JP2007160898A - 昇降駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】シングルトグルリンク方式の型開閉機構においては、可動側プラテンが傾いた状態で移動する可能性があった。
【解決手段】本発明による昇降駆動機構は、下プレート１４に対し複数本のタイバー１５を介して昇降自在に配される可動側プラテン１３と、この可動側プラテン１３に第１のピン３５を介して回動自在に連結されるクランクアーム３３とを具えている。また、このクランクアーム３３に第２のピン４０を介して回動自在に連結され、枢支ピン４４を介して下プレート１４に対し回動自在に枢支される駆動リンクアーム４１と、枢支ピン４４を中心に駆動リンクアーム４１を回動させるアーム駆動手段とを具えている。さらに、第１のピン３５の両端部が摺動自在に係合してこれらを昇降自在に案内する第２の案内手段も具えている。第１のピン３５は各タイバー１５から等距離に位置している。
【選択図】図６

Description

本発明は、昇降駆動機構に関し、特に射出成形機の型開閉機構に用いて好適である。

金型などの成形型を用いて樹脂や金属あるいはこれらに無機材料を添加した複合材料を所定の形状に成形加工する場合、得られた成形品を取り出すために成形型の開閉を行う必要がある。このような目的で射出形成の分野においては、種々の型開閉機構が提案されている。特に、構造が単純でメンテナンスも容易であるなどの利点を持つシングルトグルリンク方式による型開閉機構は、比較的小型の射出成形機に多く採用されている。

しかしながら、このシングルトグルリンク方式のものは、型開閉方向以外のモーメントが可動側型板を取り付けた可動側プラテンに作用するため、可動側プラテンが傾いた状態で移動する傾向を持つ。このように、可動側プラテンが傾いた状態で移動すると、固定側プラテンまたは中間プレートに取り付けられた固定側型板および可動側型板の合わせ面が正確に密着せず、片当たりした状態となる場合が起こる。この結果、成形品の寸法形状がばらついたり、成形品に大きなばりが形成されてしまい、不良率が増大してしまうという問題があった。

このようなシングルトグルリンク方式による型開閉機構における可動側プラテンの傾きを防止し得る技術として、特許文献１が知られている。これは、可動側プラテンであるリアプラテンにカムフォロアを取り付け、型開閉方向に沿って延在する機枠上にカムフォロアを介してリアプラテンを搭載したものである。これによると、機枠に沿ってリアプラテンが移動する際、リアプラテンの自重によってカムフォロアが常に機枠上を転動するため、リアプラテンの傾きが防止される。

特開平１−２９５８１５号公報

特許文献１に開示された技術は、リアプラテンの自重を利用してその傾きを防止しているため、横型の型開閉機構においてのみ有効である。従って、シングルトグルリンク方式による縦型の型開閉機構においては、固定側プラテンまたは中間プレートに取り付けた固定側型板の合わせ面に対して可動側プラテンに取り付けられた可動側型板の合わせ面が傾いて押し当たる場合が依然として存在している。このため、シングルトグルリンク方式による縦型の型開閉機構を有する射出成形機においては、成形不良の発生を確実に避けることができない。

２つのトグルリンクを力学的に対称に配置したダブルトグルリンク機構を用いた場合、各トグルリンク機構によって発生する型開閉方向以外のモーメントを相互に打ち消すことが可能である。しかしながら、ダブルトグルリンク機構は、部品点数が必然的に多くなって機構自体も大型化する上、その設備コストが嵩んでしまう欠点がある。

本発明は、射出成形機において、シングルトグルリンク方式を用いた縦型の型開閉機構に関する上述した課題を解決し、昇降時に昇降ブロックの傾きを防止し得るシングルトグルリンク方式を用いたコンパクトな昇降駆動機構を提供することを目的とする。この昇降駆動機構は、射出成形機におけるシングルトグルリンク方式を用いた縦型の型開閉機構に適用し得るものであることは言うまでもない。

