JPH10510486A - 開放フレーム射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 射出成形機（１０）には、成形プロセス中の定置プラテン（１４）の角変位をなくすように特別に設計された開放フレーム（１２）が設けられている。更に詳細には、定置プラテン（１４）及び支持フレーム（１２）は、力が加えられたときに直線的に変位するように、サイクルのクランプ閉鎖部分中、プラテンに作用する力線に対して一定の慣性モーメントを維持するように形成されている。更に、フレーム（１２）には、ダイ高さ調節機構に連結するための一体の支持部材（２６）が設けられている。支持部材（２６）は、開放フレームの距離を最小にし、かくして力が加えられたときに変形が加わるフレーム（１２）の長さを最小にするようにフレーム（１２）上に位置決めされている。

Description

【発明の詳細な説明】 開放フレーム射出成形機技術分野 本発明は、全体として、射出成形機用のクランプ機構に関し、更に詳細には、 プラテン間にタイバーを持たない射出成形機用のフレーム構造及びダイ高さ調節 機構に関する。背景技術 従来、射出成形機は、主動力源として油圧装置を使用するように設計されてい た。成形機における油圧システムは長年に亘って満足のいくものであると考えら れてきたが、このようなシステムには幾つかの固有の欠点がある。油圧オイルに は産業的環境内の塵埃や汚染物が加わり、濾過及び保守を必要とする。更に、オ イル漏れを起こす可能性があり、そのため「クリーンルーム」製造環境に適して おらず、おそらくは、土壌や地下水を経時的に汚染する。油圧駆動装置は、位置 決めの正確さ及び再現性が限定されており、油圧オイルの温度変化は性能を大き く変化させる。最後に、油圧駆動装置は、エネルギに関して効率的でなく、及び 従って、安定した性能のためにオイルの温度を一定に維持するため、オイルから 熱を取り除くための熱交換器やクーラーを必要とする。 電動モータサーボ機構駆動装置は、油圧装置に対する代わるものを提供し、多 年に亘って使用されてきた。モータの技術における最近の進歩及びクランプ機構 における改良により、完全に電動モータ駆動式の成形機（全電気式成形機）につ いての関心が高まってきている。現在の電動モータを信頼性がある機械式駆動装 置と組み合わせることによって、清潔で、静かで、精密で、エネルギ効率がよく 、再現性に優れた機械を提供する。 更に、射出成形機の金型取り付け面へのアクセスを容易にすることについての 関心が高まってきている。金型自体の大きさの他に、代表的には、冷却ライン、 コア機構、及び他の補助的な装置が金型本体に取り付けられている。従来の成形 機（タイバーを持つ）では、取り付けられた機器の全て又は一部を取り外さなけ ればならず、金型を取り付け面に取り付けることができるように、金型をタイバ ー間に装着するように操作しなければならなかった。特に小荷重の機械について の一つの解決策は、プラテン間のタイバーをなくし、成形プロセス中に発生する 力に耐えるのに必要な構造を機械フレームによって提供することであった。本明 細書中、この種の成形機を、便宜的に、「開放フレーム」射出成形機と呼ぶ。 開放フレーム機は或る程度の成功を収めたが、特定の欠点があった。最も特筆 すべきは、注入中に金型を閉鎖状態に保持するために所望の荷重を加えたとき、 「定置」金型取り付け面が角度をなして変形することである。このような変形が 起こると、不具合の部品が製造され、金型が過度に摩耗する。従来技術の開放フ レーム機は、金型取り付け面の一方又は両方を僅かに枢動するための手段を提供 することによってこの変形を補償しようと試みてきた。しかしながら、この方法 は、完全に満足のいく方法ではなかった。それは、金型区分を整合させること及 び金型に加わる圧力を均等に維持することと関連した問題点により、性能が一定 でなくなってしまうためである。均等な圧力は、分割面での局部的な「漏れ」、 及び多キャビティ金型における部品の重量等の部品の他の品質のばらつきを回避 する上で特に重要である。更に、従来技術のシステムは、成形面及び整合ピンの 大きな摩耗を引起し易く、そのため、金型の保守を更に頻繁に行わなければなら ない。 開放フレーム射出成形機の別の欠点には、機械を全電気式にすることと関連し た困難性が含まれる。実際上の目的について、全電気式成形機は、必要なクラン プ力を得る上で及び金型の開閉を迅速に行うために、トグル機構の機械的効率の 利点を備えていなければならない。