(57)【要約】【課題】電動モータの出力を高い効率で型締力として生じさせることのできる型締装置を提供する。【解決手段】固定金型１４を保持する固定プラテン１２と、固定プラテン１２に対して進退可能に設けられ、可動金型１５を保持する可動プラテン１３と、型締めの際に固定プラテン１２と可動プラテン１３を接続する複数のタイバー１７と、複数のタイバー１７を牽引することにより、固定金型１４と可動金型１５との間に型締め力を生じさせる牽引装置と、を備える。牽引装置は、回転駆動力を出力するサーボモータ３１と、固定プラテン１２の背面側、又は、可動プラテン１３の背面側に設けられ、回転駆動力により伸長及び収縮なされるトグルリンク機構４０と、を備える。【選択図】図１
2016117241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型を保持する固定プラテンと、
前記固定プラテンに対して進退可能に設けられ、可動金型を保持する可動プラテンと、
型締めの際に前記固定プラテンと前記可動プラテンを接続する複数のタイバーと、
型締めの際に複数の前記タイバーを牽引することにより、前記固定金型と前記可動金型との間に型締め力を生じさせる牽引装置と、を備え、
前記牽引装置は、
回転駆動力を出力する電動モータと、
前記固定プラテンの背面側、又は、前記可動プラテンの背面側に設けられ、前記回転駆動力に基づいて伝達される回転運動により伸縮がなされるトグルリンク機構と、を備える、
ことを特徴とする型締装置。
【請求項２】
前記回転駆動力により回転運動するリンクヘッドを備え、
前記リンクヘッド上に、前記トグルリンク機構の力点が、設けられる、
請求項１に記載の型締装置。
【請求項３】
前記牽引装置は、
前記固定プラテンの背面側に、複数の前記タイバーのそれぞれに対応して設けられる、
請求項１又は請求項２に記載の型締装置。
【請求項４】
前記リンクヘッドは、
前記タイバーと同軸上に回転可能に設けられる、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の型締装置。
【請求項５】
前記リンクヘッドは、
外周面に歯車が形成された環状の形態をなす、
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の型締装置。
【請求項６】
前記牽引装置は、
複数の前記トグルリンク機構が、前記タイバーの周囲を取り囲むように配置される、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の型締装置。
【請求項７】
複数の前記トグルリンク機構が、周方向に、均等間隔で配置される、
請求項６に記載の型締装置。
【請求項８】
前記可動プラテンに対して、複数の前記タイバーをそれぞれ固定する固定手段と、
前記固定手段の前記軸方向の位置を調整する調整手段と、を備える、
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の型締装置。
【請求項９】
前記牽引装置は、
前記可動プラテンの背面側であって、位置が固定される支持プラテンとの間に設けられ、
前記リンクヘッドは、
前記支持プラテンに設けられた、前記可動プラテンに
向けて突出する回転支持ロッドに回転可能に支持される、
請求項１又は請求項２に記載の型締装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機、ダイカストマシンなどに適用される型締装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータにより駆動されるトグルリンク機構を介して型締め力を得る型締装置が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２）。なお、トグルリンク機構の最小限の要素は、二つのリンクと一つのスライダーから構成されるリンク機構と定義される。
特許文献１は、タイバーに張力を加える型締め手段が、一対をなすタイバーの先端に共通で設けられた一組のトグルリンク機構をボールねじを介してサーボモータで駆動する。
特許文献２は、タイバーに張力を加える型締め手段として、可動プラテンを貫通するタイバーに係合離脱する割りナットを有するエンドブロックを配置し、エンドブロックと可動プラテンを連結するトグルリンク機構を設ける。特許文献２は、複数のトグルリンク機構に連結して伸縮させる共通のクロスヘッドを駆動することで型締めする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２５１００号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１２／０９０７３４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、特許文献１，２に開示される提案のトグルリンク機構では駆動源の電動モータの回転運動をボールねじにより直線運動に変換し、さらにこの直線運動を、これと直交する方向の駆動力に変換する。そしてさらに、変換された直交方向の駆動力によってトグルリンク機構を伸ばして型締め力を発生させる。このように、ボールねじを用いて駆動力を伝達すると、駆動力が伝達される方向を変換する度に伝達ロスが発生し、伝達効率が下がる。
