電動式型締装置
【課題】電動式型締装置のコストを低くすることができ、電動式型締装置を小型化することができ、十分に大きい型締力を発生させることができるようにする。
【解決手段】進退自在に配設された駆動手段と、進退自在に配設されたクロスヘッドと、駆動手段とクロスヘッドとを連結する支持部材と、ベースプレートに固定されたボールナット２３と、クロスヘッドに対して回転自在に支持され、ボールナット２３と螺（ら）合させられ、かつ、駆動手段の出力軸３５と連結されるボールねじ軸５１とを有する。ボールねじ軸５１の進退に伴って駆動手段も進退させられるので、クロスヘッドのストロークが長くなっても、伝動軸５２の長さを長くする必要がなく、電動式型締装置１０を小型化することができる。
【解決手段】進退自在に配設された駆動手段と、進退自在に配設されたクロスヘッドと、駆動手段とクロスヘッドとを連結する支持部材と、ベースプレートに固定されたボールナット２３と、クロスヘッドに対して回転自在に支持され、ボールナット２３と螺（ら）合させられ、かつ、駆動手段の出力軸３５と連結されるボールねじ軸５１とを有する。ボールねじ軸５１の進退に伴って駆動手段も進退させられるので、クロスヘッドのストロークが長くなっても、伝動軸５２の長さを長くする必要がなく、電動式型締装置１０を小型化することができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動式型締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加熱され溶融させられた樹脂を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及び可動金型から成り、型締装置のトグル機構を作動させることによって前記可動金型を進退させ、前記固定金型に対して接離させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【０００４】ところで、前記トグル機構を作動させる手段としてサーボモータを使用するようにした電動式型締装置において、前記サーボモータのロータとボールナットとを連結し、ロータの回転を一旦（いったん）ボールナットに伝達し、該ボールナットを回転させることによってボールねじ軸を進退させるようにしている。この場合、前記ボールナットの回転方向における慣性モーメントが大きいので、電動式型締装置の応答性が悪くなる。そこで、ボールナットを固定し、ロータの回転をボールねじ軸に伝達し、ボールねじ軸を進退させるようにした電動式型締装置が提供されている。
【０００５】図２は従来の電動式型締装置の要部概略図、図３は従来の電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図、図４は従来の電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図である。
【０００６】図において、１２はトグルサポート、２１は運動方向変換手段としてのボールねじであり、該ボールねじ２１は、環状の固定プレート２２を介してトグルサポート１２の後端面Ｓ１に取り付けられ、トグルサポート１２に対して固定されたボールナット２３、及び該ボールナット２３と螺（ら）合させられる中空のボールねじ軸２４から成り、ボールねじ軸２４に伝達された回転運動を直線運動に変換する。
【０００７】前記ボールねじ軸２４を進退（図における左右方向に移動）させるために、前記トグルサポート１２の後端面Ｓ１には、前記固定プレート２２及び筒状のスペーサ２６を介して駆動手段としてのサーボモータ１８が取り付けられる。該サーボモータ１８は、環状板２７、２８及び筒状のフレーム２９から成るケーシングＭＣ、前記フレーム２９に取り付けられ、ステータコア３２及びステータコイル３３から成るステータ３１、該ステータ３１の径方向内方において回転自在に配設されたロータ３４、並びに該ロータ３４に固定された中空の出力軸３５を備える。
【０００８】そして、前記ロータ３４の回転を前記ボールねじ軸２４に伝達するために、出力軸３５の後端（図における左端）に円板状のプレート３６が固定され、該プレート３６の中央に伝動部材としてのスプライン軸３７が前方（図における右方）に向けて突出させて取り付けられる。また、前記環状板２７に取り付けられたベアリングｂ１、及び前記環状板２８に取り付けられたベアリングｂ２によって、前記出力軸３５及びプレート３６が回転自在に支持される。
【０００９】そして、前記スプライン軸３７とボールねじ軸２４とは、スプライン係合させられ、スプライン軸３７とボールねじ軸２４との間の相対回転を規制する回転規制手段を構成する。そのために、スプライン軸３７の外周面の全体、及びボールねじ軸２４の内周面の所定の部分にスプライン歯が形成される。
【００１０】また、前記ボールねじ軸２４の前端（図における右端）には、図３及び４に示されるように、ベアリングｂ３を介してクロスヘッド４１が配設され、該クロスヘッド４１と図示されない可動プラテンとの間に図示されないトグル機構が配設される。
【００１１】なお、図示されない可動金型及び図示されない固定金型から成る金型装置、固定金型に取り付けられた固定プラテン、可動プラテン、トグルサポート１２、トグル機構、サーボモータ１８、ボールねじ２１等によって電動式型締装置が構成される。
【００１２】前記構成の電動式型締装置において、型閉じを行う場合、前記サーボモータ１８を正方向に駆動し、出力軸３５を正方向に回転させると、スプライン軸３７及びボールねじ軸２４が正方向に回転させられる。ここで、ボールナット２３が固定されているので、図３に示されるように、ボールねじ軸２４は前進（図における右方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が前進させられ、トグル機構が作動させられると、可動プラテンが前進させられ、可動金型が固定金型に当接させられる。
