JP5628102B2 - 射出装置 - Google Patents

Description

本発明は射出装置に係り、特にスプライン係合部分にグリスを供給する潤滑構造を有する射出装置に関する。

従来、射出成形機は、加熱シリンダ内において加熱され溶融さ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し、このキャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得る構成とされている。この射出成形機は、型締装置、及び射出装置等を有している。

型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、及びトグル機構等を備えている。可動プラテンはトグル機構により駆動され、この可動プラテンが固定プラテンに対して進退することにより、金型装置の型閉じ、型締め、及び型開きを行う構成とされている。

また射出装置は、加熱シリンダ、スクリュー、射出ノズル、及び駆動装置等を有している。加熱シリンダは、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる。スクリューは、加熱シリンダ内に回転自在に、かつ、進退自在に配設される。射出ノズルは加熱シリンダの先端に設けられ、加熱シリンダ内で溶融された樹脂は、該射出ノズルを介してキャビティ空間に射出される。

図４は、従来の駆動装置１３２を示す概略構成図である。同図に示すように駆動装置１３２は、スクリュー（図４では図示を省略）に接続された回転摺動部材１４０、回転摺動部材１４０を回転させることによりスクリューを回転させる計量モータ１４２、及び回転摺動部材１４０を進退（Ｘ１，Ｘ２方向に移動）させることによりスクリューを進退させる射出モータ１４３等を有している。この駆動装置１３２によりスクリューを後退させることにより樹脂の計量が行われ、スクリューを前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出される。

ここで、計量モータ１４２は、回転摺動部材１４０をＸ１，Ｘ２方向に移動可能な構成としつつ、かつ回転摺動部材１４０に対して回転を行わせる必要がある。このため、計量モータ１４２のロータにスプラインナット１４７（雌スプライン）を形成すると共に、回転摺動部材１４０の外周に雄スプラインが形成されたスプラインライン１５０を設けた構成としている。

そして、スプラインナット１４７とスプラインライン１５０とをスプライン係合させることにより、回転摺動部材１４０を計量モータ１４２に対してＸ１，Ｘ２方向に進退自在（摺動自在）に、かつ、計量モータ１４２により回転可能な構成としている。

ところで、スプラインナット１４７とスプラインライン１５０がスプライン係合される部位では、回転摺動部材１４０の円滑な進退動作を行わせるためにグリス等の潤滑剤により潤滑を行う必要がある。従来では、計量モータ１４２にその外部とスプライン係合位置とを連結する潤滑剤供給孔１６０を形成し、この潤滑剤供給孔１６０を介して潤滑剤を計量モータ１４２の外部からスプライン係合位置に供給する構成としていた（特許文献１）。

特開２０００−０６１６５６号公報

しかしながら従来の射出装置においては、潤滑剤を計量モータ１４２の外部からスプライン係合位置に向け供給する構成であったため、構造が複雑化してしまうという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で潤滑剤の供給を可能とした射出装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
筒状に形成されて一方側にスクリューが接続されると共に他方側に射出モータに接続されたボールねじが接続され、外周に第１のスプラインが設けられた回転摺動部材と、
前記回転摺動部材を囲繞するよう配設されており、前記第１のスプラインとスプライン係合する第２のスプラインを有して前記回転摺動部材を回転させる計量モータと、を有する射出装置であって、
前記回転摺動部材は、潤滑剤を当該回転摺動部材の内側から前記第１及び第２のスプラインの係合位置に供給する供給路を有することを特徴とする射出装置により解決することができる。

開示の射出装置によれば、回転摺動部材の回転により発生する遠心力により、潤滑剤は潤滑剤供給孔を介して第１及び第２のスプラインの係合位置に供給されるため、前記係合位置に確実に潤滑剤を供給することが可能になる。

図１は、本発明の一実施形態である射出装置を設けた射出成形機を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態である射出装置に設けられた計量モータを一部断面で示した斜視図である。 図３は、潤滑剤の流れを説明するための概略構成図である。 図４は、従来の一例である潤滑剤の流れを説明するための概略構成図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である射出装置を適用した射出成形機１を示している。射出成形機１は、大略すると型締装置１０と射出装置３０とにより構成されている。

