通常給脂における規定量Ａよりも多い。給脂量が規定の量（Ｂ）に到達していなければ（Ｓ１６でＮＯ）、ステップＳ１３に処理が戻り、グリスの供給が継続される。一方、給脂量が規定の量（Ｂ）に到達していれば（Ｓ１６でＹＥＳ）、このフローチャートの処理を抜ける。
　以上説明したように、本実施の形態では、洗浄給脂時には、注入口１つから、通常給脂時よりも多い量のグリスを供給して、鉄粉および異物を洗い流す。鉄粉および異物が自動的に適時に除去されるので、保守担当者の労力をかけずにボールねじの寿命を延ばすことができる。
　［実施の形態２］
　実施の形態１では、洗浄給脂時は、通常給脂時よりも多い量のグリスを供給する例を説明した。この場合は、洗浄給脂時にも通常動作時に使用する比較的低粘度のグリスを使用する。
　同じグリスを使用することにより、通常の機械動作を妨げず、洗浄動作が行なえるという利点がある。一方で、洗浄給脂時にはグリスの種類を変えることも考えられる。たとえば、通常動作を止め、洗浄用の粘度の高いグリスを使用しボールねじを動かす。
　高粘度のグリスを使用すると効果的に異物を押し流せるが、高いグリス粘度のために動作負荷が高まり、通常の機械動作には適さない。そこで、実施の形態２では、洗浄動作終了前に通常動作時のグリスに切り替え、ボールねじのナット内部のグリスを入れ替え、通常の機械動作に支障のない状態にする。
　図９は、実施の形態２で用いられるグリス供給機構の構成を示す図である。図９に示すグリス供給機構２１０は、グリスを貯留するグリスタンク２０２Ａ，２０２Ｂと、グリスを送給する送給ポンプ２０１Ａ，２０１Ｂと、注入口Ｐ１と送給ポンプ２０１Ａ，２０１Ｂとを接続する配管に設けられた開閉弁Ｖ１と、注入口Ｐ２と送給ポンプ２０１Ａ，２０１Ｂとを接続する配管に設けられた開閉弁Ｖ２と、注入口Ｐ３と送給ポンプ２０１Ａ，２０１Ｂとを接続する配管に設けられた開閉弁Ｖ３とを含む。
　グリスタンク２０２Ａは、通常給脂時に使用されるグリスが貯留される。一方、グリスタンク２０２Ｂは、洗浄給脂時に使用されるグリスが貯留される。たとえば、グリスタンク２０２Ｂのグリスは、グリスタンク２０２Ａのグリスよりも粘度が高いものが使用される。
　一般に、グリスの硬さは「ちょう度」で表わされる。グリスタンク２０２Ａの通常給脂時に使用されるグリスは、たとえば、ちょう度番号１（混和ちょう度３１０～３４０）のグリスを使用することができる。グリスタンク２０２Ｂの洗浄給脂時に使用されるグリスは、それより硬いグリス、たとえば、ちょう度番号２または３（混和ちょう度２６５～２５０）のグリスを使用することができる。ちょう度の測定方法は、たとえばＪＩＳ－Ｋ２２２０に規定されている。
　図１０は、実施の形態２における洗浄給脂時のグリスの供給制御を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ２１において、制御装置１４０は、動作タイミングの基準となるセンサの値を取得する。ステップＳ２２において、制御装置１４０は、取得したセンサの値が正常の範囲を外れているか否かを判断する。ステップＳ２１，Ｓ２２の処理は、それぞれ、図８のステップＳ１１，Ｓ１２の処理と同様であるので、説明は繰り返さない。
　センサの値が正常範囲であれば（Ｓ２２でＮＯ）、このフローチャートの処理を抜ける。一方、センサの値が正常範囲を外れていれば（Ｓ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３において、制御装置１４０は、ボールねじの通常動作を停止させる。
　そして、ステップＳ２４において、ボールねじを連続して左右に動かしつつ洗浄用グリス（高粘度）の供給を行なう。このとき開閉弁Ｖ１～Ｖ３を開いても良いが、好ましくは実施の形態１と同様に、制御装置１４０は、グリスを１つの注入口から供給するために、開閉弁Ｖ１のみを開き、ポンプ２０１Ｂを駆動させる。
