(57)【要約】 【課題】高負荷で作動させた場合でも、ボールやねじ溝に過大な面圧が作用するのを防ぐことができるボールねじを低コストで提供することを目的とする。【解決手段】ねじ棒５２のねじ溝５４のリード寸法とナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法との誤差に起因して生じる偏差を吸収するため、スリット６０を形成し、ねじ溝５４、５５やボール５６に過大な面圧が作用するのを防止する。これによって、スリット６０を形成しない場合に比較して、ねじ棒５２のねじ溝５４、ナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法の精度を下げることが可能となり、ねじ棒５２およびナット部材５３、すなわちボールねじの製作コストを低減することを可能とする。【選択図】図２
2007120579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にねじ溝が形成されたねじ棒と、
前記ねじ棒が挿通され、内周面にねじ溝が形成されたナット部材と、
前記ねじ棒の前記ねじ溝と前記ナット部材の前記ねじ溝との間に介在する複数のボールと、を備えたボールねじであって、
前記ねじ棒と前記ナット部材を前記ねじ棒の軸線方向に相対移動させて駆動対象物を駆動したとき、前記駆動対象物から伝わる反力によって前記ねじ棒の前記ねじ溝と前記ナット部材の前記ねじ溝の間に生じる偏差を吸収する偏差吸収部を備えることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記偏差吸収部として、前記ねじ棒の前記ねじ溝の立ち上がり部、前記ナット部材の前記ねじ溝の立ち上がり部の少なくとも一方に、前記ねじ溝と平行に延在するスリットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
前記偏差吸収部として、前記ねじ棒の前記ねじ溝、前記ナット部材の前記ねじ溝の少なくとも一方において、前記ねじ溝の底部に、前記ねじ溝と平行に延在する段部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のボールねじ。
【請求項４】
前記偏差吸収部として、前記ナット部材の外径が、前記ねじ棒の軸線方向に沿って一方の側から他方の側に向けて漸次小さくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のボールねじ。
【請求項５】
前記ナット部材に、前記ボールを循環させるためのチューブが形成され、
複数の前記チューブが、前記ねじ棒の軸線を挟んで一方の側に並んで形成された、
前記偏差吸収部として、前記ナット部材が、前記ねじ棒に対し、複数の前記チューブが設けられた側とは反対側に偏心して設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のボールねじ。
【請求項６】
所定形状の成形体を形成する金型と、
前記成形体の原料となる樹脂をシリンダ内で溶融し、前記シリンダ内で進退するスクリューによって前記樹脂を前記金型内に注入する射出スクリューと、
前記シリンダと前記スクリューを、相対的に進退させるボールねじと、を備え、
前記ボールねじは、前記ボールねじを構成するねじ棒とナット部材を前記ねじ棒の軸線方向に相対移動させて前記射出スクリューを駆動したとき、駆動対象物から伝わる反力によって前記ねじ棒のねじ溝と前記ナット部材のねじ溝に生じる偏差を吸収する偏差吸収部を備えることを特徴とする射出成形機。
【請求項７】
前記偏差吸収部として、前記ねじ棒の前記ねじ溝の立ち上がり部、前記ナット部材の前記ねじ溝の立ち上がり部の少なくとも一方に、前記ねじ溝と平行に延在するスリットが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の射出成形機。
【請求項８】
前記偏差吸収部として、前記ナット部材の外径が、前記ねじ棒の軸線方向に沿って一方の側から他方の側に向けて漸次小さくなるよう形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の射出成形機。
【請求項９】
所定形状の成形体を形成する金型と、
前記成形体の原料となる樹脂をシリンダ内で溶融し、前記シリンダ内で進退するスクリューによって前記樹脂を前記金型内に注入する射出スクリューと、
