JPH05504307A - 型クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 型クランプ装置 技術分野 本発明は型クランプ装置（ａ　ｍｏｌｄ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）に 関し、例えば合成樹脂射出成型機械に使用される型クランプ装置に関しており、 装！は、運動可能の型部分を静止の型部分に近接又は離隔するように運動させ、 閉鎖した型空所を画成し合成樹脂材料から製造される部品の高圧射出成型を可能 とする。詳細には本発明は型クランプ族！に関し、型部分間の相対的運動は１対 の電気モータによって行われ、各モータは、それぞれポールナツト（ｂａｌｌ　 ｎｕｔ）を駆動して運動可能のプラテンに取付けられた単一の非回転ねじを前進 させ、プラテンが運動可能の型部分を担持する。モータは、運動可能の型部分を 選択的に運動せしめて固定のプラテン上に取付けられた静止の型部分に接触又は 離隔させる。

従来の技術 比較的近年まで例えばダイキャスト機械または射出成型機械などの型閉鎖及びク ランプ装置は伝統的に流体圧駆動装置であって、流体圧駆動装置は１つ以上のピ ストンノリンダ形式のアクチュエータを含み、可動の型部分を迅速に移動せしめ ると共に材料を高圧で型空所内に射出するとき型部分の接触を維持するためのク ランプ力を作用せしめる。更に、流体圧駆動部！の使用は大直径の可動のラムが 大直径の流体圧シリンダ内に設けられて型部分を射出作業時に閉鎖状態に維持す るために必要な大きいクランプ力を与えるようにした流体圧シリンダ作動機械と 、可動の型部分を作動せしめ運動を制御する一連の互いに連結されたリンクまた はレバーを使用するトグル形式の機械との両者にも適用される。

しかし、成型サイクル中の各種工程時に成型機械の各種構造素子を監視し制御す るための精巧な電気的制御装置が開発さねだので、流体圧モータおよび流体圧ア クチュエータの使用は制御の程度において精巧な電気的制御装！に対比して制限 があることが判った。例えば流体圧作動の型クランプ装置は電気的制御装置によ って達成される精密性に対応する精密性を達成することができないが、これは主 として流体圧液体の小さいが重要な圧縮性の影響と、多数の成型サイクル間に生 ずる加熱とこれによる液体の膨張とに基づく。

流体圧作動クランプ装置によっても相当に良好な制御が達成されるが、成型品の 価格に直接に関係する全成型サイクル時間をさらに減少せしめるためには全く異 なる形式の駆動装置を使用する必要がある。型クランプ装百用の電気的モータ駆 動装置は例えば米国特許第２４８４７１２号、英国特許第１１３６５７３号各明 細書に開示されているが、広く使用されなかった。更に、これらの特許で開示す る電気的駆動装置は電気モータが型閉鎖およびクランプ装置を歯車駆動部！を介 して駆動しており、いくつかの互いに連結された部品の機械的遊隙の集積のため に可動プラテンの位置の充分に正確な制御ができない。さらに、上述英国特許で は機械的フライホイールを使用しており、大きい慣性を有して型閉鎖およびクラ ンプ装置の正確で迅速な制御が困難である。

従って、本発明の目的は成型機械のクランプ装置の電気モータ形式の駆動部！を 提供するにある。

本発明の別の目的は、一対のモータを有しその１つは可動のプラテンに連結され たねじの迅速な移動を行わせるように作動可能であり、他方のモータは可動のプ ラテンが運動の限度位置に到達したときに作動して高いクランプ力を与え可動の 型部分を静止の型部分に対して緊密にクランプする。

さらに本発明の目的は、正確な制御を与え成型サイクル時の死時間を最小としこ れによって各作動サイクルについての全時間を減少せしめる、電気的作動の型ク ランプ装置を提供するにある。

発明の開示 本発明の１つの特徴によれば、一対の共働する型部分によって限定される型空所 内に射出される型材料のための成型機械が提供される。機械は一対の共働する型 部分を開放、閉鎖する型クランプ装置を含み、該クランプ装置は型部分を担持し て対向する型部分に近接離隔するように運動可能の少くとも１つの可動のプラテ ンを含む。プラテン駆動部！が可動のプラテンに連結され可動のプラテンを第２ の静止のプラテンに近接離隔するように運動せしめる。プラテン運動装置は可動 のプラテンに非回転的関係で固定されたねじと、該ねじに作動的に連結され回転 的に係合してねじを軸方向に第１の直線速度で運動せしめる第１の駆動部とを含 んでいる。ねじに作動的に連結された第２の駆動装置がねじと回転的に係合して 該ねじを第２の直線速度で運動せしめ、該篤２の駆動装置は第１の駆動装置より も大きい出力トルクを与える。第１の駆動装置は可動のプラテンを静止のプラテ ンに近接離隔する迅速な移動を与え、第２の駆動装置は可動のプラテンを静止の プラテンに近接する緩徐な移動を与えて両プラテンを接触関係とし、両プラテン を充分な接触力をもって緊密に保持し、該接触力が圧力下で型空所内に射出され る合成樹脂材料による対抗的を力に抗するに充分なものとする。

