JP6529556B2 - 竪型射出成形機のトグル機構 - Google Patents

Description

本発明は、竪型射出成形機の型締装置を駆動するトグル機構に関するものである。

竪型射出成形機は、従来周知のように、一対の金型を上下方向に型開閉する型締装置、型締めされた金型に溶融樹脂を射出する射出装置とから概略構成されている。型締装置には、型締シリンダによって型締力を発生させるいわゆる直圧式の型締装置もあるし、トグル機構によって型開閉するトグル式型締装置もある。

特開２００６−３２７１３１号公報

竪型射出成形機のトグル式型締装置に設けられているトグル機構は、例えば特許文献１のように色々な文献で提案されているが、いわゆる４点トグルから構成されている。図４には一般的な４点トグルからなるトグル機構を備えた型締装置５１が示されており、機械中心線ＣＬから左半分が型締状態を、右半分が型開状態を示している。型締装置５１は、竪型射出成形機のフレームによって所定高さに固定されている固定盤５２と、この固定盤５２を貫通している複数本のタイバー５３、５３、…と、タイバー５３、５３、…の上端に固定されている上可動盤５５と、タイバー５３、５３、…の下端部に設けられている下可動盤５６と、下可動盤５６と固定盤５２の間に設けられているトグル機構５８とから構成されている。トグル機構５８は、下可動盤５６のクレビスに対して第１のピン５９、５６９によって枢着されている下リンク６０、６０と、固定盤５２のクレビスに対して第２のピン６１、６１によって枢着されている上リンク６２、６２と、クロスリンク６３、６３と、上下リンク６０、６２、…とクロスリンク６３、６３とを枢着している第３のピン６４、６４と、クロスリンク６３、６３に第４のピン６５、６５によって枢着されているクロスヘッド６６とから構成されている。このように第１〜４のピン６９、６１、…の４本のピンが設けられているので、４点トグルと呼ぶ。クロスヘッド６６はボールネジ機構のボールネジ６８の先端に固定され、ボールネジ６８と螺合しているボールナット６９は下可動盤５６に回転自在に設けられている。このような型締装置５１の固定盤５２に下金型７０が、上可動盤５５に上金型７１が設けられている。型締装置５１において、ボールネジ機構を駆動すると、クロスヘッド６６が駆動され、クロスリンク６３、６３によって上下リンク６２、６０が屈伸し、型開閉されることになる。

図５には、竪型射出成形機ではないが、いわゆる５点トグルからなるトグル機構を備えた横置きの一般的な射出成形機の型締装置７５が示されている。型締装置７５はベッドＢに固定されている固定盤７６と、ベッドＢに対してスライド可能に設けられている型締ハウジング７７と、固定盤７６と型締ハウジング７７とを連結している複数本のタイバー７８、７８と、固定盤７６と型締ハウジング７８の間にベッドＢに対してスライド可能に設けられている可動盤７９と、型締ハウジング７７と可動盤７９の間に設けられているトグル機構８０とから構成されている。トグル機構８０は、型締ハウジング７７に対して第１のピン８１によって枢着されている短リンク８２、８２と、可動盤７９に対して第２のピン８３、８３によって枢着されている長リンク８４、８４と、長短リンク８４、８２、…を枢着している第３のピン８５、８５と、短リンク８２、８２の腹において第４のピン８６、８６によって枢着されているクロスリンク８７、８７と、クロスリンク８７、８７に第５のピン８８によって枢着されているクロスヘッド８９とから構成されている。このように第１〜５のピン８１、８３、…の５本のピンが設けられているので５点トグルと呼ぶ。クロスヘッド８９はボールネジ機構９０によって駆動されるようになっており、固定盤７６には固定側金型９２が、可動盤７９には可動側金型９１が設けられている。従ってボールネジ機構９０によってクロスヘッド８９を駆動すると、クロスリンク８７、８７によって短リンク８２、２８を駆動し、長短リンク８４、８２、…が屈伸することになる。すなわち型開閉される。