前記シリンダと前記スクリューを相対的に進退させるため、前記シリンダおよび前記スクリューの一方に連結されたねじ棒、前記シリンダおよび前記スクリューの他方に連結されたナット部材、前記ねじ棒のねじ溝と前記ナット部材のねじ溝との間に介在する複数のボールを備えたボールねじと、を備え、前記ナット部材に、前記ボールを循環させるためのチューブが複数形成され、
複数の前記チューブが、前記ねじ棒の軸線を挟んで一方の側に並んで形成されていることを特徴とする射出成形機。
【請求項１０】
前記ナット部材が、前記ねじ棒に対し、複数の前記チューブが設けられた側とは反対側に偏心して設けられていることを特徴とする請求項９に記載の射出成形機。
【請求項１１】
前記ボールねじは前記射出スクリューの周囲に複数が配置され、
前記射出スクリューのスクリューと、それぞれの前記ボールねじの前記ねじ棒または前記ナット部材とがハウジングによって一体に動作するように連結され、
前記ナット部材は、前記チューブが前記射出スクリュー側に向くように設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ、射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種装置・機器類において、直線的な動作を行うための駆動源としてボールねじが用いられている。このボールねじは、ねじ棒とナットの双方にねじ溝が形成され、これらねじ棒のねじ溝とナットのねじ溝との間にボールを挟み込むことでねじ棒とナットが互いに噛み合い、少ないフリクションでねじ棒とナットが相対的に回転できるようになっている。そして、相対移動させたい２つの部材の一方でねじ棒を支持し、他方にナットを固定し、ねじ棒をモータ等の回転駆動源で回転させ、ナットに対してねじ棒を相対的に進退させることによって、２つの部材を相対的に動作させるようになっている。
【０００３】
このようなボールねじは、例えば、射出成形機の射出スクリューの駆動源として用いられている。
射出スクリューは、樹脂を溶融して射出成形機の型内に押し出すもので、シリンダ内でスクリュー本体を回転させつつ、スクリュー本体の基端部側からシリンダ内に投入した樹脂を、回転するスクリュー本体によって溶融しつつスクリュー本体の先端側に移動させていく。そして、スクリュー本体の先端部とシリンダとの間に形成された樹脂溜まりに溶融樹脂が溜まった状態で、スクリュー本体をシリンダに対して前進させることで、シリンダに形成された射出口から溶融樹脂を押し出すようになっている。
このとき、スクリュー本体をシリンダに対して前進させるための駆動源としてボールねじが用いられているのである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４００９９号公報（図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
射出時には、ボールねじには、射出圧に応じた反力が作用する。このとき、ねじ棒に形成されたねじ溝のリード寸法と、ナットに形成されたねじ溝のリード寸法に誤差があると、これらの間に挟みこまれたボールに過大な力が作用し、ボール、あるいはねじ溝の耐久性に影響を及ぼし、射出成形機の作動条件（荷重条件）にも影響する。このため、そのリード寸法を高精度に形成する必要がある。
しかしながら、ボールねじのねじ棒・ナットのねじ溝のリード寸法を高精度に形成することは、これはそのままボールねじのコストアップに繋がる。
このような問題は、駆動対象物からの反力が大きい、高負荷の作動環境で用いられるボールねじであれば、共通するものである。 
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、高負荷で作動させた場合でも、ボールやねじ溝に過大な面圧が作用するのを防ぐことができるボールねじを低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明のボールねじは、外周面にねじ溝が形成されたねじ棒と、ねじ棒が挿通され、内周面にねじ溝が形成されたナット部材と、ねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に介在する複数のボールと、を備えたボールねじであって、ねじ棒とナット部材をねじ棒の軸線方向に相対移動させて駆動対象物を駆動したとき、駆動対象物から伝わる反力によってねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝の間に生じる偏差を吸収する偏差吸収部を備えることを特徴とする。
