JP6265956B2 - トグル機構に特徴を有する竪型射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、トグル式型締装置を備えた竪型射出成形機に関するものである。

竪型射出成形機は、従来周知であり、一対の金型を上下方向に型開閉する型締装置、型締めされた金型に溶融樹脂を射出する射出装置とから概略構成されている。竪型射出成形機は金型が上下に開くので、金型にインサート品が挿入されても落下しない。従っていわゆるインサート成形に適している。また竪型射出成形機は設置面積が小さいので限られた工場のスペースにも容易に設置できる利点がある。

特開２００６−３２７１３１号公報

竪型射出成形機の型締装置は直圧式型締装置もあるが、トグル式型締装置からなる竪型射出成形機も周知であり、例えば特許文献１のように色々な特許文献によって提案されている。トグル式型締装置を備えた一般的な竪型射出成形機５１が図４に示されているが、型締された状態が機械中心線ＣＬに対して左半分に、型開きされた状態が右半分にそれぞれ示されている。竪型射出成形機５１は、複数本の支柱によって支持されている固定盤５２と、固定盤５２を摺動自在に垂直に貫通している複数本のタイバー５３、５３と、タイバー５３、５３の上端部に固定されて固定盤５２に対して上下に型開閉される上可動盤５５と、タイバー５３、５３の下端部に図示されない型厚調整機構を介して固定されている下可動盤５６と、固定盤５２と下可動盤５６の間に設けられているトグル機構５８と、から構成されている。そして固定盤５２にはその上面に下側金型５９が設けられ、上可動盤５５にはその下面に上側金型６０が設けられている。トグル機構５８を駆動するボールねじ機構６２は、次のように設けられている。すなわちボールねじ機構６２を構成しているボールねじ６３は、その先端部がクロスヘッド６８に固定され回転と軸方向の移動が規制された状態になっている。そしてボールねじ６３に螺合しているボールナット６６は下可動盤５６に所定の軸受機構６５を介して回転自在に設けられている。このボールナット６６は図に示されていない駆動機構によって回転されるようになっている。このようなトグル機構５８においてボールナット６６を所定の方向に回転する。そうすると図４の左半分に示されているように、トグル機構５８が伸張して固定盤５２に対して下可動盤５６が下方に駆動され、タイバー５３、５３によって下可動盤５６と連結されている上可動盤５５も下方に駆動され、それによって一対の金型５９、６０が型締めされる。ボールナット６６を逆回転すると、図４において右半分に示されているようにトグル機構５８が折り畳まれ、固定盤５２に対して上下可動盤５５、５６が上方に駆動されて型開きされる。

トグル機構５８は、複数のリンクから構成されており、一対の下側リンク７０、７０は一方の端部が下可動盤５６に、そして一対の上側リンク７１、７１は一方の端部が固定盤５２にそれぞれ軸支されている。そして下側リンク７０、７０と上側リンク７１、７１のそれぞれの他方の端部同士が回動可能に連結されている。図５には、片方の下側リンク７０と上側リンク７１とについて、伸張した状態７０ａ、７１ａと、屈曲した状態７０ｂ、７１ｂとが示されている。トグル機構５８が伸張・屈曲するときに、実際には下可動盤５６が上下するが、図５においては便宜上、下可動盤５６を固定的に描いている。図から明らかなように、下可動盤５６に一方の端部７３が軸支されている下側リンク７０ａ、７０ｂは、端部７３を中心として半径Ｒで回動する。図示されない固定盤５２に一方の端部７４ａ、７４ｂが軸支されている上側リンク７１ａ、７１ｂは、トグル機構５８が伸張・屈曲されるときに端部７４ａ、７４ｂが相対的に上下する。この相対的な上下の移動距離７５が型開閉ストローク７５に相当する。型開閉ストローク７５は、トグル機構５８が伸張した状態と屈曲した状態とによって与えられ、最も伸張した状態になるのは、下側リンク７０ａと上側リンク７１ａとが略直線状に配置されている状態のときであり、最も屈曲された状態になるのは、下側リンク７０ｂの側部が下可動盤５６の所定の部分７６に当接するときである。ところで技術常識上、トグル機構５８において下側リンク７０ａ、７０ｂの長さは上側リンク７１ａ、７１ｂと同等の長さか、あるいは短くなるように選定されている。トグル機構５８の横幅がコンパクトになるように設計したいからである。トグル機構５８の横幅をコンパクトにするには、下側リンク７０ａ、７０ｂは長さを短くして、これが回転するときにトグル機構５８の中心に配置されているボールねじ機構６２に干渉しないようにする必要がある。しかしながら上側リンク７１ａ、７１ｂについては、必要な屈伸の速度と屈伸率とを確保するために長くする必要がある。このような理由で、上側リンク７１ａ、７１ｂは下側リンク７０ａ、７０ｂと同等か、あるいは下側リンク７０ａ、７０ｂより長くなるように選定されている。ただしこのようなトグル機構５８は、下側リンク７１ｂが下可動盤５６の部分７６に当接する最屈曲状態において、下側リンク７０ｂと、上側リンク７１ｂのそれぞれの端部７３、７４ｂの上下方向の高さの差７７は、比較的大きい。トグル機構５８の高さは、便宜上、端部７４ａと端部７３の上下方向の高さ７９で与えることができるが、高さの差７７がある程度大きいので、トグル機構５８の高さ７９に比して型開閉ストローク７５は大きくは採れない。

