JP2017071058A - 竪型射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】型開閉ストロークが大きくかつ固定盤の高さを抑制できる竪型射出成形機を提供する。【解決手段】竪型射出成形機（１）は、固定盤（５）と上可動盤（６）と下可動盤（７）とタイバー（９）とトグル機構（１０）とから構成する。トグル機構（１０）を駆動するボールねじ機構は、ボールねじ（２３）の先端をクロスヘッド（１９）に固定し、これと螺合するボールナット（２４）はその下部にスリーブ体（２９）を一体的に固定して、スリーブ体（２９）を下可動盤（７）において軸受する。クロスヘッド（１９）は、クロスリンク（１８、１８）が連結されている連結部より、ボールねじ（２３）が固定されている固定部の高さを高くすると共に、固定部の下側には収納スペース（２６）を形成する。トグル機構（１０）が屈曲すると、収納スペース（２６）にボールナット（２４）の先端部が収納される。【選択図】 図１

Description

本発明は、トグル式型締機構を備えた竪型射出成形機に関するものである。

竪型射出成形機は、従来周知であり、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。竪型射出成形機は金型が上下に開くので、金型にインサート品を挿入しても落下しない。従っていわゆるインサート成形に適している。また竪型射出成形機は設置面積が小さいので限られた工場のスペースにも容易に設置できる利点がある。

特開２００６−３２７１３１号公報

竪型射出成形機の型締装置は直圧式型締装置もあるが、トグル式型締機構からなる竪型射出成形機も周知であり、例えば特許文献１のように色々な特許文献によって提案されている。トグル式型締機構を備えた竪型射出成形機５１は、図３の（ア）に示されているように、複数本の支柱によって支持されている固定盤５２と、固定盤５２を摺動自在に垂直に貫通している複数本のタイバー５３、５３と、タイバー５３、５３の上端部に固定されて固定盤５２に対して上下に型開閉される上可動盤５５と、タイバー５３、５３の下端部に所定の型厚調整機構によって固定されている下可動盤５６と、固定盤５２と下可動盤５６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。そして固定盤５２にはその上面に下側金型５９が設けられ、上可動盤５５にはその下面に上側金型６０が設けられている。図３の（ア）において機械中心線ＣＬの左半分は型締状態を、右半分は型開状態を示しているが、左半分に示されているように、トグル機構５８をトグルが伸張する方向に駆動すると固定盤５２に対して下可動盤５６が下方に駆動され、タイバー５３、５３によって下可動盤５６と連結されている上可動盤５５も下方に駆動され、それによって一対の金型５９、６０が型締めされる。また図３の（ア）において右半分に示されているようにトグル機構５８をトグルが折り畳まれる方向に駆動すると固定盤５２に対して上下可動盤５５、５６が上方に駆動され、型開きされる。

図３の（ア）に示されている竪型射出成形機５１は、トグル機構５８を駆動するボールねじ機構６２が次のように設けられている。すなわちボールねじ機構６２を構成するボールねじ６３は、下可動盤５６に設けられている所定の軸受機構６５に軸方向の移動が規制された状態で回転自在に軸受されている。このボールねじ６３は図に示されていない駆動機構によって回転されるようになっている。そしてボールねじ６３に螺合しているボールナット６６は、トグル機構５８を駆動するクロスヘッド６８に固定されている。このようなトグル機構５８において、ボールねじ６３を正方向と逆方向とに回転して型開閉するとき、クロスヘッド６８の上下動の幅は比較的小さいが、ボールねじ６３は下可動盤５６と共に上下するので上下動の幅は大きい。

図３の（イ）には、図３の（ア）に示されている竪型射出成形機５１と類似した竪型射出成形機５１’が示されており、竪型射出成形機５１と同じ部材については同じ符号が付されている。図３の（イ）においても、機械中心線ＣＬの左半分が型締状態を、右半分が型開状態をそれぞれ示している。この竪型射出成形機５１’はトグル機構５８を駆動するボールねじ機構６２’が次のように設けられている。すなわちボールねじ機構６２’を構成しているボールねじ６３’は、その先端部がクロスヘッド６８に固定され回転と軸方向の移動ができない状態になっている。そしてボールねじ６３’に螺合しているボールナット６６’は下可動盤５６に所定の軸受機構６５’を介して回転自在に設けられている。このボールナット６６’は図に示されていない駆動機構によって回転されるようになっている。このようなトグル機構５８においてボールナット６６’を正方向と逆方向とに回転して型開閉するとき、クロスヘッド６８の上下動の幅は比較的小さく、このクロスヘッド６８に固定されているボールねじ６３’も上下動の幅は比較的小さい。

