(57)【要約】【課題】簡易な構成により型締め力を向上すること。【解決手段】固定ベース６に複数のタイバー３で結合された固定側プラテン２と、固定ベース６と固定側プラテン２との間に設けられ、複数のタイバー３によって固定側プラテン２に対して移動可能に案内される可動側プラテン１と、固定側プラテン２と可動側プラテン１とを連結するリンク機構１０と、を備え、固定側プラテン２と可動側プラテン１との間に金型を保持し、可動側プラテン１が固定側プラテン２に対して移動することにより金型を開閉する金型開閉装置１００であって、リンク機構１０は、金型を閉鎖した際に、可動側プラテン１に金型を閉鎖する方向に付勢力を負荷することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベースに複数のタイバーで結合された固定側プラテンと、
前記固定ベースと前記固定側プラテンとの間に設けられ、前記複数のタイバーによって前記固定側プラテンに対して移動可能に案内される可動側プラテンと、
前記固定側プラテンと前記可動側プラテンとを連結するリンク機構と、を備え、
前記固定側プラテンと前記可動側プラテンとの間に金型を保持し、前記可動側プラテンが前記固定側プラテンに対して移動することにより金型を開閉する金型開閉装置であって、
前記リンク機構は、前記金型を閉鎖した際に、前記可動側プラテンに前記金型を閉鎖する方向に付勢力を負荷することを特徴とする金型開閉装置。
【請求項２】
前記リンク機構は、
前記固定側プラテンにその一方端部が回動可能に連結された第１のリンクアームと、
前記可動側プラテンにその一方端部が回動可能に連結され、他方端部が前記第１のリンクアームに回動可能に連結された第２のリンクアームと、を有し、
前記第１及び第２のリンクアームが、前記金型を閉鎖した際に、同一直線上に並ぶことを特徴とする請求項１に記載の金型開閉装置。
【請求項３】
前記可動側プラテンに駆動力を伝達する駆動手段を更に備え、
前記駆動手段は、前記第１及び第２のリンクアームが同一直線上に並ぶタイミングよりも予め定めた時間だけ早いタイミングで前記金型の閉鎖を開始し、前記第１及び第２のリンクアームが同一直線上に並ぶまで前記金型を押圧することを特徴とする請求項２に記載の金型開閉装置。
【請求項４】
前記金型の閉鎖状態で前記第１及び第２のリンクアームの回動を規制すると共に、前記金型を閉鎖状態から開放状態に移行する際に同一直線上に並んだ前記第１及び第２のリンクアームを突き出すことにより前記開放方向への移動規制を解除する解除手段を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の金型開閉装置。
【請求項５】
前記リンク機構は、
前記第１のリンクアームに対面する位置における前記固定側プラテンにその一方端部が回動可能に連結された第３のリンクアームと、
前記第２のリンクアームに対面する位置における前記可動側プラテンにその一方端部が回動可能に連結され、他方端部が前記第３のリンクアームに回動可能に連結された第４のリンクアームと、を有し、
前記第３のリンクアームが前記第１のリンクアームと同期して同じ方向に回転し、前記第４のリンクアームが前記第２のリンクアームと同期して同じ方向に回転することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の金型開閉装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金型開閉装置を備えたことを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を開閉する金型開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂や金属等の材料を金型により成形加工する場合、金型自体に負荷をかけて成形するため、又は成形したワークを取り出すために、金型を開閉する開閉装置が必要である。例えば、射出成形機では、比較的簡単で増力に有効なことから、トグルリンク機構を用いることがある（特許文献１）。また、型締め力を更に向上させるために、２つのトグルリンク機構を有するダブルトグルリンク機構を用いることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７６１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のダブルトグルリンク機構を用いた場合には、部品点数が多く、複雑な給脂機構やブッシュが数多く介在するため、装置の大型化、コストアップ及びメンテナンス性の悪化を招く。