JP7037871B2 - 強力型開機構を有する型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、強力型開機構を有する型締装置に関する。

射出成形装置は、射出装置と型締装置を主要素とする。型締装置で金型を型締めする。
型締めされた金型へ射出装置から溶融した樹脂材料を射出する。樹脂材料が固まったら、金型を開いて、樹脂製品を取り出す。

金型は開く瞬間（型開初期）に大きな型開き力が必要となる。少し金型が開くと、後は小さな力で金型を楽に開くことができる。
型開初期に大きな力で金型を開く機構は、強力型開機構と呼ばれる。
従来から、強力型開機構を有する型締装置が提案されてきた（例えば、特許文献１（図１）参照）。

特許文献１を図１１に基づいて説明する。
図１１は従来の型締装置の基本構成を説明する図である。この図で、型開き状態が示される。
型締装置１００は、固定型１０１が取付けられる固定盤１０２と、タイバー１０３と、可動型１０４が取付けられる可動盤１０５と、この可動盤１０５を移動する型締シリンダ１０６とを主要素とする。

固定盤１０２にサーボモータ１０７が固定され、可動盤１０５にナット１０８が固定されている。このナット１０８にサーボモータ１０７から延びるボールねじ１０９が噛み合っている。サーボモータ１０７でボールねじ１０９を型締め方向へ回すと、可動盤１０５が固定盤１０２側へ移動する。この移動は、固定型１０１に可動型１０４が当たるまで続けられる。

連結箱１１０で、可動盤１０５に型締ラム１１１が連結されているため、型締ラム１１１は可動盤１０５と共に移動する。
一方、固定盤１０２から延びるタイバー１０３で、型締シリンダ１０６が位置決めされているため、型締シリンダ１０６は移動しない。この型締シリンダ１０６の型締ピストン１１２に、ハーフナット１１３が設けられている。

図１２は従来の型締装置の作用図である。この図では、固定型１０１に可動型１０４が当たっている（ほぼ当たっているを含む）。ここで、型締ラム１１１に刻まれている周溝１１４にハーフナット１１３を噛み合わせる。次に、型締シリンダ１０６の型締室１１５へ圧油を供給する。型締ピストン１１２と型締ラム１１１と連結箱１１０と可動盤１０５と可動型１０４とが、一緒に型締方向へ付勢されるため、型締が完了する。

型締め状態で、射出が行われる。溶融樹脂材料が固化したら、型開きが実施される。
型開初期には、型開室１１６へ圧油を供給する。すると、型締ピストン１１２と型締ラム１１１と連結箱１１０と可動盤１０５と可動型１０４とが、一緒に型開方向へ移動する。この移動により、強力型開きが実施される。
この強力型開き後に、型締ラム１１１からハーフナット１１３を分離する。次に、サーボモータ１０７により、ボールねじ１０９を型開方向に回す。すると、可動型１０４と可動盤１０５と連結箱１１０と型締ラム１１１が型開方向へ、一緒に移動し、図１１に戻る。

ところで、型締シリンダ１０６には、型締室１１５に加えて、型開室１１６が設けられているため、構造が複雑である。そのため、型締シリンダ１０６は、高価になり、型締装置１００が高価になる。

