JP3620724B2 - 電動射出成形機の型締装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型を型開閉するとともに金型に型締力を与えるダブルトグル型締機構を備えた電動射出成形機の型締装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダブルトグル型締装置としては図４、図５及び図６に示されるものがある。図４において、固定盤１と型締ハウジング２とが複数のタイバー３で連結されており、固定盤１と対向配置された可動盤４は、タイバー３に沿って進退自在に配設されている。
【０００３】
型締ハウジング２と可動盤４との間には、トグルリンク機構５ａ、５ｂが上下対称に配設されており、トグルリンク機構５ａ、５ｂは、単一のクロスヘッド７を介して連結されている。トグルリンク機構５ａ、５ｂは、クロスヘッド７に揺動自在に支持された駆動リンク９と、型締ハウジング２に揺動自在に支持された第１従動リンク１０と、可動盤４に揺動自在に支持された第２従動リンク１１と、により構成されており、駆動リンク９と第１従動リンク１０との間、及び第１従動リンク１０と第２従動リンク１１との間がそれぞれリンクピンやブッシュによりリンク結合される。
【０００４】
ネジ機構６は、型締ハウジング２に対して回転自在に支持されたネジ軸１２と、クロスヘッド７に配設され、ネジ軸１２に螺合したナット１３とで構成されており、ネジ軸１２は図示してないサーボモータやタイミングベルト等で構成される駆動装置により回転駆動可能である。
【０００５】
ネジ機構６が１個装着される場合は、図５に示すように対向するトグルリンク機構５ａ、５ｂの中央に配設され、複数装着される場合は、図６に示すようにトグルリンク機構５ａ、５ｂの対向方向と直交（図中水平方向）して配設される。
【０００６】
次に、従来の型締装置の動作について説明する。
【０００７】
駆動装置を駆動してネジ機構６のネジ軸１２を回転させると、ネジ軸１２の回転運動がナット１３の直線運動に変換し、クロスヘッド７が進退する。これにより、トグルリンク機構５ａ、５ｂが伸屈し、可動盤４をタイバー３に沿って進退させ、可動盤４に取り付けられた可動金型８ａを固定盤１に取り付けられた固定金型８ｂに接離させて型閉じ、型締、型開きを行う。
【０００８】
型締動作について詳説する。
駆動装置を駆動してネジ機構６のネジ軸１２を型締方向に回転させると、型開位置からナット１３が前進（固定盤１方向に移動）し、ナット１３とともにクロスヘッド７も前進する。前進するにつれてクロスヘッド７は駆動リンク９を押し、次に駆動リンク９が第１従動リンク１０を押し、続いて第１従動リンク１０が第２従動リンク１１を押してトグルリンク機構５ａ、５ｂが伸展する。これにより、可動盤４がタイバー３に沿って前進し、可動金型８ａが固定金型８ｂに接触して金型タッチ状態になる。さらにネジ軸１２を回転させてナット１３を前進させると、可動金型８ａが固定金型８ｂに押し付けられて金型に型締力が与えられ、型締が行われる。このように、型締された金型内に図示してない射出装置によって射出された樹脂が充填され、冷却固化され、成形品が成形される。
【０００９】
続いて型開動作について詳説する。
駆動装置を駆動してネジ機構６のネジ軸１２を型締方向とは逆回転方向に回転させると、ナット１３が後退（型締ハウジング２方向に移動）し、ナット１３とともにクロスヘッド７も後退する。後退するにつれてクロスヘッド７は駆動リンク９を引っ張り、次に駆動リンク９が第１従動リンク１０を引っ張り、続いて第１従動リンク１０が第２従動リンク１１を引っ張ってトグルリンク機構５ａ、５ｂが屈曲する。これにより、可動盤４がタイバー３に沿って後退し、型開きが行われる。続いて、図示してないエジェクタピンが可動金型８ａから突き出され、成形品が取り出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダブルトグル型締装置では以下のような課題を有する。
すなわち、上下対向配置したトグルリンク機構５ａ、５ｂは幾何学的に上下対称の関係にあることを前提にして設計されるが、実際はトグルリンク機構５ａ、５ｂ及び金型８ａ、８ｂの自重の作用方向、リンク結合部の潤滑状態及びリンク結合部の摺動磨耗による隙間等が、上下のトグルリンク機構５ａ、５ｂで異なる。この結果、トグルリンク機構５ａ、５ｂ作動時の負荷状態において、トグルリンク機構５ａ、５ｂが幾何的に上下非対称となる。このため、型開閉及び型締工程の負荷状態において、単一のクロスヘッド７の駆動リンク９とのリンク結合部（クロスリンク支持点）が受ける反力に上下の差が生じてクロスヘッド７に転倒モーメントが作用し、幾何的な対称形が保持不可能となる。単一のクロスヘッド７に作用する転倒モーメントは、トグルリンク機構５ａ、５ｂが幾何的に上下非対称となる度合いが大きくなるほど、また負荷が大きくなるほど増大する。これを解消するために従来では、クロスヘッドの進退移動を直線的に行い易くするためにクロスヘッドガイド装置を設けたり、クロスヘッド７の剛性を強めたり等の工夫がなされるが、特に長期の稼動につれてこの弱点の度合いが増加するという問題がある。
