JP3858238B2

JP3858238B2 - 射出装置

Info

Publication number: JP3858238B2
Application number: JP2000060148A
Authority: JP
Inventors: 規嗣平賀
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2020-03-06
Also published as: JP2001248706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出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、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、高圧で射出して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冷却して固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテン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。
【０００４】
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動装置としての駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によってスクリューを回転させ、樹脂の圧力によってスクリューを後退させることにより樹脂の計量が行われる。
【０００５】
図２は従来の射出装置の概念図である。
【０００６】
図において、１０は加熱シリンダ、１１はスクリュー、１２は図示されないフレームに固定された固定プレートであり、該固定プレート１２に加熱シリンダ１０の後端が固定される。また、前記固定プレート１２と対向させて移動自在に可動プレート１３が配設される。
【０００７】
該可動プレート１３のほぼ中央に、スクリュー支持軸１４がベアリング１５によって回転自在に配設され、前記スクリュー支持軸１４に前記スクリュー１１の後端（図における右端）が固定される。そして、前記スクリュー支持軸１４の後端に従動プーリ１６が固定される。また、前記可動プレート１３の所定の箇所に図示されない計量用モータが取り付けられ、該計量用モータの出力軸に図示されない駆動プーリが取り付けられ、該駆動プーリと前記従動プーリ１６との間に図示されないタイミングベルトが張設される。
【０００８】
そして、前記可動プレート１３の周縁の２箇所において、ボールねじ軸１８がベアリング１９によって互いに平行に、かつ、回転自在に支持される。前記ボールねじ軸１８は、前方（図における左方）にねじ部２１を、後方（図における右方）に軸部２２を備え、該軸部２２は、可動プレート１３に形成された穴２３を貫通して後方に延び、後端に同期プーリ２４が取り付けられ、各同期プーリ２４間にタイミングベルト２５が張設される。
【０００９】
一方、前記ねじ部２１は、固定プレート１２の図示されない穴を貫通して前方に延び、固定プレート１２に取り付けられたボールナット２６と螺（ら）合させられる。なお、前記ボールねじ軸１８及びボールナット２６によってボールねじが構成され、該ボールねじによって回転運動が直線運動に変換される。
【００１０】
また、前記可動プレート１３の所定の箇所に射出用モータ２８が取り付けられ、該射出用モータ２８の出力軸２９に駆動プーリ３１が取り付けられるとともに、前記二つのボールねじ軸１８のうちの所定のボールねじ軸１８の後端において、前記同期プーリ２４より外側に従動プーリ３２が取り付けられ、前記駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間にタイミングベルト３３が張設される。
【００１１】
そして、計量工程時に、前記計量用モータを駆動することによって前記スクリュー１１を回転させると、図示されないホッパ内のペレット状の樹脂が、落下して加熱シリンダ内に進入し、加熱シリンダ内を前進させられる。また、該加熱シリンダの周囲には図示されないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダを加熱し、加熱シリンダ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１１を回転させると、図示されないスクリューヘッドの前方に溶融させられた樹脂が蓄えられ、それに伴ってスクリュー１１が後退（図における右方向に移動）させられる。
【００１２】
次に、射出工程時に、前記射出用モータ２８を駆動することによって、ボールねじ軸１８を回転させると、ボールねじ軸１８の回転運動がボールナット２６のボールねじ軸１８に対する直線運動に変換され、スクリュー１１が前進（図における左方向に移動）させられる。その結果、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は、加熱シリンダの前端に取り付けられた図示されない射出ノズルから射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の駆動部において、前記ボールねじは、回転運動を直線運動に変換する際にスラスト方向の荷重を受けるので、スラスト荷重に対する耐久性が高くなるように設計されるが、駆動部の組立ての際にボールねじ軸１８とボールナット２６とが偏心すると、駆動部の作動に伴ってボールねじに偏荷重が加わり、ボールねじの耐久性が著しく低くなってしまう。
