JP5450523B2

JP5450523B2 - Clamping device

Info

Publication number: JP5450523B2
Application number: JP2011169053A
Authority: JP
Inventors: 克之荒木; 彰盛井
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2031-08-02
Also published as: JP2013031956A

Description

本発明は、固定側金型が取り付けられる固定プラテンと、可動側金型が取り付けられる可動プラテンの２個のプラテンからなる、いわゆる２プラテン方式の型締装置に関するものである。 The present invention relates to a so-called two-platen type mold clamping device comprising two platens, a fixed platen to which a fixed mold is attached and a movable platen to which a movable mold is attached.

射出成形機は、従来周知のように一対の金型、これらの金型を型締する型締装置、樹脂材料を溶融して金型内に射出する射出装置等から構成され、型締装置を駆動して金型を型締めし、金型内のキャビティに射出装置から溶融樹脂を射出し、冷却固化を待って型締装置を駆動して金型を開くと所望の成形品が得られる。型締装置として、例えばトグル式型締装置が周知である。トグル式型締装置は、固定側金型が取り付けられる固定盤すなわち固定プラテンと、可動側金型が取り付けられる可動盤すなわち可動プラテンと、型締ハウジングすなわちリアプラテンとからなる３個のプラテンを備えている。そして４本のタイバーが、可動プラテンを挿通するようにして、固定プラテンとリアプラテンとを連結しており、トグル機構が可動プラテンとリアプラテンとの間に設けられている。従ってトグル機構を駆動すると可動プラテンが駆動され、型開閉したり、型締することができるようになっている。 The injection molding machine is composed of a pair of molds, a mold clamping device that clamps these molds, an injection device that melts a resin material and injects it into the mold, etc. as known in the art. When driven, the mold is clamped, molten resin is injected from the injection device into the cavity in the mold, and after waiting for cooling and solidification, the mold clamping device is driven to open the mold to obtain a desired molded product. As the mold clamping device, for example, a toggle type mold clamping device is well known. The toggle type mold clamping device includes three platens including a fixed platen, ie, a fixed platen to which a fixed side mold is attached, a movable platen, ie, a movable platen to which a movable side die is attached, and a mold clamping housing, ie, a rear platen. Yes. The four tie bars connect the fixed platen and the rear platen so as to pass through the movable platen, and a toggle mechanism is provided between the movable platen and the rear platen. Accordingly, when the toggle mechanism is driven, the movable platen is driven so that the mold can be opened and closed or the mold can be clamped.

特開平０７−８０８８６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-80886 特開２０１１−２０３６８号公報JP 2011-20368 A 特開２００７−１７４７６９号公報JP 2007-174769 A

型締装置として、固定プラテンと可動プラテンの２個のプラテンからなるいわゆる２プラテン方式の型締装置も周知であり、特許文献１、２に記載されている。特許文献１に記載の型締装置において、固定プラテンと可動プラテンは、タイバーと所定のボールネジナット機構によって連結されている。このボールネジナット機構は、２本のボールネジと、所定の形状の１個のボールナットとを一組として構成されている。２本のボールネジの一方はリードが短い、あるいは雄ネジのピッチが小さい。そして他方はリードが長い、あるいは雄ネジのピッチが大きい。ボールナットには、一方の端部から中央部にかけてピッチの小さい雌ネジが形成され、他方の端部から中央部にかけてピッチの大きい雌ネジが形成されている。このようなボールナットの一方と他方とから、前記したリードの異なる２本のボールネジのそれぞれの一方の端部が螺合して、全体が１本の棒状を呈している。そしてこれらのボールネジのそれぞれの他方の端部は、固定プラテンと可動プラテンに、回転可能に、かつ軸方向の移動が規制された状態で設けられている。従って、どちらのボールネジを回転しても、可動プラテンを軸方向に駆動することができるようになっているが、型開閉するときにはリードの長いボールネジを、型締するときにはリードの短いボールネジを回転する。このようにすると高速に型開閉でき、強い力で型締できることになる。 As a mold clamping device, a so-called two-platen type mold clamping device including two platens of a fixed platen and a movable platen is also well known and described in Patent Documents 1 and 2. In the mold clamping device described in Patent Document 1, the fixed platen and the movable platen are connected to a tie bar by a predetermined ball screw nut mechanism. This ball screw nut mechanism is composed of two ball screws and one ball nut having a predetermined shape as a set. One of the two ball screws has a short lead or a small pitch of the male screw. On the other hand, the lead is long or the pitch of the male screw is large. The ball nut is formed with a female screw having a small pitch from one end portion to the central portion, and a female screw having a large pitch from the other end portion to the central portion. One end of each of the two ball screws having different leads is screwed into one and the other of such a ball nut, so that the whole has a single rod shape. The other end of each of the ball screws is provided on the fixed platen and the movable platen so as to be rotatable and restricted in movement in the axial direction. Accordingly, the movable platen can be driven in the axial direction regardless of which ball screw is rotated, but the ball screw with a long lead is rotated when the mold is opened and closed, and the ball screw with a short lead is rotated when the mold is clamped. . In this way, the mold can be opened and closed at high speed, and the mold can be clamped with a strong force.

