JP3507250B2 - 射出成形機の射出ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の射出
ユニットの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールネジやサーボモータを利用して射
出動作や計量動作を行わせるようにした電動式射出成形
機が既に公知である。図７にこの種の電動式射出成形機
の射出ユニットの構成の概略を示す。

【０００３】図７に示す射出ユニット１００は、概略に
おいて、射出シリンダを取り付けるためのフロントプレ
ート１０１、ガイドロッド１０２を介してフロントプレ
ート１０１に締結されたリアプレート１０３、ガイドロ
ッド１０２に摺動自在に取り付けられたプッシャープレ
ート１０４、および、プッシャープレート１０４に送り
をかけてスクリュー１０５に射出動作を行わせるための
ボールねじナット１０６とボールねじ１０７、スクリュ
ー１０５を回転駆動するためのスクリュースリーブ１０
８とによって構成される。

【０００４】ボールねじ１０７は、リアプレート１０３
にアンギュラベアリング１０９を介して回転自在かつ軸
方向移動不能に軸支して取り付けられ、リアプレート１
０３の一側に固設された図示しない射出用サーボモータ
によりタイミングベルトおよび射出用プーリ１１０を介
して回転駆動される。また、ボールねじ１０７と螺合す
るボールねじナット１０６は、ロードセル１１１を介し
てプッシャープレート１０４の裏面に回転不能かつ軸方
向移動不能に固着されている。

【０００５】更に、スクリュー１０５はカプラー１１２
を介してスクリュースリーブ１０８に固着され、スクリ
ュースリーブ１０８はアンギュラベアリング１１３を介
してプッシャープレート１０４上に回転自在かつ軸方向
移動不能に取り付けられている。

【０００６】また、スクリュースリーブ１０８の外周部
にはスクリュー回転用プーリ１１４が一体的に固着され
ており、プッシャープレート１０４の一側に固設された
図示しないスクリュー回転用サーボモータでタイミング
ベルトを介して該プーリ１１４を駆動することによりス
クリュー１０５を回転させて計量混練り作業を行うよう
になっている。

【０００７】射出動作は、射出用サーボモータの回転運
動をボールねじ１０７およびボールねじナット１０６に
よって直線運動に変換し、プッシャープレート１０４に
射出軸方向の送りをかけてスクリュー１０５を前進させ
ることによって行う。

【０００８】以上の構成によれば、ボールねじ１０７の
回転運動を直線運動に変換するボールねじナット１０６
の回転を阻止するための手段としてガイドロッド１０２
とプッシャープレート１０４を設けることが必須の要件
となり、部品点数の多さや射出ユニットの大きさおよび
重量の点で問題がある。

【０００９】特に、スクリュー１０５を回転駆動するた
めのスクリュー回転用サーボモータは、タイミングベル
トを介してスクリュー回転用プーリ１１４を駆動する関
係上、タイミングベルトの捩じれや外れを防止する必要
があり、スクリュー回転用プーリ１１４と一体となって
射出軸方向に移動するのが望ましく、結果的に、プッシ
ャープレート１０４の一側に固設しなければならなくな
るが、これによってスクリュー１０５と一体に移動する
部材の重量が著しく増大し、射出動作におけるスクリュ
ー１０５の加減速特性が制限されたり、または、射出用
サーボモータを高出力化しなければならなくなるといっ
た問題がある。

【００１０】また、スクリュー１０５を交換する際に
は、カプラー１１２を外してスクリュー１０５をスクリ
ュースリーブ１０８から分離させた後、射出シリンダ先
端のノズルユニットを外して射出シリンダの先端からス
クリュー１０５を引き抜くことになるが、この際、射出
ユニットを載せた射出ユニットベースを旋回させて型締
部のステーショナリープラテンからシリンダ先端を逃が
して取り外し作業を行う必要があり、結果的に、射出成
形機の側方に相当の作業スペースを確保しておかなけれ
ばならなくなる。旋回軸を中心として側方に振り出され
た射出シリンダの先端から射出シリンダと同等またはそ
れ以上に長いスクリュー１０５が突出するために側方の
作業領域が拡大するからである。

【００１１】また、この作業を行うためには射出ユニッ
トベースを旋回させるための構造が必要であり、構造の
複雑化によって機械的な強度が損なわれたり、また、交
換作業完了後のシリンダ先端の位置決め精度に支障を来
たすといった恐れもある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を解消し、射出ユニットの部品点数を削
減して全体の構造を簡略化し小型化すると共に、スクリ
ューと一体的に移動する部材の総重量を軽減化して円滑
な射出動作を行うことのできる射出成形機の射出ユニッ
トを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ボールねじ溝
とボールスプライン溝とを設けた軸に螺合するボールね
じナットを回転自在かつ軸方向移動不能に支えるサポー
トベアリングと、前記軸のボールスプライン溝に摺嵌す
るスプライン外筒を回転自在かつ軸方向移動不能に支え
るサポートベアリングとを射出軸に沿って射出ユニット
ベース上に固設すると共に、前記ボールねじナットを回
転駆動するサーボーモータと前記スプライン外筒を回転
駆動するサーボーモータとを前記射出ユニットベース上
に配備し、前記軸に射出および計量混練り用のスクリュ
ーを一体的に取り付け、該スクリューに作用する樹脂反
力を検出するロードセルを設けたことを特徴とする構成
により前記目的を達成した。

【００１４】また、射出動作を行わせる際にはスプライ
ン外筒の回転を停止させた状態でボールねじナットのみ
を回転させて軸に送りをかけ、スクリュー回転による計
量動作を行わせる際にはボールねじナットおよびスプラ
イン外筒を同期回転させる。

