JP2013523487A - 型締めのための機構およびシステム - Google Patents

Abstract

駆動部と、駆動部に連結されたシャフトと、シャフトによって回転するように駆動される偏心ハブと、偏心ハブが回転することができるように偏心ハブを支持する固定支持構造と、可動支持構造が偏心ハブの回転運動を基に実質的に直線的に駆動するように偏心ハブに連結され、可動支持構造と可動支持構造に隣接した固定構造との間において物体を固定するように機能する可動支持構造とを有する型締機構。単一の駆動部と、駆動部に連結されたシャフトと、複数の型締機構とを有する型締システムが設けられる。

Description

関連出願の相互参照
[0001]本願は、参照により本明細書に組み込まれる２０１０年３月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／３１８，７２９号の優先権を主張するものである。

[0002]本文書は、全般的に、型締機構に関する。特に、本文書は、型締システムならびに成形のための型開、型閉および型締プレスの機構に関する。

[0003]機械的な成形プレスは製造業界において一般的である。これらプレスを所定の位置にロックするため、プラスチック等が加圧射出される間、型の部品を所定の位置に保持するための型締システムまたは機構を提供する必要がある。これら型締機構は大きく、複雑なため、多くの機械系のように、可動部品の円滑な動作を維持するために潤滑剤を外側に塗布する必要がある場合がある。

[0004]いくつかの成形用途において、例えば、成形が、汚染潤滑剤の漏れが起こりうる可能性がある医療用途等のためである場合、荷重、空間的制約およびクリーンルーム条件にさらなる配慮を払う必要がある場合がある。これら環境においては、従来の油圧式またはトグル式型締機構は適切でないであろう。さらに、サーボ駆動部などの電気機械的なデバイスは、一般に、プラスチック成形に必要とされることが多い繰り返し荷重および力を伝達することができず、通常、非常に大型および／または、動作中、かなりの量の熱を生成する。

[0005]したがって、シンプルな型締装置および成形プレスを開き、閉じ、機械的に型締めするための効率的な手段を備えた型締システムに対する需要がある。さらに、型締システムおよび機構において最小限の量の外部潤滑を使用する、または外部潤滑を全く使用しない場合に有利となりうるクリーンルーム環境において使用される射出および圧縮成形のための型締機構およびシステムに対する需要がある。

[0006]一態様においては、駆動部と、駆動部に連結されたシャフトと、シャフトによって回転するように駆動される偏心ハブと、偏心ハブが回転することができるように偏心ハブを支持する固定支持構造と、可動支持構造が偏心ハブの回転運動を基に実質的に直線的に駆動するように偏心ハブに連結され、可動支持構造と可動支持構造に隣接した固定構造との間において物体を固定するように機能する可動支持構造とを含む、型締機構が提供される。この型締機構は、シンプルであり、かつ外部潤滑剤をほとんどまたは全く用いずに動作することを意図している。

[0007]さらなる態様においては、偏心ハブがシャフトによって約１８０度未満の角度にわたり駆動されうる型締機構が提供される。型締機構の偏心ハブは、シャフトを偏心ハブに連結する駆動キーによりシャフトによって駆動されてもよい。

[0008]別の態様では、型締機構の可動支持構造は型の第１の部分を支持してもよく、可動支持構造に隣接する固定構造は型の第２の部分であってもよい。ある特定の場合においては、型締機構は、印加される圧力を監視するために偏心ハブに設けられたロードセルをさらに含んでもよい。

[0009]さらなる態様では、単一の駆動部と、駆動部に連結されたシャフトと、複数の型締機構であって、各型締機構が、シャフトによって回転するように駆動される偏心ハブと、偏心ハブが回転することができるように偏心ハブを支持する固定支持構造と、可動支持構造が偏心ハブの回転運動を基に実質的に直線的に駆動するように偏心ハブに連結された可動構造とを含む、複数の型締機構とを含み、複数の型締機構が圧盤を支持し、偏心ハブが作成された場合、複数の型締機構が、圧盤と圧盤に隣接する固定構造との間において物体を型締めするように機能する、型締システムを提供する。

[0010]別の態様では、型締機構の偏心ハブをシャフトによって約１８０度未満の角度にわたり駆動してもよい型締システムが設けられる。型締システムは、シャフトを偏心ハブに連結する駆動キーによりシャフトによって駆動される型締機構の偏心ハブをさらに有してもよい。

