JP3938281B2

JP3938281B2 - 電動型開閉装置

Info

Publication number: JP3938281B2
Application number: JP2001027095A
Authority: JP
Inventors: 三郎藤田; 順一山本; 俊道杉田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Plastic Techonologies Co Ltd
Current assignee: U MHI Platech Co Ltd
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: JP2002225101A; EP1356914B1; EP1356914A4; CA2405006A1; WO2002062556A1; CN1248842C; TW558492B; US20030190386A1; DE60229493D1; EP1356914A1; US6843647B2; CA2405006C; CN1455727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機の型開閉装置に関し、特に型締めは油圧シリンダで行い、型締め前後の可動ダイプレートの開閉移動は電動で行う油圧と電動の複合型開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の型開閉型締装置においては、型締めには強大な力が必要であり、金型の開閉のための可動ダイプレートの移動には大きな力を持続して使う必要はないが、可動ダイプレートの移動ストロークは成形品の取り出しのため長くする必要がある。以前は同一の油圧シリンダで型締と可動ダイプレートの移動を行っていたが、この構成では油圧シリンダは大径で長ストロークとなり、可動ダイプレートの移動は遅くなり、油量は多く、不経済であった。近年はこの機能を分担し、ダイプレートの移動には小径で長いストロークの油圧シリンダ、又は、電動モータの回転力を直線方向の力に換えた機械的な移動手段を使用し、型締工程では大径で短いストロークの油圧シリンダを使用する等の経済的な構成が用いられるようになってきた。
【０００３】
特開昭６２−８７３１８号において公示された従来例は、固定金型を保持した固定ダイプレートと、可動金型を保持した可動ダイプレートと、サーボモータの駆動力により上記可動ダイプレートを固定ダイプレートに向けて進退動させるボールねじ式送り機構と、上記可動ダイプレートが固定ダイプレートに近接し固定金型と可動金型とが型閉じする直前に可動ダイプレートと型締ピストンとを関係的に結合固定させる手段とを包含する型締装置である。
【０００４】
また、登録第２５３１５２２号において公示された型締装置は、前述の特開昭６２−８７３１８号と同様な可動ダイプレートを固定ダイプレートに向けて進退動させるボールねじ式送り機構と、固定金型と可動金型とを結合固定する型締ピストンと直結しているタイバーを備えて、可動ダイプレートが固定ダイプレートに近接し、固定金型と可動金型とが型閉じする直前に、可動ダイプレートに設けられたタイバーとほぼ直角方向に開閉するハーフナットがタイバーに設けられたリング溝に係合してタイバーと可動ダイプレートを結合する手段とを有し、タイバーと可動ダイプレートが結合後、型締ピストンを油圧で作動してタイバーを介して可動ダイプレートを引き寄せて型締めする型締装置である。前述の可動ダイプレートを固定ダイプレートに向けて進退動させるボールねじ式送り機構のボールねじは、モータ軸の回転を直接ボールねじ軸に伝達する機構と，モータ軸の回転を減速してボールねじ軸に伝える機構との２段速度機構を備え、両機構間を電磁クラッチで切換えるように構成して、離型時に大きな力を必要とするときモータ軸の回転を減速してボールねじに大きなトルクが加えられるようにした型締装置である。ボールねじ式送り機構は可動ダイプレートに対する負荷のバランスをとるため、対称位置に２組設けており、従って、可動ダイプレートの移動時にはボールねじを同期回転させる必要がある。
【０００５】