近年、生産設備のコストダウンが求められる中、型締シリンダ１０６の構造を簡単にすることができる型締装置（強力型開機構を有する型締装置）が求められている。

特許第４８８３６４２号公報

本発明は、強力型開機構を有する型締装置において、型締機構の構造を簡単にすることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ベースと、このベースに固定される固定盤と、この固定盤に平行に配置され前記ベースで移動可能に支えられる型締機構と、この型締機構と前記固定盤の間に配置される可動盤と、前記固定盤から延びて前記可動盤及び前記型締機構を貫通するタイバーと、このタイバーに沿って前記可動盤を移動する型開閉機構と、この型開閉機構及び前記型締機構を制御する制御部とを備える型締装置であって、
前記型締機構にハーフナットが設けられ、前記タイバーに前記ハーフナットが噛み合う周溝が設けられ、
前記可動盤と前記型締機構とに、型開初期に型開きする強力型開機構が渡され、
前記型開閉機構及び前記強力型開機構は、油圧シリンダであり、前記型開閉機構のピストン径より前記強力型開機構のピストン径が大きく設定されることで、
前記強力型開機構は、前記型開閉機構より軸力が大きく且つストロークが短く設定され、
前記制御部は、前記ハーフナットの開閉制御及び前記強力型開機構の制御をも実行し、前記強力型開機構により、前記周溝に前記ハーフナットが同期するように、前記ハーフナットの位置を調整する制御をも実行することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、型締機構とは別に強力型開機構を設けた。型開閉機構及び強力型開機構は、油圧シリンダであり、型開閉機構のピストン径より強力型開機構のピストン径が大きく設定されている。
型締機構とは別に強力型開機構を設けたので、型締機構は構造が簡単になり、低コストになる。
また、特許文献１で開示される型締装置では、型締シリンダは非移動体であったが、本発明での型締機構は、移動体である。移動体である型締機構は、可動盤とほぼ一緒に移動する。
強力型開機構は、ほぼ一緒に移動する可動盤と型締機構とに掛け渡されている。強力型開機構は、ストロークが小さくて済み、小型になる。

その上、強力型開機構は、ハーフナットの位置を微調整するハーフナット位置調整機構を兼ねるため、付加価値が大きい。すなわち、独立したハーフナット位置調整機構は不要となる。
以上により、本発明によれば、構造が簡単で、低コスト化が図れる型締装置が提供される。

本発明に係る強力型開機構を有する型締装置の正面図である。 図１の２－２線矢視図である。 ハーフナットの歯とタイバーの周溝の拡大断面図である。 強力型開機構の構成図である。 型開状態から射出までの制御フロー図である。 ハーフナットの作用を説明する図であり、（ａ）で閉状態でのハーフナットが示され、（ｂ）で高圧型締時でのハーフナットが示され、（ｃ）で強力型開時でのハーフナットが示されている。 型締時での型締装置を示す図である。 射出後以降の制御フロー図である。 強力型開機構の別の構成図である。 本発明に係る強力型開機構を有する型締装置の別の正面図である。 従来の型締装置の基本構成を説明する図である。 従来の型締装置の作用図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示されるように、強力型開機構を有する型締装置１０（以下、単に、型締装置１０と記す。）は、ベース１１と、このベース１１に固定される固定盤１２と、ベース１１で移動可能に支えられる型締機構１３と、この型締機構１３と固定盤１２の間に配置されベース１１で移動可能に支えられる可動盤１４と、固定盤１２から延びて可動盤１４及び型締機構１３を貫通するタイバー１５と、このタイバー１５に沿って可動盤１４を移動する型開閉機構１６と、可動盤１４と型締機構１３とに渡した強力型開機構３０と、型締機構１３に付属するハーフナット１７と、このハーフナット１７を開閉させるハーフナット開閉機構１８と、このハーフナット開閉機構１８と強力型開機構３０と型開閉機構１６と型締機構１３とを制御する制御部１９と備えている。

強力型開機構３０は、型開閉機構１６より軸力が大きく且つストロークが短く設定される。この設定の一例として、型開閉機構１６は、駆動ロッド２１（油圧シリンダの場合はピストン）の径ｄ１が小さく、ストロークＳ１は大きくし、強力型開機構３０は、駆動ロッド３１（油圧シリンダの場合はピストン）の径ｄ２が大きく、ストロークＳ２は小さくする。

固定盤１２に固定型２２が取付けられ、可動盤１４に可動型２３が取付けられる。
好ましくは、ベース１１にレール２４を敷設し、このレール２４にスライダ２５、２６を載せる。そして、一方のスライダ２５で型締機構１３を支え、他方のスライダ２６で可動盤１４を支えるようにする。
レール２４とスライダ２５、２６の間に、鋼球を介在させることが推奨される。レール２４とスライダ２５、２６の間の摩擦損失が小さくなり、型開閉機構１６への負荷が軽減される。

可動盤１４は、型締機構１３に機械的に連結されているため、型開閉機構１６で可動盤１４を移動すると、型締機構１３は一緒（ほぼ一緒を含む。）に移動する。
よって、型開閉機構１６の駆動ロッド２１は、可動盤１４に連結する他、型締機構１３に連結してもよい。また、型開閉機構１６は、ベッド１１に取付ける他、固定盤１２に取付けてもよい。

