JP2014208435A - 射出成形機のトグル式型締機構 - Google Patents

Abstract

【課題】クロスヘッド位置を上下のリンクの中心軸上に維持することで可動プラテンの傾きを防止する射出成形機のトグル式型締機構を提供する。【解決手段】クロスヘッド７に水平面内に２個のボールスプラインナット９，９を設けて、リアプラテン４に設けた２本のボールスプライン軸８，８でガイドしている。ボールスプライン軸８，８とボールスプラインナット９，９のそれぞれの転動溝にボールが係合し、ボールと溝の間にはクリアランスが設けられていないため、軸とナットのあいだに遊びが無い構造となっている。さらにクロスヘッド７の傾きを小さくし、またクロスヘッド７の位置をより精度良く定めるために、ボールスプライン軸８，８の被支持部の位置およびボールスプライン軸８，８の角度のうち少なくとも一方を調整するための調整機構をボールスプライン軸支持部に設ける。トグルリンク６，６は、上下で対称を保って駆動され、可動プラテン３が傾かない。【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機に関し、特に、射出成形機のトグル式型締機構に関する。

射出成形機の型締装置は図６に示されるように、ベース（フレーム）１に固定された固定プラテン２と、固定プラテン２に対して平行に移動可能に配置された可動プラテン３を持ち、固定プラテン２に固定側金型（図示せず）が取り付けられ、可動プラテン３に可動側金型（図示せず）が取り付けられている。そして、射出成形機は、可動プラテン３を固定プラテン２に対して前後進させることによって、金型の開閉と型締めを行う。

型締後に射出装置（図示せず）から溶融した樹脂が金型内に射出される。このとき射出圧によって金型が開かないように十分強い型締力をかける必要があるので、トグルリンク６によって力を増幅するトグルリンク構造が一般に用いられている。トグルリンク構造では可動プラテン３とトグルリンク６によって連結されたクロスヘッド７を、駆動装置１０により回転駆動されるボールネジ１１によって前後進させ、クロスヘッド７の推力をトグルリンク６によって増幅し型締力を発生させる。

型締力および金型面の平行に関して上下のアンバランスが生じないように、クロスヘッド７は固定プラテン２、可動プラテン３の中心を結ぶ線上に配置され、トグルリンク６はクロスヘッド７を中心に対称に配置されている場合が多い。

特開２００１−２６０１９６号公報 特開２００９−１３２０８７号公報

従来、クロスヘッド７のガイドとして、クロスヘッド７に滑り軸受けのブッシュを挿入しガイドロッドに沿って摺動させていた。ブッシュとガイドロッドの間には摺動を円滑にするためにクリアランスを設ける必要がある。しかし、クリアランスのため、重力によりクロスヘッド７の位置が中心より下がったり、上下の負荷のアンバランスから、クロスヘッド７が傾く場合がある（図６参照）。このとき上下のトグルリンク６，６の角度に差ができ、可動プラテン３が傾き、金型面の平行が崩れる問題がある。金型面の平行が崩れると、固定金型と可動金型の位置がズレる。このため、成形品の形状不良や、金型の位置決めピンの磨耗といった問題が生じる。