電動モータの回転をスクリュに伝え、このスクリュに螺合するナットを使用して直線移動に置き換えてトグル機構を駆動し、トグル機構の作動端の速い移動動作を型開閉に、トグル機構の作動端の上死点近くの大きな力が出る部分を型締に使用するトグル式型締装置が射出成形機に用いられている。このトグル式型締装置は構造がシンプルであり、安価に作ることができるが、強大な型締め力を出すためにはトグル機構全体も頑丈なものにならざるを得ず、小型の射出成形機には問題無いが、大型の射出成形機に対しては却って構造部材が過大となり、電動モータ、ボールねじ、ボールねじナット等の要素部品も標準型を外れた高価なものになるので不経済な設備となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、サーボモータの駆動力により可動ダイプレートを固定ダイプレートに向けて進退動させるボールねじ式送り機構は通常型締装置の両側に対称の位置に一対設けられ、各ボールねじ軸の回転数及び回転位置がずれないように同期速度制御されている。しかし、負荷のバランスが崩れたり、速度制御の同調がずれたりして、運転中に一対のボールねじの位置がずれたとき、或いは、ボールねじ軸とボールねじナットの組立のときの取付け誤差で、ボールねじナット取付部が傾くようなことがあれば、ボールねじナットに片当たりしてボールねじナットからボールねじ軸に曲げ力が作用しボールねじ軸が損傷したり、早期に異常摩耗を生じたりする虞がある。
【０００７】
また、ボールねじ軸とボールねじナットを２組、それに関連するサーボモータや動力伝達機構も２組設けられ、２組のボールねじ軸の回転は同期運転制御が必要であるので高価となる。また、ボールねじ軸とボールねじナットを可動ダイプレートの両側に取付けるとき、モータを含めて射出成形機の全体レイアウトからはみ出し、占有床面積が広くなる。また、ボールねじナットは可動ダイプレートに固定して取付けられているので型締のときのダイプレートの変形の影響を受ける。
【０００８】
本発明は、可動ダイプレートを固定ダイプレートに向けて進退動させるボールねじ式送り機構を簡単化し、ボールねじ軸の回転速度、回転位置の同期運転制御を不要にすると共に、ボールねじ軸とボールねじナットの組合わせに、片当たりや曲げ力が作用しないで衝撃荷重の吸収を行うことができるような取付け構成を有する電動型開閉装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点に対して本発明は、以下の各項に記載した特徴を有する構成手段により解決を図る。
【００１０】
（１）固定金型を保持する固定ダイプレートと、可動金型を保持する可動ダイプレートと、同可動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対し進退動作させる手段と、前記可動ダイプレートが前記固定ダイプレートに接近し固定金型と可動金型が型閉じした後に前記可動ダイプレートと前記固定ダイプレートを結合するタイバーと、同タイバーに設けられた複数のリング状溝、またはねじに係合するように設置されタイバーの軸と直角方向に開閉する複数のリング状溝、またはねじを有するハーフナットとにより構成されたダイプレートの結合手段と、射出成形時の型締手段とを備えた射出成形機の型開閉装置において、
前記可動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対し進退動作させる手段は、上面に前記可動ダイプレートを取付け下面両側にスライドユニットを取付けた移動台と、本機基盤に敷設され前記スライドユニットと係合してリニアガイドを形成する一対のトラックレールと、前記本機基盤に固設された軸受によって前記トラックレールと平行に支持され、回転可能に軸方向は拘束されているボールねじ軸と、同ボールねじ軸を駆動するサーボモータと、このボールねじ軸に螺合し前記移動台の下面に取付けられたボールねじナットとにより構成され、前記ボールねじ軸、前記ボールねじナットは前記一対のリニアガイドのトラックレール間の任意の位置に設置されており、
前記ボールねじナットの前記移動台への取付は、前記移動台に取付けられ前記ボールねじ軸が通っている貫通孔を有する接続ブラケットと、同接続ブラケットの貫通孔の両側に設置された複数個の皿ばねと、同皿ばねを付勢して収納した皿ばねケースと、同皿ばねケースに取付けた前記ボールねじナットとで構成され、前記ボールねじ軸、前記ボールねじナットを前記皿ばねの調心作用と緩衝作用によりボールねじ部の片当たりを防止し、衝撃を緩和するようにした電動型開閉装置。