竪型射出成形機の型締装置において４点トグルが採用されている理由は、いわゆる拡大率が大きいからである。図４を例にして説明すると、トグル機構５８は上下リンク６２、６０を屈伸させて型開閉するようになっており、屈伸するとき上下リンク６２、６０を枢着している第３のピン６４の軌跡がもっとも長い。この第３のピン６４を直接駆動して屈伸させると、最小の力で屈伸させることができる。４点トグルはこの第３のピン６４をクロスリンク６３によって直接駆動するようになっているので、最小の力でトグル機構５８を屈伸できる。つまり４点トグルは、ボールネジ機構の駆動力に対する、型盤の型開閉力の比である拡大率が大きい。この拡大率はトグル機構５８が屈曲状態から伸張状態までの間のどのような状態であっても、０．７〜０．９を下回ることがない。竪型射出成形機においては、射出装置や型盤を重力に抗して上下に駆動しなければならないため、拡大率が大きい４点トグルでないと採用できない。しかしながら、４点トグルには解決すべき課題も見受けられる。具体的には型開閉に要するクロスヘッド６６のストロークが長くなってしまい、固定盤５２の高さｈが高くなってしまう問題である。まず４点トグルにおいてはクロスリンク６３、６３を長くせざるを得ないという制約がある。上下リンク６２、６０の屈伸時において最も長い軌跡を描く第３のピン６４に対してクロスリンク６３、６３を接続しているからである。クロスリンク６３、６３は型閉状態では水平に、型開状態では実質的に垂直になるので、クロスリンク６３、６３の長さが長いとその分だけ、クロスヘッド６６を上下方向に余計に駆動しなければならなくなる。これによって４点トグルはクロスヘッド６６のストロークが長くなり、ボールネジ６８を長くしなければならない。つまり固定盤５２の高さｈが高くなってしまう。そうすると、金型交換等の作業員によるメンテナンスに支障がでる。

ところで４点トグルに対して図５に示されているような５点トグルは、クロスヘッド８９のストロークを短くすることはできる。クロスリンク８７、８７は短リンク８２、８２の腹に枢着されているので、クロスリンク８７、８７は比較的短くて済むからである。クロスヘッド８９のストロークを短くできるので、竪型射出成形機に５点トグルを適用すれば固定盤の高さを低くすることができるはずである。しかしながら、５点トグルは、短リンク８２、８２を第４のピン８６、８６において、つまり短リンク８２、８２の腹において駆動するので、必然的に拡大率は小さい。拡大率が小さいと、射出装置や型盤の重量を支えることができなくなるので、竪型射出成形機には採用できない。

