(57)【要約】  本発明の型締装置は、バックプラテン（２０）に移動可能に取り付けられたボールねじ（６０）をサーボモータ（４０）によって回転して型開閉し、型締ラム（５０）によってそのボールねじに一体化された鍔状部材（６２）に型締力を掛けて型締めする装置である。そのため、可動プラテン（３０）は、作動軸（３１）を備えてその先端にボールナット（６１）と滑り軸受（３２）とを備える。また、その鍔状部材は、型締ラムが型締めの際に前進したときにのみ当接する位置に配置される。また、その型締ラムは、押し込み手段（５３）によって型開方向に押圧される。しかして、型締装置は、型開閉の際に、その型締ラムをその鍔状部材から所定隙間Ｌ離隔させた状態でその可動プラテンの作動軸先端をそのバックプラテン内で摺動させる一方、型締の際に、その型締ラムでその鍔状部材を押圧する。
2009011300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定プラテン（１０）とバックプラテン（２０）とそれらの間で移動する可動プラテン（３０）とを備え、サーボモータ（４０）によって回転駆動される送りねじ機構で型開閉を行い、型締ラム（５０）を含む油圧装置で型締めを行う射出成形機の型締装置（１）において；
前記サーボモータと前記型締ラムとが前記バックプラテン側に備えられ、前記送りねじ機構が、前記バックプラテン側で軸支されたボールねじ（６０）と前記可動プラテン側で固定されたボールナット（６１）とからなって、そのボールねじが、その軸支された位置より型開方向側の位置で回転伝達手段（７０）を介して前記サーボモータと結合され、前記可動プラテンが、前記バックプラテン側に向かって突き出した作動軸（３１）を備えて、その作動軸の先端に前記ボールナットと滑り軸受（３２）とを装着するとともにその中心に前記ボールねじの進入を許容する中空穴（３１ａ）を備え、前記バックプラテンが、前記滑り軸受を摺動支持するガイド穴（２０ａ）を形成した有孔膨出部分（２０ｂ）と、前記型締ラムを進退させる型締シリンダ（５１）を形成するシリンダ本体部とを備え、その型締シリンダで、回転止め部材（５２）が前記型締ラムを回転止めする一方、押し込み手段（５３）が型開閉力以上の押し込み力でその型締ラムを押圧して後退させることに加えて、さらに、前記ボールねじが、型締めの際に前進した前記型締ラムと当接する位置に鍔状部材（６２）を備え、前記ボールねじを軸支するサポート用軸受（５５）を内蔵する軸受保持部材（５８）が、前記シリンダ本体部の後端に固定された規制部材（５４）の中で移動可能に収容されて；
型開閉のときには、前記押し込み手段の前記型締ラムに対する前記押し込み力によって前記軸受保持部材がその型締ラムに押されてその移動限度位置まで後退して、前記鍔状部材がその型締ラムから所定隙間離隔した位置に保持される一方、型締めのときには、前記型締ラムが前記押し込み力に抗して前進して前記鍔状部材を押圧するとともに前記軸受保持部材から離隔して、その軸受保持部材が前記規制部材の中で負荷を解放されるとともにそのバックプラテンが型締代分だけ後退することを特徴とする射出成形機の型締装置。
【請求項２】
前記鍔状部材と前記型締ラムの当接面の有効直径Ｄは、前記ボールねじのリードＰに対して、その当接面の摩擦係数をμ、そのボールねじの逆効率をηとするときに、略（η／μπ）倍を超える外径に形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の射出成形機の型締装置。
【請求項３】
前記型締シリンダが型締側油室（５１ａ）のみを有する単動シリンダによって構成され、前記押し込み手段が前記型締ラムを型開方向に前記押し込み力で押圧して後退させる圧縮ばね（５３）によって構成されたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の射出成形機の型締装置。
【請求項４】
前記型締シリンダが型締側油室（５１ａ）と反型締側油室（５１ｂ）の２油室を有する複動シリンダによって構成され、前記押し込み手段がその反型締側油室に圧油を供給することによって前記型締ラムを型開方向に前記押し込み力で押圧して後退させる油圧装置によって構成されたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の射出成形機の型締装置。
【請求項５】
前記型締め装置が、異常時に前記ボールねじの後退を許容する安全装置をさらに含み、該安全装置が、前記軸受保持部材と前記規制部材の間に、それら部材のいずれに対しても摺動する緩衝ピストン（５９）を含んで；
