JP2016525033A - クランプユニットを有する射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】連続出力運動時に高いクランプ力を発生させるための高い力変速を可能とする。【解決手段】射出成形機は成形可動プラテン６と、成形固定プラテン２と、固定支持プレート５と、クランプユニット７とを備え、クランプユニット７は成形可動プラテン６の送り込み方向Ｚと平行に好ましくは駆動され、クランプユニット７に作動力を導入する駆動エレメント９と、固定支持プレート５及び成形可動プラテン６間で、成形固定プラテン２に対して成形可動プラテン６の送り込み運動に関し駆動エレメント９の運動を成形可動プラテン６に伝達するため関節形態で駆動エレメント９に結合されるリンクアッセンブリ１２とを有する。リンクアッセンブリ１２は固定支持プレート５に関節接続される補助制御アーム１３と、補助制御アーム１３に関節接続され、駆動エレメント９に接続される中央制御アーム１４と、中央制御アーム１４及び成形可動プラテン６間に間挿配置される出力制御アーム１５とを有する。中央制御アーム１４及び出力制御アーム１５間の関節軸１８は非円形運動経路Ｂ上で走行し、成形可動プラテン６の閉成位置において、それぞれの場合に支持プレート５、制御アーム１３、１４、１５及び成形可動プラテン６間に形成されるリンクアッセンブリ１２の４つの関節軸１６、１７、１８、１９が中央制御アーム１４及び出力制御アーム１５間で関節軸１８の運動経路Ｂ上の接線Ｔに直交する直線Ｇ上に位置する。【選択図】図４

Description

本発明は、特許請求の範囲請求項１のプリアンブル（前提技術事項）に記載されている技術構成を有する射出成形機に関する。

これらの技術構成は、射出成形機の基本的な構成要素を表しており、それらの成形可動プラテン、成形固定プラテン、固定支持プレート及び成形可動プラテンを送り込むためのクランプユニットに係るものである。これらは先行技術に関する幾つかの文献から長い間知られている。このような文献の例には、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５又は特許文献６が含まれる。これらの射出成形機のクランプユニットは、例えばスピンドルドライブ上のクロスヘッドの形で駆動エレメントが設けられる共通点を有し、これはクランプユニットに作動力を導入するために、固定プラテンの方向に可動プラテンの送り込み方向と平行に駆動される。支持プレートと可動プラテンとの間のリンクアッセンブリは、固定プラテンに対する可動プラテンの送り込みとの関連で駆動エレメントの運動を可動プラテンに伝達するため関節形態で駆動エレメントに、かつこれらの既知のクランプユニット内に接続され、支持プレートと可動プラテンとの間に２つの制御アームを有し、第３の制御アームによって補完されている典型的なベルクランクレバーアッセンブリによって形成される。

したがって、射出成形機の既知のこの種のクランプユニットは金型を開成し、クランプし、閉成する主要作業を遂行し、プラスチック材料は金型のキャビティ内に注入される。クランプユニットの力変速比のため、高いクランプ力が比較的低い駆動力によって発生可能であり、これはベルクランクレバー構造を、例えば４節又は５節ベルクランクレバーの形態のダブルベルクランクレバーとして採用することによって実現され、これは例えば特許文献７に開示されている。クランプ力を生起するだけでなく金型を閉成するための高い力変速比がベルクランクレバーアッセンブリの反転状態を利用することによって実現される。

また、この基本的なベルクランクレバーの思想は、例えば特許文献８に開示されたクランプユニットのダブルクランク駆動部における上記のものから若干外れる構造で利用される。

ＤＥ ２５ ３６ ８８０ Ａ１ ＤＥ ４３ ２８ ８４４ Ｃ２ ＤＥ １９９ ５７ ４８５ Ａ１ ＤＥ １０３ ４２ ０１２ Ａ１ ＥＰ ０ ５１１ １７０ Ｂ１ ＥＰ ０ ７７５ ５６７ Ａ１ ＵＳ ５９７１７４３ Ｂ ＤＥ１０ ２００４０２６４５０ Ｂ４

