(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ボールねじ軸と、
（ｂ）複数のボールを備え、前記ボールねじ軸と螺合させられるボールナットと、
（ｃ）前記ボールを循環させるためのリターンチューブと、
（ｄ）該リターンチューブのみと当接させて取り付けられ、リターンチューブに発生した振動を検出する振動センサと、
（ｅ）該振動センサのセンサ出力に基づいてボールねじの異常を検出する異常検出処理手段とを有することを特徴とするボールねじの異常検出装置。
【請求項２】
（ａ）前記ボールナットは、ナット本体、及び前記リターンチューブが貫通させられ、リターンチューブを保持するブロックを備え、
（ｂ）前記振動センサは、ボールの搬送方向におけるブロックより上流側に取り付けられる請求項１に記載のボールねじの異常検出装置。
【請求項３】
前記振動センサは、前記リターンチューブにおけるナット本体及びブロックから露出した部分に取り付けられる請求項１に記載のボールねじの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじの異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機においては、加熱シリンダ内においてスクリューを前進させ、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空間に充填（てん）し、該キャビティ空間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得るようにしている。
【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、金型装置の型閉じ、型締め及び型開き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ー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、電動機が配設される。そして、該電動機によって発生させられた回転運動は、ボールねじ軸及びボールナットによって形成されるボールねじによって直線運動に変換され、前記スクリュー、前記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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動式射出成形機においては、ボールねじに潤滑剤が供給されて潤滑が行われるようになっているが、潤滑不良が発生したり、ボールねじに大きな負荷が加わったりすると、ボールねじ軸、ボールナット等が摩耗し、ボールねじの寿命を短くしてしまうだけでなく、スクリュー、クロスヘッド等を円滑に進退させることができなくなり、成形不良が発生してしまう。
【０００６】
また、ボールねじが焼き付いたり、ボールナットのボールの競合いによってボールの表面が破損したりすることがあり、その場合、成形品を成形することができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、異常検出装置によって前記ボールねじの異常を検出し、異常が検出されたときに、電動式射出成形機を停止させることが考えられる。
【０００８】
この場合、例えば、ボールナットの表面に温度センサを取り付け、該温度センサによってボールナットの表面の温度を監視し、表面の温度が閾（しきい）値を超えた場合に、ボールねじの異常を検出するようにすることが考えられる。ところが、この種の異常検出装置においては、外気の温度が変化すると、ボールナットの表面の温度も変化してしまうので、ボールねじの異常を正確に検出することができない。
【０００９】
また、ボールナットの端部、ボールねじ軸の端部等に振動センサを取り付け、該振動センサによってボールナット、ボールねじ軸等に伝達される振動を監視し、振動の振幅が閾値を超えた場合に、ボールねじの異常を検出するようにすることが考えられる。ところが、この種の異常検出装置においては、ボールねじの外部からボールナット、ボールねじ軸等に伝達される振れ、振動等が前記振動センサによって検出されてしまうので、ボールねじの異常を正確に検出することができない。
【００１０】
本発明は、前記従来の異常検出装置の問題点を解決して、ボールねじの異常を正確に検出することができるボールねじの異常検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のボールねじの異常検出装置においては、ボールねじ軸と、複数のボールを備え、前記ボールねじ軸と螺合させられるボールナットと、前記ボールを循環させるためのリターンチューブと、該リターンチューブのみと当接させて取り付けられ、リターンチューブに発生した振動を検出する振動センサと、該振動センサのセンサ出力に基づいてボールねじの異常を検出する異常検出処理手段とを有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を備えた電動式射出成形機の概略図、図３は本発明の第１の実施の形態における電動式射出成形機の斜視図である。
