JP4906489B2 - 成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、型開閉系メカニズムにおけるタイバーの配置構造にかかわる技術に関する。

型開閉用駆動源を搭載したテールストックと固定側金型が取り付けられた固定ダイプレートとの間に掛け渡されて、テールストックと固定ダイプレートとを連結するためのタイバーの本数は、従来は４本であることが一般的であり、概略矩形形状を呈するテールストックおよび固定ダイプレートの４隅に、タイバーの両端がそれぞれ固定されるようになっていた。ところが、このような４本タイバーの構成をとると、テールストックおよび固定ダイプレート、並びに、この両者の間でタイバーに挿通・案内されて前後進する可動ダイプレートが概略矩形のものとなるため、テールストック、固定ダイプレート、可動ダイプレートの重量軽減（型開閉系メカニズムの重量軽減）を図ることが難しい。

そこで、タイバーの数を３本にして、これら３本のタイバーを等角度間隔で配置、すなわち、正３角形の各頂点にタイバーを配置することで、テールストック、固定ダイプレート、可動ダイプレートの重量の軽減を図るようにした、型開閉系メカニズムも知られている。図８は、このような従来の３本タイバー構成の型開閉系メカニズムを示す図で、同図において、１０１は、概略３角形の固定ダイプレート、１０２は、固定ダイプレート１０１における金型取り付け領域、１０３は、金型取り付け領域１０２の中心点、１０４は、固定ダイプレート１０１に対して正３角形配置され、金型取り付け領域１０２の中心点１０３からの距離が全て同一であるタイバーであり、Ｌｃは、金型交換の都合上などから要求される確保必要寸法である。

このような３本タイバーの構成をとると、テールストックや固定ダイプレートや可動ダイプレートの重量の軽減が可能となり、タイバーの本数も４本から３本に削減できる。また、各タイバーと金型取り付け領域の中心点との距離が同一でかつ各タイバーが正３角形の各頂点に配置されているので、型締め時に荷重（引っ張り荷重）を受けて弾性変形（伸び変形）する各タイバーの及ぼす力が、金型取り付け領域の中心点に対して均衡に作用する。

ところで近時、型開閉系メカニズムの大幅な小型化と軽量化の要求とが一部にあって、前記した確保必要寸法Ｌｃは維持しつつ、図８に示した３本タイバー構成の型開閉系メカニズムよりも、より一層の小型化を図った、３本タイバー構成の型開閉系メカニズムを実現することが求められている。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、可及的な小型化と軽量化を図った３本タイバー構成の型開閉系メカニズムを実現し、また、この実現に際し、型締め時に金型に及ぼす応力の不均衡を可及的に低減可能とすることにある。

本発明は上記した目的を達成するために、型開閉用駆動源を搭載したテールストックと、該テールストックと対向配置され固定側金型が取り付けられた固定ダイプレートと、可動側金型が取り付けられて前記テールストックと前記固定ダイプレートとの間で前後進可能な可動ダイプレートと、前記テールストックと前記固定ダイプレートにその両端をそれぞれ固定された、第１、第２、第３のタイバーとを備えた成形機において、
前記第１、第２、第３のタイバーの軸中心を、頂角が６０°未満の鋭角２等辺３角形の各頂点に配置するとともに、前記３本のタイバーのうち前記鋭角２等辺３角形の頂角に対応する第１のタイバーの軸中心と、前記固定ダイプレートにおける金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の延長上に、前記３本のタイバーのうち前記鋭角２等辺３角形の２つの底角に対応する第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点を位置付け、
前記第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点と前記金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ１を、前記第１のタイバーの軸中心と前記金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ２よりも短く設定し、
前記第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点と前記金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ１を、該線分方向における金型寸法の半分を超える長さに設定する。
また、前記第２、第３のタイバーの少なくとも一部には、前記第１のタイバーの径よりも、その径を所定量だけ細くした部分を設ける。
たことを特徴とする成形機。

また、前記可動ダイプレートは、前記第１、第２、第３のタイバーに挿通・案内されて前後進可能とされ、前記可動ダイプレートが前後進する範囲において、前記第１、第２、第３のタイバーの径は同径とされる。