特許文献２に記載の型締装置は、いわゆる２プラテン方式の型締装置ではあるが、前記したトグル式型締装置の特徴も備えている。すなわち型締用のトグル機構と、リアプラテンに類似した所定のハウジングとを備えている。この型締装置には、４本のタイバーが設けられ、それぞれのタイバーは、固定プラテンを挿通するようにしてハウジングと可動プラテンとを連結している。これらのタイバーは、可動プラテンに連結される端部近傍がスタッドボルト状を呈し、所定の長さに渡って円周方向の複数本の溝が形成されている。そして可動プラテンには、このようなタイバーをロックする分割ナットすなわちハーフナットからなるロック手段が設けられている。従ってハーフナットを駆動するとハーフナットが前記したタイバーの溝と係合して可動プラテンとタイバーとをロックすることができ、また係合状態を解除してアンロックすることができる。可動プラテンには所定の駆動機構が設けられ、ロック手段を解除した状態で可動プラテンをスライドさせて型開閉できるようになっている。特許文献２に記載の型締装置においては、ハウジングと固定プラテンの間に型締用のトグル機構が設けられている。従って可動プラテンを駆動して型閉じし、タイバーを可動プラテンにロックし、この状態でトグル機構を駆動すると型締することができる。なおこのトグル機構は、前記したトグル式型締装置のトグル機構と比して、軸方向の機械長がかなり短い。従ってこのトグル機構によっては型開閉することはできない。 The mold clamping device described in Patent Document 2 is a so-called two-platen type mold clamping device, but also includes the above-described toggle type mold clamping device. That is, it includes a toggle mechanism for mold clamping and a predetermined housing similar to the rear platen. The mold clamping device is provided with four tie bars, and each tie bar connects the housing and the movable platen so as to pass through the fixed platen. In these tie bars, the vicinity of the end connected to the movable platen has a stud bolt shape, and a plurality of circumferential grooves are formed over a predetermined length. The movable platen is provided with a locking means composed of a split nut for locking such a tie bar, that is, a half nut. Therefore, when the half nut is driven, the half nut can be engaged with the groove of the tie bar to lock the movable platen and the tie bar, and can be unlocked by releasing the engaged state. The movable platen is provided with a predetermined drive mechanism so that the mold can be opened and closed by sliding the movable platen in a state where the lock means is released. In the mold clamping device described in Patent Document 2, a mold clamping toggle mechanism is provided between the housing and the fixed platen. Therefore, the mold can be clamped by driving the movable platen to close the mold, locking the tie bar to the movable platen, and driving the toggle mechanism in this state. Note that this toggle mechanism has a considerably shorter axial mechanical length than the toggle mechanism of the toggle type mold clamping device described above. Therefore, the mold cannot be opened and closed by this toggle mechanism.

特許文献３には、型締装置と直接関係はないが、いわゆる超磁歪材料からなる所定の素子を備えたアクチュエータが記載されている。磁歪とは、外部から磁界をかけると所定の方向に変形する性質である。超磁歪材料はこの変形の度合いが大きい材料であり、例えば１．０ｋＯｅ（キロ・エルステッド）の磁界をかけると１，１００ｐｐｍの割合で変形する材料が周知である。特許文献３に記載のアクチュエータは、このような超磁歪材料からなる所定の素子と、この素子に磁界をかけるコイルと、素子の変形による軸方向の変位を拡大する所定の機構とを備えている。この機構は、所定の支点に軸支されているテコ状の板バネ体を備えており、素子の端部が板バネ体の一方の端部に当接している。従って素子が軸方向に変位して板バネ体の一方の端部を押すと、板バネ体の他方の端部が大きく変位する。すなわち変位量が拡大される。この拡大された変位量を取り出してアクチュエータとして利用することができる。なお、超磁歪材料は従来の磁歪材料と比して変形の度合いが大きいと言えるが、変形が十分に大きいわけではない。従って、超磁歪材料の応用分野は限られており、アクチュエータとして利用する場合には、特許文献３に記載のアクチュエータのように、微小な変位を拡大するような機構を設けるようにすることが一般的である。 Patent Document 3 describes an actuator having a predetermined element made of a so-called giant magnetostrictive material, although it is not directly related to the mold clamping device. Magnetostriction is a property that deforms in a predetermined direction when a magnetic field is applied from the outside. A giant magnetostrictive material is a material having a large degree of deformation. For example, a material that deforms at a rate of 1,100 ppm when a magnetic field of 1.0 kOe (kilo-Oersted) is applied is well known. The actuator described in Patent Document 3 includes a predetermined element made of such a giant magnetostrictive material, a coil that applies a magnetic field to the element, and a predetermined mechanism that expands an axial displacement caused by the deformation of the element. . This mechanism includes a lever-like leaf spring body that is pivotally supported at a predetermined fulcrum, and an end portion of the element is in contact with one end portion of the leaf spring body. Therefore, when the element is displaced in the axial direction and pushes one end of the leaf spring body, the other end of the leaf spring body is greatly displaced. That is, the amount of displacement is increased. The enlarged displacement amount can be taken out and used as an actuator. It can be said that the giant magnetostrictive material has a greater degree of deformation than the conventional magnetostrictive material, but the deformation is not sufficiently large. Therefore, the application field of the giant magnetostrictive material is limited, and when used as an actuator, it is common to provide a mechanism for enlarging a minute displacement like the actuator described in Patent Document 3. Is.

