JP4762462B2 - 射出成形機の電動直圧式型締装置および射出成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動射出成形機の型締装置に関し、特に型締力の保持が長時間に渡って可能となる型締装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来の電動直圧式型締装置の概略構造を示す。
【０００３】
ベース１の両端には、固定ダイプレート３及びバックプレート６２が、互いに対向するように配置されている。バックプレート６２の前方には、固定ダイプレート３に対向して、移動ダイプレート４が配置されている。固定ダイプレート３の前面には固定金型５が保持され、移動ダイプレート４の前面には移動金型６が保持されている。
【０００４】
バックプレート６２と固定ダイプレート３の間は、４本のタイロッド６７によって連結されている。移動ダイプレート４の四隅には、それぞれ貫通孔が形成され、各タイロッド６７はこれらの各貫通孔を貫通している。移動ダイプレート４は、これらの各タイロッド６７に沿って摺動し、前後方向（即ち、型閉じ方向および型開き方向）に移動することができる。
【０００５】
移動ダイプレート４は、バックプレート６２の前面にボールネジ７０を介して連結されている。移動ダイプレーと４の背面にはロードセル７５が固定され、ボールネジ７０のネジ軸７１の先端は、このロードセル７５の背面側に固定されている。ボールネジ７０のナット７２は、バックプレート６２にベアリング７７を介して回転自在に支持されている。
【０００６】
ベース１の下側には電動機８０が収容されている。ナット７２の移動ダイプレート４側の端面にはプーリ８２が取り付けられ、電動機８０の軸にはプーリ８１が取り付けられている。プーリ８１とプーリ８２の間にはタイミングベルト８３が架け渡されている。電動機８０を用いてナット７２を回転させることによってネジ軸７１が軸方向に駆動され、これにより、移動ダイプレート４がタイロッド６７に沿って前後方向に移動する。
【０００７】
以上のように、従来の電動直圧式型締装置では、ボールネジ７０を用いて移動ダイプレート４を駆動することによって型閉じ及び型開きの動作を行っている。
【０００８】
（従来の直圧式型締装置の問題点）
従来の装置では、型締の際、その反力を４本のタイロッド６７のみで受けていた。つまりタイロッド６７が伸びることにより型締力を発生させていた。タイロッド６７は、合計の断面積が大きく、また剛性も高いため、型締力の反力が作用したときの伸びが小さい。このため、固定金型５と移動金型６の型面が互いに接触した直後に、型締力（型面に生ずる圧縮荷重）が急速に立ち上がり、型締力にオーバーシュートが発生したり、あるいは型締力の精度が悪くなるなどの問題があった。さらに、成形に際しては型締力をある時間保持する必要があるが、この場合、電動機を回転することなくトルクを発生し続ける状態となるので、発生するトルクはストールトルクとなる。電動機は回転していると三相電流は交番するが、ストール状態では一相に集中して直流電流が流れ、その一相に対応する電動機のコイルおよび駆動アンプのトランジスタに電流が集中して流れることになる。したがってその一相に集中して熱が発生して電動機等を損傷する可能性があるため、たとえば、圧肉成形品の成形時のように長時間に渡って型締力を保持する必要がある成形に対して十分な対応をできないことがあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、圧肉成形品の成形時のように長時間に渡って型締力を保持する必要がある成形に対しても、十分な型締力保持時間を実現できる射出成形機の型締装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の直圧式型締装置は、
電動機と
この電動機に接続され、この電動機の回転運動を直線運動に変換する回転運動―直線運動変換装置と、
この回転運動―直線運動変換装置により型開閉動作を行なう移動ダイプレートと、
この移動ダイプレートが型締するのに必要な型締力を発生させる弾性部材と、
を備え、
前記型締力の保持を前記電動機の微少な正逆回転によって行なうことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による型締装置は、
ベースと、
ベースの一方の端に固定されたバックプレートと、
ベースの他方の端に固定され、固定金型を保持する固定ダイプレートと、
