JP4516097B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形やプレス装置等に用いられる型締装置に関するものであり、特には型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置に関するものである。

型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置としては、特許文献１、特許文献２に記載されたものが公知である。特許文献１の型開閉機構は、基盤にボールねじを固定的に配設し、ボールねじナットを可動ダイプレートに取付け、ボールねじの回転によりボールねじナットと可動ダイプレートを型開閉方向に移動させる。しかし特許文献１では可動ダイプレートの比較的低い位置にしかボールねじナットを取付けることができず、型開閉移動の際に可動ダイプレートの移動が不安定になり、固定ダイプレートに対する可動ダイプレートの平行度が保てなかったり、可動ダイプレートが高速移動できないといった問題があった。

更に特許文献２については、固定プレートにサーボモータを取付け、可動盤の一部である連結プレートにナット部材を取付け、駆動軸の回転によりナット部材と連結プレート等を型開閉方向に移動させる。しかし特許文献２の型開閉機構は、駆動軸（ねじ部）は、連結プレートのナット部材に挿通されているものの、端部が保持されていない。よって駆動軸（ねじ部）は回転振れを起こしやすく、ナット部材や、駆動軸とサーボモータの連結部分の負担も大きかった。

特開２００２−１５４１４６号公報（請求項１、図１） 特開平１０−２５８４５０号公報（００２４、図１）

本発明では上記の問題を鑑みて、型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置において、型開閉機構のボールネジの安定的な保持、または型開閉時の可動盤の安定的な移動を行うことができる型締装置を提供することを目的とする。そして特には可動盤と受圧盤の間に型締機構が配設されている型締装置について、前記ボールネジの安定的な保持、または型開閉時に可動盤の安定的な移動を行うことができる型締装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の型締装置は、型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置において、型開閉機構は、ボールネジまたはボールネジナットのいずれかを回転させる電動機と、固定盤または受圧盤のいずれか一方である第１の盤に対して軸方向に移動不能に配設されたボールネジと、ボールネジに対して相対的に移動自在に配設されるボールネジナットと、ボールネジナットが取付けられる可動盤と、固定盤または受圧盤のいずれか他方である第２の盤に配設され、前記ボールネジの端部または端部近傍を軸方向に移動自在に保持する軸受部とを備え、前記軸受部は、第２の盤に固定される外筒部材と、回転自在な転がり案内体が複数列配設され外側の外筒部材に対して回転運動と往復運動を複合して行う内筒部材とが設けられ、内筒部材の内側にボールネジの端部が挿通されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の型締装置は、型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置において、型開閉機構は、固定盤に配設された電動機と、電動機によって回転自在かつ軸方向に移動不能に配設されたボールネジと、ボールネジに対して移動自在に配設されるボールネジナットと、前記ボールネジナットが配設された可動盤と、受圧盤に配設され、前記ボールネジの端部または端部近傍を回転自在かつ軸方向に移動自在に保持する軸受部とを備え、前記軸受部は、受圧盤に固定される外筒部材と、回転自在な転がり案内体が複数列配設され外側の外筒部材に対して回転運動と往復運動を複合して行う内筒部材とが設けられ、内筒部材の内側にボールネジの端部が挿通されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の型締装置は、請求項１または請求項２において、型締機構は、可動盤と受圧盤の間に配設されていることを特徴とする。

本発明の型締装置は、型締機構とは別に、ボールネジまたはボールネジナットのいずれかを回転させる電動機と、固定盤または受圧盤のいずれか一方である第１の盤に対して軸方向に移動不能に配設されたボールネジと、ボールネジに対して相対的に移動自在に配設されるボールネジナットと、ボールネジナットが取付けられる可動盤と、固定盤または受圧盤のいずれか他方である第２の盤に配設されボールネジの端部または端部近傍を軸方向に移動自在に保持する軸受部とを備え、軸受部は、第２の盤に固定される外筒部材と、回転自在な転がり案内体が複数列配設され外側の外筒部材に対して回転運動と往復運動を複合して行う内筒部材とが設けられ、内筒部材の内側にボールネジの端部が挿通されている型開閉機構を有するので、ボールネジを安定的に保持することができ、型開閉時に可動盤を安定的に移動させることができる。

本発明の型締装置について、図１ないし図４を参照して説明する。図１は、本実施形態の型締装置の正面図である。図２は、図１において可動盤を矢印Ａ方向から見た図である。図３は受圧盤におけるボールネジの軸受部の拡大断面図であって型締時以外の状態を示す。図４は受圧盤におけるボールネジの軸受部の拡大断面図であって型締時の状態を示す。

