(57)【要約】【課題】駆動部材の駆動回転軸を射出部材を進退させる運動方向変換部材における従動回転軸の軸方向に移動可能に接続するようにして、前記運動方向変換部材が受けるスラスト荷重を計測することによって、射出部材が受けるスラスト荷重を高い精度で計測することができるようにする。【解決手段】シリンダ部と、該シリンダ部内に進退可能に配設された射出部と、前記シリンダ部に対して固定された固定支持部と、駆動部と、該駆動部の回転運動を直線運動に変換し、前記射出部を前後進させる運動方向変換部と、前記射出部にかかる荷重によって歪む歪み部とを有し、該歪み部の歪みとともに前記駆動部が前記固定支持部に対して軸方向に変位する。【選択図】図１
2006068911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シリンダ部と、
（ｂ）該シリンダ部内に進退可能に配設された射出部と、
（ｃ）前記シリンダ部に対して固定された固定支持部と、
（ｄ）駆動部と、
（ｅ）該駆動部の回転運動を直線運動に変換し、前記射出部を前後進させる運動方向変換部と、
（ｆ）前記射出部にかかる荷重によって歪む歪み部とを有し、
（ｇ）該歪み部の歪みとともに前記駆動部が前記固定支持部に対して軸方向に変位することを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記駆動部は、該駆動部の回転運動を許容する回転許容支持部とともに前記歪み部に取り付けられている請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記駆動部は前記固定支持部に対していんろう結合されている請求項１又は２に記載の射出装置。
【請求項４】
前記駆動部は前記運動方向変換部と同一直線上に配設されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項５】
前記駆動部は減速部を備え、前記駆動部の回転軸は前記減速部の出力軸である請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項６】
前記運動方向変換部は少なくとも一つである請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項７】
（ａ）シリンダ部と、
（ｂ）該シリンダ部内に進退可能に配設された射出部と、
（ｃ）前記シリンダ部に対して固定された固定支持部と、
（ｄ）該固定支持部に取り付けられ、駆動回転軸を備える駆動部と、
（ｅ）前記駆動回転軸に接続された従動回転軸を備え、該従動回転軸の回転運動を前記射出部を進退させる直線運動に変換する運動方向変換部と、
（ｆ）前記従動回転軸に回転可能に取り付けられた荷重伝達部と、
（ｇ）前記固定支持部に取り付けられる固定部、前記荷重伝達部が取り付けられる受圧部、及び、前記固定部と受圧部との境界における境界部を備え、該境界部に生じる歪みを計測することによって前記運動方向変換部が受けるスラスト荷重を計測する歪み部とを有し、
（ｈ）前記駆動回転軸と従動回転軸とは互いに軸方向に移動可能に接続されていることを特徴とする射出装置。
【請求項８】
前記荷重伝達部は一方向のスラスト荷重を受ける第１の軸受け及び他方向のスラスト荷重を受ける第２の軸受けを備える請求項７に記載の射出装置。
【請求項９】
前記第１の軸受け及び第２の軸受けは内輪を備え、該内輪には前記従動回転軸が嵌入され、該従動回転軸に取り付けられた圧力付加部材によって予圧が付与される請求項８に記載の射出装置。
【請求項１０】
前記駆動部は前記運動方向変換部と同一直線上に配設されている請求項７〜９のいずれか１項に記載の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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に充填（てん）し、該キャビティ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、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って、型開閉、すなわち、型閉、型締及び型開を行うことができるようになっている。また、金型装置の型締が行われると、射出装置が前進させられ、加熱シリンダのノズルが固定プラテンに形成されたノズル通過孔（こう）を通って、固定金型の背面に配設されたスプルーブッシュに押し付けられ、密着させられる。続いて、溶融された樹脂が高圧で前記ノズルから射出され、スプルーブッシュ及びスプルーを通って固定金型と可動金型との合わせ面に形成されたキャビティ内に充填されるようになっている。
【０００４】
そして、前記射出装置は、加熱シリンダ内に配設されたスクリュを回転及び進退させるための駆動装置を有する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図２は従来の射出装置における駆動装置の断面図である。
【０００６】
図において、１０１は駆動装置であり、射出装置の後端に配設された水冷ジャケット１０２の後面に取り付けられている。なお、該水冷ジャケット１０２からは、後方（図における右方）にスクリュの後端軸１０３が突出している。そして、前記駆動装置１０１は、前記スクリュを回転させ、図示されない加熱シリンダ内に投入された原料樹脂を溶融させてスクリュの前方に溶融された樹脂を所定量だけ蓄える計量工程を行うための計量用モータ１０５、前記スクリュを前進（図における右方に移動）させ、計量工程においてスクリュの前方に蓄えられ、溶融された樹脂を高圧で射出して金型装置のキャビティに充填する射出工程を行うための射出用モータ１０６、並びに、前記計量用モータ１０５及び射出用モータ１０６を保持するフレーム１０４を有する。
【０００７】