また、特許文献１及び特許文献２の型締装置は、リンクを駆動する駆動装置は一つで複数のタイバーを牽引駆動しているため、２本あるいは４本のタイバーが同時に同じ速度、ストロークで動作する。このために、型盤または金型の局部変形量の差により、固定プラテンと可動プラテンの間の平行度が崩れた場合に、４本のタイバーに不均等で過大な力が発生し、タイバーが折損する虞がある。
また、金型を寸開した状態で溶融樹脂を充填し、固定プラテンと可動プラテンを平行に閉める射出圧縮動作における溶融樹脂からの反力の重心、または発泡成形時に金型に溶融樹脂を充填後に固定プラテンと可動プラテンを平行に開くコアバック動作において、樹脂の発泡圧力による金型を押し開く力の重心が、型盤面内において偏った位置にある場合がある。この場合には、例えば、溶融樹脂から固定プラテンおよび可動プラテンを押す力の重心が、プラテンの中央から下方に位置した場合、固定プラテンと可動プラテン間の距離は、下方が上方よりも大きく開き平行度が崩れる。しかし、リンクを駆動する駆動装置は一つで複数のタイバーを牽引駆動している特許文献１及び特許文献２の型締装置では、固定プラテンと可動プラテンの間の平行度が崩れても補正することができない。この場合、固定金型と可動金型の嵌め合わせ部などが破損する虞がある。
そこで本発明は、電動モータの出力を高い効率で型締力として生じさせることのできる型締装置を提供するとともに、４本のタイバーのそれぞれを個別に、しかも高精度に制御できるリンク駆動の型締装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもとなされた、本発明の型締装置は、固定金型を保持する固定プラテンと、固定プラテンに対して進退可能に設けられ、可動金型を保持する可動プラテンと、型締めの際に固定プラテンと可動プラテンを接続する複数のタイバーと、型締めの際に複数のタイバーを牽引することにより、固定金型と可動金型との間に型締め力を生じさせる牽引装置と、を備える。
本発明における牽引装置は、回転駆動力を出力する電動モータと、固定プラテンの背面側、又は、可動プラテンの背面側に設けられ、回転駆動力に基づいて伝達される回転運動により伸縮がなされるトグルリンク機構と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の型締装置は、電動モータの回転駆動力を、直線運動に変換することなく、回転運動としてトグルリンク機構に伝達する。したがって、ボールねじを用いて直線運動を変換するのに比べて、電動モータの出力を高い効率でトグルリンクの駆動力として伝達することができる。
【０００７】
本発明の型締装置において、複数のトグルリンク機構は、タイバーの周囲に環状に連なり、回転駆動力により回転運動するリンクヘッドを備え、リンクヘッド上に、トグルリンク機構の力点を設けることができる。これにより、タイバーを取り囲む複数のトグルリンクを単一のリンクヘッドで機械的に連結されるので、リンクヘッドを回転運動すれば、トグルリンク機構を確実に動作させることができる。
【０００８】
本発明の型締装置において、牽引装置は、固定プラテンの背面側に、複数のタイバーのそれぞれに対応して設けられることが好ましい。
それぞれのタイバーに個別にトグルリンク機構を連結させると、トグルリンクを駆動するアクチュエータ動作に対して、タイバーが遅れることなく機械的に同期して動作することから、高応答で高精度なタイバーの個別制御が可能となる。したがって、型盤（固定プラテン，可動プラテン）又は金型（固定金型，可動金型）の局部変形により型盤間の平行度が崩れた場合でも、各タイバーを個別に高精度な位置制御、速度制御、力制御が可能なため、型締めの際は複数のタイバーのそれぞれに同じ力を発生するように制御することで、金型に均等な型締め力を加えられ、かつ、タイバーに過大な負荷が発生しない為、タイバーの折損を防止できる。また、コアバック成形、射出圧縮成形において、樹脂の偏心した反力を受けた場合でも、タイバーを個別に位置制御することで可動プラテンと固定プラテンを常に平行に制御しながら型閉または型開することで高精度な成形と金型の損傷の防止が実現される。
また、トグルリンク機構を固定プラテンの背面に設置する場合、この領域は、射出成形機の射出ユニットが設けられる領域に属し、固定プラテンの４隅にあるタイバーのそれぞれに小型のトグルリンク機構を設けることで、射出ユニット、より具体的には固定プラテンの中央に配置されるスクリュ及びシリンダとの干渉を避けて型締め機構を射出ユニットと並列に配置することができる。したがって、本発明によると、タイバーの高精度な制御を実現しながら、従来の同等の成形機の機長で収まる射出成形機を提供することができる。
【０００９】
本発明の型締装置において、リンクヘッドは、タイバーと同軸上に回転可能に設けることができる。これにより、リンクヘッドを設けるスペースを省くことができる。
本発明の型締装置において、リンクヘッドは、外周面に歯車が形成された環状の形態をなすことができる。これにより、リンクヘッドが、電動モータの出力軸に設けられた歯車から回転駆動力を直接伝達され駆動力の伝達ロスを低減するとともに動作遅れを防止できる。
【００１０】
本発明の型締装置において、牽引装置は、複数のトグルリンク機構を、タイバーの周囲を取り囲むように配置させることが好ましい。この場合、複数のトグルリンク機構を、周方向に、均等間隔で配置させることがより好ましい。これにより、複数のトグルリンク機構を動作させたときの、タイバーに加わる周方向の力を均等にできるので、タイバーに撓みが生じるのを防ぐと同時に特定のトグルリンクに負荷が偏り過大な応力が発生することによるトグルリンクの破損を防いで、高精度な位置制御を実現できる。