【００１６】
図において、１１は射出装置、１２は該射出装置１１と対向させて配設された型締装置、１３は前記射出装置１１及び型締装置１２を支持する成形機フレーム、１４は該成形機フレーム１３によって支持されるとともに、射出装置１１を支持する射出装置フレーム、３１は該射出装置フレーム１４の長手方向に沿って配設されたガイド、４３は固定金型４４及び可動金型４５から成る金型装置である。
【００１７】
そして、前記射出装置フレーム１４によってボールねじ軸２１が回転自在に支持され、該ボールねじ軸２１の一端が駆動手段としての可塑化移動用モータ２２に連結される。また、前記ボールねじ軸２１及びボールナット２３によってボールねじ８４が形成され、前記ボールナット２３と射出装置１１とがスプリング２４及びブラケット２５を介して連結される。したがって、前記可塑化移動用モータ２２を駆動すると、可塑化移動用モータ２２の回転運動は、ボールねじ８４によって直線運動に変換され、該直線運動がブラケット２５に伝達される。そして、該ブラケット２５が前記ガイド３１に沿って矢印Ａ方向に移動させられ、射出装置１１が進退（図２における左右方向に移動）させられる。
【００１８】
また、前記ブラケット２５には、前方（図２における左方）に向けて加熱シリンダ１５が固定され、該加熱シリンダ１５の前端（図２における左端）に射出ノズル１６が配設される。そして、前記加熱シリンダ１５にホッパ１７が配設され、加熱シリンダ１５内にスクリュー２６が回転自在に、かつ、進退自在に配設され、スクリュー２６の後端（図２における右端）が支持部材３２によって回転自在に支持される。
【００１９】
該支持部材３２にはスクリュー回転用サーボモータ３３が取り付けられ、該スクリュー回転用サーボモータ３３を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト３４を介して前記スクリュー２６に伝達されるようになっている。
【００２０】
また、前記射出装置フレーム１４においては、スクリュー２６と平行にボールねじ軸３５が回転自在に支持され、該ボールねじ軸３５と駆動手段としての射出用サーボモータ３６とがタイミングベルト３７を介して連結される。そして、前記ボールねじ軸３５、及び射出プレッシャプレート３２ｂに固定されたボールナット４１によってボールねじ８５が形成される。なお、前記射出プレッシャプレート３２ｂはロードセル３２ａを介して支持部材３２に固定される。したがって、前記射出用サーボモータ３６を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト３７を介してボールねじ軸３５に伝達され、該ボールねじ軸３５が回転させられる。これにより、ボールナット４１が矢印Ｂ方向に移動させられる。
【００２１】
次に、前記構成の射出装置１１の動作について説明する。
【００２２】
まず、計量工程においては、スクリュー回転用サーボモータ３３を駆動し、タイミングベルト３４を介してスクリュー２６を回転させ、該スクリュー２６を所定の位置まで後退（図２における右方に移動）させる。このとき、ホッパ１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ１５内において加熱されて溶融させられ、スクリュー２６の後退に伴ってスクリュー２６の前方に溜（た）められる。
【００２３】
次に、射出工程においては、前記射出ノズル１６を固定金型４４に押し付け、射出用サーボモータ３６を駆動し、タイミングベルト３７を介してボールねじ軸３５を回転させる。このとき、支持部材３２は、前記ボールねじ軸３５の回転に伴って移動させられ、前記スクリュー２６を前進（図２における左方に移動）させるので、該スクリュー２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル１６から射出され、固定金型４４と可動金型４５との間に形成されたキャビティ空間４７に充填される。
【００２４】
次に、前記型締装置１２について説明する。
【００２５】
該型締装置１２は、固定プラテン５１、トグルサポート５２、前記固定プラテン５１とトグルサポート５２との間に架設されたタイバー５３、前記固定プラテン５１と対向させて配設され、前記タイバー５３に沿って進退自在に配設された可動プラテン５４、及び該可動プラテン５４と前記トグルサポート５２との間に配設されたトグル機構５６を備える。そして、前記固定プラテン５１及び可動プラテン５４に、互いに対向させて前記固定金型４４及び可動金型４５がそれぞれ取り付けられる。
