JP3591908B2 - 射出成形機の型締機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機の型締機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機のプラテンはその四隅をタイバーの端部等で支持された状態で金型を強力に押圧するので、プラテン自体の剛性が不足していると、この部分に不用意な撓みが生じ、金型の取り付け面積の大小によって型締力が変動してしまうといった恐れがある。これは、金型タッチ位置からのムービングプラテンの繰出し量がタイバーの伸びと一致することを前提として設定型締力に対応するタイバーの伸びをムービングプラテンの繰出し量として設定しているからである。つまり、金型の取り付け面積が大きい場合にはプラテンに生じる撓み量が少ないので、金型タッチ位置から前記繰出し量の分だけムービングプラテンを前進させることによって設定型締力に対応する分だけタイバーを引き伸ばすことができるが、金型の取り付け面積が小さい場合にはプラテン自体が撓んで容易にムービングプラテンが繰り出されてしまうので、金型タッチ位置から設定型締力に対応する分だけムービングプラテンを前進させても実際には設定型締力に対応する分だけタイバーが伸びずに型締力が不足してしまうのである。
【０００３】
図４および図５を参照してその一例を説明する。なお、図４および図５ではダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機の型締機構について示しており、いずれの場合も図面（ａ）では射出成形機を正置して型締機構を射出成形機の上から見たときの状態、また、図面（ｂ）では型締機構を射出成形機の側面から見たときの状態について示している。ステーショナリープラテン１は、図４および図５において左側に位置する図示しないリアプラテンに４本のタイバー２を介して一体的に固定され、また、タイバー２に摺動自在に取り付けられたムービングプラテン３は、図示しないリアプラテンとムービングプラテン３との間に設けられたダブルトグル式の型締装置によってステーショナリープラテン１に対し接離自在に駆動されるようになっている。図４および図５では型締装置の構成要素のうち、ムービングプラテン３の四隅に配備されたステープル５に直に接続するターナリーリンク４の部分についてのみ示している。ダブルトグル式の型締装置では、ムービングプラテン３がステーショナリープラテン１から離間する際に型締機構の上面側に位置する２本のターナリーリンク４がそのステープル５を中心に図４（ｂ）および図５（ｂ）において反時計方向に揺動する一方、型締機構の下面側に位置する２本のターナリーリンク４はそのステープル５を中心に図４（ｂ）および図５（ｂ）において時計方向に揺動するので、これらのターナリーリンク４同志が干渉しないように型締装置を作動させるためには、少なくとも、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示されるように、上面側のターナリーリンク４を枢着するステープル５と下面側のターナリーリンク４を枢着するステープル５をムービングプラテン３の上下方向に大きく離間して配備する必要がある（実際には型締力のバランスを保つ必要から上面側のステープル５同志と下面側のステープル５同志を図４（ａ）および図５（ａ）に示されるように左右に離間させる必要も生じる）。
【０００４】
この結果、ダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機の型締に際しては、ステーショナリープラテン１の場合と同様、ムービングプラテン３においてもその外周部に強力な力が作用することになる（直圧式の型締装置を用いた場合ではムービングプラテン３の中央部を押圧して型締を行わせることが可能であるので必ずしもムービングプラテン３に撓みの問題は生じない）。
【０００５】
図４では取り付け面積の大きな金型６ａを取り付けてダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機により型締を行った場合にステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３に生じる撓みの状態を一点鎖線で示し、また、図５では取り付け面積の小さな金型６ｂを取り付けて型締を行った場合にステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３に生じる撓みの状態を一点鎖線で示している。図４に示されるように、取り付け面積の大きな金型６ａを取り付けた場合では、金型６ａの取り付け板の外周部がステーショナリープラテン１の四隅やムービングプラテン３の四隅にまで張り出しているので、ステーショナリープラテン１やステープル５に作用する型締力が直に金型６ａに伝達され、ステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３には殆ど撓みが生じない。しかし、図５に示されるように、取り付け面積の小さな金型６ｂを取り付けた場合では、ステーショナリープラテン１の四隅と金型６ｂの取り付け板の外周部との間、および、ムービングプラテン３の四隅（厳密にはステープル５の配備位置）と金型６ｂの取り付け板の外周部との間に金型６ｂによって支持されない部分が生じ、各プラテン１，３の剛性が足りないとこの部分でステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３が容易に撓んでしまい、所望する型締力が得られなくなってしまう場合がある。金型６ｂは取り付け板の外周部を固定するクランプによってステーショナリープラテン１やムービングプラテン３に取り付けられているだけなので、ステーショナリープラテン１やムービングプラテン３の中央部が金型６ｂの両端面中央部から容易に浮き上がってしまうというのも、ステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３の撓みを増長する一因である。従って、結局の所、ステーショナリープラテン１の四隅と金型６ｂの取り付け板の外周部との間およびステープル５の配備位置と金型６ｂの取り付け板の外周部との間だけではなく、ステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３の全面に亘って撓みが生じ、この結果、ステーショナリープラテン１やムービングプラテン３の外周部が大きな角度で屈曲することが可能となって撓みによる変位が増大するのである。
【０００６】
