JP4462627B2 - 電動式竪型型締装置 - Google Patents

Description

本発明は電動式竪型型締装置の安全対策技術に関する。

射出成形機は、金型を型締めする型締装置及び金型へ樹脂材料を射出する射出装置が主要構成要素となる。そのうちの型締装置は、シリンダで直接型締めを行う直圧式型締装置と、トグルリンクのレバー比を応用して型締めを行うトグル式型締装置とが基本構造とされる。

さらに、トグル式型締装置では、クロスヘッドの送りにボールねじ機構を採用することが主流となってきた。
そして、電動式竪型射出成形機にトグル式型締装置を適用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２９１２３９号公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５は従来の技術の基本構成を説明する図であり、図左半分は型開き状態を示し、このときには想像線で示す可動盤１０１は上限位置にある。型締めのために電動機１０２に通電するとブレーキ１０３がオフになり、ベルト１０４が周回し始め、ボールねじ軸１０５が回転し始める。ボールねじ軸１０５の回転により、ボールナット１０６が下がり、トグルリンク１０７が伸張するため圧受盤１０８が下がり、可動盤１０１が下がる。結果として図右半分に示す型締め状態に至る。

型開きはボールねじ軸１０５を逆転させる。可動盤１０１が上限位置に至ったら電動機１０２を止め、ブレーキ１０３をオンにする。これで可動盤１０１の下降を防止することができる。
しかし、ベルト１０４が破断したときや、ベルト１０４が歯飛びしたときには、ブレーキ１０３の制動作用はボールねじ軸１０５に及ばない。一般にボールねじ機構は摩擦抵抗が極めて小さいため、ボールねじ軸１０５は小さな外力で回転し始め、圧受盤１０８及び可動盤１０１は下降する。この下降は安全上好ましくない。

そこで、ベルトが破断してもボールねじ軸の回転を阻止することができる構造が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−２６３６１９公報（図１）

特許文献２を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の別の基本構成を説明する図であり、１１１はモータ、１１２はタイミングベルト（歯付ベルト）、１１３は従動プーリ、１１４はボールねじ軸であり、モータ１１１を駆動源としてボールねじ軸１１４を回転させることができる。

そして、従動プーリ１１３は歯付きプーリであって、この歯付きプーリにアイドラプーリ１１５が噛み合い、このアイドラプーリ１１５に大径プーリ１１６が噛み合い、このような大径プーリ１１６を電磁クラッチ１１７の軸に取付ける。なお、アイドラプーリ１１５及び大径プーリ１１６は歯付きプーリであるが、タイミングベルト１１２には接触しない。

電磁クラッチ１１７は通電時は開放状態（オフ状態）にあり、従動プーリ１１３の回転を妨げない。金型の開閉が停止すると電磁クラッチ１１７が噛み合い、制動作用を発揮し、大径プーリ１１６及びアイドラプーリ１１５を介して従動プーリ１１３を制動し、ボールねじ軸１１４の回転を阻止する。この構造では、タイミングベルト１１２が破断してもボールねじ軸１１４の回転を阻止することができるという利点を有する。

しかし、図から明らかなようにタイミングベルト１１２より下方に電磁クラッチ１１７を配置する必要があり、型締装置の高さが大きくなり、型締装置の小型化が困難になる。

また、従動プーリ１１３は歯付きプーリであり、一般にＪＩＳＢ１８５６「歯付プーリ」で規定される歯形を有する。この歯形は当然タイミングベルトに刻んだ歯に適合した形状を呈する。ベルトと噛み合わせるための歯形は、歯車同士を噛み合わせる歯形とは相違する。ＪＩＳＢ１８５６に規定される歯付プーリ同士を噛み合わせることが可能か否かは不明であるが、無理に噛み合わせたとしても動力伝達が円滑に行われない可能性がある。 そのため、アイドラプーリ１１５及び大径プーリ１１６は、規格外の特殊な歯形を採用せざるを得ない。この結果、コストが嵩み、型締装置は高価になる。