また、前記駆動装置１０１は、前端部が前記スクリュの後端軸１０３に回転不能、かつ、軸方向に移動不能に接続されたスプライン軸１１１、前端部が前記スプライン軸１１１の後端部に回転可能、かつ、軸方向に移動不能に接続された中空スプライン軸１１２、前端部が前記中空スプライン軸１１２の後端部に回転不能、かつ、軸方向に移動不能に接続されたボールねじナット１１３、及び、該ボールねじナット１１３に螺（ら）入されたボールねじ軸１１４を有する。なお、前記ボールねじナット１１３とボールねじ軸１１４とは、いわゆる、ボールねじ機構を構成し、回転運動を直線運動に変換する運動方向変換手段として機能する。また、前記スプライン軸１１１は、スプライン結合によって前記計量用モータ１０５のロータシャフト１０５ａに回転不能、かつ、軸方向に移動可能に接続されている。さらに、前記ボールねじ軸１１４は、ベアリングリテーナ１１６を介して、前記射出用モータ１０６のロータシャフト１０６ａに回転不能、かつ、軸方向に移動不能に接続されている。
【０００８】
そして、前記射出装置において計量工程が行われる場合、前記計量用モータ１０５が作動するとロータシャフト１０５ａが回転し、該ロータシャフト１０５ａの回転がスプライン結合によってスプライン軸１１１に伝達される。そのため、該スプライン軸１１１に接続された後端軸１０３が回転するので、加熱シリンダ内においてスクリュが回転し、原料樹脂が溶融させられながら前方に送られ、前記スクリュの前方に蓄えられる。なお、中空スプライン軸１１２がスプライン軸１１１に対して回転可能に接続されているので、スプライン軸１１１の回転が中空スプライン軸１１２、ボールねじナット１１３、ボールねじ軸１１４、ロータシャフト１０６ａ等に伝達されることがない。
【０００９】
また、前記射出装置において射出工程が行われる場合、前記射出用モータ１０６が作動するとロータシャフト１０６ａが回転し、該ロータシャフト１０６ａの回転がボールねじ軸１１４に伝達される。ここで、前記中空スプライン軸１１２がスプライン接続によってフレーム１０４に対して回転不能、かつ、軸方向に移動可能となっているので、前記中空スプライン軸１１２に回転不能、かつ、軸方向に移動不能に接続されている前記ボールねじナット１１３は、フレーム１０４に対して回転不能、かつ、軸方向に移動可能となっている。そのため、前記ボールねじ軸１１４が回転すると、前記ボールねじナット１１３は前進させられる。なお、該ボールねじナット１１３が前進するか又は後退するかは、前記ボールねじ軸１１４の回転方向とねじの向きとによって決定される。
【００１０】
ところで、計量工程においては、樹脂の前進に伴って背圧が発生し、該背圧によってスクリュを後退させる方向のスラスト荷重が発生する。そして、前記背圧は成形品の品質に影響を及ぼすので適正値となるように制御される必要があり、しかも、該適正値は樹脂の種類、成形条件等によって変化する。そのため、前記駆動装置１０１においては、ボールねじ軸１１４の後端部近傍に配設されたロードセル１２１によって、スクリュを後退させる背圧を示すスラスト荷重を計測し、背圧が樹脂の種類、成形条件等によってあらかじめ定められた適正値となるように、射出用モータ１０６を作動させ、適正な大きさの背圧となるようにスクリュを後退させるようになっている。
【００１１】
なお、前記ロードセル１２１は、概略穴空き円盤状の形状を有し、外周部近傍がロードセル押さえ部材１２２によってフレーム１０４に取り付けられ、内周部近傍に受けるスラスト荷重を計測する。この場合、ベアリングリテーナ１１６のスラスト荷重を受ける第１のスラストベアリング１１７の後端面（図における右端面）がスペーサ１２３を介して前記ロードセル１２１の前面における内周部近傍に当接するようになっている。これにより、前記スクリュの受ける背圧を示すスラスト荷重が、スプライン軸１１１、中空スプライン軸１１２、ボールねじナット１１３、ボールねじ軸１１４、ベアリングリテーナ１１６、第１のスラストベアリング１１７及びスペーサ１２３を介して、前記ロードセル１２１の前面における内周部近傍に伝達されて計測される。
【００１２】
また、前記ボールねじ軸１１４の後端部（図における右端部）にはエンコーダ１２５が接続され、前記ボールねじ軸１１４の回転を計測するようになっている。なお、該ボールねじ軸１１４の後端部には、ロックナット１２６によって第２のスラストベアリング１２４が取り付けられ、該第２のスラストベアリング１２４が受けるスラスト荷重は、前記ロードセル押さえ部材１２２の内周面によって受け止められる。
【特許文献１】特開２０００−７１２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記従来の射出装置においては、ボールねじ軸１１４がベアリングリテーナ１１６を介して射出用モータ１０６のロータシャフト１０６ａと接続されているので、スクリュが荷重を受けると、ベアリングリテーナ１１６、第１のスラストベアリング１１７、スペーサ１２３及びロータシャフト１０６ａが歪み分だけボールねじ軸１１４とともに反スクリュ側（図における右方側）に変位することになる。
【００１４】
この変位分は前記ベアリング１１７、１２７、１２８の外周部がセンターケース１０９、リアーカバー１１８に対して摺動することにより許容されるが、この摺動には摺動抵抗が生じることとなる。そのため、スクリュにかかる荷重と摺動抵抗力の合計を検出することとなり、スクリュに負荷される力のみの精密な検出に問題があった。しかも、この摺動抵抗力が成形サイクル毎にばらつき、特に、低荷重下での制御となる計量工程時の制御精度に問題があった。
【００１５】