図４に示されている竪型射出成形機５１も金型５９、６０を上下方向に型開閉できるので、例えばインサート成形を実施する上で問題はない。しかしながら、この竪型射出成形機５１のように従来の竪型射出成形機については解決すべき問題も見受けられる。具体的には型開閉ストローク７５と固定盤５２の高さｈについての問題である。一般的な横型の射出成形機と同様に、近年竪型射出成形機においても大型の成形品を成形できることが要求されてきており、そのためには大きな型開閉ストロークが得られることが重要になっている。仮に、竪型射出成形機５１においてトグル機構５８を大型化するようにすれば型開閉ストローク７５を大きくすることはできる。しかしながらトグル機構５８を大型化すると必然的に固定盤５２の高さｈが高くなってしまう。そうすると竪型射出成形機５１において金型５９、６０をメンテナンスする作業者は、作業が困難になる。従ってトグル機構５８を単純に大型化する方法は採用できない。トグル機構５８を大型にせずに型開閉ストロークを大きくして固定盤５２の高さｈを低く抑えたい。

本発明は、上記したような問題点を解決した、竪型射出成形機を提供することを目的としており、具体的には十分な型開閉ストロークを確保できるにも拘わらず、固定盤の高さを低くすることができ、それによって作業員によるメンテナンス作業が容易な竪型射出成形機を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、トグル式型締装置を備えた竪型射出成形機として構成する。竪型射出成形機は、固定盤と、上可動盤と、下可動盤と、上下可動盤を連結するタイバーと、下可動盤と固定盤の間に設けられているトグル機構とからなる。そしてトグル機構は、固定盤に軸支されている一対の上側リンクと、下可動盤に軸支されている一対の下側リンクと、クロスリンクと、クロスヘッドと、ボールねじ機構とから構成する。上側リンクと下側リンクは互いに回動可能に連結され、クロスリンクはこれらの上側リンク、下側リンクのいずれか、または両方に連結されていると共にクロスヘッドの連結部に連結されている。このようなトグル機構において、上側リンクは、下側リンクの０．６〜０．７倍の長さになるように選定する。そして一対の上側リンクは固定盤に形成されている一対のクレビスに一方の端部が軸支されているが、これらの一対の下側リンクには、トグル機構が屈曲されるときにクレビスとの干渉を避ける所定の切欠きをその側部に形成する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、下側金型が取り付けられる固定盤と、該固定盤の上方に配置されて上側金型が取り付けられる上可動盤と、前記固定盤の下方に配置されている下可動盤と、前記固定盤を挿通し前記上可動盤と前記下可動盤とを連結している複数本のタイバーと、前記固定盤と前記下可動盤の間に設けられているトグル機構とからなる竪型射出成形機において、前記トグル機構は、一対の上側リンクと、一対の下側リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドとから構成され、前記上側リンクは一方の端部が第１のピンによって前記固定盤に軸支され、前記下側リンクは一方の端部が第２のピンによって前記下可動盤に軸支され、そして前記上側リンクと前記下側リンクのそれぞれの他方の端部同士が第３のピンによって連結され、前記クロスリンクは、その一方の端部が前記上側リンクまたは前記下側リンクあるいはその両方に回動可能に連結されていると共に他方の端部が前記クロスヘッドに回動可能に連結され、前記第１のピンの中心と前記第３のピンの中心の距離は、前記第２のピンの中心と前記第３のピンの中心の距離の０．６〜０．７倍になっており、前記一対の上側リンクは前記固定盤に形成されている一対のクレビスに前記一方の端部が軸支されており、前記一対の下側リンクには、前記トグル機構が屈曲されるときに前記クレビスとの干渉を避ける所定の切欠きがその側部に形成されていることを特徴とする竪型射出成形機として構成される。

