JP2009154475A - 型締め装置および射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の射出成形機に用いられる型締め装置は、可動部品の寸法のばらつきや経時的磨耗などにより、型締め力が大きく変化してしまうことがあった。
【解決手段】固定側金型１１が取り付けられる固定側プラテン２８と、固定側金型１１と対向する可動側金型１２が取り付けられる可動側プラテン３８と、この可動側プラテン３８と対向する加圧板４０を有し、この加圧板４０を介して可動側プラテン３８を固定側プラテン２８との対向方向に沿って駆動するためのプラテン駆動手段３９とを具えた本発明による型締め装置１４は、可動側プラテン３８とプラテン駆動手段３９の加圧板４０との間に組み込まれる皿ばね４５をさらに具え、この皿ばね４５の弾性力を型締め力として利用したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定側金型と可動側金型とを用いて成形加工を行う際に用いられる型締め装置およびこれを組み込んだ射出成形機に関する。

射出成形機の型締め装置は、構造上の違いから直圧式とトグル式とに大別される。

直圧式型締め装置は、可動盤に油圧または空圧シリンダが直接連結され、このシリンダに対して給排される油圧または空圧により、型締めを行う方式であり、特許文献１などで周知である。この特許文献１では、型盤に設けられた凹部にタイバーの先端部を導き、このタイバーの先端部に嵌め込まれる弾性体を介して型盤とタイバーとを連結するようにした技術も提案されている。これは、部品の高精度化に伴う部品コストの増大を抑制することを主な目的とし、タイバーにねじ加工を施すことなく、その形状を簡素化して部品コストの低減化および信頼性の向上を図ったものである。

一方、トグル式型締め装置は、可動盤に取り付けられたトグル機構を介して金型の開閉動作を行うと共に型締め力を発生させる方式である。このトグル機構の特徴として、作動するリンクアームの比率や位置によって、可動盤の移動速度および力の拡大率を変えられることが挙げられる。通常、可動盤の速度は型締め動作段階では早く、型締め動作終了間際になると遅くなり、最終的にはゼロとなるが、この時の力の拡大率は一般に数十倍程度となる。このような特徴から、トグル機構の駆動源としては油圧および空圧シリンダの他に、小出力の電動モータなども利用されている。

このように、直圧式とトグル式との構造上の違いから、比較的小型で省スペースの成形機には駆動源が小出力で済み、かつ小型化できるトグル式型締め装置を利用する場合が多い。しかしながら、トグル式型締め装置は、その構造上の理由により、型締め力にばらつきが生じ易いといったデメリットがある。トグル式型締め装置による型締め力は、次のようにして発生する。すなわち、トグル機構のリンクアームを型締め位置へと開き始めると、これらがほぼ一直線状となって可動側金型が固定側金型に最初に当接する。そして、リンクアームが１８０°に開き切った型締め位置におけるリンクアームの突っ張りにより、タイバーが弾性的に微小量引き伸ばされ、このタイバーの弾性変形に伴って発生する弾性力が型締め力となる。従って、金型の厚みのばらつきや、タイバーの長さのばらつき、あるいはその他の関連部品の微小な寸法のばらつきに加え、長期間に亙る稼働に伴って発生する可動部品の磨耗などに起因して型締め力に大きなばらつきが生じてしまうこととなる。

このようなトグル式型締め装置における型締め力のばらつきを抑制するためには、部品の寸法などを高精度化する必要がある。

特開平０６−００８２９５号公報

トグル式型締め装置における型締め力のばらつきを抑制するため、部品の寸法などを高精度化した場合、これに伴って部品コストも必然的に嵩んでしまう。

なお、比較的大型の成形機では、トグル機構にタイバーの弾性変形量を管理して型締め力を調節できる移動手段を組み込み、安定した型締め力を得ることができるようにしたものも一般的に知られている。しかしながら、このような移動手段は構造が複雑なため、その部品コストが非常に嵩んでしまい、小型の型締め装置には適合し得ないものである。

本発明の目的は、構造が簡単で部品寸法のばらつきや経時的摩耗などの外乱の影響を受け難く、安定した型締め力を発生し得る型締め装置およびこの型締め装置が組み込まれた射出成形機を提供することにある。