図面の簡単な説明 図１は本発明による型移動およびクランプ装置を有する射出成型機械の上面図。

図２は図１の射出成型機械の部分断面側面図で、図の上半部は型クランプ装置が 可動のプラテンを最右方とし型部分が係合する状態を示し、図の下半部は可動の プラテンが静止のプラテンから後退して最後退位置にある各部品を示す図。

図３は図２の線３−３に沿う側面図。

図４は図２の線４−４に沿う側面図。

図５は図２の線５−５に沿う側面図。

図６は図１および図２に示す射出成型機械の制御装置のブロック図。

図７は図１および図２に示す射出成型機械の作動サイクルのい（つかの部分を示 すノーケンスダイヤグラム（順序的図）である。

発明を実施する最良のモード 特に図１および図２を参照すれば、射出成型機械１２の型クランプ装置１０が示 される。機械は型クランプ装置１０以外に塑性化および射出装置１４を含んでい るが、型クランプ族！のみについて詳述し、塑性化および射出装置は各種形態の ものとしてよいことは当業者に周知である。型クランプ装置１０と塑性化および 射出！１ｌｌ１４とは図示しない基台に取付けられている。図において塑性化お よび射出装置１４は当業者に周知の往復運動ねじ型射出ユニットとして示す。

本明細書においては合成樹脂材料の射出成型機械として説明するが、本発明は金 属のダイキャスト機械、ゴム成型機械その他の機械であって、１つの部品が別の 部品に対して迅速に運動し該２つの部品を予め定めた位置に高い力で保持するよ うにした各種の機械に同様に適用可能である。

クランプ装置１０は静止のプラテン１６を含み、プラテン１６には成型される所 望の部品の外表面を限定する型空所２０の一部を含む１つの型部分１８が固定さ れる。静止のプラテン１６から長手方向軸線に沿って間隔をおかれてダイ高さプ ラテン２２があって同様に機械の基台（図示しない）に取付けられている。この 静止のプラテン１６とダイ高さプラテン２２との間に４本の円筒形タイロ、ｙド ２４が望ましくは正方形または矩形配列で延長し、それらの軸線は互いに平行で ある。静止のプラテン１６とダイ高さプラテン２２とはそれぞれタイロッド２４ にナツト２６により固定され、ナツトはそれぞれのタイロッド２４の長手方向の 端部の図示しない外部ねじに係合する。

タイロッド２４に可動のプラテン２８が滑動可能に担持され、プラテン２８はほ ぼ矩形の形状で静止のプラテン１６の対応する固定の面３２に対向し対面する面 ３０を含む。可動のプラテン２８の面３０は形空所２０の他方部分を含む型部分 ３４を担持している。型部分３４は型部分１８と共働的に係合して、両者間に閉 鎖した型空所２０を限定し、所望の外形形状を有する成型部品の特定の形状を与 える。

図２に示すように、ダイ高さプラテン２２は可動のプラテン２８に面する凹所３ ６を含み、凹所３６は１対の垂直方向に間隔をおかれた平行なりロスヘッド案内 ロッド４０（図３参照）を収容するに適しており、各ロッド４０の長手方向軸線 はタイロッド２４によって限定される矩形断面内に位！し、タイロッド２４の長 手方向軸線と平行である。

可動のクロスヘッド３８は、１対の間隔をおかれて平行なスリーブ４４を担持す る垂直方向に延長する中央部材４２を含み、スリーブ４４内をそれぞれのクロス ヘッド案内ロッド４０が貫通延長する。さらに可動のクロスヘッド３８は２対の 横方向に間隔をおかれた上方リンク支持部４６と、可動のクロスヘッド３８から 可動のプラテン２８の方向に延長する対応的に配置された２対の下方リンク支持 部４８とを含む。各上方および下方リンク支持部４６．４８はそれぞれピボット ５０を含み、各アイドルリンク５２の一端がそれぞれピボット５０にピボット的 に連結される。可動のクロスヘッド３８は４つのアイドルリンク５２を担持して いる。各アイドルリンク５２の他端は第１のリンク５４の間隔をおかれた両端部 の間の中間位置に連結される。各第１のリンク５４の一端５６はヨーク５８にピ ボット的に担持され、ヨーク５８はダイ高さプラテン２２から可動のプラテン２ ８に向って外方に延長する。各第１のリンク５４の他方端６０はそれぞれ第２の リンク６２の一端にピボット的に連結され、第２のリンク６２の他方端はそれぞ れピボット６６を介して可動のプラテン２８にピボット的に連結される。