本発明による昇降駆動機構は、固定ベースに対し複数の案内手段を介して昇降自在に配される昇降ブロックと、この昇降ブロックの下端部に一端部が第１のピンを介して回動自在に連結されるクランクアームと、このクランクアームの他端部に第２のピンを介して上端部が回動自在に連結されると共に前記第２のピンよりも下側に位置する部分が枢支ピンを介して前記固定ベースに対し回動自在に枢支される駆動リンクアームと、この駆動リンクアームの上端部を前記枢支ピンを中心に回動させるアーム駆動手段と、前記第１のピンの両端部が摺動自在に係合して当該第１のピンの両端部を昇降自在に案内する第２の案内手段とを具え、前記第１および第２のピンならびに前記枢支ピンは、これらの回転軸線が相互に平行であって前記昇降ブロックの昇降方向に対して直交しており、さらに前記第１のピンは、前記複数の案内手段から等距離に位置していることを特徴とするものである。

本発明においては、アーム駆動手段によって駆動リンクアームを枢支ピンを中心として回動させると、第２のピンを介して駆動リンクアームに連結されたクランクアームが第１のピンを中心に回動する。これに伴い、第１のピンの両端部が第２の案内手段に沿って昇降し、これら第１のピンに連結された昇降ブロックもまた第１の案内手段に沿って昇降する。この場合、クランクアームの回動に伴って発生するモーメントが第２の案内手段にて受け止められ、昇降ブロック側へは作用しない。また、第１のピンは、複数の案内手段から等距離に位置しており、複数の案内手段に対する昇降ブロックの昇降に伴う負荷が平均化される。

本発明による昇降駆動機構において、第１のピンの両端にそれぞれ回転自在に取り付けられるローラをさらに具え、第２の案内手段は、これらローラがそれぞれ転動可能に当接する溝を有するものであってよい。

アーム駆動手段は、固定ベースに対して回転自在に取り付けられて駆動回転するボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合するボールナットユニットとを有し、このボールナットユニットに駆動リンクアームが連結されているものであってよい。

本発明における昇降駆動機構が成形機における型開閉機構であり、昇降ブロックは金型の可動側型板が取り付けられる可動側プラテンであってよい。この場合、複数の案内手段が固定ベースに植設された複数本のタイバーを含むことができる。

本発明の昇降駆動機構は、昇降ブロックと、クランクアームと、駆動リンクアームと、アーム駆動手段と、第１のピンの両端部が摺動自在に係合して第１のピンの両端部を昇降自在に案内する第２の案内手段とを具えている。また、第１および第２のピンならびに枢支ピンは、これらの回転軸線が相互に平行であって昇降ブロックの昇降方向に対して直交している。このため、クランクアームの回動に伴って発生するモーメントを第１のピンの両端部を支持する第２の案内手段で受け止めることができる。この結果、昇降ブロックにモーメントが負荷せず、昇降ブロックは複数の案内手段に案内されつつクランクアームの回動に伴って傾くことなく昇降させることができる。しかも、第１のピンは、複数の案内手段からほぼ等距離に位置しているので、昇降ブロックの昇降に伴う複数の案内手段に対する負荷が均一化され、さらに昇降ブロックの傾きを抑制することが可能となる。

第１のピンの両端にそれぞれ回転自在に取り付けられるローラをさらに具え、これらローラがそれぞれ転動可能に当接する溝を第２の案内手段に設けた場合、溝に沿ってローラが転動するため、これらの間に発生する摩擦力を最小限に抑えることができる。この結果、より円滑に第１のピンを第２の案内手段に沿って昇降させることが可能である。

昇降駆動機構が成形機における型開閉機構であって、昇降ブロックが金型の可動側型板が取り付けられる可動側プラテンの場合、可動側型板と固定側型板との合わせ面を確実に密着させることが可能となり、ばらつきのない成形品を得ることができる。

本発明による昇降駆動機構を縦型射出成形機の型開閉機構に応用した一実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、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任意の技術にも当然応用することができる。

