JP4594717B2

JP4594717B2 - 成形機

Info

Publication number: JP4594717B2
Application number: JP2004361367A
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: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP2006168038A

Description

本発明は、型開閉系メカニズムが横型の射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、薄肉で高精度が要求されるディスク基板を成形するための射出成形機などに適用して好適な技術に関する。

射出成形機などの成形機における従来の型開閉系メカニズムは、型開閉駆動源を搭載した保持プレートと、固定側金型を搭載した固定ダイプレートと、固定ダイプレートと保持プレートとの間に架け渡されたタイバーと、可動側金型を搭載し、タイバーに挿通・案内されて前後進可能な可動ダイプレートとを備えた構成をとるものが一般的であり、また、サーボモータなどの型開閉駆動源の駆動力を、トグルリンク機構を介して可動ダイプレートに伝えて、可動ダイプレートを前後進駆動する構成をとるものが多い。また、このような従来の型開閉系メカニズムは、固定ダイプレートと保持プレートの４隅に、４本のタイバーの両端をそれそれ固定し、可動ダイプレートの４隅にタイバーを挿通した構成をとり、トグルリンク機構の２つのＡリンク（可動ダイプレートへの結合リンク）を、可動ダイプレートの上下にそれぞれ回動可能に結合した構成をとることが多い。

ところが、上記したような構成の従来の型開閉系メカニズムにおいては、可動ダイプレートの中央の上下に、トグルリンク機構における可動ダイプレートへの結合リンクを配置しているため、可動ダイプレートに対する型締め力の作用箇所が可動ダイプレートの上下２箇所となり、このため、型締め時における可動ダイプレートの金型取り付け面の圧縮応力の分布が、上下方向と左右方向とで不均一となって、ディスク基板を成形した場合には、円形の成形品にはアンバランスな圧縮応力が作用するため、上下方向が薄く、左右方向が厚くなって、厚み精度が出ないという問題があった。

そこで、３本タイバー構造として、可動ダイプレートを挿通・案内する各タイバーを、金型中心を中心とする円周上に略等角度間隔で配設すると共に、可動ダイプレートにおける型締め力の作用箇所を３箇所として、この型締め力の各作用箇所を、金型中心を中心とする円周上に略等角度間隔で、かつ、隣り合うタイバーの間に各１つの作用箇所がそれぞれ位置するように配設して、円形の成形品に及ぶ圧縮応力分布を略均一なものとして、ディスク基板の厚み精度を向上させることが可能な射出成形機を、本願出願人は、先に特開２００３−１４５５４４号公報において提案した（特許文献１）。
特開２００３−１４５５４４号公報

ところで、上記の特許文献１に示された型開閉系メカニズムにおいては、可動ダイプレートと固定ダイプレートの平行出しは、次のように行われる。

可動ダイプレートの前後左右の傾きの調整は、固定ダイプレートに固着した複数本のタイバーの、固定ダイプレートから保持プレートまでの長さを調整して、トグルリンク機構を介して連結している保持プレートの姿勢を調整することにより行われる。また、固定ダイプレートの前後左右の傾きの調整は、固定ダイプレートの取付け部を調整することにより行われる。上記の可動ダイプレートと固定ダイプレートの各調整により、可動ダイプレートと固定ダイプレートの平行出しが行われる。

また、特許文献１に示された型開閉系メカニズムにおいては、固定ダイプレートと保持プレートに架け渡されたタイバーは、型締め力を受ける機能以外にも、可動ダイプレートを挿通・案内する機能を有している。つまり、タイバーは、可動ダイプレートの貫通穴に嵌合したブッシュに、摺動するのに必要なクリアランス、すなわち焼き付きや過大な摩擦を生じないようなクリアランス、をもって挿通されており、可動ダイプレートはタイバーに摺動案内されて前後進する構成となっている。ブッシュとタイバーのクリアランスについては、設計上最適なクリアランスを採用しても、部品の加工公差や組み立て誤差、あるいは前記した可動ダイプレートと固定ダイプレートの平行出しの結果、タイバーとブッシュは一部接触することは避けられないが、摩擦係数が低い耐摩耗性のある材質のブッシュを使用することや、潤滑を行うことによって、面接触に対応している。