このような偏差吸収部として、ねじ棒のねじ溝の立ち上がり部、ナット部材のねじ溝の立ち上がり部の少なくとも一方に、ねじ溝と平行に延在するスリットを形成した構成を採用することができる。スリットにより、ねじ棒のねじ溝の立ち上がり部やナット部材のねじ溝の立ち上がり部の剛性が低下し、駆動対象物から伝わる反力によってねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝に偏差が生じたとき、ねじ棒のねじ溝の立ち上がり部やナット部材のねじ溝の立ち上がり部が弾性変形することで、この偏差を吸収することができる。
さらに、偏差吸収部として、ねじ棒のねじ溝、ナット部材のねじ溝の少なくとも一方において、ねじ溝の底部に、ねじ溝と平行に延在する段部を形成するようにしても良い。これによっても、ねじ棒のねじ溝の立ち上がり部やナット部材のねじ溝の立ち上がり部が弾性変形することで、偏差を吸収することができる。
また、偏差吸収部として、ナット部材の外径を、ねじ棒の軸線方向に沿って一方の側から他方の側に向けて漸次小さくなるよう形成することもできる。このようにすると、ナット部材の外径が小さい側、すなわちナット部材の肉厚が小さい側においては、剛性が低くなる。駆動対象物から伝わる反力によってねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝に偏差が生じるとき、その偏差によってねじ棒、ナット部材のそれぞれには、引張方向あるいは圧縮方向の力が作用するが、偏差の大きい側ほど、大きな力が作用する。大きな力が作用する側においてナット部材の外径を小さくしておくことで、ナット部材の外径が小さい部分ほど、ねじ棒の軸線方向に大きく弾性変形する。これによって、偏差を吸収することができるのである。
【０００７】
ところで、ナット部材には、ボールを循環させるためのチューブが形成されている。偏差吸収部として、この複数のチューブを、ねじ棒の軸線を挟んで一方の側に並んで形成することもできる。このようにすると、ナット部材において、チューブが形成された側の方が、ねじ棒の軸線を挟んだ反対側に比較して、剛性が低くなる。また、ねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に挟みこまれているボールの数は、チューブが形成された側の方が、ねじ棒の軸線を挟んだ反対側に比較して少なくなる。チューブが形成された側においては、ボールの一部がチューブ内に存在し、ねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に挟み込まれていないからである。
チューブが形成された側に位置するボールは、ボールの数が少ないため、ボール一つ当たりに作用する荷重が、その反対側よりも大きくなってしまうが、チューブによってナット部材の剛性が低められている。このため、駆動対象物から伝わる反力によってねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝に偏差が生じ、その偏差によってねじ棒、ナット部材のそれぞれに、引張方向あるいは圧縮方向の力が作用した場合、ナット部材が、チューブが形成されて剛性が低い側において大きく弾性変形し、これによってボール一つ当たりに作用する荷重が軽減される。その結果、全体として、偏差を吸収することができるのである。
【０００８】
この場合、ナット部材は、ねじ棒に対し、複数のチューブが設けられた側とは反対側に偏心して設けるのが好ましい。これによって、ナット部材は、その肉厚が複数のチューブが設けられた側において薄くなり、チューブが形成された側の剛性がさらに低くなる。その結果、上記効果は一層顕著なものとなる。
【０００９】
本発明の射出成形機は、所定形状の成形体を形成する金型と、成形体の原料となる樹脂をシリンダ内で溶融し、シリンダ内で進退するスクリューによって樹脂を金型内に注入する射出スクリューと、シリンダとスクリューを、相対的に進退させるボールねじと、を備え、ボールねじは、ボールねじを構成するねじ棒とナット部材をねじ棒の軸線方向に相対移動させて射出スクリューを駆動したとき、駆動対象物から伝わる反力によってねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝に生じる偏差を吸収する偏差吸収部を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような射出成形機において、偏差吸収部として、ねじ棒のねじ溝の立ち上がり部、ナット部材のねじ溝の立ち上がり部の少なくとも一方に、ねじ溝と平行に延在するスリットを形成することができる。