【００１１】
本発明の型締装置において、可動プラテンに対して、複数のタイバーをそれぞれ固定する固定手段と、固定手段の軸方向の位置を調整する調整手段と、を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の型締装置において、牽引装置を、可動プラテンの背面側であって、位置が固定される支持プラテンとの間に設けることができる。そして、リンクヘッドを、支持プラテンに設けられ、可動プラテンに向けて突出する回転支持ロッドに回転可能に支持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の型締装置によれば、電動モータの回転駆動力を、トグルリンクの伸縮方向の直線運動に変換することなく、回転運動としてトグルリンク機構に伝達する。したがって、ボールねじを用いて直線運動を変換するのに比べて、電動モータの出力を高い効率でトグルリンクの駆動力として伝達することができる。
また、本発明の型締装置によれば、それぞれのタイバーに個別にトグルリンク機構を連結させているので、高応答で高精度な個別制御が可能となる。したがって、型締めの際には、型盤（固定プラテン，可動プラテン）又は金型（固定金型，可動金型）の局部変形により型盤間の平行度が崩れた場合でも、各タイバーを個別に高精度な位置制御、速度制御、力制御が可能である。この為、複数のタイバーがそれぞれ同じ力を発生するように制御することで、金型に均等な型締め力を加えられ、かつ、タイバーに過大な負荷が発生しない為、タイバーの折損を防止できる。
また、コアバック成形あるいは射出圧縮成形おいて、キャビティ内の偏った位置に充填された溶融樹脂の圧力による偏心した反力を受けた場合でも、タイバーを個別に位置制御することで可動プラテンと固定プラテンを常に平行に制御しながら型閉または型開することで高精度な成形と金型の損傷の防止が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における型締装置を示す側面図である。
【図２】第１実施形態に係るトグルリンク機構を示し、（ａ）は型締前の側面図、（ｂ）は型締時の側面図、（ｃ）は（ａ）の縦断面図である。
【図３】第２実施形態に係るトグルリンク機構を示し、（ａ）は型締前の側面図、（ｂ）は型締時の側面図、（ｃ）は（ａ）の縦断面図である。
【図４】第３実施形態に係るトグルリンク機構を示し、（ａ）は型締前の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）の縦断面図である。
【図５】第４実施形態に係るトグルリンク機構を示し、（ａ）は型締前の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は型締時の側面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】第４実施形態に係るトグルリンク機構の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る型締装置１０を示す部分断面図である。
型締装置１０は、図１に示すように、ベースフレーム１１の一端側の上面に固定金型１４が保持される固定プラテン１２が固定されている。
ベースフレーム１１の他端側の上面には固定プラテン１２に対向して可動金型１５を保持する可動プラテン１３が前後方向ｘに進退移動可能に設けられている。ベースフレーム１１上には、図示を省略するガイドレールが敷設されており、このガイドレールに可動プラテン１３が進退移動可能に支持されている。
なお、本実施形態において、固定プラテン１２が設けられる側を後（図中のＢ）と、また、可動プラテン１３が設けられる側を前（図中のＦ）と定義する。
【００１６】
固定プラテン１２は、その背面側に、ストロークが小さく大きな力を発生する電動による型締機構３０が、その四隅に備えている。それぞれの型締機構３０は、円柱状のタイバー１７と、タイバー１７に牽引力を付与するトグルリンク機構４０と、を備えている。
それぞれのタイバー１７は、前端側が可動プラテン１３に形成された貫通孔に臨むように配置され、可動プラテン１３が型締めのために後方に移動して近づいてきたときに、対応する挿通孔を貫通する一方、後端側は固定プラテン１２を貫通している。タイバー１７は、後端側で、トグルリンク機構４０に連結されている。
型締機構３０は、トグルリンク機構４０の駆動源であるサーボモータ３１と、サーボモータ３１の出力軸に固定された原動歯車３３と、を備えている。
サーボモータ３１は、固定プラテン１２に固定されており、型締め及び型締めの開放の際に回転駆動される。原動歯車３３は、後述するトグルリンク機構４０の従動歯車４９に噛み合っており、サーボモータ３１の回転駆動力が従動歯車４９を介してトグルリンク機構４０に伝えられる。
【００１７】
可動プラテン１３は、ねじ軸２５と、ねじ軸２５を回転することで並進運動するナット２０とねじ軸２５を回転可能に支持する軸受２１と、動力伝達ギア２３，２４を介してねじ軸２５を回転駆動するサーボモータ２２と、からなる移動手段により、前後方向ｘに進退移動される。なお、ねじ軸２５とナット２０は、図示しない鋼球を備えるボールねじを構成し、ナット２０と軸受２１は、それぞれ、可動プラテン１３，固定プラテン１２に固定される。ねじ軸２５は、図示しない制御装置によりサーボモータ２２を介して、回転角度、回転速度、回転トルクが制御される。