本発明では、第１、第２、第３のタイバーからなる３本のタイバーを、頂角が６０°未満、例えば頂角が２０°〜５０°の鋭角２等辺３角形の各頂点に配置し、また、鋭角２等辺３角形の２つの底角に対応する第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点と、固定ダイプレートにおける金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ１を、該線分方向における金型寸法の半分を超える長さに設定することで、つまり、上記の線分の長さＬ１を、概略、金型交換の都合上から要求される前記した確保必要寸法Ｌｃにタイバーの半径寸法を加算した値とすることで、確保必要寸法Ｌｃは維持しつつ、固定ダイプレートやテールストックや可動ダイプレートの主体面の面積を小さくすることが可能となり、以って、可及的な小型化と軽量化を図った３本タイバー構成の型開閉系メカニズムを実現することができる。
また、第１、第２、第３のタイバーを、頂角が６０°未満の鋭角２等辺３角形の各頂点に配置した場合、各タイバーの形状を全て同一のものとすると、固定ダイプレート全体に対して及ぼす力が不均衡に作用し、固定ダイプレートの応力分布が不均衡なものとなることは否めない。つまり、第２、第３のタイバーの２本によって作用する力が、金型取り付け領域の中心点から見て反対側にある第１のタイバーの１本によって作用する力を上回って、これによって、固定ダイプレート全体に対して及ぼす力が不均衡に作用して、固定ダイプレートの応力分布が不均衡なものとなることは否めない。そこで、第２、第３のタイバーの少なくとも一部には、第１のタイバーの径よりも、その径を所定量だけ細くした部分を設けることで、第１のタイバーが弾性変形してこの弾性復元力により固定ダイプレートに作用する力と、第２、第３のタイバーが弾性変形してこの弾性復元力により固定ダイプレートに作用する力とのバランスを良好に改善でき、これによって、各タイバーが固定ダイプレート全体に対して及ぼす力の不均衡さを可及的に緩和することが可能となって、成形品質を良好なものに保証することができる。
また、第１、第２、第３のタイバーに挿通・案内される可動ダイプレートが前後進する範囲において、第１、第２、第３のタイバーの径は同径とされているので、第１のタイバーの径と第２、第３のタイバーの径とに一部差をつける構成としても、可動ダイプレートに装着する摺動ブッシュの共用化を図ることが可能となり、以って、ブッシュ調達の手間などを簡単にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は、縦型締めタイプ（縦型開閉タイプ）の射出成形機への適用例であるが、本発明は、横型締めタイプの射出成形機にも、あるいは、縦型締めタイプまたは横型締めタイプのダイカストマシンにも適用可能である。

図１〜図６は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による縦型締めタイプ（縦型開閉タイプ）の射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機の型開閉メカニズムの簡略化した正面図、図２は、本実施形態の射出成形機の型開閉メカニズムの簡略化しかつ一部破断した側面図である。

図１、図２において、１は、図示せぬ適宜のフレーム部材に保持されたテールストック、２は、テールストック１と対向配置された固定ダイプレート、３Ａは第１のタイバー、３Ｂは第２のタイバー、３Ｃは第３のタイバーであり、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃは全て同一長さとされている。そして、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、テールストック１と固定ダイプレート２との間に架け渡されて、その両端をそれぞれ止めナット（締め付けナット）４によってテールストック１および固定ダイプレート２に固定されて、テールストック１と固定ダイプレート２とを連結している。この第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの配置並び形状については、後述する。

５は、固定ダイプレート２に取り付けられた固定側金型、６は、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃにそれぞれ挿通・案内されて、テールストック１と固定ダイプレート２との間で前後進（ここでは上下動）可能な可動ダイプレート、７は、可動ダイプレート６に取り付けられた可動側金型、８は、可動ダイプレート６に穿設した貫通穴（摺動用の穴）に嵌め込み・固定されて、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対して摺動する摺動ブッシュ、９は、テールストック１に搭載された型開閉用サーボモータ（型締め用サーボモータ）、１０は、型開閉用サーボモータ９の回転を直線運動に変換して可動ダイプレート６に伝達するボールネジ機構、１０ａは、テールストック１に回転可能に保持されたボールネジ機構１０のネジ軸、１０ｂは、ネジ軸１０ａに螺合されると共に、その端部を可動ダイプレート６に固定されたボールネジ機構１０のナット体、１１は、ネジ軸１０ａの端部に固定された被動プーリ、１２は、型開閉用サーボモータ９の出力軸に固定された駆動プーリ、１３は、駆動プーリ１２の回転（型開閉用サーボモータ９の回転）を被動プーリ１１に伝達するタイミングベルトである。

