JP4532777B2

JP4532777B2 - トグルリンク式射出成形機構

Info

Publication number: JP4532777B2
Application number: JP2001141591A
Authority: JP
Inventors: 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP2003025368A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金型や樹脂などの成形条件によりトグルリンク機構の作動位置、即ち作動状態を選択することができる射出成形機の射出機構に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のスクリュ式３プレート構造のスクリュ射出部を備えた電動式射出成形機（図示せず）では、機台の定位置に固定された射出シリンダ取付プレートに対しスクリュ保持プレートがダイバーに沿って前進し、射出シリンダ内の計量樹脂を金型内に射出するようになっている。前記射出シリンダは基部が射出シリンダ取付プレートに固定され、計量スクリュはシリンダ内を前後方向に移動可能且つ回転可能に嵌挿され、その基部がスクリュ保持プレートの従動プーリに固定されている。前記従動プーリはスクリュ保持プレートに装着されている計量用サーボモータの駆動プーリにタイミングベルトにて接続され、回転駆動されるようになっている。
【０００３】
リンクプレートには射出用サーボモータが装着されており、同じくリンクプレートに回転可能に装着されているボールスクリュを回転駆動するようになっている。前記ボールスクリュはスクリュ保持プレートに装着されているボールナットに螺進・螺退自在に装着されており、直動式にてスクリュ保持プレートを駆動するようになっている。
【０００４】
一方、射出作業現場にあっては、一般のケース類のように流動性の高い樹脂を低い圧力で素早く射出するいわゆる薄物成形と、比較的流動性の低い樹脂を高い圧力でゆっくりと射出するレンズのような所謂が厚物成形があり、射出側では両方の成形に対応できるように構成する事が好ましい。この点、直動電動式射出機構は射出すべき樹脂の量、射出速度や射出圧、保圧などを容易に調整することができるが、射出用サーボモータに関する制御上のパラメータや設定値を変更する必要があるなど操作面で比較的複雑な処理を要するとういう問題や、射出用サーボモータは常に必要最大トルクに対応したものでなければならないため、大きなトルクを発生することができる大型サーボモータでなければならないという問題点がある。
【０００５】
そこで型締め機構などで利用されているトグルリンク機構(T')を利用する事で前記問題点を解決しようのとする試みがなされた(図６(イ)〜(ニ)参照)。トグルリンク機構(T')は、伸長の当初は、作用点が小さな力であるが高い速度で移動し、伸長の終了付近では低い速度であるが大きな力で移動する機能が備わっている。従って、このトグルリンク機構(T')を射出成形機の射出機構に利用した場合、一台の射出機構(Z)で前述の「厚物成形」と「薄物成形」とに対応することができるようになる。しかも、射出行程での途中の射出速度変化、射出終了付近の射出圧および保圧はトグルリンク機構(T')自体の特性によって発揮されるので、射出用サーボモータ(30')は一定のトルクのもと定速で回転すればよく、大きなモータを必要としないというメリットがある。
【０００６】
しかしながら図６のトグルリンク式射出機構(Z)は、リンクプレート(7')にトグルリンク機構(T')を作動させる調整用サーボモータ(18')が装着されており、４本のダイバー(9')にそれぞれ螺装されている４個のタイナット(40')を同時に回転させてリンクプレート(7')の位置を(a1)〜(a3)の範囲で前後させ、トグルリンク機構(T')の伸長状態を変化させ、トグルリンク機構(T')の特徴を射出工程に適用しようというものである。
【０００７】
