JP2014034161A - 竪型射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】上プラテンの傾きを低減できる竪型射出成形機を提供すること。
【解決手段】竪型射出成形機１０は、下金型１１が取り付けられ、フレームＦｒに固定される下プラテン１３と、上金型１２が取り付けられ、下プラテン１３に対して上下方向に移動可能な上プラテン１４と、上金型１２の上方に配設され、型締め時に上金型１２と下金型１１との間に形成されるキャビティ空間に成形材料を充填する射出装置３０と、上プラテン１４と射出装置３０とを連結する連結機構４０と、フレームＦｒに固定され、連結機構４０を上下方向に案内するガイドＧｄと、上プラテン１４を支持するｎ本（ｎは３以上の自然数）のタイバー１７とを備える。上方から見たとき、上プラテン１４における連結機構４０との連結部４１の中心４１Ｃが、各タイバー１７の中心を頂点とするｎ角形Ｐ内に位置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、竪型射出成形機に関する。

竪型射出成形機は、加熱シリンダ内の溶融樹脂をノズルから射出し、金型装置内のキャビティ空間に溶融樹脂を充填する射出装置を備える。金型装置は上金型及び下金型で構成され、型締め時に上金型と下金型との間にキャビティ空間が形成される。キャビティ空間に充填された溶融樹脂は、冷却固化され、型開き後に成形品として取り出される。

この竪型射出成形機は、下金型が取り付けられる下プラテンと、上金型が取り付けられる上プラテンと、上プラテンと射出装置とを連結する連結機構と、連結機構を上下方向に案内するガイドとをさらに備える（例えば、特許文献１参照）。上プラテンが上下動することで、上金型が下金型に接離し、型開閉及び型締めが行われる。

特開平１１−３３３８５３号公報

上プラテンの中央部には、射出装置のノズルを挿入するノズル孔が形成される。そのため、上プラテンにおける連結機構との連結部は上プラテンの端部に設けられおり、上プラテンの端部が射出装置の重量等で下方に押され、上プラテンが傾くことがあった。上プラテンが傾くと、上金型の中心線と、下金型の中心線とがずれてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、上プラテンの傾きを低減できる竪型射出成形機の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様による竪型射出成形機は、
下金型が取り付けられ、フレームに固定される下プラテンと、
上金型が取り付けられ、前記下プラテンに対して上下方向に移動可能な上プラテンと、
前記上金型の上方に配設され、型締め時に前記上金型と前記下金型との間に形成されるキャビティ空間に成形材料を充填する射出装置と、
前記上プラテンと前記射出装置とを連結する連結機構と、
前記フレームに固定され、前記連結機構を上下方向に案内するガイドと、
前記上プラテンを支持するｎ本（ｎは３以上の自然数）のタイバーとを備え、
上方から見たとき、前記上プラテンにおける前記連結機構との連結部の中心が、各タイバーの中心を頂点とするｎ角形内に位置する。

本発明によれば、上プラテンの傾きを低減できる竪型射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による竪型射出成形機の型開き完了時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による竪型射出成形機の型閉じ完了時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態の上プラテンにおける連結機構との連結部を示す上面図である。 本発明の一実施形態による連結機構のノズルタッチ解除時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による連結機構のノズルタッチ時の状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による竪型射出成形機の型開き完了時の状態を示す図である。図１は、射出装置３０のノズル３２（図２参照）を上金型１２から上方に引き離したノズルタッチ解除時の状態を示す。図２は、本発明の一実施形態による竪型射出成形機の型閉じ完了時の状態を示す図である。図２は、射出装置３０のノズル３２を上金型１２に押し付けたノズルタッチ時の状態を示す。

竪型射出成形機１０は、フレームＦｒに固定される下プラテン１３と、下プラテン１３に対して上下方向に移動可能な上プラテン１４とを備える。下プラテン１３には下金型１１が取り付けられ、上プラテン１４には上金型１２が取り付けられる。上プラテン１４が上下動することで、上金型１２が下金型１１に接離し、型開閉及び型締めが行われる。下金型１１及び上金型１２で金型装置が構成される。

下プラテン１３は、ロータリーテーブル１５を回転自在に支持する。下金型１１は、図１及び図２に示すようにロータリーテーブル１５を介して、下プラテン１３に取り付けられてよい。ロータリーテーブル１５の回転中心の周りに等ピッチ（例えば１８０°ピッチ）で複数（例えば２つ）の下金型１１が取り付けられる。型開き状態で、ロータリーテーブル１５が１８０°回転すると、下金型１１の位置が上金型１２と対向する成形位置と、成形品の取り出し位置との間で切り替わる。取り出し位置は、下金型１１にインサート部品をセットする段取り位置を兼ねてよい。