しかしながら、トグル機構は所定のストロー ク長さを有するため、様々な大きさの金型を受け入れるため、ダイ高さ調節機構 を設けなければならない。これは、開放フレーム機械に困難をもたらす。それは 、更に効率的なダイ高さ機構は、代表的には、トグル型クランプ機構を持つ機械 のタイバー及び後プラテンと組み合わせてある、又は関連しているためである。 更に、従来技術の機構は、機械の全長を大きくする方法で形成されている。これ は、機械の価格を押し上げ、プラテンを適正に整合した状態に維持するフレーム の固有の性能を低下させる。従って、トグル型（全電気式）開放フレーム射出成 形機用の効率のよいダイ高さ調節機構が必要とされている。発明の開示 本出願人は、タイバーを持たない成形機の作動上の融通性を最適にしつつ、こ の成形機と関連した全ての利点を得るため、クランプ機構及び開放フレーム成形 機の構造を簡単にすることを望む。従って、本発明の目的は、金型取り付け面が 成形プロセス中に角度をなして変形することを阻止する、開放フレーム機械の設 計を提供することである。 本発明の別の目的は、遭遇する金型の様々な大きさに適合し、開放フレーム成 形機と適合し、機械の全長を最小にするダイ高さ調節機構を提供することである 。 以上の目的は、定置プラテンが成形プロセス中に角度をなして変形することを 阻止するため、特別に設計されたフレームを有する射出成形機を提供することに よって達成される。更に詳細には、定置プラテンを支持するフレーム端部は、金 型取り付け面での慣性モーメントが、クランプ機構が発生した力線に対し、力が 加えられたとき（又は取り除かれたとき）、比較的一定であるように形成されて いる。その結果、加えられた力によるプラテンの変位は力線と平行である。これ は、フレームの様々な幾何学的形状によって達成でき、一実施例を添付図面に示 す。更に、フレームには、ダイ高さ調節機構を取り付けるための手段を提供する 一体の支持部材が設けられている。支持部材は、「開放」フレームの距離を最小 にし、かくして力が加えられた場合に変形が加わるフレームの長さを最小にする ようにフレームに位置決めされている。図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるダイ高さ調節機構を含む射出成形機の側面図であり、 一杯に延ばした位置にあるトグルクランプ機構を互いに接触した金型部分ととも に示す。 第２図は、主にクランプ機構を示す、第１図の射出成形機の部分平面図である 。 第３図は、第１図と同様の部分側面図であるが、この図では、一杯に引っ込め られた位置にあるクランプを開放した金型部分とともに示す。 第４図は、本発明に開示されているようにフレーム構造に作用する力線を明瞭 に示すため、種々の構成要素及び細部が取り除いてある、第１図と同様の部分側 面図である。 第５図は、本発明によるダイ高さ調節機構の要素を詳細に示す、第１図に示す 構造の拡大部分側面図である。実施例 次に、添付図面のうち特に第１図を参照すると、この図には、射出成形機１０ が示してある。本発明の要素の相互作用を明らかにするため、この成形機の全体 構造を或る程度詳細に説明する。即ち、射出成形機１０は、射出ユニット１３を 支持するベース即ちフレーム１２を有する。射出ユニットは、例えば熱可塑性材 料を可塑化して流動性の粘性状態にし、可塑化した材料を成形キャビティ２４内 に射出する。成形キャビティ２４は、一対の協働する金型部分１８、２０によっ て構成される。これらの金型部分は、互いに対して移動自在であり、金型キャビ ティ２４を選択的に開閉する。 金型部分１８、２０は、金型移動−クランプシステム１１によって互いに対し て移動するように支持されている。金型移動−クランプシステムは、金型部分１ ８を固定的に支持するためにフレーム１２に連結された定置プラテン１４を含む 。全体に矩形の構造である定置プラテン１４は、フレーム１２と一体化されるよ うにフレーム１２にしっかりと固定されている。そのため、定置プラテン１４は 、金型部分１８が固定的に連結される平らな面１６を有する。金型部分２０は、 可動プラテン２２に固定されている。可動プラテン２２は、定置プラテン１４と 支持部材２６との間を延びるレール２８上で摺動自在に案内され、これらのレー ル上に支持されている。ダイ高さプラテン３２は、レール２９によってフレーム １２上に支持されている。これらのレールは、支持部材２６からフレーム１２の 端部まで延びている。