JP4089789B2 - 高速ロッキング式クランプ装置 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、成形機、特に射出成形機のプラテンにおいて使用される、固定／クランプ用のシステムに関するものである。
従来、クランプアップ力つまり型締め力を加えるためのプラテンを位置決めするためにタイバーのクランプ用ユニットを使用する多くの射出成形機がある。作動液つまり油圧や水圧、加圧空気および電気モータつまり電動機を、多くのスイッチ、一般的には制御器ユニットと組み合わせて使用する制御システムが、プラテンの位置決めおよび金型のクランプつまり型締めおよび金型の分離のための型締め力の印加および除去の両方を制御するために使用されている。
日本国特許第６１２６１−０１７号には、射出成形機用のクランプ機構つまり型締め機構が開示されている。この制御システムの目的は、各タイバーの各クランプ用シリンダによる移動距離を検知するとともに、この距離を実質的に等しく維持することで金型間のパーティングラインつまり分割線を平行に維持することにある。これにより、モールド間の分割線の平行度は、溶融樹脂の射出圧力がモールド内で不等つまり不均一なときにも維持できる。
Ｓｐｅｃｋなどに付与された米国特許第４，８３２，８８４号には、プラスチックの射出成形機の型締め力を計測し制御するための方法が開示されている。したがって、射出成形機に対して、型締め力が所定数の操作サイクルの間計測される。計測値から平均値が計算され、またこの平均値が所定の許容差の範囲内である場合には、制御は行われない。しかしながら、平均値が許容差の外であるが警告ユニットにより制約された領域内である場合、各操作サイクル後の型締め力に対する実際の計測値が所定の許容差内になるまで金型の据え付け高さを段階的に変更する制御が行われる。この方法およびシステムにおいては、第１および第２の金型部材上に型締め力を発生するためにトグル継手システムが使用されている。この例では、型締め力が計測されており、またこの力が許容差の領域内である場合に、先の力が少なくなるか増大することがないように第１および第２の金型部材の間の間隔が変更される。
Ｉｎａｂａなどに付与された米国特許第４，９６６，７３８号には、金型の型締め力を調節するための方法が開示されている。したがって、この方法では、金型のモールドハーフつまり半金型が互いに接触する、金型接触位置が検出される。金型温度は、モールドハーフに取り付けられた熱電対手段により検出される。金型の厚さは射出成形機の可動プラテンと固定プラテンが互いに接触する位置に基づいて求められる。モールディング操作つまり成形操作が開始された後は、金型温度が検出され、また先のサイクルと現在のサイクルとの間の期間の間における金型の厚さの変化量が金型温度の変化、金型の厚さ、および金型の熱拡散係数に基づいて計算される。計算された値に基づいて、現在のサイクルに対する金型接触位置が求められる。したがって、現在のサイクルにおいて金型が型締めされたときには、所定の金型の型締め力を生成するために、可動プラテンは金型接触位置から固定プラテンに向かって所定の量だけ移動する。この方法において、測定および調節は主に金型位置のためのものであり、型締めユニットの位置のためのものではない。型締めユニットは、可動プラテンを固定プラテンに対して押し付ける機能をする単一体である。つまり、型締め力を生成するためにプラテンに対してタイバー型締めユニットが内部で使用されていない。
Ｋｕｒｕｍａｊｉなどに付与された米国特許第５，１４７，６６１号には、圧縮成形機用の金型位置合わせ装置が開示されている。この金型位置合わせ装置は、ベッド上に配置された複数の金型位置調節用シリンダのアクチュエータを含んでおり、位置検出器が金型位置調節用シリンダのアクチュエータのストロークを検出するためにアクチュエータと関連付けされている。金型位置調節用シリンダのアクチュエータを駆動するための作動液源およびアクチュエータのピストンロッドの零点を参照してアクチュエータのピストンロッドのストロークを制御するための制御ユニットは、予め決められている。零点は、上側の金型を下方の金型と密着して配置するとともにアクチュエータのピストンロッドをこのピストンロッドがスライドブロックの下側面に対して押圧されるように伸ばすことで決定される。ピストンロッドのストロークは圧縮成形操作の間において、上側の金型が下側の金型と正確に平行に維持されるように制御される。この装置は、圧縮成形のためのものである。シリンダのアクチュエータは、可動の溶融したプラテン内に位置決めされておらず、またアクチュエータはタイバー上で型締めを行わない。この装置の主要な目的は、上側の金型の支持面上に直接的な圧力を加えて上側の金型の下側の金型に対する平行を維持するためにアクチュエータにより下側の金型および上側の金型の平行度を維持することである。
