JP2017128014A - トグル式型締装置を備えた成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】 制動効果は大きく、既存のトグル式型締装置にも容易に適用でき、しかも構造は単純で安価であるトグル式型締装置を備えた成形機を提供する。
【解決手段】金型を型開閉するトグル機構（２０）のボールネジ（３０）が、駆動モータ（３４）側の小プーリ（３５）と、ボールネジ（３０）側の大プーリ（３３）との間に掛け回されているベルト（３６）を介して回転駆動されるようになっている射出成形機において、トグル機構に制動をかける電磁ブレーキ（５０）は、そのブレーキパッド（５１）が大プーリ（３３）のリム側に作用するように設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機、ダイカスト成形機等の成形機に関するもので、さらに詳しくは金型を型開閉する型締装置のトグル機構がボールネジ機構により駆動されるようになっている、トグル式型締装置を備えた成形機に関するものである。

成形機、例えば射出成形機は、従来周知のように、概略的には、射出ユニットと型締ユニットとから構成されている。射出ユニットは、加熱シリンダ、この加熱シリンダの内部に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等からなっている。一方、型締ユニットは、固定盤に取り付けられている固定側金型、可動盤に取り付けられている可動側金型、固定側金型に対して可動側金型を型締めする型締装置等から構成されている。型締装置には、直圧式も採用されているがトグル式型締装置が多用されている。トグル式型締装置は、従来周知のように、対になっている長短のトグルリンク、クロスヘッド等からなっている。したがって、トグル式型締装置により型締めされた金型に、射出ユニットから溶融樹脂を射出し、冷却固化を待って金型を開くと成形品が得られる。

上記のようにして成形しているとき、トグル機構を駆動しているモータが停止すると、トグル式型締装置はタイバーの弾性変形で型締めされているので、元の長さに戻り可動盤が開く。そうすると、例えば縦型成形機の場合は可動盤が落下する。また、中子を使用して成形しているときは、中子を駆動しているモータも停止するので、中子が退避することなく金型が開き、中子が破損する。このような可動盤の妄りな動きを直接止めるのは、トグル機構の力の拡大率が大きいので困難である。一般には、トグル機構のクロスヘッドを止める、あるいはトグル機構の駆動にブレーキ付きモータを採用するのが望ましいといえる。しかしながら、クロスヘッドの周りには、複数本の長短のトグルリンクが延びているので、制動装置を設置するスペースの確保が難しくなっている。また、ブレーキ付きモータは、極めて高価で成形機のコストアップになってしまう。このような型開防止装置が特許文献１〜３により提案されている。

特開平８−２４４０８３号公報 特開２００６−５１７５４号公報 特開２００９−２８６１３７号公報

特許文献１には、トグル式型締装置のトグルリンク機構のオフセット量が設定できるようになっている型締装置が示されている。オフセット量を０ｍｍ近くに設定すると、電源が遮断すると金型は型締め状態を継続するが、大きめに設定しておくと、電源が遮断するとモータは緩み方向に回転し、トグルリンク機構はオフセット量が大きくなるように移動して停止する。
特許文献２に記載の電動トグル式型締装置の型開防止装置は、トグル機構のクロスヘッドを駆動するボールネジの先端部にシャッタを備えている。このシャッタは、型開の時には上昇し、型閉じ・型締完了後下降してボールネジの先端部に当接するようになっている。したがって、停電などにより電気が遮断すると、可動盤はタイバーの復元力、樹脂圧の反力等により押し戻されようとするが、ボールネジの先端部がシャッタに当たるので、型開が阻止されることになる。
特許文献３には、トグル式型締装置のトグルリンクを駆動するボールネジの先端部すなわちクロスヘッドにブレーキ装置が格別に設けられた電動式竪型型締装置が示されている。このブレーキ装置はトグル駆動用のモータに通電すると解放され、停電すると、制動がかかるようになっている。また、運転中には予定回転速度とセンサで検出した実回転速度とを比較して、実回転速度が異常に低下したときには電磁石への通電を停止してボールネジの回転を阻止するようになっている。

