JP2020152007A - トグル式型締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横型のトグル式型締装置においてクロスヘッドを駆動するボールネジ機構の劣化を抑制し、長寿命化を図ることができるトグル式型締装置を提供する。【解決手段】トグル機構（８）のクロスヘッド（１０）が、型締ハウジング（３）に固定されている一対のガイド軸（１６）によってガイドされて水平方向にスライド自在になっていて、該クロスヘッド（１０）がボールネジ機構（２０、２１）によって駆動されるトグル式型締装置（１）を対象とする。本発明は、この一対のガイド軸（１６）を上下に配置する。さらに、一対のガイド軸（１６）はそれらの先端部同士をガイド軸連結部材（１８）によって連結する。これによってガイド軸（１６）は変形しにくくなり、クロスヘッド（１０）の倒れも防止できる。従ってボールネジ機構（２０、２１）の劣化を防止できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機に設けられているトグル式型締装置に関するものであり、可動盤が固定盤に対して水平方向に駆動されて型開閉されるようになっている横型のトグル式型締装置に関するものである。

射出成形機は周知のように、金型を型締めする型締装置、射出材料を溶融して射出する射出装置等から構成されている。型締装置には型締機構が直動機構からなるいわゆる直圧式型締装置もあるが、型締機構がトグル機構からなるトグル式型締装置は型開閉の速度が速く、比較的小さな駆動力で大きな型締力を得られる利点がある。

図４の（Ａ）には一般的なトグル式型締装置５１が示されているが、トグル式型締装置５１は、ベッドＢ上に固定されている固定盤５２、ベッドＢ上にスライド自在に設けられている型締ハウジング５３、固定盤５２と型締ハウジング５３との間に設けられている４本のタイバー５５、５５、…、固定盤５２と型締ハウジング５３の間でスライド自在に設けられている可動盤５６、型締ハウジング５３と可動盤５６の間に設けられているトグル機構５８等から構成されている。トグル機構５８は、複数本のリンクとクロスヘッド６０とからなり、次のように構成されている。まず、短リンク６１、６１が型締ハウジング５３にその一方の端部が回動自在に枢着され、長リンク６２、６２が可動盤５６にその一方の端部が回動自在に枢着されている。短リンク６１、６１と長リンク６２、６２はそれぞれの他方の端部同士が枢着されている。そして、クロスリンク６３、６３によって、クロスヘッド６０と短リンク６１、６１とが連結されている。図４の（Ｂ）には、図４の（Ａ）においてＹ１−Ｙ１で切断した様子が、そして図４の（Ｃ）には、図４の（Ｂ）においてＹ２−Ｙ２で切断した様子が、それぞれ示されているが、このクロスヘッド６０には、ボールナット６４が設けられており、図示されていない所定のモータによってボールネジ６５を回転するとクロスヘッド６０を軸方向に駆動することができ、トグル機構５８が屈伸する。すなわち型開閉される。

図４の（Ｂ）によって一般的な横型のトグル式型締装置５１に設けられているトグル機構５８を詳しく説明すると、短リンク６１、６１、…が型締ハウジング５３の上側に２本、下側に２本設けられている。つまり、この図には長リンク６２は示されていないが、互いに枢着されている１本の短リンク６１と１本の長リンク６２とを１組のリンクとすると、上側に２組のリンクが、下側に２組のリンクが設けられていることになる。従って、型締めするとき、上側の２組のリンクが下に向かって屈曲し、下側の２組のリンクが上に向かって屈曲することになる。つまり縦方向に屈曲する内巻きトグルになっている。クロスヘッド６０は、水平方向にスライドされるとき、左右に設けられている一対のガイド軸６６、６６によってガイドされるが、これら一対のガイド軸６６、６６は、上側の２組のリンクと下側の２組のリンクとから等距離に、つまり中間位置に設けられている。このように配置されているのは、トグル機構５８が内巻きに屈伸するとき４組のリンクとガイド軸６６、６６とが干渉しないようにするためである。なお、ガイド軸６６、６６は、型締ハウジング５３に形成されているブラケット状のガイド軸支持部６７によって支持されている。

特開２０１８−３０３５６号公報

次に説明するように、クロスヘッド６０がガイド軸６６、６６によってガイドされるとき、クロスヘッド６０が若干傾く現象が生じる。そうするとクロスヘッド６０を駆動するボールネジ６５とボールナット６４の軸心がずれてしまいボールネジ機構に負荷がかかる。特許文献１には、クロスヘッドが傾いた場合であっても、ボールネジとボールナットの軸心がずれないようにする所定の連結具を備えたクロスヘッドが提案されている。この文献に記載のクロスヘッドには、中央部に回動自在に所定の連結具が設けられている。ボールナットはこの連結具に設けられており、クロスヘッドが傾いても、連結具がその傾きを吸収するようにわずかに回動し、それによってボールナットは水平を維持できることになる。従って、ボールネジ機構においてボールネジとボールナットの軸心はクロスヘッドが傾いてもずれることなく一致することになる。