Ｈａｙａｋａｗａなどに付与された米国特許第５，３３８，１７１号には、位置合わせ装置を備えたダイの型締め用装置が開示されている。この装置は、固定ダイを保持するための固定ダイプレート、可動ダイを保持するための可動ダイプレート、固定ダイプレートに対して可動ダイプレートを前方および後方に移動するための液圧シリンダ、および可動ダイプレート内に設けられた締め付け装置により型締めするためのタイバーを含んでいる。可動ダイと固定ダイを初期の位置合わせを行えるような方法で接合するために１つ以上の位置合わせ装置が設けられている。固定ダイと可動ダイが所定の位置に配置されたときに可動ダイを固定ダイに対して二次的に位置決めするためのガイドピンを成形装置に設けることができる。締め付け装置がタイバイーに締め付けられた後に固定ダイおよび可動ダイに対して型締め力を加えるため固定ダイプレートのコーナーに４つのダイ型締め用シリンダが設けられている。この装置に対しては、タイバー締め付け装置および型締めユニットは、一方が可動プラテンに隣接しまた他方が固定プラテンに隣接してタイバー上に配置されているが、別々の装置であって装置の複雑さが増大する。
Ｓａｓａｋｉなどに付与された米国特許第５，３７０，５１８号には、射出および圧縮成形のための装置が開示されている。この装置は射出装置および圧縮成形機を含んでおり、圧縮成形機は固定ダイを保持するための固定ダイプレート、可動ダイを保持するための可動ダイプレート、可動ダイプレートを固定ダイプレートに対して急速に引き出しおよび引っ込めるための手段、および可動ダイプレートが固定ダイプレートに接近する位置において可動ダイプレートをタイバーに固定するための手段を含んでいる。可動ダイバーがタイバーに固定された後に各ダイを締め付けるための手段も同様に設けられている。溶融プラスチック材料を固定ダイと可動ダイとの間のモールドキャビティ内に供給するための射出装置は、固定ダイと可動ダイが互いに所定の距離だけ離れたときにモールドキャビティ内への溶融プラスチック材料の供給を開始する。このプラスチック材料は、モールドキャビティ内に所定量の溶融プラスチック材料が供給された後に可動ダイが固定ダイに向けって移動する際に圧縮および引き抜かれる。この成形機はタイバー上で型締めするための可動ダイプレート内の装置を含んでいる。しかしながら、締め付け装置から分離されたタイバー上に配置された別々のダイ締め付け用シリンダにより型締め力が供給されることから、この装置は各プラテン間に型締め力を加えるとともにタイバーに対して締め付けを行うための組み合わされた手段を含んでいない。
Ｓｃｈａｄなどに付与された米国特許第５，１３３，６５５号は、射出成形機のための型締め機構が開示されており、可動プラテンに取り付けられた４つのコラムが、クランプピストンとしても機能する液圧駆動式のシリンダにより個々に把持されている。この構成は有効であるが、カラムを十分に把持するためにシリンダの壁の撓みの量が小さいことから、カラムとシリンダの内側ボアとの間に非常に精密な公差を必要とする。よって、このクランプを製造するための費用がかかり、また操作の間にこのような小さい隙間を維持するための維持費用がかかってしまう。
Ｇｌａｅｓｅｎｅｒの米国特許出願第０８／４８２，８６９号、第０８／４８２，８７０号および第０８／４８６，６００号には、例えば、２つのプラテンの射出成形機のクランプのタイバーを係合するための新規なロックナット機構が示されている。このロックナットは、プラテンの間の金型をクランプするためにタイバー上に作用するクランプ力ピストンとしても機能する。
本発明の目的は、迅速に働くことができ、またエネルギー効率の良い射出成形機のクランプ組立体を提供することにある。
本発明の他の目的は、製造コストが安価で、維持管理が楽で信頼性の高い、射出成形機のクランプ組立体を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、従来よりも所要床面積が小さい、射出成形機のクランプ組立体を提供することにある。
本発明の他の目的および特長は、以下の説明から明らかである。
発明の要約
本発明によれば、上記の目的および特長を容易に達成することができる。
本発明は、成形機、特に射出成形機のプラテンとともに使用される固定／クランプ用のシステムを提供するものである。本発明のシステムは、第１のモールドハーフが取り付けないし固定された固定プラテンと、第２のモールドハーフが取り付けられた可動プラテンとを含み、可動プラテンは複数のタイバーに沿って移動する。可動プラテンを金型開位置と金型閉位置との間で往復的に移動させるための手段が設けられている。本発明では、金型閉位置において可動プラテンに型締め力を加えるための手段が含まれており、この手段は、可動プラテンに取り付けられた第１の端部と可動プラテンから離間するとともに複数の円周状に離間した歯状部材をその上に備えた第２の端部とを有する少なくとも１つ好ましくは複数のコラムつまり柱状部材、コラムの第２の端部に隣接したクランプピストンつまりクランプ用ピストン、および円周状に離間した歯状部材と係合および係合解除するように働くためクランプピストンと係合しているロックナットとしてのロック手段を含んでいる。
本発明の別の特長は、以下の説明から明かになる。
【図面の簡単な説明】
本発明をより容易に理解するために参照する以下の例示的な図面において、