また、トグルリンク機構と駆動モータとの間に介在部品が多く、駆動モータの効率が悪いため、ランニングコストが高いという問題もある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、簡易な構成により型締め力を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る金型開閉装置は、固定ベースに複数のタイバーで結合された固定側プラテンと、前記固定ベースと前記固定側プラテンとの間に設けられ、前記複数のタイバーによって前記固定側プラテンに対して移動可能に案内される可動側プラテンと、前記固定側プラテンと前記可動側プラテンとを連結するリンク機構と、を備え、前記固定側プラテンと前記可動側プラテンとの間に金型を保持し、前記可動側プラテンが前記固定側プラテンに対して移動することにより金型を開閉する金型開閉装置であって、前記リンク機構は、前記金型を閉鎖した際に、前記可動側プラテンに前記金型を閉鎖する方向に付勢力を負荷することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成により型締め力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例に係る射出成形機Ｍ１の正面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向から見た矢視図である。
【図２】開放状態における金型開閉装置１００の拡大斜視図である。
【図３】開放状態と閉鎖状態との間における金型開閉装置１００の拡大斜視図である。
【図４】閉鎖状態における金型開閉装置１００の拡大斜視図である。
【図５】締め付け力Ｆの負荷状態を模式的に示す図である。
【図６】開放状態と閉鎖状態との間における金型開閉装置１００の平面図である。
【図７】開放状態における金型開閉装置１００の平面図である。
【図８】実施例２に係る閉鎖状態における金型開閉装置４００を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で以下の実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１０】
（実施例１）
［射出成形機Ｍ１の構成について］
図１において、（ａ）は本発明の一実施例に係る射出成形機の正面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向から見た矢視図である。
【００１１】
射出成形機Ｍ１は、金型を開閉するための金型開閉装置１００、材料供給部から供給された樹脂を溶融する溶融装置２００、及び溶融装置２００で溶融した樹脂を金型のキャビティ内に射出する射出装置３００等を備える。本実施例では、金型のスライド方向を垂直方向に設定した縦型成形機を想定して本発明に係る金型開閉装置１００について説明するが、金型のスライド方向を水平方向に設定した横型成形機であっても本発明を適用することは可能である。
【００１２】
［金型開閉装置１００の構成について］
図２は、開放状態における金型開閉装置１００の拡大斜視図である。図３は、開放状態と閉鎖状態との間における金型開閉装置１００の拡大斜視図である。図４は、閉鎖状態における金型開閉装置１００の拡大斜視図である。
【００１３】
金型開閉装置１００は、固定ベース６に複数のタイバー３で結合された固定側プラテン２と、固定ベース６と固定側プラテン２との間に設けられ、複数のタイバー３によって固定側プラテン２に対して移動可能に案内される可動側プラテン１と、固定側プラテン２と可動側プラテン１とを連結するリンク機構１０と、可動側プラテン１に駆動力を伝達する駆動機構１８と、金型の閉鎖状態でリンク機構１０の回動を規制すると共に、金型を閉鎖状態から開放状態に移行する際に金型の開放方向への移動規制を解除する解除機構２０とを備える。金型開閉装置１００は、固定側プラテン２と可動側プラテン１との間に金型を保持し、可動側プラテン１が固定側プラテン２に対して移動することにより金型を開閉する装置である。
【００１４】
固定側プラテン２は、４つのタイバー３により、固定ベース６との間に所定間隔を有して固定ベース６に固定される。固定側プラテン２は、タイバー３の上部において、タイバー固定ナット４で固定される。また、固定側プラテン２は、射出ノズルを挿入するためのノズル開口１６が設けられ、射出装置３００を接続可能である。
【００１５】
固定側プラテン２と固定ベース６との間には、タイバー３に挿嵌されて、中間プレート１５及び可動側プラテン１が上から順に配置される。中間プレート１５は、吊りボルトによって固定側プラテン２に支持され、自重やバネ等の力で開閉方向に移動可能である。中間プレート１５には、ガイドピン１７が設けられ、可動側プラテン１の移動の際にガイドとして機能する。また、中間プレート１５には、上型を取り付ける金型取付部Ａ１６が設けられている。
【００１６】
可動側プラテン１は、駆動機構１８と連結されて駆動力が伝達される連結部５が設けられる。連結部５は、駆動力の付加方向Ｚに力を伝達する。連結部５は、リンクタイプが連結できるような構造としたが、ボールネジを連結するタイプや、シリンダ等で駆動するタイプ等のように種々の駆動方式を採用することができる。連結部５には、エジェクタユニットが挿入されて、ワークを金型外に押し出すエジェクト機構を組み込んでもよい。可動側プラテン１は、連結部５から伝達された駆動力により上下方向に移動可能となる。また、可動側プラテン１には、下型を取り付ける金型取付部Ｂ１７が設けられている。
