JP2002086524A

JP2002086524A - 型締駆動装置

Info

Publication number: JP2002086524A
Application number: JP2000279840A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ichihara; 浩一市原
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2002-03-26
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP3581088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ベアリングの機能が低下することがなく、可動
金型の位置、型締力等を正確に制御することができるよ
うにする。【解決手段】ケーシングＭＣと、ステータ３１と、回転
自在に配設された出力軸３５と、出力軸３５の両端を支
持する第１、第２のベアリングと、出力軸３５に取り付
けられたロータ３４と、進退部材と、出力軸３５と回転
伝達手段を介して連結された第１の部材、及び進退部材
に取り付けられた第２の部材を備えた運動方向変換手段
と、第１の部材を支持する第３のベアリングとを有す
る。回転伝達手段は、出力軸３５及び第１の部材が軸方
向において相対的に移動するのを許容する。この場合、
回転伝達手段は、出力軸３５及び第１の部材が軸方向に
おいて相対的に移動するのを許容するので、第２の部材
が進退させられるのに伴って、反力が出力軸３５に伝達
されることはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、型締駆動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機においては、射出装置
の加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂
を金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャ
ビティ空間内において樹脂を冷却し、固化させることに
よって成形品を成形するようになっている。

【０００３】そのために、前記金型装置は固定金型及び
可動金型から成り、型締装置のトグル機構を作動させる
ことによって前記可動金型を進退させ、前記固定金型に
対して接離させることにより、金型装置の型閉じ、型締
め及び型開きが行われる。

【０００４】そして、前記トグル機構を作動させる手段
としてモータを使用する場合、該モータを駆動すること
によって発生させられた回転運動をボールねじによって
直線運動に変換し、該直線運動を前記トグル機構に伝達
するようにしている。そのために、前記モータの出力軸
と、ボールねじを構成するボールナット及びボールねじ
軸のうちの一方、例えば、ボールねじ軸とを連結し、か
つ、前記トグル機構を構成するクロスヘッドと前記ボー
ルナットとを連結するとともに、出力軸の回転をボール
ねじ軸に伝達することによって、ボールナットを進退さ
せ、前記クロスヘッドを進退させるようになっている。

【０００５】そして、前記モータを駆動するために制御
装置が配設され、該制御装置は、型開閉位置制御を行う
ことによって、可動金型の位置を制御したり、型締力を
制御したりする。この場合、出力軸とボールねじ軸とを
プーリ、タイミングベルト等を介して連結すると、出力
軸の回転とボールねじ軸の回転とを完全に同期させるこ
とができず、可動金型の位置、型締力等を正確に制御す
ることができない。そこで、出力軸とボールねじ軸とを
直接連結し、型締装置をダイレクトドライブ方式で作動
させるようにしている。なお、前記ボールねじ、クロス
ヘッド、モータ等によって型締駆動装置が構成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の型締駆動装置においては、モータを駆動してボール
ナットを進退させたときに反力が発生させられるが、該
反力が出力軸に伝達されるので、出力軸を回転自在に支
持するベアリングの機能が低下してしまう。

【０００７】そして、該ベアリングの機能が低下する
と、出力軸の回転をボールねじ軸に正確に伝達すること
ができなくなり、可動金型の位置、型締力等を正確に制
御することができなくなってしまう。

【０００８】そこで、前記ベアリングに、スラスト荷重
を受けることが可能な構造を有するものを使用すること
考えられるが、その場合、市販のモータを使用すること
ができなくなるので、型締駆動装置のコストが高くなっ
てしまう。

【０００９】本発明は、前記従来の型締駆動装置の問題
点を解決して、出力軸を支持するベアリングの機能が低
下することがなく、可動金型の位置、型締力等を正確に
制御することができ、コストを低くすることができる型
締駆動装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の型
締駆動装置においては、ベースプレートに取付部材を介
して取り付けられたケーシングと、該ケーシングに取り
付けられたステータと、前記ケーシング内において回転
自在に配設された出力軸と、該出力軸の両端を支持する
第１、第２のベアリングと、前記ステータより径方向内
方において前記出力軸に取り付けられたロータと、進退
自在に配設された進退部材と、前記出力軸と回転伝達手
段を介して連結された第１の部材、及び前記進退部材に
取り付けられた第２の部材を備え、回転運動を直線運動
に変換する運動方向変換手段と、前記第１の部材を支持
する第３のベアリングとを有する。

