(57)【要約】【課題】摩耗状態を検出するための特殊な装置を使用することなく、前記ボールねじ機構の摩耗状態を正確に検出することができ、ボールねじ機構の寿命を的確に予測して交換することができるようにして、成形機のメンテナンスコストが低く、成形品の精度が低下することのないようにする。【解決手段】成形用の駆動モータと、該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、前記直線運動によって移動する被駆動部と、該被駆動部の基準位置を規定する規定部材と、前記被駆動部が前記基準位置に位置するときに前記検出器が検出した前記駆動モータの検出回転角と、該検出回転角より以前に取得した基準回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する制御部とを有する。【選択図】図１
2005201390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）成形用の駆動モータと、
（ｂ）該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、
（ｃ）前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、
（ｄ）前記直線運動によって移動する被駆動部と、
（ｅ）該被駆動部の基準位置を規定する規定部材と、
（ｆ）前記被駆動部が前記基準位置に位置するときに前記検出器が検出した前記駆動モータの検出回転角と、該検出回転角より以前に取得した基準回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する制御部とを有することを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記基準回転角は、前記ボールねじ機構が初期状態にある時の検出回転角、又は、前記検出回転角より以前に検出した検出回転角である請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
前記検出回転角より以前に検出した検出回転角とは、前回に検出した検出回転角又は定期的、不定期に取得した検出回転角である請求項２に記載の成形機。
【請求項４】
前記制御部は、あらかじめ検出された基準回転角を記憶する記憶部と、検出された前記検出回転角と前記基準回転角とを比較する比較部とを備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項５】
前記制御部は、前記被駆動部が二つの基準位置に位置するときに前記検出器がそれぞれ検出した前記駆動モータの二つの検出回転角の差を二つの前記基準回転角の差と比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項６】
前記制御部は、前記被駆動部が一方の方向に移動して前記基準位置に到達したときに前記検出器が検出した前記駆動モータの検出回転角と、前記基準回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項７】
（ａ）前記基準位置は前記被駆動部の前進限又は後退限であり、
（ｂ）前記規定部材は前記被駆動部に当接することによって前記前進限又は後退限を規定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項８】
（ａ）前記規定部材は前記被駆動部の位置を検出する位置センサであり、
（ｂ）前記基準位置は前記位置センサが検出する位置である請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項９】
前記検出器は成形機の成形動作を制御するために使用される請求項１〜８のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項１０】
（ａ）成形用の駆動モータと、
（ｂ）該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、
（ｃ）前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、
（ｄ）前記直線運動によって移動する被駆動部とを有する成形機において、
（ｅ）前記被駆動部が基準位置に位置するときの前記駆動モータの回転角を前記検出器で検出して検出回転角とし、該検出回転角より以前に取得した基準回転角と前記検出回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出することを特徴とする成形機のボールねじ摩耗検出方法。
【請求項１１】
（ａ）成形機の駆動モータと、
（ｂ）該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、
（ｃ）前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、
（ｄ）前記直線運動によって移動する被駆動部とを有する成形機において、
（ｅ）前記被駆動部を基準位置に拘束した状態で前記駆動モータを正逆回転させ、前記回転角を前記検出器で検出して検出回転角とし、該検出回転角より以前に取得した基準回転角と前記検出回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出することを特徴とする成形機のボールねじ摩耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機及び成形機のボールねじ摩耗検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形機のような成形機においては、加熱シリンダ内においてスクリュを前進させ、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】
そのために、前記金型装置は、固定金型が取り付けられた固定プラテン、可動金型が取り付けられた可動プラテン、及び、該可動プラテンを進退させるためのトグル機構を備え、該トグル機構を作動させ、前記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、型締及び型開を行うことができるようになっている。
【０００４】
ところで、電動式射出成形機の場合、前記加熱シリンダ内においてスクリュを進退させるために、また、前記トグル機構を作動させるために、モータが配設される。そして、該モータによって発生させられた回転運動は、ボールねじ軸とボールねじナットとの組み合わせ、すなわち、ボールねじ機構によって直線運動に変換され、前記スクリュやトグル機構に連結されたクロスヘッド等に伝達されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図２は従来の成形機におけるボールねじ機構の構成を示す断面図である。
【０００６】
図において、１０１はボールねじナットであり、１０２はボールねじ軸である。ここで、該ボールねじ軸１０２及び前記ボールねじナット１０１は螺（ら）旋状の溝を備え、前記ボールねじ軸１０２の螺旋状の溝とボールねじナット１０１の螺旋状の溝とは同ピッチである。そして、前記ボールねじ軸１０２の螺旋状の溝とボールねじナット１０１の螺旋状の溝との間には、動力伝達部材としてのボール１０５が複数個配設されている。また、ボールねじナット１０１には、リターンチューブ１０３が、リターンチューブ取り付け部材１０４によって取り付けられている。これにより、前記ボール１０５は、前記ボールねじ軸１０２の螺旋状の溝とボールねじナット１０１の螺旋状の溝との間、及び、リターンチューブ１０３の内部を転動しながら、循環するようになっている。
【０００７】
そして、前記ボールねじ機構においては、複数のボール１０５が転動しながら、ボールねじ軸１０２とボールねじナット１０１との間で動力を伝達するので、前記ボールねじ軸１０２とボールねじナット１０１との間で摩擦が少なく、滑らかに動力が伝達される。そのため、ボールねじ軸１０２又はボールねじナット１０１の回転運動が、該ボールねじナット１０１又はボールねじ軸１０２の直線運動に効率よく変換される。
【特許文献１】特公平８−２５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の成形機において、ボールねじ機構は、高負荷が加えられ、回転数も高く、正転逆転を頻繁に繰り返すという、一般的な工作機械と比較して、非常に過酷な使用条件下で使用されている。そのため、ボール１０５が摩耗し易く、また、該ボール１０５だけでなくボールねじ軸１０２やボールねじナット１０１の螺旋状の溝までも摩耗してしまう。その結果、ボールねじの各部の寿命が短くなり、ボールねじ機構全体の寿命が低下してしまう。
【０００９】