トグル式型締装置によっても、あるいは特許文献１、２に記載の２プラテン方式の型締装置によっても、金型を適切に型締めすることができる。従って射出成形機に採用された場合、その性能については全く問題がない。しかしながら改善すべき点も見受けられる。例えばトグル式型締装置は、型開閉が高速に実施できると共に大きな型締力を得ることができ型締装置として優れているが、トグル機構の長さが長いので装置の機械長が長くなってしまうという問題がある。特許文献１に記載の型締装置の場合には、機械長は短いが、型開閉と型締の両方の機能を両立させるためにリードの異なる２本のボールネジと複雑な形状のボールナットを必要とするので、ボールネジナット機構が高価になってしまうという問題がある。また特許文献２に記載の型締装置の場合には、ある程度機械長が短くなってはいるが、型締するという目的のためだけにリアプラテンに類似したハウジングとトグル機構を格別に必要としており、その分だけ機械長が長くなるし、構造も複雑である。またトグル機構型締装置においても、特許文献１、２に記載の２プラテン方式の型締装置においても、型締はトグル機構、ボールネジ等の所定の機構によって行うので、摩擦等によるエネルギ損失が生じてしまうし、高速に型締することはできない。仮に超磁歪材料からなる素子を型締機構として採用することも考えられるが、特許文献３に記載のアクチュエータのように、磁歪による変位を利用するには変位を拡大して取り出すことが一般的である。このような技術常識に照らして設計する場合、変位を拡大する機構を設けることになる。そうすると構造が複雑になってしまうだけでなく型締に必要な大きな力が得られない。 The mold can be appropriately clamped by the toggle type mold clamping device or by the two platen type mold clamping device described in Patent Documents 1 and 2. Therefore, when it is employed in an injection molding machine, there is no problem with respect to its performance. However, there are some points that should be improved. For example, a toggle type mold clamping device is excellent as a mold clamping device because it can perform opening and closing of a mold at a high speed and obtain a large mold clamping force. However, since the length of the toggle mechanism is long, the machine length of the device becomes long. There is a problem of end. In the case of the mold clamping device described in Patent Document 1, although the machine length is short, two ball screws with different leads and a ball nut with a complicated shape are required in order to achieve both functions of mold opening and closing and mold clamping. Therefore, there is a problem that the ball screw nut mechanism becomes expensive. Further, in the case of the mold clamping device described in Patent Document 2, although the mechanical length is shortened to some extent, a housing and a toggle mechanism similar to the rear platen are specially required only for the purpose of clamping. The machine length becomes longer by that amount, and the structure is complicated. In addition, in the toggle mechanism mold clamping device and in the two-platen type mold clamping device described in Patent Documents 1 and 2, since the mold clamping is performed by a predetermined mechanism such as a toggle mechanism or a ball screw, energy loss due to friction or the like occurs. The mold cannot be clamped at high speed. It is conceivable to employ an element made of a giant magnetostrictive material as a mold clamping mechanism. However, as in the actuator described in Patent Document 3, in order to use displacement due to magnetostriction, it is common to enlarge the displacement and take it out. is there. When designing in light of such technical common sense, a mechanism for enlarging the displacement is provided. This not only complicates the structure but also does not provide a large force necessary for clamping.

本発明は、上記したような問題点を解決した、型締装置を提供することを目的としており、具体的には機械長が十分に短くシンプルな構造でありながら必要な型締力を得ることができ、エネルギ損失が少なく型締に要するエネルギが最小で済み、高速に型締することができる型締装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a mold clamping device that solves the above-described problems. Specifically, the machine length is sufficiently short and a simple structure is obtained while obtaining a necessary mold clamping force. Therefore, an object of the present invention is to provide a mold clamping device that can perform mold clamping at high speed with low energy loss and minimal energy required for mold clamping.

本発明は、上記目的を達成するために、固定側金型が取り付けられている固定プラテンと、可動側金型が取り付けられている可動プラテンと、固定プラテンと可動プラテンとを連結している複数本のタイバーと、型締力を発生させる型締力発生機構とからなる２プラテン方式の型締装置として構成する。そして型締力発生機構は、超磁歪材料からなる変形部材とコイルとから構成し、変形部材は所定の長さの肉厚の円筒状を呈するように形成する。この型締装置において、タイバーは固定プラテンまたは可動プラテンを貫通して所定長さだけ外方に延長するようにし、この延長部分に変形部材を嵌合する。そしてタイバーの先端に所定のストッパを設けて変形部材を係止するように構成する。型閉状態にして、コイルによって磁界を発生させると、変形部材が変形してタイバーが弾性変形し、所望の型締力が得られる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a fixed platen to which a fixed mold is attached, a movable platen to which a movable mold is attached, and a plurality of connecting the fixed platen and the movable platen. It is configured as a two-platen type mold clamping device comprising a book tie bar and a mold clamping force generating mechanism for generating a mold clamping force. The mold clamping force generating mechanism is composed of a deformable member made of a giant magnetostrictive material and a coil, and the deformable member is formed so as to exhibit a thick cylindrical shape having a predetermined length. In this mold clamping apparatus, the tie bar extends through the fixed platen or the movable platen and extends outward by a predetermined length, and the deformable member is fitted to the extended portion. A predetermined stopper is provided at the tip of the tie bar so that the deformable member is locked. When the mold is closed and a magnetic field is generated by the coil, the deformable member is deformed and the tie bar is elastically deformed to obtain a desired mold clamping force.