【００１３】次に、型締めを行う場合、前記サーボモータ１８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構によって型締力が発生させられ、該型締力で可動金型を固定金型に押し付ける。このとき、可動金型と固定金型との間にキャビティ空間が形成され、図示されない射出装置の射出ノズルから射出された樹脂が前記キャビティ空間に充填される。
【００１４】続いて、型開きを行う場合、サーボモータ１８を逆方向に駆動し、出力軸３５を逆方向に回転させると、スプライン軸３７及びボールねじ軸２４が逆方向に回転させられ、図４に示されるように、ボールねじ軸２４は後退（図における左方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が後退させられ、トグル機構が作動させられると、可動プラテンが後退させられ、可動金型が固定金型から離れる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の電動式型締装置においては、サーボモータ１８によって発生させられた回転をスプライン軸３７を介してボールねじ軸２４に伝達するようになっているが、軸方向において、スプライン軸３７がボールナット２３を介してトグルサポート１２に対して常に一定した位置に保持されているのに対して、ボールねじ軸２４は進退自在に配設されるので、ボールねじ軸２４が移動する領域の全体において、スプライン軸３７とボールねじ軸２４とをスプライン係合させ、摺（しゅう）動させる必要がある。
【００１６】したがって、スプライン軸３７の軸方向における外周面の全体にスプライン歯を形成する必要があるので、電動式型締装置のコストが高くなってしまう。そして、ボールねじ軸２４の移動量、すなわち、クロスヘッド４１のストロークをＳＫ１とし、スプライン軸３７の長さをＬ１としたとき、Ｌ１＞ＳＫ１にする必要があるので、トグル機構が大型化し、ストロークＳＫ１が長くなると、長さＬ１がその分長くなってしまう。その結果、スペーサ２６の軸方向寸法が大きくなり、電動式型締装置が大型化してしまう。
【００１７】また、スプライン軸３７とボールねじ軸２４との間で回転を伝達する際に、スプライン軸３７とボールねじ軸２４との接触部分が摺動させられるので、摩擦抵抗による負荷がサーボモータ１８に加わるが、スプライン軸３７の回転に伴うトルクが大きくなると摩擦抵抗による負荷がその分大きくなってしまう。その結果、クロスヘッド４１を円滑に進退させることができず、トグル機構によって発生させられる型締力がその分小さくなってしまう。
【００１８】本発明は、前記従来の電動式型締装置の問題点を解決して、コストを低くすることができ、小型化することができ、十分に大きい型締力を発生させることができる電動式型締装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の電動式型締装置においては、進退自在に配設された駆動手段と、進退自在に配設されたクロスヘッドと、前記駆動手段と前記クロスヘッドとを連結する支持部材と、ベースプレートに固定されたボールナットと、前記クロスヘッドに対して回転自在に支持され、前記ボールナットと螺合させられ、かつ、前記駆動手段の出力軸と連結されるボールねじ軸とを有する。
【００２０】本発明の他の電動式型締装置においては、さらに、前記出力軸は中空である。
【００２１】
【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。
【００２２】図５は本発明の実施の形態における電動式型締装置の第１の状態を示す図、図６は本発明の実施の形態における電動式型締装置の第２の状態を示す図である。
【００２３】図において、１０は電動式型締装置、１１は固定プラテン、１２はベースプレートとしてのトグルサポートであり、前記固定プラテン１１とトグルサポート１２との間に図示されないタイバーが架設される。また、１４は前記固定プラテン１１と対向させて配設され、前記タイバーに沿って進退（図における左右方向に移動）自在に配設された可動プラテンであり、前記固定プラテン１１における可動プラテン１４と対向する面に固定金型１５が、前記可動プラテン１４における前記固定プラテン１１と対向する面に可動金型１６がそれぞれ取り付けられる。なお、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置が構成される。また、前記可動プラテン１４の後端 (図における左端) には、図示されないエジェクタ装置が配設され、トグルサポート１２より後方（図における左方）には、駆動手段としてのサーボモータ４８が進退自在に配設される。
【００２４】そして、前記可動プラテン１４とトグルサポート１２との間には、トグル機構４３が配設される。該トグル機構４３は、前記トグルサポート１２に対してピンｐ１を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４４、前記可動プラテン１４の後端面（図における左端面）に形成されたブラケット１４ａに対してピンｐ２を介して、かつ、前記トグルレバー４４に対してピンｐ３を介して揺動自在に配設されたトグルアーム４５、及び前記トグルレバー４４に対してピンｐ４を介して、かつ、進退自在に配設されたクロスヘッド４１に対してピンｐ５を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４６を備える。
