JP6967638B1 - 射出成形機の型締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】型開閉用の駆動装置と型締用の駆動装置を備える直圧式型締装置において駆動装置の切換時間を短縮すること。【解決手段】第１の駆動装置４は、可動プラテン１３を型開閉動作させる。第２の駆動装置７は、可動プラテン１３に型締力を付与する。ボールねじ機構３は、駆動装置の回転動力を直線動力に変換する。動力伝達装置５は、ねじ軸３Ａと結合する第１の回転板５Ａと第１の回転板５Ａに対向配置される第２の回転板５Ｂとの接離によって第２の駆動装置７からボールねじ機構３への動力の伝達を切り換える。付勢機構８は、通常時はねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａとを一体で型閉方向に移動させて第２の駆動装置７の接続を解除しておき、型閉完了時に一対の金型間に生じる金型反力によってねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａとが一体で型開方向に移動することを許容して第２の駆動装置７の接続を繋がった状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機の型締装置に関する。特に、本発明は、射出成形機の直圧式型締装置に関する。

射出成形用の金型は、固定金型と可動金型とからなり、開閉可能に構成されている。そのため、射出成形機は、固定金型を支持する固定プラテンと、可動金型を支持する可動プラテンと、可動プラテンを駆動する駆動装置とを含んでなる型締装置を備えている。連続的に成形品を生成するときは、金型が閉じた状態で流動する成形材料を射出ノズルから射出して金型内に供給し、成形材料が固化してから金型を開いて成形品を取り出す動作を繰り返す。成形材料を金型に供給するときに、単に固定金型と可動金型とを合わせて閉じるだけでは、金型内の成形材料による内圧によって金型が開いてしまうので、固定金型と可動金型を当接させた後に固定金型と可動金型との間に内圧よりも十分に大きい所定の型締力を付与する。一般に、可動金型を固定金型に当接させる動作を型閉じ、または型閉といい、可動金型を固定金型から開離させる動作を型開き、または型開といい、型開と型閉とを合わせて型開閉という。また、型閉状態で固定金型と可動金型との間に所定の型締力を付与する動作を型締め、または型締という。

射出成形機の型締装置は、トグル機構を介して型開閉および型締するトグル式型締装置と、直接的に金型に動力を伝達して型開閉および型締する直圧式型締装置に大別される。直圧式型締装置は、トグル式型締装置と比べて金型移動の直進性に優れており、より均一に型締力を付与することができる等の利点がある。

可動金型を高速で移動させるほど、型開閉時間を短くすることができ、成形サイクル全体に要する時間を短縮することができる。しかしながら、型締時に要求される大きい力で金型を開閉させると、型閉時に衝撃が発生して型締装置が故障し、あるいは金型が破損するおそれがある。そのため、可動金型を移動させる速度には限界がある。特に、駆動装置の性質上、より大きな型締力を発揮できる駆動装置ほど、型開閉時に駆動装置を高速で動作させることが難しくなる。そこで、例えば、特許文献１は、型開閉動作に要求される力が型締力の１０分の１程度の小さい力であるところから、型開閉動作を行う駆動装置と型締動作を行う駆動装置を別々に設けることによって可動金型をより高速に移動できるようにして、成形サイクル全体に要する時間をより短縮するようにした直圧式型締装置を開示している。

特許第２９５１１４０号公報

従来の型開閉用の駆動装置と型締用の駆動装置を備える直圧式型締装置では、電磁式ブレーキやクラッチを能動的に動作させ、型開閉駆動部と型締駆動部の切換えを行っている。したがって、型閉から型締、圧抜きから型開までの一連の動作を連続的に円滑に移行するように、型開閉駆動部と型締駆動部の切換えに要する時間をより短くすることができるならば、型開閉と型締に要する時間をより短縮することが期待できる。

本願発明はかかる事情を鑑みてなされたものであり、型開閉用の駆動装置と型締用の駆動装置を備える直圧式型締装置において、型開閉駆動部と型締駆動部間の動力の切換えに要する時間を短縮する射出成形機の型締装置を提供することを主たる目的とする。その他の本発明のいくつかの有利な点については、本発明の実施の形態の説明において、その都度説明する。

本発明は、上記課題を解決するために、可動金型が取付固定される可動プラテンを型開閉動作させる第１の駆動装置と、可動プラテンに型締力を付与する第２の駆動装置と、可動プラテンが型開閉方向に沿って往復移動するように第１の駆動装置ないし第２の駆動装置の回転動力を直線動力に変換するねじ機構と、第１の駆動装置の動力をねじ機構に伝達するとともにねじ機構のねじ軸と結合する第１の回転板と第１の回転板に対向配置される第２の回転板との接離によって第２の駆動装置からねじ機構への動力の伝達を切り換える動力伝達装置と、通常時はねじ軸と第１の回転板とを一体で型閉方向に移動させて第１の回転板と第２の回転板との接合を切り離して前記第２の駆動装置の接続を解除しておくとともに型閉完了時に一対の金型間に生じる金型反力によって前記ねじ軸と前記第１の回転板とが一体で型開方向に移動することを許容して接続を繋がった状態にする付勢機構、を含んでなる射出成形機の型締装置を提供する。

本発明の射出成形機の型締装置は、可動プラテンを型開閉動作させる第１の駆動装置と可動プラテンに型締力を付与する第２の駆動装置の回転動力を直線動力に変換するねじ機構のねじ軸と、そのねじ軸と結合する動力伝達装置の一対の回転板のうちの一方の回転板とを一体で所定の前進位置と所定の後退位置との僅かな所定距離間で進退可能に設けている。また、固定金型と可動金型とが当接したときに生じる可動プラテンが型開閉方向に沿って型開方向に後退しようとする力、いわゆる“金型反力”よりも弱い付勢力でねじ軸と回転板とを一体で型閉方向に僅かな所定距離移動させておき、所定の前進位置に留めておく付勢機構を設けている。そのため、通常時、ねじ軸は、前進位置にあって第２の駆動装置がねじ機構を通して可動プラテンに接続されていないが、型閉が完了した時点では、金型反力による可動プラテンの後退に対応してねじ軸と回転板が一体で型開方向に僅かな所定距離移動して所定の後退位置まで後退し、動力伝達装置の一対の回転板が接合して第２の駆動装置がねじ機構を通して可動プラテンに接続される。その結果、本発明によると、駆動力が比較的小さいが速度と応答性が高い型開閉用の駆動装置を常時接続が繋がった状態にしておくとともに、駆動力が比較的大きい型締用の駆動装置の接続を比較的簡素な機械的な動作で切り換えるので、型開閉と型締の動力の切換えに要する時間をより短くすることができ、ひいては、成形サイクル全体の時間を短縮することができる。