このような撓みによって発生する型締力の不足は、ステーショナリープラテン１やムービングプラテン３の厚みを増大させることによって防止することは可能であるが、過剰な重量増加や製造コストの高騰を招く恐れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、プラテンの厚みを増大させなくても、取り付け面積の小さな金型の使用によるプラテンの撓みの発生、つまり、型締力の不足を防止することのできる射出成形機の型締機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トグルリンクの屈曲点が内側に移動して屈曲するダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機において、ターナリーリンクの先端を取り付けるために離間して設けられた複数のステープルを固定する第１の要素と、前記各ステープルとムービングプラテンとを連絡する第２の要素とを備えた支持機構を前記ステープルと一体に固設し、前記支持機構は前記ステープルから前記ムービングプラテンに向かって先細り形状とされ、前記ムービングプラテンの中央のみと連結することによって、前記ムービングプラテンの中央部に前記支持機構を取り付けたことを特徴とする射出成形機の型締機構の構成によりムービングプラテンの撓みを防止し、取り付け面積の小さな金型を使用した場合であっても正常な型締力を得られるようにした。
【００１１】
【作用】
ムービングプラテンを取り付ける支持機構の第２の要素の先端が、ムービングプラテンの中央部、即ち、装着金型の取り付け面の投影面内でムービングプラテンを支えるため、強力な型締力が作用した場合であっても、その厚みに関わりなくムービングプラテンには撓みが生じない。ムービングプラテンを取り付ける支持機構の第２の要素はムービングプラテンの中央部とステープルとを連絡しているので、該第２の要素に作用する力はムービングプラテンの中央部とステープルとを結ぶ作用線方向の圧縮応力のみとなり（曲げモーメントが働かない）、該第２の要素にも不用意な撓みが生じることはない（第２の要素の寸法および形状が維持される）。第２の要素の作用線に沿って働く力は型締の方向、および、各ステープルを相互に離間させる方向に働くが、各ステープルの位置関係は、ステープルを固定する第１の要素によって保持される。ムービングプラテンに撓みが生じず、かつ、ムービングプラテンを取り付ける支持機構の剛性も保持されるので、剛性不足による撓みの発生による型締力の不足が解消される。
【００１２】
結果的に、金型タッチ位置から型締完了位置までのムービングプラテンの移動量がタイバーの伸びと一致するので、設定型締力に対応するタイバーの伸びをムービングプラテンの繰出し量として設定することにより、金型の取り付け面の大小に影響されることなく、所望する型締力を得られるようになる。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の作用原理を説明するために型締機構の各部を簡略化して示す作用原理図である。図１では、型締時における力の伝達作用を最も明確に示す例として、ステーショナリープラテン１を取り付ける支持機構１０、および、ムービングプラテン３を取り付ける支持機構２０にトラス構造を適用したものについて記載しているが、これにより発明の実施形態を制限するものではない。
【００１４】
まず、型締時において金型６を介してステーショナリープラテン１に作用する型締力ｆ１は、図１（ａ）に示されるように、タイバー２毎の第２の要素Ｅ２に沿って作用する力ｆ２に分解される。力ｆ２の作用線はステーショナリープラテン１の平面と角度を成してステーショナリープラテン１の中央部（例えばＰ１）と各タイバー２の端部２ａとを連絡する各タイバー２毎の第２の要素Ｅ２の方向と一致するので、該第２の要素Ｅ２は圧縮応力を受けるのみであって曲げモーメントを受けることはない。従って、要素Ｅ２に不用意な撓みが生じることはなく、要素Ｅ２の寸法および形状が維持され得る。一般的にいってタイバー２の数は４本であるから、ステーショナリープラテン１を裏面側（図１（ａ）の右側）から見たときの第２の要素Ｅ２の配列は図１（ｂ）に示すようなものになる。なお、ステーショナリープラテン１の中央部という言葉で示される範囲は、ステーショナリープラテン１に取り付ける金型６のうち最も取り付け面積の小さな金型の取り付け面の投影面積に対応するステーショナリープラテン１の中心領域と概ね一致する（実際にはこの領域よりもある程度大きくてもよい）。従って、図１の例では、ステーショナリープラテン１の図心Ｐ１を通る第２の要素Ｅ２に代え、金型６の取り付け板の頂点に対応するステーショナリープラテン１上の位置Ｐ１′（中心領域の限界）と各タイバー２の端部２ａとを連絡する第２の要素Ｅ２′を適用することができる。無論、Ｐ１とＰ１′とを結ぶ線分上の点Ｐ１″（中心領域の内部）と各タイバー２の端部２ａとを連絡する第２の要素Ｅ２″を適用しても差支えなく、これらの点Ｐ１，Ｐ１′，Ｐ１″等が取り付け面積の小さな金型の取り付け面の投影面積に対応するステーショナリープラテン１上の中心領域内にある限り、ステーショナリープラテン１が如何に薄くとも、曲げモーメントが作用しない以上、該ステーショナリープラテン１自体に撓みが生じることはない。なお、実際には射出成形機のシリンダの先端がＰ１の位置でステーショナリープラテン１を貫通することになるので、第２の要素として利用できるのはＥ２′またはＥ２″である。
【００１５】
また、既に述べた通り、型締力ｆ１の分力である力ｆ２は第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）に沿って作用するので、該第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）は曲げモーメントを全く受けることがなく、この結果、第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）に不用意な撓みが生じることはない。従来の射出成形機のステーショナリープラテンはそれ自体の四隅がタイバーの端部に固着されていたので、前記第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）、つまり、ステーショナリープラテンとタイバーの端部とを接続する要素がステーショナリープラテンと角度を成すことはなく、その平面内に内含されていたことを意味する。つまり、型締力ｆ１が曲げモーメントとしてステーショナリープラテンそれ自体に強力に作用するためにステーショナリープラテンに撓みが生じていたのである。これに対し、図１（ａ）に示すように、第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）の先端をステーショナリープラテン１の中央部に位置させ、かつ、ステーショナリープラテン１の平面と角度を成すように配向させることで、要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）によって型締力ｆ１を軸方向の圧縮応力ｆ２として受け、これを直接タイバーの端部２ａに伝達させるようにすることにより、ステーショナリープラテン１の撓みの防止と第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）の剛性の保持を同時に実現させることができる（ステーショナリープラテン１の撓みが防止されても保持機構１０の側に撓みが生じたのでは意味がない）。