尚、本実施形態の下金型１１は、ロータリーテーブル１５を介して、下プラテン１３に取り付けられるが、下プラテン１３に直接取り付けられてもよい。

竪型射出成形機１０は、下プラテン１３よりも下方に配設される第３プラテン１６と、第３プラテン１６と上プラテン１４とを連結する複数（例えば３本）のタイバー１７と、第３プラテン１６と下プラテン１３との間に配設されるトグル機構２０と、トグル機構２０を作動させる型締め用モータ２１とをさらに備える。尚、下プラテン１３やフレームＦｒに対するトグル機構２０の向きは図１及び図２に示す向きに限定されない。

型締め用モータ２１の回転は、ベルトやプーリ等の連結部材２２を介して、ねじ軸２３に伝えられる。ねじ軸２３の回転によって上下動するナット２４は、トグル機構２０のクロスヘッド２５に固定されている。ねじ軸２３及びナット２４等で、型締め用モータ２１の回転運動を、クロスヘッド２５の直線運動に変換する運動変換部としてのボールねじ機構が構成される。クロスヘッド２５は、上下方向に移動自在となっている。

トグル機構２０は、例えばクロスヘッド２５の他、クロスヘッド２５に揺動自在に取り付けられた第１トグルレバー２６、第３プラテン１６に揺動自在に取り付けられた第２トグルレバー２７、及び下プラテン１３に揺動自在に取り付けられたトグルアーム２８を有する。第１トグルレバー２６と第２トグルレバー２７とが、また、第２トグルレバー２７とトグルアーム２８とが、それぞれ、ピン結合される。このトグル機構２０は、いわゆる、内巻５節点ダブルトグル機構である。

型開き完了の状態（図１の状態）で、型締め用モータ２１を正方向に駆動し、トグル機構２０を作動させると、第３プラテン１６が下降される。これに伴って、互いに対向する上金型１２と下金型１１とが接近し、型閉じが行われる。型閉じ中に、上金型１２のガイドポスト１８が下金型１１のガイド孔に挿入されることで、上金型１２と下金型１１との位置決めが行われる。図２に示すように、互いに対向する上金型１２と下金型１１とが接触すると、型閉じが完了する。

尚、ガイドポストとガイド孔の配置は逆でもよく、上金型１２がガイド孔を有し、下金型１１がガイドポストを有してもよい。

続いて、型締め用モータ２１をさらに正方向に駆動すると、トグル機構２０は、型締め用モータ２１による推進力にトグル倍率を乗じた型締力を発生させる。その型締力によって型締めが行われる。そして、型締め状態の上金型１２と下金型１１との間に形成されるキャビティ空間に、射出装置３０が溶融樹脂を充填する。溶融樹脂は、キャビティ空間で冷却固化され、成形品となる。

続いて、型締め用モータ２１を逆方向に駆動し、トグル機構２０を作動させると、第３プラテン１６が上昇される。これに伴って、上プラテン１４が上昇され、図１に示すように、互いに対向する上金型１２と下金型１１とが離間し、型開きが行われる。型開き中に、上金型１２のガイドポスト１８が下金型１１のガイド孔から引き抜かれる。型開き後、回転モータ１５を駆動して、下プラテン１３を１８０°回転させた後、取り出し位置の下金型１１から成形品が取り出される。

尚、本実施形態では、トグル機構２０を使用して型締め用モータ２１による推進力を増幅するが、トグル機構２０を使用することなく、型締め用モータ２１によって発生した推進力を直接型締力として用いてもよい。また、第３プラテン１６と、下プラテン１３との間に流体圧シリンダ（例えば油圧シリンダ）が設けられ、流体圧シリンダによって型締力を発生させてもよい。

図１及び図２に示すように、竪型射出成形機１０は、射出装置３０と、射出装置３０と上プラテン１４とを連結する連結機構４０と、連結機構４０を上下方向に案内するガイドＧｄとをさらに備える。ガイドＧｄはフレームＦｒに固定されている。

射出装置３０は、加熱シリンダ３１内の溶融樹脂をノズル３２から射出し、型締め状態で上金型１２と下金型１１との間に形成されるキャビティ空間に溶融樹脂を充填する。図１及び図２に示すように射出装置３０は上金型１２の上方に配設され、上プラテン１４の中央部には加熱シリンダ３１のノズル３２を挿入するノズル孔１９（図３参照）が形成されている。ノズル３２は、溶融樹脂を射出するとき、図２に示すように上金型１２のスプルーブッシュに押し付けられる。ノズル３２から射出された溶融樹脂は、上金型１２のスプルー等を介してキャビティ空間に充填される。上方から見たとき、上金型１２は、各タイバー１７の中心を頂点とする多角形Ｐ（図３参照）内に位置してよい。タイバー１７の本数をｎ（ｎは３以上の自然数、図３ではｎ＝３）とすると、多角形Ｐはｎ角形となる。