【００２５】したがって、サーボモータ４８を駆動し、クロスヘッド４１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。すなわち、型閉じ時に、サーボモータ４８を正方向に駆動し、クロスヘッド４１を前進（図における右方に移動）させることによって、図５に示されるように、可動プラテン１４を前進させ、可動金型１６を固定金型１５に当接させることができる。このようにして型閉じが行われる。
【００２６】続いて、型締め時に、前記サーボモータ４８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によってトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、該型締力で可動金型１６を固定金型１５に押し付けることができる。このようにして型締めが行われる。このとき、可動金型１６と固定金型１５との間に図示されないキャビティ空間が形成され、図示されない射出装置の射出ノズルから射出された成形材料としての樹脂が前記キャビティ空間に充填される。
【００２７】また、型開き時に、サーボモータ４８を逆方向に駆動し、クロスヘッド４１を後退（図における左方に移動）させることによって、図６に示されるように、可動プラテン１４を後退させ、可動金型１６を固定金型１５から離すことができる。このようにして型開きが行われる。なお、本実施の形態においては、駆動手段としてサーボモータ４８が使用されるが、該サーボモータ４８に代えて一般の電動モータを使用することができる。
【００２８】次に、前記サーボモータ４８を駆動したときの電動式型締装置１０の動作について説明する。
【００２９】図１は本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部概略図、図７は本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図、図８は本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図、図９は図８のＸ−Ｘ断面図である。
【００３０】図において、１２はトグルサポート、２１は運動方向変換手段としてのボールねじであり、該ボールねじ２１は、環状の固定プレート２２を介してトグルサポート１２の後端面Ｓ１に取り付けられ、トグルサポート１２に対して固定されたボールナット２３、及びクロスヘッド４１に対して回転自在に支持され、前記ボールナット２３と螺合させられるボールねじ軸５１から成り、該ボールねじ軸５１に伝達された回転運動を直線運動に変換する。
【００３１】なお、ボールナット２３をトグルサポート１２に直接取り付けることが可能であれば、固定プレート２２は必ずしも必要ではない。
【００３２】そして、サーボモータ４８とクロスヘッド４１とは、複数（本実施の形態においては、４個）の支持部材としてのロッド５３によって連結される。そのために、各ロッド５３はトグルサポート１２に形成された穴５４を貫通して延在させられ、各ロッド５３の前端（図７及び８における右端）にクロスヘッド４１が、後端（図１、７及び８における左端）にサーボモータ４８のケーシングＭＣが固定される。
【００３３】前記サーボモータ４８は、環状板２７、２８及び筒状のフレーム２９から成るケーシングＭＣ、前記フレーム２９に取り付けられ、ステータコア３２及びステータコイル３３から成るステータ３１、該ステータ３１の径方向内方において回転自在に配設されたロータ３４、並びに該ロータ３４に固定された中空の出力軸３５を備える。
【００３４】そして、前記ロータ３４の回転を前記ボールねじ軸５１に伝達するために、出力軸３５とボールねじ軸５１とが連結される。そのために、出力軸３５の後端に円板状のプレート３６が固定され、プレート３６の中央に伝動部材としての伝動軸５２が前方（図１、７及び８における右方）に向けて突出させて取り付けられる。また、前記環状板２７に取り付けられたベアリングｂ１、及び前記環状板２８に取り付けられたベアリングｂ２によって、前記出力軸３５が回転自在に支持される。
【００３５】そして、前記伝動軸５２とボールねじ軸５１とは、スプライン係合させられ、伝動軸５２とボールねじ軸５１との間の相対回転を規制する回転規制手段を構成する。そのために、ボールねじ軸５１の後端に所定の長さの凹部５１ａが形成され、伝動軸５２の前端（図１R>１における右端）の外周面、及び前記凹部５１ａの内周面にスプライン歯が形成される。
【００３６】また、前記ボールねじ軸５１の前端には、図７及び８に示されるように、ベアリングｂ３を介してクロスヘッド４１が配設され、該クロスヘッド４１と可動プラテン１４（図５）との間にトグル機構４３が配設される。
【００３７】なお、前記金型装置、固定プラテン１１、トグルサポート１２、可動プラテン１４、トグル機構４３、サーボモータ４８、ボールねじ２１、クロスヘッド４１、ロッド５３等によって電動式型締装置１０が構成される。
【００３８】前記構成の電動式型締装置１０において、型閉じを行う場合、前記サーボモータ４８を正方向に駆動し、出力軸３５を正方向に回転させると、伝動軸５２及びボールねじ軸５１が正方向に回転させられ、図７に示されるように、ボールねじ軸５１は前進（図１、７及び８における右方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が前進させられ、トグル機構４３が作動させられると、可動プラテン１４が前進させられる。
【００３９】また、このとき、前記クロスヘッド４１とケーシングＭＣとがロッド５３によって連結されているので、前記クロスヘッド４１の前進に伴ってサーボモータ４８が前進させられる。
