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技術 トグル機構に特徴を有する竪型射出成形機

出願人 株式会社日本製鋼所
発明者 中山清貴山本惟由
出願日 2015年10月5日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2015-197369
公開日 2017年4月13日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2017-071060
状態 特許登録済
技術分野 チル鋳造・ダイキャスト 鋳型又は中子及びその造型方法 プラスチック等の成形用の型
主要キーワード 機械中心 スリーブ体 インサート品 クレビス 側リンク 竪型射出成形機 軸受機構 トグル機構
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月13日)のものです。
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図面 (6)

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)は、固定盤(5)に軸支(20)されている一対の上側リンク(15)と、下可動盤(7)に軸支(21)されている一対の下側リンク(16)と、クロスリンク(18)と、クロスヘッド(19)とから構成する。上側リンク(15)と下側リンク(16)は互いに回動可能に連結(22)されている。このようなトグル機構(10)において、上側リンク(15)の符号20aと符号22a間の長さは、下側リンク(16)の符号21aと符号22a間の長さの0.7倍以下になるように選定する。

概要

背景

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が挿入されても落下しない。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スペースにも容易に設置できる利点がある。

概要

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。 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)は、固定盤(5)に軸支(20)されている一対の上側リンク(15)と、下可動盤(7)に軸支(21)されている一対の下側リンク(16)と、クロスリンク(18)と、クロスヘッド(19)とから構成する。上側リンク(15)と下側リンク(16)は互いに回動可能に連結(22)されている。このようなトグル機構(10)において、上側リンク(15)の符号20aと符号22a間の長さは、下側リンク(16)の符号21aと符号22a間の長さの0.7倍以下になるように選定する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

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、クロスヘッドとから構成され、前記上側リンクは一方の端部が第1のピンによって前記固定盤に軸支され、前記下側リンクは一方の端部が第2のピンによって前記下可動盤に軸支され、そして前記上側リンクと前記下側リンクのそれぞれの他方の端部同士が第3のピンによって連結され、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、前記第1のピンの中心と前記第3のピンの中心の距離は、前記第2のピンの中心と前記第3のピンの中心の距離の0.7倍以下になっていることを特徴とする竪型射出成形機。

請求項2

請求項1に記載の竪型射出成形機において、前記一対の上側リンクは前記固定盤に形成されている一対のクレビスに前記一方の端部が軸支されており、前記一対の下側リンクには、前記トグル機構が屈曲されるときに前記クレビスとの干渉を避ける所定の切欠きがその側部に形成されていることを特徴とする竪型射出成形機。

技術分野

0001

本発明は、トグル式型締装置を備えた竪型射出成形機に関するものである。

背景技術

0002

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が挿入されても落下しない。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スペースにも容易に設置できる利点がある。

0003

特開2006−327131号公報

0004

竪型射出成形機の型締装置は直圧式型締装置もあるが、トグル式型締装置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。トグル式型締装置を備えた一般的な竪型射出成形機51が図4に示されているが、型締された状態が機械中心線CLに対して左半分に、型開きされた状態が右半分にそれぞれ示されている。竪型射出成形機51は、複数本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の下端部に図示されない型厚調整機構を介し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。トグル機構58を駆動するボールねじ機構62は、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規制された状態になっている。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を所定の方向に回転する。そうすると図4の左半分に示されているように、トグル機構58が伸張して固定盤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。ボールナット66を逆回転すると、図4において右半分に示されているようにトグル機構58が折り畳まれ、固定盤52に対して上下可動盤55、56が上方に駆動されて型開きされる。

先行技術

0005

トグル機構58は、複数のリンクから構成されており、一対の下側リンク70、70は一方の端部が下可動盤56に、そして一対の上側リンク71、71は一方の端部が固定盤52にそれぞれ軸支されている。そして下側リンク70、70と上側リンク71、71のそれぞれの他方の端部同士が回動可能に連結されている。図5には、片方の下側リンク70と上側リンク71とについて、伸張した状態70a、71aと、屈曲した状態70b、71bとが示されている。トグル機構58が伸張・屈曲するときに、実際には下可動盤56が上下するが、図5においては便宜上、下可動盤56を固定的に描いている。図から明らかなように、下可動盤56に一方の端部73が軸支されている下側リンク70a、70bは、端部73を中心として半径Rで回動する。図示されない固定盤52に一方の端部74a、74bが軸支されている上側リンク71a、71bは、トグル機構58が伸張・屈曲されるときに端部74a、74bが相対的に上下する。この相対的な上下の移動距離75が型開閉ストローク75に相当する。型開閉ストローク75は、トグル機構58が伸張した状態と屈曲した状態とによって与えられ、最も伸張した状態になるのは、下側リンク70aと上側リンク71aとが略直線状に配置されている状態のときであり、最も屈曲された状態になるのは、下側リンク70bの側部が下可動盤56の所定の部分76に当接するときである。ところで技術常識上、トグル機構58において下側リンク70a、70bの長さは上側リンク71a、71bと同等の長さか、あるいは短くなるように選定されている。トグル機構58の横幅コンパクトになるように設計したいからである。トグル機構58の横幅をコンパクトにするには、下側リンク70a、70bは長さを短くして、これが回転するときにトグル機構58の中心に配置されているボールねじ機構62に干渉しないようにする必要がある。しかしながら上側リンク71a、71bについては、必要な屈伸の速度と屈伸率とを確保するために長くする必要がある。このような理由で、上側リンク71a、71bは下側リンク70a、70bと同等か、あるいは下側リンク70a、70bより長くなるように選定されている。ただしこのようなトグル機構58は、下側リンク71bが下可動盤56の部分76に当接する最屈曲状態において、下側リンク70bと、上側リンク71bのそれぞれの端部73、74bの上下方向の高さの差77は、比較的大きい。トグル機構58の高さは、便宜上、端部74aと端部73の上下方向の高さ79で与えることができるが、高さの差77がある程度大きいので、トグル機構58の高さ79に比して型開閉ストローク75は大きくは採れない。