かくして請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、固定側金型が取り付けられている固定プラテンと、可動側金型が取り付けられている可動プラテンと、前記固定プラテンと前記可動プラテンとを連結している複数本のタイバーと、型締力を発生させる型締力発生機構とからなり、前記タイバーは前記固定プラテンを貫通して所定長さだけ外方に延長され、該延長された部分のそれぞれに、超磁歪材料からなる所定肉厚の円筒状の変形部材が嵌合され、該変形部材は前記タイバーの端部に設けられている所定のストッパによって係止され、前記型締力発生機構は、前記変形部材と、該変形部材に設けられているコイルとから構成され、前記コイルによって磁界を発生させると前記変形部材が変形し、それによって前記タイバーが弾性変形して型締力が得られるようになっていることを特徴とする２プラテン方式の型締装置として構成される。 Thus, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a stationary platen to which a stationary mold is attached, a movable platen to which a movable mold is attached, the stationary platen and the movable platen. A plurality of tie bars and a mold clamping force generating mechanism for generating a mold clamping force, and the tie bars are extended outward by a predetermined length through the fixed platen. A cylindrical deformable member having a predetermined thickness made of a giant magnetostrictive material is fitted to each of the portions, and the deformable member is locked by a predetermined stopper provided at an end of the tie bar, and the mold clamping is performed. force generating mechanism, said deformable member is constituted by a coil provided in the deformation member, the deforming said deformable member and generating a magnetic field by the coil, whereby said tie bar bullet Configured to deform to the mold clamping force becomes thus obtained as a mold clamping device of the second platen method according to claim.

以上のように、本発明は、固定側金型が取り付けられている固定プラテンと、可動側金型が取り付けられている可動プラテンと、固定プラテンと可動プラテンとを連結している複数本のタイバーと、型締力を発生させる型締力発生機構とからなる２プラテン方式の型締装置として構成されている。このように型締ハウジングに相当する部材が無いので機械長は十分に短い。そして型締力発生機構は、超磁歪材料からなる変形部材とコイルとを備え、コイルによって磁界を発生させると変形部材が変形し、それによってタイバーが弾性変形して型締力が得られるように構成されている。磁歪による変形は摩擦等の機械的な損失がないのでエネルギ損失が小さい。従って油圧ポンプやサーボモータを駆動する電圧に比して低電圧での駆動が可能になる。また磁界の強さを調整すれば磁歪による変形量を正確に制御でき、型締力を正確に制御することができる。そして変形は１ｍｓ以下でなされる。すなわち応答性に優れ、高速に型締することができるという本発明に特有の効果も得られる。そして本発明によると、タイバーは固定プラテンを貫通して所定長さだけ外方に延長され、超磁歪材料からなる変形部材は所定の長さの肉厚の円筒状を呈し、タイバーの延長された部分に嵌合され、タイバーの端部に設けられている所定のストッパによって係止されている。この変形部材にコイルで磁界をかければタイバーは弾性変形して型締力が発生する。このように構成されているので型締力発生機構はシンプルであり、装置の製造が容易である。 As described above, the present invention provides a fixed platen to which a fixed mold is attached, a movable platen to which a movable mold is attached, and a plurality of tie bars that connect the fixed platen and the movable platen. And a mold clamping force generating mechanism for generating a mold clamping force. Thus, since there is no member corresponding to the mold clamping housing, the machine length is sufficiently short. The mold clamping force generation mechanism includes a deformable member made of a giant magnetostrictive material and a coil, and when the magnetic field is generated by the coil, the deformable member is deformed, whereby the tie bar is elastically deformed to obtain a mold clamping force. It is configured. Deformation due to magnetostriction has little energy loss because there is no mechanical loss such as friction. Accordingly, it is possible to drive at a lower voltage than the voltage for driving the hydraulic pump or the servo motor. Further, if the strength of the magnetic field is adjusted, the amount of deformation due to magnetostriction can be accurately controlled, and the clamping force can be accurately controlled. The deformation is made in 1 ms or less. That is, it is possible to obtain an effect peculiar to the present invention that it is excellent in responsiveness and can be fast-clamped. According to the present invention, the tie bar is extended outward by a predetermined length through the fixed platen, and the deformable member made of a giant magnetostrictive material has a cylindrical shape with a predetermined length, and the tie bar is extended. It is fitted to the part and locked by a predetermined stopper provided at the end of the tie bar. If a magnetic field is applied to the deformable member by a coil, the tie bar is elastically deformed to generate a clamping force. Since it is configured in this way, the mold clamping force generating mechanism is simple and the device can be easily manufactured.