以下に更に詳細に説明してあるように、金型移動−クラン プシステム１１はトグル型のシステムであり、金型部分２０を金型部分１８に向 かって及びこれから遠ざかるように移動し、可塑化した材料を金型キャビティ２ ４に注入し、これを金型キャビティ内で高圧下に置いたときにこれらの金型部分 １８及び２０を互いに固定的に保持するために設けられている。 機械フレーム１２は、タイバーなしで作動するように設計された成形機に特に 適した独特の幾何学的形状を有する。更に詳しく述べれば、定置プラテン１４及 び／又は定置プラテン１４を支持するフレーム１２の端部１５は、クランプシス テム１１によって加えられた第４図の１−１線が示す力線に対して一定の慣性モ ーメントを（成形サイクルに亘って）維持するように形成されている。従って、 この力の作用が及ぼされた要素の合成投影慣性モーメントは、クランプ力が加え られているとき、一定のままである。必須の荷重が加えられているとき、定置プ ラテン１４と関連したフレーム１２の端部１５が直線的に即ち力線１−１と平行 に移動する。その結果、金型部分１８、２０に作用する力は等しく、分割面のと ころで流出が起こらず、多キャビティ金型の充填が不均等になることがない。添 付図面に示す特定の幾何学的形状は、所望の結果を生じる形体を概略に例示しよ うとするものである。種々の複合形体をコンピューター分析すると、定置プラテ ン１４、フレーム端部１５、及びフレーム本体１２の構造が全て相互作用し、金 型取り付け面の所望の全体としての移動を生じるということが示された。 定置プラテン１４の面１６の反対側には射出ユニット１３が位置決めされてい る。第２図及び第３図には射出ユニット１３の一部が示してある。射出ユニット １３は、例えば固体状又は粉体状の熱可塑性材料を可塑化し、金型キャビティ２ ４に注入するのに適した溶融状態の流動性のあるマスを形成する。射出ユニット １３は、材料の可塑化を助け、材料を金型キャビティ２４に向かって搬送し、材 料を金型キャビティに高圧で注入するための回転自在のスクリュー（図示せず） を備えた管状バレルを有する。可塑化−射出ユニット１３の構造及び作動は当業 者に周知であり、本発明の理解にとって重要でないため、本明細書中ではこのユ ニットについてこれ以上説明しない。 射出成形機で代表的に使用される四つの平行な円筒形タイロッドの代わりに、 成形プロセス中に機械要素の適正な関係を維持するのに十分な構造的一体性を持 つようにフレーム１２を設計する。本発明の開放フレーム機械１０については、 フレーム１２上に二対のレール２８、２９が設けられており、これらのレールの 夫々の長さ方向軸線はほぼ平行に配置されている。上述のように、レール２８は 可動プラテン２２を支持し且つ案内する。好ましくは、可動プラテン２２の下を 定置プラテン１４の面１６の近くから延びており、支持部材２６の近くで終端す る。レール２９は、上文中に説明したように、ダイ高さプラテン３２を支持し且 つ案内する。好ましくは、ダイ高さプラテン３２の下で支持部材２６の近くから フレーム１２の基端まで延びている（第２図及び第３図参照）。 本発明の重要なシステムは、成形サイクル中に本質的に定置のままのダイ高さ プラテン３２を含むダイ高さ調節機構３０である。しかしながら、ダイ高さプラ テン３２は、支持部材２６が回転自在に支持する調節ナット３４によって、定置 プラテン１４に向かって及びこれから遠ざかるように調節できる。ナット３４は 、モータ駆動式チェーン３６等の任意の適当な手段で回転できる。モータ駆動式 チェーン３６は、調節ナット３４に作動的に連結されたスプロケットの周りに掛 けてあり、このスプロケットを駆動する。調節ナット３４は、調節ロッド３８の 端部に形成された雄ねじと係合し、関連した調節ロッド３８によって螺合支持さ れている。調節ロッド３８の反対端は、ナット３９によってダイ高さプラテン３ ２に固定されている。厚さが異なる金型を受け入れるため、ナット３４を回転さ せることによってダイ高さプラテン３２を支持部材２６（及び定置プラテン１４ ）に対して直線的に移動する。 可動プラテン２２は、当該技術分野で周知の設計のリニアベアリング４８によ ってレール２８上に摺動自在に支持されている。リニアベアリング４８はレール ２８と係合し、その横方向移動中にプラテン２２を正確に案内する。可動プラテ ン２２は、高さプラテン３２と定置プラテン１４との間に位置決めされており、 その前面４０は定置プラテン１４と向き合っており、金型部分２０を支持する。 