それぞれのタイバー１７の先端部には、等ピッチの複数のリング溝（雄ねじ）１７Ｂが形成されている。また、可動プラテン１３の前方側の側面には、それぞれのタイバー１７のリング溝と噛み合うリング溝（雌ねじ）２９Ａを備える割りナット２９が設けられている。
【００１８】
以上の型締装置１０は、図１の固定金型１４、可動金型１５が開いた状態、即ち、実線で示すように、可動プラテン１３が充分に固定プラテン１２から離れた状態から、２点鎖線で示すように固定金型１４と可動金型１５が近接するまで、可動プラテン１３が移動する。この移動は、サーボモータ２２で駆動されるねじ軸２５の回転によって実現される。可動プラテン１３は、移動開始直後に加速した後、一定速度で移動した後に、減速して固定金型１４が可動金型１５に接触し移動が終了停止するようになっている。
【００１９】
この可動プラテン１３の停止位置で割りナット２９が作動して割りナット２９のリング溝２９Ａがタイバー１７の先端部のリング溝１７Ｂと係合してタイバー１７と割りナット２９とが結合する。
タイバー１７と割りナット２９とが結合された後、型締機構３０を動作させて型締めを行う。以下、型締機構３０の主要部をなすトグルリンク機構４０について説明した後に、トグルリンク機構４０を用いた型締めの動作を説明する。
【００２０】
［トグルリンク機構４０］
本実施形態に係るトグルリンク機構４０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、四つのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの組み合わせからなり、それぞれのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、倍力効果を生じさせるトグル要素を一つ備えたシングルトグルリンク機構から構成される。四つのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、タイバー１７の中心軸の周りに９０°の間隔をあけて配置されており、トグルリンク機構４１Ａとトグルリンク機構４１Ｃが対称の位置に、また、トグルリンク機構４１Ｂとトグルリンク機構４１Ｄが対称の位置をなす。なお、トグルリンク機構４１Ｄは、トグルリンク機構４１Ｂの陰に隠れている。
【００２１】
トグルリンク機構４０は、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを保持する要素として、固定プラテン１２の背面側に固定される固定サポート４６と、タイバー１７の外周面に摺動可能に嵌合される回転リンクヘッド４７と、タイバー１７の後端に固定される可動サポート４８と、を備えている。なお、図示を省略するが、摺動部分には、すべり軸受を設けるなどして、円滑な摺動を図る。
【００２２】
固定サポート４６は、固定プラテン１２の側においてトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを連結する機能を有している。固定サポート４６は、固定プラテン１２を貫通して後方に引き出されるタイバー１７が貫通する孔が、中心軸Ｃ周りに形成されており、中空円筒状の形態をなしている。
固定サポート４６は、その外周面に四本のリンクピンＰが、径方向の外側に向けて設けられている。四本のリンクピンＰは、９０°の間隔をあけて、等間隔で設けられている。各々リンクピンＰには、後述するリンク部材と合わせて球面軸受を構成する球状の座部Ｗが一体的に設けられている（図２（ｃ））。なお、回転リンクヘッド４７及び可動サポート４８に設けられるリンクピンＰも同様の構成を備えるとともに、固定サポート４６、回転リンクヘッド４７及び可動サポート４８のリンクピンＰは、周方向の同じ位置（同位相）に配置される。
なお、固定サポート４６は、変位できないように固定プラテン１２に固定されている。
【００２３】
回転リンクヘッド４７は、固定サポート４６と可動サポート４８の間に設けられ、サーボモータ３１が発生する回転駆動力をトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄに回転運動として伝達する。
回転リンクヘッド４７は、中空円筒の形態をなし、タイバー１７の外周面に周方向及び軸方向に摺動可能に嵌合される。回転リンクヘッド４７は、同様にタイバー１７の外周面に周方向及び軸方向に摺動可能に嵌合される従動歯車４９と一体的に固定され、従動歯車４９が回転するとそれに伴ってタイバー１７の回りを回転する。
回転リンクヘッド４７にも、固定サポート４６と同様に、外周面に四本のリンクピンＰを備える。このリンクピンＰが、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの力点となる。ただし、回転リンクヘッド４７のリンクピンＰは、二つのリンクが結合されるので、軸方向に間隔をあけて二つの座部Ｗが設けられている。
【００２４】
可動サポート４８は、タイバー１７の後端に固定され、タイバー１７の変位に伴って軸方向に変位することができる。
可動サポート４８は、円板状の部材から構成され、固定サポート４６と同様に、外周面に四本のリンクピンＰを備える。
【００２５】
