JP3892580B2 - 射出成形機の型締装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の型締装置に関するものであり、特に型開閉動作が電動式に行われ、型締動作が油圧式に行われるハイブリッド式型締装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動式の型締装置は、電動機にサーボモータを用い、これによってボールねじ軸を回転し、これに螺合するボールナットと一体の可動プラテンを移動させて型開閉、型締めするものが基本的な構成である。しかし、例えば特公平３−１７６５１号公報に記載されている型締装置のように、型締動作時の強大な型締め力がボールねじのボールを介して可動プラテンに直接伝達される場合には、大容量のボールねじを用意する必要がある。
【０００３】
これに対して、型締手段に台形ねじ、角ねじ等を使用して、電磁石で発生した型締め力を台形ねじ、角ねじ等を介して伝達する型締装置が、特開平９−４８０５１号公報に提案されている。また特開平９−２９８０２号公報には、型締めが油圧シリンダによって行われる同様な型締装置が提案されている。いわゆるハイブリッド式型締装置である。この装置によれば、型締め力が面接触する角ねじまたは台形ねじを介して伝達されるので、ボールねじに過大な型締め力が負荷されることがない。しかしながらこれらの型締装置では、型開閉動作中に型締軸と型締ナットとが摺動するから、ねじ軸とナットとの間に摩擦抵抗が発生し、それに付随する問題が発生する恐れがある。
【０００４】
そこで本発明者は、特願平９−２９３３８４号で、型開閉動作がボールねじで行われ型締動作が角ねじ等で行われる型締装置において、型開閉動作時に角ねじ等のねじ軸と型締ナットとが同期運動するようにして、これらが摺接しないようにした型締装置を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの型締装置は、型開閉中に前進、後退する型締軸の速度に同期させて、型締ナットを高速に回転させる必要があり、しかも、サーボモータの回転力がタイミングベルトを介して型締ナットに伝達されるので、大形の型締装置においては慣性力が大きくなり、型開閉の開始または停止の際に若干の同期ずれが生じて、型締ねじと型締ナットとが接触することがあった。
【０００６】
そこで本発明は、電動機によりボールねじが回転して型開閉動作が行われ、型締ラムにより角ねじ等を介して型締動作が行われる型締装置において、型開閉機構、型締機構、および型厚調整機構を型締装置の軸芯上に同軸に、かつコンパクトにまとめることによって、型開閉動作が僅少の摩擦抵抗で行われるとともに、型開閉動作と型締動作との切り替えが簡単にかつ円滑に行われ、さらにまた、型開閉、型締動作の真直性が向上するとともに、調整、保守が容易に行われるようにした型締装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この型締装置は、
（１） 電動機によって型開閉ねじ軸を回転させて型開閉ナットを移動させ、これと一体の型締軸を移動させて型開閉を電動式に行い、型締ラムによってこの型締軸を押圧して型締めを油圧式に行う型締装置において、４角または台形の環状凸部が一定ピッチに形成された１本の型締軸が可動プラテンの軸芯上に同軸に備えられ、この型締軸に係脱する１式の半割ナット装置が支持プラテンに内蔵された１本の型締ラムの先端に同軸上に取り付けられ、この支持プラテンの中にあってこの型締ラムの後端に対向した位置に、円環部材がこの支持プラテンに備えられた背面支持部材の内側へ延びる膨出部の外周に螺合した状態で位置決め調整可能なように内蔵され、この可動プラテンの開閉を行うときには、この半割ナット装置が開いて半割ナットとこの型締軸との歯合が開放され、この型締ラムが前進して型締めするときには、この半割ナット装置が閉じてこの半割ナットとこの型締軸とが歯合して、この半割ナットによってこの型締軸が押圧されて型締めが行われ、型厚調整するときには、型閉じ後にこの半割ナットが閉じるときにこの半割ナットがこの型締軸に確実に歯合するように、この円環部材がこの型締ラムの後退位置を規制することにより行われる。
【０００９】
