JP2005144762A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形機における構造的な無駄を無くす。
【解決手段】 射出成形機の本体部に固定された固定ダイプレート２と、固定ダイプレートに対向する支持プレート３と、固定ダイプレートと支持プレートの間に固定されたタイバー４と、タイバーに沿って固定ダイプレートと支持プレートの間で移動可能に配置された可動盤５と、支持プレートと可動盤とに連結され、可動盤をタイバーに沿って固定ダイプレートと支持プレートの間で移動させるリンク機構６と、固定ダイプレートに固定された固定側金型１と、可動盤に固定された可動側金型７とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂の射出成形機に関するものである。

従来、射出成形機のトグル式型締め装置の原理は、可動盤とトグル受盤にトグル機構のリンクが組付けられていて、トグル機構のリンクを作動させて金型の開閉動作を行うとともに、型締め力を発生させるものである。

トグル機構のリンクを作動させるには、トグル受盤の上部やリンク部に連動させた油圧シリンダや電動機が使われる。

トグル式型締め装置の型締め力は、タイバーを伸ばして発生させ、その大きさはタイバーの弾性力に基づく。型締め力Ｆトン〔ｔｆ〕は、次式で表される。

Ｆ＝（Δｌ×Ａ×Ｅ）／１０００×ｌ Ａ＝（π×ｄ²）×ｎ／４
Δｌ：タイバーの伸び量（ｃｍ）
Ａ：タイバーの全断面積（ｃｍ²）
Ｅ：縦弾性系数（ヤング率）
ｌ：タイバーの有効長さ（ｃｍ）
ｄ：タイバーの直径（ｃｍ）
ｎ：タイバーの本数（本）
このように、トグル式の型締め力は、タイバー材料の弾性系数、タイバーの直径、長さ、伸び量で決まる。しかし、実際の型締め動作では、トグル機構のリンクが伸ばされることで、タイバーが伸ばされ、上下の金型が押し付けられる。タイバーの伸びは今度は縮む方向の反発力を発生し、上下の金型を更に締め付ける力となり、トグルが縮むので、タイバーの伸び量は見かけ上では、上記の関係式よりも大きくなる。

トグル式型締め装置では、型締め力の発生が、トグルリンクの伸びきった位置に限定されるため、問題点として型厚に応じたトグルリンクの調整が必要となる。つまり、金型の厚さが変わる場合には、その厚み分、トグルリンクが伸びきる位置に、トグル受盤を動かして調整しなければならない。

型厚調整装置の一般的な方式には、以下の３つの方式がある。
（１）タイバーナットを移動させる方式
図６は、ダブルリンクトグル式におけるタイバーナット１５を移動させる方式を示す。それぞれのタイバーナット１５は、均一に調整しなければ、タイバーにかかる荷重がアンバランスとなって、折損するようなトラブルにもなる。そのための対策として、４個のタイバーナット１５をチェン（歯車を利用するものもある）で連動させ、同時に同一量だけ移動できるようになっている。大型の機械では、タイバーナット１５を回すための専用の電動機や、油圧モータを設けている。
（２）センタスクリューによる調整方式
図６は、ダブルリンクトグル式におけるセンタスクリューを移動させる方式も示している。図６では、可動盤（移動ダイプレート）５とトグルリンク６の間にもう一枚のトグルプレート（型厚プレート）１４を置き、これと可動盤（移動ダイプレート）５は大きなセンタスクリュ１３とナットによって連結され、その間隔を調整可能にされている。なお、図６において、２は固定盤（固定ダイプレート）、３はトグル受盤（支持プレート）、４はタイバー、１２は型締めシリンダーである。型閉じしたときの可動盤５の位置は、ウォームなどの歯車装置によってスクリュまたはナットを回せば調整はできる。また、センタスクリュ１３に右ねじ、左ねじを切ったものもある。

センタスクリュ式の型厚調整装置は、取り扱いは容易であるが、ダイプレートが一枚多くなるため、機械全長が長くなり、価格が高く、型厚調整範囲の制約があるなどの欠点がある。
（３）リンク長さ調整式
トグルリンクそのものの長さを調整することで、移動ダイプレートの位置を調整する方式である。