本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、シリンダ部材内に進退可能に配設された射出部材を駆動するための駆動部材を、前記シリンダ部材に対して固定された固定部材に取り付け、前記駆動部材の駆動回転軸を射出部材を進退させる運動方向変換部材における従動回転軸の軸方向に移動可能に接続するようにして、前記運動方向変換部材が受けるスラスト荷重を計測することによって、前記射出部材が受けるスラスト荷重を高い精度で計測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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そのために、本発明の射出装置においては、シリンダ部と、該シリンダ部内に進退可能に配設された射出部と、前記シリンダ部に対して固定された固定支持部と、駆動部と、該駆動部の回転運動を直線運動に変換し、前記射出部を前後進させる運動方向変換部と、前記射出部にかかる荷重によって歪む歪み部とを有し、該歪み部の歪みとともに前記駆動部が前記固定支持部に対して軸方向に変位する。
【００１７】
本発明の他の射出装置においては、さらに、前記駆動部は、該駆動部の回転運動を許容する回転許容支持部とともに前記歪み部に取り付けられている。
【００１８】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部は前記固定支持部に対していんろう結合されている。
【００１９】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部は前記運動方向変換部と同一直線上に配設されている。
【００２０】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部は減速部を備え、前記駆動部の回転軸は前記減速部の出力軸である。
【００２１】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記運動方向変換部は少なくとも一つである。
【００２２】
本発明の更に他の射出装置においては、シリンダ部と、該シリンダ部内に進退可能に配設された射出部と、前記シリンダ部に対して固定された固定支持部と、該固定支持部に取り付けられ、駆動回転軸を備える駆動部と、前記駆動回転軸に接続された従動回転軸を備え、該従動回転軸の回転運動を前記射出部を進退させる直線運動に変換する運動方向変換部と、前記従動回転軸に回転可能に取り付けられた荷重伝達部と、前記固定支持部に取り付けられる固定部、前記荷重伝達部が取り付けられる受圧部、及び、前記固定部と受圧部との境界における境界部を備え、該境界部に生じる歪みを計測することによって前記運動方向変換部が受けるスラスト荷重を計測する歪み部とを有し、前記駆動回転軸と従動回転軸とは互いに軸方向に移動可能に接続されている。
【００２３】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記荷重伝達部は一方向のスラスト荷重を受ける第１の軸受け及び他方向のスラスト荷重を受ける第２の軸受けを備える。
【００２４】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記第１の軸受け及び第２の軸受けは内輪を備え、該内輪には前記従動回転軸が嵌入され、該従動回転軸に取り付けられた圧力付加部材によって予圧が付与される。
【００２５】
本発明の更に他の射出装置においては、さらに、前記駆動部は前記運動方向変換部と同一直線上に配設されている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、射出装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内に進退可能に配設された射出部材と、前記シリンダ部材に対して固定された固定部材と、該固定部材に取り付けられ、駆動回転軸を備える駆動部材と、前記駆動回転軸に接続された従動回転軸を備え、該従動回転軸の回転運動を前記射出部材を進退させる直線運動に変換する運動方向変換部材と、該運動方向変換部材が受けるスラスト荷重を計測する荷重計測部材とを有し、前記駆動回転軸と従動回転軸とは互いに軸方向に移動可能に接続されている。
【００２７】
この場合、運動方向変換部材が受けるスラスト荷重を計測することによって、射出部材が受けるスラスト荷重を高い精度で計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
図３は本発明の第１の実施の形態における射出装置の全体構成を示す平面図である。
【００３０】
図において、１０は、射出成形機に使用される射出装置であり、図示されない射出装置フレームに取り付けられている。そして、前記射出装置１０の前方（図における左方）には、固定金型及び可動金型から成る金型装置を備える図示されない型締装置が配設され、前記射出装置１０は、型締装置に対して前進及び後退させられるようになっている。
【００３１】
また、１１は、電気ヒータ、温水ジャケット等の図示されない加熱装置を備えるシリンダ部材としての加熱シリンダであり、１２は該加熱シリンダ１１の先端部に取り付けられた射出ノズルである。そして、前記加熱シリンダ１１の後端部近傍には、加熱シリンダ１１の一部を冷却するための冷却ジャケット１３が取り付けられ、該冷却ジャケット１３に形成された原料投入孔１３ａから、樹脂ペレット等の原料樹脂が前記加熱シリンダ１１内に投入される。また、１４は、該加熱シリンダ１１内に回転可能、かつ、軸方向に移動可能に配設された射出部としてのスクリュであり、その後端部近傍が前記加熱シリンダ１１の後方（図における右方）に突出している。
【００３２】
