JP2001254800A - ボールねじ装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構造 - Google Patents

ボールねじ装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構造

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JP2001254800A
JP2001254800A JP2000068448A JP2000068448A JP2001254800A JP 2001254800 A JP2001254800 A JP 2001254800A JP 2000068448 A JP2000068448 A JP 2000068448A JP 2000068448 A JP2000068448 A JP 2000068448A JP 2001254800 A JP2001254800 A JP 2001254800A
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return tube
ball
ball screw
screw
groove
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Shuhei Maeda
修平 前田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動射出成形機の射出駆動系に用いるボール
ねじの早期損傷を防止し、長寿命化を図ることを目的と
する。 【解決手段】 ボールねじにおいて、負荷圏からリター
ンチューブに入り込む間際のナット溝部、およびリター
ンチューブから負荷圏に入り込むナット溝部を、リター
ンチューブ側に向けて除々に溝形状が広がるようテーパ
状に削り込んだテーパ部1を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はボールねじの早期損
傷を防止するためのリターンチューブすくい上げ部の構
造に関し、特に電動射出成形機の射出駆動系に用いるボ
ールねじに好適なリターンチューブすくい上げ部の構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示す如くボールねじは、ボールね
じ軸Aのねじ溝aとボールナットBのねじ溝bとを対向
させてできるコイル状の空間に、ころがり軸受用のボー
ルcを一列に入れたねじで、ボールナットBの一端から
出たボールcは図3に示すように、ボールナットB本体
の中のリターンチューブd又は図示しない穴の中を通っ
て再びボールナットBの他端のねじ溝b部へもどされ
る。このような構造であるため、一般のすべり接触のね
じに比べて摩擦係数がきわめて小さく、高い効率を有し
ている。なお、図3でeはリターンチューブdをボール
ナットB本体へ固定するリターンチューブおさえ、fは
シムプレート、gはラビリンスシール、hはキーであ
る。
【0003】さて、電動射出成形機における射出駆動系
に用いられるボールネジは、高負荷で使用され、回転数
も高く、正逆回転を頻繁に繰り返す。このためボール同
士の干渉により、ボールが損傷し、その結果ネジ軸を損
傷させてしまうという問題がある。
【0004】このような問題に対し、種々の耐久試験結
果から、特に5/8インチ以上の大径ボールを使用した
ボールねじの場合、射出成形独特の高速応答運動の下で
は、そのボール自体の自重や慣性力を主要因として、リ
ターンチューブ入口部もしくはリターンチューブの出口
部でボールが停滞気味となる。この出入口部における停
滞現象がその後に続くボール同士の詰まりを誘発し、致
命的なかじり損傷に至ることを確認している(図4の符
号j参照)。そして想定した寿命の数百分の一以下とい
う短期間に摩耗等の損傷が発生してる。
【0005】リターンチューブの出入口部は精密に加工
したねじ溝部にチューブをはめ込む構造となっている。
このため、この部分に段差ができるのを避けられない。
また、負荷を受けた場合には、大径ボールの場合、従来
の小径ボールに比べて格段に大きな変形量のため、更に
その段差は大きなものになる。したがって大径ボールを
使用するボールねじの場合には、小径ボールでは問題と
ならなかったこの段差部が大きな問題となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】電動射出成形機の射出
駆動系に用いるボールねじの早期損傷を防止し、長寿命
化を図ることを目的とする。特にボールねじ溝とリター
ンチューブとの出入口部における段差によって生ずるボ
ールねじの損傷を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明のボー
ルねじ装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構
造においては、ボールねじにおいて、負荷圏からリター
ンチューブに入り込む間際のナット溝部、およびリター
ンチューブから負荷圏に入り込むナット溝部を、リター
ンチューブ側に向けて除々に溝形状が広がるようテーパ
状に削り込んだテーパ部を設けた。本発明の他のボール
ねじ装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構造
においては、更に、軸径80mm以上、ボール径5/8イ
ンチ以上を有するボールねじにおけるボールのリターン
チューブへの入口部及びリターンチューブへの出口部に
上記構成を適用した。
【0008】
【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。図1は本発明の
