JP2007253351A - トグル式型締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グリースと固体潤滑剤との併用による潤滑を実施しているトグル機構において、グリース給油を継続することができる構造を提供することを課題とする。
【解決手段】複数個の固体潤滑剤４９は作動時受圧面４１にだけ設け、作動時非受圧面４６には設けない。
【効果】１個のブッシュに作動時受圧面と作動時非受圧面とを設定し、作動時受圧面にだけ固体潤滑剤を配置する。この結果、固体潤滑剤の量を半減させることが可能となる。固体潤滑剤の摩耗量は固体潤滑剤の量に概ね比例すると考えられるため、固体潤滑剤の量が半減すれば、摩耗によって発生する粉の量も半減する。給油口が塞がるまでの時間を大幅に稼ぐことができ、トグル機構の稼働時間を大幅に延長することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形機に備えるトグル式型締装置の改良技術に関する。

射出成形機は、金型のキャビティへ高圧の樹脂や金属を射出する、射出工程を基本動作とする。射出工程では、型締装置で金型を締め付けることで、金型の開きを防止する。
型締装置には、油圧シリンダや電動シリンダで直接金型を締め付けるシリンダ式型締装置や、屈曲させたトグルリンクをシリンダの力で伸張させることで金型を締め付けるトグル式型締装置が知られている。

トグル式型締装置は、レバーの原理を巧みに利用することで、小さなシリンダで大きな型締力を発生させることができるという利点を有する。
トグルリンクを屈曲可能にするために、一方のトグルリンクの端部にブッシュを設け、他方のトグルリンクの端部にピンを設け、このピンを前記ブッシュに嵌合する連結部構造が採用される。

ブッシュに対してピンが相対回転可能であるためトグルリンクの屈曲動作が可能となる。この際に、ブッシュとピンとの間で滑りが発生するため、潤滑を施す必要がある。
ブッシュとピンとの間の潤滑に、グリース潤滑及び固体潤滑剤を採用した技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特公平６−６５４２９号公報（第３図、第４図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の技術の基本構成を説明する図である。
（ａ）において、トグル式型締装置１００は、機台１０１上に対向して配置し、タイバー１０２、１０２によって連結した固定盤１０３及び圧受盤１０４と、これらの固定盤１０３及び圧受盤１０４間に移動可能に設けた可動盤１０５と、この可動盤１０５を固定盤１０３に向かって押し出すために可動盤１０５と圧受盤１０４とに渡したトグル機構１１０とからなる。

トグル機構１１０は、圧受盤１０４から延ばした第１固定アーム１１１と、可動盤１０５から延ばした第２固定アーム１１２と、ピン１１３及びブッシュ１１４を介して第１固定アーム１１１に連結した第１回動アーム１１５と、ピン１１３及びブッシュ１１４を介して一端を第１回動アーム１１５に連結し、他端を第２固定アーム１１１に連結した第２回動アーム１１６と、第１・第２回動アーム１１５、１１６を図面表裏方向に屈曲させるシリンダ１１７とからなる。

固定盤１０３に固定金型１１８を取付け、可動盤１０５に可動金型１１９を取付ければ、シリンダ１１７の作用で第１・第２回動アーム１１５、１１６を伸張状態にすることで、金型１１８、１１９が型締めされる。

（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線断面図であり、第２固定アーム１１２にブッシュ１１４が取付けられており、このブッシュ１１４にピン１１３が挿入されている。ブッシュ１１４には、１周３６０°当たり１２個（ブッシュ１１４内径表面積に対する潤滑剤の比率が２５〜３０％）の固体潤滑剤１２１が埋め込まれている。また、ピン１１３には外周面に周溝１２３が設けられ、貫通した水平給油孔１２４を通じてグリースが補給される。
したがって、ブッシュ１１４とピン１１３とは、グリース及び固体潤滑剤１２１で潤滑される。