また、ナット部材の外径を、ねじ棒の軸線方向に沿って一方の側から他方の側に向けて漸次小さくなるよう形成することもできる。
【００１１】
本発明の射出成形機は、所定形状の成形体を形成する金型と、成形体の原料となる樹脂をシリンダ内で溶融し、シリンダ内で進退するスクリューによって樹脂を金型内に注入する射出スクリューと、シリンダとスクリューを相対的に進退させるため、シリンダおよびスクリューの一方に連結されたねじ棒、シリンダおよびスクリューの他方に連結されたナット部材、ねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に介在する複数のボールを備えたボールねじと、を備え、ナット部材に、ボールを循環させるためのチューブが複数形成され、複数のチューブが、ねじ棒の軸線を挟んで一方の側に並んで形成されていることを特徴とすることもできる。
このとき、ナットは、ねじ棒に対し、複数のチューブが設けられた側とは反対側に偏心して設けることもできる。
さらに、ボールねじが射出スクリューの周囲に複数配置されている場合、射出スクリューのスクリューと、それぞれのボールねじのねじ棒またはナット部材とはハウジングによって一体に動作するように連結される。このとき、ナット部材は、チューブが射出スクリュー側に向くように設けるのが好ましい。射出スクリューからの反力により、ハウジングの外周部が前記の反力と反対側に変形し、この変形により、ナット部材の射出スクリューに向いた側において、大きな偏差が生じるからである。チューブを射出スクリュー側に向けて配置することで、大きな偏差が生じる側においてナット部材が変形しやすく、偏差を有効に吸収できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ボールねじを作動させたときに駆動対象物から伝わる反力により、ねじ棒のねじ溝とナット部材のねじ溝に偏差が生じたときに、ねじ棒やナット部材の一部が弾性変形することで偏差を吸収することが可能となる。これによって、高負荷で作動させた場合でも、ボールやねじ溝に過大な面圧が作用するのを防ぐことが可能となる。さらには、これにより、ボールねじやナット部材のねじ溝の加工精度を従来よりも落とすことが可能となり、製造コストを削減し、低コスト化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔第一の実施形態〕
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、射出成形機１０は、樹脂を溶融して射出する射出部２０と、射出部２０から射出された樹脂を成形する成形部３０と、を備えている。
このうち、成形部３０は、所定形状の成形品を形成するための金型（図示無し）と、金型を開閉・型締めするための型開閉機構（図示無し）とを備えて構成されている。
【００１４】
射出部２０は、原料となるペレット状あるいは粉末状の樹脂を投入するホッパー２１と、ホッパー２１から投入された樹脂を溶融し、成形部３０に射出する射出スクリュー（駆動対象物）２２と、射出スクリュー２２を駆動する駆動機構２３とを備える。
【００１５】
射出スクリュー２２は、筒状のシリンダ２４と、スクリュー本体２５とを備える。
シリンダ２４は、その一端側にホッパー２１からの投入口が形成され、他端側に金型（図示無し）に樹脂を注入する注入口が形成されている。このシリンダ２４は、ベース４０に固定されたフロントプレート４１に取り付け固定されている。
スクリュー本体２５は、ベアハウジング（ハウジング）４２に、ベアリング等を介して回転自在に支持されている。このベアハウジング４２は、ベース４０上に、スライドレール４３を介して支持されており、これによってスクリュー本体２５の軸線方向に進退自在とされている。
【００１６】
駆動機構２３は、ボールねじ５０と、ボールねじ５０を駆動するモータ５１とから、主に構成されている。