図１は本発明のクランプ機構の断面図であり、
図２は本発明のロッキングナットつまりロック用ナットの詳細な断面図であり、
図３は本発明のロック用ナットおよびベアリング組立体の斜視図であり、
図４は本発明のクランプ機構の別の実施形態の断面図であり、
図５は本発明のクランプ機構のさらに別の実施形態の断面図であり、また
図６は本発明のクランプ機構の他の実施形態を示した断面図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１を参照して、射出成形機のための高速クランプ機構１０は、固定プラテン１２、可動プラテン１４およびクランプブロック１６を含んでいる。タイバー１８は、固定プラテン１２とクランプブロック１６を接続する一方、タイバーに沿ってスライド自在である可動プラテン１４を支持している。一般的には４つのタイバーが使用されており、その内の２つだけが図１に示されている。可動プラテン１４は図１に示された金型閉位置から、クランプブロック１６により支持されるシリンダ２０によって、金型開位置まで移動する。図１には１つのシリンダ２０だけを示したが、２つないしそれ以上のシリンダを必要に応じて使用することができる。シリンダは、図示しない適切な動力手段により駆動される。可動プラテン１４は、固定プラテン１２とクランプブロック１６との間に位置決めされる。
キャビティハーフのような、第１のモールドハーフ２２は、可動プラテン１４に取り付けられており、また、コアハーフのような、第２のモールドハーフ２４は、固定プラテン１２に取り付けられており、各モールドハーフは金型閉位置において一緒に金型２６を形成している。上記したように、可動プラテン１４はタイバー１８上で金型開位置と金型閉位置との間を移動する。図１においては簡略化のために１つの金型２６だけを示したが、当然のことではあるが複数の金型を設けることができる。
可動プラテン１４の後側、つまり、金型２６に対向する可動プラテン側に取り付けられているのは、少なくとも１つの、好ましくは４つのコラム２８であり、その内の２つだけが図１に示されている。コラム２８は可動プラテン１４に取り付けられた第１の端部３０と、可動プラテンから離間した第２の端部３２を有している。第２の端部３２上には複数の歯つまり歯状部材３４が設けられている。少なくとも１つの軸方向の溝３６で、図３に明確に示したように一般的には３つ以上の溝が、カラムの軸方向に延在し、溝は歯３４の間で離間している。コラム２８はクランプピストン４０内の対応する穴ないし孔３８を通過し、また図１に示したようにクランプピストン４０はクランプブロック１６内に収容される。クランプピストン４０内のベアリング４２は穴３８内のコラムを支持している。
クランプピストン４０上に設けられたロックナットつまり締め付けナットないし止めナット４４はクランプピストン４０および支持用のロックナット歯状部材４５とともにコラム２８上の歯３４と係合つまり噛み合いあるいは係合解除つまり離脱するために回転自在である。ロックナットは所要の固定手段であり、また、クランプピストン４０と係合するか、あるいはクランプピストン４０の内側あるいはクランプピストン４０の面上において、図２、図３および図５に示したようにベアリング４２により、あるいは図１および図４に示したように保持キャップ部材４６により、保持される。クランプピストン４０は、前部キャップ部材４８または他の所要の保持手段により、クランプブロック１６の内側で保持される。ロックナット４４はリンク機構５２を経てシリンダ５０により回転される。図４に示された別の実施形態においては、ロックナット４４はその外側周辺を切断した歯つまり歯車５４を有しており、これらの歯は、クランプピストン４０を通過する駆動軸６０を経て、モータ５８により駆動される中央歯５６と係合つまり噛み合う。軸６０にはスプラインつまりキー溝が形成されており、これにより、軸６０は、歯５６を支持するクランプピストン４０がクランプブロック１６内において移動するときに、モータ５８に対して軸方向に移動できる。
図２および図５に示したようにロックナット４４の切り離せない部分、あるいは図１および図４に示したように別体の部品である、スリーブ６２は、動作中においてクランプピストンから作動液が漏れるのを防止するために、シール６４を使用している。
エジェクタピン６８を支持する、エジェクタプレート６６は、従来の方法で成形品を金型２６から取り出すために、コラム２８上に設けられている。
動作においては、第１のモールドハーフ２２を支持する可動プラテン１４は、シリンダ２０により金型２６を形成するために、図１に示した金型閉位置まで移動する。ロックナット４４が回転してロックナットの歯４５がコラムの歯３４と係合する。クランプピストン４０は、ロックナット４４を押圧し、よってコラム２８を押圧する。この動作により固定プラテン１２と可動プラテン１４との間の金型２６がクランプつまり型締めされる。プラスチックの射出および冷却が完了した後は、まず、クランプピストン４０の「金型分離」側に対する加圧作動液をキャビティ７０内に向けることで、クランプが開かれる。これにより、クランプピストン４０により可動プラテン１４から離れるように引っ張られたロックナット４４が、コラム２８上の歯３４の後側に作用して、金型２６が短い距離だけ強制的に開かれる。次いで、ロックナット４４が回転してコラム２８との係合が解除され、また、シリンダ２０は金型の開口を完了する。成形品が従来の方法で金型２６から取り出され、またクランプがサイクルを繰り返す準備ができる。