上記したように、特許文献１に示された型開閉系メカニズムでは、ダイプレート間の平行度は、固定ダイプレートと保持プレートとタイバー、およびタイバーにブッシュが軸受け嵌合された移動ダイプレート、さらに可動ダイプレートの下部を担持・固定した直動軸受の各部材が連結された状態で達成されており、平行度が維持される構成となっている。

しかしながら、前記した平行度出しとメカニズムの構成では、成形機の型開閉メカニズムとしては平行度に限界があり、高精度の金型を取り付けた場合、可動ダイプレートと固定ダイプレートの平行度が、可動側金型と固定側金型の平行度より劣るということが生じる。この場合、固定側金型に可動側金型が係合した際に、可動ダイプレートが所定量だけ傾き変位することにより、可動ダイプレートと固定ダイプレートの平行度が実現されることになる。なお、傾き変位は、タイバーとブッシュのクリアランス部への偏り接触や、接触に伴うブッシュの弾性変形、さらに可動ダイプレートが弾性変形することにより、実現される。

図４は、可動ダイプレートが傾き変位して、平行度出し（平行度の修正）を行った状態を示している（なお、図４は、クリアランスや傾きを誇張して描いてある）。図４において、１０１は固定側金型１０２を搭載した固定ダイプレート、１０３は可動側金型１０４を搭載した可動ダイプレート、１０５はタイバー、１０６は可動ダイプレート１０３の貫通穴に固定された摺動用のブッシュである。図４に示すように、固定側金型１０２に可動側金型１０４が係合した際に、可動ダイプレート１０３が傾き変位して平行度の修正が行われると、タイバー１０５の外周面とブッシュ１０６の内周面とが平行とはならず、タイバー１０５とブッシュ１０６が偏った接触状態となる。したがって、タイバー１０５とブッシュ１０６との摺動抵抗が無視できないものとなり、発明者らの実験によれば、偏芯量にシビアな精度が要求される高密度かつ高速回転の光ディスク用のディスク基板においては、偏芯量の仕様を満たすことが困難になることが確認された。

さらに、特許文献１に示された技術においては、可動ダイプレート１０３を挿通したタイバー１０５によって、可動ダイプレート１０３の直線移動をガイドするようにしているため、可動ダイプレート１０３に摺動用のブッシュ１０６を設ける必要があり、この摺動用のブッシュ１０６の分だけ部品点数が嵩み、また、移動ダイプレート１０３に穿設するブッシュ嵌合用の貫通穴の加工精度も求められる。さらに、摺動用のブッシュ１０６にはグリースを補充する必要がある上、ブッシュ１０６から滴下するグリースによる汚損が生じるという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、円形の成形品に及ぶ圧縮応力分布を略均一なものとできる構成をとる型開閉系メカニズムにおいて、可動ダイプレートから摺動用のブッシュを排除することを可能とすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、
型開閉用の駆動源を搭載した保持プレートと、固定側金型を搭載した固定ダイプレートと、前記保持プレートと前記固定ダイプレートにその両端をそれぞれ取り付けられた複数本のタイバーと、可動側金型を搭載して、前記保持プレートと前記固定ダイプレートとの間で前後進可能な可動ダイプレートとを備え、
前記タイバーを３本設けた構成として、各タイバーを金型中心を中心とする円周上に等角度間隔で配設すると共に、前記可動ダイプレートにおける型締め力の作用箇所を３箇所として、この型締め力の各作用箇所を、金型中心を中心とする円周上に等角度間隔で、かつ、隣り合う前記タイバーの間に各１つの作用箇所がそれぞれ位置するように配置した、型開閉系メカニズムが横型の成形機において、
前記各タイバーの配設位置を、金型中心を中心とする正三角形の各頂点の位置とし、かつ、正面形状が正三角形に形成された前記可動ダイプレートの３つの辺を前記３本のタイバーのそれぞれに対向させて配置することにより、前記各型締め力の作用箇所を、前記正三角形に形成された前記可動ダイプレートの角部とすると共に、
前記可動ダイプレートの下部を、レール部材上を直線移動可能な直動軸受部材により担持した構造とする。

