JP6820178B2 - 成形機 - Google Patents

Description

本発明は、トグル式型締め機構を備えた射出成形機又はダイカストマシン等の成形機に関し、特に、軽量化を維持しつつより高い剛性を保つことが可能なテールストックを備える成形機に関する。

従来、連続して溶融樹脂または溶融金属を金型に流し込み、冷却して成形品或いは鋳造物を得ることができる射出成形機やダイカストマシン等の成形機が用いられている。成形機の多くは、成形機上に固定された固定ダイプレートに対して固定金型を取付け、成形機上を移動可能な可動ダイプレートに対して可動金型を取りつけている。可動ダイプレートとテールストックは、トグルリンク機構やシリンダ等の伸縮する駆動装置によって連結されており、可動ダイプレートを固定ダイプレート側へ移動させ、可動金型を固定金型と当接させて、駆動装置の可動ダイプレートを押圧する力によって型締力を発生させる。この型締力は、固定ダイプレートとテールストックの間に発生する張力である。このように型締力を発生させて、溶融樹脂または溶融金属を可動金型及び固定金型によって形成されるキャビティに射出注入し、金型を冷却し、金型を開いて成形品又は鋳造物を取り出すという動作を繰り返して、成形品又は鋳造物を得ている。

上記のような成形機において、特に大型の成形品又は鋳造物を得るためには、大型の金型と、それに対応した大型の成形機が必要となる。つまり、固定ダイプレート、可動ダイプレート、駆動装置、テールストックは大型となり、成形機の設置の際はこれらを部品単位で設置場所に搬入し、現地にて組み立てを行う必要がある。また、従来から用いられているテールストックは、高い強度が必要であり、重金属によって肉厚に形成されている。この従来のテールストックは、左右側面部、上下底面部、及び背面の各々を、型締力の応力に耐え得るように肉厚に形成されており、これによって数トンに及ぶ応力にも変形することなく用いることができるようになっている。

このようなテールストックの搬入出は、その重量に伴い大型のクレーン等を用いて行う必要があり、搬入出に掛かるコストは非常に大きくなってしまっていた。また、金型の金属を肉厚に形成することが必要であるため、材料費等の製造コストも大きく負担となっていた。本願出願人は、このような課題を鑑みて、強度を保ちつつ軽量化を実現するために、後方矩形部に略十字状の補強部を形成したテールストックを備えた成形機を提供することを目的として、特許文献１（特開２０１４−６５３０７号公報）を開示している。

特許文献１は、運搬性向上と製造コスト低減を図ることができるテールストックを備えた成形機を提供することを課題としている。
特許文献１は、テールストックを、略正方形に一体的に連結した前方矩形部と、同じく略正方形に一体的に連結した後方矩形部とからなり、これらの四隅を円筒部にて一体的に連結して形成する。更に、このテールストックの上下を荷重伝達底部によって薄肉に連結することで、型締力発生時の応力を分散させ、テールストックの水平方向の撓みを防止することができる。これにより、テールストックは従来形状と比較して肉抜き箇所が多く、形成の際の素材の使用量を抑制することができ、軽量化・低コスト化を図ることができるとしている。

特開２０１４−６５３０７号公報

しかし、トグルリンクを支持するテールストックは、型開時に折りたたまれるトグル機構部を収納するために、全体的に箱型形状となっており、“ふところ”に空間が形成された箱型を呈している。このような形状のために、型締時（図１の状態）では、トグルが伸びて黒矢印の方向に力型締を発生し、それによりテールストックには上下に開こうとする力（白矢印）が発生し、テールストックには腕部の上下方向の変位が生じ（図２）、型締機構の精度・信頼性が低下する。図２は、テールストックの各部の変位が点線により示されている。

そこで、このようなテールストックにおいて、トグル機構の剛性を確保しつつ、型締機構の精度・信頼性を上げるためには、このテールストックの変位を抑制する必要がある。そのため、従来は、背面部の反りに対しては、変形する部分には梁を入れ、腕部の変位に対しては、肉厚を増すことで対応してきた。

しかしながら、図２に示すような、背面の反り（ａ）や、その反りによって腕部が持ち上がるような変位（ｂ）に対しては、腕部を厚く構成することにより、変位を少なくする補強が有効に働くが、腕部先端のトグルの連結部の開きに対しての変位（ｃ）は、腕部の上下の厚みを増加させても抑制効果が低いことが分かった。その理由は、トグルリンクの連結部にはトグルリンクを挿入して連結するために、最も変位を抑制したいトグルピン挿入部の板厚方向の寸法が制限され、十分な強度をもたらすことができずに、変位が大きくなるためである。