図３の（ア）に示されている竪型射出成形機５１であっても、図３の（イ）に示されている竪型射出成形機５１’であっても金型５９、６０を上下方向に型開閉できるので、例えばインサート成形を実施する上で問題はない。しかしながら、これらの竪型射出成形機５１、５１’のように従来の竪型射出成形機については解決すべき問題も見受けられる。具体的には固定盤５２の高さｈについての問題である。一般的な横型の射出成形機と同様に、竪型射出成形機においても大型の成形品を成形できることが要求されてきており、そのためには大きな型開閉ストロークを確保することが重要になっている。竪型射出成形機５１、５１’において型開閉ストロークは、下可動盤５６の上下動の幅で決定される。下可動盤５６の上下動の幅を大きくするだけであれば、単純にトグル機構５８を大型化してもよい。しかしながらトグル機構５８を大型化すると必然的に固定盤５２の高さｈが高くなってしまう。そうすると竪型射出成形機５１、５１’において金型５９、６０をメンテナンスする作業者は、作業が困難になる。従ってトグル機構５８を単純に大型化する方法は採用できない。そこで例えば、トグル機構５８の形状を工夫する等して屈伸率を大きくし、伸張した状態と屈曲した状態の高さの差を大きくする対応も考えられる。そうすると比較的小型のトグル機構によっても、下可動盤５６の上下動の幅を大きく確保できそうである。しかしながらこのような対応も単純に採ることができない。あるいは対応を採ったとしても固定盤５２の高さｈは十分に低くはならない。まず、図３の（ア）に示されている竪型射出成形機５１の場合を考えると、ボールねじ６３は前記したように型開閉において下可動盤５６と一体的に上下するので、型開時にボールねじ６３の上端が固定盤５２にぶつからないようにしなければならないという制約がある。このような制約があるので、トグル機構５８の屈伸率を大きくすることは難しい。屈伸率を大きくすると、型開時にボールねじ６３がその分だけ上方に移動して固定盤５２にぶつかってしまうからである。以上からボールねじ６３が下可動盤５６に回転可能に設けられている竪型射出成形機５１においては、屈伸率の大きいトグル機構５８の採用は難しく、固定盤５２の高さｈは十分に低くはできないということが分かる。次に図３の（イ）に示されている竪型射出成形機５１’の場合を考えると、この竪型射出成形機５１’においては、前記したようにボールねじ６３’の上下動の幅は型開閉において比較的小さい。つまりボールねじ６３’の上端が固定盤５２にぶつかる心配はない。しかしながら２点の問題がある。まず第１の問題は、ボールねじ６３’の上端と固定盤５２の距離７０、あるいは間隔７０が大きく、この間隔７０が無駄であることである。一般的にクロスヘッド６８はボールねじ機構６２の略中央に位置するので、クロスヘッド６８にボールねじ６３の上端が固定されている竪型射出成形機５１’では、ある程度の大きさでこの間隔７０が確保されてしまう。従って、屈伸率の大きいトグル機構５８を採用したとしても、間隔７０の分だけ固定盤５２の高さｈは低くならない。第２の問題は、クロスヘッド６８とボールナット６６’の干渉である。型開時においてクロスヘッド６８はボールナット６６’に近接するが、屈伸率の大きいトグル機構５８を採用する場合、これらは互いにぶつかってしまう。型開時においてクロスヘッド６８とボールナット６６’とがぶつからないようにするにはボールナット６６’の下可動盤５６における取付位置を可及的に低くするようにすればばいいが、そうするとボールナット６６’が下可動盤５６の下方から突き出てしまうので床面との干渉の問題が発生する。つまりボールナット６６’の下可動盤５６への取付位置はそれほど低くはできない。従って固定盤５２の高さｈは十分に低くできない。またボールナット６６’は径が大きいのでこれを回転自在に軸受する軸受機構６５’は必然的に大型化してしまう。大型化するとその分だけ軸受機構６５’は下可動盤５６から下方に突き出てしまうので、この点も固定盤５２の高さｈを十分に低くできない原因になっている。

