(57)【要約】本発明による潤滑機構を有する成形機は、効果的にボールねじを潤滑し、且つボールねじの寿命を延ばすことができる。電動射出成形機の型締装置において、型締装置の駆動源であるモータ（１９）の回転軸の回転運動を、ボールねじ機構（３１）により軸方向の直線運動に変換する。ボールねじ機構（３１）のボールねじナット（２５）に取り付けられた噴射ノズル（３５）から、ボールねじナット（２５）の内部に霧状の潤滑油を直接噴霧する。噴射ノズル（３５）から噴射された潤滑油を回収して再使用する。
2004067258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源であるモータの回転軸の回転運動を軸方向の直線運動に変換する変換機構と、
該変換機構の構成部品に対して霧状の潤滑材を噴射する噴射ノズルと
を有することを特徴とする潤滑機構を有する成形機。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の潤滑機構を有する成形機であって、
前記噴射ノズルから噴射された潤滑材を回収する回収手段をさらに有し、
前記噴射ノズルは液体状の潤滑材を気体の噴射により霧化するノズルであることを特徴とする潤滑機構を有する成形機。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の潤滑機構を有する成形機であって、
前記噴射ノズルに供給される気体は圧縮空気であり、該圧縮空気が前記噴射ノズルから噴射される際の断熱膨張により前記変換機構の構成部品を冷却することを特徴とする潤滑機構を有する成形機。
【請求項４】
請求の範囲第１項記載の潤滑機構を有する成形機であって、
前記変換機構はボールねじ軸とボールねじナットとよりなるボールねじ機構であり、前記噴射ノズルは、該ボールねじナットの内部のボールが転動する溝の内面において該ボールによる荷重がかからない位置に開口した孔に連通することを特徴とする潤滑機構を有する成形機。
【請求項５】
請求の範囲第１項記載の潤滑機構を有する成形機であって、
前記変換機構はボールねじ軸とボールねじナットとよりなるボールねじ機構であり、前記噴射ノズルは、前記ボールねじナットの内部のボールが転動する溝と溝の間において開口した孔に連通することを特徴とする潤滑機構を有する成型機。
【請求項６】
請求の範囲第１項記載の潤滑機構を有する成形機であって、
前記変換機構はボールねじ軸とボールねじナットとよりなるボールねじ機構であり、前記噴射ノズルは前記ボールねじ軸の近傍に配置され、前記ボールねじ軸に対して潤滑材を直接噴射することを特徴とする潤滑機構を有する成形機。
【請求項７】
請求の範囲第１項記載の潤滑機構を有する成形機であって、
前記成形機は電動射出成形機であることを特徴とする潤滑機構を有する成形機。
【請求項８】
成形機の潤滑方法であって、
型締装置の駆動源であるモータの回転軸の回転運動を軸方向の直線運動に変換する変換機構の構成部品に対して霧状の潤滑材を噴射することを特徴とする成形機の潤滑方法。
【請求項９】
請求の範囲第８項記載の成形機の潤滑方法であって、
液体状の潤滑材を気体の噴射により霧化して噴射し、
噴射されて該変換機構を潤滑した潤滑材を回収し、
回収した潤滑材を再び使用する
ことを特徴とする成形機の潤滑方法。
【請求項１０】
請求の範囲第８記載の成形機の潤滑方法であって、
該気体は圧縮空気であり、該圧縮空気が噴射される際の断熱膨張により前記変換機構の構成部品を冷却することを特徴とする成形機の潤滑方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は成形機に係り、より詳しくは潤滑機構を有する電動射出成形機、及びその潤滑方法に関する。
【背景技術】  一般に、樹脂成形を行なう射出成形機は、加熱シリンダ内において加熱・溶融した樹脂を高圧で金型のキャビティに充填し、冷却・固化させることにより樹脂部品を成形する。一般的に、射出成形機に取り付けられる樹脂成形用金型は固定金型及び可動金型よりなり、可動金型を型締装置により固定金型に対して移動することにより金型の開閉が行なわれる。
