JP2005319664A - 型締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の射出成形機に用いられる型締め装置は、可動側金型を駆動させるための機構が複雑で大きく、型締めのために出力の大きな駆動源が必要であった。
【解決手段】 本発明による型締め装置１０は、固定側金型１１が取り付けられる固定側プラテン１２と、この固定側プラテン１２とベース板１４との間に配され、固定側金型１１と対向する可動側金型１５が取り付けられる可動側プラテン１６と、この可動側プラテン１６が固定側プラテン１２との対向方向に沿って摺動可能に貫通し、基端部がベース板１４に固定されると共に先端部が固定側プラテン１２に固定された複数本のタイバー１３と、可動側プラテン１６に連結されてこの可動側プラテン１６を固定側プラテン１２との対向方向に沿って駆動するプラテン駆動手段と、型開き位置における可動側プラテン１６を固定側プラテン１２に付勢する圧縮コイルばね１７とを具えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定側金型と可動側金型とにより成形加工を行う際に用いられる型締め装置に関する。

射出成形機は、射出ユニットと型締め装置とが水平方向に配置された横型射出成形機と、射出ユニットと型締め装置とが鉛直方向に配置された竪型（縦型）射出成形機とに大きく分けられる。横型射出成形機は、成形品が取出しやすく、操作が比較的簡単で、保守点検が容易であるなどの特徴がある。一方、竪型（縦型）射出成形機は、横型射出成形機と比較してインサート成形が容易にでき、設置床面積が少なくて済む他、型締め時の型締め力の方向および射出時の樹脂の射出圧の作用方向が合理的で性能の良いものが得られるなどの特徴を有する。

このような射出成形機における型締め装置は、その構造上から直圧式とトグル式とに大別される。直圧式型締め装置は、可動盤に油圧または空圧シリンダが直接連結され、このシリンダに対して給排される油圧または空圧により、型締めを行う方式である。これによって型締めを行った場合、型締め装置に大きな負荷が作用し、特に竪型成形機においてはこれが特に顕著に現れることから、型開き時における負荷を低減する竪型成形機が特許文献１にて提案されている。一方、トグル式型締め装置は、可動盤に取付けられたトグルリンク機構を介して金型の開閉動作を行うと共に型締め力を発生させる方式である。トグルリンク機構の駆動源として、油圧シリンダや空圧シリンダの他、サーボモータなども用いられる。トグルリンク機構の特徴として、作動するリンクの腕の比率や位置によって、可動盤の移動速度および力の拡大率を変えることができることが挙げられる。通常、可動盤の速度は型締め動作開始段階では早く、型締め動作終了間際になると遅くなり、最終的にはゼロとなるが、この時の力の拡大率は一般的に数十倍となる。

特開平１１−３３３８５３号公報

トグル式型締め装置の型締め開始段階では、力の拡大率がそれほど大きくはなく、この状態で可動盤の金型取付板や可動側金型などの重量物を移動させる必要があるため、トグルリンク機構に大きな負荷が作用し、特にトグルリンク機構を駆動するボールねじの部分と、これを駆動するモータなどのアクチュエータとに大きな負荷が作用することになる。このため、大型のボールねじやアクチュエータが必要となり、運転時の消費電力量が大きくなるという問題も発生する。

また、竪型射出成形機では金型の開閉方向が鉛直方向となるため、可動盤およびこれと一体の金型取付板や可動側金型などの自重に抗して可動盤を上昇させなければならず、トグルリンク機構に作用する負荷が横型射出成形機のそれよりも更に大きくなり、必然的にトグルリンク機構自体を高剛性化させる必要が生ずる。

ところで、金型の開閉ストロークをある程度大きく取るためには、トグルリンク機構のアームを長く設定するか、またはアームの揺動ストロークを大きく設定する必要がある。アーム長を大きく設定した場合、トグルリンク機構自体が大きくなってしまい、小型の成形機には不向きである。アームの揺動ストロークを大きく設定した場合、型開き位置から型締め位置へとアームを回動させるに連れて可動盤の移動ストロークが少なくなり、各アームが構成する角度が９０°を下回っていくに従い、可動金型及び可動プラテンを押上げる力は減少してしまい逆に横方向へ働く力Ｆ１が大きくなってしまう。即ちこの状態では可動金型及び可動プラテンを固定プラテン側に押上げ難くなり、それを駆動させるためには大きな出力を発生できるサーボモータ等のアクチュエータが必要となり、ボールねじやサーボモータ等駆動装置にかかる負荷も大きなものとなってしまう。