該緩衝ピストンの外周と該規制部材の内周に、お互いが組み合わされたときに隙間が生じる段付き部分が形成されるとともに、その段付き部分同士の隙間が油圧作動油を供給される押出油室（５９ａ）を構成して、該押出油室に油圧作動油が供給されることによって該緩衝ピストンが通常前方に押し出され異常時に後退することが許容される一方；
該緩衝ピストンの内周と該軸受保持部材の外周に、お互いが組み合わされたときに該軸受保持部材の後退限度位置を規制する段付き当接部分（５９ｂ）が形成されたことを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項記載の射出成形機の型締装置。
【請求項６】
前記送りねじ機構が台形ねじあるいは角ねじを含むねじ機構で構成されたことを特徴とする請求の範囲第３項又は第４記載の射出成形機の型締装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータによって電動で型開閉を行い型締ラムによって油圧で型締めを行う、射出成形機の型締装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動で型開閉し油圧で型締めするハイブリッド型締装置は、型開閉動作を精密に制御するとともに型締め動作を強力な型締力によって行う。このようなハイブリッド型締装置には、型締力をボールねじに直接負荷させるものと負荷させないものとがある。【０００３】
本発明は、前者の型締力をボールねじに直接負荷させる型締装置に関する。そのような型締装置には、例えば、特公平７−７１８０７号公報（特許文献１とする。）によって提唱されたものがある。その型締装置は、ボールスクリュ（ボールねじに相当する。）が可動盤側に固定され、それに螺合するボールナットがエンドプレート（バックプラテンに相当する。）に軸支される。【０００４】
より詳細には、その型締装置は、そのボールナットを固定するとともにエンドプレートに対して移動可能に回転するベアリングリテーナと、型締め時に型締力を油圧によって発生させる型締ラムと、その型締ラムに形成された摩擦クラッチ部とを備えて、型開閉時に前記型締ラムを前記ベアリングリテーナから離隔させる一方、型締め時にそれらを当接させるものである。それで、その型締装置は、型締め時に型締力をその摩擦クラッチからベアリングリテーナを介して前記ボールスクリュに負荷して、前記ボールスクリュとボールナットの間で生じる回転を阻止しながら型締めする一方、型開時に、圧油室Ａと圧油室Ｃの２油室に適宜に圧油を加えて、その型締ラムとベアリングリテーナとを離隔させた状態で型開閉を行う。【０００５】
そのような型締装置によれば、型締め時にボールスクリュとボールナットとの間に発生する回転トルクが、摩擦クラッチによるブレーキトルクよって阻止されるので、そのボールスクリュとボールナットとの間に負荷される型締力は、静的な負荷に限定される。それで、ボールスクリュとボールナットは、動的負荷が負荷される場合に比べて小型化、小径化でき、その寿命も長くなる。
【特許文献１】特公平７−７１８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近時、金型が高精度化するにつれて、金型のコアとキャビティの嵌合、あるいはガイドピンやアンギュラピンとそのガイド孔の嵌合が益々高精度化している。また、成形品の転写面も微細化している。そこで、型締装置の型開閉動作の真直性の高精度化は益々強く要求されるようになってきている。【０００７】
ところが、上記の型締装置は、その型開閉動作の真直性を特に向上させることを意図したものではない。それは、第一に、細長いボールスクリュが、両端支持とはいえ、それらの支持点の間でタイミングベルトを介して回転駆動されて、軸方向に直交する力を受けるからである。第二に、ボールナットが、ベアリングリテーナに軸支されるとともに連結部材を介してプーリに結合された複雑な構成であるからである。そして、第三に、ボールナットを回転する構成であるからである。【０００８】
第一の構成では、曲げ方向に充分な剛性を有しないボールスクリュが、両端支持された区間の中間位置で上記直交する力（垂直荷重）を加えられるので、ボールスクリュに曲げが生じやすい。それで、ボールスクリュには、その垂直荷重によるたわみ、すなわち回転振れが発生して、それが可動盤側に直接影響してその型開閉動作の真直性を損ないやすい。もちろん、圧縮状態にあるボールスクリュに上記垂直荷重が負荷される構成そのものが、本来できるだけ回避されるべき構成である。【０００９】
また、第二の構成では、タイミングベルトによって駆動される回転力がプーリ、連結部材、ボールナット、そしてベアリングリテーナと複数の部材を経由して伝達されるので、それらの部材の剛性や加工精度（例えば同芯度）が累積して、結果的に予想外の回転振れを生じやすい。【００１０】
