JP4713410B2 - 成形機の振動減衰装置及びフレーム - Google Patents

Description

本発明は、成形機の振動減衰装置及びフレームに関するものである。

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた成形材料としての樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品が得られるようになっている。

前記射出成形機においては、フレーム上に金型装置、型締装置及び射出装置が配設され、該射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。また、前記型締装置によって可動金型を進退させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われ、型締めに伴って、固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。

そして、射出用の駆動部としての射出用モータを駆動して前記スクリューを前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、キャビティ空間に充填される。また、計量用の駆動部としての計量用モータを駆動してスクリューを回転させることにより樹脂の計量が行われ、スクリューヘッドの前方に、溶融させられた樹脂が蓄えられる。

また、前記型締装置は、前記固定金型を取り付けるための固定プラテン、該固定プラテンと対向させて配設されたトグルサポート、前記固定プラテンとトグルプレートとの間に架設された４本のタイバー、該各タイバーに沿って進退自在に配設され、可動金型を取り付けるための可動プラテン、前記トグルサポートと可動プラテンとの間に配設され、伸展又は屈曲させられるトグル機構、該トグル機構を作動させるための型締用の駆動部としての型締用モータ等を備える。したがって、該型締用モータを駆動し、トグル機構を作動させ、可動プラテンを前進させると、型閉じが行われ、続いて、型締力が発生させられて型締めが行われ、トグル機構を作動させ、可動プラテンを後退させると、型開きが行われる。なお、前記型締力は可動プラテンを介して可動金型に伝達され、これに伴って、型締力の反力が各タイバーを介してトグルサポートに伝達される。

ところで、前記射出成形機には、前述されたように、射出用モータ、計量用モータ、型締用モータ等の各モータが配設されるが、各モータが駆動されるのに伴って、射出成形機に振動が発生する。そして、発生した振動が、例えば、射出成形機に組み込まれている電気部品、電子機器等の周辺機器に伝達されると、周辺機器が誤作動してしまうことがある。

そこで、射出成形機を構成する各部位において、耐衝撃性、耐振動性等の低い部位を、緩衝装置を介して支持するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１８５３３５号公報

しかしながら、前記従来の射出成形機においては、各部位ごとに緩衝装置を配設する必要があるので、射出成形機のコストが高くなってしまう。

本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、振動を減衰させる効果を低いコストで実現することができる成形機の振動減衰装置及びフレームを提供することを目的とする。

そのために、本発明の成形機の振動減衰装置においては、計量用の駆動部及び射出用の駆動部を備え、成形材料の射出を行う射出装置と、型締用の駆動部を備え、金型装置の型開閉を行う型締装置と、前記射出装置、金型装置及び型締装置を支持するフレームとを有する。

そして、該フレームは、壁体によって包囲された複数の収容室を備える。

また、該各収容室に、前記各駆動部のうちの所定の駆動部を駆動することによって発生する振動を減衰させるために、所定の容積の空間を残して充填物が充填される。
そして、所定の収容室における充填物の充填率と他の収容室における充填物の充填率とが異ならせられる。

本発明によれば、成形機の振動減衰装置においては、計量用の駆動部及び射出用の駆動部を備え、成形材料の射出を行う射出装置と、型締用の駆動部を備え、金型装置の型開閉を行う型締装置と、前記射出装置、金型装置及び型締装置を支持するフレームとを有する。

該フレームは、壁体によって包囲された複数の収容室を備える。

また、該各収容室に、前記各駆動部のうちの所定の駆動部を駆動することによって発生する振動を減衰させるために、所定の容積の空間を残して充填物が充填される。
そして、所定の収容室における充填物の充填率と他の収容室における充填物の充填率とが異ならせられる。

この場合、収容室に、前記各駆動部のうちの所定の駆動部を駆動することによって発生する振動を減衰させるために、所定の容積の空間を残して充填物が充填されるので、成形機に発生した振動の加振力がフレームに伝達されると、フレームが移動しようとするのに対して充填物が慣性で留まろうとする。したがって、充填物によって運動エネルギーが、消費されるか、又は充填物の流動に伴い摩擦熱が発生して熱エネルギーに変換される。