【００１１】そして、前記回転伝達手段は、前記出力軸
及び第１の部材が軸方向において相対的に移動するのを
許容する。

【００１２】本発明の他の型締駆動装置においては、さ
らに、前記第３のベアリングに当接させて配設され、第
３のベアリングを前記取付部材の所定の部分に押し付け
るベアリング押えを有する。

【００１３】本発明の更に他の型締駆動装置において
は、さらに、前記第１の部材はボールねじ軸である。

【００１４】そして、前記第２の部材はボールナットで
ある。

【００１５】

【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。

【００１６】図２は本発明の実施の形態における金型装
置及び型締装置の概略図である。

【００１７】図において、１０は型締装置、１１は固定
プラテン、１２はベースプレートとしてのトグルサポー
トであり、前記固定プラテン１１とトグルサポート１２
との間に図示されないタイバーが架設される。また、１
４は前記固定プラテン１１と対向させて配設され、前記
タイバーに沿って進退（図における左右方向に移動）自
在に配設された可動プラテンであり、前記固定プラテン
１１における可動プラテン１４と対向する面に固定金型
１５が、前記可動プラテン１４における前記固定プラテ
ン１１と対向する面に可動金型１６がそれぞれ取り付け
られる。なお、固定金型１５及び可動金型１６によって
金型装置が構成される。また、前記可動プラテン１４の
後端 (図における左端) には、図示されないエジェクタ
装置が配設され、トグルサポート１２の後端には、駆動
手段としてのモータ、例えば、サーボモータ４８が配設
される。

【００１８】そして、前記トグルサポート１２と可動プ
ラテン１４との間には、トグル機構４３、及び該トグル
機構４３を作動させるために進退自在に配設された進退
部材としてのクロスヘッド４１が配設される。前記トグ
ル機構４３は、前記トグルサポート１２に対してピンｐ
１を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４４、前
記可動プラテン１４の後端面（図における左端面）に形
成されたブラケット１４ａに対してピンｐ２を介して、
かつ、前記トグルレバー４４に対してピンｐ３を介して
揺動自在に配設されたトグルアーム４５、及び前記トグ
ルレバー４４に対してピンｐ４を介して揺動自在に配設
され、かつ、クロスヘッド４１に対してピンｐ５を介し
て揺動自在に配設されたトグルレバー４６を備える。

【００１９】また、サーボモータ４８を駆動することに
よって発生させられた回転運動を直線運動に変換し、該
直線運動を前記クロスヘッド４１に伝達するために運動
方向変換手段としてのボールねじ２１が配設される。該
ボールねじ２１は、サーボモータ４８の出力軸３５と連
結された第１の部材としてのボールねじ軸５１、及びボ
ールねじ軸５１と螺（ら）合させて配設され、クロスヘ
ッド４１に取り付けられた第２の部材としてのボールナ
ット２３を備える。なお、前記ボールねじ２１、クロス
ヘッド４１、サーボモータ４８等によって型締駆動装置
が構成される。

【００２０】したがって、サーボモータ４８を駆動し、
クロスヘッド４１を進退させることによって、金型装置
の型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる。すな
わち、型閉じ時に、サーボモータ４８を正方向に駆動
し、クロスヘッド４１を前進（図における右方に移動）
させることによって、可動プラテン１４を前進させ、可
動金型１６を固定金型１５に当接させることができる。
このようにして型閉じが行われる。これに伴って、可動
金型１６と固定金型１５との間に図示されないキャビテ
ィ空間が形成される。