本発明の実施の形態に係る射出成形機を一部断面で示す正面図である。It is a front view which shows the injection molding machine which concerns on embodiment of this invention in a partial cross section. 本発明の実施の形態に係る射出成形機の作用を説明する図で、その（ア）〜（ウ）は、型締装置の型締時におけるそれぞれの状態を示す正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the effect | action of the injection molding machine which concerns on embodiment of this invention, The (a)-(c) is a front view which shows each state at the time of the mold clamping of a mold clamping apparatus. 本発明の他の実施の形態に係る射出成形機を模式的に示す図で、その（ア）は第２の実施の形態に係る射出成形機を、その（イ）は第３の実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。It is a figure which shows typically the injection molding machine which concerns on other embodiment of this invention, The (a) is the injection molding machine which concerns on 2nd Embodiment, The (a) is 3rd Embodiment. It is a front view which shows the injection molding machine which concerns on.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出成形機１も、図１に示されているように、溶融樹脂を射出する射出装置２と、金型を型締めする型締装置３とから構成されている。射出装置２は従来周知のように構成され、シリンダ５、このシリンダ５内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ、シリンダ５の先端に設けられている射出ノズル６、等からなり、シリンダ５にはヒータが巻かれている。図１にはスクリュ、ヒータは示されていない。従ってヒータによってシリンダ５を加熱し、スクリュを回転方向に駆動して材料の樹脂をシリンダ５内に供給すると、樹脂は溶融されてシリンダ５の先端部に計量されることになる。そしてスクリュを軸方向に駆動すると溶融樹脂を射出することができる。 Embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the injection molding machine 1 according to the present embodiment also includes an injection device 2 that injects molten resin and a mold clamping device 3 that clamps a mold. The injection device 2 is configured as conventionally known, and includes a cylinder 5, a screw that can be driven in the rotational direction and the axial direction in the cylinder 5, an injection nozzle 6 that is provided at the tip of the cylinder 5, and the like. A heater is wound around the cylinder 5. FIG. 1 does not show a screw or a heater. Therefore, when the cylinder 5 is heated by the heater and the screw is driven in the rotational direction to supply the resin material, the resin is melted and measured at the tip of the cylinder 5. When the screw is driven in the axial direction, the molten resin can be injected.

本実施の形態においては、型締装置３はいわゆる２プラテン方式の型締装置として構成されている。すなわち型締装置３は、固定側金型８が取り付けられている固定プラテン９と、可動側金型１０が取り付けられている可動プラテン１１と、両プラテン９、１１を連結している４本のタイバー１３、１３、…とから概略構成されている。可動プラテン１１には、可動プラテン１１を固定プラテン９方向に前進、あるいは後退させて金型８、１０を型開閉させる型開閉機構が設けられているが、型開閉機構は図１には示されていない。 In the present embodiment, the mold clamping device 3 is configured as a so-called two-platen type mold clamping device. In other words, the mold clamping device 3 includes a fixed platen 9 to which the fixed mold 8 is attached, a movable platen 11 to which the movable mold 10 is attached, and four platens 9 and 11 connected to each other. The tie bars 13, 13,. The movable platen 11 is provided with a mold opening and closing mechanism for opening and closing the molds 8 and 10 by moving the movable platen 11 forward or backward in the direction of the fixed platen 9. The mold opening and closing mechanism is shown in FIG. Not.

本実施の形態においては、４本のタイバー１３、１３、…の、固定プラテン９寄りの所定の長さの部分には、その外周面に円周方向の溝１６、１６、…が等間隔で複数本形成されている。タイバー１３、１３、…は固定プラテン９を貫通して所定の長さだけ外方に延びており、この延びている部分にも円周方向の溝１６、１６、…の一部が形成されている。固定プラテン９には、可動プラテン１０と反対側の面に、タイバー１３、１３、…をロックするロック機構１８、１８、…が設けられている。ロック機構１８、１８、…は、２つ割のナット状すなわちハーフナット状を呈する一対のロックナット１９、１９、…から構成され、ロックナット１９、１９、…の内周面には、溝１６、１６、…と係合する複数の段部が形成されている。このようなロックナット１９、１９…は、各タイバー１３、１３、…の１本毎に一対のロックナット１９、１９、…が上下から挟むように設けられ、上下方向にスライドできるようになっている。従って一対のロックナット１９、１９をタイバー１３方向にスライドすると、タイバー１３の所定の溝１６、１６、にロックナット１９、１９の段部が係合して、タイバー１３を固定プラテン９にロックすることができるようになっている。 In the present embodiment, circumferential grooves 16, 16,... Are formed at equal intervals on the outer peripheral surface of the four tie bars 13, 13,. A plurality of lines are formed. The tie bars 13, 13,... Extend through the fixed platen 9 outward by a predetermined length, and part of the circumferential grooves 16, 16,. Yes. The fixed platen 9 is provided with lock mechanisms 18, 18,... For locking the tie bars 13, 13,. The lock mechanisms 18, 18,... Are composed of a pair of lock nuts 19, 19,... That have a split nut shape, that is, a half nut shape, and a groove 16 is formed on the inner peripheral surface of the lock nuts 19, 19,. , 16,... Are formed. The lock nuts 19, 19 are provided so that a pair of lock nuts 19, 19,... Are sandwiched from above and below for each of the tie bars 13, 13,. Yes. Therefore, when the pair of lock nuts 19, 19 are slid in the direction of the tie bar 13, the step portions of the lock nuts 19, 19 are engaged with the predetermined grooves 16, 16 of the tie bar 13, and the tie bar 13 is locked to the fixed platen 9. Be able to.