その結果、フレームに伝達される振動を減衰させることができる。また、緩衝装置を配設する必要がなくなるので、成形機のコストを低くすることができる。すなわち、振動を減衰させる効果を低いコストで実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。

図において、１０は射出成形機、５０は該射出成形機１０を設置するための床、５１は成形材料としての図示されない樹脂の射出を行う射出装置、５２は第１の金型としての図示されない固定金型及び第２の金型としての図示されない可動金型から成る金型装置、５３は該金型装置５２の型開閉を行う型締装置、５４は前記射出装置５１を進退自在に支持する可塑化移動装置、６０はトグル調整装置として機能する型厚調整装置、１２は、前記射出装置５１、金型装置５２、型締装置５３、可塑化移動装置５４、型厚調整装置６０等を支持するフレームである。なお、該フレーム１２上の所定の箇所に、振動レベルを測定するための第１の計測点Ｐ１が、前記床５０上の所定の箇所に、振動レベルを測定するための第２の計測点Ｐ２が設定される。また、射出装置５１、型締装置５３、フレーム１２等によって射出成形機１０の振動減衰装置が構成される。

前記射出装置５１は、シリンダ部材としての加熱シリンダ５６、該加熱シリンダ５６内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としての図示されないスクリュー、前記加熱シリンダ５６の前端に取り付けられた射出ノズル５８、前記加熱シリンダ５６の後端の近傍に配設されたホッパ５９、前記スクリューと連結された計量用の駆動部としての図示されない計量用モータ、前記スクリューと連結された射出用の駆動部としての図示されない射出用モータ等を備える。

また、前記可塑化移動装置５４は、可塑化移動用の駆動部としての図示されない可塑化移動用モータ、前記フレーム１２の長手方向に沿って配設され、前記射出装置５１を案内するガイド７８等を備える。そして、可塑化移動用モータを駆動することによって、所定のタイミングで射出装置５１を前進させて射出ノズル５８を固定金型に当接させ、ノズルタッチを行うことができる。

また、前記型締装置５３は、フレーム１２に取り付けられた固定プラテン９１、図示されないトグルサポート、前記固定プラテン９１とトグルサポートとの間に架設された図示されないタイバー、固定プラテン９１と対向させて、かつ、タイバーに沿って進退自在に配設された可動部材としての図示されない可動プラテン、該可動プラテンとトグルサポートとの間に配設された図示されないトグル機構、型締用の駆動部としての図示されない型締用モータ等を備える。そして、前記固定プラテン９１及び可動プラテンに、互いに対向させて固定金型及び可動金型がそれぞれ取り付けられる。

そして、前記型厚調整装置６０は、各タイバーの後端に形成された図示されないねじ部と螺合させられ、トグル調整部材としての、かつ、型厚調整部材としての図示されない調整ナット、トグル調整用の、かつ、型厚調整用の駆動部としての図示されない型厚調整用モータ等を備える。そして、例えば、金型装置５２を交換した場合等において、型厚調整用モータを駆動することによって、トグルサポートを固定プラテン９１に対して進退させて型厚調整を行うことができる。

前記構成の射出装置５１において、可塑化移動用モータを駆動すると、射出装置５１が進退させられる。

また、計量工程において、計量用モータを駆動し、スクリューを回転させると、ホッパ５９から供給された樹脂は、加熱シリンダ５６内において加熱されて溶融させられ、前方に移動させられ、スクリューの前方に溜められる。これに伴って、スクリューは所定の位置まで後退させられる。

そして、射出工程において、射出ノズル５８を固定金型に押し付け、射出用モータを駆動すると、スクリューが前進させられ、スクリューの前方に溜められた樹脂は、射出ノズル５８から射出され、固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティ空間に充填される。