固定ダイプレートに対向してベース上に配置され、移動金型を保持する移動ダイプレートと、
ネジ軸の先端が前記移動ダイプレートの背面側に固定されたボールネジと、
前記ボールネジのナットを回転自在に支持するハウジングと、
前記バックプレートと前記ハウジングの間を接続し、型締め方向に対して伸縮可能な弾性部材と、
前記ボールネジのナットを回転させる電動機と、
を備え、
前記弾性体の伸縮により発生する型締力を保持するに際して前記電動機の微少な正逆回転によって行うことを特徴とする電動直圧式型締装置であってもよい。
【００１２】
さらにまた、本発明の型締装置は、
固定金型を保持する固定ダイプレートと、
固定ダイプレートに対向して配置され、移動金型を保持する移動ダイプレートと、
移動ダイプレートの後方に配置されたバックアッププレートと、
移動ダイプレートと前記バックアッププレートの間を接続し、型締め方向に対して伸縮可能な弾性部材と、
固定ダイプレートと前記バックアッププレートの間を連結し、そのネジ軸の先端が前記固定ダイプレートに回転自在に接続され、そのナットが前記バックアッププレートに固定された複数のボールネジと、
前記複数のボールネジのネジ軸を、互いに同期させて回転させる電動機と、
を備え、
前記弾性体の伸縮により発生する型締力を保持するに際して前記電動機の微少な正逆回転によって行うことを特徴とする電動直圧式型締装置でもよい。
【００１３】
好ましくは、前記弾性部材は、コイルスプリングを使用する。
【００１４】
本発明の電動直圧式型締装置の動作について説明する。
【００１５】
前記電動機に接続された回転運動−直線運動変換装置を駆動することによって移動ダイプレートを前進または後退させることができる。この場合、弾性体による型締力発生機構の違いにより、移動ダイプレートに直接回転運動−直線運動変換装置が接続される構造、移動ダイプレートの後部（背面側）で移動ダイプレートに接続されたバックアッププレートに回転運動−直線運動変換装置が接続される構造等がある。
【００１６】
移動ダイプレートに直接回転運動−直線運動変換装置が接続される構造を採用した場合、電動機の回転により回転運動−直線運動変換装置が型閉じ方向に駆動されると、移動ダイプレートが前進する。移動ダイプレートを前進させ、固定金型と移動金型の型面を接触（型締）させる。この状態では、移動ダイプレートはそれ以上前進できなくなるが、バックプレートと上記回転運動−直線運動変換装置回転運動部分を回転自在に支持するハウジングの間の接続を、弾性部材を介して行っているため、ハウジングは更に後退することができる。つまり、必要な型締力が発生するだけ弾性部材に変形（この場合縮める方向）を与えることで、その反力が型締力となって移動金型と固定金型の接触を保持できる。
【００１７】
ここで、前記弾性部材のばね定数を適切に（小さく）設計することによって、従来タイバーのわずかな変形（伸び）によって発生させていた型締力を、そのタイバーの伸びに比較して格段に大きな変形を前記弾性部材に発生させることが可能となる。型締力発生源として弾性部材を使用することで、電動機のわずかな回転によって生じるハウジングの移動は、型締力の変動をほとんど起こさない程度にすることができる。電動機がストール状態になることを防止するには電動機がわずかにでも運転されていればいいので、本発明のように型締力を弾性部材によって発生させるようにすれば、電動機をわずかに回転させていても、型締力は保持できるので、電動機がストール状態になることがないので、型締力の長時間保持が可能となり、厚肉の成形にも十分に対応できる。さらに電動機の寿命の向上を図ることができる。
【００１８】
また、 移動ダイプレートの後部（背面側）で移動ダイプレートに接続されたバックアッププレートに回転運動−直線運動変換装置が接続される構造を採用した場合、電動機の回転により回転運動−直線運動変換装置が型閉じ方向に駆動されると、バックアッププレートが前進し、それに伴って移動ダイプレートも前進する。移動ダイプレートを前進させ、固定金型と移動金型の型面を接触（型締）させる。この状態では、移動ダイプレートはそれ以上前進できなくなるが、バックアッププレートと移動ダイプレート間の接続を弾性部材を介して行っているため、バックアッププレートは更に前進することができる。つまり、必要な型締力が発生するだけ弾性部材に変形（この場合縮める方向）を与えることで、その反力が型締力となって移動金型と固定金型の接触を保持できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施形態例を、図面を用いて説明する。