特許文献１には、タイバーの可動プラテンの摺動部をボールスプライン軸にすることで、可動プラテンの傾きを防ぐ技術が開示されている。この技術は、タイバーをボールスプライン軸とし、可動プラテンに取り付けられたボールスプラインナットとボールスプライン軸のボールスプライン結合である。しかし、この構成ではボールスプライン軸を４本使用する必要がありコストアップの要因となっていた。
特許文献２には、クロスヘッドのガイドロッドを前進端側で高くしてクロスヘッドの位置ズレを補正することで、可動プラテンの傾きを抑制する技術が開示されている。しかしこの技術を用いてクロスヘッドの位置ずれを補正したとしても、クロスヘッドに挿入されたブッシュとガイドロッドの間にクリアランスがあるため、クロスヘッドが傾いて上下のトグルリンクの角度に差ができ、可動プラテンが傾いてしまう問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑み、クロスヘッド位置を上下のリンクの中心軸上に維持することで可動プラテンの傾きを防止する射出成形機のトグル式型締機構を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、トグルリンクと、該トグルリンクと結合するクロスヘッドと、該クロスヘッドを駆動する駆動装置を備えた射出成形機のトグル式型締機構において、前記クロスヘッドを駆動するボールネジに平行にボールスプライン軸を設け、前記クロスヘッドにボールスプラインナットを設け、前記クロスヘッドを前記ボールスプライン軸により案内することを特徴とする射出成形機のトグル式型締機構である。
請求項２に係る発明は、前記クロスヘッドを駆動するボールネジを中心に前記ボールスプライン軸を水平面内に二本対称に配置したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のトグル式型締機構である。
請求項３に係る発明は、トグルリンクと、該トグルリンクと結合するクロスヘッドと、該クロスヘッドを駆動する駆動装置を備えた射出成形機のトグル式型締機構において、前記クロスヘッドを駆動するボールネジに略平行にボールスプライン軸を設け、前記クロスヘッドにボールスプラインナットを設け、前記クロスヘッドを前記ボールスプライン軸により案内することを特徴とする射出成形機のトグル式型締機構である。
請求項４に係る発明は、前記クロスヘッドを駆動するボールネジを中心に前記ボールスプライン軸を水平面内に二本対称に配置したことを特徴とする請求項３に記載の射出成形機のトグル式型締機構である。
請求項５に係る発明は、前記ボールスプライン軸の被支持部の位置および前記ボールスプライン軸の角度の少なくとも一方を調整するための調整機構を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の射出成形機のトグル式型締機構である。
請求項６に係る発明は、前記ボールスプライン軸の被支持部の位置および前記ボールスプライン軸の角度の少なくとも一方を調整後、前記ボールスプライン軸を固定するための固定機構を備えたことを特徴とする請求項５に記載の射出成形機のトグル式型締機構である。

本発明により、クロスヘッド位置を上下のリンクの中心軸上に維持することで可動プラテンの傾きを防止する射出成形機のトグル式型締機構を提供できる。

本発明の実施形態の射出成形機のトグル式型締機構を備えた射出成形機の型締装置の部分の外観斜視図である。 本発明の実施形態の射出成形機のトグル式型締機構を説明する図である。 ボルトによるボールスプライン軸の被支持部の位置およびボールスプライン軸の角度のうち少なくとも一方の調整を説明する図である（調整方法）。 ボルトによるボールスプライン軸の被支持部の位置およびボールスプライン軸の角度のうち少なくとも一方の調整を説明する図である（固定方法）。 ボールスプライン軸を支持する支持部材の固定位置および固定角度のうち少なくとも一方の調整によるボールスプライン軸の被支持部の位置およびボールスプライン軸の角度のうち少なくとも一方の調整を説明する図である。 シムによるボールスプライン軸の被支持部の位置およびボールスプライン軸の角度のうち少なくとも一方の調整を説明する図である。 従来の射出成形機の型締装置を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施形態の射出成形機のトグル式型締機構を備えた射出成形機の型締装置の部分の外観斜視図である。図２は本発明の実施形態の射出成形機のトグル式型締機構を説明する図である。

射出成形機の型締機構はベース（フレーム）１上に固定された固定プラテン２と、固定プラテン２と距離を置いて移動可能に設けられたリアプラテン４と、固定プラテン２とリアプラテン４を連結している複数本（図１，２では４本）のタイバー５と、タイバー５の軸方向に移動可能に設けられた可動プラテン３から構成される。金型１３は、固定側金型１３ａが固定プラテン２に取り付けられ、可動側金型１３ｂが可動プラテン３に取り付けられている。

可動プラテン３は上下に対称に設置されたトグルリンク６，６を介してクロスヘッド７に連結されている。ボールネジナット１４がクロスヘッド７に設けられている。クロスヘッド７は、ボールネジ１１をサーボモータなどの駆動装置１０により回転することで、前後進する。クロスヘッド７は前後進の際に回転したり位置がずれたりすることの無いように、リアプラテン４に固定されたガイドロッドに案内（ガイド）されている。ガイドロッドはボールネジ１１と平行になるように固定されている。