ボールねじ５０のねじ棒５２は、その軸線方向を射出スクリュー２２のスクリュー本体２５に平行な状態として配置されており、フロントプレート４１に、ベアリング等を介して回転自在な状態で支持され、モータ５１によってその軸線周りに回転駆動されるようになっている。
一方、ボールねじ５０のナット部材５３は、ベアハウジング４２に固定されている。
【００１７】
図２に示すように、ねじ棒５２とナット部材５３には、それぞれねじ溝５４、５５が形成されており、ねじ棒５２のねじ溝５４とナット部材５３のねじ溝５５の間には、複数のボール５６が挟み込まれている。これらのボール５６により、ねじ棒５２とナット部材５３は互いに直接接触しない状態とされている。
図３に示すように、このようなボールねじ５０は、例えば矩形状をなしたフロントプレート４１の四隅にそれぞれ配置され、その中央部に射出スクリュー２２が位置した構成とされる。
【００１８】
ボールねじ５０は、モータ５１でねじ棒５２を回転させると、ボール５６を介して互いにかみ合ったねじ棒５２とナット部材５３は、ねじ棒５２の軸線に沿った方向に相対的に移動する。これにより、ベアハウジング４２とフロントプレート４１とが互いに接近・離間する方向に駆動され、ベアハウジング４２に設けられたスクリュー本体２５が、シリンダ２４に対して進退するようになっている。
【００１９】
さて、本実施形態において、ボールねじ５０は、以下のような構成を有している。
すなわち、図２に示すように、ねじ棒５２と、ナット部材５３の双方に、互いに隣接するねじ溝５４，５５の間に、これらに平行に延在するスリット（偏差吸収部）６０が形成されているのである。スリット６０を形成することで、ねじ溝５４、５５の立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性が下がる。
ボールねじ５０を作動させて射出スクリュー２２を作動させた場合、シリンダ２４の先端部に形成された樹脂溜まりの溶融樹脂の圧力による反力をスクリュー本体２５が受け、これがベアハウジング４２を介してボールねじ５０へと伝達される。すると、ボールねじ５０のねじ棒５２、ナット部材５３に、ねじ棒５２の軸線方向での引張力あるいは圧縮力が作用し、ねじ棒５２のねじ溝５４のリード寸法の誤差とナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法誤差の差により、ねじ棒５２とナット部材５３との間に偏差が生じる。この偏差は、引張力の場合は力の伝達方向下流側、圧縮力の場合は上流側ほど大きくなり、ボール５６を介し、ねじ棒５２のねじ溝５４の立ち上がり部５４ａと、ナット部材５３のねじ溝５５の立ち上がり部５５ａとの間に、偏差の量に応じた面圧が作用する。この面圧が作用したとき、スリット６０により、立ち上がり部５４ａ、５５ａが弾性変形することで、面圧を緩和し、偏差を吸収することができるのである。
【００２０】
図４に示すものは、同じリード寸法のねじ溝５４，５５に対し、スリット６０の幅寸法と、ねじ溝５４，５５に対するボール５６の接触角αを変化させた場合の、立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性比を示すものである。スリット６０の幅寸法が大きいほど、立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性は低くなり、弾性変形しやすくなる。また、ボール５６の接触角αが大きくなるほど、ボール５６は立ち上がり部５４ａ、５５ａの先端側に接触することになるため、立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性は低くなり、弾性変形しやすくなる。このため、立ち上がり部５４ａ、５５ａの弾性変形を大きくし、偏差吸収能力を高めるには、スリット６０の幅、ボール５６の接触角αをなるべく大きくするのが好ましい。
図５は、立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性と、ボール５６による面圧との関係を示すものである。この図５からもわかるように、立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性を下げることが、ボール５６による面圧を下げるのに有効なのである。
【００２１】
