JP6342248B2 - 開閉装置、成形装置および開閉装置の使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、トグル式の開閉装置、トグル式の開閉装置を備えた成形装置、およびトグル式の開閉装置の使用方法に関する。

従来、トグル式の型締装置を備えた射出成形装置が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の射出成形装置において、リアプラテン３と一体とされた固定のリンク５（一方のリンク）と可動のリンク６（他方のリンク）とはリンクピン９により結合されている。リンクピン９の両端部は両側に位置したリンク５、５に締まり嵌めで固定され、リンク５、５間に位置するリンク６，６はリンクピン９に対し、ブッシュ１２（第１図）を介して回動可能とされている。これらの組みつけはリンク５、５間にリンク６を介在させて、これらリンクのピン孔を整列させておき、一方側から、液体窒素で冷却して縮径したリンク９を嵌挿することにより行うことが記載されている。また、第１図において符号１３はリンクピン９（１０、１１）の軸芯に沿って設けた小径の貫通孔であり、ブッシュの交換時など、リンクピン９を取外す時に、この孔に液体窒素などの冷媒を流通させるためのものであること、が記載されている。そしてその効果として、同一の型締力に関して、従来より比較的細いリンクピンを使用でき、軽量化やコストダウンを計ることができること、作動中のリンクピンによる干渉域が縮小されること、貫通孔を設けたリンクピンは組みつけたままでこのピンのみを縮径させることができ、締まり嵌めにかかわらず、簡単に取外すことができることが記載されている（第２頁右上欄７〜１８行目、第２頁右下欄４〜８行目、第２頁右下欄１３〜１４行目、および図１）。

特開平２−８０８０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の射出成形装置においては、リンクピンの貫通孔に冷媒を流すタイミングは、ブッシュの交換時など、成形動作を行っていないときであり、成形動作中にリンクピンの貫通孔に冷媒を流すものではない。このため、成形動作中、特に型閉じ動作を高速で行っている最中に、リンクピンとブッシュとの摩擦熱により、リンクピンが膨張し、このため、リンクピンとブッシュとの間の摺動抵抗が増加したり、リンクピンやブッシュが摩耗したり、リンクピンとブッシュとの間でカジリなどの問題が生じるおそれがある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、成形動作中に、リンクピンとブッシュとの間で摺動抵抗が増加したり、摩耗が生じたり、カジリが生じたりせず、型閉じ動作を高速に行った場合でも、安定した型開閉動作を確保するとともに型開閉精度を維持することが可能な、開閉装置、成形装置および開閉装置の使用方法を提供することを目的とする。

本発明は、受圧盤と、一方の金型を支持する固定プラテンと、前記固定プラテンに対向して設けられ、他方の金型を支持するとともに前記固定プラテンに対して進退自在に配置された可動プラテンと、一端が前記受圧盤に連結され、他端が前記可動プラテンに連結されたトグル機構と、前記受圧盤に設けられ、前記トグル機構を屈伸させる駆動装置と、制御装置とを備え、前記トグル機構は、複数のリンクと、前記リンクと前記可動プラテン、前記リンクと前記受圧盤、及び前記リンク同士をそれぞれ連結する複数のピンとを有し、前記複数のピンのうち少なくとも１つのピンは、貫通孔を有し、前記制御装置は、前記金型を用いて成形を行う成形動作中に、前記少なくとも１つのピンの前記貫通孔に冷媒を流すように制御する制御部を有していることを特徴とする開閉装置である。

