JP3935161B2 - 電動式射出成形機の型締め機構 - Google Patents

Description

本発明は、トグルリンクを用いた電動式射出成形機の型締め機構に関するものである。特に、４点式トグルリンクの力の拡大率と５点式のトグルリンクの型開閉速度を共に満足させ得るようにした電動式射出成形機の型締め機構に関するものである。

一般的に、射出機の射出圧は数十トンから数千トンまで型板に加えられる。射出過程が終了される時まで一定の射出圧が型板に加えられることができるようにする装置が必要である。射出機は射出方式によって大きく流圧式と電動式とに分けられる。流圧式は流圧でタイバーを強制的に伸長させて発生した引張り力で型板に型締め力を与える方式であり、電動式はトグルリンクから構成されたクロージング機構でタイバーを伸長させて型板に型締め力を加えることになる。

従来のトグルリンクを用いた射出成形機の型締め機構は一対のトグルリンクから構成されたシングルトグル式の型締め機構と、二対のトグルリンクから構成されたダブルトグル式の型締め機構とに区別される。シングルトグル式の型締め機構は特に小形の射出成形機に適合しており、ダブルトグル式の型締め機構は比較的大きな型締め力が要求された射出成形機に適合している。

このようなダブルトグル式の型締め機構はトグルリンクに対するクロスヘッドリンクの設置方法の差異によって４点式と５点式とに分けることができる。従来の４点式型締め機構が図６に示されており、従来の５点式型締め機構が図７に示されている。即ち、４点式は図６のように、４個の節点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有し、５点式は図７のように、５個の節点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを有して動作する型締め機構である。

４点式と５点式とは共通的に図６、７のように、移動プレート７と固定プレート４との間に型板（図示せず）が密着されると、リヤプレート６側に装着されたサーボモータ（図示せず）で作動されるボールスクリュー１５に連結されたクロスヘッド１１が直線方向に駆動され、クロスヘッド１１に連結されたクロスヘッドリンク１２が作動されてリヤプレート６側の短リンク８と移動プレート７側の長リンク９とを死点まで押し退けてタイバー５を強制的に伸長させる。タイバー５の伸長による反作用の型締め力が型板に加えられる。

このように動作する型締め機構は最大許容型板の厚さであるＴ１及び最大許容オープニング行程Ｔ２が同じように設計されたら、結果的に、４点式よりは５点式の型締め機構が全体長さＴ３を短く構成することが可能である。

また、４点式の場合、図６のように、クロスヘッドリンク１２と長リンク９及び短リンク８を、ともに一つの節点Ａに直結する構成となり、一方５点式は図７のように、クロスヘッドリンク１２が他の節点Ｅを介して短リンク８に連結され、節点Ａの周囲の構成が簡素化されて干渉及び故障などの影響が少なくなるという利点を有する。

このように、サーボモータの容量で克服できない型締め時に必要な拡大力はトグルリンクによってなされるところ、これを、５点式型締め機構を概略化した図８を参照して説明すると、入力する力であるＦ_cが下記の型閉力Ｑ_cの値と速度比とを有することになる。

(ここで、ｓ１：クロスヘッドの行程、ｓ２：移動プレートの行程)
このような力の拡大によって小さい容量のサーボモータを大きな型締め力を必要とする射出機に使用できるようになる。

このように、型締め力の大きな射出機を製作するためには、拡大率を増加させたり、入力する力であるサーボモータの容量の大きなものを採択したりしなければならない。サーボモータの大きさは原価に大きな影響を及ぼすため、構造の変更によって拡大率を増加させることが一番良い。

従来の技術である５点式型締め機構の場合、４点式型締め機構より制御精密度は優れているが、力の拡大率に対しては不利である。その理由は、図８において節点Ａと節点Ｂとの距離をａとし、節点Ｂと節点Ｅとの距離をｂとすれば、ｂがａの値に近づくほど力の拡大率は大きくなる反面、型開閉速度は遅くなるためである。

４点式型締め機構の場合、ｂとａとの値が同じであるため、ｂがａの値より小さい５点式に比べて拡大率が大きくなる。しかし、節点Ａの周囲の構成が複雑になるという短所がある。従って、５点式型締め機構の型開閉速度が速いという長所と４点式型締め機構の長所とを有する新たな型締め機構の開発が要求されている。

従って、本発明は上記のような事情に鑑みて創案されたものであって、４点式トグルリンクの力の拡大率と５点式のトグルリンクの型開閉速度とを共に満足させ得るようにした電動式射出成形機の型締め機構を提供することをその目的としている。

上記の目的を達成するための本発明の具体的な手段は、節点Ａを媒介にして連結され、それぞれリヤプレート６と移動プレート７側とに節点Ｂと節点Ｃとで連結される短リンク８及び長リンク９を備え、リヤプレート６に装着されたサーボモータで駆動されるボールスクリュー側のクロスヘッド１１側の節点Ｄを移動させて拡張された短リンク８と長リンク９とで、前記移動プレート７を押し付け、型板に型締め力を加える型締め機構において、
クロスヘッド１１側の節点Ｄと短リンク８側の節点Ｅとの間に第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとが備えられ、第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとは一つの節点Ｆで連結されて構成される。従って、本発明は型開閉時、節点Ｆが節点Ｅと節点Ｄとを連結する直線上に位置することになり、５点式型締め機構のように動作して速い型開閉速度を得ることができる。