図１、図２に示す構成において、型閉じ・型締め時には、型開閉用サーボモータ９が所定方向に回転駆動されて可動ダイプレート６が前進し（上昇し）、これによって型閉じが進行して可動側金型７が固定側金型５にタッチし、この金型タッチ後も、型開閉用サーボモータ９が上記の所定方向にさらに所定量だけ回転駆動されることで、両金型５、７には所定の型締め力が付加される。そして、この型締めによって、第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃには大きな引っ張り荷重が付加される。図１は、この型締め完了状態を示している。型開き時には、型開閉用サーボモータ９が先とは逆方向に回転駆動されて可動ダイプレート６が後退し（下降し）、これによって型開きが進行して可動側金型７が固定側金型５から離間し、可動ダイプレート６が所定量だけ後退した型開き完了位置に達すると、型開きが完了する。図２は、この型開き完了状態を示している。

本実施形態では、上金型としての固定側金型５の固定ダイプレート２への取り付けを（固定を）、固定ダイプレート２に設けた図示せぬ上側電磁石で行い、下金型としての可動側金型７の可動ダイプレート６への取り付けを（固定を）、可動ダイプレート６に設けた図示せぬ下側電磁石で行うようになっている。金型を取り付ける際には、下金型（可動側金型７）の上に上金型（固定側金型５）を載置した図示せぬ金型搭載テーブルを、可動ダイプレート６が最下降位置にある状態において、固定ダイプレート２と可動ダイプレート６との間の空間内で水平直線移動させ、金型搭載テーブルが所定位置に位置決めされた状態におく。金型搭載テーブルには、下金型（可動側金型７）の中央下側に対応して開口が設けられており、この開口を通じて可動ダイプレート６の上側突部を上昇させて、可動ダイプレート６の下側電磁石で下金型（可動側金型７）の下面を吸着・固定し、さらに可動ダイプレート６を上昇させることで、下金型（可動側金型７）と上金型（固定側金型５）とを金型搭載テーブルから持ち上げ、上金型（固定側金型５）が固定ダイプレート２にタッチすると、上側電磁石で上金型（固定側金型５）の上面を固定ダイプレート２に吸着・固定する。そして、成形運転時には、金型搭載テーブルを固定ダイプレート２と可動ダイプレート６との間の空間に位置付けておくようにする。金型を取り外す際には、可動ダイプレート６を上昇させて下金型（可動側金型７）と上金型（固定側金型５）とを密着させた後、上側電磁石を非吸着状態として、下金型（可動側金型７）の上に上金型（固定側金型５）を載置した状態で可動ダイプレート６を下降させ、下金型（可動側金型７）が金型搭載テーブル載置された状態で、下側電磁石を非吸着状態におくようにするようにされる。ここで、図示せぬ金型搭載テーブルには、下金型と上金型との対で構成される複数組の金型を搭載しておくと、金型の交換がきわめて迅速に行え、セル生産方式（cell production system；屋台生産方式）をとる生産現場などに用いて好適な射出成形機とすることができる。なお、このようなセル生産方式に用いる射出成形機については、本願出願人が先に特願２００５−２３３３４３において提案している。

図３は、固定ダイプレート２と、第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃとの配置関係を示す説明図である。図３において、２１は、固定ダイプレート２における金型取り付け領域、２２は、金型取り付け領域２１の中心点である。