そして、前記冷却ジャケット１３には、加熱シリンダ固定部材としての前方フランジ部材１６が、ボルト等の固定手段によって固定されている。また、前記前方フランジ部材１６の後方（図における右方）には、射出用モータ固定部材としての後方フランジ部材１７が配設されている。そして、前記前方フランジ部材１６及び後方フランジ部材１７は、前記加熱シリンダ１１に対して固定された固定支持部として機能し、射出装置フレームに取り付けられている。また、前記前方フランジ部材１６及び後方フランジ部材１７は、前端部及び後端部がねじ止め等によって前方フランジ部材１６及び後方フランジ部材１７にそれぞれ固定されたガイドロッド１８によって連結されている。なお、該ガイドロッド１８は、単数であっても複数であってもよく、何本であってもよいが、本実施の形態においては、四本であるものとして説明する。
【００３３】
さらに、前記前方フランジ部材１６と後方フランジ部材１７との間には、スクリュ支持部材としてのプレッシャプレート２１がスクリュ１４の軸方向に移動可能に、かつ、他の方向に移動不能に配設されている。ここで、前記プレッシャプレート２１は、前記ガイドロッド１８に沿って、前記スクリュ１４とともに、前進又は後退させられる。そして、前記プレッシャプレート２１には、前記スクリュ１４の後端部が接続された連結軸２２が回転可能に、かつ、軸方向に移動不能に取り付けられている。この場合、前記連結軸２２は、継ぎ手部材２３によって、スクリュ１４の後端部に固定されている。そして、前記連結軸２２は、スラストベアリング２６及びスラストベアリング２７を介して、プレッシャプレート２１に形成された貫通孔２１ａを貫通するように取り付けられている。このように、前記スクリュ１４と連結軸２２とが、互いに回転不能に、かつ、軸方向に移動不能に接続されているので、前記スクリュ１４が受けるスラスト荷重は、プレッシャプレート２１に伝達される。逆に、プレッシャプレート２１からスクリュ１４にスラスト荷重を伝達することもできる。
【００３４】
また、前記連結軸２２の後端部２２ａはプレッシャプレート２１の後方に突出し、前記後端部２２ａに計量用駆動力伝達回転手段としての計量用プーリ２４が取り付けられている。前記射出装置１０は、計量用駆動源として図示されない計量用モータを有し、該計量用モータの回転軸に取り付けられた駆動プーリと前記計量用プーリ２４との回りに図示されないタイミングベルトが掛け回されている。そして、前記計量用モータが作動して駆動プーリが回転すると、その回転がタイミングベルトを介して、計量用プーリ２４に伝達され、連結軸２２及びスクリュ１４が回転するようになっている。なお、計量用モータの回転軸の回転を正確に伝達するために、前記計量用プーリ２４及び駆動プーリが歯付きプーリであり、タイミングベルトが歯付きベルトであることが望ましい。また、前記計量用プーリ２４を使用することなく、ギヤから成る減速機構等の駆動力伝達手段によって、計量用モータの回転を連結軸２２に伝達するようにしてもよい。なお、前記計量用モータは、プレッシャプレート２１とともに前進又は後退するようになっているので、プレッシャプレート２１が前進又は後退しても、前記計量用モータの回転軸の回転は、計量用プーリ２４に正確に伝達される。
【００３５】
そして、前記後方フランジ部材１７には、駆動部であって射出用駆動源としての射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂが取り付けられている。射出用モータは、単数であっても複数であってもよく、いくつであってもよいが、ここでは、射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂで代表する。この場合、前記射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂは、プレッシャプレート２１がスクリュより受けるスラスト荷重により歪む歪み部材であり、かつ、歪み部材内に埋設された歪み検出計によりスラスト荷重を計測する荷重計測部材としてのロードセル３４Ａ及びロードセル３４Ｂを介して、後方フランジ部材１７に取り付けられている。前記ロードセル３４Ａ及びロードセル３４Ｂは、射出部にかかる荷重によって歪む歪み部として機能する。
【００３６】
また、前記プレッシャプレート２１の射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂに対応する位置には、ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂがそれぞれ取り付けられている。そして、前記ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂには、射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂによって回転させられる従動回転軸としてのボールねじ軸３２Ａ及びボールねじ軸３２Ｂがそれぞれ螺入されている。なお、前記ボールねじナット３１Ａとボールねじ軸３２Ａ、及び、ボールねじナット３１Ｂとボールねじ軸３２Ｂは、それぞれ、いわゆる、ボールねじ機構を構成し、回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部として機能する。また、前記プレッシャプレート２１においてボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂが取り付けられる位置には、ボールねじ軸３２Ａ及びボールねじ軸３２Ｂの先端部分が通過する通過孔２９Ａ及び通過孔２９Ｂがプレッシャプレート２１を貫通するように形成されている。このように、駆動部としての射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂと、運動方向変換部としてのボールねじナット３１Ａ及びボールねじ軸３２Ａ並びにボールねじナット３１Ｂ及びボールねじ軸３２Ｂとは同一直線上に配設されている。
【００３７】