しかし、ボールねじ機構の摩耗の進行状況を把握することが困難であり、ボールねじ機構の寿命を的確に予測することができないので、ボールねじ機構の寿命が過ぎても使用し続けることになる。その結果、成形機の動作にがたつきが発生して成形品の精度が低下したり、成形機における他の部品に悪影響を及ぼしたりしてしまう。一方、ボールねじ機構の寿命を過ぎて使用することを恐れるあまり、早期にボールねじ軸１０２及びボールねじナット１０１を交換すると、成形機のメンテナンスコストが高くなってしまう。
【００１０】
そこで、目視によってボール１０５や螺旋状の溝の摩耗状態を観察したり、ボールねじ軸１０２やボールねじナット１０１に付着するグリスが含有する鉄分量を計測したりして、ボールねじ機構の摩耗量を検出して寿命を予測することが行われている。しかし、目視による観察は、観察者の経験や勘に頼る部分が多く、観察者によって検出された摩耗量に大きな差が生じてしまう。また、グリスが含有する鉄分量を計測する場合、ボールねじ軸１０２やボールねじナット１０１に付着するグリスを採取するために成形機を停止させる必要があり、検出された摩耗量の精度を向上させるために、グリスを採取する頻度を上げると、成形機を停止する時間が長くなり、成形機のスループットが低下してしまう。一方、成形機を停止する時間を短くしようとすると、グリスを採取する頻度が下がるので、摩耗量を検出する精度が低下してしまう。
【００１１】
本発明は前記従来の成形機の問題点を解決して、被駆動部が基準位置に位置するときの成形用の駆動モータの回転角を検出して検出回転角とし、該検出回転角より以前に取得した基準回転角と前記検出回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出することによって、摩耗状態を検出するための特殊な装置を使用することなく、前記ボールねじ機構の摩耗状態を正確に検出することができ、ボールねじ機構の寿命を的確に予測して交換することができるようにして、成形機のメンテナンスコストが低く、成形品の精度が低下することのない成形機及び成形機のボールねじ摩耗検出方法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】
【００１２】
そのために、本発明の成形機においては、成形用の駆動モータと、該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、前記直線運動によって移動する被駆動部と、該被駆動部の基準位置を規定する規定部材と、前記被駆動部が前記基準位置に位置するときに前記検出器が検出した前記駆動モータの検出回転角と、該検出回転角より以前に取得した基準回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する制御部とを有する。
【００１３】
本発明の他の成形機においては、さらに、前記基準回転角は、前記ボールねじ機構が初期状態にある時の検出回転角、又は、前記検出回転角より以前に検出した検出回転角である。
【００１４】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記検出回転角より以前に検出した検出回転角とは、前回に検出した検出回転角又は定期的、不定期に取得した検出回転角である。
【００１５】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記制御部は、あらかじめ検出された基準回転角を記憶する記憶部と、検出された前記検出回転角と前記基準回転角とを比較する比較部とを備える。
【００１６】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記制御部は、前記被駆動部が二つの基準位置に位置するときに前記検出器がそれぞれ検出した前記駆動モータの二つの検出回転角の差を二つの前記基準回転角の差と比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する。
【００１７】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記制御部は、前記被駆動部が一方の方向に移動して前記基準位置に到達したときに前記検出器が検出した前記駆動モータの検出回転角と、前記基準回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する。
【００１８】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記基準位置は前記被駆動部の前進限又は後退限であり、前記規定部材は前記被駆動部に当接することによって前記前進限又は後退限を規定する。
【００１９】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記規定部材は前記被駆動部の位置を検出する位置センサであり、前記基準位置は前記位置センサが検出する位置である。
【００２０】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記検出器は成形機の成形動作を制御するために使用される。
【００２１】
本発明の成形機のボールねじ摩耗検出方法においては、成形用の駆動モータと、該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、前記直線運動によって移動する被駆動部とを有する成形機において、前記被駆動部が基準位置に位置するときの前記駆動モータの回転角を前記検出器で検出して検出回転角とし、該検出回転角より以前に取得した基準回転角と前記検出回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する。
【００２２】
本発明の他の成形機のボールねじ摩耗検出方法においては、成形機の駆動モータと、該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、前記直線運動によって移動する被駆動部とを有する成形機において、前記被駆動部を基準位置に拘束した状態で前記駆動モータを正逆回転させ、前記回転角を前記検出器で検出して検出回転角とし、該検出回転角より以前に取得した基準回転角と前記検出回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、成形機においては、成形用の駆動モータと、該駆動モータの回転を受け、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動モータの回転角を検出する検出器と、前記直線運動によって移動する被駆動部と、該被駆動部の基準位置を規定する規定部材と、前記被駆動部が前記基準位置に位置するときに前記検出器が検出した前記駆動モータの検出回転角と、該検出回転角より以前に取得した基準回転角とを比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する制御部とを有する。
【００２４】
この場合、ボールねじ機構の摩耗状態を正確に検出することができるので、ボールねじ機構の寿命を的確に予測して交換することができ、成形機のメンテナンスコストを低くくすることができ、また、成形品の精度が低下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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、本発明はいかなる種類の成形機にも適用することができるものであるが、ここでは射出成形機に適用した場合について説明する。
【００２６】
図３は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図３において、１２は加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１２の先端（図３における左方）に射出ノズル１２ａが配設される。また、前記加熱シリンダ１２内には、スクリュ２２が進退可能に、かつ、回転可能に配設される。該スクリュ２２は、先端にスクリュヘッド２２ａを有し、前記加熱シリンダ１２内を後方（図３における右方）に延び、後端において駆動部３１と連結させられる。前記スクリュ２２の周囲には、螺旋状のフライト２３が形成され、該フライト２３間に溝２６が形成される。
【００２８】
また、前記加熱シリンダ１２の後方部には、図示されないホッパが配設され、該ホッパからペレット状の樹脂を加熱シリンダ１２内に供給することができるようになっている。そして、計量工程時に、前記駆動部３１を駆動して、前記スクリュ２２を回転させながら後退させると、前記ホッパ内のペレット状の樹脂は、落下して加熱シリンダ１２内に進入し、溝２６内を前進させられる。
【００２９】
また、前記加熱シリンダ１２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１２を加熱し、前記溝２６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２２を回転させながら所定の位置まで後退させると、前記スクリュヘッド２２ａの前方に一ショット分の溶融させられた樹脂が溜（た）められる。