【００１６】
そして、第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）に沿って働く力ｆ２は各タイバー２の端部２ａに直に伝達され、タイバー２を延ばす方向の力ｆ４、および、各タイバー２の端部２ａを相互に離間させる方向の力ｆ３として働くが、各タイバー２の端部２ａの位置関係は、各タイバー２の端部２ａを離間させて相互に固定する第１の要素Ｅ１によりｆ３の力に抗して保持される。第１の要素Ｅ１は、各タイバー２の端部２ａを結ぶ結合要素である。そして、要素Ｅ１となる結合要素に作用する力は引張応力のみであるから、該要素Ｅ１にも不用意な撓み等は発生しない。
【００１７】
以上に述べた通り、ステーショナリープラテン１が如何に薄くともステーショナリープラテン１自体に撓みが生じることはなく、また、ステーショナリープラテン１を取り付ける支持機構１０の各部を構成する第１の要素Ｅ１や第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）にも軸方向の圧縮応力もしくは引張応力が作用するだけであるから、支持機構１０の側にも不用意な撓みや変形は生じない。
【００１８】
ムービングプラテン３を取り付ける支持機構２０についても支持機構１０の場合と同じことがいえるが、作用原理は全く同じであるので、支持機構２０における第１の要素ｅ１および第２の要素ｅ２（ｅ２′，ｅ２″）の例を図１において符号で示すにとどめ、詳細な作用説明は省略する。なお、符号７はステープルであり、この位置にダブルトグル式の型締装置からの型締力が作用する。
【００１９】
次に、図２および図３を参照してより具体的な実施例を示す。なお、図２および図３に示すのはダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機に対して本発明の型締機構を適用した例で、いずれの場合も図面（ａ）では射出成形機を正置して型締機構を射出成形機の上から見たときの状態、また、図面（ｂ）では型締機構を射出成形機の側面から見たときの状態について示している。
【００２０】
ステーショナリープラテン１を取り付けるための支持機構１０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される通り、全体として４角錐台型に形成され、４角錐台の底面に相当する部分の四隅がタイバー２の端部２ａに固着されている。支持機構１０は底面側に適度な肉抜き部分を有する中空の４角錐台によって一体的に形成するか、または、４角錐台の斜面となる４つの面１０ａを鋼板等から切り出して溶接等の手段で箱組みして構成するのが一般的であり、また、支持機構１０およびステーショナリープラテン１を貫通させて射出シリンダの先端を通す必要からも、支持機構１０の中央部には肉抜き部を設ける必要がある。４角錐台型の支持機構１０の各斜面１０ａはその平面内に前述した第２の力学的要素Ｅ２″を無数に包含した一種の応力外皮構造であって、トラス構造の場合に比べ、型締力に対して極めて強固である。また、第１の力学的要素Ｅ１に相当するのは各斜面１０ａの底面よりの部分と底面部分それ自体である。
【００２１】
また、４角錐台型の支持機構１０の天面、つまり、ステーショナリープラテン１を取り付ける側の面は、使用対象となる金型のうちその取り付け面が最も小さな金型６ｂに見合うように絞り込まれており、取り付け面が小さな金型６ｂを取り付けて強力な型締作業を行ったような場合でも、また、図３に示されるような取り付け面積の大きな金型６ａを装着して型締作業を行ったような場合でも、ステーショナリープラテン１自体に曲げモーメントによる撓みが生じないようになっている。既に説明した通り、ステーショナリープラテン１に作用する力は、支持機構１０の各斜面１０ａが内含する第２の力学的要素Ｅ２″によって各要素の軸方向に受けられ、タイバー２の端部２ａに直に伝達されるので、支持機構１０自体に撓みが生じることはない。支持機構１０は鋳造等によりステーショナリープラテン１と一体に形成してもよく、また、他の方法で別体に形成しておいて後からステーショナリープラテン１を固着するようにしてもよい。なお、実施例のステーショナリープラテン１はタイバー２に対して摺動可能に取り付けられており、それ自体によって型締力を支える機能はない。
【００２２】
支持機構１０の形状は４角錐台型に限らず、例えば、円錐台型等にしても構わないが、前述した第２の力学的要素Ｅ２″を包含する形状、つまり、先細りのテーパ形状とすることが望ましい。
【００２３】
なお、ステーショナリープラテンの中央部を支えることによってステーショナリープラテン側の撓みの発生を防止することのみを目的とするのであれば、支持機構の形状は必ずしも先細りのテーパ形状とする必要はなく、例えば、最も小さな取り付け面を有する金型に見合うような大きさの断面を有する第１の直方体とステーショナリープラテン１の外形に匹敵する大きさを有する第２の直方体とをステーショナリープラテン１の後方に重合させて一体的に形成したような形状の支持機構１０′（図３において一点鎖線で例示）を適用することも考えられるが、このような構成では、従来の型締機構において取り付け面の小さな金型がステーショナリープラテンに与えたのと同じ悪影響（曲げモーメントによる撓み）を第１の直方体が第２の直方体に対して与えることになる。また、ステーショナリープラテン自体の撓みが防止されたとしても、前述の理由で第２の直方体に撓みが生じればステーショナリープラテンの位置が変動するので、タイバーの伸びが損われて正常な型締力を得られなくなってしまう。そして、これを防止するためには第２の直方体の厚みを増大させる必要が生じる。結果的に、全体としての厚みや重量の増大は甚だしく、これでは支持機構１０′を設けた意味がなくなってしまう。従って、ステーショナリープラテンの撓みや射出成形機の重量増加を同時に解消するためには、やはり、支持機構の形状は第２の力学的要素Ｅ２″を包含する形状とすべきであろう。