【００２０】
図１に、本発明の射出成形機の電動直圧式型締装置の第一実施形態例の概略構成を示す。図中１はベース、３２はバックプレート、３は固定ダイプレート、４は移動ダイプレート、５は固定金型、６は移動金型、３８はハウジング、９はコイルスプリング（弾性部材）、１０はボールネジ、１１はボールネジ１０のネジ軸、１２はボールネジ１０のナットを表わす。
【００２１】
ベース１の両端には固定ダイプレート３およびバックプレート３２が互いに対向するように配置されている。バックプレート３２の前方には、固定ダイプレート３に対向して移動ダイプレート４が配置されている。固定ダイプレート３の前面には固定金型５が保持され、移動ダイプレート４の前面には移動金型６が保持されている。移動ダイプレート４はベース１上を摺動し、前後方向（図では左右方向、すなわち、型閉じ方向および型開き方向）に移動することができる。
【００２２】
移動ダイプレート４は、バックプレート３２の前面にコイルスプリング９およびボールネジ１０を介して、以下のように連結されている。すなわち、バックプレート３２の前方には、ナット１２を収納するハウジング３８が配置されている。このハウジング３８は、バックプレート３２の前面に上下一対のコイルスプリング９を介して接続されている。コイルスプリング９の伸縮方向は、ネジ軸１１の方向に対して平行である。ナット１２は、ハウジング３８にベアリング３７を介して回転自在に支持されている。移動ダイプレート４の背面にはロードセル１５が固定されている。ネジ軸１１の前端（図では右端側）は、このロードセル１５の背面側に固定されている。
【００２３】
ベース１の下側には電動機２０が収納されている。ナット１２の移動ダイプレート４側の端部（図では右端部）には、プーリ２２が取り付けられ、電動機２０の軸にはプーリ２１が取り付けられている。プーリ２１とプーリ２２の間には、タイミングベルト２３が架け渡されている。
【００２４】
電動機２０を用いてナット１２を回転させることによって、ネジ軸１１が軸方向に駆動され、移動ダイプレート４がベース１上を前後方向に移動するこのように、型閉じおよび型開きの動作は、ボールネジ１０を駆動することによって行われる。
【００２５】
以上のように、上記の電動直圧式型締装置では、移動ダイプレート４を駆動するボールネジ１０を、コイルスプリング９を介してバックプレート３２の前面に取り付けている。
【００２６】
型締めの際、ボールネジ１０を駆動し、移動ダイプレート４を固定ダイプレート３に対して前進させることによって、固定金型５と移動金型６の型面を互いに接触させた後、さらにボールネジ１０を駆動してハウジング３８を後退させると、バックプレート３２がベース１に固定されているので、コイルスプリング９が縮む。このコイルスプリング９が圧縮されたことによって発生する反力が、ハウジング３８、ナット１２、ネジ軸１１、ロードセル１５を順に介して移動ダイプレート４に伝達され、型締力となる。
【００２７】
ここで、コイルスプリング９のバネ定数を適切に（小さく）設計することによって、従来の型締装置におけるタイロッド６７の伸びと比較して大きな弾性変形をコイルスプリング９に発生させることができる。従って、電動機２０をわずかに回転させてボールネジ１０を駆動してわずかにハウジング３８を移動させてコイルスプリング９の変形をわずかに変化させても、型締力はほとんど変化しない。そのため、電動機２０をわずかに正逆転させることによって、電動機２０がストール状態になることを防止しながら、型締力を長時間保持できる。
【００２８】
なお、上記の例では、一対のコイルスプリング９を、ネジ軸１１を中心にして上下に配置しているが、４個のコイルスプリングをバックプレート３２の四隅に配置したり、あるいは、一対のコイルスプリングをバックプレート３２の対角位置に配置するなどの種々の変形も可能である。
【００２９】
また、上記の例では、移動ダイプレート４の支持にタイロッドを使用していないが、２本または４本のタイロッドを使用する形式の型締装置の場合にも、本発明を適用することができる。
【００３０】
次に、図２および３に本発明の射出成形機の直圧式型締装置の第二実施形態例の概略構成を示す。なお、図２は正面図、図３は装置の軸方向に対して平行方向の断面図である。図中３は固定ダイプレート、４は移動ダイプレート、５は固定金型、６は移動金型、２はバックアッププレート、９はコイルスプリング（弾性部材）、１０はボールネジ、１１はボールネジ１０のネジ軸、１２はボールネジ１０のナットを表わす。
【００３１】