[0011]別の態様では、型締システムは、型の第１の部分を支持してもよい可動支持構造と、型の第２の部分であってもよい、可動支持構造に隣接した固定構造とをさらに含んでもよい。型締システムは、印加される圧力を監視するために偏心ハブに設けられたロードセルをさらに含んでもよい。

[0012]以下の特定の実施形態の説明を添付の図面とともに検討すると、当業者には、他の態様および特徴が明らかになる。

[0013]ここで実施形態を添付の図面を参照して単に例として説明する。

一実施形態による２つの型締機構を備えた型締システムを示す。 成形プレスとともに使用される型締システムを示す。 型締機構はロック／型締位置を示す。 非ロック／非型締位置にある型締機構をを示す。 型締システムをブロック図形態において示す。

[0014]図１は、本明細書の一実施形態による型締システム１００を示す。型締システム１００は、少なくとも１つの型締機構１０５（２つが示されている）と、型締機構１０５と相互作用して型締機構１０５を駆動する駆動軸１１０と、駆動軸１１０を駆動するための駆動部（図示せず）と含む。駆動軸１１０がいくらかの距離にわたって延在しうる場合においては、駆動軸１１０をスペーサ１１５とスペーサ軸受１２０とによって支持してもよい。

[0015]図２は、射出成形用プレス２００を備えた型締システム１００の使用を示す。型締システム１００が固定圧盤２０５と可動圧盤２１０との間に設けられる。下部型部２１５が可動圧盤２１０上に取り付けられている。型締システム１００は、図２に矢印２２０で示すように、可動圧盤２１０と下部型部２１５とを、隣接する上部型部（図示せず）に対して上下に動かすように、および下部型部２１５を上部型部に対して所定の位置に締めるように操作されうる。

[0016]図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ型締め位置および非型締め位置にある型締機構１０５を示す。型締機構１０５は、型締機構を固定圧盤２０５上に取り付けるための固定式ピローブロック１２５を含む。固定式ピローブロック１２５はシャフト軸受１３０により駆動軸１１０を支持する。駆動軸１１０は偏心ハブ１４０を支持し、かつ駆動する駆動キー１３５に締められている。駆動キー１３５は、直接駆動を可能にする、偏心ハブ１４０と駆動軸１１０との間の精密スプラインであってもよい。偏心ハブ１４０は、可動式ピローブロック１４５が偏心ハブ１４０に対して回転することができるようにピロー軸受１５０により可動式ピローブロック１４５に取り付けられている。可動式ピローブロック１４５は、その後、可動圧盤２１０に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、可動式ピローブロック１４５と可動圧盤２１０との間にロードセル１５５を設けてもよい。偏心ハブ１４０は、偏心ハブ１４０の回転が可動式ピローブロック１４５の垂直方向へのほぼ直線の運動を生じさせるように構成されている。

[0017]本実施形態では垂直運動を示すが、類似の機構が使用されうる、非垂直運動を伴う状況もあってもよいことは理解されよう。さらに、シャフトによって回転するように駆動され、かつ可動支持構造が偏心ハブの回転運動を基に実質的に直線的に駆動するような可動支持構造を含む偏心ハブを含む他の型締機構が可能であってもよい。本開示では、その簡略化のために好適とされうるサンプル実施形態について説明する。

[0018]図３Ｂに示すように、動作時、型締機構１０５は当初下げられた位置にある。この下げられた位置において、偏心ハブ１４０は、可動式ピローブロック１４５が下がるように配置される。駆動軸１１０は、その後、回転し、可動式ピローブロック１４５がピロー軸受１５０によって直線的に上方に動くように、駆動キー１３５に偏心ハブ１４０を駆動させ回転させる。駆動軸１１０は、可動式ピローブロック１４５および関連する下部型部２１５が十分な圧力を上部型部にかけるまで駆動し続ける。駆動軸１１０は、その後、可動式ピローブロック１４５上において圧力を維持する。駆動軸１１０の軸線と、偏心ハブ１４０の軸線と、ピロー軸受１５０の軸線とが実質的に型締の方向に垂直に整列している場合、型締機構１０５は機械的にロックした状態を生成し、この状態は、事実上、型締機構１０５の最も弱い部材の圧縮の構造的な能力と同じ位の強さであってもよい。１つの中心ベクトルに作用する型締機構の要素の性質が頑丈な機械的なロック状態を生じさせ、これは偏心ハブ１４０を回転することによってのみ解放されてもよく、アームが完全に延びた場合、人間の肘が固定した状態に類似する。他のロック要素は必要ないであろう。しかしながら、所望であれば、過剰な振動に耐えるために駆動軸／偏心ハブの回転を同様にロックしてもよい。だが、これは一般に剛体／固体のプレスにおいては行われない。

