(57)【要約】【課題】複数個のボールねじナット８がプッシャープレート６に固定され、射出用サーボモータでボールねじ軸９を回転してプッシャープレート６を押し出す射出成形機の射出装置。プッシャープレート６のたわみに基づくボールねじナット８の傾斜を抑制してボールねじ機構の寿命低下を防止する。【解決手段】プッシャープレート６にボールねじナット８を収容する保持部２１が形成され、保持部２１のフロント側にボールねじナット８のフロント側端面８ａに面接触して射出力を受ける受けプレート２２が設置される。受けプレート２２はボルトによりプッシャープレート６に固定され、ボールねじナット８が受けプレート２２に固定される。受けプレート２２にはスクリューの軸線Ａ側に段部が形成され、その段部においてボールねじナット８の端面８ａとの間に隙間２７が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒を保持するフロントプレートと、前記フロントプレートとの間をタイバーで連結されたリアプレートと、前記フロントプレートとリアプレートの間に配置されてスクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記プッシャープレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記プッシャープレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記プッシャープレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする電動式射出成形機の射出装置。
【請求項２】
加熱筒を保持するフロントプレートと、スクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記フロントプレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記フロントプレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記フロントプレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする電動式射出成形機の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プッシャープレートを移動させるためのボールねじ機構を複数個備えた電動式射出成形機の射出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の射出装置の一例を、図５を参照して説明すると、加熱筒１を保持するフロントプレート２と、フロントプレート２との間をタイバー３（通常４本）で連結されたリアプレート４と、フロントプレート２とリアプレート４の間に配置されてスクリュー５（１本）の後端を保持するプッシャープレート６と、プッシャープレート６とリアプレート４の間を連結するように設置されて図示しない射出用サーボモータにより駆動されるボールねじ機構７（この例では２個）を備える。
スクリュー５はこの射出装置の中心に配置され、ボールねじ機構７はスクリュー５の軸線の周囲の対称位置（水平方向左右）に配置されている。ボールねじナット８がプッシャープレート６に固定され、ボールねじ軸９がリアプレート４に回転自在に軸支され、前記射出用サーボモータの回転力がプーリ１１を介してボールねじ軸９に伝達される。なお、図５において、１２は図示しない計量用サーボモータにより回転してスクリュー５を回転させるプーリである。
【０００３】
この射出装置において、射出時にボールねじ軸９が回転してプッシャープレート６を前方に移動させ、スクリュー５に射出力を与えると、プッシャープレート６は両サイド（ボールねじナット８が固定された箇所）において前向きの射出力Ｆ１を受け、中心部にスクリュー５からの反力Ｆ２を受け、これにより、プッシャープレート６にはたわみが生じる。
図６示すように、ボールねじナット８はプッシャープレート６の保持部１３に収容されてボルト１４により固定され、該保持部１３の受け面１３ａがボールねじナット８のフロント側の端面８ａに面接触し、受け面１３ａが端面８ａから射出力Ｆ１を受けるようになっている。なお、図６において、Ａはスクリューの軸線である。
【０００４】
射出時において、射出力Ｆ１及び反力Ｆ２によりプッシャープレート６にたわみが生じると、図７に示すように、プッシャープレート６の両サイドは前方に傾斜する。プッシャープレート６の傾斜によりボールねじナット８が傾斜し（スクリュー５の軸線Ａに対して角度α）、一方、ボールねじ軸９は本来スクリュー５の軸線Ａに対し平行に軸支されている。従って、ボールねじナット８の傾斜に伴い、ボールねじ機構７には大きい偏荷重（モーメント荷重）が掛かり、この状態でボールねじ機構７が駆動することにより、機構内部でボールのこじりが発生し、ボールねじ機構７の寿命が著しく低下する。
【０００５】
図８に示す射出装置は、ボールねじナット８がフロントプレート２に固定され、ボールねじ軸９がプッシャープレート６に回転自在に軸支されているタイプのものであるが、同じく上記の問題点を有している。すなわち、射出時において、フロントプレート２に射出力Ｆ１及びその反力Ｆ２が掛かり、フロントプレート２にたわみが生じ、フロントプレート２の両サイドは後方に傾斜し、同時にボールねじナット８が傾斜する。これによって、前記と同様にボールねじ機構７に大きい偏荷重（モーメント荷重）が掛かる。なお、図５に示す射出装置では、ボールねじ機構７からの反力を受けるためリアプレート４が設置され、かつフロントプレート２とリアプレート４の間がタイバー３により連結されていたが、この射出装置の場合、リアプレート４を設置する必要がなく、従って、タイバー３も不要である。その代わり、一般に、プッシャープレート６をスクリュー５の軸線方向にガイドするガイドバーが別途設置される。
【０００６】