【００２６】
前記トグル機構５６は、駆動手段としての図示されない型締用サーボモータによってクロスヘッド５８をトグルサポート５２側と可動プラテン５４側との間で進退させることにより、前記可動プラテン５４をタイバー５３に沿って進退させ、可動金型４５を固定金型４４に対して接離させて、型閉じ、型締め及び型開きを行うようになっている。
【００２７】
そのために、前記トグル機構５６は、前記クロスヘッド５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６１、前記トグルサポート５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６２、前記可動プラテン５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６３から成り、前記トグルレバー６１、６２間、及びトグルレバー６２とトグルアーム６３との間がそれぞれリンク結合される。
【００２８】
また、ボールねじ軸６４が前記トグルサポート５２に対して回転自在に支持され、前記ボールねじ軸６４、及び前記クロスヘッド５８に固定されたボールナット６５によってボールねじ８６が形成される。そして、前記ボールねじ軸６４を回転させるために、前記トグルサポート５２の側面に前記型締用サーボモータが取り付けられる。
【００２９】
したがって、該型締用サーボモータを駆動すると、型締用サーボモータの回転運動は、ボールねじ８６によって直線運動に変換され、該直線運動がクロスヘッド５８に伝達され、該クロスヘッド５８が矢印Ｃ方向に移動させられる。すなわち、前記クロスヘッド５８を前進 (図２における右方に移動）させると、トグル機構５６が伸展して可動プラテン５４が前進させられ、型閉じ及び型締めが行われ、前記クロスヘッド５８を後退 (図２における左方に移動）させると、トグル機構５６が屈曲して可動プラテン５４が後退させられ、型開きが行われる。
【００３０】
また、該可動プラテン５４の背面には、エジェクタ装置７１が配設され、該エジェクタ装置７１は、前記可動金型４５を貫通して延び、前端 (図２における右端）をキャビティ空間４７に臨ませる図示されないエジェクタピン、該エジェクタピンの後方 (図２における左方）に配設された図示されないエジェクタロッド、該エジェクタロッドの後方に配設され、駆動手段としての図示されない突出し用サーボモータを駆動することによって回転させられるボールねじ軸７２、及び該ボールねじ軸７２と螺合させられるボールナット７３を有し、前記ボールねじ軸７２及びボールナット７３によってボールねじ８７が形成される。
【００３１】
したがって、前記突出し用サーボモータを駆動すると、突出し用サーボモータの回転運動は、ボールねじ８７によって直線運動に変換され、該直線運動が前記エジェクタロッドに伝達され、該エジェクタロッド及びエジェクタピンが矢印Ｄ方向に移動させられる。なお、９４は表示部である。
【００３２】
ところで、前記各ボールねじ８４〜８７は、図示されない潤滑剤が供給されて潤滑が行われるようになっているが、潤滑不良が発生したり、ボールねじ８４〜８７に大きな負荷が加わったりすると、各ボールねじ軸２１、３５、６４、７２、ボールナット２３、４１、６５、７３等が摩耗し、ボールねじ８４〜８７の寿命を短くしてしまうだけでなく、スクリュー２６、クロスヘッド５８等を円滑に進退させることができなくなり、成形不良が発生してしまう。
【００３３】
また、ボールねじ８４〜８７が焼き付いたり、前記各ボールナット２３、４１、６５、７３が備える図示されないボールの競合いによってボールの表面が破損したりすることがあり、その場合、成形品を成形することができなくなってしまう。
【００３４】
そこで、異常検出装置が配設され、該異常検出装置によってボールねじ８４〜８７の異常を検出するようにしている。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの縦断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの横断面図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を示す図である。なお、この場合、ボールねじ８４〜８７（図２）のうちのボールねじ８４の異常検出装置について説明する。
【００３６】
図において、８４はボールねじ軸２１、ボールナット２３、リターンチューブ９２等から成るボールねじであり、前記ボールナット２３はボール９１を備える。前記ボールナット２３は、ナット本体９３、及び該ナット本体９３の上部に形成された切欠９３ａにボルトｂ１、ｂ２によって固定され、前記リターンチューブ９２を保持するブロック９４を備え、前記ナット本体９３は、筒状部９５、及び該筒状部９５の前端（図１における左端）に形成されたフランジ部９６から成る。