また、前記構成の型締装置５３において、型締用モータを駆動すると、トグル機構が伸展させられ、可動プラテンが前進させられて型閉じが行われ、固定金型に可動金型が当接させられる。続いて、型締用モータを更に駆動すると、トグル機構において型締力が発生させられ、該型締力で固定金型に可動金型が押し付けられ、固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。また、型締用モータを逆方向に駆動すると、トグル機構が屈曲させられ、可動プラテンが後退させられ、型開きが行われる。

そして、前記構成の型厚調整装置６０において、型厚調整用モータが駆動されると、各調整ナットが回転させられ、該各調整ナットは、回転に伴ってタイバーに対して進退させられ、トグルサポートを進退させる。その結果、型厚が調整されるとともに、トグル機構の基準位置が調整される。

ところで、前記射出成形機１０には、計量用モータ、射出用モータ、可塑化移動用モータ、型締用モータ、型厚調整用モータ等の各種のモータが配設され、各モータは、図示されない制御部の駆動処理手段（駆動処理部）が、駆動処理を行うことによって駆動されて、始動及び停止が行われるほかに、回転速度並びにトルクが制御される。

ところで、各モータが駆動されるのに伴って、射出成形機１０に振動が発生するが、発生した振動が、例えば、射出成形機１０に組み込まれている電気部品、電子機器等の周辺機器に伝達されると、周辺機器が誤作動してしまうことがある。

そこで、本実施の形態においては、各モータを駆動するのに伴って発生する振動を減衰させるようにしている。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるフレーム及び枠体を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における枠体の他の例を示す断面図である。

図において、１２はフレームであり、該フレーム１２は、下側の水平部材１４、上側の水平部材１５、及び前記水平部材１４と水平部材１５とを連結する垂直部材１６を備える。前記水平部材１４は、ｘ軸方向に延在させて、互いに平行に配設された２本の縦部材１７、及びｙ軸方向（ｘ軸方向に対して直交する方向）に延在させて配設され、前記各縦部材１７の両端間を連結する２本の横部材１８を備え、同様に、前記水平部材１５は、ｘ軸方向に延在させて、互いに平行に配設された２本の縦部材２１、及びｙ軸方向に延在させて配設され、前記各縦部材２１の両端間を連結する２本の横部材２２を備える。そして、前記垂直部材１６は、ｚ軸方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向に対して直交する方向）に延在させて配設され、各縦部材１７の両端と各縦部材２１の両端との間を連結する端部連結部材２４、及びｚ軸方向に延在させて配設され、各縦部材１７の長手方向における所定の箇所と各縦部材２１の対応する箇所との間を連結する中間連結部材２５を備える。

前記各縦部材１７、２１、横部材１８、２２、端部連結部材２４及び中間連結部材２５の各部材は、いずれも、金属製の中空の角パイプから成る枠体３１によって形成される。該枠体３１は、頂壁３３、底壁３４、及び側壁３５、３６の各壁体を備え、各壁体によって包囲され、形成された収容室３８を備える。そして、該収容室３８に、所定の容積の空間３９を残して充填物４１が充填される。なお、前記各壁体のうちの所定の壁体に、収容室３８内外を連通させる図示されない連通口が形成され、該連通口を開閉させる図示されない開閉部材が配設される。

本実施の形態においては、収容室３８に充填物４１を均一に、かつ、表面が平坦になるように充填したとき、頂壁３３の裏面に充填物４１の上面が接触しないようになっている。そして、前記収容室３８の容積Ｖｆに対する充填物４１の体積Ｖｃを充填率η
η＝Ｖｃ／Ｖｆ
としたとき、充填率ηを変更することによって、枠体３１の重心の位置を変更し、フレーム１２の重心の位置を変更し、さらに、射出成形機１０の重心の位置を変更することができる。したがって、射出成形機１０を運転するのに伴ってローリングが発生するのを防止することができるので、射出成形機１０を安定して運転することができる。

また、各枠体３１のうちの所定の枠体３１における充填率ηを変更することによって、射出成形機１０の運転に伴って、局所的に振動が発生するのを防止することができ、さらに、射出成形機１０の固有振動数と射出成形機１０が配設された建屋の固有振動数とを異ならせることによって、射出成形機１０の運転に伴って建屋に振動が発生するのを防止することができる。