本発明の成形機は、可動ダイプレートを前進または後退させるトグルリンク機構と連結するテールストックを備える成形機であって、
該テールストックは、水平に延設される（上下に配置される）上下の水平梁と、鉛直に延設される（左右両側に配置される）左右の鉛直梁とによって略正方形に形成される前方矩形部及び後方矩形部からなる箱型形状を呈し、該前方矩形部及び該後方矩形部の四隅にはタイバー挿入孔が形成されると共に、前記トグルリンク機構の端部を支承して連結する平板状の複数のトグルリンク連結部を形成しており、当該トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間には肉盛部を設け、
前記トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間に設けられた肉盛部は、概略三角形状を呈しており、
前記概略三角形状の肉盛部は、前記トグルリンク機構から受ける型締力に対して対向する型締力対向面を形成しており、この型締力対向面は、型締め時には、型締力Ｆをθの角度で力を受けるように形成されていることを特徴とする。
ただし、ここにおいて、θは６０°±１０°の範囲である。

本発明の成形機は、可動ダイプレートを前進または後退させるトグルリンク機構と連結するテールストックを備える成形機であって、
該テールストックは、水平に延設される上下の水平梁と、鉛直に延設される左右の鉛直梁とによって略正方形に形成される前方矩形部及び後方矩形部からなる箱型形状を呈し、該前方矩形部及び該後方矩形部の四隅にはタイバー挿入孔が形成されると共に、前記トグルリンク機構の端部を支承して連結する平板状の複数のトグルリンク連結部を形成しており、当該トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間には肉盛部を設け、
前記トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間に設けられた肉盛部は、前記トグルリンク機構から受ける型締力に対して対向する型締力対向面として曲面を形成していることを特徴とする。

さらに、本発明の成形機において、前記トグルリンク連結部は、前記前方矩形部から前方側に突出しており、前記トグルリンク連結部にトグルピンを挿通させるためのトグルピン挿入孔は、前記トグルリンク連結部における前記前方矩形部の内側寄りの箇所に配置されていることを特徴とする。

本発明の成形機においては、テールストックのトグル連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間に肉盛部を設けることにより、トグル連結部の変位を押さえ、型締機構の精度及び信頼性を上げることが可能である。

さらに、本発明の成形機においては、トグル連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間に設けられた肉盛部は、概略三角形状を呈することにより、テールストックが上下に持ち上がる方向の変位を抑制できる。

さらに、本発明の成形機においては、前記概略三角形状の肉盛部は、トグルリンクから受ける型締力に対して対向する型締力対向面を形成しており、この型締力対向面は、型締め時には、型締力Ｆをθの角度で力を受けるように形成し、θは６０°±１０°の範囲とすることにより、テールストックが上下に持ち上がる方向の変位をより効果的に抑制できる。

さらに、本発明の成形機においては、前記トグル連結部にトグルピンを挿通させるトグルピン挿入孔は、テールストックの本体部に近付けて配置ことにより、肉盛部により型締力Ｆをより確実に受けることができる。

本発明の実施例の射出成形機のトグルリンク機構が伸張した状態を示す側面図である。 本発明の実施例の射出成形機における型締時のトグルリンク機構の各部に作用する変位力を示す模式図である。 本発明の実施例の射出成形機のテールストックの前面を示す斜視図である。 本発明の実施例の射出成形機のテースストックの肉盛部を設けたトグルリンク連結部の詳細構成を示す概念図である。 水平梁に肉厚部を形成して変位に抗するようにした例。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を、図示した射出成形機を参照して説明する。勿論、本発明は、射出成形機に限らずダイカストマシンも含むものであり、その発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもないが、以下の説明では、射出成形機のトグルリンク機構への適用例を実施例として説明する。

本願明細書において、前後・上下・左右の方向は図１に示す方向を意味するものとして使用する。前後方向は、図１において、金型に向かう方向を前方という。上下方向は、図１における上下方向であり、左右方向は、図１における手前側・奥側を言う。

本実施例の射出成形機の構成について、図１に基づいて説明する。図１は射出成形機の全体構成を示す側面図である。１は、射出成形機であり、可動金型１１ａ及び固定金型１１ｂを当接させることで形成される図示しないキャビティ内に溶融樹脂を射出注入し、冷却固形化することで成形品を得るものである。２は、固定金型１１ｂを取り付けるための固定ダイプレートであり、図示しない射出成形機１のベース部に対して固定される。３は、一端を固定ダイプレート２に固定され、他方を後述のテールストック４に固定されるタイバーである。