【００２１】続いて、型締め時に、前記サーボモータ４
８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によ
ってトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、該型締
力で可動金型１６を固定金型１５に押し付けることがで
きる。このようにして型締めが行われる。このとき、図
示されない射出装置の射出ノズルから射出された成形材
料としての樹脂が前記キャビティ空間に充填される。

【００２２】また、型開き時に、サーボモータ４８を逆
方向に駆動し、クロスヘッド４１を後退（図における左
方に移動）させることによって、可動プラテン１４を後
退させ、可動金型１６を固定金型１５から離すことがで
きる。このようにして型開きが行われる。

【００２３】次に、型締駆動装置について説明する。

【００２４】図１は本発明の実施の形態における型締駆
動装置の概略図、図３は本発明の実施の形態における型
締駆動装置の要部を示す概略図である。

【００２５】図において、１２はトグルサポート、３６
は図示されないボルトによってトグルサポート１２に取
り付けられた取付部材としての取付板であり、サーボモ
ータ４８は前記取付板３６を介してトグルサポート１２
に取り付けられる。前記サーボモータ４８は、環状の端
部プレート２７、２８及び筒状のフレーム２９から成る
ケーシングＭＣ、該ケーシングＭＣに取り付けられ、ス
テータコア３２及びステータコイル３３から成るステー
タ３１、前記ケーシングＭＣ内において回転自在に配設
された中空の出力軸３５、並びに前記ステータ３１の径
方向内方において回転自在に配設され、かつ、前記出力
軸３５に取り付けられたロータ３４を備える。前記フレ
ーム２９と端部プレート２７、２８とは、ボルトβ１、
β２によって連結される。また、端部プレート２７と取
付板３６とはボルトβ３によって連結される。そして、
前記端部プレート２７に環状の段部２７ａが、取付板３
６に環状の段部３６ａが形成され、前記段部２７ａ、３
６ａによって端部プレート２７と取付板３６とがいんろ
う接合される。

【００２６】前記出力軸３５は、ケーシングＭＣに対し
て回転自在に配設され、両端が第１の支持機構及び第１
のベアリングとしてのベアリングｂ１、並びに第２の支
持機構及び第２のベアリングとしてのベアリングｂ２に
よってそれぞれ支持される。そのために、出力軸３５の
前端（図における右端）がベアリングｂ１を介して端部
プレート２７に、出力軸３５の後端（図１における左
端）がベアリングｂ２を介して端部プレート２８に取り
付けられる。

【００２７】また、前記ボールねじ軸５１は、その後端
が取付板３６を介して第３の支持機構及び第３のベアリ
ングとしてのベアリングｂ３〜ｂ５によって片持ち梁
（はり）式に、かつ、回転自在に支持される。そのため
に、前記ボールねじ軸５１は、ねじ部５３、該ねじ部５
３の後端に隣接させて形成され、ねじ部５３よりわずか
に径が小さい支持部３７、該支持部３７の後端に隣接さ
せて形成され、支持部３７よりわずかに径が小さい螺合
部６１、及び該螺合部６１の後端に取り付けられ、前記
出力軸３５との間で回転を伝達する連結部５４から成
り、支持部３７が筒状のスリーブ軸３８に嵌（かん）入
されるとともに、該スリーブ軸３８がベアリングｂ３〜
ｂ５によって取付板３６対して回転自在に支持される。

【００２８】そのために、前記取付板３６に嵌入穴３６
ｃが形成され、該嵌入穴３６ｃにベアリングｂ３〜ｂ５
が嵌入され、前記スリーブ軸３８が前記べアリングｂ３
〜ｂ５内に嵌入される。該スリーブ軸３８は、筒状の本
体部５７、及び本体部５７の前端に径方向外方に向けて
突出させて一体に形成されたフランジ部５８から成る。