本発明の第１の形態は、固定側金型が取り付けられる固定側プラテンと、固定側金型と対向する可動側金型が取り付けられる可動側プラテンと、この可動側プラテンと対向する加圧板を有するプラテン駆動手段とを具えた型締め装置にある。プラテン駆動手段は、加圧板を介して可動側プラテンを固定側プラテンとの対向方向に沿って駆動するためのものである。この型締め装置は、可動側プラテンとプラテン駆動手段の加圧板との間に組み込まれる弾性部材をさらに具える。

また、本発明の第２の形態は、樹脂材料を可塑化してこれを固定側金型と可動側金型との間に形成されるキャビティ内へ所定量ずつ射出する射出装置と、本発明の第１の形態による型締め装置とを具えたことを特徴とする射出成形機にある。

本発明においては、プラテン駆動手段の加圧板と可動側プラテンとの間に弾性部材が組み込まれているため、可動側プラテンは弾性部材を介してプラテン駆動手段により固定側プラテンとの対向方向に沿って駆動される。従って、型締め時においてプラテン駆動手段を操作し、可動側プラテンを固定側プラテンへと前進させることにより、可動側プラテンに取り付けられた可動側金型が固定側プラテンに取り付けられた固定側金型に当接する。加圧板はその型締め位置までさらに前進し続けるため、加圧板と可動側プラテンとの間に組み込まれた弾性部材が弾性変形し始め、加圧板が型締め位置へと移動し終えるまで弾性部材の弾性変形が続くこととなる。この結果、弾性部材の弾性変形力が型締め力として固定側金型と可動側金型との当接面に作用する。

本発明の型締め装置によると、可動側プラテンとプラテン駆動手段の加圧板との間に弾性部材を組み込むようにしたので、これまでタイバーの弾性変形量に依存していた型締め力として弾性部材の弾性変形力を利用することが可能となった。弾性部材の弾性係数は、タイバーのそれと比較すると非常に小さな値となるため、型締め力に影響を与えるプラテン駆動手段における各種可動部分の寸法のばらつきや経時的な摩耗などが発生しても、型締め力の変化を最小限に抑えることができる。この結果、長期的に安定した型締め力を得ることが可能となる。また、可動側プラテンと加圧板との間に弾性部材を介装しているため、型締め力のばらつきを吸収できるような弾性係数を持った弾性部材を用いることができる。

本発明の射出成形機によると、本発明による型締め装置を具えているので、構造が簡単で部品寸法のばらつきや経時的摩耗などの外乱の影響を受け難く、安定した型締め力を発生し得る型締め装置を具えた射出成形機を提供することができる。

本発明による射出成形機を竪型の射出成形機に応用した一実施形態について、その概略構造を表す図１および図２を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこのような実施形態のみに限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することが可能である。

本実施形態における竪型の射出成形機の概略構造を型開き状態にて図１に示し、その型締め状態を図２に示す。すなわち、この射出成形機１０は、樹脂材料を可塑化してこれを固定側金型１１と可動側金型１２との間に形成される図示しないキャビティ内へ射出する射出装置１３と、型締め装置１４とを具える。

本実施形態における射出装置１３は、ペレット状をなす樹脂材料を射出シリンダ１５内に供給する材料供給部１６と、射出シリンダ１５内にて樹脂材料を可塑化してこれをキャビティ内に所定量ずつ射出する樹脂射出部１７とを具えている。

本実施形態における材料供給部１６は、樹脂材料を貯溜するホッパ１８と、このホッパ１８からの樹脂材料を射出シリンダ１５内に送出するためのフィーダピン１９と、このフィーダピン１９を往復駆動するためのピン駆動モータ２０とを具えている。フィーダピン１９は、射出シリンダ１５の上端部にこれと一体に設けられた材料供給ブロック２１の材料供給通路２２に対して摺動自在に嵌合され、材料供給通路２２は射出シリンダ１５内に連通している。フィーダピン１９にはピン駆動モータ２０と一体のねじ軸２３が螺合し、このねじ軸２３の正逆転によってフィーダピン１９が図中、左右方向に往復動するようになっている。このフィーダピン１９の往復動により、樹脂材料をホッパ１８から材料供給通路２２を介して射出シリンダ１５内へと間欠的に送り込むことができる。