特許文献１に記載の型締装置は、オフセット量を０ｍｍ近くに設定すると、電源が遮断しても金型は型締め状態を継続する。これに対し、大きめに設定すると、電源が遮断するとモータは緩み方向に回転し、トグルリンク機構はオフセット量が大きくなるように移動して停止する。したがって、長時間放置しても、トグルリンク機構のトグルブッシュの油膜が切れることがなく、電源が復帰したとき型開閉が困難になることはないという効果は認められる。しかし、トグルリンク機構のオフセット量で制御されているので、誤動作が生じることもあり得るし、トグルリンク機構の摩擦係数が低い場合は型開きを確実に防止することはできず、その信頼性に劣るきらいがある。

特許文献２に記載の型開防止装置は、トグル機構のクロスヘッドを駆動するボールネジの型開方向への動きをシャッタで阻止するようになっているので、一種の機械的制動であり、停電時にも確実に作動する利点は認められる。しかしながら、問題点も認められる。例えば、タイバーの復元力および樹脂圧の反力はきわめて大きいが、この大きな力が作用するボールネジの動きを直接的に止めるシャッタは、強度的あるいは構造的に大きなものにならざるを得ない。大きな構造物を長短複数本のトグルリンクが錯綜しているトグル機構の内側に設けることは困難である。既存のトグル機構に新設することは不可能と思われる。
特許文献３に記載のブレーキ装置は、トグル駆動用のモータに通電すると解放され、停電すると制動がかかるようになっているので、停電時の型開は防止されるし、ボールネジの回転数が低下したときは、ベルト破断やベルトゆるみによるスリップ発生と判断することはできる。しかしながら、特許文献２に記載の型開防止装置のシャッタと同様に、本ブレーキ装置はトグル機構の内側に設けられているので、大きさに制約を受ける。例えば、ブレーキディスクを別に設けなければならないとき、直径の小さい、すなわち制動時のモーメントの小さいディスクになり、強大なブレーキパッドの押しつけ力を必要とすると思われる。特に、既存のトグル機構に低コストで適用することはできない。

本発明は、上記したような従来の型開防止装置の欠点を解消した成形機を提供することを目的としている。具体的には、制動効果は大きく、既存のトグル式型締装置にも容易に適用でき、しかも構造は単純で安価であるトグル式型締装置を備えた成形機を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、ボールネジに取り付けられている受動側の大プーリのリムにブレーキディスクの作用を持たせることにより達成される。トグル式型締装置においては、型開閉用のモータからボールネジまでの動力伝達部材は、モータの出力軸に取り付けられている駆動側の小プーリ、ボールネジに取り付けられている受動側の大プーリ、これらのプーリ間に掛け回されているベルト等からなっているが、これらの部材のうち制動時のモーメントの大きい部材あるいは回転直径の大きい部材は受動側の大プーリであり、この大プーリは長短複数本のトグルリンクからなるトグル機構の外側に位置し、しかも大プーリのリムにブレーキディスクの作用を持たせることができるからである。

すなわち、請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、金型を型開閉する型締装置のトグル機構が、ボールネジとボールナットとを有し、前記ボールネジが、駆動モータ側の小プーリと、前記ボールネジ側の大プーリーとの間に掛け回されているベルトを介して所定方向に回転駆動され、それによって金型の型開閉が行われるようになっている成形機において、前記トグル機構に制動をかける電磁ブレーキは、そのブレーキパッドが前記大プーリーのリム側に作用するように設けられている。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁ブレーキのブレーキパッドは、前記トグル機構の反対側において、前記大プーリーのリム側に作用するように設けられている。

請求項３に記載の発明は、金型を型開閉する型締装置のトグル機構が、ボールネジとボールナットとを有し、前記ボールネジが、駆動モータ側の小プーリと、前記ボールネジ側の大プーリーとの間に掛け回されているベルトを介して所定方向に回転駆動され、それによって金型の型開閉が行われるようになっている成形機において、前記トグル機構に制動をかける電磁ブレーキは、そのブレーキパッドが前記トグル機構の反対側において、前記大プーリのリム側に取り付けられている専用のブレーキディスクに作用するように設けられている。請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の成形機における前記電磁ブレーキのブレーキパッドは、前記モータの電源喪失時あるいは電力供給停止時にバネの復元力により作用するように構成され、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの項に記載の成形機における前記金型には、中子が使用されるように構成される。