本発明による型締め装置は、ベース板と、このベース板から隔てて配され、固定側金型が取り付けられる固定側プラテンと、この固定側プラテンと前記ベース板との間に配され、前記固定側金型と対向する可動側金型が取り付けられる可動側プラテンと、この可動側プラテンが前記固定側プラテンとの対向方向に沿って摺動可能に貫通し、基端部が前記ベース板に固定されると共に先端部が前記固定側プラテンに固定された複数本のタイバーと、前記可動側プラテンに連結されてこの可動側プラテンを前記固定側プラテンとの対向方向に沿って駆動するプラテン駆動手段と、型開き位置において前記可動側プラテンを前記固定側プラテンに付勢する付勢手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明においては、型開き位置における可動側プラテンが付勢手段によって固定側プラテンに付勢されており、型締めの際にプラテン駆動手段が可動側プラテンを固定側プラテンに向けて移動させる際の駆動力が軽減される。

本発明の型締め装置において、付勢手段が複数本の圧縮コイルばねであって、タイバーがそれぞれ貫通するようにベース板と可動側プラテンとの間に設けることができる。特に、固定側プラテンの下方に可動側プラテンが配置されている場合、複数本の圧縮コイルばねのばね力と可動側金型および可動側プラテンの重量とを釣り合わせることが有効である。

あるいは、付勢手段が複数本の引っ張りばねであって、両端部をそれぞれ固定側プラテンと可動側プラテンとに連結してもよい。特に、固定側プラテンの下方に可動側プラテンが配置されている場合、複数本の引っ張りばねのばね力と可動側金型および可動側プラテンの重量とを釣り合わせることが有効である。

プラテン駆動手段は、中間部が枢軸を介してベース板に枢支された駆動アームと、この駆動リンクの先端部と可動側プラテンとに両端部がピン止めされた従動アームと、駆動アームの基端部に連結されてこの駆動アームを枢軸を中心に揺動させるアクチュエータとを有するものであってよい。この場合、アクチュエータは、駆動アームの基端部が連結されるボールナットと、このボールナットが螺合されるボールねじ軸と、このボールねじ軸を正逆回転させる駆動モータとを有することができる。

本発明の型締め装置によると、型開き位置における可動側プラテンを固定側プラテンに付勢する付勢手段を設けたので、型締めの際にプラテン駆動手段の負荷を軽減させることができる。

付勢手段が複数本の圧縮コイルばねであって、タイバーがそれぞれ貫通するようにベース板と可動側プラテンとの間に設けた場合、タイバーによって圧縮コイルばねが保持された状態となり、付勢手段をベース板と可動側プラテンとに連結するための特別な工夫が不要となり、部品点数の増大なども回避することができる。

特に、固定側プラテンの下方に可動側プラテンを配置した場合において、複数本の圧縮コイルばねのばね力と可動側金型および可動側プラテンの重量とを釣り合わせることにより、プラテン駆動手段による駆動力のほぼ全部を型締め力として利用することが可能となる。

中間部が枢軸を介してベース板に枢支された駆動アームと、この駆動リンクの先端部と可動側プラテンとに両端部がピン止めされた従動アームと、駆動アームの基端部に連結されてこの駆動アームを枢軸を中心に揺動させるアクチュエータとをプラテン駆動手段が具えている場合、可動側プラテンの駆動機構を極めて単純化させることができ、型締め装置の小型軽量化が可能となる。

特に、駆動アームの基端部が連結されるボールナットと、このボールナットが螺合されるボールねじ軸と、このボールねじ軸を正逆回転させる駆動モータとを上述したアクチュエータが有する場合、低出力の駆動モータを使用することができ、型締め装置のさらなる小型軽量化が可能となる。

本発明による型締め装置を比較的小型の竪型プラスチック射出成形機に応用した実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。

シングルトグルリンク機構をプラテン駆動手段に組み込んだ本発明による型締め装置の第１の実施形態における型開き状態の概略断面構造を図１に示し、型締め状態の概略断面構造を図２に示す。すなわち、固定側金型１１が取り付けられる固定側プラテン１２は、この固定側プラテン１２に上端部が連結された複数本の相互に平行なタイバー１３を介してベース板１４の上方に配置され、図示しない射出シリンダの下端の射出ノズルが連結される。固定側金型１１との間に図示しない成形キャビティを画成する可動側金型１５が取り付けられた可動側プラテン１６には、下端部をベース板１４に連結したタイバー１３がそれぞれ摺動可能に貫通し、可動側プラテン１６は可動側金型１５と共に固定側金型１１との対向方向に沿って昇降可能となっている。ベース板１４と可動側プラテン１６との間に位置する個々のタイバー１３には、型開き位置における可動側プラテン１６を固定側プラテン１２に向けて付勢する本発明の付勢手段としての圧縮コイルばね１７がそれぞれ装着されており、本実施形態では後述するプラテン駆動手段を可動側プラテン１６に連結しない状態において、これら圧縮コイルばね１７のばね力と、可動側プラテン１６および可動側金型１５の自重とが釣り合うようにし、この状態において可動側金型１５の上端面が固定側金型１１の下端面の直下に位置し、型締め寸前の状態となるように設定されている。このため、図１に示す可動側金型１５の型開き位置における可動側プラテン１６には、圧縮コイルばね１７のばね力が作用し、可動側プラテン１６は固定側プラテン１２に向けて付勢された状態となる。このばね力は可動側プラテン１６がベース板１４に近接するほど大きくなる。