第１の実施の形態に係る型締装置の概略構成図である。 ねじ軸が前進位置にあるときの、第１の実施の形態に係る動力伝達装置と伝動軸周辺の拡大断面図である。 ねじ軸が後退位置にあるときの、第１の実施の形態に係る動力伝達装置と伝動軸周辺の拡大断面図である。 第１の実施の形態に係る第２の駆動装置の正面図であり、型締前の状態を示す。 第１の実施の形態に係る第２の駆動装置の正面図であり、型締時の状態を示す。 第２の実施の形態に係る型締装置の概略構成図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。以下に説明される各実施の形態は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。図１および図６において、型締装置における固定プラテンおよび可動プラテンが設けられている位置を型締装置の前部として、可動プラテンがバックプラテンから離れて固定プラテンに向かう型閉方向の移動を前進という。また、型締装置における駆動装置が設けられている位置を型締装置の後部として、可動プラテンが固定プラテンから離れてバックプラテンに向かう型開方向の移動を後退という。

図１および図６に示される射出成形機は、成形材料を計量し金型のキャビティ空間に射出する不図示の射出装置と、金型の型開閉および型締を行う型締装置１Ａ及び型締装置１Ｂと、射出装置、型締装置１Ａ及び型締装置１Ｂを制御する不図示の制御装置と、を備える。型締装置１Ａ及び型締装置１Ｂは、それぞれ異なる実施の形態の型締装置であって、共に直圧式型締装置である。各実施の形態の射出成形機は、横型射出成形機であるが、本願発明の型締装置１Ａ及び型締装置１Ｂは、竪型射出成形機等、他の形態の射出成形機にも適用可能である。

まず、図１から図５に基づいて、第１の実施の形態に係る型締装置１Ａについて説明する。図１に示されるように、型締装置１Ａは、ベッド１１と、固定プラテン１２と、可動プラテン１３と、バックプラテン１４と、タイバー１５と、駆動機構２Ａと、を備える。ベッド１１には固定プラテン１２およびバックプラテン１４が立設され、固定プラテン１２とバックプラテン１４にタイバー１５が保持される。可動プラテン１３は、駆動機構２Ａにより、固定プラテン１２とバックプラテン１４との間を往復移動する。金型Ｍは固定金型ＦＭと可動金型ＭＭと、を含んでなり、固定プラテン１２には固定金型ＦＭが取付固定され、可動プラテン１３には可動金型ＭＭが取付固定される。

駆動機構２Ａは、可動プラテン１３を移動させて型開閉および型締を行う。本発明において、型開とは、可動プラテン１３を固定プラテン１２から離れるように型開閉方向に沿って直線移動させて固定金型ＦＭから可動金型ＭＭを開離させる動作である。型閉とは、可動プラテン１３を固定プラテン１２に接近するように型開閉方向に沿って直線移動させて固定金型ＦＭと可動金型ＭＭを当接させる動作である。なお、型開と型閉とを合わせて型開閉という。型締とは、固定金型ＦＭと可動金型ＭＭが当接している型閉状態から固定金型ＦＭと可動金型ＭＭとの間に所定の型締力を付与する動作である。

駆動機構２Ａは、ボールねじ機構３（ねじ機構）と、第１の駆動装置４と、動力伝達装置５と、筐体６と、伝動軸７Ａを含む第２の駆動装置７と、付勢機構８と、を含む。筐体６は、ねじ軸３Ａとナット３Ｂを含むボールねじ機構３のねじ軸３Ａを軸支する軸受３Ｃを保持するように収納するハウジング３Ｅを僅かな所定距離間、往復移動可能に収容する。

ボールねじ機構３は、主に、ねじ軸３Ａと、ねじ軸３Ａと螺合するナット３Ｂとによって構成されている。実施の形態におけるボールねじ機構３は、ねじ軸３Ａを軸支する軸受３Ｃと、ナット３Ｂを支持するナット支持体３Ｄとを含んでなる。軸受３Ｃは、ねじ軸３Ａの中心軸廻りの回転を支持案内し、ねじ軸３Ａの型開閉方向である直線１軸方向（水平１軸方向）における僅かな距離の移動を許容しない。軸受３Ｃは、具体的に、ボールベアリングであって、外輪と、内輪と、保持器と、複数のボールとでなる。特に、実施の形態における軸受３Ｃにおいては、ハウジング３Ｅに一体的にフランジ３Ｆが設けられている。

ねじ軸３Ａの型開方向側の一端（以下、型開方向後端という）に動力伝達装置５の一対の回転板のうちの第１の回転板５Ａが固定されており、軸受３Ｃがねじ軸３Ａの型開閉方向に沿った僅かな距離の移動を許容しない構成であるので、ハウジング３Ｅが設計上予め決められている所定の前進位置と所定の後退位置との間で僅かな距離間を往復移動するときに、軸受３Ｃと共にねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａとがハウジング３Ｅと同じ方向に同じ距離、一体的に往復移動する。

ナット支持体３Ｄは、平板形状、棒形状、あるいは柱形状を基本の形状とする型開閉方向に沿った長尺体であって、適宜補強部材を組み合わせて、トラス構造とか、ハニカム構造にすることができる。実用的である実施の形態におけるナット支持体３Ｄは、図１に示されるように、型開方向後端側の少なくとも一部分が中空柱状（円筒形状）である円柱形状に形成され、中空内に同軸にナット３Ｂを収容して固定するとともに、ねじ軸３Ａをナット３Ｂに螺合させながらその型閉方向先端側の一部分を型開方向後端の開口から中空内に挿入する構成を有する。