発明が解決しようとする課題

0006

図4に示されている竪型射出成形機51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、この竪型射出成形機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。具体的には型開閉ストローク75と固定盤52の高さhについての問題である。一般的な横型射出成形機と同様に、近年竪型射出成形機においても大型の成形品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が得られることが重要になっている。仮に、竪型射出成形機51においてトグル機構58を大型化するようにすれば型開閉ストローク75を大きくすることはできる。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。トグル機構58を大型にせずに型開閉ストロークを大きくして固定盤52の高さhを低く抑えたい。

0007

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。

課題を解決するための手段

0008

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され、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、または両方に連結されていると共にクロスヘッドの連結部に連結されている。このようなトグル機構において、上側リンクは、下側リンクの0.7倍以下の長さになるように選定する。

0009

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、クロスヘッドとから構成され、前記上側リンクは一方の端部が第1のピンによって前記固定盤に軸支され、前記下側リンクは一方の端部が第2のピンによって前記下可動盤に軸支され、そして前記上側リンクと前記下側リンクのそれぞれの他方の端部同士が第3のピンによって連結され、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、前記第1のピンの中心と前記第3のピンの中心の距離は、前記第2のピンの中心と前記第3のピンの中心の距離の0.7倍以下になっていることを特徴とする竪型射出成形機して構成される。
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、前記一対の上側リンクは前記固定盤に形成されている一対のクレビスに前記一方の端部が軸支されており、前記一対の下側リンクには、前記トグル機構が屈曲されるときに前記クレビスとの干渉を避ける所定の切欠きがその側部に形成さ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。

発明の効果

0010

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。トグル機構は、一対の上側リンクと、一対の下側リンクとを備え、上側リンクは一方の端部が第1のピンによって固定盤に軸支され、下側リンクは一方の端部が第2のピンによって下可動盤に軸支され、そして上側リンクと下側リンクのそれぞれの他方の端部同士が第3のピンによって連結されている。本発明によると、第1のピンの中心と第3のピンの中心の距離は、第2のピンの中心と第3のピンの中心の距離の0.7倍以下になっている。つまり上側リンクは、下側リンクより短くなっており、約0.7倍以下になっている。「発明を実施するための形態」において詳しく説明するが、上側リンクの長さが下側リンクの約0.7倍以下になっていると、トグル機構を屈曲させたとき、十分に上側リンクと下側リンクとを畳むことができる。従ってトグル機構は屈伸率を大きくすることができる。屈伸率が大きいと大きな型開閉ストロークを確保できる。つまり本発明は、十分な型開閉ストロークを確保できるにも拘わらず、固定盤の高さが低く抑えられた竪型射出成形機を提供することができる。他の発明によると、一対の上側リンクは固定盤に形成されている一対のクレビスに一方の端部が軸支されており、一対の下側リンクには、トグル機構が屈曲されるときにクレビスとの干渉を避ける所定の切欠きがその側部に形成されている。このように構成されているので、さらにトグル機構を十分に屈曲させることができ、型開閉ストロークを大きくとることができ、固定盤の高さが低い竪型射出成形機を提供できる。

図面の簡単な説明

0011

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)はトグル機構が伸張状態を、その(イ)は屈曲状態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について、伸張状態と屈曲状態とを示す正面図である。
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。
従来のトグル機構の一部について、伸張状態と屈曲状態とを示す正面図である。

実施例

0012

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。

0013

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屈伸率の大きいトグル機構10が採用されているからである。つまりトグル機構10に特徴がある。本実施の形態に係るトグル機構10について説明する。

0014

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21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に設けられているクレビス5a、5aに第1のピン20、20によって軸支され、下側リンク16、16はそれぞれの一方の端部が下可動盤7のクレビス7a、7aに第2のピン21、21によって軸支されている。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第3のピン22、22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第3のピン22、22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所定のピンによってクロスヘッド19に回動可能に連結されている。