【００１１】
また、トグルリンク機構５ａ、５ｂの対向配置の方向（上下方向）に直交してネジ機構６が配設されているので、クロスヘッド７のナット１３配設位置とクロスリンク支持位置との距離が必然的に長くなる。このため、クロスヘッド７のクロスリンク支持点が受ける反力の上下差によるクロスヘッド転倒モーメントが大きくなり、トグルリンク機構５ａ、５ｂの幾何的な上下非対称の度合いが大きくなる。その結果として、型開閉時の固定盤１に対する可動盤４の平行度が悪くなり、金型ガイドピンの齧りが発生したり、金型に発生する型締力が上下方向で不均一となり成形不良になる場合がある。
【００１２】
また、上下が非対称の形状を有する成形品や、上下の厚みが異なる成形品等の金型で成形する場合、型締後の射出工程における金型キャビティ内の樹脂圧が不均一となり、型開き力が上下で異なることになる。このように、射出前の型締力が上下で不均一な上に、上下不均一な型開き力が加わることになり、型開き量も不均一となって、部分的にバリが発生し易く、他の部分はショートショットになるという問題がある。
【００１３】
この他、複数のネジ機構６を装着する例として特開２００１−２１２８５５公報に示すものがある。これは、各ネジ機構６にそれぞれ付設された同期タイミングプーリに同期タイミングベルトを巻き掛けた同期装置や、各ネジ機構６同士を互いにかみ合わされた複数の同期歯車により連結した同期装置などを用いて、各ネジ機構６に同期作動を行わせるものである。
【００１４】
しかしながら、複数のネジ機構６を装着する場合には、歯車やタイミングベルトなどの同期装置を用いて各ネジ機構６同士の同期を図るが、いずれも完全な同期を得ることは不可能で同期ずれが生じる。ネジ機構６の配置方向がトグルリンク機構５ａ、５ｂの対向配置方向に対して直交しているため、同期ずれが生じると、各リンク９、１０、１１の支点部に設けられるリンクピンやブッシュの軸方向に偏荷重が作用する。このため、ブッシュの偏磨耗が促進され、型締制度が悪化するとともにブッシュの寿命が短縮される可能性がある。
【００１５】
本発明は、このような課題を解決するためのものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものである。すなわち、複数のネジ機構にそれぞれ駆動装置を備え、各ネジ機構をトグルリンク機構の対向配置方向と同方向に配置し、各ネジ機構を同期させて駆動することにより、クロスヘッド転倒モーメントを軽減して、トグルリンク機構の幾何的対称形を保持でき、かつ各ネジ機構相互間に同期ずれが起きても、同期ずれによる偏荷重の影響を防止し、金型タッチ直前における金型パーティング面の開き量を変えて位置制御できる電動射出成形機の型締装置を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明のうちで請求項１記載の発明は、電動機等の駆動装置によりネジ機構（６）を駆動して単一のクロスヘッド（７）を進退させることにより、可動金型（８ａ）が取付けられた可動盤（４）と型締ハウジング（２）との間に対向配置されるトグルリンク機構（５ａ、５ｂ）を伸縮させ、可動盤（４）を固定金型（８ｂ）が取付けられた固定盤（１）に対して進退させる射出成形機の型締装置において、トグルリンク機構（５ａ、５ｂ）同士は単一のクロスヘッド（７）を介して連結されており、複数のネジ機構（６）を有し、各ネジ機構（６）には専用の駆動装置がそれぞれ備えられており、各ネジ機構（６）は、トグルリンク機構（５ａ、５ｂ）の対向配置の方向と同方向に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数のネジ機構（６）がそれぞれ同期して駆動するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のうちで請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記各ネジ機構（６）は、前記各駆動装置の駆動により回転するネジ軸（１２）と、前記クロスヘッド（７）に配設されるとともに各ネジ軸（１２）に螺合してネジ軸（１２）の回転運動を直線運動に変換するナット（１３）とをそれぞれ有しており、金型タッチ直前から型締完了の間において、各ネジ機構（６）は各ナット（１３）の相対位置が変化するように駆動することを特徴とするものである。