本実施形態における型開閉機構の外観を図１に示し、その縦断面形状を図２に示す。本実施形態の型開閉機構は４枚のプレート、すなわち上から順に固定側プラテン１１，中間プレート１２，可動側プラテン１３，下プレート１４を有している。下プレート１４には相互に平行に配列する複数本（図示例では４本）のタイバー１５の下端部が植設されている。これらタイバー１５は、鉛直方向に延在して可動側プラテン１３，中間プレート１２，固定側プラテン１１の隅部をそれぞれ貫通し、これらの上端部がロックナット１６を介して固定側プラテン１１に一体的にねじ止めされている。金型の固定側型板１７および可動側型板１８は、中間プレート１２および可動側プラテン１３に対してそれぞれ差し込み式に装着される。そして、これら中間プレート１２および可動側プラテン１３の側面にそれぞれ設けられた固定ボルト１９により、中間プレート１２および可動側プラテン１３に対して一体的に固定される。本実施形態では可動側プラテン１３をタイバー１５に沿って上下に昇降させることにより金型の開閉を行うようになっている。

可動側プラテン１３には、タイバー１５に対して可動側プラテン１３を昇降自在に保持する直線案内ブシュ２０が取り付けられている。これら直線案内ブシュ２０はタイバー１５が貫通する２種類の環状をなすブシュ押え板２１，２２によって可動側プラテン１３内に収容された状態となっている。これらタイバー１５に対し直線案内ブシュ２０を介して可動側プラテン１３を嵌合させることにより、可動側プラテン１３の水平方向の位置が規定される。なお、下プレート１４と可動側プラテン１３との間のタイバー１５の部分には、可動側プラテン１３を駆動昇降する際に可動側プラテン１３に対する支持重量を軽減するための圧縮コイルばね２３が介装されている。

中間プレート１２には、タイバー１５が貫通する貫通穴２４がそれぞれ形成されている。これら貫通穴２４の内径は、タイバー１５の外径よりも充分大きく設定され、中間プレート１２がタイバー１５に接触することなくタイバー１５に沿って昇降し得るように配慮している。

固定側プラテン１１にはこの固定側プラテン１１から下向きに突出して頭部２５ａが中間プレート１２に係止し得る一対のプラーボルト２５がナット２６を介してねじ止めされている。これら一対のプラーボルト２５は、すべてのタイバー１５から等距離にある当該型開閉機構の中心位置に対して点対称となるように配されている。固定側プラテン１１に対して密着し得る中間プレート１２は、プラーボルト２５の頭部２５ａによって固定側プラテン１１からの最大下降量が規定される。つまり、型開き時における固定側型板１７および可動側型板１８の合わせ面の間隔が所望の値に規定される。固定側プラテン１１と中間プレート１２との間のプラーボルト２５には中間プレート１２を下方に付勢する圧縮コイルばね２７が介装されている。

これにより、型開き時に中間プレート１２と可動側プラテン１３とが一体的に下降した後、中間プレート１２がその下降端位置に達した時点で可動側プラテン１３のみがさらに下降して実際の型開きが始まるようになっている。なお、可動側プラテン１３には、固定側プラテン１１と中間プレート１２と可動側プラテン１３とが密着状態となった時、中間プレート１２の下端から下方に突出するプラーボルト２５の下端部を収容し得る収容穴２８が形成されている。

中間プレート１２には、タイバー１５と平行に下向きに突出する一対の案内ロッド２９の上端部がナット３０を介してねじ止めされている。これら一対の案内ロッド２９は、すべてのタイバー１５から等距離にある型開閉機構の中心位置に対して点対称となるように配されているが、これらの対向方向は、先の一対のプラーボルト２５の対向方向に対して直交するように設定されている。可動側プラテン１３には、可動側プラテン１３に対して案内ロッド２９を昇降自在に保持する直線案内ブシュ３１が取り付けられている。これら直線案内ブシュ３１は、案内ロッド２９が貫通する一方のブシュ押え板２１によって可動側プラテン１３内に収容された状態となっている。中間プレート１２および可動側プラテン１３がどのような昇降位置にあっても、常に案内ロッド２９が直線案内ブシュ３１に対して嵌合状態となるように、中間プレート１２からの案内ロッド２９の突出長が設定されている。