【００２４】
本実施例では、第２の力学的要素Ｅ２″を無数に含む斜面１０ａを備えた応力外皮構造の支持機構１０によってステーショナリープラテン１に作用する力を合理的に受けるようにしているので、従来の構造においてステーショナリープラテンそれ自体の厚みを増大させて型締力による曲げモーメントに対処する場合に比べ、射出成形機を大幅に計量化することができる。本実施例の支持機構１０は、単にステーショナリープラテンの中央部を支えるためのものでも、また、分厚いステーショナリープラテンの外周部にＶ溝状の肉抜き部を設けたものでもなく、第２の力学的要素Ｅ２″を無数に含む斜面１０ａを備えた軽量な応力外皮構造により、曲げモーメントを伴うことなく、ステーショナリープラテン１に作用する型締力をタイバー２の端部２ａに伝達するためのものである。
【００２５】
また、ムービングプラテン３を取り付けるための支持機構２０も、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される通り、全体として４角錐台型に形成され、４角錐台の底面に相当する部分の四隅には、ダブルトグル式の型締装置のターナリーリンク４を枢着するためのステープル７が一体的に固設されている。支持機構１０の場合と同様、４角錐台型の支持機構２０の各斜面２０ａは、その平面内に前述した第２の力学的要素ｅ２″を無数に含んでおり、トラス構造の場合に比べて極めて強固である。また、第２の要素ｅ１に相当するのは各斜面２０ａの底面よりの部分と底面部分それ自体である。第２の要素ｅ１には型締反力の分力に抗してステープル７の位置関係を保持する機能がある。
【００２６】
４角錐台型の支持機構２０の天面、つまり、ムービングプラテン３を取り付ける側の面は、使用対象となる金型のうちその取り付け面が最も小さな金型６ｂに見合うように絞り込まれており、取り付け面が小さな金型６ｂを取り付けて強力な型締作業を行ったような場合でも、また、図３に示されるような取り付け面積の大きな金型６ａを装着して型締作業を行ったような場合でも、ムービングプラテン３自体に曲げモーメントによる撓みが生じないようになっている。ダブルトグル式の型締装置のターナリーリンク４からステープル７に作用する力は、支持機構２０の各斜面２０ａが内含する第２の要素ｅ２″によって各要素の軸方向に受けられ、直接ムービングプラテン３の中央部に伝達されるので、支持機構２０自体に撓みが生じることはない。支持機構２０は鋳造等によりムービングプラテン３と一体に形成してもよく、また、他の方法で別体に形成しておいてムービングプラテン３を固着するようにしてもよい。
【００２７】
支持機構１０の場合と同様、支持機構２０の形状は中空の４角錐台型に限らず、例えば、円錐台型等にしても構わないが、前述した第２の要素ｅ２″を包含する形状、つまり、先細りのテーパ形状とすることが望ましい。この支持機構２０もまた一種の応力外皮構造であり、従来の構造においてムービングプラテンそれ自体の厚みを増大させて型締力による曲げモーメントに対処する場合に比べ、射出成形機を大幅に計量化する効果がある。
【００２８】
直圧式の型締装置を有する射出成形機の場合では、型締ラム等によってムービングプラテン３の中央部を直に押圧することができるので、ムービングプラテン３のための支持機構２０を配備する必要は必ずしもないが、直圧式であってもダブルトグル式であってもステーショナリープラテンに作用する力の働きは同じであるから、ステーショナリープラテンを薄く構成し、かつ、ステーショナリープラテンの撓みを防止するためには支持機構１０が必要である。また、ダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機の場合では、ターナリーリンクの動作を許容する必要上、ステープルをムービングプラテン等の隅に配備しなければならないので、ムービングプラテンの側で発生する撓みも問題となる。従って、ダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機においては支持機構１０および支持機構２０を共に配備すべきである。
【００２９】
本実施例によれば、支持機構１０および支持機構２０によりステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３の撓みが共に防止され、更に、支持機構１０および支持機構２０それ自体にも撓みや変形が生じることはないので、金型タッチ位置から型締完了位置までのムービングプラテン３の移動量がタイバー２の伸びと一致するようになる。従って、設定型締力に対応するタイバー２の伸びをムービングプラテン３の繰出し量として設定することにより、金型の取り付け面の大小に影響されることなく、所望する型締力を得られるようになる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の型締機構によれば、ムービングプラテンの中央部に作用する型締反力が支持機構における第２の要素を介してターナリーリンクのステープルに曲げモーメントを伴わずに直に伝達されるので、ムービングプラテンが薄く且つ金型の取り付け面が小さい場合であっても型締時においてこれらのプラテンに撓みが生じることはない。従って、金型の取り付け面が小さい場合であっても、ムービングプラテンの撓みによってタイバーの伸びが損われることがなく、所望する型締力に応じたタイバーの伸びを金型タッチ位置からのムービングプラテンの移動量として設定することにより、常に安定した型締力で射出成形作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の型締機構における支持機構の作用原理を示す図である。
【図２】同実施例の型締機構を具体的に示す図である（取り付け面積の小さな金型を装着した場合）。
【図３】同実施例の型締機構を具体的に示す図である（取り付け面積の大きな金型を装着した場合）。
【図４】従来の型締機構を示す図である。
【図５】従来の型締機構の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１ ステーショナリープラテン
２ タイバー
２ａ タイバーの端部
３ ムービングプラテン
４ ターナリーリンク
５ ステープル
６ 金型
６ａ 取り付け面積の大きな金型
６ｂ 取り付け面積の小さな金型
７ ステープル
１０ ステーショナリープラテンの支持機構
２０ ムービングプラテンの支持機構