【００１７】
リンク機構１０は、金型を閉鎖した際に、可動側プラテン１に金型を閉鎖する方向に付勢力を負荷する。リンク機構１０は、リンクアーム１１〜１４を有する。リンクアーム１１（第１のリンクアーム）は、固定側プラテン２にその一方端部がピンＣ１１により回動可能に連結される。リンクアーム１２（第２のリンクアーム）は、可動側プラテン１にその一方端部がピンＡ９により回動可能に連結され、他方端部がリンクアーム１１にピンＢ１０により回動可能に連結される。リンクアーム１１、１２は、金型を閉鎖した際に、同一直線上に並ぶ。
【００１８】
リンクアーム１３（第３のリンクアーム）は、リンクアーム１１に対面する位置における固定側プラテン２にその一方端部が回動可能に連結される。リンクアーム１４（第４のリンクアーム）は、リンクアーム１２に対面する位置における可動側プラテン１にその一方端部が回動可能に連結され、他方端部がリンクアーム１３に回動可能に連結される。リンクアーム１３は、リンクアーム１１と同期して同じ方向に回転し、リンクアーム１４がリンクアーム１２と同期して同じ方向に回転する。つまり、リンクアーム１３、１４は、金型を閉鎖した際に、リンクアーム１１、１２と同様に、同一直線上に並ぶ。リンクアーム１３、１４は、型締め力を補強するために設けられ、リンクアーム１１、１２と同様の構成及び作用であるため、以下では、リンクアーム１１、１２のみについて説明することとする。なお、リンク機構１０は、本実施例では、金型開閉装置１００の互いに対面した２つの平面に設けたが、互いに対面した平面であれば、他の２つの平面に設けてもよいことは言うまでもない。
【００１９】
駆動機構１８は、例えば、電動モータや油圧機構等の動力源である。駆動機構１８は、リンクアーム１１、１２が同一直線上に並ぶタイミングよりも予め定めた時間だけ早いタイミングで金型の閉鎖を開始し、リンクアーム１１、１２が同一直線上に並ぶまで金型を押圧する。
【００２０】
解除機構２０は、金型の閉鎖状態でリンクアーム１２の回動を規制すると共に、金型を閉鎖状態から開放状態に移行する際に同一直線上に並んだリンクアーム１２を突き出すことにより開放方向への移動規制を解除する。解除機構２０としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、及び電動駆動機構等の種々の駆動機構を用いることができる。解除機構２０は、リンクアーム１２が時計回りに回転した場合には、回転止めとして機能し、ロック時から型開きへと移行する際には、ロックを解除するための動力になる。
【００２１】
なお、解除機構２０がリンクアーム１２を突き出す位置は、反時計回りに回転する方向に付勢可能であれば、いかなる位置でも構わない。また、解除機構２０は、リンクの長短に合わせて任意の位置に配設可能であり、また、ロックを解除可能であれば形状や方式は問わない。
【００２２】
［リンク機構１０の動作手順について］
金型が開放状態の場合には、図２で示すように、リンクアーム１２とリンクアーム１１とがなす角度が９０°〜１４０°になり、略「く」の字形状となる。当該角度とすることにより、横方向からワーク等の取り出しが可能であり、それに付随した装置の組み込みや挿入が可能である。
【００２３】
なお、リンク機構は、金型開閉装置１００の機械中心ＣＬとリンク機構１０と同等な物が図２の裏側に存在する。金型開閉装置１００の正面から見ると、図１（ｂ）で示すように、左右に配置された形になるが、リンク機構１０が回転する方向が同一方向であるため、ねじれ等が発生せずにバランスを保持することができる。
【００２４】
金型が開放状態から閉鎖状態に移行していくと、可動側プラテン１が除々に上昇し、図３で示すように、可動側プラテン１と中間プレート１５とが当接する。可動側プラテン１に連結したピンＡ９が可動側プラテン１の上昇に同期すると、リンクアーム１２は時計回りに回転して、ピンＢ１０も回転していく。図３では、リンクアーム１２とリンクアーム１１とがなす角度が２０°〜４０°である状態を示している。
【００２５】
そして、金型が更に閉鎖状態に移行していくと、リンクアーム１２の回転が進行し、リンクアーム１２が解除機構２０と当接する。この時、図４で示すように、リンクアーム１２とリンクアーム１１の軸は直線上に並んで折り畳まれた状態になる。このとき、リンクアーム１２とリンクアーム１１とがなす角度が０°となる。
【００２６】
その過程において、角度が徐々に１０°から５°と減少していくと、回転方向のベクトル成分が水平方向に変換され、（式１）で示す締め付け力Ｆが発生する。ここで、ピンＡ９に生じる応力をＳとする。
Ｆ＝Ｓ×｛ｃｏｓφ／ｓｉｎ（θ＋φ）｝・・・（式１）
この時、リンクアーム１２の軸線距離Ｌ１は、ピンＡ９とピンＢ１０との間の距離である。また、リンクアーム１１の軸線距離Ｌ２は、ピンＢ１０とピンＣ１１との間の距離である。