本発明の実施形態では、ガイドロッドにボールスプライン軸８，８を採用する。クロスヘッド７には２つのボールスプラインナット９，９を設ける。２つのボールスプラインナット９，９は、２本のボールスプライン軸８，８により案内される。ここでボールスプライン軸８，８のそれぞれの一端はリアプラテン４に形成された穴１５，１５へ挿入したのち、一端固定部材１７，１７を介してリアプラテン４に固定される。図１，２に示す例では、一端固定部材１７，１７としてプレートとボルトを採用し、プレートとボルトを介してボールスプライン軸８，８をリアプラテン４に固定している。それぞれの他端は支持フレーム１２，１２に形成された穴１６，１６へ挿入され、支持フレーム１２，１２に支持される。図１では、支持フレーム１２，１２はリアプラテン４と一体となっているが、リアプラテン４とは独立した部材を用意して支持フレーム１２，１２としてもよい。以下、ボールスプライン軸８，８のリアプラテン４側の端を一端、支持フレーム１２，１２側の端を他端と記述する。

ボールスプライン軸８，８とボールスプラインナット９，９のそれぞれの転動溝には、ボール（ボールベアリング）が係合している。ボールと転動溝の間にはクリアランスが設けられていないため、軸とナットのあいだに遊びが無い構造となっている。このため、クロスヘッド７の位置がトグルリンク６，６の中心軸上に維持され、またクロスヘッド７の傾きを小さくすることができる。

図１，図２に示す例では、ボールスプライン軸８，８の端を支持しているが、端以外の場所を支持してもよい。なお本発明の実施形態では、「支持する」とは、ある部材（Ａ）が別の部材（Ｂ）に直接接触し、別の部材（Ｂ）から直接荷重を受けることを意味するものとする。「支持部材」とは別の部材（Ｂ）を支持する、ある部材（Ａ）のことを意味するものとする。またある部材（Ａ）によって別の部材（Ｂ）が支持される場合、別の部材（Ｂ）上における別の部材（Ｂ）とある部材（Ａ）との接触部を「別の部材（Ｂ）の被支持部」と呼ぶものとし、特に、ある部材（Ａ）を含んで表現する場合は、「ある部材（Ａ）に支持される別の部材（Ｂ）の被支持部」と称する。

図１、図２に示す例では、支持部材となりうるのは、リアプラテン４、一端固定部材１７，１７、支持フレーム１２，１２の３つであるが、支持部材はいくつあってもよく、また支持する場所はどこでもよい。またボールスプライン軸８，８の固定については、ボールスプライン軸８，８上に固定に適当な場所を少なくとも一個所選び、その場所を、射出成形機を構成する部材に固定すればよい。

図１，図２に示す例において、クロスヘッド７の位置をより精度良く定め、なおかつクロスヘッド７の傾きをより小さくするための方法として、ボールスプライン軸８，８の被支持部の位置やボールスプライン軸８，８の角度（姿勢）を調整する方法があげられる。ここで、ボールスプライン軸８，８の被支持部の位置やボールスプライン軸８，８の角度の基準は、例えば、ベース１の上面に設けられた座標としてもよいし、あるいは、ボールネジ１１を基準としてもよい。
以下では、ボールスプライン軸８，８の被支持部の位置をボールスプライン軸８，８の軸線に交差する方向に調整し、またボールスプライン軸８，８の被支持部の位置を調整することによってボールスプライン軸８，８の角度を調整することもできる調整機構を説明する。この調整機構ではボールスプライン軸８，８の一端の調整機構と他端の調整機構を調整し、ボールスプライン軸８，８を平行に移動させることによって、ボールスプライン軸８，８の角度は変えずに位置を調整することもできる。以下に、図1，２に示すトグル式型締機構に調整機構を設ける場合の調整機構の例を示す。

図３ａに示すように、リアプラテン４の穴１５，１５および支持フレーム１２の穴１６,１６の周りに１個以上のタップ穴を設け、そのタップ穴にボールスプライン軸８，８を支持する支持部材として調整ボルト１９を装着し、調整ボルト１９の締め込み量により、調整ボルト１９に支持されるボールスプライン軸８，８の被支持部の位置およびボールスプライン軸８，８の角度のうち少なくとも一方を調整する。調整ボルト１９は、その軸線がボールスプライン軸８，８の軸線に交差するように（好ましくは直交するように）装着される。調整ボルト１９の締め込み量を調整することによって、ボールスプライン軸８，８の軸線に交差する方向にボールスプライン軸８，８の被支持部の位置を調整することができる。また、このように調整することによって、ボールスプライン軸８，８の角度（例えば、クロスヘッド７を駆動するボールネジ１１の軸線に対するボールスプライン軸８，８の角度）を調整することもできる。調整後は、ボールスプライン軸８，８を固定する。