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機の型締機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機のプラテンはその四隅をタイバーの端部等で支持された状態で金型を強力に押圧するので、プラテン自体の剛性が不足していると、この部分に不用意な撓みが生じ、金型の取り付け面積の大小によって型締力が変動してしまうといった恐れがある。これは、金型タッチ位置からのムービングプラテンの繰出し量がタイバーの伸びと一致することを前提として設定型締力に対応するタイバーの伸びをムービングプラテンの繰出し量として設定しているからである。つまり、金型の取り付け面積が大きい場合にはプラテンに生じる撓み量が少ないので、金型タッチ位置から前記繰出し量の分だけムービングプラテンを前進させることによって設定型締力に対応する分だけタイバーを引き伸ばすことができるが、金型の取り付け面積が小さい場合にはプラテン自体が撓んで容易にムービングプラテンが繰り出されてしまうので、金型タッチ位置から設定型締力に対応する分だけムービングプラテンを前進させても実際には設定型締力に対応する分だけタイバーが伸びずに型締力が不足してしまうのである。
【０００３】
図４および図５を参照してその一例を説明する。なお、図４および図５ではダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機の型締機構について示しており、いずれの場合も図面（ａ）では射出成形機を正置して型締機構を射出成形機の上から見たときの状態、また、図面（ｂ）では型締機構を射出成形機の側面から見たときの状態について示している。ステーショナリープラテン１は、図４および図５において左側に位置する図示しないリアプラテンに４本のタイバー２を介して一体的に固定され、また、タイバー２に摺動自在に取り付けられたムービングプラテン３は、図示しないリアプラテンとムービングプラテン３との間に設けられたダブルトグル式の型締装置によってステーショナリープラテン１に対し接離自在に駆動されるようになっている。図４および図５では型締装置の構成要素のうち、ムービングプラテン３の四隅に配備されたステープル５に直に接続するターナリーリンク４の部分についてのみ示している。ダブルトグル式の型締装置では、ムービングプラテン３がステーショナリープラテン１から離間する際に型締機構の上面側に位置する２本のターナリーリンク４がそのステープル５を中心に図４（ｂ）および図５（ｂ）において反時計方向に揺動する一方、型締機構の下面側に位置する２本のターナリーリンク４はそのステープル５を中心に図４（ｂ）および図５（ｂ）において時計方向に揺動するので、これらのターナリーリンク４同志が干渉しないように型締装置を作動させるためには、少なくとも、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示されるように、上面側のターナリーリンク４を枢着するステープル５と下面側のターナリーリンク４を枢着するステープル５をムービングプラテン３の上下方向に大きく離間して配備する必要がある（実際には型締力のバランスを保つ必要から上面側のステープル５同志と下面側のステープル５同志を図４（ａ）および図５（ａ）に示されるように左右に離間させる必要も生じる）。
【０００４】
この結果、ダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機の型締に際しては、ステーショナリープラテン１の場合と同様、ムービングプラテン３においてもその外周部に強力な力が作用することになる（直圧式の型締装置を用いた場合ではムービングプラテン３の中央部を押圧して型締を行わせることが可能であるので必ずしもムービングプラテン３に撓みの問題は生じない）。
【０００５】
図４では取り付け面積の大きな金型６ａを取り付けてダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機により型締を行った場合にステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３に生じる撓みの状態を一点鎖線で示し、また、図５では取り付け面積の小さな金型６ｂを取り付けて型締を行った場合にステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３に生じる撓みの状態を一点鎖線で示している。図４に示されるように、取り付け面積の大きな金型６ａを取り付けた場合では、金型６ａの取り付け板の外周部がステーショナリープラテン１の四隅やムービングプラテン３の四隅にまで張り出しているので、ステーショナリープラテン１やステープル５に作用する型締力が直に金型６ａに伝達され、ステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３には殆ど撓みが生じない。しかし、図５に示されるように、取り付け面積の小さな金型６ｂを取り付けた場合では、ステーショナリープラテン１の四隅と金型６ｂの取り付け板の外周部との間、および、ムービングプラテン３の四隅（厳密にはステープル５の配備位置）と金型６ｂの取り付け板の外周部との間に金型６ｂによって支持されない部分が生じ、各プラテン１，３の剛性が足りないとこの部分でステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３が容易に撓んでしまい、所望する型締力が得られなくなってしまう場合がある。金型６ｂは取り付け板の外周部を固定するクランプによってステーショナリープラテン１やムービングプラテン３に取り付けられているだけなので、ステーショナリープラテン１やムービングプラテン３の中央部が金型６ｂの両端面中央部から容易に浮き上がってしまうというのも、ステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３の撓みを増長する一因である。従って、結局の所、ステーショナリープラテン１の四隅と金型６ｂの取り付け板の外周部との間およびステープル５の配備位置と金型６ｂの取り付け板の外周部との間だけではなく、ステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３の全面に亘って撓みが生じ、この結果、ステーショナリープラテン１やムービングプラテン３の外周部が大きな角度で屈曲することが可能となって撓みによる変位が増大するのである。
【０００６】