これらの既知のベルクランク課題解決策は、可動プラテンの反転状態を利用して高いクランプ力を発生する。ここで問題となるのは反転状態が十分に利用できないことである。射出成形機の組立調整は、動作点が反転状態の直前又は直後になるように実際に典型的に遂行されるが、これは閉成力を生起するために必要とされる範囲を制限する。したがって、理論的に可能である力変速比を達成することができない。

これらの既知のベルクランクレバー課題解決策の他の欠点は、可動プラテンが本質的に反転状態から一方向、即ち開成方向に移動できるだけであるということである。これは、所謂エンボス加工機能を実行するための斯かるクランプユニットの適合性を損なうものである。このエンボス加工機能においては、金型がクランプ位置をとった後、さらに送り込み運動がクランプ方向に行われてキャビティ内に注入されるプラスチック材料にエンボス加工工程を行うものである。

検討された従来技術の課題から出発して、本発明は改良されたクランプユニットを有する射出成形機を提供するという目的に基づいており、連続出力運動時に高いクランプ力を発生させるための高い力変速比が可能である。このような連続出力運動は、可動プラテンが高い力変速比の範囲から、即ち実際的な言い方をするなら閉成位置において２方向に移動できることを意味すると理解されるべきである。したがって、閉成位置は、もはや通常のベルクランクレバーアッセンブリの反転状態に接続されないことになる。

上記の目的は特許請求の範囲請求項１の特徴部に記載の特長によって達成され、リンクアッセンブリは関節形態で結合されている３つの制御アーム、即ち支持プレート上に関節接続される補助制御アームと、この補助制御アーム関節接続され、その駆動エレメントに結合される中央制御アームと、中央制御アーム及び可動プラテン間に間挿配置される出力制御アームとを備えている。ここで、制御アームは、中央制御アーム及び出力制御アーム間の関節軸が非円形の運動経路上で走行されるように相互接続され、可動プラテンの閉成位置において、このリンクアッセンブリの４つの関節軸は中央制御アーム及び出力制御アーム間の関節軸の運動経路の反転点接線に直交する直線上に位置している。

したがって、換言すれば、中央制御アーム及び出力制御アーム間の関節軸の運動経路は、クランプユニットの閉成位置がとられるとき関節軸が正確に位置する反転点を有する。したがって、反転点のために、中央制御アーム及び出力制御アーム間の関節軸は、駆動エレメントによって駆動され、例えばエンボス加工ステップを実施するために送り込み方向に、また金型を開成するために送り込み方向と逆に、つまり両方向にさらに移動できる。４つの関節軸を直線上に整列させることにより、それにもかかわらずギアアッセンブリの通常の自動ロックがベルクランクレバーの死点状態に類似する態様で達成される。したがって、クランプユニットは最大力変速比の位置に配置され、このため固定プラテン上へのエンボス加工ストロークがそれ以降この位置から実施することができる。

要約すると、自動ロック閉成位置における高い力変速比と、この位置から送り込み方向にさらに通じるエンボス加工ストロークを実施するための見込みとの間の最適な妥協が中央制御アーム及び出力制御アーム間の関節軸の運動経路のターゲットデザインによって達成される。

送り込み方向における運動経路の１つの好ましいデザインは、実質的に線形であって送り込み方向に対して斜行形態で走行する送り込みブランチと、運動経路の反転点を含む反転点ブランチと、これに隣接して送り込み方向にさらに走行するエンボス加工ブランチとを設ける。

運動経路の送り込みブランチとエンボス加工ブランチは、変速が駆動エレメントの運動と好ましくはエンボス加工ブランチよりも著しく高い可動プラテンとの間でクランプユニットが送り込みブランチを通過、走行するとき行われるように、有利に配向されている。このように、可動プラテンの急速な運動が送り込みの間に達成することができるとともに、高いエンボス加工力をエンボス加工中に達成することができる。

本発明のさらに好ましい実施例にしたがえば、閉成位置において補助制御アームは可動プラテンから離れて指し示す方向に配向されており、それで補助制御アーム及び中央制御アームはこの閉成位置において少なくとも部分的に重ね合わされている。このように、クランプ機構のコンパクトな構造が達成される。