（２） また、上記（１）に記載の型締装置は、上記型締軸の後端が上記背面支持部材の内筒面上で摺動し、この型締軸の後端より後方のこの内筒面内の空間に潤滑剤が貯留されているようにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は型閉じしている型締装置の全体概略側面図、図２は型開きしている型締装置の可動プラテンより後方の要部を断面で示す側面図、図３は半割ナット装置の詳細図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ矢視図、図４は型厚調整装置の詳細図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は、そのＹ−Ｙ矢視図、図５は、（ａ）が型閉じ時の型締装置の要部断面図、（ｂ）が型締め時の型締装置の要部断面図である。いずれの図においても、右方向を前側として以下説明する。
【００１１】
図１で示すように、型締装置は、機台１に固定された固定プラテン２と機台１上で若干摺動可能な支持プラテン３とを備え、この固定プラテン２と支持プラテン３との間に渡されたタイバー５、５、５、５に沿って可動プラテン４を移動可能に支持している。固定プラテン２には固定側金型６が取り付けられ、可動プラテン４には可動側金型７が取り付けられて、両者が型閉じ、型締め、型開きされる。すなわち、可動プラテン４が固定プラテン２に対して前進して型閉じし、後退して型開きし、型閉じ後にさらに可動プラテン４が固定プラテン２に押圧されて型締めが行われる。なお、型締めするとき、型締め力によってタイバー５が伸長し、支持プラテン３が型締め代Ｔだけ後退する。
【００１２】
図２に示すように、円筒状に前後に膨出する膨出部が形成された背面支持部材４０がそのフランジ部４０ｆによって支持プラテン３の後面に取り付けられている。そしてその内側には、前後の膨出部を通して内筒面４０ｈが形成されている。また、背面支持部材４０の後端を塞ぐ後端部材４６には、１対のベアリング４３が収容されており、型開閉ねじ軸４１がこのベアリング４３に軸支されている。型開閉ねじ軸４１の大部分にはボールねじが形成され、その後端の軸頭にプーリ１３が固定されている。サーボモータ１１が後端部材４６に取り付けたモータベースに固定されており、その出力軸にプーリ１２が固定されている。そしてタイミングベルト１４がプーリ１２とプーリ１３との間に張架されている。
【００１３】
可動プラテン４の後面には、互いの軸芯が一致するように型締軸３１が固定されており、その外周に角または台形断面の環状凸部３１ａが一定ピッチに形成してある。型締軸３１の後端には後端部材３３が一体に取り付けられ、これに滑り軸受ブッシュ３４がはめ込まれて、背面支持部材４０の内筒面４０ｈの中に移動可能に収容されている。こうして、型開閉のときに型締軸３１が背面支持部材４０の内筒面４０ｈに案内されて真直に移動するようになっている。また、背面支持部材４０の内筒面４０ｈと後端部材４６と型締軸３１の後端部材３３および次に説明する型開閉ナット４２とで囲まれた空間３２には、所定量の潤滑油が貯留されている。その空間の上方の背面支持部材４０に開けられた透孔には、エアーブリーザ４４が取り付けられており、型開閉に伴い空室３２の容積が変化するとき、空室３２のエアーがエアーブリーザ４４から出入りするようになっている。こうして、型締軸３１の滑り軸受ブッシュ３４が摺動する際に摩擦抵抗が低減するように、油浴潤滑方式が採用されている。
【００１４】
型締軸３１の軸芯に沿って中空穴が形成されており、その後端に型開閉ナット４２が一体に固定されている。この型開閉ナット４２は、型開閉ねじ軸４１に螺合するものであり、ボールねじナットとなっている。このように、型開閉ねじ軸４１が型締軸３１の中空穴に同軸上にコンパクトに収容されており、型開閉ねじ軸４１が回転することによって型締軸３１が移動するように型開閉機構が構成されている。
【００１５】
支持プラテン３には、型締シリンダ穴５０が形成されており、型締ラム５１が進退可能に収容されている。そして前面支持部材３０が型締シリンダ穴５０を液封して塞ぐとともに、型締ラム５１を液封状態に支持している。型締ラム５１のピストン部５１ａの前後には、油室９１と油室９２とが形成されており、図示省略した油圧装置から、圧油が選択的に供給される。
【００１６】