従来の横型のトグル式型締装置５１において生じるボールネジ機構の劣化の問題について説明する。図５の（Ａ）には、図４の（Ｂ）においてＹ３−Ｙ３断面で切断したクロスヘッド６０の一部と、１本のガイド軸６６とが示されているが、ガイド軸６６は、クロスヘッド６０のガイド穴６８に入れられたガイドブッシュに挿通されている。図においてガイドブッシュは省略されているが、ガイド軸６６とガイドブッシュとの間には所定の隙間があるので、図５の（Ｂ）に示されているように、クロスヘッド６０はガイド軸６６に対して所定の角度だけ回転してしまう。ガイド穴６８の一方と他方の端部、つまり両端部においてガイドブッシュとガイド軸６６とが隙間なく当接するとき、図５の（Ｂ）に示されているようにクロスヘッド６０の回転は最大になりクロスヘッド６０の傾きは最大になる。このときボールネジ６５とボールナット６４との軸心がずれるが、このような状態でボールネジ機構を駆動するとボールネジ機構が早期に劣化するという問題がある。ガイド軸６６、６６には他の問題もある。横型のトグル式型締装置５１でトグル機構５８が屈曲するとき、前記したように上側の２組のリンクは下方向に、下側の２組のリンクは上方向に屈曲する。このとき上側の２組のリンクからクロスヘッド６０が受ける力と、下側の２組のリンクからクロスヘッド６０が受ける力は均等になるとは限らない。これは重力の影響によるものであり、上下のそれぞれの２組のリンクが対称に設けられているとしても必然的に重力によってバランスがくずれるからである。このように上下方向から受ける力は必然的にアンバランスになるので、図４の（Ａ）において符号Ｙ４で示されているように力が作用する。これによってガイド軸６６、６６がわずかに傾き、ボールネジに曲げモーメントが作用する。これもボールネジ機構が早期に劣化する原因になる。さらには他の問題もある。すなわち型締ハウジング５３に形成されている左右のガイド軸支持部６７は、図４の（Ｂ）、（Ｃ）に示されているように互いに連結されていない。上下方向からクロスヘッド６０が受けるアンバランスな力が、符号Ｙ５、Ｙ６で示されているように左右で相違しているとき、ガイド軸６６、６６にはねじれ方向の変形も受ける。これもボールネジ機構が早期に劣化する原因になる。

特許文献１に記載のクロスヘッドを備えたトグル機構であれば、ガイド軸とガイドブッシュとの隙間に起因するクロスヘッドの倒れに対しても、ボールネジ機構の軸心はずれることはない。しかしながら、トグル機構においてクロスヘッドが受けるアンバランスな上下方向の力に対しては対応できない。またガイド軸に生じるねじれ方向の変形に対しても対応できない。従って、ボールネジ機構の劣化は十分に抑制できない。

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、横型のトグル式型締装置においてクロスヘッドを駆動するボールネジ機構の劣化を抑制することができ、ボールネジ機構の長寿命化を図ることができるトグル式型締装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、トグル機構のクロスヘッドが、型締ハウジングに固定されている一対のガイド軸によってガイドされて水平方向にスライド自在になっており、該クロスヘッドがボールネジ機構によって駆動されるとトグル機構が屈伸して型開閉されるようになっているトグル式型締装置であって、前記一対のガイド軸は上下に配置され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。
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、前記一対のガイド軸はその先端部において所定の連結部材によって互いに連結され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、トグル機構のクロスヘッドが、型締ハウジングに固定されている一対のガイド軸によってガイドされて水平方向にスライド自在になっており、該クロスヘッドがボールネジ機構によって駆動されるとトグル機構が屈伸して型開閉されるようになっているトグル式型締装置を対象としている。そして本発明によると、クロスヘッドをガイドしている一対のガイド軸は上下に配置されるように構成されている。互いに上下になるように一対のガイド軸が配置されているので、クロスヘッドに設けられているガイドブッシュとガイド軸との隙間によってクロスヘッドが傾く場合であっても、その傾きは小さく抑えることができる。従ってクロスヘッドを駆動するボールネジ機構のボールネジとボールナットの軸心のずれはほとんど発生しない。つまりボールネジ機構に負荷がかからない。また、いわゆる横型のトグル式型締装置の場合、トグル機構を構成する複数のリンクからクロスヘッドが受ける力は、上下方向で偏りが生じ、これによってガイド軸に対してモーメントが作用するが、本発明においては一対のガイド軸が上下に設けられていることによって、水平に設けられている場合に比して断面２次モーメントが遙かに大きくなり、ガイド軸はほとんど変形しない。これによってボールネジにも曲げモーメントはほとんど作用しない。従って、ボールネジ機構を長期間使用しても劣化の進行を遅くすることができ、ボールネジ機構の長寿命化を実現できる。他の発明によると、一対のガイド軸はその先端部において所定の連結部材によって互いに連結されている。そうすると、さらに一対のガイド軸の剛性が大きくなって、上下方向で偏りがある力がクロスヘッドに作用してもガイド軸の変形はほとんどなく、ボールネジ機構の劣化を十分に抑制できる。