図１に示されるように、本実施形態の型締装置１１は、射出成形機１２の型締に用いられるものであり、基盤１３上に射出装置１４とともに配設されている。型締装置１１は、第１の盤である固定盤１６と、第２の盤である受圧盤２０と、第３の盤である可動盤１８とからなっている。そして固定盤１６には固定金型１５が取付けられ、可動盤１８には可動金型１７が取付けられ、受圧盤２０には型締シリンダ１９が配設されている。また前記固定盤１６と受圧盤２０の間にはタイバ２１が平行に配設されている。そして可動盤１８は、その四隅近傍に前記タイバ２１が挿通されるとともに、下部が基盤１３上のガイド２２に摺動自在に載置されており、型開閉方向に移動自在となっている。

型締機構２３は、可動盤１８と受圧盤２０の間に配設され、可動盤１８の金型取付面とは背面の略中央にはラム２４が受圧盤２０に向けて固定されている。一方受圧盤２０には、型締シリンダ１９のシリンダ筒１９ａが設けられ、前記シリンダ筒１９ａの内部に、前記ラム２４が挿通されている。そして前記型締シリンダ１９へは図示しない油圧機構から圧油の供給および排出が可能となっている。なお型締機構は、ブースタ機構やハーフナット機構を用いた他の油圧シリンダからなる型締機構、電動機を用いた型締機構、電動機と油圧を併用した型締機構、およびトグル型締機構などを用いたものでもよい。

型開閉機構２８は、固定盤１６、可動盤１８、および受圧盤２０に亘って配設され、図２に示されるように、各盤１６，１８，２０における操作側Ｂの上側タイバ２１に対して斜め上の側面、反操作側Ｃの下側タイバ２１に対して斜め下の側面にそれぞれ配設されている。このことにより可動盤１８の移動の際には、略対角方向の２位置から可動盤１８に力を伝達して安定的に移動させることが可能となっている。なお型開閉機構２８が配設される位置は成形品の取出しや金型交換の作業性を考慮して決定されるが、可動盤等の上面や中間部側面であってもよい。また型開閉機構の数は本実施形態のように２基設けることが望ましいが、小型機では１基、大型機や発泡成形などで型開閉に高い平行度が求められる場合は３基以上設けてもよい。

型開閉機構２８は、固定盤１６の側面に張り出して設けられたブラケット３１には電動機である型開閉用サーボモータ２９が固定されている。そして型開閉用サーボモータ２９にはロータリエンコーダ３０が配設され、固定盤１６に対する可動盤１８の位置が検出可能となっている。また前記型開閉用サーボモータ２９のモータ軸に対してボールネジ３２が同軸上に固定的に接続されている。従ってボールネジ３２は、前記型開閉用サーボモータ２９によって回転自在かつ軸方向に移動不能に配設されている。そしてボールネジ３２における他方の端部の小径部３２ａは、受圧盤２０の軸受部３３に保持されている。また可動盤１８の側面に張り出して設けられたブラケット２５にはボールネジナット３４が固定され、前記可動盤１８およびボールネジナット３４は、ボールネジ３２に対して相対的に移動自在に配設されている。なお電動機は型開閉用サーボモータ２９に限らず、回転伝達機構についてはプーリや減速機を介してボールネジに回転伝達されるものでもよい。

そして図３、図４に示されるように、受圧盤２０の側面には、ブラケット２６が張り出して設けられている。そして前記ブラケット２６の可動盤側の面には、凹状の穴２７が設けられ、前記穴２７には軸受部３３が挿入されている。そして前記ブラケット２６の穴２７の周囲には取付板３５がボルト３６によって固定され、軸受部３３を固定している。軸受部３３は、前記穴２７に固定的に挿入される外筒部材３７と、前記外筒部材３７に対して回転運動と往復運動を複合して行うことができる内筒部材３８を有する転がり案内部材である。内筒部材３８は、内筒部材３８に千鳥状に複数列にわたり回転自在なベアリング３９が配設され、前記ベアリング３９の転がり案内により、荷重を均等に配分できるようになっている。そして外筒部材３７の両端近傍にはストッパ４０，４０が設けられ、前記内筒部材３８が外筒部材３７から脱落することを防止している。また前記ストッパ４０，４０の外側にはゴムシール４１，４１が設けられ、ゴミなどが軸受部３３の内部に入らないようになっている。そして前記内筒部材３８の内部には、ボールネジ３２の端部のネジが切られていない小径部３２ａが挿通されている。なお本実施形態において小径部３２ａの一部は外筒部材３７の孔からブラケット２６の穴２７内に突出している。なお受圧盤２０の軸受部３３にボールネジ３２が保持される部分は、端部ではなく端部近傍であっても軸受部を貫通していてもよい。そしてまた軸受部は、ボールネジを受けるラジアルベアリングが，ガイドによって型開閉方向に移動自在となっているもの等の他の構成でもよい。