0015

本実施の形態に係るトグル機構10においては、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点に特徴がある。具体的には上側リンク15、15の長さは、下側リンク16、16の長さの約0.7倍以下に選定されている。厳密に表現すると、本発明に係るトグル機構10は、第1のピン20の中心20aと第3のピン22の中心22aの距離が、第2のピン21の中心21aと第3のピン22の中心22aの距離の0.7倍以下になるように、上側リンク15、15と下側リンク16、16の長さが選定されている。なお、好ましくは、この倍率は0.6〜0.7倍であり、本実施の形態に係るトグル機構10では0.65倍になっている。このように上側リンク15、15と下側リンク16、16の長さが選定されているので、後で説明するようにトグル機構10は屈伸率が大きい。なお下側リンク16、16はこのように比較的長いので、下側リンク16、16が回転したときにボールねじ23等に干渉しないように、下可動盤7においてクレビス7a、7a間は比較的広くなっている。

0016

本実施の形態に係るトグル機構10は、屈伸率を大きくするために下側リンク16、16の形状についても工夫されている。すなわち、本実施の形態において下側リンク16、16には、長さ方向の略中央において側部に円弧状の切欠き32、32が形成されている。この切欠き32、32は図2の(イ)に示されているようにトグル機構10が屈曲されるときに上側リンク15、15を軸支している固定盤5のクレビス5a、5aがぶつからないようにするためのものである。切欠き32、32によってクレビス5a、5aの干渉が避けられるので、トグル機構10は大きな屈伸率が確保されることになる。切欠き32、32は下側リンク16、16における応力集中の原因になるが、比較的浅く形成されており、その形状も滑らかであるので、強度上の問題はない。

0017

本実施の形態に係るトグル機構10は、クロスヘッド19、これを駆動するボールねじ機構21についても特徴がある。クロスヘッド19にはボールねじ機構21のボールねじ23の先端部が固着されている。このクロスヘッド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。ボールねじ21に螺合しているボールナット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。図2の(イ)に示されているように、トグル機構10が屈曲した状態において、クロスヘッド19に形成されているくり抜き26にボールナット24が収納されるようになっている。すなわちくり抜き26はボールナット24の収納スペース26ということができ、トグル機構10を十分に屈曲させることができることになる。図には示されていないが、ボールナット24は所定の駆動機構によって回転されるようになっている。ボールナット24を正方向・逆方向に回転すると、トグル機構10が伸張・屈曲する。

0018

本実施の形態に係るトグル機構10は、上側リンク15、15と下側リンク16、16のそれぞれの長さが所定の関係になるように選定されているので型開閉ストロークが大きいが、その理由を説明する。図3には、片方の上側リンク15と下側リンク16とについて、伸張した状態15A、16Aと、屈伸した状態15B、16Bとが示されている。トグル機構10が伸張・屈伸するときに、実際には下可動盤7が上下するが、図3においては便宜上、下可動盤7を固定的に描いている。図から明らかなように、下側リンク16A、16Bは、第2のピン21の中心21a回りに半径Rで回動する。図には第1のピン20は示されていないが、上側リンク15A、15Bは、トグル機構10が伸張・屈曲されるときに第1のピン20の中心20a、20aが相対的に上下する。この相対的な上下の移動距離34が型開閉ストローク34に相当する。型開閉ストローク34は、トグル機構10が伸張した状態と屈曲した状態とによって与えられ、最も伸張した状態になるのは、下側リンク16Aと上側リンク15Aとが略直線状に配置されている状態のときであり、最も屈曲した状態になるのは、下側リンク16Bの側部が下可動盤7の所定の部分35に当接するときである。本実施の形態に係るトグル機構10は、上側リンク15Bが下側リンク16Bより短いので、上側リンク15Bと下側リンク16Bとが効率よく折り曲げられ、この最も屈曲した状態において、第1のピン20の中心20aと第2のピン21の中心21aの高さ方向の差37が短くなっている。トグル機構10の高さは、第1のピン20の中心20aと第2のピン21の中心21aの上下方向の高さ38で便宜上与えることができるが、本実施の形態に係るトグル機構10は、高さ方向の差37が短くなっているので、トグル機構10の高さ38に比して、型開閉ストローク34が大きくなっている。つまり小型のトグル機構10であっても大きな型開閉ストローク34が確保されることになる。従って本実施の形態に係る竪型射出成形機1は型開閉ストローク34が大きいにも拘わらず固定盤5が低く抑えられている。

0019

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、下側リンク16、16に切欠き32、32が形成されているように説明したが、切欠き32、32は必須ではない。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。さらにはクロスヘッド19についても、形状の変形が可能であり、本実施の形態に係る形状に限定される必要はない。

0020

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20 第1のピン
21 第2のピン 22 第3のピン
23ボールねじ24ボールナット
26収納スペース29スリーブ体
31軸受機構32切欠き

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