型締装置の駆動には様々な機構が用いられるが、可動金型にトグル機構を取り付け、トグル機構を電動モータにより駆動して可動金型を移動する装置が近年多く用いられている。また、トグル機構を用いずに電動モータの回転運動を直線運動に変換し、この直線運動を直接可動金型の駆動源とする方式もある。このような可動金型駆動用の電動モータとしては一般的にサーボモータが用いられる。サーボモータの回転軸の回転運動を往復直線運動に変換するための機構として、ボールねじが用いられる。このようなボールねじは、サーボモータの回転軸と係合しており、ボールねじに複数のボールを介してボールねじナットが係合した機構である。このような機構において、サーボモータの回転軸が回転すると、ボールねじナットは回転軸の軸方向に相対的に移動する。また、ボールねじナットが固定されている場合は、回転軸がボールねじナットに対して軸方向に相対的に移動することとなる。ボールねじナット又は回転軸の移動距離、移動速度及び移動方向は、回転軸の回転量、回転速度及び回転方向により決まる。
ここで、ボールねじナットをモータの筐体に固定した場合、モータの回転軸にトグル機構の駆動部を接続することにより、トグル機構を介して可動金型（可動プラテン）を駆動することができる。この場合、回転軸のねじ部及びボールねじナットのねじ部がボールに接触する部分には、可動金型を駆動するための駆動力（すなわちトグル機構を駆動するための駆動力）に応じて大きな負荷がかかる。したがって、ボールねじを円滑に動作させ、ボールの接触部分の摩耗を抑制してボールねじの寿命を延ばすために、ボールが接触する部分に潤滑材が供給される。すなわち、従来の射出成形機に用いられるボールねじ駆動機構には、潤滑材としてグリスが用いられる場合が多かった（例えば、特開平１１−１５１７４１号公報参照。）。
上述のように、ボールが接触する部分に供給する潤滑材としてグリスを用いることが一般的である。ところが、グリスは流動性が低く粘度が高いため、ボールねじの一部に供給されたグリスは、ボールねじの全体に均一に潤滑膜を維持することができず、ボールねじ全体の潤滑状態が不均一となるおそれがある。
そこで、ボールねじの各部にグリスが十分に行き渡るように、多量のグリスを供給しなければならない。しかし、このような方法では比較的高価なグリスの消費量が増大してしまい、結果として射出成形機のメンテナンスコストが増大してしまう。また、グリスの供給量を増やすと、余分なグリスが成形機及びその周囲に飛散し、成形機の周囲が汚染されて劣悪な環境となってしまう。
また、ボールねじは成形機の稼動中に頻繁に作動し、ボールの接触部分に高荷重がかかるため、ボールの接触部分で摩擦熱が発生する。これにより、ボールねじは高温となり、ボールねじの寿命が低下する要因となる。そこで、ボールねじに供給する潤滑材が放熱を促進するような効果、あるいは冷却する効果があれば、ボールねじの寿命をより長くすることができる。しかし、上述のグリスは発熱部に留まって潤滑作用を提供するだけであり、放熱効果あるいは冷却効果は期待できない。
【発明の開示】
本発明の総括的な目的は、上述の問題を解決した改良された有用な潤滑機構を有する成形機を提供することである。
本発明のより詳細な目的は、潤滑材をボールねじのねじ部に直接噴霧することにより効果的にボールねじを潤滑し、且つ噴霧に用いられる気体の冷却効果によりボールねじの寿命を延ばすことができる電動射出成形機の潤滑機構を提供することである。
上述の目的を達成するために、本発明の一つの面によれば、駆動源であるモータの回転軸の回転運動を軸方向の直線運動に変換する変換機構と、該変換機構の構成部品に対して霧状の潤滑材を噴射する噴射ノズルとを有することを特徴とする潤滑機構を有する成形機が提供される。
上述の本発明によれば、変換機構の構成部品に対して潤滑材を霧化して噴射するため、液体状の潤滑材を潤滑が必要な部分の近傍に直接噴射する。したがって、潤滑材が液体状であっても十分な潤滑を得ることができる。また、液体状の潤滑材により変換機構で発生した熱を吸収させて、変換機構の温度上昇を抑制することができる。
上述の発明において、噴射ノズルから噴射された潤滑材を回収する回収手段をさらに有し、噴射ノズルは液体状の潤滑材を気体の噴射により霧化するノズルであることが好ましい。霧化した潤滑材は構成部品接触して液体状となるため、液体状の潤滑材を回収することができ、再使用することができる。さらに、変換機構の構成部品の熱を吸収した液体状の潤滑材を回収するため、変換機構の温度上昇を抑制することができる。
また、噴射ノズルに供給される気体は圧縮空気であり、圧縮空気が噴射ノズルから噴射される際の断熱膨張により変換機構の構成部品を冷却することが好ましい。
上述の発明の一実施例において、回収手段は、変換機構の構成部品を包囲するカバー部材と、カバー部材内又は前記変換機構の構成部品内に溜まった液体状の潤滑材を回収容器に導く回収配管と、回収容器に溜まった潤滑材を噴射ノズルに供給するためのポンプとを有する。回収した潤滑材を冷却する冷却手段を有することが好ましい。