図２において、クランプ装！１０のそれぞれの可動部品の初期位置が図の下方部 分に示され、可動のクロスヘッド３８はダイ高さプラテン２２の凹所３６内に収 容されて、第１および第２のリンク５４．６２はＶ字形をなしている。可動のク ロスヘッド３８が図２において在方に運動すると上方および下方リンク支持部４ ６．４８はアイドルリンク５２を右方に移動せしめ、これにより最下方の第１の リンク５４をそれぞれのピボット５７の回りに反時計方向にピボット運動せしめ 、最上方の第１のリンク５４をそれぞれのピボット５７の回りに時計方向にピボ ット運動せしめる。第１のリンク５４のピボット運動により第２のリンク６２は 静止のプラテン１６に向う方向に運動し、その結果として可動のプラテン２８は タイロッド２４に沿って図２において左方から右方にタイロッド２４に沿って運 動する。

可動のクロスヘッド２８が左方から右方に最大距離だけ運動すると、それぞれの 部品は図２の上手部に示す位置となり、第１および第２のリンク５４．６２のそ れぞれの長手方向軸線は整合し、その結果として可動のプラテン２８はダイ高さ プラテン２２に相対的に最古方位！に運動する。この結果、型部分１８．３４は 共働関係となり、両者間に閉鎖した型空所２０を限定し、該型空所は溶融合成樹 脂材料を射出ユニット１４から受入れるに適し、射出ユニット］４は軟化した流 動性の合成樹脂材料を図示しない湯口を通して射出し、湯口は型空所２０から静 止の型部分１８の最右方の壁を貫通延長し、静止のプラテン１６内の通路７０（ 図５参照）に連通して射出ユニット１４内の通路と連通ずる。

溶融合成樹脂材料の必要量が閉鎖した型空所２０内に射出されて、十分な冷却期 間が経過すると、可動のクロスヘッド２８が図２において右方から左方に後退し て型部分１８．３４を充分な距離だけ分離させて成型部品の取出しを可能とする 。可動のプラテン２８に排出シリンダ７２を設け、図示しない１つ以上の排出ロ ッドを担持する排出板７４を移動せしめて成型品を可動の型部分３４から排出せ しめるようにしてよい。成型品の排出が完了すると可動のクロスヘッド２８は再 び図２において右方に運動せしめられ、第２の成型品を形成するため溶融合成樹 脂材料の第２のショットを受入れるために型部分を位置決めする。

再び図２の特に下半部を参照すると、可動のクロスヘッド３８にはナツト７８に よって非回転的に固定されたボールねじ７６を含む。ボールねじ７６は可動のク ロスヘッド３８から可動のプラテン２８とは反対方向に延長し、ダイ高さプラテ ン２２の横方向に延長する端部檗８０を貫通延長する。

図１に示すようにボールねじ７６は１対の電気モータ８２．８４により、それぞ れ歯付きベルト８６．８８を介して駆動され、ベルトはそれぞれボールナツト９ ０．９２を駆動し、各ボールナツトはボールねじ７６に回転可能に担持されて回 転可能に係合する。使用可能なモータの形式としてはサーボモータ、誘導モータ 、無ブラシＤＣモータなどがある。

図１に示すようにモータ８２はハウジング９４に支持され、ハウジング９４は駆 動スプロケット９６を収容し、ダイ高さプラテン２２の後部壁８０に固定される 。同様にモータ８４は、駆動スプロケット１００を収容してダイ高さプラテン２ ２の後部壁８０にボールねじ７６の垂直中心線の横方向反対側に固定されている ハウジング９８に支持される。図１に明らかのように、駆動スプロケット９６は 駆動スプロケット１００より大きい直径を有し、その結果として前者は関連する ポールナンド９０を駆動スプロケット１００によるよりも速く回転せしめて、ボ ールねじ７６の迅速な直線運動をポールナツトの回転方向によって定まる方向に 生ぜしめる。すなわち、関連するモータ８２は可動のクロスヘッド３８の迅速な 移動を達成する。