以上のように、本発明は、トグル機構を備えた竪型射出成形機として構成されている。トグル機構は、一対の上側リンクと、一対の下側リンクとを備え、上側リンクは一方の端部が第１のピンによって固定盤に軸支され、下側リンクは一方の端部が第２のピンによって下可動盤に軸支され、そして上側リンクと下側リンクのそれぞれの他方の端部同士が第３のピンによって連結されている。本発明によると、第１のピンの中心と第３のピンの中心の距離は、第２のピンの中心と第３のピンの中心の距離の０．６〜０．７倍になっている。つまり上側リンクは、下側リンクより短くなっており、約０．７倍以下になっている。「発明を実施するための形態」において詳しく説明するが、上側リンクの長さが下側リンクの約０．７倍以下になっていると、トグル機構を屈曲させたとき、十分に上側リンクと下側リンクとを畳むことができる。従ってトグル機構は屈伸率を大きくすることができる。屈伸率が大きいと大きな型開閉ストロークを確保できる。つまり本発明は、十分な型開閉ストロークを確保できるにも拘わらず、固定盤の高さが低く抑えられた竪型射出成形機を提供することができる。さらに本発明によると、一対の上側リンクは固定盤に形成されている一対のクレビスに一方の端部が軸支されており、一対の下側リンクには、トグル機構が屈曲されるときにクレビスとの干渉を避ける所定の切欠きがその側部に形成されている。このように構成されているので、さらにトグル機構を十分に屈曲させることができ、型開閉ストロークを大きくとることができ、固定盤の高さが低い竪型射出成形機を提供できる。

本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機を、一部断面で示す正面図である。 本実施の形態に係るトグル機構と型盤を一部断面で示す図であり、その（ア）はトグル機構が伸張状態を、その（イ）は屈曲状態をそれぞれ示すトグル機構と型盤を一部断面で示す正面図である。 本実施の形態に係るトグル機構の一部について、伸張状態と屈曲状態とを示す正面図である。 従来の竪型射出成形機を示す図で、機械中心線ＣＬの左側は型締状態を、右側は型開状態をそれぞれ示す竪型射出成形機の正面図である。 従来のトグル機構の一部について、伸張状態と屈曲状態とを示す正面図である。

以下、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、型締装置２と、型締装置２の上部に設けられている射出装置３とから構成されている。型締装置２は、支柱４、４に支持されている固定盤５と、この固定盤５の上方に配置されている上可動盤６と、固定盤５の下方に配置されている下可動盤７と、固定盤５を摺動自在に貫通し上可動盤６と下可動盤７とを連結している複数本のタイバー９、９、…と、固定盤５と下可動盤７の間に設けられているトグル機構１０とから構成されている。固定盤５の上面には下側金型１２が、上可動盤６の下面には上側金型１３が設けられ、トグル機構１０を駆動するとこれらの金型１２、１３が型締めされるようになっている。上可動盤６には中央部にくり抜き６ａが明けられ、上部から射出装置３が挿入されて、上側金型１３の図示されないスプルに射出装置３の射出ノズルが当接している。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、大きな型開閉ストロークが確保されているにも拘わらず、固定盤５の高さは低く抑えられているが、このようなことが実現できるのは屈伸率の大きいトグル機構１０が採用されているからである。つまりトグル機構１０に特徴がある。本実施の形態に係るトグル機構１０について説明する。