【００１５】スプライン外筒の回転を停止させた状態で
ボールねじナットのみを回転駆動することにより軸に直
に直線送りをかけてスクリューを移動させるようにして
いるため、回り止めやスクリュー押圧手段となるプッシ
ャープレートやガイドロッドが不要となり、部品点数の
削減と構造の簡略化および小型化が達成される。

【００１６】また、射出動作時においてはスプライン外
筒やその駆動源であるサーボーモータを射出ユニットベ
ース上に残したままスクリューのみが独立して移動する
ので、スクリューと一体に移動する部材の総重量が大幅
に軽減され、応答性に優れた射出動作を行うことが可能
となる。

【００１７】更に、前記２つのサポートベアリングを固
設したハウジングを射出ユニットベースのフロントプレ
ートに締結するためのタイロッドに歪みゲージを貼着し
てロードセルを構成することにより、スクリューに作用
する樹脂反力を検出することができる。

【００１８】また、前記２つのサポートベアリングを固
設したハウジングを射出ユニットベースのフロントプレ
ートに締結するためのタイロッドと前記ハウジングとの
間に薄肉部分を周溝状に配備した円環体を介装し、その
薄肉部分に歪みゲージを貼着してロードセルを構成して
もよい。

【００１９】また、円筒状のハウジングの先端部にスプ
ライン外筒を回転自在かつ軸方向移動不能に支えるサポ
ートベアリングを固設する一方、ハウジングの後端部に
はボールねじナットを回転自在かつ軸方向移動不能に支
えるサポートベアリングを固設し、薄肉部分を周溝状に
配備した円環体を前記ハウジングの中央部に介装し、そ
の薄肉部分に歪みゲージを貼着してロードセルを構成す
ることも可能である。

【００２０】このようなロードセルを備えた構成におい
ては、前記ボールねじナットおよび前記スプライン外筒
を同期回転させて計量動作を行わせながら前記ロードセ
ルによって背圧を検出し、該ロードセルによって検出さ
れる背圧が設定値に達した段階で、スクリューが後退す
る方向に前記ボールねじナットもしくはスプライン外筒
を差動させることで、スクリューに作用する樹脂反力を
設定背圧に維持することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明を適用した一実施形態
の射出ユニット１の構成の概略を示す断面図である。

【００２２】図１に示す通り、射出ユニット１は、概略
において、射出シリンダを取り付けるためのフロントプ
レート２、タイロッド３を介してフロントプレート２に
締結された円筒状のハウジング４、および、ハウシング
４に取り付けられた１組のボールねじ・スプライン５
と、ハウシング４に固設された射出用サーボモータ６お
よびスクリュー回転用サーボモータ７によって構成され
ている。

【００２３】ボールねじ・スプライン５は、図３に示す
通り、ボールねじ溝８ａとボールスプライン溝８ｂとを
備えた１本の軸８と、軸８のボールねじ溝８ａに螺合す
るボールねじナット１１、および、ボールねじナット１
１を回転自在かつ軸方向移動不能に支えるサポートベア
リング１２と、軸８のボールスプライン溝８ｂに摺嵌す
るスプライン外筒９、および、スプライン外筒９を回転
自在かつ軸方向移動不能に支えるサポートベアリング１
０とから成る。

【００２４】軸８とボールねじナット１１およびスプラ
イン外筒９とサポートベアリング１０，１２とを図３に
示すような状態に組み合わせた製品は、既に、ボールね
じ・スプライン等の名称で一般に市販され、ストローク
・回転ユニットとして利用されている周知の機械要素で
あり、また、スプライン外筒９の構成自体に関しても特
公昭５９−２８７７６号等で公知であるので、各部の構
成については詳細な説明を省略する。

【００２５】本実施形態では、このボールねじ・スプラ
イン５をそのまま利用し、スプライン外筒９のサポート
ベアリング１０に設けられたフランジ部１０ａを円筒状
のハウジング４の先端部（左端）にボルトで固定し、ま
た、ボールねじナット１１のサポートベアリング１２に
設けられたフランジ部１２ａを円筒状のハウジング４の
後端部（右端）にボルトで固定することにより、ユニッ
ト構造化されたサポートベアリング１０およびサポート
ベアリング１２をハウジング４に内嵌するかたちで円筒
状のハウジング４の両端にスプライン外筒９およびボー
ルねじナット１１を回転自在かつ軸方向移動不能に取り
付けるようにしている。無論、スプライン外筒９のサポ
ートベアリング１０とボールねじナット１１のサポート
ベアリング１２の取り付け位置を左右で入れ替えたとし
ても一向に差し支えはない。

【００２６】ハウジング４はタイロッド３およびフロン
トプレート２を介して図示しない射出ユニットベース上
に固定されているので、サポートベアリング１０および
１２は射出ユニットベース上に固設されているといって
よい。

【００２７】この射出ユニットベースは図１に示すよう
な射出ユニット１を型締部のステーショナリープラテン
に対して一体的に接離移動させることによってスプルー
ブレイクやノズルタッチ動作を行わせるためのものであ
るから、横型の射出成形機においては必須の構成要件で
ある。また、竪型の射出成形機の場合はフロントプレー
ト２が射出ユニットベースを兼ねることになるので、射
出ユニットベースを別途設けるといった必要はなく、フ
ロントプレート２自体が射出ユニットベースとなる。