図３に示すように、型締ラム５１の前端面には、半割ナット装置２０、２０が型締軸３１を両側から挟み込むように取り付けられている。それぞれの半割ナット装置２０には、半割ナット２１が案内レール２３によってガイドされており、これが型締軸３１に向かって進退するように、エアーシリンダ２２のロッドが半割ナット２１と結合されている。上側の半割ナット装置２０は、半割ナット２１が後退している状態を示し、下側の半割ナット装置２０は、半割ナット２１が前進している状態を示している。半割ナット２１の先端には、型締軸３１の環状凸部３１ａに歯合する歯２１ａが形成されており、この歯２１ａは、環状凸部３１ａにできるだけ大きな面積で歯合するように、ほぼ半円状の歯に形成されている。そして歯２１ａは、環状凸部３１ａと歯合したとき、型締軸３１の軸方向に適正な隙間が確保されるような歯厚に形成されており、確実に半割ナット２１が係脱するように、かつ、型締め状態に切り替わってこれらが型締軸３１に対して前進するときに衝突するショックが少ないようになっている。エアーシリンダ２２には、半割ナット２１が前進して型締軸３１に歯合したことを検出するセンサ２２ｂと、半割ナット２１が後退して半割ナット２１の型締軸３１との歯合が解除されたことを検出するセンサ２２ａが取り付けられている。このように、型締軸３１と型締ラム５１とその前端に取り付けられた半割ナット装置２０とが同軸上にコンパクトにまとめられており、型締ラム５１によって１組の半割ナット２１を介して型締軸３１を同軸上に押圧して型締めが行われる、きわめてシンプルな型締機構が構成されている。
【００１７】
図３（ｂ）の左側に、また図３（ａ）の下側に仮に示すように、型締ラム５１ａの前方の側面には、型締軸３１の環状凸部３１ａに対向して近接スイッチ２４が取り付けられている。環状凸部３１ａの型締ラム５１に対する位置、すなわち環状凸部３１ａの半割ナット２１に対する位置を検出することによって、歯２１ａと環状凸部３１ａとが正しく歯合する位置が検出されるように、近接スイッチ２４の位置が予め調整されている。
【００１８】
図４に示すように、型厚調整装置６０が背面支持部材４０のフランジ部４０ｆに取り付けられている。このフランジ部４０ｆには、ロータリエンコーダとブレーキとを一体に有するモータ６１が固定されており、その出力軸がカップリング６２を介して中間軸６３に連結している。中間軸６３は一対のベアリング６６によって回転自在に支持されており、軸頭には平歯車６５が固定してある。背面支持部材４０の内側へ延びる膨出部の根元付近には、ねじ４０ｂが刻設されており、このねじ４０ｂに円環部材６４が螺合している。そしてこれに対向して、型締ラム５１の後端面に突き当て凸部５１ｂが形成されている。さらに円環部材６４の外周には、平歯車６５に螺合する平歯６４ａが刻設してある。
【００１９】
円環部材６４と型締ラム５１との位置関係およびそれらの移動距離の関係は、次のように構成されている。
１）円環部材６４が後退限にある位置で、型締ラム５１が未だ後退限に達していないこと、すなわち型締ラム５１の後退限が円環部材６４によって常に規制されていること、
２）円環部材６４の移動可能な距離が、型締軸３１の環状凸部３１ａの１ピッチ分を超えていること、
３）型締ラム５１の移動可能な距離が、型締軸３１の環状凸部３１ａの１ピッチ分と最大型締め力による型締め代Ｔとの和を少なくとも上回っていること、
が必要である。
【００２０】
以上のように構成された型厚調整装置６０によって、いわゆる型厚調整が行われる。固定プラテン２と支持プラテン３との間隔が一定であるから、取り付けられる金型６、７の厚さによっては、型閉じ後の半割ナット２１の歯２１ａと型締軸３１の環状凸部３１ａとの相互の位置が変化し、半割ナット２１が型締軸３１に歯合しない場合が生じる。そこで、取り付ける金型の厚さが変わっても、その厚さに応じて半割ナット２１が係脱できるように、半割ナット２１の位置が以下のように調整される。
【００２１】
図２、図３および図４に示すように、先ずモータ６１が回転して平歯車６５が回転し、円環部材６４が後退限まで後退する。このとき油室９１に低圧の作動油が供給され油室９２が図示省略した油圧装置のタンク側に開放されて、型締ラム５１が円環部材６４に当接する位置まで後退している。そして仮型閉じが行われ金型６、７が閉じられる。次に、近接スイッチ２４が環状凸部３１ａの近接を検出しながら、円環部材６４が前進して型締ラム５１が前進する。近接スイッチ２４が環状凸部３１ａを検出するとモータ６１が停止し、その位置でエアーシリンダ２２によって半割ナット２１が型締軸３１に向けて前進する。このとき半割ナット２１の歯２１ａと型締軸３１の環状凸部３１ａとが一致していれば、それらが歯合するまで半割ナット２１が前進する。