次に、トグルリンク機構４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄの構成について説明する。トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、それぞれが配置される位置が相違しているが、構成は同じであるから、以下では、図２（ａ），（ｂ）に表れているトグルリンク機構４１Ｂを例にしてその構成及び固定サポート４６等の周囲の構成との関連を説明する。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、トグルリンク機構４１Ｂは、第１リンク４２と、第２リンク４３と、を備えている。なお、トグルリンク機構４１Ｂ〜トグルリンク機構４１Ｄにおいて、トグルリンク機構４１Ｂと同じ構成部分には、トグルリンク機構４１Ｂと同じ符号を付けている。
第１リンク４２は、リンクピンＰ（座部Ｗ）を介して、一端が固定サポート４６にピン結合され、他端が回転リンクヘッド４７にピン結合される。第２リンク４３は、リンクピンＰ（座部Ｗ）を介して、一端が回転リンクヘッド４７にピン結合され、他端が可動サポート４８にピン結合される。
トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれにおいて、第１リンク４２と第２リンク４３が結合される回転リンクヘッド４７のリンクピンＰが力点となる。同様に、第１リンク４２の一端を結合する固定サポート４６のリンクピンＰが支点となり、第２リンク４３の他端を結合する可動サポート４８のリンクピンＰが作用点となる。
図２（ａ）に示すように、型締めを行う以外のときには、第１リンク４２と第２リンク４３は、互いに傾いて縮んだ待機状態にある。
【００２７】
型締装置１０は、割りナット２９の軸方向の位置を前後方向に移動させることのできる調整装置７０を備える。
調整装置７０は、くさび型をなす第１ゲージ７１と、第１ゲージ７１を昇降させるアクチュエータ７３と、割りナット２９に固定され、くさび型をなし、第１ゲージ７１とは上下が反転する第２ゲージ７５と、を備える。
第１ゲージ７１は、可動面７１Ａと背面７１Ｂを備え、背面７１Ｂが可動プラテン１３に摺動可能に設けられ、背面７１Ｂに対して傾斜する可動面７１Ａが第２ゲージ７５に対向して設けられる。
第２ゲージ７５は、可動面７５Ａと背面７５Ｂを備え、背面７５Ｂの側が割りナット２９に固定され、背面７５Ｂに対して傾斜する可動面７５Ａが第１ゲージ７１の可動面７１Ａに摺動可能に設けられる。
調整装置７０は、アクチュエータ７３を昇降運動させることにより、第１ゲージ７１及び第２ゲージ７５を介して、割りナット２９の位置を前後方向ｘに移動させることができる。これにより、本実施形態の型締装置１０が、異なる厚さの金型（固定金型１４，可動金型１５）を使用する場合に、調整装置７０により割りナット２９の位置を調整することにより、タイバー１７側のリング溝１７Ｂの位置と、割りナット２９側のリング溝２９Ａの位置がきちんと噛み合うようにすることができる。
【００２８】
［動  作］
図２（ａ）に示す待機状態から型締めを行うには、サーボモータ３１を、後方から視て時計回りに回転させると、原動歯車３３と噛み合う従動歯車４９が反時計回り（白抜き矢印）に回転し、これに伴って回転リンクヘッド４７も反時計回りに回転される。そうすると、回転リンクヘッド４７に設けられているリンクピンＰが反時計回りに回動することで、図２（ｂ）に示すように、第１リンク４２と第２リンク４３が伸び、両者が一直線状になる直前に倍力効果を発揮する。このとき、回転リンクヘッド４７は後方に変位するとともに、第２リンク４３の一端が結合されている可動サポート４８が後方に強い力で押されるので、可動サポート４８と一体に固定されるタイバー１７が後方に牽引される。これにより、型締め力が生じる。
【００２９】
［効  果］
以上説明したように、本実施形態による型締装置１０は、駆動源であるサーボモータ３１の回転駆動力をトグルリンク機構４０に回転運動として伝達し、その過程で直線運動に変換することがない。したがって、ボールねじを用いて直線運動を変換するのに比べて、サーボモータ３１の出力を高い効率でトグルリンク機構４０の駆動力として伝達することができる。しかも、本実施形態によれば、力の伝達箇所が、サーボモータ３１の出力軸に固定された原動歯車３３と回転リンクヘッド４７に固定された従動歯車４９の噛み合い部分だけの一箇所であるから、この点からも高い伝達効率が得られる。
【００３０】
また、型締装置１０は、従動歯車４９がタイバー１７の外周面に嵌合して設けられており、原動歯車３３に比べて径が相当に大きいために、原動歯車３３と従動歯車４９の減速比を大きくできる。これにより、回転リンクヘッド４７を回転させるトルクを大きくできる。ここで、従動歯車４９と同程度の歯数を有する歯車を他の部位に設けるとすれば、その分だけスペースが必要になるし、歯車をもう一つ介在させる必要になることも想定される。これに対して、本実施形態のように、タイバー１７の周囲に嵌合させる形態を採用すれば、格別なスペースを要することなく、かつ、力の伝達箇所も一箇所に留めることができる。
【００３１】
また、本実施形態による型締装置１０は、固定プラテン１２の背面に、固定プラテン１２とタイバー１７とを連結するトグルリンク機構４０を、その駆動源であるサーボモータ３１及び駆動力の伝達機構とともに、四本のタイバー１７のそれぞれに備える。
このように、それぞれのタイバー１７に個別にトグルリンク機構４０を連結させているので、高応答の個別制御が可能なために、型盤（固定プラテン１２，可動プラテン１３）又は金型（固定金型１４，可動金型１５）の局部変形により型盤間の平行度が崩れた場合でも、各タイバー１７を個別に高精度な位置制御、速度制御、力制御が可能である。このため、型締めの際には複数のタイバーそれぞれ同じ力を負荷するように制御することで、金型の各部に偏りのない均等な型締め力を加えられ、かつ、タイバーに制御された力以上の過大な負荷が発生しない為、タイバーの折損を防止できる。また、コアバック成形、射出圧縮において、キャビティ内の溶融樹脂から固定プラテンおよび可動プラテンが偏心した反力を受けた場合でも、タイバーを個別に位置制御することで可動プラテンと固定プラテンを常に平行に制御しながら型閉または型開することで高精度と金型の損傷の防止が可能な射出成形が実現される。
