JP2016117241A - 型締装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1は、タイバーに張力を加える型締め手段が、一対をなすタイバーの先端に共通で設けられた一組のトグルリンク機構をボールねじを介してサーボモータで駆動する。
特許文献2は、タイバーに張力を加える型締め手段として、可動プラテンを貫通するタイバーに係合離脱する割りナットを有するエンドブロックを配置し、エンドブロックと可動プラテンを連結するトグルリンク機構を設ける。特許文献2は、複数のトグルリンク機構に連結して伸縮させる共通のクロスヘッドを駆動することで型締めする。
また、特許文献1及び特許文献2の型締装置は、リンクを駆動する駆動装置は一つで複数のタイバーを牽引駆動しているため、2本あるいは4本のタイバーが同時に同じ速度、ストロークで動作する。このために、型盤または金型の局部変形量の差により、固定プラテンと可動プラテンの間の平行度が崩れた場合に、4本のタイバーに不均等で過大な力が発生し、タイバーが折損する虞がある。
また、金型を寸開した状態で溶融樹脂を充填し、固定プラテンと可動プラテンを平行に閉める射出圧縮動作における溶融樹脂からの反力の重心、または発泡成形時に金型に溶融樹脂を充填後に固定プラテンと可動プラテンを平行に開くコアバック動作において、樹脂の発泡圧力による金型を押し開く力の重心が、型盤面内において偏った位置にある場合がある。この場合には、例えば、溶融樹脂から固定プラテンおよび可動プラテンを押す力の重心が、プラテンの中央から下方に位置した場合、固定プラテンと可動プラテン間の距離は、下方が上方よりも大きく開き平行度が崩れる。しかし、リンクを駆動する駆動装置は一つで複数のタイバーを牽引駆動している特許文献1及び特許文献2の型締装置では、固定プラテンと可動プラテンの間の平行度が崩れても補正することができない。この場合、固定金型と可動金型の嵌め合わせ部などが破損する虞がある。
そこで本発明は、電動モータの出力を高い効率で型締力として生じさせることのできる型締装置を提供するとともに、4本のタイバーのそれぞれを個別に、しかも高精度に制御できるリンク駆動の型締装置を提供することを目的とする。
本発明における牽引装置は、回転駆動力を出力する電動モータと、固定プラテンの背面側、又は、可動プラテンの背面側に設けられ、回転駆動力に基づいて伝達される回転運動により伸縮がなされるトグルリンク機構と、を備えることを特徴とする。
それぞれのタイバーに個別にトグルリンク機構を連結させると、トグルリンクを駆動するアクチュエータ動作に対して、タイバーが遅れることなく機械的に同期して動作することから、高応答で高精度なタイバーの個別制御が可能となる。したがって、型盤(固定プラテン,可動プラテン)又は金型(固定金型,可動金型)の局部変形により型盤間の平行度が崩れた場合でも、各タイバーを個別に高精度な位置制御、速度制御、力制御が可能なため、型締めの際は複数のタイバーのそれぞれに同じ力を発生するように制御することで、金型に均等な型締め力を加えられ、かつ、タイバーに過大な負荷が発生しない為、タイバーの折損を防止できる。また、コアバック成形、射出圧縮成形において、樹脂の偏心した反力を受けた場合でも、タイバーを個別に位置制御することで可動プラテンと固定プラテンを常に平行に制御しながら型閉または型開することで高精度な成形と金型の損傷の防止が実現される。
また、トグルリンク機構を固定プラテンの背面に設置する場合、この領域は、射出成形機の射出ユニットが設けられる領域に属し、固定プラテンの4隅にあるタイバーのそれぞれに小型のトグルリンク機構を設けることで、射出ユニット、より具体的には固定プラテンの中央に配置されるスクリュ及びシリンダとの干渉を避けて型締め機構を射出ユニットと並列に配置することができる。したがって、本発明によると、タイバーの高精度な制御を実現しながら、従来の同等の成形機の機長で収まる射出成形機を提供することができる。
本発明の型締装置において、リンクヘッドは、外周面に歯車が形成された環状の形態をなすことができる。これにより、リンクヘッドが、電動モータの出力軸に設けられた歯車から回転駆動力を直接伝達され駆動力の伝達ロスを低減するとともに動作遅れを防止できる。
また、本発明の型締装置によれば、それぞれのタイバーに個別にトグルリンク機構を連結させているので、高応答で高精度な個別制御が可能となる。したがって、型締めの際には、型盤(固定プラテン,可動プラテン)又は金型(固定金型,可動金型)の局部変形により型盤間の平行度が崩れた場合でも、各タイバーを個別に高精度な位置制御、速度制御、力制御が可能である。この為、複数のタイバーがそれぞれ同じ力を発生するように制御することで、金型に均等な型締め力を加えられ、かつ、タイバーに過大な負荷が発生しない為、タイバーの折損を防止できる。
