JP2002192584A

JP2002192584A - 射出成形機の型締装置

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Publication number: JP2002192584A
Application number: JP2000396691A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kinoshita; 木下　　清; Hideo Kuroda; 英夫黒田; Tetsuo Uechi; 哲男上地; Minoru Otsuka; 実大塚; Takeshi Ishiwada; 健石和田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化が可能な射出成形機の型締装置を提供
することを目的とする。【解決手段】固定金型５を取り付けた固定盤１、可動
金型６を取り付けた可動盤２、および前記可動盤２との
間に型締昇圧用ミニトグル機構８を設けたエンド盤３の
３つの盤を配置している。４本のタイロッド４の一端を
ナット１１で固定盤１に連結し他端に形成されたタイロ
ッドボールねじ４ａをエンド盤３に係合し、かつ固定盤
１とエンド盤３を複数の型開閉用ボールねじ１３で連結
し、エンド盤３をスライド７に取り付けると共に可動盤
２はスライド７上を摺動可能に搭載した。型閉・型開工
程では、摩擦ロック機構を解除した状態でタイロッドボ
ールねじ４ａを駆動して可動盤２とエンド盤３を一体で
前進・後退させる。型締昇圧工程では、摩擦ロック機構
を作動させてエンド盤３をタイロッドボールねじ４ａに
固定した状態でミニトグル機構８を駆動して所定の型締
力を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラスチッ
クの射出成形機に関するものであり、特に電動機駆動に
適した型締装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１に示すように、従来の射出成形機
の電動式型締装置は、トグル方式を採用していた。この
装置において、固定盤２０１は、ナット２１１で４本の
タイロッド２０４に連結され、エンド盤２０３は、ナッ
ト２１２で同じタイロッド２０４に連結されている。ま
た、可動盤２０２とエンド盤２０３との間にトグル機構
２０８が設けられている。

【０００３】同トグル機構２０８は、ボールねじ２１０
によりクロスヘッド２０９を介して駆動される。すなわ
ち、ボールねじ２１０の前進方向回転により、同ボール
ねじ２１０のナットを兼ねるクロスヘッド２０９を前進
させ、トグル機構２０８を通じて、可動盤２０２と一緒
に可動金型６を同図における右方向に前進させて、可動
金型６と固定金型５を閉じ、さらにトグル機構２０８の
力増大作用により所定の型締力を発生させる。また、上
記とは逆方向にボールねじ２１０を回転させることによ
り、可動盤２０２と一緒に可動金型６を左方向に後退さ
せて、所定の型開動作をさせる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来例では、所定
の型閉ストロークをトグル機構２０８で動かすため、ト
グル機構２０８のスペースが大きくなり、型締装置が非
常に長くなって、機械の設置スペースが大きくなってし
まうという問題があった。また、トグル機構はリンクを
旋回させるので、同図の上下方向の旋回スペースも大き
くする必要があることから、通常の上下方向スペースに
納めるためには、型閉ストロークを長く取ることができ
ないという問題もあった。なお、型閉ストロークが大き
いと、それだけ深物の製品を成形することができる。

【０００５】上述のように、従来のトグル方式型締装置
は、機械長が非常に長くなるために機械設置スペースが
大きいという課題があり、また、トグル機構の上下のス
ペースも大きくする必要があるために型閉ストロークを
長く取ることが困難で深物の成形ができないという欠点
があった。本発明は、かかる状況に鑑みてなされたもの
であり、小型化が可能な射出成形機の型締装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の型締装置は、かかる課題を解決するためになされたも
のであり、固定金型を取付けた固定盤、可動金型を取付
けた可動盤、および前記可動盤との間に型締昇圧用ミニ
トグル機構を設けたエンド盤の３つの盤を配置し、４本
のタイロッドの一端をナットで固定盤に連結し他端をボ
ールねじでエンド盤に連結し、エンド盤をスライドに取
付けると共に可動盤は同スライド上を摺動可能に搭載し
た構造とし、型閉・型開工程では前記のタイロッドに設
けたボールねじを駆動することにより可動盤とエンド盤
を一体で前進・後退させ、型締昇圧工程では前記のボー
ルねじのナットをロックした状態でミニトグル機構を駆
動することにより所定の型締力を発生させることを特徴
とする。

【０００７】４本のタイロッドに設けたボールねじの駆
動をそれぞれ独立のモータで行う。

【０００８】４本のタイロッドに設けたボールねじのナ
ットをナット座面の摩擦力によりロックさせる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る射出成形機の
型締装置の実施の形態について図面に基づいて説明す
る。