【００２８】タイロッド３の外周面の一部には歪みゲー
ジが貼着され、起歪体となるタイロッド３と共にロード
セルを構成している。

【００２９】更に、図１に示すように、スプライン外筒
９の端部にはスクリュー回転用プーリ１３を一体的に固
着し、また、ボールねじナット１１の端部には射出用プ
ーリ１４を一体的に固着すると共に、ハウジング４の両
端には、これらのプーリ１３，１４を回転駆動するため
の駆動用プーリ１５，１６を取り付けたスクリュー回転
用サーボモータ７，射出用サーボモータ６を固設し、プ
ーリ１３とプーリ１５との間およびプーリ１４とプーリ
１６との間に動力伝達用のタイミングベルト１７，１８
を巻回している。

【００３０】無論、スクリュー１９は軸８と別体構造と
して着脱可能な構成とすることも可能であるが、この実
施形態の場合では、図１に示す通り完全な一体構造であ
る。当然、スクリュー１９の軸心と軸８の軸心とは完全
に一致しており、また、サポートベアリング１０および
サポートベアリング１２の軸心も軸８の軸心と完全に一
致しているので、サポートベアリング１０およびサポー
トベアリング１２は射出軸に沿って配備されているとい
ってよい。

【００３１】更に、この実施形態では、スクリュー１９
を取り外す場合のことを考慮し、スクリュー１９の直径
に比べて軸８の直径、より厳密にいえば、スプライン外
筒９の内径を大きく形成しているので、ボールねじナッ
ト１１のサポートベアリング１２をハウジング４の後端
部（右端）に固定しているボルトを外すことで、軸８と
スクリュー１９およびボールねじナット１１とサポート
ベアリング１２を一体的にハウジング４の後方に引き抜
くことができる。

【００３２】ボールスプライン溝８ｂとスプライン外筒
９との間に介在するボールはリテーナによってスプライ
ン外筒９の側に保持されているので、スプライン外筒９
から軸８を抜き取ってもこのボールが脱落することはな
いが、ボールねじ溝８ａとボールねじナット１１との間
に介在するボールはボールねじナット１１と完全に独立
しており、ボールねじナット１１から軸８を引き抜くと
このボールが外部に転出してしまうので、ボールねじナ
ット１１と軸８とは一体化したまま引き抜かなければな
らない。

【００３３】次に、スクリュー１９と軸８とを別体構造
とし、軸８内に設けた貫通孔を介してスクリュー１９の
みを後方に引き抜くようにした構成例について図４に示
す。無論、この場合の軸８はスクリュー１９の最大外径
部よりも太くなければならず、また、その軸心に設けら
れる貫通孔２２の内径もスクリュー１９の最大外径部よ
りも太くなければならない。当然、貫通孔２２を介して
スクリュー１９を後方に引き抜く以上は軸８の全長に亘
って貫通孔２２を設けなければならないが、貫通孔２２
の内径よりもスクリュー１９の外径が小さいため、この
ままでは軸８を前進させても貫通孔２２の中にスクリュ
ー１９が突入してしまい、射出動作を行わせることがで
きない。

【００３４】そこで、この実施形態では、軸８の先端面
とスクリュー１９の基部との間に図４（ａ）に示される
ようなサポータ２３を介装して射出動作を行わせるよう
にしている。サポータ２３の平面形状の一例を図４
（ｂ）に示すが、サポータ２３は必ずしも図４（ｂ）に
示されるような矩形形状でなくてもよい。このサポータ
２３は飽くまでもスクリュー１９を支えるための手段に
過ぎないので、スクリュー１９を軸８に固定するための
別の手段、つまり、図４（ａ）に示されるようなカプラ
ー部材２５が別途必要である。

【００３５】軸８の先端には、その中央部にスクリュー
１９よりも僅かに太い貫通孔２４ｂを有する円環体が一
体的に設けられ、その先端面には、中央部に段付き貫通
孔２５ａを有する小径の円環体からなるカプラー部材２
５を嵌合するための嵌合凹部２４ａが形成されている。
また、軸８の先端に設けられた円環体には、直径方向に
沿って図４（ｃ）に示すような矩形状の貫通孔２４ｃが
穿設されており、この貫通孔２４ｃに前述のサポータ２
３が差し込まれるようになっている。

【００３６】また、スクリュー１９の基部には外周溝１
９ａが全周に亘って刻設されており、この外周溝１９ａ
に２つ割りの円弧状コッタ２６，２７を取り付けると、
円弧状コッタ２６，２７の外周部とその端面が、カプラ
ー部材２５の段付き貫通孔２５ａの大径穴とその段差部
の端面とによって支えられるようになっている。

【００３７】従って、軸８に対するスクリュー１９の取
り付け手順としては、まず、スクリュー１９の外周溝１
９ａよりも先端側にカプラー部材２５を挿通しておいて
から外周溝１９ａに円弧状コッタ２６，２７を取り付
け、円弧状コッタ２６，２７にカプラー部材２５の段付
き貫通孔２５ａの大径穴を嵌合させて円弧状コッタ２
６，２７を押さえてから、円環体の貫通孔２４ｃにサポ
ータ２３を通して貫通孔２２を塞ぎ、スクリュー１９の
基部とサポータ２３の表面、および、円環体の嵌合凹部
２４ａとカプラー部材２５の底面とを重合させ、カプラ
ー部材２５，サポータ２３，軸８の各対応位置に穿設さ
れた複数のボルト穴２８，２９，３０に締結用ボルト３
１を挿通して、これらの部材をボルト３１で軸８に共締
めすることになる。

【００３８】また、スクリュー１９を軸８から取り外す
場合には、全ての締結用ボルト３１を外し、カプラー部
材２５をスクリュー先端側に移動させて円弧状コッタ２
６，２７をスクリュー１９から外して、サポータ２３を
円環体の貫通孔２４ｃから抜き取れば、軸８の貫通孔２
２から後方にスクリュー１９を引き抜くことができる。