【００３７】
前記ボールねじ軸２１とボールナット２３とが螺合させられ、ボールねじ軸２１が図４の矢印Ｅ方向に回転させられるのに伴って、ボールねじ軸２１の溝２１ａ、及びボールナット２３の溝２３ａによって形成されたほぼ円形のボール通路内を、ボール９１が回転しながら矢印Ｆ方向に移動させられる。そして、ボールねじ軸２１とボールナット２３とを常に螺合させるために、前記ボール９１をボールナット２３内において循環させるようにしている。
【００３８】
そのために、ボールナット２３内におけるボールねじ軸２１のねじ面の前端部（図１における左端部）に、ボール９１をすくい揚げ、ねじ面から分離させるための分離点Ｐ１が、前記ねじ面の後端部（図１における右端部）に、ボール９１をねじ面に戻すための戻し点Ｐ２が形成され、前記分離点Ｐ１と戻し点Ｐ２との間をリターンチューブ９２が連結する。該リターンチューブ９２は、前記ブロック９４を貫通して延在させられ、前記分離点Ｐ１においてねじ面から分離させたボール９１を、偏向させて後方（図１における右方）に搬送し、戻し点Ｐ２においてねじ面に戻し、循環させる。そのために、リターンチューブ９２は、ボール９１をねじ面から分離させる分離部９２ａ、分離させたボール９１を搬送する搬送部９２ｂ、及び搬送されたボール９１をねじ面に戻す戻し部９２ｃから成る。
【００３９】
ところで、前記ボール９１は、分離点Ｐ１においてねじ面から分離させられ、分離部９２ａ内を移動した後、搬送部９２ｂ内を後方に送られるが、このとき、ボール通路内を前方（図１における左方）に向けて移動させられてきたボール９１が、分離部９２ａから搬送部９２ｂにかけて移動方向が変えられ、偏向させられ、後方に向けて移動させられることになる。したがって、分離部９２ａから搬送部９２ｂにかけて、特に、分離部９２ａと搬送部９２ｂとの間において、各ボール９１が強くぶつかり合い、競り合う。
【００４０】
そこで、ボール９１の搬送方向におけるブロック９４より上流側、すなわち、リターンチューブ９２の外周面における分離部９２ａと搬送部９２ｂとの間で、しかも、ナット本体９３及びブロック９４から露出した部分に、上方に突出させて振動センサ９７が取り付けられ、該振動センサ９７によって前記リターンチューブ９２に発生した振動を検出するようにしている。なお、前記振動センサ９７として加速度計を使用することができる。
【００４１】
そして、振動センサ９７によって振動が検出されると、振動センサ９７のセンサ出力が制御部１０１に送られ、該制御部１０１の図示されない異常検出処理手段は、センサ出力の振幅に基づいてボールねじ８４の異常を検出する。すなわち、前記異常検出処理手段は、振動の振幅と閾値とを比較し、振幅が閾値を超えたかどうかを判断する。そして、振幅が閾値を超えた場合、前記異常検出処理手段はボールねじ８４の異常を検出し、制御部１０１の図示されない表示処理手段は、ボールねじ８４の異常が検出されたことを表示部１０２に表示する。したがって、ボールねじ８４の異常が検出されたことが表示部１０２に表示されると、オペレータは、表示部１０２の表示に従って電動式射出成形機を停止させる。なお、異常検出処理手段によってボールねじ８４の異常が検出されたときに、制御部１０１の図示されない停止処理手段が電動式射出成形機を停止させるようにすることもできる。
【００４２】
このように、リターンチューブ９２の外周面における分離部９２ａと搬送部９２ｂとの間のボール通路がほぼ直角に曲がる部分で、しかも、ナット本体９３及びブロック９４から露出した部分に、上方に突出させて振動センサ９７が取り付けられ、該振動センサ９７によって前記リターンチューブ９２に発生した振動を検出するようになっているので、ボールねじ軸２１、ボールナット２３等が摩耗するのに伴って発生するボールねじ８４の異常を検出することができる。また、ボールねじ８４の異常が検出されたときに、電動式射出成形機を停止させることによって、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００４３】
さらに、電動式射出成形機を停止させることによって、ボールねじ８４が焼き付いたり、ボール９１の競合いによってボール９１の表面が破損したりするのを防止することもできる。
【００４４】
しかも、振動センサ９７は、リターンチューブ９２におけるナット本体９３及びブロック９４から露出した部分に取り付けられ、ナット本体９３及びブロック９４と接触しないので、ボールねじ８４の外部、例えば、ブラケット２５（図２）を介して加熱シリンダ１５からボールナット２３に伝達される振れ、振動等、又は可塑化移動用モータ２２からボールねじ軸２１に伝達される振れ、振動等が前記振動センサ９７によって検出されることが少なくなる。したがって、ボールねじ８４の異常を正確に検出することができる。
【００４５】