ここで、前記ボールねじナット、ボールねじ軸及び通過孔は、射出用モータに対応する数に対応するものであり、単数であっても複数であってもよく、いくつであってもよいが、ここでは、ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂ、ボールねじ軸３２Ａ及びボールねじ軸３２Ｂ並びに通過孔２９Ａ及び通過孔２９Ｂで代表する。これ以降、射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂ、ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂ、ボールねじ軸３２Ａ及びボールねじ軸３２Ｂ並びに通過孔２９Ａ及び通過孔２９Ｂを統合的に説明する場合には、それぞれ、射出用モータ３３、ボールねじナット３１、ボールねじ軸３２及び通過孔２９として説明する。
【００３８】
本実施の形態において、前記射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂは、ボルト等の固定手段によって後方フランジ部材１７に回転不能に、かつ、軸方向に移動不能に取り付けられ、また、前記ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂは、ボルト等の固定手段によってプレッシャプレート２１に、回転不能に、かつ、軸方向に移動不能に取り付けられている。そして、プレッシャプレート２１と後方フランジ部材１７とは、互いに、前記射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂ並びにボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂの軸方向に移動可能に、かつ、他の方向に移動不能になっている。そのため、前記射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂを作動させてボールねじ軸３２Ａ及びボールねじ軸３２Ｂを回転させることによって、ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂを前進又は後退させることができ、これにより、プレッシャプレート２１及びスクリュ１４を前進又は後退させることができる。なお、前記射出用モータ３３Ａ及び射出用モータ３３Ｂは、同期して作動し、ボールねじナット３１Ａ及びボールねじナット３１Ｂを同時に同方向に同量だけ移動させるようになっている。
【００３９】
次に、前記射出用モータ３３の構成を詳細に説明する。
【００４０】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部拡大図である。
【００４１】
図１に示されるように、前記ボールねじ軸３２は、表面に螺旋状のボールねじ溝が形成されたねじ部３２ａ、該ねじ部３２ａより射出用モータ３３側に形成されスラストベアリング３６及びスラストベアリング３７が取り付けられる軸受け部３２ｂ、並びに、該軸受け部３２ｂより射出用モータ３３側に形成され表面に軸方向に延在するスプライン溝が形成された接続部３２ｃを有する。そして、後方フランジ部材１７には、ボールねじ軸３２が通過する貫通孔１７ａが形成され、該貫通孔１７ａ内に前記ボールねじ軸３２の後半部分に形成された軸受け部３２ｂを回転可能に、かつ、軸方向に移動不能に支持する荷重伝達部であって回転許容支持部としてのベアリングホルダ３５が挿入されている。該ベアリングホルダ３５は、概略円筒状の形状を有し、内部を通過する前記軸受け部３２ｂを第１の軸受けとしてのスラストベアリング３６及び第２の軸受けとしてのスラストベアリング３７を介して支持する。
【００４２】
この場合、前記ベアリングホルダ３５の内壁には段部が形成され、該段部によってスラストベアリング３６及びスラストベアリング３７の外輪を保持してボールねじ軸３２のスラスト荷重を受けるようになっている。また、前記ボールねじ軸３２の軸受け部３２ｂの前端には圧力付加部材としてのフランジ板状の受圧部３８が取り付けられ、後端には圧力付加部材としてのロックナット３９が螺合されている。そして、前記受圧部３８及びロックナット３９によってスラストベアリング３６及びスラストベアリング３７の内輪に予圧を付与した状態で保持し、ボールねじ軸３２のスラスト荷重をスラストベアリング３６及びスラストベアリング３７に伝達するようになっている。この場合、第１の軸受けとしてのスラストベアリング３６はボールねじ軸３２を後退させる方向のスラスト荷重を受け、第２の軸受けとしてのスラストベアリング３７はボールねじ軸３２を前進させる方向のスラスト荷重を受ける。また、前記ベアリングホルダ３５の外壁は、スムーズな円柱面状に形成され、貫通孔１７ａに対して軸方向にスムーズに移動可能となっている。
【００４３】
一方、駆動部材としての射出用モータ３３は、例えば、サーボモータであるが、回転角度、回転速度及び回転方向を制御可能なモータであれば、いかなる種類のモータであってもよい。そして、前記射出用モータ３３は、概略円筒状の形状を備えるモータフレーム４１、並びに、該モータフレーム４１の前端面及び後端面にボルト等の固定手段によって固定された前部端板４２及び後部端板４３を有する。前記モータフレーム４１の内面には、コイルから成るステータ４５が取り付けられている。また、前記射出用モータ３３の内部に回転可能に配設された駆動回転軸としてのモータ軸４７の外周面には、ロータとしての磁石４６が前記ステータ４５に対向する位置に取り付けられている。そして、該ステータ４５に電流を供給することによって、磁石４６が取り付けられた前記モータ軸４７を回転させることができる。
【００４４】
