JP2007176111A - 型開閉機構 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形機などの金型の開閉時に固定側型板を取り付けた中間プレートがタイバーと干渉して正しく作動せず、連続成形を阻害してしまう可能性があった。
【解決手段】本発明による型開閉機構は、下プレート１４および固定側プラテン１１を相互に連結する複数本のタイバー１５と、これらタイバー１５によって移動が案内され、金型の可動側型板が取り付けられる可動側プラテン１３とを具える。また、この可動側プラテン１３と固定側プラテン１１との間に配され、金型の固定側型板が取り付けられる中間プレート１２を具える。さらに、可動側プラテン１３および中間プレート１２に設けられ、可動側プラテン１３の移動方向と平行な方向に可動側プラテン１３に対して中間プレート１２を移動可能に案内する案内ロッド２９および直線案内ブシュ３１を具える。加えて、中間プレート１２を可動側プラテン１３に向けて付勢する圧縮コイルばね２７も具えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機などにおける型開閉機構に関する。

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。例えば、特許文献１には固定側プラテンと、固定側型板が取り付けられる中間プレートと、可動側型板が取り付けられる可動側プラテンとを有する型開閉機構が開示されている。この型開閉機構は、中間プレートと可動側プラテンとを固定側プラテンに連結されたタイバーに案内されながら移動可能としたものである。

特開２００３−１１２３３１号公報

特許文献１に開示された中間プレートは、タイバーに対する嵌合長、つまりタイバーの長手方向に沿った中間プレートの厚みが相対的に薄いため、タイバーに沿って中間プレートが移動する際に中間プレートが微妙に傾斜することがあった。この結果、タイバーに対する中間プレートの姿勢が変化すると、中間プレートとタイバーとの間の摺動面に引っ掛かりが生じ、タイバーに沿って中間プレートを円滑に移動させることができなくなる可能性があり、連続的な成形作業を阻害する可能性があった。このような不具合は、中間プレートが例えば１５０℃程度の高温となり、その熱膨張に伴って中間プレートとタイバーとの嵌合状態が変化した場合や、中間プレートから各タイバーへの負荷のアンバランスなどによっても生ずる。あるいは、可動側プラテンが何らかの原因で傾いた場合にも同様な現象が起こる。
タイバーに対する中間プレートの嵌合長を長くすることによって上述した問題を回避することも可能であるが、この場合には、中間プレートの厚みが増大して設備の大型化を招来するおそれがあった。

本発明の目的は、中間プレートの移動時にタイバーに対する干渉を回避して中間プレートを円滑に移動させることができる型開閉機構を提供することにある。

本発明による型開閉機構は、両端部がベースプレートおよび固定側プラテンに取り付けられてこれらを相互に連結する複数本のタイバーと、これらタイバーによって移動が案内され、金型の可動側型板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と前記固定側プラテンとの間に配され、金型の固定側型板が取り付けられる中間プレートと、この中間プレートおよび前記可動側プラテンに設けられ、前記可動側プラテンの移動方向と平行な方向に前記可動側プラテンに対して当該中間プレートを移動可能に案内する案内手段と、前記中間プレートを前記可動側プラテンに向けて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、中間プレートに保持された固定側型板と可動側プラテンに保持された可動側型板とが引き離される型開き状態の場合、中間プレートは付勢手段により固定側プラテンから離れた状態に保持されている。この状態から型締めを開始した場合、まず可動側プラテンが中間プレート側に向けて移動し、これらの間隔が次第に狭まる。この時、中間プレートは案内部材を介して可動側プラテンに対する相対的な姿勢が一定に保持されたままとなっている。そして、可動側プラテンに取り付けられた可動側型板が中間プレートに取り付けられた固定側型板に当接した後は、付勢手段による付勢力に抗して可動側プラテンが中間プレートと一体に固定側プラテンに向けて移動する。最終的に、中間プレートが固定側プラテンに当接するまで型締めが行われる。中間プレートが可動側プラテンと共にタイバーに沿って移動する場合、可動側プラテンのみタイバーに案内され、中間プレートは、タイバーとは無関係な状態に保たれている。

逆に、この型締め状態から型開きを開始した場合、付勢手段による付勢力により可動側プラテンと中間プレートとが一体となって固定側プラテンから離れる。そして中間プレートが固定側プラテンから所定距離まで離れた時点で中間プレートの移動が停止し、ここから可動側プラテンがさらに離れて型開きが始まる。先の場合と同様に、中間プレートが可動側プラテンと共にタイバーに沿って移動する場合、可動側プラテンのみタイバーに案内され、中間プレートは、タイバーとは無関係な状態に保たれている。