ナット支持体３Ｄは、その型閉方向先端において、可動プラテン１３の可動金型ＭＭの取付面（前面）に対して反対側の面（後面）に強固に固定されていて、いわゆる片持ち支持で設けられている。ナット３Ｂは、ナット支持体３Ｄの中央から型開方向後端までの間の設計上優位な位置に取付固定される。特に、図１に示される実施の形態におけるボールねじ機構３において、ナット３Ｂは、ナット支持体３Ｄの型開方向後端の開口に設けられている。したがって、ねじ軸３Ａは、ナット３Ｂとナット支持体３Ｄを介して可動プラテン１３と連結している。

付勢機構８は、通常時は、ねじ軸３Ａと動力伝達装置５の一対の回転板のうちの可動の第１の回転板５Ａとを一体で型開閉方向に沿って型閉方向に移動させておき、第１の回転板５Ａと第１の回転板５Ａに対向配置されている固定の第２の回転板５Ｂとの接合を切り離して第２の駆動装置７のねじ軸３Ａを介在する可動プラテン１３への接続を解除しておくとともに、型閉完了時に一対の金型間に生じる型開方向の力、いわゆる“金型反力”によってねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａとが一体で型開閉方向に沿って型開方向に移動することを許容して第２の駆動装置７の接続を繋がった状態にする手段である。

実施の形態における付勢機構８は、より具体的には、図２および図３に示されるように、少なくとも１つの締結具８Ａと弾性体８Ｂとを含んでなる。実施の形態における付勢機構８の締結具８Ａは、弾性体８Ｂを型開閉方向に沿って伸縮可能に取り付ける手段であるとともに、ボールねじ機構３の軸受３Ｃを収納するハウジング３Ｅを型開閉方向に沿って所定の距離往復移動可能に筐体６に取り付ける手段である。

付勢機構８は、ハウジング３Ｅが保持収納している軸受３Ｃがねじ軸３Ａの型開閉方向の移動を許容しないように軸支している状態で弾性体８Ｂの復元力によってハウジング３Ｅを筐体６の内壁６Ａに押し付けるように付勢する。そのため、付勢機構８は、金型反力が生じていない通常時に、ねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａとを一体で型閉方向の所定の前進位置に移動させている。

複数の弾性体８Ｂを設けるとき、付勢機構８の付勢力は、複数の弾性体８Ｂの復元力の合計であるが、複数の弾性体８Ｂの各復元力を同じにするとともに各弾性体８Ｂをハウジング３Ｅの周囲に均等に分散配置することによって、複数の弾性体８Ｂがハウジング３Ｅに付与する型閉方向の付勢力を均一にすることが望ましい。特に、実施の形態における付勢機構８の締結具８Ａは、例えば、ボルトである。ボルトである締結具８Ａは、主に、筐体６に固定される軸部８１と、軸部８１の一端において軸部８１より大径に形成された頭部８２とを有する。

締結具８Ａの軸部８１は、軸受３Ｃのハウジング３Ｅに一体的に設けられているフランジ３Ｆを貫通してフランジ３Ｆが型開閉方向に自由に動くことができる状態で筐体６に留められている。弾性体８Ｂは、例えば、圧縮ばね（圧縮コイルばね）である。締結具８Ａがボルトであって、弾性体８Ｂが圧縮ばねであるとき、弾性体８Ｂは、締結具８Ａの頭部座面８２Ｓとフランジの型締方向の面（後面）３ＦＳとの間に、締結具８Ａの軸部８１が弾性体８Ｂのコイル部位の中空内を貫通してコイル部位が軸部８１を囲繞するような状態でねじ軸３Ａの軸方向に対して平行な軸線方向に、言い換えると、型開閉方向に沿って伸縮するように設けられる。端的に言うと、圧縮ばねである弾性体８Ｂは、フランジ３Ｆと一体のハウジング３Ｅを介してねじ軸３Ａを前進位置に押し出している。

弾性体８Ｂである圧縮ばねが所定の長さで伸長している状態にある通常時は、図２に示されるように、弾性体８Ｂの復元力から生じる付勢機構８の付勢力でフランジ３Ｆが筐体６の内壁６Ａに押し付けられていて、フランジ３Ｆと一体のハウジング３Ｅが保持収納している軸受３Ｃと共に所定の前進位置に位置している。そのため、ボールねじ機構３のねじ軸３Ａと動力伝達装置５の第１の回転板５Ａが型開閉方向に沿って型閉方向に僅かな所定距離移動しており、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの間に微小な間隙Ｇが形成されている。したがって、型閉時以外の通常時は、動力伝達装置５の第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂの接合が切り離されていて、往復移動する可動プラテン１３に連結するねじ軸３Ａに対する第２の駆動装置７の接続が解除されている。

型閉完了時、一対の金型Ｍの固定金型ＦＭと可動金型ＭＭとが当接して金型間に生じる金型反力が複数の弾性体８Ｂの復元力による付勢機構８の付勢力を超えると、金型反力によって型開方向に後退する可動プラテン１３がナット３Ｂを通してねじ軸３Ａを型開方向に押し戻そうとする。ねじ軸３Ａの型開閉方向の移動を許容しないで軸支する軸受３Ｃを保持するハウジング３Ｅは、ねじ軸３Ａが型開方向に押し戻されようとするのにともなって型開方向に移動しようとする。

このとき、金型反力が付勢機構８の付勢力を超えるので、フランジ３Ｆが弾性体８Ｂを圧縮し、弾性体８Ｂが縮小してフランジ３Ｆが内壁６Ａから離れるとともに、ハウジング３Ｅがねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａと共に型開方向に僅かな所定距離移動する。その結果、動力伝達装置５の第１の回転板５Ａが第２の回転板５Ｂに当接して両者が接合し、動力伝達装置５は、可動プラテン１３に連結するねじ軸３Ａに対する第２の駆動装置７の接続を繋がった状態にする。