本実施の形態においては、型締力を発生させる型締力発生機構２０は、後で構造を詳しく説明するが、いわゆる超磁歪材料からなる所定の変形部材２２を備えている。磁歪とは磁界をかけたときに所定の方向に変形する性質のことであり、超磁歪材料は変形の度合いが特に大きい材料のことをいう。本実施の形態においては、超磁歪材料として、ＴＤＫ株式会社製の「ＰＭＴ−１」材料が使用されている。ＰＭＴ−１は基本物性が下の表に示されているように、強さが３．０ｋＯｅ（キロ・エルステッド）の磁界をかけると所定の方向に１，４５０ｐｐｍ変形することが分かる。 In the present embodiment, the mold clamping force generation mechanism 20 that generates a mold clamping force includes a predetermined deforming member 22 made of a so-called giant magnetostrictive material, which will be described in detail later. Magnetostriction is a property that deforms in a predetermined direction when a magnetic field is applied, and a giant magnetostrictive material is a material having a particularly large degree of deformation. In the present embodiment, “PMT-1” material manufactured by TDK Corporation is used as the giant magnetostrictive material. As shown in the table below, PMT-1 is found to be deformed by 1,450 ppm in a predetermined direction when a magnetic field having a strength of 3.0 kOe (kilo-Oersted) is applied.

型締力発生機構２０は、このような超磁歪材料からなる変形部材２２、２２、…、タイバー１３、１３、…、等から構成されているが、具体的な構造を説明する。タイバー１３、１３、…は、可動プラテン１１を貫通して所定の長さだけ外方に延長されている。この延長された部分に変形部材２２、２２、…が設けられている。変形部材２２、２２、…は、前記した超磁歪材料からなり所定の長さの肉厚の円筒状を呈している。円筒の内径はタイバー１３、１３、…の外径よりわずかに大きく、これによって変形部材２２、２２、…はタイバー１３、１３、…に緩やかに嵌合されることになる。タイバー１３、１３、…の端部には変形部材２２の外径よりも大きい所定のストッパ部材２３、２３、…が固着されている。このストッパ部材２３、２３、…によって変形部材２２、２２、…は一方の端面が可動プラテン１１に、他方の端面がストッパ部材２３、２３、…に当接することになる。従って方閉じ後に変形部材２２、２２、…が軸方向に延びると、タイバー１３、１３、…を軸方向に弾性変形させることができる。このような変形部材２２、２２、…には、その外周部にコイル２５、２５、…が設けられ、図示されない電源からコイル２５、２５、…に電流を供給できるようになっている。このように型締力発生機構２０は、タイバー１３、１３、…と、ストッパ部材２３、２３、…と、変形部材２２、２２、…と、コイル２５、２５、…と電源とから構成されていることになる。 The mold clamping force generation mechanism 20 is composed of deformable members 22, 22,..., Tie bars 13, 13,... Made of such a giant magnetostrictive material. The tie bars 13, 13,... Extend through the movable platen 11 outward by a predetermined length. .. Are provided in the extended portion. The deformable members 22, 22,... Are made of the above-described giant magnetostrictive material and have a cylindrical shape with a predetermined length. The inner diameter of the cylinder is slightly larger than the outer diameter of the tie bars 13, 13, ..., so that the deformable members 22, 22, ... are loosely fitted to the tie bars 13, 13, .... A predetermined stopper member 23, 23,... Larger than the outer diameter of the deformation member 22 is fixed to the end of the tie bars 13, 13,. The deformable members 22, 22,... Come into contact with the movable platen 11 and the other end surfaces abut against the stopper members 23, 23,. Therefore, when the deformable members 22, 22,... Extend in the axial direction after closing, the tie bars 13, 13,. The deformable members 22, 22,... Are provided with coils 25, 25,... On the outer periphery thereof, so that a current can be supplied to the coils 25, 25,. As described above, the mold clamping force generation mechanism 20 is composed of the tie bars 13, 13,..., The stopper members 23, 23,..., The deformation members 22, 22, ..., the coils 25, 25,. Will be.

本実施の形態に係る射出成形機１の作用を説明する。型締装置３においてロック機構１８、１８、…を解除する。すなわちロックナット１９、１９、…を開いてタイバー１３、１３、…をアンロックする。図２の（ア）に示されているように図示されていない型開閉機構を駆動して可動プラテン１１を固定プラテン９側にスライドする。すなわち型閉じする。図２の（イ）に示されているように、ロックナット１９、１９、…を締めてロック機構１８、１８、…を作動させる。そうするとタイバー１３、１３、…が固定プラテン９にロックされる。型締力発生機構２０において、コイル２５、２５、…に電流を供給して磁界を発生させる。変形部材２２、２２、…は磁界によって実質的に瞬間的に変形し、図２の（ウ）に示されているように軸方向に延びる。タイバー１３、１３、…は弾性変形して所望の型締力が得られる。射出装置２において溶融した樹脂を型締された金型８、１０内に射出する。冷却固化を待って、コイル２５、２５、…への電流の供給を停止し、ロック機構１８、１８、…を解除する。型開閉機構を駆動して型開きすると成形品を得ることができる。 The operation of the injection molding machine 1 according to the present embodiment will be described. In the mold clamping device 3, the lock mechanisms 18, 18,. That is, the lock nuts 19, 19,... Are opened to unlock the tie bars 13, 13,. As shown in FIG. 2A, a mold opening / closing mechanism (not shown) is driven to slide the movable platen 11 to the fixed platen 9 side. That is, the mold is closed. As shown in FIG. 2A, the lock nuts 19, 19,... Are tightened to operate the lock mechanisms 18, 18,. Then, the tie bars 13, 13,... Are locked to the fixed platen 9. In the mold clamping force generation mechanism 20, a current is supplied to the coils 25, 25, ... to generate a magnetic field. The deformation members 22, 22,... Are deformed substantially instantaneously by a magnetic field and extend in the axial direction as shown in FIG. The tie bars 13, 13, ... are elastically deformed to obtain a desired clamping force. The molten resin in the injection apparatus 2 is injected into the molds 8 and 10 which are clamped. After cooling and solidifying, supply of current to the coils 25, 25,... Is stopped, and the lock mechanisms 18, 18,. When the mold opening / closing mechanism is driven to open the mold, a molded product can be obtained.