軸溝とナット溝にはさまれたボールの形態を示し、図2
は該ボールねじを使用した射出装置の断面図を示す。
【0009】図2において、11は加熱シリンダで、こ
の加熱シリンダ11の前端(図における左側)に射出ノ
ズル11aが配設される。加熱シリンダ11内には、ス
クリュー12が進退(図における左右方向に移動)自在
に、かつ、回転自在に配設されている。そして、スクリ
ュー12は、前端にスクリューヘッド12aを有すると
ともに、前記加熱シリンダ11内を後方(図における右
方)に延び、後端(図における右端)にベアリングボッ
クス13が固定されている。また、前記スクリュー12
の周囲には螺旋状のフライト12bが形成され、フライ
ト12b間に溝14が形成されている。
【0010】そして、加熱シリンダ11における設定さ
れた箇所には、図示しない樹脂供給口が形成され、樹脂
供給口に図示しないホッパが固定されている。樹脂供給
口は、スクリュー12を加熱シリンダ11内における最
も前方(図における左方)に置いた状態において、溝1
4の後端部に対応する箇所に形成される。したがって、
計量工程時に、前記スクリュー12を回転させながら後
退させると、前記ホッパ内からペレット状の樹脂が供給
され、樹脂は、加熱シリンダ11内に進入し、溝14内
を前進させられる。
【0011】また、加熱シリンダ11の周囲には図示し
ないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダ
11を加熱し、前記溝14内の樹脂を溶融させることが
できるようになっている。したがって、スクリュー12
を回転させながら所定量だけ後退(図における右方に移
動)させると、前記スクリューヘッド12aの前方に1
ショット分の溶融させられた樹脂が溜まる。
【0012】次に、射出工程時に、前記スクリュー12
を回転させることなく前進(図における左方に移動)さ
せると、前記スクリューヘッド12aの前方に溜められ
た樹脂は、射出ノズル11aから射出され、図示しない
金型のキャビティ空間に充填される。ところで、前記加
熱シリンダ11の後方には、前記スクリュー12を回転
させたり進退させたりするための駆動部15が配設され
ている。駆動部15は、フレーム16、該フレーム16
に対して移動自在に配設された計量用モータ17、及び
前記フレーム16に固定された射出用モータ18を備
え、該射出用モータ18とスクリュー12とが同一軸線
上に配設されている。
【0013】前記フレーム16には、前記スクリュー1
2と平行に延びる案内バー19が配設され、案内バー1
9に沿って前記計量用モータ17が移動する。そのため
に、支持板20が前記案内バー19に対して摺(しゅ
う)動自在に配設され、支持板20に計量用モータ17
が取り付けられている。また、前記計量用モータ17の
出力軸21に駆動側プーリ22が、前記ベアリングボッ
クス13のボックス本体23の外周に従動側プーリ24
がそれぞれ固定され、駆動側プーリ22と従動側プーリ
24との間にタイミングベルト25が張設されている。
なお、駆動側プーリ22、従動側プーリ24及びタイミ
ングベルト25によって、ベアリングボックス13と計
量用モータ17とを連結する伝動手段が構成される。
【0014】一方、前記射出用モータ18は、前記フレ
ーム16に固定されたステータ26、及び該ステータ2
6の内周側に配設されたロータ27から成り、ロータ2
7はフレーム16に対して回転自在に支持されている。
そのために、前記ロータ27に中空のロータシャフト2
8が嵌入されて固定され、該ロータシャフト28の両端
がベアリング29、30によってフレーム16のそれぞ
れ支持される。
【0015】また、前記ベアリングボックス13内にベ
アリング31、32が配設され、該ベアリング31、3
2によってスクリュー12と伝動軸としてのボールねじ
軸33とが相対回転自在に連結され、前記フレーム16
に荷重計34を介して固定されたボールナット35と前
記ボールねじ軸33の前方部に形成されたねじ部33a
とが螺合している。なお、該ねじ部33aによって、回
転運動を直線運動に変換する運動方向変換部が構成され
る。
【0016】したがって、計量工程において、前記計量
用モータ17を駆動すると、該計量用モータ17の回転
が駆動側プーリ22、タイミングベルト25、ボックス
本体23及びスクリュー12と順に伝達され、、スクリ
ュー12が回転すると、樹脂がスクリューヘッド12a
の前方に移動させられる。この場合、スクリュー12と
ボールねじ軸33とはベアリングボックス13を介して
相対回転自在に連結されているので、ボックス本体23
に伝達された回転はボールねじ軸33には伝達されない
が、加熱シリンダ11内の樹脂の圧力がベアリングボッ
クス13を介してボールねじ軸33に伝達される。した
がって、ボールねじ軸33は回転しながら後退し、これ
に伴ってスクリュー12を後退させる。なお、該スクリ
ュー12を後退させるときに、樹脂の圧力に抗してスク
リュー12に背圧が加えられる。
【0017】一方、前記射出用モータ18において、ス
テータ26に所定の周波数の電流を供給することによっ
て、前記スクリュー12を回転させることなく前進させ
ることができる。そのために、前記ロータシャフト28
の内側のほぼ中央に環状の係止部材36が固定され、該
係止部材36の内周に形成されたスプライン37と前記
ボールねじ軸33の後半部の外周に形成されたスプライ
ン33bとが係合している。なお、該スプライン33b
によって、射出用モータ18の回転を伝達する回転伝達
部が構成される。
【0018】したがって、射出工程において、前記射出
用モータ18を駆動すると、該射出用モータ18の回転
