JPH10151543A - 成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールナットを軸支してボールナットの回転
でボールネジを前後進させる構成の回転→直線運動変換
メカニズムにおいて、回転慣性モーメントＧＤ²を小さ
くして、以って、過渡応答性（立上り／立下がり特性）
を改善し、マシンの性能を向上させること。 【解決手段】 ボールナットの外径を強度が許容する範
囲内で細径化し、また、ボールナットの一端に、該ボー
ルナットと一体回転しその内部をボールネジが遊挿する
ことを許容するスリーブを設けると共に、このスリーブ
の外径を強度が許容する範囲内で細径化し、スリーブの
外周をベアリングを介して回転可能に保持することによ
り、ボールナットの外径およびベアリングの内転部の外
径を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールナットとボ
ールネジによる回転→直線運動変換メカニズムを具備し
た成形機に係り、特に、ボールナットの外周をベアリン
グを介して軸支し、ボールナットの回転でボールネジを
前後進させるようにした回転→直線運動変換メカニズム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機等の成形機において、往復動
メカニズムの駆動源として電動サーボモータ等のモータ
を用いるものは公知であり、かような射出成形機におい
ては、モータの回転を、ボールネジとボールナットによ
る回転→直線運動変換メカニズムによって直線運動に変
換して、往復動部材（例えば、射出系の場合はスクリュ
ーを前後進させるための部材、型開閉系の場合は可動ダ
イプレートを前後進させるための部材、エジェクト系の
場合はエジェクト部材を前後進させるための部材）を前
後進させるようにしている。

【０００３】上記のような回転→直線運動変換メカニズ
ムを用いる場合には、ボールネジを軸支して、ボールネ
ジの回転でボールナットを前後進させる構成、もしく
は、ボールナットを軸支して、ボールナットの回転でボ
ールネジを前後進させる構成の何れかを採用する。

【０００４】そして、後者の回転→直線運動変換メカニ
ズムを採用したときには、モータの回転を適宜の回転伝
達メカニズムを介して伝達されるボールナットを、適宜
の支持部材にベアリング（ボールベアリング等）を介し
て回転自在に保持させる必要がある。

【０００５】図４は、後者の回転→直線運動変換メカニ
ズムの従来構成を示す簡略化した説明図である。図４に
おいて、５１は支持部材、５２は、支持部材５１にベア
リング５３を介して回転可能に保持され軸方向には移動
不能なボールナット、５４はボールナット５２に螺合さ
れたボールネジ、５５は、ボールネジ５４に連結部材５
６を介して連結された往復動部材（被駆動体）である。

【０００６】図４に示すように、従来構成においては、
ボールナット５２は、その外周にベアリング５３の内転
部５３ａを嵌め合わされており、ベアリング５３の外転
部５３ｂを支持部材５１の保持穴内面に嵌め合わすこと
によって、ボールナット５２は、ベアリング５３の内転
部５３ａと外転部５３ｂとの間に位置するボール等の転
動子５３ｃによって、摩擦抵抗少なく円滑に回転できる
ように、軸支される構造となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボールナッ
ト５２には、公知のように、ボールをボールネジ（ネジ
軸）とナットとの間で無限に循環させるための循環部が
必要であり、例えば、循環部としてリターンチューブを
用いるタイプのものは、量産に適し比較的に安価である
ため、成形機においては多用されている。ところが、リ
ターンチューブ等の循環部は外方に膨出するため、この
ままでは循環部の部位の断面が円形ではない異形となる
ため、図４に示すように、ボールナット５２の外周にベ
アリング５３を嵌め合わすためには、リターンチューブ
等の循環部を覆う肉厚の円筒部をボールナット５２に設
けなければならない。

【０００８】しかしながら、上記のような循環部を覆う
肉厚の円筒部をもつボールナット５２は、その外径が大
きくならざるを得ず、必然的に、ボールナット５２の外
周に嵌合するベアリング５３の径も大きくなる。このた
め、ボールナット５２と一体回転するベアリング５３の
内転部５３ａまでの半径Ｄと、ボールナット５２の重量
とベアリング５３の内転部５３ａの重量を足し合わせた
重量Ｇで表される、回転体（ボールナット５２およびベ
アリング５３の内転部５３ａ）の回転慣性モーメントＧ
Ｄ² が、どうしても或る程度以上は大きくならざるを得
なかった。