【００１０】本発明の一実施形態に係る射出成形機の型
締装置について図１乃至図９を用いて説明する。なお、
図１は、第１の実施形態の型締装置全体正面図で、同図
のII矢視のエンド盤側側面図を図２に示す。また、図１
のIII部のボールねじナット部詳細図を図３に、図１の
型開閉駆動装置断面図を図４に、図１のミニトグル機構
８の構成図を図５及び図６に、図１の型締用ボールねじ
１０および型開閉用ボールねじ１３の駆動装置構成図を
図７にそれぞれ示す。さらに、図８に金型閉鎖時の型締
装置正面図を、図９に型締昇圧時の型締装置正面図を示
す。

【００１１】図１において、固定盤１はその４隅でナッ
ト１１によりタイロッド４の一端に連結され、同タイロ
ッドは、他端に形成されたタイロッドボールねじ４ａで
エンド盤３と係合されている。この構造は、図２に示す
ように、４本のタイロッド４のいずれも同じである。他
方、可動盤２とエンド盤３の間にミニトグル機構８が設
けられ、同トグル機構はその駆動源のクロスヘッド９が
型締用ボールねじ１０と係合している。また、エンド盤
３はスライド７に固定され、可動盤２は同スライド上に
摺動可能に搭載されている。同スライド７は、ベース１
９上を摺動する。

【００１２】次に、図３において、エンド盤３を挟んで
ミニトグル機構８の反対側で、ボールねじ部４ａは、ボ
ールねじナット１２とねじ結合され、同ボールねじナッ
トは、軸受４１により軸受箱１３に取付けられている。
同軸受箱は、ボルト１４によりエンド盤３と一体に取付
けられている。また、ボールねじナット１２は、その一
部がエンド盤３の凹部に入り込んでいて、軸方向の一端
で軸受４２によりエンド盤３の内周面に取付けられてい
る。この軸受４２のアウタは、バネ１５により付勢され
ているバネ受１６と当接している。このバネ受１６は、
ボールねじナット１２と離間している。バネ１５は圧縮
ばねタイプで、調整ボルト１７により付勢力を調整する
ことができる。ボールねじナット１２は、段形状になっ
ていて、軸方向中間位置の端面にナット座面１２ａを有
する。このナット座面１２ａは、バネ受１６及び軸受４
２を介したバネ１５の付勢力により、エンド盤３の表面
とスキマδ（例えば０．２乃至０．５ｍｍ）で離間する
ようになっている。ボールねじナット１２には、軸方向
の他端で従動プーリー３７がスプライン又はキー１８に
より取付けられていて、歯付プーリー３７が回動すると
ボールねじナット１２も同じく回動する。歯付プーリー
３７は、ナット２０により軸方向への移動が制限され
る。

【００１３】ここで、本実施形態のようにタイロッド兼
用ボールねじ方式型締装置において、型開閉は同ボール
ねじ４ａで行い、型締はミニトグル機構８で行う場合
に、ボールねじナット１２がナット座面１２ａで摩擦ロ
ックすることが可能である。以下、１３００ｔｏｎｆ機
の場合と８５０ｔｏｎｆ機の場合について、具体的数値
を示して説明する。

【００１４】１３００ｔｏｎｆ機の場合において、タイ
ロッド４の１本当たり型締荷重Ｆが３２５０００ｋｇ
ｆ、ボールねじ径ｄが２４０ｍｍ、タイロッドボールね
じ４ａのピッチｐが７０ｍｍのとき、ボールねじ効率を
η、型締時逆転トルクをＴb、ナット座当たり面平均径
をＤとすると、Ｆ・ｐ・η＝（Ｔｂ／（Ｄ／２））・πＤ ∴Ｔb＝Ｆ・ｐ・η／２π ここで、η＝０．９５とすると、Ｔb＝３４４０ｋｇｆ
・ｍとなる。 1)他方、ナット座当たり面の摩擦係数をμ、ナット座面
１２ａの摩擦トルクをＴNとすると、ＴN＝Ｆ・μ・Ｄ／２ボールねじナット１２が回転しないためには、ＴN≧Ｔb
であるので、Ｆ・μ・Ｄ／２≧Ｆ・ｐ・η／２π ∴Ｄ≧ｐ・η／（π・μ） 2)ここで、ナット座当たり面の摩擦係数として最低０．
０５を確保すると、Ｄ≧４２３．４ｍｍ 3)ナット座面１２ａの外径をＤ2、内径をＤ1とすると、Ｄ^2−Ｄ1^2＝０．５（Ｄ2^2−Ｄ1^2） ∴Ｄ2＝（２・Ｄ^2−Ｄ1^2）^1/2 4)ここで、Ｄ1＝４２０ｍｍ（軸受外径）、Ｄ＝４４０
ｍｍとおくと、Ｄ2＝４５９．１ｍｍ≒４６０ｍｍとなり、ナット座面１２ａの外径Ｄ2は、ねじ径２４０
ｍｍの１．９２倍となる。 5)なお、Ｄ2によらず、逆転し得る限界の摩擦係数μ
は、 μ＝ｐ・η／（π・Ｄ1）＝０．０５０４となる。