【００３０】
次に、射出工程時に、前記駆動部３１を駆動して、スクリュ２２を回転させることなく前進させると、前記スクリュヘッド２２ａの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル１２ａから射出され、図示されない金型のキャビティ空間に充填される。また、１１は前記駆動部３１を包囲する駆動部フレームであり、該駆動部フレーム１１は加熱シリンダ１２の後方に固定される。前記駆動部フレーム１１は、フロントサポート１４、センタサポート１５、リヤサポート１６、前記フロントサポート１４とセンタサポート１５とを連結するフロントフレーム４１、及び、前記センタサポート１５とリヤサポート１６とを連結するリヤフレーム４２から成る。
【００３１】
そして、前記駆動部フレーム１１の前方部に計量用モータ４４が、後方部に成形用の駆動モータとしての射出用モータ４５が、互いに同一軸線上に配設される。前記計量用モータ４４は、前記フロントフレーム４１に固定されたステータ４６、及び、該ステータ４６の内周側に配設されたロータ４７から成る。一方、射出用モータ４５は、前記リヤフレーム４２に固定されたステータ４８、及び、該ステータ４８の内周側に配設されたロータ４９から成る。
【００３２】
前記計量用モータ４４のロータ４７は、駆動部フレーム１１に対して回転自在に支持される。そのために、ロータ４７に中空の第１ロータシャフト５６が嵌（かん）入されて固定され、該第１ロータシャフト５６の前端がベアリング５１によってフロントサポート１４に、後端がベアリング５２によってセンタサポート１５に、それぞれ、支持される。
【００３３】
一方、前記射出用モータ４５のロータ４９も駆動部フレーム１１に対して回転可能に支持される。そのために、ロータ４９に中空の第２ロータシャフト５７が嵌入されて固定され、該第２ロータシャフト５７の前端がベアリング５３によってセンタサポート１５に支持され、後端が環状の連結フランジ６４を介してベアリング５４によってリヤサポート１６に、それぞれ、支持される。また、前記連結フランジ６４は第２ロータシャフト５７の後端に固定される。
【００３４】
ところで、前記計量用モータ４４において、ステータ４６に所定の周波数の電流を供給することによって、スクリュ２２を回転させながら後退させることができる。そのために、前記第１ロータシャフト５６の前端に第１スプラインナット６２が固定され、該第１スプラインナット６２と第１スプライン軸６３とがスプライン結合され、該第１スプライン軸６３の前端に前記スクリュ２２が固定される。この場合、前記第１スプラインナット６２と第１スプライン軸６３とは、相互に回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に結合される。なお、前記第１スプライン軸６３はスクリュ２２のストロークに対応する長さを有する。
【００３５】
したがって、前記計量用モータ４４を駆動してロータ４７を回転させると、該ロータ４７の回転は、第１ロータシャフト５６、第１スプラインナット６２及び第１スプライン軸６３を介してスクリュ２２に伝達され、該スクリュ２２を回転させる。そして、前記溝２６内を樹脂が溶融させられながら前進し、樹脂の前進に伴って発生する背圧によって、前記スクリュ２２は後退させられる。
【００３６】
このとき、第１スプラインナット６２と第１スプライン軸６３とがスプライン連結され、回転伝達手段を構成しているので、第１スプラインナット６２に対して第１スプライン軸６３は相対的に後退させられる。一方、前記射出用モータ４５においては、ステータ４８に所定の周波数の電流を供給することによって、前記スクリュ２２を前進させることができる。そのために、前記第２ロータシャフト５７の後端に連結フランジ６４が固定され、該連結フランジ６４の内周にボールねじ軸６５が嵌入されて、キーによって周り止めされる。そして、前記ボールねじ軸６５は駆動部フレーム１１に対して回転可能に支持される。すなわち、ボールねじ軸６５は、連結フランジ６４を介してベアリング５４及びスラストベアリング６６によって、リヤサポート１６に支持される。
【００３７】
前記第２ロータシャフト５７の内方にボールナット６９が進退可能に配設され、該ボールナット６９とボールねじ軸６５とは螺合させられてボールねじ機構を構成する。該ボールねじ機構は、駆動モータとしての射出用モータ４５の回転を受け、回転運動を直線運動に変換するものである。なお、前記ボールねじ機構は、「背景技術」において説明した図２に示されるようなボールねじ機構と同様の構成を有するものである。したがって、ロータ４９の回転は、第２ロータシャフト５７及び連結フランジ６４を介してボールねじ軸６５に伝達され、回転運動が直線運動に変換され、ボールナット６９を進退させる。このとき、該ボールナット６９がボールねじ軸６５とともに回転することがないように、前記ボールナット６９の前端に第２スプライン軸７１が固定され、前記センタサポート１５に固定された第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１とがスプライン結合される。この場合、第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１とは、相互に回転不能に、かつ、軸方向に移動可能に結合される。なお、前記第２スプライン軸７１はスクリュ２２のストロークに対応する長さを有する。
【００３８】
そして、前記第２スプライン軸７１のさらに前端にベアリングボックス７２が固定され、該ベアリングボックス７２内の前方にスラストベアリング７３が、後方にベアリング７４が配設される。この場合、前記ベアリングボックス７２によって、前記第１スプライン軸６３と第２スプライン軸７１とは、相互に回転可能に、かつ、軸方向に移動不能に結合される。このような構成により、前記射出用モータ４５を回転させると、ボールねじ機構によってボールナット６９が前後方向に移動して、前記第２スプライン軸７１、ベアリングボックス７２、第１スプライン軸６３及びスクリュ２２を一体的に前後方向に移動させることができる。この場合、前記ボールナット６９、第２スプライン軸７１、ベアリングボックス７２、第１スプライン軸６３及びスクリュ２２が、ボールねじ機構の直線運動によって移動する被駆動部として機能する。
【００３９】
また、第１スプラインナット６２には、被駆動部の基準位置としてのボールナット６９の前進限の位置を規定する前進規定部材３２ａが取り付けられ、連結フランジ６４には、被駆動部の基準位置としてのボールナット６９の後退限の位置を規定する後退規定部材３２ｂが取り付けられている。前記前進規定部材３２ａは、第２スプライン軸７１を介してボールナット６９に固定されたベアリングボックス７２の前端面に当接することによって、ボールナット６９の前進限の位置を規定し、前記後退規定部材３２ｂは、前記ボールナット６９の後端面に当接することによって、前記ボールナット６９の後退限の位置を規定するようになっている。なお、前記前進規定部材３２ａ及び後退規定部材３２ｂを省略することもできる。この場合、前記第１スプラインナット６２が前記ベアリングボックス７２の前端面に当接することによって前進限の規定部材として機能し、連結フランジ６４がボールナット６９の後端面に当接することによって後退限の規定部材として機能する。
【００４０】
なお、前記射出成形機は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備える一種のコンピュータとしての図４に示されるような制御部としての制御装置８１を有する。該制御装置８１は、駆動部３１だけでなく、図示されない型締装置等を含む射出成形機のすべての動作を制御する。そして、前記制御装置８１は、キーボード、ジョイスティック、タッチパネル等を備え、オペレータが操作して、各種データ、動作指令等を入力する入力部８２、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ等を備え、各種データ、制御結果、ボールねじ機構の摩耗量、ボールねじ機構の寿命等を表示する表示部８３、射出用モータ４５の回転角、回転数等を記憶するとともに、あらかじめ検出されたボールねじ機構の初期状態における基準角を記憶する記憶部８４、及び、検出された基準角と前記ボールねじ機構の初期状態における基準角とを比較する比較部８５を有する。そして、前記制御装置８１は、前記被駆動部が前記基準位置に位置するときに検出器が検出した前記射出用モータ４５の回転角を基準角とし、該基準角を前記ボールねじ機構の初期状態における基準角と比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出する。なお、前記入力部８２及び表示部８３は、入力機能と表示機能とを兼ね備えたタッチパネルを備えるものであってもよい。また、前記制御装置８１は、他の制御装置と一体的に構成されたものであってもよい。例えば、大型のコンピュータ内に構築された複数の制御システムの中の一つであってもよい。