本実施の形態に係るトグル式型締装置を示す図で、その（Ａ）はトグル式型締装置の正面図、その（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ１断面におけるトグル式型締装置の断面図である。 本実施の形態に係るトグル式型締装置の一部であるクロスヘッドとガイド軸とを示す図で、図１の（Ｂ）のＸ２−Ｘ２断面におけるクロスヘッドとガイド軸とを示す断面図である。 本実施の形態に係るトグル式型締装置のクロスヘッドとガイド軸とを示す図で、その（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれクロスヘッドが垂直に立っているときと傾いているときを示す、クロスヘッドとガイド軸の断面図である。 従来例を示す図で、その（Ａ）は従来の横型のトグル式型締装置の正面図、その（Ｂ）は（Ａ）のＹ１−Ｙ１断面におけるトグル式型締装置の断面図、その（Ｃ）は（Ｂ）のＹ２−Ｙ２断面におけるクロスヘッドとガイド軸とを示す断面図である。 従来の横型のトグル式型締装置の一部であるクロスヘッドとガイド軸について、図４の（Ｂ）のＹ３−Ｙ３断面で示す断面図であり、その（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれクロスヘッドが垂直に立っているときと傾いているときを示す、クロスヘッドとガイド軸の断面図である。

以下、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型締装置１は横型であり、図１の（Ａ）、（Ｂ）に示されているように、概ね従来のトグル式型締装置と同様に構成されている。すなわちトグル式型締装置１は、ベッドＢに固定されている固定盤２と、ベッドＢに対してスライド自在に設けられている型締ハウジング３と、固定盤２と型締ハウジング３とを連結している４本のタイバー５、５、…と、固定盤２と型締ハウジング３の間にベッドＢに対してスライド自在に設けられている可動盤６と、可動盤６と型締ハウジング３の間に設けられているトグル機構８とから構成されている。

トグル機構８は複数本のリンクと、クロスヘッド１０とからなり、次に説明するように本実施の形態はクロスヘッド１０のガイド機構に特徴があるが、複数本のリンクについては従来のトグル機構と同様に構成されている。すなわち、型締ハウジング３のクレビスに対して短リンク１２、１２がそれらの一方の端部が枢着され、そして可動盤６のクレビスに対して長リンク１３、１３がそれらの一方の端部が枢着され、短リンク１２、１２と長リンク１３、１３の他方の端部同士が枢着されている。より詳しく説明すると、図１の（Ｂ）に示されているように、型締ハウジング３の上側において所定の間隔を空けて２本の短リンク１２、１２が設けられ、その下側に同じ間隔を空けて２本の短リンク１２、１２が設けられている。図には示されていないが、これらの短リンク１２、１２、…と整合するように可動盤６の上側において同じ間隔を空けて２本の長リンク１３、１３が設けられ、下側において同じ間隔を空けて２本の長リンク１３、１３が設けられ、それぞれ対応する短リンク１２、１２、…と長リンク１３、１３、…同士が互いに枢着されている。従って、互いに枢着されている１本の短リンク１２と１本の長リンク１３とを一組のリンクとすると、トグル機構８は４組のリンクを備えていることになる。これらの４組のリンクが内巻きに屈曲するとき、上側の２組のリンクは下側に、下側の２組のリンクは上側に屈曲することになり、上側の２組のリンクの間に形成されている隙間と、下側の２組のリンクの間に形成される隙間はリンクが侵入しない縦長な空間になっている。このような４本の短リンク１２、１２、…は、それぞれ４本のクロスリンク１４、１４、…によってクロスヘッド１０に対して連結されている。