【００４０】次に、型締めを行う場合、前記サーボモータ４８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によって型締力が発生させられる。
【００４１】続いて、型開きを行う場合、サーボモータ４８を逆方向に駆動し、出力軸３５を逆方向に回転させると、伝動軸５２及びボールねじ軸５１が逆方向に回転させられ、図８に示されるように、ボールねじ軸５１は後退（図１、７及び８における左方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が後退させられ、トグル機構４３が作動させられると、可動プラテン１４が後退させられる。また、前記クロスヘッド４１の後退に伴ってサーボモータ４８が後退させられる。
【００４２】本実施の形態においては、サーボモータ４８によって発生させられた回転を伝動軸５２を介してボールねじ軸５１に伝達するようになっているが、ボールねじ軸５１の進退に伴ってサーボモータ４８も進退させられるので、伝動軸５２とボールねじ軸５１とを接触部分において摺動させる必要がない。
【００４３】したがって、伝動軸５２の前端の外周面、及びボールねじ軸５１の後端の内周面にスプライン歯を形成するだけでよいので、電動式型締装置１０のコストを低くすることができる。また、クロスヘッド４１のストロークをＳＫ１とし、伝動軸５２の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜ＳＫ１にすることができる。したがって、トグル機構４３が大型化し、ストロークＳＫ１が長くなっても、長さＬ２を長くする必要がないので、従来の技術のように固定プレート２２とケーシングＭＣとの間にスペーサ２６（図２参照）を配設する必要がなくなり、電動式型締装置１０を小型化することができる。
【００４４】また、伝動軸５２とボールねじ軸５１との間で回転を伝達する際に、伝動軸５２とボールねじ軸５１との接触部分が摺動しないので、摩擦抵抗による負荷がサーボモータ４８に加わらない。したがって、クロスヘッド４１を円滑に進退させることができ、トグル機構４３によって十分に大きい型締力を発生させることができる。
【００４５】本実施の形態においては、伝動軸５２とボールねじ軸５１とをスプライン係合させるようになっているが、伝動軸５２とボールねじ軸５１との接触部分が摺動しないので、キーによって係合させることもできる。また、出力軸３５とボールねじ軸５１とを直接又はスプライン係合によって連結することにより、伝動軸５２を不要にすることもできる。
【００４６】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。
【００４７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動式型締装置においては、進退自在に配設された駆動手段と、進退自在に配設されたクロスヘッドと、前記駆動手段と前記クロスヘッドとを連結する支持部材と、ベースプレートに固定されたボールナットと、前記クロスヘッドに対して回転自在に支持され、前記ボールナットと螺合させられ、かつ、前記駆動手段の出力軸と連結されるボールねじ軸とを有する。
【００４８】この場合、駆動手段を駆動することによって、クロスヘッドを進退させ、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。
【００４９】また、伝動軸の前端の外周面、及びボールねじ軸の後端の内周面にスプライン歯を形成するだけでよいので、電動式型締装置のコストを低くすることができる。
【００５０】そして、前記ボールねじ軸の進退に伴って駆動手段も進退させられるので、クロスヘッドのストロークが長くなっても、伝動軸の長さを長くする必要がなく、電動式型締装置を小型化することができる。
【００５１】また、駆動手段によって発生させられた回転をボールねじ軸に伝達する際に、摩擦抵抗による負荷が駆動手段に加わらない。したがって、クロスヘッドを円滑に進退させることができ、トグル機構によって十分に大きい型締力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部概略図である。
【図２】従来の電動式型締装置の要部概略図である。
【図３】従来の電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図である。
【図４】従来の電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における電動式型締装置の第１の状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における電動式型締装置の第２の状態を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１０ 電動式型締装置
１２ トグルサポート
２３ ボールナット
３５ 出力軸
４１ クロスヘッド
４８ サーボモータ
５１ ボールねじ軸
５３ ロッド