次に本実施形態の型締装置１１の作動について説明する。型開位置で可動金型１７から成形品を取出した後、型開閉機構２８の型開閉用サーボモータ２９が作動され、ボールネジ３２が回転される。ボールネジ３２の回転によりボールネジナット３４が相対的に型閉方向に移動され、同時に可動盤１８も移動される。その際ボールネジ３２の他方の端部は、受圧盤２０の軸受部３３によって回転自在に保持されているから、可動盤１８が受圧盤２０から遠ざかっても、ボールネジ３２の回転数が高回転まで許容され、ボールネジ３２の端部が回転振れを起こすことなく安定的に保持される。また本実施形態では可動盤１８は、基盤１３上のガイド２２に保持される上に、略対角方向の操作側Ｂ上部と反操作側Ｃ下部にボールネジナット３４が固定され、前記ボールネジナット３４を介して型開閉方向の力が加えられ移動されるから、可動盤１８を急速移動させたり急停止させても固定盤１６に対する可動盤１８の平行度が維持される。

そして固定金型１５と可動金型１７が型当接されるか、または型当接されるよりも僅かに手前の位置で、型締シリンダ１９に図示しない油圧機構から圧油が送られ型締が行われる。型締時には型締力によりタイバ２１が伸ばされて受圧盤２０が後退し、固定盤１６に対する受圧盤２０の位置は離隔される。すると固定盤１６に対して軸方向に固定的に配設されているボールネジ３２と受圧盤２０の位置関係が変化し、図４に示されるようにボールネジ３２に対して受圧盤２０および軸受部３３が矢印Ｄ方向に移動され、軸受部３３がボールネジ３２から僅かに離脱する方向に移動される。その際に軸受部３３の内筒部材３８はベアリング３９により外筒部材３７に対して移動自在になっているから、ボールネジ３２の端部の小径部３２ａとともに内筒部材３８も外筒部材３７に対して相対的な位置関係が変更される。また型締時には、型締機構２３により固定盤１６と可動盤１８の位置関係は接近させられるから、それに応じてボールネジ３２に対するボールネジナット３４の位置を修正する必要がある。従って型締機構２３の作動に同期して型開閉用サーボモータ２９を駆動させることにより、ボールネジ３２が可動盤１８およびボールネジナット３４を型閉方向に移動させる方向に僅かに回転される。

そして型締完了すると射出装置１４から溶融樹脂が固定金型１５と可動金型１７の間に形成されたキャビティに射出充填され、冷却固化される。冷却時間が完了すると型締シリンダ１９の圧抜きがなされ同時にタイバ２１の伸びが解消され、固定盤１６と受圧盤２０の位置関係も型締前の状態に戻される。それに同期して型開閉用サーボモータ２９によりボールネジ３２が可動盤１８を型開側に向けて移動させる回転方向に僅かに回転され、受圧盤２０とボールネジ３２の軸方向の位置関係も、ボールネジ３２が回転しながら元の状態に戻される。次に型締シリンダ１９が型開方向に作動するように圧油が供給されるとともに、型開閉用サーボモータ２９が作動され、所定のストロークだけ強力型開がなされる。そして次に強力型開が完了すると、型開閉機構２８のみの力で、可動盤１８が型開方向に移動される。この際も型閉時と同様に可動盤１８を急速移動させたり急停止させても固定盤１６に対する可動盤１８の平行度を保つことができるというメリットがある。

次に図５に示される別の実施形態について説明する。図５に示される例では、型締装置５１の型締機構５２とは別に配設された型開閉機構５３は、受圧盤５４（この実施形態では受圧盤５４が第１の盤に相当する）に電動機５５が固定され、前記電動機５５のモータ軸にボールネジ５６の一端が軸方向に移動不能に固定されるとともに、ボールネジ５６の他端が固定盤５７（この実施形態では固定盤５７が第２の盤に相当する）に配設された軸受部５８に回転自在かつ軸方向に移動自在に保持されている。そして前記ボールネジ５６に対して第３の盤である可動盤５９に固定されたボールネジナット６０が相対的に移動自在に配設されている。そして図５に示される実施形態では、少なくとも型開閉時にはボールネジ５６は固定盤５７に対して軸方向に移動しないが、型締時には固定盤５７に対して受圧盤５４とともにタイバ６１を伸ばす方向に後退移動され、その分、ボールネジ５６が固定盤５７に配設された軸受部５８内で軸方向に移動される。