したがって、図１ないし図３に示される第１の実施の形態における付勢機構８の弾性体８Ｂは、通常時は、ハウジング３Ｅを軸受３Ｃを含むボールねじ機構３のねじ軸３Ａと動力伝達装置５の第１の回転板５Ａ（第２のプーリ４３）と共に型閉方向に所定距離移動させておき、所要の微小な間隙Ｇを作り出す付勢機構８の付勢力を発生させるとともに、型閉完了時に、軸受３Ｃを収納しているハウジング３Ｅをねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａと共に型開方向に所定距離移動することを許容して、所要の微小な間隙Ｇをなくして第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂが接合するような金型反力よりも十分に小さい付勢力を発生させる。このような弾性体８Ｂは、同様の付勢力を発生させる物であるなら、設置可能である限りにおいて、圧縮ばね以外に、引張ばね（引張コイルばね）、天然ゴム、あるいはシリコンゴムのような型開閉方向に沿って伸縮する物を適用することができる。

第１の駆動装置４は、可動金型ＭＭが取付固定される可動プラテン１３を型開閉動作させる手段である。第１の駆動装置４は、高速性と高応答性を有し、ねじ軸３Ａを中心軸廻りに回転させて可動プラテン１３を移動させ、成形中は比較的短い時間で型開閉を行うことができる。第１の駆動装置４は、具体的には、図１に示されるように、型開閉用モータ４１と、第１のプーリ４２と、第２のプーリ４３と、回転伝達材４４と、を有する。実施の形態における型開閉用モータ４１は、回転型サーボモータであるが、位置決め制御が可能であって、要求される高速性と高応答性を満足する範囲でサーボモータ以外のアクチュエータを適用することができる。

型開閉用モータ４１の駆動軸４１Ｔは、第１のプーリ４２の回転軸に直結し、ボールねじ機構３のねじ軸３Ａは、第２のプーリ４３に連結している。回転伝達材４４は、具体的に、タイミングベルトであり、第１のプーリ４２と第２のプーリ４３とに巻掛けられる。回転伝達材４４は、基本的に第１のプーリ４２と同じ回転数で第２のプーリ４３を回転させ、型開閉用モータ４１の回転動力は、回転伝達材４４を介してねじ軸３Ａにそのまま伝達される。その結果、ねじ軸３Ａの回転方向に対応してナット３Ｂが前進または後退し、所要の速度で可動プラテン１３が移動する。なお、回転伝達材４４としては、タイミングベルト以外に、例えば、複数のギアによる機構を適用することができる。

伝動軸７Ａは、筐体６に直接固定される１以上の軸受７Ｂによって軸支され、中心軸廻りに回転可能に設けられる。伝動軸７Ａにおいて、型閉方向先端部位７Ｃに動力伝達装置５の一対の回転板のうちの第２の回転板５Ｂが形成されている。言い換えると、動力伝達装置５の型閉方向先端部位７Ｃが第２の回転板５Ｂを兼用している。ねじ軸３Ａの方向に向いている伝動軸７Ａの一端面、端的にいうと、型閉方向先端面（接合面５ＢＳ）が、ねじ軸３Ａの型開方向後端に固定されている動力伝達装置５の第１の回転板５Ａに相当する第１の駆動装置４の第２のプーリ４３における伝動軸７Ａの方向に向いている一面（接合面５ＡＳ）に対向配置されている。型閉完了時に、金型反力によって可動プラテン１３が後退し、ねじ軸３Ａが型開方向に僅かな所定距離移動するときに、伝動軸７Ａの接合面５ＢＳが第２のプーリ４３の接合面５ＡＳと接合する。

図２および図３に示される実施の形態においては、第２のプーリ４３が第１の回転板５Ａに相当し、第２のプーリ４３が第１の回転板５Ａを兼用しているような構成であるが、第１の回転板５Ａを第２のプーリ４３と別に設けることができる。また、例えば、ボールねじ機構３のねじ軸３Ａの型開方向後端面を接合面５ＡＳとするようにして、ねじ軸３Ａの型開方向後端部位が第１の回転板５Ａを兼用するようにすることができる。伝動軸７Ａの他端面である型開方向後端面は、第２の駆動装置７と接続される。

図２に示されるように、通常時、ボールねじ機構３のねじ軸３Ａが動力伝達装置５の第１の回転板５Ａに相当する第２のプーリ４３と一体で型閉方向に所定距離移動している状態で所定の前進位置にあるときには、第２のプーリ４３の接合面５ＡＳが所定の微小な間隙Ｇを隔てて動力伝達装置５の第２の回転板５Ｂに相当する伝動軸７Ａの型閉方向先端部位７Ｃにおける接合面５ＢＳと対向し、伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとが切り離されていて、第２の駆動装置７とねじ軸３Ａを介在する可動プラテン１３との接続が解除されている。

また、図３に示されるように、型閉完了時、ねじ軸３Ａが第２のプーリ４３と一体で型開方向に所定距離移動して所定の後退位置にあるときには、第２のプーリ４３の接合面５ＡＳが伝動軸７Ａの接合面５ＢＳと接合して、伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとが連結して第２の駆動装置７とねじ軸３Ａを介在する可動プラテン１３との接続が繋がった状態になる。

伝動軸７Ａがねじ軸３Ａと連結している間、伝動軸７Ａが第２の駆動装置７によって所定の方向に回転すると、接合面５ＡＳと接合面５ＢＳとの間に生じる摩擦力によって伝動軸７Ａの回転動力がねじ軸３Ａに伝わって、伝動軸７Ａがねじ軸３Ａを回転させて可動プラテン１３を前進させ、金型Ｍに所定の型締力を付与し、金型Ｍの型締を行う。

ねじ軸３Ａが所定の前進位置にあって、伝動軸７Ａの接合面５ＢＳが第２のプーリ４３の接合面５ＡＳと離れている間は、第２の駆動装置７によって伝動軸７Ａが回転しても、動力伝達装置５が伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとを切り離して伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとを非連結状態にしているので、第２の駆動装置７が発生させる回転動力がねじ軸３Ａに伝達されない。