このような撓みによって発生する型締力の不足は、ステーショナリープラテン１やムービングプラテン３の厚みを増大させることによって防止することは可能であるが、過剰な重量増加や製造コストの高騰を招く恐れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、プラテンの厚みを増大させなくても、取り付け面積の小さな金型の使用によるプラテンの撓みの発生、つまり、型締力の不足を防止することのできる射出成形機の型締機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トグルリンクの屈曲点が内側に移動して屈曲するダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機において、ターナリーリンクの先端を取り付けるために離間して設けられた複数のステープルを固定する第１の要素と、前記各ステープルとムービングプラテンとを連絡する第２の要素とを備えた支持機構を前記ステープルと一体に固設し、前記支持機構は前記ステープルから前記ムービングプラテンに向かって先細り形状とされ、前記ムービングプラテンの中央のみと連結することによって、前記ムービングプラテンの中央部に前記支持機構を取り付けたことを特徴とする射出成形機の型締機構の構成によりムービングプラテンの撓みを防止し、取り付け面積の小さな金型を使用した場合であっても正常な型締力を得られるようにした。
【００１１】
【作用】
ムービングプラテンを取り付ける支持機構の第２の要素の先端が、ムービングプラテンの中央部、即ち、装着金型の取り付け面の投影面内でムービングプラテンを支えるため、強力な型締力が作用した場合であっても、その厚みに関わりなくムービングプラテンには撓みが生じない。ムービングプラテンを取り付ける支持機構の第２の要素はムービングプラテンの中央部とステープルとを連絡しているので、該第２の要素に作用する力はムービングプラテンの中央部とステープルとを結ぶ作用線方向の圧縮応力のみとなり（曲げモーメントが働かない）、該第２の要素にも不用意な撓みが生じることはない（第２の要素の寸法および形状が維持される）。第２の要素の作用線に沿って働く力は型締の方向、および、各ステープルを相互に離間させる方向に働くが、各ステープルの位置関係は、ステープルを固定する第１の要素によって保持される。ムービングプラテンに撓みが生じず、かつ、ムービングプラテンを取り付ける支持機構の剛性も保持されるので、剛性不足による撓みの発生による型締力の不足が解消される。
【００１２】
結果的に、金型タッチ位置から型締完了位置までのムービングプラテンの移動量がタイバーの伸びと一致するので、設定型締力に対応するタイバーの伸びをムービングプラテンの繰出し量として設定することにより、金型の取り付け面の大小に影響されることなく、所望する型締力を得られるようになる。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の作用原理を説明するために型締機構の各部を簡略化して示す作用原理図である。図１では、型締時における力の伝達作用を最も明確に示す例として、ステーショナリープラテン１を取り付ける支持機構１０、および、ムービングプラテン３を取り付ける支持機構２０にトラス構造を適用したものについて記載しているが、これにより発明の実施形態を制限するものではない。
【００１４】
まず、型締時において金型６を介してステーショナリープラテン１に作用する型締力ｆ１は、図１（ａ）に示されるように、タイバー２毎の第２の要素Ｅ２に沿って作用する力ｆ２に分解される。力ｆ２の作用線はステーショナリープラテン１の平面と角度を成してステーショナリープラテン１の中央部（例えばＰ１）と各タイバー２の端部２ａとを連絡する各タイバー２毎の第２の要素Ｅ２の方向と一致するので、該第２の要素Ｅ２は圧縮応力を受けるのみであって曲げモーメントを受けることはない。従って、要素Ｅ２に不用意な撓みが生じることはなく、要素Ｅ２の寸法および形状が維持され得る。一般的にいってタイバー２の数は４本であるから、ステーショナリープラテン１を裏面側（図１（ａ）の右側）から見たときの第２の要素Ｅ２の配列は図１（ｂ）に示すようなものになる。なお、ステーショナリープラテン１の中央部という言葉で示される範囲は、ステーショナリープラテン１に取り付ける金型６のうち最も取り付け面積の小さな金型の取り付け面の投影面積に対応するステーショナリープラテン１の中心領域と概ね一致する（実際にはこの領域よりもある程度大きくてもよい）。従って、図１の例では、ステーショナリープラテン１の図心Ｐ１を通る第２の要素Ｅ２に代え、金型６の取り付け板の頂点に対応するステーショナリープラテン１上の位置Ｐ１′（中心領域の限界）と各タイバー２の端部２ａとを連絡する第２の要素Ｅ２′を適用することができる。無論、Ｐ１とＰ１′とを結ぶ線分上の点Ｐ１″（中心領域の内部）と各タイバー２の端部２ａとを連絡する第２の要素Ｅ２″を適用しても差支えなく、これらの点Ｐ１，Ｐ１′，Ｐ１″等が取り付け面積の小さな金型の取り付け面の投影面積に対応するステーショナリープラテン１上の中心領域内にある限り、ステーショナリープラテン１が如何に薄くとも、曲げモーメントが作用しない以上、該ステーショナリープラテン１自体に撓みが生じることはない。なお、実際には射出成形機のシリンダの先端がＰ１の位置でステーショナリープラテン１を貫通することになるので、第２の要素として利用できるのはＥ２′またはＥ２″である。
【００１５】
また、既に述べた通り、型締力ｆ１の分力である力ｆ２は第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）に沿って作用するので、該第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）は曲げモーメントを全く受けることがなく、この結果、第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）に不用意な撓みが生じることはない。従来の射出成形機のステーショナリープラテンはそれ自体の四隅がタイバーの端部に固着されていたので、前記第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）、つまり、ステーショナリープラテンとタイバーの端部とを接続する要素がステーショナリープラテンと角度を成すことはなく、その平面内に内含されていたことを意味する。つまり、型締力ｆ１が曲げモーメントとしてステーショナリープラテンそれ自体に強力に作用するためにステーショナリープラテンに撓みが生じていたのである。これに対し、図１（ａ）に示すように、第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）の先端をステーショナリープラテン１の中央部に位置させ、かつ、ステーショナリープラテン１の平面と角度を成すように配向させることで、要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）によって型締力ｆ１を軸方向の圧縮応力ｆ２として受け、これを直接タイバーの端部２ａに伝達させるようにすることにより、ステーショナリープラテン１の撓みの防止と第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）の剛性の保持を同時に実現させることができる（ステーショナリープラテン１の撓みが防止されても保持機構１０の側に撓みが生じたのでは意味がない）。