【０００９】したがって、モータで回転駆動される回転
体（ボールナット５２およびベアリング５３の内転部５
３ａ）の回転慣性モーメントＧＤ² が大きいため、回転
運動を直線運動に変換した際の過渡応答性（立上り／立
下がり特性）に問題があり、高速応答性が求められるマ
シン（成形機）においては、性能の向上を阻害する要因
となっていた。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、ボールナットを軸支して、ボ
ールナットの回転でボールネジを前後進させる構成の回
転→直線運動変換メカニズムにおいて、回転慣性モーメ
ントＧＤ² を小さくして、以って、過渡応答性（立上り
／立下がり特性）を改善し、マシンの性能を向上させる
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、モータの回転力を受けて回転するボール
ナットと、該ボールナットに螺合されボールナットの回
転によって軸方向に移動するボールネジと、該ボールネ
ジの軸方向推進力を受けてボールネジと共に直線移動す
る被駆動体とを備えた成形機において、上記ボールナッ
トの外径を強度が許容する範囲内で細径化し、また、上
記ボールナットの一端に、該ボールナットと一体回転し
その内部を上記ボールネジが遊挿することを許容するス
リーブを設けると共に、このスリーブの外径を強度が許
容する範囲内で細径化し、上記スリーブの外周をベアリ
ングを介して回転可能に保持することにより、上記ボー
ルナットの外径および上記ベアリングの内転部の外径を
小さくするように、構成される。

【００１２】また、本発明は前記目的を達成するため、
モータの回転力を受けて回転するボールナットと、該ボ
ールナットに螺合されボールナットの回転によって軸方
向に移動するボールネジと、該ボールネジの軸方向推進
力を受けてボールネジと共に直線移動する被駆動体とを
備えた成形機において、上記ボールナットの外径を強度
が許容する範囲内で細径化すると共に、上記ボールナッ
トの外周にベアリングの転動子が嵌まる環状溝を形成
し、上記ボールナットの外周部を上記ベアリングの内転
部とすることにより、上記ベアリングの内転部の外径を
小さくするように、構成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の第１実施形態に係る成形機にお
ける回転→直線運動変換メカニズムの構成を示す簡略化
した説明図である。

【００１４】図１において、１は支持部材、２はベアリ
ング、２ａはベアリング２の内転部、２ｂはベアリング
２の外転部、２ｃはベアリング２のボール等の転動子、
３はスリーブ（円筒体）、４はボールナット、４ａはボ
ールナット４のフランジ部、４ｂはボールナット４のリ
ターンチューブ、５はボールネジ、６は連結部材、７は
往復動部材（被駆動体）である。また、往復動部材７
は、射出系の場合はスクリューを前後進させるための部
材、型開閉系の場合は可動ダイプレートを前後進させる
ための部材、エジェクト系の場合はエジェクト部材を前
後進させるための部材が、これに相当する。

【００１５】本実施形態においては、スリーブ３が、支
持部材１にベアリング２を介して回転可能に保持され
て、軸方向には移動不能なようにされている。すなわ
ち、スリーブ３は、その外周にベアリング２の内転部２
ａを嵌め合わされており、ベアリング２の外転部２ｂを
支持部材１の保持穴内面に嵌め合わすことによって、ス
リーブ３は、ベアリング２の内転部２ａと外転部２ｂと
の間に位置するボール等の転動子２ｃによって、摩擦抵
抗少なく円滑に回転できるように、軸支されている。こ
のスリーブ３の内周面と、スリーブ３内を前後進するボ
ールネジ５の外周面との間には、僅かなクリアランスを
持つように設定されていると共に、スリーブ３の外径
は、強度が許容する範囲内で細径化してある。したがっ
て、スリーブ３と一体回転するベアリング２の内転部２
ａまでの半径Ｄは、前記した図４の構成に比して、大幅
に小さなものとなっている。