以上に述べたとおり、特許文献２では、型締装置が大型になり且つ高価になるという問題を有する。

本発明はベルト破断対策を講じる型締装置において、小型で且つ安価な型締装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、電動モータで駆動プーリ、ベルト及び従動プーリを介して縦向きのボールねじ軸を駆動し、このボールねじ軸にねじ込んだボールナットにクロスヘッドを取付け、このクロスヘッドをトグルリンクに連結し、電動モータを駆動源としてトグルリンクを型開き状態から型締め状態まで駆動する電動式竪型型締装置において、トグルリンクの一端に圧受盤が連結され、この圧受盤に門型ブラケットが備えられ、この門型ブラケットでクロスヘッドをガイドするためのガイドバーの上端を支持させるようにし、縦向きのボールねじ軸は、上部が門型ブラケットで支えられており、下部が圧受盤で支えられ、ボールねじ軸の回転を阻止するブレーキ手段が、ボールねじ軸の上端に直接設けられ、従動プーリはボールねじ軸の下端に設けていると共に、安全ドアのドア開情報を受けたときにブレーキ手段をブレーキ動作させるブレーキ制御部が備えられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、ブレーキ手段は、ボールねじ軸側に固着したブレーキ板と、ボールねじ軸に相対回転自在に且つ軸方向移動可能に取付けた摩擦板と、この摩擦板を前記ブレーキ板に押しつけるスプリングと、このスプリングに抗して前記摩擦板をブレーキ板から離す電磁石と、これらの電磁石及びスプリングを支える固定側部材とからなる非励磁作動型ブレーキであることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、電動モータで駆動プーリ、ベルト及び従動プーリを介して縦向きのボールねじ軸を駆動し、このボールねじ軸にねじ込んだボールナットにクロスヘッドを取付け、このクロスヘッドをトグルリンクに連結し、電動モータを駆動源としてトグルリンクを型開き状態から型締め状態まで駆動する電動式竪型型締装置において、トグルリンクの一端に圧受盤が連結され、この圧受盤に門型ブラケットが備えられ、この門型ブラケットでクロスヘッドをガイドするためのガイドバーの上端を支持させるようにし、前記縦向きのボールねじ軸は、下部が圧受盤で支えられ、上部が前記門型ブラケットで支えられており、この門型ブラケットの上部に前記ボールねじ軸の回転を阻止するブレーキ手段が設けられ、前記ボールねじ軸の下端に前記従動プーリが取付けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ボールねじ軸の回転を阻止するブレーキ手段を、ボールねじ軸に直接設けたので、ベルトの上方にブレーキ手段を配置することが可能となり、型締装置の小型化を図ることができる。また、ブレーキ手段をボールねじ軸に直接設けることで部品点数を削減することが可能となり、型締装置のコストダウンを図ることができる。
加えて、安全ドア開の際に可動盤などの可動部の落下を防止することができ、一層の安全措置を講じることができる。

加えて請求項１に係る発明では、ブレーキ手段は、ボールねじ軸の上端に設け、従動プーリはボールねじ軸の下端に設けた。ボールねじ軸の下方にブレーキ手段を配置する必要がないので、型締装置の高さを縮めることができる。加えて、ボールねじ軸の上端に直接ブレーキ手段を取付けることで、ボールねじ軸上方のスペースの有効活用を図ることができる。

請求項２に係る発明では、ブレーキ手段は非励磁作動型ブレーキであり、この非励磁作動型ブレーキは通電時に非制動、非通電時に制動作用を発揮する。そのため、停電時に自動的にボールねじ軸を制動することができ、型締装置の安全を確保することができる。

請求項３に係る発明では、請求項１と同様に、ブレーキ手段は、ボールねじ軸の上端に設け、従動プーリはボールねじ軸の下端に設けた。ボールねじ軸の下方にブレーキ手段を配置する必要がないので、型締装置の高さを縮めることができる。加えて、ボールねじ軸の上端に直接ブレーキ手段を取付けることで、ボールねじ軸上方のスペースの有効活用を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る電動式竪型型締装置の正面図であり、電動式竪型型締装置１０は、基台１１に下部支柱１２、１２を立て、この下部支柱１２、１２の上端に固定盤１３を載せ、この固定盤１３にタイバー１４、１４を貫通させ、このタイバー１４、１４の上部に可動盤１５を固定し、タイバー１４、１４の下端に圧受盤１６を固定し、この圧受盤１６と固定盤１３との間に屈曲自在なトグルリンク１７、１７を掛け渡し、圧受盤１６の上面中央に門形ブラケット１８（形状は図３参照）を立て、この門形ブラケット１８にクロスヘッド（図３の符号３６参照）を昇降自在に収納し、このクロスヘッドのアーム部１９、１９にトグルリンク１７、１７の中間部を連結し、圧受盤１６の下面中央からボールねじ軸２０を下方へ突出させ、このボールねじ軸２０の下端に従動プーリ２１を取付けてなる。