【００１６】
そして、第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）に沿って働く力ｆ２は各タイバー２の端部２ａに直に伝達され、タイバー２を延ばす方向の力ｆ４、および、各タイバー２の端部２ａを相互に離間させる方向の力ｆ３として働くが、各タイバー２の端部２ａの位置関係は、各タイバー２の端部２ａを離間させて相互に固定する第１の要素Ｅ１によりｆ３の力に抗して保持される。第１の要素Ｅ１は、各タイバー２の端部２ａを結ぶ結合要素である。そして、要素Ｅ１となる結合要素に作用する力は引張応力のみであるから、該要素Ｅ１にも不用意な撓み等は発生しない。
【００１７】
以上に述べた通り、ステーショナリープラテン１が如何に薄くともステーショナリープラテン１自体に撓みが生じることはなく、また、ステーショナリープラテン１を取り付ける支持機構１０の各部を構成する第１の要素Ｅ１や第２の要素Ｅ２（Ｅ２′，Ｅ２″）にも軸方向の圧縮応力もしくは引張応力が作用するだけであるから、支持機構１０の側にも不用意な撓みや変形は生じない。
【００１８】
ムービングプラテン３を取り付ける支持機構２０についても支持機構１０の場合と同じことがいえるが、作用原理は全く同じであるので、支持機構２０における第１の要素ｅ１および第２の要素ｅ２（ｅ２′，ｅ２″）の例を図１において符号で示すにとどめ、詳細な作用説明は省略する。なお、符号７はステープルであり、この位置にダブルトグル式の型締装置からの型締力が作用する。
【００１９】
次に、図２および図３を参照してより具体的な実施例を示す。なお、図２および図３に示すのはダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機に対して本発明の型締機構を適用した例で、いずれの場合も図面（ａ）では射出成形機を正置して型締機構を射出成形機の上から見たときの状態、また、図面（ｂ）では型締機構を射出成形機の側面から見たときの状態について示している。
【００２０】
ステーショナリープラテン１を取り付けるための支持機構１０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される通り、全体として４角錐台型に形成され、４角錐台の底面に相当する部分の四隅がタイバー２の端部２ａに固着されている。支持機構１０は底面側に適度な肉抜き部分を有する中空の４角錐台によって一体的に形成するか、または、４角錐台の斜面となる４つの面１０ａを鋼板等から切り出して溶接等の手段で箱組みして構成するのが一般的であり、また、支持機構１０およびステーショナリープラテン１を貫通させて射出シリンダの先端を通す必要からも、支持機構１０の中央部には肉抜き部を設ける必要がある。４角錐台型の支持機構１０の各斜面１０ａはその平面内に前述した第２の力学的要素Ｅ２″を無数に包含した一種の応力外皮構造であって、トラス構造の場合に比べ、型締力に対して極めて強固である。また、第１の力学的要素Ｅ１に相当するのは各斜面１０ａの底面よりの部分と底面部分それ自体である。
【００２１】
また、４角錐台型の支持機構１０の天面、つまり、ステーショナリープラテン１を取り付ける側の面は、使用対象となる金型のうちその取り付け面が最も小さな金型６ｂに見合うように絞り込まれており、取り付け面が小さな金型６ｂを取り付けて強力な型締作業を行ったような場合でも、また、図３に示されるような取り付け面積の大きな金型６ａを装着して型締作業を行ったような場合でも、ステーショナリープラテン１自体に曲げモーメントによる撓みが生じないようになっている。既に説明した通り、ステーショナリープラテン１に作用する力は、支持機構１０の各斜面１０ａが内含する第２の力学的要素Ｅ２″によって各要素の軸方向に受けられ、タイバー２の端部２ａに直に伝達されるので、支持機構１０自体に撓みが生じることはない。支持機構１０は鋳造等によりステーショナリープラテン１と一体に形成してもよく、また、他の方法で別体に形成しておいて後からステーショナリープラテン１を固着するようにしてもよい。なお、実施例のステーショナリープラテン１はタイバー２に対して摺動可能に取り付けられており、それ自体によって型締力を支える機能はない。
【００２２】
支持機構１０の形状は４角錐台型に限らず、例えば、円錐台型等にしても構わないが、前述した第２の力学的要素Ｅ２″を包含する形状、つまり、先細りのテーパ形状とすることが望ましい。
【００２３】
なお、ステーショナリープラテンの中央部を支えることによってステーショナリープラテン側の撓みの発生を防止することのみを目的とするのであれば、支持機構の形状は必ずしも先細りのテーパ形状とする必要はなく、例えば、最も小さな取り付け面を有する金型に見合うような大きさの断面を有する第１の直方体とステーショナリープラテン１の外形に匹敵する大きさを有する第２の直方体とをステーショナリープラテン１の後方に重合させて一体的に形成したような形状の支持機構１０′（図３において一点鎖線で例示）を適用することも考えられるが、このような構成では、従来の型締機構において取り付け面の小さな金型がステーショナリープラテンに与えたのと同じ悪影響（曲げモーメントによる撓み）を第１の直方体が第２の直方体に対して与えることになる。また、ステーショナリープラテン自体の撓みが防止されたとしても、前述の理由で第２の直方体に撓みが生じればステーショナリープラテンの位置が変動するので、タイバーの伸びが損われて正常な型締力を得られなくなってしまう。そして、これを防止するためには第２の直方体の厚みを増大させる必要が生じる。結果的に、全体としての厚みや重量の増大は甚だしく、これでは支持機構１０′を設けた意味がなくなってしまう。従って、ステーショナリープラテンの撓みや射出成形機の重量増加を同時に解消するためには、やはり、支持機構の形状は第２の力学的要素Ｅ２″を包含する形状とすべきであろう。
【００２４】