【００４１】
次に、前記構成の射出成形機の駆動部３１の動作について説明する。まず、射出工程において、射出用モータ４５のステータ４８に電流を供給すると、ロータ４９が回転させられ、該ロータ４９の回転が第２ロータシャフト５７及び連結フランジ６４を介してボールねじ軸６５に伝達され、該ボールねじ軸６５が回転させられる。このとき、前記センタサポート１５に固定された第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１とがスプライン結合されているので、前記ボールナット６９は回転しない。したがって、該ボールナット６９に推力が発生させられ、ボールナット６９は前進させられる。
【００４２】
また、この間、計量用モータ４４は駆動されず、ロータ４７は停止状態にある。したがって、ボールナット６９の前方に配設された第１スプライン軸６３は、回転することなく前進させられ、前記スクリュ２２を前進させる。このように、前記射出用モータ４５によって発生させられた回転運動が、ボールねじ軸６５及びボールナット６９によって直線運動に変換される。その結果、前記スクリュ２２の前方に溜められた樹脂を射出ノズル１２ａから射出することができる。
【００４３】
ここで、前記スクリュ２２が前進する距離、すなわち、スクリュ２２のストロークは、射出用モータ４５に供給される電流のパルス数をカウントして第２ロータシャフト５７の回転数を検出することによって計測することができる。なお、前記電流のパルス数をカウントすることによって、射出用モータ４５の第２ロータシャフト５７の回転角も検出することができる。したがって、前記構成の射出成形機は、前記電流のパルス数に基づいて射出用モータ４５の回転を制御することによって、スクリュ２２のストロークを制御することができる。なお、連結フランジ６４又はボールねじ軸６５の後端等の場所に、ロータリーエンコーダ等のエンコーダを取り付けることによって、第２ロータシャフト５７の回転数及び回転角を検出するようにしてもよい。すなわち、本実施の形態においては、前記電流のパルス数をカウントする手段又はエンコーダが射出用モータ４５の回転角を検出する検出器として機能する。
【００４４】
次に、計量工程において、計量用モータ４４のステータ４６に電流を供給すると、ロータ４７が回転させられ、該ロータ４７の回転が第１ロータシャフト５６及び第１スプラインナット６２を介して第１スプライン軸６３に伝達され、該第１スプライン軸６３が回転させられる。そして、該第１スプライン軸６３の回転は前記スクリュ２２に伝達され、該スクリュ２２は回転させられる。これに伴って、前記溝２６内を樹脂が溶融させられながら前進し、樹脂の前進に伴って発生する背圧によって、前記スクリュ２２は後退させられる。このとき、第１スプラインナット６２と第１スプライン軸６３とがスプライン結合されているので、第１スプラインナット６２に対して第１スプライン軸６３は相対的に後退させられる。
【００４５】
次に、前記構成の射出成形機におけるボールねじ機構の摩耗状態を検出するための動作について説明する。
【００４６】
図１は本発明の第１の実施の形態における規定部材とボールナットとの位置関係を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗が進行した場合の規定部材とボールナットとの位置関係を示す第１の図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗が進行した場合の規定部材とボールナットとの位置関係を示す第２の図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗が進行した場合の規定部材とボールナットとの位置関係を示す第３の図である。
【００４７】
図１は、ボールねじ機構と規定部材との位置関係を模式的に示しており、ボールねじ機構を構成するボールねじ軸６５及びボールナット６９と、前進限及び後退限の規定部材としての前進規定部材３２ａ及び後退規定部材３２ｂとが示されている。ところで、本実施の形態においては、前述されたように、ボールナット６９、第２スプライン軸７１、ベアリングボックス７２、第１スプライン軸６３及びスクリュ２２が、ボールねじ機構の直線運動によって進退する被駆動部として機能する。そして、ベアリングボックス７２が前進規定部材３２ａに当接することによって被駆動部の前進限の位置が規定され、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接することによって被駆動部の後退限の位置が規定されるようになっている。しかし、ここでは、説明の都合上、ボールナット６９が被駆動部を代表し、ボールナット６９が直接、前進規定部材３２ａ及び後退規定部材３２ｂに当接することによって、被駆動部の前進限及び後退限の位置が規定されるものとする。
【００４８】
また、図１において、６５ａはボールねじ軸６５の表面に形成された螺旋状のボールねじ溝であり、６９ａはボールナット６９の内面に形成された螺旋状のボールねじ溝である。なお、前記ボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとボールナット６９のボールねじ溝６９ａとは同ピッチである。そして、前記ボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間には、動力伝達部材としてのボール６１が複数個配設されている。また、ボールナット６９には、図示されないリターンチューブが取り付けられている。これにより、前記ボール６１は、前記ボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間、及び、リターンチューブの内部を転動しながら、循環するようになっている。
【００４９】
そして、前記ボールねじ機構においては、複数のボール６１が転動しながら、ボールねじ軸６５とボールナット６９との間で動力を伝達するので、前記ボールねじ軸６５とボールナット６９との間で摩擦が少なく、滑らかに動力が伝達される。そのため、ボールねじ軸６５の回転運動が、前記ボールナット６９の直線運動に効率よく変換される。さらに、ボールねじ機構の初期状態においては、ボールねじ溝６５ａ及び６９ａとボール６１とが摩耗していないので、ボールねじ溝６５ａ及び６９ａとボール６１との間に隙（すき）間が生じてない。そのため、ボールねじ軸６５を矢印Ｂで示される方向に回転させると、がたつきが発生することなく、ボールナット６９は矢印Ｃで示される方向に移動する。
【００５０】
そこで、本実施の形態においては、例えば、射出成形機を工場から出荷する時やボールねじ機構を新品と交換した時のように、ボールねじ機構が初期状態にある時に、ボールナット６９の移動量と該移動量に対応するボールねじ軸６５の回転数との関係を計測し、前記回転数を初期値（基準値）として、例えば、制御装置８１の記憶部８４に記憶しておくようになっている。なお、前記ボールねじ軸６５の回転数は射出用モータ４５の回転数と同一である。
【００５１】
この場合、図１に示されるように、前進規定部材３２ａと後退規定部材３２ｂとの間の距離をＬ、ボールナット６９の軸方向の寸法をＡとすると、次の式（１）で表されるＬからＡを減じた距離であるＬ１をボールナット６９の移動量とする。
Ｌ１＝Ｌ−Ａ  ・・・式（１）
なお、前記Ｌ及びＡは、射出成形機の設計値を使用してもよいし、実際に計測した値を使用してもよい。
【００５２】
そして、ボールねじ機構の初期状態において、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接したときのボールねじ軸６５の回転角と前記ボールナット６９の前端が前進規定部材３２ａに当接したときのボールねじ軸６５の回転角との差、すなわち、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接してから前端が前進規定部材３２ａに当接するまでのボールねじ軸６５の回転数Ｒを検出し、初期値として制御装置８１の記憶部８４に記憶させる。なお、前記回転数Ｒは、回転数単位だけでなく、角度単位又はラジアン単位まで検出される。また、前記回転数Ｒは、射出工程においてスクリュ２２のストロークを制御するために射出用モータ４５の回転角を検出する手段を検出器として使用することによって計測することができる。例えば、前述したように、射出用モータ４５に供給される電流のパルス数をカウントして第２ロータシャフト５７の回転数を検出してもよいし、連結フランジ６４又はボールねじ軸６５の後端等の場所に取り付けられたエンコーダによって検出してもよい。
【００５３】