また、同じ目的が本発明のさらに好ましいデザインの実施例によって達成され、それにしたがえば補助制御アームの長さは最大で中央制御アーム又は出力制御アームの長さの半分に対応する。付言すれば、この形態は、中央制御アーム及び出力制御アーム間で達成される関節軸の運動経路によって影響される。

有利なことに、出力制御アーム及び可動プラテン間の関節軸は閉成位置において中央制御アーム及び出力制御アーム間の関節軸の運動経路の曲率中心に配置することができる。このように、力変速比の品質は、本発明にしたがうクランプユニットによって達成することができるように大幅に増加することができる。このため高い力変速比の範囲は、クランプユニットの動作点の前後でその閉成位置において拡張される。

従来技術でそれ自体知られているように、２つ以上の互いに対応するリンクアッセンブリを駆動エレメントの駆動軸平面に対して鏡面対称となるように設けることができ、かつ後者に結合することができる。可動プラテンの送り込み方向、したがってクランプユニットの配向は、水平又は垂直に配向されてもよい。したがって、本発明は、射出成形機の水平実施例及び垂直実施例に同様に適している。

駆動エレメントの作動のための好ましい代替例は、空気圧又は液圧ピストン・シリンダ駆動部、スピンドル駆動部、ラック・ピニオン駆動部又はリニアモータによって提供される。

本発明の他の特長、詳細及び利点は、例示的な実施例について以下の説明から添付の図面を用いて導き出される。

成形可動プラテン及びクランプユニットの１つの動作位置における射出成形機の概略部分側面図を示す。 成形可動プラテン及びクランプユニットの１つの動作位置における射出成形機の概略部分側面図を示す。 成形可動プラテン及びクランプユニットの１つの動作位置における射出成形機の概略部分側面図を示す。 水平方向に２つに分割し、図２及び図３の射出成形機を可動プラテンの閉成位置（上部）及びエンボス加工位置（底部）で組合わせる図における射出成形機を示す。 可動プラテン及びクランプユニットの完全に開成した位置で射出成形機の可能性ある実施例の部分断面部分側面図を図１に類似する態様で示す。 図５にしたがう射出成形機の部分平面図を示す。 図５に類似し、可動プラテン及びクランプユニットの閉成位置における図２に対応する図を示す。 図５に類似し、可動プラテンのさらに送り込まれたエンボス加工位置における図３に対応する図を示す。 水平方向に２つに分割し、クランプユニットを閉成位置（上部）及びエンボス加工位置（底部）で組合わせる図４に対応する図を示す。 クランプユニットを閉成位置（上部）及びエンボス加工位置（底部）でそれぞれ図示し、図９に類似する態様で２つに分割した部分平面図を示す。

以下、本発明にしたがう射出成形機の基本的構成を図１−図４によって説明する。射出成形機はこれらの図面において詳細に、かつ頗る概略的態様でのみ示されている。射出成形機の通常の射出ユニット１は、通常のノズルコネクタ３を介して成形固定プラテン２に外部で装着され、最小限の態様でのみ示される。固定支持プレート５は、四角形状に配置される４つの平行タイバー４を介して固定プラテン２に装着される。成形可動プラテン６はこれらのタイバー４に最終的に案内されて送り込み方向Ｚに変位可能となり、金型（図１−図４に詳細に図示せず）は、２つの金型半部分体間の対応するキャビティを有して、開成され、クランプされ、かつ必要に応じてエンボス加工工程に供される。

クランプユニットはその全体が７として示され、かつクロスヘッド９のためのスピンドル駆動部８を有し、クロスヘッド９はスピンドル駆動部８上で駆動力をクランプユニット７に導入するための駆動エレメントとして案内され、クランプユニット７は可動プラテン６を駆動する機能を果たす。スピンドル駆動部８は、固定支持プレート５上で電動モータ１０によって駆動される。

駆動エレメント、即ちクロスヘッド９の割出し運動が送り込み方向Ｚ及びその逆に可動プラテン６に伝達されるようにするために、リンクアッセンブリ１２は、成形可動プラテン６、クロスヘッド９及び装着支持部１１間において上部及び底部上で重複して存在するように設けられる。装着支持部１１は送り込み方向Ｚにおいて固定支持プレート５から伸長している。以下において、図１〜図４を参照して上部に位置するリンクアッセンブリ１２についてのみ詳細に説明する。底部に位置するリンクアッセンブリ１２は水平駆動軸面Ａに鏡面対称の関係になるように構成される。