【００１４】
図３はボールねじ軸とボールナットとの偏心を説明する図、図４は偏心量と寿命比との関係図である。なお、図４において、横軸に偏心量εを、縦軸に寿命比Ｌ／Ｌ０を採ってある。
【００１５】
図３において、２６はボールナット、ＳＨ１はボールナット２６の軸線、ＳＨ２はボールねじ軸１８（図２）の軸線、εは前記軸線ＳＨ１、ＳＨ２間の偏心量である。図４に示されるように、偏心量εが大きくなるほど寿命比Ｌ／Ｌ０が小さくなる。なお、寿命比Ｌ／Ｌ０は、軸線ＳＨ１、ＳＨ２間の偏心量εを変化させたときの寿命Ｌを、偏心量εが０〔ｍｍ〕であるときの寿命Ｌ０で除算した値である。
【００１６】
また、駆動部の作動に伴って、固定プレート１２及び可動プレート１３が変形し、ボールねじ軸１８とボールナット２６とが相対的に傾いたときも、ボールねじに偏荷重が加わり、ボールねじの耐久性が著しく低くなってしまう。
【００１７】
図５はボールねじ軸とボールナットとの傾きを説明する図、図６は傾き角と寿命比との関係図である。なお、図６において、横軸に傾き角θを、縦軸に寿命比Ｌ／Ｌ０を採ってある。
【００１８】
図５において、２６はボールナット、ＳＨ１はボールナット２６の軸線、ＳＨ２はボールねじ軸１８（図２）の軸線、θは前記軸線ＳＨ１、ＳＨ２間の傾き角である。図６に示されるように、傾き角θが大きくなるほど寿命比Ｌ／Ｌ０が小さくなる。なお、寿命比Ｌ／Ｌ０は、軸線ＳＨ１、ＳＨ２間の傾き角θを変化させたときの寿命Ｌを、傾き角θが０〔ｒａｄ〕であるときの寿命Ｌ０で除算した値である。
【００１９】
このように、ボールねじ軸１８とボールナット２６とが偏心したり、傾いたりすると、ボールねじに偏荷重が加わり、ボールねじの耐久性が著しく低くなってしまうので、ボールねじの加工精度を高くするとともに、駆動部の組立ての際にボールねじ軸１８とボールナット２６とが偏心することがないように、ボールねじの芯（しん）出しを十分に行う必要がある。したがって、駆動部のコストが高くなってしまうだけでなく、組立作業が煩雑になってしまう。
【００２０】
本発明は、前記従来の駆動部の問題点を解決して、コストを低くすることができるだけでなく、組立作業を簡素化することができる射出装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部材を固定する固定部材と、該固定部材と対向させて移動自在に配設され、射出部材の後端が回転自在に取り付けられた可動部材と、複数のボールナットと、該各ボールナットと螺合させられるねじ部及び軸部を備えた複数のボールねじ軸と、駆動されたときに、前記各ボールナット及び各ボールねじ軸のうちの一方を回転させることによって、前記可動部材を移動させる駆動手段とを有する。
【００２２】
そして、前記各ボールねじ軸と各ボールナットとが相対的に傾くのを防止するように、前記固定部材と可動部材との間において、前記各軸部の所定の箇所に、前記駆動手段が駆動されるのに伴って変形することによって、前記各軸部に加わる偏荷重を吸収する可撓（とう）部が形成される。
【００２３】
本発明の他の射出装置においては、シリンダ部材を固定する固定部材と、該固定部材と対向させて移動自在に配設され、射出部材の後端が回転自在に取り付けられた可動部材と、複数のボールナットと、該各ボールナットと螺合させられるねじ部及び軸部を備えた複数のボールねじ軸と、駆動されたときに、前記各ボールナット及び各ボールねじ軸のうちの一方を回転させることによって、前記可動部材を移動させる駆動手段とを有する。
【００２４】
そして、前記各ボールねじ軸と各ボールナットとが相対的に傾くのを防止するように、前記固定部材と可動部材との間において、前記各ねじ部と各軸部とは、前記駆動手段が駆動されるのに伴って変形することによって、前記各軸部に加わる偏荷重を吸収する弾性材により連結される。
【００２５】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記固定部材及び可動部材のうちの一方に、固定部材及び可動部材のうちの他方を案内するガイドバーが配設される。
【００２６】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記各ボールナットは固定部材及び可動部材のうちの一方に固定される。そして、前記各ボールねじ軸は固定部材及び可動部材のうちの他方に対して回転自在に支持される。
【００２７】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記各ボールナットは固定部材及び可動部材のうちの一方に対して回転自在に支持される。そして、前記各ボールねじ軸は固定部材及び可動部材のうちの他方に固定される。
【００２８】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記可撓部は小径部によって形成される。