また、第三の構成では、ボールナット側の潤滑が不十分になるおそれが大きい。一般的に、ボールナット側を回転させること自体が潤滑油の漏出を招いて好ましくないからである。【００１１】
そこで、本発明は、ボールねじに型締力を作用させるハイブリッド型締装置であっても、上記の問題点を解決した型締装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の射出成形機の型締装置は、上記の課題を解決するために、つぎのように構成される。【００１３】
第１の本発明の射出成形機の型締装置は、固定プラテンとバックプラテンとそれらの間で移動する可動プラテンとを備え、サーボモータによって回転駆動される送りねじ機構で型開閉を行い、型締ラムを含む油圧装置で型締めを行う射出成形機の型締装置において；
前記サーボモータと前記型締ラムとが前記バックプラテン側に備えられ、前記送りねじ機構が、前記バックプラテン側で軸支されたボールねじと前記可動プラテン側で固定されたボールナットとからなって、そのボールねじが、その軸支された位置より型開方向側の位置で回転伝達手段を介して前記サーボモータと結合され、前記可動プラテンが、前記バックプラテン側に向かって突き出した作動軸を備えて、その作動軸の先端に前記ボールナットと滑り軸受とを装着するとともにその中心に前記ボールねじの進入を許容する中空穴を備え、前記バックプラテンが、前記滑り軸受を摺動支持するガイド穴を形成した有孔膨出部分と、前記型締ラムを進退させる型締シリンダを形成するシリンダ本体部とを備え、その型締シリンダで、回転止め部材が前記型締ラムを回転止めする一方、押し込み手段が型開閉力以上の押し込み力でその型締ラムを押圧して後退させることに加えて、さらに、前記ボールねじが、型締めの際に前進した前記型締ラムと当接する位置に鍔状部材を備え、前記ボールねじを軸支するサポート用軸受を内蔵する軸受保持部材が、前記シリンダ本体部の後端に固定された規制部材の中で移動可能に収容されて；
型開閉のときには、前記押し込み手段の前記型締ラムに対する前記押し込み力によって前記軸受保持部材がその型締ラムに押されてその移動限度位置まで後退して、前記鍔状部材がその型締ラムから所定隙間離隔した位置に保持される一方、型締めのときには、前記型締ラムが前記押し込み力に抗して前進して前記鍔状部材を押圧するとともに前記軸受保持部材から離隔して、その軸受保持部材が前記規制部材の中で負荷を解放されるとともにそのバックプラテンの型締代分だけの後退を許容するように構成される。【００１４】
第２の本発明の射出成形機の型締装置は、上記第１の型締装置において、前記鍔状部材と前記型締ラムの当接面の当接面の摩擦係数をμ、前記ボールねじの逆効率をηとするときに、該鍔状部材と該型締ラムの当接面の有効直径Ｄを、該ボールねじのリードＰに対して略（η／μπ）倍を超える外径に形成されたものであっても良い。【００１５】
第３の本発明の射出成形機の型締装置は、上記第２の型締装置において、前記型締シリンダが型締側油室のみを有する単動シリンダによって構成され、前記押し込み手段が前記型締ラムを型開方向に前記押し込み力で押圧して後退させる圧縮ばねによって構成されたものであっても良い。【００１６】
第４の本発明の射出成形機の型締装置は、上記第２の型締装置において、前記型締シリンダが型締側油室と反型締側油室の２油室を有する複動シリンダによって構成され、前記押し込み手段がその反型締側油室に圧油を供給することによって前記型締ラムを型開方向に前記押し込み力で押圧して後退させる油圧装置によって構成されたものであっても良い。【００１７】
第５の本発明の射出成形機の型締装置は、上記第３又は第４の型締装置において、異常時に前記ボールねじの後退を許容する安全装置をさらに含み、該安全装置が、前記軸受保持部材と前記規制部材の間に、それら部材のいずれに対しても摺動する緩衝ピストンを含んで；
該緩衝ピストンの外周と該規制部材の内周に、お互いが組み合わされたときに隙間が生じる段付き部分が形成されるとともに、その段付き部分同士の隙間が油圧作動油を供給される押出油室を構成して、該油室に油圧作動油が供給されることによって該緩衝ピストンが通常前方に押し出され異常時に後退することが許容される一方；
該緩衝ピストンの内周と該軸受保持部材の外周に、お互いが組み合わされたときに該軸受保持部材の後退限度位置を規制する段付き当接部分が形成されたものであっても良い。【００１８】