本発明は、前記少なくとも１つのピンの前記貫通孔の中心軸を、前記少なくとも１つのピンの中心軸からずらしたことを特徴とする開閉装置である。

本発明は、開閉装置を備えたことを特徴とする成形装置である。

本発明は、開閉装置の使用方法であって、前記開閉装置は、受圧盤と、一方の金型を支持する固定プラテンと、前記固定プラテンに対向して設けられ、他方の金型を支持するとともに前記固定プラテンに対して進退自在に配置された可動プラテンと、一端が前記受圧盤に連結され、他端が前記可動プラテンに連結されたトグル機構と、前記受圧盤に設けられ、前記トグル機構を屈伸させる駆動装置とを備えた開閉装置の使用方法であって、前記トグル機構は、複数のリンクと、前記リンクと前記可動プラテン、前記リンクと前記受圧盤、及び前記リンク同士をそれぞれ連結する複数のピンとを有し、前記複数のピンのうち少なくとも１つのピンは、貫通孔を有し、前記使用方法は、成形工程中に、前記少なくとも１つのピンの前記貫通孔に冷媒を流すことを特徴とする開閉装置の使用方法である。

本発明によれば、金型を用いて成形を行う成形動作中に、リンクピンの貫通孔に冷媒を流す。これにより、成形動作中に、リンクピンとブッシュとの間で摺動抵抗が増加したり、摩耗が生じたり、カジリが生じたりせず、とりわけ型閉動作（型締動作）を高速で行った場合でも、安定した型開閉動作を確保するとともに型開閉精度を維持することができる。

図１は本発明の一実施の形態による射出成形機を示す斜視図。 図２は本発明の一実施の形態による射出成形機を示す側面図。 図３はリンクピンの周辺を示す断面図（図２のIII−III線断面図）。 図４は射出成形サイクルの説明図。 図５はリンクピンの変形例を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１乃至図５は、本発明の実施の形態を示す図である。図面は例示であり、説明のために特徴部を誇張することがあり、実物とは異なる場合がある。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。

（本実施の形態の構成）
まず、図１乃至図３により、射出成形機（成形装置）の構成について説明する。図１乃至図３は、本実施の形態による射出成形機を示す図である。

図１乃至図３に示すように、射出成形機１０は、射出装置２０と、トグル式の型締装置（型開閉装置、開閉装置）３０とを備えている。

このうち射出装置２０は、型締装置３０に対して移動自在に配置されており、成形材料を型締装置３０に支持された金型１４内（より具体的には固定金型１５および移動金型１６内）に射出充填するものである。

一方、型締装置３０は、ベース３１と、ベース３１上に固定された受圧盤３２と、ベース３１に固定されるとともに固定金型（一方の金型、他方の金型）１５を支持する固定プラテン３３と、ベース３１上で固定プラテン３３に対向して設けられ、移動金型（他方の金型、一方の金型）１６を支持するとともに固定プラテン３３に対して進退自在に配置された可動プラテン３４とを備えている。

このうち固定プラテン３３と受圧盤３２とは、複数の（例えば４本の）タイバー３５によって所定の間隔を空けて結合されている。可動プラテン３４は、これらタイバー３５の軸方向に摺動可能に設けられている。また、ベース３１にはガイド部材３６が設けられており、可動プラテン３４は、ガイド部材３６に沿って案内されるようになっている。

また、可動プラテン３４は、トグル機構３７によってタイバー３５の軸方向に摺動可能に移動される。トグル機構３７は、その一端３７ａが受圧盤３２に連結され、他端３７ｂが可動プラテン３４に連結されている。トグル機構３７は、屈伸することにより、可動プラテン３４をタイバー３５の軸方向に摺動させる。また受圧盤３２には、トグル機構３７を屈伸させるための型開閉駆動装置（駆動装置）３８（図２参照）が設けられている。

トグル機構３７は、複数（本実施の形態では３つ）のトグルリンク（第１のトグルリンク４１ａ、第２のトグルリンク４１ｂ及び第３のトグルリンク４１ｃ）と、第２のトグルリンク（リンク）４１ｂと可動プラテン３４、第１のトグルリンク（リンク）４１ａと受圧盤３２、第３のトグルリンク（リンク）４１ｃとクロスヘッド４２、及びトグルリンク（リンク）４１ａ〜４１ｃ同士をそれぞれ連結する複数のリンクピン（ピン）３９ａ〜３９ｅとを有している。

