JP2017019109A

JP2017019109A - ３本のタイバーとターンテーブルとを備えた竪型射出成形機

Info

Publication number: JP2017019109A
Application number: JP2015135839A
Authority: JP
Inventors: 清貴中山; Seiki Nakayama
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2035-07-07
Also published as: JP6261544B2

Abstract

【課題】３本のタイバーとターンテーブルとを備えた竪型射出成形機において、大型の金型を取付けることができる竪型射出成形機を提供する。
【解決手段】
垂直に設けられている第１〜３のタイバー（９ａ、９ｂ、９ｃ）と、水平に設けられて複数個の金型が取付けられるようになっているターンテーブル（１２）とを備え、第１のタイバー（９ａ）はターンテーブル（１２）の中心を貫通し、ターンテーブル（１２）が第１のタイバー（９ａ）を中心に回転するようになっている竪型射出成形機（１）を対象とする。上面から見たときに第１、２のタイバー（９ａ、９ｂ）の軸芯を結ぶ第１の線分（１４）と、第１、３のタイバー（９ａ、９ｃ）の軸芯を結ぶ第２の線分（１５）のなす角度が、６０度より大きくなるようにタイバー（９ａ、９ｂ、９ｃ）を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、３本のタイバーと金型装着用のターンテーブルとを備え、１本のタイバーがターンテーブルの中心を貫通し、該タイバーを中心にターンテーブルが回転するようになっている竪型射出成形機に関するものである。

竪型射出成形機は、従来周知のように金型を上下方向に型開閉する型締装置、この型締装置の上部に設けられている射出装置とから構成されている。型締装置は、例えばトグル式型締機構の場合には、固定盤と、固定盤を摺動自在に垂直に貫通している複数本のタイバーと、タイバーの上端部に固定されて固定盤に対して上下に型開閉される上可動盤と、タイバーの下端部に固定されている下可動盤と、固定盤と下可動盤の間に設けられているトグル機構と、から構成されている。従って、トグル機構を駆動すると上可動盤が固定盤に対して上下に駆動されることになる。

ところでこのような固定盤に金型装着用のターンテーブルを備えた竪型射出成形機も周知である。ターンテーブルを備えた竪型射出成形機は色々あるが、タイバーが３本からなり、１本のタイバーがターンテーブルの中心を貫通して、このタイバーを中心にターンテーブルが回転するようになっている竪型射出成形機が周知である。図３にはこのような竪型射出成形機５０のターンテーブル５１近傍が示されており、ターンテーブル５１を上面から見た様子が示されている。竪型射出成形機５０の３本のタイバー５２ａ、５２ｂ、５２ｃは正三角形の各頂点に位置するように配置されている。そしてターンテーブル５１は、１本のタイバー５２ａがその中心を貫通するように配置され、このタイバー５２ａを中心に回転自在に固定盤５４の上面に設けられている。そしてターンテーブル５１上に、２個の金型５６ａ、５６ｂが設けられている。従ってそれぞれの金型５６ａ、５６ｂはターンテーブル５１を駆動して交互に回転位置に移動させて型締めし、射出成形が行えるようになっている。

特開平１０−２０２６８８号公報

図３に示されているような３本のタイバー５２ａ、５２ｂ、５２ｃとターンテーブル５１とを備えた一般的な竪型射出成形機５０においては、ターンテーブル５１は符号５７で示されているように、固定盤５４よりも外方にせり出している。本発明と直接関係はないが、このようなターンテーブル５１の外方へのせり出しを少なくするようにした竪型射出成形機が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の竪型射出成形機においても、ターンテーブルは１本のタイバーによって貫通されているが、ターンテーブルの中心に明けられている貫通孔はタイバーの直径に比してかなり大きい。そしてこの１本のタイバーは貫通孔に対して偏心した位置に設けられている。従ってターンテーブルは、１本のタイバーに対して偏心した位置で回転するようになっている。具体的には、ターンテーブルの回転の中心は、ターンテーブルを貫通している１本のタイバーよりも、他の２本のタイバーに寄った位置を採っている。このように構成されているので、ターンテーブルは固定盤を越えて外方へのせり出している部分が小さくなっている。なお、特許文献１には格別に記載はないが、この文献に記載の竪型射出成形機においても、３本のタイバーは従来と同様に正三角形の各頂点に位置するように配置されていると考えられる。

従来の、３本のタイバーとターンテーブルとを備えた竪型射出成形機も、あるいは特許文献１に記載の竪型射出成形機についても、いずれもターンテーブルを回転させて型締めすることができるので、射出成形においては格別に問題はない。しかしながら、解決すべき問題点も見受けられる。具体的には、ターンテーブルに大型の金型を取付けにくい、という問題がある。この問題について図３によって説明する。