なお、前進規定部材３２ａ及び後退規定部材３２ｂは、駆動部３１におけるボールナット６９の物理的な前進限及び後退限の位置を規定するものであり、射出成形機の通常の運転においては、ボールナット６９が前進規定部材３２ａ又は後退規定部材３２ｂに当接することはない。すなわち、前記前進規定部材３２ａと後退規定部材３２ｂとの間の距離Ｌはある程度の余裕をもって設定され、射出成形機の通常の運転におけるスクリュ２２のストロークは、前記Ｌ１よりも短くなるように制御される。
【００５４】
次に、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態において、ボールナット６９の前端が前進規定部材３２ａに当接したときと、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接したときとのボールねじ軸６５の回転角の差としての回転数Ｒを検出する。まず、図５に示されるように、ボールねじ軸６５を矢印Ｂ−１で示される方向に回転させ、ボールナット６９を矢印Ｃ−１で示される方向に移動させてボールナット６９の後端を後退規定部材３２ｂに当接させる。そして、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接した状態で可能な限りボールねじ軸６５を矢印Ｂ−１で示される方向に回転させ、ボールねじ機構の負荷が所定値となってボールねじ軸６５の回転が停止したときのボールねじ軸６５の回転角を検出して記憶部８４に記憶する。なお、ボールねじ機構の負荷は、駆動部３１の各部が受ける負荷を検出するための図示されないロードセルによって検出される。そして、前記ボールねじ機構の負荷が所定値となると、制御装置８１は、スクリュ２２がストロークエンドに到達したものとして、ボールねじ軸６５の回転を停止させるようになっている。
【００５５】
この場合、ボールねじ機構の摩耗が進行しているので、ボール６１、ボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａ、ボールナット６９のボールねじ溝６９ａ等が摩耗している。その結果として、ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間、及び、ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に隙間が生じている。そのため、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接した状態で可能な限りボールねじ軸６５を矢印Ｂ−１で示される方向に回転させると、図５に示されるように、ボール６１の後側（図５における右側）において該ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間に寸法ｔ１の隙間が生じ、ボール６１の前側（図５における左側）において該ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に寸法ｔ２の隙間が生じる。なお、ボールねじ機構の初期状態においては、ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間、及び、ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間には実質的に隙間がないと考えられる。
【００５６】
次に、図６に示されるように、ボールねじ軸６５を逆転させて、ボールナット６９を前進させる。ここで、該ボールナット６９は、前述されたように、第２スプライン軸７１を介してベアリングボックス７２に固定され、わずかではあっても、第２スプライン軸７１や第１スプライン軸６３の摩擦抵抗等の抵抗を受けるので、ボールねじ軸６５からの力を受けるまで前進せずに停止している。また、ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間、及び、ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に隙間が生じているので、該隙間の範囲内ではボールナット６９とボールねじ軸６５とは軸方向に自由に移動することができる。そのため、子細に見ると、ボールナット６９は、ボールねじ軸６５の逆転が開始された直後の短時間は前進せずに停止し、前記隙間が吸収されると前進を開始し、後端が後退規定部材３２ｂから離間する。
【００５７】
図６は、ボールナット６９が前進を開始し、その後端が後退規定部材３２ｂから離間する瞬間を示している。この場合、ボールねじ軸６５は矢印Ｂ−２で示される方向に回転し、ボールナット６９は矢印Ｃ−２で示される方向への移動を開始する瞬間である。そして、ボール６１の前側において該ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間に寸法ｔ３の隙間が生じ、ボール６１の後側において該ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に寸法ｔ４の隙間が生じている。すなわち、図６に示されるような隙間が生じる状態となると、ボールナット６９はボールねじ軸６５からの力を受けて前進する。
【００５８】
続いて、ボールねじ軸６５の矢印Ｂ−２で示される方向への回転を継続させてボールナット６９を矢印Ｃ−２で示される方向へさらに移動させ、ボールナット６９の前端を前進規定部材３２ａに当接させる。そして、ボールナット６９の前端が前進規定部材３２ａに当接した状態で可能な限りボールねじ軸６５を矢印Ｂ−２で示される方向に回転させ、ボールねじ軸６５の回転が停止したときのボールねじ軸６５の回転角を検出して記憶部８４に記憶する。この場合、図７に示されるように、ボール６１の前側において該ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間に寸法ｔ３の隙間が生じ、ボール６１の後側において該ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に寸法ｔ４の隙間が生じる。なお、ボールナット６９が矢印Ｃ−２で示される方向へ移動する際には、図６に示されるような隙間が生じる状態となっていて、この隙間の状態は、ボールナット６９の前端が前進規定部材３２ａに当接しても、ほとんど変化しない。そのため、図６及び７に示される状態において、隙間の寸法はほぼ等しいと考えられる。
【００５９】
このようにして、被駆動部としてのボールナット６９が二つの基準位置としての前進限と後退限とに位置するときに検出器が、それぞれ、検出した駆動モータとしての射出用モータ４５の回転角を二つの基準角とし、該二つの基準角の差をボールねじ機構の初期状態における二つの基準角の差と比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出することができる。つまり、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態において、被駆動部としてのボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接してから前端が前進規定部材３２ａに当接するまでのボールねじ軸６５の回転数Ｒ、すなわち、ボールナット６９が後退限から前進限まで移動するための射出用モータ４５の回転数Ｒを検出することができる。そして、制御装置８１の比較部８５は、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態における回転数Ｒの値を初期値と比較して、該初期値との差をボールねじ機構の摩耗状態を示す摩耗量として検出する。
【００６０】
そして、該摩耗量があらかじめ定められた閾（しきい）値以上となった場合、前記制御装置８１は、ボールねじ機構の寿命が尽きたと判断して、表示部８３にボールねじ機構を交換することを促すためのメッセージを表示することができる。また、前記制御装置８１は、検出された摩耗量と前記閾値とを比較して、ボールねじ機構の寿命を予測し、予測された寿命を表示部８３に表示することもできる。
【００６１】
なお、ボールナット６９が後退限から前進限まで移動するためのボールねじ軸６５の回転数Ｒ、すなわち、射出用モータ４５の回転数Ｒを使用しなくても、ボールねじ機構の摩耗量を検出することができる。すなわち、ボールナット６９が後退規定部材３２ｂ又は前進規定部材３２ａのいずれかに当接するとき、すなわち、ボールナット６９が後退限又は前進限にあるときの射出用モータ４５の回転角を使用してボールねじ機構の摩耗量を検出することもできる。
【００６２】
ここでは、被駆動部としてのボールナット６９が後退限にあるときの射出用モータ４５の回転角を使用する場合について説明する。この場合、ボールねじ機構の初期状態において、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接したときの射出用モータ４５の回転角を検出し、初期値として制御装置８１の記憶部８４に記憶させる。
【００６３】