参考までに、トグル式型締め装置の種類は、シングルリンクトグル式とダブルリンクトグル式がある。

図９は、シングルリンクトグル式を示す。

１組のリンク６で構成されているトグル機構で、構造が簡単なために小型機に多く採用されている。垂直方向に置かれた型締めシリンダー１２によってトグル機構を動かす方式で、型締めシリンダー１２はトグルリンク６の動きとともに首振り運動をする。ダブルトグル式よりも型締めストロークは大きくとれ、型厚調整はリンク長さを加減することによって行われる。具体的には、例えば図９に示すように、トグルリンク６の可動盤との連結部分に調整ねじ１００を配置し、この調整ねじ１００に螺合するナット１０２をまわすことにより、トグルリンク６の長さを調整する機構等が考えられる。

図６、図７、図８はダブルリンクトグル式を示す。

左右あるいは上下に対称的に配置された２組のリンクで構成される。対称的な配置なので、力のバランスや運動特性にすぐれているが、しかし、複雑な機構となり、リンク同士が干渉しやすく、型開きストロークも大きくとれない。また、機械製作上、加工精度が要求されるので高価な装置になる。なお、図７及び図８において、１は固定型、７は可動型である。

トグル式型締め装置の特徴は、トグルの機構的な特徴から、型締めストロークを長くすることが困難である。トグルリンクが伸びきった状態で型締め完了するので、金型の厚さが変わると、それに応じた型厚調整機構が必要になる。

このような型厚調整機構においては、各種の射出成形機についての汎用性を有し、これらの射出成形機を大がかりに改造しなくても射出圧縮成形を行えるものが提案されている（例えば、特許文献１）。

しかし、これは、通常の射出成形とは異なり、射出圧縮成形という似て非なる技術である。

即ち、射出圧縮成形は、固定型に対して移動型が僅かに開いた状態で溶融樹脂を充填し、この後、固定型に対して移動型を閉じて溶融樹脂をキャビティ内に充満させて成形する技術である。射出圧縮成形は、高分子材料を低そり、低歪で薄肉成形する技術として利用されている。

さらには、射出成形機の移動ダイプレートと移動型との間に、ユニットとして構成された圧縮装置を配置することを意図した構造である。即ち、射出用金型に型締力を付与する型厚寸法可変機構を有するものではない。
特許第２８８００８６号公報

従って、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、射出成形機における構造的な無駄を無くすことである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形機は、射出成形機の本体部に固定された固定ダイプレートと、該固定ダイプレートに対向する支持プレートと、前記固定ダイプレートと支持プレートの間に固定されたタイバーと、
該タイバーに沿って前記固定ダイプレートと支持プレートの間で移動可能に配置された可動盤と、前記支持プレートと前記可動盤とに連結され、前記可動盤を前記タイバーに沿って前記固定ダイプレートと支持プレートの間で移動させるリンク機構と、前記固定ダイプレートに固定された固定側金型と、前記可動盤に固定された可動側金型と、を具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる射出成形機において、前記固定側金型の厚みと前記可動側金型の厚みとを合わせた厚みが、前記固定側金型と可動側金型の型締め力と比例関係を有することを特徴とする。

また、この発明に係わる射出成形機において、前記固定側金型と前記固定ダイプレートの間、及び／又は前記可動側金型と前記可動盤の間に配置され、前記固定側金型及び／又は前記可動側金型の厚さを調整する厚さ調整手段をさらに具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる射出成形機において、前記厚さ調整手段は、互いに対向する斜面を有する楔形状の１対の板部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、射出成形機において、リンク機構を駆動させる機構は必要であるが、型厚調整機構、型締め力発生装置等の構造的な無駄を無くすことが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる射出成形機を示す側面図である。

図１において、２は射出成形機の本体部であるフレーム２００に固定された固定盤（固定ダイプレート）、３は固定盤２に対向してタイバー４により固定されたトグル受盤（支持プレート）、４は固定盤２とトグル受盤３の間に固定されたタイバー、５はタイバーにガイドされて図中左右方向に移動可能な可動盤、６は可動盤５をタイバー４に沿って移動させるためのトグルリンク、４０はトグルリンク６を移動させる駆動源である油圧シリンダー又は電動サーボモーター、１は固定盤２に固定された片方の金型である固定型、７は可動盤５に固定されたもう一方の金型である可動型である。なお、図１は、トグルリンク６が収縮して、固定型１と可動型７が型開きされた状態を示している。

図２は、トグルリンク６が伸びきって固定型１と可動型７が型締めされた状態を示す図である。

トグルリンク６は伸びきることにより、可動型７を固定型１に押し付け、この押し付け力がさらに固定盤２に作用して、タイバー４が引き伸ばされる。この引き伸ばされたタイバー４の収縮力により、固定型１と可動型７が互いに押し付けられ、型締め力が発生する。