　そして、ステップＳ２５において、制御装置１４０は、供給されたグリスの量が規定の量（Ｂ）に到達したか否かを判断する。ここで洗浄給脂における規定量Ｂは通常給脂における規定量Ａよりも多い。給脂量が規定の量（Ｂ）に到達していなければ（Ｓ２５でＮＯ）、ステップＳ２４に処理が戻り、グリスの供給が継続される。一方、給脂量が規定の量（Ｂ）に到達していれば（Ｓ２５でＹＥＳ）、ステップＳ２６以降の処理が実行され、通常用のグリスの再充填が行なわれる。
　ステップＳ２６において、ボールねじを連続して左右に動かしつつ通常動作用グリス（低粘度）の供給を行なう。このとき開閉弁Ｖ１～Ｖ３を開いても良いが、好ましくは実施の形態１と同様に、制御装置１４０は、グリスを１つの注入口から供給するために、開閉弁Ｖ１のみを開き、ポンプ２０１Ａを駆動させる。これにより速やかなグリスの置換が行なわれる。
　そして、ステップＳ２７において、制御装置１４０は、供給されたグリスの量が規定の量（Ａ）に到達したか否かを判断する。給脂量が規定の量（Ａ）に到達していなければ（Ｓ２７でＮＯ）、ステップＳ２６に処理が戻り、グリスの供給が継続される。一方、給脂量が規定の量（Ａ）に到達していれば（Ｓ２７でＹＥＳ）、ステップＳ２８において通常動作が再開される。
　実施の形態２によれば、高粘度のグリスにより鉄粉および異物が押し流されやすいので、実施の形態１よりもボールねじの状態を清浄に保つことができる。また、洗浄用給脂の最後に通常動作用のグリスを再充填するので、通常動作を元通り行なうことができる。
　［実施の形態３］
　実施の形態３では、洗浄時に多く消費されるグリスを再利用することについて説明する。
　図１１は、実施の形態３で用いられるグリス供給機構の構成を示す図である。図１１に示すように、グリス供給機構２２０は、グリスタンク２０２Ａと、ポンプ２０１Ａと、グリスタンク２０２Ｂと、ポンプ２０１Ｂと、開閉弁Ｖ１～Ｖ３とを含む。グリスタンク２０２Ａは、通常給脂時に供給するグリスを貯留する。ポンプ２０１Ａは、グリスタンク２０２Ａのグリスを送給する。グリスタンク２０２Ｂは、洗浄給脂時に供給するグリスを貯留する。ポンプ２０１Ｂは、グリスタンク２０２Ｂのグリスを送給する。開閉弁Ｖ１～Ｖ３は、ナット３８に設けられた３つの注入口に選択的にグリスを供給する。
　グリス供給機構２２０は、オイルパン２０３と、ポンプ２０４と、フィルタ２０５と、ポンプ２０６とをさらに含む。オイルパン２０３は、ナット３８から排出されたグリスを貯留する。ポンプ２０４は、オイルパン２０３のグリスをフィルタ２０５に送出する。フィルタ２０５は、ナット３８から排出されたグリスから異物を取り除く。ポンプ２０６は、フィルタ２０５を通過したグリスをグリスタンク２０２Ｂに送給する。
　フィルタ２０５を通過したグリスは、ナット３８の給脂に再利用される。なお、図１１の構成のように通常給脂時には新しいグリスを使用することが好ましいが、グリスタンク２０２Ａ，ポンプ２０１Ａを削除して、通常給脂時にも再利用のグリスを使用しても良い。
　実施の形態３によれば、多くのグリスを消費する洗浄給脂を導入してもグリスを再利用できるため、グリスの補充量が少なくて済む。
　以上の実施の形態では、ボールねじ３７にグリス供給機構を導入した例を示したが、他の部分のボールねじ、たとえばボールねじ１１９等に同様なグリス供給機構を導入しても良い。
　［付記］
　上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
　（第１項）　本開示の射出成形機は、ねじ軸３９、ボール、ナット３８を含むボールねじ３７と、ボールねじ３７にグリスの供給を行なうグリス供給機構２００と、グリス供給機構２００を制御する制御装置１４０とを備える。制御装置１４０は、第１の量のグリスをナット３８に供給する通常給脂と、第１の量よりも多い第２の量のグリスをナット３８に供給する洗浄給脂とをグリス供給機構２００に行なわせるように構成される。