即ち、「薄物成形」の場合は図６(ニ)に示すようにリンクプレート(7')を前進させて位置(a3)に位置させ、この状態で射出するとトグルリンク機構(T')が伸び切る前にスクリュ保持プレート(5')がその前進限まで前進する。従って、トグルリンク機構(T')の作動点(P')は小さい作動力で十分速い速度を保ったままで前進限に到達することになる。一方、「厚物成形」の場合は図６(ロ)に示すようにリンクプレート(7')を後退させて位置(a1)に位置させ、この状態で射出するとトグルリンク機構(T')が伸び切った状態でスクリュ保持プレート(5')がその前進限まで前進する。従って、トグルリンク機構(T')の作動点(P')は大きい作動力で十分遅い速度で前進限に到達することになる。なお、図６(ハ)はその中間段階の作動方法である。
【０００８】
このように、トグルリンク機構(T')の特徴を生かして一台の射出機構(Z)によって「薄物成形」と「厚物成形」の両方に対応することができたのであるが、次のような問題点があった。(a) トグルリンク機構(T')の伸長度合いをタイバー(9')の長さ調整、位置(b)から(a1)〜(a3)までの距離によって行うことになっているので、ダイバー(9')の張力の制御とを同時に行わねばならず、制御が非常に複雑になるという問題がある。(b) またトグルリンク機構(T')の伸長度合いを変える場合、位相調整用モータ(18')が搭載されている重量のあるリンクプレート(7')全体を、タイバー(9')にそれぞれ取り付けられている４個のタイナット(40')を同時に回転させて移動させねばならず、調整作業が複雑になるという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、「厚物成形」「薄物成形」に対応することができ、しかもその射出速度および射出圧や保圧の制御が非常に簡単であるリンク式射出機構の開発をその課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」は本発明にかかるリンク式射出機構(A)に関し「前後方向へ移動可能且つ回転可能に嵌挿されている計量スクリュ(4)を有し、金型(1)に計量樹脂を射出する射出シリンダ(2)と、前記射出シリンダ(2)の基部が取り付けられ且つ機台(C)に固定されている射出シリンダ取付プレート(3)と、前記射出シリンダ取付プレート(3)の後方にて射出シリンダ取付プレート(3)に対して近接・離間方向に移動可能に機台に配設されているリンクプレート(7)と、前記射出シリンダ取付プレート(3)とリンクプレート(7)とを結合するタイバー(9)と、前記タイバー(9)に沿って前後方向へ移動自在に装着され、前記計量スクリュ(4)の基部が取り付けられているスクリュ保持プレート(5)と、前記スクリュ保持プレート(5)に対してリンクプレート(7)側にてタイバー(9)に沿って前後方向へ移動自在に装着され且つスクリュ保持プレート(5)との離間距離(ｄ＝d1〜d3)の調整する離間距離調整部(D)が装着されているリンク側移動プレート(6)と、リンク側移動プレート(6)とリンクプレート(7)との間に配設され、リンク側移動プレート(6)を往復駆動させるトグルリンク機構(T)とで構成された」ことを特徴とする。
【００１１】
このように、従来例のスクリュ保持プレート(5')をスクリュ保持側(5)とリンク側(6)の２枚に分け、その離間距離(ｄ＝d1〜d3)を離間距離調整部(D)で調整するようにしているので、トグルリンク機構(T)の伸長度合いの制御と型締時のタイバー(9)の伸び代の制御とを独立して行うことができ、「厚物成形」と「薄物成形」時でのトグルリンク機構(T)の伸長度合いの制御が単純になる。また前記トグルリンク機構(T)の伸長度合いの制御は「請求項２」で具体的に示したように、一つの離間距離調整部(D)で行われるため、この点でも制御が簡単になり且つ機械的精度も向上する。
【００１２】
「請求項２」は請求項１に記載のリンク式射出機構(T)の離間距離調整部(D)の１つの具体例で「離間距離調整部(D)が、リンク側移動プレート(6)に螺進・螺退自在に装着された且つスクリュ保持プレート(5)に取り付けられたネジ機構(N)と、前記ネジ機構(N)を回転駆動させる駆動体(18)とで構成されており、前記駆動体(18)がサーボモータである」ことを特徴とする。
【００１３】