図６の別々の実施形態は、可動プラテン１４に取り付けられた第１の端部７４と可動プラテンから離間した第２の端部７６を有する単一のコラム７２を示したものである。コラム７２には、第２の端部７６に隣接した複数の歯７８が設けられており、これらの歯は図６に示したようにコラム７２の長さに沿っている。歯７８は、図６に示されたロックされた状態では単一のクランプピストン８４を通って穴８２内の対応する歯８０と係合している。クランプピストン８４は、クランプブロック８８上に設けられたシリンダ８６により歯７８および歯８０と係合／係合解除するために回転される。コラム７２上の歯７８は他の実施形態に示されたように、図３のスロットのような、スロットによって遮断ないし中断され、係合解除された位置においてはピストン８４内の歯８０はスロット内から除かれ、コラム７２がピストン８４内の穴８２を通って自由に移動できるようになる。コラム７２は、ボルト９０などにより、シリンダ９２により開いたり閉じたりするために移動される（一例を図６に示した）、可動プラテン１４の後部に固定される。シリンダ９２は可動プラテン１４に取り付けられており、またそのロッド９４はクランプブロック８８に取り付けられている。あるいは、シリンダはクランプブロックに取り付けられ、またロッドは可動プラテンに取り付けられる。図６の実施形態の動作は、先の各実施形態と実質的に同様である。図６の実施形態の特長は、コストが削減でき、また簡略化ないし単純化により信頼性が向上することである。
本発明の型締めシステムの構造は、固定および型締めのための動作を起こすために非常にわずかな加圧作動液しか使用しないことであり、この結果、非常にエネルギー効率が良くて迅速に動作するクランプシステムを提供できる。
本発明のシステムはその簡略化により、従来のシステムに比べて、製造コストが安価であり、維持管理が楽であり、また動作の信頼性が高いという特長を有する。従来のコラムブロック式のクランプ形式と比べて、本発明の構造はより小さく、より軽量で、より安価な構成要素がクランプピストン面上に取り付けられる。同様に、シャッタープレート組立体が削減できるので、可動プラテンの後面とクランプブロックの前面との間の距離をプラテンの開ストロークを減じることなく減少できる。よって、本発明のクランプシステムの全体の組立長さをより短くでき、これにより、クランプのフットプリントつまり占有面積を削減し、稼働プラント内の必要な床面積を低減できる。
上記で説明した例示は、本発明を実施する際の最良の形態であり、形状、大きさ、部品の配置および動作の詳細において種々の変更が可能であり、よって本発明は上記で説明した例示に限定されるものではなく、請求の範囲により規定される技術思想および範囲内のすべてのこのような変更を含むものである。

Claims (18)

1. 成形機のプラテンと共に使用される固定／型締めシステムであって、
   第１のモールドハーフ（２４）が取り付けられた固定プラテン（１２）と、第２のモールドハーフ（２２）が取り付けられ、金型開位置と金型閉位置との間で移動自在である可動プラテン（１４）と、該可動プラテン（１４）を該金型開位置と該金型閉位置との間で往復移動させるための手段（２０）と、該金型閉位置において該可動プラテンに型締め力を加えるための手段と、該固定プラテン（１２）に接続されたクランプブロック（１６）を有し、
   該可動プラテン（１４）は該固定プラテン（１２）と該クランプブロック（１６）との間で位置決めされ、
   ここで、該型締め力を加えるための手段は、
   該可動プラテン（１４）に取り付けられた第１の端部（３０）と該可動プラテン（１４）から離間するとともに複数の離間した歯状部材（３４）をその上に備えた第２の端部（３２）とを有する複数のコラム（２８）と、
   該コラム（２８）の該第２の端部（３２）に隣接し、該クランプブロック（１６）内に収容されたクランプピストン（４０）と、
   該クランプピストン（４０）と係合し該離間した歯状部材（３４）と係合および係合解除するロック手段（４４）である複数のロックナットと
   該ロックナットを回転して該歯状部材（３４）と係合および係合解除させるための手段と
   を含み、
   該コラム（２８）が該クランプピストン（４０）内の対応する穴（３８）を通過し、
   該コラム（２８）のそれぞれが、該コラムの軸方向に延びる少なくとも３つの溝（３６）を有する
   ことを特徴とする固定／型締めシステム。
2. 前記ロックナットが前記クランプピストン（４０）上に取り付けられている、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のシステム。