【００２９】また、前記ロータ３４の回転を前記ボール
ねじ軸５１に伝達するために、出力軸３５と連結部５４
とが連結部材としての連結スリーブ３９を介して連結さ
れる。そのために、該連結スリーブ３９は、筒状の本体
部５５、及び本体部５５の前端に径方向外方に向けて突
出させて一体に形成されたフランジ部５６から成り、該
フランジ部５６を介してボルトβ５によって前記出力軸
３５の前端に取り付けられる。そして、連結部５４が連
結スリーブ３９内に挿入され、連結スリーブ３９の内周
面及び連結部５４の外周面に形成されたスプライン歯に
よって前記連結スリーブ３９と連結部５４とがスプライ
ン係合させられる。

【００３０】したがって、サーボモータ４８を駆動する
ことによってロータ３４を回転させると、ロータ３４の
回転が出力軸３５及び連結スリーブ３９を介してボール
ねじ軸５１に伝達され、それに伴ってボールナット２３
及びクロスヘッド４１が進退（図における左右方向に移
動）させられる。この場合、前記スプライン歯によっ
て、出力軸３５の回転をボールねじ軸５１に伝達すると
ともに、出力軸３５及びボールねじ軸５１が軸方向にお
いて相対的に移動するのを許容する回転伝達手段が構成
される。なお、回転伝達手段としてキーを使用すること
もできる。

【００３１】その結果、前記サーボモータ４８を駆動す
ることによって発生させられた回転運動をボールねじ２
１によって直線運動に変換し、該直線運動を前記トグル
機構４３（図２）に伝達することができる。すなわち、
サーボモータ４８を正方向に駆動することによってボー
ルねじ軸５１を正方向に回転させると、ボールナット２
３が前進（図における右方に移動）させられ、それに伴
ってクロスヘッド４１が前進させられる。また、サーボ
モータ４８を逆方向に駆動することによってボールねじ
軸５１を逆方向に回転させると、ボールナット２３が後
退（図における左方に移動）させられ、それに伴ってク
ロスヘッド４１が後退させられる。

【００３２】この場合、クロスヘッド４１を進退させる
ためにボールねじ軸５１を回転させるようになってい
て、ボールナット２３を回転させる必要がない。そし
て、ボールねじ軸５１の外径がボールナット２３の外径
より小さいので、ボールナット２３を回転させる場合よ
り、回転モーメントを小さくすることができる。

【００３３】そして、前記サーボモータ４８を駆動する
ために図示されない制御装置が配設され、該制御装置
は、型開閉位置制御を行うことによって、可動金型１６
の位置を制御したり、型締力を制御したりする。この場
合、出力軸３５とボールねじ軸５１とがプーリ、タイミ
ングベルト等を介することなく連結スリーブ３９を介し
て連結され、型締装置がダイレクトドライブ方式で作動
させられるので、出力軸３５の回転とボールねじ軸５１
の回転とを完全に同期させることができ、可動金型１６
の位置、型締力等を正確に制御することができる。

【００３４】ところで、サーボモータ４８を駆動してボ
ールナット２３を進退させたときに反力が発生させら
れ、該反力が出力軸３５に伝達されると、ベアリングｂ
１、ｂ２の機能が低下し、出力軸３５の回転をボールね
じ軸５１に正確に伝達することができなくなるだけでな
く、可動金型１６の位置、型締力等を正確に制御するこ
とができなくなってしまう。

【００３５】ところが、本実施の形態においては、連結
スリーブ３９と連結部５４とがスプライン係合させら
れ、連結スリーブ３９及び連結部５４は軸方向において
相対的に移動自在に配設されるので、反力が出力軸３５
に伝達されることはない。したがって、ベアリングｂ
１、ｂ２の機能が低下することなく、出力軸３５の回転
をボールねじ軸５１に正確に伝達することができ、可動
金型１６の位置、型締力等を正確に制御することができ
る。また、サーボモータ４８として市販のモータを使用
することができるので、型締駆動装置のコストを低くす
ることができる。なお、サーボモータ４８に使用される
ベアリングｂ１、ｂ２として通常のボールベアリングが
使用される。