また、本発明の他の実施例によると、射出成形機の型締め機構が上記第１のリンク１２ａの一端は上記短リンク８の長さ方向のうち、中間領域に回動可能に連結されることを特徴とする。

また、型締め時には節点Ｆが節点Ａ、または短リンク８、若しくは長リンク９に接触される場合、４点式型締め機構のような力の拡大率を得ることができる。従って、本発明の一実施例によると、節点Ｆが上記節点Ａに接触して型締め力が発揮されるように構成される。

なお、本発明の他の実施例によると、節点Ｆが上記短リンク８に接触して型締め力が発揮されるように構成される。
更に、本発明の他の実施例によると、上記節点Ｆが上記長リンク９に接触して型締め力が発揮されるように構成される。

更にまた、本発明の他の実施例によると、電動式射出成形機の型締め機構は、上記節点Ｆが上記長リンク９に接触して型締め力が発揮されるように構成される場合において、上記短リンク８の外面には突出部１３がさらに形成され、上記第１のリンク１２ａの一端は上記突出部１３に連結されていることを特徴とする。

本発明の電動式射出成形機の型締め機構によると、上記クロスヘッド側の節点Ｄと短リンク側の節点Ｅとの間に第１のリンクと第２のリンクとが備えられ、上記第１のリンクと第２のリンクとは一つの節点Ｆで連結されて４点式トグルリンクの力の拡大率と５点式のトグルリンクの型開閉速度を共に満足させ得る利点を有する。

以上のような本発明は、例えば限定された実施例と図面とによって説明されるが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることはもちろんである。

本発明の他の目的、特徴及び長所などは、出願時に添付される図面を参照して詳細な説明からさらに明確となり得る。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい形態を詳しく説明する。図１は本発明の一実施例による電動式射出成形機の型締め機構の構成図である。図１において従来の図面である図６、７と同一の要素は同一符号を使用して説明する。

図１に図示されたように、リヤプレート６側には図示されていないサーボモータが装着されており、このサーボモータの駆動力はボールスクリュー１５を回転駆動させ、ボールスクリュー１５の回転方向に従ってクロスヘッド１１を直線方向に移送させるように構成されている。

クロスヘッド１１の移送方向に従って移動する移動プレート７と固定プレート４との間に介在された型板の開閉のために、リヤプレート６と移動プレート７との間には上下対称的に同一リンク機構が連結されている。従って、いずれか一方のリンク機構に対して説明する。

上記リヤプレート６側には節点Ｂを介して短リンク８が連結されており、上記短リンク８は節点Ａを媒介にして長リンク９の一端と連結されており、上記長リンク９の他端は移動プレート７に節点Ｃで連結されている。上記短リンク８と上記クロスヘッドリンク１１とはそれぞれ節点Ｅ、Ｄを有し、これら節点Ｅと節点Ｄとの間に第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとが備えられており、上記第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとは一つの節点Ｆで連結されている。

また、電動射出成形機の型締め機構は、上記第１のリンク１２ａの一端は上記短リンク８の長さ方向のうち、中間領域に回動可能に連結されることが好ましい。
従って、本発明の型締め機構は上記リヤプレート６に装着されたサーボモータで駆動されるボールスクリュー１５側のクロスヘッド１１の節点Ｄを移動させて短リンク８と長リンク９とを拡張させる。その結果、上記リヤプレート６と固定プレート４とに固定されているタイバー５を伸長させて型板に型締め力を加えるようになっている。ここで、本発明は一例として図１のように上記節点Ｆが上記節点Ａに接触して型締め力が発揮されるように構成されている。

以下では上記のように構成された本発明の作用に対して詳しく説明する。まず、ボールスクリュー１５が回転駆動してクロスヘッド１１が直線運動をすることになる。クロスヘッド１１が図４を基準として右側に前進すると、リヤプレート６はタイバー５を媒介にして固定されており、短リンク８と長リンク９との直線長さが拡張されて相対的に移動プレート７が前進することになり、型閉動作をすることになる。

この時は図８を参考すると、節点ＢとＥとを連結する線分ｂと節点ＢとＡとを連結する線分ａとの長さの差異が大きくなり、型閉鎖時だけでなく、型開放時にも前述した５点式型締め機構のように速度の増加がなされる。

上記移動プレート７が続けて前進すると、結局、固定プレート４に付着された型板M１
と移動プレート７に付着された型板M２とが互いに当接することになる。この時から新た
な節点Ｆが節点Ａと接触することになり、短リンク８と第２のリンク１２ｂとの間に連結された第１のリンク１２ａは動かず、図２に示したように、第２のリンク１２ｂのみ前進しながら型締め力を加えることになる。