【００１１】
（２）（１）に記載する電動型開閉装置において、前記ボールねじ軸、前記ボールねじナットは前記一対のリニアガイドのトラックレール間の片側のトラックレールに近寄せた位置に設置されている電動型開閉装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は電動型開閉装置を備えた射出成形機の型締装置を示す側面図（一部断面）、図２は図１のＡ−Ａ断面においてボールねじ軸の配置を示す図、図３は図１の電動型開閉装置のボールねじ軸とボールねじナットの取付け構造を示す拡大側面断面図である。
【００１４】
図１において、基盤１上に固定金型３を取付けた固定ダイプレート５が固設されている。また、基盤１にはリニアガイドのトラックレール２３が敷設され、このトラックレール２３にガイドされるリニアガイドのスライドユニット２１は、可動ダイプレート９と一体に結合されている移動台１７の下面に取付けられている。可動金型７を取付けた可動ダイプレート９は、固定ダイプレート５に対向して移動可能である。
【００１５】
固定ダイプレート５にはストロークが短く大径の油圧式型締シリンダ１１が複数（本例では４基）設けられ、この型締シリンダ１１の中を大径のラム１３が摺動する。ラム１３にタイバー１５が直結され、このタイバー１５は対向する可動ダイプレート９が型閉のため近づいてきたとき、可動ダイプレート９の複数の孔に挿通する。タイバー１５の先端部は、それぞれ等ピッチの複数のリング溝部１５ａを形成している。
【００１６】
可動ダイプレート９の金型取付面と反対側側面には、タイバー１５のリング溝部１５ａと噛合する対になったハーフナット２９が、タイバー１５を挟むように、直角方向に油圧シリンダ等で作動するように設けられている。１９は射出シリンダを示す。図１の２点鎖線は、金型閉の時の可動ダイプレート９の位置を示したものである。
【００１７】
図２に示すように、ボールねじ軸３５は射出成形機の長手方向の中心線Ｌから片寄って１本設置されている。基盤１に取付けられた、軸受を備えた支え台４１と支え台４３により、ボールねじ軸３５は回転自由に、軸方向を拘束して軸支されている。
【００１８】
ボールねじ軸３５はサーボモータ４５によりプーリー４７、歯付きベルト４９及びプーリー３９を介して駆動される。図３に示すようにボールねじ軸３５にはボールねじナット３７が螺合し、ボールねじナット３７は皿ばね５１を介し、接続ブラケット２７により移動台１７の下面に取付けられている。ボールねじ軸３５の先端には、ボールねじ軸３５の回転を検出するエンコーダ３３が設置されている。図示しない制御装置により、エンコーダ３３の回転数と回転角度位置を制御することにより、可動ダイプレート９の移動速度と停止位置が制御される。
【００１９】
即ち、可動ダイプレート９の基準位置、例えば、型開限度位置をエンコーダ３３の回転位置の始点（回転数又は回転角度０位置）とすることにより、ボールねじ軸３５に対するボールねじナット３７の位置（即ち可動ダイプレート９の位置）をエンコーダ３３の回転数（又は回転角度）で示すことができ、エンコーダ３３の単位時間当たりの回転数を移動距離に換算すれば、可動ダイプレート９の移動速度を示すことができる。
【００２０】
図示しない制御装置は、予め、可動ダイプレート９の移動速度と加速度を設定し、この設定値をボールねじ軸３５の回転速度と回転加速度に換算して記憶し、可動ダイプレート９の移動時に、エンコーダ３３でボールねじ軸３５の回転速度と回転加速度の検出値を設定値と比較し、ボールねじ軸３５の回転速度、回転加速度が設定値に合うように、フィードバック制御することにより、可動ダイプレート９の移動速度と加速度を制御することができる。
【００２１】
図３の拡大図によりボールねじナット３７と皿ばね５１の取付け状態を説明する。移動台１７の下面に取付けられた接続ブラケット２７は、その貫通孔の中心線に合わせるようにボールねじ軸３５が隙間を設けて挿入配置されている。接続ブラケット２７を挟んで両側に、背中合わせに２枚づつ４枚の皿ばね５１が設置され、４枚の皿ばね５１は、ばねケース５３とばねケース蓋５５とで形成されたばね室内に収納される。ばねケース蓋５５の外側面にボールねじナット３７が固設される。皿ばね５１は、ばねケース５３とばねケース蓋５５とによって圧縮され、強い予圧がかけられているとともに、ばねケース５３とばねケース蓋５５とは接続ブラッケト２７と全周にわたる隙間を有している。