また、コアバック成形あるいは射出圧縮成形おいて、キャビティ内の偏った位置に充填された溶融樹脂の圧力による偏心した反力を受けた場合でも、タイバーを個別に位置制御することで可動プラテンと固定プラテンを常に平行に制御しながら型閉または型開することで高精度な成形と金型の損傷の防止が実現される。
図1は、本実施形態に係る型締装置10を示す部分断面図である。
型締装置10は、図1に示すように、ベースフレーム11の一端側の上面に固定金型14が保持される固定プラテン12が固定されている。
ベースフレーム11の他端側の上面には固定プラテン12に対向して可動金型15を保持する可動プラテン13が前後方向xに進退移動可能に設けられている。ベースフレーム11上には、図示を省略するガイドレールが敷設されており、このガイドレールに可動プラテン13が進退移動可能に支持されている。
なお、本実施形態において、固定プラテン12が設けられる側を後(図中のB)と、また、可動プラテン13が設けられる側を前(図中のF)と定義する。
それぞれのタイバー17は、前端側が可動プラテン13に形成された貫通孔に臨むように配置され、可動プラテン13が型締めのために後方に移動して近づいてきたときに、対応する挿通孔を貫通する一方、後端側は固定プラテン12を貫通している。タイバー17は、後端側で、トグルリンク機構40に連結されている。
型締機構30は、トグルリンク機構40の駆動源であるサーボモータ31と、サーボモータ31の出力軸に固定された原動歯車33と、を備えている。
サーボモータ31は、固定プラテン12に固定されており、型締め及び型締めの開放の際に回転駆動される。原動歯車33は、後述するトグルリンク機構40の従動歯車49に噛み合っており、サーボモータ31の回転駆動力が従動歯車49を介してトグルリンク機構40に伝えられる。
それぞれのタイバー17の先端部には、等ピッチの複数のリング溝(雄ねじ)17Bが形成されている。また、可動プラテン13の前方側の側面には、それぞれのタイバー17のリング溝と噛み合うリング溝(雌ねじ)29Aを備える割りナット29が設けられている。
タイバー17と割りナット29とが結合された後、型締機構30を動作させて型締めを行う。以下、型締機構30の主要部をなすトグルリンク機構40について説明した後に、トグルリンク機構40を用いた型締めの動作を説明する。
本実施形態に係るトグルリンク機構40は、図2(a)〜(c)に示すように、四つのトグルリンク機構41A,41B,41C,41Dの組み合わせからなり、それぞれのトグルリンク機構41A,41B,41C,41Dは、倍力効果を生じさせるトグル要素を一つ備えたシングルトグルリンク機構から構成される。四つのトグルリンク機構41A,41B,41C,41Dは、タイバー17の中心軸の周りに90°の間隔をあけて配置されており、トグルリンク機構41Aとトグルリンク機構41Cが対称の位置に、また、トグルリンク機構41Bとトグルリンク機構41Dが対称の位置をなす。なお、トグルリンク機構41Dは、トグルリンク機構41Bの陰に隠れている。
固定サポート46は、その外周面に四本のリンクピンPが、径方向の外側に向けて設けられている。四本のリンクピンPは、90°の間隔をあけて、等間隔で設けられている。各々リンクピンPには、後述するリンク部材と合わせて球面軸受を構成する球状の座部Wが一体的に設けられている(図2(c))。なお、回転リンクヘッド47及び可動サポート48に設けられるリンクピンPも同様の構成を備えるとともに、固定サポート46、回転リンクヘッド47及び可動サポート48のリンクピンPは、周方向の同じ位置(同位相)に配置される。
なお、固定サポート46は、変位できないように固定プラテン12に固定されている。
回転リンクヘッド47は、中空円筒の形態をなし、タイバー17の外周面に周方向及び軸方向に摺動可能に嵌合される。回転リンクヘッド47は、同様にタイバー17の外周面に周方向及び軸方向に摺動可能に嵌合される従動歯車49と一体的に固定され、従動歯車49が回転するとそれに伴ってタイバー17の回りを回転する。
回転リンクヘッド47にも、固定サポート46と同様に、外周面に四本のリンクピンPを備える。このリンクピンPが、トグルリンク機構41A,41B,41C,41Dの力点となる。ただし、回転リンクヘッド47のリンクピンPは、二つのリンクが結合されるので、軸方向に間隔をあけて二つの座部Wが設けられている。
可動サポート48は、円板状の部材から構成され、固定サポート46と同様に、外周面に四本のリンクピンPを備える。
第1リンク42は、リンクピンP(座部W)を介して、一端が固定サポート46にピン結合され、他端が回転リンクヘッド47にピン結合される。第2リンク43は、リンクピンP(座部W)を介して、一端が回転リンクヘッド47にピン結合され、他端が可動サポート48にピン結合される。