上記クロスヘッド１１が前進するほど第２のリンク１２が直角に立設されながら節点Ｂと節点Ｃとの間の最大拡張長さを作り、同時に、タイバー５を伸長させて型締め力を増大させる。この時は図８のように、線分ａと線分ｂとの値が同じようになる効果をもたらすので、４点式型締め機構のような力の拡大率を有することになる。

このようにして型締め力が維持された状態で射出作業が終了されたら、図３のように、クロスヘッド１１が後退移動して前進移動と逆動作で型開放がなされる。即ち、クロスヘッド１１の後退動作に伴って第２のリンク１２ｂが動作し、第１のリンク１２ａ及び第２のリンク１２ｂとが一直線となり、次いで、第１のリンク１２ａに連係された長リンク９が引かれて移動プレート７が後退され、型開放がなされる。

これをまとめると、本発明の６点式型開閉過程が節点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを有する５点式型締め機構として作動し、型締め力を加える時には節点Ａと節点Ｆとが互いに接触された一つの節点状態で利用されて４点式型締め機構のような高い型締め力が発揮される。

一方、本発明は他の形態として図４のように、上記節点Ｆが上記短リンク８に接触して型締め力が発揮されるように構成されることもできる。本発明はさらに他の形態として図
５のように、上記節点Ｆが上記長リンク９に接触して型締め力が発揮されるように構成されることもできる。また、電動式射出成形機の型締め機構は上記短リンク８の外面には突出部１３がさらに形成され、上記第１のリンク１２ａの一端が上記突出部１３に連結されていることを特徴とすることができる。
［実施例］
本発明によるＦ節点を使用した型締め機構と、従来の５点式及び４点式型締め機構の拡大率とオープニング行程Ｔ２とを比較した。この実施例は短リンク８と長リンク９との長さが同じであって、型締め力の大きさが３００トンとして同じ条件下において進行された。

力の拡大率は４点式が２５として一番大きく、その次が微少な差異で６点式が２３、そして、５点式が１７として表れた。同一オープニング行程Ｔ２を有する時、リヤプレート６と移動プレート７との距離であるＴ４の長さは５点式が２３５０ｍｍとして一番小さく、６点式が２４００ｍｍ、そして、４点式が２６００ｍｍの順として表れた。

従って、本発明の６点式型締め機構は５点式型締め機構より優れており、型閉時の速度と全体の大きさにおいては４点式型締め機構より有利であることを確認することができた。

本発明による望ましい型締め機構の構成図。 本発明による型締め機構の型締め力を加えるリンク機構の動作図。 本発明による型締め機構の型開閉時、リンク機構の動作図。 本発明によるリンク機構の変形例を示した図。 本発明によるリンク機構の他の変形例を示した図。 従来の４点式型締め機構の構成図。 従来の５点式型締め機構の構成図。 ５点式型締め機構の型閉力メカニズムを説明するための図面である。

符号の説明

４：固定プレート
５：タイバー
６：リヤプレート
７：移動プレート
８：短リンク
９：長リンク
１１：クロスヘッド
１２ａ：第１のリンク
１２ｂ：第２のリンク
１３：突出部
１５：ボールスクリュー
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ：節点

Claims (6)

1. 節点Ａを媒介にして連結され、それぞれリヤプレート６と移動プレート７側とに節点Ｂと節点Ｃとで連結される短リンク８及び長リンク９を備え、
   前記リヤプレート６に装着されたサーボモータで駆動されるボールスクリュー側のクロスヘッド１１側の節点Ｄを移動させて拡張された短リンク８と長リンク９とで、前記移動プレート７を押し付け、型板に型締め力を加える型締め機構において、
   一端が前記短リンク８に回動可能に連結され、他端が節点Ｆを形成する第１のリンク１２ａ；及び
   一端が前記第１のリンク１２ａの節点Ｆに回動可能に連結され、他端が前記クロスヘッド１１側の節点Ｄに回動可能に連結される第２のリンク１２ｂを含むことを特徴とする電動式射出成形機の型締め機構。
   
2. 前記第１のリンク１２ａの一端は前記短リンク８の長さ方向のうち、中間領域に回動可能に連結されることを特徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機の型締め機構。
3. 前記第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとを連結する前記節点Ｆが前記リヤプレート６と移動プレート７とを連結する前記節点Ａに接触して型締め力が発揮されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機の型締め機構。
4. 前記第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとを連結する前記節点Ｆが前記短リンク８の外面上に接触して型締め力が発揮されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機の型締め機構。
5. 前記第１のリンク１２ａと第２のリンク１２ｂとを連結する前記節点Ｆが前記長リンク９の外面上に接触して型締め力が発揮されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機の型締め機構。
6. 前記短リンク８の外面には突出部１３がさらに形成され、前記第１のリンク１２ａの一端は前記突出部１３に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の電動式射出成形機の型締め機構。