【００２２】
電動型開閉装置の作用について説明する。
図１の金型が開いた状態、即ち、可動ダイプレート９が、実線で示すように、充分に固定ダイプレート５から離れた状態から金型３と金型７が閉となるまで、可動ダイプレート９はサーボモータ４５で駆動されるボールねじ軸３５の回転によって移動する。図示しない制御装置は、可動ダイプレート９をゆっくり加速し、一定速度で移動した後、減速して金型７が金型３に接触する寸前に停止させる。
【００２３】
この可動ダイプレート９の停止位置でハーフナット２９が作動してハーフナット２９の内側リング溝がタイバー１５のリング溝１５ａと係合してタイバー１５と結合する。次に、型締シリンダ１１に圧油が送り込まれ、金型の型締が行われ、溶融樹脂が金型のキャビティに射出され、キャビティ内の溶融樹脂は冷却固化して成形品となり、冷却固化後、型締シリンダ１１の逆作動側に圧油が送り込まれ、ラム１３が押し出されて金型が小寸法だけ離型する。この型締力を開放した段階で、ハーフナット２９が逆作動してハーフナット２９とタイバー１５との結合を外し、ボールねじ軸３５が上述と逆回転して金型７と可動ダイプレート９を移動し、元の位置に停止する。成形品が取り出された後、次の型閉が始まる。
【００２４】
ボールねじ軸３５と螺合しているボールねじナット３７に皿ばね５１を用いた取付部の作用について説明する。
ボールねじ軸３５は射出成形機の長手方向の中心線Ｌから片寄って設置されているが、可動ダイプレート９を載せた移動台17は両側を剛性の高いリニアガイドのトラックレール２３とスライドユニット２１によりしっかりガイドされ、開閉移動時は可動ダイプレート９の重量にともなう慣性負荷と摩擦負荷以外は負荷されないので、可動ダイプレート９が傾くことはないが、何らかの原因で、ボールねじ軸３５とボールねじナット３７の組立のときの取付け誤差で、ボールねじナット３７の取付部が傾き、ボールねじナット３７に片当たりしたとき、皿ばね５１が撓み、偏荷重を緩和するので、ボールねじナット３７からボールねじ３５に曲げ力が作用することを避けることができる。
【００２５】
また、接続ブラッケット２７と、ばねケース５３及びばねケース蓋５５との全周に設けられた隙間によりボールねじ軸３５の水平・平行度等の取付精度が悪いとき、又は軸たわみが大きいときでも相互に接触することがないため、片当りによる偏荷重の負荷を避けることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の電動型開閉装置の可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退動作させる手段は、上面を可動ダイプレートと一体に結合し、下面両側にリニアガイドのスライドユニットを取付けた移動台と、本機基盤に敷設された一対のリニアガイドのトラックレールと、本機基盤に設けられた軸受によって回転可能に軸方向は拘束して支持された１本のボールねじ軸と、ボールねじ軸を駆動するサーボモータと、前記移動台に取付けられ前記ボールねじ軸に螺合するボールねじナットとにより構成され、ボールねじ、ボールねじナットは前記一対のリニアガイドのトラックレール間の任意の位置、特に中央部を避けた片側のトラックレール側に片寄って設置されているので、ボールねじ軸、ボールねじナット、サーボモータ等は本機の基盤内に収まり、設備の設置面積を少なくすることができると同時に、可動ダイプレートの下側に利用空間を充分に設けることができ、誤って落下した成形品の除去や、保全作業時の作業を容易にする効果があり、また、ボールねじ、ボールねじナットを２組設けたものに比べ、部品数が少なく、ボールねじ軸回転数の同期制御が不要となり、コスト低減の効果もある。（請求項１、２）
【００２７】
ボールねじ軸は射出成形機の長手方向の中心線から片寄って設置されているが、可動ダイプレートを載せた移動台は、両側を剛性の高いリニアガイドによりしっかりガイドされ、型開閉移動時は可動ダイプレートの重量にともなう慣性負荷と摩擦負荷以外は負荷されないので負荷量のアンバランスによるリニアガイドへの偏り負荷は僅かで、リニアガイドの負荷容量に影響はない。（請求項２）
