JP2013141810A

JP2013141810A - トグル式型締装置

Info

Publication number: JP2013141810A
Application number: JP2012003948A
Authority: JP
Inventors: Yudai Ishida; 祐大石田; Koji Mitsui; 浩司三井
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-22

Abstract

【課題】プーリやベルト等の伝達機構が不要で装置全体を小型化できると共に騒音や耐久性の問題がなく、安価で、熱によって性能が低下することがないトグル式型締装置を提供する。
【解決手段】
トグル式型締装置（３）において型締用モータ（１６）を型締ハウジング（７）の略中心に設ける。そしてトグル機構（１１）を駆動するボールネジ（１４）と、この型締用モータ（１６）のロータ（１７）とを一体的に固着する。本発明においてはこの型締用モータ（１６）を、ロータ（１７）が鉄芯からなるリラクタンスモータとして構成する。さらにボールネジ（１４）に螺合するボールナット（１３）はトグル機構（１１）を駆動するクロスヘッド（１２）に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トグルを駆動する駆動機構に特徴を有するトグル式型締装置に関するものである。

射出成形機の型締装置は、金型を固定している型盤を油圧シリンダによって直接駆動するいわゆる直圧式型締装置と、トグル機構を駆動して型盤を開閉するトグル式型締装置とに大別される。いずれの型締装置もそれぞれ優れた特徴があるが、トグル式型締装置はトグル機構によって型締力を増幅できる点、同様にトグル機構によって型開閉速度を増幅できる点で優れている。トグル式型締装置は次のように構成されている。すなわち、ベッド上に固定されている固定盤、ベッド上にスライド自在に設けられている型締ハウジング、固定盤と型締ハウジングとの間に設けられている４本のタイバー、タイバーに挿通されている可動盤、型締ハウジングと可動盤の間に設けられているトグル機構等から構成されている。トグル機構は、クロスヘッドと複数本のトグルリンクとから構成されている。このクロスヘッドには、ボールナットが設けられており、型締用モータによってボールネジを回転するとクロスヘッドを軸方向に駆動することができる。これによってトグル式型締装置を駆動することができる。

従来の電動射出成形機において型締用モータは、型締ハウジングの側方に固定されており、型締用モータに設けられている駆動プーリと、ボールネジに設けられている従動プーリとにベルトが掛け回されている。従って型締用モータを駆動すると駆動プーリ、ベルト、従動プーリとに動力が伝達されてボールネジが回転するようになっている。

特開２００５−８１６３３号公報特開２００２−３０１７４７号公報

特許文献１には、直圧式でもトグル式でもない他の機構によって型締をする型締装置が記載されている。特許文献１に記載の型締装置においては、固定盤と可動盤は２本のボールネジによって接続されている。これらのボールネジは、固定盤においてボールベアリングによって軸支されて回転は自在であるが軸方向への移動は規制されており、可動盤において可動盤に埋め込まれたボールナットに螺合している。従ってボールネジを回転するとボールナットが軸方向に駆動され、それによって可動盤が駆動されて型開閉されるようになっている。この型締装置においてはタイバーが省略されているので、部品点数が少なく、小型の装置を提供することができる。

特許文献２には、型締用モータのロータとボールネジが同軸になるように型締用モータが型締ハウジングに設けられているトグル式型締装置が記載されている。この型締用モータのロータは中空に形成されており、この中空の内周面には雌スプラインが形成されている。そしてボールネジの後部には雄スプラインが形成されこの雌スプラインに係合している。これによってロータの回転力はボールネジに伝達されると共に、ボールネジはロータに対して軸方向に自在にスライドできるようになっている。このボールネジは、型締ハウジングに固定されているボールナットに螺合しており、ボールネジの先端はクロスヘッドに接続されている。従って、型締用モータを駆動するとボールネジが回転し、固定されているボールナットに対してボールネジが軸方向に駆動されることになる。これによってクロスヘッドを軸方向に駆動して型開閉することができる。なお、この型締用モータのロータには永久磁石が固定されており、ステータの電磁コイルによって形成される磁界によって回転するようになっている。特許文献２に記載のトグル式型締装置は、ボールネジを駆動する駆動プーリ、ベルト、従動プーリが不要であるし、型締用モータの取付位置が、型締ハウジングの側方でなく中心になっているので、構造がシンプルであると共に装置全体を小型化することができる。