【００３９】この実施形態では、スクリュー１９の基部
に取り外し用のボルト穴３２を螺刻し、軸８の後端から
挿入した治具をボルト穴３２に螺合させてスクリュー１
９を後方に引き抜けるようにしている。なお、治具は適
当な長さのボルトで代用できるが、十分な長さのボルト
がない場合には、ロッド材の先端にダイスで雄ねじを刻
設することにより、この治具を簡単に作成することがで
きる。ロッド材の基部をＬ時型に屈曲させて把手とすれ
ば、力をいれるのも容易である。

【００４０】図５は、軸８内に設けた貫通孔を介してス
クリュー１９のみを後方に引き抜くようにした場合の別
の構成例について示す図である。図４の実施形態と相違
するのは、図４におけるサポータ２３および軸８の先端
部の円環体に相当する部材としてカプラー部材３３を設
け、この部材を軸８の先端部に内嵌して取り付けている
点である。カプラー部材３３は図４における軸８の先端
部の円環体とは相違し、スクリュー１９の基部を支える
ための底面３３ａを一体的に備えており、また、貫通孔
２２には、軸８の先端部でカプラー部材３３を支えるた
めの嵌合部３４が座ぐり穴状に拡径して設けられてい
る。なお、スクリュー１９の外周溝１９ａやボルト穴３
２および円弧状コッタ２６，２７ならびにカプラー部材
２５の構造に関しては図４のものと同様である。

【００４１】また、この実施形態ではスクリュー１９の
取り外しに際し、軸８の嵌合部３４に埋没しているカプ
ラー部材３３を手前に引き抜く必要があるので、該カプ
ラー部材３３を引き抜くための把手となるボルトを螺合
するためのタップ穴３５が少なくとも１つカプラー部材
３３上に設けられている。カプラー部材２５，３３に締
結用ボルト３１を通すためのボルト穴２８，３６の配列
については図４（ｃ）と同様であるが、この実施形態で
は、図５に示す通り、カプラー部材３３に穿設すべきボ
ルト穴３６の内の１つを盲穴状の雌ねじ３６ａとして構
成し、他よりも短い１本の締結用ボルト３１ａにより、
カプラー部材２５とカプラー部材３３とを１か所のみ直
に締結するようにし、前述のタップ穴３５をこの盲穴状
の雌ねじ３６ａと同軸上に設けている（図５の断面に示
される下側のボルト穴を参照のこと）。

【００４２】無論、全ての締結用ボルト３１，３１ａを
外してカプラー部材２５を取り外してから、再び雌ねじ
３６ａに締結用ボルト３１ａを螺合させ、これを把手と
してカプラー部材３３を手前に引き抜くようにしても構
わない。また、全ての締結用ボルト３１を外した後、軸
８を後退させることによって、ボルト３１ａでカプラー
部材２５に締結されているカプラー部材３３を強制的に
引き抜くといったことも可能であり、この場合の作業手
順としてはボルト３１ａの取り外しが最後になる。

【００４３】図４および図５に示した実施形態ではスク
リュー１９を後方に引き抜くようにするために軸８に貫
通孔２２を穿設しているのであるが、この貫通孔２２を
設けることにより結果的に軸８の慣性モーメントも大幅
に減少するので、軸の回転や直動に関する運動の応答性
が向上するというメリットがある（無論、スクリュー１
９を後方に引き抜く必要がない場合であっても、軸８を
中空構造とすることによって応答性の向上が可能であ
る）。

【００４４】また、スクリュー１９を後方へ抜き取るよ
うにしたため、スクリュー１９を取り外すために射出ユ
ニットベースを旋回させて型締部のステーショナリープ
ラテンから射出シリンダの先端をオフセットするといっ
た必要はなくなり、射出ユニットベースの旋回機構自体
が不要となって、射出ユニットベースの機械的な強度が
向上する。また、スクリュー１９の交換作業を行っても
射出シリンダの先端位置にずれが生じるといった問題が
起こらないから、不適当な位置へのノズルの接触による
金型スプルーの損傷やそれによる樹脂洩れといった問題
も解消され、少なくとも、射出成形機の側方にスクリュ
ー交換のための作業スペースを設ける必要はなくなる
（スクリュー交換のための作業スペースは射出成形機の
後方に設ける必要がある）。

【００４５】無論、従来と同様の旋回機構を採用して射
出シリンダの先端からスクリュー１９を取り外すように
してもよいが、その場合には、軸８をスクリュー１９と
同等に細く構成するか、または、従来と同様のカプラー
等を用いて軸８とスクリュー１９とを分離可能な構成と
する必要がある。

【００４６】更に、スプライン外筒９が軸８の回り止め
手段を兼ね、ボールねじナット１１の回転によって軸８
に直に送りがかけられるので、図４の従来例に示される
ようなガイドロッド１０２やプッシャープレート１０４
も不要となり、射出ユニット１が全体として小型軽量化
され、部品点数も削減される。なお、タイロッド３はフ
ロントプレート２とハウジング４とを締結するための手
段に過ぎず、スクリューに作用する最終的な樹脂反力を
受けるという点を除き、図４の従来例に示されるような
ガイドロッド１０２とでは用途も機能も相違する。

【００４７】このような構造において射出動作を行う際
には、スクリュー回転用サーボモータ７の停止状態を保
持し、プーリ１５，タイミングベルト１７，プーリ１３
でスプライン外筒９の回転を抑えたまま射出用サーボモ
ータ６を駆動し、プーリ１６，タイミングベルト１８，
プーリ１４を介してボールねじナット１１のみを回転さ
せる。軸８の回転がスプライン外筒９で抑えられたまま
ボールねじナット１１のみが回転するので、軸８に射出
軸方向の送りがかけられ、軸８と一体に固設されたスク
リュー１９が射出軸方向に移動することになる。