ベース１両端には、固定ダイプレート３およびサポートプレート７が互いに対向するように配置されている。固定ダイプレート３の前方には、固定ダイプレート３に対向して、移動ダイプレート４が配置されている。固定ダイプレート３の前面には固定金型５が保持され、移動ダイプレート４の前面には移動金型６が保持されている。移動ダイプレート４はベース１上を摺動し、前後方向（図では左右方向、すなわち、型閉じ方向および型開き方向）に移動することができる。
【００３２】
サポートプレート７と移動ダイプレート４の間には、バックアッププレート２が配置されている。バックアッププレート２はベース１上を摺動することができる。バックアッププレート２の互いに対角位置にある二隅には、それぞれ、ナット１２が固定されている。ネジ軸１１は、ナット１２を介してバックアッププレート２を貫通している。ネジ軸１１の先端部（図では右端側）は、固定ダイプレート３に回転自在に接続されている。ネジ軸１１の後端部（図では左端部）は、サポートプレート７にベアリング１９を介して回転自在に支持され、サポートプレート７を貫通している。バックアッププレート２の前面には、後述するように、４本のコイルスプリング９等を介して移動ダイプレート４が接続されている。
【００３３】
移動ダイプレート４の背面には、ロードセル１５を間に挟んで、スプリング受け部材８が取り付けられている。バックアッププレート２とスプリング受け部材８との間は４本のコイルスプリング９を介して接続されている。
【００３４】
ベース１の下側には電動機２０が収納されている。各ネジ軸１１の後端部（図では左端部）には、それぞれプーリ２２が取り付けられ、電動機２０の軸にはプーリ２１が取り付けられている。プーリ２１と各プーリ２２の間には、後述するように、タイミングベルト２３が架け渡されている。また、図４に、電動機２０とネジ軸１１の連結部分の左側面図を示す。
【００３５】
図５に、ボールネジ１０の部分詳細図を示す。なお、この図は、図４のＥ−Ｅ断面図に該当している。ナット１２はバックアッププレート２に固定されている。ネジ軸１１はナット１２を介してバックアッププレート２を貫通している。ネジ軸１１の先端部（図では右端側）は、固定ダイプレート３の前面に、ベアリング１７および固定部材１８を介して回転自在に接続されている。ネジ軸１１の後端側（図では左端側）は、ベアリング１９を介してサポートプレート７に回転自在に支持され、サポートプレート７を貫通している。ネジ軸１１の後端部には、前述のプーリ２２が取り付けられている。
【００３６】
電動機２０を用いて各ネジ軸１１を回転させることによって、各ナット１２が軸方向に駆動され、これにより、バックアッププレート２がネジ軸１１に沿って前後方向に移動する。バックアッププレート２の移動に伴い、バックアッププレート２の前面にコイルスプリング９を介して接続されている移動ダイプレート４も移動する。以上のように、型閉じおよび型開きの動作は、ボールネジ１０を駆動することによって行われる。
【００３７】
型締めの際、ボールネジ１０を駆動し、移動ダイプレート４を固定ダイプレート３に対して前進させることによって、固定金型５と移動金型６の型面を互いに接触させた後、さらにボールネジ１０を駆動してバックアッププレート２を前進させると、コイルスプリング９が縮む。このコイルスプリング９が圧縮されたことによって発生する反力が、スプリング受け部材８、ロードセル１５を順に介して移動ダイプレート４に伝達され、型締力となる。
【００３８】
ここで、コイルスプリング９のバネ定数を適切に（小さく）設計することによって、従来の型締装置におけるタイロッド６７の伸びと比較して大きな弾性変形をコイルスプリング９に発生させることができる。従って、電動機２０をわずかに回転させてボールネジ１０を駆動してわずかにバックアッププレート２を移動させてコイルスプリング９の変形をわずかに変化させても、型締力はほとんど変化しない。そのため、電動機２０をわずかに正逆転させることによって、電動機２０がストール状態になることを防止しながら、型締力を長時間保持できる。
【００３９】
さらに、本発明の射出成形機の電動直圧式型締装置によれば、従来の装置におけるタイロッドの役割を、ボールネジのネジ軸に兼ねさせることができる。これによって、装置の構成部品の点数を減らし、装置の構成を簡素化できる。
【００４０】
また、ボールネジを複数使用しているので、型締力等の負荷を分散させることができるので、ボールネジのサイズを小さくできる。
【００４１】