【００１５】８５０ｔｏｎｆ機の場合において、タイロ
ッド４の１本当たり型締荷重Ｆが２１２５００ｋｇｆ、
ボールねじ径ｄが２００ｍｍ、タイロッドボールねじ４
ａのピッチｐが６０ｍｍのとき、同様に計算すると、型
締時逆転トルクＴb＝１９２８ｋｇｆ・ｍとなる。 1)ボールねじナット１２が逆転しないためには、Ｄ≧３
６２．９ｍｍとなる。 2)ここで、Ｄ1＝３６０ｍｍ（軸受外径）、Ｄ＝３８０
ｍｍとおくと、Ｄ2＝３９９．０ｍｍ≒４００ｍｍとな
り、ナット座面１２ａの外径Ｄ2は、ボールねじ径ｄ＝
２００ｍｍの２．０倍となる。 3)なお、Ｄ2によらず、逆転し得る限界の摩擦係数μ
は、 μ＝ｐ・η／（π・Ｄ1）＝０．０５０４となる。

【００１６】図４において、型開閉モーター４０から駆
動プーリー３９、歯付きベルト３８および歯付プーリー
３７を介して、タイロッドボールねじ４ａが回転駆動さ
れる。タイロッドボールねじ４ａが回転すると、ボール
ねじ作用により、ボールねじナット１２に力が伝達さ
れ、同ナットから軸受４１、４２を介してエンド盤３に
力が伝わり、エンド盤３が左右方向に動かされる。この
ときに、右方向に動くときには、バネの付勢力によりナ
ット座面１２ａとエンド盤３との離間状態が保持され
る。さらに、図８の金型閉鎖時の型締装置正面図では、
ちょうど可動金型６と固定金型５が閉じて合わさった状
態を示し、ミニトグル機構８は型締昇圧前の位置にあ
る。同図の後の動作で、摩擦ロック機構が作用し、さら
にクロスヘッド９を一定量ａだけ前進させて所定の型締
力発生位置ＸAまで達せさせる。なお、型開閉モーター
４０は、サーボモータを用いている。

【００１７】上記のクロスヘッド９が所定型締力発生位
置ＸAまで達した状態を図９に示す。同図では、ミニト
グル機構の主リンクが伸びた位置になっており、最も大
きな型締力を発生させることができる。

【００１８】次に、図１のミニトグル機構８の構成図を
示す図５及びその分解斜視図を示す図６において、ミニ
トグル機構８はリンクＡ３１、リンクＢ３２、リンクＣ
３３の種類のリンクから成り、上下対称（図１参照）の
ダブルリンクを構成している。リンクＡ３１、リンクＢ
３２及びリンクＣ３３は、穴Ｐ２を介して相互に回動自
在となるように連結されている。リンクＡ３１は、穴Ｐ
０を介してエンド盤３に回動自在に取付けられている。
リンクＢ３２は、穴Ｐ３を介して可動盤２に回動自在に
取付けられている。リンクＣ３３は、穴Ｐ１を介してク
ロスヘッド９に回動自在に取付けられていて、クロスヘ
ッド９は型締用ボールねじ１０のナットを兼ねる。従っ
て、型締用ボールねじ１０が回転駆動されると、クロス
ヘッド９は前進または後退する。クロスヘッド９が前進
すると、ミニトグル機構８の作用により可動盤２も前進
し、金型を閉じることができる。金型が閉じると、さら
にクロスヘッド９を前進させて、トグルの力増倍作用に
より所定の型締力を作用させることができる。また、そ
の後、型締用ボールねじ１０が逆方向に回転駆動される
と、クロスヘッド９は後退し、型締力とは逆向きに離型
力を作用させて金型を開くことができる。