【００４８】当然、この際にはスプライン外筒９，プー
リ１３，タイミングベルト１７，プーリ１５およびスク
リュー回転用サーボモータ７を残してスクリュー１９と
軸８のみが射出軸方向に移動することになる。つまり、
スクリュー１９と共に移動する慣性質量は極めて僅かな
ものであって、図４の従来例に示されるように、プッシ
ャープレート１０４やプーリ１１４およびスクリュー回
転用サーボモータと一体にスクリュー１０５に送りをか
けるものとは相違し、射出用サーボモータ６を高出力化
しなくても高レスポンスでスクリュー１９の移動速度を
制御することができる。

【００４９】また、軽量混練り動作を行う場合には、射
出用サーボモータ６に設定背圧に見合ったトルクリミッ
トをかけた状態で、ボールねじナット１１とスプライン
外筒９が設定スクリュー回転数に応じた速度で同期回転
するように、射出用サーボモータ６とスクリュー回転用
サーボモータ７の回転速度を制御する。

【００５０】従って、スクリューに作用する樹脂反力が
設定背圧以下であれば、ボールねじナット１１とスプラ
イン外筒９が設定スクリュー回転数で完全に同期回転す
ることになり、ボールねじナット１１とスプライン外筒
９との間に回転位置の位相差が全く発生しないので、軸
８、つまり、スクリュー１９は軸方向に停止したまま、
その停止位置で設定スクリュー回転数の回転運動のみを
行うことになる。

【００５１】この結果、軽量混練りされた溶融樹脂がシ
リンダの先端に徐々に溜まって、背圧、つまり、スクリ
ュー１９の先端に作用する樹脂反力が徐々に増大してゆ
く。

【００５２】そして、スクリュー１９の先端に作用する
樹脂反力が設定背圧に達すると、設定背圧に見合ったト
ルクリミットをかけられた射出用サーボモータ６で駆動
されるボールねじナット１１は、軸８に沿って作用する
樹脂反力がボールねじナット１１のねじ面に与える周方
向の力によって生じる回転力に抗してスプライン外筒９
との同期回転を維持することができなくなり、スプライ
ン外筒９に対し、軸８が後退する方向に対応する回転方
向に同期ずれを生じる。

【００５３】つまり、もし、図１においてスクリュー１
９の先端側から見て時計方向の回転によって計量動作が
行われているとするならば（スクリュー１９のスパイラ
ルが右ねじ形式である場合）、ボールねじナット１１の
回転速度は設定スクリュー回転数で回転するスプライン
外筒９の回転速度よりも遅くなり、また、図１において
スクリュー１９の先端側から見て反時計方向の回転によ
って計量動作が行われているとするならば（スクリュー
１９のスパイラルが左ねじ形式である場合）、ボールね
じナット１１の回転速度は設定スクリュー回転数で回転
するスプライン外筒９の回転速度よりも速くなるという
ことである。無論、これは軸８が図１に示すような右ね
じ形式の場合に生じる現象であって、もし、軸８が左ね
じ形式であれば、これとは全く逆の同期ずれが生じるこ
とになる。

【００５４】結果的に、スプライン外筒９に対して軸８
を後退させる方向に生じるボールねじナット１１の同期
ずれにより、スクリュー１９に作用する樹脂反力は常に
設定背圧に保持されることになる。

【００５５】また、射出用サーボモータ６にトルクリミ
ットを設定して設定背圧を維持する代わりに、タイロッ
ド３と歪みゲージとで構成されるロードセルからの検出
圧力の現在値に基いて設定背圧を維持するようにするこ
とも可能である。

【００５６】この場合は、ボールねじナット１１とスプ
ライン外筒９が設定スクリュー回転数に応じた速度で同
期回転するように射出用サーボモータ６とスクリュー回
転用サーボモータ７の基準となる回転速度、より厳密に
いえば単位時間当たりの移動指令を決めておき、検出圧
力の現在値が設定背圧を上回る毎に、その分配周期にお
いてのみ、スプライン外筒９に対して軸８を後退させる
方向で、射出用サーボモータ６への位置指令に所定の補
正量を加算または減算して出力し、スクリュー１９を僅
かに後退させ、シリンダ容量を増大させることによって
溶融樹脂の内圧を設定背圧に維持するようにする。

【００５７】射出用サーボモータ６への移動指令を基準
値よりも増大させるか減少させるかは、既に述べた通り
であり、例えば、図１においてスクリュー１９の先端側
から見て時計方向の回転によって計量動作が行われてい
るとするならば（スクリュー１９のスパイラルが右ねじ
形式である場合）、ボールねじナット１１の回転速度が
設定スクリュー回転数で回転するスプライン外筒９の回
転速度よりも遅くなる方向（要するに、移動指令の補正
値が負）、また、図１においてスクリュー１９の先端側
から見て反時計方向の回転によって計量動作が行われて
いるとするならば（スクリュー１９のスパイラルが左ね
じ形式である場合）、ボールねじナット１１の回転速度
が設定スクリュー回転数で回転するスプライン外筒９の
回転速度よりも速くなる方向（要するに、移動指令の補
正値が正）ということである。

【００５８】無論、これは軸８が図１に示すような右ね
じ形式の場合であって、もし、軸８が左ねじ形式であれ
ば、これとは全く逆の同期ずれを生じさせる必要があ
る。

【００５９】結果的に、溶融樹脂の内圧が増大する度に
スプライン外筒９に対して軸８を後退させる方向に微小
な送りがかけられることになるので、スクリュー１９に
作用する樹脂反力は常に設定背圧に保持されることにな
る。