本実施の形態においては、前記各部材は、例えば、縦部材１７の場合は図１に示されるように、端部連結部材２４の場合は図３に示されるように、独立した枠体３１によって構成され、各枠体３１の収容室３８に充填物４１が充填される。

該充填物４１は、砂、土、金属球、金属塊、金属小片、液体、粘性流体等の流動性物質から成り、射出成形機１０に振動が発生したときに、振動を減衰させる。

すなわち、前記充填物４１は、減衰材として機能し、所定の壁体に対して所定の範囲内で相対的に移動自在に充填される。このように、充填物４１は、枠体３１内において自由に移動することができるように収容されるので、射出成形機１０に発生した振動の加振力が枠体３１に伝達されると、枠体３１が移動しようとするのに対して充填物４１が慣性で留まろうとする。したがって、充填物４１によって運動エネルギーが、消費されるか、又は充填物４１の流動に伴い摩擦熱が発生して熱エネルギーに変換される。

その結果、枠体３１に伝達される振動を迅速に減衰させることができる。また、射出成形機１０に緩衝装置を配設する必要がなくなるので、射出成形機１０のコストを低くすることができる。

しかも、収容室３８に充填物４１を充填することによって、フレーム１２の全体の質量が大きくなるので、フレーム１２に伝達される振動のエネルギー量が同じでも、振動変位量、すなわち、振幅を小さくすることができる。

また、本実施の形態においては、各部材のいずれの収容室３８にも充填物４１が充填されるようになっているが、所定の部材の収容室３８にだけ充填物４１を充填することができる。その場合、振動を減衰させる効果を高くするためには、各部材のうちの下方の部材、例えば、縦部材１７、横部材１８等に形成された収容室３８に充填物４１を充填し、フレーム１２の重心を低くするのが好ましい。

図４は本発明の第１の実施の形態における振動レベル特性を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における位相特性を示す図である。なお、図４において、横軸に周波数を、縦軸に振動レベル〔ｄＢ〕を、図５において、横軸に周波数を、縦軸に位相を採ってある。

この場合、図４の振動レベル及び図５の位相は、射出成形機１０（図２）を運転したときに、前記第１、第２の計測点Ｐ１、Ｐ２でｘ軸方向の計測データを取得し、プロットしたものである。すなわち、第１の計測点Ｐ１の計測データを入力値とし、第２の計測点Ｐ２の計測データを出力値として得られる伝達関数に基づいて、振動レベル及び位相をプロットしたものである。本実施の形態においては、ｘ軸方向だけの振動レベル及び位相をプロットするようになっているが、ｙ軸方向の振動レベル及び位相をプロットしたり、ｚ軸方向の振動レベル及び位相をプロットしたりすることができる。

図４において、Ｌ１は従来の射出成形機を運転したときの振動の周波数に対する振動レベルを、Ｌ２は本実施の形態における射出成形機１０を運転したときの振動の周波数に対する振動レベルを表し、図５において、Ｌ３は従来の射出成形機を運転したときの振動の周波数に対する位相を、Ｌ４は本実施の形態における射出成形機１０を運転したときの振動の周波数に対する位相を表す。図４及び５から分かるように、本実施の形態においては従来の技術に対して、振動レベルが小さくなり、位相が負の方向に大きくなる。

このようにして、射出成形機１０で発生した振動を、前記床５０に伝達し、更に、射出成形機１０が設置された工場の建屋に伝達することができる。これにより、射出成形機１０の各駆動部位で発生させられた振動が騒音となるのを低減することができる。

なお、前記計測データを取得するに当たり、振動の測定方法としてＪＩＳ Ｚ ８７３９に規定された測定方法を使用することができる。その場合、振動の周波数に対する振動レベルを計測データとして取得することはできないが、本実施の形態における振動を減衰させる効果を認識するには十分であり、しかも、振動を容易に測定することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図６は本発明の第２の実施の形態における枠体の断面図である。