具体的には、第１のトグルリンク４１ａは、その一端が受圧盤３２の外端部３２ａにリンクピン３９ｅを介して枢着されている。また、第２のトグルリンク４１ｂは、その一端が第１のトグルリンク４１ａにリンクピン３９ｃを介して枢着され、その他端が可動プラテン３４の外端部３４ａにリンクピン３９ｄを介して枢着されている。さらに、第３のトグルリンク４１ｃは、その一端が第１のトグルリンク４１ａの中間部４１ｄにリンクピン３９ｂを介して枢着され、その他端がクロスヘッド４２にリンクピン３９ａを介して枢着されている。

なお、本実施の形態において、トグル機構３７は、上側に２つ、下側に２つの計４つ設けられており、上側２つのトグル機構３７と下側２つのトグル機構３７とでは、その構成は上下対称となっていることを除き略同一である。

型開閉駆動装置３８は、回転運動を直線運動に変換するための機構であり、クロスヘッド４２に組み込まれたボールナット４３と、このボールナット４３に螺合しているボールネジ軸４４と、ボールネジ軸４４を回転駆動させる電動モータ４５とを有している。またボールネジ軸４４の一端は、ベアリングケース部４７内に設けられた不図示の軸受により回転可能に支持されている。さらに電動モータ４５の駆動力は、ベルト・プーリ４６を介してボールネジ軸４４に伝達される。

クロスヘッド４２は、可動プラテン３４側から見て略十字形状を有しており、上下にそれぞれ突出する上方アーム４２ａおよび下方アーム４２ｂと、左右にそれぞれ突出する一対の側方アーム４２ｃ、４２ｄとを有している。このうち上方アーム４２ａおよび下方アーム４２ｂは、それぞれ上下に配置された第３のトグルリンク４１ｃに連結されている。また、一対の側方アーム４２ｃ、４２ｄには、それぞれクロスヘッドガイドバー（ガイドバー）４８が貫通している。このクロスヘッドガイドバー４８は、その両端が受圧盤３２に固定されている（図示せず）。また、クロスヘッド４２は、クロスヘッドガイドバー４８に支持されている。

ところで、本実施の形態において、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅは、それぞれ互いに隣接する２つのトグル機構３７の両方を横切るように延びており、各リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅは貫通孔５１を有している。この各リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの貫通孔５１には、後述するように冷媒が流されるようになっている。

図３は、リンクピン３９ｃ周辺の断面を示している。図３に示すように、第１のトグルリンク４１ａは挿入孔４１ｅを有し、第２のトグルリンク４１ｂは挿入孔４１ｆを有している。これら第１のトグルリンク４１ａの挿入孔４１ｅと第２のトグルリンク４１ｂの挿入孔４１ｆには、リンクピン３９ｃが挿入されている。また、第１のトグルリンク４１ａの挿入孔４１ｅの領域で、第１のトグルリンク４１ａとリンクピン３９ｃとが止めねじ５６によって互いに固定されている。

さらに、第２のトグルリンク４１ｂの挿入孔４１ｆ内にはブシュ５２が圧入されており、リンクピン３９ｃは、ブシュ５２内に挿入されている。各ブシュ５２とリンクピン３９ｃとは互いに高速で摺動するため、各ブシュ５２とリンクピン３９ｃとの間には隙間５３が設けられている。この隙間５３が大きすぎると、機械の精度が低下するおそれがある。一方、隙間５３が小さすぎても摺動抵抗の増加や、摩耗やカジリなどの問題を生ずることがある。したがって、隙間５３の大きさを略一定に保持することが好ましい。

またリンクピン３９ｃには、その内部を長手方向に貫通する貫通孔５１が形成されている。この貫通孔５１には、固定金型１５および移動金型１６を用いて成形を行う成形動作中に冷媒が流されるようになっている。この場合、貫通孔５１は、その中心軸Ｃがリンクピン３９ｃの中心軸Ｌに一致するように延びている。