以上のように、本発明によると、トグル機構に制動をかける電磁ブレーキは、そのブレーキパッドがボールネジ側の大プーリーのリム側に作用するように設けられているので、あるいは大プーリのリム側に取り付けられている専用のブレーキディスクに作用するように設けられているので、制動モーメントは大きく制動効果は大きい。したがって、電磁ブレーキをコンパクトに構成することができる。また、一般にボールネジ側の大プーリーは、複数本のトグルリンクからなるトグル機構の外側に位置しているので、あるいはブレーキパッドがトグル機構の反対側において、大プーリのリム側に取り付けられている専用のブレーキディスクに作用するように設けられていので、トグル機構に邪魔されることなく、既存のトグル式型締装置にも容易に適用できる。すなわち、既存のトグル式型締装置を設計変更することなく、安価に適用できる。
また、他の発明によると、電源喪失時にバネの復元力により制動がかかるので、例えば型締時に電源が喪失しても型は開かないので安全であり、中子を退避させなくも金型あるいは中子を痛めることがないという効果がさらに得られる。

本発明の実施の形態に係る射出成形機を示す図で、その（ア）は全体を示す正面図、その（イ）は（ア）において矢印Ａ方向に見た拡大側面図、その（ウ）は（イ）において矢印Ｂ方向に見た同様に拡大平面図である。

以下、本発明を射出成形機で実施した形態を説明する。射出成形機は、図１の（ア）に示されているように、射出ユニット１と、型締ユニット１０とから構成されている。射出ユニット１は、加熱シリンダ、この加熱シリンダ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、加熱シリンダの先端部に設けられている射出ノズル等から構成されているが、射出ユニット１自体は、従来周知であるので、図１の（ア）においては射出ノズル２のみが示されている。

本実施の形態に係わる型締ユニット１０本体は、従来のそれと略同様に構成されている。すなわち、ベッド上に固定されている固定盤１１、固定盤１１と間隔をおいてベッド上に軸方向に移動自在に設けられている型締ハウジング１４、固定盤１1と型締ハウジング１４との間に設けられている４本のタイバ1２、1２、…、４本のタイバ１２、１２、…によって軸方向に案内移動される可動盤１３、可動盤１３を型閉じ方向あるいは型開き方向に駆動するトグル機構２０等から構成されている。

トグル機構２０も従来周知の構造をしているので詳しい説明はしないが、図１の（ア）に示されている実施の形態では、概略的には１個のクロスヘッド２１、一対のクロスリンク、同様に一対の短リンク２３、２３、一対の長リンク２４、２４等から構成されている。クロスヘッド２１には、クロスリンクの端部がピンで回動自在に結合されている。クロスリンクの他の端部には、短リンク２３、２３の端部がピンにより、また短リンク２３、２３の端部分には、一対の長リンク２４、２４の端部がピンにより回動自在にそれぞれ結合されている。そして、長リンク２４、２４の他の端部はピンにより可動盤１３のブラケット２５、２５に結合され、短リンク２３、２３の他の端部は、型締ハウジング１４のブラケット２６、２６に同様にピンにより回動自在に結合されている。

型締ハウジング１４の略中央部には透孔が形成され、この透孔にボールネジ３０が挿通されている。ボールネジ３０は、型締ハウジング１４に対して回転は可能であるが、軸方向の移動が規制された状態で型締ハウジング１４に設けられているベアリングケース１５内の軸受により軸受けされている。これに対し、ボールネジ３０の先端部近傍はボールナット３１が螺合している。ボールナット３１はクロスヘッド２１に取り付けられている。したがって、ボールネジ３０が回転駆動されると、ボールネジ３０は軸方向の移動が規制されているので、ボールナット３１したがってクロスヘッド２１が型閉じ方向あるいは型開き方向に駆動されることになる。