本発明は、上記したような問題点を解決した、竪型射出成形機のトグル機構を提供することを目的としており、具体的には、射出装置や型盤の重量に抗して問題なく型開閉することができ、固定盤の高さを低くして作業員によるメンテナンス作業が容易になるような竪型射出成形機のトグル機構を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、竪型射出成形機のトグル機構を５点トグルから構成する。トグル機構は下可動盤と固定盤の間に設けられており、第１のピンによって下可動盤に枢着されている下リンクと、第２のピンによって固定盤に枢着されている上リンクとを備え、上下リンクは第３のピンによって枢着されている。このような下リンクについて、第３のピンの近傍において側方に所定長さだけ張り出した突出部を形成する。この突出部に、第４のピンによってクロスリンクを枢着するようにし、クロスリンクは第５のピンによってクロスヘッドに枢着する。第１のピンと第３のピンを結ぶ線分と、第３のピンと第４のピンを結ぶ線分がなす角度は３０〜１５０度になるようにする。上下リンクの長さは、第２のピンと第３のピンの距離が、第１のピンと第３のピンの距離よりも短くなるように選定する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、下側金型が取り付けられる固定盤と、該固定盤の上方に配置されて上側金型が取り付けられる上可動盤と、前記固定盤の下方に配置されている下可動盤と、前記固定盤を挿通し前記上可動盤と前記下可動盤とを連結している複数本のタイバーとからなる竪型射出成形機において、前記固定盤と前記下可動盤の間に設けられているトグル機構であって、前記トグル機構は、一対の下リンクと、一対の上リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドとから構成され、前記下リンクはその端部が第１のピンによって前記下可動盤に枢着され、前記上リンクはその端部が第２のピンによって前記固定盤に枢着され、そして前記下リンクと前記上リンクは端部同士が第３のピンによって枢着されており、前記下リンクは前記第３のピンの近傍において側方に所定長さ張り出した突出部が形成され、前記クロスリンクの一方の端部が前記突出部に第４のピンによって枢着されていると共に他方の端部が前記クロスヘッドに枢着され、前記第２のピンと前記第３のピンの距離は、前記第１のピンと前記第３のピンの距離よりも短くなっていることを特徴とする、竪型射出成形機のトグル機構として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトグル機構であって、前記第３のピンと前記第４のピンを結ぶ線分と前記第１のピンと前記第３のピンを結ぶ線分のなす角度は３０〜１５０度になっていることを特徴とする、竪型射出成形機のトグル機構として構成される。

以上のように、本発明は、竪型射出成形機の下可動盤と固定盤の間に設けられているトグル機構であって、トグル機構は、一対の下リンクと、一対の上リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドとから構成されている。そして下リンクはその端部が第１のピンによって下可動盤に枢着され、上リンクはその端部が第２のピンによって固定盤に枢着され、そして下リンクと上リンクは端部同士が第３のピンによって枢着されている。本発明によると、下リンクは第３のピンの近傍において側方に所定長さ張り出した突出部が形成され、クロスリンクの一方の端部が突出部に第４のピンによって枢着されていると共に他方の端部がクロスヘッドに枢着されている。つまり本発明のトグル機構は、いわゆる５点トグルとなっている。５点トグルにおける問題は、クロスリンクが下リンクの腹に枢着されていることによって必然的に拡大率が小さくなる点であるが、本発明においてはクロスリンクが下リンクに枢着されている第４のピンは、第３のピンの近傍であって第３のピンの近傍に位置している。そうすると実質的に、クロスリンクが第３のピンによって上下リンクと共に枢着されているいわゆる４点トグルと同様に拡大率は大きくなり、竪型射出成形機に採用しても問題はない。さらに、クロスリンクは一方の端部が下リンクの突出部に、他方の端部がクロスヘッドにそれぞれ枢着されているので、一方の端部が第３のピンによって枢着される場合に比して、その長さも短くて済む。そうするとトグル機構を駆動するクロスヘッドのストロークは短くてよい。そして本発明によると、第２のピンと第３のピンの距離は、第１のピンと第３のピンの距離よりも短くなっている。これによってトグル機構の屈伸量が大きくなっている。従って本発明のトグル機構を備えた竪型射出成形機は、固定盤の高さを低くすることができ、作業員によるメンテナンス作業が容易になる。

本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機を、一部断面で示す正面図である。 本実施の形態に係るトグル機構と型盤を一部断面で示す図であり、その（ア）は伸張状態の、その（イ）は屈曲状態のトグル機構をそれぞれ示すトグル機構と型盤を一部断面で示す正面図である。 本実施の形態に係るトグル機構の一部を示す正面図である。 ４点トグルを備えた従来の竪型射出成形機を示す図で、機械中心線ＣＬの左側は型締状態を、右側は型開状態をそれぞれ示す竪型射出成形機の正面図である。 ５点トグルを備えた従来の横置きの射出成形機を示す正面図である。