リンクアッセンブリ１２は、関節形態で繋ぎ合わされて、結合される３つの制御アームから組み立てられる。即ち、支持プレート５上で装着支持部１１の自由端に関節接続された補助制御アーム１３と、この補助制御アーム１３に順次関節接続され、かつクロスヘッド９に駆動エレメントとして関節形態で関節接続された中央制御アーム１４とであり、また出力制御アーム１５とが関節形態で中央制御アーム１４及び可動プラテン６に装着される。対応する関節軸は、それぞれ次のとおり示される。

支持プレート５及び補助制御アーム１３の関節接続のための関節軸１６、
補助制御アーム１３及び中央制御アーム１４の関節接続のための関節軸１７、
中央制御アーム１４及び出力制御アーム１５の関節接続のための関節軸１８、
出力制御アーム１５及び可動プラテン６の関節接続のための関節軸１９、
中央制御アーム１４及びクロスヘッド９の関節接続のための関節軸２０
中央制御アーム１４と出力制御アーム１５との間の関節軸１８の運動は、図１〜図４に示される非円形運動経路Ｂ上で走行し、クランプユニット７の機能のために重要である。この運動経路Ｂは３つのブランチに分割され、即ち送り込みブランチＢＺが図１〜図４において短い破線で示され、送り込み方向Ｚに対し実質的に線形、かつ斜行形態で走行する。この送り込みブランチＢＺの後に反転点ブランチＢＷが続き、その経路中において反転ポイントＷＰが形成される。送り込みブランチＢＺと反転ポイントＷＰの間の曲率は反転ポイントＷＰと反転点ブランチＢＷの曲率より僅かに小さい。この反転点ブランチＢＷは反転点ブランチＢＷに続いて、図１〜図４において長い破線で示され、送り込み方向Ｚと実質的に平行に走行する。

リンクアッセンブリ１２は、クロスヘッド９への取り付けとの相互作用でそれぞれ補助制御アーム１３、中央制御アーム１４、出力制御アーム１５を有し、図２に示す可動プラテン６の閉成位置においてリンクアッセンブリ１２の４つの関節軸１６、１７、１８、１９は運動経路Ｂの反転ポイントＷＰにおける接線Ｔに直交する直線Ｇ上に存在するものとして構成されている。対応する運動経路Ｂを有するリンクアッセンブリ１２の当該思想によって、クロスヘッド９及び可動プラテン６間の力の最も高い力変速がこの閉成位置の範囲で達成される。直線Ｇ上の４つの関節軸１６〜１９の配置によって、クランプユニット７は同時にこの閉成位置で自動ロック式であり、金型への高い閉成力が固定プラテン２と可動プラテン６との間で達成される。

反転点ＷＰを有する運動経路Ｂの思想によって、クランプユニット７は図２に示す閉成位置から後退駆動され、一方、そのクロスヘッド９は、再び送り込み方向Ｚと逆に移動され、したがって図１に示す可動プラテン６の開成位置の方向に変位される。他方、通常のベルクランクレバーアッセンブリが死点位置から移動されるものとは対照的に、可動プラテン６はエンボス加工ブランチＢＰ上で送り込み方向Ｚにさらに移動するが、これは送り込み方向Ｚにおけるクロスヘッド９の逆移動によって行われる。エンボス加工ブランチＢＰの方向性によって、ここで可動プラテン６への運動経路の僅かな変速と高いエンボス加工力がクロスヘッド９の移動から導出される。したがって、示されたクランプユニット７は、所謂射出エンボス加工に確かに特に適している。