このようにプッシャープレートを移動させるためのボールねじ機構を複数個備えた電動式射出成形機は、例えば下記特許文献１〜３に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
実公平７−２１２９５号公報
【特許文献２】
特開昭６３−７７７２１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４８７０６号公報
【０００８】
プッシャープレート等のたわみに基づくボールねじ機構の寿命低下に対し、従来は、プッシャープレート等の剛性を上げて（具体的にはプレートの厚みを大きくして）たわみを少なくする方法がとられていたが、射出装置が大型化することで、コスト高となり、設置スペースも大きくなるという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、射出装置を大型化することなく、プッシャープレート等のたわみに基づくボールねじナットの傾斜を抑制してボールねじ機構の寿命低下を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）は、加熱筒を保持するフロントプレートと、前記フロントプレートとの間をタイバーで連結されたリアプレートと、前記フロントプレートとリアプレートの間に配置されてスクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記プッシャープレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記プッシャープレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記プッシャープレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする。この場合、一般にボールねじ軸はリアプレートに軸支される。
【００１１】
射出時には、ボールねじナットはプッシャープレートのたわみに従って傾斜するが、上記構成をとることにより、同時に、プッシャープレートのたわみに基づく傾斜を相殺する方向（ボールねじナットのリア側が前記スクリューの軸線に近づく方向）に、プッシャープレートに対して傾斜する。これにより、ボールねじナットの傾斜の大きさが従来に比べて抑制される。
前記ボールねじナットは、射出時にプッシャープレートに対して前記方向に傾斜する必要がある。従って、前記プッシャープレートにボールねじナットを収容する保持部が形成されている場合、前記ボールねじナットは、前記保持部内において、前記方向に弾性的に傾斜可能に収容されている必要がある。これは、例えば、前記ボールねじナットのリア側の端部からフロント側に所定距離の範囲内（例えばボールねじナットの長さの１／２以上）について、ボールねじナットの外周の少なくとも前記スクリューの軸線側の領域が保持部に収容されていないか、又は前記保持部との間に隙間が設けられているかにより、容易に達成される。射出力が解除されると、前記ボールねじナットは元の位置に弾性的に復帰する。
【００１２】
本発明（請求項２）は、加熱筒を保持するフロントプレートと、スクリューの後端を保持し、前記スクリューの軸線に沿って直線的に移動自在とされたプッシャープレートと、射出用サーボモータで駆動されて前記プッシャープレートを移動させる複数のボールねじ機構を備え、前記ボールねじ機構が前記スクリューの周囲に配置され、ボールねじナットが前記フロントプレートに固定され、前記射出用サーボモータによりボールねじ軸が回転して前記プッシャープレートが移動するようになっている電動式射出成形機の射出装置において、前記フロントプレートに前記ボールねじナットの端面に面接触して射出力を受ける受けプレートが設置されて、その外周部が前記フロントプレートに固定され、さらに、前記受けプレートには前記スクリュー側に段部が形成され、前記段部において前記ボールねじナットの端面との間に隙間が形成されていることを特徴とする。この場合、ボールねじ軸はプッシャープレートに軸支される。
この構成の作用は前記と同様であり、また、ボールねじナットが射出時にフロントプレートに対して前記方向に傾斜する必要がある点も同じである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜４を参照して、本発明に係る射出装置について説明する。なお、これらの例では、本発明は図５のタイプの射出装置に適用されている。
図１に示す射出装置では、プッシャープレート６に円筒形内面を有する保持部２１が形成され、そのフロント側が受けプレート２２により閉じられている。保持部２１はボールねじナット８を収容し、その外周をフロント側端部からリア側へ所定距離にわたり密着して支持し、それよりリア側においては外周との間に隙間２３を置いている。
【００１４】
受けプレート２２は、図２にも示すように、中央部にボールねじ軸９を通す穴２４が形成され、その穴２４の周囲にボールねじナット８からの射出力を受ける受け部２５が形成され、さらにその周囲にプッシャープレート６への取り付けを行うためのフランジ部２６が形成されている。受け部２５は、ボールねじナット８の外径とほぼ同じ外径を有するリング状の部分で、リア側に所定距離突出して保持部２１のフロント側に嵌入している。受け部２５のスクリュー側（以下、軸線Ａ側という）には、フロント側に後退した（突出の程度が一段低い）段部２５ａが形成され、この段部２５ａにおいてボールねじナット８のフロント側の端面８ａとの間に隙間２７が形成され、段部２５ａを除いた部分のリア側に向く面が受け面２５ｂとしてボールねじナット８の端面８ａに面接触する。段部２５ａの部分の前後方向厚みは、段差の分だけ受け面２５ｂの部分より薄肉である。
【００１５】
受けプレート２２において、段部２５ａの境界のライン２５ｃは、図２に示すように、軸線Ａとボールねじナット８の中心軸Ｂを結ぶ直線に対して垂直（上下方向）に向くように設置されているのが望ましい。