このようなスリット６０の作用からして、スリット６０の深さについても、なるべく大きくするのが好ましいが、スリット６０を深くしすぎると、ねじ棒５２、ナット部材５３の軸線方向の強度が低下する。このため、スリット６０の深さは、ねじ棒５２のねじ溝５４のリード寸法の誤差とナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法誤差の差、すなわちねじ棒５２のねじ溝５４の立ち上がり部５４ａと、ナット部材５３のねじ溝５５の立ち上がり部５５ａとの間に作用する面圧の大きさに応じて適宜設定すればよいが、ねじ溝５４、５５の深さと同等程度の深さ以下とするのが好ましい。また、弾性変形したときのスリット６０の底部への面圧集中を防ぐため、スリット６０の底部をＲ形状とするのが好ましい。
【００２２】
この他、立ち上がり部５４ａ、５５ａの剛性を落とし、さらに弾性変形しやすくするには、図６に示すように、ねじ溝５４、５５の底部に、ねじ溝５４、５５に平行に延在する段部（偏差吸収部）６１、６２等を形成するようにしても良い。
【００２３】
このようにして、スリット６０を形成することで、ねじ棒５２とナット部材５３との間に生じる偏差を吸収することができるので、スリット６０を形成しない場合に比較して、ねじ棒５２のねじ溝５４、ナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法の精度を下げることが可能となる。その結果、ねじ棒５２およびナット部材５３、すなわちボールねじ５０の製作コストを低減することが可能となるのである。
【００２４】
〔第二の実施形態〕
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
ここで、上記射出成形機１０の全体構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができるので、以下の説明においては特徴的な構成についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。
さて、図７（ａ）に示すように、第二の実施形態の射出成形機１０においては、スリット６０を設けることに代えて、ボールねじ５０のナット部材５３をテーパ形状とし、ねじ棒５２の軸線に直交する方向、つまり径方向のナット部材５３の厚さｔを、ねじ棒５２の軸線方向に沿ってナット部材５３の一端５３ｂ側から他端５３ｃ側に向けて漸次変化させる形状とする。このとき、一端５３ｂ側と他端５３ｃ側のうち、図７（ｂ）に示すように、ねじ棒５２のねじ溝５４とナット部材５３のねじ溝５５との間に生じる偏差によって面圧が大きくなる側に向けて、ナット部材５３の厚さを小さくするのが好ましい。
【００２５】
このような形状のナット部材５３により、ナット部材５３の剛性の分布は、ねじ棒５２の軸線方向において異なることになる。ねじ棒５２とナット部材５３との間に生じた偏差によって、ねじ棒５２のねじ溝５４と、ナット部材５３のねじ溝５５との間に、偏差の量に応じた面圧が作用したときに、ナット部材５３は、剛性が低い部分、すなわち偏差が大きい部分ほど大きく弾性変形することになる。この、ナット部材５３の弾性変形によって、面圧が特に高い部分において大きな面圧緩和効果を発揮し、偏差を吸収するとともに、ボール５６に掛かる荷重を均等化することが可能となるのである。
【００２６】
このような構成によっても、上記第一の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２７】
〔第三の実施形態〕
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
ここでも、上記射出成形機１０の全体構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができるので、以下の説明においては特徴的な構成についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。
図８に示すように、ボールねじ５０のナット部材５３には、ボール５６を循環させるためのチューブ７０が設けられている。ボール５６は、ねじ棒５２のねじ溝５４とナット部材５３のねじ溝５５の間を転がりながら、ねじ溝５４，５５に沿ってらせん状に所定回転数（例えばねじ棒５２の周囲を０．５回転、あるいは１．５回転）移動した後、チューブ７０を通って元の位置に戻り、循環するようになっている。