本実施形態における樹脂射出部１７は、先の射出シリンダ１５と、この射出シリンダ１５に対して摺動自在に嵌合されたプランジャ２４と、このプランジャ２４を往復駆動するためのプランジャ駆動手段２５とを具えている。外周がヒータ２６で囲まれた射出シリンダ１５の先端部にはノズル２７が形成され、固定側プラテン２８に対して一体的に連結されている。固定側プラテン２８には複数本の案内シャフト２９が突設され、これらの先端に端板３０が一体的に連結されている。この端板３０と固定側プラテン２８との間にはスライダ３１が配され、このスライダ３１を貫通する複数本の案内シャフト２９により、スライダ３１はこれらに沿って摺動可能に保持されている。先のプランジャ２４は、このスライダ３１から射出シリンダ１５側に突設された状態となっている。プランジャ駆動手段２５は、射出用モータ３２と、端板３０に対して回転自在に支持されたボールナット３３と、スライダ３１からプランジャ２４と反対側に突設されてボールナット３３に螺合するボールねじ軸３４とを具えている。射出用モータ３２には駆動スプロケット３５が一体的に連結され、この駆動スプロケット３５と、先のボールナット３３と一体に設けられた従動スプロケット３６とには無端の歯付きベルト３７が掛け渡されている。

従って、射出用モータ３２を正逆転することにより、歯付きベルト３７を介してボールナット３３が正逆転することとなる。この結果、ボールねじ軸３４と一体のスライダ３１が案内シャフト２９に沿って往復動し、プランジャ２４を射出シリンダ１５に対して往復動させことができる。つまり、１回の射出作業毎にプランジャ２４の往復動と、先のフィーダピン１９の往復動とを組み合わせ、射出シリンダ１５内に供給される樹脂材料を可塑化した状態で射出シリンダ１５のノズル２７からキャビティ内に所定量ずつ順に射出することができる。

なお、上述した射出装置１３として、本実施形態以外の任意の周知の構成のものを適宜採用し得るものである。

一方、本実施形態における型締め装置１４は、固定側金型１１が取り付けられる先の固定側プラテン２８と、固定側金型１１と対向する可動側金型１２が取り付けられる可動側プラテン３８と、プラテン駆動手段３９とを具える。このプラテン駆動手段３９は、可動側プラテン３８と対向する加圧板４０を有し、この加圧板４０を介して可動側プラテン３８を固定側プラテン２８との対向方向に沿って駆動するためのものである。

固定側プラテン２８に一端が一体的に連結された複数本のタイバー４１の他端は、ベース板４２に対して一体的に連結されている。タイバー４１が貫通する可動側プラテン３８は、このタイバー４１に対して摺動自在に保持され、タイバー４１に沿って固定側プラテン２８との対向方向と平行な方向に移動可能となっている。可動側プラテン３８には複数本の案内ロッド４３がタイバー４１と平行にベース板４２側に突設され、これら案内ロッド４３が貫通する加圧板４０は、案内ロッド４３に対し、これらに沿って摺動自在に保持されている。なお、案内ロッド４３の先端には、加圧板４０が案内ロッド４３から抜け外れるのを防止するためのフランジ状をなす抜け止めストッパ４４が形成されている。可動側プラテン３８と加圧板４０との間には本発明の弾性部材としての皿ばね４５が介装されており、可動側金型１２および可動側プラテン３８の荷重が皿ばね４５を介して加圧板４０に負荷するようになっている。

本実施形態における皿ばね４５は、金属などの可撓性を有する円板を円錐台状に成形したものであるが、環状をなすものや、スリットを放射状に形成したものなど、任意の輪郭形状のものを採用することが可能である。このように、弾性部材として皿ばね４５を使用した場合には、コイルばねや板ばねなどを弾性部材として利用する場合よりもその配置スペースを小さくすることができ、射出成形機１０の小型化に有利である。