ボールネジ３０には、図１の（ア）、（ウ）に示されているように、型締ハウジング１４の外側において１個の受動側の大プーリ３３が一体的に取り付けられている。一方、型締ハウジング１４の外側部には、図１の（イ）に示されているように、型開閉用の電動モータ３４、３４が２台設置されている。これらのモータ３４、３４の出力軸には駆動側の小プーリ３５、３５が取り付けられ、大プーリ３３と小プーリ３５、３５との間に、図１の（イ）に示されているように２本の駆動ベルト３６、３６がそれぞれ掛け回されている。なお大プーリ３３は駆動ベルト３６の幅の略２倍になっており、２本の駆動ベルト３６、３６は、図１の（ア）、（ウ）に示されているように、軸方向にずれた状態で大プーリ３３に掛け回されており、互いに干渉することはない。

前述したタイバ１２、１２、…の一方の端部は、固定盤１１の４隅の透孔に通され、そして固定盤１１に固定されている。タイバ１２、１２、…の他方の端部は、型締ハウジング１４の４隅を貫通し、その外方まで延びている。そして、型締ハウジング１４の外側において、タイバ１２、１２、…にはネジが形成され、このネジに型厚調整用のタイバーナット１６、１６、…がそれぞれ螺合されている。これらのタイバーナット１６、１６、…には、従動スプロケットがそれぞれ固定されている。一方、型締ハウジング１４の側部には、図１の（イ）に示されているように型厚調整用の電動機１７が搭載され、この電動機１７の出力軸に設けられている駆動スプロケット１８とタイバーナット１６、１６、…の従動スプロケットとの間にはチェーン１９が掛け回されている。したがって、電動機１７が正方向あるいは逆方向に回転すると、型厚調整用のタイバーナット１６、１６、…は正方向あるいは逆方向に駆動され、型締ハウジング１４は、固定盤１１と可動盤１３との間の型厚が増加する方向あるいは型厚が減少する方向に移動することになる。

次に、電磁ブレーキの実施の形態について説明する。本実施の形態では、受動側の大プーリ３３はトグル機構２０の外側に位置しているので、また大プーリ３３の回転直径の大きいリムをブレーキディスクとして使用するので、電磁ブレーキ５０、５０は、図１の（イ）、（ウ）に示されているように、大プーリ３３の外側に設けられる。すなわち、力のバランスを考慮して、大プーリ３３の側部に１８０度の間隔をおいて２台設けられる。

２台の電磁ブレーキ５０、５０をそれぞれ支持しているブラケット５５、５５は、型締ハウジング１４の裏面から外方へ延びている。図１の（ウ）においては下方へ延びた状態で示されている。そして、その先端に電磁ブレーキ５０、５０が取り付けられている。取り付けると、ブレーキパッド５１、５１は大プーリ３３のリムに間隔調節可能に対面する。対面している状態が、図１の（ウ）に示されている。電磁ブレーキ５０、５０には、通電時に制動がかかるタイプのものも適用できるが、本実施の形態では直流電力がケーブル５２、５２により給電されていると制動が解除され、電源が喪失するとバネの復元力により制動がかかるタイプのものが適用されている。

上記実施の形態の作用について説明する。射出ユニット１により、周知のようにして射出材料を可塑化する。型厚調整用の電動機１７を駆動して型厚を調整しておく。必要に応じ中子を使用する。型開閉用の電動モータ３４、３４を起動する。電磁ブレーキ５０、５０にも給電されているので、ブレーキパッド５１、５１は大プーリのリムから離間し、制動は解除状態である。ボールネジ３０は大プーリ３３を介して型締め方向に回転駆動される。ボールネジ３０は回転するが、ボールネジ３０と螺合しているボールナット３１は回転できないので、軸方向に移動する。すなわち、クロスヘッド２１が型締め方向に駆動される。これにより、型締めが行われる。射出ユニット１から型締めされた金型へ射出材料を射出・充填する。冷却固化をまって、型開閉用の電動モータ３４、３４を逆転させる。今度は、クロスヘッド２１が逆方向に駆動され金型が開く。成形品がエジェクタピンより突き出される。