まず、型締装置１０について説明する。型締装置１０は、可動金型１１Ａが取り付けられる可動プラテン１２と、固定金型１１Bが取り付けられる固定プラテン１４とを有する。可動金型１１Ａと固定金型１１Bとで、金型装置１３が構成される。可動プラテン１２と固定プラテン１４とは、タイバー１５によって連結される。可動プラテン１２はタイバー１５に沿って摺動可能である。

また、型締装置１０は、一端が可動プラテン１２と連結し、他端がトグルサポート１６と連結するトグル機構１７を有する。トグルサポート１６の中央部には、ボールねじ軸１９が配設されている。

このボールねじ軸１９の図中矢印Ｘ２方向側の端部は、型締モータ１８の駆動軸に接続されている。また、ボールねじ軸１９の矢印Ｘ１方向側の端部は、トグル機構１７のクロスヘッド２０に接続される。

上記構成とされた型締装置１０において、型締モータ１８が駆動すると、型締モータ１８の回転はナット２１に伝達されてナット２１は回転し、このナット２１の回転がボールねじ軸１９の直線運動に変換されてクロスヘッド２０が直線運動する。このクロスヘッド２０の移動によりトグル機構１７は作動し、可動プラテン１２はタイバー１５に沿って移動し、金型１３に対する型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

なお、型締モータ１８の出力軸の後端には、位置検出器２５が接続されている。位置検出器２５は、型締モータ１８の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸１９の回転に伴って移動するクロスヘッド２０又はトグル機構１７によってクロスヘッド２０に連結された可動プラテン１２の位置を検出する。

次に、射出装置３０について説明する。射出装置３０は、スクリュー３１と駆動装置３２とを有している。スクリュー３１は、加熱シリンダ３３の内部に回転自在に、かつ進退自在（Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能）な構成で配設されている。また、加熱シリンダ３３の上部位置には、ホッパ３４が設けられている。

また、加熱シリンダ１１の後端は、前方射出サポート３８に取り付けられている。また、後方射出サポート３９は、前方射出サポート３８と所定の距離を置いて配設される。そして、前記前方射出サポート３８と後方射出サポート３９との間に連結ロッド４１が架設され、この連結ロッド４１によって前記前方射出サポート３８と後方射出サポート３９との間に所定の距離が保持される。また、前方射出サポート３８、後方射出サポート３９、及び連結ロッド４１によって射出枠が構成される。

スクリュー３１の後端（Ｘ１方向側の端部）は、カプラ６２を介して円形の形状を有する連結体４０Ａが一体的に取り付けられる。また、この連結体４０Ａには、筒状の支持体４０Ｂが取り付けられる。よって、連結体４０Ａと支持体４０Ｂによって、スクリュー３１と一体に回転する回転摺動部材４０が構成される。

回転摺動部材４０の内部には、駆動軸となるボールねじ軸４４を回転自在に支持するベアリングｂ３等が配設されている。従って、回転摺動部材４０は、一方側にスクリュー３１が接続されると共に、他方側にボールねじ軸４４が接続された構成となる。

回転摺動部材４０を構成する支持体４０Ｂの外周壁には、第１のスプラインとなるスプラインライン４９が形成されている。また、支持体４０Ｂには、潤滑を行うための貫通孔６０が形成されている。なお、説明の便宜上、貫通孔６０については後に詳述するものとする。

計量モータ４２は、図示しない固定ボルトを用いて前方射出サポート３８に取り付けられる。また計量モータ４２は、前方射出サポート３８に取り付けられた状態で回転摺動部材４０を包囲する構成とされている。そして、計量用モータ４２は、計量工程においては回転摺動部材４０を回転させる第１の駆動状態となり、また射出工程においては回転摺動部材４０に伝達される回転を拘束する第２の駆動状態となる。