「請求項３」は請求項１又は２に記載のリンク式射出機構(A)のトグルリンク機構(T)の改良で「トグルリンク機構(T)の回転部分(K)にベアリング(24)が装着されており、トグルリンク機構(T)の駆動体(30)がサーボモータである」ことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図1は、射出成形機の射出機構(A)の正面図であり、図２はその部分平断面図である。前記射出機構(A)は、型締機構(B)に対して射出機構(A)を当接・離間させる機台(C)に搭載されており、前記機台(C)は油圧駆動シリンダ(70)にて前後方向に駆動されるようになっている。金型(1)に計量樹脂を射出充填する射出機構(A)の射出シリンダ(2)には計量スクリュ(4)が軸方向に移動可能且つ回転可能にて嵌挿されており、更に射出シリンダ(2)の基部が射出シリンダ取付プレート(3)に固定されている。前記射出シリンダ取付プレート(3)は機台(C)に固定されており、その後方にリンクプレート(7)が射出シリンダ取付プレート(3)に対して近接・離間方向に移動可能に機台(C)に配設されているが、後述するようにトグルリンク機構(T)の作動時、設定位置(a1)から殆ど移動しない。
【００１５】
射出シリンダ取付プレート(3)とリンクプレート(7)との間にはダイバー(9)が架設されており、前記タイバー(9)にスクリュ保持プレート(5)とリンク側移動プレート(6)とが移動可能に配設されている。前記スクリュ保持プレート(5)に固着されたプレートスリーブ(10)に従動プーリ(8)がベアリングを介して回転可能に配設されており、計量スクリュ(4)の基部が着脱可能に取り付けられている。また、スクリュ保持プレート(5)の側面にはスクリュ回転用サーボモータ(11)が装着されており、タイミングベルト(12)を介してスクリュ回転用サーボモータ(11)の駆動プーリ(13)に前記従動プーリ(8)が接続されている。
【００１６】
スクリュ保持プレート(5)の後方に配設されているリンク側移動プレート(6)には離間幅調整ナット(14)がベアリングを介して回転可能に取り付けられており、この離間幅調整ナット(14)にプレート駆動スクリュ(15)が螺進・螺退自在に螺装されている。そして前記プレート駆動スクリュ(15)の先端がロードセル(R)に取着されている。このロードセル(R)はスクリュ保持プレート(5)のプレートスリーブ(10)に取着されており、プレート駆動スクリュ(15)の螺進・螺退に合わせてスクリュ保持プレート(5)が前進・後退するようになっている。また、前記離間幅調整ナット(14)には従動プーリ(17)が一体的に固着されている。
【００１７】
リンク側移動プレート(6)の側面にはスクリュ保持プレート駆動用のサーボモータ(18)が取り付けてあり、前記サーボモータ(18)の駆動プーリ(19)がタイミングベルト(20)にて従動プーリ(17)に接続されている。そして前記離間幅調整ナット(14)、プレート駆動スクリュ(15)、従動プーリ(17)、スクリュ保持プレート駆動用サーボモータ(18)、駆動プーリ(19)およびタイミングベルト(20)などによって離間距離調整部(D)が構成される。
【００１８】
また、リンク側移動プレート(6)のリンクプレート側後面およびリンクプレート(7)の移動プレート側前面にはトグルリンク機構(T)のトグルアーム(21)が回動可能に取り付けられるアーム部(22)(23)が突設されており、トグルリンク機構(T)が伸縮可能に取り付けられている。そしてその回転部分(K)の各々において、ベアリング(24)を介して回動軸(25)が取り付けられており、アーム部(22)(23)とトグルアーム(21)、トグルアーム(21)同士をガタのない状態で回動可能に接続している。
【００１９】
前記トグルアーム(21)は第１〜第３リンクおよびクロスヘッド(26)とで構成されており、クロスヘッド(26)にリンクスクリュ(27)の先端部（この部分がトグルリンク機構(T)の作動部分である。）が固着されている。リンクスクリュ(27)の後端部分はリンクプレート(7)にベアリングを介して回転可能に取り付けられているリンクナット(28)に螺進・螺退自在に螺装されており、前記リンクナット(28)に一体的に装着されているリンク従動プーリ(29)の回動にあわせて進退するようになっている。リンクプレート(7)の側面には射出用サーボモータ(30)が装着されており、射出用サーボモータ(30)の射出駆動プーリ(31)と前記リンク従動プーリ(29)とがタイミングベルト(32)で接続されている。
【００２０】