タイバー１５には、必要な個所に周溝２７が等ピッチで刻まれている。ハーフナット１７は、閉じると、周溝２７に噛み合う。噛み合うと、タイバー１５に型締機構１３は固定（ほぼ固定を含む。）される。
ハーフナット１７を開くと、タイバー１５に対して、型締機構１３は移動可能となる。

図２に示されるように、強力型開機構３０は、例えば、型締機構１３の左上隅と右下隅との各々設けられる。いわゆる、対角に２個の強力型開機構３０を設けたことにより、図１において、可動盤１４を基準にして型締機構１３を傾くことなく移動させることができる。又は、型締機構１３を基準にして可動盤１４を傾くことなく移動させることができる。

強力型開機構３０は、１個又は４個であってもよく、個数は任意である。ただし、４個ではコストが嵩み、１個では可動盤１４（又は型締機構１３）が傾くリスクがあるため、２個が好ましい。

型開閉機構（図１、符号１６）も、対角に２個（２本）配置することが望ましい。しかし、型開閉機構１６は１個（１本）であっても差し支えない。

図３に示されるように、ハーフナット１７の歯は角歯１７ａである。角歯１７ａは、ハーフナット１７の長手軸２８に平行な周面１７ｂと、この周面１７ｂの一端に繋がり長手軸２８に直交する第１歯面１７ｃと、周面１７ｂの他端に繋がり長手軸２８に直交する第２歯面１７ｄとを有する。

また、タイバー１５側の周溝２７は、タイバー１５の長手軸２８に平行な溝底２７ａと、この溝底２７ａの一端に繋がり長手軸２８に直交する第１側面２７ｂと、溝底２７ａの他端に繋がり長手軸２８に直交する第２側面２７ｃとを有する角溝である。

角歯１７ａは、四角形断面の歯である。
仮に、ハーフナット１７の歯が三角形断面や台形断面の歯であると、長手軸２８に対して歯面が傾斜する。この傾斜により、軸力の一部が径方向の力に変換され、この径方向の力により、ハーフナット１７が開く。
この点、本発明のように四角形断面の歯であれば、ハーフナット１７が開くことはない。

図１に示された型締機構１３、型開閉機構１６、強力型開機構３０及びハーフナット開閉機構１８は、油圧シリンダ、空圧シリンダ、電動シリンダ、電動機構の何れであってもよい。

強力型開機構３０が、電動機構である場合の具体例を図４で説明し、油圧シリンダである場合の具体例を図９で説明する。
空圧シリンダは油圧シリンダと構造、作用が同じであるため、説明を省略する。
また、電動シリンダは電動機構と構造、作用が近似しているため、説明を省略する。

図４に示されるように、強力型開機構３０は、例えば、型締機構１３に回転自在に取付けた駆動ロッド３１としてのボールねじ３２と、このボールねじ３２を回す電動モータ３３と、この電動モータ３３に付属する電気式のブレーキ３４と、可動盤１４に取付けたナット３５とからなる。電動モータ３３及びブレーキ３４は、制御部（図１、符号１９）で制御される。

パターン１：ブレーキは非制動状態にしておき、電動モータを正回転させると、図４に示される型締機構１３に対して可動盤１４が離れる。すなわち、強力型開機構３０は、「伸動」する。
パターン２：ブレーキは非制動状態にしておき、電動モータを逆回転させると、図４に示される型締機構１３に対して可動盤１４が接近する。すなわち、強力型開機構３０は、「縮動」する。

パターン３：電動モータへの通電を停止して非通電状態にしておき、ブレーキを制動状態にすると、ボールねじが回転不能となる。すると、図４に示される型締機構１３に対して可動盤１４が固定される。すなわち、強力型開機構３０は、「ブロック」状態になる。
パターン４：電動モータを非通電状態にしておき、ブレーキを非制動状態にすると、ボールねじは回転自在になる。図４において、可動盤１４が図面左又は右へ移動しようとすると、ボールねじ３２が回転し、可動盤１４の移動を許容する。すなわち、強力型開機構３０は、「フリー」状態になる。

以上の構成からなる型締装置１０の作用を、図５に基づいて説明する。
図１に示される型開状態では、型締機構１３はブロック状態、ハーフナット１７は開状態、型開閉機構１６はブロック状態、強力型開機構３０はブロック状態とされる。
図５に示されるＳＴ０１（ステップ番号０１、以下同じ）で、型開閉機構は縮動される。すると、可動型が型締方向へ移動を開始する。
可動型が固定型にタッチしたら（ＳＴ０２）、型締機構をフリーにする（ＳＴ０３）。