第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの軸中心と金型取り付け領域２１の中心点２２とをそれぞれ結ぶ線分の長さは同一長さに設定されており、すなわち、第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの軸中心は、金型取り付け領域２１の中心点２２を中心とする同一円上に位置しており、第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの軸中心は、頂角が６０°未満の鋭角２等辺３角形２３の各頂点にそれぞれ配置されている。この鋭角２等辺３角形２３の頂角は、２０°〜５０°の範囲に、望ましくは２５°〜４０°の範囲に設定されており、本実施形態では頂角は３０°となっている。鋭角２等辺３角形２３の頂角に対応する位置には第１のタイバー３Ａが配置され、鋭角２等辺３角形２３の２つの底角にそれぞれ対応する位置には、第２のタイバー３Ｂと第３のタイバー３Ｃとがそれぞれ配置されている。図３から明らかなように、第１のタイバー３Ａの軸中心と金型取り付け領域２１の中心点２２とを結ぶ線分の延長上に、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの軸中心同士を結ぶ線分の中点が位置付けられ、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの軸中心同士を結ぶ線分の中点と金型取り付け領域２１の中心点２２とを結ぶ線分の長さＬ１は、第１のタイバー３Ａの軸中心と金型取り付け領域２１の中心点２２とを結ぶ線分の長さＬ２よりも短くなっており、上記の第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの軸中心同士を結ぶ線分の中点と金型取り付け領域２１の中心点２２とを結ぶ線分の長さＬ１は、該線分方向における金型寸法の半分を超える長さに設定されている。本実施形態では、長さＬ１は、金型交換の都合上などから要求される確保必要寸法Ｌｃよりも、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの半径寸法だけ長いものに設定されており、確保必要寸法Ｌｃは、金型交換時に金型を搭載して水平移送される前記した図示せぬ金型搭載テーブルの移送を許容できる長さに設定されている。

上記したような第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの配置構成とすることで、確保必要寸法Ｌｃは維持しつつ、固定ダイプレート２およびテールストック１の主体面の面積を小さくすることができ、また、これに合わせて可動ダイプレート６の主体面の面積も小さくすることができるので、可及的な小型化と軽量化を図った３本タイバー構成の型開閉系メカニズムを実現することができる。図３に示した確保必要寸法Ｌｃと、前記した図８に示した確保必要寸法Ｌｃとは、同一寸法で描いてあり、本実施形態では固定ダイプレート２が大幅に小型化されていることが判る。

ところで、上記したような第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの配置構成をとった場合には、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの形状を全て同一のものとすると、型締め時に荷重（引っ張り荷重）を受けて弾性変形（伸び変形）する各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃが、固定ダイプレート２全体に対して及ぼす力が不均衡に作用し、固定ダイプレート２の応力分布が不均衡なものとなることは否めない。つまり、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの２本によって作用する力が、金型取り付け領域２１の中心点２２から見て反対側にある第１のタイバー３Ａの１本によって作用する力を上回って、これによって、固定ダイプレート２全体に対して及ぼす力が不均衡に作用して、固定ダイプレート２の応力分布が不均衡なものとなる。

そこで、本実施形態では、図１、図２に示すように、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃには、第１のタイバー３Ａの径と同径の部分３Ｂ−１、３Ｃ−１と、第１のタイバー３Ａの径よりも細い部分３Ｂ−２、３Ｃ−２とを設けてある。このように、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの少なくとも一部に、第１のタイバー３Ａの径よりも、その径を所定量だけ細くした部分を設けることで、第１のタイバー３Ａが弾性変形してこの弾性復元力により固定ダイプレート２に作用する力と、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃが弾性変形してこの弾性復元力により固定ダイプレート２に作用する力とのバランスを良好に改善でき、これによって、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃが固定ダイプレート２全体に対して及ぼす力の不均衡さを可及的に緩和することが可能となって、成形品質を良好なものに保証することができる。

図４は、本実施形態における固定ダイプレート２の型締め時の応力分布のシュミレーション計算結果を示しており、図７は、本実施形態と同様の第１、第２、第３のタイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの配置構成において、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃの形状を全て同一とした場合の、固定ダイプレート２の型締め時の応力分布のシュミレーション計算結果を示している。図４と図７との対比から明らかなように、本実施形態では、固定ダイプレート２の金型取り付け領域２１での応力分布が略一様なものとなっており、したがって、金型に作用する応力が略一様なものとなって、成形品質を良好なものに保証することができることが判る。