運動経路Ｂの思想のための可能性ある措置は、以下に簡潔に説明されるが、リンクアッセンブリ１２の領域内において支持形態で設けられる。したがって、補助制御アーム１３は、図１にしたがう開位置及び図２にしたがう閉成位置間でのクランプユニット７の移動中に、送り込み方向Ｚと逆に向けられ、かつそれに平行である。この場合、クロスヘッド９の運動の主な変速は、補助制御アーム１３の僅かな退避運動中に関節軸１７の周りに中央制御アーム１４の枢動及び出力制御アーム１５に対して相応する中央制御アーム１４の伸長によって達成される。それで、図２にしたがう閉成位置において、補助制御アーム１３は、関節軸１６〜１９に関して直線Ｇ上に配置されて出力制御アーム１５及び中央制御アーム１４と同一直線上になり、ただし関節軸１６から送り込み方向Ｚと逆に向いている。補助制御アーム１３は、最長でも中央制御アーム１４と最大出力制御アーム１５の長さの半分に応じた長さを有する。補助制御アーム１３と中央制御アーム１４は、部分的に相互に重なり合っている。

出力制御アーム１５と可動プラテン６との間の関節軸１９を参照するに、前者は図２にしたがう閉成位置において運動経路Ｂの曲率中心に配置されることに留意すべきである。これは、クロスヘッド９からリンクアッセンブリ１２を介して可動プラテン６への力の変速の品質を向上する。

要約すると、クランプユニット７は、既知のベルクランクレバーの例と比較して、閉成位置における金型がリンクアッセンブリ１２の中間位置において閉成していることで区別される。よって、可動プラテン６が図２にしたがうクランプされた金型のためこの閉成位置から移動可能であり、その機構は送り込み方向Ｚにおいて固定プラテン２にさらに向かってクロスヘッド９の前進移動により自動ロック式であり、これは図３に示され、図５から特に明らかである。ここで、アッセンブリは底部において閉成位置で示され、またアッセンブリは上部においてさらに収束したエンボス加工位置で示される。ここに関節軸１８は、反転ポイントＷＰを越えてエンボス加工ブランチＢＰに運動経路Ｂ上を走行し、力の極めて高い変速が特に反転ポイントＷＰから抜きで出た前進移動の開始時にまだ存在している。

前述のエンボス加工機能が実行するようにされていない場合は、クロスヘッド９は既に上記したように返戻され、リンケージアッセンブリ１２は図２に示す閉成位置から図１に示す開成位置の方向にそれぞれ移動される。このように、通常の射出成形動作もクランプユニット７を用いて実行される。この点で、この構造は広く使用可能である。

図１〜図４に概略示されているクランプユニット７の可能性ある実施例は、図５〜図１０に示される。ここで、対応する構成要素は、同一の参照符号が付与され、個別に再掲する必要はない。特に図６及び図１０を参照して単に強調されるべきことは、上下のリンクアッセンブリ１２はそれぞれの場合において装着支持部１１を有し、この装着支持部１１は中央平面Ｍに関して対で存在し、それに対で関節接続された補助制御アーム１３及び共通の一体的中央制御アーム１４を有することである。装着付属部材２１、２２、２３（図１０）は、その正面両側上の中央外部で後者に成形され、その間に対で再度嵌合されている出力制御アーム１５が結合されるとともに、関節軸１８を構成する。出力制御アーム１５のこれらの対及び可動プラテン６の間の関節軸１９はそれらに嵌合されている３つの装着付属部材２４、２５、２６（図１０）によって再度形成され、その間に出力制御アーム１５の対が回転可能に装着される。

１・・・射出ユニット
２・・・固定プラテン
３・・・ノズルコネクタ
４・・・タイバー
５・・・支持プレート
６・・・可動プラテン
７・・・クランプユニット
８・・・スピンドル駆動部
９・・・クロスヘッド（駆動エレメント）
１０・・・電動モータ
１１・・・装着支持部
１２・・・リンクアッセンブリ
１３・・・補助制御アーム
１４・・・中央制御アーム
１５・・・出力制御アーム
１６、１７、１８、１９、２０・・・関節軸
２１、２２、２３、２４、２５、２６・・・装着付属部材
Ａ・・・水平駆動軸面
Ｂ・・・運動経路
ＢＰ・・・エンボス加工ブランチ
ＢＷ・・・反転点ブランチ
ＢＺ・・・送り込みブランチ
Ｇ・・・直線
Ｍ・・・中央平面
Ｔ・・・接線
ＷＰ・・・反転ポイント
Ｚ・・・送り込み方向