次に、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態において、ボールナット６９の後端が後退規定部材３２ｂに当接したときの射出用モータ４５の回転角を検出する。この場合、ボールねじ機構の摩耗が進行しているので、図５に示されるように、ボール６１の後側において該ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間に寸法ｔ１の隙間が生じ、ボール６１の前側において該ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に寸法ｔ２の隙間が生じる。そのため、該隙間の影響によりボールねじ軸６５の回転角が、検出された回転角の値と初期値との差となって表れる。したがって、制御装置８１の比較部８５は、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態における回転角の値を初期値と比較して、該初期値との差をボールねじ機構の摩耗状態を示す摩耗量として検出する。
【００６４】
なお、ボールナット６９が前進限にあるときの射出用モータ４５の回転角を使用する場合は、ボールナット６９が後退限にあるときの射出用モータ４５の回転角を使用する場合と同様であるので、説明を省略する。また、ボールナット６９を停止させる位置は、前進限又は後退限以外の位置であってもよい。すなわち、前進限と後退限との間の任意の位置にボールナット６９を停止させることもできる。
【００６５】
また、前記したように一方向での検出方法は、ボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａ及びボールナット６９のボールねじ溝６９ａの軸方向摩耗量によって摩耗検出精度が変わってくる。この検出方法では、ボールねじ機構の使用状況を考慮して、どの方向で検出するか決定する。例えば、本実施の形態では射出装置で説明したように、射出装置の場合、射出する方向に反力を受ける側のボールねじ溝６５ａ、６９ａやボール６１が摩耗する。このような場合、摩耗量が多いと思われる側で検出することが望まれる。また、等分に摩耗するような場合は、検出量を２倍することで、摩耗量を想定する。
【００６６】
このように、被駆動部が一方の方向に移動して基準位置に到達したときに検出器が検出した駆動モータとしての射出用モータ４５の回転角を基準角とし、該基準角をボールねじ機構の初期状態における基準角と比較して、前記ボールねじ機構の摩耗状態を検出することができる。すなわち、被駆動部としてのボールナット６９が後退限又は前進限にあるときの射出用モータ４５の回転角を使用してボールねじ機構の摩耗量を検出する場合には、ボールナット６９を後退限から前進限まで、又は、前進限から後退限まで移動させる必要がない。そのため、短時間で、ボールねじ機構の摩耗量を検出することができる。
【００６７】
ところで、前述されたように、ボールナット６９は、摩擦抵抗等の抵抗を受けるので、ボールねじ軸６５からの力を受けるまで前進せずに停止している。また、ボール６１とボールねじ軸６５のボールねじ溝６５ａとの間、及び、ボール６１とボールナット６９のボールねじ溝６９ａとの間に隙間が生じているので、該隙間の範囲内ではボールナット６９とボールねじ軸６５とは軸方向に自由に移動することができる。そのため、子細に見ると、ボールナット６９は、ボールねじ軸６５の逆転が開始された直後の短時間は前進せずに停止し、前記隙間が吸収されると前進を開始する。したがって、ボールナット６９を後退規定部材３２ｂ又は前進規定部材３２ａに当接させなくても隙間に相当するボールねじ軸６５の回転角を検出することができる。
【００６８】
また、前記第１の実施の形態においては、回転するボールねじ軸６５が軸方向に移動不能であって、回転しないボールナット６９が軸方向に移動する場合について説明したが、ボールナットが固定され、回転するボールねじ軸が軸方向に移動する場合であっても、ボールねじ機構の摩耗量を検出することができる。
【００６９】
そこで、ボールナットが固定され、回転するボールねじ軸が軸方向に移動する本発明の第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り、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。
【００７０】
図８は本発明の第２の実施の形態における射出成形機の駆動部の構成を示す断面図、図９は本発明の第２の実施の形態における位置センサを示す図である。
【００７１】
図８において、１１５は本実施の形態における射出成形機の駆動部であり、駆動モータとしての射出用モータ１１８によって発生させられた回転運動をボールねじ機構によって直線運動に変換して、スクリュ２２を進退させるようになっている。ここで、前記射出用モータ１１８は、ステータ１２６、ベアリング１２９及び１３０を介して駆動部１１５のフレーム１１６に回転可能に取り付けられた中空軸１２８、該中空軸１２８に取り付けられたロータ１２７を有する。
【００７２】
そして、前記中空軸１２８の後端（図８における右端）には、端板９３を介して、前記中空軸１２８の回転角を検出する検出器としてのエンコーダ９２の回転軸が接続されている。なお、前記エンコーダ９２は、取り付け板９２ｂを介して、フレーム１１６に取り付けられている。また、前記中空軸１２８の前記エンコーダ９２と反対側の端部、すなわち、前端からは、被駆動軸９１が前記中空軸１２８の内部に挿入されている。そして、前記被駆動軸９１の後半部分は、表面に軸方向に延在するスプラインが形成された雄スプライン軸９１ａとなっていて、前記中空軸１２８の内面に固定された雌スプライン軸１３６とスプライン結合されている。これにより、前記中空軸１２８の回転が前記被駆動軸９１に伝達され、かつ、該被駆動軸９１は、前記中空軸１２８に対し、前後方向（図８における左右方向）に移動することができる。
【００７３】
また、本実施の形態における射出成形機は、前記エンコーダ９２が検出した中空軸１２８の回転角に基づいて射出用モータ１１８の回転を制御することによって、スクリュ２２のストロークを制御することができる。
【００７４】
そして、前記被駆動軸９１の中間部分であって雄スプライン軸９１ａよりも前方の部分は、表面に螺旋状のねじ溝が形成されたボールねじ軸９１ｂとなっている。該ボールねじ軸９１ｂには、取り付け部材１３４を介してフレーム１１６に取り付けられたボールナット１３５が螺合されている。そして、該ボールナット１３５とボールねじ軸９１ｂとによってボールねじ機構が構成される。なお、該ボールねじ機構は、前記第１の実施の形態のボールねじ機構と同様の構成を有するものである。本実施の形態においては、ボールナット１３５が、回転不能、かつ、軸方向に移動不能にフレーム１１６に取り付けられているので、ボールねじ軸９１ｂを含む被駆動軸９１が回転すると、該被駆動軸９１自体が前後方向に移動する。
【００７５】
また、前記被駆動軸９１のボールねじ軸９１ｂよりも前方の部分は、先端にフランジが形成された結合部９１ｃとなっていて、スクリュ２２の後端に連結されたベアリングボックス１２３に回転可能、かつ、軸方向に移動不能に結合されている。この場合、前記結合部９１ｃの後端には取り付けフランジ９１ｄが取り付けられ、前記結合部９１ｃは、ベアリング１３１及び１３２を介して、前記ベアリングボックス１２３の内部に結合される。
【００７６】
ここで、該ベアリングボックス１２３の外周には、従動プーリ１１３が固定され、計量用モータ１１７の回転軸１２１に取り付けられた駆動プーリ１２２の回転が、タイミングベルト１２５を介して、前記ベアリングボックス１２３に伝達される。また、前記計量用モータ１１７を支持する支持板１２０は、フレーム１１６に両端が固定された案内バー１１９に沿って前後方向に移動するようになっている。なお、計量用モータ１１７及び支持板１２０は、前記ベアリングボックス１２３とともに前後方向に移動する。
【００７７】
また、前記フレーム１１６内には、ベアリングボックス１２３の前進限及び後退限の位置を規定する前進規定部材９４ａ及び後退規定部材９４ｂが取り付けられている。前記前進規定部材９４ａは、前記ベアリングボックス１２３の前端面に当接することによって、前記ベアリングボックス１２３の前進限の位置を規定し、前記後退規定部材９４ｂは、前記ベアリングボックス１２３の後端面に当接することによって、前記ベアリングボックス１２３の後退限の位置を規定するようになっている。なお、前記前進規定部材９４ａ及び後退規定部材９４ｂを省略することもできる。この場合、前記フレーム１１６の前方内壁面が前記ベアリングボックス１２３の前端面に当接することによって前進限の規定部材として機能し、ボールナット１３５の前端面が取り付けフランジ９１ｄの後端面に当接することによって後退限の規定部材として機能する。
【００７８】