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動式型締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加熱され溶融させられた樹脂を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及び可動金型から成り、型締装置のトグル機構を作動させることによって前記可動金型を進退させ、前記固定金型に対して接離させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【０００４】ところで、前記トグル機構を作動させる手段としてサーボモータを使用するようにした電動式型締装置において、前記サーボモータのロータとボールナットとを連結し、ロータの回転を一旦（いったん）ボールナットに伝達し、該ボールナットを回転させることによってボールねじ軸を進退させるようにしている。この場合、前記ボールナットの回転方向における慣性モーメントが大きいので、電動式型締装置の応答性が悪くなる。そこで、ボールナットを固定し、ロータの回転をボールねじ軸に伝達し、ボールねじ軸を進退させるようにした電動式型締装置が提供されている。
【０００５】図２は従来の電動式型締装置の要部概略図、図３は従来の電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図、図４は従来の電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図である。
【０００６】図において、１２はトグルサポート、２１は運動方向変換手段としてのボールねじであり、該ボールねじ２１は、環状の固定プレート２２を介してトグルサポート１２の後端面Ｓ１に取り付けられ、トグルサポート１２に対して固定されたボールナット２３、及び該ボールナット２３と螺（ら）合させられる中空のボールねじ軸２４から成り、ボールねじ軸２４に伝達された回転運動を直線運動に変換する。
【０００７】前記ボールねじ軸２４を進退（図における左右方向に移動）させるために、前記トグルサポート１２の後端面Ｓ１には、前記固定プレート２２及び筒状のスペーサ２６を介して駆動手段としてのサーボモータ１８が取り付けられる。該サーボモータ１８は、環状板２７、２８及び筒状のフレーム２９から成るケーシングＭＣ、前記フレーム２９に取り付けられ、ステータコア３２及びステータコイル３３から成るステータ３１、該ステータ３１の径方向内方において回転自在に配設されたロータ３４、並びに該ロータ３４に固定された中空の出力軸３５を備える。
【０００８】そして、前記ロータ３４の回転を前記ボールねじ軸２４に伝達するために、出力軸３５の後端（図における左端）に円板状のプレート３６が固定され、該プレート３６の中央に伝動部材としてのスプライン軸３７が前方（図における右方）に向けて突出させて取り付けられる。また、前記環状板２７に取り付けられたベアリングｂ１、及び前記環状板２８に取り付けられたベアリングｂ２によって、前記出力軸３５及びプレート３６が回転自在に支持される。
【０００９】そして、前記スプライン軸３７とボールねじ軸２４とは、スプライン係合させられ、スプライン軸３７とボールねじ軸２４との間の相対回転を規制する回転規制手段を構成する。そのために、スプライン軸３７の外周面の全体、及びボールねじ軸２４の内周面の所定の部分にスプライン歯が形成される。
【００１０】また、前記ボールねじ軸２４の前端（図における右端）には、図３及び４に示されるように、ベアリングｂ３を介してクロスヘッド４１が配設され、該クロスヘッド４１と図示されない可動プラテンとの間に図示されないトグル機構が配設される。
【００１１】なお、図示されない可動金型及び図示されない固定金型から成る金型装置、固定金型に取り付けられた固定プラテン、可動プラテン、トグルサポート１２、トグル機構、サーボモータ１８、ボールねじ２１等によって電動式型締装置が構成される。
【００１２】前記構成の電動式型締装置において、型閉じを行う場合、前記サーボモータ１８を正方向に駆動し、出力軸３５を正方向に回転させると、スプライン軸３７及びボールねじ軸２４が正方向に回転させられる。ここで、ボールナット２３が固定されているので、図３に示されるように、ボールねじ軸２４は前進（図における右方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が前進させられ、トグル機構が作動させられると、可動プラテンが前進させられ、可動金型が固定金型に当接させられる。
【００１３】次に、型締めを行う場合、前記サーボモータ１８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構によって型締力が発生させられ、該型締力で可動金型を固定金型に押し付ける。このとき、可動金型と固定金型との間にキャビティ空間が形成され、図示されない射出装置の射出ノズルから射出された樹脂が前記キャビティ空間に充填される。
【００１４】続いて、型開きを行う場合、サーボモータ１８を逆方向に駆動し、出力軸３５を逆方向に回転させると、スプライン軸３７及びボールねじ軸２４が逆方向に回転させられ、図４に示されるように、ボールねじ軸２４は後退（図における左方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が後退させられ、トグル機構が作動させられると、可動プラテンが後退させられ、可動金型が固定金型から離れる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の電動式型締装置においては、サーボモータ１８によって発生させられた回転をスプライン軸３７を介してボールねじ軸２４に伝達するようになっているが、軸方向において、スプライン軸３７がボールナット２３を介してトグルサポート１２に対して常に一定した位置に保持されているのに対して、ボールねじ軸２４は進退自在に配設されるので、ボールねじ軸２４が移動する領域の全体において、スプライン軸３７とボールねじ軸２４とをスプライン係合させ、摺（しゅう）動させる必要がある。