図１に示される型開閉機構１６で、型締機構１３の移動量が算出できる。タイバー１５に刻まれている周溝２７の位置も既知である。ハーフナット１７の歯の位置も物理的に求まる。
以上の情報から、周溝２７とハーフナット１７の歯の位置ずれ量が計算できる。
強力型開機構３０で、位置ずれが是正されるように、型締機構１３を僅かに移動する（図５、ＳＴ０４）。すなわち、周溝にハーフナットを同期させる。

強力型開機構３０による同期の手順を具体的に説明する。
型開閉機構１６により、可動盤１４が非移動状態にある。そのため、強力型開機構３０を伸動させると、型締機構３０は可動盤１４から離れる方向へ移動する。また、強力型開機構３０を縮動させると、型締機構３０は可動盤１４に近づくように移動する。以上により、周溝２７にハーフナット１７の歯が同期される。

同期後にハーフナットが閉じられる（ＳＴ０５）。すなわち、図６（ａ）に示されるように、周溝２７に角歯１７ａが噛み合う。ＳＴ０４でハーフナットの位置が調整されたため、第１側面２７ｂと第１歯面１７ｃとの間に隙間Ｃ１が存在し、第２側面２７ｃと第２歯面１７ｄとの間に隙間Ｃ２が存在する。隙間Ｃ１と隙間Ｃ２は同一（ほぼ同一を含む。）である。隙間Ｃ１、Ｃ２が存在するため、ハーフナット１７の閉じ作業が円滑に行われる。

強力型開機構３０の一つの役割が済んだので、強力型開機構３０をフリーにする（ＳＴ０６、（表１、パターン４））。
次に、型締機構を伸動させる（ＳＴ０７）。すると、固定型に可動型が強く押され、高圧型締め状態となる。

ところで、型締機構１３を伸動させると、反作用でハーフナット１７が固定盤１２から離れるようとする。すると、図６（ｂ）に示されるように、第１側面２７ｂに第１歯面１７ｃが当たる。以降、ハーフナット１７は固定盤１２から離れる方向へは移動することはない。
この状態で、射出が行われる（図５、ＳＴ０８）。

図７に示されるように、固定型２２に可動型２３が高圧型締めされ、射出が行われた。
樹脂材料が固化したら、強力型開に備えて型締機構１３をフリーにする（図８、ＳＴ０９）。
次に、型開初期にて、強力型開機構を縮動させる（ＳＴ１０）。図７において、ハーフナット１７が閉じているため、型締機構１３は静止（ほぼ静止を含む。）している。静止している型締機構１３に対して、可動盤１４が強い力で引かれる。すると、固定型２２から可動型２３が開く。すなわち、強力型開がなされた。

以降、強力型開機構をブロック状態にし（ＳＴ１１）、ハーフナットを開状態にし（ＳＴ１２）、型開閉機構を伸動して、残りの型開を実施する（ＳＴ１３）。
型開状態で、型締機構をブロック状態にし、型開閉機構をブロック状態にする（ＳＴ１４）。これで、図５に戻ると共に図１に戻る。

なお、ＳＴ１０で強力型開機構を縮動すると、図７において、反作用でハーフナット１７が固定盤１２側に近づこうとする。すると、図６（ｃ）に示すように、第２側面２７ｃに第２歯面１７ｄが当たる。第２側面２７ｃ及び第２歯面１７ｄが長手軸（図３、符号２８）に直交しているため、力は長手軸に沿ってのみ伝わる。図６（ｂ）も同様である。
すなわち、図６（ｂ）と図６（ｃ）の何れにおいても、径方向（図６では上方向）の力がハーフナット１７に加わらない。径方向の力が加わらないため、ハーフナット１７が開くことはない。

次に、強力型開機構３０が油圧シリンダである具体例を、図９に基づいて説明する。
図９に示されるように、強力型開機構３０は、例えば、型締機構１３に固定されるシリンダ３７と、このシリンダ３７に収納されるピストン３８と、このピストン３８から延びる駆動ロッド３１としてのピストンロッド３９とからなる油圧シリンダであってもよい。ピストンロッド３９は可動盤１４に機械的に連結される。なお、可動盤１４にシリンダ３７を設け、型締機構１３にピストンロッド３９を連結することは差し支えない。