しかし、上記の特許文献１の構造では次に述べる問題があることが判明した。
固体潤滑剤は、摩擦力を受けると微量ではあるが剥離して粉になる。この粉が凹部である周溝１２３や水平給油孔１２４に堆積する。堆積が進行すると、水平給油孔１２４の開口面積が小さくなり、グリース給油が不十分となる。この結果、ブッシュ１１４やピン１１３の摩耗が激しくなるという不具合が発生する。

本発明は、グリースと固体潤滑剤との併用による潤滑を実施しているトグル機構において、良好なグリース給油を継続することができる構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、機台上に対向して配置し、タイバーによって連結した固定盤及び圧受盤と、これらの固定盤及び圧受盤間に移動可能に設けた可動盤と、この可動盤を前記固定盤へ押し出すために前記可動盤と圧受盤とに渡したトグル機構とからなり、このトグル機構は、連結部に、ブッシュとこのブッシュに相対回転自在に挿入したピンとこのピンの潤滑面にグリースを送るグリース供給手段とを備えてなるトグル式型締装置において、このトグル式型締装置の型締時に前記ピンにより押圧作用を受ける前記ブッシュの部位を作動時受圧面と呼び、型締時に前記ピンにより押圧作用を受けない前記ブッシュの部位を作動時非受圧面と呼ぶときに、前記ブッシュは、前記作動時非受圧面に固体潤滑剤を備えないで、前記作動時受圧面に固体潤滑剤を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、作動時受圧面は、１周３６０°のうち１２０°〜１８０°の範囲に設定したことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、ピンは、高周波焼き入れを施した後に無電解複合めっきを施すことにより、焼き入れ層とめっき層とを表面に備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、１個のブッシュに作動時受圧面と作動時非受圧面とを設定し、作動時受圧面にだけ固体潤滑剤を配置する。この結果、固体潤滑剤の量を半減させることが可能となる。固体潤滑剤の摩耗量は固体潤滑剤の量に概ね比例すると考えられるため、固体潤滑剤の量が半減すれば、摩耗によって発生する粉の量も半減する。この結果、給油口が塞がるまでの時間を大幅に稼ぐことができ、トグル機構の稼働時間を大幅に延長することができる。

請求項２に係る発明では、ブッシュの作動時受圧面は、１周３６０°のうち１２０°〜１８０°の範囲に設定した。１２０°以上に設定すれば、トグルリンクの移動範囲を十分にカバーすることができる。また、１８０°以下に設定すれば、固体潤滑剤の無駄遣いを避けることができる。

請求項３に係る発明では、ピンの表面に焼き入れ層とめっき層とを備える。ピンに焼きを入れたので表面の硬度を高めることができる。また、めっき層は複数の層で構成されるため、微細な隙間が存在し、固体潤滑剤の粉を収納させることができる。この結果、グリース給油孔に到達する固体潤滑剤の粉の量を減少させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、ブッシュとこのブッシュに挿入したピンにおいて、ブッシュとピンの両方が回動する場合と、一方のみが回動する場合とがある。そこで、実施例では、便宜的にブッシュは静止させて、ピンが回転することとした。

図１は本発明に係るトグル式型締装置の側面図であり、トグル式型締装置１０は、機台１１上に対向して配置し、タイバー１２、１２によって連結した固定盤１３及び圧受盤１４と、これらの固定盤１３及び圧受盤１４間に移動可能に設けた可動盤１５と、この可動盤１５を固定盤１３に向かって押し出すために可動盤１５と圧受盤１４とに渡したトグル機構２０とからなる。

トグル機構２０は、圧受盤１４から延ばした第１固定リンク２１と、可動盤１５から延ばした第２固定リンク２２と、鋼製のピン２３及び高力黄銅製のブッシュ２４を介して第１固定リンク１１に連結した第１回動リンク２５と、ピン２３及びブッシュ２４を介して一端を第１回動リンク２５に連結し、他端を第２固定リンク２２に連結した第２回動リンク２６と、第１回動リンク２５を図面上下方向に屈曲させる駆動リンク２７と、この駆動リンク２７を回転させるために図面左右へ移動するナット２８と、このナット２８にねじ込んだボールねじ２９とからなる。