【００３６】そして、前記ベアリングｂ３〜ｂ５とし
て、いずれもスラスト荷重を受けることが可能なアンギ
ュラベアリングが使用される。すなわち、ベアリングｂ
３、ｂ４として、出力軸３５が正方向に回転させられ、
ボールナット２３が前進させられるときにスラスト荷重
を受けることが可能なアンギュラベアリングが、ベアリ
ングｂ５として、出力軸３５が逆方向に回転させられ、
ボールナット２３が後退させられるときにスラスト荷重
を受けることが可能なアンギュラベアリングが使用され
る。なお、ベアリングｂ３、ｂ４として、出力軸３５が
逆方向に回転させられ、ボールナット２３が後退させら
れるときにスラスト荷重を受けることが可能なアンギュ
ラベアリングを、ベアリングｂ５として、出力軸３５が
正方向に回転させられ、ボールナット２３が前進させら
れるときにスラスト荷重を受けることが可能なアンギュ
ラベアリングを使用することもできる。

【００３７】そして、前記取付板３６に対してベアリン
グｂ３〜ｂ５を位置決めするとともに、安定させて取り
付けるために、取付板３６の前端面（図における右端
面）にベアリングｂ３と当接させて環状の第１のベアリ
ング押え６２が配設され、ボルトβ６によって取付板３
６に取り付けられる。なお、前記第１のベアリング押え
６２の内周縁はベアリングｂ３〜ｂ５の外周縁より大き
くされる。また、前記フランジ部５８と前記ベアリング
ｂ３とが当接させられる。そして、前記本体部５７の後
端に、ベアリングｂ５と当接させて環状の第２のベアリ
ング押え６３が配設され、該第２のベアリング押え６３
は、後端面（図における左端面）に隣接させて配設され
たベアリングナット６４によって支持部３７の軸方向に
おける所定の位置に置かれる。また、前記取付板３６に
は、ベアリングｂ５の後端に隣接させて、径方向内方に
向けて突出させて環状の突起３６ｂが形成され、該突起
３６ｂによって段部が形成される。なお、前記フランジ
部５８は第３のベアリング押えとして機能する。

【００３８】そして、前記ベアリングナット６４の内周
面に形成された雌ねじと螺合部６１の外周面に形成され
た雄ねじとが螺合させられる。したがって、ベアリング
ナット６４を所定の工具によって挟み、ボールねじ軸５
１に対して相対的に回動させると、ベアリングナット６
４が回動させられた分だけ第２のベアリング押え６３を
ボールねじ軸５１に対して軸方向に移動させることがで
きる。

【００３９】その結果、ねじ部５３と支持部３７との間
の段部がフランジ部５８に当たり、フランジ部５８が所
定の押付力でベアリングｂ３に押し付けられるととも
に、第２のベアリング押え６３が前記押付力でベアリン
グｂ５に押し付けられる。また、ベアリングｂ３が前記
第１のベアリング押え６２に、ベアリングｂ５が前記突
起３６ｂにそれぞれ押し付けられるので、前記ベアリン
グｂ３〜ｂ５を取付板３６の所定の部分、本実施の形態
においては突起３６ｂに押し付け、取付板３６に対して
位置決めすることができる。また、ベアリングｂ３〜ｂ
５に所定の予圧を加えることができるので、ベアリング
ｂ３〜ｂ５をケーシングＭＣに安定して取り付けること
ができる。そして、前記ベアリングナット６４をボール
ねじ軸５１に対して相対的に回動させることによって、
前記ベアリングナット６４と螺合部６１との螺合量を変
化させると、予圧が調整される。

【００４０】したがって、サーボモータ４８を駆動して
ボールナット２３を進退させたときに反力が発生させら
れ、該反力がスリーブ軸３８に伝達されても、ベアリン
グｂ３〜ｂ５の機能が低下することがない。

【００４１】なお、７１はフランジ部５８と第１のベア
リング押え６２との間に配設されたメカニカルシール、
７２は第２のベアリング押え６３と突起３６ｂとの間に
配設されたメカニカルシール、７３はボルトβ７によっ
て取付板３６の後端面に取り付けられ、前記メカニカル
シール７２を保持するシール押えである。そして、前記
第１のベアリング押え６２はメカニカルシール７１を保
持するシール押えを兼ねる。