この計量モータ４２は、図１に加えて図２に示すように、前方射出サポート３８に固定された前部環状体５０、この前部環状体５０に固定されたスリーブ５３、このスリーブ５３の後端に取り付けられた後部環状体５４、スリーブ５３の径方向において内側に取り付けられたステータ５５、及びステータ５５の径方向において内方に配設された筒状のロータ５６等を備えている。また、ロータ５６の後端部には、図示されないボルトによって第２のスプラインとなるスプラインナット４７が取り付けられる。

ステータ５５は、前記の回転摺動部材４０を囲繞するよう配設されている。このステータ５５は、スリーブ５３に取り付けられたコア５５ａと、このコア５５ａに巻装されたコイル５５ｂとを備えている。

また、ロータ５６は、磁石５８と筒状体５９等を具備している。このロータ５６は、Ｘ２方向側の端部近傍をベアリングｂ１により前部環状体５０に対して回転自在に支持され、またＸ１方向側の端部近傍をベアリングｂ２により後部環状体５４に対して回転自在に支持されている。

筒状体５９は、回転摺動部材４０と同軸で回転するよう構成されている。また磁石５８は、筒状体５９の外周面においてステータ５５と対応する箇所に取り付けられている。この磁石５８と筒状体５９とにより構成されるロータ５６は、計量モータ４２の出力軸として機能する。

この際、前部環状体５０、スリーブ５３、及び後部環状体５４によって、前方射出サポート３８と一体のケースが構成される。従って、前方射出サポート３８及び計量モータ４２を一体化することができ、射出成形機１の小型化を図ることができる。また、計量モータ４２を駆動することにより、ロータ５６（筒状体５９）に発生させられた回転を、直接的に回転摺動部材４０に伝達することができる。

スプラインナット４７は内周面に雌スプラインが形成されており、この雌スプラインは支持体４０Ｂ（回転摺動部材４０）の外周に形成されたスプラインライン４９に形成された雄スプラインとスプライン係合するよう構成されている。

このため計量用モータ４２の第１の駆動状態においては、計量用モータ４２が発生する回転力は前記スプライン係合を介して回転摺動部材４０に伝達される。これにより、回転摺動部材４０は、計量モータ４２により回転駆動される。

一方、計量用モータ４２の第２の駆動状態においては、計量モータ４２は停止している（回転が拘束されている）。このため、計量モータ４２で発生している拘束力は前記スプライン係合を介して回転摺動部材４０に伝達され、よって回転摺動部材４０の回転も拘束される。

ボールねじ４６は、回転摺動部材４０と射出モータ４３との間に配設されている。このボールねじ４６は、互いに螺合したボールねじ軸４４及びボールナット４５から構成されている。

ボールねじ軸４４の前端部（Ｘ２方向端部）は、ベアリングｂ３により回転摺動部材４０に回転自在に、かつ軸方向に移動不能な構成で支持される。また、ボールねじ軸４４の後端部（Ｘ１方向端部）は、図示しない連結器を介して射出モータ４３と接続されている。

次に、上記構成とされた射出装置３０の動作について説明する。

まず、計量工程時において計量用モータ４２を駆動する（第１の駆動状態とする）と、計量モータ４２の回転はスプラインナット４７とスプラインライン４９とのスプライン係合を介して回転摺動部材４０に伝達され、回転摺動部材４０が回転する。

前記のように、回転摺動部材４０にはカプラ６２によりスクリュー３１が接続されている。よって、計量モータ４２が駆動することにより、スクリュー３１は回転し、これに伴い加熱ホッパ３４から落下した樹脂は加熱シリンダ３３内でスクリュー３１により前進する。

この加熱シリンダ３３内における樹脂の進行に伴い、スクリュー３１は加熱シリンダ３３内を後退する。これにより、樹脂はスクリュー３１のスクリューヘッド前方に溜められる。