本発明によれば、可動ダイプレートに対してタイバーが非接触となるように可動ダイプレートおよびタイバーを配置して（可動ダイプレートとタイバーとが完全にフリーな関係をとるようにして）、タイバーには型締め力を受ける機能のみを担わせるようにしているので、可動ダイプレートには摺動用のブッシュを設ける必要がなくなり、その分だけ、特許文献１に構成に較べて、部品点数が削減できると共に、可動ダイプレートにブッシュ嵌合用の貫通穴を穿設する必要もなくなり、加工費も節約でき、以って、コストダウンを図ることができる。さらに、可動ダイプレートに摺動用のブッシュを設ける必要がないので、ブッシュから滴下するグリースによる汚損が生じていた従来構成に較べて、クリーンなものとすることができる上、ブッシュにグリースを補充する必要もなくなる。さらにまた、摺動用のブッシュを排除した構成としているので、タイバーとブッシュが偏った接触状態をとることによる悪影響が生じることも一切ない。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１〜図３は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による横型の射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機の全体外観を示す斜視図である。図１において、１はベース盤、２は射出系メカニズム、３は型開閉系メカニズムである。

射出系メカニズム２において、４は前側保持プレート、５は後側保持プレート、６は、その基端部を前側保持プレート４に固定され、その内部に回転並びに前後進可能であるように図示せぬスクリューを配設した加熱シリンダ、７は、その一端を前側保持プレート４に固定されその他端を後側保持プレート５に固定されて、前側保持プレート４と後側保持プレート５とを結合して、射出圧力を受ける３本のタイバー、８は、前側保持プレート４と後保持プレート５との間で前後進可能な移動体、９は、移動体８に搭載された計量用のサーボモータ、１０は、後側保持プレート５に搭載された１対の射出用のサーボモータ（図１では片側のサーボモータ１０のみが示されている）である。なお、移動体８には、図示せぬスクリューの基端部を固定した図示せぬ回転体が回転可能に保持されており、この回転体と一体の図示せぬ被動大プーリが計量用のサーボモータ９で回転駆動されることで、スクリューが回転するようになっている。また、移動体８には、ボールネジ機構の直線移動部材（ここではナット体）１１の一端が固定されており、この直線移動部材１１に螺合しかつ後側保持プレート５に回転可能に保持されたボールネジ機構の回転部材（ここではネジ軸）に固定された図示せぬ被動大プーリが、射出用のサーボモータ１０で回転駆動されることで、移動体８、図示せぬ回転体、スクリューなどが直線移動するようになっている。

また、型開閉系メカニズム３において、３１は型開閉駆動源保持プレート、３２は図示せぬ固定側金型を搭載した固定ダイプレート、３３は、その一端を型開閉駆動源保持プレート３１に固定されその他端を固定ダイプレート３２に固定されて、型開閉駆動源保持プレート３１と固定ダイプレート３２とを結合して、型締め圧力を受ける３本のタイバー、３４は、図示せぬ可動側金型を搭載し、型開閉駆動源保持プレート３１と固定ダイプレート３２との間で前後進可能な可動ダイプレート、３５は、型開閉駆動源保持プレート３１に搭載された型開閉用のサーボモータ、３６は、伸張駆動あるいは折り畳み駆動されることで、可動ダイプレート３４を前進／後退させるトグルリンク機構である。なお、トグルリンク機構３６の力の入力端であるクロスヘッドには、図示せぬボールネジ機構の直線移動部材の一端が固定されており、この直線移動部材（ここではネジ軸）に螺合しかつ型開閉駆動源保持プレート３１に回転可能に保持されたボールネジ機構の回転部材（ここではナット体）に固定された後記する被動大プーリ４３が、型開閉用のサーボモータ３５で回転駆動されることで、トグルリンク機構３６により可動ダイプレート３４が前進後駆動されるようになっている。

図２は、本実施形態の射出成形機における、型開閉用のサーボモータ３５から被動大プーリに至る回転伝達機構を示すために、カバー体を取り外した状態の型開閉系メカニズム３の斜視図である。図２において、４１は型開閉用のサーボモータ３５の回転軸、４２は回転軸４１に固定された駆動小プーリ（歯付きプーリ）、４３は、トグルリンク機構３６のクロスヘッドを直線運動させる前記した図示せぬボールネジ機構の回転部材（前記型開閉駆動源保持プレート５に回転可能に保持されたボールネジ機構の回転部材）に、固定された被動大プーリ（歯付きプーリ）であり、駆動小プーリ４２と被動大プーリ４３と間には図示せぬタイミングベルト（歯付きベルト）が掛け回されている。型開閉用のサーボモータ３５の回転軸４１の回転は、駆動小プーリ４２→図示せぬタイミングベルト→被動大プーリ４３へと伝達され、これにより、図示せぬボールネジ機構を介してトグルリンク機構３６が駆動されて、可動ダイプレート３４が前後進駆動される。なお、図２では取り外しているカバー体は、図１において符号４５で示されている。