また、本発明の一実施例において、前記変換機構はボールねじ軸とボールねじナットとよりなるボールねじ機構であり、前記噴射ノズルは前記ボールねじナットに取り付けられ、前記ボールねじナットの内部に潤滑材を直接噴射する。前記噴射ノズルは、前記ボールねじナットの内部のボールが転動する溝の内面において該ボールによる荷重がかからない位置に開口した孔に連通することとしてもよい。あるいは、前記噴射ノズルは、前記ボールねじナットの内部のボールが転動する溝と溝の間において開口した孔に連通することとしてもよい。
また、変換機構はボールねじ軸とボールねじナットとよりなるボールねじ機構であり、噴射ノズルはボールねじ軸の近傍に配置され、ボールねじ軸に対して潤滑材を直接噴射することとすることもできる。
本発明による潤滑機構を有する成形機は、ボールねじナットの温度を検出する温度検出器を更に有することとしてもよい。また、回収した潤滑材に含まれる鉄粉量を計測する鉄粉量検出器を更に有することとしてもよい。
また、本発明による潤滑機構を有する成形機は、電動射出成形機であることとしてもよい。
また、本発明の他の面によれば、成形機の潤滑方法であって、型締装置の駆動源であるモータの回転軸の回転運動を軸方向の直線運動に変換する変換機構の構成部品に対して霧状の潤滑材を噴射することを特徴とする電動射出成形機の潤滑方法が提供される。本発明による成形機の潤滑方法において、液体状の潤滑材を気体の噴射により霧化して噴射し、噴射されて該変換機構を潤滑した潤滑材を回収し、回収した潤滑材を再び使用することが好ましい。また、該気体は圧縮空気であり、圧縮空気が噴射される際の断熱膨張により変換機構の構成部品を冷却することが好ましい。
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより一層明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明による潤滑機構が組み込まれる型締装置の一例を示す概略構成図である。
図２はモータに組み込まれたボールねじ機構の断面図である。
図３は本発明の第１実施例による潤滑機構が設けられた駆動装置の全体を示す構成図である。
図４はボールねじナット内のボールに対して潤滑油を噴霧する例を示す断面図である。
図５はボールねじナット内のボールねじ軸に対して潤滑油を噴霧する例を示す断面図である。
図６は本発明の第２実施例による潤滑機構が設けられた駆動装置の全体を示す構成図である。
図７は射出装置の一例であるビルトインモータ型の射出装置の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
まず、本発明による潤滑機構が組み込まれる射出成形機の型締装置の一例について説明する。図１は本発明による潤滑機構が組み込まれる型締装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す型締装置は、フレーム１０に固定された固定プラテン１１と、固定プラテン１０に対して移動可能な可動プラテン１２とを有する。ベースサポートとしてのトグルサポート１３は、固定プラテン１１との間に所定の距離をおいてフレーム１０に対して移動自在に配設される。タイバー１４は固定プラテン１１とトグルサポート１３との間に設けられる。可動プラテン１２は、固定プラテン１１に対向した状態で配置され、タイバー１４に沿って移動自在である。
固定プラテン１１の可動プラテン１２に対向する面に固定金型（図示せず）が取り付けられ、可動プラテン１２の固定プラテン１１に対向する面に可動金型（図示せず）が取り付けられる。
可動プラテン１２の後側にはエジェクタ用の駆動装置が取り付けられる。エジェクタ用の駆動装置は駆動源としてのモータ１５を有し、エジェクタロッド１６を前進又は後退させる。エジェクタロッド１６を駆動することにより、エジェクタピン（図示せず）を駆動して可動金型のキャビティから成形品を押し出すことができる。
可動プラテン１２とトグルサポート１３の間には、トグル機構１７が設けられる。また、トグルサポート１３の後端（図１におけるの左端）には型締用の駆動手段として駆動装置１８が設けられる。駆動装置１８はモータ１９を有し、被駆動部材としてのクロスヘッド２０を前進又は後退させることによって、トグル機構１７を作動させる。