【００１９】次に、図１の型締用ボールねじ１０の駆動
装置構成図を示す図７において、型締用ボールねじ１０
は、ボールねじナット兼用のクロスヘッド９とねじ結合
され、軸受５１、５２によりエンド盤３に取り付けられ
ており、他端に従動プーリー４７を有する。そして、型
締モーター５０から駆動プーリー４９、歯付きベルト４
８および従動プーリー４７を介して、型締用ボールねじ
１０が回転駆動される。型締用ボールねじ１０が回転す
ると、ボールねじ作用により、クロスヘッド９に力が伝
達され、クロスヘッド９が左右方向に動かされる。クロ
スヘッド９が左右に動くと、ミニトグル機構８により、
可動盤２も左右方向に動かされ、トグルリンクによる力
増倍作用が生じる。ここにいう力増倍作用とは、クロス
ヘッド９を左右に動かす力に対して、可動盤２に伝達さ
れる力が大きく増幅されることを言う。

【００２０】以上のように構成された一実施形態におい
て、図１の型閉動作の開始位置では、ボールねじナット
１２のナット座面１２ａとエンド盤３の表面とがスキマ
δで離間していて（図３参照）、摩擦ロック機構が解除
されており、図１の位置から、型開閉用モーター４０
（図４参照）が駆動してタイロッドボールねじ４ａが前
進方向に回転すると、エンド盤３、ミニトグル機構８、
可動盤２および可動金型６は、スライド７と一体となっ
て、型閉方向（図１の右方向）へ前進する。その型閉動
作の途中で、ミニトグル機構８において、タイロッドボ
ールねじ４ａの前進方向回転により、クロスヘッド９を
型締昇圧開始の位置（図８の位置）まで動かして停止さ
せておく。このようにして、金型が閉じた状態が図８で
あり、その状態において型開閉用モーター４０がさらに
駆動すると、バネ１５（図３参照）の付勢力に抗してボ
ールねじナット１２が前進し、スキマδが狭まってい
き、やがて、ボールねじナット１２のナット座面１２ａ
がエンド盤３の表面に当接する。型開閉用モーター４０
は、サーボモータを用いていて、トルク制御であり、ス
キマδが０（零）となって所定のトルクになると、駆動
を停止する。この状態では、エンド盤３がタイロッドボ
ールねじ４ａに対し固定されている。その後で型締用ボ
ールねじ１０をさらに前進方向に回転させてクロスヘッ
ド９を所定型締力位置まで動かして保持する。その所定
型締力位置まで動かした図９の状態において、図示せぬ
射出装置から金型内に溶融樹脂を射出し成形を行なう。
金型内で樹脂が冷却固化したら、金型を開いて成形品を
取出す。その型開動作は、先ず図９の状態で、型締用ボ
ールねじを後退方向回転させて、クロスヘッド９を後退
させて型締力を下降させ、さらに離型力を作用させなが
ら型開きする。そして、離型力が不要となる位置でクロ
スヘッド９を停止させ、型開閉用モーター４０を駆動さ
せて、ボールねじナット１２を回転させて、摩擦ロック
を解除した後、さらにタイロッドボールねじ４ａを後退
方向回転させて、エンド盤３、ボールねじナット１２、
ミニトグル機構８、可動盤２および可動金型６をスライ
ド７と一体で、型開方向へ後退させ、所定の型開完了位
置で停止させる。

【００２１】なお、本実施形態において、金型厚さ（可
動金型６と固定金型５の厚さ合計）が変更になった場合
でも、摩擦ロック機構を採用しているので、設定を変更
することなく対応することができる。