以下、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、本実施の形態に係るトグル機構を備えた型締装置２と、この型締装置２の上部に設けられている射出装置３とから構成されている。型締装置２は、筐体の所定の部材４、４に支持されている固定盤５と、この固定盤５の上方に配置されている上可動盤６と、固定盤５の下方に配置されている下可動盤７と、固定盤５を摺動自在に貫通し上可動盤６と下可動盤７とを連結している複数本のタイバー９、９、…と、固定盤５と下可動盤７の間に設けられている本実施の形態に係るトグル機構１０とから構成されている。固定盤５の上面には下側金型１２が、上可動盤６の下面には上側金型１３が設けられ、トグル機構１０を駆動するとこれらの金型１２、１３が型開閉されるようになっている。上可動盤６には中央部にくり抜き６ａが明けられ、上部から射出装置３が挿入されて、上側金型１３の図示されないスプルに射出装置３の射出ノズルが当接している。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、図２の（ア）、（イ）に拡大して示されているように、一対の下リンク１５、１５と、一対の上リンク１６、１６と、一対のクロスリンク１８、１８と、クロスヘッド１９等から構成されている。下リンク１５、１５は、次に説明するように本発明に特有の形状に形成されているが、一方の端部は下可動盤７に形成されているクレビスに対して第１のピン２１、２１によって回動可能に軸支、すなわち枢着されている。そして上リンク１６、１６の一方の端部は固定盤５に形成されているクレビスに対して第２のピン２２、２２によって枢着されている。これらの上下リンク１６、１５は、それぞれの他方の端部同士が第３のピン２３、２３によって回動可能に連結、すなわち枢着されている。ところでこのような上リンク１６、１６は下リンク１５、１５より短くなっている。本実施の形態においては第１のピン２１と第３のピン２３の距離に対して、第２のピン２２と第３のピン２３の距離は０．６５倍に選定されているが、０．７倍以下になるように選定するとトグル機構１０の屈伸量を大きくすることができる。ところで本実施の形態に係るトグル機構１０においては、固定盤５における第２のピン２２、２２の距離は、下可動盤７における第１のピン２１、２１の距離に比して短い。従って図２の（ア）に示されているように、左右の上リンク１６、１６は、左右の下リンク１５、１５より大きく内側に寄っている。

本実施の形態に係る下リンク１５、１５は、第２のピン２３、２３の近傍において第２のピン２３、２３の側方に所定長さだけ張り出している。つまり突出部１５’、１５’が形成されている。これによって全体が鉤状を呈している。クロスリンク１８、１８の一方の端部はこの突出部１５’、１５’において第４のピン２４、２４によって下リンク１５、１５に枢着されている。そしてクロスリンク１８、１８の他方の端部は第５のピン２５、２５によってクロスヘッド１９に枢着されている。つまり本実施の形態に係るトグル機構１０は、５点トグルになっている。