また、射出工程時において射出モータ４３を駆動すると、この射出モータ４３の回転はボールねじ軸４４に伝達される。ボールねじ軸４４の回転は、ボールナット４５によって回転運動が回転直進運動に変換される。その結果、ボールねじ軸４４は、回転しながら前進する。

このとき、計量用モータ４２は第２の駆動状態に置かれ、その回転は停止されて拘束力が発生する。そして、この拘束力がスプラインナット４７とスプラインライン４９とのスプライン係合を介して回転摺動部材４０に伝達され、これにより回転摺動部材４０に接続されたスクリュー３１は回転しない状態で前進（Ｘ２方向に移動）する。

このようにして、スクリュー３１が前進すると、加熱シリンダ３３のスクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、所定の射出圧で射出ノズルから射出され金型１３のキャビティ空間に充填される。

ところで、上記のように第１の駆動状態においては計量用モータ４２が発生する回転力を回転摺動部材４０に伝達し、第２の駆動状態においては回転摺動部材４０の回転を拘束しつつ、回転摺動部材４０の軸方向の移動を許容する必要がある。このため、スプラインナット４７とスプラインライン４９とがスプライン係合する位置には、上記各駆動状態における動作が円滑に行われるよう、潤滑剤６１により潤滑を行う構成とされている。

本実施形態に係る射出成形機１では、供給路を用いてスプラインナット４７とスプラインライン４９とがスプライン係合する位置に対して潤滑剤６１を給脂（供給）する構成としている。以下、潤滑剤６１の供給路について、図２及び図３を参照して説明する。

回転摺動部材４０は、潤滑剤６１を回転摺動部材４０の内側からスプラインナット４７とスプラインライン４９との係合位置に供給する供給路となる貫通孔６０を有している。この貫通孔６０は、回転摺動部材４０の支持体４０Ｂを直線状に貫通するよう形成されている。よって貫通孔６０により、回転摺動部材４０の内側とスプラインナット４７とスプラインライン４９との係合位置は連通される。

また貫通孔６０の配設位置は、回転摺動部材４０内に配設されたベアリングｂ１の配設位置よりも射出モータ４３側（Ｘ１方向側）とされている。更に、貫通孔６０は、回転摺動部材４０の周方向に複数（本実施例では９０度間隔で４個）形成された構成としている（図２参照）。

しかしながら、貫通孔６０の形成位置及び形成個数はこれに限定されるものではない。また、貫通孔６０は支持体４０Ｂに対して周方向にのみ形成するばかりでなく、図２に破線で示す貫通孔６０のように、軸方向（Ｘ１，Ｘ２方向）に複数個並べて形成する構成としてもよい。なお、貫通孔６０の直径は特に限定されるものではないが、例えば5mm〜6mmとすることができる。

上記構成とされた貫通孔６０を形成することにより、回転摺動部材４０の内周部と外周部は、貫通孔６０により連通された構成となる。よって、回転摺動部材４０の内周部に潤滑剤６１を供給しておくことにより、潤滑剤６１を貫通孔６０を介してスプラインナット４７とスプラインライン４９とのスプライン係合位置に供給することが可能となる。

続いて、図３を用いて、潤滑剤６１が貫通孔６０を介して給脂されるときの潤滑剤６１の流れについて説明する。なお、以下の説明では潤滑剤６１としてグリスを用いた例を示すが、潤滑剤６１はグリスに限定されるものではない。

前記のように、回転摺動部材４０にはベアリングｂ３を介してボールねじ軸４４が回転自在に接続されている。このボールねじ４６は、射出モータ４３で発生した回転運動を直線運動に変換させるため、図示しない潤滑装置によりボールねじ軸４４とボールナット４５との螺合部分に潤滑剤６１が給脂されることにより潤滑が行われる。

このボールねじ４６に供給された潤滑剤６１の一部は、図３に矢印で示すように、回転摺動部材４０の内部（具体的には、支持体４０Ｂの内周部）に落下し溜まった状態となる。前記のように、貫通孔６０は支持体４０Ｂを貫通するよう形成されており、落下した潤滑剤６１はこの貫通孔６０上にも溜まった状態となる。なお、図３に破線で示す矢印は、ボールねじ４６から落下する潤滑剤６１を示している。