本実施例において、タイバー３は４本にて構成され、固定ダイプレート３及びテールストック４にて支持固定される。４は、テールストックであり、タイバー３の一端を支持し、図示しないベース部に型厚調整等を行っている間を除いて固定される。５は、可動ダイプレートであり、一方に後述のトグルリンク機構を連結するトグルリンク連結部を有し、他方に可動金型１１ａを取り付けるための可動金型取付面を備える。６は、トグルリンク機構であり、テールストック４に支持され、可動ダイプレート５の型閉・型開動作を担い、型締力を可動ダイプレート５に伝達するものである。７は、トグルリンク機構６を駆動させるための駆動源としてのモータである。８は、モータ７の回転によって回転するプーリである。９は、モータ７の回転をプーリ８に伝達するベルトである。１０は、プーリ８の回転と共に回転し、その回転動作をトグルリンク機構６の型閉・型開方向の移動のための駆動力に変換する運動変換機構としてのボールネジである。

ここで、以上のような構成の射出成形機１によって成形品を製造する際の動作と、その際のテールストックに作用する変位力について説明する。
射出成形機１の固定ダイプレート２には固定金型１１ｂを、可動ダイプレート５には可動金型１１ａをそれぞれ取付固定する。型開きの際には、トグルリンク機構６は折りたたまれており、固定金型１１ｂと可動金型１１ａは離間した状態となっている。この型開状態から、型閉のためにモータ７を駆動し、ベルト９を介してプーリ８を回転させる。プーリ８の回転はそのままボールネジ１０の回転となり、ボールネジ１０の回転運動は直線運動に変換され、トグルリンク機構６を伸張させる。トグルリンク機構６は、一方の端部が移動不可能に固定されたテールストック４と連結されているために、トグルリンク機構６は伸張されて、テールストック４との連結部を起点として、可動ダイプレート５を固定ダイプレート２側へ押し進める。可動ダイプレート５に取り付けられた可動金型１１ａが、固定ダイプレートに取り付けられた固定金型１１ｂに接触した後にもトグルリンク機構６を押し広げることで、トグルリンク機構６の伸張は型締力（２つの金型を押し付けてキャビティを形成し樹脂漏れを防ぐための力）となって可動ダイプレート５、即ち可動金型１１ａを更に押圧する。

この型締力を発生させている状態においては、トグルリンク機構６を中心に、固定ダイプレート２及びテールストック４に対して外側に向けた応力（黒矢印）が発生し、タイバー３には固定ダイプレート２及びテールストック４を相互に引っ張る張力が応力として発生する。図１に示すようにトグルリンク機構６は水平方向から所定の角度であるαの傾きを有し、この傾きα及び型締力に対する応力によって、テールストック４は、中心を外側に持ち上げようとする力（白矢印）が生じ、テールストック４の背面は反り返り、端部が持ち上げられて歪むこととなる（図２）。

ここで、上記テールストック４の変形を防止するためのテールストック４の詳細な形状・構造について、図３に基づいて説明する。
図３は、テールストック４の前面（図３の手前側、つまり金型側）から見た斜視図である。４１は、前方矩形部であり、左右に配された鉛直梁と上下に配された水平梁５０，５１とを連結して一体形成されたものである。４２は、後方矩形部であり、前方矩形部４１と同様に鉛直梁と水平梁５０，５１とを連結して一体形成されたものである。４３は、前方矩形部４１と後方矩形部４２とを一体的に連結する連結部であり、連結部４３にはタイバー３を挿通させて固定するためのタイバー挿入孔４４が形成される。４５は、略十字状に形成された補強梁部であり、補強梁部梁が交差する中央部には駆動源取付部４６が形成される。４７は、トグルリンク機構６と連結するためのトグルリンク連結部であり、詳細は図示しないトグルピンを挿通させるためのトグルピン挿入孔４７ａが形成される。

上記のようなテールストック４を備えた射出成形機１によれば、従来から用いられているテールストックと比較して肉抜き箇所を多く形成でき、重量を減らすことができると共に形成にかかる素材を減らすことができる。重量が軽くなることで、成形機の設置の際により小さなクレーン等によって運搬することができ、運搬の際にかかる費用を抑制することができる。更に形成にかかる素材が従来よりも少ないため製造にかかるコストを抑制することができる。