[0019]型締機構１０５の偏心ハブ１４０および他の要素は、十分な構造強度を提供するために、鋼または他の適切な材料で形成してもよい。

[0020]型締機構１０５はクランク軸と連接棒のアセンブリ（図示せず）に幾分類似する。しかしながら、型締機構１０５の偏心運動は一般に全回転を伴わない。型締機構１０５、特に、偏心ハブ１４０は所与の角度を往復回転するのみであってもよく、ある特定の場合においては、この角度は１８０度未満であってもよい。別の場合においては、この角度は約１３０度未満であってもよい。

[0021]型締システム１００は、１つの型締機構１０５を含んでも、複数の型締機構１０５を含んでもよい（２つを図１に示す）。型締機構１０５は、型部分に垂直に、かつ対向して配置されることを意図している。

[0022]型締システム１００と型締機構１０５とは、（図１に示すような）単一の駆動部または複数の駆動部のいずれかによって調和的に駆動され、かつ平衡してもよいが、単一の駆動部の使用がより空間的に効率的とされ、型締機構１０５を同期させるために必要とする制御装置（図示せず）を少なくできる。駆動部は、油圧シリンダ、サーボ駆動部または他の適切なシステムを含んでもよい。本明細書における型締システム１００は、型毎に約５０トン以下または超の荷重に適した型締力をなお提供する一方で、空間的に効率的となると考えられる。だが、これは単に推定である。実際の荷重制約は、材料の物理的強度と、軸受の荷重容量と、要素を予圧して機械的なロックの状態にするのに必要なトルクとによって一般に決定されると理解される。

[0023]本明細書の実施形態では、型締機構１０５は、比較的少数の機械部品を必要とし、通常、必要とする外部潤滑がより少量であるか、外部潤滑を必要としない。その理由は、すべての要素がシール軸受またはシールブシュにおいて可動することを意図しているからである。型締システム１００は、また、空間的に効率的であり、横に広い型または一組の圧盤に取り付けられた複数の並列した型を要する状況において有効であることを意図している。図１に示すように、あらゆる駆動軸１１０のしなりを相殺するために（スペーサ１１５およびスペーサ軸受１２０などの）追加のシャフト支持部を中間スパンの全体にわたり追加してもよい。型締機構１０５は、シール軸受およびシールブシュの使用による経時摩耗が低減するため、摩耗による任意の動きの変動を低減することになっている。軸受構成要素（スペーサ軸受１１５、シャフト軸受１３０、ピロー軸受１５０）は標準的な市販されている針状ころ軸受または類似のものであってもよい。型締システム１００は全体的な保守コストを削減するために軸受構成要素を容易に交換可能なように構成することができる。

[0024]型締システム１００は、サイクルの始動から完全な型締まで型締機構１０５（および関連のプレス圧盤および型）の速度を急速に低下させ、型に、迅速だが穏やかに作用することを可能にしてもよい。同様に、型開行程において、型締システム１００の動きは、行程が全開位置に達するまで増加するにつれてさらに加速してもよい。

[0025]図３Ａに示すように、型締システム１００では偏心ハブ１４０を使用するため、発生する荷重は、通常、連結部材の角度が直線から数度ずれる位置に近づくまで低下してもよい。荷重の増加は、したがって、上記の作用の速度に反比例しうる。この特徴は、成形される材料の、型空洞部への急な射出または圧縮による大きく、速く、強い、型の内部荷重を克服するのに有利となってもよく、射出加圧および充填加圧時に、型面（すなわち、型の第１の部分および第２の部分）が瞬間的に「割れて」開くことを防止する。この特徴は、型部が射出加圧時に割れた場合に発生するおそれがある成形部品のフラッシングを低減することを意図している。

[0026]上記のように、いくつかの実施形態では、図４に示すように、偏心ハブ１４０の角度毎のリアルタイムの型締荷重のフィードバックをプロセッサ１６０に供給するために、ロードセルまたはセル１５５を各型締機構１０５に取り付けてもよい。型面間の物理的干渉または抵抗のない型閉に対する任意の他の阻害物が生じた場合に型の安全／保護を提供するために、このフィードバックを使用してもよい。型プレス制御部１６５は、プロセッサ１６０と相互に作用してロードセル１５５からのフィードバックを使用してもよい。フィードバックを、プレスおよび型の損傷を防止するため、および成形サイクル時および出力１７０の変更時における荷重のリアルタイムの監視のために使用してもよい。２つ以上の型締機構１０５が使用される用途、例えば、広いスペースにおいては、ロードセル１５５を、力の比較データ収集およびリアルタイム監視にも使用してよい。例えば、１つの偏心ハブまたは型締機構に対向する空洞部が別の型締機構に対向する対向空洞部と同様に加圧されない場合、このデータは報告され、リアルタイムに作用されうる。