【００２２】上述のように、本実施形態によれば、可動
盤２を前進・後退させる際は、タイロッドボールねじ４
ａの回転駆動によりエンド盤１０と可動盤２を一体で動
かす。他方、型締昇圧を行なう際は、エンド盤１０と可
動盤２の間に設けたミニトグル機構８を型締用ボールね
じ１０の回転駆動により動かし、トグルの力増倍作用を
生じさせる。従って、型開閉時にエンド盤１０と可動盤
２が一体に動くので、従来のトグル方式のように型開閉
時にエンド盤が型締装置の端で動かない構造のものに比
べて、装置の全長が大幅に短くなる。また、本実施形態
のミニトグル機構８は、少しのストロークだけしか動か
さないので、リンクの旋回スペースが小さくて済み、上
下方向のスペースを大きく取ることは不要である。さら
に、型開閉動作は型開閉用ボールねじにより行なうの
で、型閉ストロークがトグル機構により制約されること
がない。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る射出成形機の型締装置は、
固定金型を取付けた固定盤、前記固定金具に対応して可
動金型を取付けた可動盤、および該可動盤との間に型締
昇圧用ミニトグル機構を設けたエンド盤を配置し、タイ
ロッドの一端をナットで前記固定盤に連結しボールねじ
が形成された他端を前記エンド盤に連結し、前記エンド
盤をスライドに取付けると共に前記可動盤は同スライド
上を摺動可能に搭載した構造とし、型閉・型開工程では
前記ボールねじをボールねじナットを介して駆動するこ
とにより前記可動盤と前記エンド盤を一体で前進・後退
させ、型締昇圧工程では前記ボールねじナットをロック
した状態で前記ミニトグル機構を駆動することにより所
定の型締力を発生させることを特徴とするので、エンド
盤から固定盤までの長さが短くて済み、従来のトグル方
式に比べて装置長さを大幅に短縮できる。装置長さが短
縮できれば、それだけ射出成形機設置スペースが小さく
て済み、より小さい建屋に射出成形機を設定できる、あ
るいは射出成形機回りの余裕スペースを有効利用できる
という大きな効果がある。また、型締力を出すのにトグ
ル機構を用いているので、トグル部分の上下方向のスペ
ースも小さくて済み、従来のトグル方式に比べ、上下方
向の大きさを節減でき、コスト低減や機械高さの低減と
いう効果がある。さらに、型開閉動作が型開閉ボールね
じにより行なわれるので、型閉ストロークがトグル機構
により制約されることがなく、従来のトグル方式より大
きな型閉ストロークを取ることができ、より深い製品の
成形が可能になる。また、型開閉動作に用いるボールね
じは、タイロッドに形成しているので、構成部品点数を
削減することができ、コスト低減と装置の小型化を行う
ことができる。

【００２４】前記タイロッドのボールねじごとに駆動用
モータを設けると、モータを小型化することができ、さ
らに装置を小型化することができる。

【００２５】前記型締昇圧工程におけるボールねじナッ
トのロックは、前記ボールねじナットのナット座面と前
記エンド盤との摩擦力を利用してなされるように構成す
ると、構成部品を簡略化することができ、コストダウン
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の型締装
置の正面図である。

【図２】図１の矢印IIによる矢視図である。

【図３】図１のIII部の部分拡大断面図である。

【図４】図１の型開閉駆動装置を表した断面図である。

【図５】図１のミニトグル機構を一部破断して示した正
面図である。

【図６】図５のミニトグル機構の分解斜視図である。

【図７】図１のミニトグル機構の駆動装置を表した断面
図である。

【図８】図１の射出成形機の型締装置が金型閉鎖時の状
態を示した正面図である。

【図９】図１の射出成形機の型締装置が型締昇圧時の状
態を示した正面図である。

【図１０】従来の射出成形機の型締装置の正面図であ
る。

【符号の説明】

１固定盤２可動盤３エンド盤４タイロッド４ａタイロッドボールねじ５固定金型６可動金型７スライド８ミニトグル機構９クロスヘッド１０型締用ボールねじ１１、２０ナット１２ボールねじナット１２ａナット座面１３軸受箱１４ボルト１５バネ１６バネ受１７調整ボルト１８スプライン又はキー１９ベース３１リンクＡ３２リンクＢ３３リンクＣ３７、４７従動プーリー３８、４８歯付きベルト３９、４９駆動プーリー４０型開閉モーター４１、４２、５１、５２軸受５０型締モーターＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３穴 δ スキマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上地哲男愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者大塚実愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者石和田健愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社産業機器事業部内Ｆターム(参考） 4F202 CA11 CL01 CL22 CL32 CL39 CL46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定金型を取付けた固定盤、前記固定金
具に対応して可動金型を取付けた可動盤、および該可動
盤との間に型締昇圧用ミニトグル機構を設けたエンド盤
を配置し、タイロッドの一端をナットで前記固定盤に連
結しボールねじが形成された他端を前記エンド盤に連結
し、前記エンド盤をスライドに取付けると共に前記可動
盤は同スライド上を摺動可能に搭載した構造とし、型閉
・型開工程では前記ボールねじをボールねじナットを介
して駆動することにより前記可動盤と前記エンド盤を一
体で前進・後退させ、型締昇圧工程では前記ボールねじ
ナットをロックした状態で前記ミニトグル機構を駆動す
ることにより所定の型締力を発生させることを特徴とす
る射出成形機の型締装置。
【請求項２】前記タイロッドのボールねじごとに駆動
用モータを設けたことを特徴とする請求項１に記載の射
出成形機の型締装置。
【請求項３】前記型締昇圧工程におけるボールねじナ
ットのロックは、前記ボールねじナットのナット座面と
前記エンド盤との摩擦力を利用してなされることを特徴
とする請求項１又は２に射出成形機の型締装置。