一方、モータ８４は小直径の駆動スプロケット１００を担持し対応するボールナ ツト９２を遅い回転速度で駆動しボールねじ７６に大きいトルクを与える。

各ボールナツト９０．９２はボールねじ７６の軸線に沿って互いに間隔をおかれ ており、ダイ高さプラテン２２の後部壁８０とハウジングの内側壁とがら推力軸 受１０２によって間隔をおかれており、推力軸受は当業者に理解されるように任 意適宜の形式であってよい。各モータ８２．８４の位置と、それぞれの駆動スプ ロケット９６．１００の寸法差とは図４に明示されている。

それぞれのモータ８２．８４の作動は図６に概略的に示す制御装置により制御さ れる。図示のように、各モータ８２．８４はモータ制御ユニット１０４に連結さ れ、ユニット１０４は成型機械の作動サイクルの予め定めた部分てそれぞれのモ ータを作動せしめる。

本発明によればボールねじの長手方向位置の非常に正確な制御が達成され、該ボ ールねじ７６のダイ高さプラテン２２に相対的な位１を決定するために外部的直 線位置トランスデユーサ１０６が設けられる。ボールねじの位置センサの別の可 能な形態として例えば内側角度位置エンコーダ（図示しない）としてもよく、各 モータ８２．８４が正常時に連続的にボールねじ７６に連結されているから該エ ンコーダをいづれかのモータに設けて該いづれかのモータがボールねじの長手方 向位置を代表する適当な出力信号のための検知点を与えるようにすることも可能 である。

本発明による型クランプ装置を有する射出成型機械の作動サイクルを図７に示し 、サイクルは型の両半部が互いに予め定めた距離だけ離れて成型された部品が型 空所から落下して型部分の下方に位置する適宜の部品収集部に落下することを可 能とする状態から開始する。可動のプラテン２８と可動の型部分３４との静止の プラテン１６と静止の型部分１８とに向かう初期運動は迅速移動モータ８２、す なわち図７のサーボモータ＃】によって達成される。モータ８２は前述のように 他の形式のモータでもよい。迅速移動モータ８２は図２の上半部で示すように第 １および第２のリンク５４．６２がそれぞれ延長位置に到達して可動の型部分３ ４が静止の型部分１８に著しく近接しまたは軽い初期接触を行う位置に可動のプ ラテン２８が到達するまで付勢される。この点に到達するとモータ８４、すなわ ち高トルククランプモータ、図７のサーボモータ＃２が付勢され高トルク入力を ボールねじに与える。モータ８４も別の形式のモータでもよい。高トルククラン プモータ８４の始動と同時に迅速移動モータ８２は動力が遮断され、高トルクモ ータ８４の作動時にはボールねじ７６は連結されているが自由回転となされてい る。高トルクモータ８４は必要なトルクをボールねじ７６に与え、可動の型部分 ３４は固定の型部分１８に向かう方向の残留運動距離があれば運動し、両型部分 １８．３４は堅く係合して閉鎖した型空所２０を限定する。溶融合成樹脂材料が 型空所２０内に射出ユニット１４から高圧で射出されると、可動の型部分３４の 型空所２０の投影面積に作用する高圧材料による力がダイ高さプラテン２２の方 向に作用し、型部分３４を静止の型部分１８から離れる方向に作用し、高トルク モータ８４によってボールねじ７６に与えられるトルクに基づく対抗力により釣 合わされる。

型空所２０が溶融材料で充填され、充分な時間間隔が経過して型内部の材料が充 分に冷却して得られた成型部品がその形状を維持可能となると、クランプ装置１ ０は最初に高トルクモータ８４を型部分を互いに近接せしめるときの回転方向　 ゛に対比して反対方向に回転せしめることによって開放されるが、型部分の最初 の分離が行われると高トルクモータ８４は除勢されるがボールねじ７６との連結 は維持され、迅速移動モータ８２が付勢されて可動のプラテン２８と可動の型部 分３４とは静止の型部分１８から予め定めた距離に到達するまで急速に後退せし められ、その点まで到達すると排出板７４が排出シリンダ７２によって作動せし められて完成した成型部品を成型型から排出し、これによって次の成型サイクル において別の成型品を成型するため型部分を再び一緒にすることを可能とする。

産業上の利用分野 本発明による型クランプ装！は成型機械の可動のプラテンの位！と作動とについ て非常に正確な制御を可能とし、機械を最小のサイクル時間で運転することを可 能とし、従って生産品の価格を減少せしめる。