本発明にかかる射出機構(A)の構造は以上の通りであって、射出サイクルは大略以下の通りである。金型(1)を所定圧力で型締し「型締工程」、これに先立つ「冷却工程(その詳細は後述する。)」中に行われた計量樹脂の金型(1)への射出が行われる「射出充填工程」。即ち、射出用サーボモータ(30)が正転し、トグルリンク機構(T)を伸長させる。この時も前記スクリュ保持プレート駆動用サーボモータ(18)は離間距離(d)の距離が変わらないように制御されている。これにより後退限に位置していたリンク側移動プレート(6)は前方に突き出される。リンク側移動プレート(6)の前方に位置するスクリュ保持プレート(5)は前述のようにスクリュ保持プレート駆動用サーボモータ(18)にて離間距離(d)の距離が変わらないように制御されているので、一定の間隔(d)を保った状態でリンク側移動プレート(6)と共に前方に突き出される。前記計量スクリュ(4)はスクリュ保持プレート(5)の従動プーリ(8)に取り付けられているためトグルリンク機構(T)の伸長速度に合わせて前進し、計量樹脂を金型(1)内に射出充填する。この間、射出速度がフィードバック制御される。
【００２１】
計量スクリュ(4)が前進限に達すると、射出用サーボモータ(30)は前記前進限において金型(1)内の充填樹脂に一定の圧力をかけ続けるように樹脂圧をロード−セル(R)にて検出し樹脂圧のフィードバック制御がなされる「保圧工程」。続いて、金型(1)内の充填樹脂は次第に冷却し硬化していき「冷却工程」、製品取り出し可能となる。然る後、金型(1)を開き「型開工程」、製品取出機(図示せず)で金型(1)内の製品を取り出す「製品取出工程」。
【００２２】
「冷却工程」中において行われる前述の「計量工程」では、まず、スクリュ回転用モータ(11)を作動させて計量スクリュ(4)を回転させ、ヒータ(35)によって加熱され、溶融した射出シリンダ(2)内の樹脂を十分に混練する。これと同時に、計量スクリュ(4)によって溶融混練樹脂は、射出シリンダ(2)の先端方向に送られてそこで貯留されて樹脂圧を発生させるが、この樹脂圧は計量スクリュ(4)、スクリュ保持プレート(5)を介してロードセル(R)により検出される。そして、射出用サーボモータ(30)はロードセル(R)によって検出した樹脂圧が設定樹脂圧になるように計量スクリュ(4)を後退させるように駆動制御し、トグルリンク機構(T)を収縮させ、計量スクリュ(4)が後退限に至る「樹脂計量工程」。この間、射出シリンダ取付プレート駆動用サーボモータ(18)はスクリュ保持プレート(5)とリンク側移動プレート(6)との間の離間距離(d)の距離が変わらないように制御されている。図５中、射出シリンダ(2)内の区間「ｅ」が溶融樹脂の計量範囲である。
【００２３】
ここで前記製品の形状や樹脂の性質により、射出速度や射出圧力を変えることが必要である。たとえば、一般のケース類のように流動性の高い樹脂を低い圧力で素早く射出するいわゆる「薄物成形」時には、トグルリンク機構(T)のトグルアーム(21)が伸び切らず伸長速度が大で、射出圧力が小さい部分(図４(P)で示す部分)を使用し、比較的流動性の低い樹脂を高い圧力でゆっくりと射出するレンズのようないわゆるが「厚物成形」の場合は、トグルリンク機構(T)のトグルアーム(21)が伸び切って伸長速度が小で、射出圧力が大きい部分(図４(Q)で示す部分)を使用することになる。
【００２４】
即ち、前記「薄物成形」時には、射出シリンダ取付プレート駆動用サーボモータ(18)を作動させてプレート駆動スクリュ(15)を前方に突出させ、スクリュ保持プレート(5)とリンク側移動プレート(6)との間の距離(d)を大きく取る。この状態で、前述のように射出用サーボモータ(30)を正転させ、トグルリンク機構(T)を伸長させ、計量スクリュ(4)を前進限(＝スクリュ保持プレート(5)の前進限(C))まで移動させると、トグルリンク機構(T)のトグルアーム(21)は伸び切る前に計量スクリュ(4)が前記前進限に達することになる。従って、低い圧力で素早く射出することができる（図５(ニ)の場合。）
【００２５】