本発明による型開閉機構において、付勢手段に抗してこれらの最大間隔を規定する連結部材を固定側プラテンと中間プレートとに跨がって設けることができる。

案内手段は、タイバーと平行に延在する案内ロッドと、この案内ロッドが摺動自在に嵌合する案内スリーブとを有することができる。この場合、案内ロッドの基端部を中間プレートに固定して可動側プラテン側に突出させる一方、案内スリーブを可動側プラテンに装着するものであってよい。

すべてのタイバーから等距離にある可動プラテンの中心位置に対して点対称となるように、案内手段を配することが好ましい。

案内スリーブは、直線案内軸受を有することができる。

本発明の型開閉機構は、中間プレートおよび可動側プラテンに設けられ、可動側プラテンの移動方向と平行な方向に可動側プラテンに対して中間プレートを移動可能に案内する案内手段と、中間プレートを可動側プラテンに向けて付勢する付勢手段とを具えている。従って、中間プレートが可動側プラテンと一体的に移動する際に、中間プレートはタイバーに対して無関係な状態に保たれる。この結果、中間プレートがタイバーに対して干渉するというような不具合を完全になくすことができ、中間プレートの移動が円滑に行われることにより、連続成形作業を阻害しない型開閉機構を提供することができる。

案内手段の一部を構成する案内ロッドの基端部を中間プレートに固定して可動側プラテン側に突出させる一方、案内手段の一部を構成する案内スリーブを可動側プラテンに装着した場合、可動側プラテンの厚みを利用することが可能となる。また、これにより中間プレートの厚みを増大させるような不具合を回避することもできる。

すべてのタイバーから等距離にある可動プラテンの中心位置に対して点対称となるように案内手段を配した場合、中間プレートから各案内手段への負荷が平均化され、可動側プラテンと中間プレートとの相対移動を円滑に行うことができる。

案内スリーブが直線案内軸受を有する場合、可動側プラテンに対する中間プレートの相対移動をより安定して行うことができる。

本発明による型開閉機構を縦型射出成形機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がボルト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が本発明による付勢手段として介装されている。

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の上端部がボルト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。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おり、力学的バランスが保たれるように配慮している。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。案内ロッド２９と共に本発明による案内手段の主要部を構成す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の上端からボルト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のボルト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。

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。

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。

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。

従って、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が圧縮コイルばね２７によってその下降端位置に保持されている中間プレート１２と一体となる。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り、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。樹脂の冷却後、型開き時には圧縮コイルばね２７のばね力により中間プレート１２と可動側プラテン１３とが一体的に下降し、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。何れの場合も中間プレート１２の昇降時にはタイバー１５と中間プレート１２に形成された貫通穴２４との接触が起こらず、中間プレート１２を円滑に正しく移動させることができる。

本発明による型開閉機構を縦型射出成形機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 ボルト
２７ 圧縮コイルばね
２８ 収容穴
２９ 案内ロッド
３０ ボルト
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 (5)

1. 両端部がベースプレートおよび固定側プラテンに取り付けられてこれらを相互に連結する複数本のタイバーと、
   これらタイバーによって移動が案内され、金型の可動側型板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と前記固定側プラテンとの間に配され、金型の固定側型板が取り付けられる中間プレートと、
   この中間プレートおよび前記可動側プラテンに設けられ、前記可動側プラテンの移動方向と平行な方向に前記可動側プラテンに対して当該中間プレートを移動可能に案内する案内手段と、
   前記中間プレートを前記可動側プラテンに向けて付勢する付勢手段と
   を具えたことを特徴とする型開閉機構。
2. 前記案内手段は、前記タイバーと平行に延在する案内ロッドと、この案内ロッドが摺動自在に嵌合する案内スリーブとを有することを特徴とする請求項１に記載の型開閉機構。
3. 前記案内ロッドはその基端部が前記中間プレートに固定されて可動側プラテン側に突出し、前記案内スリーブは前記可動側プラテンに装着されていることを特徴とする請求項２に記載の型開閉機構。
4. 前記案内手段は、すべての前記タイバーから等距離にある前記可動プラテンの中心位置に対して点対称となるように配されてい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開閉機構。
5. 前記案内スリーブは、直線案内軸受を有することを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の型開閉機構。
   

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