トグルリンク機構41A,41B,41C,41Dのそれぞれにおいて、第1リンク42と第2リンク43が結合される回転リンクヘッド47のリンクピンPが力点となる。同様に、第1リンク42の一端を結合する固定サポート46のリンクピンPが支点となり、第2リンク43の他端を結合する可動サポート48のリンクピンPが作用点となる。
図2(a)に示すように、型締めを行う以外のときには、第1リンク42と第2リンク43は、互いに傾いて縮んだ待機状態にある。
調整装置70は、くさび型をなす第1ゲージ71と、第1ゲージ71を昇降させるアクチュエータ73と、割りナット29に固定され、くさび型をなし、第1ゲージ71とは上下が反転する第2ゲージ75と、を備える。
第1ゲージ71は、可動面71Aと背面71Bを備え、背面71Bが可動プラテン13に摺動可能に設けられ、背面71Bに対して傾斜する可動面71Aが第2ゲージ75に対向して設けられる。
第2ゲージ75は、可動面75Aと背面75Bを備え、背面75Bの側が割りナット29に固定され、背面75Bに対して傾斜する可動面75Aが第1ゲージ71の可動面71Aに摺動可能に設けられる。
調整装置70は、アクチュエータ73を昇降運動させることにより、第1ゲージ71及び第2ゲージ75を介して、割りナット29の位置を前後方向xに移動させることができる。これにより、本実施形態の型締装置10が、異なる厚さの金型(固定金型14,可動金型15)を使用する場合に、調整装置70により割りナット29の位置を調整することにより、タイバー17側のリング溝17Bの位置と、割りナット29側のリング溝29Aの位置がきちんと噛み合うようにすることができる。
図2(a)に示す待機状態から型締めを行うには、サーボモータ31を、後方から視て時計回りに回転させると、原動歯車33と噛み合う従動歯車49が反時計回り(白抜き矢印)に回転し、これに伴って回転リンクヘッド47も反時計回りに回転される。そうすると、回転リンクヘッド47に設けられているリンクピンPが反時計回りに回動することで、図2(b)に示すように、第1リンク42と第2リンク43が伸び、両者が一直線状になる直前に倍力効果を発揮する。このとき、回転リンクヘッド47は後方に変位するとともに、第2リンク43の一端が結合されている可動サポート48が後方に強い力で押されるので、可動サポート48と一体に固定されるタイバー17が後方に牽引される。これにより、型締め力が生じる。
以上説明したように、本実施形態による型締装置10は、駆動源であるサーボモータ31の回転駆動力をトグルリンク機構40に回転運動として伝達し、その過程で直線運動に変換することがない。したがって、ボールねじを用いて直線運動を変換するのに比べて、サーボモータ31の出力を高い効率でトグルリンク機構40の駆動力として伝達することができる。しかも、本実施形態によれば、力の伝達箇所が、サーボモータ31の出力軸に固定された原動歯車33と回転リンクヘッド47に固定された従動歯車49の噛み合い部分だけの一箇所であるから、この点からも高い伝達効率が得られる。
このように、それぞれのタイバー17に個別にトグルリンク機構40を連結させているので、高応答の個別制御が可能なために、型盤(固定プラテン12,可動プラテン13)又は金型(固定金型14,可動金型15)の局部変形により型盤間の平行度が崩れた場合でも、各タイバー17を個別に高精度な位置制御、速度制御、力制御が可能である。このため、型締めの際には複数のタイバーそれぞれ同じ力を負荷するように制御することで、金型の各部に偏りのない均等な型締め力を加えられ、かつ、タイバーに制御された力以上の過大な負荷が発生しない為、タイバーの折損を防止できる。また、コアバック成形、射出圧縮において、キャビティ内の溶融樹脂から固定プラテンおよび可動プラテンが偏心した反力を受けた場合でも、タイバーを個別に位置制御することで可動プラテンと固定プラテンを常に平行に制御しながら型閉または型開することで高精度と金型の損傷の防止が可能な射出成形が実現される。
また、本実施形態のトグルリンク機構40は、タイバー17を中心にして、トグルリンク機構41A,41B,41C,41Dが均等間隔に配置されている。これにより、トグルリンク機構40を動作させたときの、タイバー17に加わる周方向の力を均等にできる。したがって、タイバー17に撓みが生じるのを防いで、タイバー17の曲がりによる破損を防ぎ、高精度な位置制御を実現できる。
そして、トグルリンク機構41A,41B,41C,41Dのそれぞれの第1リンク42及び第2リンク43を、一体の構造部材である回転リンクヘッド47により連結することにより、四つのトグルリンク機構41A,41B,41C,41Dが同期して動作することを担保し、それぞれのタイバー17における高精度な位置制御を実現できる。