また、図２において、５１は、ベース盤１上に固設された１対の平行なレール部材、５２は、型開閉駆動源保持プレート３１の下部を固定・担持し、レール部材５１上を直線運動可能なようにレール部材５１に係合された直動軸受部材、５３は、固定ダイプレート３２の下部を固定・担持し、レール部材５１上を直線運動可能なようにレール部材５１に係合された直動軸受部材、５４は、可動ダイプレート３４の下部を固定・担持し、レール部材５１上を直線運動可能なようにレール部材５１に係合された直動軸受部材である。本実施形態では、型開閉駆動源保持プレート３１と固定ダイプレート３２と可動ダイプレート３４の３者は一体となって（つまり、型開閉系メカニズム３全体は一体となって）、直動軸受部材５２、５３、５４を介して、レール部材５１を直動可能に構成されており、公知のノズルタッチ動作によって、図示せぬ固定側金型の樹脂注入口に加熱シリンダ６先端の図示せぬノズルが押し付けられた際には、型開閉系メカニズム３全体は、下側のタイバー３３の端面と当接する位置調整可能な図示せぬストッパ部材により、その左行限を規制されるようになっている（なお、このように型開閉系メカニズム全体をレール部材上で直動可能にする構成については、必要とあれば、本願出願人らが先に提案した特願２００４−１８５２６５号を参照されたい）。

ここで、上記の直動軸受部材５２、５３、５４は、４方向等荷重タイプの公知の部材で構成されている。そして、この直動軸受部材５２、５３、５４の内部で循環する転動子としてのボールに、セラミックボールを用いた構成を採用するようになすと、グリースの補充も必要なく、長期にわたって静かで信頼性の高い直線運動を行うことが保証できる。

なお、固定側金型に可動側金型が係合した際に行われる、可動ダイプレート３４が所定量だけ傾き変位することによる、可動ダイプレート３４と固定ダイプレート３２の平行度の修正については、本実施形態では、可動ダイプレート３４の下部を担持した複数の所定スパンをもって配置された直動軸受部材５４、５４が、弾性変形することによって実現される（可動ダイプレート３４と固定ダイプレート３２の平行度出しは、従来とほぼ同様にして行われる）。

また、本実施形態では、３本のタイバー３３は、金型中心を中心とする円周上に１２０度間隔で配設されており、この３本のタイバー３３は、移動ダイプレート３４には挿通されておらず（つまり、移動ダイプレート３４に対してタイバー３３が非接触となるように移動ダイプレート３４およびタイバー３３を配置してあり）、移動ダイプレート３４はタイバー３３とは完全にフリーな関係をとるようになっている。そして、移動ダイプレート３４は、レール部材５１上に直動軸受部材５４を介してその全重量を担持されて、型開閉用のサーボモータ３５の駆動力によりトグルリンク機構３６を介して、直動軸受部材５４と一体となって、型開閉駆動源保持プレート３１と固定ダイプレート３２との間で直線移動可能なようになっている。

また、本実施形態では、トグルリンク機構３６はトリプルリンクタイプのリンク機構となっており、このトリプルリンクタイプのトグルリンク機構３６における、可動ダイプレート３４への３箇所の結合リンク（可動ダイプレート３４に対して回動可能に連結される結合リンクであるＡリンク）を、金型中心を中心とする円周上に１２０度間隔で設けており、これにより、可動ダイプレート３４に対する型締め力の作用箇所を、金型中心を中心とする円周上に１２０度間隔で設けた構成としてある。この結果、前記した特許文献１に示した技術と同様に、円形の成形品に及ぶ圧縮応力分布を略均一なものとして、ディスク基板の厚み精度を向上させることを可能としてある。