【００２９】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記可撓部は軟材料によって形成される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記可動部材の複数箇所に、前記各ボールねじ軸が互いに平行に支持される。
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記各ボールねじ軸は、射出部材とは異なる軸上に配設される。
【００３０】
【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。なお、本実施の形態においては、駆動装置として射出装置の駆動部について説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態における射出装置の駆動部の断面図、図７は本発明の実施の形態における射出装置の可塑化部の断面図、図８は本発明の実施の形態における射出装置の作動状態を示す概念図である。
【００３２】
図において、１０はシリンダ部材としての加熱シリンダ、１１は射出部材としてのスクリューであり、該スクリュー１１の外周面には螺旋状のフライト３６が形成され、該フライト３６に沿って溝３７が形成される。また、４１はフレーム、１２は該フレーム４１に固定された固定部材としての固定プレートであり、該固定プレート１２に前記加熱シリンダ１０の後端（図１における右端）が固定される。そして、前記固定プレート１２と対向させて移動自在に可動部材としての可動プレート１３が配設される。
【００３３】
該可動プレート１３のほぼ中央に、スクリュー支持軸１４がベアリング１５ａ、１５ｂによって回転自在に配設され、前記スクリュー支持軸１４に前記スクリュー１１の後端が固定される。なお、前記ベアリング１５ｂは、射出時においてスクリュー１１に加わる射出力を受けることができるようにスラストベアリングによって構成される。
【００３４】
そして、前記スクリュー支持軸１４の後端に従動プーリ１６が固定される。また、前記可動プレート１３の所定の箇所に計量用の駆動手段としての図示されない計量用モータが取り付けられ、該計量用モータの出力軸に図示されない駆動プーリが取り付けられ、該駆動プーリと前記従動プーリ１６との間に図示されないタイミングベルトが張設される。
【００３５】
そして、前記可動プレート１３の周縁の複数箇所（本実施の形態においては、２箇所）において、ボールねじ軸１８がベアリング１９によって互いに平行に、かつ、回転自在に支持される。なお、４５はベアリング１９を押さえる押さえプレートである。前記ボールねじ軸１８は、前方（図１における左方）にねじ部２１を、後方（図１における右方）に軸部２２を備え、該軸部２２は、可動プレート１３に形成された穴２３を貫通して後方に延び、後端に同期プーリ２４が取り付けられ、各同期プーリ２４間に図示されないタイミングベルトが張設される。
【００３６】
一方、前記ねじ部２１は、固定プレート１２に形成された穴４３を貫通して前方に延び、固定プレート１２に取り付けられたボールナット２６と螺合させられる。該ボールナット２６は、前端（図１における左端）にフランジ部４４が形成され、該フランジ部４４を貫通する図示されないボルトによって固定プレート１２に固定される。なお、前記ボールねじ軸１８及びボールナット２６によってボールねじが構成され、該ボールねじによって回転運動を直線運動に変換する運動方向変換手段が構成される。
【００３７】
また、前記可動プレート１３の所定の箇所に射出用の駆動手段としての図示されない射出用モータが取り付けられ、該射出用モータの出力軸に図示されない駆動プーリが取り付けられるとともに、各ボールねじ軸１８のうちの所定のボールねじ軸１８の後端において、前記同期プーリ２４より外側に従動プーリ３２が取り付けられ、前記駆動プーリと従動プーリ３２との間に図示されないタイミングベルトが張設される。したがって、前記射出用モータを駆動することによって、従動プーリ３２を回転させ、同期プーリ２４を回転させることによってボールねじ軸１８を回転させることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、ボールねじ軸１８が可動プレート１３に対して回転自在に支持され、ボールナット２６が固定プレート１２に固定されるようになっているが、ボールねじ軸１８を固定プレート１２に対して回転自在に支持し、ボールナット２６を可動プレート１３に固定することもできる。また、ボールねじ軸１８を可動プレート１３に固定し、ボールナット２６を固定プレート１２に対して回転自在に支持したり、ボールねじ軸１８を固定プレート１２に固定し、ボールナット２６を可動プレート１３に対して回転自在に支持したりすることもできる。その場合、射出用モータを駆動することによってボールナット２６が回転させられる。
【００３９】
前記構成の射出装置において、計量工程時に、前記計量用モータを駆動することによって、前記スクリュー１１を回転させると、ホッパ６１内の成形材料としての樹脂が、落下して加熱シリンダ１０内に進入し、加熱シリンダ１０内を前進（図７における左方向に移動）させられる。