３本のタイバー５２ａ、５２ｂ、５２ｃを備えた竪型射出成形機５０において型締めをすると、型締力の中心はタイバー５２ａ、５２ｂ、５２ｃからなる三角形の重心Ｇ’になる。金型５６ａの中心が、この三角形の重心Ｇ’に一致するようにすれば、型締力が均等に作用することになり型締工程において振動等が発生せず理想的な型締めが実施できる。ターンテーブル５１におけるこの重心Ｇ’の位置、具体的にはターンテーブル５１の中心Ｏ’からの重心Ｇ’の距離を考える。２本のタイバー５２ａ、５２ｂの中心間の距離は、ターンテーブル５１の半径Ｒ’よりタイバー５２ｂの軸径の半分だけ大きい。つまりわずかに大きい。しかしながら、ここでは説明を簡単にするため、２本のタイバー５２ａ、５２ｂの中心間の距離はＲ’として考える。各タイバー５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、前記したように正三角形の各頂点に位置するように配置されているので、符号５８で示されている角度は６０度になる。重心Ｇ’の位置は、三角形の頂点Ｏ’から対辺に下ろした中線上にあり、かつこの中線の長さに対して頂点Ｏ’から２／３の距離にある。中線は、符号５８の角を二等分する二等分線でもあるので、図３における頂点Ｏ’、符号５９、６０からなる三角形は、３０度と６０度と９０度の角度を持つ直角三角形になる。以上から、中心Ｏ’と重心Ｇ’の距離は、（２／３）×√３／２×Ｒ＝０．５７７Ｒとなる。つまり重心Ｇ’の位置は、ターンテーブル５１の半径Ｒの半分である０．５Ｒよりも外側に位置することになる。金型５６ａをその中心が重心Ｇ’に一致させるよう設ける場合には、金型５６ａはターンテーブル５１の中心Ｏ’より円周部に近い外側に配置しなければならない。つまりターンテーブル５１の中心Ｏ’近傍には配置できず、中心Ｏ’近傍を利用できない。そうすると、必然的にターンテーブル５１に大型の金型５６ａを設けることができないことになる。つまり、従来の３本のタイバー５２ａ、５２ｂ、５２ｃとターンテーブル５１とを備えた竪型射出成形機においては十分に大きな金型を取付けられないという問題がある。

本発明は、上記したような問題点を解決した、竪型射出成形機を提供することを目的としており、具体的には３本のタイバーとターンテーブルとを備えた竪型射出成形機において、大型の金型を取付けることができる竪型射出成形機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、垂直に設けられている第１〜３のタイバーと、水平に設けられて複数個の金型が取付けられるようになっているターンテーブルとを備え、前記第１のタイバーは前記ターンテーブルの中心を貫通し、前記ターンテーブルが前記第１のタイバーを中心に回転するようになっている竪型射出成形機において、上面から見たときに前記第１のタイバーと前記第２のタイバーのそれぞれの軸芯を結ぶ第１の線分と、前記第１のタイバーと前記第３のタイバーのそれぞれの軸芯を結ぶ第２の線分のなす角度が、６０度より大きいことを特徴とする竪型射出成形機として構成される。

以上のように、本発明は、垂直に設けられている第１〜３のタイバーと、水平に設けられて複数個の金型が取付けられるようになっているターンテーブルとを備え、第１のタイバーはターンテーブルの中心を貫通し、ターンテーブルが第１のタイバーを中心に回転するようになっている竪型射出成形機を対象としている。そして、本発明によると、上面から見たときに第１のタイバーと第２のタイバーのそれぞれの軸芯を結ぶ第１の線分と、第１のタイバーと第３のタイバーのそれぞれの軸芯を結ぶ第２の線分のなす角度が、６０度より大きくなっている。そうすると、第１〜３のタイバーをそれぞれ頂点とする三角形を考えるとき、この三角形は頂角が６０度より大きい扁平な二等辺三角形になる。第１のタイバーから第２、３のタイバーまでの距離を一定とすると、つまり２本の等辺の長さが一定とすると、扁平な二等辺三角形の重心は正三角形における重心よりも頂点すなわち第１のタイバーに近い。つまり第１〜３のタイバーが正三角形の各頂点に配置されているときよりも、重心の位置が第１のタイバーに近づく。ターンテーブル上で考えると、ターンテーブルの中心から重心までの距離はターンテーブルの半径の１／２に近づく。ターンテーブル上に設けられる金型は、その中心が上記の三角形の重心に一致しているときに型締力が均一に作用することになり理想的であるが、この重心はターンテーブルの中心から半径の１／２近傍になるので、大型の金型であってもその中心を重心に合わせるようにしてターンテーブルに取付けることができる。すなわち本発明に係る竪型射出成形機は大型の金型を取付けることができる。ところでこのように第１〜３のタイバーを扁平な二等辺三角形の頂点の位置になるように配置すると、型締時にタイバーに作用する応力がタイバー間で不均一になる心配もある。しかしながら、発明を実施するための形態における実施例で詳しく説明するように各タイバーの応力は均一になることが確かめられた。すなわち、本発明に係る竪型射出成形機は各タイバーに作用する応力が不均一になることがなく、大型の金型を取付けることができる。