【００１６】したがって、スプライン軸３７の軸方向における外周面の全体にスプライン歯を形成する必要があるので、電動式型締装置のコストが高くなってしまう。そして、ボールねじ軸２４の移動量、すなわち、クロスヘッド４１のストロークをＳＫ１とし、スプライン軸３７の長さをＬ１としたとき、Ｌ１＞ＳＫ１にする必要があるので、トグル機構が大型化し、ストロークＳＫ１が長くなると、長さＬ１がその分長くなってしまう。その結果、スペーサ２６の軸方向寸法が大きくなり、電動式型締装置が大型化してしまう。
【００１７】また、スプライン軸３７とボールねじ軸２４との間で回転を伝達する際に、スプライン軸３７とボールねじ軸２４との接触部分が摺動させられるので、摩擦抵抗による負荷がサーボモータ１８に加わるが、スプライン軸３７の回転に伴うトルクが大きくなると摩擦抵抗による負荷がその分大きくなってしまう。その結果、クロスヘッド４１を円滑に進退させることができず、トグル機構によって発生させられる型締力がその分小さくなってしまう。
【００１８】本発明は、前記従来の電動式型締装置の問題点を解決して、コストを低くすることができ、小型化することができ、十分に大きい型締力を発生させることができる電動式型締装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の電動式型締装置においては、進退自在に配設された駆動手段と、進退自在に配設されたクロスヘッドと、前記駆動手段と前記クロスヘッドとを連結する支持部材と、ベースプレートに固定されたボールナットと、前記クロスヘッドに対して回転自在に支持され、前記ボールナットと螺合させられ、かつ、前記駆動手段の出力軸と連結されるボールねじ軸とを有する。
【００２０】本発明の他の電動式型締装置においては、さらに、前記出力軸は中空である。
【００２１】
【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。
【００２２】図５は本発明の実施の形態における電動式型締装置の第１の状態を示す図、図６は本発明の実施の形態における電動式型締装置の第２の状態を示す図である。
【００２３】図において、１０は電動式型締装置、１１は固定プラテン、１２はベースプレートとしてのトグルサポートであり、前記固定プラテン１１とトグルサポート１２との間に図示されないタイバーが架設される。また、１４は前記固定プラテン１１と対向させて配設され、前記タイバーに沿って進退（図における左右方向に移動）自在に配設された可動プラテンであり、前記固定プラテン１１における可動プラテン１４と対向する面に固定金型１５が、前記可動プラテン１４における前記固定プラテン１１と対向する面に可動金型１６がそれぞれ取り付けられる。なお、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置が構成される。また、前記可動プラテン１４の後端 (図における左端) には、図示されないエジェクタ装置が配設され、トグルサポート１２より後方（図における左方）には、駆動手段としてのサーボモータ４８が進退自在に配設される。
【００２４】そして、前記可動プラテン１４とトグルサポート１２との間には、トグル機構４３が配設される。該トグル機構４３は、前記トグルサポート１２に対してピンｐ１を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４４、前記可動プラテン１４の後端面（図における左端面）に形成されたブラケット１４ａに対してピンｐ２を介して、かつ、前記トグルレバー４４に対してピンｐ３を介して揺動自在に配設されたトグルアーム４５、及び前記トグルレバー４４に対してピンｐ４を介して、かつ、進退自在に配設されたクロスヘッド４１に対してピンｐ５を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４６を備える。
【００２５】したがって、サーボモータ４８を駆動し、クロスヘッド４１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。すなわち、型閉じ時に、サーボモータ４８を正方向に駆動し、クロスヘッド４１を前進（図における右方に移動）させることによって、図５に示されるように、可動プラテン１４を前進させ、可動金型１６を固定金型１５に当接させることができる。このようにして型閉じが行われる。
【００２６】続いて、型締め時に、前記サーボモータ４８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によってトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、該型締力で可動金型１６を固定金型１５に押し付けることができる。このようにして型締めが行われる。このとき、可動金型１６と固定金型１５との間に図示されないキャビティ空間が形成され、図示されない射出装置の射出ノズルから射出された成形材料としての樹脂が前記キャビティ空間に充填される。
【００２７】また、型開き時に、サーボモータ４８を逆方向に駆動し、クロスヘッド４１を後退（図における左方に移動）させることによって、図６に示されるように、可動プラテン１４を後退させ、可動金型１６を固定金型１５から離すことができる。このようにして型開きが行われる。なお、本実施の形態においては、駆動手段としてサーボモータ４８が使用されるが、該サーボモータ４８に代えて一般の電動モータを使用することができる。
【００２８】次に、前記サーボモータ４８を駆動したときの電動式型締装置１０の動作について説明する。