これに対して、「厚物成形」の場合は、射出シリンダ取付プレート駆動用サーボモータ(18)を作動させてプレート駆動スクリュ(15)を後方に後退させ、スクリュ保持プレート(5)とリンク側移動プレート(6)との間の距離(d)を小さくする。この状態で、前述のように射出用サーボモータ(30)を正転させ、トグルリンク機構(T)を伸長させ、計量スクリュ(4)を前進限まで移動させると、トグルリンク機構(T)のトグルアーム(21)は十分に伸び切ったところで計量スクリュ(4)が前記前進限に達することになる。従って、大きい圧力でゆっくりと射出することができる（図５(ロ)の場合）。
【００２６】
勿論、その中間段階も選ぶことができ、プレート駆動用サーボモータ(18)を作動させてスクリュ保持プレート(5)とリンク側移動プレート(6)との間の距離(d)を選定することにより自由にその射出速度と射出圧力とを選択することができる。これを示すのが、図５（ロ）（ハ）（ニ）である。なお、図５(イ)〜（ニ）において、トグルリンク機構(T)は単に計量スクリュ(4)を射出方向に突き出すだけなのでタイバー(9)に張力が発生しないので、トグルリンク機構(T)の作動時でもリンクプレート(7)の位置は設定位置(a1)で維持されており、距離「(b)〜(a1)」は一定に保たれている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、射出機構にトグルリンク機構を使用し且つタイバーに沿って前後方向へ移動自在に装着され、計量スクリュの基部が取り付けられているスクリュ保持プレートに対し、離間距離調整部によってリンク側移動プレートの前記スクリュ保持プレートとの離間距離調整が可能となっており、且つ前記トグルリンク機構によってリンク側移動プレートが往復動作するようになっているので、１台で「厚物成形」と「薄物成形」の対応ができ、しかもその時のトグルリンク機構の伸長度合いの制御が単純になる。加えて、トグルリンク機構の利用により常に品質のよい製品を得ることができるだけでなく直動式に比較し小型のサーボモータを利用でき、低価格で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトグルリンク式射出成形機構の正面図
【図２】図２の平断面図
【図３】本発明にかかるトグルリンク式射出成形機構のトグルリンク機構を収縮させたときの平断面図
【図４】本発明にかかるトグルリンク機構の作動点の速度変化と圧力変化を示すグラフ
【図５】本発明においてトグルリンク機構を作動させた各状態の概略平面図
【図６】従来例のトグルリンク機構を作動させた各状態の概略平面図
【符号の説明】
(1) 金型
(2) 射出シリンダ
(3) 射出シリンダ取付プレート
(4) 計量スクリュ
(5) スクリュ保持プレート
(6) リンク側移動プレート
(7) リンクプレート
(8) 従動プーリ
(9) タイバー
(C) 機台
(D) 離間距離調整部
(T) トグルリンク機構
(c〜d) 離間距離

Claims

(1)前後方向へ移動可能且つ回転可能に嵌挿されている計量スクリュを有し、金型に計量樹脂を射出する射出シリンダと、
(2)前記射出シリンダの基部が固定され且つ機台に固定されている射出シリンダ取付プレートと、
(3)前記射出シリンダ取付プレートの後方にて射出シリンダ取付プレートに対して近接・離間方向に移動可能に機台に配設されているリンクプレートと、
(4)前記射出シリンダ取付プレートとリンクプレートとを結合するタイバーと、
(5)前記タイバーに沿って前後方向へ移動自在に装着され、前記計量スクリュの基部が取り付けられているスクリュ保持プレートと、
(6)前記スクリュ保持プレートに対してリンクプレート側にてタイバーに沿って前後方向へ移動自在に装着され且つスクリュ保持プレートとの離間距離調整する離間距離調整部が装着されているリンク側移動プレートと、
(7)リンク側移動プレートとリンクプレートとの間に配設され、リンク側移動プレートを往復駆動させるトグルリンク機構とで構成されたことを特徴とするリンク式射出機構。
離間距離調整部が、リンク側移動プレートに螺進・螺退自在に装着された且つスクリュ保持プレートに取り付けられたネジ機構と、前記ネジ機構を回転駆動させる駆動体とで構成されており、前記駆動体がサーボモータであることを特徴とする請求項１に記載のリンク式射出機構。
トグルリンク機構の回転部分にベアリングが装着されており、トグルリンク機構の駆動体がサーボモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のリンク式射出機構。