【００６０】当然、計量時におけるスクリュー回転数は
設定値に保持すべきではあるが、樹脂の計量混練りの結
果に影響がない範囲であれば、射出用サーボモータ６へ
の移動指令に対して補正をかける代わりにスクリュー回
転用サーボモータ７への移動指令に対して逆方向の補正
をかけることで、同様の目的を達成することが可能であ
る。次に、スクリュー１９に作用する射出圧力や背圧を
検出するためのロードセルを別の位置に組み込んだ場合
の構成例について図２に示す。

【００６１】図２に示す射出ユニット１′の構成の主要
部は図１における射出ユニット１と全く同様であるが、
ハウジング４′からフランジ部４ａ（図１参照）に相当
する部分を取り除き、タイロッド３とハウジング４′と
の間にロードセル２０を介装してある点で図１の実施形
態とは異なる。

【００６２】ロードセル２０は、薄肉部分２１を周溝状
に配備した円環体によって形成されており、この薄肉部
分２１に貼着した歪みゲージによって薄肉部分２１の撓
みを測定することにより、ガイドロッド３に作用する張
力、要するに、射出圧力や背圧等の樹脂反力を検出する
ようになっており、このロードセル１１１で検出した樹
脂反力を検出し、保圧や背圧のフィードバック制御を前
記と同様にして実施することができる。

【００６３】図７に示した従来例ではスクリュー１０５
に作用する樹脂反力の一部がプッシャープレート１０４
とガイドロッド１０２との間の摺動部の摩擦によってガ
イドロッド１０２の側に分散されるため、スクリュー１
０５に作用する樹脂反力の全てをロードセル１１１によ
って受けることはできないが、図２に示した実施形態で
は、タイロッド３に作用する張力の全て、つまり、スク
リュー１９の軸方向に作用する樹脂反力の全てがロード
セル２０によって受けられることになるので、図７に示
した従来例よりも高精度の検出精度を期待することがで
きる。

【００６４】次に、更に別の実施形態の射出ユニット３
７について説明する。前述の各実施形態との最も大きな
相違は、ボールねじ溝とボールスプライン溝とを設けた
軸４１を単体のシャフトから構成する代わりに、個別部
材から成るスプライン軸３９およびボールねじ軸４０を
ボルト等で接合して一体的に構成している点、図１およ
び図２におけるスプライン外筒９のサポートベアリング
１０に相当する部材を省略し、このサポートベアリング
１０に相当する機能をハウジング３８の一部を構成する
ハウジング先端部構成要素３８ａによって兼ねさせると
共に、該ハウジング先端部構成要素３８ａに図１および
図２のスプライン外筒９に代わるスプライン外筒９′を
直接的に取り付けている点、図１および図２におけるボ
ールねじナット１１のサポートベアリング１２に相当す
る部材を省略し、このサポートベアリング１２に相当す
る機能をハウジング３８の一部を構成するハウジング後
方部構成要素３８ｂによって兼ねさせると共に、該ハウ
ジング後方部構成要素３８ｂに図１および図２のボール
ねじナット１１に代わるボールねじナット１１′を直接
的に取り付けている点、および、図２におけるロードセ
ル２０と同等の構造を有するロードセル２０′をハウジ
ング先端部構成要素３８ａとハウジング後方部構成要素
３８ｂとの間に介装し、ハウジング３８の一部を兼ねさ
せている点である。

【００６５】つまり、これらの構成要素は全て新規設計
の部品であって、図１や図２の例のように市販のボール
ねじ・スプライン５を利用したものではない。

【００６６】まず、軸４１は、既に述べた通り、ボール
スプライン溝３９ｂのみを備えたスプライン軸３９とボ
ールねじ溝４０ａのみを備えたボールねじ軸４０とをボ
ルト４２で一体的に接合した構成を有し、スプライン軸
３９の外周部にはこれを回転不能摺動自在に支えるスプ
ライン外筒９′が環装され、また、ボールねじ軸４０の
外周部にはこれに螺合するボールねじナット１１′が環
装されている。ボールスプライン溝３９ｂとスプライン
外筒９′との嵌合面の構造やボールねじ溝４０ａとボー
ルねじナット１１′との螺合面の構造に関しては従来の
ものと同様である。

【００６７】また、スプライン外筒９′の外周面には、
方向性の異なる２つのアンギュラベアリング４３の内輪
が間隔をおいて取り付けられ、その各々が、外筒９′の
外周溝に取り付けられたＣリング状のリテーナ４４ａ，
４４ｂ，４４ｃと外筒９′のフランジ部４５によって支
えられて、軸方向の移動を禁止されている。そして、２
つのアンギュラベアリング４３の外輪は、円筒状のハウ
ジング先端部構成要素３８ａの内周面に取り付けられ、
図中右側に位置するベアリング４３の外輪がハウジング
先端部構成要素３８ａの内周面にある段差部４８で支え
られる一方、もう片方のベアリング４３の外輪は、ハウ
ジング先端部構成要素３８ａの左端面にボルト止めされ
た円環状のリテーナ４７によって固定されている。２つ
のベアリング４３の外輪間にはスリーブ４６が介装され
ているので、リテーナ４７を強く締め付けてもリテーナ
４４ｃに変形が生じることはない。なお、４９はオイル
シールである。