また、例えば、温度センサによって検出されたボールナット２３の表面の温度に基づいてボールねじ８４の異常を検出する必要がないので、外気の温度が変化して、ボールナット２３の表面の温度が変化しても、ボールねじ８４の異常を正確に検出することができる。
【００４６】
次に、２個のボールナットを連結した連結式ボールナットにおいて異常を検出することができるようにした本発明の第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造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。
【００４７】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置の要部を示す斜視図である。
【００４８】
図において、１８４は連結式ボールナット、１８５、１８６はボールナットであり、各ボールナット１８５、１８６は連接部材１８７によって連結され、ボール９１はそれぞれボールナット１８５、１８６内において循環させられる。また、この場合、各ボールナット１８５、１８６について、それぞれ２本のリターンチューブ１９２、１９３が配設され、各リターンチューブ１９２、１９３の外周面における分離部と搬送部との間のボール通路がほぼ直角に曲がる部分で、しかも、ナット本体１５１、１５２及びブロック１５３から露出した部分に、上方に突出させて振動センサ１９７、１９８が取り付けられ、該振動センサ１９７、１９８によって前記リターンチューブ１９２、１９３に発生した振動が検出される。
【００４９】
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。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ボールねじの異常検出装置においては、ボールねじ軸と、複数のボールを備え、前記ボールねじ軸と螺合させられるボールナットと、前記ボールを循環させるためのリターンチューブと、該リターンチューブのみと当接させて取り付けられ、リターンチューブに発生した振動を検出する振動センサと、該振動センサのセンサ出力に基づいてボールねじの異常を検出する異常検出処理手段とを有する。
【００５１】
この場合、リターンチューブに振動センサが取り付けられ、該振動センサによってリターンチューブに発生した振動が検出されるので、ボールねじ軸、ボールナット等が摩耗するのに伴って発生するボールねじの異常を検出することができる。そして、ボールねじの異常が検出されたときに、電動式射出成形機を停止させることによって、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００５２】
さらに、電動式射出成形機を停止させることによって、ボールねじが焼き付いたり、ボールの競合いによってボールの表面が破損したりするのを防止することもできる。
【００５３】
しかも、前記振動センサは、リターンチューブに取り付けられているので、ボールねじの外部からボールねじ軸、ボールナット等に伝達された振れ、振動等が前記振動センサによって検出されることが少なくなる。したがって、ボールねじの異常を正確に検出することができる。
【００５４】
また、例えば、温度センサによって検出されたボールナットの表面の温度に基づいてボールねじの異常を検出する必要がないので、外気の温度が変化して、ボールナットの表面の温度が変化しても、ボールねじの異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を備えた電動式射出成形機の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における電動式射出成形機の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの横断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるボールねじの異常検出装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
２１、３５、６４、７２    ボールねじ軸
２３、４１、６５、７３、１８５、１８６    ボールナット
８４〜８７    ボールねじ
９１    ボール
９２、１９２、１９３    リターンチューブ
９３、１５１、１５２    ナット本体
９４、１５３    ブロック
９７、１９７、１９８    振動センサ
１０１    制御部
【図１】
0003936519.tif 000002
【図２】
0003936519.tif 000003
【図３】
0003936519.tif 000004
【図４】
0003936519.tif 000005
【図５】
0003936519.tif 000006
【図６】
0003936519.tif 000007