次に、本発明の第2実施形態にかかるトグルリンク機構140を、図3を参照して説明する。なお、第1実施形態のトグルリンク機構40と同様の機能を果たす構成要素には、トグルリンク機構40と同じ符号を図3に示し、以下では、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
そこで、トグルリンク機構140は、図3に示すように、第1リンク42,第2リンク43のそれぞれの一端を、従動歯車49の側面にボールジョイントBJにより結合する。第1リンク42については、他端を固定プラテン12にボールジョイントBJにより結合し、第2リンク43については、他端を可動サポート48にボールジョイントBJにより結合する。なお、これにより、第1リンク42,第2リンク43は、可動サポート48及び従動歯車49の外周を超えることなく、これらの外周の範囲内に収まる。
図3(a)に示す待機状態から型締めを行うにサーボモータ31を回転させると、原動歯車33と噛み合う従動歯車49が反時計回りに回転する。そうすると、従動歯車49におのおのの一端が連結されている第1リンク42と第2リンク43が伸び、両者が一直線状になる直前に倍力効果を発揮する。このとき、従動歯車49は後方に変位するとともに、第2リンク43の一端が結合されている可動サポート48が後方に強い力で押されるので、可動サポート48と一体に固定されるタイバー17が後方に牽引される。これにより、型締め力が生じる。
第2実施形態のトグルリンク機構140も、第1実施形態のトグルリンク機構40と同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
トグルリンク機構140は、従動歯車49に回転リンクヘッド47の機能を持たせているので、トグルリンク機構40に比べて構成が簡素化されており、製造が容易であるとともに、製造コストを低減できる。
また、トグルリンク機構140は、第1リンク42及び第2リンク43が、従動歯車49及び可動サポート48の外周の範囲内に収まるので、構成がコンパクトである。
次に、本発明の第3実施形態にかかるトグルリンク機構240を、図4を参照して説明する。なお、第1実施形態のトグルリンク機構40と同様の機能を果たす構成要素には、トグルリンク機構40と同じ符号を図4に示し、以下では、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
従動歯車57は、固定プラテン12に固定されたサーボモータ31の出力軸に設けられた原動歯車55に噛み合っており、サーボモータ31の回転駆動に伴う原動歯車55の回転により、回転する。
トグルリンク機構240は、サーボモータ31を図4(b)に示すように回転駆動させると、原動歯車55に噛み合う従動歯車57及び従動歯車57と一体化されている環状リンクヘッド36が回転することにより、第3リンク44がタイバー17の径方向に沿うように変位する。そうすると、トグルリンク機構41A,41B,41C,41Dのそれぞれにおいて、第3リンク44に押されることで、第1リンク42と第2リンク43は伸長するように変位する。第1リンク42は一端が固定プラテン12に結合されているので、第1リンク42と第2リンク43の伸長は、リンク支持体53を後方に押す力となって現れ、リンク支持体53と一体に固定されるタイバー17が後方に牽引される。これにより、型締めがなされる。
第3実施形態のトグルリンク機構240も、第1実施形態のトグルリンク機構40と同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
つまり、トグルリンク機構240は、トグルリンク機構41A,41B,41C,41Dにダブルトグルリンク機構を用いているので、高い倍力効果を得ることができる。
次に、本発明の第4実施形態にかかるトグルリンク機構340を、図5及び図6を参照して説明する。なお、第1実施形態のトグルリンク機構40と同様の機能を果たす構成要素には、トグルリンク機構40と同じ符号を図5及び図6に示し、以下では、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
トグルリンク機構340は、支持プラテン16のおもて面側に固定サポート46が設けられ、可動プラテン13に可動サポート48が設けられており、固定サポート46と可動サポート48の間に回転リンクヘッド47が設けられる。回転リンクヘッド47は、従動歯車49と一体的に固定され、支持ロッド58に回転可能に支持されている。従動歯車49は、内周側に軸方向に突出する固定スリーブ49Aを備えており、この固定スリーブ49Aは後述するラジアル軸受62の内輪と固定される。
架台本体61の内側には、ラジアル軸受62が嵌合されている。ラジアル軸受62は、外輪が架台本体61に固定され、内輪には従動歯車49の固定スリーブ49Aが固定されている。