トグル機構１７の作動により、可動プラテン１２を固定プラテン１１に向かって移動させ、型閉が行なわれ、モータ１９による推進力にトルク倍率を乗じた型締力が可動プラテン１２に作用する。これにより、可動プラテン１２に取り付けられた可動金型を、固定プラテン１１に取り付けられた固定金型に押し付けて型締めが行なわれる。なお、図１に示す型締装置はトグル機構１７を介して可動プラテン１２を移動し、型締力を発生させているが、トグル機構１７を用いることなく、モータ１９により発生した推力をそのまま型締力として可動プラテン１２に印加することとしてもよい。モータ１９は回転速度や回転方向を制御することのできる電動サーボモータであることが好ましい。
上述のトグル機構１７は、クロスヘッド２０に対して揺動自在に指示されたトグルレバー２１、トグルサポート１３に対して揺動自在に支持されたトグルレバー２２、及び可動プラテン１２に対して揺動自在に支持されたトグルアーム２３から構成される。トグルレバー２１とトグルレバー２２との間、及びトグルレバー２２とトグルアーム２３との間は、リンク結合により接続される。
上述の型締装置は、可動プラテン１２を駆動するリンク機構１７の駆動源としてモータ２０を用いており、モータ１９はボールねじ機構が組み込まれている。すなわち、モータ１９の回転軸が回転すると、ボールねじ機構のボールねじ軸若しくはボールねじナットの一方が軸方向に移動するように構成され、それに伴ってトグル機構も作動させられる。
次に、型締装置と対向して配置される射出装置に関して、図７を参照しながら説明する。図７は射出装置の一例としてビルトインモータ型の射出装置１００の断面図である。
図７に示す射出装置１００において、シリンダ部材としての加熱シリンダ１１２の前端に射出ノズル１１２ａが設けられる。加熱シリンダ１１２内には、スクリュー１２２が前後に移動自在（図７における左右方向）且つ回転自在に配設される。スクリュー１２２は、前端にスクリューヘッド１２２ａを有するとともに、加熱シリンダ１１２内を後方に延在し、後端においてベアリングボックスス１１３に固定される。また、スクリュー１２２の周囲には、螺旋状のフライト１２３が形成され、フライト１２３間に溝１２６が形成される。
そして、加熱シリンダ１１２の所定の部位に形成された樹脂供給口にホッパ（図示せず）が接続される。樹脂供給口はスクリュー１２２が加熱シリンダ１１２内における最も前方（図７における左方）位置した状態において溝１２６の後端部に対応する部位に形成される。
したがって、計量工程時に、スクリュー１２２を回転させながら所定距離だけ後退させると、ホッパ内からペレット状樹脂が加熱シリンダ１２２に供給され、樹脂は溝１２６内でスクリューヘッド１２２ａの方向に移動される。
また、加熱シリンダ１１２の周囲には加熱手段としてヒータ（図示せず）が配設され、ヒータにより加熱シリンダ１１２を加熱し、スクリュー１２２を回転させることによって、溝１２６内の樹脂を溶融する。したがって、スクリュー１２２を回転させながら所定距離後退させると、スクリューヘッド１２２ａの前方に１ショット分の溶融した樹脂を溜めることができる。
次に、射出工程時にスクリュー１２２を回転することなく前進させると、スクリューヘッド１２２ａの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル１１２ａから射出され、金型装置のキャビティに充填される。
加熱シリンダ１１２の後方には、スクリュー１２２を往復動及び回転させるための駆動部１１５が配設される。駆動部１１５は、フレーム１１７、このフレーム１１７に対して移動自在に配設された計量モータ１８１、及びフレーム１１７に固定された射出用モータを備える。射出用モータ１８２とスクリュー１２２とは同一軸上に配置される。
フレーム１１７には、スクリュー１２２と平行に延在する案内バー１８３が配設され、案内バー１８３に沿って計量モータ１８１が移動させられる。そのため、支持板１８４が案内バー１８３に対して摺動自在に配設され、支持板１８４に計量モータ１８１が取り付けられる。
また、計量モータ１８１の出力軸１８５に駆動側プーリ１８６が固定され、ベアリングボックス１１３のボックス本体１８７の外周に従動側プーリ１８６が固定される。駆動側プーリ１８６と従動側プーリ１８６との間にタイミングベルト１８９が張設される。なお、駆動側プーリ１８６、従動側プーリ１８６及びタイミングベルト１８９によって、ベアリングボックス１１３と計量用モータ１８１とを連結する伝動手段が構成される。