[0027]上述の説明においては、説明のため、実施形態の完全な理解を提供するために多くの細部を記載した。しかしながら、実施形態を実施するためにこれら特定の詳細は必要ない場合があることが当業者には明らかであろう。他の例においては、実施形態を不明瞭にしないために周知の構造を簡略図またはブロック図形態で示す場合がある。

[0028]上記の実施形態は単に例であること意図している。当業者であれば、本明細書に添付した特許請求の範囲によってのみ定義される範囲から逸脱することなく特定の実施形態に変更、改良および変形を実施することができる。

[0029]開示した実施形態は、機械可読媒体（同様に、コンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体または中に組み込んだコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体と呼ばれる）に記憶されたコンピュータプログラム製品として示されうる。機械可読媒体は、磁気、光学もしくはディスケット、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、記憶デバイス（揮発性または不揮発性）または類似の記憶機構を含む電気記憶媒体を含む任意の適切な、有形の、非一時的な媒体とすることができる。機械可読媒体には、実行されると、プロセッサが本開示の一実施形態による方法における工程を実行する命令、コードシークエンス、構成情報または他のデータの種々のセットを含むことができる。当技術分野における通常の技量を有するものであれば、記載した実装を実施するのに必要な他の命令および演算も機械可読媒体に記憶することができることを理解するであろう。機械可読媒体に記憶された命令はプロセッサまたは他の適切な処理デバイスによって実行することができ、回路と連係して記載したタスクを実行することができる。

Claims (10)

1. 駆動部と、
   前記駆動部に連結されたシャフトと、
   前記シャフトによって回転するように駆動される偏心ハブと、
   前記偏心ハブが回転することができるように前記偏心ハブを支持する固定支持構造と、
   可動支持構造であって、前記可動支持構造が前記偏心ハブの回転運動を基に実質的に直線的に駆動するように前記偏心ハブに連結され、前記可動支持構造と前記可動支持構造に隣接した固定構造との間において物体を固定するように機能する可動支持構造と
   を含む、型締機構。
2. 前記偏心ハブがシャフトによって約１８０度未満の角度にわたり駆動される、請求項１に記載の型締機構。
3. 前記型締機構の前記偏心ハブが前記シャフトを前記偏心ハブに連結する駆動キーにより前記シャフトによって駆動される、請求項２に記載の型締機構。
4. 前記型締機構の前記可動支持構造が型の第１の部分を支持し、前記可動支持構造に隣接する前記固定構造が前記型の第２の部分である、請求項１に記載の型締機構。
5. 印加される圧力を監視するために前記偏心ハブに設けるロードセルをさらに含む、請求項１に記載の型締機構。
6. 単一の駆動部と、
   前記駆動部に連結されたシャフトと、
   複数の型締機構であって、各型締機構が、
   前記シャフトによって回転するように駆動される偏心ハブと、
   前記偏心ハブが回転することができるように前記偏心ハブを支持する固定支持構造と、
   前記可動支持構造が前記偏心ハブの回転運動を基に実質的に直線的に駆動するように前記偏心ハブに連結された可動支持構造と
   を含む型締システムであって、
   前記複数の型締機構が圧盤を支持し、前記偏心ハブが作成された場合、前記複数の型締機構が前記圧盤と前記圧盤に隣接する固定構造との間において物体を型締めするように機能する、型締システム。
7. 前記型締機構の前記偏心ハブが前記シャフトによって約１８０度未満の角度にわたり駆動される、請求項６に記載の型締システム。
8. 前記シャフトを前記偏心ハブに連結する駆動キーによりシャフトによって駆動される前記型締機構の前記偏心ハブをさらに含む、請求項７に記載の型締システム。
9. 型の第１の部分を支持する前記可動支持構造をさらに含み、前記可動支持構造に隣接する前記固定構造が前記型の第２の部分である、請求項６に記載の型締システム。
10. 印加される圧力を監視するために前記偏心ハブに設けるロードセルをさらに含む、請求項６に記載の型締システム。

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