【００１６】上記のスリーブ３の一端には、ボールナッ
ト４が同軸になるように一体化して取り付けられており
（例えば、ボルト締結等で一体化されており）、このボ
ールナット４にボールネジ５が螺合されている。したが
って、電動サーボモータ等のモータの回転を、適宜の回
転伝達メカニズムを介してボールナット４に伝達する
と、ベアリング２に軸支されたスリーブ３と共にボール
ナット４が回転して、これによって、ボールネジ５が前
進または後退し、連結部材６および往復動部材（被駆動
体）７が前進駆動または後退駆動されることになる。

【００１７】上記のボールナット４の外径は、強度が許
容する範囲内で細径化してあり、ボールナット４は、前
記したボールの循環部としてのリターンチューブ４ｂが
外部に飛び出した、チューブ突出型のボールナットとな
っている。図２は、図１の要部断側面図で、リターンチ
ューブ４ｂが外部に突出した様子を示している。したが
って、ボールナット４の実質的な半径Ｄは、前記した図
４の構成に比して、大幅に小さなものとなっている。

【００１８】本実施形態では、ボールナット４の実質的
な半径およびスリーブ３と一体回転するベアリング２の
内転部２ａまでの半径が、上記したように大幅に小さく
なっている。ここで、本実施例における、ボールナット
４の重量と、スリーブ３の重量と、ベアリング２の内転
部２ａの重量とを足し合わせた回転体の総重量は、前記
した図４の構成における回転体の総重量（ボールナット
５２の重量とベアリング５３の内転部５３ａの重量を足
し合わせた重量）と略同等で、重量の軽減は図ることは
できないが、前記したＧＤ² で示される回転慣性モーメ
ントは、本実施形態では、２乗で効いてくる半径Ｄが小
さいので、前記した図４の構成に較べると大幅に低減で
きる。

【００１９】したがって、本実施形態の回転→直線運動
変換メカニズムにおいては、回転慣性モーメントＧＤ²
が小さいので、回転運動を直線運動に変換した際の過渡
応答性（立上り／立下がり特性）が大いに改善され、高
速応答性が達成される。よって、射出性能，型開閉性
能，エジェクト性能が向上し、例えば、射出立上り時間
の短縮により、薄肉成形品の高精度成形が容易に達成で
きる。また、射出，型開閉，エジェクトの各動作の立上
り時間，立下がり時間の短縮によって、成形サイクルの
短縮化にも寄与する。

【００２０】なお、本実施形態では、スリーブ３とボー
ルナット４を別部材で構成しているが、スリーブ３とボ
ールナット４は完全に一体化した部材で構成しても差し
支えない。

【００２１】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る成形機における回
転→直線運動変換メカニズムの構成を示す簡略化した説
明図である。

【００２２】図３において、１１は支持部材、１２はベ
アリング、１２ｂはベアリング１２の外転部、１２ｃは
ベアリング１２のボール等の転動子、１３はボールナッ
ト、１３ａはボールナット１３の外周に形成した環状
溝、１３ｂはボールナット１３のリターンチューブ、１
４はボールナット１３に螺合したボールネジである。な
お、図３においては、ボールネジ１４によって前後進駆
動される部材は、図示を割愛してある。

【００２３】本実施形態においては、ボールナット１３
の外周に形成した環状溝１３ａに、ベアリング１２の転
動子１２ｃが嵌まるようにして、これによって、ボール
ナット１３の外周部をベアリングの内転部として用いる
ようになっている。すなわち、ボールナット１３の環状
溝１３ａには、ベアリング１２の転動子１２ｃが回動可
能なように嵌まっており、ベアリング１２の外転部１２
ｂを支持部材１１の保持穴内面に嵌め合わすことによっ
て、ボールナット１３は、ボールナット１３の外周とベ
アリング２の外転部２ｂとの間に位置するボール等の転
動子２ｃによって、摩擦抵抗少なく円滑に回転できるよ
うに、軸支されている。