貫通孔５１の一端に冷媒の入口５１ａが設けられ、貫通孔５１の他端に冷媒の出口５１ｂが設けられている。さらに貫通孔５１の入口５１ａおよび出口５１ｂは、それぞれ配管５５を介して冷媒供給装置５４に接続されている（図１、図２参照）。そして冷媒供給装置５４からの冷媒が、配管５５を介して貫通孔５１の入口５１ａから供給され、この冷媒が貫通孔５１を通過する。その後、冷媒は貫通孔５１の出口５１ｂから排出されて、配管５５を介して冷媒供給装置５４に戻されるようになっている。

なお、冷媒としては、冷却水や液体窒素などの液体、又は空気などの気体であっても良い。また冷媒供給装置５４としては、固定金型１５および移動金型１６を冷却するための冷却水供給装置を用いても良い。

さらに、冷媒供給装置５４は、射出成形機コントローラ５０に接続されている。射出成形機コントローラ（制御装置）５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置等を有するコンピュータを含んで構成されていても良い。この射出成形機コントローラ５０は、入力された各種の情報に基づいて、射出装置２０および型締装置３０等を制御する。この場合、射出成形機コントローラ５０は、射出成形機１０全体を制御するコントローラ（制御部）を有しているが、少なくとも冷媒供給装置５４を制御する制御部を有していれば良い。

なお上記においては、第１のトグルリンク４１ａと第２のトグルリンク４１ｂとを連結するリンクピン３９ｃを例にとって説明したが、他のリンクピン３９ｄ、３９ｅについても、その構成は略同様である。

（本実施の形態の作用）
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、射出成形工程全体について簡単に説明する。図４に示すように、本実施の形態による射出成形機１０を用いて作製される成形品は、射出成形サイクル（成形工程）Ｓ１００を行うことにより成形される。具体的には、射出成形サイクルＳ１００は、型締工程Ｓ１０１、射出工程Ｓ１０２、計量及び冷却工程Ｓ１０３、型開き工程Ｓ１０４、製品取出工程Ｓ１０５を含み、これらの工程を順に繰り返すことで多数の成形品が作製される。

次に、型締工程Ｓ１０１における本実施の形態の作用について説明する。型閉、型締する際、本実施の形態による型締装置３０において、型開閉駆動装置３８によってクロスヘッド４２が前進してトグル機構３７が伸展される。すなわち、電動モータ４５が駆動することにより、ベルト・プーリ４６を介してボールネジ軸４４が所定方向に回動し、これによりボールナット４３およびクロスヘッド４２が固定プラテン３３方向に前進する。これにより上側のトグル機構３７が上方向に開くとともに下側のトグル機構３７が下方向に開き、クロスヘッド４２の移動がトグル機構３７を介して可動プラテン３４に伝達されて、固定金型１５および移動金型１６の型閉、型締がなされる。

また、型開き工程Ｓ１０４において固定金型１５および移動金型１６を型開する際は、これとは逆に、型開閉駆動装置３８によってクロスヘッド４２が後退してトグル機構３７が屈曲される。すなわち、電動モータ４５が駆動することにより、ベルト・プーリ４６を介してボールネジ軸４４が型閉時と反対方向に回動し、これによりボールナット４３およびクロスヘッド４２が受圧盤３２方向に後退する。ボールナット４３を受圧盤３２方向に後退させることで上側のトグル機構３７が下方向に閉じるとともに下側のトグル機構３７が上方向に閉じ、固定金型１５および移動金型１６の型開きがなされる。

このように、本実施の形態において、型閉、型締が完了した状態で第１のトグルリンク４１ａおよび第２のトグルリンク４１ｂが直線状となり、型開の際は、第１のトグルリンク４１ａおよび第２のトグルリンク４１ｂがボールネジ軸４４の軸線に向かって折れ曲がる、すなわち、内側に巻き込むように折れ曲がる構造となっている。