図３は、タイバー３３と、可動ダイプレート３４と、可動ダイプレート３４に対する型締め力の作用箇所との、配置関係を示す図である。図３に示すように、３本のタイバー３３は、可動ダイプレート３４における金型中心Ｏを中心とする円周上に、１２０度間隔で配設されており、先にも述べたように、タイバー３３と移動ダイプレート３４とは完全にフリーな関係をとるようになっている。つまり、タイバー３３は、従来のように移動ダイプレートを挿通し移動ダイプレートの直線移動をガイドする部材としての機能はなく、型締め力を受ける機能のみを担わせてある。このように構成することで、従来のようにタイバーが移動ダイプレートを挿通した構成をとり、移動ダイプレートに摺動用のブッシュを設けているため、ブッシュから滴下するグリースによる汚損が生じていたものに較べて、非常にクリーンな構成とすることが可能となり、また、摺動用のブッシュを設ける必要がないので、その分だけコストダウンを図ることができる。さらにまた、摺動用のブッシュを排除した構成としているので、タイバーとブッシュが偏った接触状態をとることによる悪影響が生じることも一切ない、良品成形に大いに貢献できる型開閉系メカニズムを実現できるようになっている。

また、図３において、ＦＰは、可動ダイプレート３４に対する型締め力の作用箇所を示しており、３箇所の型締め力の各作用箇所ＦＰは、可動ダイプレート３４における金型中心Ｏを中心とする円周上に１２０度間隔で設けられており、かつ、タイバー３３を配置した円周と同一円周上で、各タイバー３３とは６０度間隔に設けられている。このように構成することで、タイバー３３および型締め力の作用箇所ＦＰの配置のスペースファクター性の向上が図れ、型開閉系メカニズムをコンパクトなものにすることができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機の全体外観を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、型開閉用のサーボモータから被動大プーリに至る回転伝達機構を示すために、カバー体を取り外した状態の型開閉系メカニズムの斜視図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、タイバーと、可動ダイプレートと、可動ダイプレートに対する型締め力の作用箇所との、配置関係を示す説明図である。従来技術における、可動ダイプレートのブッシュと、該ブッシュに挿通されるタイバーとの関係を示す説明図である。

符号の説明

１ベース盤
２射出系メカニズム
３型開閉系メカニズム
４前側保持プレート
５後側保持プレート
６加熱シリンダ
７タイバー
８移動体
９計量用のサーボモータ
１０射出用のサーボモータ
３１型開閉駆動源保持プレート
３２固定ダイプレート
３３タイバー
３４可動ダイプレート
３５型開閉用のサーボモータ
３６トグルリンク機構
４１型開閉用のサーボモータの回転軸
４２駆動小プーリ
４３被動大プーリ
４５カバー体
５１レール部材
５２、５３、５４直動軸受部材
ＦＰ可動ダイプレートに対する型締め力の作用箇所

Claims

型開閉用の駆動源を搭載した保持プレートと、固定側金型を搭載した固定ダイプレートと、前記保持プレートと前記固定ダイプレートにその両端をそれぞれ取り付けられた複数本のタイバーと、可動側金型を搭載して、前記保持プレートと前記固定ダイプレートとの間で前後進可能な可動ダイプレートとを備え、
前記タイバーを３本設けた構成として、各タイバーを金型中心を中心とする円周上に等角度間隔で配設すると共に、前記可動ダイプレートにおける型締め力の作用箇所を３箇所として、この型締め力の各作用箇所を、金型中心を中心とする円周上に等角度間隔で、かつ、隣り合う前記タイバーの間に各１つの作用箇所がそれぞれ位置するように配置した、型開閉系メカニズムが横型の成形機において、
前記各タイバーの配設位置を、金型中心を中心とする正三角形の各頂点の位置とし、かつ、正面形状が正三角形に形成された前記可動ダイプレートの３つの辺を前記３本のタイバーのそれぞれに対向させて配置することにより、前記各型締め力の作用箇所を、前記正三角形に形成された前記可動ダイプレートの角部とすると共に、
前記可動ダイプレートの下部を、レール部材上を直線移動可能な直動軸受部材により担持した構造としたことを特徴とする成形機。
請求項１に記載の成形機において、
前記型開閉用の駆動源としてサーボモータを用い、このサーボモータの駆動力を前記可動ダイプレートに伝達するトリプルリンクタイプのトグルリンク機構における、前記可動ダイプレートに対する３箇所の結合リンクにより、前記各型締め力の作用箇所を形成したことを特徴とする射出成形機。