　（第２項）　第１項に記載の射出成形機のナット３８は、グリスを注入する少なくとも第１注入口Ｐ１と第２注入口Ｐ２とを含む。制御装置１４０は、通常給脂時は、第１注入口Ｐ１と第２注入口Ｐ２の両方からグリスを注入し、洗浄給脂時は、第１注入口Ｐ１のみからグリスを注入するように、グリス供給機構２００を制御するように構成される。
　（第３項）　第２項に記載の射出成形機において、ねじ軸３９の回転軸に沿う方向のナット３８の中心位置Ｃ０と第１注入口Ｐ１との距離Ｄ１は、中心位置Ｃ０と第２注入口Ｐ２との距離Ｄ２よりも短い。
　（第４項）　第１項に記載の射出成形機において、図９に示すように、グリス供給機構２１０は、通常給脂時に供給する第１種類のグリスを貯留するグリスタンク２０２Ａと、洗浄給脂時に供給する第２種類のグリスを貯留するグリスタンク２０２Ｂとを含み、第２種類のグリスは、第１種類のグリスよりも粘度が高い。
　（第５項）　第４項に記載の射出成形機において、制御装置１４０は、洗浄給脂時に、第２種類のグリスを第２の量供給した後に、第１種類のグリスをナット３８に充填させるように、グリス供給機構２１０を制御するように構成される。
　（第６項）　第１項に記載の射出成形機において、図１１に示すように、グリス供給機構２２０は、ナット３８から排出されたグリスから異物を取り除くフィルタ２０５を含む。フィルタ２０５を通過したグリスは、ナット３８の給脂に再利用される。
　（第７項）　第６項に記載の射出成形機において、図１１に示すように、グリス供給機構２２０は、通常給脂時に供給するグリスを貯留するグリスタンク２０２Ａと、洗浄給脂時に供給するグリスを貯留するグリスタンク２０２Ｂとをさらに含む。フィルタ２０５を通過したグリスは、グリスタンク２０２Ｂに送られ洗浄給脂時に再利用される。
　（第８項）　第１項～第７項のいずれか１項に記載の射出成形機は、図３に示すように、ボールねじ３７の状態を示す物理値を検出するセンサ１６０をさらに備える。制御装置１４０は、センサ１６０の出力に基づいて洗浄給脂を行なうタイミングを決定するように構成される。センサ１６０は、物理値として、ねじ軸３９の振動、ねじ軸３９を回転させるサーボモータのトルク、射出成形機の射出圧力、ナット３８から排出されたグリスの鉄粉濃度の少なくともいずれか１つを検出する。
　（第９項）　第１項～第７項のいずれか１項に記載の射出成形機において、制御装置１４０は、ナット３８に保持されたねじ軸３９がナット３８に対して摺動する延べ距離に基づいて洗浄給脂を行なうタイミングを決定するように構成される。
　なお、本実施の形態では、射出成形機にグリス供給機構を導入した例を説明したが、他の産業機械のボールねじに本開示のグリス供給機構を適用しても良い。また、上述した実施形態および変更例について、明細書内で言及されていない組み合わせを含めて、不都合または矛盾が生じない範囲内で、実施形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　２７　固定プレート、２８　エンドプレート、３０　可動プレート、３１　ガイドバー、３３　孔、３５　回転駆動軸、３７，１１９　ボールねじ、３８　ナット、３９　ねじ軸、４０　ボール、４１　第１プーリ、４２　第２プーリ、４３　リニアガイド、４７　減速機、４７Ａ　入力軸、４７Ｂ　出力軸、４８　第３プーリ、４９　第４プーリ、５０　振動センサ、５１　第１ベアリング、６１　第１タイミングベルト、６２　第２タイミングベルト、１００　射出成形機、１１０　型締装置、１１１　ベッド、１１２　固定盤、１１３　型締ハウジング、１１４　可動盤、１１５　タイバー、１１６　型締機構、１１７，１１８　金型、１２０　射出装置、１２１　基台、１２２　加熱シリンダ、１２３　スクリュ、１２４　作動装置、１２５　ホッパ、１２６　射出ノズル、１２８　温度センサ、１３０　操作盤、１３２　ディスプレイ、１４０　