図１に示される実施の形態における動力伝達装置５は、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの間に生じる摩擦力によって動力を伝達する構成である。第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂは、共に、接合面５ＡＳと接合面５ＢＳとの間で接合して動力を伝達できる限りにおいて、板形状あるいは断面円形である必要がなく、外形が限定されない。

図２および図３に示される実施の形態においては、動力伝達装置５の第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂの少なくとも一方における接合面に摩擦材が設けられる。例えば、図２および図３に示されるように、第２の回転板５Ｂに相当する伝動軸７Ａの型閉方向先端部位における接合面に摩擦材５０が設けられている。より具体的に、摩擦材５０は、例えば、ブレーキシューである。動力伝達装置５の一対の回転板に摩擦材５０を設けることによって、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの一対の回転板の接合部位に型締時におけるより大きな回転動力が加わっても、ねじ軸３Ａがより空転しにくくなり、第２の駆動装置７の動力を一層確実に伝達することができる。

また、摩擦材５０に代えて、接合面５ＡＳと接合面５ＢＳにそれぞれ歯車のような凹凸が設けられてもよい。動力伝達装置５が第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの間で凹凸の噛み合わせによって動力を伝達する構成であるときは、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの一対の回転板の接合部位に型締時におけるより大きな回転動力が加わっても、ねじ軸３Ａがより空転しにくくなり、第２の駆動装置７の動力を一層確実に伝達することができる。

第２の駆動装置７は、可動プラテン１３に型締力を付与する手段である。第２の駆動装置７は、動力伝達装置５を介在して伝動軸７Ａをねじ軸３Ａと連結し、伝動軸７Ａを回転させ、ねじ軸３Ａを回転させることで、固定金型ＦＭと可動金型ＭＭとの間に所定の型締力を付与する。

図１ないし図３に示される第２の駆動装置７は、具体的には、ブラケット７１と、シリンダ７２と、型締レバー７３と、を含んでなる。シリンダ７２は、シリンダチューブ７２Ａと、シリンダチューブ７２Ａに進退自由に挿通されるピストン７２Ｂと、を有する。シリンダ７２は、例えば流体圧シリンダであり、図１ないし図５に示される実施の形態の型締装置１Ａの第２の駆動装置７においては、空圧シリンダ（エアシリンダ）であるが、電動シリンダ等他のシリンダであってもよい。

シリンダ７２のシリンダチューブ７２Ａは、流体を供給する流体供給源７４と接続される。図４および図５に示されている流体供給源７４は、一般的な高圧気体供給手段であって図示および詳細な説明を省略するが、エアコンプレッサと、エアコンプレッサから供給される流体から塵等を除去するフィルタと、シリンダチューブ７２Ａに供給する空気の圧力を調整するレギュレータと、流路を開閉する複数の電磁弁と、ピストン７２Ｂの動作時にシリンダチューブ７２Ａ内の流体を排気させる急速排気弁と、各配管と、を有している。

ブラケット７１は、筐体６およびシリンダチューブ７２Ａに接続され、シリンダ７２を筐体６に保持する。型締レバー７３は、一端がピストン７２Ｂ、他端が伝動軸７Ａに接続される。シリンダ７２のピストン７２Ｂを前後させることで、型締レバー７３が揺動し、カムシャフトの要領で伝動軸７Ａが回転する。ねじ軸３Ａが後退位置にあるとき、伝動軸７Ａと連動して伝動軸７Ａと同じ回転方向にねじ軸３Ａが回転し、金型Ｍに所望の型締力が付与される。

図４および図５に示されるように、第２の駆動装置７は、好ましくは、シリンダチューブ７２Ａとブラケット７１が軸７５を介して回転自在に接続され、ピストン７２Ｂと型締レバー７３が軸７６を介して回転自在に接続される。このように構成することで、ピストン７２Ｂと型締レバー７３との接続部に長孔を形成し、長孔に沿って摺動する摺動軸を設ける構成にする必要がない。そのため、ピストン７２Ｂと型締レバー７３との接続部において摺動性を維持するための給脂が不要となり、グリス飛散を防止できる。

以下に、図６に基づいて、第２の実施の形態に係る型締装置１Ｂを説明する。なお、第１の実施の形態における型締装置１Ａと同等の部材に関しては同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは、主に、第２の駆動装置の構成において異なる。

型締装置１Ｂは、ベッド１１と、固定プラテン１２と、可動プラテン１３と、バックプラテン１４と、タイバー１５と、駆動機構２Ｂと、を備える。駆動機構２Ｂは、ボールねじ機構３と、第１の駆動装置４と、動力伝達装置５と、筐体６と、伝動軸７Ａを含む第２の駆動装置９と、を含む。

第１の実施の形態における第２の駆動装置７と同様に、第２の実施の形態の第２の駆動装置９は、伝動軸７Ａを回転させ、金型Ｍに型締力を発生させる。第２の駆動装置９は、型締用モータ９１と、第１のプーリ９２と、第２のプーリ９３と、回転伝達材９４と、を含んでなる。

型締用モータ９１は、例えば、インダクションモータであるが、流体圧モータ等他のアクチュエータであってもよい。型締用モータ９１の駆動軸９１Ｔは第１のプーリ９２と直結し、第２のプーリ９３は、伝動軸７Ａと接続される。回転伝達材９４は、例えば、タイミングベルトであり、第１のプーリ９２と第２のプーリ９３とに巻掛けられる。型締用モータ９１の回転動力は、回転伝達材９４を介して伝動軸７Ａに伝達され、ねじ軸３Ａが所定の後退位置にあるとき、伝動軸７Ａに連動してねじ軸３Ａが回転し、金型Ｍに所望の型締力が付与される。なお、回転伝達材９４を含む回転伝達機構としては、プーリとタイミングベルトによる機構以外に、例えば、複数のギアによる機構、複数の歯車またはスプロケットとチェーンによる機構を適用することができる。