皿ばね４５は、その弾性力が均等に型締め力として伝わるように、これが当接する可動側プラテン３８の端面および加圧板４０の端面に対応した大きさを有することが好ましい。ここで、皿ばね４５が当接する可動側プラテン３８の端面および加圧板４０の端面に対応した大きさとは、以下の事項を意図している。すなわち、弾性部材（皿ばね４５）が当接する可動側プラテン３８およびプラテン駆動手段３９の先端の加圧板４０の各端面から弾性部材の外周縁がはみ出すことなく、取り得る大きさである。また、可動側プラテン３８および加圧板４０の端面から突出する案内ロッド４３に対して干渉することなく、弾性部材が取り得る大きさでもある。換言すれば、単一の弾性部材のみが可動側プラテン３８および加圧板４０の端面に当接し、同じ大きさの弾性部材を２つ以上可動側プラテン３８の端面に並べて配置できないような大きさのものを意図している。ただし、この皿ばね４５を複数枚積層して配したり、皿ばね４５に代えて他の周知の弾性部材、例えばコイルばねや板ばねなどを用いることも本発明の範囲に含まれる。コイルばねや板ばねなどを用いる場合においても、皿ばね４５の場合と同様に可能な限り外形寸法の大きなものを採用することが望ましい。

なお、可動側プラテン３８と同様にタイバー４１が加圧板４０を貫通した構成とし、タイバー４１に対し、これらに沿って加圧板４０を摺動自在に保持させるようにすることも可能である。この場合には、案内ロッド４３を省略することができ、弾性部材、つまり皿ばね４５の寸法をさらに大きく設定することができるので、より好ましいと言えよう。

本実施形態におけるプラテン駆動手段３９は、型締め用モータ４６と、２本のリンクアーム４７，４８を持ったトグル機構４９と、先の加圧板４０とを具えている。型締め用モータ４６は、ベース板４２を収容するハウジング５０内に設置され、タイバー４１の長手方向に対して直交する方向に延在するボールねじ軸５１が継手５２を介して一体的に連結されている。ボールねじ軸５１は一対の軸受ブラケット５３を介してハウジング５０内に回転自在に収容されている。このボールねじ軸５１に螺合するボールナット５４と、先の加圧板４０との間にトグル機構４９が組み込まれている。加圧板４０には、従動アーム４７の一端部がピン５５を介して回動自在に連結されており、この従動アーム４７の他端部には、中間部分が枢軸５６を介して揺動自在にベース板４２に連結された駆動アーム４８の一端部が揺動ピン５７を介して連結されている。ボールナット５４には、ボールねじ軸５１の軸線およびタイバー４１の長手方向に対して直交状態で突出する案内ピン５８が設けられており、この案内ピン５８は駆動アーム４８の他端部に形成された長孔５９に対して摺動自在に係合している。

従って、図１に示した型開き状態から型締め用モータ４６を正転させてボールねじ軸５１を駆動すると、ボールナット５４がボールねじ軸５１の基端部から先端部へと移動し始める。これに伴い、倒れていた状態にある駆動アーム４８が鉛直となるように起き始め、可動側金型１２が固定側金型１１に向けて上昇する。この際、慣性により皿ばね４５には圧縮方向に大きな力が加わって撓むため、これに伴って可動側金型１２および可動側プラテン３８が揺動することがないように、予め皿ばね４５に適当な圧縮力、つまり予圧を与えておくことが有効である。より具体的には、型開き状態において、加圧板４０が案内ロッド４３の抜け止めストッパ４４に押し当たるように、可動側プラテン３８と加圧板４０との間の間隔を無負荷状態における皿ばね４５の高さよりも狭く設定する。

さて、ボールナット５４の移動に伴い、可動側金型１２が徐々に固定側金型１１へと近づき、これらのパーティング面６０が当接状態になると、従動アーム４７と駆動アーム４８との成す角度はほぼ１８０°に近い状態となる。ここからさらに型締め用モータ４６を正転させると、可動側金型１２および可動側プラテン３８は固定側金型１１に押し当ったままとなって、可動側金型１２のさらなる移動は起こらない。これに対し、加圧板４０は皿ばね４５の弾性変形を伴って可動側プラテン３８へと移動し続けることとなる。この結果、皿ばね４５の圧縮により生じる反発力が、型締め力として可動側金型１２と固定側金型１１との間のパーティング面６０に作用する。最終的に、従動アーム４７と駆動アーム４８とが一直線状となり、この際の皿ばね４５の撓み量が最大となり、皿ばね４５の弾性変形による最大の型締め力が発生する。この場合、タイバー４１の弾性変形を生じないような設計を行うことができるため、固定側プラテン２８および固定側金型１１が型締め動作によっても変位せず、固定側プラテン２８に対して射出装置１３を精度良く取り付けることが可能となる。