ここで、該モータ軸４７は、ラジアルベアリング４８及びラジアルベアリング４９を介して、前記前部端板４２及び後部端板４３に回転可能に、かつ、軸方向に移動不能に取り付けられている。そして、前記モータ軸４７の後端部には、該モータ軸４７の回転を計測するために、ロータリーエンコーダ等の回転計測器５１が接続されている。また、前記モータ軸４７の前端部には、内面に軸方向に延在するスプライン溝が形成された凹状の接続部４７ａが形成されている。そして、該接続部４７ａ内にはボールねじ軸３２の後端部に形成された接続部３２ｃが挿入され、スプライン接続されている。これにより、ボールねじ軸３２とモータ軸４７とは、回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に接続される。なお、ボールねじ軸３２とモータ軸４７とを回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に接続することができるのであれば、ボールねじ軸３２の接続部３２ｃとモータ軸４７の接続部４７ａとの接続はいかなる形態のものであってもよく、例えば、すべりキーと軸方向に延在するキー溝とによる接続であってもよい。
【００４５】
そして、前記ベアリングホルダ３５及び射出用モータ３３は、荷重計測部材としてのロードセル３４を介して、後方フランジ部材１７に取り付けられている。前記ロードセル３４は、概略穴空き円盤状の形状を有し、外周近傍部分である固定部３４ａがボルト９１等の固定手段によって後方フランジ部材１７の後面（図１における右側の面）に固定されている。また、前記ロードセル３４の内周近傍部分である受圧部３４ｃは、前記ベアリングホルダ３５と射出用モータ３３の前部端板４２とによって挟まれた状態で、前記ベアリングホルダ３５と前部端板４２とに固定されている。この場合、前記ベアリングホルダ３５、受圧部３４ｃ及び前部端板４２の三つの部材は、該三つの部材を貫通するボルト９２等の固定手段によって一体的に固定されることが望ましい。このことにより、射出用モータ３３は、ロードセル３４を介して後方フランジ部材１７に対して軸方向に移動自在に取り付けられることになる。
【００４６】
さらに、前部端板４２の前面における内周端縁には、前方に突出し、前記ロードセル３４の穴内に嵌入する概略円筒状の嵌合突起が形成されている。該嵌合突起が前記ロードセル３４の穴内に嵌入することによって、前部端板４２とロードセル３４とは、いわゆる、いんろう結合された状態となる。そして、前記ロードセル３４が後方フランジ部材１７に取り付けられているので、前部端板４２は後方フランジ部材１７に対していんろう結合されることとなる。
【００４７】
なお、前記ロードセル３４における固定部３４ａと受圧部３４ｃとの境界部分は、ストレインゲージ等の図示されない歪み計測手段が取り付けられる境界部３４ｂである。該境界部３４ｂは、比較的肉薄になっていて、ボールねじ軸３２のスラスト荷重がベアリングホルダ３５を介して受圧部３４ｃに伝達されると、歪みが生じるようになっている。そして、前記境界部３４ｂに生じた歪みを歪み計測手段によって計測することにより、前記スラスト荷重の大きさを計測することができる。
【００４８】
また、ボールねじ軸３２のねじ部３２ａに螺合されたボールねじナット３１は、円筒状の本体部３１ａ及び円盤状のフランジ部３１ｂを有する。該フランジ部３１ｂは、ボルト等の固定手段によって前記プレッシャプレート２１に固定される。また、前記本体部３１ａの内壁面には、前記ねじ部３２ａの表面に形成されたボールねじ溝に対応する図示されない螺旋状のボールねじ溝が形成され、該ボールねじ溝と前記ねじ部３２ａの表面に形成されたボールねじ溝とによって形成される螺旋状のボール通路内を図示されない多数のボールが連続して通過する。なお、前記本体部３１ａには、前記ボール通路の一端と他端とを連結するリターンチューブ３１ｃがクランプ部材３１ｄによって取り付けられている。これにより、前記ボールは、前記ボール通路及びリターンチューブ３１ｃによって構成される無限循環通路内を循環する。
【００４９】
そして、前記ボールねじナット３１は、プレッシャプレート２１に固定されて射出用モータ３３に対して回転不能となっているので、該射出用モータ３３が作動して前記ボールねじ軸３２が回転すると、前進又は後退させられる。なお、前記ボールねじナット３１が前進するか又は後退するかは、前記ボールねじ軸３２の回転方向とボールねじ溝の向きとによって決定される。
【００５０】
次に、前記構成の射出装置１０の動作について説明する。
【００５１】
まず、該射出装置１０において計量工程が行われる場合について説明する。該計量工程においては、スクリュ１４を回転させ、冷却ジャケット１３に形成された原料投入孔１３ａから加熱シリンダ１１内に投入された原料樹脂を溶融させてスクリュ１４の前方に溶融された樹脂を所定量だけ蓄えるようになっている。
【００５２】
この場合、図示されない計量用モータが作動すると、該計量用モータの回転軸の回転が計量用プーリ２４に伝達され、連結軸２２が回転する。そして、該連結軸２２の回転が継ぎ手部材２３を介してスクリュ１４に伝達され、該スクリュ１４が加熱シリンダ１１内において回転し、原料樹脂が溶融させられながら前方に送られ、前記スクリュ１４の前方に蓄えられる。
【００５３】
なお、計量工程においては、樹脂の前進に伴って背圧が発生し、該背圧によってスクリュ１４を後退させる方向のスラスト荷重が発生する。すると、該スラスト荷重は、継ぎ手部材２３、連結軸２２及びスラストベアリング２６を介して、プレッシャプレート２１に伝達され、さらに、該プレッシャプレート２１に取り付けられたボールねじナット３１を介して、ボールねじ軸３２に伝達される。そして、前記スラスト荷重は、ボールねじ軸３２から受圧部３８及びスラストベアリング３６を介してベアリングホルダ３５に伝達され、更に、ロードセル３４の受圧部３４ｃに伝達される。これにより、前記ロードセル３４の歪み部３４ｂに歪みが生じるので、該歪みを歪み計測手段によって計測して、背圧を示すスラスト荷重を計測することができる。
【００５４】