さらにまた、固定ダイプレートとバックアッププレートの間を、２本のボールネジによって連結すれば、固定ダイプレートと移動ダイプレートの間に架け渡されるロッドの本数が減るので、従来の装置と比べて金型へのアクセスが容易となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の直圧式型締装置によれば、電動機と、この電動機に接続され、この電動機の回転運動を直線運動に変換する回転運動―直線運動変換装置と、この回転運動―直線運動変換装置により型開閉動作を行なう移動ダイプレートと、この移動ダイプレートが型締するのに必要な型締力を発生させる弾性部材と、を備え、前記型締力の保持を前記電動機の微少な正逆回転によって行なうことによって、長時間の型締力保持が可能となる。さらに電動機の寿命を向上することができる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動直圧式型締装置の第一実施形態の概略構成を示す正面図。
【図２】本発明の電動直圧式型締装置の第二実施形態の概略構成を示す正面図。
【図３】本発明の電動直圧式型締装置の第二実施形態の概略構成を示す軸方向断面図。
【図４】バックアッププレートと移動ダイプレートの接続部分の詳細を示す図。
【図５】ボールネジの部分詳細図であって、図４におけるＥ−Ｅ断面に当る図。
【図６】従来の電動直圧式型締装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１ ベース
２ バックアッププレート
３ 固定ダイプレート
４ 移動ダイプレート
５ 固定金型
６ 移動金型
７ サポートプレート
８ スプリング受け部材
９ コイルスプリング（弾性部材）
１０，７０ ボールネジ
１１，７１ ボールネジのネジ軸
１２，７２ ボールネジのナット
１５，７５ ロードセル
１７，１９，３７，７７ ベアリング
１８ 固定部材
２０，８０ 電動機
２１，２２，８１，８２ プーリ
２３，８３ タイミングプーリ
３２，６２ バックプレート
３８ ハウジング
６７ タイロッド

Claims (5)

1. 電動機と、
   この電動機に接続され、この電動機の回転運動を直線運動に変換する回転運動―直線運動変換装置と、
   この回転運動―直線運動変換装置により型開閉動作を行なう移動ダイプレートと、
   この移動ダイプレートが型締するのに必要な型締力を発生させる弾性部材と、
   を備え、
   前記型締力の保持を前記電動機の微少な正逆回転によって行なうことを特徴とする射出成形機の電動直圧式型締装置。
2. ベースと、
   ベースの一方の端に固定されたバックプレートと、
   ベースの他方の端に固定され、固定金型を保持する固定ダイプレートと、
   固定ダイプレートに対向してベース上に配置され、移動金型を保持する移動ダイプレートと、
   ネジ軸の先端が前記移動ダイプレートの背面側に固定されたボールネジと、
   前記ボールネジのナットを回転自在に支持するハウジングと、
   前記バックプレートと前記ハウジングの間を接続し、型締め方向に対して伸縮可能な弾性部材と、
   前記ボールネジのナットを回転させる電動機と、
   を備え、
   前記弾性体の伸縮により発生する型締力を保持するに際して前記電動機の微少な正逆回転によって行うことを特徴とする射出成形機の電動直圧式型締装置。
3. 固定金型を保持する固定ダイプレートと、
   固定ダイプレートに対向して配置され、移動金型を保持する移動ダイプレートと、
   移動ダイプレートの後方に配置されたバックアッププレートと、
   移動ダイプレートと前記バックアッププレートの間を接続し、型締め方向に対して伸縮可能な弾性部材と、
   固定ダイプレートと前記バックアッププレートの間を連結し、そのネジ軸の先端が前記固定ダイプレートに回転自在に接続され、そのナットが前記バックアッププレートに固定された複数のボールネジと、
   前記複数のボールネジのネジ軸を、互いに同期させて回転させる電動機と、
   を備え、
   前記弾性体の伸縮により発生する型締力を保持するに際して前記電動機の微少な正逆回転によって行うことを特徴とする射出成形機の電動直圧式型締装置。
4. 前記弾性部材は、コイルスプリングであることを特徴とする請求項１ないし３のいづれか１項記載の電動直圧式型締装置。
5. 請求項１ないし４のいづれか１項記載の型締装置を備えたことを特徴とする射出成形機。

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