この動作がエアーシリンダ２２のセンサ２２ｂによって検出されると、円環部材６４の位置がモータ６１のエンコーダで検出され、図示省略された制御装置に記憶される。そして円環部材６４がその位置に保持されるように、モータ６１にブレーキがかけられ、以後モータ６１はその回転角度の位置に維持される。そして半割ナット２１が後退して係合が解除されて、型厚調整が完了する。なお、歯２１ａと環状凸部３１ａとが正確に一致しない場合には、半割ナット２１の前進が途中で止まり、エアーシリンダ２２のセンサ２２ｂが歯合完了を検出しない。このときは、エアーシリンダ２２が半割ナット２１を弱く押し出しながら、歯合が完了するまで円環部材６４が前後する。所定回数この動作が実行されても半割ナット２１が歯合しなければ、制御装置がエラーとして処理する。また、モータ６１が円環部材６４を所定の距離移動させても近接スイッチ２４が環状凸部３１ａを検出しない場合にも、制御装置がエラー処理する。
【００２２】
このようにして、円環部材６４の位置が予め調整されることによって、半割ナット２１と一体の型締ラム５１の後退位置が調整されて型厚調整が行われる。１個の型厚調整装置と型締ラム５１と１組の半割ナット装置２０とが型締軸３１と同軸にコンパクトにまとめられているので、型厚調整が一軸上の調整で正確に、かつ容易に行える。
【００２３】
以上のように構成された型締装置の型開閉動作及び型締動作を以下説明する。図２の状態で型開きしているとき、油室９１に低圧が作用し油室９２がタンク側に開放されて、型締ラム５１が円環部材６４で規制される位置に後退している。また半割ナット２１が後退しており、型締軸３１がフリーになっている。この状態でサーボモータ１１を高速回転すると、その回転がプーリ１２からタイミングベルト１４を経てプーリ１３に伝導され、型開閉ねじ軸４１が高速回転する。すると型開閉ナット４２が高速前進し、これと一体の型締軸３１が前進して、可動プラテン４が高速で型閉じされる。このとき、型締軸３１の後端が、背面支持部材４０の内筒面４０ｈの中で滑り軸受ブッシュ３４によって案内されており、かつ空室３２の潤滑油で油浴潤滑されているので、型締軸３１が背面支持部材４０の内筒面４０ｈ上で真直に、かつ小さい摩擦抵抗で摺動する。従って可動プラテンの型閉じ運動が真直に、かつ僅少の摩擦抵抗で行われる。勿論サーボモータ１１に内蔵されているエンコーダからのフィードバック信号によって、可動プラテン４の速度、位置が精密に制御される。
【００２４】
こうして型閉じが行われ、可動プラテン４が型閉じ位置に達すると、サーボモータ１１の回転が停止して可動プラテン４が停止する。型閉じが完了すると、半割ナット２１が前進して型締軸３１に歯合する。このとき、型締ラム５１が円環部材６４で規制される後退位置に保持されており、この位置で半割ナット２１が型締軸３１に歯合するように円環部材６４の位置が予め調整されていることは、前述したとおりである。こうして図５（ａ）の状態になる。
【００２５】
次に、油室９２に高圧がかけられ油室９１がタンク側に開放されると、型締ラム５１が前進し、半割ナット２１が型締軸３１を押しつけて可動プラテン４が押圧され、型締めが完了する。図５（ｂ）の状態である。このとき、型締め力は型締軸３１に負荷されるだけで、ベアリング４３や型開閉ねじ軸４１に負荷されることがない。また型締め力が型締軸３１の環状凸部３１ａの全面に負荷されるから、環状凸部３１ａや半割ナット２１の歯２１ａの損耗が少ない。このように、１つの型締ラム５１と１組の半割ナット装置２０だけによって、型締軸３１が型締装置の軸芯に同軸に押圧されるので、半割ナット装置２０の調整が容易であるだけでなく、型締めが正確に均等に行われる。勿論、油圧力によって型締め力が制御されるので、正確で安定した型締め力が得られる。
【００２６】
型締め代Ｔは、次のようにして検出される。型締め力によってタイバー５が伸長すると共に支持プラテン３が固定プラテン２に対して型締め代Ｔだけ後退する。そこで、支持プラテン３が型締軸３１に対しても後退し、型開閉ねじ軸４１が型締軸３１に対して後退するが、型開閉ナット４２が回転不能に型締軸３１取り付けられているので、結局、型開閉ねじ軸４１が型締め代Ｔに相当する分だけ回転することになる。この回転量がサーボモータ１１のエンコーダによって検出されることによって、型締め代Ｔが検出される。
【００２７】