図5(a)に示す待機状態から型締めを行うには、サーボモータ31を、後方から視て時計回りに回転させると、原動歯車33と噛み合う従動歯車49が反時計回りに回転し、これに伴って回転リンクヘッド47も反時計回りに回転される。そうすると、回転リンクヘッド47に設けられているリンクピンPが反時計回りに回転することで、図5(b)に示すように、第1リンク42と第2リンク43が伸び、両者が一直線状になる直前に倍力効果を発揮する。このとき、回転リンクヘッド47は後方に変位するとともに、第2リンク43の一端が結合されている可動サポート48が後方に強い力で押されるので、可動サポート48と一体に固定されるタイバー17が後方に牽引される。これにより、型締め力が生じる。
第4実施形態のトグルリンク機構340は、3プラテン型の型締装置において、サーボモータ31の出力を高い効率でトグルリンク機構340の駆動力として伝達することができる。
例えば、トグルリンク機構41A(41B,41C,41D)を全体として球面座金で支持する、あるいは、ガイドロッド63を回転自在なブッシュで支持するなどである。
110 型締装置
11 ベースフレーム
12 固定プラテン
13 可動プラテン
14 固定金型
15 可動金型
16 支持プラテン
17 タイバー
17B リング溝
20 ナット
21 軸受
22 サーボモータ
23,24 動力伝達ギア
25 ねじ軸
29 割りナット
29A リング溝
30 型締機構
31 サーボモータ
33 原動歯車
36 環状リンクヘッド
40 トグルリンク機構
140 トグルリンク機構
240 トグルリンク機構
340 トグルリンク機構
41A,41B,41C,41D トグルリンク機構
42 第1リンク
43 第2リンク
44 第3リンク
46 固定サポート
47 回転リンクヘッド
48 可動サポート
49 従動歯車
49A 固定スリーブ
53 リンク支持体
55 原動歯車
57 従動歯車
58 支持ロッド
59 球面軸受
60 モータ架台
61 架台本体
62 ラジアル軸受
63 ガイドロッド
65 ガイド孔
70 調整装置
71 第1ゲージ
71A 可動面
71B 背面
73 アクチュエータ
75 第1ゲージ
75A 可動面
75B 背面
Claims (9)
- 固定金型を保持する固定プラテンと、
前記固定プラテンに対して進退可能に設けられ、可動金型を保持する可動プラテンと、
型締めの際に前記固定プラテンと前記可動プラテンを接続する複数のタイバーと、
型締めの際に複数の前記タイバーを牽引することにより、前記固定金型と前記可動金型との間に型締め力を生じさせる牽引装置と、を備え、
前記牽引装置は、
回転駆動力を出力する電動モータと、
前記固定プラテンの背面側、又は、前記可動プラテンの背面側に設けられ、前記回転駆動力に基づいて伝達される回転運動により伸縮がなされるトグルリンク機構と、を備える、
ことを特徴とする型締装置。 - 前記回転駆動力により回転運動するリンクヘッドを備え、
前記リンクヘッド上に、前記トグルリンク機構の力点が、設けられる、
請求項1に記載の型締装置。 - 前記牽引装置は、
前記固定プラテンの背面側に、複数の前記タイバーのそれぞれに対応して設けられる、
請求項1又は請求項2に記載の型締装置。 - 前記リンクヘッドは、
前記タイバーと同軸上に回転可能に設けられる、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の型締装置。 - 前記リンクヘッドは、
外周面に歯車が形成された環状の形態をなす、
請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載の型締装置。 - 前記牽引装置は、
複数の前記トグルリンク機構が、前記タイバーの周囲を取り囲むように配置される、
請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の型締装置。 - 複数の前記トグルリンク機構が、周方向に、均等間隔で配置される、
請求項6に記載の型締装置。 - 前記可動プラテンに対して、複数の前記タイバーをそれぞれ固定する固定手段と、
前記固定手段の前記軸方向の位置を調整する調整手段と、を備える、
請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の型締装置。 - 前記牽引装置は、
前記可動プラテンの背面側であって、位置が固定される支持プラテンとの間に設けられ、
前記リンクヘッドは、
前記支持プラテンに設けられた、前記可動プラテンに
向けて突出する回転支持ロッドに回転可能に支持される、
請求項1又は請求項2に記載の型締装置。
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