従来のトグル式型締装置、特許文献１に記載の型締装置、あるいは特許文献２に記載のトグル式型締装置によっても、金型を適切に型締することができ、それぞれ優れてはいる。しかしながら解決すべき問題点も見受けられる。例えば従来のトグル式型締装置においては、型締用モータが型締ハウジングの側方に固定されているので装置全体が幅方向に大きくなってしまうし、駆動プーリと従動プーリとベルトが格別に必要になり、部品点数が多い。そしてベルトは騒音の原因になるし、耐久性も問題になる。特許文献１に記載の型締装置においては、ボールネジを回転して直接型締することができるが、トグル機構を使用していないので、型締力を増幅したり型開閉速度を増幅することができない。そうすると大きな型締力を得ることが難しく、開閉速度を速くして効率をあげるのも難しい。特許文献２に記載のトグル式型締装置においては、まず型締用モータ自体に問題が見受けられる。型締用モータのロータには永久磁石が設けられているが、永久磁石は周囲環境の熱の影響を受けて減磁してしまい、型締用モータの性能が低下する虞がある。さらには近年、原料であるレアアースの供給不安によって永久磁石の価格が高騰しており型締用モータの価格も高くなっていて、装置を安価に提供できないという問題がある。また特許文献２に記載のトグル式型締装置においては、ボールネジがスプラインによって軸方向にスライドするようになっている。そうすると構造が複雑でコスト高になってしまう。またボールネジが軸方向に所定の長さスライドできるように、必然的にロータも軸方向に所定の長さが必要になり型締用モータも軸方向に長くなってしまう。そうするとトグル式型締装置の軸方向の長さは短くすることができない。

本発明は、上記したような問題点を解決した、トグル式型締装置を提供することを目的としており、具体的には、型締力や型開閉速度を増幅できるトグル機構を備え、プーリやベルト等の伝達機構が不要で装置全体を小型化できると共に騒音や耐久性の問題がなく、安価で、熱によって性能が低下することがないトグル式型締装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、トグル式型締装置において型締用モータを型締ハウジングの略中心に設ける。そしてトグル機構を駆動するボールネジと、この型締用モータのロータとを一体的に固着する。本発明においてはこの型締用モータを、ロータが鉄芯からなるリラクタンスモータとして構成する。さらにボールネジに螺合するボールナットはトグル機構を駆動するクロスヘッドに固定する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、固定側金型が取り付けられる固定盤と、可動側金型が取り付けられる可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を挿通し前記固定盤と前記型締ハウジングとを連結しているタイバーと、前記可動盤と前記型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、ボールネジ機構によって前記トグル機構のクロスヘッドを駆動すると型開閉ができるようになっているトグル式型締装置であって、前記型締ハウジングの略中心に型締用モータが設けられ、該型締用モータのロータと前記ボールネジ機構のボールネジが一体的に固着されており、前記型締用モータは前記ロータが鉄芯からなるリラクタンスモータであることを特徴とするトグル式型締装置として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトグル式型締装置において、前記ボールネジ機構のボールナットは、前記クロスヘッドに固定されて前記ボールネジに螺合していることを特徴とするトグル式型締装置として構成される。

以上のように、本発明は、トグル式型締装置の型締ハウジングの略中心に型締用モータが設けられ、該型締用モータのロータとボールネジ機構のボールネジが一体的に固着されている。従って型締用モータは型締ハウジングの側方に設けられていないので装置全体を小型化することができる。またトグル機構を駆動するボールネジ機構のボールネジをプーリ、ベルト等を介さずに直接型締用モータで駆動することができるので、部品点数も少なく騒音や耐久性の問題もない。そして本発明においては、型締用モータはロータが鉄芯からなるリラクタンスモータから構成されている。リラクタンスモータのロータには永久磁石が設けられていないので、安価であると共に熱によって性能が劣化することもない。安定して長期間稼動することができる。また他の発明によると、ボールネジ機構のボールナットは、クロスヘッドに固定されてボールネジに螺合している。そうするとボールネジを回転すると、ボールナットと共にクロスヘッドが軸方向に駆動されるが、ボールネジ自体は軸方向に移動しない。これによって型締用モータの軸方向の長さは最小限にすることができ、トグル式型締装置全体の機械長を短くすることができる。

本発明の実施の形態に係るトグル式射出成形機を、一部断面で示す側面図である。本発明の実施の形態に係るトグル式射出成形機を、一部断面で示す背面図である。

以下、図１、２を参照しながら本実施の形態について説明する。本実施の形態に係るトグル式電動射出成形機１も、従来のトグル式電動射出成形機と同様に、射出装置２とトグル式型締装置３とから構成されている。トグル式型締装置３は、固定側金型２５が設けられている固定盤５と、可動側金型２４が設けられている可動盤６と、型締ハウジング７と、可動盤６を貫通して固定盤５と型締ハウジング７とを連結している複数本のタイバー９、９、…と、固定盤５と型締ハウジング７との間に設けられているトグル機構１１とから構成されている。トグル機構１１には、このトグル機構１１を駆動するクロスヘッド１２が設けられており、クロスヘッド１２にはボールナット１３が固定されている。そしてこのボールナット１３にボールネジ１４が螺合している。本実施の形態においては、ボールネジ１４は型締ハウジング７に軸受けされており、回転は自在であるが軸方向への移動が規制されている。このようなボールネジ１４を回転するとボールナット１３がクロスヘッド１２と共に軸方向に駆動されてトグル機構１１が駆動されるようになっている。