一方、射出用モータ１８２は、フレーム１１７に固定されたステータ１９１及びステータ１９１の内周側に配設されたロータ１９２からなり、ロータ１９２はフレーム１１７に対して回転自在に支持される。そのため、ロータ１９２に中空のロータシャフト１９３が嵌入されて固定され、ロータシャフト１９３の両端がベアリング１９４，１９５によってフレーム１１７にそれぞれ支持される。
また、ベアリングボックス１１３内にベアリング１９６，１９７が配設され、ベアリング１９６，１９７によってスクリュー１２２とボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８とが相対的に回転自在に連結される。フレーム１１７に荷重検出手段としての荷重計２０５を介して固定されたボールナット１９９は、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８の前半部に形成された運動方向変換部としてのボールねじ軸部１９８ａに係合する。
なお、ベアリングボックス１１３によって、スクリュー１２２とボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８との間において、軸方向における相対的な運動を拘束し、回転方向における相対的な運動を許容する駆動伝達手段が構成される。また、ボールナット１９９及びボールねじ軸部１９８ａによって、回転運動を直線運動に変換する手段が構成される。
したがって、計量工程において、計量モータ１８１を駆動すると、計量モータ１８１の回転が駆動側プーリ１８６、タイミングベルト１８９、ボックス本体１８７及びスクリュー１２２に順に伝達され、スクリュー１２２が回転させられる。この場合、スクリュー１２２とボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８とはベアリングボックス１１３を介して相対的に回転自在に連結されているので、ボックス本体１８７に伝達された回転は、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８には伝達されない。一方、加熱シリンダ１１２内の樹脂の圧力は、ベアリングボックス１１３を介してボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８に伝達される。したがって、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８は回転しながら後退し、これに伴ってスクリュー１２２を回転させかつ後退させる。なお、スクリュー１２２を後退させるときに、樹脂の圧力に抗してスクリュー１２２に背圧が加えられる。
一方、射出用モータ１８２において、ステータ１９１に所定の周波数の電流を供給することによって、スクリュー１２２を回転させることなく斬進させることができる。そのために、ロータシャフト１９３の内側のほぼ中央に環状の係止部材２０１が固定される。また、係止部材２０１の内周に形成されたスプライン２０２は、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８の後半部の外周に形成された回転伝達部としてのスプライン軸部１９８ｂに係合させられる。なお、スプライン１０２及びスプライン軸部１９８ｂによって、射出用モータ８２の回転が伝達される回転伝達手段が構成される。
したがって、射出工程において、射出用モータ１８２を駆動すると、射出用モータ１８２の回転がロータシャフト１９３、係止部材２０１及びボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８の順に伝達される。そして、ボールナット１９９がフレーム１１７に固定されているので、ボールねじ・スプラインユニット１９８は回転させられるとともに前進させられ、スクリュー１２２を回転せずに前進させる。また、このとき、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８に加わる射出力は、ボールナット１９９を介して荷重計２０５に伝達され、荷重計２０５によって検出される。なお、ボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８は軸方向においてストロークＳだけ進退させられる。
上述の例では、計量用モータ１８１とボールねじ軸・スプライン軸ユニット１９８とを異なる軸上に配設しているが、射出用モータ、ボールねじ軸・スプラインユニット、及びスクリューを互いに異なる軸上に配設することもできる。