金型部分２０は、金型部分１８と係合し、１つ又はそれ以上の金型キャビティ２ ４を形成する。これらのキャビティ内には、溶融状態の熱可塑性材料が注入され 、所望の部品を形成する。可動プラテン２２の後面４２は、横方向に間隔が隔て られた複数のピローブロック４４を支持する。これらのピローブロックは、前枢 動ピン４６を回転自在に支持する整合ボアを備えている。枢動ピン４６は、可動 プラテン２２を定置プラテン１４に関して前進させたり引っ込めたりするための トグル型クランプ装置１１の一部である。可動プラテン２２が枢動ピン４６でト グルリンクに連結されているため、クランプ機構１１を介して加えられる力は線 １−１のみに沿っており、プラテン２２を別の方向にずらそうとする力の成分が ない。 トグル型クランプ装置１１は、一端が前枢動ピン４６に枢着された一対のトグ ル前リンク５０及び一端が後枢動ピン５４に枢着された一対のトグル後リンク５ ２を含む従来の単トグル装置の形態である。ピン５４は、ダイ高さプラテンの複 数の横方向に間隔が隔てられたピローブロック５６の各々に形成された整合ボア に支持されている。夫々のトグル前リンク及びトグル後リンクは、最も内側の自 由端が中央枢動ピン５８で相互連結されている。中央枢動ピン５８は、油圧シリ ンダ６２のピストンロッド（図示せず）やボールねじ等のリニアアクチュエータ を一体に備えた電動モータ等のトグルアクチュエータに作動的に連結されている 。図示のクランプ装置１１については、シリンダ６２は、一対の支持リンク６４ 、６６に枢着された横部材６０で支持されている。支持リンク６４、６６の反対 端は、後枢動ピン５４及び前枢動ピン４６に夫々枢着されている。 第１図及び第２図では、可動プラテン２２は、ダイ高さプラテン３２に対して その一杯に延ばした位置（閉鎖位置）で示してある。トグルアクチュエータを作 動させ（ピストンロッドがその最も上側の位置まで延ばしてある）、中央枢動ピ ン５８の軸線を前枢動ピン４６の軸線と後枢動ピン５４の軸線との間を延びる線 上に置き、夫々のトグルリンク５０と５２とを同一線上に置く。可動プラテン２ ２が第２図に示す位置にあるとき、金型部分１８及び２０は接触しており、溶融 状態の熱可塑性材料が圧力下で注入される金型キャビティ２４を形成する。整合 したトグルリンク５０及び５２は、可動プラテン２２の位置を定置プラテン１４ に対して維持するのに役立ち、そのため、注入した材料によって金型キャビティ ２４の表面上に加えられる力による金型部分１８、２０の分離に対する抵抗（ク ランプ力）が存在する。機械１０のこれらの要素は、成形プロセスに必要な力線 を構成する。添付図面に示すように、この力線及びフレーム１２の端部１５の形 体が適合し、そのため、クランプ力を加えたとき及び取り除いたとき、力線に対 する支持構造の合成慣性モーメントは比較的一定のままである。従って、クラン プ力によるプラテン１４及び金型部分１８の移動は力線に対して平行であり、金 型部分１８、２０の平行整合に影響を及ぼさない。 注入した材料が十分に冷却した後、トグルアクチュエータを逆方向に作動し（ ピストンロッドをシリンダ６２内に引っ込め）、これによって中央枢動ピン５８ をシリンダ６２に向かって引っ張り、可動プラテン２２を定置プラテン１４ から遠ざかり且つダイ高さプラテン３２に向かうように移動し、金型部分を分離 し、金型部分を成形キャビティ２４から取り外すことができるようにする。この 開放位置では、可動プラテン２２は完全に引っ込められており、定置プラテン１ ４に対してその最も遠ざかった位置にある。ピストンロッドをシリンダ６２に引 込み、トグル前リンク５０及びトグル後リンク５２を角度をなして配向する。産業上の適用性 かくして、本発明の装置は開放フレーム射出成形機で成形を効果的に行う。本 発明の特定の実施例を例示し且つ説明したが、本発明の精神から逸脱することな く種々の変形及び変更を行うことができるということは当業者には明らかであろ う。例えば、フレーム１２の定置プラテン端部１５について、図示されているの と異なる幾何学的形状を設計し、所望の直線的移動を行うことができる。別の態 様では、上述のように、行われる調節方法に実質的に影響を及ぼすことなく、ダ イ高さ調節機構３０の特定の要素を変更することができる。従って、添付の請求 の範囲は、本発明の範疇のこのような変形及び変更の全てを含もうとするもので ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．