固定盤１３に固定金型３１を取付け、可動盤１５に可動金型３２を取付ける。そして、ボールねじ２９を回し、ナット２８を図の位置まで移動させる。駆動リンク２７が第１回動リンク２５を押し上げ、第１・第２回動リンク２５、２６がほぼ一直線になるようにする。第１・第２回動リンク２５、２６を伸張状態にすることで、金型３１、３２が型締めされる。

図２は図１の２部拡大図であり、第１回動リンク２５において、図左側の圧受盤側ボス２５Ｌに、ブッシュ３４（図１の符号２４と同一品であるが、位置を区別するために新しい符号を付した。以下同じ）を嵌合し、図右側の可動盤側ボス２５Ｒにピン３５（図１の符号２３と同一品であるが、位置を区別するために新しい符号を付した。以下同じ）を取付ける。第２回動リンク２６において、図左側の圧受盤側ボス２６Ｌにブッシュ３６を嵌合し、図右側の可動盤側ボス２６Ｒにもブッシュ３７を嵌合する。そして、このブッシュ３７にピン３８を挿入する。

なお、ブッシュ３４は作動時受圧面４１が図右にくるようにしてボス２５Ｌに嵌合し、ブッシュ３６も作動時受圧面４１が図右にくるようにしてボス２６Ｌに嵌合し、ブッシュ３７は作動時受圧面４１が図左にくるようにしてボス２６Ｒに嵌合する。
また、駆動リンク２７の両端にも図示する位置に作動時受圧面４１、４１を向けた状態でブッシュ４２、４３を嵌合する。

４４はグリースチューブ４５を介して送られてきたグリースをピン３５、３８などへ供給するチューブ継手である。グリースチューブ４５及びチューブ継手４４で、グリース供給手段を構成する。チューブ継手は回転機能を備えた回転継手であれば、より好ましい。

図３は図２の３部拡大断面図であり、ピン３８には中心穴４７とこの中心穴４７から外周面に至る放射穴４８が設けられている。また、ブッシュ３７には、黒鉛を主成分として円柱状を呈する固体潤滑剤４９が複数個設けられている。固体潤滑剤４９の一端はピン３８に接する。

複数個の固体潤滑剤４９は作動時受圧面４１にだけ設け、作動時非受圧面４６には設けない。作動時受圧面４１は、１周３６０°のうち１２０°に設定する。すなわち、ピン３８の軸中心を中心に描く扇形の中心角θが１２０°になるようにする。作動時受圧面４１と作動時非受圧面４６との和が１周（３６０°）の周面を構成する。作動時非受圧面４６の角度は、３６０°から１２０°を差し引いたところの２４０°となる。

ピン３８の中心穴４７から給油したグリースは、放射穴４８を流れ、破線で示した環状溝５１を流れたのち、軸方向に延びる２本の軸方向溝５２、５２を満たす。ピン３８とブッシュ３７とが相対回転するとグリースがピン３８とブッシュ３７との間に進入し、潤滑状態を維持する。

次に、ピン３８の熱処理及びめっき処理について説明する。
図４は本発明に係る熱処理及びめっき処理の説明図である。
（ａ）において、ピン３８はクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４４０）の丸棒が好適である。機械加工によって中心穴４７や放射穴４８などを設けた後、高周波コイル５３で高周波加熱を行う。
ピン３８の表面が赤いうちに、水又は油に浸すことで、急冷する。冷めたピン３８を焼き戻し温度まで加熱して、焼き戻し処理を行う。
（ｂ）に示すとおり、ピン３８の外殻に焼き入れ層５４（正確には焼き入れ、焼き戻し層）が形成される。また、焼き入れ層５４は焼き入れ深さと同じ意味であるが、後述のめっき層との兼ね合いで焼き入れ層の呼称を使用する。