連結機構４０は、図２に示すように、射出装置３０と上プラテン１４とを連結する。型開閉時に上プラテン１４が上下動するとき、上プラテン１４と共に、連結機構４０及び射出装置３０が上下動できる。

連結機構４０及び射出装置３０は上下方向に移動自在となっているため、図１に示すように上プラテン１４が射出装置３０の重量等（連結機構４０の重量を含む）を支持する。上プラテン１４は、上プラテン１４から下方に延びるｎ本のタイバー１７で支持されている。タイバー１７は、上プラテン１４の重量等（連結機構４０の重量、射出装置３０の重量を含む）を支持する。尚、型締め時には、図２に示すように、主に金型装置が、上プラテン１４の重量等を支持する。

図３は、本発明の一実施形態の上プラテンにおける連結機構との連結部を示す上面図である。図３において、各タイバー１７の中心を頂点とする多角形Ｐを太線で示す。

本実施形態では、図３に示すように、上方から見たとき、上プラテン１４における連結機構４０との連結部４１の中心４１Ｃが、各タイバー１７の中心を頂点とする多角形Ｐ内に位置する。ここで、「連結部の中心」とは、連結部４１が複数の場合、複数の連結部４１の中心を意味する。尚、連結部４１は１つのみ設けられてもよい。

上方から見たとき、複数の連結部４１の中心４１Ｃが多角形Ｐ内に位置していれば、上プラテン１４の連結部４１が射出装置３０の重量等によって下方に押されるとき、全てのタイバー１７が上プラテン１４を上方に押し返す。そのため、上プラテン１４が傾きにくく、上金型１２の中心線と、上金型１２と対向する下金型１１の中心線とがずれにくい。よって、型閉じ中に、上金型１２のガイドポスト１８が、下金型１１のガイド孔に円滑に挿入できる。

上方から見たとき、複数の連結部４１の中心４１Ｃは多角形Ｐの中央部に位置してよく、上プラテン１４の中央部に位置してよい。即ち、上方から見たとき、複数の連結部４１の中心４１Ｃは、上プラテン１４のノズル孔１９内に位置してよい。上プラテン１４の重量等が、複数のタイバー１７に均等に配分され、上プラテン１４がより傾きにくくなる。

上プラテン１４の傾きをさらに低減するため、上方から見たとき、各連結部４１の中心が、多角形Ｐ内に位置してよい。

連結機構４０は、図２等に示すように、連結ピン４２を介して上プラテン１４の連結部４１と連結されており、上プラテン１４に対して連結ピン４２の中心線を中心に回動自在である。上プラテン１４の連結部４１、及び連結機構４０には、それぞれ、連結ピン４２を挿通する連結ピン孔が形成されている。連結機構４０が変形するとき、その変形が上プラテン１４に伝達されにくく、上プラテン１４が傾きにくい。

尚、本実施形態の連結ピン４２は、連結機構４０の連結ピン孔、連結部４１の連結ピン孔に挿通されるが、連結機構４０及び連結部４１のいずれか一方に固定されてもよい。

次いで、図４及び図５に基づいて、連結機構４０の構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態による連結機構のノズルタッチ解除時の状態を示す図である。図５は、本発明の一実施形態による連結機構のノズルタッチ時の状態を示す図である。

連結機構４０は、上金型１２に対して射出装置３０のノズル３２を接離するため、上プラテン１４と連結されるブラケット５０と、射出装置３０が固定されるベース６０と、ブラケット５０に対してベース６０を相対的に昇降させる昇降機構７０とを含む。ブラケット５０、及びベース６０は、それぞれ独立に、ガイドＧｄに沿って上下動自在となっている。

ブラケット５０は、ガイドＧｄに沿って上下動自在なスライダ５１と、スライダ５１に固定されるブラケット本体５２と、ブラケット本体５２から突出する一対のアーム５３とを備える。各アーム５３の先端部は、上プラテン１４の連結部４１と連結される。

各アーム５３の先端部は、上プラテン１４の連結部４１の溝に挿入され、連結ピン４２を介して連結部４１と連結される。アーム５３は、上プラテン１４に対して連結ピン４２の中心線を中心に回動自在である。