本実施の形態においては、ボールネジ１４を回転する型締用モータ１６は、図２に示されているように型締ハウジング７の略中央に設けられている。この型締用モータ１６は、いわゆるリラクタンスモータから構成され、ロータ１７は強磁性の鉄芯のみからなり永久磁石は設けられていない。ロータ１７にはロータ側突起１８、１８、…が形成されている。このロータ１７を同心円状に囲むように型締用モータ１６のステータ１９が設けられ、ステータ１９にも同様に複数個のステータ側突起２１、２１、…が形成されている。これらのステータ側突起２１、２１、…にはコイル２２、２２、…が設けられている。ロータ側突起１８、１８、…と、ステータ側突起２１、２１、…は個数が異なっており、一部のロータ側突起１８とステータ側突起２１が整合しているとき、他のロータ側突起１８とステータ側突起２１は整合しないようになっている。この型締用モータ１６において、各コイル２２、２２、…に三相交流電流を位相シフトして供給すると、所定のロータ側突起１８、…と所定のステータ側突起２１、…との間にリラクタンストルクが発生して、ロータ１７が回転することになる。なお、図には示されていないが、型締用モータ１６にはエンコーダが設けられており、正確にロータ１７の回転位置が検出されている。各コイル２２、２２、…には、検出されたロータ１７の回転位置に応じて三相交流電流が供給されるように制御されており、これによってロータ１７を所望の回転速度で滑らかに回転させることができる。

本実施の形態において型締用モータ１６のロータ１７は、図１に示されているようにボールネジ１４の後端部と一体的に固着されている。あるいはボールネジ１４の後端部がロータ１７になっている。従って型締用モータ１６を駆動すると直接ボールネジ１４が回転することになる。

本実施の形態に係る電動射出成形機１のトグル式型締装置３も、従来のトグル式型締装置３と同様に金型２４、２５を型締めしたり型開閉することができる。すなわち型締用モータ１６を駆動するとボールネジ１４が回転してボールナット１３とクロスヘッド１２が軸方向に駆動される。そうするとトグル機構１１が駆動されて型締めされたり型開閉されることになる。本実施の形態においては、型締用モータ１６のロータ１７がボールネジ１４と固着されていて、直接ボールネジ１４を回転するようになっているので、プーリ、ベルト等の動力伝達機構が不要でありシンプルになっている。そしてこれらの動力伝達機構が設けられていないので、騒音が発生しにくく耐久性も高い。さらには、部品点数が少ないので低コストで装置を提供でき、故障もし難い。また型締用モータ１６は、型締ハウジング７の略中心に設けられており、ボールネジ１４も軸方向への移動はない。そうすると型締用モータ１６が装置の側方に突出することもないし、型締用モータ１６の軸方向の長さを最小限にすることができる。そうするとトグル式型締装置３全体を小型化することができる。そして本実施の形態において、型締用モータ１６は永久磁石のない、いわゆるリラクタンスモータから構成されている。つまり熱によって減磁してしまう永久磁石が設けられていない。従って型締用モータ１６は周囲の熱環境においても性能が低下することなく安定的に駆動することができる。

１電動射出成形機２射出装置
３トグル式型締装置５固定盤
６可動盤７型締ハウジング
９タイバー１１トグル機構
１２クロスヘッド１３ボールナット
１４ボールネジ１６型締モータ
１７ロータ１９ステータ
２４可動側金型２５固定側金型

Claims

固定側金型が取り付けられる固定盤と、可動側金型が取り付けられる可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を挿通し前記固定盤と前記型締ハウジングとを連結しているタイバーと、前記可動盤と前記型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、ボールネジ機構によって前記トグル機構のクロスヘッドを駆動すると型開閉ができるようになっているトグル式型締装置であって、
前記型締ハウジングの略中心に型締用モータが設けられ、該型締用モータのロータと前記ボールネジ機構のボールネジが一体的に固着されており、前記型締用モータは前記ロータが鉄芯からなるリラクタンスモータであることを特徴とするトグル式型締装置。
請求項１に記載のトグル式型締装置において、前記ボールネジ機構のボールナットは、前記クロスヘッドに固定されて前記ボールネジに螺合していることを特徴とするトグル式型締装置。