本発明は、上記したような問題点を解決した、竪型射出成形機を提供することを目的としており、具体的には十分な型開閉ストロークを確保できるにも拘わらず、固定盤の高さを低くすることができ、それによって作業員によるメンテナンス作業が容易な竪型射出成形機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、トグル式型締装置を備えた竪型射出成形機として構成する。竪型射出成形機は、固定盤と、上可動盤と、下可動盤と、上下可動盤を連結するタイバーと、下可動盤と固定盤の間に設けられているトグル機構とからなる。そしてトグル機構は、固定盤に軸支されている一対の上側リンクと、下可動盤に軸支されている一対の下側リンクと、クロスリンクと、クロスヘッドと、ボールねじ機構とから構成する。上側リンクと下側リンクは互いに回動可能に連結し、クロスリンクはこれらの上側リンク、下側リンクのいずれか、または両方に連結すると共にクロスヘッドの連結部に連結する。ボールねじ機構のボールねじはクロスヘッドに固定するが、この固定部はクロスリンクの連結部より高くなるようにクロスヘッドを形成する。また固定部の下側に所定の大きさの収納スペースを形成し、トグル機構が屈曲されたときにボールナットの少なくとも先端部が収納されるように構成する。

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、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とからなる竪型射出成形機において、前記トグル機構は、一対の上側リンクと、一対の下側リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドと、ボールねじ機構とから構成され、前記上側リンクと前記下側リンクは、それぞれの一方の端部が前記固定盤と前記下可動盤のそれぞれに軸支されていると共に、他方の端部同士が回動可能に連結され、前記クロスリンクは、その一方の端部が前記上側リンクまたは前記下側リンクあるいはその両方に回動可能に連結されていると共に他方の端部が前記クロスヘッドに回動可能に連結され、前記ボールねじ機構は、該ボールねじ機構を構成するボールねじの先端が前記クロスヘッドに固定され、そして該ボールねじに螺合するボールナットが前記下可動盤に回転自在に設けられており、前記クロスヘッドは、前記ボールねじを固定している固定部が前記クロスリンクに連結されている連結部よりも高くなっていると共に該固定部の下側に所定の大きさの収納スペースが形成され、前記トグル機構が屈曲されたときに前記収納スペースに前記ボールナットの少なくとも先端部が収納されるようになっていることを特徴とする竪型射出成形機として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の竪型射出成形機において、前記ボールナットは、その下部に筒状のスリーブ体が一体的に固定され、該スリーブ体が回転自在に前記下可動盤に設けられていることを特徴とする竪型射出成形機として構成される。

以上のように、本発明は、トグル機構を備えた竪型射出成形機として構成されている。そしてトグル機構を構成しているボールねじ機構は、ボールねじがクロスヘッドに固定されていると共にボールナットが回転可能に下可動盤に設けられている。このようにボールねじ機構が設けられているので、本発明に係る竪型射出成形機はボールナットを回転してトグル機構を開閉するときに、ボールねじによる上下動の幅は比較的小さい。そして本発明によると、クロスヘッドは、ボールねじを固定している固定部がクロスリンクに連結されている連結部よりも高くなっている。つまりボールねじの固定部は、トグル機構の中で比較的高い位置に位置することになる。そうするとボールねじの先端と固定盤の距離、あるいは間隔は狭い。ボールねじの上下動が比較的小さい竪型射出成形機において、固定盤の高さはボールねじの先端と固定盤の間隔の広狭が影響するが、この間隔が狭いので、その分だけ固定盤の高さを低くすることができる。そして本発明によるとクロスヘッドは、固定部の下側に所定の大きさの収納スペースが形成され、トグル機構が屈曲されたときに収納スペースにボールナットの少なくとも先端部が収納されるようになっている。そうすると屈伸率の大きいトグル機構を採用した場合に生じる問題、すなわちクロスヘッドとボールナットの干渉の問題が解決されている。これによって本発明に係る竪型射出成形機は、比較的小型でありながら屈伸率の大きいトグル機構を採用することができ、固定盤の高さを低く抑制しながら、型開閉ストロークを大きく確保することができる。他の発明によると、ボールナットは、その下部に筒状のスリーブ体が一体的に固定され、該スリーブ体が回転自在に下可動盤に設けられている。このように構成されているので、次の２点の効果が得られる。第１の効果は、ボールナットを下可動盤に対して比較的高い位置に設けることができるので、ボールねじの長さを短くできることである。これによってさらに固定盤の高さを低くすることができる。なお、スリーブ体は筒状なのでトグル機構が屈曲するときにはボールねじはその内部を貫通するようになっている。そして第２の効果は、下可動盤に回転自在に支持する軸受機構を小型化できる点である。ボールナットは転動するボールの通路を確保しなければならないので必然的にその外径は大きくなってしまうが、スリーブ体は内部にボールねじが挿通するようになっていればよいので、外径の自由度は高い。外径をボールナットより小さくすればスリーブ体を軸受する軸受機構は小型化することができる。小型の軸受機構を採用すれば軸受機構が下可動盤の下方から突き出る高さを低くすることができるので、さらに固定盤の高さを低く抑えることができる。