前記ボールねじ軸３２の接続部３２ｃとモータ軸４７の接続部４７ａとを、回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に接続していれば、前記スラスト荷重は、モータ軸４７に伝達されることがなく、射出用モータ３３によって受けられることがない。したがって、前記ロードセル３４の歪み部３４ｂに歪みを計測することによって、射出用モータ３３の影響を受けることなく、背圧を示すスラスト荷重を高い精度で計測することができる。さらに、通常のキー結合とは異なり、軸方向に移動可能に接続されているので、モータ軸４７とボールねじ軸３２との間で焼き付けなどの不具合を生じることがない。
【００５５】
ところで、前記背圧は成形品の品質に影響を及ぼすので適正値となるように制御される必要がある。そして、該適正値は樹脂の種類、成形条件等によって変化する。そのため、前記射出装置１０の制御装置は、歪み計測手段の出力信号を受信して背圧を示すスラスト荷重を計測すると、その値が樹脂の種類、成形条件等によってあらかじめ定められた適正値となるように、射出用モータ３３を作動させてスクリュ１４を徐々に後退させ、背圧が適正な値となるように制御する。この場合、前記射出用モータ３３が作動するとモータ軸４７が回転し、該モータ軸４７の回転がボールねじ軸３２に伝達され、該ボールねじ軸３２がボールねじナット３１に対して回転する。これにより、回転運動が直線運動に変換され、ボールねじナット３１が後退するのでプレッシャプレート２１が後退し、スクリュ１４が後退させられる。
【００５６】
この場合、射出用モータ３３がロードセルの変位とともに動くので、前記リップルは、ロードセル３４の受圧部３４ｃに伝達されることもないので、スラスト荷重の計測に影響を及ぼすことがない。したがって、射出用モータ３３を作動させているときも、射出用モータ３３の影響を受けることなく、背圧を示すスラスト荷重を高い精度で計測することができる。これにより、背圧を正確に計測することができ、背圧が適正な値となるように高い精度で制御することができる。
【００５７】
次に、射出装置１０において射出工程が行われる場合について説明する。
【００５８】
まず、計量工程が終了して所定量の溶融された樹脂がスクリュ１４の前方に蓄えられ、図示されない型締装置によって金型装置の型締が行われると、射出装置１０全体が前進させられ、加熱シリンダ１１に取り付けられた射出ノズル１２の先端が固定プラテンに形成されたノズル通過孔を通って、固定金型の背面に配設されたスプルーブッシュに押し付けられ、密着させられる。そして、射出用モータ３３が作動するとモータ軸４７が回転し、該モータ軸４７の回転がボールねじ軸３２に伝達され、該ボールねじ軸３２がボールねじナット３１に対して回転する。これにより、回転運動が直線運動に変換され、ボールねじナット３１が前進するのでプレッシャプレート２１が前進し、スクリュ１４が前進させられる。これにより、加熱シリンダ１１内でスクリュ１４の前方に蓄えられ、溶融された樹脂が、高圧で前記射出ノズル１２から射出され、スプルーブッシュ及びスプルーを通って固定金型と可動金型の合わせ面に形成されたキャビティ内に充填される。
【００５９】
このように、本実施の形態においては、加熱シリンダ１１内で前進又は後退するようにスクリュ１４を駆動するための駆動部としての射出用モータ３３のモータ軸４７がボールねじ軸３２の軸方向の移動に伴なって、ロードセル３４を介して移動するので、該ボールねじ軸３２の受けるスラスト荷重のほとんどがロードセル３４の受圧部３４ｃに伝達されるようになっている。そのため、前記射出用モータ３３の影響を受けることなく、ボールねじ軸３２の受けるスラスト荷重を計測することができ、背圧を示す前記スラスト荷重を高い精度で計測することができる。
【００６０】
なお、前記射出用モータ３３は、後方フランジ部材１７の後面側に取り付けられ、かつ、モータ軸４７がボールねじ軸３２の後端部における接続部３２ｃに軸方向に移動可能に接続されていれば、取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、交換及び保守を容易に行うことができる。また、前記ロードセル３４も、後方フランジ部材１７の後面側に取り付けられ、かつ、ベアリングホルダ３５と射出用モータ３３の前部端板４２とに挟まれた状態で固定されているので、取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、交換及び保守を容易に行うことができる。
【００６１】
また、前記プレッシャプレート２１は、前方フランジ部材１６と後方フランジ部材１７との間をスクリュ１４とともに前進又は後退させられるようになっているので、前記スクリュ１４の前進又は後退するストロークを大きく取ることができる。また、前記プレッシャプレート２１がガイドロッド１８に沿ってスクリュ１４とともに前進又は後退させられるので、前進又は後退する際におけるプレッシャプレート２１及びスクリュ１４のがたつきを小さくすることができる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００６３】
図４は本発明の第２の実施の形態における射出装置の要部拡大図である。
【００６４】
本実施の形態においては、射出用モータ３３とボールねじ軸３２との間に減速機５３を介在させ、前記射出用モータ３３のモータ軸４７の回転を減速機５３によって減速してボールねじ軸３２に伝達するようになっている。この場合、前記減速機５３は駆動部材の一部として機能する。そして、前記減速機５３は減速機フレーム５４を有し、該減速機フレーム５４内に従動ギヤ軸５５及び駆動ギヤ軸５７がモータ軸４７と平行して配設され、前記従動ギヤ軸５５及び駆動ギヤ軸５７は、それぞれ、複数のラジアルベアリングを介して、減速機フレーム５４に回転可能に、かつ、軸方向に移動不能に取り付けられている。また、前記従動ギヤ軸５５に取り付けられたより大径の従動ギヤ５６と駆動ギヤ軸５７に取り付けられたより小径の駆動ギヤ５８とが互いに噛（か）み合って減速機構を構成する。