Claims (9)

1. 成形可動プラテン（６）と、
   成形固定プラテン（２）と、
   固定支持プレート（５）と、
   クランプユニット（７）とを備え、クランプユニット（７）は
   成形可動プラテン（６）の送り込み方向（Ｚ）と平行に好ましくは駆動され、クランプユニット（７）に作動力を導入する駆動エレメント（９）と、
   固定支持プレート（５）及び成形可動プラテン（６）間で、成形固定プラテン（２）に対して成形可動プラテン（６）の送り込み運動に関し駆動エレメント（９）の運動を成形可動プラテン（６）に伝達するため関節形態で駆動エレメント（９）に結合されるリンクアッセンブリ（１２）とを有する射出成形機において、
   ３つの制御アーム（１３、１４、１５）を有するリンクアッセンブリ（１２）の構成を備え、リンクアッセンブリ（１２）は
   固定支持プレート（５）に関節接続される補助制御アーム（１３）と、
   補助制御アーム（１３）に関節接続され、駆動エレメント（９）に結合される中央制御アーム（１４）と、
   中央制御アーム（１４）及び成形可動プラテン（６）間に間挿配置される出力制御アーム（１５）とを有し、リンクアッセンブリ（１２）が関節形態で結合されることによって、
   中央制御アーム（１４）及び出力制御アーム（１５）間の関節軸（１８）が非円形運動経路（Ｂ）上で走行し、
   成形可動プラテン（６）の閉成位置において、それぞれの場合に支持プレート（５）、制御アーム（１３、１４、１５）及び成形可動プラテン（６）間に形成されるリンクアッセンブリ（１２）の４つの関節軸（１６、１７、１８、１９）が中央制御アーム（１４）及び出力制御アーム（１５）間の関節軸（１８）の運動経路（Ｂ）上の接線（Ｔ）に直交する直線（Ｇ）上に位置することを特徴とする射出成形機。
2. 送り込み方向（Ｚ）における運動経路（Ｂ）は、送り込み方向（Ｚ）に対し実質的に線形、かつ斜行形態で走行する送り込みブランチ（ＢＺ）と、送り込みブランチ（ＢＺ）に続き、運動経路（Ｂ）の反転点（ＷＰ）を含む反転点ブランチ（ＢＷ）と、これに順次接して送り込み方向（Ｚ）にさらに走行するエンボス加工ブランチ（ＢＰ）とを有することを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 送り込みブランチ（ＢＺ）は、エンボス加工ブランチ（ＢＰ）と比較して、駆動エレメント（９）と可動プラテン（６）の運動の間の変速比が送り込みブランチ（ＢＺ）においてエンボス加工ブランチ（ＢＰ）よりも高くなるように構成されることを特徴とする請求項２記載の射出成形機。
4. 閉成位置において、補助制御アーム（１３）は、閉成位置における補助制御アーム（１３）と中央制御アーム（１４）とが少なくとも部分的に重ね合わされるように可動プラテン（６）から離れて指し示す方向に配向されることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項記載の射出成形機。
5. 補助制御アーム（１３）の長さは最大で、中央制御アーム（１４）又は出力制御アーム（１５）の長さの半分に相当することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか１項記載の射出成形機。
6. 出力制御アーム（１５）及び可動プラテン（６）間の関節軸（１９）は、閉成位置において運動経路（Ｂ）の曲率中心に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項記載の射出成形機。
7. 少なくとも２つの相互に対応する結合アッセンブリ（１２）は、駆動エレメントの駆動軸面（Ａ）に関して鏡面対称になるように設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか１項記載の射出成形機。
8. 可動プラテン（６）の送り込み方向（Ｚ）は、水平方向又は垂直方向に配向されることを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか１項記載の射出成形機。
9. 駆動エレメント（９）は、空気圧又は液圧ピストン・シリンダ駆動装置、スピンドル駆動装置（８）を有するクロスヘッド（９）、ラック・ピニオン駆動装置又はリニアモータによって駆動されることを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか１項記載の射出成形機。

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