このようなトグル機構１０はボールネジ機構３０によって駆動されるようになっている。すなわちボールネジ機構３０のボールネジ３１の先端にクロスヘッド１９が固定され、このボールネジ３１に螺合しているボールナット３２が下可動盤７に対して回転可能に設けられている。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、このように５点トグルになっているが、５点トグルにも拘わらず４点トグルと同等の比較的小さい力でクロスヘッド１９を駆動すれば屈伸できるようになっている。すなわち拡大率が大きくなっている。その理由は、下リンク１５、１５においてクロスリンク１８、１８が枢軸されている位置が第３のピン２３、２３の近傍になっているからである。４点トグルの場合にはクロスリンク１８、１８が第３のピン２３、２３に枢着されていて、クロスリンク１８、１８が直接上下リンク１６、１５の屈曲点、すなわち第３のピン２３、２３に力を作用させることができ、比較的小さい力で屈伸させることができる。本実施の形態に係るトグル機構１０は、クロスリンク１８、１８が枢着されている第４のピン２４、２４が第３のピン２３、２３の近傍なので、実質的に第３のピン２３、２３に力を作用させているのと同等の力でクロスヘッド１９を駆動すればトグル機構１０を屈伸できる。つまり実質的に４点トグルと同等の拡大率になっている。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、屈伸させるために駆動するクロスヘッド１９のストロークが短くなっている。これは下リンク１５、１５の形状が鉤状になっているからであり、クロスリンク１８、１８が突出部１５’、１５’に枢着されているからである。従ってクロスリンク１８、１８の長さは短い。クロスリンク１８、１８は、トグル機構１０が伸張しているときは並行になっており、屈曲しているときには略垂直になっている。そうするとトグル機構１０を屈伸させるとき、クロスリンク１８、１８の長さの分だけ余分にクロスヘッド１９を駆動しなければならないが、このようにクロスリンク１８、１８が短いので、クロスヘッド１９のストロークは短くて済む。このことによって、ボールネジ機構３０を短くすることができ、トグル機構１０を高さ方向にコンパクトにすることができる。つまり固定盤５を低くできる。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は色々な変形が可能である。例えば、トグル機構１０において、下リンク１５の形状を変形することができる。図３にはトグル機構１０の一部が示されているが、本実施の形態においては第１のピン２１と第３のピン２３のそれぞれの中心を結ぶ線分と、第３のピン２３と第４のピン２４の中心を結ぶ線分とのなす角度θは略９０度になっている。この角度θは８０〜１００度の範囲になっていることが好ましいが、３０〜１５０度の範囲であってもよい。角度θが１５０度のとき、第４のピン２４が符号２４ａで示されている位置に設けられることになるが、このとき第４のピン２４ａは第３のピン２３より第１のピン２１からの距離が遠くなる。そうするとクロスリンク１８によって駆動する力はさらに小さくすることができる。一方、角度θが３０度のとき、第４のピン２４は符号２４ｂで示されている位置に設けられることになる。この場合には、クロスリンク１８を少し短くできるので、クロスヘッド１９のストロークをその分だけ短くできる。

１ 竪型射出成形機 ２ 型締装置
３ 射出装置 ４ 部材
５ 固定盤 ６ 上可動盤
７ 下可動盤 ９ タイバー
１０ トグル機構 １２ 下側金型
１３ 上側金型 １５ 下リンク
１６ 上リンク １８ クロスリンク
１９ クロスヘッド ２１ 第１のピン
２２ 第２のピン ２３ 第３のピン
２４ 第４のピン ２５ 第５のピン
３０ ボールネジ機構 ３１ ボールネジ
３２ ボールナット

Claims (2)

1. 下側金型が取り付けられる固定盤と、該固定盤の上方に配置されて上側金型が取り付けられる上可動盤と、前記固定盤の下方に配置されている下可動盤と、前記固定盤を挿通し前記上可動盤と前記下可動盤とを連結している複数本のタイバーとからなる竪型射出成形機において、前記固定盤と前記下可動盤の間に設けられているトグル機構であって、
   前記トグル機構は、一対の下リンクと、一対の上リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドとから構成され、
   前記下リンクはその端部が第１のピンによって前記下可動盤に枢着され、前記上リンクはその端部が第２のピンによって前記固定盤に枢着され、そして前記下リンクと前記上リンクは端部同士が第３のピンによって枢着されており、
   前記下リンクは前記第３のピンの近傍において側方に所定長さ張り出した突出部が形成され、前記クロスリンクの一方の端部が前記突出部に第４のピンによって枢着されていると共に他方の端部が前記クロスヘッドに枢着され、
   前記第２のピンと前記第３のピンの距離は、前記第１のピンと前記第３のピンの距離よりも短くなっていることを特徴とする、竪型射出成形機のトグル機構。
2. 請求項１に記載のトグル機構であって、前記第３のピンと前記第４のピンを結ぶ線分と前記第１のピンと前記第３のピンを結ぶ線分のなす角度は３０〜１５０度になっていることを特徴とする、竪型射出成形機のトグル機構。

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