上記のようにして成形しているとき、例えば型締め中、射出充填中、保圧中に電源が喪失すると、電磁ブレーキ５０、５０の磁石力も消失するので、ブレーキパッド５１、５１はバネの復元力により大プーリ３３のリムに圧接され、制動がかかる。これにより、可動盤１３あるいは可動側金型が不用意に開くのが阻止される。安全は保たれ、中子を痛めるようなこともない。

以上のように、本実施の形態によると、大プーリ３３のリムがブレーキディスクの作用も奏しているので、すなわち制動時の回転直径の大きい部材に制動をかけるように実施しているので、制動効果は大きい。しかも、電磁ブレーキ５０、５０は型締めハウジング１４の外側、換言するとトグル機構２０の外側に設けられているので、取り付に制約を受けることがない。すなわち、既存の型締ユニットの設計を変更するなどの手当をすることなくそのまま適用できる効果が得られる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、いろいろな形で実施できる。例えば、大プーリのハブにリブのような別部材を取り付けてブレーキディスクとすることもできる。このように実施すると、制動時にはブレーキディスクを両面からブレーキパッドで挟むように実施することもできる。また、上記実施の形態では、大プーリ３３は１個から構成されているが、大プーリ３３、３３を２個設けてボールネジ３０に軸方向に互いにずらして設けるようにし、それぞれの大プーリ３３、３３、に対して１個の小プーリ３５を対応させて駆動ベルト３６によって掛け回すようにしてもよい。この場合には、２個の大プーリ３３、３３のうち一方の大プーリ３３にだけ電磁ブレーキ５０、５０を設けて、制動をかけるようにすればよい。なお、この一方の大プーリ３３についてであるが、外側に位置する大プーリ３３であってもよいし、スペースに余裕があるときには内側の大プーリ３３であってもよい。

上記実施の形態では電磁ブレーキは停電時に制動がかかるようになっているが、通電して制動をかけるようにすることもできる。また、型締め以外の、例えば保守点検時に可動盤１３の妄りな動きを止めるために制動をかけることもできる。さらには、型締め途中、ボールネジ３０の回転異常を検知したときは、型締め動作を中止すると共に、制動をかけるように実施することもできる。

１０ 型締ユニット ２０ トグル機構
２１ クロスヘッド ３０ ボールネジ
３１ ボールナット ３３ 受動側の大プーリ
３６ ベルト ５０ 電磁ブレーキ ５１ ブレーキパッド

Claims (5)

1. 金型を型開閉する型締装置のトグル機構が、ボールネジとボールナットとを有し、前記ボールネジが、駆動モータ側の小プーリと、前記ボールネジ側の大プーリーとの間に掛け回されているベルトを介して所定方向に回転駆動され、それによって金型の型開閉が行われるようになっている成形機において、
   前記トグル機構に制動をかける電磁ブレーキは、そのブレーキパッドが前記大プーリーのリム側に作用するように設けられていることを特徴とする成形機。
2. 請求項１に記載の電磁ブレーキのブレーキパッドは、前記トグル機構の反対側において、前記大プーリーのリム側に作用するように設けられていることを特徴とする成形機。
3. 金型を型開閉する型締装置のトグル機構が、ボールネジとボールナットとを有し、前記ボールネジが、駆動モータ側の小プーリと、前記ボールネジ側の大プーリーとの間に掛け回されているベルトを介して所定方向に回転駆動され、それによって金型の型開閉が行われるようになっている成形機において、
   前記トグル機構に制動をかける電磁ブレーキは、そのブレーキパッドが前記トグル機構の反対側において、前記大プーリのリム側に取り付けられている専用のブレーキディスクに作用するように設けられていることを特徴とする成形機。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の成形機における前記電磁ブレーキのパッドは、前記モータの電源喪失時にバネの復元力により作用することを特徴とする成形機。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載の成形機における前記金型には、中子が使用されることを特徴とする成形機。

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