第６の本発明の射出成形機の型締装置は、上記第３又は第４の型締装置において、前記送りねじ機構が台形ねじあるいは角ねじを含むねじ機構で構成されても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の型締装置によれば、可動プラテンの作動軸がバックプラテンのガイド穴の中で滑り軸受によって常に支持案内されるので、型開閉動作の真直性は高精度になる。そして、その可動プラテンがタイバーと滑り軸受の離れた２位置で支持されるので、その真直性は、型閉じ位置、型開位置のいずれでも変わらない。しかも、ガイド穴を有する有孔膨出部分、作動軸のいずれも高剛性の部材であるから、剛性の高い真直性が保証される。また、回転伝達手段が軸支箇所より型開方向側に外れた位置に在るので、圧縮荷重を受けているボールねじ部分に対して直交する力が働くことは全くない。また、その回転伝達手段が、プーリを介するだけの単純構成であるから、部材の剛性欠如や同心度不良等がボールねじに想定外に大きな回転振れを与えるようなおそれは全くない。また、ボールナットが回転しない作動軸に固定される構成であるから、潤滑に支障を来すこともない。また、型開閉のときに型締ラムと鍔状部材とが所定隙間離隔する動作が、ばねである押し込み手段の押圧だけによって行われるので、それらの離隔動作のための構成と制御がシンプルになって信頼性が増す。また、型締めのときに、軸受保持部材が型締ラムから離隔して負荷を解放されるから、ボールねじのサポート用軸受に型締力が負担されることは全くない。また、型開閉の際に軸受保持部材には型開閉力のみが負担されるので、サポート用軸受５５は、型締力に比べて格段に小さい型開閉力に耐えうるものであれば良い。【００２０】
本発明の第２の型締装置によれば、鍔状部材の有効直径ＤがボールねじのリードＰに対して所定の比率より大きく構成されるので、型締め時に、型締ラムと鍔状部材の間で発生するブレーキトルクは、ボールねじで発生する回転トルクを確実に上回る。したがって、ボールねじとボールナットとの間に掛かる負荷は、安定した静的負荷になる。【００２１】
本発明の第３の型締装置によれば、型締装置が単動シリンダに、前記押し込み手段が圧縮ばねに構成されるので、その押し込み手段の構造が簡単になるとともに油圧制御が単純になる。【００２２】
本発明の第４の型締装置によれば、型締装置が複動シリンダに構成されて前記押し込み手段がその反型締側油室として構成されるので、型締ラムと鍔状部材の離隔動作がばね力による受動的な動作でなく油圧圧力による能動的な動作になり、制御が確実になる。また、ストロークに関係なく一定の押し込み力を得られる。【００２３】
本発明の第５の型締装置によれば、通常の型開閉時には、前進限度位置に位置する緩衝ピストンに対して軸受保持部材が後退限度位置に位置して、サポート用軸受が規制部材に対してその後退限度位置に保持される一方、異常時には、軸受保持部材が緩衝ピストンとともに規制部材に対して後退して、サポート用軸受が規制部材に対して後退することが許容される。したがって、異常時にボールねじのねじ部で衝撃が生じる瞬間にねじ全体の後退を許容して、その衝撃を緩衝する機能を追加することができる。【００２４】
本発明の第６の型締装置によれば、送りねじ機構のねじ面が台形平面となるので負荷を受ける面積が増えて耐荷重性が向上する。また、動的な型開閉時にねじとナットの間の潤滑効果が維持される一方、静的な型締め時にそれらの間の摩擦が増加する作用効果も奏される。それで、本送りねじ機構で回転トルクがほとんど生じないので、鍔状部材の有効直径を小さくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の型締装置の全体を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の型締装置の要部を示す断面図である。
【図３】図３は本発明の型締装置の型開閉状態と型締め状態を示す断面図であり、中心線より上側の断面図が型開閉状態を、下側の断面図が型締め状態を示す。
【図４】図４は本発明の別の実施形態に係る型締装置の要部を示す断面図である。
【図５】図５は本発明のさらに別の実施形態に係る型締装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１        型締装置
１０      固定プラテン
２０      バックプラテン
２０ａ    ガイド穴
２０ｂ    有孔膨出部分
３０      可動プラテン
３１      作動軸
３１ａ    中空穴
３２      滑り軸受
４０      サーボモータ
５０      型締ラム
５１      型締シリンダ（シリンダ本体部）
５１ａ    型締側油室
５１ｂ    反型締側油室
５２      回転止め部材