次に（ｃ）において、ピン３８を無電解めっき槽５５のめっき液５６に浸す。めっき液５６は、ニッケル−燐−炭化珪素（Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣ）や、ニッケル−ボロン−炭化珪素（Ｎｉ−Ｂ−ＳｉＣ）からなる複合めっき液が好適である。
（ｄ）に示すとおり、ピン３８の外殻に焼き入れ層５４が形成でき、焼き入れ層５４の上にめっき層５７が形成できた。

焼き入れ層５４は、ピン３８の硬度を高めることができる。また、めっき層５７は複数の層で構成されるため、微細な隙間が存在し、固体潤滑剤の粉を収納させることができる。

以上の構成からなるトグル機構２０の作用を次に説明する。
図３において、型締時にはピン３８は白抜き矢印のようにブッシュ３７を強く押す。基本的はピン３８とブッシュ３７は図面表裏方向に延びる１本の線で接する。しかし、ブッシュ３７が弾性変形するため、接触面が増加し、１２０°の扇形の内部にて約３０°で接触していると推定される。ピン３８が数十度相対回転しても接触面が１２０°の扇形から外れる心配はない。

すなわち、ブッシュ３７のうち、角度θで示した作動時受圧面４１は、グリース潤滑と固体潤滑剤４９との相乗作用により潤滑を行う。一方、作動時非受圧面４６は、固体潤滑剤４９が欠落しているため、グリース潤滑のみを行う。作動時受圧面４１に比較して作動時非受圧面４６に作用する押し力は微小であるため、グリース潤滑のみで十分である。

なお、図２において、ブッシュ３７とピン３８との相対回転量（型締時と型開時との差）は約４５°であった。そのため、作動時受圧面４１を１２０°の扇形で構成した。
一方、駆動リンク２７ではブッシュ３７とピン３８との相対回転量（型締時と型開時との差）は約８０°であった。そのため、作動時受圧面４１を１８０°の扇形で構成した。

ブッシュの作動時受圧面は、１周３６０°のうち１２０°〜１８０°の範囲に設定した。１２０°以上に設定すれば、トグルリンクの移動範囲を十分にカバーすることができる。また、１８０°以下に設定すれば、固体潤滑剤の無駄遣いを避けることができる。

本発明は、１個のブッシュ３７を作動時受圧面と作動時非受圧面とに区分したことに特徴がある。作動時非受圧面４６に固体潤滑剤４９を設けないため、従来に比較して固体潤滑剤４９の必要量が半減し、固体潤滑剤の調達コスト、固体潤滑剤の取付けコストを半減させることができる。
さらに、固体潤滑剤の量が半減すれば、摩耗によって発生する粉の量も半減する。この結果、給油口が塞がるまでの時間を大幅に稼ぐことができ、トグル機構の稼働時間を大幅に延長することができる。

なお、ボス２６Ｒにブッシュ３７が正しく嵌合されることが必須条件となる。以下にボス２６Ｒにブッシュ３７を嵌合する好ましい方法を説明する。
図５は本発明に係るブッシュの嵌合方法の説明図である。
（ａ）にて、ブッシュ３７の側面５８に且つ作動時受圧面４１の中央位置に、ポンチマーク５９を刻む。
（ｂ）にて、ボス２６Ｒの側面６１に例えば三角形のマーク６２を刻む。マーク６２は矢印、直線であってもよい。

ブッシュ３７は零下５０℃前後の低温室で冷やす。すると、外径が線膨張係数に温度（室温２５℃−零下５０℃＝７５℃）を乗じ得た寸法だけ縮む。
ブッシュ３７を低温室から取り出すと、空気中の湿分が凍結して、ブッシュ３７の表面に霜が発生し、ポンチマーク５９が見えにくくなる。そこで、霜を乾いた布で拭き取ることで、ポンチマーク５９を露出させる。この状態で、ボス２６Ｒの穴６３にブッシュ３７を嵌合する。
ブッシュ３７は時間と共に室温に戻るため、元の外径寸法に戻ろうとする。すなわち、ブッシュ３７の外周面がボス２６Ｒの穴６３を広げようにして強く押し、固い嵌め合い状態が完成する。これで、ボス２６Ｒにブッシュ３７が固定される。