図５に示すように、テールストック４の上下に配置された水平梁５０，５１には、肉厚部４８を形成することにより、上下に持ち上がるような変位に抗することはできる。図５は、図３と同じ符号の構成部材については同様の部材である。しかしながら、図２で説明したような、トグルリンク連結部４７の板厚方向の厚みが薄く構成されることによる（ｃ）の変位が抑止できずに、テールストック４の歪発生に繋がってしまうものであった。

そのために、本発明は、図３に示したとおり、トグルリンク連結部４７の側面及び隣接するトグルリンク連結部４７，４７間に肉盛部４９を設けたものである。その肉盛部４９を設けたトグルリンク連結部４７の詳細構成は、図４に示す。

肉盛部４９は、トグルリンク連結部４７の側面及び隣接するトグルリンク連結部４７，４７間に形成されるものであり、概略三角形状を呈している。概略三角形状の肉盛部４９は、トグルリンク６から受ける型締力Ｆに対して対向する型締力対向面４９ａを形成している。この型締力対向面４９ａは、型締め時には、型締力Ｆがθの角度で力を受けるように形成されている。
ここにおいて、θは６０°±１０°の範囲で型締力対向面４９ａを形成するのが望ましい。
この肉盛部４９は、三角形状に限られるものではない。肉盛部４９の型締力対向面４９ａは曲面により形成されても良い。

トグルピンを挿通させるためのトグルピン挿入孔４７ａは、型締力対向面４９ａによってトグルリンク６からの型締力を受けるために、テールストック４の本体部に近付けて配置される。つまり、上側の水平梁５０の端部に設けられたトグルピン挿入孔４７ａは、図４の下側に偏って配置され、図示はないが、下側の水平梁５１の端部に設けられたトグルピン挿入孔４７ａは、図４の上側に偏って配置される。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。また、本実施例を射出成形機として説明したが、ダイカストマシン等、他の成形機において適用しても何ら問題ない。

１ 射出成形機
２ 固定ダイプレート
３ タイバー
４ テールストック
４１ 前方矩形部
４２ 後方矩形部
４３ 円筒部
４４ タイバー挿入孔
４５ 補強梁部
４６ 駆動源取付部
４７ トグルリンク連結部
４７ａ トグルピン挿入孔
４８ 肉厚部
４９ 肉盛部
４９ａ 型締力対向面
５０，５１ 上下水平梁
５ 可動ダイプレート
６ トグルリンク機構
７ モータ
８ プーリ
９ ベルト
１０ ボールネジ
１１ 金型
１１ａ 可動金型
１１ｂ 固定金型

Claims (3)

1. 可動ダイプレートを前進または後退させるトグルリンク機構と連結するテールストックを備える成形機であって、
   該テールストックは、水平に延設される上下の水平梁と、鉛直に延設される左右の鉛直梁とによって略正方形に形成される前方矩形部及び後方矩形部からなる箱型形状を呈し、該前方矩形部及び該後方矩形部の四隅にはタイバー挿入孔が形成されると共に、前記トグルリンク機構の端部を支承して連結する平板状の複数のトグルリンク連結部を形成しており、当該トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間には肉盛部を設け、
   前記トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間に設けられた肉盛部は、概略三角形状を呈しており、
   前記概略三角形状の肉盛部は、前記トグルリンク機構から受ける型締力に対して対向する型締力対向面を形成しており、この型締力対向面は、型締め時には、型締力Ｆをθの角度で力を受けるように形成されていることを特徴とする成形機。
   ここにおいて、θは６０°±１０°の範囲である。
2. 可動ダイプレートを前進または後退させるトグルリンク機構と連結するテールストックを備える成形機であって、
   該テールストックは、水平に延設される上下の水平梁と、鉛直に延設される左右の鉛直梁とによって略正方形に形成される前方矩形部及び後方矩形部からなる箱型形状を呈し、該前方矩形部及び該後方矩形部の四隅にはタイバー挿入孔が形成されると共に、前記トグルリンク機構の端部を支承して連結する平板状の複数のトグルリンク連結部を形成しており、当該トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間には肉盛部を設け、
   前記トグルリンク連結部の側面及び隣接するトグルリンク連結部間に設けられた肉盛部は、前記トグルリンク機構から受ける型締力に対して対向する型締力対向面として曲面を形成していることを特徴とする成形機。
3. 前記トグルリンク連結部は、前記前方矩形部から前方側に突出しており、
   前記トグルリンク連結部にトグルピンを挿通させるためのトグルピン挿入孔は、前記トグルリンク連結部における前記前方矩形部の内側寄りの箇所に配置されていることを特徴とする請求項１記載の成形機。

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