【００３２】
また、それぞれのタイバー１７にトグルリンク機構４０を分割して設けていると言えるので、一台のトグルリンク機構を用いる型締装置に比べて、軸方向の寸法を短くすることかでき、トグルリンク機構の各部品を小さくすることができるので製作も容易である。しかも、トグルリンク機構４０は、固定プラテン１２の背面に設置されるが、この領域は、射出成形機の射出ユニットが設けられる領域に属し、かつトグルリンク機構４０のそれぞれの寸法が小さいので、射出ユニットとの干渉を避けることができる。したがって、本実施形態によると、従来の同等の機長で収まる射出成形機を提供することができる。
【００３３】
また、本実施形態のトグルリンク機構４０は、四つのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれが、ダブルトグルリンク機構からなり、しかも、タイバー１７の周囲であって軸方向の同じ位置を取り囲んでいる。したがって、１本のタイバー１７で発生させる型締め力を複数のダブルトグルリンク機構で担うため、全体として要求される倍力比を得るために必要な、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれのサイズを小さくすることができる。換言すると、１本のタイバー１７で発生させる型締め力を複数の小サイズのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄに分担させることにより、例えば１０００ｔｏｎを超えるような大きな型締力に容易にコンパクトな構造のまま対応することができる。
また、本実施形態のトグルリンク機構４０は、タイバー１７を中心にして、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄが均等間隔に配置されている。これにより、トグルリンク機構４０を動作させたときの、タイバー１７に加わる周方向の力を均等にできる。したがって、タイバー１７に撓みが生じるのを防いで、タイバー１７の曲がりによる破損を防ぎ、高精度な位置制御を実現できる。
そして、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれの第１リンク４２及び第２リンク４３を、一体の構造部材である回転リンクヘッド４７により連結することにより、四つのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄが同期して動作することを担保し、それぞれのタイバー１７における高精度な位置制御を実現できる。
【００３４】
また、本実施形態のトグルリンク機構４０は、回転リンクヘッド４７と第１リンク４２，第２リンク４３を連結するリンクピンＰの移動軌跡が、回転リンクヘッド４７の中心軸を中心とした円弧状になるので、回転リンクヘッド４７の半径方向であるリンクピンＰの向きが変化する。これに対し、第１リンク４２，第２リンク４３は回転せずに位相は変化しないため、リンクピンＰは主リンクに対して相対的に首振り運動をすることになり連結部分にこじり力が発生するおそれがある。ところが、本実施形態では、この連結部分に球面軸受５９を適用しているので、こじり力によるリンク破損を防止することができる。なお、球面軸受５９の代替手段として、ボールジョイント等の他の回転自在な連結手段を用いることもできる。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかるトグルリンク機構１４０を、図３を参照して説明する。なお、第１実施形態のトグルリンク機構４０と同様の機能を果たす構成要素には、トグルリンク機構４０と同じ符号を図３に示し、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３６】
トグルリンク機構１４０は、第１実施形態の従動歯車４９に回転リンクヘッド４７の機能を持たせたところに特徴がある。この場合、従動歯車４９の歯が形成されている面上で第１リンク４２，第２リンク４３を連結、支持することができない。
そこで、トグルリンク機構１４０は、図３に示すように、第１リンク４２，第２リンク４３のそれぞれの一端を、従動歯車４９の側面にボールジョイントＢＪにより結合する。第１リンク４２については、他端を固定プラテン１２にボールジョイントＢＪにより結合し、第２リンク４３については、他端を可動サポート４８にボールジョイントＢＪにより結合する。なお、これにより、第１リンク４２，第２リンク４３は、可動サポート４８及び従動歯車４９の外周を超えることなく、これらの外周の範囲内に収まる。
【００３７】
［動  作］
図３（ａ）に示す待機状態から型締めを行うにサーボモータ３１を回転させると、原動歯車３３と噛み合う従動歯車４９が反時計回りに回転する。そうすると、従動歯車４９におのおのの一端が連結されている第１リンク４２と第２リンク４３が伸び、両者が一直線状になる直前に倍力効果を発揮する。このとき、従動歯車４９は後方に変位するとともに、第２リンク４３の一端が結合されている可動サポート４８が後方に強い力で押されるので、可動サポート４８と一体に固定されるタイバー１７が後方に牽引される。これにより、型締め力が生じる。