【００４０】
また、該加熱シリンダ１０の周囲には図示されないヒータが配設され、該ヒータによって加熱シリンダ１０を加熱し、加熱シリンダ１０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１１を回転させると、溶融させられた樹脂が溝３７内を前進させられ、スクリューヘッド６２の前方（図７における左方）に蓄えられ、それに伴ってスクリュー１１が後退（図７における右方向に移動）させられる。
【００４１】
次に、射出工程時に、前記射出用モータを駆動することによって、ボールねじ軸１８を回転させると、ボールねじ軸１８の回転運動がボールナット２６の直線運動に変換され、スクリュー１１が前進させられる。その結果、前記スクリューヘッド６２の前方に蓄えられた樹脂は、加熱シリンダ１０の前端（図７における左端）に取り付けられた射出ノズル６４から射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される。
【００４２】
ところで、前記ボールねじは、回転運動を直線運動に変換する際にスラスト方向の荷重を受けるので、スラスト荷重に対する耐久性が高くなるように設計されるが、駆動部の組立ての際にボールねじ軸１８とボールナット２６とが偏心すると、駆動部の作動に伴って、ボールねじに偏荷重が加わり、ボールねじの耐久性が著しく低くなってしまう。
【００４３】
また、駆動部の作動に伴って、固定プレート１２及び可動プレート１３が変形し、ボールねじ軸１８とボールナット２６とが相対的に傾いたときも、ボールねじに偏荷重が加わり、ボールねじの耐久性が著しく低くなってしまう。
【００４４】
そこで、固定プレート１２の後端面（図１における右端面）における２箇所、本実施の形態においては、固定プレート１２の上端の近傍及び下端の近傍に、後方に向けて変形抑制部材としてのガイドバー５１が突出させて配設されるとともに、可動プレート１３に前記ガイドバー５１を貫通させる貫通穴５２が形成され、ガイドバー５１と貫通穴５２とが摺（しゅう）動させられる。したがって、可動プレート１３は、駆動部の作動に伴って進退（図１における左右方向に移動）する際に、ガイドバー５１によって案内されるので、固定プレート１２と可動プレート１３との平行度を保つことができる。その結果、固定プレート１２及び可動プレート１３が変形するのを抑制することができる。なお、本実施の形態においては、前記ガイドバー５１は固定プレート１２に配設され、ガイドバー５１によって可動プレート１３が案内されるようになっているが、ガイドバーを可動プレート１３に配設し、ガイドバーによって固定プレート１２を案内することもできる。
【００４５】
また、前記軸部２２の所定の箇所、本実施の形態においては、軸部２２の前端に、前記ねじ部２１の後端と隣接させて可撓部としての小径部６３が形成される。本実施の形態において、小径部６３はくびれ部によって形成され、軸方向における中央の径が最も小さく、中央から離れるに従って径が大きくされる。また、小径部を凹溝によって形成することもできる。さらに、軸部の軸方向における所定の範囲を他の部分より軟らかい軟材料にすることによって可撓部を形成したり、軸部を軸方向における所定の箇所において第１、第２の部分に分割し、第１、第２の部分をばね等の弾性材で連結したりすることもできる。
【００４６】
したがって、駆動部の組立ての際にボールねじ軸１８とボールナット２６とが偏心したり、駆動部の作動に伴って、たとえ、固定プレート１２及び可動プレート１３が変形しても、図８に示されるように、前記小径部６３が変形することによって偏荷重を吸収し、ボールねじ軸１８とボールナット２６との偏心量を吸収することができるだけでなく、ボールねじ軸１８とボールナット２６とが相対的に傾くのを防止することができる。
【００４７】
また、ボールねじに偏荷重が加わることがなくなるので、ボールねじの耐久性を高くすることができる。そして、ボールねじの加工精度を高くする必要がなくなるので、駆動部のコストを低くすることができる。また、駆動部の組立ての際にボールねじの芯出しを十分に行う必要がなくなるので、駆動部の組立作業を簡素化することができる。
【００４８】
本実施の形態においては、駆動装置として射出装置の駆動部について説明しているが、型締装置、エジェクタ装置等の駆動部に適用することもできる。
【００４９】
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。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出装置においては、シリンダ部材を固定する固定部材と、該固定部材と対向させて移動自在に配設され、射出部材の後端が回転自在に取り付けられた可動部材と、複数のボールナットと、該各ボールナットと螺合させられるねじ部及び軸部を備えた複数のボールねじ軸と、駆動されたときに、前記各ボールナット及び各ボールねじ軸のうちの一方を回転させることによって、前記可動部材を移動させる駆動手段とを有する。
【００５１】
そして、前記各ボールねじ軸と各ボールナットとが相対的に傾くのを防止するように、前記固定部材と可動部材との間において、前記各軸部の所定の箇所に、前記駆動手段が駆動されるのに伴って変形することによって、前記各軸部に加わる偏荷重を吸収する可撓部が形成される。