受け部２５及びフランジ部２６にはそれぞれボルト穴２７，２８が形成され、受けプレート２２はボルト２９によりプッシャープレート６に固定され、ボールねじナット８が受けプレート２２にボルト３１により固定される。なお、この例では、段部２５ａにボルト穴２７が形成されていないが、形成してこの部分でボルト締めしても構わない。
【００１６】
この射出装置において、図示しない射出用サーボモータによりボールねじ軸９を回転駆動し、プッシャープレート６を前方に移動させ、スクリューに射出力を与えると、図５で説明したと同様に、プッシャープレート６は両サイドにおいて前向きの射出力Ｆ１を受け、中央部にスクリューからの反力Ｆ２を受け、これにより、プッシャープレート６にはたわみが生じ、同時にボールねじナット８が傾斜する。
本発明の場合、受けプレート２２がボールねじナット８の射出力を受けるため、図３に示すように、中心がフロント側に張り出すようなかたちで受けプレート２２がたわむ。受け部２５に段部２５ａが形成されその部分で受けプレート２２の厚みが小さくなっていることも、受けプレート２２のたわみに寄与する。
【００１７】
仮に受けプレート２２の受け部２５に段部２５ａが形成されておらず、受け部２５のリア側に向く面が全て受け面としてボールねじナット８の端面８ａに面接触するのであれば、ボールねじナット８は従来装置と同様の傾斜になるが、受け部２５に段部２５ａが形成され、軸線Ａ側においてボールねじナット８の端面８ａと受け部２５との間に隙間２７が形成されているため、受け部２５に押し付けられるボールねじナット８の端面８ａが隙間２７に入り込む。その結果、ボールねじナット８は、そのリア側が前記軸線Ａに近づく方向、すなわちプッシャープレート６のたわみに基づく傾斜を相殺する方向に、プッシャープレート６に対して傾斜する。そのため、ボールねじナット８の傾斜角度βが従来の傾斜角度αに比べて小さくなる。
出願人が行った試験では、片側７５トンの射出力で、従来装置ではボールねじナットの傾斜角度αは０．０２５度であったものが、本発明を適用した場合、傾斜角度βは０．０１度に改善した。
【００１８】
受けプレート２２において、段部２５ａ（又は隙間２７）はスクリューの軸線Ａ側に形成されるが、軸線Ａ側とは、これまで説明したように、ボールねじナット８の中心軸Ｂからみて軸線Ａ側に寄った箇所という意味である。隙間２７の幅Ｗ（図２参照）が大きい場合は、ボールねじナット８の端面８ａＳの隙間２７へに入り込み量が大きく、ボールねじナット８のプッシャープレート６に対する傾斜が大きくなるが、受けプレート２２による射出力の受けが片方に偏るためボールねじナット８及び受けプレート２２の破損の原因となり、隙間２７の幅Ｗが小さい場合は傾斜が小さくなる。これらの点を勘案して、隙間２７の幅Ｗを適宜設定すればよい。
また、受けプレート２２はボールねじナット８から射出力を受けてたわむ必要がある。通常使用可能な構造用鋼又は合金鋼であれば必ずたわむし、極度に肉厚のあるものを使用することは常識的にあり得ないが、ある程度のたわみを確保するため、少なくともプッシャープレート６より低剛性とする。
【００１９】
図４に示す射出装置では、プッシャープレート６に保持部２１が形成されず、プッシャープレート６のリア面に受けプレート２２が固定されている。受けプレート２２の外周部がプッシャープレート６に形成された穴３２の周囲にボルト２９により固定され、ボールねじナット８が受けプレート２２にナット３１により固定されている。この例でも、受けプレート２２の受け部２５の段部２５ａは軸線Ａ側に形成され、この段部２５ａにおいてボールねじナット８のフロント側の端面８ａとの間に隙間２７が形成され、受け部２５の段部２５ａを除いた部分のリア側に向く面が受け面２５ｂとしてボールねじナット８の端面８ａに面接触する。
穴３２はボールねじ軸９を通過させるとともに、射出時の受けプレート２２のたわみ（中心がフロント側に張り出すようなかたちでたわむ）を許容する。そのためには、穴３２の径を受けプレート２２の中心から段部２５ａまでの距離Ｒ以上とする必要がある。この射出装置における受けプレート２２の作用効果は、図１の例と同じである。
【００２０】
なお、上記の例では２個のボールねじ機構によりプッシャープレートを押し出すタイプの押出装置について説明したが、本発明は、それ以上の個数（例えば４個）のボールねじ機構を用いる押出装置にも同様に適用できる。また、図８のタイプの押出装置に対しても同様に適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、射出装置を大型化することなく、プッシャープレート等のたわみに基づくボールねじナットの傾斜を抑制し、ボールねじ機構の寿命低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出装置の要部平面断面図である。
【図２】その受けプレートの側面図である。
【図３】射出時のボールねじナットの傾斜状態を説明する平面断面図である。
【図４】本発明に係る他の射出装置の要部平面断面図である。
【図５】従来の射出装置の平面断面図である。
【図６】その要部平面断面図である。
【図７】従来の射出装置において射出時のボールねじナットの傾斜状態を説明する平面断面図である。
【図８】従来の別の射出装置の平面断面図である。
【符号の説明】
１  加熱筒
２  フロントプレート
３  タイバー
４  リアプレート
５  スクリュー
６  プッシャープレート
７  ボールねじ機構
８  ボールねじナット
８ａ  ボールねじナットのフロント側の端面
９  ボールねじ軸
２１  保持部
２２  受けプレート
２５  受け部
２５ａ  段部
２５ｂ  受け面
２６  フランジ部
２７  隙間
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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