【００６８】結果的に、スプライン外筒９′はハウジン
グ先端部構成要素３８ａに対して回転自在であり、か
つ、軸方向には移動不能である。

【００６９】そして、スプライン外筒９′の端面には、
図１および図２の各実施形態の場合と同様にして、スク
リュー回転用プーリ１３が固設されている。

【００７０】スプライン軸３９に対するスクリュー１９
の取り付け方式は基本的に図５の例と同様であるが、こ
の実施形態の場合はスクリュー１９を後方に抜くように
はしていないので、図５のカプラー部材３３に相当する
部品は必要なく、スプライン軸３９の端面に設けた盲穴
５０の底で直接スクリュー１９の基部を支えるようにし
ている。

【００７１】更に、ハウジング先端部構成要素３８ａの
右端面には、薄肉部分５６を周溝状に配備した円環体か
らなるロードセル２０′の内周部が、ボルトにより固着
されている。

【００７２】また、ボールねじ軸４０に螺合されたボー
ルねじナット１１′の外周面には、方向性の異なる２つ
のアンギュラベアリング５１の内輪が間隔をおいて取り
付けられ、図中右側に位置するアンギュラベアリング５
１の内輪がボールねじナット１１′端部の鍔部５２で支
えられる一方、もう片方のアンギュラベアリング５１の
内輪が、ボールねじナット１１′の他端側に螺合された
ダブルナット５３により固定され、２つのアンギュラベ
アリング５１の内輪間に介装されたスリーブ５４によっ
て、２つのアンギュラベアリング５１の位置決めがなさ
れている。

【００７３】そして、２つのアンギュラベアリング５１
の外輪は、円筒状のハウジング後方部構成要素３８ｂの
内周面に取り付けられ、図中右側に位置するアンギュラ
ベアリング５１の外輪がハウジング後方部構成要素３８
ｂの内周面端部にある段差部５５で支えられる一方、も
う片方のアンギュラベアリング５１の外輪は、ハウジン
グ後方部構成要素３８ｂの左端面に外周部をボルト止め
された円環状のロードセル２０′の嵌合突起５７によっ
て固定されている。なお、ここでいうロードセル２０′
の外周部／内周部の区別は薄肉部分５６を境とするもの
である。前記と同様、２つのアンギュラベアリング５１
の外輪間にはスリーブ５８を介装して位置決めを行って
いる。５９はオイルシールである。

【００７４】結果的に、ボールねじナット１１′はハウ
ジング後方部構成要素３８ｂに対して回転自在であり、
かつ、軸方向には移動不能である。

【００７５】ボールねじナット１１′の端面には、図１
および図２の各実施形態の場合と同様にして、射出用プ
ーリ１４が固設されている。

【００７６】射出および計量の動作原理に関しては図１
および図２に示した実施形態と全く同様である。

【００７７】また、樹脂圧力を検出するためのロードセ
ル２０′をハウジング３８の中央部においてハウジング
先端部構成要素３８ａとハウジング後方部構成要素３８
ｂとの間に介装し、スクリュー回転用サーボモータは、
図１および図２に示した実施形態と同様にハウジング３
８の左端側、つまり、ハウジング先端部構成要素３８ａ
上に固設するようにしているので、スクリュー回転用サ
ーボモータとスクリュー回転用プーリ１３との間に巻回
されたタイミングベルトの張力によってロードセル２
０′に歪みが生じることがなく、樹脂圧力の検出を一層
精密に行うことができる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、スクリューを押圧する
ためのプッシャープレートやプッシャープレートの回り
止めとなるガイドロッドを設ける必要がなくなるので、
射出ユニットの部品点数の削減と構造の簡略化および小
型化を達成することができる。

【００７９】また、スクリューと一体に移動するプッシ
ャープレートがなくなり、スクリューを回転駆動するた
めのスクリュー回転用サーボモータもスクリューと一体
に移動させる必要がなくなるので、スクリューに付属し
て移動する部材の総重量が大幅に軽減され、低出力の射
出用サーボモータを用いた場合でも応答性に優れた射出
動作を行わせることができる。

【００８０】また、ボールねじ溝とボールスプライン溝
とを設けた軸の直径をスクリューの直径よりも大きく形
成すれば、スクリューの交換に際して射出ユニットの後
方からスクリューの脱着を行えるようになる。

【００８１】この結果、射出ユニットを旋回させて射出
シリンダの先端からスクリューを引き抜くといった必要
がなくなり、少なくとも、射出成形機の側方にスクリュ
ー交換のための作業スペースを設ける必要はなくなり、
射出ユニットの旋回機構自体も不要となるので、射出ユ
ニットから無駄な可動部を排除して機械的な強度を向上
させることが可能となる。

【００８２】更に、円筒状のハウジングの先端部にスプ
ライン外筒を取り付けると共にハウジングの後端部にボ
ールねじナットを取り付けて、ハウジングの中央部にロ
ードセルを介装した構成によれば、スクリュー回転用サ
ーボモータとスプライン外筒のスクリュー回転用プーリ
との間に巻回されたタイミングベルトの張力によってロ
ードセルに歪みが生じることがなく、樹脂圧力の検出を
一層精密に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の射出ユニットの構成の概
略を示す断面図である。