次に、本発明の射出成形機の型締装置の動作を説明する。以下の説明においては、熱可塑性樹脂を成形する場合を例に説明するが、本願発明の型締装置１Ａまたは型締装置１Ｂは、他の材料を使用する射出成形機にも適用できる。また、全工程（成形サイクル）中の射出装置による工程（射出サイクル）と型締装置１Ａまたは型締装置１Ｂによる工程（型締サイクル）は、部分的に同時に並行して行うことができる。

成形前の段取り作業として、可動プラテン１３の位置決めを行う。固定プラテン１２に固定金型ＦＭ、可動プラテン１３に可動金型ＭＭをそれぞれ取り付けたとき、ねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａである第２のプーリ４３は、付勢機構８によってハウジング３Ｅがおよそ微小な間隙Ｇに相当する所定距離、型閉方向に移動しており、動力伝達装置５において、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの接合が切り離されている。

第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）と可動プラテン１３との接続が解除されている状態で、可動プラテン１３の位置決めを行うために、型締装置１Ａ（型締装置１Ｂ）において、不図示の制御装置が第１の駆動装置４の型開閉用モータ４１を作動して可動プラテン１３を低速で前進させる。そして、固定金型ＦＭと可動金型ＭＭが当接したときの可動プラテン１３の位置を「金型当接位置」として制御装置の記憶装置に記憶させる。なお、第１の実施形態および第２の実施形態において、可動プラテン１３の型開閉方向に沿った直線１軸方向の相対位置は、型開閉用モータ４１に設けられている不図示のロータリエンコーダによって間接的に検出されているが、例えば、リニアスケールによって可動プラテン１３の位置を直接検出するようにすることができる。

金型当接位置から引き続き可動プラテン１３を前進させると、可動プラテン１３が移動しなくなって型閉が完了する。型閉完了時、可動プラテン１３に金型Ｍによる金型反力が生じるので、可動プラテン１３が微小な間隙Ｇに相当する所定距離、型開方向に後退することによって可動プラテン１３と同じ型開方向に同じ僅かな所定距離、ねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａが移動し、第１の回転板５Ａである第２のプーリ４３の接合面５ＡＳと第２の回転板５Ｂである伝動軸７Ａの型閉方向先端部位７Ｃにおける接合面５ＢＳとが接合する。このときの位置を動力伝達装置５において第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとが接合して第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）と可動プラテン１３との接続が繋がった状態になる「接続完了位置」として制御装置の記憶装置に記憶させる。

第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂが接合した結果、伝動軸７Ａがねじ軸３Ａと連結して、第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）と可動プラテン１３との接続が繋がる。第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、伝動軸７Ａは、ねじ軸３Ａに実質的に直結し、伝動軸７Ａが１回転する毎にねじ軸３Ａが１回転するように設計されている。

制御装置が第２の駆動装置７のシリンダ７２または第２の駆動装置９の型締用モータ９１を作動し、可動プラテン１３が動かなくなるまで可動金型ＭＭを型閉方向に押し出して、金型Ｍの型締が完了する。型締完了後に成形サイクルを開始すると、制御装置は、射出装置における成形材料の可塑化および計量を行う。

段取り作業を完了したら、制御装置は、型締装置１Ａまたは型締装置１Ｂを作動して型締サイクルを開始する。型締サイクルの開始時は、段取りの開始時と同じように、付勢機構８によってハウジング３Ｅに一体のフランジ３Ｆが筐体６の内壁６Ａに押し付けられている状態にあって、ねじ軸３Ａと第１の回転板５Ａである第２のプーリ４３が型閉方向に僅かな所定距離移動しており、動力伝達装置５において、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂとの接合が解除されている。

まず、制御装置は、型開閉用モータ４１を回転させて、可動プラテン１３が制御装置の記憶装置に記憶されている金型当接位置に到達するまで可動プラテン１３を型開閉方向に沿って型閉方向に固定プラテン１２に向かって接近するように高速で相対移動させる。そして、金型当接位置において可動金型ＭＭと固定金型ＦＭとが当接する直前に速度を急減速して可動プラテン１３を低速で当接させ、型閉を完了させる。

型閉完了時に、付勢機構８が型閉方向にハウジング３Ｅを筐体６に押し付けている付勢力を超える逆方向の力、言い換えると、型開方向に金型反力が生じる。この金型反力によって、可動プラテン１３が型開閉方向に沿って押し戻されて僅かに後退するのにともなって、可動プラテン１３に連結しているねじ軸３Ａが型開方向に僅かな所定距離移動し、ねじ軸３Ａと一体的に動力伝達装置５の第１の回転板５Ａである第１の駆動装置４の第２のプーリ４３も型開方向に移動する。そして、ねじ軸が所定の微小な間隙Ｇとおよそ同じ所定距離移動したところで第１の回転板５Ａが第２の回転板５Ｂと接合する。

このとき、付勢機構８の付勢力を超える金型反力によってねじ軸３Ａを軸支する軸受３Ｃがねじ軸３Ａと共に型開方向に移動しているため、軸受３Ｃを保持収納しているハウジング３Ｅがフランジ３Ｆと一体で型開方向に同じ所定距離移動する。したがって、このとき、フランジ３Ｆが圧縮ばねである弾性体８Ｂをその付勢力を超える金型反力と同じ大きさの力で押し潰し、弾性体８Ｂが縮小している。

第１の回転板５Ａである第２のプーリ４３と第２の回転板５Ｂである伝動軸７Ａの型閉方向先端部位７Ｃとの微小な間隙Ｇが埋まり、伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとが連結したら、第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）が作動し、伝動軸７Ａを通してねじ軸３Ａを回転駆動することによって、可動プラテン１３を型締方向に強力に押し出して型締が行われる。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、型開閉用モータ４１に設けられているロータリエンコーダが制御装置の記憶装置に記憶されている接続完了位置を検出したとき、制御装置が伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとが連結したと判断するようにしている。