本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機を示す図で、その（ア）は竪型射出成形機の正面図、その（イ）はターンテーブルの近傍の竪型射出成形機の一部を示す上面図である。本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機のターンテーブルとタイバーの上面図である。従来の竪型射出成形機の、ターンテーブルの近傍の竪型射出成形機の一部を示す上面図である。

以下、図１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の竪型射出成形機１も従来の竪型射出成形機と同様に、竪型の型締装置２と、図１の（ア）には示されていないが型締装置２の上部に設けられている射出装置とから構成されている。型締装置２は、固定的に設けられている固定盤５と、この固定盤５の上方に配置されている上可動盤６と、固定盤５の下方に配置されている下可動盤７と、固定盤５を摺動自在に貫通し上可動盤６と下可動盤７とを連結している複数本のタイバー９ａ、９ｂ、…と、固定盤５と下可動盤７の間に設けられているトグル機構１０とから構成されている。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、タイバー９ａ、９ｂ、９ｃは３本からなり、ターンテーブル１２を備えたタイプになっている。これらのタイバー９ａ、９ｂ、９ｃ、すなわち第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃは、図１の（イ）に示されているように三角形の各頂点に位置するように配置されている。ターンテーブル１２は固定盤５上で回転可能に設けられているが、その中心Ｏは第１のタイバー９ａによって貫通されている。つまりターンテーブル１２は第１のタイバー９ａを中心に回転するようになっている。なお、第２、３のタイバー９ｂ、９ｃはターンテーブル１２の円周部とわずかな隙間を明けるように配置されている。換言すると、ターンテーブル１２は、第２、３のタイバー９ｂ、９ｃに接しないギリギリの大きさに形成されている。ターンテーブル１２の上面を広くして、大型の金型を取付けることができるようにするためである。このような竪型射出成形機１において、上可動盤６には上側金型１８が、そしてターンテーブル１２には第１の下側金型１９ａと第２の下側金型１９ｂとが設けられている。ターンテーブル１２の回転位置に応じて、第１、２の下側金型１９ａ、１９ｂのいずれかが上側金型１８に整合して型締めされることになる。

ところで、本実施の本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃの配置に特徴がある。具体的には、上面から見たときに第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃから構成される三角形が、正三角形よりも扁平な二等辺三角形になるように配置されている。つまり第１のタイバー９ａと第２のタイバー９ｂの軸芯を結ぶ第１の線分１４と、第１のタイバー９ａと第３のタイバー９ｃの軸芯を結ぶ第２の線分１５とのなす角１７は、６０度より大きい。これによって、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃから構成される三角形を考えたとき、その重心Ｇは、三角形が正三角形であるときよりも第１のタイバー９ａ寄りになる。つまりターンテーブル１２の中心Ｏから見ると、ターンテーブル１２の半径Ｒの１／２に近づくことになる。ところで型締時には、型締力は三角形の重心Ｇに作用するので、下側金型１９ａはその中心が重心Ｇに一致するようにターンテーブル１２に取付けることが求められる。型締力が均一に作用してバランスがよいからである。下側金型１９ａは、ターンテーブル１２から外方にはみ出さないようにターンテーブル上に設けなければならないという制約があるので、前記した三角形の重心Ｇがターンテーブル１２の半径方向の略１／２近傍に位置していれば、下側金型１９ａはターンテーブル１２上面を全体的に活用できてターンテーブル１２からはみ出し難い。また下側金型１９ａは、その中心を三角形の重心Ｇに一致させやすい。従って、下側金型１９ａが大型であってもターンテーブル１２に取付けられることになる。以上をまとめると、本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃから構成される三角形の重心Ｇが、ターンテーブル１２上において半径方向の略１／２近傍に位置することになるので、ターンテーブル１２に大型の下側金型１９ａ、１９ｂを取付けることができることになる。