【００３８】
［効  果］
第２実施形態のトグルリンク機構１４０も、第１実施形態のトグルリンク機構４０と同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
トグルリンク機構１４０は、従動歯車４９に回転リンクヘッド４７の機能を持たせているので、トグルリンク機構４０に比べて構成が簡素化されており、製造が容易であるとともに、製造コストを低減できる。
また、トグルリンク機構１４０は、第１リンク４２及び第２リンク４３が、従動歯車４９及び可動サポート４８の外周の範囲内に収まるので、構成がコンパクトである。
【００３９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかるトグルリンク機構２４０を、図４を参照して説明する。なお、第１実施形態のトグルリンク機構４０と同様の機能を果たす構成要素には、トグルリンク機構４０と同じ符号を図４に示し、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４０】
トグルリンク機構２４０は、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれが、倍力効果を生じさせるトグル要素を二つ（第１リンク４２と第２リンク４３，第２リンク４３と第３リンク４４）だけ備えたシングルトグルリンク機構から構成される点、及び、型締めする際の環状リンクヘッド３６の動作が回転する点が、第１実施形態と相違する。
【００４１】
トグルリンク機構２４０は、タイバー１７の周囲に摺動可能に従動歯車５７と環状リンクヘッド３６が並んで嵌合されている。従動歯車５７と環状リンクヘッド３６は一体化されており、従動歯車５７が回転すると環状リンクヘッド３６も一緒にタイバー１７の回りを回転する。
従動歯車５７は、固定プラテン１２に固定されたサーボモータ３１の出力軸に設けられた原動歯車５５に噛み合っており、サーボモータ３１の回転駆動に伴う原動歯車５５の回転により、回転する。
【００４２】
トグルリンク機構２４０は、環状リンクヘッド３６と第２リンク４３の間に、第３リンク４４を備えている。第３リンク４４は、一端が環状リンクヘッド３６にピン結合されており、他端が第２リンク４３と球面軸受５９により結合されている。第３リンク４４は、型締めを行う前には、図４（ｂ）に示すように、タイバー１７の径方向に対して傾斜して設けられている。
【００４３】
［動  作］
トグルリンク機構２４０は、サーボモータ３１を図４（ｂ）に示すように回転駆動させると、原動歯車５５に噛み合う従動歯車５７及び従動歯車５７と一体化されている環状リンクヘッド３６が回転することにより、第３リンク４４がタイバー１７の径方向に沿うように変位する。そうすると、トグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれにおいて、第３リンク４４に押されることで、第１リンク４２と第２リンク４３は伸長するように変位する。第１リンク４２は一端が固定プラテン１２に結合されているので、第１リンク４２と第２リンク４３の伸長は、リンク支持体５３を後方に押す力となって現れ、リンク支持体５３と一体に固定されるタイバー１７が後方に牽引される。これにより、型締めがなされる。
【００４４】
［効  果］
第３実施形態のトグルリンク機構２４０も、第１実施形態のトグルリンク機構４０と同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
つまり、トグルリンク機構２４０は、トグルリンク機構４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄにダブルトグルリンク機構を用いているので、高い倍力効果を得ることができる。
【００４５】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかるトグルリンク機構３４０を、図５及び図６を参照して説明する。なお、第１実施形態のトグルリンク機構４０と同様の機能を果たす構成要素には、トグルリンク機構４０と同じ符号を図５及び図６に示し、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
トグルリンク機構３４０は、３プラテン方式の型締装置１１０に適用されるものであり、可動プラテン１３の背面側であって、支持プラテン１６との間に設けられるものであり、一台の型締装置１１０に対して一基だけ設けられている。
トグルリンク機構３４０は、支持プラテン１６のおもて面側に固定サポート４６が設けられ、可動プラテン１３に可動サポート４８が設けられており、固定サポート４６と可動サポート４８の間に回転リンクヘッド４７が設けられる。回転リンクヘッド４７は、従動歯車４９と一体的に固定され、支持ロッド５８に回転可能に支持されている。従動歯車４９は、内周側に軸方向に突出する固定スリーブ４９Ａを備えており、この固定スリーブ４９Ａは後述するラジアル軸受６２の内輪と固定される。
【００４７】
トグルリンク機構３４０は、サーボモータ３１を支持するモータ架台６０を備えている。モータ架台６０は、円筒状の架台本体６１と、架台本体６１の一方端に固定された四本のガイドロッド６３と、を備える。モータ架台６０は、架台本体６１の側が可動プラテン１３に向くように配置され、ガイドロッド６３が、固定サポート４６を貫通して支持プラテン１６に達するガイド孔６５に挿入される。なお、図６では、ガイド孔６５との関係を明確にするためにガイドロッド６３の周囲に隙間を設けて描いているが、ガイドロッド６３が摺動できるように嵌合される。