がロータシャフト28、係止部材36及びボールねじ軸
33と順に伝達される。そして、前記ボールナット35
がフレーム16に固定されているので、ボールねじ軸3
3は回転しつつ前進し、スクリュー12を前進させる。
また、このとき、タイミングベルト25に加わる射出力
は、ベアリングボックス13を介して荷重計34に伝達
され、該荷重計34によって検出される。
【0019】さて、本発明はこのような電動射出成形機
におけるボールねじにおいて、負荷圏からリターンチュ
ーブd(図3)に入り込む間際のナット溝部、およびリ
ターンチューブdから負荷圏に入り込む間際のナット溝
部を、図1(a),(b)に示すごとく何れもリターン
チューブd側に向けて徐々に溝の形状が広がるようわん
曲させてテーパ状に削り込んでテーパ部1を形成したも
のである。リターンチューブdの端面と接する部分の最
大削り込み量は、ボール径と最大発生軸力とにより、適
宜ボール径に対し0.1〜0.5mm大きくなるようにし
ている。
【0020】以上の如き形状にすることにより、負荷圏
からリターンチューブdに入る際は、徐々にボールcへ
の負荷が低減され、かつリターンチューブd内に入る際
には完全に負荷力を受けないボールが存在し得るように
なる。また、逆にリターンチューブdから負荷圏に入る
際には、リターンチューブdを出たボールcはすぐに負
荷を受けることなく、すなわち何ら抵抗を生じることな
く、ナットのねじ溝b内に入り込み、その後徐々に負荷
が増加しながら負荷圏に入るようになる図5(a),
(b)は従来の軸溝とナット溝とにはさまれたボールの
形態を示した図で、ボールcが変形をうけていない状態
にある。この部分でボールcが停滞すると押圧されて変
形する。即ち図6(a),(b)に示すごとく変形前は
2点鎖線のごとく、完全な球状をなしたボールである
が、変形後は実線の状態の如く押圧されて変形する。こ
れに対し、本願では、リターンチューブdの出入口部で
はボールcがこのテーパ部1の存在によりスムーズに移
動することができ、その部分でのボールcの停滞が緩和
される。
【0021】
【発明の効果】リターンチューブdの出入口部にテーパ
部1を設けたので、出入口でのボールcの停滞が緩和さ
れ、その後に続くボール同士にかじり損傷を発生するほ
どの滑りが発生しない。従って、射出成形時に独特の動
作を受けるボールねじの早期損傷を防止することができ
る。特に大径のボールを使用するボールねじに於て、上
記効果は著しく、動作の激しい電動射出成形機において
ジュール寿命延長に優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸溝とナット溝にはさまれたボールの
形態を示した図で、(a)はリターンチューブ出入口部
の構成を示す断面図である。(b)は(a)のA矢視断
面図である。
【図2】発明に係るボールねじを使用した射出装置の断
面図である。
【図3】公知ボールねじの一部断面斜視図。
【図4】公知ボールねじのボール相互が干渉する態様を
示す図。
【図5】(a)は従来の軸溝とナット溝とにはさまれた
ボールの形態を示す断面図であり、(b)は(a)のC
矢視断面図である。
【図6】(a)は従来の軸溝とナット溝とにはさまれた
ボールが変形した状態を示す断面図であり、(b)は
(a)のB矢視断面図である。
【符号の説明】
1 テーパ部 11 加熱シリンダ 11a 射出ノズル 12 スクリュー 12a スクリューヘッド 12b フライト 13 ベアリングボックス 14 溝 15 駆動部 16 フレーム 17 計量用モータ 18 射出用モータ 19 案内バー 20 支持板 21 出力軸 22 駆動側プーリ 23 ボックス本体 24 従動側プーリ 25 タイミングベルト 26 ステータ 27 ロータ 28 ロータシャフト 29・30 ベアリング 31・32 ベアリング 33 ボールねじ軸 33a ねじ部 34 荷重計 35 ボールナット 36 係止部材 37 スプライン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボールねじにおいて、負荷圏からリター
    ンチューブに入り込む間際のナット溝部、およびリター
    ンチューブから負荷圏に入り込むナット溝部を、リター
    ンチューブ側に向けて除々に溝形状が広がるようテーパ
    状に削り込んだテーパ部を設けたことを特徴とするボー
    ルねじ装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構
    造。
  2. 【請求項2】 軸径80mm以上、ボール径5/8インチ
    以上を有するボールねじにおけるボールのリターンチュ
    ーブへの入口部及びリターンチューブへの出口部に請求
    項1記載の構成を適用したことを特徴とするボールねじ
    装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構造。
JP2000068448A 2000-03-13 2000-03-13 ボールねじ装置におけるリターンチューブすくい上げ部の構造 Pending JP2001254800A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015161353A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 パワーステアリング装置
JP2019108960A (ja) * 2017-12-20 2019-07-04 上銀科技股▲分▼有限公司 ボールねじ

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