５３      押し込み手段（圧縮ばね）
５４      規制部材
５５      サポート用軸受
５８      軸受保持部材
５９      緩衝ピストン
５９ａ    油室
５９ｂ    段付き当接部分
６０      ボールねじ
６１      ボールナット
６２      鍔状部材
７０      回転伝達手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
最初に、型締装置の概略が説明される。図１に示されるように、型締装置１は、固定側金型２ａを装着する固定プラテン１０と、バックプラテン２０と、それらの間で可動金型２ｂを装着したまま移動する可動プラテン３０とを備え、その固定プラテンとバックプラテンとがタイバー３によって締結されている。そして、その可動プラテンは、サーボモータ４０などの電動装置によって型開閉され、型締ラム５０を含む油圧装置によって型締めされる。型締力によるタイバー３の伸びは、型締代として後述されるように、バックプラテン２０の型開方向（以下後方とする）への移動距離として現れる。【００２８】
本発明は、このようなハイブリッド型締装置に採用される構成であり、その要部が図２とともに説明される。【００２９】
本発明の型締装置１では、サーボモータ４０がバックプラテン２０に固定される。また、型締ラム５０を進退させる型締シリンダが、シリンダ本体部５１としてバックプラテン２０の後方側の端部分を構成する。そして、型締ラム５０が、そのシリンダ本体部の中で回転止め部材５２によって回転止めされるとともに押し込み手段５３によって型開閉力以上の押し込み力で後方に押圧される。【００３０】
送りねじ機構は、バックプラテン側で軸支されたボールねじ６０と、前記可動プラテン側に固定されたボールナット６１とからなる。そして、そのボールねじは、その軸支された位置より後方の位置で後述する回転伝達手段７０を介してそのサーボモータと結合される一方、型締めの際に前進した型締ラム５０が当接する位置に鍔状部材６２を備える。【００３１】
可動プラテン３０は、バックプラテン側に向かって突き出した作動軸３１を備え、その作動軸が、その先端部分にボールナット６１と環状の滑り軸受３２とを備え、その中心にそのボールねじの進入を許容する中空穴３１ａを有する。その滑り軸受は、いわゆる無給油ブッシュあるいはオイレスベアリングと称される公知のものである。【００３２】
バックプラテン２０は、その後方側に有孔膨出部分２０ｂを含み、その有孔膨出部分２０ｂに作動軸３１先端の滑り軸受３２を摺動支持するガイド穴２０ａを備える。そして、バックプラテン２０は、その有孔膨出部分２０ｂの後端に上記の型締シリンダを形成するシリンダ本体部５１を備え、そのシリンダ本体部の後端にボールねじ６０の延長部分６０ａを移動可能に軸支するための規制部材５４を備える。【００３３】
本発明の型締装置１の、より具体的な実施例はつぎのように構成される。【００３４】
ボールねじ６０の回転伝達手段７０は、サーボモータ側のプーリ７１とボールねじ側のプーリ７２、そしてそれらの間に張り渡されたタイミングベルト７３からなる従来公知のものである。【００３５】
ボールねじ６０は、ねじ部分より後方に伸びる延長部分６０ａと、そのねじ部分との境目である段差部とを備える。そして、その延長部分６０ａのねじ部分側に、その段差部に当接した状態で鍔状部材６２が固定される。それで、型締ラム５０によってその鍔状部材に負荷された型締力は、その段差部からボールねじ本体部に伝達される。一方、ボールねじ６０は、その延長部分６０ａの後方側でスラスト負荷に強い従来公知のサポート用軸受５５によって軸支されるとともに、その軸支位置よりさらに後方でプーリ７２を装着している。プーリ７２、サポート用軸受５５そして鍔状部材６２は、適宜長さのスペーサスリーブによってそれらの取り付け位置を固定される。そして、それらのプーリや鍔状部材はキー止めされて回転止めされる。【００３６】
特に、鍔状部材６２は、型締ラム側の端面６２ａをその型締ラムの端面に合わせた平面に、そしてその背面６２ｂを円錐面に形成されて、その中心側の肉厚をより厚肉に構成している。そして、その型締ラム側の端面６２ａが、半径方向にある程度の幅を有する有孔円盤状に形成される。また、鍔状部材６２のボールねじ６０に嵌合する内孔に形成されるキー溝は、型締ラム側近傍が避けられて、段差部側に配置される。いずれも強大な型締力に耐え得るようにするためである。なお、型締ラム５０と当接する型締ラム側端面６２ａは、平面に形成される代わりに、等間隔に溝加工された凹凸面に加工されて、より滑りにくい面に形成されても良い。【００３７】