架台本体６１の内側には、ラジアル軸受６２が嵌合されている。ラジアル軸受６２は、外輪が架台本体６１に固定され、内輪には従動歯車４９の固定スリーブ４９Ａが固定されている。
【００４８】
支持ロッド５８は、一方端が支持プラテン１６に固定され、他方端には、回転リンクヘッド４７と従動歯車４９が一体として回転可能に支持されている。架台本体６１と従動歯車４９の固定スリーブ４９Ａとの間にはラジアル軸受６２が設けられているので、回転リンクヘッド４７と従動歯車４９は、支持ロッド５８と架台本体６１の間で、一体として回転する。
【００４９】
トグルリンク機構３４０は、第１リンク４２の一端が支持プラテン１６に、他端が回転リンクヘッド４７に連結され、第２リンク４３の一端が回転リンクヘッド４７に、他端が可動サポート４８に結合される。それぞれの結合は、球面軸受５９を用いている。
【００５０】
［動  作］
図５（ａ）に示す待機状態から型締めを行うには、サーボモータ３１を、後方から視て時計回りに回転させると、原動歯車３３と噛み合う従動歯車４９が反時計回りに回転し、これに伴って回転リンクヘッド４７も反時計回りに回転される。そうすると、回転リンクヘッド４７に設けられているリンクピンＰが反時計回りに回転することで、図５（ｂ）に示すように、第１リンク４２と第２リンク４３が伸び、両者が一直線状になる直前に倍力効果を発揮する。このとき、回転リンクヘッド４７は後方に変位するとともに、第２リンク４３の一端が結合されている可動サポート４８が後方に強い力で押されるので、可動サポート４８と一体に固定されるタイバー１７が後方に牽引される。これにより、型締め力が生じる。
【００５１】
［効  果］
第４実施形態のトグルリンク機構３４０は、３プラテン型の型締装置において、サーボモータ３１の出力を高い効率でトグルリンク機構３４０の駆動力として伝達することができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【００５３】
複数のトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを備える場合に、固定プラテン１２の中央からの放射線方向のモーメントを吸収する支持構造にて支持されていることが好ましい。そうすることにより、固定プラテンが撓んでもそれぞれのトグルリンク機構４０は伸び量の差を抑制することができる。
例えば、トグルリンク機構４１Ａ（４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ）を全体として球面座金で支持する、あるいは、ガイドロッド６３を回転自在なブッシュで支持するなどである。
【００５４】
また、タイバー１７を中心に対して、型盤（固定プラテン１２）の中央よりのトグルリンク機構４１Ｃと４１Ｄを構成する第１リンク４２及び第２リンク４３の長さを、型盤の外側よりのトグルリンク機構４１Ａ，４１Ｂを構成する第１リンク４２及び第２リンク４３の長さより短くすることができる。こうすることにより、固定プラテン１２が図２（ａ）に示すように撓んでも、この撓み量を見込んで中央寄りのリンクと外側よりのリンクの長さに差を設けておくことによって、リンク拡張量の差を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    型締装置
１１０    型締装置
１１    ベースフレーム
１２    固定プラテン
１３    可動プラテン
１４    固定金型
１５    可動金型
１６    支持プラテン
１７    タイバー
１７Ｂ  リング溝
２０    ナット
２１    軸受
２２    サーボモータ
２３，２４    動力伝達ギア
２５    ねじ軸
２９    割りナット
２９Ａ  リング溝
３０    型締機構
３１    サーボモータ
３３    原動歯車
３６    環状リンクヘッド
４０    トグルリンク機構
１４０  トグルリンク機構
２４０  トグルリンク機構
３４０  トグルリンク機構
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ  トグルリンク機構
４２    第１リンク
４３    第２リンク
４４    第３リンク
４６    固定サポート
４７    回転リンクヘッド
４８    可動サポート
４９    従動歯車
４９Ａ  固定スリーブ
５３    リンク支持体
５５    原動歯車
５７    従動歯車
５８    支持ロッド
５９    球面軸受
６０    モータ架台
６１    架台本体
６２    ラジアル軸受
６３    ガイドロッド
６５    ガイド孔
７０    調整装置
７１    第１ゲージ
７１Ａ  可動面
７１Ｂ  背面
７３    アクチュエータ
７５    第１ゲージ
７５Ａ  可動面
７５Ｂ  背面
【図１】
2016117241.tif 000003
【図２】
2016117241.tif 000004
【図３】
2016117241.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016117241.tif 000007
【図６】
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