連結ピン４２の中心線は、水平となっており、上方から見たとき、アーム５３の突出方向と垂直となっている。そのため、アーム５３が撓むとき、その変形が上プラテン１４に伝達されにくく、上プラテン１４が傾きにくい。

ベース６０は、ガイドＧｄに沿って上下動自在なスライダ６１と、スライダ６１に固定されるベース本体６２とを備える。ベース本体６２に、射出装置３０が固定される。

昇降機構７０は、ブラケット５０に対してベース６０を相対的に昇降させるものである。昇降機構７０は、ノズルタッチ用モータ７１と、ノズルタッチ用モータ７１の回転運動を上下方向の直線運動に変換する運動変換部としてのボールねじ機構７２とを備える。

ノズルタッチ用モータ７１の筐体はモータ取り付け部７５に固定され、モータ取り付け部７５にはロッド７６を挿通するロッド孔が複数形成されている。ロッド孔はロッド７６を上下方向に案内する。各ロッド７６の上端部にはロッド孔よりも大きいストッパ７７が設けられ、各ロッド７６の下端部はベース本体６２に固定される。ストッパ７７と、ベース本体６２との間で、ベース本体６２等に対してモータ取り付け部７５が相対移動可能となっている。ベース本体６２とモータ取り付け部７５との間には、ロッド７６の外周を囲むようにコイルバネ７８が配設されている。

ボールねじ機構７２は、例えば、ブラケット５０（詳細にはブラケット本体５２）に固定されるナット７３、及びナット７３に螺合されるねじ軸７４等で構成される。ねじ軸７４は、カップリングを介してノズルタッチ用モータ７１の出力軸と同軸的に連結されている。

ストッパ７７がモータ取り付け部７５に当接している状態で、ノズルタッチ用モータ７１を回転駆動すると、ねじ軸７４が回転しながらナット７３に対して相対的に上下動し、ナット７３が固定されるブラケット５０に対して、ベース６０が相対的に昇降する。

尚、昇降機構７０の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、上記実施形態では、ノズルタッチ用モータ７１がベース６０側に、ボールねじ機構７２のナット７３がブラケット５０側に配されるが、ノズルタッチ用モータ７１とナット７３との配置は逆でもよい。つまり、ナット７３がベース本体６２に固定され、ねじ軸が回転することで、ねじ軸に対してナットが相対的に上下動し、ブラケット５０に対してベース６０が相対的に昇降してもよい。また、上記実施形態の昇降機構７０は、ノズルタッチ用モータ７１の回転運動をボールねじ機構７２で上下方向の直線運動に変換して、ブラケット５０に対してベース６０を相対的に昇降させるが、油圧シリンダ等の流体圧シリンダによってブラケット５０に対してベース６０を相対的に昇降させてもよい。

次に、上記構成の昇降機構７０の動作について説明する。
図５に示す状態から、上金型１２に対して射出装置３０を相対的に下降させるときは、ノズルタッチ用モータ７１を正方向に回転駆動して、ねじ軸７４を回転させながらナット７３に対して相対的に下降させる。ナット７３が固定されたブラケット５０に対してベース６０が相対的に下降し、上金型１２に対して射出装置３０が相対的に下降する。上金型１２に対して射出装置３０が相対的に下降する間、ストッパ７７がモータ取り付け部７５に当接し、モータ取り付け部７５とベース本体６２との位置関係は変わらない。射出装置３０のノズル３２が、上プラテン１４のノズル孔１９に挿入され、上金型１２に当接し、ノズルタッチが行われる。射出装置３０が上金型１２に当接すると、上金型１２に対する射出装置３０の下降が止まる。

引き続き、ノズルタッチ用モータ７１を正方向に回転駆動すると、上金型１２に対して射出装置３０が相対的に下降する代わりに、図６に示すようにベース本体６２に対してモータ取り付け部７５が相対的に下降し、ベース本体６２とモータ取り付け部７５の間に介在するコイルバネ７８が縮む。コイルバネ７８の弾性復元力が強くなり、ノズル３２を上金型１２に押し付けるノズルタッチ力が強くなる。ノズルタッチ力が設定値に達すると、ノズルタッチ用モータ７１の駆動が停止される。ノズルタッチ用モータ７１は、電磁ブレーキ付きのモータであってよく、駆動停止後、電磁ブレーキによって出力軸の回転を止める。これにより、駆動停止後もノズルタッチ力が設定値に維持される。ノズルタッチ力は、モータ取り付け部７５の位置を検出する位置検出器によって測定される。ノズル３２が所定のノズルタッチ力で上金型１２に押し付けられるので、ノズル３２と上金型１２との間からの溶融樹脂の漏出を防止できる。