また、前記ボールねじナットの前記移動台への取付は、前記移動台に取付けられ前記ボールねじ軸が通っている貫通孔を有する接続ブラケットと、同接続ブラケットの貫通孔の両側に設置された複数個の皿ばねと、同皿ばねを付勢して収納した皿ばねケースと、同皿ばねケースに取付けた前記ボールねじナットとで構成されているので、ボールねじ軸とボールねじナットの組立のときの取付け誤差等で、ボールねじナットの取付部が傾き、ボールねじナットに片当たりしているときでも、皿ばねが撓み、調心作用が働き、偏荷重を緩和するのでボールねじナットからボールねじ軸に曲げ力が作用することを避けることができる。また、型締工程で、可動ダイプレートが僅かに変形したときは、ボールねじ軸、ボールねじナットに直接の負荷は掛からないが、皿ばねが撓み、ボールねじナットからボールねじ軸への作用を避けることができ、また、予期できない負荷が衝撃的に作用する場合に、皿ばねが撓み衝撃荷重を吸収することができ、ボールねじナットとボールねじを保護する効果がある。（請求項１）
【００２８】
また、接続ブラッケットと、ばねケース及びばねケース蓋との全周に設けられた隙間によりボールねじ軸の水平・平行度等の取付精度が悪いとき、又は軸たわみが大きいときでも相互に接触することがないため、片当りによる偏荷重の負荷を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動型開閉装置を備えた射出成形機の型締装置を示す側面図（一部断面）である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面においてボールねじ軸の配置を示す図である。
【図３】図１の電動型開閉装置のボールねじ軸とボールねじナットの取付け構造を示す拡大側面断面図である。
【符号の説明】
１・・・基盤
５・・・固定ダイプレート
９・・・可動ダイプレート
１１・・・型締シリンダ
１５・・・タイバー
１７・・・移動台
２１・・・スライドユニット
２３・・・トラックレール
２７・・・接続ブラケット
２９・・・ハーフナット
３５・・・ボールねじ軸
３７・・・ボールねじナット
４５・・・サーボモータ
５１・・・皿ばね
５３・・・ばねケース

Claims

固定金型を保持する固定ダイプレートと、可動金型を保持する可動ダイプレートと、同可動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対し進退動作させる手段と、前記可動ダイプレートが前記固定ダイプレートに接近し固定金型と可動金型が型閉じした後に前記可動ダイプレートと前記固定ダイプレートを結合するタイバーと、同タイバーに設けられた複数のリング状溝、またはねじに係合するように設置され前記タイバーの軸と直角方向に開閉する複数のリング状溝、またはねじを有するハーフナットとにより構成されたダイプレートの結合手段と、射出成形時の型締手段とを備えた射出成形機の型開閉装置において、
前記可動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対し進退動作させる手段は、上面に前記可動ダイプレートを取付け下面両側にスライドユニットを取付けた移動台と、本機基盤に敷設され前記スライドユニットと係合してリニアガイドを形成する一対のトラックレールと、前記本機基盤に固設された軸受によって前記トラックレールと平行に支持され、回転可能に軸方向は拘束されているボールねじ軸と、同ボールねじ軸を駆動するサーボモータと、このボールねじ軸に螺合し前記移動台の下面に取付けられたボールねじナットとにより構成され、前記ボールねじ軸、前記ボールねじナットは前記一対のリニアガイドのトラックレール間の任意の位置に設置されており、
前記ボールねじナットの前記移動台への取付は、前記移動台に取付けられ前記ボールねじ軸が通っている貫通孔を有する接続ブラケットと、同接続ブラケットの貫通孔の両側に設置された複数個の皿ばねと、同皿ばねを付勢して収納した皿ばねケースと、同皿ばねケースに取付けた前記ボールねじナットとで構成され、前記ボールねじ軸、前記ボールねじナットを前記皿ばねの調心作用と緩衝作用によりボールねじ部の片当たりを防止し、衝撃を緩和するようにしたことを特徴とする電動型開閉装置。
請求項１に記載する電動型開閉装置において、前記ボールねじ軸、前記ボールねじナットは前記一対のリニアガイドのトラックレール間の片側のトラックレールに近寄せた位置に設置されていることを特徴とする電動型開閉装置。