【００２０】
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態によるダブルトグル型締装置の型締状態を示す正面図を、図２に本発明の実施の形態によるダブルトグル型締装置の型開状態を示す正面図を、図３に本発明の実施の形態による型締装置の側断面図をそれぞれ示す。
【００２２】
本実施の形態の型締装置は、固定盤１と型締ハウジング２とが複数のタイバー３で連結されており、固定盤１と対向して配置された可動盤４は、タイバー３に沿って進退自在に配設されている。固定盤１には固定金型８ｂが、可動盤４には可動金型８ａが互いに対向するように取り付けられている。
【００２３】
型締ハウジング２と可動盤４との間には、トグルリンク機構５ａ、５ｂが図中、上下対称配設されており、トグルリンク機構５ａ、５ｂ同士は、単一のクロスヘッド７を介して連結されている。トグルリンク機構５ａ、５ｂは、クロスヘッド７に揺動自在に支持された駆動リンク９と、型締ハウジング２に揺動自在に支持された第１従動リンク１０と、可動盤４に揺動自在に支持された第２従動リンク１１と、により構成されている。駆動リンク９と第１従動リンク１０との間、及び第１従動リンク１０と第２従動リンク１１との間はリンクピンやブッシュ等によりそれぞれリンク結合される。
【００２４】
ネジ機構６は、型締ハウジング２に対して回転自在に支持されたネジ軸１２と、クロスヘッド７に配設されネジ軸１２に螺合したナット１３とで構成されており、ネジ軸１２は図示してない電動機等で構成される駆動装置により回転駆動可能である。ネジ機構６はトグルリンク機構５ａ、５ｂの対向配置方向と同方向に複数配設されており、これによりクロスヘッド７のナット１３配設位置と駆動リンク９とのリンク結合部（クロスリンク支持点）との距離が従来よりも短縮する。また、各ネジ機構６はそれぞれ専用の前記駆動装置を備えており、同期させて駆動可能である。
【００２５】
次に、本実施の形態の型締装置の動作について説明する。
【００２６】
図示しない駆動装置を駆動してネジ機構６のネジ軸１２を回転させると、ネジ軸１２の回転運動がナット１３の直線運動に変換し、ネジ軸１２の回転方向によりクロスヘッド７が進退する。これにより、トグルリンク機構５ａ、５ｂが伸屈し、可動盤４をタイバー３に沿って進退させ可動金型８ａを固定金型８ｂに接離させて型閉じ、型締、型開きを行う。
【００２７】
型締動作について詳説する。
駆動装置を駆動してネジ機構６のネジ軸１２を型締方向に回転させると、型開位置からナット１３が前進（固定盤１方向に移動）し、ナット１３とともにクロスヘッド７も前進する。前進するに従ってクロスヘッド７が駆動リンク９を押し、次に駆動リンク９が第１従動リンク１０を押し、続いて第１従動リンク１０が第２従動リンク１１を押してトグルリンク機構５ａ、５ｂが伸展する。よって、可動盤４がタイバー３に沿って前進し、可動金型８ａが固定金型８ｂに接触して金型タッチ状態になる。さらにネジ軸１２を回転させてナット１３を前進させると、可動金型８ａが固定金型８ｂに押し付けられて金型に型締力が与えられ、型締が行われる。この後、型締された金型内に図示してない射出装置によって樹脂を射出充填し、冷却固化して成形品が成形される。
【００２８】
前記金型タッチ直前から型締完了の間において、各ネジ機構６のナット１３の相対位置を変えるように各駆動装置の駆動状態を変更することにより、対向するトグルリンク機構５ａ、５ｂ相互の発生型締力（または圧縮力）の変更や、対向するトグルリンク機構５ａ、５ｂ相互の金型タッチ直前における金型パーティング面の開き量を変えて位置制御を行う。これにより、非対称の形状を有する成形品や上下の厚みが異なる成形品等の金型特性に合わせた成形が可能となる。
【００２９】
続いて型開動作について詳説する。
駆動装置を駆動してネジ機構６のネジ軸１２を型締方向とは逆回転方向に回転させると、ナット１３が後退（型締ハウジング２方向に移動）し、ナット１３とともにクロスヘッド７も後退する。後退するに従ってクロスヘッド７が駆動リンク９を引っ張り、次に駆動リンク９が第１従動リンク１０を引っ張り、続いて第１従動リンク１０が第２従動リンク１１を引っ張ってトグルリンク機構５ａ、５ｂが屈曲する。よって、可動盤４がタイバー３に沿って後退し、型開きが行われる。続いて、図示してないエジェクタピンが可動金型８ａから突き出され、成形品が取り出される。
【００３０】