【００５２】
この場合、射出装置の組立ての際にボールねじ軸とボールナットとが偏心したり、射出装置が駆動されるのに伴って固定部材及び可動部材が変形したりしても、前記可撓部が変形することによって、各軸部に加わる偏荷重を吸収し、ボールねじ軸とボールナットとの偏心量を吸収することができるだけでなく、ボールねじ軸とボールナットとが相対的に傾くのを防止することができる。
【００５３】
また、ボールねじに偏荷重が加わることがなくなるので、ボールねじの耐久性を高くすることができる。そして、ボールねじの加工精度を高くする必要がなくなるので、射出装置のコストを低くすることができる。また、射出装置の組立ての際にボールねじの芯出しを十分に行う必要がなくなるので、射出装置の組立作業を簡素化することができる。
【００５４】
本発明の他の射出装置においては、さらに、前記固定部材及び可動部材のうちの一方に、固定部材及び可動部材のうちの他方を案内するガイドバーが配設される。
【００５６】
この場合、固定部材及び可動部材のうちの一方に配設されたガイドバーによって固定部材及び可動部材のうちの他方が案内されるので、固定部材と可動部材との平行度を保つことができる。
【００５７】
したがって、固定部材及び可動部材が変形するのを抑制することができる。その結果、ボールねじに偏荷重が加わることがなくなるので、ボールねじの耐久性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における射出装置の駆動部の断面図である。
【図２】従来の射出装置の概念図である。
【図３】ボールねじ軸とボールナットとの偏心を説明する図である。
【図４】偏心量と寿命比との関係図である。
【図５】ボールねじ軸とボールナットとの傾きを説明する図である。
【図６】傾き角と寿命比との関係図である。
【図７】本発明の実施の形態における射出装置の可塑化部の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態における駆動装置の作動状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１２固定プレート
１３可動プレート
１８ボールねじ軸
２１ねじ部
２２軸部
２６ボールナット
５１ガイドバー
６３小径部

Claims

（ａ）シリンダ部材を固定する固定部材と、
（ｂ）該固定部材と対向させて移動自在に配設され、射出部材の後端が回転自在に取り付けられた可動部材と、
（ｃ）複数のボールナットと、
（ｄ）該各ボールナットと螺合させられるねじ部及び軸部を備えた複数のボールねじ軸と、
（ｅ）駆動されたときに、前記各ボールナット及び各ボールねじ軸のうちの一方を回転させることによって、前記可動部材を移動させる駆動手段とを有するとともに、
（ｆ）前記各ボールねじ軸と各ボールナットとが相対的に傾くのを防止するように、前記固定部材と可動部材との間において、前記各軸部の所定の箇所に、前記駆動手段が駆動されるのに伴って変形することによって、前記各軸部に加わる偏荷重を吸収する可撓部が形成されることを特徴とする射出装置。
（ａ）シリンダ部材を固定する固定部材と、
（ｂ）該固定部材と対向させて移動自在に配設され、射出部材の後端が回転自在に取り付けられた可動部材と、
（ｃ）複数のボールナットと、
（ｄ）該各ボールナットと螺合させられるねじ部及び軸部を備えた複数のボールねじ軸と、
（ｅ）駆動されたときに、前記各ボールナット及び各ボールねじ軸のうちの一方を回転させることによって、前記可動部材を移動させる駆動手段とを有するとともに、
（ｆ）前記各ボールねじ軸と各ボールナットとが相対的に傾くのを防止するように、前記固定部材と可動部材との間において、前記各ねじ部と各軸部とは、前記駆動手段が駆動されるのに伴って変形することによって、前記各軸部に加わる偏荷重を吸収する弾性材により連結されることを特徴とする射出装置。
前記固定部材及び可動部材のうちの一方に、固定部材及び可動部材のうちの他方を案内するガイドバーが配設される請求項１又は２に記載の射出装置。
（ａ）前記各ボールナットは固定部材及び可動部材のうちの一方に固定され、
（ｂ）前記各ボールねじ軸は固定部材及び可動部材のうちの他方に対して回転自在に支持される請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出装置。
（ａ）前記各ボールナットは固定部材及び可動部材のうちの一方に対して回転自在に支持され、
（ｂ）前記各ボールねじ軸は固定部材及び可動部材のうちの他方に固定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出装置。
前記可撓部は小径部によって形成される請求項１、３、４又は５のいずれか１項に記載の射出装置。
前記可撓部は軟材料によって形成される請求項１、３、４又は５のいずれか１項に記載の射出装置。
前記可動部材の複数箇所に、前記各ボールねじ軸が互いに平行に支持される請求項１〜７のいずれか１項に記載の射出装置。
前記各ボールねじ軸は、射出部材とは異なる軸上に配設される請求項１〜８のいずれか１項に記載の射出装置。