次に、本発明による潤滑機構が組み込まれるボールねじ機構について、図２を参照しながら説明する。
図２は図１に示すモータ１９に組み込まれたボールねじ機構の断面図である。図２に示すボールねじ機構は、ボールねじナット２５と、ボールねじ軸２６とを有する。ボールねじナット２５及びボールねじ軸２６は同ピッチの螺旋状の溝を備え、ボールねじナット２５の溝とボールねじ軸２６の溝との間には、動力伝達部材としてのボール２７が複数個配置されている。また、ボールねじナット２５には、リターンチューブ２５ａが、リターンチューブ取付部材２５ｂにより取り付けられる。これにより、ボール２７は、ボールねじ軸２６の螺旋状の溝とボールねじナット２５の螺旋状の溝との間、及びリターンチューブ２５ａの内部を転動しながら循環する。
以上のように、複数のボール２７が転動しながら、ボールねじ軸２６とボールねじナット２５との間で動力を伝達するので、ボールねじ軸２６とボールねじナット２５との間でのすべり摩擦がほとんどなく、滑らかに動力が伝達される。したがって、ボールねじナット２５が固定されている場合、ボールねじ軸２６の回転運動は、ボールねじ軸２６の軸方向の直線運動に効率よく変換される。
上述のボールねじ機構の動力伝達部材は複数のボールであるが、動力伝達部材としてボールと同じ程度の大きさの複数ローラを用いることもできる。また、動力伝達部材として、遊星ローラを用いることもできる。なお、複数のローラを用いた回転・直線運動変換機構あるいは、遊星ローラを用いた回転・直線運動変換機構は周知であり、その詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第１実施例による潤滑機構について説明する。図３は本発明の第１実施例による潤滑機構が設けられた駆動装置の全体を示す構成図である。
図３に示す駆動装置３０は図１に示す駆動装置１８に相当する部分であり、型締装置のトグル機構を駆動する駆動源として機能する。なお、図３に示す駆動装置３０は図１に示す駆動装置１８とは左右が逆に示され、図７に示される射出装置の駆動部１１５とは同じ向きに示されている。
駆動装置３０は、動力源としてのモータ１９と、モータ１９により駆動されるボールねじ機構３１とを有する。モータ１９は回転方向と回転速度を制御可能な電動サーボモータである。ボールねじ機構３１は、図２に示すように、ボールねじナット２５とボールねじ軸２６とを有する。ボールねじナット２５はモータ１９の筺体に対して固定される。ボールねじ軸２６はモータ１９の回転軸（ロータ）と一体的に回転しながら回転軸方向に移動可能である。
ボールねじ軸２６の先端には、ベアリングを介して移動部材３２が取り付けられる。移動部材３２はトグル機構１７のクロスヘッド２０に接続され、移動部材の往復運動によりトグル機構１７が作動する。また、駆動装置３０が射出装置に設けられる場合には、移動部材３２がベアリングボックス１１３のボックス本体１８７に相当する。
本実施例では、ボールねじ機構３１と移動部材３２とを覆うように略円筒状のカバー部材３３が設けられる。移動部材３２はカバー部材３３の内部で移動するように構成され、移動部材３２とカバー部材３３との間にはシール部材３４が設けられ、密閉された空間４５を形成する。
カバー部材３３には、ボールねじ機構３１を潤滑するための潤滑材である潤滑油を噴射するための噴射ノズル３５が取り付けられる。本実施例では、後述のように噴射ノズル３５の先端部は、ボールねじナット２５の内部まで延在しており、霧状の潤滑油をボールねじナット２５の内部に直接噴射する。
噴射ノズル３５には潤滑油と圧縮空気とが供給され、圧縮空気をノズル先端から勢いよく噴射するよことにより潤滑油を適度な粒子に霧化する。霧化した潤滑油はボールねじ機構の構成部品であるボールねじ軸２６のボール溝及びボールねじナット２５のボール溝及びボール２７の表面に付着し、ボールねじ軸２６のボール溝及びボールねじナット２５のボール溝の各々とボール２７との接触部分において潤滑油膜を形成する。
この際、ボールねじナット２５内に噴射された圧縮空気は断熱膨張し、周囲の熱を吸収する。すなわち、ボールねじナット２５内のボール２７の移動により発生する摩擦熱により温度上昇したボール２７、ボールねじナット２５及びボールねじ軸２６は、断熱膨張した噴射空気により冷却される。
また、ボール２７、ボールねじナット２５及びボールねじ軸２６に付着して液体状になった潤滑油は、ボールねじナット２５内から排出される。この際に、潤滑油も周囲から熱を吸収し、ボールねじナット２５内から排出されるため、潤滑油自体による冷却効果もある。