ところで、成形動作中、とりわけ各射出成形サイクルＳ１００の型締工程Ｓ１０１および型開き工程Ｓ１０４を行う間、トグル機構３７の開閉に伴って、リンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２は高速で摺動する。このため、とりわけ型締装置３０の可動プラテン３４をトグル機構３７を介して高速で移動させている最中に、このリンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２との摩擦熱により、リンクピン３９ｃ〜３９ｅが膨張し、リンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２との隙間５３が小さくなることが考えられる（図３参照）。このため、リンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２との間で摺動抵抗が増加したり、摩耗が生じたり、カジリが生じたりするおそれがある。また、このように隙間５３が小さくなった場合、摩擦抵抗が増大し、それに応じて発生する熱も増えるという悪循環に陥ることも想定される。

これに対して本実施の形態においては、固定金型１５および移動金型１６を用いる成形動作中に、リンクピン３９ｃ〜３９ｅの貫通孔５１に冷媒を流すようになっている。すなわち、射出成形機コントローラ５０によって制御されることにより、冷媒供給装置５４が冷媒を供給し、冷媒が配管５５を介して貫通孔５１の入口５１ａから供給される。この冷媒は、貫通孔５１を通過しながらリンクピン３９ｃ〜３９ｅを冷却する。これにより摩擦熱が加わったリンクピン３９ｃ〜３９ｅの温度が略一定に保持され、リンクピン３９ｃ〜３９ｅの膨張が抑制される。その後、冷媒は、貫通孔５１の出口５１ｂから排出されて、配管５５を介して冷媒供給装置５４に戻される。

このように、リンクピン３９ｃ〜３９ｅに対して摩擦熱が加わった場合でも、リンクピン３９ｃ〜３９ｅが冷媒によって冷却されているので、リンクピン３９ｃ〜３９ｅの膨張が抑えられ、リンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２との隙間５３が一定に保持される。これにより、リンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２との摺動抵抗が増加したり、リンクピン３９ｃ〜３９ｅに摩耗やカジリなどが生じる不具合が防止される。

なお、冷媒は、射出成形サイクル（成形工程）Ｓ１００の間、常時連続的にリンクピン３９ｃ〜３９ｅの貫通孔５１に流しても良い。または、冷媒は、射出成形サイクル（成形工程）Ｓ１００の間の一部、例えば、型締工程Ｓ１０１および型開き工程Ｓ１０４の間だけ流しても良い。

あるいは、冷媒を流すタイミングは、電動モータ４５のモータトルクが上昇したとき、又は射出装置２０によるショット数が一定値に達したときなど、予め定められた一定の条件に達した時点としても良い。この場合、リンクピン３９ｃ〜３９ｅの温度上昇を効果的に抑制することができる。さらに、リンクピン３９ｃ〜３９ｅ又はその周囲に、リンクピン３９ｃ〜３９ｅ又はその周囲の温度を測定するための温度センサ（図示せず）を予め設けておき、この温度センサの測定値が規定値を超えた場合に、冷媒を流すようにしても良い。この場合、リンクピン３９ｃ〜３９ｅの温度をより正確に制御することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、固定金型１５および移動金型１６を用いて成形を行う成形動作中に、リンクピン３９ｃ〜３９ｅの貫通孔５１に冷媒を流している。これにより、成形動作中に、リンクピン３９ｃ〜３９ｅとブシュ５２との間で摺動抵抗が増加したり、摩耗が生じたり、カジリが生じたりせず、とりわけ型締動作を高速に行った場合でも、安定した型開閉動作を確保するとともに型開閉精度を維持することができる。

なお、上記において、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの貫通孔５１に冷媒を流す場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。全てのリンクピン３９ａ〜３９ｅに貫通孔５１を設け、この貫通孔５１に冷媒を流しても良く、あるいは、リンクピン３９ａ〜３９ｅのうち一部にのみ貫通孔５１を設け、冷媒を流しても良い。