このとき、トグルリンク６の伸びきった長さは予め決められているので、トグルリンク６が伸びきった状態では、図３に示すように固定盤２と可動盤５の間には、ある決まった隙間Ｔが生ずることになる。この隙間Ｔの寸法と固定型１と可動型７を合わせた厚み寸法とが同一であった場合には、トグルリンク６が伸びきった状態でもタイバー４は引き伸ばされず、型締め力は発生しない。従って、固定型１と可動型７を合わせた厚み寸法が隙間Ｔよりどれだけ大きいかによって、発生する型締め力が異なる。

本実施形態では、複数種類の型を使用する場合でも、固定型１と可動型７を合わせた厚み寸法が略同じになる型を使用するものとし、固定型１と可動型７を合わせた厚み寸法を、トグルリンク６が伸びきったときに丁度必要な型締め力が得られる寸法とする。これにより、トグルリンクの長さ調整や、タイバーの長さ調整等を不用とし、トグルリンク６と可動盤をダイレクトに接続することにより、構造的無駄を省くと共に、装置の剛性を上げるようにしている。

ただし、本実施形態においても、固定型１と可動型７の厚み寸法が略同じ型しか使用できないわけではなく、固定型１及び可動型７の厚みを調整する厚み調整機構を備えることにより、固定型１と可動型７の厚み寸法が多少異なっていても対応可能である。また、厚み調整機構により固定型１と可動型７の厚み寸法を微妙に調整することも可能である。

具体的な微調用厚み調整機構として、本実施形態では、図４及び図５に示すように、可動型７と可動盤５の間、または固定型１と固定盤２との間に、可動型７または固定型１の厚みを調整するためのスペーサー機構３０を備えている。このスペーサー機構３０は、図４に示すような第１及び第２の型板傾斜部材９，１０、または図５に示すような型板調整板部材１１などから構成される。

本実施形態の射出成形機は、図１に示すように、可動盤５及び固定盤２に可動型７と固定型１をそれぞれ取り付け、可動盤５を往復移動させるトグル機構（トグルリンク６）によって型締めを行う射出成形機である。

金型の厚みは予め決められているものであり、図４は、既に説明したように、微妙に金型の厚みを変更する必要がある場合に、金型取付板を、スペーサー機構３０としての第１の型板傾斜部材９と第２の型板傾斜部材１０で構成し、これらをずらすことにより傾斜面９Ａ，１０Ａの機能により金型取り付け板の厚みを変更可能とする。第１及び第２の型板傾斜部材９，１０は固定型１と固定盤２との間か、又は可動型７と可動盤５との間、或いは、その両方に配置するようにしてもよい。

または図５に示すように、型厚調整板部材１１を挿入させる構造でもよく、挿入後にクランクを利用して固定する、梃子バーで固定する、螺子止めする等の各種の方法で固定することが可能である。

厚み調整板（型板傾斜部材９，１０）は、片テーパー形状を基本とした板状の少なくとも１対の構成からなり、この擦りあう面９Ａ，１０Ａは、階段状の形状を設けられたものであっても、平面であっても良い。平面の場合には、何らかの固定手段を必要とするが、階段状の構造の場合には、その段差による強度次第であるが、別途の固定手段を必要としない場合もある。

トグル機構は、射出成形機のフレームに固定されたトグル受盤３と、移動可能な可動盤５に対して固定されており、トグル機構による移動距離は、そのクランクの伸縮による距離で決まる。したがって、クランクを収縮させた位置で、金型が開かれ、伸張させた位置で、金型を閉じ、材料を金型内部のキャビティに射出し、型締めする。

既に述べたように、金型の型締め力は、タイバー４の伸び量に依存する。言い換えれば、固定型１と可動型７のトータルの厚みが図３に示すＴよりどれだけ大きいかによってタイバー４の伸び量が決まり、それにより型締め力が決まる。そして、本実施形態は基本的に調整を必要としない構造であるが、型厚の微調整のためにスペーサー機構３０が備えられており、このスペーサー機構３０は、トグルリンク６が容易に伸びきることができる（固定型１と可動型７のトータルの厚みがＴに近い）状態から、伸びきるのにかなりの力を要する（固定型１と可動型７のトータルの厚みがＴよりかなり大きい）状態まで、固定型１と可動型７のトータルの厚みを調整可能に構成されている。なお、タイバー４の伸び量と型締め力の間にはフックの法則が成り立つので、比例関係が存在する。