そして、第１油室４１の油は、第１逆止弁４２により流出が妨げられ、第２油室４３の油は、第２逆止弁４４により流出が妨げられる。このときには、ピストン３８は移動しない。第１油室４１の油圧が一定値以下で、且つ第２油室４３の油圧が一定値以下であれば、ピストン３８は移動しない。
すなわち、強力型開機構３０は、「ブロック」状態にある（後述の表２、パターンｃ）。

ピストンロッド３９に外力が加わり、例えば、第１油室４１の油圧が一定値を超えると、第１リリーフ弁４５が開き、ピストン３８は移動する。第２油室４３の油圧が一定値を超えると、第２リリーフ弁４６が開き、ピストン３８は移動する。
すなわち、強力型開機構３０は、疑似的に「フリー」の状態になる（後述の表２、パターンｄ）。

また、方向制御弁４７が切り換えられ、ポートＰとポートＡが連通すると、油圧ポンプ４８が供給する油は、第１逆止弁４２を通って、第１油室４１に供給される。同時に、パイロット圧により第２逆止弁４４が開かれる。ポートＢがポートＴに連通し、第２油室４３の油は、第２逆止弁４４を通って排出される。以上により、強力型開機構３０は、伸動される（後述の表２、パターンａ）。

また、方向制御弁４７が切り換えられ、ポートＰとポートＢが連通し、ポートＡとポートＴが連通すると、強力型開機構３０は、縮動される（後述の表２、パターンｂ）。
以上をまとめると、表２のようになる。

このような油圧シリンダを用いても、図５及び図８に示されるフローが実施される。

次に、変更例を、図１０に基づいて説明する。なお、図１と同じ構成要素には、図１の符号を流用し、詳細な説明は省略する。
すなわち、タイバー１５の自由端をシャフト支持板４９で支持させる。このシャフト支持板４９と可動盤１４（又は型締機構１３）とに、型開閉機構１６を掛け渡す。可動盤１４と型締機構１３の両方（又は一方）は、直接、ベース１１に載せる。その他は、図１と同じである。

尚、図６において、ハーフナット１７の歯は、四角形断面である角歯１７ａが好ましいが、強力型開力は、型締力より小さく設定することが可能であるため、第２歯面１７ｄ及び第２側面２７ｃを傾斜させることは可能である。すなわち、ハーフナット１７の歯は、図左半分が四角形断面で、図右半分が台形断面又は三角形断面とした非対称形状としてもよい。

本発明は、強力型開機構を有する型締装置に好適である。

１０…強力型開機構を有する型締装置、１１…ベース、１２…固定盤、１３…型締機構、１４…可動盤、１５…タイバー、１６…型開閉機構、１７…ハーフナット、１７ａ…角歯、１８…ハーフナット開閉機構、１９…制御部、２７…周溝（角溝）、３０…強力型開機構。

Claims (1)

1. ベースと、このベースに固定される固定盤と、この固定盤に平行に配置され前記ベースで移動可能に支えられる型締機構と、この型締機構と前記固定盤の間に配置される可動盤と、前記固定盤から延びて前記可動盤及び前記型締機構を貫通するタイバーと、このタイバーに沿って前記可動盤を移動する型開閉機構と、この型開閉機構及び前記型締機構を制御する制御部とを備える型締装置であって、
   前記型締機構にハーフナットが設けられ、前記タイバーに前記ハーフナットが噛み合う周溝が設けられ、
   前記可動盤と前記型締機構とに、型開初期に型開きする強力型開機構が渡され、
   前記型開閉機構及び前記強力型開機構は、油圧シリンダであり、前記型開閉機構のピストン径より前記強力型開機構のピストン径が大きく設定されることで、
   前記強力型開機構は、前記型開閉機構より軸力が大きく且つストロークが短く設定され、
   前記制御部は、前記ハーフナットの開閉制御及び前記強力型開機構の制御をも実行し、前記強力型開機構により、前記周溝に前記ハーフナットが同期するように、前記ハーフナットの位置を調整する制御をも実行することを特徴とする強力型開機構を有する型締装置。

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