また、本実施の形態において、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの貫通孔５１の中心軸Ｃが、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの中心軸Ｌに一致する場合を例にとって説明したが（図３参照）、これに限られるものではない。例えば図５に示すように、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの貫通孔５１の中心軸Ｃを、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの中心軸Ｌからずらすようにしても良い。とりわけ、貫通孔５１の中心軸Ｃをリンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅの荷重面（より荷重が加わる面）側にずらすことが好ましい。例えば、リンクピン３９ｄの貫通孔５１の中心軸Ｃを受圧盤３２側にずらしても良く、リンクピン３９ｅの貫通孔５１の中心軸Ｃを可動プラテン３４側にずらしても良い。これにより、リンクピン３９ｃ、３９ｄ、３９ｅのうち、より摩擦熱が生じやすい荷重面側を効果的に冷却することができる。

なお、本実施の形態における成形装置としては、射出成形機に限られるものではない。例えば、ダイカストマシン等の金属成形機であってもよいし、他のプラスチック成形機であってもよい。

上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１０ 射出成形機（成形装置）
１４ 金型
１５ 固定金型（一方の金型、他方の金型）
１６ 移動金型（他方の金型、一方の金型）
２０ 射出装置
３０ 型締装置（型開閉装置、開閉装置）
３１ ベース
３２ 受圧盤
３３ 固定プラテン
３４ 可動プラテン
３５ タイバー
３６ ガイド部材
３７ トグル機構
３８ 型開閉駆動装置（駆動装置）
３９ａ〜３９ｅ リンクピン（ピン）
４１ａ 第１のトグルリンク（リンク）
４１ｂ 第２のトグルリンク（リンク）
４１ｃ 第３のトグルリンク（リンク）
４２ クロスヘッド
４３ ボールナット
４４ ボールネジ軸
４５ 電動モータ
４６ ベルト・プーリ
４７ ベアリングケース部
４８ クロスヘッドガイドバー（ガイドバー）
４９ 連結バー
５０ 射出成形機コントローラ（制御装置）
５１ 貫通孔
５２ ブシュ
５３ 隙間
５４ 冷媒供給装置
５５ 配管
５６ 止めねじ

Claims (4)

1. 受圧盤と、
   一方の金型を支持する固定プラテンと、
   前記固定プラテンに対向して設けられ、他方の金型を支持するとともに前記固定プラテンに対して進退自在に配置された可動プラテンと、
   一端が前記受圧盤に連結され、他端が前記可動プラテンに連結されたトグル機構と、
   前記受圧盤に設けられ、前記トグル機構を屈伸させる駆動装置と、
   制御装置とを備え、
   前記トグル機構は、
   複数のリンクと、
   前記リンクと前記可動プラテン、前記リンクと前記受圧盤、及び前記リンク同士をそれぞれ連結する複数のピンとを有し、
   前記複数のピンのうち少なくとも１つのピンは、貫通孔を有し、
   前記制御装置は、成形工程中に、前記少なくとも１つのピンの前記貫通孔に冷媒を流すように制御する制御部を有していることを特徴とする開閉装置。
2. 前記少なくとも１つのピンの前記貫通孔の中心軸を、前記少なくとも１つのピンの中心軸からずらしたことを特徴とする請求項１記載の開閉装置。
3. 請求項１又は２記載の開閉装置を備えたことを特徴とする成形装置。
4. 開閉装置の使用方法であって、
   前記開閉装置は、受圧盤と、一方の金型を支持する固定プラテンと、前記固定プラテンに対向して設けられ、他方の金型を支持するとともに前記固定プラテンに対して進退自在に配置された可動プラテンと、一端が前記受圧盤に連結され、他端が前記可動プラテンに連結されたトグル機構と、前記受圧盤に設けられ、前記トグル機構を屈伸させる駆動装置とを備え、前記トグル機構は、複数のリンクと、前記リンクと前記可動プラテン、前記リンクと前記受圧盤、及び前記リンク同士をそれぞれ連結する複数のピンとを有し、前記複数のピンのうち少なくとも１つのピンは、貫通孔を有し、
   前記使用方法は、
   成形工程中に、前記少なくとも１つのピンの前記貫通孔に冷媒を流すことを特徴とする開閉装置の使用方法。

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