なお、本実施例では圧縮空気を用いて潤滑油を霧化しているが、霧化用の気体（ガス）は圧縮空気に限られない。例えば、窒素（Ｎ２）のような不活性ガスや二酸化炭素（ＣＯ２）のような無毒の圧縮性ガスを霧化用の気体として用いることができる。
ボールねじナット２５の下側部分には、潤滑油を回収するための孔（開口）が設けられ、潤滑油回収配管３６が接続される。潤滑油回収配管３６はカバー部材３３を貫通して延出し、潤滑油回収タンク３７に接続される。したがって、ボールねじナット２５の内部で液体状になった潤滑油は潤滑油回収配管３５に流れ込み、潤滑油回収タンク３７へと導かれる。潤滑油回収配管３６の途中には、鉄分量検出器３９と冷却器４０とが設けられる。
鉄分量検出器３９は回収した潤滑油に含まれる鉄分の量を検出する。潤滑油に含まれる鉄分は、ボールねじ機構３１の構成部品の摩耗に起因するものであり、この鉄分の量を検出することにより、ボールねじ機構３１の摩耗量を推定することができる。したがって、鉄分量検出器３９の検出結果を表示器に表示させることにより、操作者あるいはメンテナンスはボールねじ機構の寿命を推定することができる。また、鉄分量検出器３９の検出結果を制御器に供給して寿命を計算して表示器に表示させたり、鉄分量が所定の値を超えたときに、ボールねじ機構の寿命がきたことを操作者に通知することとしてもよい。
冷却器４０は、回収した潤滑油を冷却するためのものである。上述のように、ボールねじナット２５から回収した潤滑油は、ボールねじネット２５やボールねじ軸２６から熱を吸収して温度が高くなっており、これを冷却して再度使用するためである。
なお、ボールねじナット２５内の潤滑油の一部は、ボールねじナット２５の端部から外部に漏れ出し、カバー部材３３内に溜まる。カバー部材３３の下部には潤滑油を排出するための孔（開口）３３ａが設けられており、潤滑油回収配管３８が接続される。潤滑油回収配管３８は潤滑油回収タンク３７に接続されており、カバー部材３３の底部に溜まった潤滑油も、潤滑油回収配管３８を流れて潤滑油回収タンク３７に導かれる。
潤滑油回収タンク３７は、中央の底部に凹部３７ａが設けられており、流れ込んだ潤滑油に含まれる金属粉（鉄粉）などの混入物が凹部３７ａに溜まるように構成されている。凹部３７ａに溜まった混入物は、定期的にあるいはある程度溜まった時点でドレーン弁４６を開いて排出される。
回収されて潤滑油回収タンク３７に溜まった潤滑油は、潤滑油ポンプ４１により吸い上げられ、潤滑油供給配管４２を通じて噴射ノズル３５に供給される。噴射ノズル３５に供給された潤滑油は、圧縮空気供給配管４３を通じて供給された圧縮空気の噴射により霧化され、再びボールねじナット２５の内部に噴射される。
このように、本実施例では、潤滑油を循環させて再使用するので、潤滑に費やされるコストを低減することができる。また、回収した潤滑油を用いて上述のように鉄分の検出等を行い寿命を推定したり、回収した潤滑油を冷却して再度使用したりすることができる。また、カバー３３内は密閉された空間４５を形成しているため、ボールねじより発生した熱が駆動装置周辺に漏れることがなく、したがって駆動装置周囲の温度が上昇することも防ぐことができる。
なお、温度センサ４４をボールねじナット２５に設けることにより、ボールねじナット２５の温度を検出し、冷却効果を確認したり、潤滑油の供給量や温度を調節して効率的にボールねじ機構３１を冷却することもできる。
また、図３に示す例では、鉄分量検出器３９及び冷却器４０を潤滑油回収配管３６の途中に設けたが、潤滑油回収タンク３７あるいは潤滑油供給配管４２の途中に設けることとしてもよい。
次に、ボールねじナット２５内において、潤滑油を噴射する位置について説明する。図４はボールねじナット２５内のボール２７に対して潤滑油を噴霧する例を示す断面図であり、図５はボールねじナット２５内のボールねじ軸２６に対して潤滑油を噴霧する例を示す断面図である。本実施例では、潤滑を必要とする部分になるべく近い位置に潤滑油を噴射し、効率的に潤滑を行う。
図４に示す例では、ボールねじナット２５に潤滑油供給孔２５ａを設け、噴射ノズル３５の先端部を取り付けている。潤滑油供給孔２５ａはボールねじナット２５内に形成されたボールねじ溝のほぼ中央に開口しており、噴射ノズル３５により霧化された潤滑油は、ボール２７に直接噴霧される。