第１の実施の形態においては、図４および図５に示されるように、シリンダ７２のピストン７２Ｂを前進させることで、型締レバー７３が揺動して伝動軸７Ａを中心軸廻りに回転させる。可動プラテン１３が金型反力を受けてねじ軸３Ａが所定の後退位置にあるときは、図３に示されるように、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂが接合して伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとが連結している状態にあるので、伝動軸７Ａが中心軸廻りに回転すると、ねじ軸３Ａが同じ回転方向に同じ回転数で回転し、金型Ｍに所望の型締力が付与される。なお、シリンダ７２の駆動力と型締レバー７３の揺動角度を任意に設定することで、所望の型締力を発生させることが可能である。第１の実施の形態においては、シリンダ７２が空圧シリンダであるので、レギュレータの設定圧力と型締レバー７３の揺動角度とにより型締力が調整される。

第２の実施の形態においては、型締用モータ９１の回転動力を第１のプーリ９２から回転伝達材９４を通して第２のプーリ９３に伝動し、第２のプーリ９３を回転させることによって、伝動軸７Ａが中心軸廻りに回転する。可動プラテン１３が金型反力を受けてねじ軸３Ａが所定の後退位置にあるときは、第１の回転板５Ａと第２の回転板５Ｂが接合して伝動軸７Ａとねじ軸３Ａとが連結している状態にあるので、伝動軸７Ａが中心軸廻りに回転すると、ねじ軸３Ａが同じ回転方向に同じ回転数で回転し、金型Ｍに所望の型締力が付与される。

なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態において、第１の駆動装置４は、常時、ねじ軸３Ａを介在して可動プラテン１３に接続しているので、第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）よって金型Ｍに型締力を付与してからしばらくの時間経過するまでの間、型開閉用モータ４１を駆動させたままにしておくように構成することができる。このように構成することによって、型閉から型締に移行する際に、金型Ｍが不意に開くことをより確実に防止できる。特に、型締を完了するまで型開閉用モータ４１を駆動させたままにしておき、第１の駆動装置４が第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）と協働して型締力を金型Ｍに付与するようにすることによって、より安全で確実に型締を行うことができる。

例えば、第１の実施の形態においては、ピストン７２Ｂの位置が予め設計上決められている所定の位置に到達し型締レバー７３の揺動角度が所定の値に達するまで、あるいは流体供給源７４がシリンダ７２に供給する流体圧力が予め決められている規定値に達するまでは、型開閉用モータ４１を駆動させておき、ピストン７２Ｂの位置および型締レバー７３の揺動角度、またはシリンダ７２内の流体圧力が規定値に到達後、型開閉用モータ４１を停止させるようにする。

また、例えば第２の実施の形態においては、型締用モータ９１の出力トルクが予め決められている規定のトルク値に達するまでの期間中、型開閉用モータ４１を同時に駆動させておき、型締用モータ９１の出力トルクが規定のトルク値に到達後、型開閉用モータ４１を停止させるようにする。

金型Ｍに所望の型締力が付与されている状態で、射出装置が成形材料を金型Ｍのキャビティ空間に射出し、引き続き保圧を行う。金型Ｍは不図示の温度調整装置によって所定温度に保たれており、キャビティ空間に射出された成形材料は冷却されて固化し、所望の形状を有する成形品となる。

冷却後、金型Ｍの型締力をなくして圧抜きをする。第１の実施の形態においては、まず、第２の駆動装置７（第２の駆動装置９）によって金型Ｍに型締力を発生させたまま、型開閉用モータ４１を起動してねじ軸３Ａを型閉方向に回転させ、型閉状態にしておく。型開閉用モータ４１に設けられているロータリエンコーダの検出位置が制御装置の記憶装置に記憶されている可動プラテン１３の接続完了位置に達した後、第２の駆動装置７のシリンダ７２のピストン７２Ｂを後退させて型締レバー７３を初期位置まで戻す。なお、型締レバー７３の初期位置は、シリンダ７２に設けられる不図示のリミットスイッチによって検知される。

また、第２の実施の形態においても同様に、型開閉用モータ４１を動作させて型閉状態を維持した状態で第２の駆動装置９によって金型Ｍに型締力を発生させるようにする。型開閉用モータ４１に設けられているロータリエンコーダの検出位置が可動プラテン１３の接続完了位置に達した後、型締用モータ９１を停止させる。以上のようにして、型締力が圧抜きされる。このように、型開閉用モータ４１を駆動させて型閉状態にしてから型締力を開放して金型の圧抜きを行うことで、付勢機構８によって金型Ｍが不意に高速で開くおそれをなくして、成形品や金型Ｍの破損を防止することができる。

圧抜きを終えたら、制御装置は、型開閉用モータ４１を駆動して、可動プラテン１３を固定プラテン１２に対して開離させ、固定金型ＦＭと可動金型ＭＭとの型開を行う。型開によって固定金型ＦＭと可動金型ＭＭが当接状態が解除されるので金型反力が失われる。そのため、付勢機構８の圧縮ばねである弾性体８Ｂが復元して伸長する。したがって、フランジ３Ｆが圧縮ばねの付勢力によって型開閉方向に沿って型閉方向に移動し、再びハウジング３Ｅが筐体６の内壁６Ａに押し付けられる。

ハウジング３Ｅが型閉方向に微小な間隙Ｇにおよそ相当する僅かな所定距離移動すると、ハウジング３Ｅに収容されている軸受３Ｃも型閉方向に所定距離移動し、軸受３Ｃに軸支されているねじ軸３Ａとねじ軸３Ａの型開方向後端に固定されている第１の回転板５Ａである第１の駆動装置４の第２のプーリ４３とが共に前進することによってねじ軸３Ａと伝動軸７Ａとの間に所定の微小な間隙Ｇが生じて動力伝達装置５の接続が解除される。金型Ｍが十分に型開されたのちに、成形品が金型Ｍから離型され、取り出される。

そして、所定数の成形品が得られるまで、すでに説明された一連の型締サイクルが繰り返される。以上に説明された実施の形態の型締装置１Ａまたは型締装置１Ｂによれば、型開閉駆動部と型締駆動部の動力の切換えをより短時間に行うことができ、ひいては成形にかかる時間を短縮することができる。