前記したように本実施の形態はクロスヘッド１０のガイド機構に特徴がある。クロスヘッド１０をスライド自在にガイドしているガイド軸１６、１６は従来のトグル機構と同様に２本、すなわち一対設けられ、型締ハウジング３にその一方の端部が固定されて水平になっているが、第１の特徴はこれら一対のガイド軸１６、１６の配置である。すなわち、一対のガイド軸１６、１６は互いに上下の関係になるように配置されている。より詳しく説明すると、上側の２組のリンクの間と下側の２組のリンクの間に形成されている縦長な空間に、一対のガイド軸１６、１６が上下に配置されている。従って、４組のリンクが屈曲するとき、短リンク１２、１２、…も長リンク１３、１３、…も一対のガイド軸１６、１６に接触することがない。

クロスヘッド１０のガイド機構の第２の特徴は、上下に配置されている一対のガイド軸１６、１６が、それぞれ他の端部同士が連結されている点である。具体的にはガイド軸１６、１６の他の端部同士がガイド軸連結部材１８によって連結されている。なお、型締ハウジング３にはガイド軸１６、１６を支持するガイド軸支持部１９、１９が型締ハウジング３に対して一体的に形成されており、ガイド軸連結部材１８はこれらのガイド軸支持部１９、１９の先端にも固定されている。これによってガイド機構は高い剛性を備えることができる。このようなクロスヘッド１０にはボールナット２０が設けられ、このボールナット２０にボールネジ２１が螺合している。図には示されていないが、所定のモータを駆動するとボールネジ２１が回転して、クロスヘッド１０を駆動できるようになっている。

本実施の形態にかかるトグル式型締装置１はこのようにクロスヘッド１０のガイド機構に特徴があるので、トグル機構８の駆動機構つまりボールネジ２１とボールナット２０とからなるボールネジ機構が劣化しにくくなっている。これを説明する。図１の（Ｂ）のＸ２−Ｘ２においてクロスヘッド１０とそのガイド機構を切断した断面図が図２に示されているが、型開閉時においてクロスヘッド１０には複数のリンクから上下方向から力を受ける。この力は符号２３、２４で示されているように上下方向でその大きさにアンバランスが生じる。複数のリンクに作用する重力による影響である。この上下方向から受ける力のアンバランスによって、ガイド軸１６、１６には符号２５、２６で示されているように力が作用して、ガイド機構全体に曲げモーメント２７が作用する。これに対して本実施の形態においては、ガイド軸１６、１６が上下方向に配置されていると共にガイド軸連結部材１８によって連結されていて剛性が大きい。従って、曲げモーメント２７が作用してもガイド軸１６、１６は実質的に弾性変形しない。そうするとクロスリンク１４は精度よく水平を維持してスライドされることが保証され、ボールネジ２１とボールナット２０には軸と垂直な方向からの負荷が作用しない。つまりボールネジ機構は劣化しにくい。

本実施の形態にかかるトグル式型締装置１は、クロスヘッド１０の倒れも抑制されている。図３の（Ａ）に示されているように、クロスヘッド１０には、ガイド軸１６、１６が挿通するガイド穴１０ａ、１０ｂが形成されており、所定のガイドブッシュを介してガイド軸１６、１６が挿通されている。なおガイドブッシュは図示が省略されている。ガイドブッシュとガイド軸１６、１６の間には、符号２９、２９で示されている様に所定の隙間があり、この隙間によってガイド軸１６、１６にガイドされてクロスヘッド１０が滑らかにスライドするようになっている。この隙間によってクロスヘッド１０は必然的にわずかに倒れる現象が生じる。しかしながら本実施の形態においては、クロスヘッド１０が倒れて、図３の（Ｂ）の符号３０で示されている２カ所においてガイド軸１６、１６とガイドブッシュとの隙間がなくなって密着しても、一対のガイド軸１６、１６の間隔が大きいので倒れの大きさは小さくなる。すなわちクロスヘッド１０の倒れが抑制される。これによってボールネジ２１とボールナット２０の軸心のずれが抑制され、ボールネジ機構の劣化が防止される。

１ トグル式型締装置 ２ 固定盤
３ 型締ハウジング ５ タイバー
６ 可動盤 ８ トグル機構
１０ クロスヘッド １２ 短リンク
１３ 長リンク １４ クロスリンク
１６ ガイド軸 １８ ガイド軸連結部材
１９ ガイド軸支持部 ２０ ボールナット
２１ ボールネジ

Claims (2)

1. トグル機構のクロスヘッドが、型締ハウジングに固定されている一対のガイド軸によってガイドされて水平方向にスライド自在になっており、該クロスヘッドがボールネジ機構によって駆動されるとトグル機構が屈伸して型開閉されるようになっているトグル式型締装置であって、
   前記一対のガイド軸は上下に配置されていることを特徴とするトグル式型締装置。
2. 請求項１に記載のトグル式型締装置において、前記一対のガイド軸はその先端部において所定の連結部材によって互いに連結されていることを特徴とするトグル式型締装置。

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