定置金型取り付け面（１６）を支持するフレーム（１２）と、前記定置金型 取り付け面（１６）と実質的に平行な可動金型取り付け面（４０）と、クランプ 機構（１１）を有する開放フレーム射出成形機（１０）において、前記フレーム （１２）の少なくとも一部は、二つの金型取り付け面（１６、４０）が成形サイ クルに亘って実質的に平行な状態を保持するように、成形サイクル中に前記クラ ンプ機構（１１）によって加えられた力線に対して比較的に一定の慣性モーメン トを維持するように形成されている、ことを特徴とする射出成形機。 ２．金型支持端部（１５）及びクランプ端部を持つフレーム（１２）と、 前記金型支持端部（１５）のところで前記フレーム（１２）と構造的に一体 化された定置プラテン（１４）とを有する開放フレーム射出成形機（１０）にお いて、 前記クランプ端部と前記定置プラテン（１４）との間で前記フレーム（１２ ）と構造的に一体化された中間支持部材（２６）であって、成形サイクル中に発 生したクランプ力を前記定置プラテン（１４）及び前記中間支持部材（２６）を 通して前記フレーム（１２）に伝達する、中間支持部材（２６）と、 前記フレーム（１２）に取り付けられており、前記定置プラテン（１４）か ら前記中間支持部材（２６）まで延びる第１レール組（２８）と、 前記フレーム（１２）に取り付けられており、前記中間支持部材（２６）か ら前記フレーム（１２）の前記クランプ端部まで延びる第２レール組（２９）と 、 前記中間支持部材（２６）と前記定置プラテン（１４）との間に配置され、 前記第１レール組（２８）上に載止しており且つ前記第１レール組によって案内 される可動プラテン（２２）と、 前記中間支持部材（２６）と前記フレーム（１２）の前記クランプ端部との 間に位置決めされるように前記第２レール組上に載止したダイ高さプラテン（３ ２）と、 前記ダイ高さプラテン（３２）を前記中間支持部材（２６）に連結するため 、及び前記ダイ高さプラテン（３２）と前記定置プラテン（１４）との間の相対 距離を変化させるためのダイ高さ調節手段（３４、３６、３８）と、 前記ダイ高さプラテン（３２）と前記可動プラテン（２２）とを連結するト グルリンク（５０、５２、５８）を含み、前記可動プラテン（２２）を往復動さ せるクランプ機構（１１）とを有する、ことを特徴とする射出成形機。 ３．前記定置プラテン（１４）及び前記フレーム（１２）の金型支持端部（１５ ）は、成形サイクル中に加えられた力線に対して比較的に一定の慣性モーメント を維持するように幾何学的に形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載 の射出成形機（１０）。 ４．前記ダイ高さ調節手段は、前記ダイ高さプラテン（３２）と前記中間支持部 材（２６）とを連結するねじ山を備えた複数のロッド（３８）を含む、ことを特 徴とする請求項２に記載の射出成形機（１０）。 ５．金型支持端部（１５）及びクランプ端部を持つフレーム（１２）と、 前記金型支持端部（１５）のところで前記フレーム（１２）と構造的に一体 化された定置プラテン（１４）と、 中間支持部材（２６）と、を有する開放フレーム射出成形機（１０）におい て、 前記フレーム（１２）の前記金型支持端部（１５）は、成形サイクル中に加 えられた力線に対して比較的に一定の慣性モーメントを維持する形体を有し、 前記中間支持部材（２６）は前記定置プラテン（１４）と前記クランプ端部 との間で前記フレーム（１２）と構造的に一体化されており、前記成形サイクル 中に発生した力は、前記定置プラテン（１４）及び前記中間支持部材（２６）を 通して前記フレーム（１２）に伝達される、ことを特徴とする射出成形機。 ６．前記中間支持部材（２６）と前記定置プラテン（１４）との間に配置された 可動プラテン（２２）と、 前記中間支持部材（２６）と前記フレーム（１２）の前記クランプ端部との 間に配置されたダイ高さプラテン（３２）と、 前記ダイ高さプラテン（３２）を前記中間支持部材（２６）に連結するため 、及び前記ダイ高さプラテン（３２）と前記定置プラテン（１４）との間の相対 距離を変化させるためのダイ高さ調節手段（３４、３６、３８）と、 前記ダイ高さプラテン（３２）と前記可動プラテン（２２）とを連結するトグ ルリンク（５０、５２、５８）を含み、前記可動プラテン（２２）を往復動させ るクランプ機構（１１）とを有する、ことを特徴とする請求項５に記載の射出成 形機（１０）。