図２は本発明に係る電動式竪型型締装置の側面図であり、圧受盤１６に電動モータ２２を取付け、この電動モータ２２のモータ軸２３に駆動プーリ２４を取付け、この駆動プーリ２４と従動プーリ２１とにベルト２５を掛け渡すことにより、従動プーリ２１、駆動プーリ２４及びベルト２５を圧受盤１６と基台１１との間の狭いスペースに配置したことを示す。
また、固定盤１３から射出装置２７を支える上部支柱２８を立てると共に、上部支柱２８にレール２９を張り、このレール２９にスライダ３１を昇降自在に嵌め、このスライダ３１を可動盤１５に接続することで、可動盤１５の振れを防止するようにした。

図３は本発明に係るブレーキ手段の配置図であり、圧受盤１６に上方に開口する凹部３２を形成し、この凹部３２にボールねじ軸２０及び一対のガイドバー３３、３３を立て、ボールねじ軸２０にボールナット３４をねじ込み、このボールナット３４にクロスヘッド３５を取付け、このクロスヘッド３５から延ばしたフランジ部３６、３６をガイドバー３３、３３に嵌合し、ガイドバー３３、３３の上端及びボールねじ軸２０の上部を門形ブラケット１８で支持させ、このようなボールねじ軸２０の上端にブレーキ手段４０を直接取付けたことを特徴とする。ブレーキ手段４０の内部構造及び作動は後述する。また、ブレーキ手段４０を制御するブレーキ制御部５０の動作も後述する。

ボールねじ軸２０の下端は圧受盤１６を貫通して下方へ突出させ、このようなボールねじ軸２０の下端に従動プーリ２１を取付け、ベルト２５及び駆動プーリ２４にて電動モータ２２でボールねじ軸２０を回転させることができる構造にした。

電動モータ２２でボールねじ軸２０を回すと、ボールナット３４、クロスヘッド３５及びクロスヘッド３５のアーム部１９がガイドバー３３、３３でガイドされながら上昇又は下降する。この動作により、図１に示すトグルリンク１７、１７が「く」字状に屈曲すれば、圧受盤１６が上昇し、タイバー１４、１４を介して可動盤１５が上昇し、型開状態になる。また、トグルリンク１７、１７が「Ｉ」字状に伸張すれば、圧受盤１６が下降し、タイバー１４、１４を介して可動盤１５が下降し、型締め状態になる。

図４は本発明で採用したブレーキ手段の構造図兼作用説明図である。
（ａ）において、ブレーキ手段４０は、ボールねじ軸２０に直接又は鍔付きスリーブ４１を介して固着したブレーキ板４２と、ボールねじ軸２０に相対回転自在に且つ軸方向移動可能に取付けた摩擦板４３と、この摩擦板４３をブレーキ板４２に押しつけるスプリング４４、４４と、これらのスプリング４４、４４に抗して摩擦板４３をブレーキ板４２から距離Ｔだけ離す電磁石４５、４５と、これらの電磁石４５、４５及びスプリング４４、４４を支える固定側部材４６とからなる非励磁作動型ブレーキであることを特徴とする。

なお、摩擦板４３は固定側部材４６にスプライン４７で軸方向移動可能に且つ回転不能に嵌合する。ただし、摩擦板４３は、ボールねじ軸２０に隙間を持たせた穴を介して取付けたので、ボールねじ軸２０に対しては相対回転自在となる。

固定側部材４６は上面を開放したケースであり、門形ブラケット１８に固定する。
さらに、好ましくはボールねじ軸２０の上端に歯付き円板４８を取付け、この歯付き円板４８の歯４９にパルスピックアップと称するセンサ５１を臨ませ、このセンサ５１をサイドプレート５２に固定する。サイドプレート５２は静止部材である。センサ５１は歯４９１個当たり１個のパルスを発生する。検出したパルスの数を時間で割ることによりボールねじ軸２０の回転速度を検出することができる。

以上の構成からなるブレーキ手段４０の作用を説明する。
（ａ）において、電磁石４５、４５に通電して、摩擦板４３を吸着することで、摩擦板４３をブレーキ板４２から距離Ｔだけ分離する。この結果、ボールねじ軸２０、鍔付きスリーブ４１、ブレーキ板４２及び歯付き円板４８は回転自在となる。
（ｂ）において、電磁石４５、４５への通電を停止する。すると、スプリング４４、４４の押し作用で摩擦板４３は上昇し、ブレーキ板４２に押圧される。摩擦板４３は非回転部材であるため、摩擦力によりブレーキ板４２は制動され、ボールねじ軸２０も制動される。

通常の運転の一環として電動モータ（図３符号２２）に通電してボールねじ軸２０を回転させるときには、電磁石４５にも通電して回転可能にする（（ａ）参照）。また、電動モータ（図３符号２２）への通電を停止するときには、電磁石４５への通電も停止してボールねじ軸２０の回転を阻止する（（ｂ）参照）。