次に具体的な例によって、変形部材２２の具体的な大きさを決定する方法を説明する。変形部材２２の長さをＬ（ｃｍ）、断面積をＡ（ｃｍ^２）とすると長さＬ、断面積Ａは次の式１、式２のように表すことができる。

ここで、Δｌ_{Ｔｉｅｂａｒ}はタイバー１３の伸び（ｃｍ）を、εは磁歪の伸びによる歪み（無次元）を、Ｅは変形部材２２のヤング率（Ｎ／ｍ^２）を、σ_ｃｏｍｐは磁歪の伸びによって受ける圧縮応力（Ｎ／ｍ^２）を、そしてＦは型締力（Ｎ）を、それぞれ表す。従って式１、式２から、４個の変形部材２２の総体積Ｖ（ｃｍ^３）は次の式３のように表すことができる。

Next, a method for determining a specific size of the deformable member 22 will be described using a specific example. When the length of the deformable member 22 is L (cm) and the cross-sectional area is A (cm ² ), the length L and the cross-sectional area A can be expressed by the following

formulas

1 and 2.

Here, Δl _Tiebar is the elongation (cm) of the tie bar 13, ε is the strain (dimensionalless) due to the magnetostriction elongation, E is the Young's modulus (N / m ² ) of the deformable member 22, and σ _comp is the magnetostriction elongation. Represents the compressive stress (N / m ² ) applied by F, and F represents the clamping force (N). Therefore, from Equation 1 and Equation 2, the total volume V (cm ³ ) of the four deformable members 22 can be expressed as Equation 3 below.

株式会社日本製鋼所製の製品番号「Ｊ１８０ＡＤ」の射出成形機はトグル機構によって１８０ｔｏｎｆの型締力を得ることができるようになっているが、トグル機構を本実施の形態に係る型締力発生機構２０に置き換えて同様の型締力である１８０ｔｏｎｆの型締力を得ることを考える。１８０ｔｏｎｆの型締力を得るには、タイバー１３の伸びΔｌ_{Ｔｉｅｂａｒ}は、次のようにする必要がある。
Δｌ_{Ｔｉｅｂａｒ} ＝１．０４２（ｍｍ）＝１．０４２２×１０^−１（ｃｍ）
そして型締力Ｆは次のようになる。
Ｆ＝１８０×１０^３×９．８（Ｎ）
コイル２５によって磁界強さ３．０ｋＯｅの磁界を発生させる場合、表１より磁歪の伸びによる歪みεは次のようになる。
ε ＝１４５０×１０^−６
表１よりヤング率Ｅ＝２．０×１０^１０を得、これらを式１、式２、式３に代入すると、以下のように式１’、式２’、式３’が得られる。

The injection molding machine with product number “J180AD” manufactured by Nippon Steel Co., Ltd. can obtain a mold clamping force of 180 tonf by the toggle mechanism, but the toggle mechanism generates the mold clamping force according to this embodiment. Consider replacing the mechanism 20 to obtain a similar mold clamping force of 180 tons. To obtain a mold clamping force of 180Tonf, elongation Δl _Tiebar of the tie bar 13 must be as follows.
Δl _Tiebar = 1.042 (mm) = 1.0422 × 10 ⁻¹ (cm)
The mold clamping force F is as follows.
F = 180 × 10 ³ × 9.8 (N)
When a magnetic field having a magnetic field strength of 3.0 kOe is generated by the coil 25, the strain ε due to the expansion of magnetostriction is as follows from Table 1.
ε = 1450 × 10 ⁻⁶
By obtaining Young's modulus E = 2.0 × 10 ¹⁰ from Table 1 and substituting them into Equation 1, Equation 2, and Equation 3, Equation 1 ′, Equation 2 ′, and Equation 3 ′ are obtained as follows.

式３’において、圧縮応力σ_ｃｏｍｐが１．４５×１０^７（Ｎ／ｍ^２）になるようにすると、４個の変形部材２２の総体積Ｖ（ｃｍ^３）が最小になることが分かる。すなわち必要な型締力を得るための、変形部材の最小限の体積が得られる。この圧縮応力σ_ｃｏｍｐを式１’、式２’に代入すると、変形部材２２の長さＬとして１４４ｃｍ、断面積Ａとして３０４ｃｍ^２が得られる。また式３’より総体積Ｖとして１．７５×１０^５ｃｍ^３が得られる。この時の変形部材２２、２２、…の総重量は密度８．８５ｇ／ｍＬより、１．５５×１０^６ｇとなる。このように変形部材２２、２２、…を設計すれば、必要な型締力を得ることができる。 In Expression 3 ′, it is understood that when the compressive stress σ _comp is 1.45 × 10 ⁷ (N / m ² ), the total volume V (cm ³ ) of the four deformable members 22 is minimized. That is, a minimum volume of the deformable member for obtaining a necessary clamping force can be obtained. By substituting this compressive stress σ _comp into the formulas 1 ′ and 2 ′, the length L of the deformable member 22 is 144 cm and the cross-sectional area A is 304 cm ² . Moreover, 1.75 * 10 < ⁵ > cm < ³ > is obtained as total volume V from Formula 3 '. At this time, the total weight of the deformable members 22, 22,... Becomes 1.55 × 10 ⁶ g from the density of 8.85 g / mL. If the deformable members 22, 22,... Are designed in this way, the necessary clamping force can be obtained.