この場合、個々の圧縮コイルばね１７のばね力が可動側プラテン１６に対してバランス良く作用しないと、可動側プラテン１６の昇降時の抵抗となってしまうため、個々の圧縮コイルばね１７のばね定数や長さなどを等しく設定すると共に可動側プラテン１６とベース板１４との間隔を均一に設定する必要がある。また、圧縮コイルばね１７のばね力がタイバー１３の長手方向と平行に作用するように、本実施形態の如く圧縮コイルばね１７にタイバー１３を貫通させることにより、圧縮コイルばね１７の両端部をベース板１４と可動側プラテン１６とに連結するための特別な機構や、圧縮コイルばね１７の弾性変形方向を規定するための規制部材が不要となり、型締め装置１０の部品点数の増大や大型化を回避することができる。

固定側プラテン１２とベース板１４との間に配された可動側プラテン１６には、従動アーム１８の上端部がピン１９を介して回動自在に連結されており、この従動アーム１８の下端部は、中間部分が枢軸２０を介して揺動自在にベース板１４に連結された駆動アーム２１の上端部が揺動ピン２２を介して連結されている。一方、ベース板１４が固定され、かつこのベース板１４を収容するハウジング２３内には、一対の軸受ブラケット２４を介してボールねじ軸２５の両端部が回転自在に支持されている。軸線が水平となるように配されたボールねじ軸２５の基端部には、継手２６を介して駆動モータ２７が連結され、この駆動モータ２７もハウジング２３内に収容されている。ボールねじ軸２５に螺合するボールナット２８には、ボールねじ軸２５の軸線に対して直交して水平方向に延在する案内ピン２９が突設されており、この案内ピン２９は駆動アーム２１の基端部に形成された長孔３０に対して摺動自在に係合している。

上述した駆動モータ２７は、電動サーボモータおよび流体圧駆動モータの何れでもよく、ピン１９，枢軸２０，揺動ピン２２，案内ピン２９の軸線はすべて相互に平行に設定され、これらを含めて従動アーム１８，駆動アーム２１，ボールねじ軸２５，駆動モータ２７，ボールナット２８などが本発明のプラテン駆動手段を構成し、そのうちのボールねじ軸２５，駆動モータ２７，ボールナット２８などが本発明のアクチュエータを構成している。

従って、可動側金型１５を図１に示す型開き位置から図２に示す型締め位置に移動させる場合、駆動モータ２７を作動してボールねじ軸２５を正転させることにより、ボールナット２８が図１に示すボールねじ軸２５の基端側から先端側に移動し始め、これに伴って倒れていた状態にある駆動アーム２１が鉛直となるように起き始め、可動側金型１５が固定側金型１１に向けて上昇する。この時、可動側プラテン１６には圧縮コイルばね１７のばね力が作用しているため、ごく僅かな駆動力によって可動側金型１５を上昇させることが可能となり、駆動モータ２７として小型の低起動力のものを使用することができる。

このようにして、従動アーム１８と駆動アーム２１とが一直線状となる少し手前で固定側金型１１と可動側金型１５とが完全に閉じ、ここから型締め力が発生して従動アーム１８と駆動アーム２１とが一直線状、つまりピン１９，揺動ピン２２，枢軸２０および案内ピン２９とが鉛直方向に一直線状となる図２に示す型締め位置にて型締め力が最大となる。この型締め力は、弾性的に引き伸ばされるタイバー１３の弾性力に対応している。

型締め完了後、射出シリンダの射出ノズルから固定側プラテン１２および固定側金型１１に形成された樹脂通路を介して可動側金型１５との間に形成された成形キャビティ内に溶融樹脂が射出され、冷却工程を経て駆動モータ２７を逆転することにより、上述と逆の手順にて型開きが行われ、成形された製品を可動側金型１５から取り出し、一連の成形工程を完了する。