この状態で、計量モータ４２が駆動されて回転摺動部材４０が回転すると、支持体４０Ｂの内周部に溜まった潤滑剤６１には回転による遠心力が作用する。よって、貫通孔６０の形成位置に溜まっていた潤滑剤６１は、貫通孔６０の内部に進行し、スプラインナット４７とスプラインライン４９とのスプライン係合位置に流出する流れ（図３に実線の矢印で示す）が発生する。

このように、本実施形態に係る射出成形機１では、回転摺動部材４０の回転により発生する遠心力を利用することにより、潤滑剤６１を支持体４０Ｂの内周部から外周部であるスプライン係合位置に供給する。このため、潤滑剤６１は遠心力にアシストされて円滑かつ確実にスプライン係合位置に供給されるため、スプラインナット４７に対するスプラインライン４９の摺動を円滑に行わせることができる。

また本実施形態では、ボールねじ４６から回転摺動部材４０に落下する余剰な潤滑剤６１を利用し、これをスプラインナット４７とスプラインライン４９との潤滑に利用している。このため、スプラインナット４７とスプラインライン４９の潤滑のために、独自に潤滑剤６１を供給する処理や装置は不要となり、射出成形機１の構成の簡単化を図ることができる。

更に本実施形態では、貫通孔６０はスプラインライン４９の谷部に形成されているため、その全長を山部に形成した構成に比べて加工の容易化、強度の向上を図ることができると共に、その長さを短くすることができる。更に、貫通孔６０は直線状に形成されているため、これによっても貫通孔６０の長さを短くできると共に、潤滑剤６１の流れ抵抗を小さくすることができる。

よって、これによっても回転摺動部材４０が回転した際、貫通孔６０を介して潤滑剤６１をスプライン係合位置に早く、かつ確実に給脂することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１ 射出成形機
１０ 型締装置
１２ 可動プラテン
１３ 金型
１４ 固定プラテン
１６ トグルサポート
１７ トグル機構
１８ 型締モータ
２０ クロスヘッド
３０ 射出装置
３１ スクリュー
３２ 駆動装置
３３ 加熱シリンダ
４０ 回転摺動部材
４０Ａ 連結体
４０Ｂ 支持体
４１ 連結ロッド
４２ 計量モータ
４３ 射出モータ
４４ ボールねじ軸
４５ ボールナット
４６ ボールねじ
４７ スプラインナット
４９ スプラインライン
５５ ステータ
５６ ロータ
６０ 貫通孔
６１ 潤滑剤

Claims (7)

1. 筒状に形成されて一方側にスクリューが接続されると共に他方側に射出モータに接続されたボールねじが接続され、外周に第１のスプラインが設けられた回転摺動部材と、
   前記回転摺動部材を囲繞するよう配設されており、前記第１のスプラインとスプライン係合する第２のスプラインを有して前記回転摺動部材を回転させる計量モータと、を有する射出装置であって、
   前記回転摺動部材は、潤滑剤を当該回転摺動部材の内側から前記第１及び第２のスプラインの係合位置に供給する供給路を有することを特徴とする射出装置。
2. 前記供給路は、前記回転摺動部材の内側と前記第１及び第２のスプラインの係合位置とを連通する貫通孔である請求項１記載の射出装置。
3. 前記貫通孔は、前記回転摺動部材の周方向に複数形成されていることを特徴とする請求項２記載の射出装置。
4. 前記貫通孔は、前記回転摺動部材内に配設された前記ボールねじを軸承するベアリングの配設位置よりも前記射出モータ側に設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の射出装置。
5. 前記貫通孔は、前記第１のスプラインの谷部に形成されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の射出装置。
6. 前記貫通孔は直線形状であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の射出装置。
7. 前記潤滑剤は、前記ボールねじから前記供給路に供給されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の射出装置。

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