図において、１８は横部材、２４は端部連結部材、３１は枠体であり、該枠体３１は、２本の端部連結部材２４を横部材１８によって連結し、かつ、収容室３８を互いに連通させることによって形成される。

該収容室３８は、頂壁３３ａ、３３ｂ、連結部頂壁３４ａ、底壁３４ｂ、及び側壁３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂの各壁体によって形成され、前記収容室３８に、所定の容積の空間３９を残して充填物４１が充填される。

この場合、収容室３８が互いに連通させられるので、横部材１８及び端部連結部材２４の全体に発生する振動を減衰させることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図７は本発明の第３の実施の形態における枠体の断面図である。

図において、１８は横部材、３１は枠体であり、該枠体３１は、頂壁３３、底壁３４、及び側壁３５、３６の各壁体によって形成された収容室３８を備える。該収容室３８内には、複数の中仕切り４５が配設され、収容室３８は、中仕切り４５によって各区画室３８ａ〜３８ｄに分割され、該各区画室３８ａ〜３８ｄに、所定の容積の空間３９を残して充填物４１が充填される。

この場合、射出成形機１０の運転に伴って、局所的に振動が発生したときに、各区画室３８ａ〜３８ｄにおける各充填率ηを変更することによって、振動が発生するのを防止することができる。

前記各実施の形態においては、充填物４１の流動性を利用して振動を減衰させるようにしているが、フレーム１２にアクティブの減衰装置を配設することができる。その場合、該減衰装置は、前記振動が発生したときに、振動に伴うフレーム１２の移動方向に対して反対の方向に慣性力を発生させる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるフレーム及び枠体を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概念図である。 本発明の第１の実施の形態における枠体の他の例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における振動レベル特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における位相特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における枠体の断面図である。 本発明の第３の実施の形態における枠体の断面図である。

符号の説明

１０ 射出成形機
１２ フレーム
３３、３３ａ、３３ｂ 頂壁
３４、３４ｂ 底壁
３４ａ 連結部頂壁
３５、３５ａ、３５ｂ、３６、３６ａ、３６ｂ 側壁
３８ 収容室
３９ 空間
４１ 充填物
５１ 射出装置
５２ 金型装置
５３ 型締装置

Claims (6)

1. （ａ）計量用の駆動部及び射出用の駆動部を備え、成形材料の射出を行う射出装置と、
   （ｂ）型締用の駆動部を備え、金型装置の型開閉を行う型締装置と、
   （ｃ）前記射出装置、金型装置及び型締装置を支持するフレームとを有するとともに、
   （ｄ）該フレームは、壁体によって包囲された複数の収容室を備え、
   （ｅ）該各収容室に、前記各駆動部のうちの所定の駆動部を駆動することによって発生する振動を減衰させるために、所定の容積の空間を残して充填物が充填され、
   （ｆ）所定の収容室における充填物の充填率と他の収容室における充填物の充填率とが異ならせられることを特徴とする成形機の振動減衰装置。
2. 前記充填物は流動性物質から成る請求項１に記載の成形機の振動減衰装置。
3. 前記充填物は、壁体に対して所定の範囲内で相対的に移動自在に充填される請求項１に記載の成形機の振動減衰装置。
4. 前記充填物は、前記フレームを構成する下方の部材に形成された収容室に充填される請求項１に記載の成形機の振動減衰装置。
5. 前記収容室は、中仕切りによって分割される請求項１に記載の成形機の振動減衰装置。
6. 計量用の駆動部及び射出用の駆動部を備え、成形材料の射出を行う射出装置、型締用の駆動部を備え、金型装置の型開閉を行う型締装置、並びに前記射出装置、金型装置及び型締装置を支持するフレームを有する成形機のフレームにおいて、
   （ａ）壁体によって包囲された複数の収容室を備えるとともに、
   （ｂ）該各収容室に、前記各駆動部のうちの所定の駆動部を駆動することによって発生する振動を減衰させるために、所定の容積の空間を残して充填物が充填され、
   （ｃ）所定の収容室における充填物の充填率と他の収容室における充填物の充填率とが異ならせられることを特徴とする成形機のフレーム。

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