【００２７】
図５は、締め付け力Ｆの負荷状態を模式的に示す図である。中心の破線が軸線である。軸線が延びる方向は、本実施例では、垂直方向である。リンクアーム１２と軸線がなす角はφ、リンクアーム１１と軸線がなす角はθである。
【００２８】
Ｌ１の長さを図５の式よりも締め代分ΔＬだけ長くしておく。同一軸線上になるときは回転力Ｆを利用できるため、上述の（式１）に従えば、大きな力を得ることができることがわかる。ピンＢ１０が上下方向上方への駆動力Ｓによって上昇すると、次第にそれぞれの角度であるφ及びθが小さくなり、リンク機構が折り畳まれる。駆動力Ｓは、回転力Ｔに対応する。角度が０°に近づくにつれて、ΔＬ分だけ、Ｌが伸ばされるが、そのリンクアーム１２を伸ばすのに必要な力はＳ（＝Ｔと対応）であるが、増幅されることによりＦとなる。
【００２９】
Ｆは本実施例の型締め力に相当する。つまり、リンクアーム１２を伸ばす力とは、リンクアーム１２においてその力に抵抗し、縮もうとする力に等しい。すなわち、型締め力Ｆに等しい。
【００３０】
上述の（式１）を変形すると、（式２）が得られる。
Ｓ＝Ｆ×｛ｓｉｎ（θ＋φ）／ｃｏｓφ｝・・・（式２）
（式２）にθ＝５°、φ＝３°の角度を代入すると、（式３）が得られる。
Ｓ＝Ｆ×（ｓｉｎ８°／ｃｏｓ３°）＝Ｆ×０．１３９・・・（式３）
（式２）にθ＝２°、φ＝１°の角度を代入すると、（式４）が得られる。
Ｓ＝Ｆ×（ｓｉｎ３°／ｃｏｓ１°）＝Ｆ×０．０５２・・・（式４）
従って、（式３）と（式４）とを比較すれば、角度が小さくなっていくにつれて、駆動力Ｓが増加していくことがわかる。駆動力Ｓが、θ、φに応じた型締力Ｆを得ることができる。また、型締力Ｆは、軸の反力を用いるため、リンクアーム１２の伸びΔＬが弾性領域内であれば、反力の作用が継続する。このため、駆動力Ｓの保持を継続する機構を駆動側に持たせる必要が無い。なお、ΔＬとＦとの関係は、耐久性を考慮した値であることが好ましい。
【００３１】
リンクアーム１２とリンクアーム１１とが同一軸線上になると、ΔＬ分だけＬが伸ばされる。伸ばされることによる反力で固定側プラテン２と可動側プラテン１に締め付け力を発生させる。ΔＬの大きさは、付加させたい締め付け力により寸法を変化させる。当然、リンクアーム１１の弾性領域内であることが好ましい。また、各ピンの軸径もせん断応力と繰り返し応力とが考慮されることが好ましい。また、リンクアーム１２の軸線距離Ｌ１をΔＬだけ長くしたが、リンクアーム１１の軸線距離Ｌ２の距離をΔＬだけ短くしても同様の効果を得ることができる。
【００３２】
この状態では、可動側プラテン１を駆動する駆動機構１８の駆動力が可動側プラテン１を駆動しているときよりも低い場合であっても、解除機構２０によりリンクアーム１２の回転が規制されるため、型締めを維持することができる。このため、駆動機構１８の負荷を減らすことができるため、耐久性を向上させることができ、また、省エネルギー化に貢献することができる。
【００３３】
図４で示す閉鎖状態から、金型を開放状態へ移行する場合には、解除機構２０により回転が規制されているため、そのままでは開かない。解除機構２０がピンＢ１０付近に水平成分の負荷（反時計回りの回転力）を与えることで、ロックが解除される。また、その力は、ロックを掛けるときの負荷と同等であり、上述の（式１）により、算出することができる。
【００３４】
図６は、開放状態と閉鎖状態との間における金型開閉装置１００の平面図である。図７は、開放状態における金型開閉装置１００の平面図である。金型が閉鎖状態から開放状態に移行する際には、可動側プラテン１が徐々に下降していくにつれて、リンクアーム１２が反時計回りに回転し、リンクアーム１１とのなす角度が次第に大きくなっていく。そして、図７で示すように、型開きの下限位置に到達すると、リンクアーム１２とリンクアーム１１とがなす角度が９０°〜１４０°になり、略「く」の字形状となる。当該角度とすることにより、横方向からワーク等の取り出しが可能であり、それに付随した装置の組み込みや挿入が可能である。
【００３５】
（実施例２）
図８は、実施例２に係る閉鎖状態における金型開閉装置４００を示す斜視図である。上述の実施例１では、金型が閉鎖状態から開放状態に移行する際に、ピンＢ１０が時計回りに回転するものであったが、本実施例では、ピンＢ１０が反時計回りに回転する点で異なる。すなわち、本実施例のように、ピンＢ１０が反時計回りに回転し、上下方向上方に移動し、リンクアーム１１、１２の長さが反対である形態であってもよい。なお、軸線距離の微小長さの概念は、実施例１と同様とする。リンクの長短により「く」の字の角度は変化するが、上記概念を包含する物であれば、長短の仕様はいかなる物でも構わない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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