【図２】他の一実施形態の射出ユニットの構成の概略を
示す断面図である。

【図３】各実施形態の射出ユニットの軸，スプライン外
筒，ボールねじナットおよびサポートベアリングの組み
付け状態を示す斜視図である。

【図４】スクリューと軸とを別体構造とし、軸内に設け
た貫通孔を介してスクリューのみを後方に引き抜くよう
にした構成例の主要部を示す図である。

【図５】スクリューと軸とを別体構造とし、軸内に設け
た貫通孔を介してスクリューのみを後方に引き抜くよう
にした構成例の主要部を示す図である。

【図６】更に他の一実施形態の射出ユニットの構成の概
略を示す断面図である。

【図７】従来の電動式射出成形機の射出ユニットの構成
の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 射出ユニット １′ 射出ユニット ２ フロントプレート ３ タイロッド ４ ハウジング ４ａ フランジ部 ４′ ハウジング ５ ボールねじ・スプライン ６ 射出用サーボモータ ７ スクリュー回転用サーボモータ ８ 軸 ８ａ ボールねじ溝 ８ｂ ボールスプライン溝 ９ スプライン外筒 ９′ スプライン外筒 １０ サポートベアリング １０ａ フランジ部 １１ ボールねじナット １１′ ボールねじナット １２ サポートベアリング １２ａ フランジ部 １３ スクリュー回転用プーリ １４ 射出用プーリ １５，１６ 駆動用プーリ １７，１８ タイミングベルト １９ スクリュー １９ａ 外周溝 ２０ ロードセル ２０′ ロードセル ２１ 薄肉部分 ２２ 貫通孔 ２３ サポータ ２４ａ 嵌合凹部 ２４ｂ 貫通孔 ２４ｃ 貫通孔 ２５ カプラー部材 ２５ａ 段付き貫通孔 ２６ 円弧状コッタ ２７ 円弧状コッタ ２８ ボルト穴 ２９ ボルト穴 ３０ ボルト穴 ３１ 締結用ボルト ３１ａ 他よりも短い締結用ボルト ３２ ボルト穴 ３３ カプラー部材 ３３ａ 底面 ３４ 嵌合部 ３５ タップ穴 ３６ ボルト穴 ３６ａ 盲穴状の雌ねじ ３７ 射出ユニット ３８ ハウジング ３８ａ ハウジング先端部構成要素 ３８ｂ ハウジング後方部構成要素 ３９ スプライン軸 ３９ｂ ボールスプライン溝 ４０ ボールねじ軸 ４０ａ ボールねじ溝 ４１ 軸 ４２ ボルト ４３ アンギュラベアリング ４４ａ リテーナ ４４ｂ リテーナ ４４ｃ リテーナ ４５ フランジ部 ４６ スリーブ ４７ リテーナ ４８ 段差部 ４９ オイルシール ５０ 盲穴 ５１ アンギュラベアリング ５２ 鍔部 ５３ ダブルナット ５４ スリーブ ５５ 段差部 ５６ 薄肉部分 ５７ 嵌合突起 ５８ スリーブ ５９ オイルシール １００ 射出ユニット １０１ フロントプレート １０２ ガイドロッド １０３ リアプレート １０４ プッシャープレート １０５ スクリュー １０６ ボールねじナット １０７ ボールねじ １０８ スクリュースリーブ １０９ アンギュラベアリング １１０ 射出用プーリ １１１ ロードセル １１２ カプラー １１３ アンギュラベアリング １１４ スクリュー回転用プーリ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−345337（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボールねじ溝とボールスプライン溝とを
   設けた軸に螺合するボールねじナットを回転自在かつ軸
   方向移動不能に支えるサポートベアリングと、前記軸の
   ボールスプライン溝に摺嵌するスプライン外筒を回転自
   在かつ軸方向移動不能に支えるサポートベアリングとを
   射出軸に沿って射出ユニットベース上に固設すると共
   に、前記ボールねじナットを回転駆動するサーボーモー
   タと前記スプライン外筒を回転駆動するサーボーモータ
   とを前記射出ユニットベース上に配備し、前記軸に射出
   および計量混練り用のスクリューを一体的に取り付け、
   該スクリューに作用する樹脂反力を検出するロードセル
   を設けたことを特徴とする射出成形機の射出ユニット。
2. 【請求項２】 前記スプライン外筒の回転を停止させた
   状態で前記ボールねじナットのみを回転させて射出動作
   を行わせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   射出成形機の射出ユニット。
3. 【請求項３】 前記ボールねじナットおよび前記スプラ
   イン外筒を同期回転させて計量動作を行わせるようにし
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載の射出
   成形機の射出ユニット。
4. 【請求項４】 前記２つのサポートベアリングを固設し
   たハウジングを射出ユニットベースのフロントプレート
   に締結するためのタイロッドに歪みゲージを貼着してロ
   ードセルを構成したことを特徴とする請求項１，請求項
   ２又は請求項３記載の射出成形機の射出ユニット。
5. 【請求項５】 前記２つのサポートベアリングを固設し
   たハウジングを射出ユニットベースのフロントプレート
   に締結するためのタイロッドと前記ハウジングとの間に
   薄肉部分を周溝状に配備した円環体を介装し、その薄肉
   部分に歪みゲージを貼着してロードセルを構成したこと
   を特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３記載の射
   出成形機の射出ユニット。
6. 【請求項６】 円筒状のハウジングの先端部にスプライ
   ン外筒を回転自在かつ軸方向移動不能に支えるサポート
   ベアリングを固設する一方、ハウジングの後端部にはボ
   ールねじナットを回転自在かつ軸方向移動不能に支える
   サポートベアリングを固設し、薄肉部分を周溝状に配備
   した円環体を前記ハウジングの中央部に介装し、その薄
   肉部分に歪みゲージを貼着してロードセルを構成したこ
   とを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３記載の
   射出成形機の射出ユニット。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６の内いずれか１項に記載
   の射出成形機の射出ユニットにおいて、前記ボールねじ
   ナットおよび前記スプライン外筒を同期回転させて計量
   動作を行わせながら前記ロードセルによって背圧を検出
   し、該ロードセルによって検出される背圧が設定値に達
   すると、スクリューが後退する方向に前記ボールねじナ
   ットもしくはスプライン外筒を差動させてスクリューに
   作用する樹脂反力を設定背圧に維持するようにしたこと
   を特徴とする射出成形機の射出ユニット。