型締状態の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。 型開状態の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。 従来の竪型射出成形機を示す図で、その（ア）、（イ）はそれぞれトグル機構におけるボールねじ機構の取付け方が異なる、２種類の従来の竪型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、型締装置２と、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、支柱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が型締め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竪型射出成形機１は、大きな型開閉ストロークが確保されているにも拘わらず、固定盤５の高さは低く抑えられているが、このようなことが実現できるのはトグル機構１０に特徴があるからである。本実施の形態に係るトグル機構１０について説明する。

トグル機構１０は、一対の上側リンク１５、１５と、一対の下側リンク１６、１６と、一対のクロスリンク１８、１８と、クロスヘッド１９と、ボールねじ機構とから構成されている。上側リンク１５、１５はそれぞれの一方の端部が固定盤５に軸支され、下側リンク１６、１６はそれぞれの一方の端部が下可動盤７に軸支されている。そして上側リンク１５、１５と下側リンク１６、１６は、それぞれの他方の端部同士がピン２１、２１によって回動可能に連結されている。本実施の形態に係るトグル機構１０においては、クロスリンク１８、１８も、その一方の端部がこのピン２１、２１によって連結されている。このようなクロスリンク１８、１８はそれぞれ他方の端部が、後で詳しく説明する本実施の形態に係るクロスヘッド１９に回動可能に連結されている。本実施の形態に係るトグル機構１０において、上側リンク１５、１５は、下側リンク１６、１６よりも短くなっている。また固定盤５において上側リンク１５、１５が軸支されている位置は、下可動盤７において下側リンク１６、１６が軸支されている位置よりも、機械中心に、つまり内側に大きく寄っている。このように構成されているので、詳しくは説明しないが本実施の形態に係るトグル機構１０は屈伸率が大きい。従って本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、比較的小型のトグル機構１０が採用されているが、大きな型開閉ストロークが得られることになる。

本実施の形態に係るトグル機構１０は、ボールねじ機構によって駆動されるようになっている。クロスヘッド１９の中央部にはボールねじ機構を構成するボールねじ２３が、その先端部において固着されている。そしてボールねじ２３に螺合しているボールナット２４は、下可動盤７に回転可能に設けられている。従って図に示されていない駆動機構によってボールナット２４を正方向と逆方向とに回転すると、ボールねじ２３が軸方向に駆動されてトグル機構１０が屈伸することになる。