型締ラム５０は、油圧圧力を受けるピストン部分５０ａと後方に伸びるロッド部５０ｂとからなる。型締シリンダ５１は、例えば図のように、型締側油室５１ａのみを有する単動シリンダに構成され、その型締側油室に、図示省略された作動油の供給口を連通している。型締ラム５０を回転止めする回転止め部材５２は、より具体的にはシリンダ本体部５１に植設されたピン５２であり、ピストン部分５０ａに対して摺動する。【００３８】
型締ラム５０の可動プラテン側端面の外周には、押し込み手段５３に押圧されやすいように、必要に応じて可動プラテンの外径を拡大する補助部材５６が一体に取り付けられる。そして、その押し込み手段５３が、その補助部材５６を押圧する圧縮ばね５３として組み込まれる。圧縮ばね５３は、有孔膨出部分２０ｂに等間隔で複数個埋設され、その圧縮ばねの発生する押し込み力の合計が、ボールねじ６０に掛かる型開力又は型閉力を上回る程度に、そして、型締力を下回るように設定される。【００３９】
ボールねじ６０を移動可能に軸支する構成は、より具体的にはつぎのように構成される。すなわち、ボールねじ６０を軸支する、公知のサポート用軸受５５が軸受保持部材５８の中で固定され、その軸受保持部材が規制部材５４の中で移動可能に収容される構成である。軸受保持部材５８は、サポート用軸受５５の外輪を２個の部材によって挟持して固定する。規制部材５４は、段付き穴が形成された筒部材であり、シリンダ本体部５１に固定されたときにその穴がそのシリンダ本体部との間に軸受保持部材５８が移動できる空間を形成するように構成される。なお、軸受保持部材５８の外周には複数個の浅い溝が潤滑のための油溝として形成されて、軸受保持部材５８のシリンダ本体部５１に対する摺動抵抗の低減が図られる。【００４０】
有孔円盤に形成された鍔状部材６２の型締ラム側端面６２ａの有効直径Ｄは、その有孔円盤の外径と内径の相加平均として略表せる。この有効直径Ｄについては、望ましくは、つぎのような関係が満たされると良い。すなわち、その有効直径Ｄが、ボールねじのリード（ピッチ）Ｐに対して略（η／μπ）倍を超える外径に形成されると良い。
すなわち、
Ｄ／Ｐ＞η／μπ
である。
ここで、摩擦係数μは鍔状部材６２と型締ラム５０の当接面での摩擦係数である。逆効率ηは、直線運動を回転運動に変換するときの効率であって、ボールねじのリード角によって決まる係数である。【００４１】
上記の倍率（比）は、概略つぎのように導かれる。まず、リードＰのボールねじに型締力Ｆが負荷されたときにボールナットに発生する回転トルクＴ１は、ηを逆効率として、
Ｔ１＝ηＦＤＰ／２πＤ＝ηＦＰ／２π
である。
一方、型締力Ｆによって鍔状部材６２と型締ラム５０の当接面で発生する摩擦トルクＴ２（ブレーキトルク）は、摩擦係数μ、有効直径Ｄとすると、
Ｔ２＝μＦＤ／２
である。
したがって、摩擦トルクと回転トルクとが一致するときは、Ｔ２＝Ｔ１のときであるから、
ηＦＰ／２π＝μＦＤ／２
となり、結局、
Ｄ／Ｐ＝η／μπ
が導かれる。【００４２】
より具体的な値は例えばつぎのような値になる。一般に、焼き入れ鋼材同士の平滑面における摩擦係数は、たとえ油膜が付着していても０．０５より小さくならない。また、リード角３度程度での逆効率は、９０％程度である。したがって、
Ｄ／Ｐ＝５．７３
となる。ねじ外径５０ｍｍ、リード１６ｍｍであれば、摩擦面の有効直径Ｄが９２ｍｍ程度を超えるものとなり充分に現実的な値である。【００４３】
このような構成である場合には、型締め時に型締ラム５０と鍔状部材６２の間で発生するブレーキトルク（上記の摩擦トルクである。）は、ボールねじ６０とボールナット６１の間で発生する回転トルクを確実に上回る。したがって、ボールねじ６０とボールナット６１との間に掛かる負荷は、動的負荷を含まない、安定した静的負荷になり、ボールねじの選定を低い定格荷重の小径のボールねじにすることができ、ねじ寿命も併せて改善される。【００４４】
以上のような構成の型締装置は、図３のように型開閉し、型締めする。なお、図３の中心線より上側の図面が型開閉中の状態を、その下側の図面が型締め中の状態をそれぞれ示している。【００４５】
さきに、図３の上半分の図について補足説明する。型開閉のとき、押し込み手段５３に押圧された型締ラム５０は、軸受保持部材５８を規制部材５４の中で後方に押圧してその後退限度位置に保持する。したがって、そのときの軸受保持部材５８と型締シリンダ５１の後端壁との間の隙間Ｍは、軸受保持部材５８の前進可能な移動代、すなわち規制部材５４の軸受保持部材５８に対する後退可能な移動代を示す。また、型締ラム５０と鍔状部材６２との間の所定隙間Ｌは、型締ラム５０が軸受保持部材５８とともに軸受保持部材５８の後退限度位置まで後退したときに現れる隙間になる。その所定隙間Ｌは、０．３ｍｍから０．５ｍｍ程度あれば充分である。本発明では、この所定隙間Ｌを小さく形成できるので、型締めに切り換わる時に型締ラム５０が鍔状部材６２に当接するまでの時間を短縮できる。このことは、型閉じから型締めへの切り換え動作の高速化に寄与する。もちろん、本発明の基本構成である、型締圧力の伝達のために機械的な係脱を切り換える圧力伝達装置を不要とする構成が、その高速化に最も効果的であるが、上記特徴も、近時の成形サイクルが極限まで短縮される状況下にあっては、重要である。【００４６】