図９に示すように、ボールねじ５０は、このようなチューブ７０によるボール５６の循環経路を複数組有している。このようなボールねじ５０において、偏差吸収部として、複数組分のチューブ７０を、ナット部材５３の中心軸に対し、片側に配置して設ける。さらに、ナット部材５３には、偏差吸収部として、ねじ溝５５を有した貫通孔７１を、ナット部材５３の中心軸に対し、チューブ７０が設けられた側とは反対側に偏心させて形成する。
【００２８】
このようにすると、ねじ棒５２に装着した状態で、ナット部材５３は、チューブ７０が設けられている側の肉厚が小さく、反対側の肉厚が大きくなる。したがって、ナット部材５３の剛性は、チューブ７０が設けられている側が小さく、反対側が大きくなる。
また、ナット部材５３内において、チューブ７０内に存在するボール５６があるために、チューブ７０が設けられている側においてはねじ棒５２のねじ溝５４とナット部材５３のねじ溝５５の間に存在するボール５６の数が少なく、反対側においてはねじ棒５２のねじ溝５４とナット部材５３のねじ溝５５の間に存在するボール５６の数が多い。
したがって、ねじ棒５２とナット部材５３との間に生じた偏差によって、ねじ棒５２のねじ溝５４と、ナット部材５３のねじ溝５５との間に、偏差の量に応じた面圧が作用したときに、ナット部材５３は、剛性の低いチューブ７０側が大きく弾性変形することになる。さらに、チューブ７０側の方がボール５６の数が少ないために、個々のボール５６に作用する荷重は、チューブ７０側と反対側とで均等化が図られる。これによって、偏差が大きくなる特定の部位で過大な荷重・面圧がボール５６やねじ溝５４、５５に作用するのを防ぐことが可能となるのである。その結果、このような手法によっても、ねじ棒５２とナット部材５３との間に生じる偏差を吸収し、ねじ棒５２のねじ溝５４、ナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法の精度を下げることができ、ボールねじ５０の製作コストを低減することが可能となるのである。
【００２９】
〔第四の実施形態〕
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。
ここでも、上記射出成形機１０の全体構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができるので、以下の説明においては特徴的な構成についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。
図１０に示すように、第四の実施形態においては、第三の実施形態と同様、ナット部材５３の片側に、複数のチューブ８０を設ける。そして、これらチューブ８０を設けた側を、偏差吸収部として、ベアハウジング４２の中心側の射出スクリュー２２に向くように配置するのである。なおこのとき、ナット部材５３において、ねじ溝５５は偏心していない。
【００３０】
図３に示したように、射出スクリュー２２で溶融樹脂を押し出そうとするとき、溶融樹脂の圧力が反力として寄与し、ベアハウジング４２の中心部は、射出スクリュー２２の先端部から離間する方向に変形する。一方、ベアハウジング４２の外周部は、ボールねじ５０によってフロントプレート４１側に引っ張られるように変形する。
これにより、ボールねじ５０にはフロントプレート４１方向に向かう軸方向の引張荷重だけでなく、射出スクリュー２２の組み付けられたベアハウジング４２の中心方向に向かう半径方向の荷重や、ベアハウジング４２の湾曲方向と同一の回転方向となるモーメント荷重が作用するため、ボールネジ５０の面圧分布は単純な軸方向引張加重のみが作用する場合に対して、ボール５６およびねじ溝５４、５５に作用する面圧が増加する。
【００３１】
ナット部材５３は、上記第三の実施形態でも述べたように、片側に設けられたチューブ８０によって、ねじ棒５２、ナット部材５３間にかみ合うボール５６の数が、チューブ８０側の方が反対側よりも少なくなっている。
このようなナット部材５３を、チューブ８０が設けられている側をベアハウジング４２の中心側に向けることで、ねじ棒５２、ナット部材５３にかみ合うボール５６は、チューブ８０側ではかみ合いが弱く、反対側ではかみ合いが強くなるため、本来ボール数が少なく面圧の高くなりやすいチューブ８０側に配置されたボール５６への作用荷重が低減し、反対側ではボール５６への作用荷重が高くなる。
【００３２】