次に、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃとターンテーブル１２とが示されている図２によって、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃの理想的な配置を検討する。まず、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃからなる二等辺三角形、すなわち、中心Ｏ、符号２１、符号２２からなる二等辺三角形の重心Ｇの位置を求める。符号２１と符号２２からなる辺、つまり二等辺三角形の底辺に対し、これを二等分した点２３を考えると、中心Ｏと符号２１と符号２３とからなる三角形は直角三角形になる。そして第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃからなる二等辺三角形の重心Ｇは、この直角三角形の一辺の上、つまり中心Ｏと符号２３を結ぶ線分上に位置する。さらに重心Ｇは、中心Ｏと符号２３を結ぶ線分を２／３分割した点になる。さて、ターンテーブル１２の半径をＲ、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃの軸径を２ｒとすると、中心Ｏと符号２１の距離はＲ＋ｒである。中心Ｏと符号２３の線分の長さは、二等辺三角形の頂角をθとすると、（Ｒ＋ｒ）ｃｏｓ（θ／２）で与えられる。中心Ｏと重心Ｇの長さは、この線分の２／３であるので、中心Ｏと重心Ｇの長さは、次の１式の左辺で与えられることになる。

さて前記したように、重心Ｇの位置は、ターンテーブル１２の半径方向の略１／２近傍に位置することが理想的である。つまり中心Ｏと重心Ｇの長さがＲ／２になるようにするよい。そこで１式のように方程式を与える。方程式をθについて解くと角度θは２式のように得られる。つまり第１のタイバー９ａと第２のタイバー９ｂを結ぶ線分と、第１のタイバー９ａと第３のタイバー９ｃを結ぶ線分の角度θが、２式のようになっているときに、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃからなる二等辺三角形の重心Ｇは、ターンテーブル１２の半径方向の略１／２に位置することになり、理想的な位置となる。

さて、一般的にターンテーブル１２の直径Ｒに比して、タイバー９ａ、９ｂ、９ｃの軸径２ｒは十分に小さい。つまりＲ＞＞ｒである。そうすると２式は、近似的に３式の様に計算できる。つまり、第１のタイバー９ａと第２のタイバー９ｂを結ぶ線分と、第１のタイバー９ａと第３のタイバー９ｃを結ぶ線分の角度θの理想的な大きさは８３度ということになる。なお、二等辺三角形の重心Ｇの位置は、ターンテーブル１２の半径Ｒに対して中心Ｏからの距離が１／２Ｒ近傍にあればよい。角度θが６８〜９６度のときに重心Ｇの位置は０．４５Ｒ〜０．５５Ｒになり、角度θが７４〜９１度のときに重心Ｇの位置は０．４７Ｒ〜０．５３Ｒになる。そうすると角度θは好ましくは６８〜９６度、より好ましくは７４〜９１度ということになる。

本実施の形態に係る竪型射出成形機５０は、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃが扁平な二等辺三角形の各頂点に位置するように配置されている。このような配置になっている場合には、型締時に各タイバー９ａ、９ｂ、９ｃに作用する応力がタイバー間で不均一になる心配もある。そこで本実施の形態に係る竪型射出成形機５０の試作機を製造し、この試作機において実際に型締めの実験を行い、各タイバーの応力を測定した。
実験内容：試作機は、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃが、それぞれの中心がなす二等辺三角形が、頂角θが７２度、底辺が１０３ｃｍになるように配置した。ターンテーブル１２に底面が４０ｃｍ×４４ｃｍの長方形の金型を取付けた。このとき金型の重心が、第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃからなる二等辺三角形の重心Ｇに一致するように取付けた。この状態で各タイバー９ａ、９ｂ、９ｃに歪センサを貼付して型締めを行った。
実験結果：歪センサから得られた伸び量を元に第１〜３のタイバー９ａ、９ｂ、９ｃに作用した応力を求めたところ、それぞれ５１．８Ｎ／ｍｍ^２、５２．９Ｎ／ｍｍ^２、５２．３Ｎ／ｍｍ^２となった。
考察：実験により型締時に各タイバー９ａ、９ｂ、９ｃに作用する応力は均一になっていることが確認できた。

１竪型射出成形機２型締装置
５固定盤６上可動盤
７下可動盤
９ａ、９ｂ、９ｃ第１〜３のタイバー
１２ターンテーブル１８上側金型
１９ａ、１９ｂ第１、２の下側金型

Claims

垂直に設けられている第１〜３のタイバーと、水平に設けられて複数個の金型が取付けられるようになっているターンテーブルとを備え、前記第１のタイバーは前記ターンテーブルの中心を貫通し、前記ターンテーブルが前記第１のタイバーを中心に回転するようになっている竪型射出成形機において、
上面から見たときに前記第１のタイバーと前記第２のタイバーのそれぞれの軸芯を結ぶ第１の線分と、前記第１のタイバーと前記第３のタイバーのそれぞれの軸芯を結ぶ第２の線分のなす角度が、６０度より大きいことを特徴とする竪型射出成形機。