ところで、固定側金型１１に対する可動側金型１２の上昇端位置、つまり型締め位置がトグル機構４９やタイバー４１の寸法のばらつきや摩耗などにより変化しても、皿ばね４５の弾性変形によりこの変化が吸収されることとなる。このため、型締め力の変化を最小限に抑えることが可能である。換言すれば、皿ばね４５は型締め力に対応する弾性変形量に加え、可動側金型１２の型締め位置の変化を吸収し得るような弾性変形量をさらに有することが必要である。

型締め完了後、射出シリンダ１５の射出ノズル２７から、固定側プラテン２８および固定側金型１１に形成された図示しない樹脂通路を介して可動側金型１２との間に形成されたキャビティ内に溶融樹脂が射出される。そして、冷却工程を経て型締め用モータ４６を逆転させることにより、前述と逆の手順にて型開きが行われ、成形された製品を可動側金型１２から取り出し、一連の成形工程を完了する。

上述した実施形態では、竪型の射出成形機１０について説明したが、本発明は横型の各種成形機や、タイバー４１を持たないタイバーレス成形機などにも適用することができる。本発明は、その特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

本発明による射出成形機の一実施形態の概略構造を表す断面図であり、型開き状態を示している。 図１に示した実施形態において、その型締め状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ 射出成形機
１１ 固定側金型
１２ 可動側金型
１３ 射出装置
１４ 型締め装置
１５ 射出シリンダ
１６ 材料供給部
１７ 樹脂射出部
１８ ホッパ
１９ フィーダピン
２０ ピン駆動モータ
２１ 材料供給ブロック
２２ 材料供給通路
２３ ねじ軸
２４ プランジャ
２５ プランジャ駆動手段
２６ ヒータ
２７ ノズル
２８ 固定側プラテン
２９ 案内シャフト
３０ 端板
３１ スライダ
３２ 射出用モータ
３３ ボールナット
３４ ボールねじ軸
３５ 駆動スプロケット
３６ 従動スプロケット
３７ 歯付きベルト
３８ 可動側プラテン
３９ プラテン駆動手段
４０ 加圧板
４１ タイバー
４２ ベース板
４３ 案内ロッド
４４ 抜け止めストッパ
４５ 皿ばね
４６ 型締め用モータ
４７ 従動アーム（リンクアーム）
４８ 駆動アーム（リンクアーム）
４９ トグル機構
５０ ハウジング
５１ ボールねじ軸
５２ 継手
５３ 軸受ブラケット
５４ ボールナット
５５ ピン
５６ 枢軸
５７ 揺動ピン
５８ 案内ピン
５９ 長孔
６０ パーティング面

Claims (6)

1. 固定側金型が取り付けられる固定側プラテンと、
   前記固定側金型と対向する可動側金型が取り付けられる可動側プラテンと、
   この可動側プラテンと対向する加圧板を有し、この加圧板を介して前記可動側プラテンを前記固定側プラテンとの対向方向に沿って駆動するためのプラテン駆動手段と
   を具えた型締め装置であって、
   前記可動側プラテンと前記プラテン駆動手段の加圧板との間に組み込まれる弾性部材をさらに具えたことを特徴とする型締め装置。
2. 前記可動側プラテンに一端が連結され、かつ前記加圧板が摺動自在に貫通してその移動を案内する案内ロッドをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の型締め装置。
3. 前記弾性部材が皿ばねであり、この皿ばねはこれが当接する前記可動側プラテンの端面および前記加圧板の端面に対応した大きさを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の型締め装置。
4. 前記固定側プラテンに一端が連結され、かつ前記可動側プラテンが摺動自在に貫通してその移動を案内するタイバーをさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の型締め装置。
5. 前記プラテン駆動手段がトグル機構を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の型締め装置。
6. 樹脂材料を可塑化してこれを固定側金型と可動側金型との間に形成されるキャビティ内へ所定量ずつ射出する射出装置と、
   請求項１から請求項５の何れかに記載の型締め装置と
   を具えたことを特徴とする射出成形機。

Images