これによって、チューブ８０側と反対側で、個々のボール５６に作用する荷重は均等化が図られ、偏差が大きくなる特定の部位で過大な荷重・面圧がボール５６やねじ溝５４、５５に作用するのを防ぐことが可能となる。その結果、このような手法によっても、ねじ棒５２とナット部材５３との間に生じる偏差を吸収し、ねじ棒５２のねじ溝５４、ナット部材５３のねじ溝５５のリード寸法の精度を下げることができ、ボールねじ５０の製作コストを低減することが可能となる。
【００３３】
図１１は、このようなボールねじ５０を、ナット部材５３のチューブ８０の向きを変化させて配置した場合の、ねじ溝５４、５５に作用する最大面圧の変化を示すものである。ここで、ベアハウジング４２は、長方形状とし、ボールねじ５０は、ベアハウジング４２の角部から高さ方向、幅方向とも等距離の位置に軸線が位置するように設けた。
そして、射出スクリュー２２側から見て左上に位置するボールねじ５０において、射出スクリュー２２で溶融樹脂を押し出そうとしたときの、ボールねじ５０においてボール５６が接触している位置での面圧を調べた。
このとき、チューブ８０を上向き（図１１中、“Ｕ”）、下向き（図１１中、“Ｄ”）、右向き（図１１中、“Ｒ”）、左向き（図１１中、“Ｌ”）と変化させると、向きによって面圧が変動することがわかり、さらには、チューブ８０を下向きおよび右向き、すなわち射出スクリュー２２側に向けることで、面圧が小さくなることがわかる。
そこで、チューブ８０の向きを、１５°ずつ異ならせた場合の、ねじ溝５４、５５に作用する最大面圧の変化を調べた。その結果、図１２に示すように、チューブ８０が射出スクリュー２２側に向いて位置することで、面圧が小さくなることが確認された。
【００３４】
なお、上記各実施形態においては、過大な荷重・面圧がかかったときに、ねじ棒５２やナット部材５３自体が弾性変形し、面圧の抑制・均等化を図る構成となっているが、これに加え、過大な荷重や面圧が掛かったときに、ねじ棒５２、ナット部材５３の少なくとも一方を、油圧シリンダ等の各種機器によって発揮される外力によって伸長あるいは短縮させて、荷重・面圧の緩和を図るような構成とすることも可能である。
【００３５】
また、上記各実施形態において、射出成形機１０の構成を示したが、本発明の要部となる部分以外は、いかなる構成としても良い。
さらに、上記第一〜第四の実施形態に示した構成は、その複数を適宜組み合わせて用いても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態における射出成形機の概略構成を示す図である。
【図２】第一の実施形態における、ボールねじのねじ棒とナット部材、およびボールの構成を示す図である。
【図３】ベアハウジングに対する射出スクリュー、ボールねじの取り付け位置関係の一例を示す図である。
【図４】ねじ棒とナット部材に形成するスリット幅、ねじ溝に対するボールの接触角と、ねじ溝の立ち上がり部の剛性比の関係を示す図である。
【図５】ねじ溝の立ち上がり部の剛性比と、ボールに作用する面圧との関係を示す図である。
【図６】ボールねじのねじ棒とナット部材、およびボールの構成の他の例を示す図である。
【図７】第二の実施形態において、テーパ状に形成したナット部材の例、およびボールの位置と作用する面圧の関係を示す図である。
【図８】ナット部材に形成したチューブを示す断面図である。
【図９】第三の実施形態において、チューブおよびナット部材の構成を示す図である。
【図１０】第四の実施形態における、チューブおよびナット部材の構成を示す図である。
【図１１】チューブの方向とボールに作用する面圧との関係を示す図である。
【図１２】チューブの角度とボールに作用する面圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…射出成形機、２０…射出部、２２…射出スクリュー（駆動対象物）、２３…駆動機構、２４…シリンダ、２５…スクリュー本体、４０…ベース、４１…フロントプレート、４２…ベアハウジング（ハウジング）、５０…ボールねじ、５２…ねじ棒、５３…ナット部材、５４，５５…ねじ溝、５４ａ、５５ａ…立ち上がり部、５６…ボール、６０…スリット（偏差吸収部）、６１、６２…段部（偏差吸収部）、７０、８０…チューブ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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