【００６５】
この場合、駆動部材の駆動回転軸として機能する減速機５３の出力軸である従動ギヤ軸５５の前端部には、内面に軸方向に延在するスプライン溝が形成された凹状の接続部５５ａが形成されている。そして、該接続部５５ａ内にはボールねじ軸３２の後端部に形成された接続部３２ｃが挿入され、スプライン接続されている。これにより、ボールねじ軸３２と従動ギヤ軸５５とは、回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に接続される。なお、ボールねじ軸３２と従動ギヤ軸５５とを回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に接続することができるのであれば、ボールねじ軸３２の接続部３２ｃと従動ギヤ軸５５の接続部５５ａとの接続はいかなる形態のものであってもよく、例えば、キーと軸方向に延在するキー溝とによる接続であってもよい。
【００６６】
そして、前記ベアリングホルダ３５及び減速機５３は、荷重検出手段としてのロードセル３４を介して、後方フランジ部材１７に取り付けられている。前記ロードセル３４の内周近傍部分である受圧部３４ｃは、前記ベアリングホルダ３５と減速機フレーム５４とによって挟まれた状態で、前記ベアリングホルダ３５と減速機フレーム５４とに固定されている。この場合、前記ベアリングホルダ３５、受圧部３４ｃ及び減速機フレーム５４の三つの部材は、該三つの部材を貫通するボルト等の固定手段によって一体的に固定されることが望ましい。
【００６７】
さらに、前部減速機フレーム５４の前面における内周端縁には、前方に突出し、前記ロードセル３４の穴内に嵌入する概略円筒状の嵌合突起が形成されている。該嵌合突起が前記ロードセル３４の穴内に嵌入することによって、減速機フレーム５４とロードセル３４とは、いわゆる、いんろう結合された状態となる。そして、前記ロードセル３４が後方フランジ部材１７に取り付けられているので、減速機フレーム５４は後方フランジ部材１７に対していんろう結合されることとなる。
【００６８】
また、駆動ギヤ軸５７の後端部は減速機フレーム５４から後方に突出するモータ接続部５７ａとなっていて、カップリング６１を介して、射出用モータ３３のモータ軸４７の前端部に接続されている。この場合、駆動ギヤ軸５７とモータ軸４７とは、互いに回転不能に、かつ、軸方向に移動不能に接続されている。なお、前記射出用モータ３３は図示されない取り付け部材を介して、前記減速機５３に取り付けられている。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、射出用モータ３３のモータ軸４７の回転が減速機５３によって減速されてボールねじ軸３２に伝達されるようになっている。そのため、射出用モータ３３が小型で出力が小さなものであっても、スクリュ１４を前進又は後退させることができる。
【００７０】
また、加熱シリンダ１１内で前進又は後退するようにスクリュ１４を駆動するための駆動部を構成する減速機５３の従動ギヤ軸５５がボールねじ軸３２に軸方向に移動可能に接続されていれば、該ボールねじ軸３２の受けるスラスト荷重がロードセル３４の受圧部３４ｃにより伝達されるようになる。そのため、前記射出用モータ３３及び減速機５３の影響を受けることなく、ボールねじ軸３２の受けるスラスト荷重を計測することができ、背圧を示す前記スラスト荷重を高い精度で計測することができる。
【００７１】
さらに、前記減速機５３は、後方フランジ部材１７の後面側に取り付けられ、かつ、従動ギヤ軸５５がボールねじ軸３２の後端部における接続部３２ｃに軸方向に移動可能に接続されているので、取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、交換及び保守を容易に行うことができる。また、前記ロードセル３４も、後方フランジ部材１７の後面側に取り付けられ、かつ、ベアリングホルダ３５と減速機フレーム５４とに挟まれた状態で固定されているので、取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、交換及び保守を容易に行うことができる。
【００７２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部拡大図である。
【図２】従来の射出装置における駆動装置の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における射出装置の全体構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における射出装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０    射出装置
１１    加熱シリンダ
１４    スクリュ
１６    前方フランジ部材
１７    後方フランジ部材
３１、３１Ａ、３１Ｂ    ボールねじナット
３２、３２Ａ、３２Ｂ    ボールねじ軸
３３、３３Ａ、３３Ｂ    射出用モータ
３４、３４Ａ、３４Ｂ    ロードセル
３４ａ    固定部
３４ｂ    歪み部
３４ｃ    受圧部
３５    ベアリングホルダ
３６、３７    スラストベアリング
３８    受圧プレート
３９    ロックナット
４７    モータ軸
５３    減速機
５５    従動ギヤ軸
【図１】
2006068911.tif 000003
【図２】
2006068911.tif 000004
【図３】
2006068911.tif 000005
【図４】
2006068911.tif 000006