図３ｂに示すように、一端固定部材１７，１７を介してボールスプライン軸８，８をリアプラテン４に固定しており、また他端固定部材１８，１８を介してボールスプライン軸８，８を支持フレーム１２，１２に固定している。特に図３ｂに示される例では、一端固定部材１７，１７としてプレート２３とボルト２４を採用し、プレート２３とボルト２４を介してボールスプライン軸８，８をリアプラテン４に固定している。また他端固定部材１８，１８としてナットを採用し、ナットとボールスプライン軸８，８に設けられたネジ部を使ってボールスプライン軸８，８を支持フレーム１２，１２に固定している。固定後、調整ボルト１９は取り外してもよい。また調整ボルト１９として止めネジを採用し、調整後、そのままボールスプライン軸８，８の固定に使用してもよい。

図４に示す例は、ボールスプライン軸８，８の一端を支持する、リアプラテンとは別の一端支持部材２０，２０を用意し、またボールスプライン軸８，８の他端を支持する、支持フレーム１２，１２とは別の他端支持部材２１，２１を用意し、それぞれの支持部材の固定位置および固定角度の少なくとも一方を調整することによって、それぞれの支持部材に支持されるボールスプライン軸８，８の被支持部の位置およびボールスプライン軸８，８の角度のうち少なくとも一方を調整するものである。一端支持部材２０，２０および他端支持部材２１，２１は固定位置をボールスプライン軸８，８の軸線に交差する方向に調整することができ、その結果、ボールスプライン軸８，８の被支持部の位置をボールスプライン軸８，８の軸線に交差する方向に調整することができる。また図３ａの例と同様にボールスプライン軸の角度を調整することもできる。

図４に示す例では、一端支持部材２０，２０にボルトを通す穴を設け、ボルトを使用して一端支持部材２０，２０をリアプラテン４へ固定する。穴とボルトのクリアランスの分だけ、一端支持部材２０，２０の固定位置および固定角度のうち少なくとも一方を調整するこができる。他端支持部材２１，２１にもボルトを通す穴があいており、ボルトを使用して他端支持部材２１，２１を支持フレーム１２，１２へ固定する。穴とボルトのクリアランスの分だけ、他端支持部材２１，２１の固定位置および固定角度のうち少なくとも一方を調整することができる。

図５に示す例は、ボールスプライン軸８，８とリアプラテン４の穴１５，１５との間、およびボールスプライン軸８，８と支持フレーム１２の穴１６，１６との間に適当な厚みのシム２２を挿入することで、シム２２によるボールスプライン軸８，８の被支持部の位置およびボールスプライン軸８，８の角度のうち少なくとも一方を調整するものである。シム２２を挿入することによって、ボールスプライン軸８，８の被支持部の位置をボールスプライン軸８，８の軸線に交差する方向に調整することができる。また、図３ａ，図３ｂの例と同様にボールスプライン軸８，８の角度を調整することもできる。

なおボールスプライン軸８，８の全ての被支持部が、被支持部の位置を調整される必要はなく、調整が必要であると判断された被支持部だけ調整できるように調整機構を設ければよい。また複数の被支持部に調整機構を設ける場合、それぞれに異なる調整機構を採用してもよい。例えば、一端は図３ｂに示すボルト２４による調整機構を採用し、他端は図５に示すシム２２による調整機構を採用するなどとしてもよい。また図３ｂに示す例で説明したように、調整後にボールスプライン軸８，８を固定する固定機構として、固定専用の固定機構を用意してもよいし、調整機構を固定機構として使用してもよい。