3. 前記ロックナットを前記クランプピストン（４０）上に保持するための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第２項記載のシステム。
4. 前記クランプブロック（１６）上に前記クランプピストン（４０）を保持するための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第３項記載のシステム。
5. 前記複数の離間した歯状部材（３４）が複数の円周状に離間した歯状部材（３４）である、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のシステム。
6. 成形機のプラテンと共に使用される固定／型締めシステムであって、
   第１のモールドハーフ（２４）が取り付けられた固定プラテン（１２）と、第２のモールドハーフ（２２）が取り付けられ、金型開位置と金型閉位置との間で移動自在である可動プラテン（１４）と、該金型閉位置において該可動プラテン（１４）に型締め力を加えるための手段と、該固定プラテン（１２）に接続されたクランプブロック（１６）と、を有し、
   該可動プラテン（１４）は該固定プラテン（１２）と該クランプブロック（１６）との間で位置決めされ、
   ここで、該型締め力を加えるための手段は、
   該可動プラテン（１４）に取り付けられた第１の端部（３０）と、該可動プラテン（１４）から離間するとともに複数の離間した歯状部材（３４）をその上に備えた第２の端部（３２）とを有する少なくとも１つのコラム（２８）と、
   該コラム（２８）の該第２の端部（３２）に隣接し、該クランプブロック（１６）内に収容されたクランプピストン（４０）と、
   該コラム（２８）上の離間した歯状部材（３４）と係合および係合解除する、該クランプピストン（４０）上の複数の離間した歯状部材（４５）と、
   該クランプピストンの歯状部材と該コラムの歯状部材とを係合および係合解除するための該クランプピストンを回転するための手段と
   を含み、
   該コラム（２８）は、該クランプピストン（４０）内の対応する穴（３８）を貫通し、
   係合位置において、該クランプピストン（４０）上の該円周状に離間した歯状部材（４５）が該コラムにクランプ力を伝達する、
   ことを特徴とする固定／型締めシステム。
7. クランプブロックが前端部を有し、および、クランプピストンが、クランプブロックの前端部に隣接していると共にコラムの第２の端部に隣接していることを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
8. 前記コラムを複数有することを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
9. 前記コラムのそれぞれが、前記歯状部材の間に離間した少なくとも１つの軸方向の溝を含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載のシステム。
10. 前記軸方向の溝を少なくとも３つ含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載のシステム。
11. 単一のコラムを含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
12. コラム上およびクランプピストン上の前記円周状に離間した歯状部材が、前記コラムに垂直に延在する平面を含み且つ外方に延在する構成部材であることを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
13. 前記回転するための手段が圧力により駆動されるシリンダを含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
14. 前記回転するための手段がモータにより駆動される歯車を含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
15. 前記可動プラテンを前記金型開位置と前記金型閉位置との間で往復的に移動させるための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。
16. 前記往復的に移動させるための手段が、前記クランプブロックにより少なくとも一部が支持された少なくとも１つのシリンダを含むことを特徴とする請求の範囲第１５項記載のシステム。
17. 前記往復的に移動させるための手段が、可動プラテンにより少なくとも一部が支持された少なくとも１つのシリンダを含むことを特徴とする請求の範囲第１５項記載のシステム。
18. 前記第２の端部の複数の離間した歯状部材（３４）が複数の円周状に離間した歯状部材（３４）であり、前記クランプピストン上の複数の離間した歯状部材（４５）が複数の円周状に離間した歯状部材（４５）であることを特徴とする請求の範囲第６項記載のシステム。

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