本実施の形態に係る射出成形機は色々な変形が可能である。例えば図３の（ア）には第２の実施の形態に係る射出成形機１ａが、図３の（イ）には第３の実施の形態に係る射出成形機１ｂがそれぞれ示されている。それぞれの実施の形態において、前実施の形態に係る射出成形機１と同様の部材には同じ参照番号を付して説明を省略する。第２の実施の形態に係る射出成形機１ａの型締装置３ａにおいては、ロック機構１８は可動プラテン１１に設けられ、型締力発生機構２０は固定プラテン９に設けられている。この実施の形態においても前実施の形態に係る射出成形機１と同様の作用を奏することが容易に理解できる。また第２の実施の形態においては、型締力発生機構２０の変形部材２２、２２が射出装置２側に設けられているので、さらに機械長が短くなるという効果も得られる。第３の実施の形態に係る射出成形機１ｂにおいては、型締装置３ｂが前実施の形態に係る型締装置３と若干相違している。具体的には可動プラテン１１の後方に所定のハウジング２７が設けられ、タイバー１３、１３、…の端部がこのハウジング２７に固着されている。そして可動プラテン１１とハウジング２７の間に、１個変形部材２２ｂと、１個のコイル２５ｂとからなる型締力発生機構２０ｂが設けられている。この実施の形態に係る射出成形機１ｂにおいても、前実施の形態に係る射出成形機１と同様の作用を奏することが容易に理解することができる。 The injection molding machine according to the present embodiment can be variously modified. For example, FIG. 3A shows an injection molding machine 1a according to the second embodiment, and FIG. 3A shows an injection molding machine 1b according to the third embodiment. In each embodiment, the same reference numerals are given to the same members as those of the injection molding machine 1 according to the previous embodiment, and the description thereof is omitted. In the mold clamping device 3a of the injection molding machine 1a according to the second embodiment, the lock mechanism 18 is provided on the movable platen 11, and the mold clamping force generating mechanism 20 is provided on the fixed platen 9. Also in this embodiment, it can be easily understood that the same operation as the injection molding machine 1 according to the previous embodiment is achieved. In the second embodiment, since the deformation members 22 and 22 of the mold clamping force generation mechanism 20 are provided on the injection device 2 side, an effect that the machine length is further shortened can be obtained. In the injection molding machine 1b according to the third embodiment, the mold clamping device 3b is slightly different from the mold clamping device 3 according to the previous embodiment. Specifically, a predetermined housing 27 is provided behind the movable platen 11, and ends of the tie bars 13, 13,... Are fixed to the housing 27. Between the movable platen 11 and the housing 27, a mold clamping force generation mechanism 20b including one deformation member 22b and one coil 25b is provided. It can be easily understood that the injection molding machine 1b according to this embodiment has the same effect as the injection molding machine 1 according to the previous embodiment.

１射出成形機２射出装置
３型締装置５シリンダ
８固定側金型９固定プラテン
１０可動側金型１１可動プラテン
１３タイバー１８ロック機構
２０型締力発生機構２２変形部材
２３ストッパ部材２５コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection molding machine 2 Injection apparatus 3 Mold clamping apparatus 5 Cylinder 8 Fixed side metal mold 9 Fixed platen 10 Movable side metal mold 11 Movable platen 13 Tie bar 18 Lock mechanism 20 Mold clamping force generation mechanism 22 Deformation member 23 Stopper member 25 Coil

Claims

固定側金型が取り付けられている固定プラテンと、可動側金型が取り付けられている可動プラテンと、前記固定プラテンと前記可動プラテンとを連結している複数本のタイバーと、型締力を発生させる型締力発生機構とからなり、
前記タイバーは前記固定プラテンを貫通して所定長さだけ外方に延長され、該延長された部分のそれぞれに、超磁歪材料からなる所定肉厚の円筒状の変形部材が嵌合され、該変形部材は前記タイバーの端部に設けられている所定のストッパによって係止され、
前記型締力発生機構は、前記変形部材と、該変形部材に設けられているコイルとから構成され、前記コイルによって磁界を発生させると前記変形部材が変形し、それによって前記タイバーが弾性変形して型締力が得られるようになっていることを特徴とする２プラテン方式の型締装置。 A fixed platen to which a fixed side mold is attached, a movable platen to which a movable side mold is attached, a plurality of tie bars that connect the fixed platen and the movable platen, and generates a clamping force. A mold clamping force generation mechanism
The tie bar extends outward by a predetermined length through the fixed platen, and a cylindrical deformation member having a predetermined thickness made of a giant magnetostrictive material is fitted to each of the extended portions, and the deformation is performed. The member is locked by a predetermined stopper provided at the end of the tie bar,
The mold clamping force generation mechanism is composed of the deformable member and a coil provided on the deformable member. When the magnetic field is generated by the coil, the deformable member is deformed, thereby elastically deforming the tie bar. A two-platen type mold clamping device characterized in that a mold clamping force can be obtained.