トグル機構１０は、図２の（ア）、（イ）に拡大して示されているように、一対の上側リンク１５、１５と、一対の下側リンク１６、１６と、一対のクロスリンク１８、１８と、クロスヘッド１９と、ボールねじ機構２１とから構成されている。上側リンク１５、１５はそれぞれの一方の端部が固定盤５に設けられているクレビス５ａ、５ａに第１のピン２０、２０によって軸支され、下側リンク１６、１６はそれぞれの一方の端部が下可動盤７のクレビス７ａ、７ａに第２のピン２１、２１によって軸支されている。そして上側リンク１５、１５と下側リンク１６、１６は、それぞれの他方の端部同士が第３のピン２２、２２によって回動可能に連結されている。本実施の形態に係るトグル機構１０においては、クロスリンク１８、１８も、その一方の端部がこの第３のピン２２、２２によって連結されている。このようなクロスリンク１８、１８はそれぞれ他方の端部が所定のピンによってクロスヘッド１９に回動可能に連結されている。

本実施の形態に係るトグル機構１０においては、上側リンク１５、１５は、下側リンク１６、１６よりも短くなっている点に特徴がある。具体的には上側リンク１５、１５の長さは、下側リンク１６、１６の長さの約０．７倍以下に選定されている。厳密に表現すると、本発明に係るトグル機構１０は、第１のピン２０の中心２０ａと第３のピン２２の中心２２ａの距離が、第２のピン２１の中心２１ａと第３のピン２２の中心２２ａの距離の０．７倍以下になるように、上側リンク１５、１５と下側リンク１６、１６の長さが選定されている。なお、好ましくは、この倍率は０．６〜０．７倍であり、本実施の形態に係るトグル機構１０では０．６５倍になっている。このように上側リンク１５、１５と下側リンク１６、１６の長さが選定されているので、後で説明するようにトグル機構１０は屈伸率が大きい。なお下側リンク１６、１６はこのように比較的長いので、下側リンク１６、１６が回転したときにボールねじ２３等に干渉しないように、下可動盤７においてクレビス７ａ、７ａ間は比較的広くなっている。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、屈伸率を大きくするために下側リンク１６、１６の形状についても工夫されている。すなわち、本実施の形態において下側リンク１６、１６には、長さ方向の略中央において側部に円弧状の切欠き３２、３２が形成されている。この切欠き３２、３２は図２の（イ）に示されているようにトグル機構１０が屈曲されるときに上側リンク１５、１５を軸支している固定盤５のクレビス５ａ、５ａがぶつからないようにするためのものである。切欠き３２、３２によってクレビス５ａ、５ａの干渉が避けられるので、トグル機構１０は大きな屈伸率が確保されることになる。切欠き３２、３２は下側リンク１６、１６における応力集中の原因になるが、比較的浅く形成されており、その形状も滑らかであるので、強度上の問題はない。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、クロスヘッド１９、これを駆動するボールねじ機構２１についても特徴がある。クロスヘッド１９にはボールねじ機構２１のボールねじ２３の先端部が固着されている。このクロスヘッド１９はクロスリンク１８、１８が連結されている両側の連結部に比して、ボールねじ２３が固定されている固定部が高い位置になるように形成されている。そして固定部の下側には円柱状のくり抜き２６が明けられている。ボールねじ２１に螺合しているボールナット２４には、その下部に筒状のスリーブ体２９が一体的に設けられている。スリーブ体２９は、内径がボールねじ２３の径よりわずかに大きく、ボールねじ２３が挿通自在になっている。下可動盤７にはこのようなスリーブ体２９が軸受機構３１を介して回転可能に設けられている。図２の（イ）に示されているように、トグル機構１０が屈曲した状態において、クロスヘッド１９に形成されているくり抜き２６にボールナット２４が収納されるようになっている。すなわちくり抜き２６はボールナット２４の収納スペース２６ということができ、トグル機構１０を十分に屈曲させることができることになる。図には示されていないが、ボールナット２４は所定の駆動機構によって回転されるようになっている。ボールナット２４を正方向・逆方向に回転すると、トグル機構１０が伸張・屈曲する。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、上側リンク１５、１５と下側リンク１６、１６のそれぞれの長さが所定の関係になるように選定されているので型開閉ストロークが大きいが、その理由を説明する。図３には、片方の上側リンク１５と下側リンク１６とについて、伸張した状態１５Ａ、１６Ａと、屈伸した状態１５Ｂ、１６Ｂとが示されている。トグル機構１０が伸張・屈伸するときに、実際には下可動盤７が上下するが、図３においては便宜上、下可動盤７を固定的に描いている。図から明らかなように、下側リンク１６Ａ、１６Ｂは、第２のピン２１の中心２１ａ回りに半径Ｒで回動する。図には第１のピン２０は示されていないが、上側リンク１５Ａ、１５Ｂは、トグル機構１０が伸張・屈曲されるときに第１のピン２０の中心２０ａ、２０ａが相対的に上下する。この相対的な上下の移動距離３４が型開閉ストローク３４に相当する。型開閉ストローク３４は、トグル機構１０が伸張した状態と屈曲した状態とによって与えられ、最も伸張した状態になるのは、下側リンク１６Ａと上側リンク１５Ａとが略直線状に配置されている状態のときであり、最も屈曲した状態になるのは、下側リンク１６Ｂの側部が下可動盤７の所定の部分３５に当接するときである。本実施の形態に係るトグル機構１０は、上側リンク１５Ｂが下側リンク１６Ｂより短いので、上側リンク１５Ｂと下側リンク１６Ｂとが効率よく折り曲げられ、この最も屈曲した状態において、第１のピン２０の中心２０ａと第２のピン２１の中心２１ａの高さ方向の差３７が短くなっている。トグル機構１０の高さは、第１のピン２０の中心２０ａと第２のピン２１の中心２１ａの上下方向の高さ３８で便宜上与えることができるが、本実施の形態に係るトグル機構１０は、高さ方向の差３７が短くなっているので、トグル機構１０の高さ３８に比して、型開閉ストローク３４が大きくなっている。つまり小型のトグル機構１０であっても大きな型開閉ストローク３４が確保されることになる。従って本実施の形態に係る竪型射出成形機１は型開閉ストローク３４が大きいにも拘わらず固定盤５が低く抑えられている。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は色々な変形が可能である。例えば、トグル機構１０は、下側リンク１６、１６に切欠き３２、３２が形成されているように説明したが、切欠き３２、３２は必須ではない。また本実施の形態においてボールナット２４はスリーブ体２９を介して下可動盤７に設けられているように説明したが、スリーブ体２９を設けずに、所定の軸受機構によって直接下可動盤７に設けるようにしてもよい。さらにはクロスヘッド１９についても、形状の変形が可能であり、本実施の形態に係る形状に限定される必要はない。