図５は、図２のＡ−Ａ線に沿った断端面図であり、図６は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断端面図であり、図５では、可動ダイプレート６と金型取り付け領域２１と鋭角２等辺３角形２３とを併せてに示してあり、図６では、鋭角２等辺３角形２３を併せて示してある。図５、図６に示すように、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃには、第１のタイバー３Ａの径と同径の部分３Ｂ−１、３Ｃ−１と、第１のタイバー３Ａの径よりも細い部分３Ｂ−２、３Ｃ−２とが設けられているが、図１、図２に示すように、各タイバー３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対して可動ダイプレート６が前後進する範囲においては、第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃは第１のタイバー３Ａの径と同径の部分３Ｂ−１、３Ｃ−１とされている。したがって、第１のタイバー３Ａの径と第２、第３のタイバー３Ｂ、３Ｃの径とに一部差をつける構成としても、可動ダイプレート６に装着する摺動ブッシュ８の共用化を図ることが可能となり、ブッシュ調達の手間などを簡単にすることができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機における、型開閉メカニズムの簡略化した正面図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、型開閉メカニズムの簡略化しかつ一部破断した側面図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、固定ダイプレートと第１、第２、第３のタイバーとの配置関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、固定ダイプレートの型締め時の応力分布を示す説明図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断端面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿った断端面図である。 本発明の一実施形態と同様のタイバーの配置構成において、各タイバーの形状を全て同一とした場合の、固定ダイプレートの型締め時の応力分布を示す説明図である。 従来の３本タイバー構成の型開閉系メカニズムにおける、固定ダイプレートと各タイバーとの配置関係を示す説明図である。

符号の説明

１ テールストック
２ 固定ダイプレート
３Ａ 第１のタイバー
３Ｂ 第２のタイバー
３Ｂ−１ 第１のタイバーの径と同径の部分
３Ｂ−２ 第１のタイバーの径よりも細い部分
３Ｃ 第３のタイバー
３Ｃ−１ 第１のタイバーの径と同径の部分
３Ｃ−２ 第１のタイバーの径よりも細い部分
４ 止めナット（締め付けナット）
５ 固定側金型
６ 可動ダイプレート
７ 可動側金型
８ 摺動ブッシュ
９ 型開閉用サーボモータ（型締め用サーボモータ）
１０ ボールネジ機構
１０ａ ネジ軸
１０ｂ ナット体
１１ 被動プーリ
１２ 駆動プーリ
１３ タイミングベルト
２１ 金型取り付け領域
２２ 金型取り付け領域の中心点
２３ 頂角が６０°未満の鋭角２等辺３角形
Ｌｃ 確保必要寸法

Claims (5)

1. 型開閉用駆動源を搭載したテールストックと、該テールストックと対向配置され固定側金型が取り付けられた固定ダイプレートと、可動側金型が取り付けられて前記テールストックと前記固定ダイプレートとの間で前後進可能な可動ダイプレートと、前記テールストックと前記固定ダイプレートにその両端をそれぞれ固定された、第１、第２、第３のタイバーとを備えた成形機において、
   前記第１、第２、第３のタイバーの軸中心を、頂角が６０°未満の鋭角２等辺３角形の各頂点に配置するとともに、前記３本のタイバーのうち前記鋭角２等辺３角形の頂角に対応する第１のタイバーの軸中心と、前記固定ダイプレートにおける金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の延長上に、前記３本のタイバーのうち前記鋭角２等辺３角形の２つの底角に対応する第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点を位置付け、
   前記第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点と前記金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ１を、前記第１のタイバーの軸中心と前記金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ２よりも短く設定し、
   前記第２、第３のタイバーの軸中心同士を結ぶ線分の中点と前記金型取り付け領域の中心点とを結ぶ線分の長さＬ１を、該線分方向における金型寸法の半分を超える長さに設定したことを特徴とする成形機。
2. 請求項１に記載の成形機において、
   前記第２、第３のタイバーの少なくとも一部には、前記第１のタイバーの径よりも、その径を所定量だけ細くした部分を設けたことを特徴とする成形機。
3. 請求項２に記載の成形機において、
   前記可動ダイプレートは、前記第１、第２、第３のタイバーに挿通・案内されて前後進可能とされ、前記可動ダイプレートが前後進する範囲において、前記第１、第２、第３のタイバーの径は同径とされたことを特徴とする成形機。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の成形機において、
   前記鋭角２等辺３角形の頂角は、２０°〜５０°であることを特徴とする成形機。
5. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の成形機において、
   前記第１、第２、第３のタイバーの軸中心と前記金型取り付け領域の中心点とをそれぞれ結ぶ線分の長さは、同一であることを特徴とする成形機。

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