【００４２】本実施の形態においては、連結スリーブ３
９の内周面及び連結部５４の外周面にスプライン歯が形
成されるようになっているが、連結スリーブの外周面及
び出力軸の内周面にスプライン歯を形成することもでき
る。

【００４３】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。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、型締駆動装置においては、ベースプレートに取付
部材を介して取り付けられたケーシングと、該ケーシン
グに取り付けられたステータと、前記ケーシング内にお
いて回転自在に配設された出力軸と、該出力軸の両端を
支持する第１、第２のベアリングと、前記ステータより
径方向内方において前記出力軸に取り付けられたロータ
と、進退自在に配設された進退部材と、前記出力軸と回
転伝達手段を介して連結された第１の部材、及び前記進
退部材に取り付けられた第２の部材を備え、回転運動を
直線運動に変換する運動方向変換手段と、前記第１の部
材を支持する第３のベアリングとを有する。

【００４５】そして、前記回転伝達手段は、前記出力軸
及び第１の部材が軸方向において相対的に移動するのを
許容する。

【００４６】この場合、前記回転伝達手段は、前記出力
軸及び第１の部材が軸方向において相対的に移動するの
を許容するので、第２の部材が進退させられるのに伴っ
て、反力が出力軸に伝達されることはない。したがっ
て、第１、第２のベアリングの機能が低下することな
く、出力軸の回転を第１の部材に正確に伝達することが
でき、可動金型の位置、型締力等を正確に制御すること
ができる。そして、駆動手段として市販のモータを使用
することができるので、型締駆動装置のコストを低くす
ることができる。

【００４７】また、出力軸と第１の部材とがプーリ、タ
イミングベルト等を介することなく連結され、型締装置
がダイレクトドライブ方式で作動させられるので、出力
軸の回転と第１の部材の回転とを完全に同期させること
ができ、可動金型の位置、型締力等を正確に制御するこ
とができる。

【００４８】そして、駆動手段を駆動して第２の部材を
進退させたときに反力が発生させられても、第３のベア
リングの機能が低下することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における型締駆動装置の概
略図である。

【図２】本発明の実施の形態における金型装置及び型締
装置の概略図である。

【図３】本発明の実施の形態における型締駆動装置の要
部を示す概略図である。

【符号の説明】１２トグルサポート２１ボールねじ２３ボールナット３１ステータ３４ロータ３５出力軸３６取付板３６ｂ突起４１クロスヘッド４８サーボモータ５１ボールねじ軸６２第１のベアリング押え６３第２のベアリング押えｂ１〜ｂ５第１〜第３のベアリングＭＣケーシング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ベースプレートに取付部材を介し
て取り付けられたケーシングと、（ｂ）該ケーシングに
取り付けられたステータと、（ｃ）前記ケーシング内に
おいて回転自在に配設された出力軸と、（ｄ）該出力軸
の両端を支持する第１、第２のベアリングと、（ｅ）前
記ステータより径方向内方において前記出力軸に取り付
けられたロータと、（ｆ）進退自在に配設された進退部
材と、（ｇ）前記出力軸と回転伝達手段を介して連結さ
れた第１の部材、及び前記進退部材に取り付けられた第
２の部材を備え、回転運動を直線運動に変換する運動方
向変換手段と、（ｈ）前記第１の部材を支持する第３の
ベアリングとを有するとともに、（ｉ）前記回転伝達手
段は、前記出力軸及び第１の部材が軸方向において相対
的に移動するのを許容することを特徴とする型締駆動装
置。
【請求項２】前記第３のベアリングに当接させて配設
され、第３のベアリングを前記取付部材の所定の部分に
押し付けるベアリング押えを有する請求項１に記載の型
締駆動装置。
【請求項３】（ａ）前記第１の部材はボールねじ軸で
あり、（ｂ）前記第２の部材はボールナットである請求
項１に記載の型締駆動装置。