（ｃ）に示すとおりに、ピン３８をブッシュ３７に挿入すると、破線で示した固体潤滑剤４９は見えなくなる。しかし、ポンチマーク５９がマーク６２に合っているため、固体潤滑剤４９が正しい位置に置かれていることを、目視で容易に確認することができる。

図６は図５の別実施例図である。
（ａ）にて、ブッシュ３７の外周にキー溝状の小さな溝６５を刻む。
（ｂ）にて、ボス２６Ｒの側面６１に大きな溝６６を切り込む。そして、この大きな溝６６に合致する大きさの矢付きピース６７を準備する。次に、この矢付きピース６７を大きな溝６６に嵌めてビス６８、６８で固定する。
そして、十分に冷やしたブッシュ３７を図面奥からボス２６Ｒの穴６３に挿入する。

（ｃ）に示すとおりに、ピン３８をブッシュ３７に挿入すると、破線で示した固体潤滑剤４９は見えなくなる。しかし、矢マーク６９が小さな溝６５に収まっているため、固体潤滑剤４９が正しい位置に置かれていることを、目視で容易に確認することができる。

小さな溝６５をブッシュ３７の全長にわたって刻んだときには、ブッシュ３７を図面手前から穴６３に挿入することができる。

尚、作動時受圧面にだけ固体潤滑剤を備えた、本発明のブッシュは、トグル機構の全ての連結部に適用することのほか、トグル機構の一部の連結部に適用することもできる。
固体潤滑剤は、ブッシュの内周面に凹部を設け、この凹部に埋め込むこともできる。

本発明は、樹脂や金属の射出成形機に備えるトグル式型締装置に好適である。

本発明に係るトグル式型締装置の側面図である。 図１の２部拡大図である。 図２の３部拡大断面図である。 本発明に係る熱処理及びめっき処理の説明図である。 本発明に係るブッシュの嵌合方法の説明図である。 図５の別実施例図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…トグル式型締装置、１１…機台、１２…タイバー、１３…固定盤、１４…圧受盤、１５…可動盤、２０…トグル機構、２３、３８…ピン、２４、３７…ブッシュ、４１…作動時受圧面、４４…グリース供給手段の要素であるチューブ継手、４５…グリース供給手段の要素であるグリースチューブ、４６…作動時非受圧面、４９…固体潤滑剤、５４…焼き入れ層、５７…めっき層。

Claims (3)

1. 機台上に対向して配置し、タイバーによって連結した固定盤及び圧受盤と、これらの固定盤及び圧受盤間に移動可能に設けた可動盤と、この可動盤を前記固定盤へ押し出すために前記可動盤と圧受盤とに渡したトグル機構とからなり、このトグル機構は、連結部に、ブッシュとこのブッシュに相対回転自在に挿入したピンとこのピンの潤滑面にグリースを送るグリース供給手段とを備えてなるトグル式型締装置において、
   このトグル式型締装置の型締時に前記ピンにより押圧作用を受ける前記ブッシュの部位を作動時受圧面と呼び、型締時に前記ピンにより押圧作用を受けない前記ブッシュの部位を作動時非受圧面と呼ぶときに、
   前記ブッシュは、前記作動時非受圧面に固体潤滑剤を備えないで、前記作動時受圧面に固体潤滑剤を備えていることを特徴とするトグル式型締装置。
2. 前記作動時受圧面は、１周３６０°のうち１２０°〜１８０°の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載のトグル式型締装置。
3. 前記ピンは、高周波焼き入れを施した後に無電解複合めっきを施すことにより、焼き入れ層とめっき層とを表面に備えることを特徴とする請求項１記載のトグル式型締装置。
   

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