次に図６に示される更に別の実施形態について説明する。図６に示される更に別の実施形態では、型締装置７１の型締機構７２とは別に配設された型開閉機構７３として、第３の盤である可動盤７４に電動機７５が固定され、前記電動機７５により同じく可動盤７４に回転可能に配設されたボールネジナット７６が回転駆動される。そして前記ボールネジナット７６に挿通されるボールネジ７７の一端は、第１の盤である固定盤７８の軸受部８２に回転不能かつ軸方向に移動不能に保持され、他端は第２の盤である受圧盤７９の軸受部８０に回転不能かつ軸方向に移動可能に保持されている。そして型開閉時にはボールネジナット７６の回転により可動盤７４がボールネジ７７に対して相対移動し、型締時には、型締機構７２によりタイバ８１が伸ばされ、固定盤７８と受圧盤７９の間隔が広がるから、受圧盤７９の軸受部８０に対してボールネジ７７が回転されずに軸方向に移動される。なお図６に示される別の実施形態において、ボールネジの一端を受圧盤に軸方向に移動不能に保持し（受圧盤を第１の盤とする）、他端を固定盤に軸方向に移動可能に保持する（固定盤を第２の盤とする）ようにしてもよい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明は、樹脂、金属等の射出成形機に限定されず、ダイカスト成形機、各種のプレス成形機についても用いることができる。そしてまた横型の型締装置に限定されず、縦型の型締装置に用いてもよい。縦型の型締装置の場合は、下から順に固定盤（接地されたベース盤を含む）、可動盤、および受圧盤の順に配設される場合以外に、下から順に受圧盤、可動盤、および固定盤、または下から順に受圧盤、固定盤、および可動盤の順に配設される場合など各種の配列のものであってもよい。そしてボールネジが軸方向に移動不能に配設される第１の盤とボールネジが軸方向に移動可能に保持される第２の盤も固定盤と受圧盤のどちらの盤としてもよい。

本実施形態の型締装置の正面図である。 図１において可動盤を矢印Ａ方向から見た図である。 受圧盤におけるボールネジの軸受部の拡大断面図であって型締時以外の状態を示す。 受圧盤におけるボールネジの軸受部の拡大断面図であって型締時の状態を示す。 別の実施形態の型締装置の正面図である。 更に別の実施形態の型締装置の正面図である。

符号の説明

１１ 型締装置
１２ 射出成形機
１６ 固定盤
１８ 可動盤
２０ 受圧盤
２３ 型締機構
２８ 型開閉機構
２９ 型開閉用サーボモータ
３２ ボールネジ
３３ 軸受部
３４ ボールネジナット
３７ 外筒部材
３８ 内筒部材

Claims (3)

1. 型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置において、
   前記型開閉機構は、
   ボールネジまたはボールネジナットのいずれかを回転させる電動機と、
   固定盤または受圧盤のいずれか一方である第１の盤に対して軸方向に移動不能に配設されたボールネジと、
   前記ボールネジに対して相対的に移動自在に配設されるボールネジナットと、
   前記ボールネジナットが取付けられる可動盤と、
   固定盤または受圧盤のいずれか他方である第２の盤に配設され、前記ボールネジの端部または端部近傍を軸方向に移動自在に保持する軸受部とを備え、
   前記軸受部は、第２の盤に固定される外筒部材と、回転自在な転がり案内体が複数列配設され外側の外筒部材に対して回転運動と往復運動を複合して行う内筒部材とが設けられ、内筒部材の内側にボールネジの端部が挿通されていることを特徴とする型締装置。
2. 型締機構とは別に、ボールネジ、ボールネジナット、および電動機を備えた型開閉機構が配設された型締装置において、
   前記型開閉機構は、
   固定盤に配設された電動機と、
   前記電動機によって回転自在かつ軸方向に移動不能に配設されたボールネジと、
   前記ボールネジに対して移動自在に配設されるボールネジナットと、
   前記ボールネジナットが配設された可動盤と、
   受圧盤に配設され、前記ボールネジの端部または端部近傍を回転自在かつ軸方向に移動自在に保持する軸受部とを備え、
   前記軸受部は、受圧盤に固定される外筒部材と、回転自在な転がり案内体が複数列配設され外側の外筒部材に対して回転運動と往復運動を複合して行う内筒部材とが設けられ、内筒部材の内側にボールネジの端部が挿通されていることを特徴とする型締装置。
3. 前記型締機構は可動盤と受圧盤の間に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の型締装置。

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