また、運転中には予定回転速度とセンサ５１で検出した実回転速度とを比較して、実回転速度が異常に低下したときには電磁石４５への通電も停止してボールねじ軸２０の回転を阻止する（（ｂ）参照）。ベルト破断やベルトゆるみによるスリップ発生に対処することができる。
さらに、停電時には電磁石４５への通電が停止してボールねじ軸２０の回転を阻止することができる（（ｂ）参照）。

図３に戻って、ブレーキ手段４０をオン（ブレーキ作動）−オフ（ブレーキ開放）制御するブレーキ制御部５０は、電動モータ２２がオンのときにブレーキを開放し、電動モータ２２がオフのときにブレーキを作動させるなどの通常の制動指令の他、停電情報、ボールねじ軸の回転が異常であるときのボールねじ軸回転異常情報、安全ドアのドア開情報のうちの少なくとも１つの情報を受けたときにも、ブレーキを作動させる。

この結果、停電、ボールねじ軸異常、安全ドア開の際に可動盤などの可動部の落下を防止することができ、一層の安全措置を講じることができる。

尚、請求項１、３ではブレーキ手段は励磁作動型ブレーキ（通電時オン、停電時オフ）であってもよい。

本発明は、電動式竪型型締装置に好適である。

本発明に係る電動式竪型型締装置の正面図である。 本発明に係る電動式竪型型締装置の側面図である。 本発明に係るブレーキ手段の配置図である。 本発明で採用したブレーキ手段の構造図兼作用説明図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。 従来の技術の別の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…電動式竪型型締装置、１７…トグルリンク、２０…ボールねじ軸、２１…従動プーリ、２２…電動モータ、２４…駆動プーリ、２５…ベルト、３４…ボールナット、３５…クロスヘッド、４０…ブレーキ手段、４２…ブレーキ板、４３…摩擦板、４４…スプリング、４５…電磁石、４６…固定側部材、５０…ブレーキ制御部。

Claims (3)

1. 電動モータで駆動プーリ、ベルト及び従動プーリを介して縦向きのボールねじ軸を駆動し、このボールねじ軸にねじ込んだボールナットにクロスヘッドを取付け、このクロスヘッドをトグルリンクに連結し、電動モータを駆動源としてトグルリンクを型開き状態から型締め状態まで駆動する電動式竪型型締装置において、
   前記トグルリンクの一端に圧受盤が連結され、この圧受盤に門型ブラケットが備えられ、この門型ブラケットで前記クロスヘッドをガイドするためのガイドバーの上端を支持させるようにし、
   前記縦向きのボールねじ軸は、上部が前記門型ブラケットで支えられており、下部が前記圧受盤で支えられ、前記ボールねじ軸の回転を阻止するブレーキ手段が、ボールねじ軸の上端に直接設けられ、前記従動プーリはボールねじ軸の下端に設けていると共に、安全ドアのドア開情報を受けたときに前記ブレーキ手段をブレーキ動作させるブレーキ制御部が備えられていることを特徴とする電動式竪型型締装置。
2. 前記ブレーキ手段は、ボールねじ軸側に固着したブレーキ板と、前記ボールねじ軸に相対回転自在に且つ軸方向移動可能に取付けた摩擦板と、この摩擦板を前記ブレーキ板に押しつけるスプリングと、このスプリングに抗して前記摩擦板をブレーキ板から離す電磁石と、これらの電磁石及びスプリングを支える固定側部材とからなる非励磁作動型ブレーキであることを特徴とする請求項１記載の電動式竪型型締装置。
3. 電動モータで駆動プーリ、ベルト及び従動プーリを介して縦向きのボールねじ軸を駆動し、このボールねじ軸にねじ込んだボールナットにクロスヘッドを取付け、このクロスヘッドをトグルリンクに連結し、電動モータを駆動源としてトグルリンクを型開き状態から型締め状態まで駆動する電動式竪型型締装置において、
   前記トグルリンクの一端に圧受盤が連結され、この圧受盤に門型ブラケットが備えられ、この門型ブラケットで前記クロスヘッドをガイドするためのガイドバーの上端を支持させるようにし、
   前記縦向きのボールねじ軸は、下部が前記圧受盤で支えられ、上部が前記門型ブラケットで支えられており、この門型ブラケットの上部に前記ボールねじ軸の回転を阻止するブレーキ手段が設けられ、前記ボールねじ軸の下端に前記従動プーリが取付けられていることを特徴とする電動式竪型型締装置。

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