【００２９】図１は本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部概略図、図７は本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図、図８は本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図、図９は図８のＸ−Ｘ断面図である。
【００３０】図において、１２はトグルサポート、２１は運動方向変換手段としてのボールねじであり、該ボールねじ２１は、環状の固定プレート２２を介してトグルサポート１２の後端面Ｓ１に取り付けられ、トグルサポート１２に対して固定されたボールナット２３、及びクロスヘッド４１に対して回転自在に支持され、前記ボールナット２３と螺合させられるボールねじ軸５１から成り、該ボールねじ軸５１に伝達された回転運動を直線運動に変換する。
【００３１】なお、ボールナット２３をトグルサポート１２に直接取り付けることが可能であれば、固定プレート２２は必ずしも必要ではない。
【００３２】そして、サーボモータ４８とクロスヘッド４１とは、複数（本実施の形態においては、４個）の支持部材としてのロッド５３によって連結される。そのために、各ロッド５３はトグルサポート１２に形成された穴５４を貫通して延在させられ、各ロッド５３の前端（図７及び８における右端）にクロスヘッド４１が、後端（図１、７及び８における左端）にサーボモータ４８のケーシングＭＣが固定される。
【００３３】前記サーボモータ４８は、環状板２７、２８及び筒状のフレーム２９から成るケーシングＭＣ、前記フレーム２９に取り付けられ、ステータコア３２及びステータコイル３３から成るステータ３１、該ステータ３１の径方向内方において回転自在に配設されたロータ３４、並びに該ロータ３４に固定された中空の出力軸３５を備える。
【００３４】そして、前記ロータ３４の回転を前記ボールねじ軸５１に伝達するために、出力軸３５とボールねじ軸５１とが連結される。そのために、出力軸３５の後端に円板状のプレート３６が固定され、プレート３６の中央に伝動部材としての伝動軸５２が前方（図１、７及び８における右方）に向けて突出させて取り付けられる。また、前記環状板２７に取り付けられたベアリングｂ１、及び前記環状板２８に取り付けられたベアリングｂ２によって、前記出力軸３５が回転自在に支持される。
【００３５】そして、前記伝動軸５２とボールねじ軸５１とは、スプライン係合させられ、伝動軸５２とボールねじ軸５１との間の相対回転を規制する回転規制手段を構成する。そのために、ボールねじ軸５１の後端に所定の長さの凹部５１ａが形成され、伝動軸５２の前端（図１R>１における右端）の外周面、及び前記凹部５１ａの内周面にスプライン歯が形成される。
【００３６】また、前記ボールねじ軸５１の前端には、図７及び８に示されるように、ベアリングｂ３を介してクロスヘッド４１が配設され、該クロスヘッド４１と可動プラテン１４（図５）との間にトグル機構４３が配設される。
【００３７】なお、前記金型装置、固定プラテン１１、トグルサポート１２、可動プラテン１４、トグル機構４３、サーボモータ４８、ボールねじ２１、クロスヘッド４１、ロッド５３等によって電動式型締装置１０が構成される。
【００３８】前記構成の電動式型締装置１０において、型閉じを行う場合、前記サーボモータ４８を正方向に駆動し、出力軸３５を正方向に回転させると、伝動軸５２及びボールねじ軸５１が正方向に回転させられ、図７に示されるように、ボールねじ軸５１は前進（図１、７及び８における右方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が前進させられ、トグル機構４３が作動させられると、可動プラテン１４が前進させられる。
【００３９】また、このとき、前記クロスヘッド４１とケーシングＭＣとがロッド５３によって連結されているので、前記クロスヘッド４１の前進に伴ってサーボモータ４８が前進させられる。
【００４０】次に、型締めを行う場合、前記サーボモータ４８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によって型締力が発生させられる。
【００４１】続いて、型開きを行う場合、サーボモータ４８を逆方向に駆動し、出力軸３５を逆方向に回転させると、伝動軸５２及びボールねじ軸５１が逆方向に回転させられ、図８に示されるように、ボールねじ軸５１は後退（図１、７及び８における左方に移動）させられる。それに伴って、前記クロスヘッド４１が後退させられ、トグル機構４３が作動させられると、可動プラテン１４が後退させられる。また、前記クロスヘッド４１の後退に伴ってサーボモータ４８が後退させられる。
【００４２】本実施の形態においては、サーボモータ４８によって発生させられた回転を伝動軸５２を介してボールねじ軸５１に伝達するようになっているが、ボールねじ軸５１の進退に伴ってサーボモータ４８も進退させられるので、伝動軸５２とボールねじ軸５１とを接触部分において摺動させる必要がない。
【００４３】したがって、伝動軸５２の前端の外周面、及びボールねじ軸５１の後端の内周面にスプライン歯を形成するだけでよいので、電動式型締装置１０のコストを低くすることができる。また、クロスヘッド４１のストロークをＳＫ１とし、伝動軸５２の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜ＳＫ１にすることができる。したがって、トグル機構４３が大型化し、ストロークＳＫ１が長くなっても、長さＬ２を長くする必要がないので、従来の技術のように固定プレート２２とケーシングＭＣとの間にスペーサ２６（図２参照）を配設する必要がなくなり、電動式型締装置１０を小型化することができる。