図１０は、本実施形態における型締め力と金型厚さ調整代の関係を示すグラフである。

一般に、型締め力は、金型を閉じる力の最大値であって、トン〔ｔｆ〕で表され、成形可能な最大投影面積の能力を意味する。この投影面積というのは、成形品を金型の移動方向に直角な面に投影した面積を称する。型締め力の関係式は次式で表される。

型締め力〔ｋｇｆ〕＝投影面積〔ｃｍ²〕×有効射出圧力〔ｋｇｆ/ｃｍ²〕
有効射出圧力は、ノズル、スプル、ランナ、樹脂の溶融粘度を考慮して数値化し、必要な型締め力を上式で決定する。

次に、必要な型締め力と金型厚さ調整代〔Δｔ〕の関係を算出し、図５に示すように、金型設計・製作段階で、必要な型締め力と金型厚さ調整代〔Δｔ〕を加算した金型精度厚さで、金型製作を実施する。例えば必要な型締め力＝５０ｔｏｎの場合には、図１０から金型厚さ調整代〔Δｔ〕＝０．８ｍｍが得られることになる、よってＬ＋Δｔ＝Ｌ＋０．８ｍｍが金型厚さとなる。このように金型の厚み寸法に、必要な型締め力を発生するための調整代を上乗せして金型を製作しておくことにより、特別な調整機構が無くとも、必要な型締め力が得られる。

本実施形態の装置に金型を積載した状態は、可動盤５に可動型７を、固定盤２に固定型１をそれぞれ取り付け、可動盤５を往復移動させるトグルリンク６によって型締めを行い、必要な型締め力を金型厚さ調整代〔Δｔ〕を加算した金型精度厚さで得るものである。

金型鋼材はなるべく統一しておき、熱膨張による可変型厚調整に影響がない様に配慮する必要がある。

以上は単なる一実施形態であって、本願発明は図示された型締め機構、駆動方式の具体的な構成に限定されない。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、従来の射出成形機の基本機能を保持しつつ、より小形化することが可能となるため、限られたスペースに従来よりも効率的に装置を配置することが容易となり、成形スペースの削減にも効果的である。

また、金型の厚みを大体同じくする成形品をターゲットとする装置構成であるので、従来装置の不要部分を削除し、より軽量、より調整容易な装置化を可能とした。

なお、成形品取り出し装置も共用することができるため、コストダウン効果も期待できる。

本発明の一実施形態に係わる射出成形機を示す側面図である。 図１に示す射出成形機が型締めされた状態を示す図である。 一実施形態の射出成形機の型閉め限界ストロークを示す図である。 型厚の調整機構を示す図である。 型厚の調整機構を示す図である。 従来技術の射出成形機を示す図である。 従来技術の射出成形機を示す図である。 従来技術の射出成形機を示す図である。 従来技術の射出成形機を示す図である。 型締め力と金型厚さ調整代の関係を示す図である。

符号の説明

１ 固定型
２ 固定盤（固定ダイプレート）
３ トグル受盤（支持プレート）
４ タイバー
５ 可動盤（移動ダイプレート）
６ トグルリンク
７ 可動型
９ 第１の型板傾斜部材
１０ 第２の型板傾斜部材
９Ａ，１０Ａ 傾斜面
１１ 型厚調整板部材
１２ 型締めシリンダー
１３ センタスクリュ
１４ トグルプレート
１５ タイバーナット
４０ 油圧シリンダー
３０ スペーサー機構

Claims (4)

1. 射出成形機の本体部に固定された固定ダイプレートと、
   該固定ダイプレートに対向する支持プレートと、
   前記固定ダイプレートと支持プレートの間に固定されたタイバーと、
   該タイバーに沿って前記固定ダイプレートと支持プレートの間で移動可能に配置された可動盤と、
   前記支持プレートと前記可動盤とに連結され、前記可動盤を前記タイバーに沿って前記固定ダイプレートと支持プレートの間で移動させるリンク機構と、
   前記固定ダイプレートに固定された固定側金型と、
   前記可動盤に固定された可動側金型と、
   を具備することを特徴とする射出成形機。
2. 前記固定側金型の厚みと前記可動側金型の厚みとを合わせた厚みが、前記固定側金型と可動側金型の型締め力と比例関係を有することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記固定側金型と前記固定ダイプレートの間、及び／又は前記可動側金型と前記可動盤の間に配置され、前記固定側金型及び／又は前記可動側金型の厚さを調整する厚さ調整手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記厚さ調整手段は、互いに対向する斜面を有する楔形状の１対の板部材を備えることを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。

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