さらに、前記フレーム１１６の底部内壁面には、前記ベアリングボックス１２３とともに前後方向に移動する支持板１２０の位置を検出する位置センサ９６が配設されている。該位置センサ９６は、リミットスイッチから成り、支持板１２０の下端に取り付けられた接触片９５が接触することによって、支持板１２０が所定の位置に到達したことを検出し、被駆動部の基準位置を規定する規定部材として機能する。なお、前記位置センサ９６は、近接スイッチから成るものであってもよい。また、図９に示されるように、前記位置センサ９６に代えて、リニアセンサから成る位置センサ９７を配設して、支持板１２０の位置をリアルタイムで検出するようにしてもよい。この場合、本実施の形態における射出成形機は、位置センサ９７が検出した支持板１２０の位置に基づいて射出用モータ１１８の回転を制御することによって、スクリュ２２のストロークを制御することができる。
【００７９】
このような構成により、前記射出用モータ１１８を回転させると、ボールねじ機構によって被駆動軸９１が前後方向に移動して、前記ベアリングボックス１２３、スクリュ２２、計量用モータ１１７及び支持板１２０を一体的に前後方向に移動させることができる。この場合、前記被駆動軸９１、ベアリングボックス１２３、スクリュ２２、計量用モータ１１７及び支持板１２０が、ボールねじ機構の直線運動によって進退する被駆動部として機能する。また、計量用モータ１１７を回転させると、前記スクリュ２２が回転する。
【００８０】
次に、本実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗量を検出するための動作について説明する。なお、被駆動部が後退限又は前進限にあるときの駆動モータとしての射出用モータ１１８の回転角を使用してボールねじ機構の摩耗量を検出する場合の動作は、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００８１】
ここでは、被駆動部が位置センサ９６によって検出される基準位置を通過する時点における駆動モータとしての射出用モータ１１８の回転角を検出することによって、ボールねじ機構の摩耗量を検出する動作について説明する。ボールねじ機構の初期状態においては、ボールねじ溝とボールとの間に隙間が生じてないので、被駆動部は、がたつきが発生することなく前進及び後退する。
【００８２】
これに対し、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態においては、ボールねじ溝とボールとの間に隙間が生じてしまう。そのため、前記第１の実施の形態において説明した図６に示されるように、ボールねじ溝とボールとの間に隙間が生じた状態となると被駆動部が移動を開始する。また、該被駆動部の移動中もボールねじ溝とボールとの間に生じた隙間は維持される。そのため、被駆動部が一方の方向に移動しているときに基準位置に到達した時点におけるモータの回転角は、摩耗が進行した状態と初期状態とでは相違する。すなわち、摩耗が進行した状態で被駆動部の移動しているときにボールねじ溝とボールとの間に生じた隙間に相当するモータの回転角が、摩耗が進行した状態と初期状態とのモータの回転角の差となって表れる。
【００８３】
そこで、本実施の形態においては、まず、ボールねじ機構の初期状態において、射出用モータ１１８を回転させて被駆動部を前進させ、支持板１２０が基準位置に到達したことを位置センサ９６が検出した時点での射出用モータ１１８の回転角を検出器としてのエンコーダ９２によって検出し、制御装置８１の記憶部８４に初期値として記憶させる。
【００８４】
次に、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態において、同様に、射出用モータ１１８を回転させて被駆動部を前進させ、支持板１２０が基準位置に到達したことを位置センサ９６が検出した時点での射出用モータ１１８の回転角を検出器としてのエンコーダ９２によって検出する。そして、制御装置８１の比較部８５は、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態における回転角の値を初期値と比較して、該初期値との差をボールねじ機構の摩耗状態を示す摩耗量として検出する。
【００８５】
なお、前記位置センサ９６が図８に示される位置よりも後方（図８における右方）に配設されている場合には、被駆動部を後退させている状態において、支持板１２０が基準位置に到達したことを位置センサ９６が検出するようにしてもよい。また、図９に示されるように、前記位置センサ９６に代えて、リニアセンサから成る位置センサ９７を配設した場合には、前記基準位置を任意に設定することができる。
【００８６】
このように、本実施の形態においては、ボールナット１３５が固定され、回転するボールねじ軸９１ｂが軸方向に移動するボールねじ機構を使用している。この場合、ボールねじ軸９１ｂとともに軸方向に移動する被駆動部が基準位置にあるときの駆動モータとしての射出用モータ１１８の回転角を検出することによって、ボールねじ機構の摩耗状態を検出することができる。また、被駆動部が一方の方向に移動しているときに所定の位置に到達した時点における駆動モータとしての射出用モータ１１８の回転角を検出することによって、ボールねじ機構の摩耗状態を検出することができる。
【００８７】
ところで、前記第１の実施の形態においては、回転するボールねじ軸６５が軸方向に移動不能であって、回転しないボールナット６９が軸方向に移動する場合について説明し、前記第２の実施の形態においては、ボールナット１３５が固定され、回転するボールねじ軸９１ｂが軸方向に移動する場合について説明したが、回転するボールナットが軸方向に移動不能であって、回転しないボールねじ軸が軸方向に移動する場合であっても、ボールねじ機構の摩耗量を検出することができる。
【００８８】
そこで、回転するボールナットが軸方向に移動不能であって、回転しないボールねじ軸が軸方向に移動する本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２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り、その説明を省略する。また、前記第１及び第２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。
【００８９】
図１０は本発明の第３の実施の形態における型締装置の構成を示す断面図である。
【００９０】
図において、１４０は本実施の形態における射出成形機の型締装置であり、駆動モータとしての型締用モータ１６０によって発生させられた回転運動をボールねじ機構によって直線運動に変換して、クロスヘッド１４７をトグルサポート１４２と可動プラテン１４１との間で進退させ、トグルリンク機構を介して、前記可動プラテン１４１を進退させるようになっている。ここで、該可動プラテン１４１の金型取り付け面（図１０における右側の面）には図示されない可動金型が取り付けられ、また、前記可動プラテン１４１と対向する図示されない固定プラテンには固定金型が取り付けられるようになっている。そして、前記可動プラテン１４１をタイバー１４３に沿って前進（図１０における右方向へ移動）させることによって型閉及び型締を行い、前記可動プラテン１４１をタイバー１４３に沿って後退（図１０における左方向へ移動）させることによって型開を行うようになっている。
【００９１】
前記トグルリンク機構は、前記クロスヘッド１４７に対して揺動可能に支持されたトグルレバー１４６、前記トグルサポート１４２に対して揺動可能に支持されたトグルレバー１４４、前記可動プラテン１４１に対して揺動可能に支持されたトグルアーム１４５から成り、前記トグルレバー１４４とトグルレバー１４６との間、及び、トグルレバー１４４とトグルアーム１４５との間が、それぞれ、リンク結合される。
【００９２】
そして、前記トグルサポート１４２の背面（図１０における左側の面）に取り付けられた前記型締用モータ１６０は、モータフレーム１６０ａに固定されたステータ１６１、中空軸１６３及び該中空軸１６３に取り付けられたロータ１６２を有する。なお、前記中空軸１６３は、前端（図１０における右端）に大径部が形成されている。そして、前記中空軸１６３は、前端においてベアリング１６５ａ及び１６５ｂを介してトグルサポート１４２に回転可能に取り付けられ、後端においてベアリング１６４を介してモータフランジ１６０ｂに回転可能に取り付けられている。
【００９３】
ここで、前記中空軸１６３の大径部内には、ボルト等の固定部材１６６によって、ボールナット１５４が固定され、該ボールナット１５４にはボールねじ軸１５３が螺入されている。そして、前記ボールナット１５４とボールねじ軸１５３とによってボールねじ機構が構成される。なお、該ボールねじ機構は、前記第１及び第２の実施の形態のボールねじ機構と同様の構成を有するものである。本実施の形態においては、ボールナット１５４が軸方向に移動不能に回転する中空軸１６３に取り付けられているので、ボールナット１５４が回転すると、前記ボールねじ軸１５３が回転することなく前後方向に移動する。
【００９４】