【００４４】また、伝動軸５２とボールねじ軸５１との間で回転を伝達する際に、伝動軸５２とボールねじ軸５１との接触部分が摺動しないので、摩擦抵抗による負荷がサーボモータ４８に加わらない。したがって、クロスヘッド４１を円滑に進退させることができ、トグル機構４３によって十分に大きい型締力を発生させることができる。
【００４５】本実施の形態においては、伝動軸５２とボールねじ軸５１とをスプライン係合させるようになっているが、伝動軸５２とボールねじ軸５１との接触部分が摺動しないので、キーによって係合させることもできる。また、出力軸３５とボールねじ軸５１とを直接又はスプライン係合によって連結することにより、伝動軸５２を不要にすることもできる。
【００４６】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。
【００４７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動式型締装置においては、進退自在に配設された駆動手段と、進退自在に配設されたクロスヘッドと、前記駆動手段と前記クロスヘッドとを連結する支持部材と、ベースプレートに固定されたボールナットと、前記クロスヘッドに対して回転自在に支持され、前記ボールナットと螺合させられ、かつ、前記駆動手段の出力軸と連結されるボールねじ軸とを有する。
【００４８】この場合、駆動手段を駆動することによって、クロスヘッドを進退させ、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。
【００４９】また、伝動軸の前端の外周面、及びボールねじ軸の後端の内周面にスプライン歯を形成するだけでよいので、電動式型締装置のコストを低くすることができる。
【００５０】そして、前記ボールねじ軸の進退に伴って駆動手段も進退させられるので、クロスヘッドのストロークが長くなっても、伝動軸の長さを長くする必要がなく、電動式型締装置を小型化することができる。
【００５１】また、駆動手段によって発生させられた回転をボールねじ軸に伝達する際に、摩擦抵抗による負荷が駆動手段に加わらない。したがって、クロスヘッドを円滑に進退させることができ、トグル機構によって十分に大きい型締力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部概略図である。
【図２】従来の電動式型締装置の要部概略図である。
【図３】従来の電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図である。
【図４】従来の電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における電動式型締装置の第１の状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における電動式型締装置の第２の状態を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第１の状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における電動式型締装置の要部の第２の状態を示す図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１０ 電動式型締装置
１２ トグルサポート
２３ ボールナット
３５ 出力軸
４１ クロスヘッド
４８ サーボモータ
５１ ボールねじ軸
５３ ロッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】 （ａ）進退自在に配設された駆動手段と、（ｂ）進退自在に配設されたクロスヘッドと、（ｃ）前記駆動手段と前記クロスヘッドとを連結する支持部材と、（ｄ）ベースプレートに固定されたボールナットと、（ｅ）前記クロスヘッドに対して回転自在に支持され、前記ボールナットと螺合させられ、かつ、前記駆動手段の出力軸と連結されるボールねじ軸とを有することを特徴とする電動式型締装置。
【請求項２】 前記出力軸は中空である請求項１に記載の電動式型締装置。
【請求項１】 （ａ）進退自在に配設された駆動手段と、（ｂ）進退自在に配設されたクロスヘッドと、（ｃ）前記駆動手段と前記クロスヘッドとを連結する支持部材と、（ｄ）ベースプレートに固定されたボールナットと、（ｅ）前記クロスヘッドに対して回転自在に支持され、前記ボールナットと螺合させられ、かつ、前記駆動手段の出力軸と連結されるボールねじ軸とを有することを特徴とする電動式型締装置。
【請求項２】 前記出力軸は中空である請求項１に記載の電動式型締装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００１−３２２１５１（Ｐ２００１−３２２１５１Ａ）
【公開日】平成１３年１１月２０日（２００１．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−１４３１３３（Ｐ２０００−１４３１３３）
【出願日】平成１２年５月１６日（２０００．５．１６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１１月２０日（２００１．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年５月１６日（２０００．５．１６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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