また、射出成形機に組込まれたボールねじは、主に一方向にしか荷重を受けないため、ボールねじ溝の片方にしか荷重がかかることはない。そのため、ボールねじ溝溝の荷重を受けない方向に偏った位置に開口部を設けてもよい。
ボールねじ機構３１においてボールねじ軸２６が移動する際には、ボールねじナット２５のボールねじ溝の内面において側面部分にボール２７が接触して荷重が加わる。すなわち、ボールねじ溝のほぼ中央部分にはほとんど荷重がかからない。図４に示す例では、この荷重のかからない部分に潤滑油供給孔２５ａの開口を設けることにより、ボール２７とボールねじ溝の接触部分を確保しながら、ボール２７に対して潤滑油を直接噴霧している。
なお、潤滑油供給孔２５ａの反対側の下部には、潤滑油回収孔２５ｂが設けられ、図３に示す潤滑油回収配管３６が接続される。噴射ノズル３５から噴射された霧状の潤滑油は、潤滑油供給孔２５ａを通じてボール２７にぶつかり、ボール２７の表面に付着し、潤滑油膜を形成する。ボール２７を潤滑した潤滑油はボールねじナット２５内の下方に溜まり、潤滑油回収孔２５ｂ及び潤滑油回収配管３６を通じてボールねじナット２５の外部に排出される。
図５に示す例では、潤滑油供給孔２５ａはボールねじナット２５内に螺旋状に形成されたボールねじ溝とボールねじ溝の間に開口しており、噴射ノズル３５により霧化された潤滑油は、ボールねじ軸２６の表面に直接噴霧される。すなわち、潤滑油を必要とする部分はボールねじ溝の部分であり、この部位に潤滑油が供給され、効率的な潤滑油の供給が行われる。
なお、図４及び図５に示す例では、噴射ノズル３５は一つだけ設けられているが、複数の噴射ノズルを設けることにより、複数箇所に潤滑油を噴霧することとしてもよい。
また、一般的に、ボールねじナット２５の両端には、潤滑油をボールねじナット２５内に留めるためにシール材が設けられる。ただし、本実施例ではシール材を設けずに、潤滑油及び圧縮空気をボールねじナット２５の両端から排出しやすいように構成している。したがって、噴射ノズル３５から噴射された圧縮空気は、速やかにボールねじナット２５から排出される。これにより、ボールねじナット２５内に効率的に潤滑油の噴霧を行なうことができ、霧化した潤滑油をボールねじナット２５の内部全体に効率的に拡散させることができる。
次に、本発明の第２実施例による潤滑機構が設けられた駆動装置について、図６を参照しながら説明する。図６は本発明の第２実施例による潤滑機構が設けられた駆動装置の全体を示す構成図である。図６において、図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
図２に示す潤滑機構は、図６に示す潤滑機構と同じ構成部品を有しているが、噴射ノズル３５の取り付け位置が異なる。すなわち、図６に示す潤滑機構では、噴射ノズル３５はボールねじナット２５内に潤滑油を噴射するのではなく、ボールねじナット２５から延出したボールねじ軸２６の表面に対して霧化した潤滑油を噴射する。ボールねじ軸２６は、ボールねじ機構３１の作動中は常に軸方向に往復移動しており、ボールねじ軸２６の表面に付着した潤滑油は、ボールねじ軸２６の移動に伴いボールねじナット２５内に供給される。
なお、上述の第１及び第２実施例では、潤滑材として潤滑油を用いたが、液体状であって噴射ノズル３５により霧化できるものであれば、いかなる潤滑材でも用いることができる。
また、上述の第１及び第２実施例では、ボールねじ機構を例にとって説明したが、ローラねじ機構あるいは遊星歯車による回転・直線運動変換機構などにも適用することができる。
なお、本実施例では型締駆動部及び射出駆動部に適用した例を中心に説明した。型締装置に組み込まれたボールねじのように、最大荷重が発生する区間が全型開閉ストローク中の一部であるボールねじに対して使用する場合より、最大荷重が全射出ストロークにおいて発生する射出装置に適用した場合のほうが、本発明をより効果的に適用することができる。また、本発明をエジェクタ装置、可塑移動装置などに適用しても、同様の効果を得ることができる。
本発明は具体的に開示された実施例に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変形例及び改良例がなされるであろう。
【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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【国際調査報告】
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