このように、可動側プラテン１３に対し直線案内ブシュ３１を介してこれら案内ロッド２９を嵌合させることにより、一対のプラーボルト２５によって吊り下げられた状態の中間プレート１２の傾きおよび位置ずれが規制される。仮に、中間プレート１２が案内ロッド２９に対する自重の偏りによって傾いたり、熱膨張などでタイバー１５との位置関係がずれたとしても、中間プレート１２がタイバー１５に接触するようなことは起こらない。その理由は、中間プレート１２に形成された貫通穴２４とタイバー１５との間には充分な隙間が形成されているからである。中間プレート１２は案内ロッド２９によって可動側プラテン１３に対する相対位置が設定されているので、金型の固定側型板１７と可動側型板１８との嵌合に何ら問題は生じない。なお、本実施形態では中間プレート１２の上端からナット３０を突出させている。このため、型締め時に固定側プラテン１１と中間プレート１２とが密着できるように、中間プレート１２のナット３０を収容するための凹部３２が固定側プラテン１１の下面に形成されている。

上述した実施形態では、中間プレート１２に案内ロッド２９を突設すると共に可動側プラテン１３に直線案内ブシュ３１を組み込むようにしている。しかしながら、中間プレート１２に直線案内ブシュ３１を組み込むと共に可動側プラテン１３に案内ロッド２９を上向きに突設するようにしても良い。

なお、固定側型板１７を固定側プラテン１に取り付けた中間プレート１２を持たないタイプの型開閉機構においては、固定側プラテン１１に案内ロッド２９を突設すると共に可動側プラテン１３に直線案内ブシュ３１を組み込むようにしても良い。あるいは、逆に固定側プラテン１１に直線案内ブシュ３１を組み込むと共に可動側プラテン１３に案内ロッド２９を上向きに突設することも可能である。

可動側プラテン１３を昇降するための駆動機構が図３以降に示されている。図３は、可動側プラテン１３とクランクアーム３３との連結部分の内部構造を示し、図４はリンク機構部分を破断した状態の正面形状を示し、図５はその側面形状を示し、図６は可動側プラテン１３がその下降端に移動した場合の側面形状を示している。

可動側プラテン１３の底面中央部には、連結ブラケット３４が一体的に固定されている。この連結ブラケット３４の下端部には第１のピン３５が軸受ブシュ３６を介して回転自在に挿通され、この第１のピン３５には、連結ブラケット３４の下端部を挟む一対のクランクアーム３３の一端部が一体的に嵌着されている。第１のピン３５の回転軸線は、可動側プラテン１３の昇降方向に対して直交する水平方向に設定され、クランクアーム３３に対する第１のピン３５の抜け外れを防止する図示しないスナップリングが第１のピン３５に装着されている。第１のピン３５の両端部にはそれぞれ円形のカムフォロア３７が回転自在に装着されている。これらカムフォロア３７が転動可能に嵌合する溝３８ａを可動側プラテン１３の昇降方向と平行に形成した一対の案内ブロック３８が固定ボルト３９を介して下プレート１４に対し一体的に固定されている。

この場合、下プレート１４に対する案内ブロック３８の取り付け位置を微調整できるように、案内ブロック３８に形成された図示しないボルト貫通穴を固定ボルト３９の軸径よりも大きめに設定しておくことが好ましい。これにより、カムフォロア３７と案内ブロック３８の溝３８ａとの係合状態を適切に調整することが可能である。

本実施形態では、中間プレート１２と可動側プラテン１３とが接触して中間プレート１２が上昇を始める時点で、カムフォロア３７が案内ブロック３８の溝３８ａから抜け外れるように設定している。しかしながら、常にカムフォロア３７が案内ブロック３８の溝３８ａ内に保持されているように、案内ブロック３８の溝３８ａの長さをさらに長く設定することも可能である。また、カムフォロア３７による転動に代えて第１のピン３５の両端部を案内ブロック３８の溝３８ａに摺接させるようにしてもよく、この場合にはカムフォロア３７を省略することができる。上述したカムフォロア３７，案内ブロック３８などが本実施形態における本発明の第２の案内手段を構成することは言うまでもない。