本発明の実施形態では、クロスヘッド７を駆動するボールネジ１１と平行にボールスプライン軸８，８を設置し、クロスヘッド７にボールスプラインナット９，９を設け、クロスヘッド７の遊びをなくすことで、クロスヘッド７の位置を上下トグルリンク６，６の中心軸上に維持し、クロスヘッド７の傾きを抑制することができる。加えてボールスプライン軸８，８の被支持部の位置およびボールスプライン軸８，８の角度の少なくとも一方を調整するための調整機構を設けることで、クロスヘッド７の位置をより精度良く定め、なおかつクロスヘッド７の傾きをより小さくすることができる。その結果、上下トグルリンク６，６は上下対称に駆動するため可動プラテン３が傾かなくなり、固定プラテン２に取り付けられている固定側金型１３ａと可動プラテン３に取り付けられている可動側金型１３ｂの金型面の平行が保たれ、固定側金型１３ａと可動側金型１３ｂの位置ズレが無くなる。このため、成形品の形状不良や、金型の位置決めピンの磨耗が防止できる。

ここで、特許請求の範囲の請求項１に記述される「略平行」の「略」について説明する。本願発明において、クロスヘッド７を駆動するボールネジ１１に平行にボールスプライン軸８，８を設けるのが原則である。
しかし、例えば、クロスヘッド７の傾きあるいは可動プラテン３の傾きを測定しながら、クロスヘッド７の傾きあるいは可動プラテン３の傾きが小さくなるように調整機構を調整した結果、クロスヘッド７を駆動するボールネジ１１に対してボールスプライン軸８，８が厳密な意味では平行でなくなる場合があり得る。
例えば、クロスヘッド７を駆動するボールネジ１１に平行な線に対してボールスプライン軸８，８の一端が他端よりも相対的に高くなるように調整した場合に、クロスヘッド７の傾きあるいは可動プラテン３の傾きが小さくなるような場合、厳密な意味ではクロスヘッド７を駆動するボールネジ１１に対してボールスプライン軸８，８は平行ではないが、このような場合も本願発明に含まれる。
上記のような意味で、本願の特許請求の範囲の請求項１に「略平行」と表現する。

１ ベース
２ 固定プラテン
３ 可動プラテン
４ リアプラテン
５ タイバー
６ トグルリンク
７ クロスヘッド
８ ボールスプライン軸
９ ボールスプラインナット
１０ 駆動装置
１１ ボールネジ
１２ 支持フレーム
１３ 金型
１３ａ 固定側金型
１３ｂ 可動側金型
１４ ボールネジナット
１５ 穴
１６ 穴
１７ 一端固定部材
１８ 他端固定部材
１９ 調整ボルト
２０ 一端支持部材
２１ 他端支持部材
２２ シム
２３ プレート
２４ ボルト

Claims (6)

1. トグルリンクと、該トグルリンクと結合するクロスヘッドと、該クロスヘッドを駆動する駆動装置を備えた射出成形機のトグル式型締機構において、
   前記クロスヘッドを駆動するボールネジに平行にボールスプライン軸を設け、前記クロスヘッドにボールスプラインナットを設け、前記クロスヘッドを前記ボールスプライン軸により案内することを特徴とする射出成形機のトグル式型締機構。
2. 前記クロスヘッドを駆動するボールネジを中心に前記ボールスプライン軸を水平面内に二本対称に配置したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のトグル式型締機構。
3. トグルリンクと、該トグルリンクと結合するクロスヘッドと、該クロスヘッドを駆動する駆動装置を備えた射出成形機のトグル式型締機構において、
   前記クロスヘッドを駆動するボールネジに略平行にボールスプライン軸を設け、前記クロスヘッドにボールスプラインナットを設け、前記クロスヘッドを前記ボールスプライン軸により案内することを特徴とする射出成形機のトグル式型締機構。
4. 前記クロスヘッドを駆動するボールネジを中心に前記ボールスプライン軸を水平面内に二本対称に配置したことを特徴とする請求項３に記載の射出成形機のトグル式型締機構。
5. 前記ボールスプライン軸の被支持部の位置および前記ボールスプライン軸の角度の少なくとも一方を調整するための調整機構を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の射出成形機のトグル式型締機構。
6. 前記ボールスプライン軸の被支持部の位置および前記ボールスプライン軸の角度の少なくとも一方を調整後、前記ボールスプライン軸を固定するための固定機構を備えたことを特徴とする請求項５に記載の射出成形機のトグル式型締機構。