なお、案内ピン２９から枢軸２０までの距離に対し、枢軸２０から駆動アーム２１の上端部の揺動ピン２２までの距離の割合を変更することにより、ボールねじ軸２５の軸線に沿ったボールナット２８の移動距離に対する可動側プラテン１６の昇降量の割合を自由に変更することができる。また、可動側プラテン１６を固定側プラテン１２との対向方向に昇降させるプラテン駆動手段や、駆動アーム２１を揺動させるアクチュエータは、上述した実施形態以外に他の周知のものを適宜採用することが可能であることは言うまでもない。

上述した実施形態では、本発明の付勢手段として圧縮コイルばね１７を採用したが、引っ張りばねを利用することも可能であり、両者を併用することも有効である。

このような本発明による型締め装置の他の実施形態の主要部の構造を図３に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、複数本の引っ張りばね３１の上下両端部が固定側プラテン１２と可動側プラテン１６とに連結されており、本実施例においてもプラテン駆動手段を可動側プラテン１６に連結しない状態において、これら引っ張りばね３１のばね力と、可動側プラテン１６および可動側金型１５の自重とを釣り合わせ、この状態において、可動側金型１５の上端面が固定側金型１１の下端面の直下に位置し、型締め寸前の状態となるように設定されている。この場合、個々の引っ張りばね３１のばね力が可動側プラテン１６に対してバランス良く作用するように、個々の引っ張りばね３１のばね定数や長さなどを等しく設定すると共に固定側プラテン１２と可動側プラテン１６との間隔が均一に設定されている。

従って、本実施形態においても型開き位置から型締め位置に可動側金型１５を上昇させる際に引っ張りばね３１のばね力によって可動側金型１５および可動側プラテン１６に対する上昇駆動力を大幅に軽減することができる。

なお、上述した実施形態では竪型射出成形機について説明したが、本発明は横型の射出成形機などにも適用可能である。

本発明による型締め装置をプラスチックの射出成形機に応用した一実施形態の概略構造を表す断面図であり、型開き状態を示している。 図１に示した型締め装置における型締め状態を示す断面図である。 本発明による型締め装置の他の実施形態の一部を表す概念図である。

符号の説明

１０ 型締め装置
１１ 固定側金型
１２ 固定側プラテン
１３ タイバー
１４ ベース板
１５ 可動側金型
１６ 可動側プラテン
１７ 圧縮コイルばね
１８ 従動アーム
１９ ピン
２０ 枢軸
２１ 駆動アーム
２２ 揺動ピン
２３ ハウジング
２４ 軸受ブラケット
２５ ボールねじ軸
２６ 継手
２７ 駆動モータ
２８ ボールナット
２９ 案内ピン
３０ 長孔
３１ 引っ張りばね

Claims (5)

1. ベース板と、
   このベース板から隔てて配され、固定側金型が取り付けられる固定側プラテンと、
   この固定側プラテンと前記ベース板との間に配され、前記固定側金型と対向する可動側金型が取り付けられる可動側プラテンと、
   この可動側プラテンが前記固定側プラテンとの対向方向に沿って摺動可能に貫通し、基端部が前記ベース板に固定されると共に先端部が前記固定側プラテンに固定された複数本のタイバーと、
   前記可動側プラテンに連結されてこの可動側プラテンを前記固定側プラテンとの対向方向に沿って駆動するプラテン駆動手段と、
   型開き位置において前記可動側プラテンを前記固定側プラテンに付勢する付勢手段と
   を具えたことを特徴とする型締め装置。
2. 前記付勢手段が複数本の圧縮コイルばねであり、前記タイバーがそれぞれ貫通するように前記ベース板と前記可動側プラテンとの間に配されていることを特徴とする請求項１に記載の型締め装置。
3. 前記固定側プラテンの下方に前記可動側プラテンが配置され、前記複数本の圧縮コイルばねは、前記可動側金型および可動側プラテンの重量と釣り合うようなばね力を有することを特徴とする請求項２に記載の型締め装置。
4. 前記プラテン駆動手段は、中間部が枢軸を介して前記ベース板に枢支された駆動アームと、この駆動リンクの先端部と前記可動側プラテンとに両端部がピン止めされた従動アームと、前記駆動アームの基端部に連結されてこの駆動アームを前記枢軸を中心に揺動させるアクチュエータとを有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の型締め装置。
5. 前記アクチュエータは、前記駆動アームの基端部が連結されるボールナットと、このボールナットが螺合されるボールねじ軸と、このボールねじ軸を正逆回転させる駆動モータとを有することを特徴とする請求項４に記載の型締め装置。
   

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