クランクアーム３３の他端部には、第２のピン４０を介して駆動リンクアーム４１の上端部が回動自在に連結されており、第２のピン４０と駆動リンクアーム４１との間には軸受ブシュ４２が組み込まれている。なお、第１のピン３５と平行に配される第２のピン４０の両端部には、第２のピン４０がクランクアーム３３から抜け外れるのを防止するための図示しないスナップリングが装着されている。駆動リンクアーム４１の中央部には、軸受ブシュ４３を介して枢支ピン４４が回動自在に貫通しており、この枢支ピン４４も第１，第２のピン３５，４０と平行に設定されている。枢支ピン４４の両端部は、下プレート１４に固定された一対のアーム支持ブラケット４５に対して貫通状態で連結され、これらアーム支持ブラケット４５から枢支ピン４４が抜け外れないよう、図示しないスナップリングが枢支ピン４４の両端に装着されている。

一方、下プレート１４には、駆動スプロケット４６を装着した図示しないスピンドルの回転軸線が第１，第２のピン３５，４０および枢支ピン４４と直交するように、水平に延在する正逆転可能なＡＣサーボモータ４７が設置されている。また、駆動リンクアーム４１の下端部を間に挟んでＡＣサーボモータ４７の反対側には、ＡＣサーボモータ４７のスピンドルの回転軸線と平行に延在するボールねじ軸４８が配されている。このボールねじ軸４８の両端部は、下プレート１４と一体の軸受４９を介して回転自在に支持され、その一端側に装着された従動スプロケット５０と駆動スプロケット４６とには無端の歯付きベルト５１が巻き掛けられている。ボールねじ軸４８にはボールナットユニット５２が螺合しており、このボールナットユニット５２には、鉛直方向に延在する案内溝５３ａを形成した案内ブロック５３が固定されている。この案内ブロック５３の案内溝５３ａには、第１，第２のピン３５，４０および枢支ピン４４と平行な状態で駆動リンクアーム４１の下端に回転自在に取り付けた案内ローラ５４が転動可能に係合している。

これにより、ボールねじ軸４８の回転に伴うボールナットユニット５２の連れ回りが阻止され、ボールねじ軸４８の回転によりボールナットユニット５２がボールねじ軸４８に沿って移動することとなる。つまり、図５に示す状態からボールねじ軸４８が回転してボールナットユニット５２を図中、左側に移動させると、ボールナットユニット５２に連結された駆動リンクアーム４１が枢支ピン４４を中心として回動し、その上端側を右回りに回動させる。この結果、図６に示すように可動側プラテン１３が下方に引き下げられ、型開き状態に移行させることができる。逆に、図６に示す状態からボールねじ軸４８を逆転させると、ボールナットユニット５２が図中、右側に移動してボールナットユニット５２に連結された駆動リンクアーム４１が枢支ピン４４を中心として回動し、その上端側を左回りに回動させる。この結果、図５に示すように可動側プラテン１３が上方に押し上げられ、型締め状態に移行させることができる。この場合、本実施形態では下プレート１４と可動側プラテン１３との間に圧縮コイルばね２３が組み込まれているため、比較的出力の小さなＡＣサーボモータ４７であっても、可動側プラテン１３を円滑に上昇させることができる。

本発明におけるアーム駆動手段は、枢支ピン４４を中心に駆動リンクアーム４１の上端部を回動させる機能を有するものである。従って、本実施形態におけるアーム駆動手段は、上述したＡＣサーボモータ４７，ボールねじ軸４８，歯付きベルト５１，ボールナットユニット５２，案内ブロック５３，案内ローラ５４などを含むことが理解できよう。

上述したように、第１のピン３５がカムフォロア３７を介して案内ブロック３８の溝３８ａに対し転動可能に係合している。このため、可動側プラテン１３の上昇時にクランクアーム３３の回動に伴って可動側プラテン１３に作用する型開閉方向以外のモーメントにより可動側プラテン１３が傾くような不具合を阻止することができる。同様に、各タイバー１５に対する可動側プラテン１３の自重の偏りや、圧縮コイルばね２３によるばね力などの要因により、可動側プラテン１３が傾くような不具合も阻止することができる。これにより、型締めに際して固定側型板１７の合わせ面に対して可動側型板１８の合わせ面が傾くことなく、これらを正確に密着させることができ、寸法形状の良好な成形品を得ることが可能である。