型開きは、上記の逆の順序で以下のようにして行われる。先ず油室９２が開放されるとともに油室９１に低圧の圧油がかけられて型締め力が解除される。次に半割ナット２１が後退して型締軸３１との歯合が解除される。この状態でサーボモータ１１が型閉じ時と反対に回転して、型開きが行われる。このとき、型締軸３１が背面支持部材４０の内筒面４０ｈ上で真直にかつ低摩擦で摺動することは、勿論である。
【００２８】
以上のように、この型締装置では、型開閉ねじ軸４１と型開閉ナット４２とで代表される型開閉機構、型締軸３１と型締ラム５１と半割ナット２１とで代表される型締機構、および円環部材６４と型締ラム５１と一組の半割ナット装置２０とで代表される型厚調整機構が、すべて型締装置の軸芯上に集中して、同軸上にコンパクトにまとめられている。したがってこれら機構の調整は、組み立て時は勿論、運転時においても、それぞれ１箇所の調整で済むから容易であり、保守管理も容易である。そしてまた、可動プラテン４の開閉動作において型移動が真直にかつ低摩擦で行われ、型締動作において金型に型締め力が偏心することなく負荷される。
【００２９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、型開閉機構および型締機構がすべて型締装置の軸芯上に同軸にコンパクトにまとめられているので、これら機構の調整は、組み立て時は勿論、運転時においても、それぞれ１箇所の調整で済むから容易であり、保守管理も容易である。そしてまた、開閉動作において可動プラテン４の移動が低摩擦でかつ真直に行われ、型締動作において型締め力が均等に負荷される。
【００３０】
また、型厚調整機構がすべて型締装置の軸芯上に集中して、同軸上にコンパクトにまとめられているので、型厚調整が、組み立て時は勿論、運転時においても、それぞれ１箇所の調整で済むから容易であり、保守管理も容易である。
【００３１】
また、型締軸の後端が背面支持部材の中で滑り軸受ブッシュを介して案内されており、かつ油浴式に潤滑されているので、型締軸が型締装置の軸芯に沿って真直に、かつ抵抗なく摺動して、可動プラテンの型閉じ運動の真直性を向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】型締装置の全体概略側面図
【図２】型開きしている型締装置の可動プラテンより後方の要部を断面で示す側面図
【図３】半割ナットおよび半割ナットと型締軸との取り合いを示す詳細図
【図４】型厚調整装置の詳細図
【図５】型閉じ時および型締め時の型締装置の要部断面図
【符号の説明】
２ 固定プラテン
３ 支持プラテン
４ 可動プラテン
１１ サーボモータ
２０ 半割ナット装置
２１ 半割ナット
３１ 型締軸
３１ａ 型締軸の環状凸部
４０ 背面支持部材
４０ｈ 背面支持部材の内筒面
４１ 型開閉ねじ軸
４２ 型開閉ナット
５１ 型締ラム
６４ 円環部材
Ｔ 型締め代

Claims (2)

1. 電動機によって型開閉ねじ軸を回転させて型開閉ナットを移動させ、該型開閉ナットと一体の型締軸を移動させて型開閉を電動式に行い、型締ラムによって前記型締軸を押圧して型締めを油圧式に行う射出成形機の型締装置において、４角または台形の環状凸部が一定ピッチに形成された１本の型締軸が可動プラテンの軸芯上に同軸に備えられ、該型締軸に係脱する１式の半割ナット装置が支持プラテンに内蔵された１本の型締ラムの先端に同軸上に取り付けられ、前記支持プラテンの中にあって前記型締ラムの後端に対向した位置に、円環部材が該支持プラテンに備えられた背面支持部材の内側へ延びる膨出部の外周に螺合した状態で位置決め調整可能なように内蔵され、前記可動プラテンの開閉を行うときには、前記半割ナット装置が開いて半割ナットと前記型締軸との歯合が開放され、前記型締ラムが前進して型締めするときには、前記半割ナット装置が閉じて前記半割ナットと前記型締軸とが歯合して、前記半割ナットによって前記型締軸が押圧されて型締めが行われ、型厚調整するときには、型閉じ後に前記半割ナットが閉じるときに該半割ナットが前記型締軸に歯合するように、前記円環部材が前記型締ラムの後退位置を規制することにより行われることを特徴とする射出成形機の型締装置。
2. 前記型締軸の後端が前記背面支持部材の内筒面上で摺動し、前記型締軸の後端より後方の前記内筒面内の空間に潤滑剤が貯留されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の型締装置。

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