制御装置、１４１　ＣＰＵ、１４２　メモリ、１４３　サーボアンプ、１５１，１５２　サーボモータ、１５３　射出モータ、１５４　可塑化モータ、１６０　センサ、２００，２１０，２２０　グリス供給機構、２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０４，２０６　ポンプ、２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ　グリスタンク、２０３　オイルパン、２０５　フィルタ、Ｐ１～Ｐ３　注入口、Ｖ１～Ｖ３　開閉弁。　

Claims (9)

  1. 　ねじ軸、ボール、ナットを含むボールねじと、
    　前記ボールねじにグリスの供給を行なうグリス供給機構と、
    　前記グリス供給機構を制御する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、第１の量のグリスを前記ナットに供給する通常給脂と、前記第１の量よりも多い第２の量のグリスを前記ナットに供給する洗浄給脂とを前記グリス供給機構に行なわせるように構成される、射出成形機。
  2. 　前記ナットは、グリスを注入する少なくとも第１注入口と第２注入口とを含み、
    　前記制御装置は、前記通常給脂時は、前記第１注入口と前記第２注入口の両方からグリスを注入し、前記洗浄給脂時は、前記第１注入口のみからグリスを注入するように、前記グリス供給機構を制御するように構成される、請求項１に記載の射出成形機。
  3. 　前記ねじ軸の回転軸に沿う方向の前記ナットの中心位置と前記第１注入口との距離は、前記中心位置と前記第２注入口との距離よりも短い、請求項２に記載の射出成形機。
  4. 　前記グリス供給機構は、
    　前記通常給脂時に供給する第１種類のグリスを貯留する第１保持部と、
    　前記洗浄給脂時に供給する第２種類のグリスを貯留する第２保持部とを含み、
    　前記第２種類のグリスは、前記第１種類のグリスよりも粘度が高い、請求項１に記載の射出成形機。
  5. 　前記制御装置は、前記洗浄給脂時に、前記第２種類のグリスを前記第２の量供給した後に、前記第１種類のグリスを前記ナットに充填させるように、前記グリス供給機構を制御するように構成される、請求項４に記載の射出成形機。
  6. 　前記グリス供給機構は、
    　前記ナットから排出されたグリスから異物を取り除くフィルタを含み、
    　前記フィルタを通過したグリスは、前記ナットの給脂に再利用される、請求項１に記載の射出成形機。
  7. 　前記グリス供給機構は、
    　前記通常給脂時に供給するグリスを貯留する第１保持部と、
    　前記洗浄給脂時に供給するグリスを貯留する第２保持部とをさらに含み、
    　前記フィルタを通過したグリスは、前記第２保持部に送られ前記洗浄給脂時に再利用される、請求項６に記載の射出成形機。
  8. 　前記ボールねじの状態を示す物理値を検出するセンサをさらに備え、
    　前記制御装置は、前記センサの出力に基づいて前記洗浄給脂を行なうタイミングを決定するように構成され、
    　前記センサは、前記物理値として、前記ねじ軸の振動、前記ねじ軸を回転させるサーボモータのトルク、射出成形機の射出圧力、前記ナットから排出されたグリスの鉄粉濃度の少なくともいずれか１つを検出する、請求項１～７のいずれか１項に記載の射出成形機。
  9. 　前記制御装置は、前記ナットに保持された前記ねじ軸が前記ナットに対して摺動する延べ距離に基づいて前記洗浄給脂を行なうタイミングを決定するように構成される、請求項１～７のいずれか１項に記載の射出成形機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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