【００２４】また、本実施形態においても、ボールナッ
ト１３の外径は、強度が許容する範囲内で細径化してあ
り、本実施形態のボールナット１３も、前記したボール
の循環部としてのリターンチューブ１３ｂが外部に飛び
出した、チューブ突出型のボールナットとなっている。
ただし、リターンチューブ１３ｂは、環状溝１３ａ（す
なわち、ベアリング１２）を避けた位置に設けられてい
る。したがって、ボールナット１３と一体回転するベア
リング１２の内転部までの半径Ｄ、換言するなら、ボー
ルナット１３の実質的な半径Ｄは、前記した図４の構成
に比して、大幅に小さなものとなっている。

【００２５】本実施形態においては、ボールナット１３
の外周に環状溝１３ａを形成しているので、前記した第
１実施形態の回転体の半径に較べると、ボールナット１
３の実質的な半径Ｄは若干大きくなっているが、前記し
た図４の構成に較べると格段に小さなものとなってい
る。また、ボールナット１３の外周部をベアリングの内
転部として用いているので、内転部が割愛できる分だけ
回転体の重量は、前記した図４の構成や前記した第１実
施形態に較べて小さくできる。

【００２６】したがって、本実施形態においても、前記
したＧＤ² で示される回転慣性モーメントを大幅に低減
でき、前記した第１実施形態と同等の効果を奏する。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボールナ
ットを軸支して、ボールナットの回転でボールネジを前
後進させる構成の回転→直線運動変換メカニズムにおい
て、回転慣性モーメントＧＤ² が小さくできるので、過
渡応答性（立上り／立下がり特性）が改善でき、マシン
性能をアップさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る成形機における回
転→直線運動変換メカニズムの構成を示す簡略化した説
明図である。

【図２】図１の要部断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る成形機における回
転→直線運動変換メカニズムの構成を示す簡略化した説
明図である。

【図４】従来の成形機における回転→直線運動変換メカ
ニズムの構成を示す簡略化した説明図である。

【符号の説明】

１ 支持部材 ２ ベアリング ２ａ ベアリングの内転部 ２ｂ ベアリングの外転部 ２ｃ ベアリングの転動子 ３ スリーブ（円筒体） ４ ボールナット ４ａ ボールナットのフランジ部 ４ｂ ボールナットのリターンチューブ ５ ボールネジ ６ 連結部材 ７ 往復動部材（被駆動体） １１ 支持部材 １２ ベアリング １２ｂ ベアリングの外転部 １２ｃ ベアリングの転動子 １３ ボールナット １３ａ ボールナットの環状溝 １３ｂ ボールナットのリターンチューブ １４ ボールネジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転力を受けて回転するボール
   ナットと、該ボールナットに螺合されボールナットの回
   転によって軸方向に移動するボールネジと、該ボールネ
   ジの軸方向推進力を受けてボールネジと共に直線移動す
   る被駆動体とを備えた成形機であって、 上記ボールナットの外径を強度が許容する範囲内で細径
   化し、また、上記ボールナットの一端に、該ボールナッ
   トと一体回転しその内部を上記ボールネジが遊挿するこ
   とを許容するスリーブを設けると共に、このスリーブの
   外径を強度が許容する範囲内で細径化し、上記スリーブ
   の外周をベアリングを介して回転可能に保持することに
   より、上記ボールナットの外径および上記ベアリングの
   内転部の外径を小さくしたことを特徴とする成形機。
2. 【請求項２】 モータの回転力を受けて回転するボール
   ナットと、該ボールナットに螺合されボールナットの回
   転によって軸方向に移動するボールネジと、該ボールネ
   ジの軸方向推進力を受けてボールネジと共に直線移動す
   る被駆動体とを備えた成形機であって、 上記ボールナットの外径を強度が許容する範囲内で細径
   化すると共に、上記ボールナットの外周にベアリングの
   転動子が嵌まる環状溝を形成し、上記ボールナットの外
   周部を上記ベアリングの内転部とすることにより、上記
   ベアリングの内転部の外径を小さくしたことを特徴とす
   る成形機。