本実施の形態に係るクロスヘッド１９は、その形状に特徴がある。クロスヘッド１９はクロスリンク１８、１８が連結されている両側の連結部に比して、ボールねじ２３が固定されている固定部が高い位置になるように形成されている。そして固定部の下側には円柱状のくり抜き２６が明けられている。このくり抜き２６は、トグル機構１０が屈曲したときにボールナット２４の上部が収納される収納スペース２６になっている。クロスヘッド１９はこのように形成されているので、２点の特徴がある。第１の特徴は、クロスヘッド１９と固定盤５の間隔２８、換言するとボールねじ２３の上端と固定盤５の間隔２８が短くなっていることである。この間隔２８が短くなっているので、その分だけ無駄なスペースがなく固定盤５の高さを低くすることができる。第２の特徴は収納スペース２６にボールナット２４が収納されるので、十分にクロスヘッド１９を下可動盤７の方に駆動できることである。つまりクロスヘッド１９を駆動できる上下の距離は大きく確保できる。これによってトグル機構１０の屈伸率を妨げること無く、トグル機構１０を十分に伸張させたり屈曲させたりできる。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、下可動盤７におけるボールナット２４の取付方法も特徴がある。本実施の形態においてボールナット２４には、その下部に筒状のスリーブ体２９が一体的に設けられている。スリーブ体２９は、内径がボールねじ２３の径よりわずかに大きく、ボールねじ２３が挿通自在になっている。下可動盤７にはこのようなスリーブ体２９が軸受機構３１を介して回転可能に設けられている。このように構成されているので、ボールナット２４は下可動盤７の最下部ではなく、若干高い位置に設けられることになる。このようにボールナット２４は若干高い位置に設けられているので、その分だけボールねじ２３は短くすることができる。これによって固定盤５の高さを低くすることができる。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１において、トグル機構１０を屈曲させ、型開した状態が図２に示されている。トグル機構１０を屈曲すると、ボールナット２４の先端部がクロスヘッド１９の収納スペース２６に収納され、十分に屈曲される。そしてボールねじ２３はスリーブ体２９を貫通して下方に突き出ることになる。本実施の形態に係る竪型射出成形機１では、ボールねじ２３はクロスヘッド１９に固定されている。竪型射出成形機１においてクロスヘッド１９は型開閉時の上下動の幅が比較的小さいので、ボールねじ２３の上下動の幅も小さい。型開時にボールねじ２３がスリーブ体２９から下方に突き出ても、ボールねじ２３の下端部が床面にぶつかることはない。

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は、上側リンク１５、１５が下側リンク１６、１６より短くなっているように説明したが、必ずしもそのようになっていなくてもよい。同等の長さであっても、あるいは上側リンク１５、１５の長さが長くてもよい。また本実施の形態においてクロスヘッド１９に形成されている収納スペース２６は円柱状のくり抜きであるように説明したが、収納スペース２６の形状について限定はされない。トグル機構１０が屈曲されたときにボールナット２４の先端部が入り込めるようなスペースが形成されていればよい。また本実施の形態においてボールナット２４はスリーブ体２９を介して下可動盤７に設けられているように説明したが、スリーブ体２９を設けずに、所定の軸受機構によって直接下可動盤７に設けるようにしてもよい。

１ 竪型射出成形機 ２ 型締装置
３ 射出装置 ４ 支柱
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 上側リンク
１６ 下側リンク １８ クロスリンク
１９ クロスヘッド ２１ ピン
２３ ボールねじ ２４ ボールナット
２６ 収納スペース ２８ 間隔
２９ スリーブ体 ３１ 軸受機構

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、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とからなる竪型射出成形機において、
   前記トグル機構は、一対の上側リンクと、一対の下側リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドと、ボールねじ機構とから構成され、
   前記上側リンクと前記下側リンクは、それぞれの一方の端部が前記固定盤と前記下可動盤のそれぞれに軸支されていると共に、他方の端部同士が回動可能に連結され、
   前記クロスリンクは、その一方の端部が前記上側リンクまたは前記下側リンクあるいはその両方に回動可能に連結されていると共に他方の端部が前記クロスヘッドに回動可能に連結され、
   前記ボールねじ機構は、該ボールねじ機構を構成するボールねじの先端が前記クロスヘッドに固定され、そして該ボールねじに螺合するボールナットが前記下可動盤に回転自在に設けられており、
   前記クロスヘッドは、前記ボールねじを固定している固定部が前記クロスリンクに連結されている連結部よりも高くなっていると共に該固定部の下側に所定の大きさの収納スペースが形成され、前記トグル機構が屈曲されたときに前記収納スペースに前記ボールナットの少なくとも先端部が収納されるようになっていることを特徴とする竪型射出成形機。
2. 請求項１に記載の竪型射出成形機において、前記ボールナットは、その下部に筒状のスリーブ体が一体的に固定され、該スリーブ体が回転自在に前記下可動盤に設けられていることを特徴とする竪型射出成形機。

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