前記動作時において、クロスヘッド７のナット１３配設位置とクロスリンク支持点との距離が従来よりも短縮したことにより、クロスリンク支持点が各トグルリンク機構５ａ、５ｂから受ける反力の差によるクロスヘッド転倒モーメントが軽減する。その結果、トグルリンク機構５ａ、５ｂの幾何的な対称形を保持できるため、型開閉時の固定盤１に対する可動盤４の平行度を高精度に保つことができ、かつ金型全体に均一な型締力が発生する。また、各ネジ機構６相互間に同期ずれが起きても、トグルリンク機構５ａ、５ｂの各リンク９、１０、１１の支点部に設けられるリンクピンやブッシュに作用する荷重分布が軸方向に対して均一になる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、トグルリンク機構同士は単一のクロスヘッドを介して連結されており、複数のネジ機構をトグルリンク機構の対向配置方向と同方向に配設したことにより、単一のクロスヘッドのナット配設位置とクロスリンク支持点との距離が従来よりも短縮する。これにより、クロスリンク支持点が各トグルリンク機構から受ける反力の上下差によるクロスヘッド転倒モーメントが軽減し、トグルリンク機構の幾何的な対称形を保持できる。このため、型開閉時の固定盤に対する可動盤の平行度を高精度に保つことができ、かつ金型全体に均一な型締力を発生させることができる。
【００３２】
また、従来では、各ネジ機構相互間に同期ずれが起きると、同期ずれによる偏荷重の影響によって、対向するトグルリンク機構への作用力に差が生じていたが、本発明では、クロスヘッドのナット配設位置とクロスリンク支持点との距離が従来よりも短縮することにより、各リンクの支点部に設けられるリンクピンやブッシュの軸方向に偏荷重が作用することを防止できる。
【００３３】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、各駆動装置は、複数のネジ機構がそれぞれ同期して駆動するように各ネジ機構を駆動することができる。
【００３４】
また、本発明のうちで請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、対向するトグルリンク機構相互の発生型締力（または圧縮力）の変更や、対向するトグルリンク機構相互の金型タッチ直前における金型パーティング面の開き量を変えて位置制御を行うことが可能となる。これにより、非対称の形状を有する成形品や上下の厚みが異なる成形品等の金型特性に合わせた成形や、金型タッチ直前の位置で制御しながら射出し、射出中あるいは射出後に圧縮多段制御するなどの高度な射出圧縮成形法が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による型締装置の型締状態を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態による型締装置の型開き状態を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態による型締装置の側断面図である。
【図４】従来の型締装置の型締状態を示す正面図である。
【図５】従来の型締装置を示す側断面図である。
【図６】従来の他の型締装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ 固定盤
２ 型締ハウジング
４ 可動盤
５ａ、５ｂ トグルリンク機構
６ ネジ機構
７ クロスヘッド
８ａ 可動金型
８ｂ 固定金型
１２ ネジ軸
１３ ナット

Claims (3)

1. 電動機等の駆動装置によりネジ機構（６）を駆動して単一のクロスヘッド（７）を進退させることにより、可動金型（８ａ）が取付けられた可動盤（４）と型締ハウジング（２）との間に対向配置されるトグルリンク機構（５ａ、５ｂ）を伸屈させ、可動盤（４）を固定金型（８ｂ）が取付けられた固定盤（１）に対して進退させる電動射出成形機の型締装置において、
   トグルリンク機構（５ａ、５ｂ）同士は単一のクロスヘッド（７）を介して連結されており、
   複数のネジ機構（６）を有し、各ネジ機構（６）には専用の駆動装置がそれぞれ備えられており、各ネジ機構（６）は、トグルリンク機構（５ａ、５ｂ）の対向配置の方向と同方向に配設されることを特徴とする電動射出成形機の型締装置。
2. 前記複数のネジ機構（６）がそれぞれ同期して駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電動射出成形機の型締装置。
3. 前記各ネジ機構（６）は、前記各駆動装置の駆動により回転するネジ軸（１２）と、前記クロスヘッド（７）に配設されるとともに各ネジ軸（１２）に螺合してネジ軸（１２）の回転運動を直線運動に変換するナット（１３）とをそれぞれ有しており、金型タッチ直前から型締完了の間において、各ネジ機構（６）は各ナット（１３）の相対位置が変化するように駆動することを特徴とする請求項１又は２記載の電動射出成形機の型締装置。

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