そして、前記ボールねじ軸１５３の前端にはクロスヘッド１４７が固定されているので、前記型締用モータ１６０によって発生させられた中空軸１６３の回転運動をボールねじ機構によって直線運動に変換し、クロスヘッド１４７を進退させることができる。なお、前記中空軸１６３は、内径がボールねじ軸１５３の外径より大きく、後退させられたボールねじ軸１５３を内部に収容する。また、前記中空軸１６３の後端（図１０における右端）には、前記中空軸１６３の回転角を検出する検出器としてのエンコーダ１６７の回転軸が接続されている。なお、前記エンコーダ１６７は、取り付け板１６７ａを介して、モータフランジ１６０ｂに取り付けられている。そして、本実施の形態における射出成形機は、前記エンコーダ１６７が検出した中空軸１６３の回転角に基づいて、型閉、型締及び型開の際の可動プラテン１４１の位置を制御するようになっている。
【００９５】
また、前記クロスヘッド１４７は、トグルサポート１４２に根本が固定されたガイドロッド１５１に沿って進退するようになっている。そして、該ガイドロッド１５１の先端に固定されたエンドプレート１５２には、クロスヘッド１４７の前進限の位置を規定する前進規定部材１５８ａが取り付けられている。また、トグルサポート１４２には、クロスヘッド１４７の後退限の位置を規定する後退規定部材１５８ｂが取り付けられている。なお、前記前進規定部材１５８ａ及び後退規定部材１５８ｂを省略することもできる。この場合、前記エンドプレート１５２の背面が前記クロスヘッド１４７の前面に当接することによって前進限の規定部材として機能し、トグルサポート１４２の前面がクロスヘッド１４７の後面に当接することによって後退限の規定部材として機能する。
【００９６】
このような構成により、前記型締用モータ１６０を回転させると、ボールねじ機構によってボールねじ軸１５３が前後方向に移動して、前記クロスヘッド１４７を一体的に前後方向に移動させることができる。この場合、前記ボールねじ軸１５３及びクロスヘッド１４７が、ボールねじ機構の直線運動によって進退する被駆動部として機能する。なお、前記クロスヘッド１４７が前後方向に移動すると、トグルリンク機構によって、可動プラテン１４１及び可動金型も前後方向に移動する。したがって、可動プラテン１４１及び可動金型も前記被駆動部に含めることもできる。この場合、可動プラテン１４１や可動金型に当接する部材、又は、可動プラテン１４１や可動金型の位置を検出する位置センサを被駆動部の基準位置を規定する規定部材とすることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗状態を検出するための動作は、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００９９】
本実施の形態では、ボールねじ機構によって進退する部材、すなわち、被駆動部を固定しておいて、前記ボールねじ軸６５、９１ｂ又はボールナット１５４を回転させ、その回転角を検出することによってボールねじ機構の摩耗状態を検出する。
【０１００】
具体的には、射出成形機を工場から出荷する時やボールねじ機構を新品と交換した時のように、ボールねじ機構が初期状態にある時に、前記進退する部材を固定しておいてボールねじ軸６５、９１ｂ又はボールナット１５４を回転させる。もし、ボールねじ機構にガタがなければボールねじ軸６５、９１ｂ又はボールナット１５４は回転しない。ただし、ある程度の強さに設定した力で回転させるので、微少に回転する場合もある。そこで、前記回転角を初期値として記憶部８４に記憶しておく。
【０１０１】
次に、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態において、前記進退する部材を固定しておいてボールねじ軸６５、９１ｂ又はボールナット１５４を正転逆転させて、回転角を検出して記憶部８４に記憶する。そして、制御装置８１の比較部８５は、ボールねじ機構の摩耗が進行した状態における回転角の値と初期値とを比較して、該初期値との差をボールねじ機構の摩耗状態を示す摩耗量として検出する。
【０１０２】
この場合、ボールねじ機構によって進退する部材を固定するために、前記第１及び第２の実施の形態では、スクリュ２２を加熱シリンダ１２に固定し、前記第３の実施の形態では、可動プラテン１４をタイバー１４３に固定する。
【０１０３】
なお、前記第１〜第４の実施の形態では、ボールねじ機構の回転角の初期値として、射出成形機を工場から出荷する時やボールねじ機構を新品と交換した時のように、ボールねじ機構が初期状態にある時に取得しているが、前回に検出した検出値又は定期的、不定期に取得した検出値を初期値の代わりとしての基準値として取得し、該基準値と検出した検出値とを比較するようにしてもよい。この場合、基準値を取得してからのボールねじ機構の摩耗状態を検出することができる。
【０１０４】
このように、前記第１〜第４の実施の形態においては、射出成形機の駆動部においてスクリュ２２を進退させるために使用されるボールねじ機構、及び、型締装置においてクロスヘッド１４７を進退させるために使用されるボールねじ機構について説明したが、射出成形機に使用されているボールねじ機構であれば、いかなる部分において、いかなる目的のために使用されるボールねじ機構であってもよい。
【０１０５】
また、前記第１〜第４の実施の形態においては、回転するボールねじ軸が軸方向に移動不能であって、回転しないボールナットが軸方向に移動するボールねじ機構、ボールナットが固定され、回転するボールねじ軸が軸方向に移動するボールねじ機構、及び、回転するボールナットが軸方向に移動不能であって、回転しないボールねじ軸が軸方向に移動するボールねじ機構について説明したが、ボールねじ機構は、ボールねじ軸が固定され、回転するボールナットが軸方向に移動するものであってもよいし、いかなる種類のものであってもよい。
【０１０６】
さらに、前記第１〜第４の実施の形態においては、可動プラテンが横方向（水平方向）に移動する横置型の射出成形機について説明したが、本発明は、可動プラテンが縦方向（垂直方向）に移動する縦置型の射出成形機にも適用することができる。さらに、本発明は、射出成形機の他に、ダイキャストマシーン、ＩＪ封止プレス等の成形機にも適用することができる。
【０１０７】
また、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】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における規定部材とボールナットとの位置関係を示す図である。
【図２】従来の成形機におけるボールねじ機構の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗が進行した場合の規定部材とボールナットとの位置関係を示す第１の図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗が進行した場合の規定部材とボールナットとの位置関係を示す第２の図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじ機構の摩耗が進行した場合の規定部材とボールナットとの位置関係を示す第３の図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における射出成形機の駆動部の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における位置センサを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における型締装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
２２    スクリュ
３２ａ、９４ａ、１５８ａ    前進規定部材
３２ｂ、９４ｂ、１５８ｂ    後退規定部材
４５、１１８    射出用モータ
６３    第１スプライン軸
６９、１３５、１５４    ボールナット
７１    第２スプライン軸
７２、１２３    ベアリングボックス
８１    制御装置
８４    記憶部
８５    比較部
９１    被駆動軸
９２、１６７    エンコーダ
９６、９７    位置センサ
１１７    計量用モータ
１２０    支持板
１６０    型締用モータ
【図１】
2005201390.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005201390.tif 000005
【図４】
2005201390.tif 000006
【図５】
2005201390.tif 000007
【図６】
2005201390.tif 000008
【図７】
2005201390.tif 000009
【図８】
2005201390.tif 000010
【図９】
2005201390.tif 000011
【図１０】
2005201390.tif 000012