本発明は、すでにいくつかの例が示されているが、具体的な実施の形態と同じ構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で実施の形態を適宜変形したり、他の部品と置き換えたり、組み合わせたりして実施することができる。

１Ａ 型締装置
１Ｂ 型締装置
２Ａ 駆動機構
２Ｂ 駆動機構
３ ボールねじ機構
４ 第１の駆動装置
５ 動力伝達装置
６ 筐体
７，９ 第２の駆動装置
８ 付勢機構
１１ ベッド
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１４ バックプラテン
１５ タイバー
３Ａ ボールねじ（ねじ軸）
３Ｂ ナット
３Ｃ 軸受
３Ｄ ナット支持体
３Ｅ ハウジング
３Ｆ フランジ
４１ 型開閉用モータ
４２ 第１のプーリ
４３ 第２のプーリ
４４ 回転伝達材（タイミングベルト）
５Ａ 第１の回転板
５Ｂ 第２の回転板
５０ 摩擦材
７Ａ 伝動軸
７Ｂ 軸受
７Ｃ 伝動軸型閉方向先端部位
７１ ブラケット
７２ シリンダ
７２Ａ シリンダチューブ
７２Ｂ ピストン
７３ 型締レバー
７４ 流体供給源
７５，７６軸
８Ａ 締結具（ボルト）
８Ｂ 弾性体（圧縮ばね）
９１ 型締用モータ
９２ 第１のプーリ
９３ 第２のプーリ
９４ 回転伝達材（タイミングベルト）
Ｍ 金型
ＦＭ 固定金型
ＭＭ 可動金型
Ｇ 間隙

Claims (15)

1. 可動金型が取付固定される可動プラテンを型開閉動作させる第１の駆動装置と、前記可動プラテンに型締力を付与する第２の駆動装置と、前記可動プラテンが型開閉方向に沿って往復移動するように前記第１の駆動装置ないし前記第２の駆動装置の回転動力を直線動力に変換するねじ機構と、前記第１の駆動装置の動力を前記ねじ機構に伝達するとともに前記ねじ機構のねじ軸と結合する第１の回転板と前記第１の回転板に対向配置される第２の回転板との接離によって前記第２の駆動装置から前記ねじ機構への動力の伝達を切り換える動力伝達装置と、通常時は前記ねじ軸と前記第１の回転板とを一体で型閉方向に移動させて前記第１の回転板と前記第２の回転板との接合を切り離して前記第２の駆動装置の接続を解除しておくとともに型閉完了時に一対の金型間に生じる金型反力によって前記ねじ軸と前記第１の回転板とが一体で型開方向に移動することを許容して前記第２の駆動装置の接続を繋がった状態にする付勢機構、を含んでなる射出成形機の型締装置。
   
2. 前記第１の回転板と前記ねじ軸を軸支する軸受のハウジングとを前記付勢機構と共に収容する筐体を含んでなり、前記付勢機構が前記ハウジングを前記ねじ軸と前記第１の回転板と前記軸受とを一体で前記型閉方向に前記筐体の内壁に押し付けるように付勢することによって通常時は前記ねじ軸と前記第１の回転板とを一体で型閉方向の所定の前進位置に移動させている構成であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の型締装置。
3. 前記付勢機構は、少なくとも１つの圧縮ばねを含んでなる請求項１に記載の射出成形機の型締装置。
4. 前記第１の回転板が前記ねじ軸の型開方向後端部位に一体で形成されている請求項１に記載の射出成形機の型締装置。
5. 前記可動プラテンに型開閉方向先端が固定され前記ねじ機構のナットを支持するナット支持体を含んでなる請求項１に記載の射出成形機の型締装置。
6. 前記ナット支持体は、少なくとも型開閉方向後端側の一部分が中空柱状体であって、前記中空柱状体内に前記ねじ機構の前記ナットを取付固定するとともに、前記中空柱状体内に前記ねじ機構の前記ねじ軸を挿入する構造である請求項５に記載の射出成形機の型締装置。
   
7. 前記第１の駆動装置は、型開閉用モータと、前記型開閉用モータの駆動軸に結合する第１のプーリと、前記ねじ軸と結合する第２のプーリと、前記第１のプーリの回転を前記第２のプーリに伝達する回転伝達材とを含んでなる請求項１に記載の射出成形機の型締装置。
8. 前記第２のプーリが前記第１の回転板である請求項７に記載の射出成形機の型締装置。
9. 前記第２の駆動装置は、駆動源と前記動力伝達装置の前記第２の回転板との間に設けられ前記駆動源の動力を回転動力として前記第２の回転板に伝達する伝動軸を含んでなる請求項２に記載の射出成形機の型締装置。
10. 前記第２の回転板が前記伝動軸の型閉方向先端部位に一体で形成されている請求項９に記載の射出成形機の型締装置。
11. 前記第２の駆動装置は、シリンダチューブと前記シリンダチューブに進退自由に挿通されるピストンとを有するシリンダと、一端が前記ピストンに接続され他端が前記伝動軸に接続される型締レバーと、を含んでなる請求項９に記載の射出成形機の型締装置。
12. 前記第２の駆動装置は、前記シリンダを前記筐体に保持するブラケットを含んでなり、前記ピストンおよび前記型締レバーと前記シリンダチューブおよび前記ブラケットとがそれぞれ回転自在に接続される構成である請求項１１に記載の射出成形機の型締装置。
13. 前記第２の駆動装置は、型締用モータと、前記型締用モータの駆動軸に結合する第１のプーリと、前記伝動軸と結合する第２のプーリと、前記第１のプーリの回転を前記第２のプーリに伝達する回転伝達材とを含んでなる請求項９に記載の射出成形機の型締装置。
14. 前記動力伝達装置は、前記第１の回転板と前記第２の回転板との間に生じる摩擦力によって動力を伝達する構成である請求項１に記載の射出成形機の型締装置。
15. 前記動力伝達装置は、前記第１の回転板と前記第２の回転板との間で凹凸の噛み合わせによって動力を伝達する構成である請求項１に記載の射出成形機の型締装置。

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