本実施例では、第２の力学的要素Ｅ２″を無数に含む斜面１０ａを備えた応力外皮構造の支持機構１０によってステーショナリープラテン１に作用する力を合理的に受けるようにしているので、従来の構造においてステーショナリープラテンそれ自体の厚みを増大させて型締力による曲げモーメントに対処する場合に比べ、射出成形機を大幅に計量化することができる。本実施例の支持機構１０は、単にステーショナリープラテンの中央部を支えるためのものでも、また、分厚いステーショナリープラテンの外周部にＶ溝状の肉抜き部を設けたものでもなく、第２の力学的要素Ｅ２″を無数に含む斜面１０ａを備えた軽量な応力外皮構造により、曲げモーメントを伴うことなく、ステーショナリープラテン１に作用する型締力をタイバー２の端部２ａに伝達するためのものである。
【００２５】
また、ムービングプラテン３を取り付けるための支持機構２０も、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される通り、全体として４角錐台型に形成され、４角錐台の底面に相当する部分の四隅には、ダブルトグル式の型締装置のターナリーリンク４を枢着するためのステープル７が一体的に固設されている。支持機構１０の場合と同様、４角錐台型の支持機構２０の各斜面２０ａは、その平面内に前述した第２の力学的要素ｅ２″を無数に含んでおり、トラス構造の場合に比べて極めて強固である。また、第２の要素ｅ１に相当するのは各斜面２０ａの底面よりの部分と底面部分それ自体である。第２の要素ｅ１には型締反力の分力に抗してステープル７の位置関係を保持する機能がある。
【００２６】
４角錐台型の支持機構２０の天面、つまり、ムービングプラテン３を取り付ける側の面は、使用対象となる金型のうちその取り付け面が最も小さな金型６ｂに見合うように絞り込まれており、取り付け面が小さな金型６ｂを取り付けて強力な型締作業を行ったような場合でも、また、図３に示されるような取り付け面積の大きな金型６ａを装着して型締作業を行ったような場合でも、ムービングプラテン３自体に曲げモーメントによる撓みが生じないようになっている。ダブルトグル式の型締装置のターナリーリンク４からステープル７に作用する力は、支持機構２０の各斜面２０ａが内含する第２の要素ｅ２″によって各要素の軸方向に受けられ、直接ムービングプラテン３の中央部に伝達されるので、支持機構２０自体に撓みが生じることはない。支持機構２０は鋳造等によりムービングプラテン３と一体に形成してもよく、また、他の方法で別体に形成しておいてムービングプラテン３を固着するようにしてもよい。
【００２７】
支持機構１０の場合と同様、支持機構２０の形状は中空の４角錐台型に限らず、例えば、円錐台型等にしても構わないが、前述した第２の要素ｅ２″を包含する形状、つまり、先細りのテーパ形状とすることが望ましい。この支持機構２０もまた一種の応力外皮構造であり、従来の構造においてムービングプラテンそれ自体の厚みを増大させて型締力による曲げモーメントに対処する場合に比べ、射出成形機を大幅に計量化する効果がある。
【００２８】
直圧式の型締装置を有する射出成形機の場合では、型締ラム等によってムービングプラテン３の中央部を直に押圧することができるので、ムービングプラテン３のための支持機構２０を配備する必要は必ずしもないが、直圧式であってもダブルトグル式であってもステーショナリープラテンに作用する力の働きは同じであるから、ステーショナリープラテンを薄く構成し、かつ、ステーショナリープラテンの撓みを防止するためには支持機構１０が必要である。また、ダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機の場合では、ターナリーリンクの動作を許容する必要上、ステープルをムービングプラテン等の隅に配備しなければならないので、ムービングプラテンの側で発生する撓みも問題となる。従って、ダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機においては支持機構１０および支持機構２０を共に配備すべきである。
【００２９】
本実施例によれば、支持機構１０および支持機構２０によりステーショナリープラテン１およびムービングプラテン３の撓みが共に防止され、更に、支持機構１０および支持機構２０それ自体にも撓みや変形が生じることはないので、金型タッチ位置から型締完了位置までのムービングプラテン３の移動量がタイバー２の伸びと一致するようになる。従って、設定型締力に対応するタイバー２の伸びをムービングプラテン３の繰出し量として設定することにより、金型の取り付け面の大小に影響されることなく、所望する型締力を得られるようになる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の型締機構によれば、ムービングプラテンの中央部に作用する型締反力が支持機構における第２の要素を介してターナリーリンクのステープルに曲げモーメントを伴わずに直に伝達されるので、ムービングプラテンが薄く且つ金型の取り付け面が小さい場合であっても型締時においてこれらのプラテンに撓みが生じることはない。従って、金型の取り付け面が小さい場合であっても、ムービングプラテンの撓みによってタイバーの伸びが損われることがなく、所望する型締力に応じたタイバーの伸びを金型タッチ位置からのムービングプラテンの移動量として設定することにより、常に安定した型締力で射出成形作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の型締機構における支持機構の作用原理を示す図である。
【図２】同実施例の型締機構を具体的に示す図である（取り付け面積の小さな金型を装着した場合）。
【図３】同実施例の型締機構を具体的に示す図である（取り付け面積の大きな金型を装着した場合）。
【図４】従来の型締機構を示す図である。
【図５】従来の型締機構の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１ ステーショナリープラテン
２ タイバー
２ａ タイバーの端部
３ ムービングプラテン
４ ターナリーリンク
５ ステープル
６ 金型
６ａ 取り付け面積の大きな金型
６ｂ 取り付け面積の小さな金型
７ ステープル
１０ ステーショナリープラテンの支持機構
２０ ムービングプラテンの支持機構
Claims (1)
- トグルリンクの屈曲点が内側に移動して屈曲するダブルトグル式の型締装置を有する射出成形機において、ターナリーリンクの先端を取り付けるために離間して設けられた複数のステープルを固定する第１の要素と、前記各ステープルとムービングプラテンとを連絡する第２の要素とを備えた支持機構を前記ステープルと一体に固設し、前記支持機構は前記ステープルから前記ムービングプラテンに向かって先細り形状とされ、前記ムービングプラテンの中央のみと連結することによって、前記ムービングプラテンの中央部に前記支持機構を取り付けたことを特徴とする射出成形機の型締機構。
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