つぎに、下半分の図について補足説明する。バックプラテン２０は、型締めのとき、主としてタイバー３の伸びによって型締代の距離だけ後方に後退する。その後退は、軸受保持部材５８に対する規制部材５４の後退代である、距離Ｎとして現れる。ここで、距離Ｍ＞距離Ｎに構成されるので、バックプラテン２０の軸受保持部材５８に対する後退は無理なく許容される。なお、このとき、ボールねじ６０や作動軸３１ももちろん僅かに収縮するが、その距離は無視できる。それで、この型締代Ｎが通常タイバーの伸び代として代表される。【００４７】
しかして、型開閉は、サーボモータ４０がボールねじ６０を回転制御し、それに螺合するボールナット６１を移動させて、作動軸３１とともに可動プラテン３０を移動させることによって行われる。このとき、押し込み手段５３が型開閉力を上回る押し込み力で型締ラム５０を押圧し、その型締ラムに押された軸受保持部材５８が、規制部材５４の中でその後退限度位置に保持される。その結果、その型締ラム５０が鍔状部材６２に対して所定隙間Ｌ離隔した状態が維持されるので、ボールねじ６０は鍔状部材６２と干渉することなく回転制御される。【００４８】
一方、型締めは、型締力を負荷された型締ラム５０が押し込み手段５３の押し込み力に抗して前進し、鍔状部材６２を押圧してボールナット６１と作動軸３１とを押圧することによって行われる。このとき、型締ラム５０と鍔状部材６２との間で発生する摩擦力によるブレーキ力が、ボールねじ６０の回転を阻止する。また、型締ラム５０の前進に伴って軸受保持部材５８が型締ラム５０から離隔して、サポート用軸受５５に型締負荷が負担されることはない。そして、バックプラテン２０が、型締力によるタイバー３の伸びに伴って、軸受保持部材５８に対して型締代Ｎに略等しい距離を後退する。【００４９】
以上の構成の本発明の型締装置によれば、可動プラテン３０の作動軸３１がバックプラテン２０の有孔膨出部分２０ｂのガイド穴２０ａの中で滑り軸受３２によって支持案内されるので、型開閉動作の真直性は高精度になる。そして、その可動プラテンが、タイバー３と滑り軸受３２の離れた２位置の摺動部で支持されるので、その型開閉動作の真直性は型閉じ位置、型開位置のいずれにあっても変わらない。しかも、バックプラテン２０の有孔膨出部分２０ｂ、作動軸３１のいずれも高剛性であるから、剛性の高い真直性が保証される。この高剛性の真直性によって、例えばガイドピン等での嵌合不良が金型中心に関して非対称に発生した場合においても、金型がこじて真直性がさらに悪化するようなことはない。また、回転伝達手段７０による垂直荷重が、ボールねじ６０の、鍔状部材６２やボールナット６１側の圧縮荷重を受ける部位にかけられることはない。また、その回転伝達手段７０が、プーリ７２を介するだけの単純構成であるから、部材の剛性欠如や同心度不良等がボールねじ６０に累積的に回転振れを与えるようなおそれは全くない。また、ボールナット６１が、回転しない作動軸３１に固定された構成であるから、潤滑に支障を来すこともない。また、型開閉のときに型締ラム５０と鍔状部材６２とが所定隙間Ｌ離隔する動作が、ばねである押し込み手段５３による押圧だけによって行われるので、それらの離隔動作のための構成と制御がシンプルになる。【００５０】
もちろん、ボールねじ６０を静的負荷に対する低い定格荷重の小径のボールねじにすることもできる。型締の際に回転止めされた型締ラム５０が鍔状部材６２を押圧するときに、両者の間に摩擦力によって発生したブレーキトルクがそのボールねじに発生する回転トルクを抑えるからである。【００５１】
また、型締の際に、軸受保持部材５８が型締ラム５０との当接から解放されて規制部材５４の中で移動可能になることから、型締力がサポート用軸受５５に負担されることはない。また、型開閉の際に型締ラム５０と鍔状部材６２が離隔しているので、サポート用軸受５５に掛かる力は型開力あるいは型閉力だけである。したがって、サポート用軸受５５は、型締力に比べて格段に小さい型開閉力に耐えうるものであれば良い。【００５２】