本発明は射出成型機械の型クランプ装置に適用可能であるのみでなく、型が他の 材料からつ（られる成型品を限定するように使用される他の機械、例えば金属物 品を製造するためのダイキャスト機械、ゴム物品を製造するためのゴム成型機械 などにも使用可能である。さらに本発明は、迅速な移動時には低いトルクでよく 、その後の作動時には高いトルクが必要な応用例、例えば工作機械において、加 工片をねじ作動の移送供給装置によって迅速に運動せしめて加工片ホルダを装入 場所から加工または成形場所に移送し、次に高い送り力を与えて加工片を切断ま たは成形工具に押付けるようにする場合にも適用可能である。

本発明の特定の実施例について図示し、説明したが、当業者には本発明の精神か ら離れることなし５に各種の変形および改変を実施可能であることが明らかであ ろう。請求の範囲の記載は本発明の範囲内に属するこれら各種の変形および改変 のすべてを包含することを企図している。

ＦＩＧ、３　ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．一対の共働する型部分によって限定される型空所内で流動性材料を成型する 成型機械用のクランプ装置にして、１対の共働する型部分を開閉する型クランプ 手段と、型部分を担持する少くとも１つの可動のプラテンと、該少くとも１つの 可動のプラテンに連結されて該少くとも１つの可動のプラテンを第２のプラテン に近接又は離隔するように運動せしめるプラテン運動手段とを含み、 プラテン運動手段は、該可動のプラテンに非回転的関係で固定されたねじ手段と 、該ねじ手段に作動可能に連結され回転的に係合してねじ手段を第１の直線速度 で軸方向に運動せしめる第１の回転駆動手段と、該ねじ手段に作動的に連結され 回転的に係合してねじ手段を第２の直線速度で軸方向に運動せしめる第２の回転 駆動手段とを含み、第２の駆動手段は第１の駆動手段より大きい出力トルクを与 えるに適し、プラテン運動手段がねじ手段に回転的に担持され第１の駆動手段に 作動可能に連結された第１のボールナット手段とねじ手段に回転的に担持され第 ２の駆動手段に作動可能に連結された第２のボールナット手段とを含み、第１の 駆動手段は可動のプラテンを第２のプラテンに近接又は離隔する迅速な移動を生 ずるように作動され、第２の駆動手段は作動せしめられたときに可動のプラテン を第２のプラテンに向って緩徐に移動せしめ両プラテンを接触関係とし両プラテ ンを互いに緊密に保持し接触力が前記型空所内に圧力下で流動性材料が射出され ることによって対抗的に作用する力に対抗するに充分となされることを特徴とす る前記クランプ装置。
2. ２．請求項１に記載のクランプ装置にして、第２のプラテンが成型機械に対して 位置が固定されていることを特徴とする前記クランプ装置。
3. ３．請求項１に記載のクランプ装置にして、第１および第２の駆動手段が電気的 駆動モータであることを特徴とする前記クランプ装置。
4. ４．請求項３に記載のクランプ装置にして、電気的駆動モータがサーボモータで あることを特徴とする前記クランプ装置。
5. ５．請求項３に記載のクランプ装置にして、第１および第２の駆動手段がそれぞ れの駆動手段とそれぞれのボールナット手段との間に延長するベルト手段とスプ ロケット手段とを含むことを特徴とする前記クランプ装置。
6. ６．請求項１に記載のクランプ装置にして、第２の駆動手段が作動しているとき 第１の駆動手段が自由回転となり、第１の駆動手段が作動しているとき第２の駆 動手段が自由回転となることを特徴とする前記クランプ装置。
7. ７．請求項１に記載のクランプ装置にして、第２の駆動手段が第１の駆動手段よ り高い減速駆動であることを特徴とする前記クランプ装置。
8. ８．請求項１に記載のクランプ装置にして、型クランプ手段が可動のクロスヘッ ドと可動のプラテンとの間に延長する複数のピボツト運動可能のリンクを含むト グルクランプを含むことを特徴とする前記クランプ装置。
9. ９．請求項１に記載のクランプ装置にして、第１および第２のボールナット手段 がねじ手段上で互いに隣接しており、推力軸受によって分離せしめられ、それぞ れの外方に面する表面上に推力軸受が設けられていることを特徴とする前記クラ ンプ装置。
10. １０．請求項１に記載のクランプ装置にして、第１および第２の駆動手段が互い に独立に作動可能で、各駆動手段が機械の作動サイクル間を通してボールねじ手 段に連結されていることを特徴とする前記クランプ装置。