一方、図６に示す状態から、上金型１２に対して射出装置３０を相対的に上昇させるときは、ノズルタッチ用モータ７１を逆方向に回転駆動して、ねじ軸７４を回転させながらナット７３に対して相対的に上昇させる。そうすると、ベース本体６２に対してモータ取り付け部７５が相対的に上昇し、コイルバネ７８が元の状態に戻る。モータ取り付け部７５がストッパ７７と当接するまで、上金型１２に対して射出装置３０は相対的に上昇しない。モータ取り付け部７５がストッパ７７と当接した後、引き続き、ノズルタッチ用モータ７１を逆方向に回転駆動して、ねじ軸７４を回転させながらナット７３に対して相対的に上昇させると、ナット７３が固定されたブラケット５０に対してベース６０が相対的に上昇する。射出装置３０のノズル３２が、上金型１２から上方に引き離され、上プラテン１４のノズル孔１９から引き出され、ノズルタッチ解除が行われる。

ところで、ノズルタッチ力が生じていると、反作用で、上プラテン１４の連結部４１が上方に引っ張られる。

本実施形態では、図３に示すように、上方から見たとき、複数の連結部４１の中心４１Ｃが、各タイバー１７の中心を頂点とする多角形Ｐ内に位置する。そのため、上プラテン１４の連結部４１が上方に引っ張られるとき、全てのタイバー１７が上プラテン１４を引き止める。よって、上プラテン１４が傾きにくく、上金型１２の中心線と、上金型１２と対向する下金型１１の中心線とがずれにくい。

以上、竪型射出成形機の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で、種々の変形、改良が可能である。

１０ 竪型射出成形機
１１ 下金型
１２ 上金型
１３ 下プラテン（第１プラテン）
１４ 上プラテン（第２プラテン）
１６ 第３プラテン
１７ タイバー
１８ ガイドポスト
１９ ノズル孔
２０ トグル機構
２１ 型締め用モータ
３０ 射出装置
３１ 加熱シリンダ
３２ ノズル
４０ 連結機構
４１ 連結部
４１Ｃ 連結部の中心
４２ 連結ピン
５０ ブラケット
５１ スライダ
５２ ブラケット本体
５３ アーム
６０ ベース
６１ スライダ
６２ ベース本体
７０ 昇降機構
７１ ノズルタッチ用モータ
７２ ボールねじ機構
７３ ナット
７４ ねじ軸
７５ モータ取り付け部
７６ ロッド
７７ ストッパ
７８ コイルバネ

Claims (5)

1. 下金型が取り付けられ、フレームに固定される下プラテンと、
   上金型が取り付けられ、前記下プラテンに対して上下方向に移動可能な上プラテンと、
   前記上金型の上方に配設され、型締め時に前記上金型と前記下金型との間に形成されるキャビティ空間に成形材料を充填する射出装置と、
   前記上プラテンと前記射出装置とを連結する連結機構と、
   前記フレームに固定され、前記連結機構を上下方向に案内するガイドと、
   前記上プラテンを支持するｎ本（ｎは３以上の自然数）のタイバーとを備え、
   上方から見たとき、前記上プラテンにおける前記連結機構との連結部の中心が、各タイバーの中心を頂点とするｎ角形内に位置する、竪型射出成形機。
2. 前記連結機構は、前記ガイドに沿って上下動自在なスライダ、該スライダに固定されるブラケット本体、及び該ブラケット本体から突出するアームを備え、
   該アームの先端部が、前記上プラテンの連結部と連結される、請求項１に記載の竪型射出成形機。
3. 前記連結機構は、連結ピンを介して前記上プラテンの連結部と連結されており、前記上プラテンに対して前記連結ピンの中心線を中心に回動自在である、請求項１又は２に記載の竪型射出成形機。
4. 前記連結機構は、前記ガイドに沿って上下動自在なスライダ、該スライダに固定されるブラケット本体、及び該ブラケット本体から突出するアームを備え、
   該アームの先端部が、連結ピンを介して前記上プラテンの連結部と連結されており、前記上プラテンに対して前記連結ピンの中心線を中心に回動自在であり、
   前記連結ピンの中心線は、水平となっており、上方から見たとき、前記アームの突出方向と垂直となっている、請求項１に記載の竪型射出成形機。
5. 前記連結機構は、
   前記射出装置が固定されるベースと、
   前記上プラテンと連結されるブラケットに対して前記ベースを相対的に昇降させる昇降機構とを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の竪型射出成形機。

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