本発明の型締装置は、図４のような実施形態に構成されても良い。その実施形態は、型締シリンダ５１を、型締側油室５１ａの反対側に反型締側油室５１ｂを有する複動シリンダとして構成するものである。この場合、上記の押し込み手段５３は、その反型締側油室５１ｂに作動油を供給して押し込み力を発生する油圧装置に代替えされる。しかして、型開閉時に反型締側油室５１ｂに圧油が供給されると、型締ラム５０が既述した押し込み力で後方に押圧される。したがって、型締ラム５０と鍔状部材６２の離隔動作が、圧縮ばねのばね力による受動的な力でなく油圧圧力による能動的な力によって行われ、その制御が確実になる。また、押し込み力がストロークに関わりなく一定になる。また、型開閉時にのみ押し込み力を負荷するようにして、型締力と相殺される分を少なくすることもできる。【００５３】
また、別の実施形態では、異常時に、ボールねじ６０の後退を許容する安全装置を追加しても良い。ここに、異常時とは、型閉じ動作が不測の原因で阻止されたときを指し、例えば、型閉じ完了位置の誤設定によって金型同士が衝突して、ボールねじ６０とナット６１の間で衝撃力が発生する場合である。そのような場合に備えて、安全装置は、例えば図５に示されるように構成される。ここで、図５の中心線より上側の図面が型開閉中の状態を、その下側の図面が型締め中の状態を示している。【００５４】
その安全装置は、ボールねじ６０のサポート用軸受５５を固定する軸受保持部材５８と、上記構成ではその軸受保持部材５８の移動を規制していた規制部材５４の間において、それら部材のいずれに対しても摺動する緩衝ピストン５９を設けた構成である。特に、緩衝ピストン５９の外周と規制部材５４の内周には、お互いが組み合わされたときに隙間が生じる段付き部分が形成されて、その段付き部分同士の隙間に油圧作動油が供給される押出油室５９ａが画成される。そして、油室５９ａの型開閉方向の投影面積が予めつぎのように形成される。すなわち、緩衝ピストン５９が、所定の作動油圧力の下、通常は前方に押し出される一方、異常時には後退することが許容されるように、上記投影面積と油圧圧力が設定されるのである。また、緩衝ピストン５９の内周と軸受保持部材５８の外周には、お互いが組み合わされたときに軸受保持部材５８の後退限度位置を規制する段付き当接部分５９ｂが形成される。【００５５】
そのような構成によって、通常の型開閉時には、前進限度位置に位置する緩衝ピストン５９に対して軸受保持部材５８が後退限度位置に位置するために、サポート用軸受５５が規制部材５４に対してその後退限度位置に保持される一方、異常時には、軸受保持部材５８が緩衝ピストン５９とともに規制部材５４に対して後退するために、サポート用軸受５５が異常時に規制部材５４に対して後退することが許容される。なお、その後の型締め時に生じる、型締め力による規制部材５４の軸受保持部材５８に対する後退は、緩衝ピストン５９を含まない構成における後退と同様に許容される。緩衝ピストン５９が前進限度位置に、そして軸受保持部材５８が後退限度位置にそれぞれ停止したまま、規制部材５４の後退のみが発生するからである。このような構成によって、異常時にボールねじ６０のねじ部で衝撃が生じる瞬間にねじ全体の後退を許容して、その衝撃を緩衝する安全機能を追加することができる。【００５６】
また、さらに別の実施形態では、送りねじ機構が従来公知の台形ねじあるいは角ねじを含むねじ機構で構成されても良い。この場合、ボールねじが台形ねじ（図示省略）に、ボールナットがそれに螺合するナット（図示省略）に代替えされる。そして、当然ながら、ねじとナットは、かじらないように異種材料で構成され、それらの間に潤滑油が充填される。このようなねじ機構を採用することによって、ねじ面が台形平面となるので負荷を受ける面積が増えて耐荷重性が向上する。また、動的な型開閉時にねじとナットの間の潤滑効果が維持される一方、静的な型締め時にそれらの間の摩擦が増加する作用効果も奏される。それで、上記ねじ機構は、鍔状部材の有効直径を小さくすることも可能にする。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上の型締装置の構成は、高精度と高速性を要求する精密プレス機械においても採用しうるものである。型開閉の高精度な真直性と高応答な型締め動作への切り換えを実現できるからである。そして、型締ラムを含む油圧装置を、例えば、電磁力による駆動装置、あるいは圧電素子による駆動装置とするとともに上記所定隙間Ｌを小さくして、より高応答な型締めへの切り換えを行う装置にすることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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