１ 竪型射出成形機 ２ 型締装置
３ 射出装置 ４ 支柱
５ 固定盤 ６ 上可動盤
７ 下可動盤 ９ タイバー
１０ トグル機構 １２ 下側金型
１３ 上側金型 １５ 上側リンク
１６ 下側リンク １８ クロスリンク
１９ クロスヘッド ２０ 第１のピン
２１ 第２のピン ２２ 第３のピン
２３ ボールねじ ２４ ボールナット
２６ 収納スペース ２９ スリーブ体
３１ 軸受機構 ３２ 切欠き

Claims (1)

1. 下側金型が取り付けられる固定盤と、該固定盤の上方に配置されて上側金型が取り付けられる上可動盤と、前記固定盤の下方に配置されている下可動盤と、前記固定盤を挿通し前記上可動盤と前記下可動盤とを連結している複数本のタイバーと、前記固定盤と前記下可動盤の間に設けられているトグル機構とからなる竪型射出成形機において、
   前記トグル機構は、一対の上側リンクと、一対の下側リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドとから構成され、
   前記上側リンクは一方の端部が第１のピンによって前記固定盤に軸支され、前記下側リンクは一方の端部が第２のピンによって前記下可動盤に軸支され、そして前記上側リンクと前記下側リンクのそれぞれの他方の端部同士が第３のピンによって連結され、
   前記クロスリンクは、その一方の端部が前記上側リンクまたは前記下側リンクあるいはその両方に回動可能に連結されていると共に他方の端部が前記クロスヘッドに回動可能に連結され、
   前記第１のピンの中心と前記第３のピンの中心の距離は、前記第２のピンの中心と前記第３のピンの中心の距離の０．６〜０．７倍になっており、
   前記一対の上側リンクは前記固定盤に形成されている一対のクレビスに前記一方の端部が軸支されており、前記一対の下側リンクには、前記トグル機構が屈曲されるときに前記クレビスとの干渉を避ける所定の切欠きがその側部に形成されていることを特徴とする竪型射出成形機。

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