なお、図５に示す型開き状態から可動側プラテン１３が上昇すると、まず可動側プラテン１３が中間プレート１２と一体となり、同時に可動側型板１８の合わせ面が固定側型板１７の合わせ面に当接した状態となる。さらに可動側プラテン１３が中間プレート１２と共に上昇して中間プレート１２が固定側プラテン１１に押し当たり、型締めが完了する。この状態で樹脂が固定側型板１７および可動側型板１８に形成された図示しない成形キャビティ内に射出されるようになっている。

本発明による昇降駆動機構を縦型射出成形機における型開閉機構に応用した一実施形態の主要部の外観を模式的に表す立体投影図である。 図１に示した型開閉機構の縦断面図である。 可動側プラテンとクランクアームとの連結部分の内部構造を表す破断立体投影図である。 図１に示した型開閉機構の主要部のリンク部分を破断状態で表す正面図である。 図１に示した型開閉機構の主要部の側面図であり、可動側プラテンが上昇端位置にある状態を示している。 図１に示した型開閉機構の主要部の側面図であり、可動側プラテンが下降端位置にある状態を示している。

符号の説明

１１ 固定側プラテン
１２ 中間プレート
１３ 可動側プラテン
１４ 下プレート
１５ タイバー
１６ ロックナット
１７ 固定側型板
１８ 可動側型板
１９ 固定ボルト
２０ 直線案内ブシュ
２１，２２ ブシュ押え板
２３ 圧縮コイルばね
２４ 貫通穴
２５ プラーボルト
２５ａ 頭部
２６ ナット
２７ 圧縮コイルばね
２８ 収容穴
２９ 案内ロッド
３０ ナット
３１ 直線案内ブシュ
３２ 凹部
３３ クランクアーム
３４ 連結ブラケット
３５ 第１のピン
３６ 軸受ブシュ
３７ カムフォロア
３８ 案内ブロック
３８ａ 溝
３９ 固定ボルト
４０ 第２のピン
４１ 駆動リンクアーム
４２，４３ 軸受ブシュ
４４ 枢支ピン
４５ アーム支持ブラケット
４６ 駆動スプロケット
４７ ＡＣサーボモータ
４８ ボールねじ軸
４９ 軸受
５０ 従動スプロケット
５１ 歯付きベルト
５２ ボールナットユニット
５３ 案内ブロック
５３ａ 案内溝
５４ 案内ローラ

Claims (3)

1. 固定ベースに対し複数の案内手段を介して昇降自在に配される昇降ブロックと、
   この昇降ブロックの下端部に一端部が第１のピンを介して回動自在に連結されるクランクアームと、
   このクランクアームの他端部に第２のピンを介して上端部が回動自在に連結されると共に前記第２のピンよりも下側に位置する部分が枢支ピンを介して前記固定ベースに対し回動自在に枢支される駆動リンクアームと、
   この駆動リンクアームの上端部を前記枢支ピンを中心に回動させるアーム駆動手段と、
   前記第１のピンの両端部が摺動自在に係合して当該第１のピンの両端部を昇降自在に案内する第２の案内手段と
   を具え、前記第１および第２のピンならびに前記枢支ピンは、これらの回転軸線が相互に平行であって前記昇降ブロックの昇降方向に対して直交しており、さらに前記第１のピンは、前記複数の案内手段から等距離に位置していることを特徴とする昇降駆動機構。
2. 前記第１のピンの両端にそれぞれ回転自在に取り付けられるローラをさらに具え、前記第２の案内手段は、これらローラがそれぞれ転動可能に当接する溝を有することを特徴とする請求項１に記載の昇降駆動機構。
3. 昇降駆動機構が成形機における型開閉機構であって、前記昇降ブロックは金型の可動側型板が取り付けられる可動側プラテンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の昇降駆動機構。
   

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